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JPH0676932B2 - Load detector - Google Patents

Load detector

Info

Publication number
JPH0676932B2
JPH0676932B2 JP61195604A JP19560486A JPH0676932B2 JP H0676932 B2 JPH0676932 B2 JP H0676932B2 JP 61195604 A JP61195604 A JP 61195604A JP 19560486 A JP19560486 A JP 19560486A JP H0676932 B2 JPH0676932 B2 JP H0676932B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin
load detector
portions
rigid body
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61195604A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6352028A (en
Inventor
龍二 高田
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.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP61195604A priority Critical patent/JPH0676932B2/en
Publication of JPS6352028A publication Critical patent/JPS6352028A/en
Publication of JPH0676932B2 publication Critical patent/JPH0676932B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体に作用する荷重(力、モーメント)を検
出する荷重検出器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a load detector for detecting a load (force, moment) acting on an object.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

荷重検出器には種々の型のものがあるが、その中でも特
開昭61−57825号公報で提案されている平行たわみ梁構
造を用いた荷重検出器が優れた特徴を備えている。この
ような荷重検出器を図により説明する。
There are various types of load detectors, and among them, the load detector using the parallel flexible beam structure proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-57825 has excellent characteristics. Such a load detector will be described with reference to the drawings.

第4図(a),(b),(c)は平行たわみ梁構造の側
面図である。図で、X,Y,Zは座標軸を示す(Y軸は紙面
に垂直な方向)。1,2は剛体部、3,3′は剛体部1と剛体
部2とを連結する薄肉部である。薄肉部3,3′は平板形
状であり、互いに平行に配置されている。剛体部1,2お
よび薄肉部3,3′により平行たわみ梁構造4が構成され
る。この平行たわみ梁構造4は、1つの剛体ブロツクに
Y軸方向の方形の貫通孔5を形成することにより構成さ
れる。6a〜6dは薄肉部3,3′における剛体部1,2との連結
部分近辺に貼着されたひずみゲージを示す。7は剛体部
1が固定される固定部である。
4 (a), (b) and (c) are side views of the parallel flexural beam structure. In the figure, X, Y, and Z indicate coordinate axes (Y axis is a direction perpendicular to the paper surface). Reference numerals 1 and 2 are rigid portions, and reference numerals 3 and 3 ′ are thin portions that connect the rigid portion 1 and the rigid portion 2. The thin portions 3 and 3'have a flat plate shape and are arranged in parallel with each other. The rigid body parts 1 and 2 and the thin wall parts 3 and 3'constitute a parallel flexible beam structure 4. The parallel flexible beam structure 4 is formed by forming a rectangular through hole 5 in the Y-axis direction in one rigid block. Reference numerals 6a to 6d denote strain gauges attached to the thin wall portions 3 and 3'in the vicinity of the connecting portions with the rigid body portions 1 and 2. Reference numeral 7 is a fixed portion to which the rigid body portion 1 is fixed.

このような平行たわみ梁構造4の剛体部2に、Z軸方方
向の力F2を作用させると、平行たわみ梁構造4はその薄
肉部3,3′の変形により、第4図(b)に示すように変
形する。又、剛体部2にY軸方向の軸まわりのモーメン
トMを作用させると、平行たわみ梁構造4はその薄肉
部3,3′の変形により、第4図(c)に示すように変形
する。さらに図示されていないが、剛体部2のX軸方向
の軸まわりのモーメントを作用させた場合も、平行たわ
み梁構造4は変形する。これらの変形に応じて各部のひ
ずみゲージ6a〜6dに伸縮ひずみが生じ、これに応じてそ
の抵抗値が変化する。したがつて、ひずみゲージの貼着
個所を選定し、これらひずみゲージにより適宜の電気回
路を構成すれば、その電気回路の出力により上記力やモ
ーメントの大きさを検出することができ。そして、この
ような平行たわみ梁構造4を適宜組合わすことにより、
X,Y,Z軸方向の力およびX,Y,Z軸まわりのモーメントのす
べてを検出し得る荷重検出器を構成することができる。
The rigid part 2 of this parallel flexure beam structure 4, when the action of the Z-axis direction force F 2, parallel flexure beam structure 4 by the deformation of the thin-walled portions 3,3 ', Fig. 4 (b) It deforms as shown in. When a moment M Y about the axis in the Y-axis direction is applied to the rigid body portion 2, the parallel flexible beam structure 4 is deformed as shown in FIG. 4 (c) due to the deformation of the thin wall portions 3 and 3 '. . Although not shown, the parallel flexible beam structure 4 is also deformed when a moment about the X-axis direction of the rigid body portion 2 is applied. The strain gauges 6a to 6d at the respective portions are expanded and contracted in accordance with these deformations, and the resistance value is changed accordingly. Therefore, if the locations where the strain gauges are attached are selected and an appropriate electric circuit is constructed by these strain gauges, the magnitude of the force or moment can be detected by the output of the electric circuit. Then, by appropriately combining such parallel flexible beam structures 4,
A load detector capable of detecting all the forces in the X, Y and Z axes and the moments around the X, Y and Z axes can be constructed.

前記特開昭61−57825号公報にはこのような荷重検出器
が示されている。これを第5図により簡単に説明する。
第5図は従来の荷重検出器の斜視図である。図でX,Y,Z
はこの荷重検出器の中心を通る座標軸を示す。10は中心
剛体部、11A,11Bは中心剛体部10からY軸方向に張出し
た張出し部、11C,11Dは中心剛体部10からX軸方向に張
出した張出し部である。12a〜12dはそれぞれ各張出し部
11A〜11Dの端部となる周辺剛体部を示す。各張出し部11
A〜11Dには第4図(a)に示す平行たわみ梁構造4が構
成されている。13は中心剛体部10の中心においてZ軸に
沿つてあけられた貫通孔である。各張出し部11A〜11Dの
隣接するものの中間部分から貫通孔13まで方形の貫通孔
が形成され、これにより4つの平行たわみ梁構造4が中
心剛体部10に構成されることになる。14は周辺剛体部12
c,12dに連結された環状体、15は周辺剛体部12a,12bに連
結された環状体である。各平行たわみ梁構造4の適宜個
所にはひずみゲージ6が貼着されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 61-57825 discloses such a load detector. This will be briefly described with reference to FIG.
FIG. 5 is a perspective view of a conventional load detector. X, Y, Z in the figure
Indicates a coordinate axis passing through the center of this load detector. Reference numeral 10 is a central rigid body portion, 11A and 11B are projecting portions that project from the central rigid body portion 10 in the Y axis direction, and 11C and 11D are projecting portions that project from the central rigid body portion 10 in the X axis direction. 12a to 12d are each overhanging part
11A and 11B show a peripheral rigid body portion which is an end portion of 11A to 11D. Each overhanging part 11
A parallel flexible beam structure 4 shown in FIG. 4 (a) is formed in A to 11D. Reference numeral 13 is a through hole formed along the Z axis at the center of the central rigid body portion 10. A rectangular through hole is formed from an intermediate portion of adjacent ones of the overhang portions 11A to 11D to the through hole 13, whereby four parallel flexible beam structures 4 are formed in the central rigid body portion 10. 14 is the peripheral rigid body part 12
Reference numeral 15 is an annular body connected to c and 12d, and 15 is an annular body connected to the peripheral rigid body portions 12a and 12b. Strain gauges 6 are attached to appropriate portions of each parallel flexible beam structure 4.

上記荷重検出器においては、各張出し部11A〜11Dに構成
された平行たわみ梁構造4によりX軸およびY軸に沿う
方向の力、ならびにZ軸まわりのモーメントが検出さ
れ、又、中心剛体部10に構成された平行たわみ梁構造4
によりZ軸に沿う方向の力、およびX軸,Y軸まわりのモ
ーメントが検出される。即ち、上記荷重検出器はすべて
の力およびモーメントを検出することができる。
In the load detector, the parallel flexible beam structure 4 formed in each of the overhanging portions 11A to 11D detects a force along the X axis and the Y axis and a moment around the Z axis, and the central rigid body portion 10 is also detected. Flexible beam structure 4
The force along the Z-axis and the moment about the X-axis and the Y-axis are detected by. That is, the load detector can detect all forces and moments.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

ところで、上記荷重検出器におけるZ軸に沿う力F,X
軸まわりのモーメントM、およびY軸まわりのモーメ
ンMを検出する平行たわみ梁構造4は中心剛体部10に
構成されており、荷重検出器の中心近くに位置してい
る。このため、荷重検出器にモーメントM,Mが作用
したとき、当該平行たわみ梁構造4に作用する力が大き
くなり、その薄肉部3,3′に大きな応力が発生する。即
ち、モーメントは、作用した力とその作用点からの距離
との積であるので、距離が小さい程(中心に近い位置
程)作用する力は大きくなることになる。したがつて、
上記荷重検出器においては力Fが作用したときに比較
してモーメントM,Mが作用したときの薄肉部3,3′
に発生する応力が大きくなる。この結果、上記荷重検出
器はモーメンントM,Mの定格荷重としてあまり大き
な値を選定することはできないという欠点があつた。
By the way, the force F Z , X along the Z-axis in the above load detector
Moment M X around the axis, and a beam structure 4 Deflection parallel to detect the moment M Y around the Y axis are structured around the rigid portion 10 is located near the center of the load detector. Therefore, when the moments M X and M Y act on the load detector, the force acting on the parallel flexible beam structure 4 becomes large, and a large stress is generated in the thin portions 3, 3 ′. That is, since the moment is the product of the acting force and the distance from the point of action, the smaller the distance (the closer to the center) the greater the acting force. Therefore,
In the load detector, the thin portions 3, 3'when the moments M X , M Y act as compared to when the force F Z acts.
The stress generated in the As a result, the load detector has a drawback that it is not possible to select a very large value as the rated load of the moments M X and M Y.

さらに、上記荷重検出器はその形状が比較的複雑であ
り、加工に手間を要するという問題もあつた。
Further, the load detector is relatively complicated in shape, and there is a problem in that machining requires labor.

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、モー
メントの定格荷重として大きな値を選定することがで
き、しかも構造が簡素で加工が容易な直交する3軸方向
の力および当該3軸まわりのモーメントを検出する荷重
検出器を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to select a large value of the rated load of the moment, and to have a simple structure and easy machining, and the forces in the three axial directions and the three axes. It is to provide a load detector that detects a moment around the load.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明は、剛体部を貫通す
る貫通孔により形成された互いに平行な薄肉部で構成さ
れる平行たわみ梁構造を複数備え、かつ、前記各薄肉部
のたわみ量を検出する検出手段を備え、互いに直交する
3軸方向の力および当該3軸まわりのモーメントを検出
する荷重検出器において、中心剛体部と、この中心剛体
部から90度の間隔で張出した4つの剛体の張出し部とを
設けるとともに、これら各張出し部の端部に、前記平行
たわみ梁構造を、対称位置にあるものの各薄肉部の面が
互いに直交するように設置したことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a plurality of parallel flexible beam structures configured by mutually thin thin parts formed by through holes penetrating a rigid part, and A load detector that includes a detection unit that detects the amount of deflection of each thin portion and that detects forces in the directions of three axes that are orthogonal to each other and a moment around the three axes, a center rigid body portion, and a center rigid body portion 90 Four rigid body overhangs are provided at intervals of 4 degrees, and the parallel flexural beam structure is installed at the end of each of these overhangs so that the surfaces of the thin-walled portions are orthogonal to each other, although they are in symmetrical positions. It is characterized by having done.

〔作用〕[Action]

荷重検出器に力、モーメントが作用すると、そのX軸,Y
軸,Z軸成分に応じて各平行たわみ梁構造の薄肉部が変形
する。この場合、各平行たわみ梁は荷重検出器の中心か
ら離れた位置にあるので、モーメントによつてその薄肉
部に発生する過大な応力は抑制される。薄肉部の変形は
適宜の手段でこれに応じた信号としてとり出され、この
信号に基づいて荷重が検出される。
When force or moment acts on the load detector, its X axis, Y
The thin-walled part of each parallel flexible beam structure is deformed according to the axial and Z-axis components. In this case, since each of the parallel flexural beams is located away from the center of the load detector, excessive stress generated in the thin wall portion due to the moment is suppressed. The deformation of the thin portion is taken out as a signal corresponding thereto by an appropriate means, and the load is detected based on this signal.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.

第1図は本発明の実施例に係る荷重検出器の斜視図であ
る。図で、X,Y,Zは荷重検出器の中心を通る座標軸を示
す。20は中心剛体部、21A,21Bは中心剛体部20からY軸
方向に延びる張出し部、21C,21Dは中心剛体部20からX
軸方向に延びる張出し部である。22a〜22dはそれぞれ各
張出し部21A〜21Dの端部となる周辺剛体部である。23は
周辺剛体部22c,22dに連結された環状体、24は周辺剛体
部22a,22bに連結された環状体である。各環状体23,24は
荷重検出の対象となる物体の所定個所に固定される。
FIG. 1 is a perspective view of a load detector according to an embodiment of the present invention. In the figure, X, Y, and Z indicate coordinate axes passing through the center of the load detector. 20 is a central rigid body portion, 21A and 21B are projecting portions extending from the central rigid body portion 20 in the Y-axis direction, and 21C and 21D are central rigid body portions 20 and X.
It is an overhang portion that extends in the axial direction. Reference numerals 22a to 22d denote peripheral rigid body portions that are the end portions of the respective overhang portions 21A to 21D. Reference numeral 23 is an annular body connected to the peripheral rigid body portions 22c and 22d, and 24 is an annular body connected to the peripheral rigid body portions 22a and 22b. Each of the annular bodies 23, 24 is fixed to a predetermined position of the object whose load is to be detected.

4A,4B,4C,4Dはそれぞぞれ張出し部21A,21B,21C,21Dに設
けられた平行たわみ梁構造を示し、第4図(a)に示す
構造と同じ構造である。平行たわみ梁構造4Aはその薄肉
部3,3′がY軸とZ軸でなす平面に平行な平面(Y−Z
平面)となるように設けられ、平行たわみ梁構造4Dはそ
の薄肉部3,3′がX−Z平面となるように設けられ、
又、平行たわみ梁構造4B,4Cはその薄肉部3,3′がX−Y
平面となるように設けられている。各薄肉部3,3′には
ひずみゲージが貼着されるが、その図示は省略する。
Reference numerals 4A, 4B, 4C and 4D denote parallel flexural beam structures provided on the overhanging portions 21A, 21B, 21C and 21D, respectively, which are the same as the structure shown in FIG. 4 (a). The parallel flexible beam structure 4A has a plane (Y-Z) in which the thin portions 3, 3'are parallel to the plane formed by the Y-axis and the Z-axis.
Plane), and the parallel flexible beam structure 4D is provided so that the thin portions 3, 3'are in the XZ plane.
In the parallel flexible beam structure 4B, 4C, the thin portions 3, 3'are XY.
It is provided so as to be flat. Although strain gauges are attached to the thin portions 3 and 3 ', their illustration is omitted.

次に、第1図に示す本実施例の荷重検出器による荷重検
出器を第2図(a),(b),(c)および第3図を参
照しながら説明する。第2図(a),(b),(c)は
X軸方向の張出し部の斜視図である。各図で、第1図に
示す部分と同一部分には同一符号が付されている。な
お、説明を容易にするため、平行たわみ梁構造4Cの薄肉
部を3c,3c′とし、平行たわみ梁構造4Dの薄肉部を3d,3
d′とする。第2図(a)〜(c)に示す構造の場合、
周辺剛体部22c,22dは適宜固定されていて変形しないも
のとし、中心剛体部20に力、モーメントを作用させたと
きの各薄肉部3c,3c′,3d,3d′の変形について考える。
なお、これは第1図に示す環状体24に力、モーメントを
作用させるのと同じ状態である。6e〜6lは各薄肉部3c,3
c′,3d,3d′に貼着されたひずみゲージである。
Next, a load detector using the load detector of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 (a), (b), (c) and FIG. 2 (a), (b), and (c) are perspective views of the projecting portion in the X-axis direction. In each figure, the same parts as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. For ease of explanation, the thin portions of the parallel flexible beam structure 4C are designated as 3c and 3c ', and the thin portions of the parallel flexible beam structure 4D are designated as 3d and 3d.
Let d ′. In the case of the structure shown in FIGS. 2 (a) to (c),
It is assumed that the peripheral rigid body portions 22c and 22d are appropriately fixed and do not deform, and the deformation of the thin wall portions 3c, 3c ', 3d and 3d' when a force or moment is applied to the central rigid body portion 20 will be considered.
This is the same state as when a force or moment is applied to the annular body 24 shown in FIG. 6e to 6l are thin-walled parts 3c and 3
It is a strain gauge attached to c ′, 3d, 3d ′.

今、Z軸方向の力Fを中心剛体部20に作用させると、
薄肉部3c,3c′にはY軸に垂直な方向の剪断変形とX軸
方向の引張、圧縮変形が生じ、薄肉部3c,3c′は第2図
(b)に示すように変形する。このとき、ひずみゲージ
6e,6gは伸び、ひずみゲージ6f,6hは縮む。そこで、これ
ら各ひずみゲージ6e〜6hでブリツジ回路を構成すれば力
を検出することができる。このブリツジ回路を第第
3図に示す。
Now, when a force F Z in the Z-axis direction is applied to the central rigid body portion 20,
Shear deformation in the direction perpendicular to the Y axis and tensile and compressive deformation in the X axis direction occur in the thin portions 3c and 3c ', and the thin portions 3c and 3c' are deformed as shown in FIG. 2 (b). At this time, strain gauge
6e and 6g expand, and strain gauges 6f and 6h contract. Therefore, it is possible to detect the force F Z By configuring the Buritsuji circuit respective strain gauges 6E~6h. This bridge circuit is shown in FIG.

第3図は力Fを検出するブリツジ回路の回路図であ
る。図で、6e〜6hは第2図(a)〜(c)に示すひずみ
ゲージ、Einは直流電源、Eoutはブリツジ回路の出力信
号である。逆の変形(伸びと縮み)を生じる関係にある
ひずみゲージは対称的に接続されている。各ひずみゲー
ジ6e〜6hの変形によりこれに応じてその抵抗値が変化
し、したがつて出力信号Eoutも変化する。結局、出力信
号Eoutは力Fに比例した値となるので、これにより力
を検出することができる。
FIG. 3 is a circuit diagram of a bridge circuit for detecting the force F Z. In the figure, 6e to 6h are strain gauges shown in FIGS. 2A to 2C, Ein is a DC power supply, and Eout is an output signal of the bridge circuit. Strain gauges that are in the relationship of causing opposite deformations (elongation and contraction) are connected symmetrically. By the deformation of the strain gauges 6e to 6h, the resistance value changes correspondingly, and the output signal Eout also changes accordingly. Eventually, the output signal Eout since a value proportional to the force F Z, thereby to detect the force F Z.

次に、Y軸まわりのモーメントMを中心剛体部20に作
用させた場合には、第2図(b)に示すように、薄肉部
3c,3c′には力Fを作用させた場合と類似の変形が生
じる。ただし、前記剪断変形の正負が逆になるため、両
変形は厳密には同じではない。ここで、モーメントM
を検出するためのひずみゲージを、薄肉部3cのひずみゲ
ージ6e〜6hの貼着位置と対応する薄肉部3c′上の位置に
貼着しておけば、これらひずみゲージで第3図に示すと
同様のブリツジ回路を構成することにより、モーメント
を検出することができる。
Then, when an acting moment M Y around the Y axis in the center the rigid portion 20, as shown in FIG. 2 (b), the thin portion
A deformation similar to that when a force F Z is applied is generated in 3c and 3c '. However, since the positive and negative signs of the shear deformation are opposite, the two deformations are not exactly the same. Where the moment M Y
If the strain gauges for detecting the strain gauges are attached at the positions on the thin portion 3c 'corresponding to the attachment positions of the strain gauges 6e to 6h of the thin portion 3c, as shown in FIG. The moment M Y can be detected by configuring a similar bridge circuit.

さらに、X軸まわりのモーメントMを中心剛体部20に
作用させた場合、中心剛体部20全体がX軸まわりに回転
した変形となる。この場合、薄肉部3c,3c′,3d,3d′に
は第2図(c)に示すような変形が生じる。この変形に
より、ひずみゲージ6i,6lは伸び、ひずみゲージ6j,6kは
縮む。これらひずみゲージ6i〜6lで第3図に括弧で示す
ようにブリツジ回路を構成すれば、その出力信号Eoutは
モーメントMに比例し、これによりモーメントM
検出することができる。
Furthermore, if an acting moment M X around the X axis in the center the rigid portion 20, a deformation entire central rigid portion 20 is rotated around the X axis. In this case, the thin portions 3c, 3c ', 3d, 3d' are deformed as shown in FIG. 2 (c). Due to this deformation, the strain gauges 6i and 6l expand and the strain gauges 6j and 6k contract. By configuring the Buritsuji circuit as shown in parentheses in Fig. 3 these strain gauges 6I~6l, its output signal Eout is proportional to the moment M X, thereby to detect the moment M X.

又、Y軸方向の力Fを中心剛体部20に作用させた場合
には、薄肉部3d,3d′が第2図(b)に示す薄肉部3c,3
c′の変形と同様の態様で変形する。この変形を、例え
ば薄肉部3d′に貼着した4枚のひずみゲージによりとり
出し、これらひずみゲージででブリツジ回路を構成する
ことにより力Fを検出することができるのは上記の説
明から明らかである。
When a force F Y in the Y-axis direction is applied to the central rigid body portion 20, the thin-walled portions 3d and 3d ′ are thin-walled portions 3c and 3d shown in FIG. 2 (b).
It is modified in the same manner as the modification of c '. It is clear from the above description that the force F Y can be detected by taking out this deformation with, for example, four strain gauges attached to the thin portion 3d ′ and constructing a bridge circuit with these strain gauges. Is.

以上、張出し部21C,21Dによる力およびモーメントの検
出について述べたが、張出し部21A,21Bによる力および
モーメントの検出も全く同様に行なわれる。結局、第1
図に示す荷重検出器によりX軸,Y軸,Z軸方向の力成分、
およびX軸,Y軸,Z軸まわりのモーメント成分を検出する
ことができる。
The detection of the force and the moment by the overhanging portions 21C and 21D has been described above, but the detection of the force and the moment by the overhanging portions 21A and 21B is performed in exactly the same manner. After all, the first
With the load detector shown in the figure, force components in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions,
It is possible to detect the moment component around the X axis, the Y axis, and the Z axis.

ここで、第1図に示す荷重検出器に力F,F,F,モ
ーメントM,M,Mを作用させた場合の各平行たわみ
梁構造の薄肉部の変形の態様および検出に使用する薄肉
部を次表にまとめてみる。
Here, the mode of deformation of the thin portion of each parallel flexible beam structure when forces F X , F Y , F Z and moments M X , M Y , M Z are applied to the load detector shown in FIG. The thin parts used for detection are summarized in the following table.

なお、上記表中、第2図(b)の変形とは第2図(b)
に示される薄肉部3c,3c′と同じような変形態様、第2
図(c)の変形とは第2図(c)に示される薄肉部3d,3
d′と同じような変形態様をいう。
In addition, in the above table, the deformation of FIG. 2 (b) means FIG. 2 (b).
A modified mode similar to the thin portions 3c and 3c 'shown in FIG.
The deformation of FIG. 2C is the thin portion 3d, 3 shown in FIG. 2C.
This is a modification similar to d '.

ところで、第3図(b)に示される薄肉部3c,3c′のよ
うな変形は力によつても、又、モーメントによつても生
じる。即ち、例えば、力Fを検出するには、上記の表
から平行たわみ梁構造4Aの薄肉部の変形を利用すること
になる。一方、モーメントMを検出するには、やはり
上記の表から平行たわみ梁構造4Aの薄肉部又は平行たわ
み梁構造4Dの薄肉部の変形を利用することができ、これ
はモーメントMが作用したとき、それに応じて平行た
わみ梁構造4Aの薄肉部が変形することを意味する。これ
を平行たわみ梁構造4Aの薄肉部からみると、そこに貼着
されたひずみゲージによるブリツジ回路からは力F
作用した場合も、モーメントMが作用した場合もそれ
ぞれに応じた出力信号Eoutが出力されることになる。し
たがつて、その出力信号Eoutをみただけでは、それが力
の作用によるものかモーメントMの作用によるも
のか区別することができないことになる。この問題を解
決し、作用した荷重を区別するには次の手段を用いれば
よい。以下、この手段を説明する。
By the way, the deformation such as the thin portions 3c and 3c 'shown in FIG. 3 (b) is caused by a force or a moment. That is, for example, in order to detect the force F X , the deformation of the thin portion of the parallel flexible beam structure 4A is used from the above table. On the other hand, in order to detect the moment M Z , it is possible to use the deformation of the thin wall portion of the parallel flexible beam structure 4A or the thin wall portion of the parallel flexible beam structure 4D from the above table, which is the moment M Z acted. At this time, it means that the thin portion of the parallel flexible beam structure 4A is deformed accordingly. Looking at this from the thin-walled portion of the parallel flexural beam structure 4A, an output signal corresponding to the force F X and the moment M Z from the bridge circuit formed by the strain gauge attached to the bridge circuit Eout will be output. Therefore, it is impossible to distinguish whether the output signal Eout is due to the action of the force F X or the action of the moment M Z only by looking at the output signal Eout. In order to solve this problem and distinguish the applied load, the following means may be used. Hereinafter, this means will be described.

まず、第1図に示す構造における各平行たわみ梁構造の
薄肉部に、前記の表にしたがつてひずみゲージを貼着す
る。そして、各検出対象荷重F,F,F,M,M,M
毎にこれらひずみゲージによりブリツジ回路を構成す
る。このようにして荷重検出器を構成した後、この荷重
検出器に順次既知の荷重を負荷してゆき、それぞれの場
合について上記6つのブリツジ回路の出力を測定すると
いう校正作業を繰返えす。この結果、次式を得ることが
できる。
First, strain gauges are adhered to the thin-walled portions of each parallel flexural beam structure in the structure shown in FIG. 1 according to the above table. Then, each load to be detected F X , F Y , F Z , M X , M Y , M Z
A bridging circuit is constructed by these strain gauges every time. After constructing the load detector in this way, known loads are sequentially applied to the load detector, and the calibration work of measuring the outputs of the six bridge circuits is repeated for each case. As a result, the following equation can be obtained.

ここで、各荷重F,F,F,M,M,Mに対して校正
された各ブリツジ回路の出力をE1〜E6で表すと、 (4)式に示されるように、 は荷重と出力と変換マトリツクスである。上記校正作業
はこの変換マトリツクスを求める作業である。この作業
を上記各式に基づいて具体的に述べると次のようにな
る。
Here, when the outputs of the respective bridge circuits calibrated for the respective loads F X , F Y , F Z , M X , M Y , M Z are represented by E 1 to E 6 , As shown in equation (4), Are weights, outputs, and transformation matrices. The proofreading work is a work for obtaining this conversion matrix. This work will be specifically described based on the above equations.

例えば、上記荷重検出器に既知の力Fのみを作用させ
ると(1)式は次のように表わされる。
For example, when only the known force F X is applied to the load detector, the equation (1) is expressed as follows.

(5)式中、Fは既知、E1〜E6は測定により得られる
値であるから、(5)式によりC11〜C61を求めることが
できる。同様に、力F,F,モーメントM,M,M
を個別に荷重検出器に作用させてゆけば、変換マトリツ
クス を完成することができる。
In (5), F X is known, because E 1 to E 6 is a value obtained by measurement, it is possible to determine the C 11 -C 61 (5) below. Similarly, the forces F Y , F Z and the moments M X , M Y , M Z
If the load detector is operated individually, the conversion matrix Can be completed.

ここで、(1)式の両辺に変換マトリツクス の逆行列 を乗じると次式を得ることができる。Here, the conversion matrix on both sides of equation (1) Inverse matrix of The following equation can be obtained by multiplying by.

結局、(6)式に基づいて荷重検出器に作用した荷重の
各軸の成分を知ることができる。即ち、荷重検出器に未
知の荷重が作用したとき、66つのブリツジ回路の出力 を測定して(6)式の演算(補償演算)を実行すれば、
当該未知の荷重を、各軸成分毎に区別して求めることが
できる。
After all, the component of the load acting on the load detector on each axis can be known based on the equation (6). That is, when an unknown load acts on the load detector, the output of 66 bridge circuits Is measured and the calculation of formula (6) (compensation calculation) is executed,
The unknown load can be determined separately for each axis component.

本実施例では、第1図に示す構造としたので、荷重の検
出に携わる平行たわみ梁構造はすべて荷重検出器の中心
部分から離れた個所に配置されることになり、従来の荷
重検出器において、中心部分近くの平行たわみ梁構造の
薄肉部に過大な応力が生じるという問題を解決すること
ができ、ひいては、従来と等しい大きさの荷重検出器を
構成した場合、そのモーメントの定格荷重をより大きな
値に選定することができる。
In this embodiment, since the structure shown in FIG. 1 is adopted, all the parallel flexible beam structures involved in load detection are arranged at positions apart from the central portion of the load detector, which is a conventional load detector. , It is possible to solve the problem that excessive stress occurs in the thin wall part of the parallel flexible beam structure near the center part, and when the load detector of the same size as the conventional one is configured, the rated load of that moment is It can be set to a large value.

又、張出し部を単純な十文字状とし、薄肉部形成のため
の貫通孔の数も4つ済むので従来の荷重検出器に比べて
全体構造が簡素となり、加工も容易となつて、荷重検出
器を安価に製作することができる。
In addition, the overhang portion has a simple cross shape, and the number of through holes for forming the thin wall portion is four. Therefore, the entire structure is simpler than the conventional load detector, and the processing is easy. Can be manufactured at low cost.

〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明では、4つの張出し部の端部
にそれぞれ平行たわみ梁構造を設け、対称位置にある各
平行たわみ梁構造の薄肉部の面を互いに直交するように
構成したので、単に、直交する3つの軸方向の力および
当該3つの軸まわりのモーメントを全て検出することが
できるばかりでなく、これら各平行たわみ梁構造を中心
部分から離れた個所に配置して平行たわみ梁構造の薄肉
部に過大な応力が発生するのを避けることができ、ひい
ては、従来のものと等しい大きさの荷重検出器を構成し
た場合、そのモーメントの定格荷重をより大きな値に選
定することができる。さらに、全体構造が簡素であるの
で加工も容易となり、価格を低減することができる。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, parallel flexural beam structures are provided at the ends of the four overhanging parts, and the surfaces of the thin-walled parts of the parallel flexural beam structures at symmetrical positions are orthogonal to each other. Since it is configured as described above, not only can all three orthogonal axial forces and moments about the three axes be detected, but each of these parallel flexible beam structures can be placed at a location away from the central portion. It is possible to prevent excessive stress from being generated in the thin portion of the parallel flexural beam structure, and if a load detector of the same size as the conventional one is configured, set the rated load of that moment to a larger value. Can be selected. Furthermore, since the entire structure is simple, processing is easy and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例に係る荷重検出器の斜視図、第
2図(a),(b),(c)は第1図に示すX軸方向の
張出し部の斜視図、第3図は第2図(a)に示すひずみ
ゲージのブリツジ回路の回路図、第4図(a),
(b),(c)は平行たわみ梁構造の側面図、第5図は
従来の荷重検出器の斜視図である。 4A,4B,4C,4D……平行たわみ梁構造、20……中心剛体
部、21A,21B,21C,21D……張出し部。
1 is a perspective view of a load detector according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a), (b), and (c) are perspective views of a projecting portion in the X-axis direction shown in FIG. 1, and FIG. The figure is a circuit diagram of the bridge circuit of the strain gauge shown in Fig. 2 (a), Fig. 4 (a),
(B) and (c) are side views of the parallel flexural beam structure, and FIG. 5 is a perspective view of a conventional load detector. 4A, 4B, 4C, 4D …… Parallel flexible beam structure, 20 …… Center rigid body part, 21A, 21B, 21C, 21D …… Overhang part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】剛体部を貫通する貫通孔により形成された
互いに平行な薄肉部で構成される平行たわみ梁構造を複
数備え、かつ、前記各薄肉部のたわみ量を検出する検出
手段を備え、互いに直交する3軸方向の力および当該3
軸まわりのモーメントを検出する荷重検出器において、
中心剛体部と、この中心剛体部から90度の間隔で張出し
た4つの剛体の張出し部とを設けるとともに、これら各
張出し部の端部に、前記平行たわみ梁構造を、対称位置
にあるものの各薄肉部の面が互いに直交するように設置
したことを特徴とする荷重検出器。
1. A plurality of parallel flexible beam structures constituted by mutually parallel thin-walled portions formed by through holes penetrating a rigid body portion, and a detection means for detecting a bending amount of each thin-walled portion, Forces in three axial directions orthogonal to each other and the three
In the load detector that detects the moment around the axis,
A central rigid body part and four rigid body projecting parts projecting from the central rigid body part at intervals of 90 degrees are provided, and the parallel flexible beam structure is provided at the symmetrical position at the end of each projecting part. A load detector characterized by being installed such that the surfaces of the thin portions are orthogonal to each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW343264B (en) * 1996-07-30 1998-10-21 Sharp Kk Air conditioner having a humidifying function
JP2006242675A (en) * 2005-03-02 2006-09-14 Nitta Ind Corp Resistance type sensor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5888633A (en) * 1981-11-24 1983-05-26 Yotaro Hatamura Load transducer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11571558B2 (en) 2015-09-21 2023-02-07 Carefusion 303, Inc. Priming device

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