(57)【要約】【課題】起歪体の加工が容易であり、かつ高精度の測定が可能となるロードセルを提供すること。【解決手段】起歪体３０は、全体が長方形であり、中央に円形の貫通孔３２が形成され、その横方向両側に半円形状の円弧状凹部３４が形成されている。貫通孔３２と円弧状凹部３４との間の薄肉部分が起歪部３６とされ、歪みゲージが貼られている。起歪体３０の製造は、先ず平角捧の幅方向中央部分に、円形の貫通孔３２を長手方向に一定の間隔を開けて形成する。貫通孔３２は円形であるため、ドリル等で容易に形成することが出来る。貫通孔３２の形成された平角捧を、貫通孔３２の一つ置きに貫通孔３２の中心付近を通るように平角捧の幅方向に切断することにより複数の起歪体３０が効率的に得られる。起歪部３６は左右対称形状となるので、力の向きによる誤差が抑えられ高精度の測定が可能となる。【選択図】　　　　図４
2004061353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に形成される円形の貫通孔と、前記貫通孔の両側に形成される一対の円弧状凹部と、を備え、前記貫通孔と前記円弧状凹部との間を起歪部、前記貫通孔の円弧状凹部側とは直交する方向に位置すると共に、一方の起歪部と他方の起歪部とを連結する部分を取付部とした起歪体と、
前記起歪部に配置される歪みゲージと、
を有することを特徴とするロードセル。
【請求項２】
一定幅、一定厚さの長尺状部材に、長手方向に沿って一定の間隔を開けて円形の貫通孔を形成する第１の工程と、
前記貫通孔の一つ置きに前記貫通孔の中心付近を通るように前記長尺状部材を幅方向に切断する第２の工程と、
を有するロードセル用起歪体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロードセル、及びロードセル用起歪体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なロードセルは、例えば、図１０に示すように、矩形の金属ブロックにメガネ状の貫通孔１００を穿設した起歪体１０２や、図１１に示すように、矩形の金属ブロックに鉄アレイ状の貫通孔１０４を穿設した起歪体１０６を用いている。また、図１０、及び図１１に示す以外の、さらに複雑な形状の貫通孔を形成した起歪体も種々提案されている。
【０００３】
起歪体３０、及び起歪体３０には、例えば、４個所の薄肉部に夫々に歪みゲージ１０８を貼着し、この薄肉部に貼着された歪みゲ−ジ１０８によりブリッジが構成され、このブリッジが荷重検出部となっている。
【０００４】
このように構成したロードセルにおいては、薄肉部の変形量に対応した電気信号を荷重検出部で検出することにより、入力した力（荷重）の大きさを測定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のロードセルでは、先ず、矩形のブロックを形成し、次に、ブロックの中央にエンドミル等を用いて複雑な形状の貫通孔を形成しているため、起歪体の加工が煩雑であった。
【０００６】
また、薄肉部の形状が、図１２に示すように、軸１１０に対して左右非対称であるため、例えば、矢印Ｌ方向の力が作用したときと、矢印Ｌ方向とは逆の矢印Ｒ方向の力が作用したときとでは、同じ大きさの力が作用しても測定値に差異が生じる場合があった。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、起歪体の加工が容易であり、かつ高精度の測定が可能となるロードセルを提供すること、及び加工が容易であり、高精度の測定が可能となるロードセル用起歪体の製造方法を提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載のロードセルは、中央部に形成される円形の貫通孔と、前記貫通孔の両側に形成される一対の円弧状凹部と、を備え、前記貫通孔と前記円弧状凹部との間を起歪部、前記貫通孔の円弧状凹部側とは直交する方向に位置すると共に、一方の起歪部と他方の起歪部とを連結する部分を取付部とした起歪体と、前記起歪部に配置される歪みゲージと、を有することを特徴としている。
【０００９】
次に、請求項１に記載のロードセルの作用を説明する。
【００１０】
取付部材間に力が作用して起歪部が変形すると、起歪部に配置された歪みゲージの抵抗が変化する。歪みゲージをブリッジ回路（ストレインアンプ）に接続し、抵抗の変化量を測定することで、取付部材間に作用した力の大きさを知ることができる。
【００１１】
起歪体は、円形の貫通孔の両側に円弧状凹部を形成したものであるため、一定幅、一定厚さの長尺状部材に、長手方向に沿って一定の間隔を開けて円形の貫通孔を形成し、その後、貫通孔の一つ置きに貫通孔の中心付近を通るように長尺状部材を幅方向に切断するのみで、簡単に得ることができる。
【００１２】
また、起歪部は、一方の側が円弧状凹部、他方の側が円形の貫通孔の片側部分、即ち、円弧状凹部とされており、左右対称形状となるので、力の大きさが同じであれば、一方の側から力が入力した場合と、他方の側から力が入力した場合とで測定値が変わることは無い。したがって、高精度の測定が可能となる。
【００１３】
請求項２に記載のロードセル用起歪体の製造方法は、一定幅、一定厚さの長尺状部材に、長手方向に沿って一定の間隔を開けて円形の貫通孔を形成する第１の工程と、前記貫通孔の一つ置きに前記貫通孔の中心付近を通るように前記長尺状部材を幅方向に切断する第２の工程と、を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載のロードセル用起歪体の製造方法によれば、第１の工程では、一定幅、一定厚さの長尺状部材に、長手方向に沿って一定の間隔を開けて円形の貫通孔が形成される。
【００１５】
第２の工程では、貫通孔の一つ置きに貫通孔の中心付近を通るように長尺状部材が幅方向に切断される。
【００１６】
起歪体を得るための機械加工としては、長尺状部材に円形の貫通孔を複数形成し、貫通孔の形成された長尺状部材を幅方向に切断するだけである。円形の貫通孔は、例えば、ドリル等で簡単に加工することができる。また、長尺状部材の切断は、例えば、バンドソー、カットグラインダー等の周知の切断手段で容易に行うことが出来る。
【００１７】
このように、起歪体は、複雑な加工を必要とせず、加工工程も最小限で済むので、製造コストを低く抑えることが出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３には、本発明の一実施形態に係るロードセルを用いたホイールアライメント調整装置１０が示されている。
【００１９】
このホイールアライメント調整装置１０は、４つの支柱１２及び図示しない昇降機構によって上下方向に移動可能に支持された載置台１４を備えている。
【００２０】
載置台１４の上には、４つのタイヤ駆動装置１６が設けられている。
【００２１】
タイヤ駆動装置１６は、載置台１４に取り付けられた支持フレーム１８を備えている。
【００２２】
支持フレーム１８の上には、前後（試験車両に対して）一対のロードセルモジュール２０を介してフレーム２２が配置されている。
【００２３】
フレーム２２には、試験車両のタイヤを回転させるための無限軌道２４が設けられている。なお、無限軌道２４は、図示しないモータによって駆動される。
（ロードセルの詳細）
図４、及び図５に示すように、ロードセルモジュール２０は、水平に配置された長尺状の下ベース板２６と、下ベース板２６の上方に平行に配置され、下ベース板２６と同様の形状を呈した上ベース板２８を備えている。
【００２４】
下ベース板２６は、フレーム２２（図示せず）の上面に取り付けられている。
【００２５】
下ベース板２６、及び上ベース板２８は、金属製長尺状部材、本実施形態では、Ａ　２０２４（ＪＩＳ規格）の平角捧を用いており、その寸法は、厚さ１５ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ３４０ｍｍである。
【００２６】
下ベース板２６と、上ベース板２８とは、長手方向両端部分が、ロードセル２３の起歪体３０によって連結されている。なお、下ベース板２６、及び上ベース板２８には、各々の両端部に切欠加工が施されており、その切欠加工部分に起歪体３０が嵌め込まれボルト２１にて固定されている。、
即ち、一つのロードセルモジュール２０は２つのロードセル２３を備えているので、フレーム２２は、支持フレーム１８に対して前後左右の４つのロードセル２３を介して支持されていることになる。
【００２７】
本実施形態の起歪体３０は、一定幅、一定厚さの長尺状金属部材を機械加工したものである。
【００２８】
この起歪体３０は、図６に示すように、全体が長方形であり、中央に円形の貫通孔３２が形成されており、その横方向両側に半円形状の円弧状凹部３４が形成されている。
【００２９】
この起歪体３０では、貫通孔３２と円弧状凹部３４との間の薄肉部分が起歪部３６、貫通孔３２の円弧状凹部側とは直交する方向に位置すると共に、一方の起歪部３６と他方の起歪部３６とを連結する部分が取付部３８となっている。
【００３０】
なお、符号３９は、段付きのボルト孔である。
【００３１】
この起歪体３０は、以下のようにして形成されている。
【００３２】
図７に示すように、一定幅、一定厚さの金属製長尺状部材、例えば、Ａ　２０２４（ＪＩＳ規格）の平角捧４０の幅方向中央部分に、円形の貫通孔（本実施形態では直径３５ｍｍ）３２を長手方向に一定の間隔（本実施形態では３７．５ｍｍ）を開けて形成する。なお、貫通孔３２は円形であるため、ドリル等で容易に形成することが出来る。
【００３３】
本実施形態の平角捧４０の寸法は、厚さ１０ｍｍ、幅６１ｍｍである。平角捧４０は、例えば、押出製品をそのまま使用しても良く、寸法精度を得るために一部分を機械加工しても良い。
【００３４】
次に、貫通孔３２の形成された平角捧４０を、貫通孔３２の一つ置きに貫通孔３２の中心付近を通るように平角捧４０の幅方向に切断（図７の想像線が切断部分）することにより（即ち長さ７５ｍｍに切断する）、複数の起歪体３０が効率的に得られる。
【００３５】
このようにして得られた起歪体３０は、図４に示すように、下方の取付部３８が複数のボルト４２によって下ベース板２６の長手方向端部に固定されており、上方の取付部３８が複数のボルト４２によって上ベース板２８の長手方向端部に固定されている。
【００３６】
図４、及び図５に示すように、起歪体３０の起歪部３６には、内側面（反対側の起歪体３０と対向する面）に、矢印Ｌ方向及び矢印Ｒ方向の歪みを検出するための歪みゲージ４４Ａ、４４Ｂが上下に、円弧状凹部３４に矢印Ｆ方向及び矢印Ｒ方向の歪みを検出するための歪みゲージ４６Ａ，４６Ｂが上下に、それぞれ貼り付けられている。
【００３７】
なお、ロードセルモジュール２０は、ロードセル２３の起歪体３０の貫通孔３２の軸方向が、タイヤの軸方向（矢印Ｌ方向及び矢印Ｒ方向）と一致するように配置取り付けられている。
【００３８】
また、歪みゲージ４４Ａ，４４Ｂ、及び歪みゲージ４６Ａ，４６Ｂは、各々図示しないブリッジ回路（ストレインアンプ）に接続されている。
【００３９】
次に、本実施形態のロードセル２３の作用を説明する。
【００４０】
図２に示すように、ホイールアライメント調整装置１０に試験車両５０を搭載し、各タイヤ駆動装置１６の無限軌道２４を駆動してタイヤ５２を回転させると、サスペンションのアライメント等によってタイヤ５２に横力が作用する。
【００４１】
横力が発生すると、反力によって起歪部３６が矢印Ｌ方向または矢印Ｒ方向に変形して、歪みゲージ４４Ａ，４４Ｂの抵抗が変化するので、横力の大きさを測定することができる。
【００４２】
また、無限軌道２４に、例えば突起（図示せず）を取り付けて駆動すると、タイヤ５２に前後方向（矢印Ｆ方向、及び矢印Ｂ方向）の前後力が作用する。
【００４３】
前後力が発生すると、反力によって起歪部３６が矢印Ｆ方向または矢印Ｂ方向に変形して、歪みゲージ４６Ａ，４６Ｂの抵抗が変化するので、前後力の大きさを測定することができる。
【００４４】
また、本実施形態のロードセル２３では、起歪部３６は、一方の側が円弧状凹部３４、他方の側が円形の貫通孔３２の片側部分、即ち、円弧状凹部と同形状とされており、左右対称形状となるので、力（前後力）の大きさが同じであれば、矢印Ｆ方向の力が入力した場合と、矢印Ｂ方向の力が入力した場合とで測定値が変わることは無い。したがって、前後力を高精度で測定することができる。
【００４５】
なお、タイヤ駆動装置１６には、前後左右に４つのロードセル２３が設けられているので、４つのロードセル２３の歪みゲージ４４Ａ，４４Ｂ及び歪みゲージ４６Ａ，４６Ｂの各信号の組み合わせにより、無限軌道２４に生ずるモーメント成分をキャンセルし、純粋な横力、及び前後力を測定することができる。
【００４６】
また、上記ロードセル２３の寸法は、ホイールアライメント調整装置１０に用いた場合の寸法であり、本発明は叙述した寸法のものに限定されないのは勿論である。
【００４７】
また、起歪体３０の各寸法を適宜変更することによって、起歪部３６の強度を種々設定することが出来るのも勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のロードセルは上記の構成としたので、起歪体の加工が容易となり、かつ高精度の測定が可能となる、という優れた効果を有する。
【００４９】
また、本発明のロードセル用起歪体の製造方法によれば、加工が容易となり、これを用いたロードセルは高精度の測定が可能となる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホイールアライメント調整装置の平面図である。
【図２】ホイールアライメント調整装置の側面図である。
【図３】タイヤ駆動装置の側面図である。
【図４】ロードセルモジュールの一部分を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）はロードセルモジュールの平面図であり、（Ｂ）はロードセルモジュールの側面図であり、（Ｃ）はロードセルモジュールの正面図である。
【図６】起歪体の正面図である。
【図７】貫通孔を加工した平角部材の平面図である。
【図８】他の実施形態に係るロードセルモジュールの正面図である。
【図９】他の実施形態に係るロードセルモジュールの一部分を示す側面図である。
【図１０】従来のロードセルの斜視図である。
【図１１】従来の他のロードセルの斜視図である。
【図１２】薄肉部の正面図である。
【符号の説明】
２３　　ロードセル
３０　　起歪体
３２　　貫通孔
３４　　円弧状凹部
３６　　起歪部
３８　　取付部
４０　　平角捧（長尺状部材）
４４Ａ　歪みゲージ
４４Ｂ　歪みゲージ
４６Ａ　歪みゲージ
４６Ｂ　歪みゲージ
【図１】
2004061353.tif 000003
【図２】
2004061353.tif 000004
【図３】
2004061353.tif 000005
【図４】
2004061353.tif 000006
【図５】
2004061353.tif 000007
【図６】
2004061353.tif 000008
【図７】
2004061353.tif 000009
【図８】
2004061353.tif 000010
【図９】
2004061353.tif 000011
【図１０】
2004061353.tif 000012
【図１１】
2004061353.tif 000013
【図１２】
2004061353.tif 000014