JPS58165027A - 歪み検出装置 - Google Patents
歪み検出装置Info
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- JPS58165027A JPS58165027A JP4764582A JP4764582A JPS58165027A JP S58165027 A JPS58165027 A JP S58165027A JP 4764582 A JP4764582 A JP 4764582A JP 4764582 A JP4764582 A JP 4764582A JP S58165027 A JPS58165027 A JP S58165027A
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- JP
- Japan
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発、明は、歪み検出装置に関するもやである。
機械等の一虞部材１に作用する荷重の検出や変位の検出
をその部材の歪みの検出によって行う轡合−がある。従
来の歪み、検出装置は、例えば横荷重を受ける梁に箔ゲ
ージ等の！みゲージを取付けてその梁とともに歪ませ、
、歪みゲージの歪みを検出することによって、その梁の
歪みを検出している。しかるにこの場合の歪み量は比較
的小さく、検出が困、難で、これを補う、ために、歪み
ゲージからの出力を増、幅する４増幅器の出力を大きく
するとノイズ、も大きくなるとりう欠点が１あり、この
様なことから、増幅器の出力、を大きくしなくても、歪
みの検出を容易に行いうる歪み検出装置の開発が望まれ
、ている。 、 この発明は上記のごとき事情に鑑みてなされたもの！、
あ、って、被、測定体の小さ、な変形や変位等を容、易
、かつ、確実に検、出しうる歪み検出ｓｔｅｍ供するこ
、とを目的とする、ものである。
をその部材の歪みの検出によって行う轡合−がある。従
来の歪み、検出装置は、例えば横荷重を受ける梁に箔ゲ
ージ等の！みゲージを取付けてその梁とともに歪ませ、
、歪みゲージの歪みを検出することによって、その梁の
歪みを検出している。しかるにこの場合の歪み量は比較
的小さく、検出が困、難で、これを補う、ために、歪み
ゲージからの出力を増、幅する４増幅器の出力を大きく
するとノイズ、も大きくなるとりう欠点が１あり、この
様なことから、増幅器の出力、を大きくしなくても、歪
みの検出を容易に行いうる歪み検出装置の開発が望まれ
、ている。 、 この発明は上記のごとき事情に鑑みてなされたもの！、
あ、って、被、測定体の小さ、な変形や変位等を容、易
、かつ、確実に検、出しうる歪み検出ｓｔｅｍ供するこ
、とを目的とする、ものである。
この目的に一応してこの発明の歪み検、出羨隨は、平行
な３平面に含まれる３個の梁部材を備え、中央に位置す
る第１の梁部材の一端を一方の第２の梁部材の一端に剛
結合し、前記第１の梁部材の他端、を１４他方の第３の
梁部材の端部に剛結合し、前記第１の梁部材に歪み検出
部材を取付け、かつ荷重を前記第３の梁部材に前記平面
に平行な方向に作用させるように構成しもことを特徴と
して、いる。
な３平面に含まれる３個の梁部材を備え、中央に位置す
る第１の梁部材の一端を一方の第２の梁部材の一端に剛
結合し、前記第１の梁部材の他端、を１４他方の第３の
梁部材の端部に剛結合し、前記第１の梁部材に歪み検出
部材を取付け、かつ荷重を前記第３の梁部材に前記平面
に平行な方向に作用させるように構成しもことを特徴と
して、いる。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面をもとに説
明する。
明する。
第１図において、１は歪み検出装置であり、歪み検出装
置１は、梁２を備えている。梁２は例えばＳＫ鋼や８０
Ｍ鋼等の焼入れ鋼からなり、間隔をおいて平行をなす３
平面に含まれる３個の梁部材、すなわち、第１の梁部材
３２．第２の梁部材４、及び第３の梁部材５を備え・、
中央に位置する第１の梁部材３の一端６を一方の第２の
梁部材４の一端７に連結材８を介して剛結合し、また、
′第１の梁部材３の他端９を他方の第３の梁部材５の一
端１１に連結材１２を介して一結□合し、これによつ暢 てＷｋ２は全体としてほぼＳデ状、をなしている。
置１は、梁２を備えている。梁２は例えばＳＫ鋼や８０
Ｍ鋼等の焼入れ鋼からなり、間隔をおいて平行をなす３
平面に含まれる３個の梁部材、すなわち、第１の梁部材
３２．第２の梁部材４、及び第３の梁部材５を備え・、
中央に位置する第１の梁部材３の一端６を一方の第２の
梁部材４の一端７に連結材８を介して剛結合し、また、
′第１の梁部材３の他端９を他方の第３の梁部材５の一
端１１に連結材１２を介して一結□合し、これによつ暢 てＷｋ２は全体としてほぼＳデ状、をなしている。
第１の梁部材３の一端部近：：′ｉ′〉＋９上下面には
中央点１３を境にして対称に歪みゲージ１４ａ、１４ｂ
、１５ａ１１５ｂが取付けられている。第３の東部材５
には前記平面と平行な方向に外力１７が作用するように
構成されている。
中央点１３を境にして対称に歪みゲージ１４ａ、１４ｂ
、１５ａ１１５ｂが取付けられている。第３の東部材５
には前記平面と平行な方向に外力１７が作用するように
構成されている。
この様に構成された歪み検出装置ｌ！１においては、第
３の梁部材５に外力１７が作用すると、その大きさと連
結材１２の長さの積によるモーメントが第１の梁部材３
に作用することとなり、第２図ａでしめす未変形の第１
の梁部材３が、第２図すで示すように変形し、特に端部
６．９では単なる横荷重による歪みよりも大きな歪みを
呈する。この大きな歪みを歪ミケージ１４ａ、１４ｂ、
１５ａ。
３の梁部材５に外力１７が作用すると、その大きさと連
結材１２の長さの積によるモーメントが第１の梁部材３
に作用することとなり、第２図ａでしめす未変形の第１
の梁部材３が、第２図すで示すように変形し、特に端部
６．９では単なる横荷重による歪みよりも大きな歪みを
呈する。この大きな歪みを歪ミケージ１４ａ、１４ｂ、
１５ａ。
１５ｂで検出するから、歪みゲージ１４ａ１１４ｂ 、
１５ａ 、１５ｂからの出力は大きく、増幅器の増幅度
を大きくしなくても、第１の梁部材の歪みを容易かつ確
実に検出することができる。
１５ａ 、１５ｂからの出力は大きく、増幅器の増幅度
を大きくしなくても、第１の梁部材の歪みを容易かつ確
実に検出することができる。
したがって、外力１７の大きさを被測定体の変位等と相
関を持う″ヨ１うに構成すれば、この歪み検出＠１によ
っ５ ’、’、Ｉｉ、７，１．の被測定体の変位等を容
易に検、：１′・ 出することがで吉：□′□る。
関を持う″ヨ１うに構成すれば、この歪み検出＠１によ
っ５ ’、’、Ｉｉ、７，１．の被測定体の変位等を容
易に検、：１′・ 出することがで吉：□′□る。
次に、この欅に構成された歪み検出装置１を、傾斜角の
測定に適用した実施例について説明する。
測定に適用した実施例について説明する。
第３図において、２１は傾斜角を測定しようとする被゛
捌定休である。ｌみ検出部Ｗ１の第２の梁部材をポルト
２２で一測定体２゛１に取付け、゛か”っ、重−２パ３
を剛体から６る腕２４を介′して第３の″梁部材５の下
方に剛結合させ′る。この場合の中央点１３′から重錘
２３までの長さをＬとし、がっ、重゛錘の質量をＷとす
る。今、仮に一□被測定体２１′がθだけ傾いた゛とす
ると、第３゛図の一線で示すように、歪み検出部材１が
ｅ傾き、これにともなってｌ１ｓ２３もθ傾（。この場
合、θを回転角′とする仮想円上ではＩｌ＃１の”−′
力に゛よる接線方向の分−力が゛生じ、その結果として
、第１の梁部材３にモーノ“シトが作用する。同図にゲ
ージ張付は位置゛の応力を示したが、ゲージ出力に関係
す□る′主歪みは表面に生じ□るσゆ工、Ａとσ、Ｌｘ
Ｂによりて与え一遁れる。（実際には上記の応力の発生
位１！Ａ’と８１及びそれらとよく似た応力状態を赤す
Ａ′とＢ′の４１ｉ所にゲージを張付ける）ただし
゛ σッＸＡ−σｏ＜σｂ１＋σｂ２’ ）σへ、Ｂ ”
０シ＋ （σｂ１ ＋ σし２ ）”””
”” ” ”’上式中、各応力は詳細な形状゛の影
響などを゛無視すれば、σ８．σト１．σ１）２は近似
的には以下で与えられる。
捌定休である。ｌみ検出部Ｗ１の第２の梁部材をポルト
２２で一測定体２゛１に取付け、゛か”っ、重−２パ３
を剛体から６る腕２４を介′して第３の″梁部材５の下
方に剛結合させ′る。この場合の中央点１３′から重錘
２３までの長さをＬとし、がっ、重゛錘の質量をＷとす
る。今、仮に一□被測定体２１′がθだけ傾いた゛とす
ると、第３゛図の一線で示すように、歪み検出部材１が
ｅ傾き、これにともなってｌ１ｓ２３もθ傾（。この場
合、θを回転角′とする仮想円上ではＩｌ＃１の”−′
力に゛よる接線方向の分−力が゛生じ、その結果として
、第１の梁部材３にモーノ“シトが作用する。同図にゲ
ージ張付は位置゛の応力を示したが、ゲージ出力に関係
す□る′主歪みは表面に生じ□るσゆ工、Ａとσ、Ｌｘ
Ｂによりて与え一遁れる。（実際には上記の応力の発生
位１！Ａ’と８１及びそれらとよく似た応力状態を赤す
Ａ′とＢ′の４１ｉ所にゲージを張付ける）ただし
゛ σッＸＡ−σｏ＜σｂ１＋σｂ２’ ）σへ、Ｂ ”
０シ＋ （σｂ１ ＋ σし２ ）”””
”” ” ”’上式中、各応力は詳細な形状゛の影
響などを゛無視すれば、σ８．σト１．σ１）２は近似
的には以下で与えられる。
なお第３図に示すτは
τ÷（Ｗ／ｈ、ｈ２） ｃｏｓ θ
である゛。 □
結果として、第２図すに′示したように大きい歪みを呈
する。このモーメント及び−歪みは被測定体２’１（７
）’傾°□き゛角″ｅｋニー比；例し、′カ―う、長−
＃Ｌ、 質量Ｗに比例する。したがって第”１の梁部材
３の大きい歪ミヲ、歪ミ゛ゲージ’１′４）ｔ 、１４
ｂ 、１５ａ、′１５ｂで測１するこ゛とに゛よつて、
被測定休２１の傾きθを検出することができる。第４図
には測定結果のグラフが示されているが、ｓｌｎ ｅ÷
ｅ（但しθ〈３０６以内の範囲で）どして、傾き角ｅと
ゲージ出力が比□例“し、゛特゛に腕の長さしが長いほ
どゲージ出力が大きくなって検出が容易になることが理
解される（この゛理由はσｂ２がＬが矢となるとき大き
な応力値となるため）。傾斜面の傾斜角度の測定におい
て被測定体２１の最大傾斜角と及びその方向を検出する
場合には、被測定体２１の面上に互いに直角なＸ軸及び
ｙ軸を設定しそれぞれの傾斜角を検出する必要がある。
する。このモーメント及び−歪みは被測定体２’１（７
）’傾°□き゛角″ｅｋニー比；例し、′カ―う、長−
＃Ｌ、 質量Ｗに比例する。したがって第”１の梁部材
３の大きい歪ミヲ、歪ミ゛ゲージ’１′４）ｔ 、１４
ｂ 、１５ａ、′１５ｂで測１するこ゛とに゛よつて、
被測定休２１の傾きθを検出することができる。第４図
には測定結果のグラフが示されているが、ｓｌｎ ｅ÷
ｅ（但しθ〈３０６以内の範囲で）どして、傾き角ｅと
ゲージ出力が比□例“し、゛特゛に腕の長さしが長いほ
どゲージ出力が大きくなって検出が容易になることが理
解される（この゛理由はσｂ２がＬが矢となるとき大き
な応力値となるため）。傾斜面の傾斜角度の測定におい
て被測定体２１の最大傾斜角と及びその方向を検出する
場合には、被測定体２１の面上に互いに直角なＸ軸及び
ｙ軸を設定しそれぞれの傾斜角を検出する必要がある。
この場合には第５図に示すように、歪み検出装置１を２
個Ｘ軸及びｙ軸に沿って直角に取付ける。この場合は２
個の歪み検出装置によってＸ、軸（Ｘ軸の水平面への投
影）を中心とする傾斜角度ｅ１８とｙ、軸（ｙ軸の水平
面への投影）回りの傾斜角度ｅｘ□とが検出され、第６
図に示すように被測定体２１の最大傾斜角θ■ａｘと−
の方向θＸ、ｅｙ は ｅｍａｘ −ｓ＋ｎ （／−τ−８ｎ ｘ！
＋、、１日騙ｊ−） ）ｅ、−ｔａｎ−’ （ｓｌｎ
ｅ、２／ Ｓｉｎ ｅｘｔ ）θ、−ｊａｎ” （ｓ
ｉｎ ｅ、、 ／ ｓｉｎ ８７Ｘ ）で、求められる
。（但し、ｘ、ｙ軸はｅＺイ、θｙ２ｔｆｉ ＴＥ ｋ
、６ ；−Ｊ−ｔｒ□８い−ｌ書。
個Ｘ軸及びｙ軸に沿って直角に取付ける。この場合は２
個の歪み検出装置によってＸ、軸（Ｘ軸の水平面への投
影）を中心とする傾斜角度ｅ１８とｙ、軸（ｙ軸の水平
面への投影）回りの傾斜角度ｅｘ□とが検出され、第６
図に示すように被測定体２１の最大傾斜角θ■ａｘと−
の方向θＸ、ｅｙ は ｅｍａｘ −ｓ＋ｎ （／−τ−８ｎ ｘ！
＋、、１日騙ｊ−） ）ｅ、−ｔａｎ−’ （ｓｌｎ
ｅ、２／ Ｓｉｎ ｅｘｔ ）θ、−ｊａｎ” （ｓ
ｉｎ ｅ、、 ／ ｓｉｎ ８７Ｘ ）で、求められる
。（但し、ｘ、ｙ軸はｅＺイ、θｙ２ｔｆｉ ＴＥ ｋ
、６ ；−Ｊ−ｔｒ□８い−ｌ書。
上記の式は、第６図の作図を参考として轡られる以下の
式に基づいて得られる。
式に基づいて得られる。
第７図に示すものはこの発明の歪み検出装置２１をトル
ク計に適用した実施例であり、このトルク計３１では入
力軸３２と出力輪３３を連絡するトルク伝達部材として
歪み検出装置１が用いられている。この場合に、歪み検
出装置１の第３の梁部材５を入力軸３２に取付け、第２
の梁部材４を出□ 力軸３３に取付ける□。また、トルクの検出を容易：： にするために、梁部□材３，４．５を回転軸を中心とし
た円弧状に形成し”である。
ク計に適用した実施例であり、このトルク計３１では入
力軸３２と出力輪３３を連絡するトルク伝達部材として
歪み検出装置１が用いられている。この場合に、歪み検
出装置１の第３の梁部材５を入力軸３２に取付け、第２
の梁部材４を出□ 力軸３３に取付ける□。また、トルクの検出を容易：： にするために、梁部□材３，４．５を回転軸を中心とし
た円弧状に形成し”である。
この欅な構成のトルク計においては入力トルクの変化に
よって第３の梁部材５に平行な力が作用し、これによっ
て生じるモーメントが第１の梁部材３を歪ませる。した
がって歪みゲージ１４ａ。
よって第３の梁部材５に平行な力が作用し、これによっ
て生じるモーメントが第１の梁部材３を歪ませる。した
がって歪みゲージ１４ａ。
１４ｂ、１５ａ、１５ｂによりこの歪みを測定すること
によってトルクの変化を検出することが出来る。なお第
７図中、符号３４は回転中の遠心力によって歪み検出装
置１１２１が半径方向に変形する事を防止するため、ス
リーブ３５（スリーブは入力軸に固定され、トルクを伴
った運転では出力軸とは位相を興にする。第７図におけ
る２ヶ６軸受けはスリーブの保持２位隨決めの役割ヲモ
つ。）に固定したビンである。このトルク計ｉ１１用す
る場合には第７図及び第８図に示すように、中央部に鋼
球３６をおしこむ事によって、歪み検出装置２１は左右
に押し拡げられ、実轢で示す状態から鎖線で示す状態へ
変形する（第８図）。この結雫、軸方向の力関係は８字
の検出部に鋼球を挾みらける応力を生じる事で、軸方向
の振動を最小限にし、かつ、雑音の少ない状態でトルク
の検出が可能となる。
によってトルクの変化を検出することが出来る。なお第
７図中、符号３４は回転中の遠心力によって歪み検出装
置１１２１が半径方向に変形する事を防止するため、ス
リーブ３５（スリーブは入力軸に固定され、トルクを伴
った運転では出力軸とは位相を興にする。第７図におけ
る２ヶ６軸受けはスリーブの保持２位隨決めの役割ヲモ
つ。）に固定したビンである。このトルク計ｉ１１用す
る場合には第７図及び第８図に示すように、中央部に鋼
球３６をおしこむ事によって、歪み検出装置２１は左右
に押し拡げられ、実轢で示す状態から鎖線で示す状態へ
変形する（第８図）。この結雫、軸方向の力関係は８字
の検出部に鋼球を挾みらける応力を生じる事で、軸方向
の振動を最小限にし、かつ、雑音の少ない状態でトルク
の検出が可能となる。
以上の説明から明らかなように、この発明の歪み測定装
置においては、梁部材にモーメントによる大きな歪みを
効果的に発生させ、その大きな歪みを測定して被測定体
の変位や作用する力の変化を検出することになるから、
歪みゲージの出力は大きく、したがってノイズ発生の原
因となる増幅器の増暢廣を大きくしなくても、その変位
等を容易、かつ、確実に検出することができる。
置においては、梁部材にモーメントによる大きな歪みを
効果的に発生させ、その大きな歪みを測定して被測定体
の変位や作用する力の変化を検出することになるから、
歪みゲージの出力は大きく、したがってノイズ発生の原
因となる増幅器の増暢廣を大きくしなくても、その変位
等を容易、かつ、確実に検出することができる。
第１因はこの発明の一実施例に係わる歪み検出装置をホ
ブ正面図、第２図は歪み検出装置の第１の梁部材の歪み
を示す斜視説明図、第３図は歪み検出装置を傾斜角の測
定に適用した例を示す斜？ｊ！説明図、第４図はゲージ
出力を示すグラフ、第５図は歪み検出装置を傾斜角の測
定に適用した他の例を示す斜Ｉ！駅明図、第６図は被測
定体の傾斜の状態を示す・斜視説明図、第７図は歪み検
出ｌｌｌ１！をトルク計に適用した例を示す斜ｌ！４説
明図、及び第８図はトルク計の中央部に鋼球を挾みこん
だ時の歪み検出装置の変形を示す斜？Ｊ！説明図である
。 １・・・歪み検出装置 ２・・・乗 ３・・・第１
の梁部ＩＩ！４・・・第２の梁部材 ５・・・第３の
梁部材８．１２−・・連結材 １４ａ、１４ｂ、１５
ａ。 １５ｂ・・・歪みゲージ １７・・・外力 ２１・
・・被測定休 ２３・・・重錘 ２４・・・諌
３１・・・トルク計 第１図
ブ正面図、第２図は歪み検出装置の第１の梁部材の歪み
を示す斜視説明図、第３図は歪み検出装置を傾斜角の測
定に適用した例を示す斜？ｊ！説明図、第４図はゲージ
出力を示すグラフ、第５図は歪み検出装置を傾斜角の測
定に適用した他の例を示す斜Ｉ！駅明図、第６図は被測
定体の傾斜の状態を示す・斜視説明図、第７図は歪み検
出ｌｌｌ１！をトルク計に適用した例を示す斜ｌ！４説
明図、及び第８図はトルク計の中央部に鋼球を挾みこん
だ時の歪み検出装置の変形を示す斜？Ｊ！説明図である
。 １・・・歪み検出装置 ２・・・乗 ３・・・第１
の梁部ＩＩ！４・・・第２の梁部材 ５・・・第３の
梁部材８．１２−・・連結材 １４ａ、１４ｂ、１５
ａ。 １５ｂ・・・歪みゲージ １７・・・外力 ２１・
・・被測定休 ２３・・・重錘 ２４・・・諌
３１・・・トルク計 第１図
Claims (1)
- 平行な３平−に含まれる３−の梁部材を備え、、中央に
位置する第、１の梁部材の一端を一方の第２の梁部−材
の一端に剛結合し、前記第１の梁部材の他端を他方の第
３の梁部材の端部に剛結合し、前記第１の梁部材に歪み
検出部材を取付け、ｂｌつｌｌＩ臘を前記第３の１乗１
部材に前記平閑に平行な方向に作用さ・せるように構成
したことを特徴とする歪み検出、装置 ・
、 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4764582A JPS58165027A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 歪み検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4764582A JPS58165027A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 歪み検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58165027A true JPS58165027A (ja) | 1983-09-30 |
| JPS6241339B2 JPS6241339B2 (ja) | 1987-09-02 |
Family
ID=12780978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4764582A Granted JPS58165027A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 歪み検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58165027A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61189396U (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-26 | ||
| JP2010085392A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Gm Global Technology Operations Inc | 指骨接触ロードセル |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01264534A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-20 | Toshiba Corp | 事故検出装置 |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP4764582A patent/JPS58165027A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61189396U (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-26 | ||
| JP2010085392A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Gm Global Technology Operations Inc | 指骨接触ロードセル |
| DE102009042975B4 (de) * | 2008-09-30 | 2017-06-29 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Taktile Lastzelle für ein Fingerglied |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6241339B2 (ja) | 1987-09-02 |
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