JPS59174726A - ひずみゲ−ジ式荷重変換器 - Google Patents

ひずみゲ−ジ式荷重変換器

Info

Publication number
JPS59174726A
JPS59174726A JP4892483A JP4892483A JPS59174726A JP S59174726 A JPS59174726 A JP S59174726A JP 4892483 A JP4892483 A JP 4892483A JP 4892483 A JP4892483 A JP 4892483A JP S59174726 A JPS59174726 A JP S59174726A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strain
load
holes
hole
stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4892483A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0326338B2 (ja
Inventor
Koichi Yabe
興一 矢部
Keiichiro Mochizuki
望月 恵一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KYOWA DENGIYOU KK, Kyowa Electronic Instruments Co Ltd filed Critical KYOWA DENGIYOU KK
Priority to JP4892483A priority Critical patent/JPS59174726A/ja
Publication of JPS59174726A publication Critical patent/JPS59174726A/ja
Publication of JPH0326338B2 publication Critical patent/JPH0326338B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring 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
    • G01L1/22Measuring 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
    • G01L1/2206Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2218Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Force In General (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、荷重が印加されると弾性変形する柱状起歪体
にひずみゲージを添着し、そのひずみゲージによって印
加荷重に応じた電気信号を得るひずみゲージ式荷重変換
器に関するものである。
従来のこの種のひずみゲージ式荷重変換器は、第1図(
A)およびCB)に正面中央横断面図および同図1−1
4%矢視力向断面図をもって示すような円筒状の起歪体
lの上面2に印加された荷重W(単位面積当りの荷重W
の総和)を、円筒状起歪体1の外周面3および内周面4
上に添着したひずみゲージ5および6により該荷重に比
例した電気信号として検出し得るように構成されている
ヒスみゲージ5,6は、等角度間隔ずらせて複数箇所に
添着され、例えば、同図(B)に示すように、90″角
間隔をずらせてそれぞれ4箇所に添着され、これらのひ
ずみゲージ5,6により周知のホイートストンブリッジ
回路が形成される。尚、7および8は、ひずみゲージ5
および6を、湿気による感度の変化や外力による損傷か
ら保護する薄板状の外側カバーおよび内側カバーであり
、9は配線用穴である。
しかしながら、このように構成された従来の荷重変換器
には、次のような問題点があった。
すなわち、第2図は、第1図に示す従来の起歪体1に垂
直に等分布の荷重が印加された場合の受圧面におけるひ
ずみ分布図を示すものであるが、この例の場合には外側
および内側のひずみゲージ5および6からは、同じひず
み出力が検出でき、その出力に基づき正確な荷重測定を
することができる。
ところが、第3図(A)に示すように、起歪体1の中央
部に加えられた集中荷重が当て板lOを介して起歪体1
に伝達される場合、当て板10が下方に湾曲するため、
第3図(B)に示す如く起歪体lの内側に荷重が集中し
、起歪体1の受圧面のひずみ分布は、内周縁部で最大と
なり外周縁部に近づくに従って減少する。
またこれとは反対に第4図(A)に示すように起歪体l
の外側に加えられた荷重が当て板10を介して起歪体1
に伝達される場合、当て板10が上方に湾曲するため、
第4図(B)に゛示す如く起歪体1の外側に荷重が集中
し、起歪体lの受圧面のひずみ分布は、外周縁部で最大
となり内周縁部に近づくに従って減少する。このように
、起歪体1の受圧面に不等分布荷重あるいは偏荷重が加
わると、荷重とひずみゲージが添着された部分のひずみ
量との関係が線形を失ない、その結果荷重と測定値との
関係も線形を失ない、例えば、第3図の場合は、測定値
が実荷重より太きく (1,1倍〜1.5倍)表われ、
第4図の場合は小さく (1,0倍〜0.7倍)表われ
る傾向にあり、いずれの場合も正確な荷重を測定するこ
とができない。すなわち、ひずみゲージ5および6が貼
られる面は、曲げの中心軸、つまり応力の中立線からの
距離が異なるため、不等分布荷重や偏荷重により生ずる
曲げひずみの量が異なり、その結果、測定値が正確でな
くなる。
このような欠点を除去すべく、起歪体1の上面と荷重印
加面との間に荷重の伝達を均質化するための相当の高さ
を有する当り構造物(図示せず)を介挿するか、板厚が
大で剛性の大きい当て金(図示せず)を介挿し且つ起歪
体Iの高さを大にすることによって、起歪体l内の応力
分布が均質化され、荷重の再現性すなわち測定精度を向
上し得ることが見出された。
しかしながら、上記のように当り構造物、当て金および
荷重変換器の高さをある程度以上高くすると、当り構造
物や起歪体に座屈現象が生じ傾斜荷重に対して影響を受
は易くなり荷重検出精度がかえって低下するという問題
がある。
さらにまた、荷重変換器を力の伝達系中に介挿するよう
な場合、起歪体の高さを大きくすることができず、仮に
大きくすれば荷重変換器自体が大型化、高重量化してし
まうばかりでなく。
その荷重変換器を用いて荷重測定を行なう必要のある被
測定対象物(例えば、鍛造機械、プレス機械等)に適用
できる範囲が制限されるという難点があった。
また、従来の起歪体1には、第1図(A)に示すように
、ひずみゲージ5,6の保護のためにカバー7.8を溶
接等の手段で起歪体1に固着しであるが、このカバー7
.8は、感度に影響を与えないように薄い板により形成
されているため、他物が当ったとき簡単に穴が開いたり
、ひずみゲージ5,6を損傷したりする事故が発生しが
ちであった。
本発明は、上述した従来のひずみゲージ式荷重変換器の
欠点を解消すべくなされたもので、その目的とするとこ
ろは、小型、軽量で、座屈を生ずる虞れがなく荷重印加
条件が変化しても感度変化がなく一定の定格出力が得ら
れ、従来の保護カバーを不用化してひずみゲージを有効
に保護することができ、測定精度を大幅に高め得るひず
みゲージ式荷重変換器を提供することにある。
以下、本発明の実施例を図面をもとに説明する。
第5図(A)および(B)は、本発明の一実施例の構成
を示す正面中央横断面図および同図■−■線矢視方向断
面図である。
同図において、円筒状起歪体11には、一方の端面(こ
の場合下端面)側より他方の端面(この場合上端面)側
に向けて1円筒状起歪体1]の応力の中立線12を軸中
心とした所定の深さく上端面まで貫通しない深さ)の穴
13゜13・・・・・が複数個(この場合4個)穿設さ
れている。各穴13には、その中心軸を挟んで対称位置
にそれぞれひずみゲージ14および15が接着、等の手
段により添着されている。ここで、起歪体11の応力の
中立線12とは、この場合、起歪体の横断面においてそ
の断面積を内方側と外方側に2分する線をいう。
このように構成された上記実施例の作用につき第6図(
A)〜(C)を参照しつつ説明する。
円筒状起歪体11に、その中心軸方向に沿って圧縮荷重
が印加されると、該起歪体11は中心軸方向に沿う方向
には圧縮ひずみを生じ、圧縮ひずみ検出用ひずみゲージ
14Δ(特に図示せず)の抵抗値は減少し、中心軸と直
交する方向には引張ひずみを生じ引張ひすみ検出用ひず
みゲージ14D(特に図示せず)の抵抗値は増加する。
而してこれらのひずみゲージにより、図示は省略したが
、周知のように一重または二重のホイートストンブリッ
ジ回路を形成しであるためJそのホイートストンブリッ
ジ回路の出力端からは、印加荷重に相応した電気信号を
取り出すことができる。
すなわち、第6図(A)に示すように起歪体11の受圧
面に垂直に等分布の荷重が印加した場合には、ひずみ分
布は一様となり、起歪体11の外周面16、内周面17
および六13の内周面のひずみは等しくなる。従って、
この場合は明らかにひずみゲージ14.15によって形
成されるホイートストンブリッジ回路からは印加荷重に
正確に対応する電気信号(検出出力)が得られる。
第6図(B)に示すように起歪体11の内側に荷重が集
中して印加された場合には、受圧面におけるひずみ分布
は、起歪体11の内周縁部で最大となり外周縁部に近づ
くにつれ減少しているが、穴13の部分は応力的に中立
な魚であるため、当該穴13の内周壁面に添着したひず
みゲージ14.15が検出するひずみゲージに差はなく
、偏荷重が印加された場合でも中立点に穿設された穴1
3の両側面(180°対向する周側面同士)は対称であ
り、そこに添着されたひずみゲージの絶対値は同じであ
るから、ホイートストンブリッジを形成することにより
、偏荷重による差分は完全にキャンセルされる。
従って、この場合も、ひずみゲージ14.15によって
形成されるホイートストンブリッジ回路から印加荷重に
対応する電気信号を得ることができる。
更にまた、第6図(C)に示すように起歪体11の外側
に荷重が隼申して印加された場合にも、上述と同様の理
由により偏荷重は、ホイートストンブリッジ回路内でキ
ャンセルされて、印加荷重に対応する電気信号を得るこ
とができる。
尚、応力の中立線は、この場合起歪体11の横断面にお
いて、その断面積を内方と外方に2等分する線になるこ
とは、実験的に確かめられている。この中立線上では、
荷重印加条件が変ってもそこに発生するひずみは、公称
ひずみ(理論ひずみともいう)、すなわち起歪体の断面
積、ヤング率および荷重がら計算で得られるひずみに近
く、偏荷重を受けても同一定格出力が得られる。従って
、上述した実施例のように、応力の中立線上に穴を穿設
し、その内面の対称位置にひずみゲージ14.15を添
着することにより、発生ひずみの絶対値が同じとなるた
め、偏荷重による差分は、ホイートストンブリッジ回路
によりキャンセルされ、一定の定格出方を得ることがで
きる。
また、上記実施例のようにひずみゲージ14゜15は、
起歪体11の内部、すなわち起歪体11の下端面から穿
設された穴13の内周面に添着されているため、外部か
ら物が当っても頑丈な起歪体11自体が保護カバーの機
能を果すこととなりひずみゲージは完全に保護される。
このことは同時に、従来必要であったカバーが不要化さ
れ、その結果起歪体11の形状が簡単。
小型、軽量となるばかりでなく、応力計算において起歪
体11のみの形状を考慮すればよいから計算が簡単にな
り、安全設計が容易となる利点が得られる。
さらに、起歪体11の高さを低くしても正確な荷重検出
ができるので、座屈を生ずる虞れは全くなく、薄形化が
可能ぞあるが故に適用範囲を大幅に拡張することができ
る。
尚、本発明は、上述し且つ実施例に示したものに何ら限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形実施が可能である。
例えば、起歪体11として、実施例においては円筒状の
ものについて説明したが、円柱状、角筒状、角柱状等で
あっても適用可能である。
また、ひずみゲージ14.15を添着する穴13は、4
〜8個が適当であるが、容量、形状、等に応じて適宜増
減し得ることは勿論可能である。そして、ひずみゲージ
1.4.15の添着方向は、起歪体11の中心線(穴1
3の中心線でもよい)に沿う方向のみであってもよいが
、これに直交する方向、すなわち六13の円周方向にも
添着すれば、感度が高くなり有利である。
さらにまた、上記実施例の場合、各穴13は、起歪体1
1の下端面から所定の深さのものとして示したが、該起
歪体11の上端面に至る貫通孔としてもよい。その場合
、各穴13または孔の開口端は、ひずみゲージ14.1
5の吸湿による劣化を防止するため、シーリング手段に
より密閉しておくことが望ましい。
以上詳述したように本発明によれば、小型、軽量で座屈
を生ずる虞れが全くなく、荷重印加条件が変化しても感
度変化がなく一定の定格出力が得られ、従来欠くことが
できなかったひずみゲージ保護用カバーを不要化してひ
ずみゲージを有効に保護することができ、印加荷重の測
定精度を大幅に高め得るひずみゲージ式荷重変換器を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(Δ)および(B)は従来のひずみゲージ式荷重
変換器の円筒状起歪体の正面中央横断面図および同図1
−1線矢視方向断面図、第2図、第3図(A) 、  
(B) 、第4図(A)。 CB)は、それぞれ第1図示実施例の作用を轟凭明する
ための図、第5図(Δ)および(B) 1よ、本発明の
一実施例の構成をそれぞれ示す正面中央横断面図および
同図■−■線矢視方向断面図、第6図(Δ)、(B)、
(C)+ま第5図示の実施例の作用を説明するための図
である。 11・・・・・・円筒状起歪体、 12・・・・・・応力の中立線、   13・・・穴、
14.1.5・・・・・・ひずみゲージ、16・・・・
・・外周面、    17・・・・・内周面。 第1図 第  2  図 (A、)                 (B)第
   4[Zl (A) (B) 第  51」 13    I4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)荷重が印加されると弾性変形する柱状起歪体にひ
    ずみゲージを添着してなる荷重変換器において、前記柱
    状起歪体の一方の端面側より他方の端面側に向けて該起
    歪体の応力の中゛立線を軸中心とした所定の深さ“の穴
    または貫通孔を複数個穿設し、前記各穴の側周面にひず
    みゲージを添着し、前記ひずみゲージによりホイートス
    トンブリッジ回路を形成し、前記ホイートストンブリッ
    ジ回路より印加荷重に応じた電気信号を得るように構成
    したことを特徴とするひずみゲージ式荷重変換器。
JP4892483A 1983-03-25 1983-03-25 ひずみゲ−ジ式荷重変換器 Granted JPS59174726A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4892483A JPS59174726A (ja) 1983-03-25 1983-03-25 ひずみゲ−ジ式荷重変換器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4892483A JPS59174726A (ja) 1983-03-25 1983-03-25 ひずみゲ−ジ式荷重変換器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59174726A true JPS59174726A (ja) 1984-10-03
JPH0326338B2 JPH0326338B2 (ja) 1991-04-10

Family

ID=12816799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4892483A Granted JPS59174726A (ja) 1983-03-25 1983-03-25 ひずみゲ−ジ式荷重変換器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59174726A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0814329A2 (en) * 1991-03-19 1997-12-29 Japan Electronics Industry, Ltd. Device for measuring action force of wheel and device for measuring stress of structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0814329A2 (en) * 1991-03-19 1997-12-29 Japan Electronics Industry, Ltd. Device for measuring action force of wheel and device for measuring stress of structure
EP0814329A3 (en) * 1991-03-19 1998-03-11 Japan Electronics Industry, Ltd. Device for measuring action force of wheel and device for measuring stress of structure

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0326338B2 (ja) 1991-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10996121B2 (en) Axial force pressure transducer
US4763531A (en) Force-torque sensor
US3365689A (en) Strain gage apparatus
US9395256B2 (en) Low profile multi-axis load cell
US8359932B2 (en) Systems and methods for mounting landing gear strain sensors
US4738140A (en) Apparatus for performing pressure, normal force and bending measurements on pipelines
US5505092A (en) Non-invasive fluid condition sensing transducer
EP0176173B1 (en) Sensor for sensing three orthogonal forces and three orthogonal moments
US3376537A (en) Shear strain load cell
US20060107761A1 (en) Multi-axis load cell body
US9791332B2 (en) Rod-shaped force transducer with improved deformation behavior
JP2515645B2 (ja) ロ―ドセル及びその加工方法
JPH0359431A (ja) 圧力センサ及び圧力センサの校正方法
US3088083A (en) Transducer
US4702329A (en) Load cell
JPH0221231A (ja) 台座付荷重変換器
JPS59174726A (ja) ひずみゲ−ジ式荷重変換器
EP3546911B1 (en) Force sensor
JP6696026B1 (ja) ロードセル
US9833340B2 (en) Detection device of load and moment, and artificial limb including the detection device
JP6364637B2 (ja) 荷重変換器
JPH02641Y2 (ja)
JP2527551B2 (ja) 薄形ロ−ドセル
JPH06207867A (ja) ひずみゲージ式荷重変換器
JPS6225697Y2 (ja)