JPS61145427A

JPS61145427A - 荷重検出装置

Info

Publication number: JPS61145427A
Application number: JP26637284A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Takada; 龍二高田; Kojiro Ogata; 緒方　浩二郎
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1984-12-19
Publication date: 1986-07-03
Also published as: JPH0450970B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は荷重を高精度に検出することができる荷重検出
装置に関する。

〔発明の背景〕

機械を構成する各機械部品が受ける荷重を検出すること
は、当該機械の望ましい制御を実現させる上で重要であ
る。

従来、このような荷重の検出に際して用いられる荷重検
出装置として、柱状体の外周面に凹部を形成し、この凹
部に、該凹部の変形量を信号に変換する信号変換手段た
とえばひずみゲージを貼付け、柱状体に付与される荷重
をこのひずみゲージを介して検出するものがある。

しかし、この従来の荷重検出装置は、検出感度を上げよ
うとすれば柱状体の径寸法を小さくせざるを得す、柱状
体の強度や剛性が低下し、大きな荷重を受けたときに破
損したり不要な変形を生じるおそれがある。したがって
、この柱状体をピン等の機械部品としてそのまま適用さ
せることは困難である。逆に、機械部品として適用させ
ることも考慮して柱状体の強度を上げようとすればこの
柱状体の径寸法が大きくなり、検出感度が低下し、柱状
体が受ける荷重を精度良く検出することはできない。

また、ひずみゲージが柱状体の外部に露出することから
、風雨等を含む外部の異物がひずみゲージに接触するお
それがあり、柱状体の配置される場所に制約を受ける。

仮に、外部の異物がひずみゲージに接触した場合には、
ひずみゲージが損傷し、荷重の検出不能を招くことにな
る。

なお従来、柱状体の内部に、かつ該柱状体の軸心方向に
穴を設け、この穴を形成す雇壁面にひずみゲージを貼付
けた荷重検出装置も提案されている。この荷重検出装置
は、ひずみゲージが穴の中に配置されていることから柱
状体の外部の異物によるひずみゲージの損傷を防ぐこと
ができる。しかし、この荷重検出装置にあっては、検出
感度を上げようとすればひずみゲージが貼付されている
柱状体部分ぎ肉厚を小さくせざるを得ず、したがって前
述と同様に当該柱状体の強度や剛性が低下し、この柱状
体をピン等の機械部品として適用させることは困難であ
る。逆に機械部品として適用させることも考慮して、ひ
ずみゲージが貼付されている柱状体部分の肉厚を大きく
すれば、検出感度が低下し、柱状体が受ける荷重を精度
よく検出することはできない。

〔発明の目的〕

本発明は、このような従来技術における実情に鑑みてな
されたもので、その目的は、十分な検出感度と強度およ
び剛性を保持できるとともに、外部の異物の信号変換手
段への接触を防止することのできる荷重検出装置を提供
することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、力の伝達部材間に
配置され、荷重を受ける柱状体と、この柱状体の曲げ変
形に対する中立軸に形成した穴と、この穴に挿入され、
両端に柱状体と結合する結合部を有し、中央に柱状体に
与えられる荷重に感応して変形してひずみを拡大し、そ
の中心軸が上述の中立軸にほぼ一致し、少なくとも２つ
の互いに直交する平面を具備する変形感応部を有する挿
入部材と、柱状体のせん断変形に伴って挿入部材の変形
感応部の上述した２つの互いに直交する平面のうちの少
なくとも１つの平面に生じるせん断ひずみを信号に変換
する信号変換手段とを備えた構成にしである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の荷重検出装置を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面部分を含む側面図
、第２図（ａ）はこの実施例に備えられる挿入部材を示
す斜視図、第２図伽）はこの挿入部材の変形感応部を示
す断面図、第３図は第１図に示す荷重検出装置において
生じる変形の態様を例示する説明図、第４図はこの実施
例に備えられるひずみゲージの結線図である。

第１図において、１．２は力の伝達部材すなわち機械構
成部材、３はこれらの機械構成部材１゜２を連結するピ
ンを兼ねる本発明の荷重検出装置である。この荷重検出
装置３は例えば円柱状の柱状体４と、この柱状体４の曲
げ変形に対する中立軸に形成した２つの断面円形の穴５
．６と、これらの穴５．６に挿入され、例えば金属より
なる挿入部材７．８とを備えている。なお、挿入部材７
は機械構成部材１と機械構成部材２の一方の腕部との間
に、すなわち１つの力の伝達経路中に配置してあり、ま
た挿入部材８は機械構成部材１と機械構成部材２の他方
の腕部との間に、すなわち上記の力の伝達経路とは別の
力の伝達経路中に配置しである。挿入部材７は第２図に
も示すように、両端に柱状体４と結合する結合部すなわ
ち穴５とほぼ同径の円柱状の結合部９．１０を備え、こ
れらの結合部９．１０に連設して該結合部９，１０の径
寸法よりも小さい寸法を有する固定部９ａ、１０ａを備
え、中央に柱状体４に与えられる荷重に感応して変形し
、ひずみを拡大する薄板状の変形感応部１１ａ。

１１ｂ、　ｌｌｃ、　ｌｉｄを備えている。同様に挿入
部材８も、結合部１２．１３と固定部１２ａ、　１３ａ
と変形感応部１４ａ。

１４ｂ、　１４ｃ、　１４ｄを有している。なお、第３
図に例示するように、距離して示す挿入部材７の結合部
９゜１０のそれぞれの内側端面間の領域が、距離Ｌ′で
示す機械構成部材１の端面と、この端面と相対向する機
械構成部材２の腕の端面との間の領域内に含まれるよう
に、この挿入部材７の結合部９，１０、固定部９ａ、　
１０ａ、変形感応部１１ａ、　ｌｌｂ、　ｌｌｃ、　ｌ
ｉｄの長さ寸法、及び穴５の長さ寸法を設定しである。

上記した変形感応部１１ａ　〜１１ｄ、　１４ａ〜１４
ｄは、それぞれの対称軸を曲げ変形に対する中立軸にほ
ぼ一致させてあり、その長さ寸法、すなわち固定部間の
距離に応じた大きさにひずみを拡大する。なお、挿入部
材７．８の結合部９．１０．１２．１３は、焼ばめ、溶
接、テーパねじによる締付け、接着剤による固着等の手
段によって柱状体４に結合される。

また、１５．１６．１７．１８は上述した変形感応部１
１ａ。

１１ｃの変形量を信号に変換する信号変換手段例えばひ
ずみゲージである。このうちひずみゲージ１５゜１６は
変形感応部１１ａ、１１ｃ上で互いに直交し、かつ柱状
体４の軸心方向とほぼ４５°の角度で、かつ柱状体４の
軸心に対して図示上下方向に対称となる位置に貼付けで
ある。なお、ひずみゲージ１７．１８は第２図中）に示
すように、変形感応部１１ａ、　ｌｌｃの裏面に貼付け
である。すなわち、ひずみゲージ１５と１６、およびひ
ずみゲージエフと１８とは、柱状体４の曲げ変形に対す
る中立軸に関して対称な位置に配置しである。またひず
みゲージ１７はひずみゲージ１６と直交する向きに、ひ
ずみゲージ１８はひずみゲージ１５と直交する向きに貼
付けである。同様に、１９、２０．２１．２２は変形感
応部１１ｂ、　ｌｉｄに貼付けたひずみゲージである。

また、１５’　、　１６’　、　１７’　。

１８′は変形感応部１４ａ＋　１４ｃに同様に貼付けた
ひずみゲージ、１９’　、　２０’　、　２１’　、　
２２’は変形感応部１４ｂ、　１４ｄ、に同様に貼付け
たひずみゲージである。

また、以上のひずみゲージ１５〜１８．１９〜２２．１
５’〜１８　’　、１９　’　〜２２　’はすべて変形
感応部１１ａ　−１ｉｄ。

１４ａ〜１４ｄの長さ方向（柱状体４の軸心方向）の中
央部に貼付けである。

なお、これらのひずみゲージ１５〜１Ｂ（１５’〜１８
′）およびひずみゲージ１９〜２２（１９’〜２２′）
は、第４図に例示するブリッジを構成している。同第４
図においてｅｔは入力電圧、ｅｌはひずみゲージ１５〜
１８による出力電圧、ｅ′１はひずみゲージ１５′〜１
８′による出力電圧、ｅ８はひずみゲージ１９〜２２に
よる出力電圧、ｅｔはひずみゲージ１９′〜２２′によ
る出力電圧を示している。　２３．２４はそれぞれひず
みゲージ１５〜１８（１５’〜１Ｂ’）、あるいはひず
みゲージ１９〜２２（１９’〜２２′）に接続されるリ
ード線で、これらのリード線２３．２４は挿入部材７゜
８の固定部及び結合部９．１０．１３に形成した通路２
５ａ、　２５ｂ、　２６に挿通され、穴５、および穴５
と六６とを連通させた穴５０を経て柱状体４の外部に導
かれる。

５１、５２は柱状体４の両端を閉鎖するカバーである。

またカバー５１の内部にはリード線２３．２４が挿通可
能な穴５３が形成されている。５４はリード線２３゜２
４が接続されるコネクタで、カバー５１に支持されてい
る０、すなわちカバー５１はコネクタ５４を支持する支
持部材を兼ねている。　５５．５６はそれぞれカバー５
１．５２を柱状体４に締結するボルトである。５７゜５
８、５９は荷重検出装置３の内部を密封するＯリングで
ある。

なお第５図は第１図に示す荷重検出装置３に接続される
装置の一例を示すブロック図である。同第５図において
、２７は演算装置で、例えばマイクロコンピュータから
なっており、ひずみゲージ１５〜１８（１５’〜１Ｂ’
）、１９〜２２（１９’〜２２′）の出力電圧ｅｌ　　
（ｅ’ｌ　）　＊　　ｅ＝　　（ｅ’！’）が入力され
る入力装置２８と、ひずみゲージの出力電圧ｅ、（ｅ’
ｔ）＋ｅ−（ｅ’ｔ）と力の大きさとの相関関係が記憶
される記憶装置２９と、入力装置２８に入力された信号
に応じて論理判断、演算等をおこなうＣＰＵ　（中央処
理装置）３０と、このＣＰＵ３０において得られた結果
を出力する出力装置３１とからなっている。

また３２は出力装置３１に接続したディスプレイ等から
なる表示装置である。これらの演算装置２７および表示
装置３２は、荷重検出装置３によって出力された信号を
処理する信号処理手段を構成している。

なお一般には、この種の信号処理手段は第５図に示すも
のに限らず、種々の形態をとり得る。

上述のように構成した実施例にあって、仮に第１図に示
すように、機械構成部材１に未知の力Ｗ　ｓ　。

機械構成部材２に未知の力Ｗ、、Ｗ、がそれぞれ同第１
図の図示面内に作用したとする（ｗｓ　−Ｗ。

＋Ｗ、）、このとき、例えば第３図に例示する側の場合
、力Ｗ、による柱状体４の変形が、結合部９．１０を介
して当該挿入部材７に伝えられるので、この挿入部材７
には柱状体４の全変形量のうち、距離りの範囲における
変形量δを生じる。この柱状体４の変形、したがって距
離りの範囲における挿入部材７の変形量δには、第６図
（ａ）に示す剪断力による変形と、第６図世）に示す曲
げモーメントによる変形を生じる。

この場合、柱状体４では距離りの間の変形量δが変形感
応部１１ａ＋　１１ｃ＋　（１４ａ＋　１４ｃ）ではそ
の長さ寸法ｄの間に生じる。すなわち第３図に示すよう
に、例えば挿入部材７の結合部９．１０の径寸法に比べ
て固定部９ａ、　１０ａの寸法を小さく設定しであるこ
とから、固定部９ａ、　１０ａは穴５の壁面から離れた
状態に保たれ、したがって該穴５の壁面から力を受ける
ことによる変形を生じることがなく、変形感応部１１ａ
、１１Ｃのみが良好に変形する。なお挿入部材８におい
ても同様である。

そして、剪断力による変形に際しては同第６図（ａ）に
示すように、ひずみゲージ１５（１５’　）、１７（１
７”）が伸び、ひずみゲージ１６（１６’　）　、１８
（１８’　”）が縮む。

そして、これらのひずみゲージ１５〜１Ｂ（１５’〜１
８′）は第４図に示すようにブリッジを構成しであるこ
とから、剪断力すなわち力Ｗ１．Ｗｔに応じたｅ。

（ｅｌ、　）が出力される。このとき、第３図に示すよ
うに変形感応部１１ｂ、　ｌｉｄもたわみ変形をおこし
ており、変形量はやはりδである。しかしながら、変形
感応部１１ｂ、　ｌｉｄは変形感応部１１ａ、ｌｌｃに
比べて、この方向の変形に対してははるかに剛性が低い
、そのため同じ変形量δに対しては、変形感応部１１ｂ
、　ｌｉｄは変形感応部１１ａ、　ｌｌｃよりもはるか
に小さなひずみしか生じない、また、ひずみゲージ１９
〜２２を変形感応部１１ｂ、　ｌｉｄの長さ方向（柱状
体４の軸心方向）の中央に貼っておけば、たわみ変形に
よるひずみ０となっているので、ひずみゲージ１９〜２
２にはひずみがほとんど生じないことになる。全く同様
のことが、変形感応部１４ｂ、　１４ｄに貼付けたひず
みゲージ１９′〜２２′についても言える。結局、第１
図の力Ｗ、、Ｗ。

に対しては、力の方向と平行な変形感応部１１ａ＋　１
１ｃ＋１４ａ、　１４ｃ上のひずみゲージ１５〜１８．
１５　’　〜１８　’の出力電圧ｅｌ＋　　ｅｌのみが
出力され、力の方向と垂直な変形感応部１１ｂ、　ｌｉ
ｄ、　１４ｂ、　１４ｄ上のひずみゲージ１９〜２２．
１９’〜２２′の出力電圧’３ｇ＋６’！はほとんど出
力されないことになる。

また、第１図の図示面と垂直な方向の力に対しては、以
上の説明と全く同じ理由で、ひずみゲージ１９〜２２．
１９’〜２２′の出力電圧（ａｍｍｓ’ｉのみが出力さ
れ、ひずみゲージ１５〜１８．１５’〜１８′の出力電
圧（６＊　＋　　１３’、）はほとんど出力されない。

このように構成した実施例にあっては、柱状体４の軸心
方向に直交する面内に作用する任意の方向の力を検出す
ることができる。

すなわち、第７図に示すように柱状体４の軸心から離れ
た点Ｐに仮に未知の力Ｗが作用したとすると、このＷは
Ｘ方向の分力ＷｘとＸ方向の分力Ｗ、とに分けられる。

そして、分力Ｗ８は挿入部材７の変形感応部ｉｉｂ、　
ｘｉａの両側面を変形させ、その変形量がひずみゲージ
１９〜２２によって信号に変換される。また分力Ｗｙは
挿入部材７の変形感応部１１ａ、　ｌｌｃの上下面を変
形させ、その変形量がひずみゲージ１５〜１８によって
信号に変換される。上述の信号から所定の信号処理手段
を介して、Ｗ、、Ｗ、が独立して求められる。また得ら
れた分力ＷＸ＋”ＷＹを合成することにより、力ｗ　＜
−ｆｉに７〒Ｗ７）と、この力Ｗの作用する方向、例え
ば、Ｘ軸に対する角度θ（−ｔａｎ−’Ｗ、　／Ｗｘ　
）を求めることができる。

また、以上のように柱状体４が力を受けたとき、変形感
応部の表面上には一様なせん断ひずみを生じる。そのた
めゲージの貼付は位置による出力の差はない、ただしゲ
ージの向きが４５°からずれると出力が変化するが、そ
のときでもずれた角度のコサインで出力するので、装置
のずれであれば極めて微小な出力変動しか生じない、こ
のようにゲージの貼付は位置の誤差による出力変化がほ
とんど生じないため、左右の検出部やＸ１Ｆ方向や、多
数の検出器の定格出力をそろえることが容易にできる。

また、変形感応部１１ａ〜１ｉｄ（１４ａ〜１４ｄ）の
表面上に一様なせん断ひずみを生じるため、ゲージ長の
長いひずみゲージでも使用することができ、使用するひ
ずみゲージの大きさにほとんど制約されない。

なお、変形感応部１１ａ　〜１１ｄ、１４ａ　〜１４ｄ
を曲げ変形の中立軸に沿って配置しであることから、曲
げモーメントによる変形に伴うひずみはきわめて微小で
ある。さらに、第４図に示すようにブリフジを構成しで
あることから、この曲げモーメントによる変形に際して
は同第６図中）に示すように、ひずみゲージ１５（１５
’　）、１８（１８’　）が伸び、ひずみゲージ１６（
１６’）。

１７（１７’　）が縮み、したがって伸びと縮みがキャ
ンセルされ、結局、曲げモーメントによる変形に伴う信
号が出力されることはない、換言すれば、曲げモーメン
トによる変形には何らかかわりなく、すなわちｗ、、Ｗ
ｔのかかる場所である作用点の位置に何ら影響されるこ
となく、柱状体４の軸心と直交する平面内の任意の方向
の剪断力のみを検出することができ、また変形感応部１
１ａ〜ｌｉｄ、　１４ａ〜１４ｄは薄板状に形成しであ
ることから両端の結合部９，１０に比べて剛性が小さく
なり、荷重伝達部全体の変形が、変形感応部１１ａ〜ｌ
ｉｄ、１４ａ〜１４ｄに集中し、ひずみが大となり、十
分な検出感度を確保することができる。

なお、ひずみゲージ１５〜１８（１５’〜１８’）、１
９〜２２（１９′〜２２′）から出力された出力電圧　
、（ｅＩυ。

ｅ！　（ｅ／２）は例えば前述の第５図に示す装置にお
いて処理され、出力電圧ｅｌ’（ｅ’１．）に相応する
力Ｗ、　、出力電圧ｅｚ（ｅ’よ）に相応する力Ｗ３が
求められ、また必要ならばＣＰＵ３０におけるＷ　ｌ　
＋　Ｗ　ｚｍｗｓの演算によって得られる力Ｗ、が求め
られ、これらのＷｌ　＊　Ｗｚ　ＨあるいはＷ３が演算
装置２７の出力装置３１から表示装置３２に出力され、
この表示装置３２において表示される。

また上記実施例にあっては、挿入部材７．８が挿入され
る穴５，６を柱状体４の曲げ変形に対する中立軸に形成
しであることから、この穴５．６による柱状体４の強度
の低下をほとんど無視しうる程小さく抑えることができ
る。すなわち、柱状体４が力を受けたとき、当該柱状体
４に生じる最大応力は通常曲げ応力で現われることから
、柱状体４の強度はこの曲げ応力で評価するのが妥当で
あり、この曲げ応力は一般に柱状体４の直径の３乗に対
応して大きくなる。したがって、柱状体４の外径寸法つ
まり直径が十分に確保されているこの実施例にあっては
、その曲げ変形に対する中立軸に穴５．６が形成されて
いても、十分な強度を確保することができる。

またこの実施例にあっては、ひずみゲージ１５〜１日（
１５′〜１Ｂ’）、１９〜２２（１９’〜２２′）が挿
入部材７゜８の結合部９．１０あるいは結合部１２．１
３によって柱状体４の内部に閉塞された状態に配置され
ることから、柱状体４の外部の異物の当該ひずみゲージ
１５〜１８（１５’〜１８’）、１９〜２２（１９’〜
２２′）への接触を完全に防止することができる。

なお、この実施例にあっては第１図に示すように部材２
の図示右方の腕と部材１との間の力の伝達経路に挿入部
材７を設け、部材２の図示左方の腕と部材１の間の力の
伝達経路に挿入部材８を設け、すなわち挿入部材を伝達
経路ごとに設けであるが、これは荷重の作用点の位置が
変動することを考慮したものであり、荷重の作用点の位
置が例えば柱状体４の中央位置とか、右端から全長の１
／３の位置とかのようにあらかじめ分っている場合には
、上述のように挿入部材を伝達経路ごとに設けずに、単
に１つの伝達経路についてのみ挿入部材を設けるように
してもよく、このようにしても所望の荷重を検出するこ
とができる。

第８図（ａ）は上記した実施例に備えられる挿入部材の
別の例を示す斜視図、第８図（ｂ）は第８図（ａ）に示
す挿入部材の変形感応部を示す断面図である。

第１図、第２図に示す挿入部材７．８の代りにこの第８
図（ａ）、　（ｂ）に示す挿入部材３３を設けることも
できる。この第８図（ａ）、　（ｂ）に示す挿入部材３
３は、柱状体４に結合される結合部３４．３５を両端に
備え、これらの結合部３４．３５に連設して該結合部３
４．３５の径寸法よりも小さい寸法を有する固定部３４
ａ、　３５ａを備え。

中央に、これらの固定部３４ａ、　３５ａに連設され互
いに直交するように配置される薄板部３６．３７とから
なる変形感応部３８を備えている。なお、４０は結合部
３４に形成され、ひずみゲージに接続されるリード線が
挿通可能な通路である。このように構成した変形感応部
３８を有する挿入部材３３を備えたものも、Ｘ方向。

ｙ方向の２方向の剪断力のみをそれぞれ独立して検出す
ることができる。

第９．１０，１１．１２．１３．１４図はそれぞれ、上
記実施例に備えられる挿入部材のさらに別の例を示す説
明図で、第９図（ａ）、第１０図（ａ）、第１１図（ａ
）、第１２図（ａ）、第１３図（ａｌ　、第１４図（ａ
）は正面図、第９図山）、第１０図中）。

第１１図中）、第１２図（ｂ）、第１３図（ｂ）、第１
４回申）はそれぞれの変形感応部を示す断面図である。

第１図、第２図に示す挿入部材７．８の代りにこれらの
第９図（ａ）、　（ｂ）〜第１４図（ａ）、　（ｂ）に
示す挿入部材を設けることもできる。第９図（１１）、
　（ｂ）に示す挿入部材は、直交する薄板部が互いに接
続される変形感応部６０を有しており、第１０図（ａ）
、　（ｂ）に示す挿入部材は十字状に直交する薄板部が
互いに接続される変形感応部６１を有しており、第１１
図（ａ）、　（ｂ）に示す挿入部材はつきぬけない角穴
６２を作ることによって形成されるコの字状の変形感応
部６３を有しており、第１２図（ａ〉。

伽）に示す挿入部材はつきぬけない丸穴６４を作ること
によって形成されるコの字状の変形感応部６５を有して
おり、第１３図（ａｌ、　（ｂ）に示す挿入部材は固定
部６６゜６７よりらさに寸法の小さい柱状の変形感応部
６８を有しており、第１４図（ａ）、　（ｂ）に示す挿
入部材は軸心方向につきぬけない六６９を設けることに
よって固定部７０と変形感応部７１を同時に形成したも
のである。これらの挿入部材のうち特に、第１２．１３
．１４図に示す変形感応部は製作が容易である。

なお、上述した実施例にあっては信号変換手段の一例と
してひずみゲージを挙げたが、本発明はこれに限らず、
信号変換手段を差動変圧器、磁気センサ、圧電素子等に
よって構成することもできる。

また、上記では柱状体４を円柱状に形成しであるが本発
明はこれに限らず、柱状体４は角柱状を含む各種の形状
をとり得る。

〔発明の効果〕

本発明の荷重検出装置は以上述べたように、力の伝達部
材間に配置される柱状体の内部に、該柱状体に与えられ
る荷重に感応して変形し、ひずみを拡大し、少なくとも
２つの互いに直交する平面を具備する変形感応部を有す
る挿入部材、および柱状体のせん断変形によるひずみ成
分のみを取出す信号変換手段を設け、しかも挿入部材を
伝達部材間の力の伝達経路ごとに配置し、変形感応部の
中心軸を柱状体の曲げ変形に対する中立軸にほぼ一致さ
せたことから、柱状体に与えられる荷重が柱状体の外径
寸法の如何にかかわらず当該柱状体のせん断変形による
ひずみ成分として変形感応部および信号変換手段を介し
て高感度に取出され、それ故、従来に比べて柱状体が受
ける荷重を高精度に検出することができる。

また、信号変換手段は柱状体のせん断変形に伴って挿入
部材の変形感応部の２つの互いに直交する平面のうちの
少なくとも１つの平面に生じるせん断ひずみを信号に変
換するものであるから、配役位置の誤差による出力変化
がなくなり、また同様の理由で柱状体の曲げ変形をキャ
ンセルしやすくなり、柱状体の軸心方向に直交する面内
に作用する荷重の大きさと方向を検出することができる
。なお、変形感応部のせん断ひずみが一様なことから、
信号変換手段の大きさにほとんど制約を受けない。

また従来のように柱状体の外周面に凹部等を形成する必
要がなく、あるいは柱状体に設けられた穴の壁面にひず
みゲージ等を貼付することがないので、この柱状体の外
径寸法に制約を受けることがなく、したがって柱状体を
十分な強度および剛性を有し、大きな荷重に耐えられる
ものとすることができ、当該柱状体を連結用のビンなど
の機械部品としてそのまま適用させることのできる効果
がある。さらに、信号変換手段を柱状体の曲げ変形に対
する中立軸に形成した穴内に、かつ挿入部材の結合部に
よって閉塞される状態に配置したので、柱状体の外部の
異物の信号変換手段への接触を防止することができ、し
たがってこの荷重検出装置が配置される場所に対する制
約が最小に抑制され、優れた耐久性を有する効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の荷重検出装置の一実施例を示す断面部
分を含む側面図、第２図（ａ）はこの実施例に備えられ
る挿入部材を示す斜視図、第２回申）は第２図（ａ）に
示す挿入部材の変形感応部を示す断面図、第３図は第１
図に示す荷重検出装置において生じる変形の態様を例示
する説明図、第４図はこの実施例に備えられるひずみゲ
ージの結線図、第５図は第１図に示す荷重検出装置に接
続される装置の一例を示すブロック図、第６図（ａ）、
　（ｂｌは第１図に示す荷重検出装置において生じる変
形の基本形態を例示する説明図で、同第６図（ａ）は剪
断力による変形を示す説明図、第６図（ｂ）は曲げモー
メントによる変形を示す説明図、第７図は第１図に示す
荷重検出装置に作用する力を感応部を示す断面図、第９
〜１４図はそれぞれ挿入部面図、第９図中）、第１１図
山）、第１２図中）、第１３図０１）。第１４図山）はそれぞ糺変形感応部を示す断面図である
。３・・・荷重検出装置、４・・・柱状体、５．　６．５
０．５３・・・穴、？、　　８．３３−・・挿入部材、
９．１０．１２，１３．３４．３５・・・結合部、ｌｌ
ａ　〜１１ｄ、１４ａ　〜１４ｄ、３８．６０．６３．
６５．６８．７１・・・変形感応部、１５．１６．１７
．１Ｂ、１９．２０．２１．２２．１５　’　、１６　
’１７’、１８’、１９’　　、２０’、２１’、　２
２’・・・ひずみゲージ（信号変換手段）　、２３．２
４．４０−・・リード線、２５ａ、２５ｂ。２６・・・通路、３６．３７．４１．４２，４３．４４
．４５・・・薄肉部、５１．５２・・・カバー、５４・
・・コネクタ、５５．５６・・・ボルト、５７．５８゜
５９・・・０リング。第２図（ｂ）第３図第４図第５図第６図（ｂ）第７図第８図（ａ）第９図ｔσノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（ｂ）第１０図ｔσノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（ｂ）第１／図ｔσノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（ｂ）ｊ第７２図第１３図ｔσノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（ｂ）第１４図

Claims

【特許請求の範囲】１、力の伝達部材間に配置され、荷重を受ける柱状体と
、この柱状体の曲げ変形に対する中立軸に形成した穴と
、この穴に挿入され、両端に上記柱状体と結合する結合
部を有し、中央に上記柱状体に与えられる荷重に感応し
て変形してひずみを拡大し、その中心軸が上記中立軸に
ほぼ一致し、少なくとも２つの互いに直交する平面を具
備する変形感応部を有する挿入部材と、上記柱状体のせ
ん断変形に伴って上記挿入部材の変形感応部の上記２つ
の互いに直交する平面のうちの少なくとも１つの平面に
生じるせん断ひずみを信号に変換する信号変換手段とを
備えたことを特徴とする荷重検出装置。２、結合部に連設して、該結合部の寸法よりも小さい寸
法を有する固定部を設け、これらの固定部の間に変形感
応部を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の荷重検出装置。３、変形感応部が固定部よりも小さい寸法からなること
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の荷重検出装置
。４、変形感応部が中立軸にほぼ平行で、かつ互いに直交
する薄肉部からなり、これらの薄肉部のそれぞれに信号
変換手段を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の荷重検出装置。５、信号変換手段がひずみゲージであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の荷重検出装置。６、結合部はひずみゲージに接続されるリード線が挿通
可能な通路を有することを特徴とする特許請求の範囲第
５項記載の荷重検出装置。７、柱状体はリード線が接続されるコネクタを支持する
支持部材を有することを特徴とする特許請求の範囲第６
項記載の荷重検出装置。