JPH11223507A - 歪ゲージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動貼付機によって歪ゲージを起歪体に貼付
しても、取り扱いが困難になることはなく、かつ、歪の
測定誤差が小さくなる歪ゲージを提供することを目的と
する。 【解決手段】 抵抗線１２と、その抵抗線１２を貼り付
けた電気絶縁性のベース１１とを備えた歪ゲージ１にお
いて、ベース１１が円形、楕円形もしくは長円形であ
る。あるいは、くし歯状に蛇行した抵抗線１２が滑らか
に湾曲している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動貼付機によっ
て起歪体へ貼付されることに適した電気抵抗線式の歪ゲ
ージに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】物体に外力が作用すると、変形が生じる
が、この物体の変形量と初期形状との比を歪とよび、歪
の測定には、機械式または電気抵抗線式の歪ゲージが広
く用いらている。この歪ゲージのうち、電気抵抗線式の
歪ゲージ（以下、単に「歪ゲージ」という）は、金属線
が伸びるとその電気抵抗が増加する性質を利用したもの
である。

【０００３】歪の測定には、起歪体、つまり歪が起こる
被測定物体に、歪ゲージを貼付する貼付作業が必要であ
り、機械によって自動的に作業がなされることが望まし
い。自動貼付機による貼付作業は、図８（ａ）に示すよ
うに、回転可能な支持台４０上に、起歪体３０の歪測定
部３０ａの中心３０Ｃと支持台４０の回転軸心４０Ｃと
が一致するように、起歪体３０をストッパ４１で固定し
て支持台４０上に設置する。次に、歪測定部３０ａの中
心３０Ｃに接着剤２０を適量垂下し、支持台４０をモー
タ（図示せず）により数回、回転する。この回転によ
り、図８（ｂ）に示すように、垂下された球状の接着剤
２０は起歪体３０の上面３１で均一に、かつ薄く、半径
Ｒ２０の円形状に広がる。その後、起歪体３０の回転の
中心、つまり、円形状の接着剤２０の中心２１と歪ゲー
ジの中心とが合致するように歪ゲージを起歪体３０の上
面３１に貼付する。

【０００４】以上のようにして歪ゲージが貼り付けられ
た起歪体に外力が作用して、歪が生じると、起歪体の抵
抗線の電気抵抗が変化することで、その歪を測定する。

【０００５】しかし、従来は図９に示すように、歪ゲー
ジ１の電気絶縁性のベース１１は長方形であったため、
このベース１１のほぼ全面が接着剤２０に触れて起歪体
３０とベース１１との接着力が十分となるように、円形
状の接着剤２０の半径Ｒ２０を大きくすると、起歪体３
０の上面３１に歪ゲージ１を貼付した時に接着剤２０の
一部がベース１１の接着面からはみ出していた。このは
み出した接着剤２０は、他の部材等にくっつくため、機
械処理における取り扱いが困難になるという問題があっ
た。

【０００６】また、歪ゲージ１の抵抗のパターンは、直
線状の抵抗線１２が直角に曲げられて、くし歯状に蛇行
しているものであったため、図１０（ａ）に示すよう
に、抵抗線１２の長手方向に合致した歪検出方向Ａと外
力Ｆの作用方向Ｘとが合致している場合は問題はない
が、両方向Ａ，Ｘがずれると歪測定値に誤差が生じる。
実際、自動貼付機によって歪ゲージ１を起歪体３０（図
９）に貼り付けると、起歪体３０（図９）に対して歪ゲ
ージ１が傾いてしまうことがあり、その場合、図１０
（ｂ）に示すように、抵抗線１２の長手方向に合致した
歪検出方向Ａと外力Ｆの作用方向Ｘとがずれ、抵抗線１
２の長手方向に合致した歪検出方向が歪の生じる方向に
対して全体に傾いてしまうために、歪と抵抗線１２の抵
抗値とを関係付ける比例定数（ゲージファクタに相当）
が変化し、歪測定値に誤差を生じるという問題があっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、自動
貼付機によって歪ゲージを起歪体に貼付しても、取り扱
いが困難になることはなく、かつ、歪の測定誤差が小さ
くなる歪ゲージを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の一構成による歪ゲージは、抵抗線と、その
抵抗線を貼り付けた電気絶縁性のベースとを備え、前記
ベースが円形、楕円形もしくは長円形となっている。

【０００９】この構成によれば、起歪体の上面で薄く広
がった接着剤の形状と歪ゲージのベースの形状とがほぼ
同一であるため、ベースのほぼ全面が接着剤に触れて起
歪体とベースとの接着力が十分となるように、円形状等
の接着剤の面積を大きくしても、接着剤の面積を歪ゲー
ジのベースの面積よりも僅かに小さくすれば、起歪体の
上面に歪ゲージを貼付しても、接着剤の一部がベースの
接着面からはみ出さないようにすることができる。した
がって、接着剤が露出されないので、他の部材等にくっ
つくことはなく、機械処理における取り扱いが容易であ
る。

【００１０】本発明の他の構成による歪ゲージは、抵抗
線と、その抵抗線を貼り付けた電気絶縁性のベースとを
備え、くし歯状に蛇行した前記抵抗線が滑らかに湾曲し
ている。

【００１１】この構成によれば、歪ゲージのくし歯状に
蛇行した抵抗線が滑らかに湾曲しているため、自動貼付
機によって歪ゲージを起歪体に貼り付ける際に、抵抗線
の長手方向に合致した歪検出方向と起歪体に負荷される
外力の作用方向とがずれても、抵抗線の長手方向に合致
した歪検出方向が歪の生じる方向に対して全体に傾いて
しまうことはなく、歪と抵抗線の抵抗値とを関係付ける
比例定数はほとんど変化せず、歪測定誤差が小さくな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態を図
面にしたがって説明する。最初に、歪測定のためのひず
みゲージの貼付作業について以下に説明する。図１に示
すように、歪ゲージ１はベース１１と抵抗線１２とを備
えており、この抵抗線１２は約２５μｍの厚さの絶縁紙
からなるベース１１の上に抵抗箔を貼り、これに抵抗の
パターンを写真でプリントし、エッチング加工して作製
されたものである。ベース１１は半径Ｒ１０の円形状で
あり、くし歯状に蛇行した抵抗線１２は、ベース１１の
中心１１Ｃを中心とする複数の楕円の一部に沿う形で滑
らかに湾曲している。

【００１３】図２に示すように、歪ゲージが貼り付けら
れる起歪体３０は長方形状の板ばねで、起歪体３０の上
面３１において、４つの歪の被測定部３１ａ，３１ｂ，
３１ｃ，３１ｄは４つの角部の近傍に位置している。

【００１４】歪ゲージを起歪体３０の被測定部３０ａ，
３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれに貼付するする方法
は、図８（ａ），（ｂ）に示した従来例と同様であり、
図２の円形状に広がった接着剤２０の中心２１と歪ゲー
ジ１の円形状のベース１１の中心とが合致するように、
歪ゲージ１を起歪体３０に貼付する。起歪体３０の被測
定部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれの中心
を支持台４０の回転軸心４０Ｃと合致させるには、貼付
作業ごとに、ロボットアーム（図示せず）によって、起
歪体３０の支持台４０に対する位置を９０°ずつ回転さ
せる。

【００１５】以上の方法によって、起歪体３０の被測定
部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに、４つの歪ゲージ
１が、図３に示すように貼付される。貼付作業におい
て、起歪体３０の回転により起歪体３０上で円形状に薄
く均一に広がった接着剤２０の半径Ｒ２０は、回転スピ
ードおよび回転回数の制御によって、歪ゲージの半径Ｒ
１０よりも僅かに小さくしておく。この状態で起歪体３
０の上面３１に歪ゲージ１を貼付すると、接着剤２０の
一部が接着面からはみ出していないために、接着剤は露
出されず、他の部材等にくっつくことがなく、機械処理
における取り扱いが容易である。他方、歪ゲージの周端
部１４は起歪体３０に貼付されないことになるが、周端
部１４の面積はわずかであるため、歪ゲージ１が起歪体
３０から剥がれるようなことはない。尚、図３では、歪
ゲージ１の抵抗線は図示していない。

【００１６】次に、上記の作業により歪ゲージが貼付さ
れた起歪体による外力測定について以下に説明する。図
４（ａ）に，起歪体３０に貼付された図１の歪ゲージ１
を示す。起歪体３０（図３）と歪ゲージ１との方向にず
れがない場合、すなわち、抵抗線１２の直線部１２ａに
平行な方向Ａと外力Ｆの作用方向Ｘとが合致している場
合は、抵抗線１２の直線部１２ａに外力Ｆが作用し、歪
を正確に測定することができる。一方、図４（ｂ）のよ
うに、歪ゲージ１を起歪体３０（図２）に貼り付ける際
に、起歪体３０（図３）と歪ゲージ１との方向にずれが
生じた場合、すなわち、抵抗線１２の直線部１２ａに平
行な方向Ａと外力Ｆの作用方向Ｘとがずれた場合、抵抗
線１２が湾曲状であるため、抵抗線１２が歪の方向に対
して全体に傾いてしまうことはなく、一部は外力Ｆの作
用方向Ｘと一致するため、それだけ歪測定の誤差が小さ
くなる。

【００１７】図５に本発明の第２実施形態の歪ゲージを
示す。第２実施形態の歪ゲージが図１の第１実施形態の
歪ゲージと相違する点は、歪ゲージ１のベース１１が楕
円形状となっていることである。図２の歪ゲージ１を起
歪体３０に貼り付ける前に接着剤を起歪体３０に付着さ
せるする方法における第１実施形態との相違点は、支持
台４０の回転速度を変化させることである。支持台４０
を一回転させる間に速度に変化をつけると、支持台４０
上の接着剤２０は楕円形状に広がる。したがって、第１
実施形態と同様に、接着剤２０の一部が接着面からはみ
出さないために、接着剤２０は露出されず、他の部材等
にくっつくことがなく、機械処理における取り扱いが容
易である。

【００１８】図５に示す歪ゲージの楕円は、短軸の半径
ａ１の長軸の半径ｂ１に対する比（ａ１／ｂ１）が、好
ましくは０．５以上であり、さらに好ましくは、０．７
以上である。短軸の半径ａ１の長軸の半径ｂ１に対する
比（ａ１／ｂ１）が０．５よりも小さい場合は、支持台
４０（図２）の回転速度の変化を大きくして接着剤２０
（図２）を歪ゲージ１とほぼ同一の形状にすることは困
難である。

【００１９】また、図６に示すように、歪ゲージ１のベ
ース１１の形状は長円形状であってもよい。歪ゲージ１
のベース１１が長円形状の場合も第２実施形態と同様
に、図２の支持台４０の回転速度を変化させることで、
支持台４０上の接着剤２０は長円形状に広がる。したが
って、第１実施形態と同様に、接着剤２０の一部が接着
面からはみ出さないために、接着剤２０は露出されず、
他の部材等にくっつくことがなく、機械処理における取
り扱いが容易である。

【００２０】図６に示す歪ゲージの長円は、縦軸の長さ
ａ２の横軸の長さｂ２に対する比（ａ２／ｂ２）が、好
ましくは１以上であり、さらに好ましくは、２以上であ
る。第２実施形態と同様に、縦軸の長さａ２の横軸の長
さｂ２に対する比（ａ２／ｂ２）が１よりも小さい場合
は、支持台４０（図２）の回転速度の変化を大きくして
接着剤２０（図２）を歪ゲージ１とほぼ同一の形状にす
ることは困難である。

【００２１】図７に、本発明の第３実施形態の歪ゲージ
を示す。第３実施形態の歪ゲージが図１の第１実施形態
の歪ゲージと相違する点は、歪ゲージ１の抵抗パターン
のくし歯状に蛇行した抵抗線１２が、同一方向Ｙに向か
って突状となるように滑らかに湾曲している点である。
抵抗線１２が湾曲しているため、第１実施形態と同様
に、外力Ｆ（図４（ａ），（ｂ））の作用方向にかかわ
らず、歪測定の誤差は小さくなる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明の一構成にかかる
歪ゲージによれば、歪ゲージを貼り付ける起歪体の上面
で薄く広がった接着剤の形状と歪ゲージのベースの形状
とがほぼ同一であるため、ベースのほぼ全面が接着剤に
触れて起歪体とベースとの接着力が十分となるように円
形状等の接着剤の面積を大きくしても、接着剤の面積を
歪ゲージのベースの面積よりも僅かに小さくすれば、起
歪体の上面に歪ゲージを貼付しても、接着剤の一部が接
着面からはみ出さないようにすることができる。したが
って、接着剤が露出されないので、他の部材等にくっつ
くことはなく、機械処理における取り扱いが容易であ
る。

【００２３】また、本発明の他の構成にかかる歪ゲージ
によれば、歪ゲージのくし歯状に蛇行した抵抗線が滑ら
かに湾曲しているため、自動貼付機によって歪ゲージを
起歪体に貼り付ける際に、抵抗線の長手方向に合致した
歪検出方向と起歪体に負荷される外力の作用方向とがず
れても、抵抗線の長手方向に合致した歪検出方向が歪の
生じる方向に対して全体に傾いてしまうことはなく、歪
と抵抗線の抵抗値とを関係付ける比例定数はほとんど変
化せず、それだけ歪測定誤差が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる歪ゲージの平面
図である。

【図２】本発明の第１実施形態にかかる歪ゲージの貼付
作業を示す斜視図である。

【図３】本発明の第１実施形態にかかる歪ゲージ、およ
び歪ゲージを貼り付けた起歪体の平面図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１実施形態
にかかる歪ゲージの平面図である。

【図５】本発明の第２実施形態にかかる歪ゲージの平面
図である。

【図６】本発明の第２実施形態にかかる歪ゲージの平面
図である。

【図７】本発明の第３実施形態にかかる歪ゲージの平面
図である。

【図８】（ａ）および（ｂ）は、従来の歪ゲージの貼付
作業を示す斜視図である。

【図９】従来の歪ゲージ、および歪ゲージを貼り付けた
起歪体の平面図である。

【図１０】（ａ）および（ｂ）は、従来の歪ゲージの平
面図である。

【符号の説明】

１…歪ゲージ、１１…ベース、１２…抵抗線。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗線と、その抵抗線を貼り付けた電気
   絶縁性のベースとを備えた歪ゲージにおいて、 前記ベースが円形、楕円形もしくは長円形であることを
   特徴とする歪ゲージ。
2. 【請求項２】 抵抗線と、その抵抗線を貼り付けた電気
   絶縁性のベースとを備えた歪ゲージにおいて、 くし歯状に蛇行した前記抵抗線が滑らかに湾曲している
   ことを特徴とする歪ゲージ。