(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を支持する軸を保持する内輪部、この内輪部を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部、及び前記内輪部と前記外輪部とを繋ぐ複数のばね部を有する保持ユニットと、
前記荷重により生じる前記内輪部の変位を検出する変位検出部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記ばね部の前記外輪部の側の端である外輪部側ばね部端の一方の面である一面を第一の側壁によって構成する第一凹部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記外輪部側ばね部端の前記一面とは反対の面である他面を第二の側壁によって構成する第二凹部と、を備える
荷重検出器。
【請求項２】
荷重を支持する軸を保持する内輪部、この内輪部を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部、及び前記内輪部と前記外輪部とを繋ぐ複数のばね部を有する保持ユニットと、
前記荷重により変形する前記ばね部の変形量を検出する変形検出部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記ばね部の前記外輪部の側の端である外輪部側ばね部端の一方の面である一面を第一の側壁によって構成する第一凹部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記外輪部側ばね部端の前記一面とは反対の面である他面を第二の側壁によって構成する第二凹部と、を備える
荷重検出器。
【請求項３】
荷重を支持する軸を保持する内輪部、この内輪部を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部、及び前記内輪部と前記外輪部とを繋ぐ複数のばね部を有する保持ユニットと、
前記荷重により生じる前記内輪部の変位を検出する変位検出部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記ばね部の前記外輪部の側の端である外輪部側ばね部端の一方の面である一面を第一の側壁によって構成する第一凹部と、
前記外輪部と前記ばね部との間の隙間を形成し、前記ばね部の前記一面とは反対の面である他面を先端によって構成する長穴と、を備える
荷重検出器。
【請求項４】
荷重を支持する軸を保持する内輪部、この内輪部を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部、及び前記内輪部と前記外輪部とを繋ぐ複数のばね部を有する保持ユニットと、
前記荷重により変形する前記ばね部の変形量を検出する変形検出部と、
前記外輪部の内周面が窪むことによって形成され、前記ばね部の前記外輪部の側の端である外輪部側ばね部端の一方の面である一面を第一の側壁によって構成する第一凹部と、
前記外輪部と前記ばね部との間の隙間を形成し、前記ばね部の前記一面とは反対の面である他面を先端によって構成する長穴と、を備える
荷重検出器。
【請求項５】
前記外輪部に前記第一凹部によって形成され、前記外輪部側ばね部端と複数の前記据付穴のうち当該外輪部側ばね部端から最も近い据付穴との間において前記外輪部の他の部位よりも曲げ剛性が小さい第一低剛性部を備える
請求項１〜４のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項６】
前記外輪部に前記第二凹部によって形成され、前記外輪部側ばね部端と複数の前記据付穴のうち当該外輪部側ばね部端から２番目に近い据付穴との間に前記第一低剛性部以下の曲げ剛性を有する第二低剛性部を備える
請求項１又は２を引用する請求項５に記載の荷重検出器。
【請求項７】
前記外輪部に前記長穴によって形成され、前記外輪部側ばね部端と複数の前記据付穴のうち当該外輪部側ばね部端から２番目に近い据付穴との間に前記第一低剛性部以下の曲げ剛性を有する第二低剛性部を備える
請求項３又は４を引用する請求項５に記載の荷重検出器。
【請求項８】
前記ばね部は、前記内輪部の中心を通り荷重が作用する方向である荷重方向と平行な直線を横切るように形成されている
請求項１〜７のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項９】
前記ばね部は、当該ばね部のうち前記外輪部側ばね部端から前記第一凹部の開口端に対応する部位であるばね部形成端までの部分が、当該ばね部形成端を起点として、複数の前記据付穴のうち前記外輪部側ばね部端から最も近い据付穴から離れるように、屈曲して形成されている
請求項１〜８のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項１０】
前記ばね部の前記内輪部の側の端である内輪部側ばね部端は、当該内輪部側ばね部端と前記外輪部側ばね部端との、荷重が作用する方向である荷重方向に対して垂直方向の距離が最も大きくなる位置で、前記内輪部と繋がれている
請求項１〜９のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項１１】
前記ばね部は、当該ばね部のうち前記第一凹部の開口端に対応する部位であるばね部形成端から前記内輪部の側の端である内輪部側ばね部端までの部分が、直線状に形成されている
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項１２】
前記ばね部は、当該ばね部の少なくとも一部が、荷重が作用する方向である荷重方向に対して、垂直方向に形成されている
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項１３】
前記ばね部は、当該ばね部の少なくとも一部分が円弧形状に形成されている
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項１４】
前記ばね部と前記外輪部との間の隙間の径方向の幅、前記ばね部と前記内輪部との間の隙間の径方向の幅、及び前記外輪部の内周面が当該外輪部の径方向に向かって窪んだ前記第一凹部の周方向の幅のうち少なくとも２つは、同一の幅に形成されている
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の荷重検出器。
【請求項１５】
前記ばね部は、前記内輪部の中心を通り、荷重が作用する方向である荷重方向に対して垂直な直線に対して、線対称の位置になるように配置されている
請求項１〜１４の何れか１項に記載の荷重検出器。
【請求項１６】
前記変位検出部は、前記外輪部に固定された差動トランスコイルと、前記内輪部に固定され、前記差動トランスコイルに対して相対変位する差動トランスコアと、を備えた差動トランスである請求項１又は３に記載の荷重検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば紙、布、フィルム、金属箔等のウエブまたはケーブル等の線材に作用する張力をこれらが巻き付くロールに作用する荷重として検出する荷重検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙、布、フィルム、金属箔等のウエブの巻取りや印刷、加工工程において、しわ寄り、たわみ、印刷ずれ等の不具合を防ぐために、ウエブに働く張力を制御する必要がある。張力の制御は、ウエブに作用する張力を当該ウエブが巻きつくロールに作用する荷重として検出することで行われる。ロールに作用する荷重の検出には荷重検出器が用いられ、荷重検出器は、外壁等にボルトを用いて据えつけられることが多い。荷重検出器が外壁等にボルトを用いて据えつけられると、検出性能の１つであるヒステリシスが増大する問題がある。そこで、特許文献１に記載の荷重検出器では、検出荷重で撓むばね部と据付穴との間に周囲よりも曲げ剛性が小さい箇所を設けることにより、ヒステリシスを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６１０４４８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１の荷重検出器では、当該荷重検出器に生じる変位によって荷重を検出しており、この方式では、変位が小さいと検出出力が小さくなるため、検出出力がノイズ等の外乱の影響を受け、検出性能が低下しやすい。変位を大きくしつつ、ばね部に必要な強度を確保するには、ばね部の長さを大きくすることが考えられるものの、上記特許文献１の荷重検出器では、荷重検出器の大きさを変えずに、ばね部を長くしようとすると、ばね部を折り返す等する必要があり、構造が複雑となり製造コストが増加してしまう。また、周囲よりも曲げ剛性が小さい箇所を、ばね部と据付穴との間に単純に設けるだけでは、ヒステリシスの低減に限界がある。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、低コストで製造可能な構造で、外乱に強く、ヒステリシスの更なる低減を図ることのできる荷重検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の荷重検出器は、荷重を支持する軸を保持する内輪部、この内輪部を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部、及び内輪部と外輪部とを繋ぐ複数のばね部を有する保持ユニットと、荷重により生じる内輪部の変位を検出する変位検出部と、外輪部の内周面が窪むことによって形成され、ばね部の外輪部の側の端である外輪部側ばね部端の一方の面である一面を第一の側壁によって構成する第一凹部と、外輪部の内周面が窪むことによって形成され、外輪部側ばね部端の一面とは反対の面である他面を第二の側壁によって構成する第二凹部と、を備えることとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低コストで製造可能な構造で、外乱に強く、ヒステリシスの更なる低減ができる小型な荷重検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る荷重検出器の据付構成を示す図である。
【図２】図１のＩ―Ｉ線に沿った矢視断面図である。
【図３】図１のＩＩ―ＩＩ線に沿った荷重検出器を示す矢視断面図である。
【図４】ばね部の変位と応力の関係を説明する説明図である。
【図５】実施の形態１に係る荷重検出器の凹部の変形例を示す拡大断面図である。
【図６】実施の形態１に係る荷重検出器の凹部の他の変形例を示す拡大断面図である。
【図７】実施の形態１に係る荷重検出器の凹部のその他の変形例を示す拡大断面図である。
【図８】実施の形態１に係る荷重検出器の変形例であって、ストッパを備える変形例を示す断面図。
【図９】図８の拡大断面図である。
【図１０】実施の形態１に係る荷重検出器の変形例であって、ばね部が直線Ｂを横切らない構造の断面図である。
【図１１】実施の形態１に係る荷重検出器の変形例であって、検出構造が異なる変形例を示す断面図。
【図１２】実施の形態２に係る荷重検出器の据付に用いるスペーサの一例を示す正面図である。
【図１３】実施の形態２に係る荷重検出器の据付構成例を示す断面図である。
【図１４】実施の形態３に係る荷重検出器を示す断面図である。
【図１５】実施の形態４に係る荷重検出器を示す断面図である。
【図１６】実施の形態４に係る荷重検出器のストッパを示す拡大断面図である。
【図１７】実施の形態４に係る荷重検出器の凹部の変形例を示す断面図である。
【図１８】実施の形態４に係る荷重検出器の変形例であって、複数の変位検出部を用いた荷重検出器を示す断面図である。
【図１９】実施の形態４に係る荷重検出器の変形例であって、４つの据付穴を有する荷重検出器を示す断面図である。
【図２０】実施の形態５に係る荷重検出器を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る荷重検出器５の据付構成を示す図であり、図２は、図１のＩ―Ｉ線に沿った矢視断面図であり、図３は、図１のＩＩ―ＩＩ線に沿った荷重検出器５を示す矢視断面図である。なお、図１のＸ軸方向は荷重検出器５の幅方向、Ｙ軸方向は荷重検出器５の高さ方向、Ｚ軸方向は荷重検出器５の奥行き方向とし、以降の図においても同様の符号を用いる。荷重検出器５で検出する荷重は、±Ｙ方向に作用する。
【００１０】
紙、布、フィルム、金属箔等の検出対象であるウエブ１は、第１のロール２ａ、第２のロール２ｂ、第３のロール２ｃに巻き掛けられて移送される。第１のロール２ａの軸であるロール軸心３の両端部にはそれぞれ軸受４が嵌め込まれる。各軸受４には固定部材７に据付けられる荷重検出器５が取り付けられる。
【００１１】
実施の形態１の荷重検出器５は、ロール軸心３から軸受４を介して荷重検出器５に作用するＹ軸方向の荷重Ｆを検出する。
【００１２】
荷重検出器５に作用する荷重Ｆは、図２に示すように、ウエブ１の張力Ｔの合力であり、張力Ｔは次式で表わされる。
【００１３】
Ｔ＝（Ｆ−Ｗ）／２ｃｏｓθ  ・・・・（１）
ここで、θは図２に示す抱き角、Ｗはロール２ａの重量であり、荷重Ｆを測定することで、式（１）より張力Ｔを得ることができる。
【００１４】
荷重Ｆと変位との間、及び荷重Ｆとひずみとの間には比例関係が成立するため、荷重検出器５の構成部材に発生する変位もしくはひずみを測定することで荷重Ｆが検出可能である。変位の検出には例えば差動トランスが、ひずみの検出には例えばひずみゲージが、検出装置としてそれぞれ用いられる。
【００１５】
荷重検出器５は、ロール軸心３からＹ軸方向に作用する荷重Ｆを軸受４を介して受ける保持ユニット８と、荷重Ｆにより保持ユニット８の構成部材に生じる変位を測定する変位検出部である差動トランス９と、を備えている。
【００１６】
保持ユニット８は、ロール軸心３が挿通される軸受４が嵌め込まれる内輪穴１０ｃにて当該ロール軸心３からの荷重を受ける内輪部１０と、この内輪部１０を囲うように当該内輪部１０の外側に形成された、固定部材７に固定される円環状の外輪部１１と、内輪部１０と外輪部１１とを繋ぐ複数（この例では２本）のばね部１２と、を有する。なお、保持ユニット８のＺ軸方向の厚みは一様に形成されている。
【００１７】
内輪部１０は、円環状の荷重支持部１０ａと、この荷重支持部１０ａからＸ軸方向に延びたコア固定部１０ｂと、軸受４が嵌め込まれる内輪穴１０ｃと、を有している。
【００１８】
ばね部１２は、内輪部１０と外輪部１１を繋いでおり、ばね部１２と外輪部１１との結合部分であって当該ばね部１２の外輪部の側の端である外輪部側ばね部端１２ａと、ばね部１２と内輪部１０との結合部分であって当該ばね部１２の内輪部の側の端である内輪部側ばね部端１２ｂとを有している。ばね部１２は、外輪部側ばね部端１２ａから内輪部側ばね部端１２ｂまで直線状に形成されている。
【００１９】
また、外輪部１１には、外輪部側ばね部端１２ａと後述する複数（この例では３つ）の据付穴１１ａ１，１１ａ２，１１ａ２のうち当該外輪部側ばね部端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１との間にばね部１２に隣接するように第一凹部１３ａが形成されており、当該第一凹部１３ａは、ばね部１２の一方の面である一面を構成している。同様に、外輪部１１には、外輪部側ばね部端１２ａと３つの据付穴１１ａ１，１１ａ２，１１ａ２のうち当該外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２との間にばね部１２に隣接するように第二凹部１３ｂが形成されており、当該第二凹部１３ｂは、ばね部１２の一面とは反対側の面である他面を構成している。
【００２０】
ちなみに、ばね部１２の第一凹部１３ａ及び第二凹部１３ｂの開口端に対応する部位をばね部形成端１２ｃとすると、ばね部形成端１２ｃは、外輪部１１に一対の凹部１３が形成されていない場合、外輪部側ばね部端に相当する。
【００２１】
外輪部側ばね部端１２ａと内輪部側ばね部端１２ｂとは、内輪穴１０ｃの中心Ａを通るＹ方向の直線Ｂに対して反対側にあり、ばね部１２は直線Ｂを横切っている。また、内輪部側ばね部端１２ｂは、外輪部側ばね部端１２ａから内輪部１０の荷重支持部１０ａのＸ軸方向に最も離れた位置に設けられる。ばね部１２の長手方向は、検出荷重の方向に対して垂直であり、２本のばね部１２は互いに平行である。
【００２２】
外輪部１１は、固定部材７に据付けるために周方向に等しい間隔を置いて複数個所（この例では３か所）に形成されたボルト等を取付ける据付穴１１ａ１，１１ａ２，１１ａ２と、荷重検出器を据付けるための力（例えば、ボルトによる締結力）が作用する据付穴１１ａ１，１１ａ２，１１ａ２の周囲の据付固定部１１ｂと、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１との間に位置する第一凹部１３ａで構成される第一低剛性部１１ｃと、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２との間に第一低剛性部１１ｃ以下の曲げ剛性をもつ第二低剛性部１１ｄと、差動トランス９の差動トランスコイル９ａの取付け箇所である測定器固定部１１ｅと、を有している。
【００２３】
外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａに最も近い据付穴１１ａ１との間では、第一低剛性部１１ｃの曲げ剛性が最も小さい。詳しくは、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１との間においては、第一低剛性部１１ｃの径方向の厚みが最も小さく、更に外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２との間において、外輪部１１の径方向の厚みが第一低剛性部１１ｃの厚み以下の箇所である第二低剛性部１１ｄを有する。なお、ここでの曲げ剛性とは、外輪部１１の材質のヤング率Ｅと周方向の断面二次モーメントＩを掛けた値を意味する。また、荷重検出器５をボルトで据付ける場合、据付固定部１１ｂは、ボルトの締結力が主に作用する範囲である。荷重検出器５を固定部材７にボルトで据付ける場合、据付に用いるボルト頭の直径をｄ、保持ユニット８のＺ軸方向の厚みをｔとすれば、据付固定部１１ｂの大きさは、例えば、据付穴１１ａを中心とした直径ｄ＋２ｔの円である。
【００２４】
保持ユニット８は、第１のロール２ａ、第２のロール２ｂ、及び第３のロール２ｃのウエブ１に対する取り付け方法によっては＋Ｙ方向と−Ｙ方向のどちらにも荷重を受けるため、コア固定部１０ｂを除き、内輪穴１０ｃの中心Ａを通るＸ軸方向の直線に対して線対称に形成されている。
【００２５】
差動トランス９は、内輪部１０のコア固定部１０ｂに固定される差動トランスコア９ｂと、外輪部１１の測定器固定部１１ｅに固定される差動トランスコイル９ａと、を有しており、差動トランスコイル９ａと、差動トランスコア９ｂとのＹ軸方向の相対変位を測定する。差動トランス９は、差動トランスコイル９ａと差動トランスコア９ｂとが非接触で変位を検出する。差動トランスは、ひずみの検出に用いるひずみゲージが接触式センサであるのに対して、検出箇所である差動トランスコイル９ａと差動トランスコイル９ｂとが非接触式であるため、衝撃や振動などの負荷に強いという利点がある。また、差動トランスは、ひずみの検出に用いるひずみゲージと異なり、ボルト等による固定ができ、接着剤の劣化を懸念する必要が無いため、ひずみゲージによる検出よりも温湿度環境下での検出精度の長期信頼性を確保しやすい。また、差動トランスは、ひずみゲージよりも検出出力を大きくしやすいため、検出装置として用いれば、電気ノイズなどの外乱に強い荷重検出器を得ることができる。
【００２６】
荷重検出器５は、ロール軸心３から軸受４を介して作用するＹ軸方向の荷重Ｆを荷重支持部１０ａで受け、ばね部１２が撓むことでコア固定部１０ｂに生じる変位を測定器固定部１１ｅに設置された差動トランス９で測定する。この荷重検出器５では、差動トランスコイル９ａが固定された測定器固定部１１ｅの変位は、コア固定部１０ｂの変位に比べて微小なため、差動トランス９による測定変位は、コア固定部１０ｂのＹ軸方向の変位とみなすことができる。
【００２７】
次に、荷重検出器５の検出性能に大きな影響を及ぼすヒステリシスについて説明する。  ヒステリシスは、荷重Ｆの検出出力が荷重Ｆの負荷前後で異なる現象であり、荷重Ｆの負荷時に生じた接合面の微小なずれが、荷重Ｆを取り除いた後も完全には元に戻らないことが主な発生原因である。
【００２８】
荷重検出器５の据付は、上述のように、ボルトを用いることが多いが、荷重負荷時に据付固定部１１ｂに微小なずれが生じると、据付固定部１１ｂの接合面に働く摩擦力の影響で荷重を取り除いた後もずれが残り、ヒステリシスが発生する。
【００２９】
据付固定部１１ｂに生じる接合面の微小なずれは、Ｙ軸方向の荷重Ｆで据付固定部１１ｂに曲げモーメントが作用し、据付固定部１１ｂにひずみが生じることに起因する。そのため、ヒステリシスを小さくするには、据付固定部１１ｂに作用する曲げモーメントを小さくし、据付固定部１１ｂに生じる外輪部１１のひずみを低減する必要がある。特に、外輪部側ばね部端１２ａに近い据付穴ほど、曲げモーメントの影響を受けて、据付固定部１１ｂに生じるひずみは大きくなりやすいため、外輪部側ばね部端１２ａに最も近い据付固定部１１ｂに生じるひずみを小さくすることが重要となる。
【００３０】
荷重検出器５に凹部１３（第一凹部１３ａ及び第二凹部１３ｂ）が無い場合、荷重検出器に荷重Ｆが作用すると、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１とを結ぶ線分上に、周囲よりも大きなひずみが生じる。
【００３１】
その点、実施の形態１の荷重検出器５では、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１とを結ぶ線分上に凹部１３（詳しくは第一凹部１３ａ）を設けていることにより、前述のひずみを遮断できる。更に、第一低剛性部１１ｃの曲げ剛性が、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１との間における外輪部１１の曲げ剛性よりも小さいため、第一低剛性部１１ｃが優先的に変形し、据付固定部１１ｂの曲げモーメントの影響を低減できる。そのため、外輪部側ばね部端１２ａに最も近い据付固定部１１ｂに生じるひずみを小さくし、ヒステリシスを低減できる。
【００３２】
また、外輪部１１の径方向の厚みが周囲よりも小さい第一低剛性部１１ｃでは、外輪部１１の他の部位と比較して局所的に大きなひずみが発生するが、実施の形態１の荷重検出器５では、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａに一番近い据付穴１１ａ１との間において、第一低剛性部１１ｃが据付穴１１ａ１から最も離れた箇所に位置する。そのため、第一低剛性部１１ｃに局所的に生じるひずみが据付穴１１ａ１およびその周囲の据付固定部１１ｂに及ぼす影響を小さくし、ヒステリシスを低減できる。
【００３３】
外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２にかかる外輪部１１の曲げ剛性は特に問わないが、実施の形態１の荷重検出器５のように、第一低剛性部１１ｃ以下の曲げ剛性をもつ第二低剛性部１１ｄを設ければ、第一低剛性部１１ｃ以上に第二低剛性部１１ｄが変形し、曲げモーメントの影響を更に低減できる。これにより、外輪部側ばね部端１２ａに最も近い据付固定部１１ｂに生じるひずみを更に小さくなり、ヒステリシスの一層の低減に繋がる。なお、第二低剛性部１１ｄには第一低剛性部１１ｃ以上のひずみが生じるが、第二低剛性部１１ｄを外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２から離した位置に設ければ、第二低剛性部１１ｄに生じる局所的なひずみが据付固定部１１ｂに及ぼす影響を小さくし、ヒステリシスの低減を図れる。
【００３４】
また、凹部１３はヒステリシスを低減するだけでなく、凹部１３を設けることでばね部１２の一部の面を形成しており、別途加工を必要とせずにばね部１２を長くできる。ばね部１２を長くできるため、コア固定部１０ｂに生じる変位を大きし、検出出力を増大させ、外乱に強い荷重検出器を得ることができる。
【００３５】
ここで、ばね部１２の長さと厚さが変位と応力に及ぼす影響について図４を用いて説明する。図４は、１本のばね部１２を模擬した、一端が完全固定で、他端が自由な片持ち梁である。荷重を与えていない状態の片持ち梁の長手方向をＸ軸方向とし、自由端には−Ｙ軸方向に荷重Ｆを与える。片持ち梁のＸ軸方向の長さをＬ、Ｙ軸方向の厚みをｈ、Ｚ軸方向の幅をｂとすれば、自由端における変位δ、及び片持ち梁に生じる最大応力σは以下の式で表わされる。
【００３６】
δ＝４ＦＬ３／（Ｅｂｈ３）  ∝  Ｌ３／ｈ３  ・・・・（２）
σ＝６ＦＬ／（ｂｈ２）  ∝  Ｌ／ｈ２  ・・・・（３）
ここで、Ｅは片持ち梁の弾性率であり、∝は比例を意味する。これより、δとσの比であるδ／σは次式となる。
【００３７】
δ／σ＝２Ｌ２／（３Ｅｈ）  ∝  Ｌ２／ｈ  ・・・・（４）
片持ち梁に生じる応力σに対して変位δを大きくするには、δ／σを大きくすればよい。式（４）から、δ／σは、長さＬの２乗に比例し、ｈの−１乗に比例するため、厚さｈを小さくするよりも長さＬを大きくすることで、応力σに対して変位δを効果的に大きくできる。つまり、荷重検出器５において、ばね部１２の厚さを小さくするよりも、ばね部１２の長さを大きくすることで応力に対して効果的に変位を大きくできる。つまり、必要な強度を確保しつつ、検出出力を増大させ、外乱に強い荷重検出器を得ることができる。
【００３８】
実施の形態１の荷重検出器５では、据付穴１１ａ１，１１ａ２，１１ａ２は３個であり、外輪部１１の円周方向に均等に配置されているが、荷重検出器５が固定部材７に固定できれば、据付穴１１ａ１，１１ａ２，１１ａ２の数及び位置は特に問わない。
【００３９】
また、実施の形態１の荷重検出器５が有する凹部１３（第一凹部１３ａ及び第二凹部１３ｂ）のように、ばね部１２と内輪部１０との隙間、もしくはばね部１２と外輪部１１との隙間の幅以上に凹部１３の幅を大きくすれば、隙間の加工と同じ工具を用いて凹部１３を加工できるため、工具の交換が不要となり、加工時間の短縮し、荷重検出器５の製造コストを低減することができる。
【００４０】
図５〜７は、実施の形態１の荷重検出器５が有する第一凹部１３ａの変形例を示す拡大断面図である。第一凹部１３ａは、図３の形状に限らず、例えば、図５〜図７に示す形状であってもよい。詳しくは、図５は、外輪部１１の内周側から外周側にかけて半円形状の先端を有する第一凹部１３ａ１を外輪部１１に設け、第一低剛性部１１ｃ１を形成する。第一凹部１３ａ１の先端を半円形状とすることで、第一低剛性部１１ｃ１の応力集中を緩和することができる。第一凹部１３ａ１の幅を大きくすれば、第一凹部１３ａの先端の曲率半径を大きくできるため、応力集中を更に緩和できる。また、先端の曲率半径を大きくすれば、外輪部１１の周方向に大きな第一低剛性部１１ｃ１が形成されるため、第一低剛性部１１ｃ１での変形量が大きくなり、曲げモーメントが据付固定部１１ｂに及ぼす影響を効果的に低減できる。そのため、据付固定部１１ｂに生じるひずみが小さくなり、ヒステリシスの更なる低減が可能である。図６は、先端が四角形の第一凹部１３ａ２であり、図５の第一低剛性部１１ｃ１よりも曲げ剛性が小さい箇所を周方向に大きく設けることができる。図７の第一凹部１３ａ３は、丸穴である。内輪部１０で軸受４を介して、ロール軸心３を支持できれば、図７のように、第一凹部１３ａ３は内輪部１０にかかってもよい。第一凹部１３ａ３を内輪部１０にもかけることで、丸穴の直径を大きくできる。また、第一凹部１３ａ３が丸穴であるため、旋盤で簡易に加工できる。
【００４１】
ばね部１２は、外輪部側ばね部端１２ａと内輪部側ばね部端１２ｂとが内輪穴１０ｃの中心Ａを通るＹ方向の直線Ｂに対して反対側にあり、ばね部１２が直線Ｂを横切っていれば、その形状や本数は特に問わないが、実施の形態１の荷重検出器５（その変形例を含む）のように、内輪穴１０ｃの中心Ａを通りＸ方向の直線に対して、ばね部１２が線対称とすれば、荷重が±Ｙ方向のいずれに作用してもばね部１２は対称な変位をとるため、正負どちらの方向の荷重に対しても同様の検出が可能となる。また、外輪部側ばね部端１２ａからＸ軸方向に最も離れた荷重支持部１０ａの位置に内輪部側ばね部端１２ｂを設け、ばね部１２と内輪部１０とを結合すれば、ばね部１２の長さを大きくできる。これにより、応力に対して変位を大きく確保できるため、検出出力を増大させ、外乱に強い荷重検出器を得ることができる。また、ばね部１２の長手方向を検出荷重に対して垂直とすれば、検出荷重による曲げモーメントで大きくばね部１２が撓み、内輪部１０に生じる変位を大きくできる。また、ばね部１２を形成する内輪部１０とばね部１２との隙間の幅、及び外輪部１１とばね部１２との隙間の幅を大きくすれば、前記隙間に異物が詰まりにくくできる。そのため、内輪部１０及びばね部１２に生じる変位が異物で抑制されることがなく、検出性能の信頼性が向上する。
【００４２】
図８は、本実施の形態１の荷重検出器５の変形例であって、ばね部１２の損傷を防止する機構であるストッパ１４を備えた荷重検出器５を示す断面図、図９は、図８のストッパ１４を示す拡大図である。図８の荷重検出器５は、図３の荷重検出器５の外輪部１１の一部分（詳しくは、ばね部１２の内輪部側ばね部端１２ｂと対向する部分）を内側に大きくすることで、外輪部１１とばね部１２との隙間を小さくしたストッパ１４を備えている。他の構成は、図３の荷重検出器５と同様である。
【００４３】
図９の荷重検出器５では、ストッパ１４とばね部１２の内輪部側ばね部端１２ｂとの間の隙間の大きさを調整することにより、荷重検出器５の許容荷重以下の荷重では、ばね部１２は、ストッパ１４に接触しないが、許容荷重を超える荷重が作用した際には、ばね部１２の外周面がストッパ１４に接触させることができる。これにより、ばね部１２の変形が抑制されるため、ばね部１２の損傷を防止できる。
【００４４】
なお、ばね部１２の損傷を防止する機能を有すれば、ストッパ１４の形状や位置は特定しないが、ストッパ１４の面をばね部１２の面との間隔が一定となるようにすれば、間隔が一定となる領域（ばね部１２と外輪部１１とが同形状の箇所）で接触するため、異形状での接触と比べて接触面積が大きくなる。そのため、接触応力が小さくなり、接触部の変形や損傷を抑制することができる。
【００４５】
また、内輪部側ばね部端１２ｂの近傍のように、ばね部１２の変位が大きい位置で外輪部１１とばね部１２とが接触するようにストッパ１４を設ければ、ストッパ１４とばね部１２とのスリット幅を大きくすることができる。そのため、スリット幅の加工誤差がばね部１２とストッパ１４が接触する荷重に及ぼす影響が小さくなり、指定の荷重で精度良くばね部１２をストッパ１４に接触させることができる。ストッパ１４が接触する箇所は、ばね部１２に限定せず、ストッパ１４と内輪部１０とを接触させることで、ばね部１２の変形を抑制してもよい。
【００４６】
また、ばね部１２を形成する内輪部１０とばね部１２との隙間、及び外輪部１１とばね部１２との隙間のどちらか一方、もしくは両方の隙間を調整し、荷重検出器５の許容荷重を超える荷重が作用した場合に、内輪部１０とばね部１２との一部分、もしくは外輪部１１とばね部１２との一部分が接触するにすれば、図９に示すような外輪部１１の一部分を内側に大きくしたストッパ１４を別途設ける必要がなくなる。
【００４７】
変位測定箇所であるコア固定部１０ｂの位置や形状は特に問わないが、ばね部１２の撓みによりコア固定部１０ｂに生じる変位を大きくするため、外輪部側ばね部端１２ａからＸ軸方向に離れた位置にコア固定部１０ｂ及び差動トランスコア９ｂを設けることが望ましい。
【００４８】
実施の形態１の荷重検出器５（その変形例も含む）は、保持ユニット８が単一の部品から構成されているが、複数の部品で構成されても良い。例えば、外輪部１１が内輪部１０及びばね部１２と別部品とし、外輪部１１の厚みを内輪部１０及びばね部１２と比べて大きくしてもよい。
【００４９】
保持ユニット８の材質としては、例えば、炭素鋼、高張力鋼、圧延鋼、ステンレス鋼、構造用合金鋼などの鉄系材料及びそれらを母材としためっき鋼、あるいは、アルミニウム、マグネシウム、チタン、黄銅、銅などの材料及び合金材料を用いてもよい。
【００５０】
図１０は、実施の形態１に係る荷重検出器５（その変形例も含む）の変形例であって、ばね部が直線Ｂを横切らない構造の断面図である。
【００５１】
外輪部側ばね部端１２ａと内輪部側ばね部端１２ｂとは、内輪穴１０ｃの中心Ａを通るＹ方向の直線Ｂに対し同じ側であってもよく、換言すれば、ばね部１２が直線Ｂを横切っていなくてもよい。その他の構造は、図３と同様である。ばね部１２を短くすることで、検出荷重でばね部１２に生じる応力が小さくし、ばね部１２の強度信頼性を向上できる。
【００５２】
図１１は、実施の形態１に係る荷重検出器５（その変形例も含む）の別の検出構造を示す断面図である。
【００５３】
図３の荷重検出器５では、コア固定部１０ｂに生じる変位を、差動トランス９を用いて測定することで荷重Ｆを検出したが、この変形例では、差動トランス９の代わりにばね部１２にひずみゲージ１６を貼り付けている。ひずみゲージ１６は、荷重Ｆにより変形するばね部１２の変形量、すなわちばね部１２のひずみを検出する変形検出部である。荷重Ｆは、ひずみゲージ１６により測定された変形量に基づいて検出される。他の構成は、図３に示した荷重検出器５と同じである。
【００５４】
この変形例では、ばね部１２の変形に対する検出感度が高いひずみゲージ１６を用いることで、内輪部１０に生じる変位を小さくしても荷重Ｆが検出できる。つまり、ばね部１２の曲げ剛性を大きくできるため、内輪部１０を強固に安定して支持でき、かつ固有振動数の高い荷重検出器５が実現できる。また、差動トランス９を用いないため、内輪部１０のコア固定部１０ｂ、外輪部１１の測定器固定部１１ｅの加工は不要となり、図３に示した荷重検出器５と比較して保持ユニット８の構造を簡単にできる。ひずみゲージ１６を貼り付ける位置は特に問わないが、外輪部側ばね部端１２ａや内輪部側ばね部端１２ｂのばね部１２の端の近傍に貼り付ければ、ひずみが大きいため、検出出力を大きくできる。
【００５５】
（実施の形態２）
図１２は、実施の形態２の荷重検出器５Ａの据付に用いるスペーサ６の一例を示す正面図、図１３は、実施の形態２の荷重検出器５Ａの図１１のスペーサ６を用いた据付構成の一例を示す側面図である。
【００５６】
実施の形態２では、荷重検出器５Ａの前面及び背面を図１２に示すスペーサ６で挟み、荷重検出器５Ａを、ケース１５を介して固定部材７に固定する。これにより、保持ユニット８の軸方向の両端面は、ケース１５で覆われている。また、ケース１５は、内輪部１０及びばね部１２のそれぞれと隙間を介して配置されている。
【００５７】
スペーサ６は、据付状態で内輪部１０及びばね部１２が固定部材７等の他の部材に接触しない役割を担い、荷重Ｆが作用した際、内輪部１０及びばね部１２の変形が他の部材との摩擦により妨げられることを防ぐ。スペーサ６の構造は、据付状態で内輪部１０及びばね部１２が他の部材に接触しなければ特定しないが、図１２に示すように、スペーサ６を据付固定部１１ｂと接触する箇所である力作用部６ａのみを大きくし、力作用部６ａを繋ぐ連結部６ｂを小さくすれば、連結部６ｂの凹部１１ｃや第二低剛性部１１ｄとの接触による影響を小さくできる。また、スペーサ６は、単一の部品に限定せず、力作用部６ａが連結部６ｂで結合されておらず、力作用部６ａが複数の部品となってもよい。
【００５８】
ケース１５は、ロール軸心３が通る箇所を除き、保持ユニット８のＸ軸とＹ軸とで張られる面全体を覆っており、各スペーサ６のそれぞれの外側に取り付けられる。ケース１５を設けることで、荷重検出器５Ａを外部からの接触や異物から保護することができる。また、ケース１５に段差を設けるなどで、外輪部１１だけに接触し、内輪部１０及びばね部１２に接触しない構造にすれば、スペーサ６を不要とできるので、部品点数の削減による作業性の向上を図ることができる。また、内輪部１０及びばね部１２のＺ軸方向の厚みを外輪部１１よりも小さくすれば、スペーサ６を用いなくとも、内輪部１０及びばね部１２とケース１５との接触を防止できる。そのため、スペーサ６をなくし、部品点数を削減できる。
【００５９】
（実施の形態３）
図１４は、この発明の実施の形態３に係る荷重検出器５Ｂを示す断面図である。
この実施の形態３では、図１４に示すように、ばね部１２は、ばね部形成端１２ｃにおいて屈曲している。詳しくは、ばね部１２は、当該ばね部１２の内輪部側ばね部端１２ｂからばね部形成端１２ｃまでの部分と、当該ばね部１２の凹部１３（第一凹部１３ａ及び第二凹部１３ｂ）の開口端に対応する部位であるばね部形成端１２ｃから外輪部側ばね部端１２ａまでの部分とで、伸びる方向が異なっている。ばね部１２のうちばね部形成端１２ｃから外輪部側ばね部端１２ａの部分は、凹部１３により、ばね部形成端１２ｃを基点として、最も近い据付穴１１ａ１に対して、外輪部側ばね部端１２ａが離れるように、屈曲して形成されている。外輪部１１には、第一凹部１３ａにより第一低剛性部１１ｃが形成され、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１との間では、第一低剛性部１１ｃの曲げ剛性が最も小さい。また、外輪部１１は、第二凹部１３ｂにより第二低剛性部１１ｄが形成され、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２との間に第一低剛性部１１ｃ以下の曲げ剛性となる第二低剛性部１１ｄを有している。他の構成は、図３に示した荷重検出器５と同じである。
【００６０】
上記の構造を採れば、ばね部形成端１２ｃに最も近い据付穴１１ａ１から外輪部側ばね部端１２ａを離すことができるため、据付穴１１ａ１に生じるひずみを小さくし、ヒステリシスを低減できる。また、外輪部１１に凹部１３を設ける位置を変更することで、ばね部１２のうちばね部形成端１２ｃから外輪部側ばね部端１２ａにかかる部分の厚みを容易に調整できるため、外輪部側ばね部端１２ａに生じる応力を容易に低減できる。外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２にかかる外輪部１１の曲げ剛性は特に問わないが、図１４の荷重検出器５Ｂのように第一低剛性部１１ｃ以下の曲げ剛性をもつ第二低剛性部１１ｄを設ければ、第一低剛性部１１ｃ以上に第二低剛性部１１ｄが変形する。これにより、外輪部側ばね部端１２ａに最も近い据付固定部１１ｂ１に生じるひずみを更に小さくし、ヒステリシスをいっそう低減できる。また、凹部１３の形状は、特に問わない。また、図１４の荷重検出器５は、ストッパを設けていないが、例えば、図９の荷重検出器５と同様に、外輪部の一部をばね部１２に近づけることでストッパを設けても良い。
【００６１】
（実施の形態４）
図１５は、この発明の実施の形態４に係る荷重検出器５Ｃを示す断面図、図１６は、図１５のストッパを示す拡大図である。
この実施の形態４の荷重検出器５Ｃでは、実施形態３の荷重検出器５Ｂ（図１４）と同様に、当該ばね部１２の内輪部側ばね部端１２ｂからばね部形成端１２ｃの部分と当該ばね部１２のばね部形成端１２ｃから外輪部側ばね部端１２ａの部分とは、ばね部形成端１２ｃにおいて屈曲し、伸びる方向が異なっている。
【００６２】
また、この実施の形態４の荷重検出器５Ｃでは、ばね部１２は、ばね部形成端１２ｃから内輪部側ばね部端１２ｂまで一部が円弧状に形成されており、実施の形態１〜３の荷重検出器５〜５Ｂ（変形例を含む）のように、ばね部形成端１２ｃから内輪部側ばね部端１２ｂまで直線状に形成されていない点で異なっている。
【００６３】
詳しくは、荷重検出器５Ｃは、ばね部１２の外側の面を形成する長穴１７ａと、内輪部１０の外周面とばね部１２の内側の面を形成する長穴１７ｂと、差動トランス９を取付けるための差動トランス取付け穴１７ｃと、を有している。このうち、長穴１７ａ及び長穴１７ｂは、一部分が円弧状に形成されているため、これら長穴１７ａ及び長穴１７ｂにて構成されるばね部１２もその一部が円弧状に形成されている。また、長穴１７ａは、差動トランス取り付け穴１７ｃとスリットで繋がっている。
【００６４】
ばね部１２は、外輪部側ばね部端１２ａからＸ軸方向に最も離れた荷重支持部１０ａの位置に設けられた内輪部側ばね部端１２ｂにおいて、内輪部１０と結合され、内輪部側ばね部端１２ｂからばね部１２と内輪穴１０ｃの中心Ａを通るＹ方向の直線Ｂとが交わる箇所までＸ軸方向と平行に形成されている。
【００６５】
また、ばね部１２のうちばね部形成端１２ｃから外輪部側ばね部端１２ａまでの部分は、ばね部形成端１２ｃから最も近い据付穴１１ａ１に対して、外輪部側ばね部端１２ａが離れる方向に形成されており、第一凹部１３ａと、径方向に幅をもった長穴１７ａの長手方向の端部とで構成される。なお、長穴１７ａ及び長穴１７ｂの径方向の幅、及び第一凹部１３ａの周方向の幅は等しい。他の構成は、図３に示した荷重検出器５と同じである。
【００６６】
この荷重検出器５Ｃは、外輪部側ばね部端１２ａからＸ軸方向に最も離れた位置に内輪部側ばね部端１２ｂを設けることで、ばね部１２の長さを大きくできる。また、ばね部１２の一部を円弧形状とすることで、ばね部１２を真っ直ぐに形成するよりも長くできるため、内輪部１０の変位を大きくできる。つまり、検出出力が大きくすることができ、外乱に強い荷重検出器５Ｃを得ることができる。また、ばね部１２の長手方向が荷重方向と垂直となる箇所では、荷重による曲げモーメントで効果的にばね部１２が撓み、内輪部１０の変位を得ることができる。
【００６７】
また、長穴の一部が円弧形状であるため、長穴１７ａ及び長穴１７ｂを加工する際、直線移動よりも工具の移動距離を小さくできる。特に、長穴１７ｂの円弧形状の中心を内輪穴１０ｃの中心Ａと一致させれば、軸受４を挿入する内輪穴１０ｃのスペースを確保しつつ、加工工具の移動距離を小さくできる。長穴１７ａ及び１７ｂの加工時間が短縮できるため、荷重検出器５Ｃの製造コストを低減できる。また、ばね部形成端１２ｃから外輪部側ばね部端１２ａにかかるばね部１２の一面が、径方向に幅をもった長穴１７ａの長手方向の端部で形成されており、長穴１７ａの他に別途加工を必要としない。そのため、工具の移動距離を小さくでき、荷重検出器５Ｃの低コスト化に繋がる。また、ばね部１２が、ばね部形成端１２ｃで屈曲させることで、ばね部形成端１２ｃに最も近い据付穴１１ａ１から外輪部側ばね部端１２ａを離すことができるため、据付穴１１ａ１に生じるひずみを小さくし、ヒステリシスを低減できる。
【００６８】
長穴１７ａ及び長穴１７ｂの径方向の幅や第一凹部１３ａの幅は特に問わないが、実施の形態４の荷重検出器５Ｃのように、長穴１７ａ及び長穴１７ｂの径方向の幅、及び第一凹部１３ａの幅が等しくすれば、同一の工具で同様に加工ができるため、工具の取り換えが不要となる。そのため、加工時間を短縮することができ、荷重検出器５Ｃのコストを低減できる。また、長穴１７ａと長穴１７ｂの径方向の幅を大きくすれば、ばね部１２を形成する内輪部１０とばね部１２との間、及び外輪部１１とばね部１２との間に異物が詰まりにくくできる。そのため、内輪部１０及びばね部１２に生じる変位が異物で抑制されることがなくなり、検出性能の信頼性が向上する。
【００６９】
長穴１７ａと差動トランス取付け穴１７ｃとを繋ぐスリットの大きさを調整することで、荷重検出器５Ｃの許容荷重以下の荷重では、ばね部１２は、外輪部１１に接触しないが、許容荷重を超える荷重が作用した際には、ばね部１２の外周面が外輪部１１に接触させることができる。これにより、ばね部１２の変形が抑制されるため、ばね部１２の損傷を防止できる。
【００７０】
長穴１７ａと差動トランス取付け穴１７ｃとを繋ぐスリットの位置は特定しないが、内輪穴１０ｃの中心Ａと据付穴１１ａ２とを繋ぐ直線上にスリットを設ければ、長穴１７ａの幅及び長さを大きくしても、据付固定部１１ｂの確保が容易となる。また、ばね部１２の変位が大きくなる内輪部側ばね部端１２ｂの近傍にスリットを設ければ、スリットの幅を大きくできる。そのため、スリットの幅の加工誤差が外輪部１１とばね部１２とが接触する荷重に及ぼす影響が小さくなり、指定の荷重で精度良くばね部１２を外輪部１１に接触させることができる。
【００７１】
外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２にかかる外輪部１１の曲げ剛性は特に問わないが、図１５の荷重検出器５Ｃのように、外輪部の周方向に伸びた長穴１７ａにより、外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２にかかる外輪部１１の径方向の厚みを小さくすれば、第一低剛性部１１ｃの曲げ剛性以下となる第二低剛性部１１ｄを外輪部１１に対して広範囲に設けることができる。第二低剛性部１１ｄを広範囲に設けることで、第二低剛性部１１ｄの変形量が大きくなるため、検出荷重による曲げモーメントの影響の更なる低減に繋がる。つまり、据付固定部１１ｂに生じるひずみを小さくし、ヒステリシスを更に低減できる。発明者らは、図１５の荷重検出器５Ｃのように、ばね部の長さを大きくし、かつヒステリシスを低減させるために、第一凹部１３ａを設けることで、第一凹部１３ａを設けない場合に対してヒステリシスを約０．６倍まで低減させた。更に、外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２の間に、第一低剛性部１１ｃよりも曲げ剛性の小さい第二低剛性部１１ｄを設けることで、第一凹部１３ａを設けない場合に対して、ヒステリシスを約０．４倍まで低減できることを実測した。
【００７２】
図１７は、図１５の第一凹部の変形例を示す断面図である。第一凹部１３ａの大きさは特に問わないが、図１７の荷重検出器５Ｃのように、第一凹部１３ａを径方向に大きくすることで、ばね部１２の長さを更に大きくするとともに、第一低剛性部１１ｃの曲げ剛性を低減し、ヒステリシスの低減を図ってもよい。
【００７３】
図１８は、図１５の荷重検出器の変形例であって、複数の変位検出部を用いた荷重検出器を示す断面図である。変位を検出する変位検出部９の個数は特定しない。例えば、図１８のように、内輪穴１０ｃの中心Ａを通りＸ方向の直線Ｃ上にコア固定部１０ｂを設け、
２個の変位検出部９を直線Ｃに対して線対称となるように取り付けてもよい。それぞれの変位検出部９の出力の絶対値の和、もしくは出力の絶対値の平均を荷重検出器の出力とすることで、より外乱に強い荷重検出器を得ることができる。また、変位検出部とひずみゲージなどの変形検出部とを組み合わせて用いてもよい。
【００７４】
図１９は、図１５の荷重検出器の変形例であって、４つの据付穴で据付けられる荷重検出器を示す断面図である。据付穴の位置、個数は特に問わず、図１９のような荷重検出器５Ｃであってもよい。
【００７５】
図１９の荷重検出器５Ｃは、内輪穴１０ｃの中心Ａを通るＹ方向の直線Ｂと中心Ａを通るＸ方向の直線Ｃとに対して、それぞれ対称となる位置に据付穴１１ａ１，１１ａ１，１１ａ２，１１ａ２を４個、備える。この荷重検出器５Ｃでは、据付穴１１ａ１から離れた位置に外輪部側ばね部端１２ａを設けるために、ばね部１２が円弧形状で直線Ｃ近傍まで伸びた構造を有しており、ばね部１２の屈曲箇所であるばね部形成端１２ｃを備える。また、外輪部１１には、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１との間に第一低剛性部１１ｃを、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２との間に第二低剛性部１１ｄを有している。第一低剛性部１１ｃの曲げ剛性は、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１との間で最も小さい。また、第二低剛性部１１ｄの曲げ剛性は、特に問わないが、第一低剛性部１１ｃの曲げ剛性以下であることが望ましい。
【００７６】
この荷重検出器５Ｃでは、据付穴１１ａ１，１１ａ２を増やすことで、当該荷重検出器５Ｃを強固に固定部材７に据付けることができる。また、据付穴１１ａ１，１１ａ２を多くすることで、必要な締結力を確保できるため、径の小さいボルトを用いてもよく、据付穴１１ａの径を小さくできる。また、外輪部側ばね部端１２ａが直線Ｃの近傍に設けているため、ばね部１２を長くでき、検出出力を大きくできる。
【００７８】
（実施の形態５）
図２０は、この発明の実施の形態５に係る荷重検出器５Ｄを示す断面図である。
この荷重検出器５Ｄでは、内輪部１０から外輪部１１に径方向に直線状に延びた２本のばね部１２が内輪穴１０ｃの中心Ａを通るＸ方向の直線Ｃに対して同じ側に設けており、２本のばね部１２は、内輪穴１０ｃの中心Ａを通るＹ方向の直線Ｂに対して線対称である。ばね部１２は直線Ｃ（Ｘ軸）と角度θｓを成しており、ばね部１２の一部の面は第一凹部１３ａにて構成される。また、第一凹部１３ａで外輪部１１に形成される第一低剛性部１１ｃの曲げ剛性は、外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから最も近い据付穴１１ａ１との間における外輪部１１の曲げ剛性よりも小さい。外輪部側ばね部端１２ａと当該外輪部側ばね部端１２ａから２番目に近い据付穴１１ａ２との間における外輪部１１の曲げ剛性は特に問わないが、第一低剛性部１１ｃ以下の曲げ剛性をもつ第二低剛性部１１ｄを設けることが望ましい。据付穴１１ａ１，１１ａ２の位置、個数は特定しないが、この例では、外輪部１１の周方向に等分間隔で３か所設けており、据付穴１１ａ１が直線Ｂ上にある。差動トランス９の取付け位置は特に問わないが、この荷重検出器５Ｄでは、差動トランス９の取付けスペースを確保する観点から、直線Ｃに対してばね部１２と反対側で、かつ直線Ｂ上にコア固定部１０ｂを設けて、差動トランスコア９ｂを取り付けている。他の構成は、図３に示した荷重検出器５と同じである。
【００７９】
なお、ばね部１２は、直線Ｂに対して線対称であれば特に問わない。
【００８０】
ばね部１２を直線Ｂに対して線対称とすることで、内輪部１０の変位の軌道が円弧状とならず、荷重方向（Ｙ軸方向）と平行な直線となるため、検出性能の一つである直線性の良い荷重検出器を得ることができる。また、図２０の張力検出器５Ｄでは、角度θｓを変更することで、据付穴１１ａと外輪部側ばね部端１２ａとの距離を容易に調整できる。
【００８１】
ちなみに、直線性とは、検出荷重に対して差動トランスの出力（内輪部１０の変位）が比例するとした理想的な直線からの実測値のずれの大きさを表わす指標である。
【００８２】
なお、上記各実施の形態の荷重検出器５〜５Ｄ（その変形例を含む）では、ロール２ａ〜２ｃにかけられる対象として、ウエブ１について説明したが、ケーブル等の線材であってもよい。
【００８３】
また、ウエブ１とロール２ａ〜２ｃの構成は特定されず、例えば、ロール２ａ〜２ｃに対し、ウエブ１が逆向きに取付けられてもよい。
【００８４】
また、ロール２ａの支持が可能であれば、ロール軸心３の両端ではなく、片端だけを荷重検出器５〜５Ｄ（その変形例を含む）で支持し、他端は支持せず、自由端にしてもよい。
【００８５】
また、荷重検出器５〜５Ｄ（その変形例を含む）の固定部材７に対する固定は、締結部材であるボルトを用いたが、これは一例であり、ビス等の締結部材であってもよい。なお、その場合、据付固定部１１ｂは、荷重検出器５〜５Ｄ（その変形例を含む）を固定部材７に固定するための力が作用する部位である。更に、ひずみゲージは、実施の形態１だけでなく、実施の形態２〜５のばね部１２に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  ウエブ（検出対象）、２ａ，２ｂ，２ｃ  ロール、３  ロール軸心、４  軸受、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ  荷重検出器、６  スペーサ、６ａ  力作用部、６ｂ  連結部、７  固定部材、８  保持ユニット、９  差動トランス（変位検出部）、９ａ  差動トランスコイル、９ｂ  差動トランスコア、１０  内輪部、１０ａ  荷重支持部、１０ｂ  コア固定部、１０ｃ  内輪穴、１１  外輪部、１１ａ１，１１ａ２  据付穴、１１ｂ  据付固定部、１１ｃ  第一低剛性部、１１ｄ  第二低剛性部、１１ｅ  測定器固定部、１２  ばね部、１２ａ  外輪部側ばね部端、１２ｂ  内輪部側ばね部端、１２ｃ  ばね部形成端、１３  凹部、１３ａ  第一凹部、１３ｂ  第二凹部、１４  ストッパ、１５  ケース、１６  ひずみゲージ、１７ａ、１７ｂ  長穴、１７ｃ  差動トランス取付け穴。
【要約】
荷重検出器５は、荷重を支持する軸を保持する内輪部１０、この内輪部１０を囲って設けられ周方向に間隔をおいて複数形成された据付穴１１ａ１、１１ａ２を通じて締結部材により据付部材に締結される外輪部１１、及び内輪部１０と外輪部１１とを繋ぐ２つのばね部１２を有する保持ユニット８と、荷重により生じる内輪部１０の変位を検出する差動トランス９と、ばね部１２の外輪部の側の端である外輪部側ばね部端に形成され、ばね部１２を構成する第一凹部１３ａと第２凹部１３ｂからなる凹部１３とを備える。また、荷重検出器５は、第一凹部１３ａによって形成され、外輪部側ばね部端と据付穴１１ａ１との間において外輪部の他の部位よりも曲げ剛性が小さい第一低剛性部１１ｃと、第二凹部１３ｂによって形成され、外輪部側ばね部端と据付穴１１ａ２との間に第一低剛性部１１ｃ以下の曲げ剛性を有する第二低剛性部１１ｄと、を備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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