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JP2018059881A - Measuring device - Google Patents

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JP2018059881A JP2016199350A JP2016199350A JP2018059881A JP 2018059881 A JP2018059881 A JP 2018059881A JP 2016199350 A JP2016199350 A JP 2016199350A JP 2016199350 A JP2016199350 A JP 2016199350A JP 2018059881 A JP2018059881 A JP 2018059881A
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幸久 伊藤
一希 木戸
Kazuki KIDO
一希 木戸
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Tomoyuki Morita
智之 森田
一希 岡本
Kazuki Okamoto
一希 岡本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring device capable of measuring three-component force and six-component force regarding grounding force of a tire with very high accuracy.SOLUTION: A measuring unit 14 of a tire testing device 10 includes: a base 24; a plate 22 arranged away from the base 24; and a plurality of sensors 26 for measuring loads on the plate 22. A sensor 26X has an X direction as a measuring direction, and freely slides in a Y direction relative to the base 24 or the plate 22. A sensor 26Y has the Y direction as a measuring direction, and freely slides in the X direction relative to the base 24 or the plate 22.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は計測装置に係り、特にタイヤの接地力について多分力を計測する計測装置に関する。   The present invention relates to a measuring device, and more particularly, to a measuring device that measures a multiplicity of force with respect to a ground contact force of a tire.

近年、走行車両のタイヤにかかる負荷(接地力)を正確に把握する試みが成されている。たとえば特許文献1は、柱部材にゲージを取り付けたセンサユニットを路面に埋設しており、このセンサユニットによってタイヤが通過する際の負荷を3次元的に計測できるようになっている。センサユニットは、タイヤの進行方向と直交する方向にライン状に複数配置されており、タイヤにかかる負荷をタイヤの幅方向に複数ヶ所で計測できるようになっている。   In recent years, attempts have been made to accurately grasp the load (contact force) applied to the tire of a traveling vehicle. For example, in Patent Document 1, a sensor unit in which a gauge is attached to a pillar member is embedded in a road surface, and a load when a tire passes through the sensor unit can be measured three-dimensionally. A plurality of sensor units are arranged in a line in a direction orthogonal to the traveling direction of the tire, and a load applied to the tire can be measured at a plurality of locations in the width direction of the tire.

ところで、特許文献1の計測装置は、タイヤの接地力を局所的に(すなわちピンポイントで)計測するものである。これに対して、タイヤ全体での接地力についても精度良く計測したいという要望がある。   By the way, the measuring apparatus of patent document 1 measures the ground contact force of a tire locally (namely, pinpoint). On the other hand, there is a demand to accurately measure the ground contact force of the entire tire.

タイヤ全体の接地力を計測する装置の構成としては、たとえば、タイヤの接地面積よりも大きいプレートを用意し、そのプレートをベースの上方に水平に配置するとともに、ベースとプレートの間に複数の荷重センサを設けて両者をセンサで連結することが考えられる。このような装置を用いれば、タイヤがプレート上を通過する際に、タイヤがプレートに及ぼす荷重をセンサによって計測することができる。   As a configuration of the device for measuring the contact force of the entire tire, for example, a plate larger than the contact area of the tire is prepared, and the plate is horizontally disposed above the base, and a plurality of loads are provided between the base and the plate. It is conceivable to provide a sensor and connect the two with the sensor. If such an apparatus is used, when the tire passes on the plate, the load exerted on the plate by the tire can be measured by the sensor.

特開2000−162054JP 2000-162054

しかしながら、上述の装置で試験したところ、データにバラつきが生じることがあり、接地力の多分力を正確に求めることが難しいという問題があった。特にプレートを屋外に配置した際にはデータが不安定になり、精度が低下しやすいという問題があった。   However, when the test was performed using the above-described apparatus, there was a problem in that the data might vary, and it was difficult to accurately determine the ground contact force. In particular, when the plate is placed outdoors, there is a problem that the data becomes unstable and the accuracy tends to decrease.

従来はタイヤ全体での接地力の計測について高い精度を必要としていなかったので、このような問題が着目されることも無かった。しかし、最近では、設計や開発の段階でシミュレーションが多用されるようになり、計測値に基づいての高度な解析が必要になっているため、計測データも高い精度が必要になっている。   Conventionally, high accuracy was not required for measuring the ground contact force of the entire tire, and such a problem was not noticed. However, recently, simulations are frequently used in the design and development stages, and advanced analysis based on measurement values is required. Therefore, measurement data also requires high accuracy.

本発明はこのような事情に鑑みて成されたものであり、タイヤの接地力について多分力を非常に高い精度で計測することのできる計測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a measuring device that can measure the force of the tire contact force with very high accuracy.

請求項1に記載の発明は前記目的を達成するために、ベースと、該ベースから離間して配置されるプレートと、該プレートにかかる負荷を計測する複数のセンサを備え、前記複数のセンサの少なくとも一つは、計測方向が前記プレートと平行であるとともに、前記計測方向と直交する方向に前記ベースまたは前記プレートに対してスライド自在であることを特徴とする計測装置を提供する。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a base, a plate arranged apart from the base, and a plurality of sensors for measuring a load applied to the plate. At least one of the measurement devices is characterized in that the measurement direction is parallel to the plate and is slidable with respect to the base or the plate in a direction perpendicular to the measurement direction.

請求項2に記載の発明は前記目的を達成するために、ベースと、該ベースから離間して配置されるプレートと、該プレートにかかる負荷を計測する複数のセンサを備え、前記複数のセンサには、計測方向が互いに直交し且つ前記プレートに平行である2種類のセンサが含まれ、該2種類のセンサはそれぞれ前記ベースまたは前記プレートに対して、自身の計測方向と直交する方向にスライド自在であることを特徴とする計測装置を提供する。   In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention includes a base, a plate that is spaced apart from the base, and a plurality of sensors that measure a load applied to the plate. Includes two types of sensors whose measurement directions are perpendicular to each other and parallel to the plate, and the two types of sensors are slidable in a direction perpendicular to their own measurement direction with respect to the base or the plate, respectively. Provided is a measuring device characterized by

本発明の発明者は、計測値が不安定になる要因として、計測環境の温度変化に着目した。そして、プレートが温度変化によって熱膨張または熱収縮した際、プレートとベースの間に固定されているセンサに応力がかかり、計測値に悪影響を及ぼすという着想に至った。   The inventor of the present invention paid attention to the temperature change of the measurement environment as a factor that makes the measurement value unstable. Then, when the plate thermally expands or contracts due to a temperature change, the sensor fixed between the plate and the base is stressed, resulting in an adverse effect on the measured value.

本発明はこのような着想に基づいて成されたものであり、センサがプレートとベースの一方に対して計測方向と直交する方向にスライド自在なので、プレートが熱膨張または熱収縮した際にセンサがスライドし、センサの変形を防止できる。また、センサは、スライド方向と直交する方向に計測するので、スライドしても計測精度が低下することは無く、正確に計測することができる。したがって、本発明によれば、プレートが熱膨張・熱収縮した場合であっても、安定した計測データを得ることができ、3分力や6分力を正しく求めることができる。   The present invention has been made based on such an idea. Since the sensor is slidable in a direction perpendicular to the measurement direction with respect to one of the plate and the base, the sensor can be operated when the plate is thermally expanded or contracted. Slide to prevent sensor deformation. Further, since the sensor measures in a direction orthogonal to the sliding direction, the measurement accuracy does not decrease even if it slides, and it can be measured accurately. Therefore, according to the present invention, even when the plate is thermally expanded / contracted, stable measurement data can be obtained, and 3-component force and 6-component force can be obtained correctly.

請求項3に記載の発明は請求項1または2の発明において、前記プレートまたは前記ベースには、溝または突起によるガイドが形成され、該ガイドに前記センサがスライド自在に係合されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a guide by a groove or a protrusion is formed in the plate or the base, and the sensor is slidably engaged with the guide. And

請求項4に記載の発明は請求項1〜3のいずれか1において、前記ベースまたは前記プレートにスライド自在であるセンサは、前記プレートの中心部を挟んで両側に、計測方向が同じものが配置されることを特徴とする。本発明によれば、プレートの中心部の両側にセンサが配置されるので、プレートが膨張・収縮した場合にセンサがスライドしやすく、且つ、そのスライド量が小さくなる。したがって、スライドによる影響を極力抑えることができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the sensor that is slidable on the base or the plate has the same measurement direction on both sides of the center of the plate. It is characterized by being. According to the present invention, since the sensors are arranged on both sides of the central portion of the plate, the sensor is easily slid when the plate is expanded and contracted, and the sliding amount is reduced. Therefore, the influence by the slide can be suppressed as much as possible.

請求項5に記載の発明は請求項1〜4のいずれか1において、前記複数のセンサには、計測方向が前記プレートに直交する方向であるセンサが含まれることを特徴とする。本発明によれば、プレートと直交する方向に計測することができ、たとえばプレートを水平に配置した場合には、プレートにかかる鉛直荷重を計測することができる。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the plurality of sensors include sensors whose measurement direction is a direction orthogonal to the plate. According to the present invention, it is possible to measure in a direction orthogonal to the plate. For example, when the plate is arranged horizontally, the vertical load applied to the plate can be measured.

請求項6に記載の発明は請求項5の発明において、前記プレートは、被計測物であるタイヤの接地面よりも大きい矩形状に形成されるとともに水平に配置されることを特徴とする。本発明によれば、タイヤがプレートに及ぼす荷重を計測することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the plate is formed in a rectangular shape larger than a ground contact surface of a tire that is an object to be measured and is disposed horizontally. According to the present invention, the load exerted on the plate by the tire can be measured.

本発明によれば、センサがプレートまたはベースに対してスライド自在なので、プレートが熱膨張・熱収縮した場合であってもセンサの変形を防止でき、精度の良い計測を行うことができる。   According to the present invention, since the sensor is slidable with respect to the plate or the base, deformation of the sensor can be prevented even when the plate is thermally expanded or contracted, and accurate measurement can be performed.

本発明が適用されたタイヤ試験装置の構成を模式的に示す図The figure which shows typically the structure of the tire test apparatus to which this invention was applied. 計測部を示す斜視図Perspective view showing the measurement unit 計測部の水平断面を示す図The figure which shows the horizontal section of the measurement section X方向計測用のセンサを示す斜視図Perspective view showing sensor for X direction measurement Y方向計測用のセンサを示す斜視図The perspective view which shows the sensor for Y direction measurement 計測部を路面に埋め込んだ状態を示す図The figure which shows the state where the measurement part was embedded in the road surface 計測原理を説明する図Diagram explaining the measurement principle 比較例の計測部で不具合が発生する状況を説明する説明図Explanatory drawing explaining the situation where trouble occurs in the measurement unit of the comparative example 本実施形態の作用を説明する説明図Explanatory drawing explaining the effect | action of this embodiment 他の実施形態の計測部を示す断面図Sectional drawing which shows the measurement part of other embodiment

以下、本発明に係る計測装置の好ましい実施形態について、タイヤ試験装置に適用した例で説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a measuring device according to the present invention will be described with an example applied to a tire testing device.

図1はタイヤ試験装置10の構成を模式的に示している。同図に示すタイヤ試験装置10は、タイヤ12の接地力を計測する計測部14と、その計測部14の計測値から各種の演算処理を行う制御部16を備える。制御部16は、その内部にアンプ、AD変換器、演算回路、メモリ等を備えており、計測部14からの信号を増幅し、AD変換し、各種の信号処理を行った後、記憶するように構成される。制御部16には表示器18が接続されており、この表示器18に演算結果などが表示される。   FIG. 1 schematically shows the configuration of the tire testing apparatus 10. The tire test apparatus 10 shown in the figure includes a measurement unit 14 that measures the contact force of the tire 12 and a control unit 16 that performs various arithmetic processes from the measurement values of the measurement unit 14. The control unit 16 includes an amplifier, an AD converter, an arithmetic circuit, a memory, and the like. The control unit 16 amplifies the signal from the measurement unit 14, performs AD conversion, performs various signal processing, and stores the signal. Configured. A display 18 is connected to the control unit 16, and a calculation result or the like is displayed on the display 18.

図2は計測部14の概略構成を示す斜視図であり、図3は計測部14の水平面での断面図である。これらの図において、X方向はタイヤ12の進行方向(水平方向)を示し、Y方向はタイヤ12の幅方向(水平方向)を示し、Z方向は鉛直方向を示している。   FIG. 2 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the measurement unit 14, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the measurement unit 14 on a horizontal plane. In these drawings, the X direction indicates the traveling direction (horizontal direction) of the tire 12, the Y direction indicates the width direction (horizontal direction) of the tire 12, and the Z direction indicates the vertical direction.

計測部14は、車両のタイヤ12が通過する位置に配置されており、主としてプレート22、ベース24、センサ26で構成されている。プレート22及びベース24は、金属たとえばアルミによって略同じ大きさの矩形状に形成されており、上下に間隔をあけて配置されている。プレート22とベース24の間には、プレート22の負荷を計測する8個のセンサ26が設けられている。このセンサ26は、X方向、Y方向、Z方向のいずれかを計測するように構成される。ここで、X方向を計測するセンサ26をセンサ26Xとし、Y方向を計測するセンサ26をセンサ26Yとし、Z方向を計測するセンサ26をセンサ26Zとする。センサ26Xとセンサ26Yは2個ずつ設けられ、センサ26Zは4個設けられている。   The measuring unit 14 is disposed at a position through which the vehicle tire 12 passes, and mainly includes a plate 22, a base 24, and a sensor 26. The plate 22 and the base 24 are formed in a rectangular shape having substantially the same size from a metal, for example, aluminum, and are arranged at intervals in the vertical direction. Between the plate 22 and the base 24, eight sensors 26 for measuring the load on the plate 22 are provided. The sensor 26 is configured to measure any one of the X direction, the Y direction, and the Z direction. Here, the sensor 26 that measures the X direction is referred to as sensor 26X, the sensor 26 that measures the Y direction is referred to as sensor 26Y, and the sensor 26 that measures the Z direction is referred to as sensor 26Z. Two sensors 26X and 26Y are provided, and four sensors 26Z are provided.

図3に示すように、センサ26Xは、ベース24の中心(すなわちプレート24の中心)を通るY方向の直線上に配置されている。また、センサ26Xは、ベース24の中心部分を挟んで両側に、且つ、ベース24の周辺部分(すなわちプレート22の周辺部分)に配置されている。センサ26Xとしては、たとえば図4に示す曲げ型の歪ゲージ式ロードセルが用いられる。このセンサ26Xは、金属等によって形成された起歪体28Xを備え、起歪体28Xの上端がプレート22(図2参照)に連結されるとともに、起歪体28Xの下端がベース24の溝24Xに係合されている。ベース24の溝24Xは、ベース24の上面にY方向に形成されており、この溝24Xに起歪体28Xの下端が入り込んでいる。また、溝24Xは、起歪体28Xの下方に僅かな隙間が形成されるような深さで形成されている。さらに溝24Xは、起歪体28Xの下端と同じ幅で形成されており、起歪体28Xの下部とベース24がX方向に一体となって動くようになっている。起歪体28Xには、Y方向に貫通した孔32Xが形成されており、薄肉部が四カ所に形成され、その薄肉部にゲージ30Xが貼り付けられている。ゲージ30Xはブリッジ回路を形成するように接続されており、さらに制御部16(図1参照)に接続されている。このように構成されたセンサ26Xによれば、プレート22がX方向に負荷を受けると、起歪体28Xの薄肉部が変形し、ゲージ30Xの電気抵抗が変化することによって、X方向の荷重を計測することができる。また、センサ26Xによれば、上端がプレート22に連結される一方で、下端がベース24の溝24Xに沿ってY方向にスライド自在なので、プレート22がY方向に膨張や収縮した際、センサ26Xがプレート22に伴ってY方向に移動することができる。   As shown in FIG. 3, the sensor 26 </ b> X is disposed on a straight line in the Y direction that passes through the center of the base 24 (that is, the center of the plate 24). The sensor 26X is disposed on both sides of the center portion of the base 24 and on the peripheral portion of the base 24 (that is, the peripheral portion of the plate 22). As the sensor 26X, for example, a bending strain gauge type load cell shown in FIG. 4 is used. The sensor 26 </ b> X includes a strain body 28 </ b> X formed of metal or the like, the upper end of the strain body 28 </ b> X is connected to the plate 22 (see FIG. 2), and the lower end of the strain body 28 </ b> X is the groove 24 </ b> X of the base 24. Is engaged. The groove 24X of the base 24 is formed in the Y direction on the upper surface of the base 24, and the lower end of the strain generating body 28X enters the groove 24X. Further, the groove 24X is formed with such a depth that a slight gap is formed below the strain body 28X. Further, the groove 24X is formed with the same width as the lower end of the strain body 28X, and the lower portion of the strain body 28X and the base 24 move together in the X direction. A hole 32X penetrating in the Y direction is formed in the strain body 28X, thin portions are formed at four locations, and a gauge 30X is attached to the thin portion. The gauge 30X is connected so as to form a bridge circuit, and is further connected to the control unit 16 (see FIG. 1). According to the sensor 26X configured as described above, when the plate 22 receives a load in the X direction, the thin portion of the strain generating body 28X is deformed, and the electric resistance of the gauge 30X changes, so that the load in the X direction is increased. It can be measured. Further, according to the sensor 26X, the upper end is coupled to the plate 22, while the lower end is slidable in the Y direction along the groove 24X of the base 24. Therefore, when the plate 22 expands or contracts in the Y direction, the sensor 26X Can move in the Y direction with the plate 22.

センサ26Yは、図3に示すように、ベース24の中心部分を通るX方向の直線上に配置されている。また、センサ26Yは、ベース24の中心部分を挟んで両側に、且つ、ベース24の周辺部分に配置されている。センサ26Yはセンサ26Xと同様に曲げ型の歪ゲージ式ロードセルが用いられる。図5に示すようにセンサ26Yは、柱状に形成された起歪体28Yを備え、その上端がプレート22(図2参照)に連結されるとともに、下端がベース24の溝24Yに係合されている。ベース24の溝24Yは、ベース24の上面にX方向に形成されており、この溝24Yに起歪体28Yの下端が入り込んでいる。また、溝24Yは、起歪体28Yの下方に僅かな隙間が形成されるような深さで形成されている。さらに溝24Yは、起歪体28Yの下端と同じ幅で形成されており、起歪体28Yの下部とベース24がY方向に一体となって動くようになっている。起歪体28Yには、X方向に貫通した孔32Yが形成されており、薄肉部が四カ所に形成され、その薄肉部にゲージ30Yが貼り付けられている。ゲージ30Yはブリッジ回路を形成するように接続されており、さらに制御部16(図1参照)に接続されている。このように構成されたセンサ26Yによれば、プレート22がY方向に負荷を受けると、起歪体28Yの薄肉部が変形し、ゲージ30Yの電気抵抗が変化することによって、Y方向の荷重を計測することができる。また、センサ26Yによれば、上端がプレート22に連結される一方で、下端がベース24の溝24Yに沿ってX方向にスライド自在なので、プレート22がX方向に膨張や収縮した際、センサ26Yがプレート22に伴ってX方向に移動することができる。   As shown in FIG. 3, the sensor 26 </ b> Y is disposed on a straight line in the X direction that passes through the central portion of the base 24. Further, the sensor 26 </ b> Y is disposed on both sides of the center portion of the base 24 and in the peripheral portion of the base 24. The sensor 26Y uses a bending type strain gauge type load cell similarly to the sensor 26X. As shown in FIG. 5, the sensor 26 </ b> Y includes a strain body 28 </ b> Y formed in a columnar shape, the upper end of which is connected to the plate 22 (see FIG. 2), and the lower end is engaged with the groove 24 </ b> Y of the base 24. Yes. The groove 24Y of the base 24 is formed in the X direction on the upper surface of the base 24, and the lower end of the strain generating body 28Y enters the groove 24Y. The groove 24Y is formed with such a depth that a slight gap is formed below the strain body 28Y. Further, the groove 24Y is formed with the same width as the lower end of the strain body 28Y, and the lower portion of the strain body 28Y and the base 24 move together in the Y direction. A hole 32Y penetrating in the X direction is formed in the strain body 28Y, thin portions are formed at four locations, and a gauge 30Y is attached to the thin portion. The gauge 30Y is connected so as to form a bridge circuit, and is further connected to the control unit 16 (see FIG. 1). According to the sensor 26Y configured as described above, when the plate 22 receives a load in the Y direction, the thin portion of the strain generating body 28Y is deformed, and the electric resistance of the gauge 30Y changes, thereby changing the load in the Y direction. It can be measured. According to the sensor 26Y, the upper end is coupled to the plate 22, while the lower end is slidable in the X direction along the groove 24Y of the base 24. Therefore, when the plate 22 expands or contracts in the X direction, the sensor 26Y Can move in the X direction with the plate 22.

図2、図3に示すように、センサ26Zは、プレート22の四隅部分(すなわちベース24の四隅部分)に配置されている。ただし、センサ26Zは後述するように、下端がベース24の面上で僅かに移動することがあるので、ベース24の各縁から若干の隙間をもつように配置することが好ましい。センサ26Zとしては、たとえば圧縮型のひずみゲージ式ロードセルが用いられる。その構成は図示しないが、金属等から成る柱状の起歪体と、その側面に貼り付けられた複数のゲージとで構成される。起歪体の上端はプレート22の下面に連結されており、起歪体の下端は(ベース24に連結されずに)ベース24に載置されている。したがって、センサ26Zは、下端がベース24の面上を自由に動くことができる。ゲージは、ブリッジ回路を形成するように接続されており、さらに制御部16(図1参照)に接続される。このように構成されたセンサ26Zによれば、プレート22にZ方向の負荷が加わると、起歪体が圧縮され、ゲージの電気抵抗が変わるので、荷重を計測することができる。また、センサ26Zによれば、起歪体の下端がベース24の面上で自在に動くので、プレート22がX方向やY方向に伸縮・収縮した際、プレート22に伴って移動することができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the sensor 26 </ b> Z is disposed at the four corners of the plate 22 (that is, the four corners of the base 24). However, since the lower end of the sensor 26Z may slightly move on the surface of the base 24 as will be described later, it is preferable to arrange the sensor 26Z so as to have a slight gap from each edge of the base 24. As the sensor 26Z, for example, a compression type strain gauge type load cell is used. Although the configuration is not shown, it is composed of a columnar strain body made of metal or the like and a plurality of gauges attached to the side surface. The upper end of the strain generating body is connected to the lower surface of the plate 22, and the lower end of the strain generating body is placed on the base 24 (not connected to the base 24). Therefore, the lower end of the sensor 26Z can freely move on the surface of the base 24. The gauge is connected so as to form a bridge circuit, and is further connected to the control unit 16 (see FIG. 1). According to the sensor 26Z configured as described above, when a load in the Z direction is applied to the plate 22, the strain generating body is compressed and the electrical resistance of the gauge changes, so that the load can be measured. Further, according to the sensor 26Z, the lower end of the strain generating body freely moves on the surface of the base 24. Therefore, when the plate 22 expands or contracts in the X direction or the Y direction, it can move with the plate 22. .

上述したセンサ26X、26Y、26Zとベース24との摺動部分には、グリスのような潤滑剤を塗布することが好ましい。具体的には、センサ26Xの起歪体28Xとベース24の溝24Xとの摺動部分や、センサ26Yの起歪体28Yとベース24の溝24Yとの摺動部分、センサ26Zの起歪体28の下面とベース24の上面との摺動部分に、潤滑剤を塗布するとよい。これにより、両者の摩擦抵抗を軽減することができる。   A lubricant such as grease is preferably applied to the sliding portion between the above-described sensors 26X, 26Y, and 26Z and the base 24. Specifically, the sliding portion between the strain body 28X of the sensor 26X and the groove 24X of the base 24, the sliding portion between the strain body 28Y of the sensor 26Y and the groove 24Y of the base 24, and the strain body of the sensor 26Z. A lubricant may be applied to a sliding portion between the lower surface of 28 and the upper surface of the base 24. Thereby, both frictional resistance can be reduced.

上記の如く構成された計測部14は、図6に示すように、路面36の凹部36Aに配置される。路面36の凹部36Aは、プレート22よりも僅かに大きく形成されており、プレート22が凹部36Aの壁面に接触しないようになっている。また、凹部36Aの深さは、計測部14の高さに一致するようになっており、プレート22の上面と路面36が同一面を成すようになっている。したがって、路面36上を転動したタイヤ12は、そのままプレート22の上に乗り移り、プレート22上を転動した後、路面36の上に再び乗り移る。その際、タイヤ12がプレート22に及ぼす接地力がセンサ26によって計測される。具体的には、センサ26XによってX方向の負荷が計測され、センサ26YによってY方向の負荷が計測され、センサ26ZによってZ方向の負荷が計測される。   As shown in FIG. 6, the measurement unit 14 configured as described above is disposed in the recess 36 </ b> A of the road surface 36. The recess 36A of the road surface 36 is formed slightly larger than the plate 22 so that the plate 22 does not contact the wall surface of the recess 36A. Further, the depth of the recess 36 </ b> A matches the height of the measuring unit 14, and the upper surface of the plate 22 and the road surface 36 are flush with each other. Therefore, the tire 12 that has rolled on the road surface 36 moves on the plate 22 as it is, rolls on the plate 22, and then moves on the road surface 36 again. At that time, the contact force exerted on the plate 22 by the tire 12 is measured by the sensor 26. Specifically, the load in the X direction is measured by the sensor 26X, the load in the Y direction is measured by the sensor 26Y, and the load in the Z direction is measured by the sensor 26Z.

図7は計測原理を説明する図であり、図7(a)は無負荷の状態を示しており、図7(b)はX方向に負荷が加わった状態を誇張して示している。なお、これらの図は計測部14の正面図を模式的に示したものであり、右側の一部はセンサ26Yの位置での断面が示されている。   FIG. 7 is a diagram for explaining the measurement principle. FIG. 7A shows a no-load state, and FIG. 7B exaggerates a state in which a load is applied in the X direction. These drawings schematically show a front view of the measurement unit 14, and a part of the right side shows a cross section at the position of the sensor 26Y.

図7(b)に示すように、プレート22にX方向の負荷が加わると、プレート22はX方向に僅かに変位する。センサ26Xは上端がプレート22に連結され、下端はベース24の溝24Xに対してX方向に隙間なく係合しているので、プレート22がX方向に変位すると、センサ26Xの上端と下端の位置がX方向にずれて変形する。これに対して、センサ26Yは下端が溝24Yに沿ってX方向に自在に移動できるので、センサ26Y全体がX方向に移動し、変形しない。また、センサ26Zは下端がベース24に載置されただけでX方向に自在に移動できるので、センサ26Z全体がX方向に移動し、変形しない。したがって、プレート22にX方向の負荷が加わった場合は、センサ26Xのみが変形し、センサ26XによってX方向の負荷を正確に計測することができる。   As shown in FIG. 7B, when a load in the X direction is applied to the plate 22, the plate 22 is slightly displaced in the X direction. Since the sensor 26X has an upper end coupled to the plate 22 and a lower end engaged with the groove 24X of the base 24 without any gap in the X direction, the position of the upper and lower ends of the sensor 26X when the plate 22 is displaced in the X direction. Shifts in the X direction and deforms. On the other hand, since the lower end of the sensor 26Y can freely move in the X direction along the groove 24Y, the entire sensor 26Y moves in the X direction and is not deformed. Further, since the sensor 26Z can move freely in the X direction only by placing the lower end on the base 24, the entire sensor 26Z moves in the X direction and is not deformed. Therefore, when a load in the X direction is applied to the plate 22, only the sensor 26X is deformed, and the load in the X direction can be accurately measured by the sensor 26X.

同様に、プレート22にY方向の負荷が加わると、プレート22はY方向に僅かに変位する。センサ26Yは上端がプレート22に連結され、下端がベース24の溝24Yに対してY方向に隙間なく係合しているので、プレート22がY方向に変位すると、センサ26Yの上端と下端の位置がY方向にずれて変形する。これに対して、センサ26Xは下端が溝24Xに沿ってY方向に自在に移動できるので、センサ26X全体がY方向に移動し、変形しない。また、センサ26Zは下端がベース24に載置されただけでY方向に自在に移動できるので、センサ26Z全体がY方向に移動し、変形しない。したがって、プレート22にY方向の負荷が加わった場合は、センサ26Yのみが変形し、センサ26YによってY方向の負荷を正確に計測することができる。   Similarly, when a load in the Y direction is applied to the plate 22, the plate 22 is slightly displaced in the Y direction. The sensor 26Y has an upper end connected to the plate 22 and a lower end engaged with the groove 24Y of the base 24 with no gap in the Y direction. Therefore, when the plate 22 is displaced in the Y direction, the positions of the upper and lower ends of the sensor 26Y are Shifts in the Y direction and deforms. On the other hand, since the lower end of the sensor 26X can freely move in the Y direction along the groove 24X, the entire sensor 26X moves in the Y direction and is not deformed. Further, since the sensor 26Z can move freely in the Y direction only by placing the lower end on the base 24, the entire sensor 26Z moves in the Y direction and is not deformed. Therefore, when a load in the Y direction is applied to the plate 22, only the sensor 26Y is deformed, and the load in the Y direction can be accurately measured by the sensor 26Y.

一方、プレート22にZ方向の負荷が加わると、センサ26ZはZ方向に圧縮され、変形する。これに対して、センサ26X、26Yは、その下方に若干の隙間があるので、圧縮されることがなく、変形しない。したがって、プレート22にZ方向の負荷が加わった場合は、センサ26Zのみが変形し、センサ26ZによってZ方向の負荷を正確に計測することができる。   On the other hand, when a load in the Z direction is applied to the plate 22, the sensor 26Z is compressed in the Z direction and deformed. In contrast, the sensors 26X and 26Y are not compressed and do not deform because there is a slight gap below them. Therefore, when a load in the Z direction is applied to the plate 22, only the sensor 26Z is deformed, and the load in the Z direction can be accurately measured by the sensor 26Z.

このようにプレート22が受ける負荷のうち、X方向成分はセンサ26Xによって計測され、Y方向成分はセンサ26Yによって計測され、Z成分はセンサ26Zによって計測される。センサ26X、26Y、26Zは制御部16に接続されており、計測データが制御部16に送信される。制御部16は、計測データから接地力の3分力(X方向成分、Y方向成分、Z方向成分)を算出した後、その結果を表示器18に表示する。また、制御部16は、必要に応じて4つのセンサ26Zの計測データからタイヤ12の重心軌道を求め、その結果を表示器18に表示する。さらに、制御部16は、必要に応じて6分力(X方向成分、Y方向成分、Z方向成分、X軸まわりのモーメント、Y軸まわりのモーメント、Z軸まわりのモーメント)を求め、その結果を表示器18に表示する。このときモーメントはプレート22の中心に対して求めてもよいし、それ以外の点でのモーメントに補正してもよい。   Thus, among the loads received by the plate 22, the X direction component is measured by the sensor 26X, the Y direction component is measured by the sensor 26Y, and the Z component is measured by the sensor 26Z. The sensors 26 </ b> X, 26 </ b> Y, and 26 </ b> Z are connected to the control unit 16, and measurement data is transmitted to the control unit 16. The control unit 16 calculates three component forces (X direction component, Y direction component, and Z direction component) of the ground contact force from the measurement data, and displays the result on the display 18. Moreover, the control part 16 calculates | requires the gravity center track | orbit of the tire 12 from the measurement data of four sensors 26Z as needed, and displays the result on the indicator 18. Further, the control unit 16 obtains six component forces (X direction component, Y direction component, Z direction component, moment about the X axis, moment about the Y axis, moment about the Z axis) as necessary, and results thereof. Is displayed on the display 18. At this time, the moment may be obtained with respect to the center of the plate 22 or may be corrected to a moment at other points.

次に上記の如く構成されたタイヤ試験装置10の作用について説明する。上述した計測部14は屋外に設置されることがあり、プレート22は直射日光や冷気にさらされて熱膨張や熱収縮することがある。「プレート22がベース24に複数ヶ所で連結された構造」(すなわち本発明と異なる構造)の場合、プレート22が熱膨張・熱収縮すると計測誤差の要因となってしまう。その状況を図8を用いて説明する。   Next, the operation of the tire testing apparatus 10 configured as described above will be described. The above-described measuring unit 14 may be installed outdoors, and the plate 22 may be exposed to direct sunlight or cold air to thermally expand or contract. In the case of “a structure in which the plate 22 is connected to the base 24 at a plurality of locations” (that is, a structure different from the present invention), if the plate 22 is thermally expanded / contracted, it causes a measurement error. The situation will be described with reference to FIG.

図8は比較例の計測部を模式的を示したものである。この計測部は、プレート22とベース24の間に複数のセンサ27が設けられており、このセンサ27の上端がプレート22に固定されるとともに、下端がベース24に固定されている。   FIG. 8 schematically shows a measurement unit of a comparative example. In the measuring unit, a plurality of sensors 27 are provided between the plate 22 and the base 24, and the upper end of the sensor 27 is fixed to the plate 22 and the lower end is fixed to the base 24.

図8(a)は膨張前の状態を示し、図8(b)はプレート22がX方向に膨張した状態を誇張して示している。これらの図に示すように、プレート22がX方向に熱膨張した場合、センサ27の上端はプレート22に引っ張られて外側に変位する。その一方で、センサ27の下端はベース24に固定されて変位しないので、センサ27が変形した状態になる。これにより、センサ27のゲージの抵抗が変わるため、計測誤差が発生してしまう。   FIG. 8A shows a state before expansion, and FIG. 8B exaggerates the state where the plate 22 has expanded in the X direction. As shown in these drawings, when the plate 22 is thermally expanded in the X direction, the upper end of the sensor 27 is pulled by the plate 22 and displaced outward. On the other hand, since the lower end of the sensor 27 is fixed to the base 24 and is not displaced, the sensor 27 is deformed. As a result, the resistance of the gauge of the sensor 27 changes, resulting in a measurement error.

これに対して、本実施の形態の計測部14は、センサ26X、26Y、26Zがプレート22のみに固定され、ベース24に対しては固定されていないので、プレート22の熱膨張や熱収縮によってセンサ26X、26Y、26Zが変形することを防止できる。その状況を図9を用いて説明する。   On the other hand, in the measurement unit 14 according to the present embodiment, the sensors 26X, 26Y, and 26Z are fixed only to the plate 22 and are not fixed to the base 24. It is possible to prevent the sensors 26X, 26Y, and 26Z from being deformed. The situation will be described with reference to FIG.

図9は本実施の形態の状況を模式的に示している。図9(a)は膨張前の状態を示しており、図9(b)はプレート22がX方向に膨張した状態を誇張して示している。なお、これらの図は、計測部14の正面図を模式的に示したものであり、右側の一部はセンサ26Yの位置での断面が示されている。   FIG. 9 schematically shows the situation of the present embodiment. FIG. 9A shows a state before expansion, and FIG. 9B exaggerates the state where the plate 22 has expanded in the X direction. These drawings schematically show a front view of the measuring unit 14, and a part of the right side shows a cross section at the position of the sensor 26Y.

プレート22がX方向に膨張した場合、センサ26Y、26Zの上端はプレート22に連結されているために、プレート22とともに外側に(X方向に)移動する。その際、センサ26Yの下端はベース24の溝24Yに沿ってX方向に移動できるので、上端とともに外側に移動する。したがって、センサ26Yは全体がX方向に移動するので、センサ26Yが変形することは無い。また、センサ26Zの下端はベース24に対してXY平面上で自在に移動できるので、上端とともに外側に移動する。したがって、センサ26Zは全体がX方向に移動し、センサ26Zが変形することも無い。このようにプレート22がX方向に膨張した場合であっても、センサ26Y、26Zは変形することがなく、計測誤差の発生を抑制することができる。プレート22が収縮した場合も同様に、センサ26Y、26Zが変形しないので、計測誤差の発生を抑制することができる。   When the plate 22 expands in the X direction, the upper ends of the sensors 26Y and 26Z are connected to the plate 22 and thus move outward (in the X direction) together with the plate 22. At that time, since the lower end of the sensor 26Y can move in the X direction along the groove 24Y of the base 24, it moves outward together with the upper end. Accordingly, since the entire sensor 26Y moves in the X direction, the sensor 26Y is not deformed. Further, since the lower end of the sensor 26Z can freely move on the XY plane with respect to the base 24, it moves outward together with the upper end. Therefore, the entire sensor 26Z moves in the X direction, and the sensor 26Z is not deformed. Thus, even when the plate 22 is expanded in the X direction, the sensors 26Y and 26Z are not deformed, and the occurrence of measurement errors can be suppressed. Similarly, when the plate 22 contracts, the sensors 26Y and 26Z are not deformed, so that generation of measurement errors can be suppressed.

プレート22がY方向に膨張または収縮した場合は、センサ26X、26Zの上端がプレート22とともにY方向に移動する。その際、センサ26Xの下端はベース24の溝24Xに沿ってY方向に移動し、センサ26Zの下端はベース24の上面に摺動してY方向に移動する。したがって、プレート22がY方向に膨張または収縮した場合であっても、センサ26X、26Zは変形することがなく、計測誤差の発生を抑制することができる。   When the plate 22 expands or contracts in the Y direction, the upper ends of the sensors 26X and 26Z move together with the plate 22 in the Y direction. At that time, the lower end of the sensor 26X moves in the Y direction along the groove 24X of the base 24, and the lower end of the sensor 26Z slides on the upper surface of the base 24 and moves in the Y direction. Therefore, even if the plate 22 expands or contracts in the Y direction, the sensors 26X and 26Z are not deformed, and the occurrence of measurement errors can be suppressed.

このように本実施の形態によれば、センサ26X、26Y、26Zがベース24に対して固定されていないので、プレート22がXY平面上で膨張、収縮した場合であっても、センサ26X、26Y、26Zが変形することを防止できる。したがって、プレート22の熱膨張や熱収縮による誤差の発生を防止できるので、接地力の3分力を精度良く計測することができる。さらに、3分力よりも誤差による影響の大きい6分力も正確に求めることができる。   As described above, according to the present embodiment, since the sensors 26X, 26Y, and 26Z are not fixed to the base 24, even if the plate 22 expands and contracts on the XY plane, the sensors 26X and 26Y. , 26Z can be prevented from being deformed. Therefore, the occurrence of errors due to thermal expansion and contraction of the plate 22 can be prevented, so that the three-component force of the grounding force can be accurately measured. Furthermore, it is possible to accurately determine 6 component forces that are more affected by errors than 3 component forces.

また、本実施の形態によれば、センサ26X、26Yがプレート22の中心部を挟んで両側に1個ずつ配置されている。このようにプレート22の中心部に対してセンサ26Xやセンサ26Yを均等に配置することによって、プレート22が熱膨張や熱収縮した際にプレート22が両側に均等に膨張しやすくなり、熱膨張や熱収縮の影響を極力減らすことができる。   Further, according to the present embodiment, the sensors 26X and 26Y are arranged one on each side with the central portion of the plate 22 in between. Thus, by arranging the sensor 26X and the sensor 26Y evenly with respect to the center portion of the plate 22, when the plate 22 is thermally expanded or contracted, the plate 22 is likely to expand evenly on both sides. The influence of heat shrinkage can be reduced as much as possible.

なお、上述した実施形態はベース24に溝24X、24Yを形成してセンサ26X、26Yを係合させるようにしたが、溝24X、24Yに限定するものではく、センサ26X、26Yを所定の方向にガイドする手段であればよい。したがって、たとえばベース24の上面に突起を設けてガイドを形成したり、ローラーやベアリング等を用いたリニアガイドを用いてもよい。   In the above-described embodiment, the grooves 24X and 24Y are formed in the base 24 to engage the sensors 26X and 26Y. However, the present invention is not limited to the grooves 24X and 24Y, and the sensors 26X and 26Y are arranged in a predetermined direction. Any means may be used as long as it guides. Therefore, for example, a guide may be formed by providing a protrusion on the upper surface of the base 24, or a linear guide using a roller, a bearing, or the like may be used.

また、上述した実施形態は、センサ26X、26Yをプレート22の中心部の両側に1個ずつ配置したが、センサ26X、26Yの個数や配置はこれに限定するものでは無く、センサ26Xまたはセンサ26Yをプレート22の中央部に1個のみ設けたり、或いは全部で3個以上設けたりしてもよい。   In the above-described embodiment, one sensor 26X, 26Y is arranged on each side of the central portion of the plate 22. However, the number and arrangement of the sensors 26X, 26Y are not limited to this, and the sensor 26X or sensor 26Y is not limited thereto. Only one plate may be provided at the center of the plate 22 or three or more may be provided in total.

また、上述した実施形態は、センサ26Zの下端をベース24に載置したが、これに限定するものではなく、センサ26Zの下端がXY面上で移動自在であるとともにZ方向に係合するような構成を適用してもよい。   In the above-described embodiment, the lower end of the sensor 26Z is placed on the base 24. However, the present invention is not limited to this, and the lower end of the sensor 26Z is movable on the XY plane and engages in the Z direction. Various configurations may be applied.

また、上述した実施形態は、計測方向が1方向のみである3種類のセンサ26X、26Y、26Zを用いたが、これに限定するものではなく、様々な態様が可能である。たとえば、図10は、2方向に計測を行う2種類のセンサ26XZ、26YZを用いた例を示している。センサ26XZは、X方向とZ方向に計測を行うセンサであり、その構成や配置は上述のセンサ26Xと略同じであるが、センサ26XZの下面が溝24Xの底面に接しており、さらにZ方向の圧縮を計測するゲージを備えている。センサ26YZは、Y方向とZ方向に計測を行うセンサであり、その構成や配置は上述のセンサ26Yと略同じであるが、センサ26YZの下面が溝24Yの底面に接しており、さらにZ方向の圧縮を計測するゲージを備えている。このような構成にした場合であっても、センサ26XZがY方向にスライド自在であり、且つ、センサ26YZがX方向にスライド自在なので、プレート22が膨張や収縮した際にセンサ26XZ、26YZが変形することを防止できる。なお、本発明は、複数のセンサ26の少なくとも一つが、プレート22またはベース24に対して、計測方向と直交する方向にスライド自在であればよく、これによってプレート22の膨張や収縮による計測誤差を抑制することができる。   Moreover, although embodiment mentioned above used three types of sensors 26X, 26Y, and 26Z whose measurement direction is only one direction, it is not limited to this and various aspects are possible. For example, FIG. 10 shows an example using two types of sensors 26XZ and 26YZ that measure in two directions. The sensor 26XZ is a sensor that performs measurement in the X direction and the Z direction. The configuration and arrangement of the sensor 26XZ are substantially the same as those of the sensor 26X described above, but the lower surface of the sensor 26XZ is in contact with the bottom surface of the groove 24X. It has a gauge to measure the compression of the. The sensor 26YZ is a sensor that performs measurement in the Y direction and the Z direction. The configuration and arrangement of the sensor 26YZ are substantially the same as those of the sensor 26Y described above, but the lower surface of the sensor 26YZ is in contact with the bottom surface of the groove 24Y. It has a gauge to measure the compression of the. Even in such a configuration, since the sensor 26XZ is slidable in the Y direction and the sensor 26YZ is slidable in the X direction, the sensors 26XZ and 26YZ are deformed when the plate 22 is expanded or contracted. Can be prevented. In the present invention, it is sufficient that at least one of the plurality of sensors 26 is slidable in the direction orthogonal to the measurement direction with respect to the plate 22 or the base 24, thereby measuring errors due to expansion and contraction of the plate 22. Can be suppressed.

また、上述した実施形態は、センサ26X、26Y、26Zをプレート22に固定してベース24に対して移動自在としたが、逆にベース24に固定してプレート22に対して移動自在としてもよい。   In the above-described embodiment, the sensors 26X, 26Y, and 26Z are fixed to the plate 22 to be movable with respect to the base 24. Conversely, the sensors 26X, 26Y, and 26Z may be movable with respect to the plate 22 by being fixed to the base 24. .

さらに上述した実施形態は、タイヤ12全体での接地力を計測する装置の例であるが、タイヤ12の局所的な接地力を計測するセンサをプレート22に組み込んで同時に計測するようにしてもよい。   Furthermore, although embodiment mentioned above is an example of the apparatus which measures the contact force in the whole tire 12, you may make it measure simultaneously by incorporating the sensor which measures the local contact force of the tire 12 in the plate 22. FIG. .

なお、上述した実施形態はタイヤ試験装置10に本発明を適用した例であるが、本発明はこれに限定するものではなく、様々な用途に用いることができる。たとえば、人が歩いたり走ったりする際の足の面圧を計測する装置として適用したり、工業機械の連結部において3分力や6分力を計測する装置として適用することができる。また、プレート22を水平に配置する用途に限定されず、垂直や斜めに配置する用途にも適用することができる。   In addition, although embodiment mentioned above is an example which applied this invention to the tire test apparatus 10, this invention is not limited to this, It can use for various uses. For example, the present invention can be applied as a device that measures the surface pressure of a foot when a person walks or runs, or can be applied as a device that measures 3 or 6 component forces at a connecting portion of an industrial machine. Moreover, it is not limited to the use which arrange | positions the plate 22 horizontally, It can apply also to the use arrange | positioned vertically or diagonally.

10…タイヤ試験装置、12…タイヤ、14…計測部、16…制御部、18…表示器、22…プレート、24…ベース、26…センサ、28…起歪体、30…ゲージ、32…孔、36…路面   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Tire test apparatus, 12 ... Tire, 14 ... Measurement part, 16 ... Control part, 18 ... Display, 22 ... Plate, 24 ... Base, 26 ... Sensor, 28 ... Strain body, 30 ... Gauge, 32 ... Hole , 36 ... road surface

Claims (6)

ベースと、該ベースから離間して配置されるプレートと、該プレートにかかる負荷を計測する複数のセンサを備え、
前記複数のセンサの少なくとも一つは、計測方向が前記プレートと平行であるとともに、前記計測方向と直交する方向に前記ベースまたは前記プレートに対してスライド自在であることを特徴とする計測装置。
A base, a plate disposed apart from the base, and a plurality of sensors for measuring a load applied to the plate;
At least one of the plurality of sensors has a measurement direction parallel to the plate and is slidable with respect to the base or the plate in a direction perpendicular to the measurement direction.
ベースと、該ベースから離間して配置されるプレートと、該プレートにかかる負荷を計測する複数のセンサを備え、
前記複数のセンサには、計測方向が互いに直交し且つ前記プレートに平行である2種類のセンサが含まれ、
該2種類のセンサはそれぞれ前記ベースまたは前記プレートに対して、自身の計測方向と直交する方向にスライド自在であることを特徴とする計測装置。
A base, a plate disposed apart from the base, and a plurality of sensors for measuring a load applied to the plate;
The plurality of sensors includes two types of sensors whose measurement directions are orthogonal to each other and parallel to the plate,
The two types of sensors are slidable in a direction perpendicular to their own measuring direction with respect to the base or the plate, respectively.
前記プレートまたは前記ベースには、溝または突起によるガイドが形成され、該ガイドに前記センサがスライド自在に係合されることを特徴とする請求項1または2に記載の計測装置。   The measuring device according to claim 1, wherein a guide by a groove or a protrusion is formed on the plate or the base, and the sensor is slidably engaged with the guide. 前記ベースまたは前記プレートにスライド自在であるセンサは、前記プレートの中心部を挟んで両側に、計測方向が同じものが配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の計測装置。   4. The sensor according to claim 1, wherein sensors that are slidable on the base or the plate have the same measurement direction on both sides of the center of the plate. 5. Measuring device. 前記複数のセンサには、計測方向が前記プレートに直交する方向であるセンサが含まれることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載の計測装置。   The measuring device according to claim 1, wherein the plurality of sensors include sensors whose measuring directions are perpendicular to the plate. 前記プレートは、被計測物であるタイヤの接地面よりも大きい矩形状に形成されるとともに水平に配置されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1に記載の計測装置。   The measuring apparatus according to claim 1, wherein the plate is formed in a rectangular shape larger than a ground contact surface of a tire that is an object to be measured and is disposed horizontally.
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