JPS6225697Y2 - - Google Patents

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JPS6225697Y2
JPS6225697Y2 JP1984101572U JP10157284U JPS6225697Y2 JP S6225697 Y2 JPS6225697 Y2 JP S6225697Y2 JP 1984101572 U JP1984101572 U JP 1984101572U JP 10157284 U JP10157284 U JP 10157284U JP S6225697 Y2 JPS6225697 Y2 JP S6225697Y2
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inner ring
bearing hole
load
ring portion
beams
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JP1984101572U
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【考案の詳細な説明】 この考案は、軸荷重によつて発生したせん断力
から軸荷重を検出する軸荷重検出装置に関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to an axial load detection device that detects an axial load from the shear force generated by the axial load.

従来の軸荷重検出装置として、第1図及び第2
図に示すようなものがあつた。1は内輪部で、そ
の中央には軸を軸受する軸受孔2が穿設されてい
る。3は軸受体に装着する外輪部で、内輪部1に
対して同心的に配置されている。この内輪部1と
外輪部3とは、軸受孔2の両側に平行に配置され
た水平な4本の梁4によつて、結合されている。
これら梁4の上下面には、各々ストレインゲージ
6が取付られている。この荷重検出装置は、軸受
孔2に嵌着された軸に作用する荷重によつて梁4
に発生した曲げ応力から軸荷重を検出するもので
ある。しかし、この荷重検出装置には、次のよう
な問題点があつた。第1に、梁4の曲げモーメン
トは、第3図bに示すようになるので、わずかに
荷重着力点が移動しても、検出精度に影響するこ
と。第2に、ストレインゲージが、梁の上下面に
取付られているので、検出精度が、捩り応力の影
響を受けること。第3にゲージの接着位置で、第
3図bに示すように、曲げモーメントが著しく変
化するので、ゲージの接着位置がずれると、検出
精度が影響を受けること。これらの問題点のため
製作に非常に注意を要していた。
As a conventional shaft load detection device, Figures 1 and 2
I found something like the one shown in the picture. Reference numeral 1 denotes an inner ring portion, and a bearing hole 2 for bearing a shaft is bored in the center of the inner ring portion. Reference numeral 3 denotes an outer ring portion attached to the bearing body, which is arranged concentrically with respect to the inner ring portion 1. The inner ring part 1 and the outer ring part 3 are connected by four horizontal beams 4 arranged in parallel on both sides of the bearing hole 2.
Strain gauges 6 are attached to the upper and lower surfaces of these beams 4, respectively. This load detection device detects the beam 4 by the load acting on the shaft fitted in the bearing hole 2.
The axial load is detected from the bending stress generated in the However, this load detection device had the following problems. First, since the bending moment of the beam 4 is as shown in FIG. 3b, even a slight movement of the load application point will affect the detection accuracy. Second, since the strain gauges are attached to the upper and lower surfaces of the beam, the detection accuracy is affected by torsional stress. Third, as shown in FIG. 3b, the bending moment changes significantly at the gage bonding position, so if the gage bonding position shifts, the detection accuracy will be affected. Due to these problems, great care was required in manufacturing.

これらの問題を解決するためには、軸荷重によ
つて生じたせん断力から荷重を検出できればよ
い。しかし、従来、曲げ応力によるせん断力を検
出するロードセルは、例えば米国特許第3037178
号の明細書に開示されているように存在したが、
軸荷重によるせん断力を検出できるものは存在し
なかつた。
In order to solve these problems, it is sufficient to detect the load from the shear force generated by the axial load. However, conventionally, load cells that detect shear force due to bending stress have been disclosed in, for example, US Pat.
Existed as disclosed in the specification of No.
There was nothing that could detect shear force due to axial load.

この考案は、せん断力から荷重を検出できる荷
重検出装置を提供することを目的とする。
The object of this invention is to provide a load detection device that can detect load from shear force.

以下、この考案を第4図乃至第12図に示す2
つの実施例に基づいて説明する。第1の実施例の
荷重検出装置7は、内輪部11、外輪部12、梁
13、ストレインゲージ14からなる。内輪部1
1は、第4図に示すように、所定の厚さ寸法を有
する小判状に形成され、その中央に厚さ方向に貫
通した軸受孔15を有する。
Below, this idea is shown in Figures 4 to 12.
The explanation will be based on two examples. The load detection device 7 of the first embodiment includes an inner ring portion 11, an outer ring portion 12, a beam 13, and a strain gauge 14. Inner ring part 1
As shown in FIG. 4, the bearing hole 1 is formed into an oval shape with a predetermined thickness dimension, and has a bearing hole 15 extending through the thickness direction in the center thereof.

外輪部12は、内輪部11に同心的に配置され
た環状体で、内輪部11と同一の厚さ寸法を有す
る。16は、外輪部12を軸受体(図示せず)に
取付けるためのフランジ部である。
The outer ring part 12 is an annular body arranged concentrically with the inner ring part 11 and has the same thickness dimension as the inner ring part 11. 16 is a flange portion for attaching the outer ring portion 12 to a bearing body (not shown).

梁13は、外輪部12と内輪部11間に介在し
ており、軸受孔15の両側に対称にかつ水平に配
置されている。梁13は外輪部12と内輪部11
とを、その両端面(第4図の点線部分)によつて
結合している。梁13は、第5図に示すように、
その厚さ方向の両側、すなわち前側及び後側には
凹部19が形成され、縦断面形状がI字状に形成
されている。
The beam 13 is interposed between the outer ring portion 12 and the inner ring portion 11, and is arranged symmetrically and horizontally on both sides of the bearing hole 15. The beam 13 has an outer ring portion 12 and an inner ring portion 11.
are connected by their both end surfaces (dotted line portions in FIG. 4). The beam 13 is, as shown in FIG.
Recesses 19 are formed on both sides in the thickness direction, that is, on the front and rear sides, and the longitudinal cross-sectional shape is I-shaped.

ストレインゲージ14は、第5図に示すよう
に、梁13の各凹部19の略々高さ方向中央に、
傾斜角度45゜に取付けられ、ホイストンブリツジ
を形成するように接続されている。このホイトス
トンブリツジによつて梁13に加えられたせん断
力を測定する。ストレインゲージ14を梁13の
略々中央に設けたのは、第12図bに示すよう
に、梁13の中央部分では大きなせん断力が測定
できるためである。
As shown in FIG.
They are mounted at an angle of 45° and connected to form a Whiston bridge. The shear force applied to the beam 13 by this Wheatstone bridge is measured. The reason why the strain gauge 14 is provided approximately at the center of the beam 13 is that a large shear force can be measured at the center of the beam 13, as shown in FIG. 12b.

この荷重検出装置7は、次のようにして製作さ
れる。フランジ付の円盤の中央に軸受孔15を穿
設し、軸受孔15の上下に対称に両端に直線部を
有する弧状の切溝17を穿設し、軸受孔15の両
側に対称にかつ前面と後面両方に凹部19を穿設
して断面がI形の梁13を形成し、そして凹部1
9の中央部にストレインゲージ14を取り付ける
のである。
This load detection device 7 is manufactured as follows. A bearing hole 15 is drilled in the center of the flanged disk, and arc-shaped grooves 17 having straight parts at both ends are bored symmetrically above and below the bearing hole 15, and grooves 17 are formed symmetrically on both sides of the bearing hole 15 and with the front surface. A recess 19 is formed on both rear surfaces to form a beam 13 having an I-shaped cross section, and the recess 1
A strain gauge 14 is attached to the center of the strain gauge 9.

この荷重検出装置7は、第8図に示すように、
軸受体18に装着され、軸受孔15に軸8を嵌入
させて使用する。この荷重検出装置7は、軸荷重
によつて発生したせん断力から軸荷重を検出する
ものである。
This load detection device 7, as shown in FIG.
It is attached to the bearing body 18 and used by fitting the shaft 8 into the bearing hole 15. This load detection device 7 detects the axial load from the shear force generated by the axial load.

第2の実施例の荷重検出装置20は、第9図乃
至第11図に示すように、梁13を軸受孔15の
両側に合計4本設けて、ロバーバル機構を構成さ
せているものである。この荷重検出装置も第1の
実施例と同様にせん断力によつて、軸荷重を測定
するものである。
The load detection device 20 of the second embodiment has a total of four beams 13 on both sides of the bearing hole 15 to form a roberval mechanism, as shown in FIGS. 9 to 11. Similar to the first embodiment, this load detection device also measures the axial load using shear force.

これら軸荷重検出装置7,20は、第7図bに
示すように、水平方向に一定に生じるせん断力を
検出するので、荷重着力点が水平方向に移動して
も、あるいはストレインゲージの取付位置が水平
方向に少々ずれていても、検出精度に影響はな
い。よつて、多量に軸荷重検出装置7,20を製
造しても、各装置7,20の精度は均一化され
る。また、ストレインゲージ14は凹部19,1
9を形成して縦断面形状をI字状とした梁13の
中央部に設けられているので、せん断力は第12
図bに示すようにステツプ状に発生し、断面の平
均せん断力の数倍のせん断力をストレインゲージ
14が検出できるし、しかも、捩り、曲げ荷重を
受けても、I字状断面の回転中心、曲率中心の近
くにストレインゲージを取付けているため、スト
レインゲージ14の受ける捩り、曲げ応力は極め
て小さく、捩り、曲げの干渉の極めて小さい高感
度検出器が得られる。また、ストレインゲージで
構成されるホイトストンブリツジの直線性につい
てもせん断応力の性質上、全てのゲージの抵抗変
化量が等しいので、歪と出力電圧とが比例する高
精度の検出回路が構成される。
As shown in FIG. 7b, these axial load detection devices 7 and 20 detect the shear force that occurs constantly in the horizontal direction, so even if the load application point moves horizontally or the mounting position of the strain gauge Even if there is a slight shift in the horizontal direction, the detection accuracy will not be affected. Therefore, even if a large number of shaft load detection devices 7, 20 are manufactured, the accuracy of each device 7, 20 can be made uniform. In addition, the strain gauge 14 has recesses 19 and 1.
9 and has an I-shaped vertical cross section, the shear force is
As shown in Figure b, the strain gauge 14 can detect a shear force that is generated in a step shape and is several times the average shear force of the cross section. Since the strain gauge is installed near the center of curvature, the strain gauge 14 receives extremely little torsion and bending stress, and a highly sensitive detector with extremely little torsional and bending interference can be obtained. In addition, regarding the linearity of the Wheatstone bridge composed of strain gauges, due to the nature of shear stress, the resistance change of all gauges is the same, so a highly accurate detection circuit is constructed in which strain and output voltage are proportional. Ru.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の荷重検出装置の正面図、第2図
は同縦断側面図、第3図aは同弾性線図、第3図
bは同曲げモーメント図、第4図は第1実施例の
正面図、第5図は第4図のA−A断面図、第6図
は同B−B断面図、第7図aは同弾性線図、第7
図bは同せん断力図、第8図は第1実施例の使用
状態を示す側面図、第9図は第2の実施例の正面
図、第10図は第9図のC−C断面図、第11図
は同D−D断面図、第12図aは梁の縦断面図、
第12図bは梁の縦断面におけるせん断力図であ
る。 11……内輪部、12……外輪部、13……
梁、14……ストレインゲージ、15……軸受
孔、18……軸受体、19……凹部。
Fig. 1 is a front view of a conventional load detection device, Fig. 2 is a longitudinal sectional side view thereof, Fig. 3 a is an elastic diagram thereof, Fig. 3 b is a bending moment diagram thereof, and Fig. 4 is a first embodiment. 5 is a sectional view taken along line A-A in FIG. 4, FIG. 6 is a sectional view taken along line B-B in FIG. 7, and FIG.
Figure b is a shear force diagram of the same, Figure 8 is a side view showing the state of use of the first embodiment, Figure 9 is a front view of the second embodiment, and Figure 10 is a cross-sectional view taken along line C-C in Figure 9. , FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line DD, and FIG. 12 a is a vertical cross-sectional view of the beam.
FIG. 12b is a shear force diagram in the longitudinal section of the beam. 11... Inner ring part, 12... Outer ring part, 13...
Beam, 14... strain gauge, 15... bearing hole, 18... bearing body, 19... recess.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 荷重がかかる軸を支承する軸受孔を厚さ方向に
貫通させた内輪部と、この内輪部を包囲するよう
に配置されており軸受体に装着される外輪部と、
上記軸受孔の両側に対称にかつ水平に設けられる
と共に上記内輪部と上記外輪部とを結合している
複数の梁と、これら梁の厚さ方向の両側に高さ方
向のほぼ中央を通るようにそれぞれ設けた凹部
と、これら凹部内の上記高さ方向のほぼ中央部に
それぞれ上記内輪部に加わる荷重によつて上記梁
に生じるせん断力を検出するように取付けられた
ストレインゲージとを備える荷重検出装置。
an inner ring part that is penetrated in the thickness direction by a bearing hole that supports a shaft on which a load is applied; an outer ring part that is arranged to surround this inner ring part and is attached to the bearing body;
A plurality of beams are provided symmetrically and horizontally on both sides of the bearing hole and connect the inner ring portion and the outer ring portion, and a plurality of beams are provided on both sides in the thickness direction of the beams, and a plurality of beams are provided horizontally and symmetrically on both sides of the bearing hole. a recess provided in each of the recesses, and a strain gauge installed approximately in the center of each recess in the height direction so as to detect the shear force generated in the beam due to the load applied to the inner ring portion. Detection device.
JP10157284U 1984-07-04 1984-07-04 load detection device Granted JPS6033625U (en)

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JP10157284U JPS6033625U (en) 1984-07-04 1984-07-04 load detection device

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JP10157284U JPS6033625U (en) 1984-07-04 1984-07-04 load detection device

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JP2010181242A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Omron Healthcare Co Ltd Load cell
WO2015145949A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 Strain sensor, and load detection device using same

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3037178A (en) * 1959-08-10 1962-05-29 Baldwin Lima Hamilton Corp Load cell

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