JPS5995432A - 圧縮荷重の測定方法及び圧縮型ロ−ドセル - Google Patents

圧縮荷重の測定方法及び圧縮型ロ−ドセル

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JPS5995432A
JPS5995432A JP20658482A JP20658482A JPS5995432A JP S5995432 A JPS5995432 A JP S5995432A JP 20658482 A JP20658482 A JP 20658482A JP 20658482 A JP20658482 A JP 20658482A JP S5995432 A JPS5995432 A JP S5995432A
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JP
Japan
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load
elastic plate
plate
strain gauge
strain
Prior art date
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Pending
Application number
JP20658482A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshikazu Segawa
瀬川 嘉一
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.)
JFE Steel Corp
Kawatetsu Keiryoki KK
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Kawatetsu Keiryoki KK
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp, Kawatetsu Keiryoki KK filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPS5995432A publication Critical patent/JPS5995432A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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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】 本発明は圧縮荷重の測定方法とこれに用いる圧縮型ロー
ドセルに関するものである。
歪ケージ型のロードセルによって荷重を測定スることは
一般に広(行なわれており、圧縮荷重の場合には第1図
に示すような圧縮型ロードセルか広く用いられている。
すなわち、第1図(a)は円筒型ロードセルであって、
円筒状の起歪体(1)の側面に歪ゲージ(2)を取付け
たもの、第1凶(b)はビーム型ロードセルであって、
ビーム状の起歪体(1)の3面あるいは下面に歪ゲージ
(2)を取付けたものである。
しかしながら、円筒型のものでは起歪体(1)や歪ゲー
ジ(2)にある程度の寸法を必要とするため、荷重Pの
方向に対して極端に薄いものを製作することはできない
。またビーム型のものは、ビームの曲げを利用するもの
であるから比較的小さな荷重Pで大きな歪量が得られ、
荷重方向の寸法をある程度小さくすることができるが、
ビームおよび荷重伝達構造の制限から荷重方向の寸法に
は下限かあり、更に荷重の加わる位置もある狭い範囲内
であることが必要であるなどの制約があり、実際の使用
に際して種々の困難が生ずる場合かあった。
本発明はこれらの点に着目し、わずかの空隙かあれはこ
れを利用して容易に圧縮荷重をヨリ定できるようにする
ことを目的としてなされたものである。すなわち、本発
明の圧縮荷重の測定方法は、表面または内部に面方向に
沿って歪ゲージを取付けた弾性板に対して弾性板の厚み
方向に圧縮荷重を加え、荷重に応じて弾性板が圧縮され
る時に生ずる面方向の変形を歪ゲージで検出することを
特徴としている。また、本発明の圧縮型ロードセルは、
弾性板の表面または内部に線状もしくは面状の歪ゲージ
を圧縮荷重の加わる方向に対して直角にあるいは傾斜し
て取付けるとともに、歪ゲージせて弾性板の厚みを連続
的に変化するものとし、圧縮荷重が加わった場合に厚み
の大きい部分の圧縮量が厚みの小さい部分の圧縮量より
大きくなって面方向の成分を含む変形か生じ、歪ゲージ
の傾斜か変化しなから歪ゲージに伸びあるいは縮みが生
ずるという性質を利用し、この歪ゲージに加えられる変
形を検出するようにしたことを特徴としている。
このように、本発明は歪ケージによって圧縮荷重の方向
に生する変形を直接検出せず、圧縮によって弾性板に生
する面方向の変形を歪ゲージによって検出するようにし
ているので、荷重検圧用のロードセルは薄い板状のもの
となり、わずかの空隙に挿入して厚み方向の荷重測定を
行なうことができ、荷重方向の寸法が従来に比べて大幅
に短縮されて使用に際しての制約か少なくなり、圧縮荷
重の測定が容易となるのである。
第2図及び第3図は本発明の詳細な説明したものであり
、第2図は最も元本的な例を示す。第2図において(3
)は弾性板、(4)は弾性板(3)に埋め込まれた歪ゲ
ージ、(5)は基板、(6)は受圧板である。弾性板(
3)はゴムや弾力性に富んだプラスチックなどの弾性材
料からなり、基板(5)と受圧板(6)は鉄等の剛性材
料からなり、また歪ゲージ(4)としてはワイヤゲージ
、箔ゲージなどの線状ある6’tは面状のものが用いら
れる。なお、弾性材料と剛性材料7の違いは弾性率(あ
るいはコンプライアンス)の差をとよる相対的なもので
あり、弾性材の性質、形状力)適当な条件を満たず場合
には、弾性材料として例えば亜鉛、プラチナ、べIJ 
IJウム、銅及び黄銅等の銅合金などの金属を用いるこ
とも可能であり、また剛性材料として例えはセラミック
なとの金属以外の材料を用いることもできる。
ここで、Wffil’が加えられると弾性板(3)は荷
重Pの大きさに応じて厚さ方向に圧縮される一方、面方
向に伸ひ、これによって歪ゲージ(4)も同時に伸ひる
。歪ゲージ(4)の最初の寸法をし、伸びた後の寸法を
L′とすると1、その差△L=L’−Lは加えられた荷
重Pの大きさに対応したものとなるから、この△Lをブ
リッジ法なとの周知の手段で検出することによって荷重
アを測定できるのである。
第3図は弾性板(37の断面をくさひ状とした伊・」て
あり、この場合も荷重Pの加わる前後の歪ゲージ(3)
の長さをそれぞれり、L’とすると、△L:L’−Lは
荷重Pの大きさに対応したものとなり、荷重PをjlJ
定することかできる。ここで、第3図(a) ii弾性
板(3)の厚みの大きい側が開放されて0)る場合であ
って、荷重Pが加わること(こよって歪ケージ(4)は
伸び、L’)Lとなるか、第3図(b)のよう(こ弾性
板(3)の厚みの大きい側か開放されてG)なし)場合
には、弾性板(3)には圧縮作用のみか働き、荷重Pi
こよって面方向に縮小するため歪ゲージ(4Jii縮み
、△l=L’−L(Oとなるから、テークの処理をこれ
に応じて行なえはよい。
第3図のように弾性板(3功Sくさひ状断面の場合には
、受圧板(6)か傾斜したものとなる。上下の面の平行
度がそれほど厳密に要求されなし)場合番こ番よこのま
までもよいか、平行であること力S必要であれは、例え
ば第4図(a)のよう(こ弾性板(3)の断面を長方形
として内部に歪ゲージ(4)を傾斜させて設けたり、第
4図(b)のように弾性板(3)の断面を平行四辺形と
して両面にくさび状の断面を有する剛性材料からなる剛
体板(7)を重ね、弾性板(3)の内部に歪ゲージ(4
)を水平に設けたりすることによって、全体として長方
形断面の板状ブロックを構成すれはよい。また、第4図
(a)(b)とも弾性板(3)の周囲はすべて拘束され
ているが、弾性板(3)に対する歪ケージ(4)の姿勢
に差異かあるため、荷重Pが加わった場合には第4図(
a)ではL’(Lで歪ケージ(4)は縮み、第4図(b
)ではL’)Lで伸ひるようになっている。
なお、弾性板(3)は最初から一体のものではな(、そ
れぞれくさび状断面を有するものを重ねてその接合面に
歪ゲージ(4)を挿入したものとすることかできる。
次に第4図(b)に示す構造のロードセルについて第5
図により更に説明を加える。今、簡単のため紙面に平行
な2次元構造のものを考え、荷重Pは単位長当りの線荷
重とする。剛体板(7)のコンプライアンスをCI、弾
性板(3)のコンプライアンスをC2座標を考え、歪ケ
ージ(4)の両側の位置をA工(0,a□) 、A2 
(L 、 a 2 ) (荷重の加わらナイ時)、A 
i ’ (0、a 1’) 、A2’ (L 、 a2
/ ) (荷重の加わった叫)、下部剛体板(7)の上
面右端の位置をB2(、B2)、B2′(、b2′)と
すると、第5図のA 1.A 1ノ、A2 、 A2’
 、 B2 、 B2 ’の関係から = (L2+b22(C2,1)2.p2)2−L(1
1に2P2)2 但しに2−(−2ゾ(C2−cm)2 となる。ここで通常はC2)cl  である。
すなわち、弾性板(:g(3)l”Jに設けられた歪ゲ
ージ(4)の全長りは荷重PによってL′に伸ひ、その
伸ひの大きさは荷重Pと一定の関係を持っていることか
わかる。また上記の式がらゎがるように、受圧面に対す
る傾斜、すなわちb2/Lを変更することにより広範囲
の荷重に対処することが可能となる。
上述の説明は2次元構造についてのものであったか、ロ
ードセルの実際の形状は立体的てあっで必要に応じて受
圧面積を拡大することができ、この場合には歪ゲージを
多数用いてこれを分散配置しておくことかできる。受圧
面の形状は円形、長方形など任意に選ぶことが可能であ
り、例えば円環状として中心部に開口を有する形状とす
ることもできる。このように複数個の歪ゲージを分散配
置した場合には、比較的広い範囲に散在する分散荷重の
測定も可能となる。
第6図乃至第9図は本発明のロードセルの他の実施例で
あり、第6図は弾性板(3)の傾斜した表面(3a)か
平面でなく断面円弧状の曲面となった例、第7図は弾性
板(3)の互いに接合される表11u(3b)を複数の
山と谷のあるジグザグ状とし、その間に歪ゲージ(4)
をlid人するようにした例、第8区は弾性板(3)の
一方または両方の表面(3C)とこれに接する剛体板(
7)の面(7C)をジグザグ状とし、ジグザグの1ピツ
チことに歪ゲージ(4)を配置した例、第9図は下部剛
体板(7)の血に底の傾斜した溝(7d)を複数個設け
、これに対応する傾斜した各表71iO(3d)に歪ゲ
ージ(4)をそれぞれ対応させた例を示す。第8図及び
第9凶の例は、前述したように受圧朋債を広くして複数
個の歪ゲージを分散配置する場合に適した構造と言える
なお、本発明は原理的(こは第2図に示したように上下
の両表面か平行なff1if性板を用いることによって
所期の目的を達することかできるか、上述した各種の例
のように弾性板の表面を歪ケージに対して11Jt斜さ
せた方かより効果的である。すなわち、第2図の場合で
は弾性板の周囲がすべて拘束されていると弾性板は面方
向に伸ひることができす、変形を歪ケージて検出するこ
とか不可能となるのに対して、弾圧板の厚みか連続的に
変化している場合には厚みによって厚さ方間の圧縮量に
差が生じ、弾性板の変形に面方向の成分が含まれること
になって父形の検出か可能となるからであり、第8図や
第9図のように複数の歪ゲージを分散配置して歪ケージ
の周辺か開放されていない構造の場合でも変形を検出で
きることになる。
第10図は本発明に係るロードセルの応用例を示すもの
であり、例えは円環状の圧縮型ロードセルUυをカップ
0力と断面T型の連結バー04からなるアタッチメンH
4)に組込み、連結バー曽の頭部とカップ04の底面と
の間に介在させた例である。このように、本発明の圧縮
型ロードセルは、適当なアタッチメントを使用すること
によって引張り荷重の測定に用いることも可能となる。
上述のように、本発明は圧縮荷重の方向に生する変形を
直接検出せず、弾性板の厚み方向に加えた圧縮荷重を弾
性板の面方向の変形に変換して歪ゲージによって検出す
るようにしているので、荷重検出用のロードセルを薄い
板状のものとすることかでき、荷重方向の寸法を従来に
比べて大幅に短縮し、圧縮荷重の測定に際しての制約を
大幅に軽減できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
$1図(a)は従来のロードセルの斜視図、第1凶(1
))は同じ〈従来のロードセルの他の例の側面図である
。第2図以降はいずれも本発明を示すもので、第2図は
原理説明図、第3図(a)及び第3図(b)は他の例の
原理説明図、第4図(a)及び第4図(b)は実施例の
断面図、第5図は第4図(b) lこ示す実方亀例の動
作説明図、第6図乃至第9図は他の実施例の要部を示す
断面図、第10図は応用例の断面図である。 (3)・・・弾性板、(4)・・・歪ゲージ、(5)・
・基板、(6)・・・受圧板、(7)・・・剛体板。 特許出願人川崎製鉄株式会社e丘力′−1名代理人弁理
士青山 葆 Q1力12名

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面または内部に面方向に沿って歪ケージを取付
    けた弾性板に対して弾性板の厚み方向に圧縮荷重を加え
    、荷重に応じて弾性板が圧縮される時に生ずる面方向の
    変形を歪ゲージによって検出するようにしたことを特徴
    とする圧縮荷重の測定方法。
  2. (2)弾性板の表面または内部に線状もしくは面状の歪
    ゲージを圧縮荷重の加わる方向に対して直角にあるいは
    傾斜して取付けるとともに、歪ゲージに対して弾性板の
    表面の少なくとも一方を傾斜させて弾性板の厚みを連続
    的に鉱化するものとし、圧縮荷重が加わった場合の厚み
    の差に応じた圧縮量の差によって面方向の成分を含む変
    形を生じさせ、この変形を歪ゲージによって検出するよ
    うにしたことを特徴とする圧縮型ロードセル。
  3. (3)断面が平行四辺形の弾性板の両面に断面がくさひ
    状の剛体板をそれぞれ重ねて全体として長方形の断面を
    有する板状ブロックを梅成し、弾性板の内部に歪ケージ
    を板状ブロックの面方向に一致させて設けてなる特許請
    求の範囲第2項記載の圧縮型ロードセル。
JP20658482A 1982-11-24 1982-11-24 圧縮荷重の測定方法及び圧縮型ロ−ドセル Pending JPS5995432A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100410870B1 (ko) * 2001-12-18 2003-12-18 현대자동차주식회사 실린더 헤드 커버 가스켓의 반발력 측정 장치
KR100461423B1 (ko) * 2002-10-15 2004-12-10 현대자동차주식회사 실린더헤드커버용 가스켓 시험장치
CN107702991A (zh) * 2017-11-10 2018-02-16 中车贵阳车辆有限公司 一种弹簧接触线检测方式及装置

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