TW201726532A - 荷重檢測器 - Google Patents

Abstract

一種荷重檢測器，具備：保持單元，包含：保持用以支持荷重的軸之內環部；包圍此內環部而設置，藉由鎖固構件透過於周方向隔著間隔形成之複數個安裝孔而鎖固於安裝構件之外環部；以及以從內環部朝徑向外側方向延伸之彈性部端連接於外環部之彈性部；以及位移檢測部，檢測出因荷重而產生之內環部的位移。安裝孔的周緣部係具有安裝固定部、亦即鎖固構件對於外環部的接合面。外環部係於安裝孔與彈性部端之間形成有低剛性部，低剛性部的周方向的彎曲剛性係低於外環部的其他部位的彎曲剛性。

Description

荷重檢測器

本發明係關於適用於張力檢測器等之荷重檢測器，該張力檢測器係檢測例如紙、布、薄膜、金屬箔等的捲料或纜繩等的線材的張力。

紙、布、薄膜、金屬箔等的捲料的捲取、印刷等加工製程中，為了防止皺紋、下垂、印刷偏移等的缺陷，必須控制作用於捲料之張力。張力的控制係以檢測作用於捲繞捲料的滾筒之荷重作為作用於捲料之張力而進行。

作用於滾筒之荷重的檢測係使用荷重檢測器，惟，若荷重檢測器的固有頻率低時，由於伴隨捲料的移送所產生之震動，而有上述加工製程無法高速化的問題。因此，以固有頻率高的荷重檢測器為較佳。例如，已知有一種荷重檢測器，將承受荷重的彈性體設為單側支撐樑，使此單側支撐樑的彎曲力矩之中立軸略對齊於荷重的中心，藉以提高荷重檢測器的固有頻率(例如，參照專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利公開公報 特開平3-246433號(第2圖)

上述荷重檢測器雖可提高荷重檢測器本身的固有頻率，然而，並未考慮荷重檢測器之對於安裝構件之安裝對檢測性能造成之影響。

就由於安裝造成之影響大的檢測性能而言，特別可舉例如檢測性能的遲滯性的增加及伴隨遲滯性的增加之固有頻率的降低。

本發明係為了解決上述課題而研創者，目的在於提供一種荷重檢測器，固有頻率高，對於安裝構件之安裝容易，且遲滯性小。

本發明之荷重檢測器係具備：保持單元，包含：保持用以支持荷重的軸之內環部；包圍此內環部而設置，藉由鎖固構件透過於周方向隔著間隔形成之複數個安裝孔而鎖固於安裝構件之外環部；以及以從前述內環部朝徑向外側方向延伸之彈性部端連接於前述外環部之彈性部；以及位移檢測部，檢測出因前述荷重而產生之前述內環部的位移；前述安裝孔的周緣部係具有安裝固定部、亦即前述鎖 固構件對於前述外環部的接合面；前述外環部係於前述安裝孔與前述彈性部端之間形成有低剛性部，前述低剛性部的周方向的彎曲剛性係低於前述外環部的其他部位的彎曲剛性。

依據本發明之荷重檢測器，於外環部的安裝孔與彈性部端之間形成低剛性部，藉由低剛性部的周方向的彎曲剛性與外環部的其他部位的彎曲剛性相較之下為較低，而可提供固有頻率高且安裝容易，檢測性能的遲滯性小的荷重檢測器的構造，因此具有進一步提高荷重檢測器的檢測精確度，擴大檢測器的適用範圍之顯著效果。

1‧‧‧捲料(檢測對象)

2a、2b、2c‧‧‧滾筒

3‧‧‧滾筒軸心

4‧‧‧軸承

5‧‧‧荷重檢測器

6‧‧‧間隔件

7‧‧‧安裝構件

8‧‧‧保持單元

9‧‧‧差動變壓器(位移檢測部)

9a‧‧‧差動變壓器線圈

9b‧‧‧差動變壓器鐵芯

10‧‧‧內環部

10a‧‧‧荷重支持部

10b‧‧‧鐵芯固定部

10c‧‧‧內環孔

11‧‧‧外環部

11a‧‧‧安裝孔

11b‧‧‧安裝固定部

11c‧‧‧低剛性部

11d‧‧‧測定器固定部

11e‧‧‧外環凹部

11f‧‧‧平坦部

11g‧‧‧側面

12‧‧‧彈性部

12a‧‧‧彈性部端

12b‧‧‧平坦部

12c‧‧‧側面

13a‧‧‧止擋件

13b‧‧‧外環內周面

14‧‧‧應變計(變形檢測部)

15‧‧‧殼體

A‧‧‧中心

B、C、D、P、Q、R、S‧‧‧點

F‧‧‧荷重

T‧‧‧張力

W‧‧‧重量

第1圖係顯示本發明實施型態1之荷重檢測器的安裝構成之圖。

第2圖係沿著第1圖II-II線之箭視剖面圖。

第3圖係顯示第1圖的荷重檢測器之前視圖。

第4圖係顯示第1圖的保持單元之立體圖。

第5圖係顯示第3圖的低剛性部的變化例之放大前視圖。

第6圖係顯示第3圖的低剛性部的變化例之放大前視圖。

第7圖係顯示第3圖的低剛性部的變化例之放大前視圖。

第8圖係顯示第3圖的低剛性部的變化例之放大前視圖。

第9圖係顯示第3圖的低剛性部的變化例之放大前視圖。

第10圖係顯示第3圖的低剛性部的變化例之放大前視圖。

第11圖係顯示第1圖的荷重檢測器的變化例，顯示具備防止彈性部損傷之機構的荷重檢測器之前視圖。

第12圖係顯示第11圖的防止彈性部損傷之機構之放大圖。

第13圖係顯示第3圖的荷重檢測器的變化例，顯示彈性部的構造相異之荷重檢測器的前視圖。

第14圖係顯示第3圖的荷重檢測器的變化例，顯示彈性部的構造相異之荷重檢測器的前視圖。

第15圖係顯示第3圖的荷重檢測器的變化例，顯示檢測構造相異之荷重檢測器的前視圖。

第16圖係顯示用於第1圖的荷重檢測器的安裝之間隔件的前視圖。

第17圖係顯示使用第16圖的間隔件之荷重檢測器的安裝構成之側視圖。

第18圖係顯示由複數個零件所構成之第1圖的荷重檢測器之前視圖。

第19圖係顯示第18圖的荷重檢測器的分解前視圖。

第20圖係顯示本發明實施型態2之荷重檢測器之前視 圖。

第21圖係顯示第20圖的彈性部之放大圖。

第22圖係顯示本發明實施型態3之荷重檢測器之前視圖。

第23圖係說明作用於第22圖的荷重檢測器之彎曲力矩的說明圖。

第24圖係說明作用於第22圖的荷重檢測器之彎曲力矩的說明圖。

第25圖係顯示本發明實施型態4之荷重檢測器之前視圖。

第26圖係顯示本發明實施型態5之荷重檢測器之前視圖。

以下，依據圖式，說明本發明的各實施型態的荷重檢測器，惟，於各圖中相同或相當之構件、部位係付記相同符號來進行說明。

實施型態1

第1圖係顯示本發明實施型態1之荷重檢測器5的安裝構成之圖，第2圖係沿著第1圖II-II線之箭視剖面圖，第3圖係顯示第1圖的荷重檢測器5之前視圖，第4圖係顯示第1圖的保持單元8之立體圖。

又，第1圖的X軸方向係定為荷重檢測器5的寬方向，Y軸方向係定為荷重檢測器5的高方向，Z軸方向係定為荷重檢測器5的縱深方向，以後的圖中亦使用相同的符 號。荷重檢測器5檢測之荷重係作用於-Y方向。

本實施型態的荷重檢測器5係固定於安裝構件7，檢測出經由滾筒軸心3作用於荷重檢測器5之Y軸方向的荷重F。

作用於荷重檢測器5之荷重F係如第2圖所示，為捲料1的張力T的合力，而張力T能夠由以下數式表示。

T=(F-W)/2cos θ‥‥(1)

在此，θ係第2圖所示之夾角，W係滾筒2a的重量，藉由測定荷重F而可由數式(1)獲得張力T。

由於荷重F與位移之間及荷重F與變形之間係比例關係，因此藉由測定荷重檢測器5的構成構件所產生之位移或變形，即可檢測出荷重F。

紙、布、薄膜、金屬箔等的檢測對象之捲料1係捲附於第一滾筒2a、第二滾筒2b、第三滾筒2c而移送。於第一滾筒2a的軸之滾筒軸心3的兩端部分別嵌入軸承4。於各軸承4裝設安裝於安裝構件7之荷重檢測器5。

荷重檢測器5係具備：保持單元8，承受來自滾筒軸心3的Y軸方向的荷重F；以及差動變壓器9，即測定因荷重F造成保持單元8的構成構件產生之位移的位移檢測部。

保持單元8係具有：內環部10，嵌於軸承4並承受來自滾筒軸心3的荷重；外環部11，為形成於此內環部10的外側之固定於安裝構件7的圓環狀；以及彈性部12，於二處沿徑向延伸而連接內環部10與外環部11。

內環部10係具有：圓環狀的荷重支持部10a；以及從此荷重支持部10a沿X軸方向延伸之鐵芯固定部10b。

外環部11係具有：安裝孔11a，等間隔地形成於三處，用以供固定於安裝構件7的螺栓等的裝設；安裝固定部11b，位於此安裝孔11a的周邊1mm至10mm的範圍；低剛性部11c，形成於外環部11與彈性部12的連接部之彈性部端12a之間；以及測定器固定部11d，為設置差動變壓器9的平面狀。低剛性部11c係藉由缺口使外環部11的徑向厚度變薄。亦即，低剛性部11c的徑向厚度係相較於外環部11的其他部分的徑向厚度為較小。藉此，相較於外環部11的其他部位，低剛性部11c係周方向的彎曲剛性較低。

又，在此所謂的彎曲剛性係指外環部11的材質的楊氏係數E與周方向的剖面二次慣性矩(亦稱面積慣性矩)I相乘之值。

保持單元8係藉由從荷重支持部10a沿徑向延伸之彈性部12連接內環部10與外環部11，為了承受依據捲料1對於第一滾筒2a、第二滾筒2b及第三滾筒2c之裝設方法而於+Y方向與-Y方向之任一方之荷重，除了鐵芯固定部10b之外，對於通過荷重F中心A之X軸方向的直線呈線對稱的形狀。裝設軸承4之內環部10的內環孔10c的中心係與荷重中心A一致。

差動變壓器9係具有固定於內環部10的鐵芯固定部10b之差動變壓器鐵芯9b；以及固定於外環部11的測定器固定部11d之差動變壓器線圈9a，以測定差動變 壓器線圈9a與差動變壓器鐵芯9b之Y軸方向的相對位移。

荷重檢測器5係經由軸承4以荷重支持部10a承受自滾筒軸心3所作用之Y軸方向的荷重F，並以設置於測定器固定部11d之差動變壓器9來測定由於彈性部12彎曲而於鐵芯固定部10b產生之位移。

此荷重檢測器5中，由於固定有差動變壓器線圈9a的測定器固定部11d的位移遠小於線圈固定部10b的位移，因此差動變壓器9之測定位移可視為鐵芯固定部10b的Y軸方向的位移。

接著，說明大幅影響荷重檢測器5的檢測性能之遲滯性。遲滯性係指荷重F的檢測輸出於荷重F的加載前後相異之現象，而發生的主要成因在於荷重F的加載時產生之接合面的微小偏差，在除去荷重F後亦未完全恢復原狀。

荷重檢測器5的安裝，如上所述，通常係使用螺栓，惟，若荷重加載時於安裝固定部11b的接合面產生微小偏移，則由於作用於安裝固定部11b的接合面之摩擦力的影響，在除去荷重之後，亦維持偏移而發生遲滯。

產生於安裝固定部11b的微小偏移係因為由於Y軸方向的荷重F使得彎曲力矩作用於安裝固定部11b之原故。因此，為了減小遲滯，減小作用於安裝固定部11b之彎曲力矩至為重要。

實施型態1之荷重檢測器5中，由於Y軸方向的荷重F，彎曲力矩從荷重支持部10a經過彈性部端12a、低剛性 部11c而發生於安裝固定部11b，惟，由於低剛性部11c的彎曲剛性比外環部11其他部位小，因此低剛性部11c會先變形，而可減小作用於安裝固定部11b之彎曲力矩。

因此，可減低產生於安裝固定部11b的接合面的偏移而減小遲滯性。

另外，由於可降低螺栓鎖固等的接合面的偏移，因而可製作具有高固有頻率之荷重檢測器5。

第3圖所示之荷重檢測器5中，安裝孔11a為三個，均等地配置於外環部11的圓周方向，惟，若可將荷重檢測器5固定於安裝構件7，則安裝孔11a的個數及位置並無特別限制。

低剛性部11c係例如不限於第5圖的形狀而亦可為如第6至10圖所示的形狀。第5圖係從外環部11的內周側或外周側的一方起於外環部11設置四角形的缺口，藉以縮小外環部的外周的寬度，使彎曲剛性較外環部的其他部位減小。第6圖係使第5圖的缺口的一部分成為圓弧狀之低剛性部，第7圖係於狹縫的前端設置圓孔而形成之低剛性部，藉由圓孔緩和狹縫前端的應力集中。第8圖係於外環部11設置圓孔而形成之低剛性部，由於僅進形開孔加工而可削減加工成本。第9圖係從外環部11的內周側及外周側起，於外環部11設置缺口而形成之低剛性部，第10圖係設置複數個狹縫而形成之低剛性部。

另外，低剛性部11c亦可沿Z軸方向薄化外環部11。

若低剛性部11c的周方向的彎曲剛性較外環部11的其 他部位小，則其數量、形狀等並無特別限制。

製作上，如第3圖所示，藉由減小對應低剛性部之外環部11的外周的寬度，可有效地降低彎曲剛性。

又，本案發明人經實驗得知，低剛性部11c的外環部11的周方向的彎曲剛性相對於外環部11的其他部位的彎曲剛性為1/8以下時，可顯著地改善荷重檢測器5的遲滯性。例如，低剛性部11c的周方向的彎曲剛性為外環部11的其他部位的彎曲剛性的1/8時，遲滯性係成為未於外環部11設置低剛性部的情況的約一半。

第11圖係顯示第1圖的荷重檢測器5的變化例，顯示具備止擋件13a作為防止彈性部12損傷之機構的荷重檢測器5之前視圖，第12圖係顯示第11圖的止擋件13a之放大圖。

此止擋件13a係基端部固定於外環部11。止擋件13a的前端部係指向荷重中心A且朝向內環部10的外周面，並與內環部10之間形成有間隙。

其他構成係與第3圖所示的荷重檢測器5相同。

此荷重檢測器5中，荷重檢測器5的容許荷重以下的荷重時，荷重支持部10a不會接觸止擋件13a，但超過容許荷重的荷重作用之際，荷重支持部10a的外周接觸止擋件13a，抑制彈性部12的變形，藉以防止彈性部12的損傷。

若具有防止彈性部12損傷之機能，則止擋件13a的材質、形狀並無特別限制，例如，若使用止附螺絲等的螺栓 作為止擋件13a，則可容易地調整止擋件13a的前端與荷重支持部10a的外周的間隙。

第13圖及第14圖係顯示第3圖的荷重檢測器5的變化例，顯示彈性部12的構造相異之荷重檢測器5的前視圖。

實施型態1的彈性部12若為可在內環10的鐵芯固定部10b產生檢測出由於Y軸方向的荷重F而產生之彎曲力矩造成彈性部12彎曲所需之位移且非破壞的構造，則形狀、支數、對稱性等並無特別限制。

第13圖的例係具有連接外環部11與內環部10之平行的二支彈性部12，藉由桁架構造，鐵芯固定部10b的位移變動近似平行於荷重方向，因此可使檢測荷重的線性良好。

第14圖的例係具有連接外環部11與內環部10之一支彈性部12，彈性部12更容易由於因Y軸方向的荷重F而作用於彈性部12之彎曲力矩造成彎曲，因此可使鐵芯固定部10b的位移增大。

因此，檢測輸出增加，而可實現不易受外來干擾影響的荷重檢測器5。

若彈性部12對於通過荷重中心A之X軸方向的直線為線對稱之構造，則即使荷重F的方向正負反轉，鐵芯固定部10b於反轉前後亦為同樣的位移變動，因而可實現荷重檢測的對稱性良好之荷重檢測器5。

另外，因荷重F而於彈性部端12a產生之彎曲力矩係比例於自荷重中心A起之X軸方向的距離，因此，若彈性 部12位於自荷重中心A起增大X軸方向的距離之位置，則彈性部12的彎曲增大，而可增大鐵芯固定部10b的位移。

因此，檢測輸出增加，而可實現不易受外來干擾影響的荷重檢測器5。

屬於位移測定處之固定部10b的位置、形狀並無特別限制，惟，為了可增大因彈性部12的彎曲而於鐵芯固定部10b產生之位移，鐵芯固定部10b及差動變壓器鐵芯9b以設置於自彈性部端12a起沿X軸方向遠離之位置為較佳。

第15圖係顯示實施型態1之荷重檢測器5的其他檢測構造之前視圖。

第3圖的荷重檢測器5係利用差動變壓器9測定產生於鐵芯固定部10b之位移而檢測出荷重F，然而，此變化例係於彈性部12貼附應變計14來取代差動變壓器9。應變計14係檢測出因荷重F而變形之彈性部12的變形量亦即彈性部12的應變量之變形檢測部。荷重F係依據應變計14所測定之變形量而檢測出。

其他構成係與第3圖所示之荷重檢測器5相同。

此變化例中，由於利用對於彈性部12的變形檢測感度高的應變計14，故即使產生於內環部10的位移小，亦可檢測荷重F。亦即，可增大彈性部12的彎曲剛性而可強固地安定支持內環部10，且可實現固有頻率高的荷重檢測器5。

另外，刪除差動變壓器9，則不需要另進行內環部10 的鐵芯固定部10b、外環部11的測定固定部11d的加工，相較於第3圖所示之荷重檢測器5，可簡化構造。

第16圖係顯示用於第1圖的荷重檢測器5的安裝之間隔件6的前視圖，第17圖係顯示使用第16圖之間隔件6之荷重檢測器5的安裝構成之側視圖。

此例中，荷重檢測器5的前面及背面以第16圖所示間隔件6包夾，將荷重檢測器5隔著殼體15固定於安裝構件7。藉此，保持單元8的軸向的兩端面係由殼體15所覆蓋。另外，殼體15係與內環部10及彈性部12分別隔著間隙而配置。

間隔件6係發揮在安裝狀態下，內環部10及彈性體12不接觸安裝構件7等的其他構件之作用，以防止於荷重F作用之際，內環部10及彈性體12的變形受到與其他構件的摩擦而造成妨礙。

又，只要在安裝狀態下，內環部10及彈性部12不接觸其他構件，則間隔件6的構造並無特別限制。

另外，除了滾筒軸心3通過的部分之外，覆蓋延伸於保持單元8的X軸與Y軸之面整體的殼體15係如第17圖所示，裝設於各間隔件6各別的外側，將荷重檢測器5與來自外部的灰塵、接觸等隔離。

又，殼體15若為僅接觸外環部11而不接觸內環部10及彈性部12之構造，則不需要間隔件6，藉此可謀求由於零件數量的減少導致之作業性的提高。

另外，藉由使內環部10及彈性部12的Z軸方向的厚 度較外環部11小以防止接觸時，亦可不需要間隔件6。

第18圖係顯示由複數個零件所構成之第1圖的荷重檢測器5之前視圖。第19圖係顯示第18圖的荷重檢測器5的分解前視圖。

第3圖所示之保持單元8係由單一零件所構成，然而，此例中係以複數零件構成。

此荷重檢測器5係外環部11與內環部10及彈性部12為個別的零件。外環部11與彈性部12係如第19圖所示，對齊彈性部端12a的平坦部12b與外環凹部11e的平坦部11f而以螺栓等固定。

若可進行外環部11與彈性部12之間的固定，則固定方法並無特別限制。

彈性部端12a的側面12c與外環凹部11e的側面11g之間若為嵌合設置，則可進行彈性部12的位置對齊，而可容易地決定彈性部12的固定位置。

即使是構造複雜的單一零件，藉由區分為複數個零件，可使區分後之一零件的構造單純化，可藉由擠壓成形、衝型加工進行製造而可削減製造成本。

另外，內環部10及彈性部12的Z軸方向的厚度較外環部11小之構造可藉由擠壓成形容易地製作。藉此，不需要安裝時用的間隔件6，因而有助益於零件數量的削減及作業性。另外，藉由增大設置固定彈性部端12a之外環凹部11e的寬度，不僅是固定彈性部端12a，亦可為具備低剛性部11c之構造。

就保持單元8的材質而言，例如可使用碳鋼、高張力鋼、壓延鋼、不鏽鋼、構件用合金鋼等的鐵係材料及以該等作為母材之鍍覆鋼，或者鋁、鎂、鈦、黃銅、銅等的材料及合金材料。

第18圖所示之保持單元8係朝Z軸方向擠壓成形之單純的形狀，因此可進行擠壓成形加工，特別是使用鋁合金時，可謀求生產的高效率化、荷重檢測器5的輕量化。

實施型態2

第20圖係顯示本發明實施型態2之荷重檢測器5之前視圖，第21圖係顯示第20圖的彈性部12之放大圖。

本實施型態2的荷重檢測器5係如第20圖所示，具備對稱於通過荷重中心A之X軸方向的直線之二支L字形的彈性部12。彈性部12係從荷重支持部10a的外周部朝徑向外側延伸，於彈性部12的彎曲點之點B彎曲，呈L字形且連接於外環部11之形狀。彈性部12與外環內周面13b之間，於外環部11的徑向形成間隙。藉此，外環部11與彈性部12之間，存在有外環部11的外環內周面13b及與此外環內周面13b相對向之彈性部12的面之間的間隔為一定之區域。

其他構成係與第3圖所示的荷重檢測器5相同。

依據本實施型態的荷重檢測器5，因Y軸方向的荷重F而於彈性部12產生之彎曲力矩係比例於自荷重中心A起之X軸方向的距離，因此，若其距離越大，則較大彎曲力矩作用於彈性部12的彎曲點B使彈性部12變形。

因增大荷重中心A與彈性部12的彎曲點之點B的X軸方向的距離a，產生於鐵芯固定部10b之位移增加，裝設於鐵芯固定部10b之差動變壓器9的檢測輸出增大，而可獲得不易受外來干擾影響的荷重檢測器5。

另外，調整彈性部12與外環內周部13b之間的間隙的大小，以成為荷重檢測器5的容許荷重以下的荷重時，彈性部12不接觸外環內周面13b，而於超過容許荷重之荷重作用之際，彈性部12接觸外環內周部13b，藉此抑制超過容許荷重之荷重作用之際的彈性部12的變形，而可防止彈性部12的損傷。

因此，如第12圖所示，不必另外設置防止彈性部12損傷用的止擋件13a，可削減荷重檢測器5的零件數量而改善組裝作業性。

另外，如第20圖所示，外環部11的外環內周面13b與相對向於此外環內周面13b之彈性部12的面之間具有間隔為一定之區域。

因此，超過容許荷重之荷重作用於荷重檢測器5之際，因在間隔為一定之區域接觸，相較於相異形狀之間的接觸，接觸面積較大。因此，接觸應力變小，而可抑制接觸部的損傷。

實施型態3

第22圖係顯示本發明實施型態3之荷重檢測器5之前視圖。

本實施型態3的荷重檢測器5係外環部11與內環部 10及彈性部12為個別的零件，且具備二支L字形的彈性部12之構造。

彈性部12係從荷重支持部10a的外周部朝徑向外側延伸，於彈性部12的彎曲點之點B彎曲，呈L字形且連接於外環部11之形狀。

彈性部端12a係設於彈性部12的平坦部12b與荷重中心A的X軸方向的距離b小之位置，將彈性部端12a嵌入外環凹部11e並以螺栓等固定而構成保持單元8。

又，若可進行外環部11與彈性部12之間的固定，則固定方法並無特別限制。另外，關於彈性部端12a的位置，由於彈性部端12a的平坦部12b與荷重中心A的X軸方向的距離b較小時，因Y軸方向的荷重F而作用於彈性部端12a之彎曲力矩變小而較佳。

另外，第22圖所示荷重檢測器5中，藉由增大設置固定彈性部端12a之外環凹部11e，不僅是固定彈性部端12a，外環凹部11e亦具備低剛性部11c。

另外，外環部11與彈性部12於固定之狀態下，成為外環內周面13b與彈性部12之間於外環部11的徑向形成間隙之構造。間隙係於超過容許荷重之荷重作用之際，彈性部12接觸外環內周部13b而抑制彈性部12的變形，藉此具備防止彈性部損傷之功能。裝設軸承4之內環部10的內環孔10c的中心係與荷重中心A一致。

依據第22圖的荷重檢測器5，雖可增大因Y軸方向的荷重F而作用於彈性部12的點B之彎曲力矩， 但由於減小彈性部12的平坦部12b與荷重中心A的X軸方向的距離b，而可減小作用於彈性部端12a之彎曲力矩。

亦即，由於彈性部12的彎曲變大，可使得產生於鐵芯固定部10b之位移增大，且使彈性部端12a與外環凹部11e之間的接合面的偏移縮小，而可減小於彈性部12與外環部11的安裝固定部11b之間產生之遲滯。特別是距離b為0時，作用於彈性部端12a之彎曲力矩為最小，使得遲滯成為最低。另外，因可減低接合面的偏移而可提高荷重檢測器5的固有頻率。

接著，利用說明作用於彈性部端12a之彎曲力矩的第23、24圖，說明縮小距離b即可縮小外環凹部11e的彎曲力矩。

第23圖所示係樑沿著X軸方向、Y軸方向延伸，於點P施加-Y方向的荷重W，點S係完全固定。

第24圖係將第23圖的樑逆時鐘旋轉θ後之樑，與第23圖同樣地，於點P施加-Y方向的荷重W，點S係完全固定。

第23、24圖的樑的點P、點Q、點R、點S係分別相當於第22圖的點D、點C、點B、彈性部端12a。

又，點C係荷重支持部10a與彈性部12的接合部，點D係通過荷重中心A之Y軸方向的直線與荷重支持部10a的交點。第23圖及第24圖中之點S的荷重F產生之彎曲力矩M皆由以下數式表示。

M=F(L1-L2)‥‥(2)

由此可知，作用於相當於彈性部端12a之點S的彎曲力矩係無關於樑的角度，而是比例於與荷重方向垂直的方向的點P至點S的距離(L1-L2)，彎曲力矩係距離(L1-L2)為零時成為最小。

另外，第20圖所示之實施型態2的荷重檢測器5的保持單元8係於外環內周面13b與彈性部12之間具有細長間隙，為複雜的構造，然而，第22圖所示之本實施型態的荷重檢測器5中，由於構成保持單元8之各個零件之外環部11、內環部10及彈性部12為單純的構造，因而可藉由擠壓成形、衝型加工進行等製造而可抑制製造成本。

另外，若內環部10及彈性部12的Z軸方向的厚度為小於外環部11的構造，則在安裝狀態下，由於內環部10及彈性部12不與安裝構件17等之其他構件接觸，因此內環部10及彈性部12的變形不會受到由於與其他構件的摩擦造成之干涉而不需要間隔件6。

另外，二支彈性部12係如第22圖所示的線對稱於通過荷重中心A之X軸方向的直線的構造，即使荷重F的方向正負反轉，鐵芯固定部10b於反轉前後亦為同樣的位移變動，因而可實現荷重檢測的對稱性良好之荷重檢測器5。

實施型態4

第25圖係顯示本發明實施型態4之荷重檢測器5之前視圖。

本實施型態4的荷重檢測器5中，二支彈性部12係配置成連接內環部10與外環部11，且線對稱於通過荷重中 心A之Y軸方向的直線。

一對彈性部12因Y軸方向的荷重F造成之彎曲力矩而彎曲，產生於鐵芯固定部10b之位移係由設置於測定器固定部11d之差動變壓器9而測定。

鐵芯固定部10b與差動變壓器9係設置於彈性部12的對稱線之通過荷重中心A之Y軸方向的直線上。彈性部12若線對稱於通過荷重中心A之Y軸方向的直線，則構造、支數等並無特別限制。

實施型態1至3所示之荷重檢測器5中，彈性部12因Y軸方向的荷重F造成之彎曲力矩而變形之際，位移測定之處之鐵芯固定部10b係採取圓弧變動，因此，相較於位移為直線變動的情況，對於荷重之測定位移的直線性降低。

相對於此，第25圖所示之荷重檢測器5中，彈性部12係線對稱於通過荷重中心A之Y軸方向的直線之構造，荷重F作用之際，鐵芯固定部10b係採取直線變動，因此，測定位移的線性良好，而可謀求荷重的檢測精度的提高。

又，實施型態4的保持單元8亦可由複數個零件構成而非單一零件構造。

實施型態5

第26圖係顯示本發明實施型態5之荷重檢測器5之前視圖。

本實施型態5之荷重檢測器5係如第26圖所示，外環部11與內環部10及彈性部12為個別的零件，且為具備點 對稱於荷重中心A的二支L字形的彈性部12之構造。

本實施型態5的彈性部12，除了點對稱於荷重中心A之外，具有與第22圖所示實施型態3的彈性部12同樣的機構。

依據本實施型態5的荷重檢測器5，與實施型態4的荷重檢測器5同樣地，Y軸方向的荷重F作用於荷重支持部10a之際，鐵芯固定部10b係採取直線變動，因而測定位移的線性較圓弧變動良好，而可謀求荷重的檢測精度的提高。

另外，彈性部12係取較大的荷重中心A與彈性部12的點B的X軸方向的距離a，增大作用於彈性部12的點B的彎曲力矩，另一方面，取較小的彈性部12的平坦部12b與荷重中心A之間的X軸方向的距離b，減低作用於彈性部端12a的彎曲力矩。

因此，可增大產生於鐵芯固定部10b之位移，且減小由於彈性部端12a與外環凹部11e之間的接合面的偏移產生之遲滯。

另外，由於可減低彈性部端12a與外環凹部11e之間的接合面的偏移，而可提高荷重檢測器5的固有頻率。

此外，實施型態5的一對彈性部12係彈性部12點對稱於荷重中心A的構造，因此，即使荷重F的方向正負反轉，鐵芯固定部10b於反轉前後亦為同樣的位移變動，因而可實現荷重檢測的對稱性良好之荷重檢測器。

又，實施型態5的保持單元8亦可為單一的零件構造。

又，以上各實施型態之荷重檢測器5中，繞經滾筒2a至2c之對象係以捲料1為例進行說明，但亦可為纜線等的線材。

另外，捲料1與滾筒2a至2c的構成並無特別限制，例如，捲料1亦可對於滾筒2a至2c逆向地裝設。

另外，若可支持滾筒2a，則不必以滾筒軸心3的兩端而亦可僅以單端支持荷重檢測器5，另一端不支持而成為自由端。

另外，對於荷重檢測器5的安裝構件7之固定係使用螺栓作為鎖固構件，惟，此僅為一例而亦可用螺絲等的鎖固構件。又，此時，安裝固定部11b成為用以將荷重檢測器5固定於安裝構件7之力作用的部位。再者，應變計14不僅是實施型態1而亦可適用於實施型態2至5的彈性部12。

5‧‧‧荷重檢測器

8‧‧‧保持單元

9‧‧‧差動變壓器(位移檢測部)

9a‧‧‧差動變壓器線圈

9b‧‧‧差動變壓器鐵芯

10‧‧‧內環部

10a‧‧‧荷重支持部

10b‧‧‧鐵芯固定部

10c‧‧‧內環孔

11‧‧‧外環部

11a‧‧‧安裝孔

11b‧‧‧安裝固定部

11c‧‧‧低剛性部

11d‧‧‧測定器固定部

12‧‧‧彈性部

12a‧‧‧彈性部端

Claims (13)

1. 一種荷重檢測器，具備：保持單元，包含：保持用以支持荷重的軸之內環部；包圍此內環部而設置，藉由鎖固構件透過於周方向隔著間隔形成之複數個安裝孔而鎖固於安裝構件之外環部；以及以從前述內環部朝徑向外側方向延伸之彈性部端連接於前述外環部之彈性部；以及位移檢測部，檢測出因前述荷重而產生之前述內環部的位移；前述安裝孔的周緣部係具有安裝固定部、亦即前述鎖固構件對於前述外環部的接合面；前述外環部係於前述安裝孔與前述彈性部端之間形成有低剛性部，前述低剛性部的周方向的彎曲剛性係低於前述外環部的其他部位的彎曲剛性。
2. 一種荷重檢測器，具備：保持單元，包含：保持用以支持荷重的軸之內環部；包圍此內環部而設置，藉由鎖固構件透過於周方向隔著間隔形成之複數個安裝孔而鎖固於安裝構件之外環部；以及以從前述內環部朝徑向外側方向延伸之彈性部端連接於前述外環部之彈性部；以及變形檢測部，檢測出因前述荷重而變形之前述彈性部的變形量；前述安裝孔的周緣部係具有安裝固定部、亦即前述鎖固構件對於前述外環部的接合面； 前述外環部係於前述安裝孔與前述彈性部端之間形成有低剛性部，前述低剛性部的周方向的彎曲剛性係低於前述外環部的其他部位的彎曲剛性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之荷重檢測器，其中，前述外環部係與前述彈性部及前述內環部為不同的零件。
4. 如申請專利範圍第2項所述之荷重檢測器，其中，前述外環部係與前述彈性部及前述內環部為不同的零件。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之荷重檢測器，其中，前述彈性部係設置二支以上，且各前述彈性部係以線對稱於通過前述內環部的中心且垂直於荷重方向之線之方式配置。
6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之荷重檢測器，其中，前述彈性部係設置二支以上，且各前述彈性部係以線對稱於通過前述內環部的中心且沿荷重方向延伸之線之方式配置。
7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之荷重檢測器，其中，前述彈性部係設置二支以上，且各前述彈性部係以前述彈性部點對稱於前述內環部的中心之方式配置。
8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之荷重檢測器，其中，前述彈性部係從前述內環部起經過彎曲點而以前述彈性部端連接於前述外環部，就對於通過前 述內環部的中心之前述荷重方向的直線為垂直之方向的距離而言，從前述直線至前述彎曲點的前述距離係大於從前述直線至前述彈性部端的前述距離。
9. 如申請專利範圍第8項所述之荷重檢測器，其中，存在有前述外環部的外環內周面與相對向於此外環內周面之前述彈性部的面之間的間隔為固定的區域。
10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之荷重檢測器，其具備止擋件，該止擋件之基端部係固定於前述外環部，前端部係隔著間隙而相對向於前述內環部的外周面。
11. 如申請專利範圍第1、3、4項中任一項所述之荷重檢測器，其中，前述位移檢測部係差動變壓器，該差動變壓器係具備：固定於前述外環部之差動變壓器線圈；以及固定於前述內環部，並對於前述差動變壓器線圈進行相對位移之差動變壓器鐵芯。
12. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之荷重檢測器，其中，前述低剛性部的徑向厚度係小於前述外環部的其他部位的徑向厚度。
13. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之荷重檢測器，其中，前述保持單元的軸向兩端面覆蓋有殼體，前述殼體係與前述內環部及前述彈性部之各者隔著間隙而配置。