JP2011112568A - Component force meter - Google Patents
Component force meter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011112568A JP2011112568A JP2009270671A JP2009270671A JP2011112568A JP 2011112568 A JP2011112568 A JP 2011112568A JP 2009270671 A JP2009270671 A JP 2009270671A JP 2009270671 A JP2009270671 A JP 2009270671A JP 2011112568 A JP2011112568 A JP 2011112568A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin
- rigid body
- central
- body portion
- force
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、分力計に関する。 The present invention relates to a force meter.
従来、複数の薄肉部(起歪部)を部材上に備え、歪みゲージとブリッジ回路とを用いて、剛体にX,Y,Z軸方向から作用する力及び各軸回りのモーメントを検出する様々な多軸分力計が知られている(例えば、特許文献1,2、非特許文献1,2参照)。
Conventionally, a plurality of thin-walled portions (strain-generating portions) are provided on a member, and various forces are detected using a strain gauge and a bridge circuit to detect a force acting on a rigid body from the X, Y, and Z-axis directions and a moment around each axis. Such multi-axis force meters are known (see, for example,
特許文献1には、下部台座部材と、これに立設された2本の柱状部材と、これの上端部分により両持ち式に連接された起歪体と、この起歪体の中心部上面に設けられた荷重導入部から成る多分力計(多軸分力計)が記載されている。この起歪体には、X軸方向力成分を検出するための薄肉部と、Y軸方向力成分を検出するための薄肉部と、Z軸方向力成分を検出するための薄肉部とが形成され、これらの各部位には、ひずみ量を電気量に変換するひずみゲージが添着されている。X軸回りのモーメントは、第1の複数のひずみゲージで、Y軸回りのモーメントは、第2の複数のひずみゲージで、Z軸回りのモーメントは、第3の複数のひずみゲージでそれぞれ組まれたブリッジ回路により検出することができる。
また、特許文献2には、4本の角柱状の受感部ビームにおける各々4つの各受感面に、それぞれ2枚の歪ゲージ計32枚を貼り付け、各ビームの断面において相対する受感面に貼り付けた4枚の歪ゲージにより、それぞれブリッジ回路を構成して合計8組のブリッジ回路を構成し、この8組のブリッジ回路の出力信号を、演算変換回路に入力して前記6分力に変換し、これらの6分力の干渉の少なくとも一次干渉補正を行なって、6分力を計測する多分力計測方法および装置が記載されている。
Further, in
また、非特許文献1には、平行平板構造によって力を検出する技術、及び放射平板構造によってモーメントを検出する技術が記載されている。また、非特許文献1には、平行平板構造及び放射平板構造を有する6軸力計が記載されている。この6軸力計によって、X,Y,Z軸方向から作用する力及び各軸回りのモーメントが検出される。
Non-Patent
更に、非特許文献2には、連結丸穴構造による対象配置の平行平板構造によって力を検出する技術、連結丸穴構造による対象配置の放射平板構造によってモーメントを検出する技術が記載されている。また、非特許文献2には、この連結丸穴構造による平行平板構造及び連結丸穴構造による放射平板構造を有するロボット用六軸力計が記載されている。このロボット用六軸力計によって、X,Y,Z軸方向から作用する力及び各軸回りのモーメントが検出される。
Further, Non-Patent
しかしながら、上記特許文献1,2、及び上記非特許文献1,2に記載の装置では、ひとつのモーメントの検出感度を調整しようとして部材の大きさを調整した場合には、相互干渉により、他の力やモーメントの検出感度にも影響が出てしまい、各モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することが非常に困難である、という問題があった。
However, in the devices described in
本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる分力計を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a force meter that makes it easier to independently adjust moment detection sensitivity and force detection sensitivity at the time of design. For the purpose.
上記目的を達成するために、第1の発明の分力計は、所定間隔隔てて所定方向に基体から延出した所定高さの一対の支柱と、上面に受力面を備えると共に、厚みが前記支柱の高さより薄くかつ長さが前記所定間隔より短い中央剛体部と、前記中央剛体部の一端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の一方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第1の薄肉部と、前記中央剛体部の他端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の他方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第2の薄肉部と、前記第1の薄肉部の2箇所、及び前記第2の薄肉部の2箇所に取り付けられた4つの第1の歪みゲージと、前記第1の薄肉部の2箇所、及び前記第2の薄肉部の2箇所に取り付けられた4つの第2の歪みゲージとを備えている。
In order to achieve the above object, a force meter according to a first aspect of the present invention comprises a pair of struts having a predetermined height extending from a base body in a predetermined direction at a predetermined interval, a force receiving surface on the upper surface, and a thickness. A central rigid body portion that is thinner than a height of the column and shorter than the predetermined interval, and one end of the central rigid body portion is connected to one tip of the pair of columns on the upper surface side of the central rigid body portion, and A thin first thin portion that expands and contracts in response to a force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion, and the other end of the central rigid body portion on the upper surface side of the central rigid body portion and the other tip portion of the pair of
4つの第1の歪みゲージは、例えば、前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、前記第1の薄肉部と前記一対の支柱の一方の先端部との連結部分、前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分、及び前記第2の薄肉部と前記一対の支柱の他方の先端部との連結部分に取り付けられる。 The four first strain gauges are, for example, a connection part between one end of the central rigid body part and the first thin part, a connection part between the first thin part and one tip part of the pair of struts, It is attached to the connecting portion between the other end of the central rigid body portion and the second thin portion, and the connecting portion between the second thin portion and the other tip of the pair of support columns.
また、4つの第2の歪みゲージは、例えば、前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、前記第1の薄肉部と前記一対の支柱の一方の先端部との連結部分、前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分、及び前記第2の薄肉部と前記一対の支柱の他方の先端部との連結部分に取り付けられる。 The four second strain gauges are, for example, a connection part between one end of the central rigid body part and the first thin part, and a connection between the first thin part and one tip part of the pair of support columns. And a connecting portion between the other end of the central rigid body portion and the second thin portion, and a connecting portion between the second thin portion and the other tip portion of the pair of support columns.
第1の発明の分力計によれば、第1の歪みゲージ(または第2の歪みゲージ)を用いて中央剛体部に作用する所定方向の力を検出することができ、また、第2の歪みゲージ(または第1の歪みゲージ)を用いて中央剛体部に作用する前記所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントを検出することができる。すなわち、このような第1の発明の分力計は2分力計として機能する。 According to the force meter of the first invention, the force in a predetermined direction acting on the central rigid body portion can be detected using the first strain gauge (or the second strain gauge), and the second strain gauge Using the strain gauge (or the first strain gauge), it is possible to detect the moment about the axis in the direction perpendicular to the predetermined direction and the length direction of the central rigid body portion acting on the central rigid body portion. That is, such a component force meter of the first invention functions as a two component force meter.
第1の発明の分力計によれば、設計時に、中央剛体部の長さを調整することにより、第1の歪みゲージ(または第2の歪みゲージ)による中央剛体部に作用する所定方向の力の検出感度に影響を及ぼすことなく、第2の歪みゲージ(または第1の歪みゲージ)による中央剛体部に作用する前記所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。従って、第1の発明の分力計によれば、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。 According to the force meter of the first invention, by adjusting the length of the central rigid body portion at the time of design, the predetermined force acting on the central rigid body portion by the first strain gauge (or the second strain gauge) is adjusted. Without affecting the detection sensitivity of the force, the second strain gauge (or the first strain gauge) acts on the central rigid body portion around the predetermined direction and the axis in the direction perpendicular to the length direction of the central rigid body portion. The moment detection sensitivity can be adjusted. Therefore, according to the force meter of the first aspect of the invention, it becomes easier to independently adjust the moment detection sensitivity and the force detection sensitivity at the time of design.
また、このような構成をとることで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり(例えば、厚さを薄く設計することが可能となり)、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる。 In addition, by adopting such a configuration, it is possible to reduce the size as compared with a conventional force meter (for example, it is possible to design a thin thickness), and it is easy to incorporate into various detection objects. Become.
なお、前記基体を、前記基体の一端側に形成された第1の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第3の薄肉部と、前記基体の他端側に形成された第2の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第4の薄肉部と、を含んで構成し、前記第3の薄肉部、及び前記第4の薄肉部に取り付けられた4つの第3の歪みゲージを更に備えるようにしてもよい。 The base is formed by a first through hole formed on one end of the base, and a thin third thin part that expands and contracts in response to a force acting in the length direction of the central rigid part; A fourth thin wall portion formed by a second through hole formed on the other end side of the base body and extending and contracting in response to a force acting in the length direction of the central rigid body portion. It may be configured to further include four third strain gauges attached to the third thin portion and the fourth thin portion.
このような構成の場合、第1の歪みゲージ(または第2の歪みゲージ)を用いて中央剛体部に作用する所定方向の力を検出することができ、また、第2の歪みゲージ(または第1の歪みゲージ)を用いて中央剛体部に作用する前記所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントを検出することができ、更に、第3の歪みゲージを用いて中央剛体部に作用する長さ方向の力を検出することができる。すなわち、このように構成した場合には、第1の発明の分力計は、3分力計として機能する。 In such a configuration, a force in a predetermined direction acting on the central rigid body portion can be detected using the first strain gauge (or the second strain gauge), and the second strain gauge (or the second strain gauge) 1), the moment around the axis in the direction perpendicular to the predetermined direction and the length direction of the central rigid body portion acting on the central rigid body portion can be detected, and a third strain gauge is used. Thus, the longitudinal force acting on the central rigid body portion can be detected. That is, when configured in this way, the force meter of the first invention functions as a three-component force meter.
このような構成にすることで、設計時に、中央剛体部の長さを調整することにより、第1の歪みゲージ(または第2の歪みゲージ)、及び第3の歪みゲージによる中央剛体部に作用する所定方向の力の検出感度及び長さ方向の検出感度に影響を及ぼすことなく、第2の歪みゲージ(または第1の歪みゲージ)による中央剛体部に作用する前記所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。従って、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。 By adopting such a configuration, by adjusting the length of the central rigid body portion at the time of design, it acts on the central rigid body portion by the first strain gauge (or the second strain gauge) and the third strain gauge. The predetermined direction and the central rigid body portion acting on the central rigid body portion by the second strain gauge (or the first strain gauge) without affecting the detection sensitivity of the force in the predetermined direction and the detection sensitivity in the length direction. The detection sensitivity of the moment about the axis in the direction orthogonal to the length direction can be adjusted. Accordingly, it becomes easier to independently adjust the moment detection sensitivity and the force detection sensitivity at the time of design.
また、このような構成をとることで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり(例えば、厚さを薄く設計することが可能となり)、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる。 In addition, by adopting such a configuration, it is possible to reduce the size as compared with a conventional force meter (for example, it is possible to design a thin thickness), and it is easy to incorporate into various detection objects. Become.
なお、4つの第3の歪みゲージは、例えば、前記第3の薄肉部の上下方向の両端部分、及び前記第4の薄肉部の上下方向の両端部分に取り付けられる。 Note that the four third strain gauges are attached to, for example, both end portions in the vertical direction of the third thin portion and both end portions in the vertical direction of the fourth thin portion.
また、上記目的を達成するために、第2の発明の分力計は、所定間隔隔てて所定方向に基体から延出した所定高さの一対の支柱と、上面に受力面を備えると共に、厚みが前記支柱の高さより薄くかつ長さが前記所定間隔より短い中央剛体部と、前記中央剛体部の一端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の一方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第1の薄肉部と、前記中央剛体部の他端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の他方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第2の薄肉部と、前記基体の一端側に形成された第1の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第3の薄肉部と、前記基体の他端側に形成された第2の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第4の薄肉部とを備えた2つの構造物であって、一方の構造物の第1の薄肉部と他方の構造物の第1の薄肉部との距離と、一方の構造物の第2の薄肉部と他方の構造物の第2の薄肉部との距離とが同一となるように配置された2つの構造物と、前記一方の構造物の中央剛体部と前記他方の構造物の中央剛体部とを連結する連結用剛体部と、前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第1の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第2の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第3の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第3の薄肉部、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部に取り付けられた4つの第4の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第3の薄肉部、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部に取り付けられた4つの第5の歪みゲージとを備えている。 In order to achieve the above object, the force meter of the second invention includes a pair of support columns having a predetermined height extending from the base body in a predetermined direction at a predetermined interval, and a force receiving surface on the upper surface. A central rigid body portion having a thickness smaller than a height of the support column and a length shorter than the predetermined interval, and one end of the central rigid body portion connected to one tip portion of the pair of support columns on the upper surface side of the central rigid body portion; A thin first thin wall portion that expands and contracts in response to a force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion, and the other end of the central rigid body portion on the upper surface side of the central rigid body portion on the other side of the pair of struts Connected to the tip, and formed by a thin second thin part that expands and contracts in response to the force acting in the predetermined direction of the central rigid part, and a first through hole formed on one end side of the base. And according to the force acting in the longitudinal direction of the central rigid body portion. The thin-walled third thin-walled portion and the second through-hole formed on the other end side of the base and the thin-walled first-wall that expands and contracts according to the force acting in the length direction of the central rigid body portion. Two thin-walled parts, and the distance between the first thin-walled part of one structure and the first thin-walled part of the other structure, and the second Two structures arranged so that the distance between the thin-walled portion and the second thin-walled portion of the other structure is the same, the central rigid body portion of the one structure, and the central rigid body of the other structure A connecting rigid body part for connecting the parts, the first thin part of the one structure, the second thin part of the one structure, the first thin part of the other structure, And four first strain gauges attached to the second thin portion of the other structure, and the first structure of the one structure. Four second parts attached to the thin part, the second thin part of the one structure, the first thin part of the other structure, and the second thin part of the other structure Strain gauge, the first thin part of the one structure, the second thin part of the one structure, the first thin part of the other structure, and the other structure Four third strain gauges attached to the second thin part, the third thin part of the one structure, the fourth thin part of the one structure, and the other structure The third thin-walled portion of the object, four fourth strain gauges attached to the fourth thin-walled portion of the other structure, the third thin-walled portion of the one structure, and the one Of the fourth thin-walled portion of the structure, the third thin-walled portion of the other structure, and the other And four fifth strain gauges attached to the fourth thin portion.
このような第2の発明の分力計によれば、第1の歪みゲージ、第2の歪みゲージ、及び第3の歪みゲージを用いて連結用剛体部に作用する所定方向の力と、連結用剛体部に作用する所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントと、連結用剛体部に作用する中央剛体部の長さ方向の軸回りのモーメントとを検出することができる。また、第2の発明の分力計によれば、第4の歪みゲージ及び第5の歪みゲージを用いて連結用剛体部に作用する所定方向の軸回りのモーメントと、連結用剛体部に作用する上記長さ方向の力とを検出することができる。すなわち、このような第2の発明の分力計は5分力計として機能する。 According to such a force meter of the second invention, a force in a predetermined direction acting on the connecting rigid body portion using the first strain gauge, the second strain gauge, and the third strain gauge, and the connection Detecting the moment around the axis in the direction perpendicular to the length direction of the central rigid body part acting on the connecting rigid body part and the moment around the axis in the longitudinal direction of the central rigid body part acting on the connecting rigid body part be able to. According to the force meter of the second invention, a moment about an axis in a predetermined direction acting on the connecting rigid body portion using the fourth strain gauge and the fifth strain gauge, and acting on the connecting rigid body portion. It is possible to detect the force in the length direction. That is, such a component force meter of the second invention functions as a five component force meter.
このような第2の発明の分力計によれば、設計時に、中央剛体部の長さを調整することにより、連結用剛体部に作用する所定方向の力の検出感度及び長さ方向の力の検出感度に影響を及ぼすことなく、中央剛体部に作用する前記所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。従って、第2の発明の分力計によれば、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。 According to the force meter of the second aspect of the invention, by adjusting the length of the central rigid body portion at the time of design, the detection sensitivity of the force in the predetermined direction acting on the connecting rigid body portion and the force in the length direction are adjusted. The detection sensitivity of the moment about the axis in the direction perpendicular to the predetermined direction acting on the central rigid body portion and the length direction of the central rigid body portion can be adjusted without affecting the detection sensitivity. Therefore, according to the force meter of the second invention, it becomes easier to independently adjust the moment detection sensitivity and the force detection sensitivity at the time of design.
また、このような構成をとることで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり(例えば、厚さを薄く設計することが可能となり)、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる。 In addition, by adopting such a configuration, it is possible to reduce the size as compared with a conventional force meter (for example, it is possible to design a thin thickness), and it is easy to incorporate into various detection objects. Become.
なお、4つの第1の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、前記一方の構造物の前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分、前記他方の構造物の前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、及び前記他方の構造物の前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分に取り付けられる。 The four first strain gauges are, for example, a connecting portion between one end of the central rigid body portion of the one structure and the first thin-walled portion, and the other end of the central rigid body portion of the one structure. And the second thin-walled portion, one end of the central rigid body portion of the other structure and the first thin-walled portion, and the other end of the central rigid body portion of the other structure. And the second thin-walled portion.
また、4つの第2の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記一対の支柱の一方の先端部と前記第1の薄肉部との連結部分、前記一方の構造物の前記一対の支柱の他方の先端部と前記第2の薄肉部との連結部分、前記他方の構造物の前記一対の支柱の一方の先端部と前記第1の薄肉部との連結部分、及び前記他方の構造物の前記一対の支柱の他方の先端部と前記第2の薄肉部との連結部分に取り付けられる。 The four second strain gauges are, for example, a connecting portion between one tip of the pair of struts of the one structure and the first thin portion, and the pair of struts of the one structure. A connecting portion between the other tip portion of the pair and the second thin portion, a connecting portion between one tip portion of the pair of struts of the other structure and the first thin portion, and the other structure. Are attached to a connecting portion between the other tip portion of the pair of support columns and the second thin portion.
また、4つの第3の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記一対の支柱の一方の先端部と前記第1の薄肉部との連結部分、前記一方の構造物の前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分、前記他方の構造物の前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、及び前記他方の構造物の前記一対の支柱の他方の先端部と前記第2の薄肉部との連結部分に取り付けられる。 In addition, the four third strain gauges are, for example, a connecting portion between one tip portion of the pair of struts of the one structure and the first thin portion, and the central rigid body portion of the one structure. A connection portion between the other end of the second structure and the second thin portion, a connection portion between the one end of the central rigid body portion of the other structure and the first thin portion, and the pair of struts of the other structure. Is attached to a connecting portion between the other tip portion of the second thin portion and the second thin portion.
また、4つの第4の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記第3の薄肉部の上下方向における下端部分、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部の上下方向における下端部分、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部の上下方向における上端部分、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部の上下方向における上端部分に取り付けられる。 The four fourth strain gauges are, for example, a lower end portion in the vertical direction of the third thin portion of the one structure, and a lower end portion in the vertical direction of the fourth thin portion of the one structure. The upper end portion in the up-down direction of the third thin portion of the other structure, and the upper end portion in the up-down direction of the fourth thin portion of the other structure.
また、4つの第5の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記第3の薄肉部の上下方向における上端部分、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部の上下方向における上端部分、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部の上下方向における下端部分、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部の上下方向における下端部分に取り付けられる。 The four fifth strain gauges are, for example, upper end portions in the vertical direction of the third thin portion of the one structure, and upper end portions in the vertical direction of the fourth thin portion of the one structure. And the lower end portion in the vertical direction of the third thin portion of the other structure, and the lower end portion in the vertical direction of the fourth thin portion of the other structure.
また、前記連結用剛体部を、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接する位置に形成された第3の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向及び前記所定方向と直交する方向の前記連結用剛体部の中央部に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第5の薄肉部と、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記一方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に第1の距離離れた位置に形成された第4の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第6の薄肉部と、前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記直交する方向に第2の距離離れた位置に形成された第5の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第7の薄肉部と、前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第5の貫通孔から前記他方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に前記第1の距離離れた位置に形成された第6の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第8の薄肉部と、を含んで構成し、前記第5の薄肉部、前記第6の薄肉部、前記第7の薄肉部、及び前記第8の薄肉部に取り付けられた4つの第6の歪みゲージを更に備えるようにしてもよい。 Further, the connecting rigid body part is formed by a third through hole formed at a position adjacent to the central part of the connecting rigid body part on the one structure side of the connecting rigid body part, and A fifth thin-walled portion that expands and contracts in response to a force acting on a length portion of the central rigid body portion and a central portion of the connecting rigid body portion in a direction orthogonal to the predetermined direction; and the connecting rigid body portion A position on one structure side that is adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion and is separated from the third through hole by a first distance in the length direction of the central rigid body portion of the one structure. A thin sixth portion that expands and contracts in response to a force acting in a direction perpendicular to the central portion of the connecting rigid body portion, and the connecting rigid body portion. Adjacent to the center of the connecting rigid body on the other structure side And is formed by a fifth through hole formed at a second distance away from the third through hole in the orthogonal direction, and in the orthogonal direction of the central portion of the connecting rigid body portion. A seventh thin-walled portion that expands and contracts in response to an acting force, and is adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion on the other structure side of the connecting rigid body portion, and the fifth penetration Formed by a sixth through hole formed at a position away from the hole in the length direction of the central rigid body portion of the other structure by the first distance, and the orthogonal portion of the central portion of the connecting rigid body portion A thin-walled eighth thin-walled portion that expands and contracts in response to a force acting in the direction of movement, and includes the fifth thin-walled portion, the sixth thin-walled portion, the seventh thin-walled portion, and the first thin-walled portion. To further comprise four sixth strain gauges attached to the eight thin portions It may be.
このような構成の場合における第2の発明の分力計は、更に、第6の歪みゲージを用いて、連結用剛体部の中央部に作用する上記所定方向及び上記長さ方向に直交する方向の力を検出することができる。すなわち、このような場合の第2の発明の分力計は6分力計として機能する。 The component force meter of the second invention in the case of such a configuration further uses the sixth strain gauge to operate in the direction perpendicular to the predetermined direction and the length direction acting on the central portion of the connecting rigid body portion. Can be detected. That is, the component force meter of the second invention in such a case functions as a six component force meter.
このような構成にすることで、設計時に、中央剛体部の長さを調整することにより、中央剛体部の中央部に作用する所定方向の力の検出感度、長さ方向の力の検出感度、及び上記直交する方向の力の検出感度に影響を及ぼすことなく、中央剛体部の中央部に作用する前記所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。従って、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。 By adopting such a configuration, by adjusting the length of the central rigid body portion at the time of design, the detection sensitivity of the force in a predetermined direction acting on the central portion of the central rigid body portion, the detection sensitivity of the force in the length direction, And the detection sensitivity of the moment about the axis in the direction perpendicular to the predetermined direction and the length direction of the central rigid body portion acting on the central portion of the central rigid body portion without affecting the detection sensitivity of the force in the orthogonal direction. Can be adjusted. Accordingly, it becomes easier to independently adjust the moment detection sensitivity and the force detection sensitivity at the time of design.
また、このような構成をとることで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり(例えば、厚さを薄く設計することが可能となり)、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる。 In addition, by adopting such a configuration, it is possible to reduce the size as compared with a conventional force meter (for example, it is possible to design a thin thickness), and it is easy to incorporate into various detection objects. Become.
なお、4つの第6の歪みゲージは、例えば、前記第5の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部、前記第6の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部、前記第7の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部、及び前記第8の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部に取り付けられる。 Note that the four sixth strain gauges are, for example, the end of the fifth thin-walled portion that is opposite to the side where the central portion of the connecting rigid-body is adjacent, and the connecting rigid body of the sixth thin-walled portion. An end opposite to the side where the central part is adjacent, an end opposite to the side where the central part of the connecting rigid body part of the seventh thin part is adjacent, and the eighth thin part A central portion of the connecting rigid body portion is attached to an end portion opposite to the adjacent side.
また、4つの第6の歪みゲージは、例えば、前記第5の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部、前記第6の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部、前記第7の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部、及び前記第8の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部に取り付けられる。 The four sixth strain gauges are, for example, an end portion of the fifth thin portion on the side where the central portion of the connecting rigid body portion is adjacent, and a center portion of the connecting thin rigid body portion of the sixth thin portion. An end portion on the side where the portion is adjacent, an end portion on the side where the center portion of the connecting rigid body portion of the seventh thin portion is adjacent, and a center portion of the connecting rigid body portion of the eighth thin portion are adjacent It is attached to the end part on the side.
また、上記目的を達成するために、第3の発明の分力計は、所定間隔隔てて所定方向に基体から延出した所定高さの一対の支柱と、上面に受力面を備えると共に、厚みが前記支柱の高さより薄くかつ長さが前記所定間隔より短い中央剛体部と、前記中央剛体部の一端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の一方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第1の薄肉部と、前記中央剛体部の他端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の他方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第2の薄肉部と、前記基体の一端側に形成された第1の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第3の薄肉部と、前記基体の他端側に形成された第2の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第4の薄肉部とを備えた2つの構造物であって、一方の構造物の第1の薄肉部と他方の構造物の第1の薄肉部との距離と、一方の構造物の第2の薄肉部と他方の構造物の第2の薄肉部との距離とが同一となるように配置された2つの構造物と、前記一方の構造物の中央剛体部と前記他方の構造物の中央剛体部とを連結する連結用剛体部であって、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接する位置に形成された第3の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向及び前記所定方向と直交する方向の、前記連結用剛体部の中央部に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第5の薄肉部、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記一方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に第1の距離離れた位置に形成された第4の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の、前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第6の薄肉部、前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記直交する方向に第2の距離離れた位置に形成された第5の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の、前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第7の薄肉部、及び前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第5の貫通孔から前記他方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に前記第1の距離離れた位置に形成された第6の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の、前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第8の薄肉部を含んで構成された連結用剛体部と、前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第1の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第2の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第3の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第3の薄肉部、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部に取り付けられた4つの第4の歪みゲージと、前記第5の薄肉部、前記第6の薄肉部、前記第7の薄肉部、及び前記第8の薄肉部に取り付けられた4つの第5の歪みゲージと、前記第5の薄肉部、前記第6の薄肉部、前記第7の薄肉部、及び前記第8の薄肉部に取り付けられた4つの第6の歪みゲージとを備えている。 In order to achieve the above object, the force meter of the third invention comprises a pair of struts having a predetermined height extending from the base body in a predetermined direction at a predetermined interval, and a force receiving surface on the upper surface. A central rigid body portion having a thickness smaller than a height of the support column and a length shorter than the predetermined interval, and one end of the central rigid body portion connected to one tip portion of the pair of support columns on the upper surface side of the central rigid body portion; A thin first thin wall portion that expands and contracts in response to a force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion, and the other end of the central rigid body portion on the upper surface side of the central rigid body portion on the other side of the pair of struts Connected to the tip, and formed by a thin second thin part that expands and contracts in response to the force acting in the predetermined direction of the central rigid part, and a first through hole formed on one end side of the base. And according to the force acting in the longitudinal direction of the central rigid body portion. The thin-walled third thin-walled portion and the second through-hole formed on the other end side of the base and the thin-walled first-wall that expands and contracts according to the force acting in the length direction of the central rigid body portion. Two thin-walled parts, and the distance between the first thin-walled part of one structure and the first thin-walled part of the other structure, and the second Two structures arranged so that the distance between the thin-walled portion and the second thin-walled portion of the other structure is the same, the central rigid body portion of the one structure, and the central rigid body of the other structure A connecting rigid body part for connecting the connecting rigid body part by a third through hole formed at a position adjacent to the central part of the connecting rigid body part on the one structure side of the connecting rigid body part The center of the connecting rigid body portion formed and in a direction perpendicular to the length direction of the central rigid body portion and the predetermined direction A fifth thin-walled portion that expands and contracts in response to a force acting on the one side of the connecting rigid body portion and adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion, and the third penetration Formed by a fourth through hole formed at a first distance away from the hole in the length direction of the central rigid part of the one structure, and the orthogonal part of the central part of the connecting rigid part A thin-walled sixth thin-walled portion that expands and contracts in response to a force acting on the other side of the connecting rigid body portion and adjacent to the central portion of the connecting rigid-body portion; Depending on the force acting in the orthogonal direction at the central part of the connecting rigid body part, formed by a fifth through hole formed at a second distance away from the through hole in the orthogonal direction. A thin-walled seventh thin-walled portion and the other of the connecting rigid-body portion On the other side of the structure and adjacent to the central part of the connecting rigid body part and away from the fifth through hole by the first distance in the length direction of the central rigid body part of the other structure It is formed by a sixth through-hole formed at a position, and includes an eighth thin-walled portion that expands and contracts in response to the force acting in the orthogonal direction at the central portion of the connecting rigid body portion. The connecting rigid body portion, the first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the other thin portion. Four first strain gauges attached to the second thin part of the structure, the first thin part of the one structure, the second thin part of the one structure, and the other Attached to the first thin part of the structure and the second thin part of the other structure. Four second strain gauges, the first thin part of the one structure, the second thin part of the one structure, the first thin part of the other structure, and Four third strain gauges attached to the second thin part of the other structure, the third thin part of the one structure, and the fourth thin part of the one structure , Four third strain gauges attached to the third thin-walled portion of the other structure, and the fourth thin-walled portion of the other structure, the fifth thin-walled portion, the sixth 4th strain gauges attached to the thin-walled portion, the seventh thin-walled portion, and the eighth thin-walled portion, the fifth thin-walled portion, the sixth thin-walled portion, and the seventh thin-walled portion Part and four sixth strain gauges attached to the eighth thin part.
第3の発明の分力計によれば、第1の歪みゲージ、第2の歪みゲージ、第3の歪みゲージを用いて連結用剛体部に作用する所定方向の力と、連結用剛体部に作用する所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントと、連結用剛体部に作用する中央剛体部の長さ方向の軸回りのモーメントとを検出することができる。また、第3の発明の分力計によれば、第4の歪みゲージ、第5の歪みゲージ、第6の歪みゲージを用いて連結用剛体部に作用する上記長さ方向の力と、連結用剛体部に作用する所定方向の軸回りのモーメントと、連結用剛体部に作用する上記所定方向及び上記長さ方向に直交する方向の力とを検出することができる。すなわち、第3の発明の分力計は6分力計として機能する。 According to the force meter of the third invention, a force in a predetermined direction acting on the connecting rigid body portion using the first strain gauge, the second strain gauge, and the third strain gauge, and the connecting rigid body portion It is possible to detect the moment around the axis in the direction perpendicular to the predetermined direction acting and the length direction of the central rigid body portion, and the moment around the axis in the length direction of the central rigid body portion acting on the connecting rigid body portion. Further, according to the force meter of the third invention, the force in the length direction acting on the connecting rigid body portion using the fourth strain gauge, the fifth strain gauge, and the sixth strain gauge, and the connection It is possible to detect a moment around an axis in a predetermined direction that acts on the rigid body portion and a force in a direction orthogonal to the predetermined direction and the length direction that acts on the rigid coupling portion. That is, the component force meter of the third invention functions as a six component force meter.
第3の発明の分力計によれば、設計時に、中央剛体部の長さを調整することにより、連結用剛体部の中央部に作用する所定方向の力の検出感度、長さ方向の力の検出感度、及び上記直交する方向の力の検出感度に影響を及ぼすことなく、連結用剛体部の中央部に作用する前記所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。 According to the force meter of the third invention, by adjusting the length of the central rigid body portion at the time of design, the detection sensitivity of the force in the predetermined direction acting on the central portion of the connecting rigid body portion, the force in the length direction Without affecting the detection sensitivity and the detection sensitivity of the force in the orthogonal direction, the predetermined direction acting on the central portion of the connecting rigid body portion and the axis in the direction orthogonal to the length direction of the central rigid body portion. The moment detection sensitivity can be adjusted.
また、第3の発明の分力計によれば、設計時に、第3の貫通孔と第4の貫通孔との間隔、及び第5の貫通孔と第6の貫通孔との間隔を調整して中央部の長さ方向の大きさ(長さ)を調整することにより、所定方向の力の検出感度、長さ方向の力の検出感度、及び上記直交する方向の力の検出感度に影響を及ぼすことなく、連結用剛体部の中央部に作用する前記所定方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。 According to the force meter of the third invention, the distance between the third through hole and the fourth through hole and the distance between the fifth through hole and the sixth through hole are adjusted at the time of designing. By adjusting the length of the central part in the length direction, the detection sensitivity of the force in the predetermined direction, the detection sensitivity of the force in the length direction, and the detection sensitivity of the force in the orthogonal direction are affected. Without affecting, the detection sensitivity of the moment around the axis in the predetermined direction acting on the central portion of the connecting rigid body portion can be adjusted.
更に、第3の発明の分力計によれば、設計時に、一方の構造物の第1の薄肉部と他方の構造物の第1の薄肉部との距離(一方の構造物の第2の薄肉部と他方の構造物の第2の薄肉部との距離)を調整することにより、所定方向の力の検出感度、長さ方向の力の検出感度、及び上記直交する方向の力の検出感度に影響を及ぼすことなく、連結用剛体部の中央部に作用する前記長さ方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。 Further, according to the force meter of the third invention, at the time of designing, the distance between the first thin portion of one structure and the first thin portion of the other structure (the second thickness of the one structure). By adjusting the distance between the thin wall portion and the second thin wall portion of the other structure), the force detection sensitivity in a predetermined direction, the force detection sensitivity in the length direction, and the force detection sensitivity in the orthogonal direction The detection sensitivity of the moment about the longitudinal axis acting on the central portion of the connecting rigid body portion can be adjusted without affecting the connection.
従って、第3の発明の分力計によれば、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。 Therefore, according to the force meter of the third invention, it becomes easier to independently adjust the moment detection sensitivity and the force detection sensitivity at the time of design.
また、このような構成をとることで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり(例えば、厚さを薄く設計することが可能となり)、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる。 In addition, by adopting such a configuration, it is possible to reduce the size as compared with a conventional force meter (for example, it is possible to design a thin thickness), and it is easy to incorporate into various detection objects. Become.
なお、4つの第1の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、前記一方の構造物の前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分、前記他方の構造物の前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、及び前記他方の構造物の前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分に取り付けられる。 The four first strain gauges are, for example, a connecting portion between one end of the central rigid body portion of the one structure and the first thin-walled portion, and the other end of the central rigid body portion of the one structure. And the second thin-walled portion, one end of the central rigid body portion of the other structure and the first thin-walled portion, and the other end of the central rigid body portion of the other structure. And the second thin-walled portion.
また、4つの第2の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記一対の支柱の一方の先端部と前記第1の薄肉部との連結部分、前記一方の構造物の前記一対の支柱の他方の先端部と前記第2の薄肉部との連結部分、前記他方の構造物の前記一対の支柱の一方の先端部と前記第1の薄肉部との連結部分、及び前記他方の構造物の前記一対の支柱の他方の先端部と前記第2の薄肉部との連結部分に取り付けられる。 The four second strain gauges are, for example, a connecting portion between one tip of the pair of struts of the one structure and the first thin portion, and the pair of struts of the one structure. A connecting portion between the other tip portion of the pair and the second thin portion, a connecting portion between one tip portion of the pair of struts of the other structure and the first thin portion, and the other structure. Are attached to a connecting portion between the other tip portion of the pair of support columns and the second thin portion.
また、4つの第3の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記一対の支柱の一方の先端部と前記第1の薄肉部との連結部分、前記一方の構造物の前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分、前記他方の構造物の前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、及び前記他方の構造物の前記一対の支柱の他方の先端部と前記第2の薄肉部との連結部分に取り付けられる。 In addition, the four third strain gauges are, for example, a connecting portion between one tip portion of the pair of struts of the one structure and the first thin portion, and the central rigid body portion of the one structure. A connection portion between the other end of the second structure and the second thin portion, a connection portion between the one end of the central rigid body portion of the other structure and the first thin portion, and the pair of struts of the other structure. Is attached to a connecting portion between the other tip portion of the second thin portion and the second thin portion.
また、4つの第4の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記第3の薄肉部の上下方向における上端部分、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部の上下方向における上端部分、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部の上下方向における下端部分、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部の上下方向における下端部分に取り付けられる。 The four fourth strain gauges are, for example, upper end portions in the vertical direction of the third thin portion of the one structure, and upper end portions in the vertical direction of the fourth thin portion of the one structure. And the lower end portion in the vertical direction of the third thin portion of the other structure, and the lower end portion in the vertical direction of the fourth thin portion of the other structure.
また、4つの第5の歪みゲージは、例えば、前記第5の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部、前記第6の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部、前記第7の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部、及び前記第8の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部に取り付けられる。 Further, the four fifth strain gauges are, for example, the end portion of the fifth thin-walled portion that is opposite to the side where the central portion of the connecting rigid-body portion is adjacent, and the connecting rigid body of the sixth thin-walled portion. An end opposite to the side where the central part is adjacent, an end opposite to the side where the central part of the connecting rigid body part of the seventh thin part is adjacent, and the eighth thin part A central portion of the connecting rigid body portion is attached to an end portion opposite to the adjacent side.
また、4つの第6の歪みゲージは、例えば、前記第5の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部、前記第6の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部、前記第7の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部、及び前記第8の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部に取り付けられる。 The four sixth strain gauges are, for example, an end portion of the fifth thin portion on the side where the central portion of the connecting rigid body portion is adjacent, and a center portion of the connecting thin rigid body portion of the sixth thin portion. An end portion on the side where the portion is adjacent, an end portion on the side where the center portion of the connecting rigid body portion of the seventh thin portion is adjacent, and a center portion of the connecting rigid body portion of the eighth thin portion are adjacent It is attached to the end part on the side.
また、上記目的を達成するために、第4の発明の分力計は、所定間隔隔てて所定方向に基体から延出した所定高さの一対の支柱と、上面に受力面を備えると共に、厚みが前記支柱の高さより薄くかつ長さが前記所定間隔より短い中央剛体部と、前記中央剛体部の一端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の一方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第1の薄肉部と、前記中央剛体部の他端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の他方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第2の薄肉部と、前記基体の一端側に形成された第1の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第3の薄肉部と、前記基体の他端側に形成された第2の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第4の薄肉部とを備えた2つの構造物であって、一方の構造物の第1の薄肉部と他方の構造物の第1の薄肉部との距離と、一方の構造物の第2の薄肉部と他方の構造物の第2の薄肉部との距離とが同一となるように配置された2つの構造物と、前記一方の構造物の中央剛体部と前記他方の構造物の中央剛体部とを連結する連結用剛体部であって、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接する位置に形成された第3の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向及び前記所定方向と直交する方向の、前記連結用剛体部の中央部に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第5の薄肉部、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記一方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に第1の距離離れた位置に形成された第4の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の、前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第6の薄肉部、前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記直交する方向に第2の距離離れた位置に形成された第5の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の、前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第7の薄肉部、前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第5の貫通孔から前記他方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に前記第1の距離離れた位置に形成された第6の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の、前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第8の薄肉部、前記中央部の中央に設けられた四角形の貫通孔によって形成された4つの縁のうち対向する2辺の縁と受力部とを連結すると共に、該受力部の前記長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の2つの第9の薄肉部、及び前記四角形の貫通孔によって形成された4つの縁のうち前記2辺と異なる対向する2辺の縁と受力部とを連結すると共に、該受力部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の2つの第10の薄肉部を含んで構成された連結用剛体部と、前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第1の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第2の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第3の歪みゲージと、前記一方の構造物の前記第3の薄肉部、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部に取り付けられた4つの第4の歪みゲージと、前記第5の薄肉部、前記第6の薄肉部、前記第7の薄肉部、及び前記第8の薄肉部に取り付けられた4つの第5の歪みゲージと、前記2つの第10の薄肉部の一方の2箇所、及び前記2つの第10の薄肉部の他方の2箇所、または、前記2つの第9の薄肉部の一方の2箇所、及び前記2つの第9の薄肉部の他方の2箇所に取り付けられた4つの第6の歪みゲージとを備えている。 In order to achieve the above object, a force meter according to a fourth aspect of the present invention includes a pair of struts having a predetermined height extending from the base body in a predetermined direction at a predetermined interval, and a force receiving surface on the upper surface. A central rigid body portion having a thickness smaller than a height of the support column and a length shorter than the predetermined interval, and one end of the central rigid body portion connected to one tip portion of the pair of support columns on the upper surface side of the central rigid body portion; A thin first thin wall portion that expands and contracts in response to a force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion, and the other end of the central rigid body portion on the upper surface side of the central rigid body portion on the other side of the pair of struts Connected to the tip, and formed by a thin second thin part that expands and contracts in response to the force acting in the predetermined direction of the central rigid part, and a first through hole formed on one end side of the base. And according to the force acting in the longitudinal direction of the central rigid body portion. The thin-walled third thin-walled portion and the second through-hole formed on the other end side of the base and the thin-walled first-wall that expands and contracts according to the force acting in the length direction of the central rigid body portion. Two thin-walled parts, and the distance between the first thin-walled part of one structure and the first thin-walled part of the other structure, and the second Two structures arranged so that the distance between the thin-walled portion and the second thin-walled portion of the other structure is the same, the central rigid body portion of the one structure, and the central rigid body of the other structure A connecting rigid body part for connecting the connecting rigid body part by a third through hole formed at a position adjacent to the central part of the connecting rigid body part on the one structure side of the connecting rigid body part The center of the connecting rigid body portion formed and in a direction perpendicular to the length direction of the central rigid body portion and the predetermined direction A fifth thin-walled portion that expands and contracts in response to a force acting on the one side of the connecting rigid body portion and adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion, and the third penetration Formed by a fourth through hole formed at a first distance away from the hole in the length direction of the central rigid part of the one structure, and the orthogonal part of the central part of the connecting rigid part A thin-walled sixth thin-walled portion that expands and contracts in response to a force acting on the other side of the connecting rigid body portion and adjacent to the central portion of the connecting rigid-body portion; Depending on the force acting in the orthogonal direction at the central part of the connecting rigid body part, formed by a fifth through hole formed at a second distance away from the through hole in the orthogonal direction. A thin-walled seventh thin-walled portion, the other of the connecting rigid-body portions On the structure side, adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion, and away from the fifth through hole in the length direction of the central rigid body portion of the other structure at the first distance. An eighth thin-walled portion formed by the formed sixth through-hole and extending and contracting according to the force acting in the orthogonal direction at the central portion of the connecting rigid body portion, at the center of the central portion The four opposing edges of the four edges formed by the provided square through holes are connected to the force receiving portion and expands and contracts according to the force acting in the length direction of the force receiving portion. Connects the force receiving portion with two opposing edges that are different from the two sides among the four thin edges of the ninth thin wall portion and the four edges formed by the rectangular through hole, and the force receiving portion. The two thin tenths that expand and contract in response to the force acting in the orthogonal direction A connecting rigid body portion including a meat portion; the first thin portion of the one structure; the second thin portion of the one structure; and the first thin portion of the other structure. Four first strain gauges attached to the thin-walled portion and the second thin-walled portion of the other structure, the first thin-walled portion of the one structure, and the first of the one structure Two thin-walled portions, the first thin-walled portion of the other structure, and the four second strain gauges attached to the second thin-walled portion of the other structure, Attached to the first thin part, the second thin part of the one structure, the first thin part of the other structure, and the second thin part of the other structure Four third strain gauges, the third thin portion of the one structure, and the fourth of the one structure A thin portion, four fourth strain gauges attached to the third thin portion of the other structure, and the fourth thin portion of the other structure, the fifth thin portion, Four fifth strain gauges attached to the sixth thin part, the seventh thin part, and the eighth thin part, one of the two tenth thin parts, and the two Four tenths attached to the other two places of the tenth thin-walled parts, or two places of one of the two ninth thin-walled parts, and the other two places of the two ninth thin-walled parts With strain gauge.
第4の発明の分力計によれば、第1の歪みゲージ、第2の歪みゲージ、第3の歪みゲージを用いて連結用剛体部の受力部に作用する所定方向の力と、連結用剛体部の受力部に作用する所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントと、連結用剛体部の受力部に作用する中央剛体部の長さ方向の軸回りのモーメントとを検出することができる。 According to the force meter of the fourth invention, a force in a predetermined direction acting on the force receiving portion of the connecting rigid body portion using the first strain gauge, the second strain gauge, and the third strain gauge, and the connection Moment in the direction perpendicular to the predetermined direction acting on the force receiving portion of the rigid body portion and the length direction of the central rigid portion, and the length direction of the central rigid portion acting on the force receiving portion of the connecting rigid portion A moment around the axis can be detected.
また、第4の発明の分力計によれば、第4の歪みゲージを用いて連結用剛体部の受力部に作用する上記長さ方向の力を検出することができ、第5の歪みゲージを用いて連結用剛体部の受力部に作用する上記所定方向及び上記長さ方向に直交する方向の力を検出することができる。更に、第6の歪みゲージを用いて連結用剛体部の受力部に作用する所定方向の軸回りのモーメントを検出することができる。すなわち、第4の発明の分力計は6分力計として機能する。 Further, according to the force meter of the fourth invention, the force in the length direction acting on the force receiving portion of the connecting rigid body portion can be detected using the fourth strain gauge, and the fifth strain is detected. The force in the direction orthogonal to the predetermined direction and the length direction acting on the force receiving portion of the connecting rigid body portion can be detected using a gauge. Furthermore, it is possible to detect a moment around an axis in a predetermined direction that acts on the force receiving portion of the connecting rigid body portion using the sixth strain gauge. That is, the component force meter of the fourth invention functions as a six component force meter.
第4の発明の分力計によれば、設計時に、中央剛体部の長さを調整することにより、所定方向の力の検出感度、長さ方向の力の検出感度、及び上記直交する方向の力の検出感度に影響を及ぼすことなく、連結用剛体部の受力部に作用する前記所定方向及び中央剛体部の長さ方向に直交する方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。 According to the force meter of the fourth aspect of the invention, by adjusting the length of the central rigid body portion at the time of designing, the force detection sensitivity in a predetermined direction, the force detection sensitivity in the length direction, and the orthogonal direction It is possible to adjust the detection sensitivity of the moment about the axis in the direction orthogonal to the predetermined direction and the length direction of the central rigid body portion acting on the force receiving portion of the connecting rigid body portion without affecting the force detection sensitivity. it can.
また、第4の発明の分力計によれば、設計時に、受力部の長さ方向(中央剛体部の長さ方向)の大きさ(長さ)、及び受力部の長さ方向と直交する方向の大きさを調整することにより、所定方向の力の検出感度、長さ方向の力の検出感度、及び上記直交する方向の力の検出感度に影響を及ぼすことなく、第6の歪みゲージの連結用剛体部の受力部に作用する前記所定方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。 Further, according to the force meter of the fourth invention, at the time of designing, the size (length) of the length direction of the force receiving portion (the length direction of the central rigid body portion) and the length direction of the force receiving portion By adjusting the magnitude of the orthogonal direction, the sixth distortion can be obtained without affecting the force detection sensitivity in the predetermined direction, the force detection sensitivity in the length direction, and the force detection sensitivity in the orthogonal direction. The detection sensitivity of the moment about the axis in the predetermined direction acting on the force receiving portion of the rigid connecting portion of the gauge can be adjusted.
更に、第4の発明の分力計によれば、設計時に、一方の構造物の第1の薄肉部と他方の構造物の第1の薄肉部との距離(一方の構造物の第2の薄肉部と他方の構造物の第2の薄肉部との距離)を調整することにより、所定方向の力の検出感度、長さ方向の力の検出感度、及び上記直交する方向の力の検出感度に影響を及ぼすことなく、連結用剛体部の受力部に作用する前記長さ方向の軸回りのモーメントの検出感度を調整することができる。 Furthermore, according to the force meter of the fourth invention, at the time of designing, the distance between the first thin portion of one structure and the first thin portion of the other structure (the second thickness of one structure). By adjusting the distance between the thin wall portion and the second thin wall portion of the other structure), the force detection sensitivity in a predetermined direction, the force detection sensitivity in the length direction, and the force detection sensitivity in the orthogonal direction The detection sensitivity of the moment around the longitudinal axis acting on the force receiving portion of the connecting rigid body portion can be adjusted without affecting the force.
従って、第4の発明の分力計によれば、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。 Therefore, according to the force meter of the fourth aspect of the invention, it becomes easier to independently adjust the moment detection sensitivity and the force detection sensitivity at the time of design.
また、このような構成をとることで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり(例えば、厚さを薄く設計することが可能となり)、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる。 In addition, by adopting such a configuration, it is possible to reduce the size as compared with a conventional force meter (for example, it is possible to design a thin thickness), and it is easy to incorporate into various detection objects. Become.
なお、4つの第1の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、前記一方の構造物の前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分、前記他方の構造物の前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、及び前記他方の構造物の前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分に取り付けられる。 The four first strain gauges are, for example, a connecting portion between one end of the central rigid body portion of the one structure and the first thin-walled portion, and the other end of the central rigid body portion of the one structure. And the second thin-walled portion, one end of the central rigid body portion of the other structure and the first thin-walled portion, and the other end of the central rigid body portion of the other structure. And the second thin-walled portion.
また、4つの第2の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記一対の支柱の一方の先端部と前記第1の薄肉部との連結部分、前記一方の構造物の前記一対の支柱の他方の先端部と前記第2の薄肉部との連結部分、前記他方の構造物の前記一対の支柱の一方の先端部と前記第1の薄肉部との連結部分、及び前記他方の構造物の前記一対の支柱の他方の先端部と前記第2の薄肉部との連結部分に取り付けられる。 The four second strain gauges are, for example, a connecting portion between one tip of the pair of struts of the one structure and the first thin portion, and the pair of struts of the one structure. A connecting portion between the other tip portion of the pair and the second thin portion, a connecting portion between one tip portion of the pair of struts of the other structure and the first thin portion, and the other structure. Are attached to a connecting portion between the other tip portion of the pair of support columns and the second thin portion.
また、4つの第3の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記一対の支柱の一方の先端部と前記第1の薄肉部との連結部分、前記一方の構造物の前記中央剛体部の他端と前記第2の薄肉部との連結部分、前記他方の構造物の前記中央剛体部の一端と前記第1の薄肉部との連結部分、及び前記他方の構造物の前記一対の支柱の他方の先端部と前記第2の薄肉部との連結部分に取り付けられる。 In addition, the four third strain gauges are, for example, a connecting portion between one tip portion of the pair of struts of the one structure and the first thin portion, and the central rigid body portion of the one structure. A connection portion between the other end of the second structure and the second thin portion, a connection portion between the one end of the central rigid body portion of the other structure and the first thin portion, and the pair of struts of the other structure. Is attached to a connecting portion between the other tip portion of the second thin portion and the second thin portion.
また、4つの第4の歪みゲージは、例えば、前記一方の構造物の前記第3の薄肉部の上下方向における上端部分、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部の上下方向における上端部分、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部の上下方向における下端部分、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部の上下方向における下端部分に取り付けられる。 The four fourth strain gauges are, for example, upper end portions in the vertical direction of the third thin portion of the one structure, and upper end portions in the vertical direction of the fourth thin portion of the one structure. And the lower end portion in the vertical direction of the third thin portion of the other structure, and the lower end portion in the vertical direction of the fourth thin portion of the other structure.
また、4つの第5の歪みゲージは、例えば、前記第5の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部、前記第6の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部、前記第7の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部、及び前記第8の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側と逆側の端部に取り付けられる。また、4つの第5の歪みゲージは、例えば、前記第5の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部、前記第6の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部、前記第7の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部、及び前記第8の薄肉部の前記連結用剛体部の中央部が隣接する側の端部に取り付けられる。 Further, the four fifth strain gauges are, for example, the end portion of the fifth thin-walled portion that is opposite to the side where the central portion of the connecting rigid-body portion is adjacent, and the connecting rigid body of the sixth thin-walled portion. An end opposite to the side where the central part is adjacent, an end opposite to the side where the central part of the connecting rigid body part of the seventh thin part is adjacent, and the eighth thin part A central portion of the connecting rigid body portion is attached to an end portion opposite to the adjacent side. The four fifth strain gauges are, for example, an end portion of the fifth thin portion on the side where the central portion of the connecting rigid body portion is adjacent, and a center portion of the connecting thin rigid body portion of the sixth thin portion. An end portion on the side where the portion is adjacent, an end portion on the side where the center portion of the connecting rigid body portion of the seventh thin portion is adjacent, and a center portion of the connecting rigid body portion of the eighth thin portion are adjacent It is attached to the end part on the side.
また、4つの第6の歪みゲージは、例えば、前記2つの第10の薄肉部の一方における前記一方の構造物側の面の両端部分、及び前記2つの第10の薄肉部の他方における前記他方の構造物側の面の両端部分に取り付けられる。 The four sixth strain gauges are, for example, both end portions of the surface on the one structure side in one of the two tenth thin portions, and the other in the other of the two tenth thin portions. It is attached to both ends of the surface on the structure side.
また、前記中央剛体部の剛性を高めるための補強材を前記中央剛体部に取り付けるようにしてもよい。これにより、中央剛体部の剛性が高まり、より精度良く検出対象の力及びモーメントを検出することができる。 Further, a reinforcing material for increasing the rigidity of the central rigid body portion may be attached to the central rigid body portion. Thereby, the rigidity of the central rigid body portion is increased, and the force and moment of the detection target can be detected with higher accuracy.
更に、前記基体の第1の貫通孔及び第2の貫通孔の間の部分の剛性を高めるための補強材を前記基体の第1の貫通孔及び第2の貫通孔の間の部分に取り付けるようにしてもよい。これにより、基体の第1の貫通孔及び第2の貫通孔の間の部分の剛性が高まり、より精度良く検出対象の力及びモーメントを検出することができる。 Further, a reinforcing material for increasing the rigidity of the portion between the first through hole and the second through hole of the base is attached to the portion between the first through hole and the second through hole of the base. It may be. Thereby, the rigidity of the part between the 1st through-hole and 2nd through-hole of a base | substrate increases, and the force and moment of a detection target can be detected more accurately.
以上、説明したように、第1〜第4の発明の各分力計によれば、より容易に、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することができる。また、第1〜第4の発明の各分力計によれば、従来の分力計と比較して小型化が可能となり、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる。 As described above, according to the force meters of the first to fourth inventions, the moment detection sensitivity and the force detection sensitivity can be independently adjusted at the time of design more easily. . Moreover, according to each component force meter of the 1st-4th invention, compared with the conventional force meter, size reduction is attained and it becomes easy to incorporate with respect to various detection objects.
以上、説明したように、本発明に係る第1〜4の分力計によれば、より容易に、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することができる、という効果が得られる。 As described above, according to the first to fourth force meters according to the present invention, the moment detection sensitivity and the force detection sensitivity can be independently adjusted at the time of design more easily. The effect of is obtained.
また、本発明に係る第1〜4の分力計によれば、従来の分力計と比較して小型化が可能となり、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる、という効果が得られる。 Moreover, according to the 1st-4th force meter which concerns on this invention, compared with the conventional force meter, size reduction is attained and the effect that it becomes easy to incorporate with respect to various detection objects is acquired. .
以下、図面を参照して、本発明の分力計の各実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a force meter of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
まず、第1の実施の形態について説明する。図1は、第1の実施の形態の分力計10の斜視図である。図2は第1の実施の形態の分力計10の正面図である。図3は第1の実施の形態の分力計10の上面図である。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view of a
図1及び図2に図示されるように、分力計10は、例えば、直方体形状剛体の一面を受力面11とし、受力面11と直交する一面を加工面12とし、加工面12に対して、受力面11から等距離の位置に受力面11との間が薄肉形状となるように2個の貫通孔13,14が設けられている。この2個の貫通孔13,14によって形成された薄肉形状の部分を薄肉部(起歪部)15,16とする。そして、分力計10では、図示されるように、貫通孔連結部17が設けられている。この貫通孔連結部17は、2個の貫通孔13,14が連結することにより形成された孔であり、この貫通孔連結部17の存在により、図中の中央剛体部18に同図中矢印方向(受力面11と垂直方向)の力が加えられた場合に、薄肉部15,16が伸縮するようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
すなわち、本実施の形態の分力計10は、図4に示すように、所定間隔隔てて所定方向(支柱19の高さ方向,受力面11に垂直な方向)に基体1から延出した所定高さの一対の支柱19(19a,19b)と、上面に受力面11を備えると共に、厚みが支柱19の高さより薄くかつ長さが上記所定間隔より短い中央剛体部18と、を備えている。
That is, as shown in FIG. 4, the
薄肉部15は、中央剛体部18の一端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の部材である。また、薄肉部16は、中央剛体部18の他端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱19の他方(支柱19b)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の部材である。なお、薄肉部15は、例えば、第1の薄肉部に対応し、薄肉部16は、例えば、第2の薄肉部に対応する。
The thin-
また、中央剛体部18の一端と薄肉部15との連結部分(より具体的には、薄肉部15の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージP4が取り付けられ、薄肉部15と一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部との連結部分(より具体的には、薄肉部15の支柱19a側の端部)に歪みゲージP1が取り付けられ、中央剛体部18の他端と薄肉部16との連結部分(より具体的には、薄肉部16の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージP3が取り付けられ、薄肉部16と一対の支柱19の他方(支柱19b)の先端部との連結部分(より具体的には、薄肉部16の支柱19b側の端部)に歪みゲージP2が取り付けられている。なお、これら4枚の歪みゲージP1〜P4は、例えば、第1の発明の第1の歪みゲージに対応する。すなわち、4つの歪みゲージP1〜P4は、薄肉部15の2箇所、及び薄肉部16の2箇所に取り付けられている。
In addition, a strain gauge P4 is attached to a connecting portion between the one end of the central
また、中央剛体部18の一端と薄肉部15との連結部分(より具体的には、薄肉部15の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージL1が取り付けられ、薄肉部15と一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部との連結部分(より具体的には、薄肉部15の支柱19a側の端部)に歪みゲージL2が取り付けられ、中央剛体部18の他端と薄肉部16との連結部分(より具体的には、薄肉部16の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージL3が取り付けられ、薄肉部16と一対の支柱19の他方(支柱19b)の先端部との連結部分(より具体的には、薄肉部16の支柱19b側の端部)に歪みゲージL4が取り付けられている。なお、これら4枚の歪みゲージL1〜L4は、例えば、第1の発明の第2の歪みゲージに対応する。すなわち、4つの歪みゲージL1〜L4は、薄肉部15の2箇所、及び薄肉部16の2箇所に取り付けられている。
In addition, a strain gauge L1 is attached to a connecting portion between the one end of the central
具体的な検出方法の一例の詳細については後述するが、公知の技術を用いて、4枚の歪みゲージL1〜L4を用いて中央剛体部18に作用する所定方向(受力面11の法線ベクトルの方向(受力面11と垂直な方向))の力を検出することができ、また、4枚の歪みゲージP1〜P4を用いて中央剛体部18に作用する上記直交する方向の軸回りのモーメントを検出することができる。すなわち、本実施の形態の分力計10は、2分力計として機能する。
Although details of an example of a specific detection method will be described later, using a known technique, a predetermined direction (normal line of the force receiving surface 11) acting on the central
なお、直交座標系のX、Y、Z軸の三軸において、X軸の方向を長さ方向、Y軸の方向を上記直交する方向、Z軸の方向を上記所定方向とする。また、以降の説明では、Ffはf軸方向の作用する力を示し、Mmはm軸回りの作用するモーメントを示す。 In the three axes of the X, Y, and Z axes of the orthogonal coordinate system, the X-axis direction is the length direction, the Y-axis direction is the orthogonal direction, and the Z-axis direction is the predetermined direction. In the following description, Ff represents a force acting in the f-axis direction, and Mm represents a moment acting around the m-axis.
本実施の形態の分力計10のような構造によれば、その設計時に、中央剛体部18の長さdを調整することにより、歪みゲージL1〜L4による中央剛体部に作用する所定方向の力(Fz)の検出感度に影響を及ぼすことなく、歪みゲージP1〜P4による中央剛体部18に作用する直交する方向の軸(Y軸)回りのモーメント(My)の検出感度を調整することができる。その理由について以下、説明する。
According to the structure of the
例えば、図5(A)に示すように大きさが2FであるFzが中央剛体部18に作用した場合、同図に図示されるように、歪みゲージL2及びL4の歪みは+εとなり、歪みゲージL1及びL3の歪みは−εとなる。このようにFzが中央剛体部18に作用した場合、理論上大きさの絶対値が同一となる歪みが歪みゲージL1〜L4の各々に生ずると考えられる。このとき2つの薄肉部(起歪板)15,16の一枚当たりに作用するFzの大きさはFであると考えられる。このとき薄肉部15,16を用いたFzの検出感度GFzは以下の式(1)によって表すことができ、また、薄肉部15,16の剛性Sは以下の式(2)によって表すことができる。
For example, when Fz having a size of 2F acts on the central
ただし、式(1)及び式(2)において、図5(B)に示すように、δは薄肉部15,16のたわみ、Lは薄肉部15,16の長さ、tは薄肉部15,16の厚み、bは薄肉部15,16の幅、Eは材質のヤング率(材料特性)である。なお、式(1)及び式(2)からも明らかなように、検出感度GFzと剛性Sは、L、t、bに関して背反関係にある。
However, in the equations (1) and (2), as shown in FIG. 5B, δ is the deflection of the
また、図6に示すように、大きさがM(=F・(d/2)・2=F・d)であるMyが中央剛体部18に作用した場合、同図に図示されるように、歪みゲージP1及びP3の歪みは+εとなり、歪みゲージP2及びP4の歪みは−εとなる。このようにMyが中央剛体部18に作用した場合、理論上大きさの絶対値が同一となる歪みが歪みゲージP1〜P4の各々に生ずると考えられる。このとき薄肉部15,16を用いたMyの検出感度GMyは以下の式(3)によって表すことができ、また、薄肉部15,16の剛性S´は以下の式(4)によって表すことができる。
Further, as shown in FIG. 6, when My having a size M (= F · (d / 2) · 2 = F · d) acts on the central
ただし、dは中央剛体部の長さであり、δは薄肉部15,16のたわみ、Lは薄肉部15,16の長さ、tは薄肉部15,16の厚み、bは薄肉部15,16の幅、Eは材質のヤング率(材料特性)である。
Where d is the length of the central rigid body portion, δ is the deflection of the
したがって、式(1)〜式(4)から明らかなように、設計時に、中央部の長さdを調整することにより、検出感度GFz及び剛性Sに影響なく、検出感度GMy及び剛性S´を調整することができる。 Thus, as is clear from equation (1) to (4), at design time, by adjusting the length d of the central portion, without affecting the detection sensitivity G Fz and stiffness S, the detection sensitivity G My and stiffness S 'Can be adjusted.
このように本実施の形態の分力計10によれば、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。
Thus, according to the
なお、Fz及びMyの検出方法の一例を説明する。例えば、図7に示すような、歪みゲージL1とL3とが対向すると共に、歪みゲージL2とL4とが対向するように構成されたFz(中央剛体部18に作用する上記所定方向の力)検出用ブリッジ、及び図8に示すような、歪みゲージP1とP3とが対向すると共に、歪みゲージP2とP4とが対向するように構成されたMy(中央剛体部18に作用する上記直交する方向の軸回りのモーメント)検出用ブリッジを用いて、ブリッジ印加電圧eが印加されたFz検出用ブリッジの出力電圧及びブリッジ印加電圧eが印加されたMy検出用ブリッジの出力電圧に基づいて、上記Fz及びMyを検出できる。 An example of a method for detecting Fz and My will be described. For example, as shown in FIG. 7, Fz (the force in the predetermined direction acting on the central rigid body portion 18) detected so that the strain gauges L1 and L3 face each other and the strain gauges L2 and L4 face each other is detected. As shown in FIG. 8, the strain gauges P1 and P3 are opposed to each other, and the strain gauges P2 and P4 are opposed to My (in the above-described orthogonal direction acting on the central rigid body portion 18). Based on the output voltage of the Fz detection bridge to which the bridge application voltage e is applied and the output voltage of the My detection bridge to which the bridge application voltage e is applied, using the detection bridge) My can be detected.
例えば、中央剛体部18の受力面11の中心を検定中心の位置とし、Fz及びMyがそれぞれ単独で中央剛体部18に作用した場合、入力(作用)される加重をi(i=Fz,My)で表すと、入力iに対するブリッジ2軸分の2分力ベクトル電圧出力(Vi 2×1)は、検出結果から定まるベクトル形式の定数αi 2×1を用いて、以下の式(5)、式(6)のように表すことができる。
For example, when the center of the
ここで、αi Fzブリッジは、i(i=Fz,My)が作用した場合のFzブリッジに対応する定数であり、αi Myブリッジは、i(i=Fz,My)が作用した場合のMyブリッジに対応する定数であり、Vi Fzブリッジはi(i=Fz,My)が作用した場合のFzブリッジの出力電圧であり、Vi Myブリッジはi(i=Fz,My)が作用した場合のMyブリッジの出力電圧である。 Here, the α i Fz bridge is a constant corresponding to the Fz bridge when i (i = Fz, My) acts, and the α i My bridge is the case where i (i = Fz, My) acts. It is a constant corresponding to the My bridge, the V i Fz bridge is the output voltage of the Fz bridge when i (i = Fz, My) acts, and the V i My bridge is acted by i (i = Fz, My) Is the output voltage of the My bridge.
なお、各定数αi jブリッジ(i=j=Fz,My)の値は検定実験により求めることができる。また、αi jブリッジ(i≠j)はいわゆるクロストーク成分に対するものであり、理論的には0であるが、実際には、分力計の構造に応じて0以外の値となる場合がある。 In addition, the value of each constant α i j bridge (i = j = Fz, My) can be obtained by a test experiment. In addition, α i j bridge (i ≠ j) is for a so-called crosstalk component and is theoretically 0, but in practice, it may be a value other than 0 depending on the structure of the force meter. is there.
次に、検定時のような各力(本実施の形態ではFz)、モーメント(本実施の形態ではMy)が単独で作用する場合でなく、力、モーメントが複合して同時に検定中心に作用する場合を考えると、この時の2分力ブリッジ出力電圧(V2×1)は、複合加重に含まれる各力、各モーメントがそれぞれ単独で作用した場合の出力電圧が線形加算されたものになると考えられるので、V2×1は、下記の式(7)で表すことができる。 Next, each force (Fz in the present embodiment) and moment (My in the present embodiment) as at the time of verification do not act independently, but force and moment are combined and act on the verification center at the same time. Considering the case, the two-component force bridge output voltage (V 2 × 1 ) at this time is obtained by linearly adding the output voltages when each force and each moment included in the composite weight act independently. Since it is considered, V 2 × 1 can be expressed by the following formula (7).
ここで、上記のαi 2×1による2×2行列をAで表し、2分力ベクトル(Fz,My)をF2×1で表すと、下記の式(8)、式(9)となる。 Here, when the 2 × 2 matrix by α i 2 × 1 is represented by A and the two component force vector (Fz, My) is represented by F 2 × 1 , the following equations (8), (9) and Become.
したがって、検定実験により予め求めておいた定数行列Aの逆行列A−1を用いることによって、下記の式(10)に示すように、F2×1(Fz,My)を求めることができる。 Therefore, by using the inverse matrix A −1 of the constant matrix A obtained in advance by the test experiment, F 2 × 1 (Fz, My) can be obtained as shown in the following formula (10).
なお、検定中心に力、モーメントが作用しているとして、上記のように計測(検出)された2分力を、任意の点に作用する2分力に変換する場合には、公知の座標変換計算を行うことにより、任意の点に作用する2分力を検出することができる。 In addition, assuming that force and moment are acting on the test center, when converting the two component force measured (detected) as described above to the two component force acting on an arbitrary point, known coordinate conversion By performing the calculation, it is possible to detect the two component forces acting on an arbitrary point.
以上、本実施の形態の分力計10について説明した。本実施の形態の分力計10によれば、より容易に、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することができる、という効果が得られる。また、上記のように構成することで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり(例えば、厚さを薄くすることが可能となり)、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる、という効果が得られる。本実施の形態の分力計10は、例えば、測定対象物が1/4スケール程度の車両模型(例えば、全長約1m)である車両模型加振実験装置に組み込むことが可能である。
The
また、本実施の形態で説明した各歪みゲージL1〜L4及びP1〜P4の取り付け位置は、一例であり、上記の内容に限られない。検出しようとする力及びモーメントに応じて、その取り付け位置が変更可能である。 Moreover, the attachment position of each strain gauge L1-L4 and P1-P4 demonstrated by this Embodiment is an example, and is not restricted to said content. The mounting position can be changed according to the force and moment to be detected.
また、本実施の形態で説明した各歪みゲージL1〜L4及びP1〜P4のブリッジ構成上の順番(ブリッジ構成上の各歪みゲージL1〜L4及びP1〜P4の位置)も、一例であり、検出しようとする力及びモーメントに応じて、変更可能であり、検出しようとする力及びモーメントが適切に検出できれば、どのような形態であってもよい。 The order of the strain gauges L1 to L4 and P1 to P4 described in the present embodiment on the bridge configuration (positions of the strain gauges L1 to L4 and P1 to P4 on the bridge configuration) is also an example, and is detected. Any form may be used as long as it can be changed according to the force and moment to be detected and the force and moment to be detected can be detected appropriately.
[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図9は、第2の実施の形態の分力計20の斜視図である。図10は第2の実施の形態の分力計20の正面図である。図11は第2の実施の形態の分力計20の展開図の一部の図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. FIG. 9 is a perspective view of the
図9及び図10に図示されるように、本実施の形態の分力計20は、基体1の加工面12の一端側に形成された貫通孔21によって形成された薄肉の薄肉部22、及び基体1の加工面12の他端側に形成された貫通孔23によって形成された薄肉の薄肉部24を備えている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
薄肉部22及び薄肉部24は、中央剛体部18の長さ方向(X軸方向)に作用する力に応じて伸縮するように形成されている。なお、薄肉部22は、例えば、第3の薄肉部に対応し、薄肉部24は、例えば、第4の薄肉部に対応する。
The
すなわち、本実施の形態の分力計20は、所定間隔隔てて所定方向(支柱19の高さ方向,受力面11に垂直な方向)に基体1から延出した所定高さの一対の支柱19(19a,19b)、上面に受力面11を備えると共に、厚みが支柱19の高さより薄くかつ長さが上記所定間隔より短い中央剛体部18、2つの薄肉部15,16に加え、更に薄肉部22及び薄肉部24を備えている。
That is, the
また、図9、図10、及び図11に図示されるように、薄肉部22の上下方向(Z軸方向)の両端部分、及び薄肉部24の上下方向の両端部分には、4枚の歪みゲージD1〜D4が取り付けられている。より具体的には、歪みゲージD1は薄肉部22の下端部分に取り付けられ、歪みゲージD2は薄肉部22の上端部分に取り付けられ、歪みゲージD3は薄肉部24の下端部分に取り付けられ、歪みゲージD4は薄肉部24の上端部分に取り付けられている。なお、これら4枚の歪みゲージD1〜D4は、例えば、第1の発明の第3の歪みゲージに対応する。すなわち、4つの歪みゲージD1〜D4は、薄肉部22の2箇所、及び薄肉部24の2箇所に取り付けられている。
Further, as shown in FIGS. 9, 10 and 11, there are four distortions at both ends in the vertical direction (Z-axis direction) of the
ここで、中央剛体部18にX軸方向の力のみが作用した場合には、4枚の歪みゲージD1〜D4の歪みは理論的には図12に示すような値となる。すなわち、歪みゲージD1及びD4の歪みは+εとなり、歪みゲージD2及びD3の歪みは−εとなる。なお、図12の例では矢印方向に力が作用しているものとする。
Here, when only the force in the X-axis direction is applied to the central
具体的な検出方法については、上記の第1の実施の形態で説明したような技術を用いて、4枚の歪みゲージL1〜L4を用いて中央剛体部18に作用する所定方向(受力面11の法線ベクトルの方向(受力面11と垂直な方向),Z軸方向)の力を検出することができ、4枚の歪みゲージP1〜P4を用いて中央剛体部18に作用する上記直交する方向の軸回りのモーメントを検出することができ、更に、4枚の歪みゲージD1〜D4を用いて中央剛体部18に作用する長さ方向(X軸方向)の力を検出することができる。すなわち、本実施の形態の分力計20は、3分力計として機能する。
As for a specific detection method, using the technique described in the first embodiment, a predetermined direction (power receiving surface) acting on the central
なお、第1の実施の形態と同様に、直交座標系のX、Y、Z軸の三軸において、X軸の方向を長さ方向、Y軸の方向を上記直交する方向、Z軸の方向を上記所定方向とする。また、第1の実施の形態と同様に、Ffはf軸方向の作用する力を示し、Mmはm軸回りの作用するモーメントを示す。 As in the first embodiment, in the three axes of the X, Y, and Z axes of the orthogonal coordinate system, the X-axis direction is the length direction, the Y-axis direction is the orthogonal direction, and the Z-axis direction. Is the predetermined direction. Similarly to the first embodiment, Ff represents a force acting in the f-axis direction, and Mm represents a moment acting around the m-axis.
本実施の形態の分力計20のような構造によれば、第1の実施の形態と同様に、その設計時に、中央剛体部18の長さdを調整することにより、歪みゲージL1〜L4及びD1〜D4による中央剛体部に作用する所定方向の力(Fz)の検出感度GFz、及び長さ方向の力(Fx)の検出感度GFxに影響を及ぼすことなく、歪みゲージP1〜P4による中央剛体部18に作用する直交する方向の軸(Y軸)回りのモーメント(My)の検出感度GMyを調整することができる。Fxの検出感度に影響を及ぼすことなく、長さdを調整することによりMyの検出感度を調整できるのは、下記の式(11)が示すように、大きさが2FであるFxの検出感度GFxが、長さdのパラメータに依存しないからである。
According to the structure of the
ただし、式(11)において、Lは薄肉部22,24の長さ、tは薄肉部22,24の厚み、bは薄肉部22,24の幅、Eは材質のヤング率(材料特性)である。
However, in Formula (11), L is the length of the
以上、本実施の形態の分力計20について説明した。本実施の形態の分力計20によれば、より容易に、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することができる、という効果が得られる。また、上記のように構成することで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる、という効果が得られる。本実施の形態の分力計20は、例えば、第1の実施の形態と同様に、測定対象物が1/4スケール程度の車両模型(例えば、全長約1m)である車両模型加振実験装置に組み込むことが可能である。
The
また、本実施の形態で説明した各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、及びD1〜D4の取り付け位置は、一例であり、上記の内容に限られない。検出しようとする力及びモーメントに応じて、その取り付け位置が変更可能である。 Moreover, the attachment position of each strain gauge L1-L4, P1-P4, and D1-D4 demonstrated by this Embodiment is an example, and is not restricted to said content. The mounting position can be changed according to the force and moment to be detected.
また、各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、及びD1〜D4のブリッジ構成上の順番(ブリッジ構成上の各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、及びD1〜D4の位置)は、検出しようとする力及びモーメントに応じて、様々な形態が考えられるが、検出しようとする力及びモーメントが適切に検出できる順番(位置)であれば、どのような形態であってもよい。 Also, the order of the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, and D1 to D4 in the bridge configuration (the positions of the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, and D1 to D4 on the bridge structure) will be detected. Various forms are conceivable depending on the force and the moment, and any form may be used as long as the force and the moment to be detected can be appropriately detected (position).
[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態について説明する。第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図13は、第3の実施の形態の分力計30の斜視図である。図14は第3の実施の形態の分力計30の展開図の一部の図である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. Parts similar to those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 13 is a perspective view of the
本実施の形態の分力計30は、第2の実施の形態の所定間隔隔てて所定方向(支柱19の高さ方向,受力面11に垂直な方向)に基体1から延出した所定高さの一対の支柱19(19a,19b)、上面に受力面11を備えると共に、厚みが支柱19の高さより薄くかつ長さが上記所定間隔より短い中央剛体部18、2つの薄肉部15,16、薄肉部22、及び薄肉部24を備えた剛体の構造物31を2つ備えている。この構造物31は、第2の実施の形態の分力計20から12枚の歪みゲージ(L1〜L4、P1〜P4、D1〜D4)を取り外したものに相当する。
The
この2つの構造物31は、一方の構造物31の加工面12と他方の構造物31の加工面12とが平行となるように配置されている。すなわち、一方の構造物31の薄肉部15と他方の構造物31の薄肉部15との距離と、一方の構造物31の薄肉部16と他方の構造物31の薄肉部16との距離とが同一となるように2つの構造物31は配置されている。より具体的には、例えば、一方の構造物31の薄肉部15の中心位置と他方の構造物31の薄肉部15の中心位置との距離と、一方の構造物31の薄肉部16の中心位置と他方の構造物31の薄肉部16の中心位置との距離とが同一となるように2つの構造物31は配置されている。
The two
すなわち、本実施の形態の分力計30は、所定間隔隔てて所定方向に基体1から延出した所定高さの一対の支柱19と、上面に受力面11を備えると共に、厚みが支柱19の高さより薄くかつ長さが上記所定間隔より短い中央剛体部18と、中央剛体部18の一端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部15と、中央剛体部18の他端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱の他方(支柱19b)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部16と、基体1の一端側に形成された貫通孔21によって形成され、かつ中央剛体部18の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部22と、基体1の他端側に形成された貫通孔23によって形成され、かつ中央剛体部18の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部24とを備えた2つの構造物31であって、一方の構造物31の薄肉部15と他方の構造物31の薄肉部15との距離と、一方の構造物31の薄肉部16と他方の構造物31の薄肉部16との距離とが同一となるように配置された2つの構造物31を備えている。
That is, the
図13及び図14に図示されるように、本実施の形態の分力計30は、連結用剛体部32を備えている。連結用剛体部32は、上面に受力面33を備えると共に、一方の構造物31の中央剛体部18と他方の構造物31の中央剛体部18とを下面で連結する。なお、連結用剛体部32は、一方の構造物31の中央剛体部18と他方の構造物31の中央剛体部18とを側面で連結するようにしてもよい。すなわち、連結用剛体部32は、一方の構造物31の中央剛体部18と他方の構造物31の中央剛体部18とを連結する。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
一方の構造物31の中央剛体部18の一端と薄肉部15との連結部分(より具体的には、薄肉部15の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージR2が取り付けられ、一方の構造物31の中央剛体部18の他端と薄肉部16との連結部分(より具体的には、薄肉部16の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージR4が取り付けられ、他方の構造物31の中央剛体部18の一端と薄肉部15との連結部分(より具体的には、薄肉部15の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージR1が取り付けられ、他方の構造物31の中央剛体部18の他端と薄肉部16との連結部分(より具体的には、薄肉部16の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージR3が取り付けられている。これら4つの歪みゲージR1〜R4は、例えば、第2の発明の第1の歪みゲージに対応する。すなわち、歪みゲージR1〜R4は、一方の構造物31の薄肉部15、一方の構造物31の薄肉部16、他方の構造物31の薄肉部15、及び他方の構造物31の薄肉部16に取り付けられている。
A strain gauge R2 is attached to a connecting portion (more specifically, an end of the
また、一方の構造物31の一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部と薄肉部15との連結部分(より具体的には、薄肉部15の支柱19a側の端部)に歪みゲージP3が取り付けられ、一方の構造物31の一対の支柱19の他方(支柱19b)の先端部と薄肉部16との連結部分(より具体的には、薄肉部16の支柱19b側の端部)に歪みゲージP4が取り付けられ、他方の構造物31の一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部と薄肉部15との連結部分(より具体的には、薄肉部15の支柱19a側の端部)に歪みゲージP1が取り付けられ、他方の構造物31の一対の支柱19の他方(支柱19b)の先端部と薄肉部16との連結部分(より具体的には、薄肉部16の支柱19b側の端部)に歪みゲージP2が取り付けられている。これら4つの歪みゲージP1〜P4は、例えば、第2の発明の第2の歪みゲージに対応する。すなわち、歪みゲージP1〜P4は、一方の構造物31の薄肉部15、一方の構造物31の薄肉部16、他方の構造物31の薄肉部15、及び他方の構造物31の薄肉部16に取り付けられている。
Further, a strain gauge is connected to a connecting portion (more specifically, an end portion of the
また、一方の構造物31の一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部と薄肉部15との連結部分(より具体的には、薄肉部15の支柱19a側の端部)に歪みゲージL3が取り付けられ、一方の構造物31の中央剛体部18の他端と薄肉部16との連結部分(より具体的には、薄肉部16の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージL4が取り付けられ、他方の構造物31の中央剛体部18の一端と薄肉部15との連結部分(より具体的には、薄肉部15の中央剛体部18側の端部)に歪みゲージL2が取り付けられ、他方の構造物31の一対の支柱19の他方(支柱19b)の先端部と薄肉部16との連結部分(より具体的には、薄肉部16の支柱19b側の端部)に歪みゲージL1が取り付けられている。これら4つの歪みゲージL1〜L4は、例えば、第2の発明の第3の歪みゲージに対応する。すなわち、歪みゲージL1〜L4は、一方の構造物31の薄肉部15、一方の構造物31の薄肉部16、他方の構造物31の薄肉部15、及び他方の構造物31の薄肉部16に取り付けられている。
Further, a strain gauge is connected to a connecting portion (more specifically, an end portion of the
また、一方の構造物31の薄肉部22の上下方向における下端部分に歪みゲージY1が取り付けられ、一方の構造物31の薄肉部24の上下方向における下端部分に歪みゲージY2が取り付けられ、他方の構造物31の薄肉部22の上下方向における上端部分に歪みゲージY3が取り付けられ、他方の構造物31の薄肉部24の上下方向における上端部分に歪みゲージY4が取り付けられている。これら4つの歪みゲージY1〜Y4は、例えば、第2の発明の第4の歪みゲージに対応する。すなわち、4つの歪みゲージY1〜Y4は、一方の構造物31の薄肉部22、一方の構造物31の薄肉部24、他方の構造物31の薄肉部22、及び他方の構造物31の薄肉部24に取り付けられている。
Also, a strain gauge Y1 is attached to the lower end portion in the vertical direction of the
また、一方の構造物31の薄肉部22の上下方向における上端部分に歪みゲージD3が取り付けられ、一方の構造物31の薄肉部24の上下方向における上端部分に歪みゲージD2が取り付けられ、他方の構造物31の薄肉部22の上下方向における下端部分に歪みゲージD4が取り付けられ、他方の構造物31の薄肉部24の上下方向における下端部分に歪みゲージD1が取り付けられている。これら4つの歪みゲージD1〜D4は、例えば、第2の発明の第5の歪みゲージに対応する。すなわち、4つの歪みゲージD1〜D4は、一方の構造物31の薄肉部22、一方の構造物31の薄肉部24、他方の構造物31の薄肉部22、及び他方の構造物31の薄肉部24に取り付けられている。
Further, a strain gauge D3 is attached to the upper end portion in the vertical direction of the
ここで、中央剛体部18にX軸方向の力のみが作用した場合には、4枚の歪みゲージD1〜D4の歪みは理論的には図15(A)に示すような値となる。すなわち、歪みゲージD2及びD4の歪みは+εとなり、歪みゲージD1及びD3の歪みは−εとなる。なお、図15(A)の例では矢印方向に力が作用しているものとする。
Here, when only the force in the X-axis direction is applied to the central
また、中央剛体部18にZ軸方向の力のみが作用した場合には、4枚の歪みゲージL1〜L4の歪みは理論的には図15(B)に示すような値となる。すなわち、歪みゲージL1及びL3の歪みは+εとなり、歪みゲージL2及びL4の歪みは−εとなる。なお、図15(B)の例では矢印方向に力が作用しているものとする。
Further, when only the force in the Z-axis direction is applied to the central
また、中央剛体部18にY軸方向の軸回りに作用するモーメントのみが作用した場合には、4枚の歪みゲージP1〜P4の歪みは理論的には図15(C)に示すような値となる。すなわち、歪みゲージP2及びP4の歪みは+εとなり、歪みゲージP1及びP3の歪みは−εとなる。なお、図15(C)の例では矢印方向にモーメントが作用しているものとする。
When only the moment acting around the axis in the Y-axis direction is applied to the central
また、中央剛体部18にX軸方向の軸回りに作用するモーメントのみが作用した場合には、4枚の歪みゲージR1〜R4の歪みは理論的には図15(D)に示すような値となる。すなわち、歪みゲージR2及びR4の歪みは+εとなり、歪みゲージR1及びR3の歪みは−εとなる。なお、図15(D)の例では矢印方向にモーメントが作用しているものとする。
When only the moment acting around the axis in the X-axis direction is applied to the central
また、中央剛体部18にZ軸方向の軸回りに作用するモーメントのみが作用した場合には、4枚の歪みゲージY1〜Y4の歪みは理論的には図15(E)に示すような値となる。すなわち、歪みゲージY1及びY3の歪みは+εとなり、歪みゲージY2及びY4の歪みは−εとなる。なお、図15(E)の例では矢印方向にモーメントが作用しているものとする。
Further, when only the moment acting around the axis in the Z-axis direction is applied to the central
具体的な検出方法については、上記の第1の実施の形態で説明したような技術を用いて、4枚の歪みゲージL1〜L4を用いて連結用剛体部32に作用する所定方向(Z軸方向)の力(Fz)を検出することができ、4枚の歪みゲージP1〜P4を用いて連結用剛体部32に作用する上記直交する方向(Y軸方向)の軸回りのモーメント(My)を検出することができ、4枚の歪みゲージD1〜D4を用いて連結用剛体部32に作用する長さ方向(X軸方向)の力(Fx)を検出することができる。更に、本実施の形態の分力計30では、4枚の歪みゲージR1〜R4を用いて連結用剛体部32に作用する長さ方向(X軸方向)の軸回りのモーメント(Mx)を検出することができ、また、4枚の歪みゲージY1〜Y4を用いて連結用剛体部32に作用する所定方向(Z軸方向)の軸回りのモーメント(Mz)を検出することができる。すなわち、本実施の形態の分力計30は、5分力計として機能する。
For a specific detection method, using the technique as described in the first embodiment, a predetermined direction (Z-axis) acting on the connecting
なお、ブリッジの組み方としては、従来公知の技術等を用いて、所望の各力及び各モーメントを検出することができるように、互いに対向する歪みゲージを定めることができる。 As a method of assembling the bridge, strain gauges facing each other can be determined so that desired forces and moments can be detected using a conventionally known technique or the like.
なお、第1の実施の形態と同様に、直交座標系のX、Y、Z軸の三軸において、X軸の方向を長さ方向、Y軸の方向を上記直交する方向、Z軸の方向を上記所定方向とする。また、第1の実施の形態と同様に、Ffはf軸方向の作用する力を示し、Mmはm軸回りの作用するモーメントを示す。 As in the first embodiment, in the three axes of the X, Y, and Z axes of the orthogonal coordinate system, the X-axis direction is the length direction, the Y-axis direction is the orthogonal direction, and the Z-axis direction. Is the predetermined direction. Similarly to the first embodiment, Ff represents a force acting in the f-axis direction, and Mm represents a moment acting around the m-axis.
本実施の形態の分力計30のような構造によれば、第2の実施の形態と同様に、その設計時に、中央剛体部18の長さdを調整することにより、歪みゲージL1〜L4及びD1〜D4による連結用剛体部32に作用する所定方向の力(Fz)の検出感度、及び長さ方向の力(Fx)の検出感度に影響を及ぼすことなく、歪みゲージP1〜P4による中央剛体部18に作用する直交する方向の軸(Y軸)回りのモーメント(My)の検出感度を調整することができる。
According to the structure of the
以上、本実施の形態の分力計30について説明した。本実施の形態の分力計30によれば、より容易に、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することができる、という効果が得られる。また、上記のように構成することで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる、という効果が得られる。本実施の形態の分力計30は、例えば、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同様に、測定対象物が1/4スケール程度の車両模型(例えば、全長約1m)である車両模型加振実験装置に組み込むことが可能である。
The
また、本実施の形態で説明した各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、及びY1〜Y4の取り付け位置は、一例であり、上記の内容に限られない。検出しようとする力及びモーメントに応じて、その取り付け位置が変更可能である。 Moreover, the attachment position of each strain gauge L1-L4, P1-P4, R1-R4, D1-D4, and Y1-Y4 demonstrated by this Embodiment is an example, and is not restricted to said content. The mounting position can be changed according to the force and moment to be detected.
また、各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、及びY1〜Y4のブリッジ構成上の順番(ブリッジ構成上の各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、及びY1〜Y4の位置)は、検出しようとする力及びモーメントに応じて、様々な形態が考えられるが、検出しようとする力及びモーメントが適切に検出できる順番(位置)であれば、どのような形態であってもよい。 Also, the order of the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, R1 to R4, D1 to D4, and Y1 to Y4 on the bridge configuration (the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, R1 to R4 on the bridge configuration) , D1 to D4, and positions Y1 to Y4) can take various forms depending on the force and moment to be detected, but in the order (position) in which the force and moment to be detected can be appropriately detected. Any form can be used.
[第4の実施の形態]
次に第4の実施の形態について説明する。第1の実施の形態、第2の実施の形態、及び第3の実施の形態と同様の部分については説明を省略する。図16は、第4の実施の形態の分力計40の斜視図である。図17は第4の実施の形態の分力計40の連結用剛体部41の平面図である。図18は第4の実施の形態の分力計40の展開図の一部の図である。本実施の形態の分力計40は、第3の実施の形態の分力計30の連結用剛体部32に4つの貫通孔を設けることにより4つの薄肉部が形成された連結用剛体部41の4つの薄肉部の各々に、4つの歪みゲージの各々を取り付けて、連結用剛体部41の中央部42に作用するY軸方向の力を検出可能にしたものである。本実施の形態の分力計40は、第3の実施の形態の分力計30に、上記のように連結用剛体部に新たな加工及び歪みゲージの取り付けを行っただけであり、その他の部分については第3の実施の形態と同様である。よって、以下の説明では、主に第3の実施の形態と異なる部分について行うこととする。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. The description of the same parts as those in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment will be omitted. FIG. 16 is a perspective view of a
なお、本実施の形態の分力計40は、上記第3の実施の形態と同様に、所定間隔隔てて所定方向に基体1から延出した所定高さの一対の支柱19と、上面に受力面11を備えると共に、厚みが支柱19の高さより薄くかつ長さが上記所定間隔より短い中央剛体部18と、中央剛体部18の一端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部15と、中央剛体部18の他端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱の他方(支柱19b)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部16と、基体1の一端側に形成された貫通孔21によって形成され、かつ中央剛体部18の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部22と、基体1の他端側に形成された貫通孔23によって形成され、かつ中央剛体部18の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部24とを備えた2つの構造物31であって、一方の構造物31の薄肉部15と他方の構造物31の薄肉部15との距離と、一方の構造物31の薄肉部16と他方の構造物31の薄肉部16との距離とが同一となるように配置された2つの構造物31を備えている。
Note that, as in the third embodiment, the
図16、図17、及び図18に図示されるように、本実施の形態の分力計40は、連結用剛体部41を備えている。
As shown in FIGS. 16, 17, and 18, the
連結用剛体部41は、一方の構造物31側であってその中央部42に隣接する位置に形成された貫通孔43によって形成された薄肉の薄肉部44を含んで構成されている。この薄肉部44は、中央部42のY軸方向に作用する力に応じて伸縮する。
The connecting
また、連結用剛体部41は、一方の構造物31側であってその中央部42に隣接すると共に、貫通孔43(より具体的には貫通孔43の中心位置)からX軸方向に予め定められた第1の距離離れた位置に中心が形成された貫通孔45によって形成された薄肉の薄肉部46を含んで構成されている。この薄肉部46は、中央部42のY軸方向に作用する力に応じて伸縮する。
Further, the connecting
また、連結用剛体部41は、他方の構造物31側であってその中央部42に隣接すると共に貫通孔43(より具体的には貫通孔43の中心位置)からY軸方向に予め定められた第2の距離離れた位置に中心が形成された貫通孔47によって形成された薄肉の薄肉部48を含んで構成されている。この薄肉部48は、中央部42のY軸方向に作用する力に応じて伸縮する。
The connecting
また、連結用剛体部41は、他方の構造物31側であってその中央部42に隣接すると共に、貫通孔47(より具体的には貫通孔47の中心位置)からX軸方向に上記第1の距離離れた位置に中心が形成された貫通孔49によって形成された薄肉の薄肉部50を含んで構成されている。この薄肉部50は、中央部42のY軸方向に作用する力に応じて伸縮する。
The connecting
上述したように、薄肉部44、薄肉部46、薄肉部48、及び薄肉部50は、中央部42のY軸方向に作用する力に応じて伸縮するように形成されている。なお、薄肉部44は、例えば、第5の薄肉部に対応し、薄肉部46は、例えば、第6の薄肉部に対応し、薄肉部48は、例えば、第7の薄肉部に対応し、薄肉部50は、例えば、第8の薄肉部に対応する。
As described above, the
また、薄肉部44の中央部42が隣接する側の逆側の端部に歪みゲージS1が取り付けられ、薄肉部46の中央部42が隣接する側の逆側の端部に歪みゲージS3が取り付けられ、薄肉部48の中央部42が隣接する側の逆側の端部に歪みゲージS4が取り付けられ、薄肉部50の中央部42が隣接する側の逆側の端部に歪みゲージS2が取り付けられている。これら4つの歪みゲージS1〜S4は、例えば、第2の発明の第6の歪みゲージに対応する。
Further, a strain gauge S1 is attached to the opposite end of the
なお、薄肉部44の中央部42が隣接する側の端部に歪みゲージS4を取り付け、薄肉部46の中央部42が隣接する側の端部に歪みゲージS2を取り付け、薄肉部48の中央部42が隣接する側の端部に歪みゲージS1を取り付け、薄肉部50の中央部42が隣接する側の端部に歪みゲージS3を取り付けるようにしてもよい。
The strain gauge S4 is attached to the end of the
すなわち、4つの歪みゲージS1〜S4は、薄肉部44、薄肉部46、薄肉部48、及び薄肉部50に取り付けられている。
That is, the four strain gauges S <b> 1 to S <b> 4 are attached to the
なお、各図では中央部42の中央に受力部を設けてこの受力部に力及びモーメントが作用されるように構成された例が示されているが、この受力部は省略可能であり、このように受力部を省略した場合には中央部42に力及びモーメントが作用する。以下、「中央部42に力及びモーメントが作用する」との表現は、これは、受力部が省略された場合には、中央部42に力及びモーメントが作用することを意味し、受力部が設けられている場合には、受力部に力及びモーメントが作用することを意味する。
Each figure shows an example in which a force receiving portion is provided in the center of the
ここで、中央部42にY軸方向の力のみが作用した場合には、4枚の歪みゲージS1〜S4の歪みは理論的には図19に示すような値となる。すなわち、歪みゲージS2及びS4の歪みは+εとなり、歪みゲージS1及びS3の歪みは−εとなる。なお、図19の例では矢印方向に力が作用しているものとする。
Here, when only the force in the Y-axis direction acts on the
中央部42に作用するY軸方向の力については、上記の第1の実施の形態〜第3の実施の形態で説明したような技術を用いて検出することができる。すなわち、4枚の歪みゲージS1〜S4を用いて中央部42に作用するY軸方向の力Fyを検出することができる。なお、本実施の形態では、4枚の歪みゲージL1〜L4を用いて中央部42に作用する所定方向(Z軸方向)の力(Fz)を検出することができ、4枚の歪みゲージP1〜P4を用いて中央部42に作用する上記直交する方向(Y軸方向)の軸回りのモーメント(My)を検出することができ、4枚の歪みゲージD1〜D4を用いて中央部42に作用する長さ方向(X軸方向)の力(Fx)を検出することができ、4枚の歪みゲージR1〜R4を用いて中央部42に作用する長さ方向(X軸方向)の軸回りのモーメント(Mx)を検出することができ、また、4枚の歪みゲージY1〜Y4を用いて中央部42に作用する所定方向(Z軸方向)の軸回りのモーメント(Mz)を検出することができる。よって、本実施の形態の分力計40は、6分力計として機能する。
About the force of the Y-axis direction which acts on the
なお、本実施の形態においても、直交座標系のX、Y、Z軸の三軸において、X軸の方向を長さ方向、Y軸の方向を上記直交する方向、Z軸の方向を上記所定方向とする。また、本実施の形態においても、Ffはf軸方向の作用する力を示し、Mmはm軸回りの作用するモーメントを示す。 Also in this embodiment, in the three axes of the X, Y, and Z axes of the orthogonal coordinate system, the X-axis direction is the length direction, the Y-axis direction is the orthogonal direction, and the Z-axis direction is the predetermined direction. The direction. Also in this embodiment, Ff represents the force acting in the f-axis direction, and Mm represents the moment acting around the m-axis.
本実施の形態の分力計40のような構造によれば、上記の第1の実施の形態等と同様の原理で、その設計時に、中央剛体部18の長さdを調整することにより、歪みゲージL1〜L4、D1〜D4、及びS1〜S4による中央部42に作用する所定方向の力(Fz)の検出感度GFz、長さ方向の力(Fx)の検出感度GFx、及び直交する方向の力(Fy)の検出感度GFyに影響を及ぼすことなく、歪みゲージP1〜P4の中央部42に作用する直交する方向の軸(Y軸)回りのモーメント(My)の検出感度GMyを調整することができる。Fyの検出感度GFyに影響を及ぼすことなく、長さdを調整することによりMyの検出感度GMyを調整できるのは、下記の式(12)が示すように、Fyの検出感度GFyの値が、長さdの値によって影響を受けないからである。
According to the structure such as the
ただし、式(12)において、Lは薄肉部44,46,48,50の長さ、tは薄肉部44,46,48,50の厚み、bは薄肉部44,46,48,50の幅、Eは材質のヤング率(材料特性)である。
However, in Formula (12), L is the length of
このように本実施の形態の分力計40によれば、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。
As described above, according to the
以上、本実施の形態の分力計40について説明した。本実施の形態の分力計40によれば、より容易に、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することができる、という効果が得られる。また、上記のように構成することで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる、という効果が得られる。本実施の形態の分力計40は、例えば、第1の実施の形態等と同様に、測定対象物が1/4スケール程度の車両模型(例えば、全長約1m)である車両模型加振実験装置に組み込むことが可能である。
The
また、本実施の形態で説明した各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、Y1〜Y4、及びS1〜S4の取り付け位置は、一例であり、上記の内容に限られない。検出しようとする力及びモーメントに応じて、その取り付け位置が変更可能である。 Moreover, the attachment positions of the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, R1 to R4, D1 to D4, Y1 to Y4, and S1 to S4 described in the present embodiment are examples, and are limited to the above contents. I can't. The mounting position can be changed according to the force and moment to be detected.
また、各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、Y1〜Y4、及びS1〜S4のブリッジ構成上の順番(ブリッジ構成上の各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、Y1〜Y4、及びS1〜S4の位置)は、検出しようとする力及びモーメントに応じて、様々な形態が考えられるが、検出しようとする力及びモーメントが適切に検出できる順番(位置)であれば、どのような形態であってもよい。 Also, the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, R1 to R4, D1 to D4, Y1 to Y4, and the order of S1 to S4 on the bridge configuration (each of the strain gauges L1 to L4 and P1 to P4 on the bridge configuration). , R1 to R4, D1 to D4, positions Y1 to Y4, and S1 to S4) may take various forms depending on the force and moment to be detected, but the force and moment to be detected are appropriate. Any form may be used as long as the order (position) can be detected.
[第5の実施の形態]
次に第5の実施の形態について説明する。第1の実施の形態、第2の実施の形態、第3の実施の形態、及び第4の実施の形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図20は、第5の実施の形態の分力計55の斜視図である。図21は第5の実施の形態の分力計55の連結用剛体部41の平面図である。図22は第5の実施の形態の分力計55の展開図の一部の図である。本実施の形態の分力計55と、第4の実施の形態の分力計40とで異なる点は、4つの歪みゲージY1〜Y4の取り付け位置だけであり、その他については同様の構成である。よって、以下の説明では、第4の実施の形態と異なる部分について主に行うこととする。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment will be described. Parts similar to those in the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 20 is a perspective view of a
なお、本実施の形態の分力計55は、上記第3の実施の形態や上記第4の実施の形態と同様に、所定間隔隔てて所定方向に基体1から延出した所定高さの一対の支柱19と、上面に受力面11を備えると共に、厚みが支柱19の高さより薄くかつ長さが上記所定間隔より短い中央剛体部18と、中央剛体部18の一端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部15と、中央剛体部18の他端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱の他方(支柱19b)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部16と、基体1の一端側に形成された貫通孔21によって形成され、かつ中央剛体部18の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部22と、基体1の他端側に形成された貫通孔23によって形成され、かつ中央剛体部18の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部24とを備えた2つの構造物31であって、一方の構造物31の薄肉部15と他方の構造物31の薄肉部15との距離と、一方の構造物31の薄肉部16と他方の構造物31の薄肉部16との距離とが同一となるように配置された2つの構造物31を備えている。
Note that, as in the third embodiment and the fourth embodiment, the
図20、図21、及び図22に図示されるように、本実施の形態の分力計55では、薄肉部44の中央部42が隣接する側の端部に歪みゲージY1が取り付けられ、薄肉部46の中央部42が隣接する側の端部に歪みゲージY2が取り付けられ、薄肉部48の中央部42が隣接する側の端部に歪みゲージY4が取り付けられ、薄肉部50の中央部42が隣接する側の端部に歪みゲージY3が取り付けられている。本実施の形態のこれら4つの歪みゲージY1〜Y4は、例えば、第3の発明の第6の歪みゲージに対応する。
As shown in FIGS. 20, 21, and 22, in the
なお、薄肉部44の中央部42が隣接する側の逆側の端部に歪みゲージY4を取り付け、薄肉部46の中央部42が隣接する側の逆側の端部に歪みゲージY3を取り付け、薄肉部48の中央部42が隣接する側の逆側の端部に歪みゲージY1を取り付け、薄肉部50の中央部42が隣接する側の逆側の端部に歪みゲージY2を取り付けるようにしてもよい。
The strain gauge Y4 is attached to the opposite end of the side where the
すなわち、4つの歪みゲージY1〜Y4は、薄肉部44、薄肉部46、薄肉部48、及び薄肉部50に取り付けられている。
That is, the four strain gauges Y <b> 1 to Y <b> 4 are attached to the
ここで、中央部42にZ軸方向の軸回りのモーメントのみが作用した場合には、4枚の歪みゲージY1〜Y4の歪みは理論的には図23に示すような値となる。すなわち、歪みゲージY1及びY3の歪みは+εとなり、歪みゲージY2及びY4の歪みは−εとなる。なお、図23の例では矢印方向にモーメントが作用しているものとする。
Here, when only the moment around the axis in the Z-axis direction acts on the
中央部42に作用するZ軸方向の軸回りのモーメントについては、上記の第1の実施の形態〜第4の実施の形態で説明したような技術を用いて検出することができる。すなわち、4枚の歪みゲージY1〜Y4を用いて中央部42に作用するZ軸方向の軸回りのモーメントを検出することができる。なお、本実施の形態の分力計55は、6分力計として機能する。
The moment about the Z-axis direction acting on the
なお、本実施の形態においても、直交座標系のX、Y、Z軸の三軸において、X軸の方向を長さ方向、Y軸の方向を上記直交する方向、Z軸の方向を上記所定方向とする。また、本実施の形態においても、Ffはf軸方向の作用する力を示し、Mmはm軸回りの作用するモーメントを示す。 Also in this embodiment, in the three axes of the X, Y, and Z axes of the orthogonal coordinate system, the X-axis direction is the length direction, the Y-axis direction is the orthogonal direction, and the Z-axis direction is the predetermined direction. The direction. Also in this embodiment, Ff represents the force acting in the f-axis direction, and Mm represents the moment acting around the m-axis.
本実施の形態の分力計55のような構造によれば、上記の第4の実施の形態と同様の原理で、その設計時に、中央剛体部18の長さdを調整することにより、歪みゲージL1〜L4、D1〜D4、及びS1〜S4による、中央部42に作用する所定方向の力(Fz)の検出感度GFz、長さ方向(X軸方向)の力の検出感度GFx、及び直交する方向(Y軸方向)の力の検出感度GFyに影響を及ぼすことなく、歪みゲージP1〜P4による中央部42に作用する直交する方向の軸(Y軸)回りのモーメント(My)の検出感度を調整することができる。
According to the structure such as the
また、本実施の形態の分力計55のような構造によれば、設計時に、貫通孔43と貫通孔45との間隔、及び貫通孔47と貫通孔49との間隔を調整して中央部42の長さ方向の大きさ(長さ)を調整することにより、所定方向の力の検出感度GFz、長さ方向の力の検出感度GFx、及び上記直交する方向の力の検出感度GFyに影響を及ぼすことなく、歪みゲージY1〜Y4による中央部42に作用する上記所定方向の軸回りのモーメントMzの検出感度GMzを調整することができる。これは、下記の式(13)が示すように、中央部42の長さ方向の大きさd´は、本実施の形態におけるモーメントMzの検出感度GMzの値には影響を与えるが、上記で説明したように、検出感度GFz、検出感度GFx、及び検出感度GFyの値には影響を与えないからである。
Further, according to the structure such as the
ただし、式(13)において、Lは薄肉部44,46,48,50の長さ、tは薄肉部44,46,48,50の厚み、bは薄肉部44,46,48,50の幅、Eは材質のヤング率(材料特性)である。
However, in Formula (13), L is the length of
更に、本実施の形態の分力計55のような構造によれば、設計時に、一方の構造物31の薄肉部15と他方の構造物31の薄肉部15との距離(一方の構造物31の薄肉部16と他方の構造物31の薄肉部16との距離)d´´を調整することにより、所定方向の力の検出感度GFz、長さ方向の力の検出感度GFx、及び上記直交する方向の力の検出感度GFyに影響を及ぼすことなく、歪みゲージR1〜R4による中央部42に作用する長さ方向の軸回りのモーメントMxの検出感度GMxを調整することができる。これは、下記の式(14)が示すように、一方の構造物31の薄肉部15と他方の構造物31の薄肉部15との距離d´´は、モーメントMxの検出感度GMxの値には影響を与えるが、上記で説明したように、検出感度GFz、検出感度GFx、及び検出感度GFyの値には影響を与えないからである。
Furthermore, according to the structure such as the
ただし、式(14)において、Lは薄肉部15,16の長さ、tは薄肉部15,16の厚み、bは薄肉部15,16の幅、Eは材質のヤング率(材料特性)である。
However, in Formula (14), L is the length of the
このように本実施の形態の分力計55によれば、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。
As described above, according to the
以上、本実施の形態の分力計55について説明した。本実施の形態の分力計55によれば、より容易に、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することができる、という効果が得られる。また、上記のように構成することで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる、という効果が得られる。本実施の形態の分力計55は、例えば、第1の実施の形態等と同様に、測定対象物が1/4スケール程度の車両模型(例えば、全長約1m)である車両模型加振実験装置に組み込むことが可能である。
In the above, the
また、本実施の形態で説明した各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、Y1〜Y4、及びS1〜S4の取り付け位置は、一例であり、上記の内容に限られない。検出しようとする力及びモーメントに応じて、その取り付け位置が変更可能である。 Moreover, the attachment positions of the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, R1 to R4, D1 to D4, Y1 to Y4, and S1 to S4 described in the present embodiment are examples, and are limited to the above contents. I can't. The mounting position can be changed according to the force and moment to be detected.
また、各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、Y1〜Y4、及びS1〜S4のブリッジ構成上の順番(ブリッジ構成上の各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、Y1〜Y4、及びS1〜S4の位置)は、検出しようとする力及びモーメントに応じて、様々な形態が考えられるが、検出しようとする力及びモーメントが適切に検出できる順番(位置)であれば、どのような形態であってもよい。 Also, the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, R1 to R4, D1 to D4, Y1 to Y4, and the order of S1 to S4 on the bridge configuration (each of the strain gauges L1 to L4 and P1 to P4 on the bridge configuration). , R1 to R4, D1 to D4, positions Y1 to Y4, and S1 to S4) may take various forms depending on the force and moment to be detected, but the force and moment to be detected are appropriate. Any form may be used as long as the order (position) can be detected.
[第6の実施の形態]
次に第6の実施の形態について説明する。第1の実施の形態、第2の実施の形態、第3の実施の形態、第4の実施の形態、及び第5の実施の形態と同様の部分については説明を省略する。図24は、第6の実施の形態の分力計60の斜視図である。図25は第6の実施の形態の分力計60の連結用剛体部61の平面図である。図26は第6の実施の形態の分力計60の展開図の一部の図である。本実施の形態の分力計60と、第5の実施の形態の分力計55とで異なる点は、本実施の形態の分力計60は、中央部42の中央が加工されて、4つの歪みゲージY1〜Y4の取り付け位置が変更になった点であり、その他については同様の構成である。よって、以下の説明では、第5の実施の形態と異なる部分について主に行うこととする。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment will be described. The description of the same parts as those of the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment is omitted. FIG. 24 is a perspective view of a
なお、本実施の形態の分力計60は、上記第3の実施の形態、上記第4の実施の形態、及び上記第5の実施の形態と同様に、所定間隔隔てて所定方向に基体1から延出した所定高さの一対の支柱19と、上面に受力面11を備えると共に、厚みが支柱19の高さより薄くかつ長さが上記所定間隔より短い中央剛体部18と、中央剛体部18の一端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱19の一方(支柱19a)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部15と、中央剛体部18の他端を中央剛体部18の上面側で一対の支柱の他方(支柱19b)の先端部に連結すると共に、中央剛体部18の上記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部16と、基体1の一端側に形成された貫通孔21によって形成され、かつ中央剛体部18の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部22と、基体1の他端側に形成された貫通孔23によって形成され、かつ中央剛体部18の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の薄肉部24とを備えた2つの構造物31であって、一方の構造物31の薄肉部15と他方の構造物31の薄肉部15との距離と、一方の構造物31の薄肉部16と他方の構造物31の薄肉部16との距離とが同一となるように配置された2つの構造物31を備えている。
The
図24、図25、及び図26に図示されるように、本実施の形態の分力計60は、連結用剛体部61を備えている。連結用剛体部61は、中央部42の中央に設けられた四角形の貫通孔62によって形成された4つの縁62_a,62_b,62_c,62_dのうち対向する2辺の縁62_a,62_cと受力部63とを連結すると共に、受力部63の上記長さ方向(X軸方向)に作用する力に応じて伸縮する薄肉の2つの薄肉部64,65、及び上記四角形の貫通孔62によって形成された4つの縁62_a,62_b,62_c,62_dのうち上記2辺と異なる対向する2辺の縁62_b,62_dと受力部63とを連結すると共に、受力部63の直交する方向(Y軸方向)に作用する力に応じて伸縮する薄肉の2つの薄肉部66,67を含んで構成されている。なお、2つの薄肉部64,65は第9の薄肉部に対応し、2つの薄肉部66,67は第10の薄肉部に対応する。
As shown in FIGS. 24, 25, and 26, the
また、2つの薄肉部66,67の一方(例えば、薄肉部66)における一方の構造物31側の面の両端部分に歪みゲージY1及びY2が取り付けられ、2つの薄肉部66,67の他方(例えば、薄肉部67)における他方の構造物31側の面の両端部分に歪みゲージY3及びY4が取り付けられている。本実施の形態のこれら4つの歪みゲージY1〜Y4は、例えば、第4の発明の第6の歪みゲージに対応する。
In addition, strain gauges Y1 and Y2 are attached to both end portions of the surface on the one
すなわち、4つの歪みゲージY1〜Y4は、2つの薄肉部66,67の一方(例えば、薄肉部66)の2箇所、及び2つの薄肉部66,67の他方(例えば、薄肉部67)の2箇所に取り付けられている。なお、4つの歪みゲージY1〜Y4を、2つの薄肉部64,65の一方(例えば、薄肉部64)の2箇所、及び2つの薄肉部64,65の他方(例えば、薄肉部65)の2箇所に取り付けるようにしてもよい。
That is, the four strain gauges Y1 to Y4 are two portions of one of the two
ここで、受力部63にZ軸方向の軸回りのモーメント(Mz)のみが作用した場合には、4枚の歪みゲージY1〜Y4の歪みは理論的には図27に示すような値となる。すなわち、歪みゲージY1及びY3の歪みは+εとなり、歪みゲージY2及びY4の歪みは−εとなる。なお、図27の例では矢印方向にモーメントが作用しているものとする。
Here, when only the moment (Mz) around the axis in the Z-axis direction acts on the
受力部63に作用するZ軸方向の軸回りのモーメントについては、上記の第1の実施の形態〜第5の実施の形態で説明したような技術を用いて検出することができる。すなわち、4枚の歪みゲージY1〜Y4を用いて受力部63に作用するZ軸方向の軸回りのモーメントを検出することができる。なお、本実施の形態の分力計60は、6分力計として機能する。
The moment about the Z-axis direction acting on the
なお、本実施の形態においても、直交座標系のX、Y、Z軸の三軸において、X軸の方向を長さ方向、Y軸の方向を上記直交する方向、Z軸の方向を上記所定方向とする。また、本実施の形態においても、Ffはf軸方向の作用する力を示し、Mmはm軸回りの作用するモーメントを示す。 Also in this embodiment, in the three axes of the X, Y, and Z axes of the orthogonal coordinate system, the X-axis direction is the length direction, the Y-axis direction is the orthogonal direction, and the Z-axis direction is the predetermined direction. The direction. Also in this embodiment, Ff represents the force acting in the f-axis direction, and Mm represents the moment acting around the m-axis.
本実施の形態の分力計60のような構造によれば、上記の第4の実施の形態や第5の実施の形態と同様の原理で、その設計時に、中央剛体部18の長さdを調整することにより、歪みゲージL1〜L4、D1〜D4、及びS1〜S4による受力部63に作用する所定方向の力(Fz)の検出感度GFz、長さ方向(X軸方向)の力の検出感度GFx、及び直交する方向(Y軸方向)の力の検出感度GFyに影響を及ぼすことなく、歪みゲージP1〜P4による受力部63に作用する直交する方向の軸(Y軸)回りのモーメント(My)の検出感度GMyを調整することができる。
According to the structure such as the
また、本実施の形態の分力計60のような構造によれば、受力部63の長さ方向(X軸方向)の大きさ(長さ)d1、及び受力部63の長さ方向と直交する方向(Y軸方向)の大きさd2を調整することにより、所定方向の力の検出感度GFz、長さ方向の力の検出感度GFx、及び上記直交する方向の力の検出感度GFyに影響を及ぼすことなく、歪みゲージY1〜Y4による受力部63に作用する前記所定方向の軸回りのモーメントMzの検出感度GMzを調整することができる。これは、下記の式(15)が示すように、受力部63の長さ方向(X軸方向)の大きさd1、及び受力部63のY軸方向の大きさd2は、本実施の形態のモーメントMzの検出感度GMzの値には影響を与えるが、上記で説明したように、検出感度GFz、検出感度GFx、及び検出感度GFyの値には影響を与えないからである。
Further, according to the structure of the
ただし、式(15)において、Lは薄肉部64,65,66,67の長さ、tは薄肉部64,65,66,67の厚み、bは薄肉部64,65,66,67の幅、Eは材質のヤング率(材料特性)である。
However, in Formula (15), L is the length of
更に、本実施の形態の分力計60のような構造によれば、上記の第5の実施の形態と同様の原理で、設計時に、一方の構造物31の薄肉部15と他方の構造物31の薄肉部15との距離(一方の構造物31の薄肉部16と他方の構造物31の薄肉部16との距離)d´´を調整することにより、所定方向の力の検出感度GFz、長さ方向の力の検出感度GFx、及び上記直交する方向の力の検出感度GFyに影響を及ぼすことなく、歪みゲージR1〜R4による受力部63に作用する長さ方向の軸回りのモーメントMxの検出感度GMxを調整することができる。
Further, according to the structure such as the
このように本実施の形態の分力計60によれば、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することがより容易となる。
As described above, according to the
以上、本実施の形態の分力計60について説明した。本実施の形態の分力計60によれば、より容易に、設計時において、モーメントの検出感度と力の検出感度とを独立して調整することができる、という効果が得られる。また、上記のように構成することで、従来の分力計と比較して小型化が可能となり、様々な検出対象物に対して組み込み易くなる、という効果が得られる。本実施の形態の分力計60は、例えば、第1の実施の形態等と同様に、測定対象物が1/4スケール程度の車両模型(例えば、全長約1m)である車両模型加振実験装置に組み込むことが可能である。
The
また、本実施の形態で説明した各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、Y1〜Y4、及びS1〜S4の取り付け位置は、一例であり、上記の内容に限られない。検出しようとする力及びモーメントに応じて、その取り付け位置が変更可能である。 Moreover, the attachment positions of the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, R1 to R4, D1 to D4, Y1 to Y4, and S1 to S4 described in the present embodiment are examples, and are limited to the above contents. I can't. The mounting position can be changed according to the force and moment to be detected.
また、各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、Y1〜Y4、及びS1〜S4のブリッジ構成上の順番(ブリッジ構成上の各歪みゲージL1〜L4、P1〜P4、R1〜R4、D1〜D4、Y1〜Y4、及びS1〜S4の位置)は、検出しようとする力及びモーメントに応じて、様々な形態が考えられるが、検出しようとする力及びモーメントが適切に検出できる順番(位置)であれば、どのような形態であってもよい。 Also, the strain gauges L1 to L4, P1 to P4, R1 to R4, D1 to D4, Y1 to Y4, and the order of S1 to S4 on the bridge configuration (each of the strain gauges L1 to L4 and P1 to P4 on the bridge configuration). , R1 to R4, D1 to D4, positions Y1 to Y4, and S1 to S4) may take various forms depending on the force and moment to be detected, but the force and moment to be detected are appropriate. Any form may be used as long as the order (position) can be detected.
以上、第1〜第6の各実施の形態について説明した。なお、図28(A)及び図28(B)に示すように、第1〜第6の各実施の形態において、中央剛体部18の剛性を高めるための補強材70を中央剛体部18に取り付けるようにしてもよい。これにより、中央剛体部18の剛性が高まり、より精度良く検出対象の力及びモーメントを検出することができる。
The first to sixth embodiments have been described above. As shown in FIGS. 28A and 28B, in each of the first to sixth embodiments, a reinforcing
また、図29(A)及び図29(B)に示すように、第2〜第6の実施の形態において、基体の貫通孔21及び貫通孔23の間の部分の剛性を高めるための補強材71を基体の貫通孔21及び貫通孔23の間の部分に取り付けるようにしてもよい。これにより、基体の貫通孔21及び貫通孔23の間の部分の剛性が高まり、より精度良く検出対象の力及びモーメントを検出することができる。なお、第2〜第6の実施の形態において補強材70を取り付けると共に補強材71を取り付けるようにしてもよい。
In addition, as shown in FIGS. 29A and 29B, in the second to sixth embodiments, a reinforcing material for increasing the rigidity of the portion between the through
また、図30に示すように、直方体の剛体のブロックをワイヤ放電加工などによって一体成形型の分力計を生成するようにしてもよい。これにより、結合部の摩擦によるヒステリシスの発生を抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 30, a monolithic component force meter may be generated from a rectangular solid block by wire electric discharge machining or the like. Thereby, generation | occurrence | production of the hysteresis by the friction of a coupling | bond part can be suppressed.
1 基体
10 分力計
11 受力面
15,16薄肉部
18 中央剛体部
19a 一方の支柱
19b 他方の支柱
L,P 歪みゲージ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
上面に受力面を備えると共に、厚みが前記支柱の高さより薄くかつ長さが前記所定間隔より短い中央剛体部と、
前記中央剛体部の一端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の一方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第1の薄肉部と、
前記中央剛体部の他端を前記中央剛体部の上面側で前記一対の支柱の他方の先端部に連結すると共に、前記中央剛体部の前記所定方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第2の薄肉部と、
前記第1の薄肉部の2箇所、及び前記第2の薄肉部の2箇所に取り付けられた4つの第1の歪みゲージと、
前記第1の薄肉部の2箇所、及び前記第2の薄肉部の2箇所に取り付けられた4つの第2の歪みゲージと、
を備えた分力計。 A pair of struts of a predetermined height extending from the base body in a predetermined direction at a predetermined interval;
A central rigid body portion having a force receiving surface on the upper surface and having a thickness smaller than the height of the support column and a length shorter than the predetermined interval;
One end of the central rigid body portion is connected to one end portion of the pair of struts on the upper surface side of the central rigid body portion, and the first thin-walled member that expands and contracts according to the force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion. And the thin part of
The other end of the central rigid body portion is connected to the other tip of the pair of struts on the upper surface side of the central rigid body portion, and the thin rigid first portion that expands and contracts according to the force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion. 2 thin parts,
Two first strain gauges attached to two locations of the first thin portion and two locations of the second thin portion; and
Two second strain gauges attached to two locations of the first thin portion and two locations of the second thin portion;
A force meter equipped with.
前記基体の一端側に形成された第1の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第3の薄肉部と、
前記基体の他端側に形成された第2の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第4の薄肉部と、を含んで構成され、
前記第3の薄肉部の2箇所、及び前記第4の薄肉部の2箇所に取り付けられた4つの第3の歪みゲージ
を更に備えた請求項1記載の分力計。 The substrate is
A thin third portion formed by a first through-hole formed at one end of the base body and extending and contracting in response to a force acting in a length direction of the central rigid body portion;
And a fourth thin portion that is formed by a second through hole formed on the other end side of the base body and expands and contracts in response to a force acting in the length direction of the central rigid body portion. And
The component force meter according to claim 1, further comprising four third strain gauges attached to two locations of the third thin portion and two locations of the fourth thin portion.
前記一方の構造物の中央剛体部と前記他方の構造物の中央剛体部とを連結する連結用剛体部と、
前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第1の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第2の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第3の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第3の薄肉部、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部に取り付けられた4つの第4の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第3の薄肉部、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部に取り付けられた4つの第5の歪みゲージと、
を備えた分力計。 A central rigid body portion having a pair of struts having a predetermined height extending from the base body in a predetermined direction at a predetermined interval and a force receiving surface on the upper surface, and having a thickness smaller than the height of the strut and having a length shorter than the predetermined interval. And connecting one end of the central rigid body portion to one tip of the pair of struts on the upper surface side of the central rigid body portion, and extending and contracting according to the force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion The first thin wall portion and the other end of the central rigid body portion are connected to the other tip of the pair of struts on the upper surface side of the central rigid body portion, and the force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion The thin-walled second thin portion that expands and contracts in response to the first through-hole formed on one end side of the base and expands and contracts according to the force acting in the length direction of the central rigid body portion Formed on the third thin-walled portion and the other end of the base body. Two structures having a fourth thin-walled portion formed by a second through-hole and extending and contracting in response to a force acting in the length direction of the central rigid body portion, one structure The distance between the first thin-walled portion and the first thin-walled portion of the other structure is the same as the distance between the second thin-walled portion of one structure and the second thin-walled portion of the other structure. Two structures arranged so that
A connecting rigid body portion that connects the central rigid body portion of the one structure and the central rigid body portion of the other structure;
The first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the second thin portion of the other structure. Four first strain gauges attached to the thin section;
The first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the second thin portion of the other structure. Four second strain gauges attached to the thin section;
The first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the second thin portion of the other structure. Four third strain gauges attached to the thin section;
The third thin portion of the one structure, the fourth thin portion of the one structure, the third thin portion of the other structure, and the fourth portion of the other structure Four fourth strain gauges attached to the thin section;
The third thin portion of the one structure, the fourth thin portion of the one structure, the third thin portion of the other structure, and the fourth portion of the other structure Four fifth strain gauges attached to the thin section;
A force meter equipped with.
前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接する位置に形成された第3の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向及び前記所定方向と直交する方向の前記連結用剛体部の中央部に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第5の薄肉部と、
前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記一方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に第1の距離離れた位置に形成された第4の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第6の薄肉部と、
前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記直交する方向に第2の距離離れた位置に形成された第5の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第7の薄肉部と、
前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第5の貫通孔から前記他方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に前記第1の距離離れた位置に形成された第6の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第8の薄肉部と、を含んで構成され、
前記第5の薄肉部、前記第6の薄肉部、前記第7の薄肉部、及び前記第8の薄肉部に取り付けられた4つの第6の歪みゲージ
を更に備えた請求項3記載の分力計。 The connecting rigid body part is:
Formed by a third through hole formed at a position adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion on the one structure side of the connecting rigid body portion, and the length direction of the central rigid body portion; A thin fifth portion that expands and contracts according to the force acting on the central portion of the connecting rigid portion in the direction orthogonal to the predetermined direction;
It is on the one structure side of the connecting rigid body portion and is adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion, and from the third through hole in the length direction of the central rigid body portion of the one structure. A sixth thin-walled portion that is formed by a fourth through hole formed at a position separated by a first distance and that expands and contracts according to the force acting in the orthogonal direction at the center of the connecting rigid body portion When,
It is on the other structure side of the connecting rigid body part, adjacent to the central part of the connecting rigid body part, and formed at a position away from the third through hole by a second distance in the orthogonal direction. A seventh thin-walled portion that is formed by a fifth through-hole and expands and contracts in response to a force acting in the orthogonal direction of the central portion of the connecting rigid body portion;
On the other structure side of the connecting rigid body portion, adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion, and from the fifth through hole in the length direction of the central rigid body portion of the other structure. An eighth thin wall that is formed by a sixth through hole formed at a position apart from the first distance and that expands and contracts according to the force acting in the orthogonal direction of the central portion of the connecting rigid body portion And comprising
The component force according to claim 3, further comprising four sixth strain gauges attached to the fifth thin portion, the sixth thin portion, the seventh thin portion, and the eighth thin portion. Total.
前記一方の構造物の中央剛体部と前記他方の構造物の中央剛体部とを連結する連結用剛体部であって、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接する位置に形成された第3の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向及び前記所定方向と直交する方向の前記連結用剛体部の中央部に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第5の薄肉部、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記一方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に第1の距離離れた位置に形成された第4の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第6の薄肉部、前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記直交する方向に第2の距離離れた位置に形成された第5の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第7の薄肉部、及び前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第5の貫通孔から前記他方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に前記第1の距離離れた位置に形成された第6の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第8の薄肉部を含んで構成された連結用剛体部と、
前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第1の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第2の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第3の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第3の薄肉部、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部に取り付けられた4つの第4の歪みゲージと、
前記第5の薄肉部、前記第6の薄肉部、前記第7の薄肉部、及び前記第8の薄肉部に取り付けられた4つの第5の歪みゲージと、
前記第5の薄肉部、前記第6の薄肉部、前記第7の薄肉部、及び前記第8の薄肉部に取り付けられた4つの第6の歪みゲージと、
を備えた分力計。 A central rigid body portion having a pair of struts having a predetermined height extending from the base body in a predetermined direction at a predetermined interval and a force receiving surface on the upper surface, and having a thickness smaller than the height of the strut and having a length shorter than the predetermined interval. And connecting one end of the central rigid body portion to one tip of the pair of struts on the upper surface side of the central rigid body portion, and extending and contracting according to the force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion The first thin wall portion and the other end of the central rigid body portion are connected to the other tip of the pair of struts on the upper surface side of the central rigid body portion, and the force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion The thin-walled second thin portion that expands and contracts in response to the first through-hole formed on one end side of the base and expands and contracts according to the force acting in the length direction of the central rigid body portion Formed on the third thin-walled portion and the other end of the base body. Two structures having a fourth thin-walled portion formed by a second through-hole and extending and contracting in response to a force acting in the length direction of the central rigid body portion, one structure The distance between the first thin-walled portion and the first thin-walled portion of the other structure is the same as the distance between the second thin-walled portion of one structure and the second thin-walled portion of the other structure. Two structures arranged so that
A connecting rigid body portion for connecting a central rigid body portion of the one structure and a central rigid body portion of the other structure, wherein the connecting rigid body is on the one structure side of the connecting rigid body portion. It is formed by a third through-hole formed at a position adjacent to the central part of the part, and acts on the central part of the connecting rigid body part in the length direction of the central rigid body part and the direction orthogonal to the predetermined direction A fifth thin-walled portion that expands and contracts in response to force, is adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion on the one structure side of the connecting rigid body portion, and from the third through hole It is formed by a fourth through-hole formed at a position separated by a first distance in the length direction of the central rigid body portion of one structure and acts in the orthogonal direction of the central portion of the connecting rigid body portion. A sixth thin-walled portion that expands and contracts in response to the force to be applied, the connecting rigid A fifth portion formed on the other structure side of the portion and adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion and at a second distance away from the third through hole in the orthogonal direction. A thin-walled seventh thin portion that is formed by a through-hole and expands and contracts in response to a force acting in the direction perpendicular to the central portion of the connecting rigid body portion, and the other structure side of the connecting rigid body portion And is adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion and formed at a position away from the fifth through hole in the length direction of the central rigid body portion of the other structure by the first distance. A connecting rigid body portion formed by a sixth through-hole and configured to include a thin-walled eighth thin portion that expands and contracts in response to a force acting in the direction perpendicular to the central portion of the connecting rigid body portion; ,
The first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the second thin portion of the other structure. Four first strain gauges attached to the thin section;
The first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the second thin portion of the other structure. Four second strain gauges attached to the thin section;
The first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the second thin portion of the other structure. Four third strain gauges attached to the thin section;
The third thin portion of the one structure, the fourth thin portion of the one structure, the third thin portion of the other structure, and the fourth portion of the other structure Four fourth strain gauges attached to the thin section;
Four fifth strain gauges attached to the fifth thin portion, the sixth thin portion, the seventh thin portion, and the eighth thin portion;
Four sixth strain gauges attached to the fifth thin part, the sixth thin part, the seventh thin part, and the eighth thin part;
A force meter equipped with.
前記一方の構造物の中央剛体部と前記他方の構造物の中央剛体部とを連結する連結用剛体部であって、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接する位置に形成された第3の貫通孔によって形成され、かつ前記中央剛体部の長さ方向及び前記所定方向と直交する方向の前記連結用剛体部の中央部に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第5の薄肉部、前記連結用剛体部の前記一方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記一方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に第1の距離離れた位置に形成された第4の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第6の薄肉部、前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第3の貫通孔から前記直交する方向に第2の距離離れた位置に形成された第5の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第7の薄肉部、前記連結用剛体部の前記他方の構造物側であって前記連結用剛体部の中央部に隣接すると共に、前記第5の貫通孔から前記他方の構造物の前記中央剛体部の長さ方向に前記第1の距離離れた位置に形成された第6の貫通孔によって形成され、かつ前記連結用剛体部の中央部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の第8の薄肉部、前記中央部の中央に設けられた四角形の貫通孔によって形成された4つの縁のうち対向する2辺の縁と受力部とを連結すると共に、該受力部の前記長さ方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の2つの第9の薄肉部、及び前記四角形の貫通孔によって形成された4つの縁のうち前記2辺と異なる対向する2辺の縁と受力部とを連結すると共に、該受力部の前記直交する方向に作用する力に応じて伸縮する薄肉の2つの第10の薄肉部を含んで構成された連結用剛体部と、
前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第1の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第2の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第1の薄肉部、前記一方の構造物の前記第2の薄肉部、前記他方の構造物の前記第1の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第2の薄肉部に取り付けられた4つの第3の歪みゲージと、
前記一方の構造物の前記第3の薄肉部、前記一方の構造物の前記第4の薄肉部、前記他方の構造物の前記第3の薄肉部、及び前記他方の構造物の前記第4の薄肉部に取り付けられた4つの第4の歪みゲージと、
前記第5の薄肉部、前記第6の薄肉部、前記第7の薄肉部、及び前記第8の薄肉部に取り付けられた4つの第5の歪みゲージと、
前記2つの第10の薄肉部の一方の2箇所、及び前記2つの第10の薄肉部の他方の2箇所、または、前記2つの第9の薄肉部の一方の2箇所、及び前記2つの第9の薄肉部の他方の2箇所に取り付けられた4つの第6の歪みゲージと、
を備えた分力計。 A central rigid body portion having a pair of struts having a predetermined height extending from the base body in a predetermined direction at a predetermined interval and a force receiving surface on the upper surface, and having a thickness smaller than the height of the strut and having a length shorter than the predetermined interval. And connecting one end of the central rigid body portion to one tip of the pair of struts on the upper surface side of the central rigid body portion, and extending and contracting according to the force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion The first thin wall portion and the other end of the central rigid body portion are connected to the other tip of the pair of struts on the upper surface side of the central rigid body portion, and the force acting in the predetermined direction of the central rigid body portion The thin-walled second thin portion that expands and contracts in response to the first through-hole formed on one end side of the base and expands and contracts according to the force acting in the length direction of the central rigid body portion Formed on the third thin-walled portion and the other end of the base body. Two structures having a fourth thin-walled portion formed by a second through-hole and extending and contracting in response to a force acting in the length direction of the central rigid body portion, one structure The distance between the first thin-walled portion and the first thin-walled portion of the other structure is the same as the distance between the second thin-walled portion of one structure and the second thin-walled portion of the other structure. Two structures arranged so that
A connecting rigid body portion for connecting a central rigid body portion of the one structure and a central rigid body portion of the other structure, wherein the connecting rigid body is on the one structure side of the connecting rigid body portion. It is formed by a third through-hole formed at a position adjacent to the central part of the part, and acts on the central part of the connecting rigid body part in the length direction of the central rigid body part and the direction orthogonal to the predetermined direction A fifth thin-walled portion that expands and contracts in response to force, is adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion on the one structure side of the connecting rigid body portion, and from the third through hole It is formed by a fourth through-hole formed at a position separated by a first distance in the length direction of the central rigid body portion of one structure and acts in the orthogonal direction of the central portion of the connecting rigid body portion. A sixth thin-walled portion that expands and contracts in response to the force to be applied, the connecting rigid A fifth portion formed on the other structure side of the portion and adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion and at a second distance away from the third through hole in the orthogonal direction. A thin seventh portion that is formed by a through-hole and expands and contracts in response to a force acting in the direction perpendicular to the central portion of the connecting rigid body portion, on the other structure side of the connecting rigid body portion And is adjacent to the central portion of the connecting rigid body portion and is formed at a position away from the fifth through hole in the length direction of the central rigid body portion of the other structure by the first distance. A thin-walled eighth thin-walled portion which is formed by through-holes 6 and expands and contracts in response to the force acting in the orthogonal direction at the central portion of the connecting rigid body portion, and a rectangular shape provided at the center of the central portion. Of the four edges formed by the through-holes, And the four force-receiving portions, and the four thin-walled ninth thin portions that expand and contract in response to the force acting in the longitudinal direction of the force-receiving portion, and the four through holes formed in the square shape. Two tenth thin-walled members that connect two opposite edges of the edge and the force-receiving portion and extend and contract according to the force acting in the orthogonal direction of the force-receiving portion. A connecting rigid body portion including a portion;
The first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the second thin portion of the other structure. Four first strain gauges attached to the thin section;
The first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the second thin portion of the other structure. Four second strain gauges attached to the thin section;
The first thin portion of the one structure, the second thin portion of the one structure, the first thin portion of the other structure, and the second thin portion of the other structure. Four third strain gauges attached to the thin section;
The third thin portion of the one structure, the fourth thin portion of the one structure, the third thin portion of the other structure, and the fourth portion of the other structure Four fourth strain gauges attached to the thin section;
Four fifth strain gauges attached to the fifth thin portion, the sixth thin portion, the seventh thin portion, and the eighth thin portion;
One of the two tenth thin portions and the other two portions of the two tenth thin portions, or two of the two ninth thin portions, and the two tenth portions Four sixth strain gauges attached to the other two locations of the thin portion of 9;
A force meter equipped with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009270671A JP5273023B2 (en) | 2009-11-27 | 2009-11-27 | Component meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009270671A JP5273023B2 (en) | 2009-11-27 | 2009-11-27 | Component meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011112568A true JP2011112568A (en) | 2011-06-09 |
JP5273023B2 JP5273023B2 (en) | 2013-08-28 |
Family
ID=44235004
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009270671A Expired - Fee Related JP5273023B2 (en) | 2009-11-27 | 2009-11-27 | Component meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5273023B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017072602A (en) * | 2016-11-28 | 2017-04-13 | 株式会社ワコーテック | Force sensor |
JP2018091859A (en) * | 2018-02-13 | 2018-06-14 | 株式会社ワコーテック | Force sensor |
CN116929702A (en) * | 2023-09-15 | 2023-10-24 | 中国人民解放军32806部队 | Aerodynamics test balance device and test method for aircraft |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58101145U (en) * | 1981-12-28 | 1983-07-09 | 株式会社島津製作所 | load cell scale |
JPS5959388A (en) * | 1982-09-24 | 1984-04-05 | 富士通株式会社 | Robot |
JPS60257335A (en) * | 1984-06-04 | 1985-12-19 | Hitachi Ltd | Force sensor |
JPH02176438A (en) * | 1988-12-28 | 1990-07-09 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Force detecting apparatus |
JP2004045044A (en) * | 2002-07-08 | 2004-02-12 | Kansai Tlo Kk | 6-axis inner force sense sensor |
-
2009
- 2009-11-27 JP JP2009270671A patent/JP5273023B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58101145U (en) * | 1981-12-28 | 1983-07-09 | 株式会社島津製作所 | load cell scale |
JPS5959388A (en) * | 1982-09-24 | 1984-04-05 | 富士通株式会社 | Robot |
JPS60257335A (en) * | 1984-06-04 | 1985-12-19 | Hitachi Ltd | Force sensor |
JPH02176438A (en) * | 1988-12-28 | 1990-07-09 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Force detecting apparatus |
JP2004045044A (en) * | 2002-07-08 | 2004-02-12 | Kansai Tlo Kk | 6-axis inner force sense sensor |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017072602A (en) * | 2016-11-28 | 2017-04-13 | 株式会社ワコーテック | Force sensor |
JP2018091859A (en) * | 2018-02-13 | 2018-06-14 | 株式会社ワコーテック | Force sensor |
CN116929702A (en) * | 2023-09-15 | 2023-10-24 | 中国人民解放军32806部队 | Aerodynamics test balance device and test method for aircraft |
CN116929702B (en) * | 2023-09-15 | 2023-12-29 | 中国人民解放军32806部队 | Aerodynamics test balance device and test method for aircraft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5273023B2 (en) | 2013-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2909729B2 (en) | 6-component load cell | |
US7500406B2 (en) | Multiaxial sensor | |
US7441470B2 (en) | Strain gauge type sensor and strain gauge type sensor unit using the same | |
CN111094922B (en) | Force sensor, torque sensor, force sensing sensor, fingertip force sensor, and method for manufacturing same | |
JP2010185725A (en) | Multi-axis force sensor and acceleration sensor | |
WO2010079660A1 (en) | Force sensor | |
KR102183179B1 (en) | Multi-axis force-torque sensor using straingauges | |
Sun et al. | Design and optimization of a novel six-axis force/torque sensor with good isotropy and high sensitivity | |
JP5273023B2 (en) | Component meter | |
JP4877665B2 (en) | 3-axis force sensor | |
JP2021135104A (en) | Force sensor | |
Okumura et al. | High dynamic range sensing by a multistage six-axis force sensor with stopper mechanism | |
JP5117804B2 (en) | 6-axis force sensor | |
JP4909583B2 (en) | Multi-axis load cell | |
JP2767766B2 (en) | 6-axis force sensor | |
Sun et al. | Design of a novel Six-axis force/torque sensor based on strain gauges by finite element method | |
JP2000227373A (en) | Multi-axes force sensor | |
JP5765648B1 (en) | Force sensor | |
US20050120809A1 (en) | Robotic force sensing device | |
KR102088978B1 (en) | 6 axis force/torque sensor having enhanced characteristics of axis stiffness decoupling and isotropy | |
Feng et al. | Method of improving the sensitivity of large-range six-axis force/moment sensor using the principle of stress concentration | |
JP4249735B2 (en) | Force sensor | |
JP5719521B2 (en) | 3-axis force sensor | |
EP3295141B1 (en) | Multi axis load cell body | |
JPH0690099B2 (en) | Load detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110323 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130205 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130401 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130416 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130429 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |