JPS6225697Y2

JPS6225697Y2 -

Info

Publication number: JPS6225697Y2
Application number: JP1984101572U
Authority: JP
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1984-07-04
Publication date: 1987-07-01
Also published as: JPS6033625U

Description

【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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

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。