JPS5965232A - 力測定装置 - Google Patents
力測定装置Info
- Publication number
- JPS5965232A JPS5965232A JP17545682A JP17545682A JPS5965232A JP S5965232 A JPS5965232 A JP S5965232A JP 17545682 A JP17545682 A JP 17545682A JP 17545682 A JP17545682 A JP 17545682A JP S5965232 A JPS5965232 A JP S5965232A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chord
- elastic body
- strain
- measuring device
- force measuring
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- G01L1/10—Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings
- G01L1/106—Constructional details
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (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、力測定装置に関し、特にカを電気信号に変
換して測定するものである。
換して測定するものである。
従来、上記のよりな力測装置としては、いわゆるロード
セルがある。これは、力を受けて歪む起歪弾性体の表面
にストレンゲージを貼着し、このストレンゲージの抵抗
変化を測定して力の大きさを測定するものであ)、起歪
弾性体の形状寸法を変える事によって種々の大きさの力
を測定できるが、起歪弾性体の物理的性質、例えば弾性
係数の温度変化、熱膨張、ヒステリシス、クリープ等に
よる誤差が大きいので、これを補償しなければならない
が、技術的に困難であるばかりでなく、それに要する費
用やストレンゲージの接着処理、防湿処理に要する費用
がかさみ、製品価格が高価になるという問題があった。
セルがある。これは、力を受けて歪む起歪弾性体の表面
にストレンゲージを貼着し、このストレンゲージの抵抗
変化を測定して力の大きさを測定するものであ)、起歪
弾性体の形状寸法を変える事によって種々の大きさの力
を測定できるが、起歪弾性体の物理的性質、例えば弾性
係数の温度変化、熱膨張、ヒステリシス、クリープ等に
よる誤差が大きいので、これを補償しなければならない
が、技術的に困難であるばかりでなく、それに要する費
用やストレンゲージの接着処理、防湿処理に要する費用
がかさみ、製品価格が高価になるという問題があった。
また特公昭43−18665号に開示されているような
弦の張力と振動数との間の相関々係を利用した力測定装
置もあるが、これは高精度を得られるが、構造が複雑で
あるうえに、計測時間と精度とを定めると、これらによ
って弦の大きさと加える張力とが制限され、余り大きな
力を測定することができず、測定範囲を広くすることが
できなかった。
弦の張力と振動数との間の相関々係を利用した力測定装
置もあるが、これは高精度を得られるが、構造が複雑で
あるうえに、計測時間と精度とを定めると、これらによ
って弦の大きさと加える張力とが制限され、余り大きな
力を測定することができず、測定範囲を広くすることが
できなかった。
この発明は、上記両刃測定装置の欠点を改善したもので
、広範囲にわたって高精度に簡単な構成で力を測定でき
る力測定装置を提供することを目的とする。
、広範囲にわたって高精度に簡単な構成で力を測定でき
る力測定装置を提供することを目的とする。
以下、この発明を図示の2つの実施例に基づいて詳細に
説明する。第1の実施例は、第1図に示すように主起歪
弾性体lと副起歪弾性体2とを有し、これら両弾性体1
.2の一端部は、部材3を介して固定台4上にボルト5
.5で゛固定されている。ずなわち両起歪弾性体1,2
は片持ち梁成とされている。これら両起歪弾性体1.2
は同−材料または温度係数の等しい材料によって撓み部
(起歪部)xa、2aの形状が相似になるように形成さ
れている。なお、6は両弾性体1.2を絶縁するだめの
絶縁材である。
説明する。第1の実施例は、第1図に示すように主起歪
弾性体lと副起歪弾性体2とを有し、これら両弾性体1
.2の一端部は、部材3を介して固定台4上にボルト5
.5で゛固定されている。ずなわち両起歪弾性体1,2
は片持ち梁成とされている。これら両起歪弾性体1.2
は同−材料または温度係数の等しい材料によって撓み部
(起歪部)xa、2aの形状が相似になるように形成さ
れている。なお、6は両弾性体1.2を絶縁するだめの
絶縁材である。
これら両弾性体1.2の他端部間は弦7によって結合さ
れており、この弦7はその有効長さeが部材3の長さl
と等しくかつ部材3と同−線膨張主起歪弾性体1の他端
部に下向きに荷重Wを印加すると、第2図に示すように
主起歪弾性体lにはその荷重Wに比例した撓み△11が
発生し、弦7の下端を下方に引張る。弦7に加わる張力
Pは、副起歪弾性体2の他端部に作用し、その他端部を
下方に△e2撓ませる。ここで、主起歪弾性体1のばね
定数をに1、副起歪弾性体2のばね定数をに2とし、弦
7の伸びを無視すると、 P=△12・k2 が成立し、△11=△12二△lであるから、W−へβ
(kl+、に2) P = W −”/ (kl十に2 )となシ、張力P
は荷重Wに比例していることが判る。
れており、この弦7はその有効長さeが部材3の長さl
と等しくかつ部材3と同−線膨張主起歪弾性体1の他端
部に下向きに荷重Wを印加すると、第2図に示すように
主起歪弾性体lにはその荷重Wに比例した撓み△11が
発生し、弦7の下端を下方に引張る。弦7に加わる張力
Pは、副起歪弾性体2の他端部に作用し、その他端部を
下方に△e2撓ませる。ここで、主起歪弾性体1のばね
定数をに1、副起歪弾性体2のばね定数をに2とし、弦
7の伸びを無視すると、 P=△12・k2 が成立し、△11=△12二△lであるから、W−へβ
(kl+、に2) P = W −”/ (kl十に2 )となシ、張力P
は荷重Wに比例していることが判る。
弦7には主起歪弾性体l上に設けた磁界発生体8によっ
てその長さ方向に対して直角に磁界か印加されておシ、
第3図に示すように増幅器9に接続されているので、弦
7は振動する。すなわち、印加荷重’によって弦7がわ
ずかに磁界を切る方向に撓むと、フレミングの右手の法
則に従って弦7に電流が流れ、この電流はコンデンサI
Qを介して増幅器9に供給されて増幅され、その増幅出
力は抵抗dg11を介して弦マに供給される。この出力
は弦7をさらに同方向に撓まさせる方向に流れ、弦7ば
さらに磁界を切る方向に撓む。この弦7は増幅器9から
与えられるエネルギと弦7の曲げ反力とが釣り合う位@
まで撓み、逆方向に戻って来る。
てその長さ方向に対して直角に磁界か印加されておシ、
第3図に示すように増幅器9に接続されているので、弦
7は振動する。すなわち、印加荷重’によって弦7がわ
ずかに磁界を切る方向に撓むと、フレミングの右手の法
則に従って弦7に電流が流れ、この電流はコンデンサI
Qを介して増幅器9に供給されて増幅され、その増幅出
力は抵抗dg11を介して弦マに供給される。この出力
は弦7をさらに同方向に撓まさせる方向に流れ、弦7ば
さらに磁界を切る方向に撓む。この弦7は増幅器9から
与えられるエネルギと弦7の曲げ反力とが釣り合う位@
まで撓み、逆方向に戻って来る。
これによって弦7にはいままでとは逆向きの電流が流れ
、その逆向き電流はコンデンサ10を介して増幅器9に
供給されて増幅され、弦7に増幅逆向き電流が供給され
、いままでとは反対向きに弦7を撓ませる。以後、これ
を繰返し周波数fの振動をする。この周波数fは で求められる。ただし、nは振動の高調波数、lは弦7
の有効長、gは重力加速度、rは弦7の単位長さ当シの
質量である。従って、周波数fを測定することによって
張力Pを測定でき、これによって荷重Wを知ることがで
きる。周波数fを測定するだめの回路を第4図に示す。
、その逆向き電流はコンデンサ10を介して増幅器9に
供給されて増幅され、弦7に増幅逆向き電流が供給され
、いままでとは反対向きに弦7を撓ませる。以後、これ
を繰返し周波数fの振動をする。この周波数fは で求められる。ただし、nは振動の高調波数、lは弦7
の有効長、gは重力加速度、rは弦7の単位長さ当シの
質量である。従って、周波数fを測定することによって
張力Pを測定でき、これによって荷重Wを知ることがで
きる。周波数fを測定するだめの回路を第4図に示す。
同図において、12は第3図に示した回路を含む発振器
、14は周波数カウンタ、16は時間ゲートで、周波数
カウンタ14を制御するものである。1Bは演算部で、
周波数カウンタ14のカウンタ出力に基づいて実荷重の
演算、零調整、風袋引等を行なうものである。20は実
荷重の表示部である。
、14は周波数カウンタ、16は時間ゲートで、周波数
カウンタ14を制御するものである。1Bは演算部で、
周波数カウンタ14のカウンタ出力に基づいて実荷重の
演算、零調整、風袋引等を行なうものである。20は実
荷重の表示部である。
このように構成した力測定装置において、主起歪弾性体
1の温度係数をα1、副起歪弾性体2の温度係数をα2
とすると、張力Pは、 P =W−に2(1+α2)/1c1(1+α1)+に
2(x+α2)である。主・副弾性体1.2の材質を同
じにするか、弾性係数の温度変化が等しい材質によって
構成しているのでα1=α2となり、かつ主・副筒弾性
体pハ20〜30 in tv 距離であるので温度条
件が同一テする。よってPは P : W −k27に1+に2 となり、完全に温度補償がなされる。
1の温度係数をα1、副起歪弾性体2の温度係数をα2
とすると、張力Pは、 P =W−に2(1+α2)/1c1(1+α1)+に
2(x+α2)である。主・副弾性体1.2の材質を同
じにするか、弾性係数の温度変化が等しい材質によって
構成しているのでα1=α2となり、かつ主・副筒弾性
体pハ20〜30 in tv 距離であるので温度条
件が同一テする。よってPは P : W −k27に1+に2 となり、完全に温度補償がなされる。
まだ、主・副起歪弾性体l、2には荷重を取シ去った後
にも歪が残るが(これをヒステリシスという)、この歪
は主・副起歪弾性体l、2の撓み△lユ、△12に加え
られるため張力Pに影響を与えるが、ヒステリ入スの大
きさは、撓み部の応力が等しいときには、形状に大小が
あっても値は等しい。よって、撓み部1a、2aの形を
応力方向に相似にし、同一材料を使用して撓み部1a、
2aに印加される応力を等しくしたこの力測定装置では
ヒステリシスを相殺できる。またクリープについても同
じ4」がいえる。すなわちクリープ量は弾性体にかかる
応力と時間との関数として定義され、各々の材料及び熱
処理後の内部組織によって固有の値を示すが、これも主
・副起歪弾性体l・2を同一材料で形成し、撓み部1a
、2aの形状を相似にすることによって相殺している。
にも歪が残るが(これをヒステリシスという)、この歪
は主・副起歪弾性体l、2の撓み△lユ、△12に加え
られるため張力Pに影響を与えるが、ヒステリ入スの大
きさは、撓み部の応力が等しいときには、形状に大小が
あっても値は等しい。よって、撓み部1a、2aの形を
応力方向に相似にし、同一材料を使用して撓み部1a、
2aに印加される応力を等しくしたこの力測定装置では
ヒステリシスを相殺できる。またクリープについても同
じ4」がいえる。すなわちクリープ量は弾性体にかかる
応力と時間との関数として定義され、各々の材料及び熱
処理後の内部組織によって固有の値を示すが、これも主
・副起歪弾性体l・2を同一材料で形成し、撓み部1a
、2aの形状を相似にすることによって相殺している。
さらに弦7の有効長と部材3の長さとを同一にし、かつ
同一の線膨張係数をもつ材質によって両者を構成してい
るので、相対的に線膨張が同一になり張力Pの変化を零
にしている。なお、線膨張係数が同一でなくても相対的
な線膨張が零になる材質と長さの部材3を用いてもよい
。
同一の線膨張係数をもつ材質によって両者を構成してい
るので、相対的に線膨張が同一になり張力Pの変化を零
にしている。なお、線膨張係数が同一でなくても相対的
な線膨張が零になる材質と長さの部材3を用いてもよい
。
第2の実施例は、第5図に示すように公知のバラレムグ
ラム型弾性体を主起歪弾性体1として使用したもので、
その主起歪弾性体1の先端部に計量皿22を設けたもの
である。なお、同等部分には同一符号を付して説明を省
略する。
ラム型弾性体を主起歪弾性体1として使用したもので、
その主起歪弾性体1の先端部に計量皿22を設けたもの
である。なお、同等部分には同一符号を付して説明を省
略する。
以上述べたように、この発明による力測定装置は、主起
歪弾性体l、副起歪弾性体2、弦7等からなる簡単な構
成であシ、かつ主起歪弾性体lの寸法を変えることによ
ってどんな大きさの荷重の測定も可能である。しかも弦
7と副起歪弾性体2と部材3とは計測する荷重の大小に
無関係に同一寸法のものを使用することができ、規格統
一が出来る。さらに、主起歪弾性体1、副起歪弾性体2
は同一材質まだは温度係数の温度変化が等しいものを使
用することによシ温度補償ができ、しかもこれに加えて
撓み部1a、2aの形状を相似形にすることによシヒス
テリシス及びクリープを補償できる。また弦7と部材3
とを同一の長さlとし、かつ同一材質または同一の線膨
張係数を持つ材質で構成しているので、線膨張係数の変
化による誤差を防止できる。
歪弾性体l、副起歪弾性体2、弦7等からなる簡単な構
成であシ、かつ主起歪弾性体lの寸法を変えることによ
ってどんな大きさの荷重の測定も可能である。しかも弦
7と副起歪弾性体2と部材3とは計測する荷重の大小に
無関係に同一寸法のものを使用することができ、規格統
一が出来る。さらに、主起歪弾性体1、副起歪弾性体2
は同一材質まだは温度係数の温度変化が等しいものを使
用することによシ温度補償ができ、しかもこれに加えて
撓み部1a、2aの形状を相似形にすることによシヒス
テリシス及びクリープを補償できる。また弦7と部材3
とを同一の長さlとし、かつ同一材質または同一の線膨
張係数を持つ材質で構成しているので、線膨張係数の変
化による誤差を防止できる。
上記の実施例では、弦7によって張力Pを測定したが、
これに代えて力を感じるものなら何でもに構成してもよ
い。
これに代えて力を感じるものなら何でもに構成してもよ
い。
第1図はこの発明による力測定装置の第1の実施例の側
面図、第2図は第1の実施例の原理図、第3図は第1の
実施例の弦の振動原理図、第4図は第1の実施例の回路
図、第5図は第2の実施例の側面図である。 1・・・主起歪弾性体、2・・・副起歪弾性体、3・・
・部材、4・・・固定部、7.8・・・力検出器。 特許出願人 大和製衡株式会社 代理人 清水 哲ほか2名 りl 図 ″X2図 才3図 ガ 客4図 才5 図 カ 1、事件の表示 特願昭57−175456号 2、発明の名称 力測定装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 兵庫県明石市茶園場町5番22号 4、代理人 5、 補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」および「発明の詳細な説明
」の各欄。 6、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙の通シ訂正する。 (2) 明細書第3頁第15行目から第16行目に「
1a12aの・・・・・されている。」とあるのを「l
a、2aを最大応力が等しくなる形状に形成している。 」と訂正する。 (3)同第7頁第6行目から第8行Ink″S[よって
、・・・・力測定装置ではJとあるのを「よって、同一
材料を使用して撓み部1a、2aに印加される最大応力
が等しく々るように主・起歪弾性体1.2を形成したこ
の力測定装置では」と訂正する。 (4) 同第7頁第14行目に「撓み部1a、 2a
の形状を相似にするゴとあるのを「最大応力が等しくな
る形状に主・副起歪弾性体を形成する」と訂正する。 (5) 同第8頁第17行目に「形状を相似形にする
」とあるのを「形状を最大応力が等しくなるように形成
する」と訂正する。 添付書類 特許請求の範囲 以 上 特許請求の範囲 (1)基端部を固定した片持ち梁成の主起歪弾性体と、
との主起歪弾性体とは上下方向に間隔を隔てて配置され
ると共に葛端部を固定した片持ち梁成の副起歪弾性体と
、上記両起歪弾性体の作用点間に結合した力検出器とか
らなる力測定装置。 (2)上記両起歪弾性体をこれらの温度による弾性係数
の変化率が同一の利質で構成したことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の力測定装置。 (3)上記両起歪弾性体の起歪部の形状をそれぞれの応
力が等しくなる形状としたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の力測定装置。 (4)上記両起歪弾性体の基端部を上記力検出器の線膨
張量と同一の線膨張量を有する部材を介して固定部に固
定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の力
測定装置。
面図、第2図は第1の実施例の原理図、第3図は第1の
実施例の弦の振動原理図、第4図は第1の実施例の回路
図、第5図は第2の実施例の側面図である。 1・・・主起歪弾性体、2・・・副起歪弾性体、3・・
・部材、4・・・固定部、7.8・・・力検出器。 特許出願人 大和製衡株式会社 代理人 清水 哲ほか2名 りl 図 ″X2図 才3図 ガ 客4図 才5 図 カ 1、事件の表示 特願昭57−175456号 2、発明の名称 力測定装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 兵庫県明石市茶園場町5番22号 4、代理人 5、 補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」および「発明の詳細な説明
」の各欄。 6、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙の通シ訂正する。 (2) 明細書第3頁第15行目から第16行目に「
1a12aの・・・・・されている。」とあるのを「l
a、2aを最大応力が等しくなる形状に形成している。 」と訂正する。 (3)同第7頁第6行目から第8行Ink″S[よって
、・・・・力測定装置ではJとあるのを「よって、同一
材料を使用して撓み部1a、2aに印加される最大応力
が等しく々るように主・起歪弾性体1.2を形成したこ
の力測定装置では」と訂正する。 (4) 同第7頁第14行目に「撓み部1a、 2a
の形状を相似にするゴとあるのを「最大応力が等しくな
る形状に主・副起歪弾性体を形成する」と訂正する。 (5) 同第8頁第17行目に「形状を相似形にする
」とあるのを「形状を最大応力が等しくなるように形成
する」と訂正する。 添付書類 特許請求の範囲 以 上 特許請求の範囲 (1)基端部を固定した片持ち梁成の主起歪弾性体と、
との主起歪弾性体とは上下方向に間隔を隔てて配置され
ると共に葛端部を固定した片持ち梁成の副起歪弾性体と
、上記両起歪弾性体の作用点間に結合した力検出器とか
らなる力測定装置。 (2)上記両起歪弾性体をこれらの温度による弾性係数
の変化率が同一の利質で構成したことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の力測定装置。 (3)上記両起歪弾性体の起歪部の形状をそれぞれの応
力が等しくなる形状としたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の力測定装置。 (4)上記両起歪弾性体の基端部を上記力検出器の線膨
張量と同一の線膨張量を有する部材を介して固定部に固
定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の力
測定装置。
Claims (4)
- (1) 基端部を固定しだ片持ち梁成の生起型弾性体
と、この生起型弾性体とは上下方向に間隔を隔てて配置
されると共に基端部を固定した片持ち梁成の副起歪弾性
体と、上記両起歪弾性体の作用点間に結合した力検出器
とからなる力測定装置。 - (2) 上記両起歪弾性体をこれらの温度による弾性
係数の変化率が同一の材質で構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の力測定装置。 - (3)上記両起歪弾性体の起歪部の形状を相似形とした
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の力測定装
置。 - (4)上記両起歪弾性体の基端部を上記力検出器の線膨
張量と同一の線膨張量を有する部材を介して固定部に固
定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の力
測定装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17545682A JPS5965232A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 力測定装置 |
| AU19283/83A AU545387B2 (en) | 1982-10-05 | 1983-09-20 | Weight and force measuring device |
| GB08325509A GB2128329B (en) | 1982-10-05 | 1983-09-23 | Vibrating wire for sensor |
| FR8315540A FR2534021B1 (fr) | 1982-10-05 | 1983-09-29 | Dispositif pour mesurer une force ou une charge, applicable notamment a un systeme de pesee |
| KR1019830004592A KR900008328B1 (ko) | 1982-10-05 | 1983-09-29 | 힘 측정장치 |
| IT8368022A IT1206543B (it) | 1982-10-05 | 1983-10-04 | Dispositivo per la misura di una forza |
| DE8328722U DE8328722U1 (de) | 1982-10-05 | 1983-10-05 | Kraftmeßvorrichtung |
| DE3336250A DE3336250A1 (de) | 1982-10-05 | 1983-10-05 | Kraftmessvorrichtung |
| US06/724,270 US4614245A (en) | 1982-10-05 | 1985-04-17 | Device for measuring force |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17545682A JPS5965232A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 力測定装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20328487A Division JPS6352020A (ja) | 1987-08-14 | 1987-08-14 | 力測定装置 |
| JP20328587A Division JPS6352021A (ja) | 1987-08-14 | 1987-08-14 | 力測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5965232A true JPS5965232A (ja) | 1984-04-13 |
| JPS6342731B2 JPS6342731B2 (ja) | 1988-08-25 |
Family
ID=15996383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17545682A Granted JPS5965232A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5965232A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011148774A1 (ja) * | 2010-05-24 | 2011-12-01 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 表面応力センサ |
| JP2014122897A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | F Hoffmann-La Roche Ag | バルク液体および/またはバルク固体を管理するためのシステム |
| JP2014133244A (ja) * | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Mishima Kosan Co Ltd | 鋳片の連続鋳造方法及びその連続鋳造用鋳型 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58144236U (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-28 | メトラ−・インストルメンテ・ア−ゲ− | 秤 |
-
1982
- 1982-10-05 JP JP17545682A patent/JPS5965232A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6342731B2 (ja) | 1988-08-25 |
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