JPS6093933A - 荷重計 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は互いに平行に配された基板と受圧板との間に複
数個のリング状の感圧素子をリングの端面が基板および
受圧板と直交するように固着して受圧板にかかる荷重の
分力、とくに三方向分力を相互に分離して測定するよう
にした荷重計、とくにこの種荷重計を１単位として多数
個集積化して１個の分布荷重計ユニットを構成するに好
適な単位荷重針に関する。

〔従来技術とその問題点〕

前述のような荷重分力を互いに分離して測定することが
できる荷重計は１個の荷重計としても有用なことはもち
ろんであるが、とくにこれを集積化した分布荷重計は比
較的新規な諸用途をもっている。

この−例は第１図に示すような人体の動態実験に見られ
る。図には荷重計１の上を歩行する人の足２が示されて
おシ、図の右方の状態では足のかかとが荷重計１に接触
しているが、袋状の矢印の先で示す図の左方の状態つま
先が荷重計１に接触している。かかる歩行動態の推移に
つれて、荷重計にかかる荷重の分布状態および荷重の３
分力欣。

Ｆ３’　、Ｆｚは時間の経過とともに当然変わってくる
。

ふつうの体重計によシかかる歩行動態での荷重を測定す
ると、荷重全体の時間的変動を測ることができたとして
も、あまシ有用な情報が得られるわけではない。しかし
、歩行動態中の荷重の面状分布や分力の伊移を正確に測
定することができれば、歩行動態の個人差や身体上の障
害の模様について、非常に有用な知見が得られることが
知られている。

かかる荷重分力の分布の測定の必要性は産業分野におい
ても広く存在し、第２図にロボットの力覚センサの例を
挙ける。同図には多関節アーム３の先端に取り付けられ
たロボットハンド４０１対のフィンガ５．５により物体
６が把持された状態が示されている。物体が多くの工業
部品のように十分な硬さと強度を有している場合はあ１
り問題がないが、物体６が柔らかなまたは傷みやすいも
の１例えば果実類である場合には、強い力で把持するこ
とは許されない。この種の物体を傷つけないでロボット
で扱うためには、把持力すなわちフィンガ５に担る荷重
の分力とその分布をかなり精密に測定して、物体を傷つ
けずしかも落とすことがない適度の力で把持しなければ
ならない。また把持が正Ｌ−＜なされているかどうかを
知るには荷重分力の面状分布を知ることが有用である。

例えば図示のような比較的細長な物体６を把持する際に
は、把持する物体の部位によって荷重分力の分布が異な
るから、分布が異常な場合には把持が不適切に行なわれ
ていることがわかる。また比較的小さな把持力で柔らか
な物体を把持している場合には、荷重分力の時間的推移
から物体の脱落の危険を予知することができる。

かかる分布荷重計の構成の概要を第３図に示す。

図示の分布荷重センサ１には共通基板３０の上に本発明
の対象となる荷重計１０が”　＋　１両方向に多数個面
アレイ状に並べられておシ、各荷重計１０の受圧板４０
を介してそれぞれＦＸ、Ｆｙ＋Ｆｚなる分力を有する荷
重を受け、受圧板４０に垂直方向の力Ｆｚの＃なか、横
方向の力Ｆｘ　、Ｆｙをも検知する。これによって、例
えば第１図に例示するように荷重センサ１にかかる人体
の体重分布のほかに、後方に蹴る力Ｆｘや歩行方行に対
して横方向に押し出す力杵の大きさと分布とを知ること
ができる。各荷重計１０図は一点鎖線で囲んで示された
ように、感圧体２０と基板３０と受圧板４０とからなっ
ておシ、各感圧体２０は第４図および第５図に示すよう
に感圧リング２１とストレンゲージ群２２とからなって
いる。この種の荷重計に要求される性能　５− は次のとおシである。

ａ）受圧板にかかる荷重の分力を相互間の干渉なしによ
く分離して検出できること。

ｂ）受圧板にうけた荷重と検出出力との間の直線性がよ
く、測定上のヒシテリシスがなく、かつダイナミックレ
ンジが大きいこと。

Ｃ）寸法を極小化して高密度集積化できること。

例えば受圧板の大きさは数闘角、できれば１ｍ角以下に
することが望ましい。

以下、荷重計の測定原理を第４図〜６図を参照しながら
説明する。

第４図は感圧リング２１を示すもので、図には一点鎖線
で示された受圧板４０を介してそれに垂直方向に感圧リ
ング２１にかかる荷重ＦＺと、受圧板と平行な面内でリ
ング２１にかかる二つの荷重分力ＦＸ　、　Ｆ７との方
向が示されている。これらの荷重分力ＦＺ、ＦＸ、Ｆ７
を互いに干渉しないように測定するだめのストレンゲー
ジの配置が第５図（ａ）〜（ｅ）に示されておシ、図に
はストレンゲージが検出する引張りないしは圧縮ひずみ
の方向が線で示され　６− ておシ、この線の方向にストレンゲージがリング２１に
貼シ付けられ、あるいはその表面に作シ込まれる。同図
（ａ）は垂直分力Ｆｚの測定のだめのストレンゲージの
配置を示し、図示のようにリング２１の外周面に２個の
ストレンゲージ２２　ｚｔ　、　２２　ｚｔが、内周面
に２個のストレンゲージ２２　ｚｃ　、　２２　ｚｃが
設けられ、これらのストレンゲージは第６図（ａ）に示
すようにブリッジ測定回路の４辺にそれぞれ接続される
。なお、ストレンゲージを示す矢印については、図示の
方向は垂直方向の荷ｍＦＺが掛かったとき、互いに遠ざ
かるように示された矢印の個所では引張シひずみが、互
いに近づくように示された矢印の個所では圧縮ひずみを
生じていることを示す。以下も同様とする。

第５図（ｂ）は水平分力Ｆｘ測定用の４個のストレンゲ
ージ２２　ｘｔ　、　２２　ｘｔ　、　２２　ｘｃ　、
　２２　ｘｃの配置を、第６図（ｂ）はこれらストレン
ゲージのブリッジ結線図を示す。第５図（ｂ）かられか
るように、これらのストレンゲージはリング２１の上下
端からそれぞれ角度αの位置のリングの周面に設けられ
、公知のようにこの角度αは３９．６°付近に選ばれる
。同様に他の水平分力Ｆｙ測定用の４個のストレンゲー
ジ２２ｙｔ、２２ｙｔ、２２ｙｃ、２２ｙｃは、第５図
（ｅ）に示すように同じ角度αの部位に、ただし今度は
リング２１の端面に設けられ、第６図（ｃ）に示すよう
にブリッジ接続される。第６図の各ブリッジ回路からの
出力信号Ｅ　Ｚ　、　ＥＸ　ｒ　Ｅｙはそれぞれ荷重の
分力Ｆｚ。

ＦＸ、ＦＸの測定信号である。第７図は上述の結果を甘
とめたもので、表の縦軸は荷重の分力を、横軸はストレ
ンゲージを示している。ストレンゲージからの出力は引
張シひずみか圧縮ひずみかに応じて増減するから、この
図では増減が＋、−で表わされてお漫、０は増減がない
ことを示す。ストレンゲージのブリッジ接続は、この増
減の同方向のものを対辺に配するようにされる。第７図
かられかるように荷重の分力が一方向のみであるとき、
上述のストレンゲージの配置によれば、他方向の分力測
定用のゲージ出力は原理的に０であり、分力間の干渉を
生じることがない。

このように構成された感圧体はふつう複数個組み合わさ
れて１個の荷重計が構成される。第８図は従来技術によ
るかかる荷重計の構成例を示すもので１０図示のように
２個の感圧リング２１がその端面２１ａが互いに平行す
るように基板３０と受圧板４０との間に配設されており
、各リング２１の図の下端の突出部２１ｂは基板３０の
溝３１に嵌め込まれて接着等の手段で基板に固着される
。リング２１の上端部も同様にして受圧板４０と固着さ
れ、荷重計１０は機械的に強固な１個の構造体として構
成される。またこの例では、感圧リング２１はシリコン
単結晶からなシ、ストレンゲージ群２２は第５図とは異
なりすべてリングの端面２１ａ内に公知の拡散技術を用
いて作シ込まれている。

このような従来技術による荷重計は前述の要求性能を満
たし、とくに荷重分力を相互干渉なしに分離検出できる
よう原理的には構成されたものであるが、実際に製作、
試験して見るとなお種々の欠点があることがわかった。

この欠点は主に感圧リングの端面に垂直な方向の分力、
すなわち前の第４図における分力ＦｙＯ測定精度に関す
るもので、　９− その第１としてこのような分力Ｆｙがかかったとき感圧
リング２１が企図されたように必ずしも変形しないこと
に基づく。すなわち、第９図（ａ）に示すように感圧リ
ング２１は両端が基板３０と受圧板４０とに固定された
両端固定梁として設計されたものであるが、受圧板４０
の剛性が必ずしも十分でない場合もあり、また感圧リン
グ２１の上端と受圧板４０との固着強度を十分に上げる
ことができない場合が多いので、実際には同図（ｂ）に
誇張して描かれたような一端自由梁に近い変形が生じる
場合がある。このような変形を示すと、第５図（Ｃ）で
圧縮ひずみ用ストレンゲージとして示された２２ｙｃが
実際には引張りひずみを受けることになシ、分力ｒｙの
測定値に大きな誤差を生じる。欠点の第２は分力Ｆｙの
測定値が感圧リング２１の加工精度とくに厚さの精度の
影響を非常に受けやすいことである。この効果は他の分
力ＦＸ、ＦＺに比して非常に大きく、感圧リング２１の
厚さを薄くして測定感度を上げようとするほど、僅かな
加工の誤差によって大きな測定誤差が生じる。欠点の第
３１０− は測定出力の大きさに関するものであって、実用的な寸
法、形状に感圧リング２１を構成すると、分力Ｆｙに対
する感度が他の分力Ｆｘ　、　Ｆ’ｚに対する感度よル
もむしろよくなシ過ぎ、分力間に感度差が生じる。感度
が良好なこと自体はもちろん望ましいことなのであるが
、測定回路は前述のようなブリッジ回路に付属して増幅
器類があり、あまり出力信号差が大きいと測定回路の設
計や製作がめんどうになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前記の従来技術のもつ欠点を解消して、
受圧板の剛性やその感圧リングとの固着結合状態、さら
には感圧リングの厚さの加工精度に影響を受けずに荷重
の分力を相互干渉なく、かつできるだけ分力間の感度差
なしに検出ないしは測定できる荷重計を得ることにある
。

〔発明の要点〕

上述の目的は、本発明によれば、頭記記載の形式の荷重
計において、荷重計を構成する感圧体としての袂数個の
感圧リングの内の少なくとも２個をリングの端面が互い
に直交するように配設し、かつ各感圧体からは感圧リン
グの端面に平行な方向にかかる荷重分力に対する応答出
力信号のみを取シ出し、これらを組み合わせて所望の荷
重分力を測定することによって達成される。

〔発明の実施例〕

まず、かかる目的達成の手段の原理を図を参照しながら
説明する。第１０図は前に第４〜５図で説明した感圧リ
ングの寸法を記号で表わした該リングの正面図および側
面図であって、これに図示のように三方向の荷ｆｆ１Ｆ
Ｘ、Ｆｙ、ＦＺがそれぞれ独立にかかったとき、感圧リ
ング２１に生じる応力は該リングが基板３０と受圧板４
０とに底に固着されているとして次式で表わされる。

ただし、σ：周方向応力、 Ｒ：リングの平均円２１Ｃ１すなわちリングを梁と見た
ときの材料力学的な中 立軸の半径、 ２ｔ：リングの幅、 ｂ＝リングの厚さ、 ■＝リングの断面２次モーメント、 ｒ：リングの径方向の変数、 σ：リング上端からとった角度変数、 である〇 かかる応力に基づくひずみを検出するため、第１１図に
示すリング２１の位置にストレンゲージを取り付ける。

まず荷重ＦＸが掛かった時のことを考えると、Ｆｘ測定
用ゲージ２２　ｘｔ　、　２２　ｘｃはリングの内径部
のｒ＝−ｔの個所にあシ、また前述のようにα＝３９．
６°の位置に設けられるから、（１）式でＲとなシ、ゲ
ージ２２　ｘｔの個所では引張シひずみ、１３− ゲージ２２ｘｃの個所では圧縮ひずみが生じるが、荷重
Ｆｚ測定用ゲージ２２ｚｔ、２２ｚｃの個所ではα；９
０°であるから、（１）式かられかるようにひずみは０
で従ってこれらのゲージから検出信号は生じない。

つぎに荷重Ｆｚが単独にかかったときには、Ｆｚ測定用
ゲージ２２ｚｔ、２２ｚｃはα；９０°の内外周部（ｒ
＝−１またはｒ＝ｔ　）の位置にあるから、（３）式に
より同様にＲ）ｔとして、 となり、ゲージ２２ｚｔは引張りひずみを、ゲージ２２
ｚｃは圧縮ひずみを検出する。このときＦＸ検出用のゲ
ージ２２ｘｔ、２２ｘｃの位置では、α＝３９６°で（
３）式中の（−−ｓｉｎα）の項が０となるから、ひず
みπ は０でこれらのゲージから検出信号は生じない。

以上のことから分力Ｆｘ測定用ゲージ２２ｘｔ、２２ｘ
Ｃと分力Ｆｚ測定用ゲージ２２　ｚｔ　、　２２　ｚｃ
とは、（４）および（５）式かられかるように約２倍の
出力信号の開きはあるが、相互に干渉がなく分力を完全
に分−１４＝ 離して測定できることがわかる。

一方、第５図（ｅ）に示したような分力Ｆｙ測定用ゲー
ジについて考えると、荷重Ｆｙが第１１図の紙面よシ手
前の方向にかかるとしてそのひずみ検出用ゲージ２２　
ｙｔ　、　２２　ｙｃを図示のように設けることになる
。これらのゲージの位置では、（２）式で同様にα＝３
９．６°、Ｒ〉ｔとおいて σ＝　０．１９　Ｒ−Ｆｙ　ｆ６１ ■ で表わされる応力に基づくひずみをゲージ２２　ｙｔで
は引張りひずみ、ゲージ２２　ｙｃで圧縮ひずみの形で
検出することになり、分力ＦＺ測定用ゲージ２２ｚｔ、
２２ｚｃの位置ではα＝９０°であるからσ＝０となり
、従って干渉信号は出ないが、分力ＦＸ測定用ゲージ２
２　ｘｔ　、　２２　ｘｃの位置では分力Ｆｙ測定用ゲ
ージの場合と同じように なる応力に基づくひずみ検出出力が出ることになる。こ
の分力Ｆｘ測定用ゲージからの検出信号はそのまま出力
すれば、当然誤信号となるわけであるが、第６図（ｃ）
に示したようなブリッジ回路が正規の状態では誤信号を
キャンセルするように組まれているので、ふつうは誤検
出信号が分力Ｆｘ測定用のブリッジ回路から出力される
ことはない。しかし、前記のような受圧板の剛性の不足
などで理論どおりの検出出力が得られない場合には、ブ
リッジ回路による補正が十分なされずに誤信号が出力さ
れる可能性が残っている。

さらに、前述の（２）式における断面２次モーメントＩ
をめて見ると、感圧リング２１の厚さｂ方向の中央の端
面に平行な面について計算して、となり、ひずみゲージ
が設けられる端面の位置ではこれにある係数βをかけた
ものと考えてよいから、 となり、これを（２）式に代入すると、となる。これを
前述の分力ｐｘ　、　ＦＺに対する応力σの式（４１，
Ｔ５）と比較すると、分母の項が分力Ｆｙに対する式で
ｂ２ｔであるに対して、分力Ｆｘ　、　ｐｚに対する式
ではｂｔ２である点が明らかに異なっている。

前述のように実用的な感圧リングでは厚さの寸法すが幅
の寸法ｔよりもかなシ小さく、また製作上の公差も抑え
にくい。前（１１式によれば、分力〜に基づく応力従っ
てひずみは厚さ寸法すの２乗項に反比例するので、他の
分力ｐｘ　、　Ｆｚに基づくひずみが厚さ寸法すの１乗
項に反比例するのに比べて、それだけ厚さ寸法の変動の
影譬を受けやすく、かつ検出信号のレベルも高くなるの
がわかる。本発明はかかる点に着目してなされたもので
、前述のような問題の多い分力Ｆｙ、すなわち感圧リン
グの端面に直交する方向の分力の測定用ゲージのかわシ
に、端面に平行な他の分力ｐｘの測定用ゲージによって
分力Ｆｙの測定をするようにしたものである。

かかる考えに基づいて構成された本発明の一実１７− 施例を第１２図に示す。この実施例では、図示のように
互いに平行に配された基板３０および受圧板４０の間に
、４個の感圧リング２１１〜２１４が箱形に配設されて
おり、それぞれその上端を受圧板４０に、下端を基板３
０に固着されている。従って感圧リング２１１，２１３
の端面と感圧リング２１２゜２１４の端面とは互いに直
交する方向に配されている。受圧板４０の上面には受圧
板が受ける荷重の３分力の方向がｕ、ｖ、ｗで示されて
いる。この荷重を受圧板４０を介して受ける感圧リング
２１１〜２１４には、図示のようにストレンゲージ群２
２が設けられており、感圧リング２１１上のゲージとし
ては、Ｗ方向の分力を検出するための４個のゲージ２２
ｚｔ、２２ｚｃと、■方向の分力を検出するための４個
のゲージ２：）ｘｔ、２２ｘｃとの２種のゲージ群が設
けられている。Ｗ方向分力測定用ゲージの内、感圧リン
グ２１１の外径側に配された２個のゲージ２２ｚｔは、
矢印方向のＷ方向分力を受けて引張シひずみを検出し、
内径側に配された２個のゲージ２２ｚｃは圧縮ひずみを
検出し、これら４個のゲ一１８− ジは第１３図に示すようにブリッジ回路Ｂｗｌの各辺に
接続される。Ｖ方向分力測定用ゲージの内感圧リング２
１１の左上部と右下部に設けられた２個のゲージ２２ｘ
ｔは、矢印方向のＶ方向分力を受けて引張夛ひずみを検
出し、右上部と左下部の２個のゲージ２２ｘｃは圧縮ひ
ずみを検出し、これら４個のゲージは第１３図のブリッ
ジ回路Ｂｖｌの各辺に接続される。なお、これらＶ方向
分力測定用ゲージはいずれも感圧リング２１１の内径側
に配されているが、外径側に配しても差支えない。

一方、隣シの感圧リング２１２は前述のようにその端面
が感圧リング２１１の端面と直交するように配設されて
おシ、４個のＷ方向分力測定用ゲージ２２ｚｔ、２２ｚ
ｃが設けられるのは前と同じであるが、今度は４個のＵ
方向分力測定用ゲージ２２ｘｔ、２２ｘｃが設けられる
。これらゲージ群のひずみ検出の様子は前と同じであシ
、ｗ方向検出用の４個のゲージ２２ｚｔ、２２ｚｃは第
３図のブリッジ回路Ｂｗ２に。

Ｕ方向検出用の４個のゲージ２２ｘｔ、２２ｘｃはブリ
ッジ回ｊｌ！ＦＢｕ２に接続される０残シ０２個の感圧
リング２１３，２１４についても同様でアシ、感圧リン
グ２１３にはＷ方向分力検出用ゲージとＶ方向分力につ
いては、Ｗ方向分力検出用ゲージとＵ方向分力検出用ゲ
ージとが設けられ、それぞれブリッジ回路）３ｗ４とＢ
ｕ４とに接続される。

以上によｐｌ　これらのひずみゲージを要素とするブリ
ッジ回路群は第１３図のように接続され、Ｗ方向につい
ては感圧リング２１１〜２１４に対応する４個のブリッ
ジ回路Ｂｗｌ〜ＢＷ４が直列接続されるが、Ｕ方向およ
びＶ方向については、それぞれ感圧リング２１２，２１
４および感圧リング２１１，２１３に対応するブリッジ
回路Ｂｕ２．Ｂｕ４およびブリッジ回路ＢＶＩ、ＢＶ３
が２個ずつ直列接続される。図では各ブリッジ回路への
電源が士、−により、前述のように直列接続されたブリ
ッジ回路群からの出力端子が、ｕ、ｖ、ｗ方向それぞれ
についてＥ　ｕ　、　Ｅ　Ｖ　ｙＥｗで示されている。

Ｗ方向のブリッジ回路の直列接続数はｕ、ｖ両方向のそ
れに対して２倍になっているが、前の（４１，（５１式
かられかるようにＷ方向（２方向）のゲージの感度がｕ
、ｖ両方向（Ｘ方向）のゲージの感度の約１／２である
ので、第１３図の回路の出力端子Ｅｕ　、　ＥＶ　、　
ＥＶからの検出信号のレベルはは＃ｆ揃うこととなり、
後段の増幅等に入力するのに好都合である。

第１４図は本発明の異なる実施例を示すもので、図示の
ようＫこの実施例では２個の感圧リング２１５　、２１
６は端面が互いに直交するようにＴ字状に配されている
。前の実施例の説明から容易にわかるように、この実施
例の場合は、受圧板４０が受ける荷重のＷ方向分力は感
圧リング２１５　、２１６のひずみゲージ２２ｚｔ、２
２ｚｃによシ、ｕ方向分力は感圧リング２１６のひずみ
ゲージ２２　ｘｔ　、　２２　ｘｃ（図示せず）により
、Ｖ方向分力は感圧リング２１５のひずみゲージ２２　
ｘｔ　、　２２　ｘｃによシ検出され、これに対応する
ブリッジ回路の直列接続数は第３図に示した例のちょう
ど１／！になる０３分力方向ｕ、ｖ、ｗに対する検出出
力がほぼ同程度になるのも前の実施例と同じである。

２１− 第１５図は本発明のさらに異なる実施例を示す。

この実施例では３個の感圧リング２１７，２１８，２１
９が１字状に配されていて、この内感圧リング２１７゜
２１８は端面が互いに平行であるが、感圧リング２１９
の端面は他の感圧リングの端面と直交するように配され
ている。また、各感圧リング２１７−２１９はすべて外
形が８角形に形成されているのが前の二つの実施例と異
なる。さらに、これらの感圧リング２１７〜２１９は高
弾性鋼から形成されており、ひずみゲージは白金線抵抗
線やシリコンチップからなっていて、すべて感圧リング
の内外周面に貼り付けられている。これらのゲージの配
置は第５図（ａ）　、　（ｂ）に示した例と同じである
。またゲージの接続は、Ｗ方向分力に対しては感圧リン
グ２１７−２１８のひずみゲージ２２ｚｔ、２２ｚｃか
らなる３個のブリッジ回路が直列接続され、Ｕ方向分力
に対しては感圧リング２１７，２１８のひずみゲージ２
２ｘｔ、２２　ｘｃからなる２個のブリッジ回路が直列
接続され、Ｕ方向分力に対しては感圧リング２１９のひ
ずみゲージ２２　ｘｔ　、　２２　ｘｃからなる１個の
ブリッジ回路が設２２− けられる。この実施例の場合には、前の実施例のように
とのｉｔでは３分力に対する検出出力レベルを揃えるこ
とはできないが、幸い抵抗線ひずみゲージやシリコンス
ドレンゲージは抵抗値すなわち出力の大きさの異なるも
のが製作できるので、抵抗値を適宜に選択することによ
って検出出力レベルの不揃いを補償することが可能であ
る。

以上説明したように、本発明は種々の態様で実施をする
ことができ、本発明の要旨はこれらの態様および考えう
る変形例をも包含しうるものであるＯ 〔発明の効果〕 以上説明のとおシ、本発明によれば、頭記したよう彦互
いに平行に配された基板と受圧板との間に複数個のリン
グ状の感圧体を配設して受圧板にかかる荷重の分力を分
離測定する荷重計において、複数個の感圧体中の少なく
とも２個をリングの端面が互いに直交するように配設し
、各感圧体からのリング端面に平行な方向にかかる荷重
の分力を検出するひずみゲージのみから検出出力を取シ
出し、しかも荷重３分力のすべてを互いに干渉なしに測
定できるように構成される。これによって、リング端面
に直交する方向の荷重分力を検出する必要が全くなくな
るので２、従来かかる方向の荷重分力の検出上の欠点で
あった感圧リングの厚さ精度の不具合に基づく誤信号や
測定値のばらつきの問題が本質的になくな９高精度の荷
重計が得られる。首だ容易にわかるように、本発明によ
る荷重計においては感圧リングの端面が互いに直交する
ように配設されているので、従来の端面がすべて平行に
並べられたものに比して荷重計の強度や剛性が本質的に
高く、受圧板の剛性が多少不十分でもその変形に基づく
誤差がほとんど生じない。また受圧板と感圧リングとの
固着強度によって影響されやすい方向の分力を元来検出
しないのであるから、固着強度のばらつきに基づく誤差
を発生するおそれが少ない。

さらには、従来のこの槓荷重計の欠点であった荷重分力
間の感度差は本発明によればほとんどなく、検出出力を
増幅ないしデータ処理する回路をむシなく構成できるの
で、測定のダイナミックレンジの高い荷重計を構成する
ことが容易になる。

なお、本明細書の記載からも謎解されるように、分力測
定時の相互干渉の観点からも、従来のものと比べて本発
明による荷重計はかかる干渉問題がよ多少ない利点を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象とする荷重計を人体の歩行動態の
測定に利用した例を示す説明図、第２図は該荷重計をロ
ボットノ・ンドの制御用センサとして用いた例を示す説
明図、第３図は荷重計の基本構成と該荷重計を集積化し
た分布荷重センサの構成を示す斜視図、第４図は荷重計
に用いられる感圧リングへの荷重分力を掛かシ方を示す
斜視図、第５図は該感圧リングとひずみゲージとからな
る感圧体の基本構成を示す斜視図、第６図はひずみゲー
ジの接続態様を示す結線図、第７図は感圧体２５− 模式図、第１０図以降はすべて本発明による荷重計を示
し７、内筒１０図は本発明の原理を示すための感圧リン
グの形状と寸法を示す正面図、第１１図は感圧リングに
設けるひずみゲージの配置を示す配置図、第１２図は本
発明による荷重計の一実施例を示す斜視図、第１３図は
該実施例におけるひずみゲージの接続態様を示す結線図
、第１４図は本発明の異なる実施例を示す斜視図、第１
５図は本発明のさらに異なる実施例を示す斜視図である
。図において、 １０：荷重計、２０：感圧体、２１，２１１〜２１９：
感圧リング、２１ａ：リングの端面、２２．２２ｘｔ、
　２２ｘｃ。 ２２ｚｔ、　２２ｚｃ　：荷重分力測定用のひずみゲー
ジ、３０：基板、４０：受圧板、ｕ、ｖ、ｗ：荷重分力
の方向、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ：感圧リングに掛かる荷重分
力、である。 ２６−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）互いに平行に配された基板と受圧板との間に複数個
   のリング状の感圧体を該リングの端面が前記両板と直交
   するように固着して受圧板にかかる荷重の分力を分離し
   て測定するようにしたものにおいて、前記複数個の感圧
   体中の少なくとも２個をそのリングの端面が互いに直交
   するように配設し、かつ各感圧体からは該リングの端面
   に平行な方向にかかる荷重の分力に対する応答出力信号
   のみを取り出すようにしたことを特徴とする荷重計。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、４個の
   感圧体リングが箱形状に配設されたことを％徴とする荷
   重計。 ３）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、２個の
   感圧体リングがＴ字状に配されたことを特徴とする荷重
   針。 ４）％許請求の範囲第１項記載のものにおいて、３個の
   感圧体リングが１字状に配されたことを特徴とする荷重
   計。 ５）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、各感圧
   体から受圧板と直交する方向の荷重分力と受圧板と平行
   な方向の荷重分力とを取り出して、荷重板にかかる荷重
   の３分力を測定するようにしたことを特徴とする荷重計
   。 ６）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、感圧体
   が拡散形ストレンゲージを備えた単結晶シリコンのリン
   グとして構成されたことを特徴とする荷重計。