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公開番号2025116488
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024010937
出願日2024-01-29
発明の名称力変換器
出願人ユニパルス株式会社
代理人
主分類G01L 5/1627 20200101AFI20250801BHJP(測定;試験)
要約【課題】歪みゲージの貼る位置の誤差による影響を低減した力変換器を提供する。
【解決手段】力点部4と、支持部5と、起歪部2kと、ホイートストンブリッジ回路と、感歪抵抗体Gとを備え、複数の方向からの力を受けて検出して電気信号に変換する力変換器1であって、力点部4は各力を導入し、支持部5は各力を受けて支持し、起歪部2kは力点部4及び支持部5の中間に設けられて各力により弾性変形し、ホイートストンブリッジ回路は感歪抵抗体Gを含んで構成され、感歪抵抗体Gは、直交する2方向の力のうちの少なくとも1つを検出し、2方向の力それぞれに直交する方向の力によって起歪部に生ずる歪みの検出を打ち消す方向に最大感度を有して起歪部2kに添着される。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
力点部と、支持部と、起歪部と、ホイートストンブリッジ回路と、感歪抵抗体とを備え、複数の方向からの力を受けて検出して電気信号に変換する力変換器であって、
前記力点部は前記各力を導入し、
前記支持部は前記各力を受けて支持し、
前記起歪部は前記力点部及び前記支持部の中間に設けられて前記各力により弾性変形し、
前記ホイートストンブリッジ回路は前記感歪抵抗体を含んで構成され、
前記感歪抵抗体は、第１の方向の力及び前記第１の方向の力に直交する第２の方向の力のうちの少なくとも１つを検出し、前記第１の方向の力及び前記第２の方向の力のそれぞれに直交する第３の方向の力によって前記起歪部に生ずる歪みの検出を打ち消す方向に最大感度を有して前記起歪部に添着される力変換器。
続きを表示（約 64 文字）【請求項２】
前記感歪抵抗体の最大感度の方向が、前記起歪部のポアソン比から定められる請求項１に記載の力変換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、力を検出して電気信号に変換する力変換器に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の方向から印加された力を方向毎に分離して検出する力変換器が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－０７１１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
直交するｘｙ方向の力を検出する力変換器において、起歪部に発生するせん断歪みを検出して、ｘｙ各方向の力を検出する方法が公知である。せん断歪みを検出するために、せん断方向に対して４５度の方向に最大感度方向の歪みゲージを起歪部に貼るのが一般的である。この直交するｘｙ方向を検出する力変換器において、複数の歪みゲージすべての最大感度方向を揃えて精確に貼ることができれば、このｘｙ方向に直交するｚ方向に、たとえｘｙ方向よりも比較的大きな力が加わったとしてもこの影響をキャンセルできる。しかしながら、複数の歪みゲージすべての最大感度方向を揃えて精確に貼るのは実際には困難である。そうすると直交するｘｙ方向を検出する力変換器に対して、このｘｙ方向に直交するｚ方向にｘｙ方向よりも比較的大きな力が加わると、このｚ方向の力がこのｘｙ方向の検出用の歪みゲージに影響を及ぼすという課題を発明者は見出した。
【０００５】
このような問題に鑑みて、本発明は、歪みゲージの貼る位置の誤差による影響を低減した力変換器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る力変換器は、上記の目的を達成するために、
力点部と、支持部と、起歪部と、ホイートストンブリッジ回路と、感歪抵抗体とを備え、複数の方向からの力を受けて検出して電気信号に変換する力変換器であって、
力点部は各力を導入し、
支持部は各力を受けて支持し、
起歪部は力点部及び支持部の中間に設けられて各力により弾性変形し、
ホイートストンブリッジ回路は感歪抵抗体を含んで構成され、
感歪抵抗体は、第１の方向の力及び第１の方向の力に直交する第２の方向の力のうちの少なくとも１つを検出し、第１の方向の力及び第２の方向の力のそれぞれに直交する第３の方向の力によって起歪部に生ずる歪みの検出を打ち消す方向に最大感度を有して起歪部に添着される。
【０００７】
また、感歪抵抗体の最大感度の方向が、起歪部のポアソン比から定められる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態に係る力変換器及び被測定物に適合するアダプタの斜視外観図である。
本発明の実施形態に係る力変換器の斜視図である。
本発明の実施形態に係る力変換器の分解図である。
本発明の実施形態に係る力変換器の斜視図である。
本発明の実施形態に係る力変換器の図である。
本発明の実施形態に係る力変換器の断面図である。
本発明の実施形態に係る力変換器の歪みゲージに関する図である。
本発明の実施形態に係る力変換器の感歪抵抗体を含むホイートストンブリッジ回路を含む回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る力変換器について、図面を基に詳細な説明を行う。図１は本発明の実施形態に係る力変換器１とアダプタ６の斜視外観図である。図２は本発明の実施形態に係る力変換器１の斜視図である。
【００１０】
力変換器１は、本体部２と、プレート３と、支持部５を備えている。支持部５は、固定構造部材などのベース７にボルトＢａで固定され、外部環境から本体部２を覆って保護している。本体部２は、支持部５に一部を覆われて、外部に露出した接続部２ｇによって、プレート３に接続されている。プレート３は例えば角型の平板形状であって、接続部２ｇに固定されている。プレート３には、力点部４ｘａ、４ｘｂ、４ｙａ、４ｙｂ、４ｚが配置されている。力点部４ｘａはプラスｘ方向の力Ｆｘ、力点部４ｘｂはマイナスｘ方向の力Ｆｘ、力点部４ｙａはプラスｙ方向の力Ｆｙ、力点部４ｙｂはマイナスｙ方向の力Ｆｙ、力点部４ｚはマイナスｚ方向の力Ｆｚ、をアダプタ６からそれぞれ受けるように配置されている。ここで、力Ｆｘを第１の方向の力とすると、第１の方向の力に直交する力Ｆｙを第２の方向の力、第１の方向の力及び第２の方向の力それぞれに直交する力Ｆｚを第３の方向の力Ｆｚと定義する。
（【００１１】以降は省略されています）

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