(57)【要約】【課題】小型で，かつ，高剛性の５分力計装置を提供すること。【解決手段】５分力計装置１は，作用部材１０と基台２０とを組み合わせてなる。基台２０は，セラミックスよりなる荷重センサである垂直荷重センサ３１及び水平荷重センサ３２を介して，作用部材１０を支持するように構成してある。垂直荷重センサ３１は，作用部材１０の表面のうち，作用面１００に略平行であって基台２０に対面する水平作用面１７５と，基台２０の表面のうち，水平作用面１７５と略平行に対面する水平基台面２１５との間に配置され，両者間に作用する垂直荷重を計測するセンサである。水平荷重センサ３２は，作用部材１０の表面のうち，作用面１００の法線方向に略平行であって基台２０に対面する垂直作用面１６５と，基台２０の表面のうち，垂直作用面１６５と略平行に対面する垂直基台面２１３との間に配置し，両者間に作用する水平荷重を計測するセンサである。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部荷重が作用する作用面を有する作用部材と，該作用部材を支持するよう構成した基台とを組み合わせてなる５分力計装置において，
上記基台は，セラミックスよりなる荷重センサである垂直荷重センサ及び水平荷重センサを介して，上記作用部材を支持するように構成してあり，
上記垂直荷重センサは，上記作用部材の表面のうち上記作用面に略平行な水平作用面と，上記基台の表面のうち上記水平作用面と対面する水平基台面との間に配置してあり，
上記水平荷重センサは，上記作用部材の表面のうち上記作用面の法線方向に略平行な垂直作用面と，上記基台の表面のうち上記垂直作用面と対面する垂直基台面との間に配置してあることを特徴とする５分力計装置。
【請求項２】
請求項１において，垂直荷重センサは，上記作用面に略平行な第１の配設円の円周上における略等間隔に位置する４箇所に配置してあり，
上記水平荷重センサは，上記第１の配設円の略同心円である第２の配設円の円周上における略等間隔に位置する４箇所に配置してあることを特徴とする５分力計装置。
【請求項３】
請求項２において，上記第１の配設円の中心軸上には，上記作用部材と上記基台との間に上記中心軸の方向に作用する荷重を計測する荷重センサを配置してあることを特徴とする５分力計装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記垂直荷重センサ及び上記水平荷重センサは，上記作用面から略等距離の位置に配置してあることを特徴とする５分力計。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，上記作用部材は，上記作用面を有する本体部と，上記水平作用面を有する水平面保持部とを，弾性部を介して設けてなると共に，該弾性部の弾性変形により上記水平作用面と上記水平基台面との平行関係を維持するように構成してあることを特徴とする５分力計装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において，上記作用部材は，上記作用面を有する本体部と，上記垂直作用面を有する垂直面保持部とを，弾性部を介して設けてなると共に，該弾性部の弾性変形により上記垂直作用面と上記垂直基台面との平行関係を維持するように構成してあることを特徴とする５分力計装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において，上記作用部材は，上記水平荷重センサで計測する荷重の作用方向に摺動し得る状態で，上記基台に支持されていることを特徴とする５分力計装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，互いに直交する３軸方向に作用する力及び，該３軸のうちの２軸回りに作用するモーメントを検出する５分力計装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より，任意の方向に作用する力とモーメントを検出するため，互いに直交する３軸を想定し，各軸方向に作用する力と各軸回りに作用するモーメントとを計測する多分力計（力覚センサ）を用いることがある。
この多分力計は，例えば，弾性的に変形する部位を適宜，形成してなり，各弾性変形部位に歪みゲージを貼付してなる起歪体を介して，計測対象である力を伝達するように構成してある（例えば，特許文献１参照。）。
そして，上記多分力計は，起歪体に力が作用したときの各歪みゲージの出力を処理することで，各軸方向の力や，各軸回りのモーメントを検出できるように構成してある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１４９８１１号公報（明細書中の段落番号「００１３」〜「００３９」，第１図）
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の多分力計には，次のような問題がある。すなわち，上記の多分力計では，弾性部分と剛性部分とを適宜，形成してなる上記起歪体を構成する必要があるため，該起歪体を小型に構成することが難しいという問題がある。
また，上記多分力計では，精度良く荷重を計測するには，上記起歪体に適度な弾性変形を生じることが必要であり，その弾性変形量が大き過ぎても小さ過ぎても計測精度が低下する。
そのため，上記多分力計では，精度良く計測できる荷重範囲を広く設定することが難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，小型で，精度の良い５分力計装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
本発明は，外部荷重が作用する作用面を有する作用部材と，該作用部材を支持するよう構成した基台とを組み合わせてなる５分力計装置において，
上記基台は，セラミックスよりなる荷重センサである垂直荷重センサ及び水平荷重センサを介して，上記作用部材を支持するように構成してあり，
上記垂直荷重センサは，上記作用部材の表面のうち上記作用面に略平行な水平作用面と，上記基台の表面のうち上記水平作用面と対面する水平基台面との間に配置してあり，
上記水平荷重センサは，上記作用部材の表面のうち上記作用面の法線方向に略平行な垂直作用面と，上記基台の表面のうち上記垂直作用面と対面する垂直基台面との間に配置してあることを特徴とする５分力計装置にある（請求項１）。
【０００７】
本発明の５分力計装置では，上記基台は，セラミックスよりなる上記各荷重センサを介して，上記作用部材を支持している。
ここで，一般的に，セラミックスよりなる荷重センサは，荷重に対する変形量が小さく，高剛性であるという特徴を有している。
そのため，セラミックスよりなる上記各荷重センサによれば，上記の作用部材を剛性高く支持しながら，上記基台と上記作用部材との間に作用する荷重を精度良く計測することができる。
すなわち，本発明の５分力計装置では，高剛性であるという上記各荷重センサの特性を積極的に活用して，該各荷重センサを構造部材として利用しているのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においては，上記荷重センサとしては，作用する圧力に応じて，電気的な抵抗が変化する圧力抵抗効果素子材料を含むセラミックスよりなるセンサを適用することができる。
上記圧力抵抗効果素子材料としては，ＴｉＢａＯ３，ＳｉＣ，Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３等を用いることができる。
【０００９】
また，垂直荷重センサは，上記作用面に略平行な第１の配設円の円周上における略等間隔に位置する４箇所に配置してあり，
上記水平荷重センサは，上記第１の配設円の略同心円である第２の配設円の円周上における略等間隔に位置する４箇所に配置してあることが好ましい（請求項２）。
この場合には，上記第１の配設円の円周上における略等間隔に位置する４箇所に配置した上記垂直荷重センサによれば，作用面に略平行な平面内の互いに直交する２軸（以下，Ｘ軸及びＹ軸として説明する。）回りのモーメントにより生じた荷重を精度良く計測することができる。
そして，上記第２の配設円の円周上における略等間隔に位置する４箇所に配置した上記水平荷重センサによれば，Ｘ軸，Ｙ軸方向に作用する荷重を精度良く計測することができる。
【００１０】
また，上記第１の配設円の中心軸上には，上記作用部材と上記基台との間に上記中心軸の方向に作用する荷重を計測する荷重センサを配置してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には，上記中心軸方向，すなわち，上記Ｘ軸及び上記Ｙ軸に直交する軸方向（以下，Ｚ軸として説明する。）に作用する荷重を，専用に配置した上記荷重センサを用いて精度良く計測することができる。
【００１１】
また，上記垂直荷重センサ及び上記水平荷重センサは，上記作用面から略等距離の位置に配置してあることが好ましい（請求項４）。
この場合には，上記作用部材に働くモーメントに起因して，上記水平荷重センサに荷重が作用するおそれを抑制して，該水平荷重センサによる計測精度を向上することができる。
同様に，上記作用部材に水平方向に働く荷重に起因して，上記垂直荷重センサに荷重が作用するおそれを抑制して，該垂直荷重センサによる計測精度を向上することができる。
なお，ここで，上記作用面と上記垂直荷重センサとの距離としては，上記作用面の法線方向の距離であって，該作用面から上記垂直荷重センサの荷重作用面の中心までの距離とする。
また，上記作用面と上記水平荷重センサとの距離としては，上記作用面の法線方向の距離であって，該作用面と上記水平荷重センサの荷重作用面との距離とする。
【００１２】
また，上記作用部材は，上記作用面を有する本体部と，上記水平作用面を有する水平面保持部とを，弾性部を介して設けてなると共に，該弾性部の弾性変形により上記水平作用面と上記水平基台面との平行関係を維持するように構成してあることが好ましい（請求項５）。
この場合には，上記水平基台面の傾きに倣って上記水平作用面を傾けることで，両者間の平行関係を良好に維持できる。
そのため，両者間に配置した上記垂直荷重センサによれば，上記基台と上記作用部材との間に垂直方向に作用する荷重を精度良く計測することができる。
【００１３】
また，上記作用部材は，上記作用面を有する本体部と，上記垂直作用面を有する垂直面保持部とを，弾性部を介して設けてなると共に，該弾性部の弾性変形により上記垂直作用面と上記垂直基台面との平行関係を維持するように構成してあることが好ましい（請求項６）。
この場合には，上記垂直基台面の傾きに倣って上記垂直作用面を傾けることで，両者間の平行関係を良好に維持できる。
そのため，両者間に配置した上記水平荷重センサによれば，上記基台と上記作用部材との間に水平方向に作用する荷重を精度良く計測することができる。
【００１４】
また，上記作用部材は，上記水平荷重センサで計測する荷重の作用方向に摺動し得る状態で，上記基台に支持されていることが好ましい（請求項７）。
この場合には，上記作用面に水平方向に作用する荷重を，上記水平荷重センサに効率良く伝達して，高精度な荷重計測を実現できる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
本例の５分力計装置１について，図１〜図７を用いて説明する。
本例の５分力計装置１は，図１に示すごとく，外部荷重の作用面１００を備えた作用部材１０と，該作用部材１０を支持するよう構成した基台２０とを組み合わせてなる。
基台２０は，セラミックスよりなる荷重センサである垂直荷重センサ３１及び水平荷重センサ３２を介して，作用部材１０を支持するように構成してある。
上記垂直荷重センサ３１は，作用部材１０の表面のうち作用面１００に略平行な水平作用面１５５と，基台２０の表面のうち水平作用面１５５と対面する水平基台面２１５との間に配置され，両者間に作用する垂直荷重を計測するセンサである。
上記水平荷重センサ３２は，作用部材１０の表面のうち作用面１００の法線方向に略平行な垂直作用面１５１と，基台２０の表面のうち垂直作用面１５１と対面する垂直基台面２１３との間に配置し，両者間に作用する水平荷重を計測するセンサである。
以下に，この内容について詳しく説明する。
【００１６】
上記５分力計装置１を構成する作用部材１０は，図１に示すごとく，荷重プレート１１と，センサ保持リング１５とを組み合わせて，両者を溶融接合してなる。
荷重プレート１１は，図２に示すごとく，円筒状を呈するシャフト部１１２と，該シャフト部１１２の一方の端部において，該シャフト部１１２と略直交するよう接続した円板状のプレート部１１１とを一体的に形成してなる。
上記センサ保持リング１５は，図３に示すごとく，荷重プレート１１のシャフト部１１２を嵌合する嵌合穴１５０（図２）を，その中央に形成してなる円板状の部材である。
そして，センサ保持リング１５の外周面における周方向等間隔の４箇所には，略平面状に面取り加工してなり，水平荷重センサ３２に当接する垂直作用面１５１を形成してある。
【００１７】
さらに，センサ保持リング１５における各垂直作用面１５１の内周側には，図３に示すごとく，嵌合穴１５０に向かって開口する略Ｕ字状を呈してなり，表裏を貫通する貫通溝１５９を形成してある。
そして，貫通溝１５９の内側には，嵌合穴１５０側から外方に向けて突出する略矩形状を呈する水平面保持部１５８を形成してある。該水平面保持部１５８は，その付け根付近に形成した弾性部１５２を介して，作用部材１０の本体部１０１（図１）と接続してある。
【００１８】
また，図１及び４に示すごとく，水平面保持部１５８の先端付近における基台２０側の面には，垂直荷重センサ３１に当接する水平作用面１５５を形成してある。
上記のごとく，弾性変形を生じる弾性部１５２（図３）を介設した水平面保持部１５８によれば，対面する水平基台面２１５の傾きに倣って，水平作用面１５５の向きを柔軟に変更させることができる。
そのため，本例の５分力計装置１では，水平基台面２１５と水平作用面１５５との間に配置した垂直荷重センサ３１に，斜め方向の荷重が作用するおそれを抑制することで，精度の良い荷重計測を実現している。
【００１９】
さらに，センサ保持リング１５の各垂直作用面１５１の内周側には，図３及び図４に示すごとく，センサ保持リング１５の両面において，垂直作用面１５１に沿って凹む溝１５６を形成してある。
そして，センサ保持リング１５における両面の溝１５６が対向する部分には，薄肉の弾性部１５３を形成してある。すなわち，作用部材１０の本体部１０１（図１）と，垂直作用面１５１を形成してなる垂直面保持部１５４とは，弾性部１５３を介して連結してある。
【００２０】
該弾性部１５３の弾性変形によれば，垂直作用面１５１は，対面する垂直基台面２１３の傾きに倣って傾くことができる。
そのため，本例の５分力計装置１によれば，上記水平荷重センサ３２に斜め方向に作用する荷重を抑制できるため，高精度な荷重計測が可能である。
また，上記センサ保持リング１５における水平作用面１５５を配置した端面には，図４に示すごとく，予圧プレート４０（図１）をネジ結合するためのネジ穴１５７を，周方向の４箇所に穿設してある。
【００２１】
予圧プレート４０は，図５に示すごとく，ネジ穴１５７に螺入するボルトネジ４５８（図６）を挿通する貫通穴４５７を穿孔してなる略円板状を呈するプレートである。
この予圧プレート４０は，基台２０の端面に形成したざぐり部２４０（図１）の内径よりも若干，小径に形成してあり，該ざぐり部２４０に係合するように構成してある。
【００２２】
本例の５分力計装置１は，図６に示すごとく，基台２０のざぐり部２４０に係合させた予圧プレート４０を，センサ保持リング１５にネジ結合して組み付けるように構成してある。
そして，本例の５分力計装置１は，予圧プレート４０をネジ結合する際の締め付けトルクの大きさに応じて，基台２０とセンサ保持リング１５との間に配設した垂直荷重センサ３１に作用する予荷重を調整できるように構成してある。
【００２３】
上記基台２０は，図７に示すごとく，略リング状を呈する部材である。そして，基台２０の外周面における等間隔の４箇所には，平板Ｔ字状のＴプレート２１０をネジ結合するための略平面状をなすように面取りした取り付け面２１を形成してある。
また，基台２０におけるセンサ保持リング１５側の端面には，上記センサ保持リング１５の水平作用面１５５との間で，垂直荷重センサ３１を挟持する水平基台面２１５を形成してある。
上記Ｔプレート２１０は，同図に示すごとく，各取り付け面２１に当接する固定部２１１と，基台２０に固定した際，該基台２０の端面から延びる保持部２１２とを組み合わせてなる略Ｔ字状を呈する部材である。
保持部２１２における内周側に向かう面には，上記センサ保持リング１５の垂直作用面１５１との間で，水平荷重センサ３２を挟持する垂直基台面２１３を形成してある。
【００２４】
上記垂直荷重センサ３１は，図１に示すごとく，作用部材１０の水平作用面１５５と，基台２０の水平基台面２１５との間に配置してあり，作用部材１０と基台２０との間で垂直方向に作用する荷重を計測するように構成してある。
上記水平荷重センサ３２は，同図に示すごとく，作用部材１０の垂直作用面１５５と，基台２０の垂直基台面２１３との間に配置してあり，作用部材１０と基台２０との間で水平方向に作用する荷重を計測するように構成してある。
さらに，本例の５分力計装置１は，作用面１００の法線方向に作用する荷重を直接的に計測できるように，作用部材１０をなすシャフト部１１２の端面と，予圧プレート４０との間に，Ｚ軸荷重センサ３３を配設してある。
【００２５】
そして，本例の５分力計装置１により５分力を計測する方法について説明する。
なお，ここでは，作用部材１０のシャフト部１１２の軸方向をＺ軸とすると共に，対向配置した一方の組の垂直荷重センサ３１及び水平荷重センサ３２の配置方向をＸ軸と，他方の組の配置方向をＹ軸とした定めた３次元座標系に基づいて説明する。
【００２６】
Ｘ軸上に配置された水平荷重センサ３２によれば，Ｘ軸方向に作用する荷重の計測が可能である。また，Ｘ軸上に配置された垂直荷重センサ３１によれば，Ｙ軸回りのモーメントに起因して生じる荷重の計測が可能である。
そして，Ｙ軸上に配置された水平荷重センサ３２によれば，Ｙ軸方向に作用する荷重の計測が可能である。また，Ｙ軸上に配置された垂直荷重センサ３１によれば，Ｘ軸回りのモーメントに起因して生じる荷重の計測が可能である。
さらに，上記シャフト部１１２の端面と，予圧プレート４０との間に配置した上記Ｚ軸荷重センサ３３によれば，Ｚ軸方向に作用する荷重を直接的に，精度良く計測することができる。
なお，本例の５分力計装置１では，Ｚ軸方向の荷重を，専用のＺ軸荷重センサ３３により計測するように構成したが，これに代えて，上記４個の垂直荷重センサ３１を用いて，各垂直荷重センサ３１に作用する荷重の合力として計測するように構成することもできる。
【００２７】
（実施例２）
本例は，実施例１を基にして，水平作用面１７５を形成する部材と，垂直作用面１６５を形成する部材とを別部材として構成した例である。この内容について，図８〜図１２を用いて説明する。
本例の５分力計装置１では，図８に示すごとく，水平荷重伝達部１６と，垂直荷重伝達部１７とを組み合わせて作用部材１０を構成している。
【００２８】
水平荷重伝達部１６は，図９及び図１０に示すごとく，略円筒状を呈する円筒部１６２と，該円筒部１６２の一方の端部に連設したプレート部１６１と，他方の端部に形成した荷重伝達用のアーム形成部１６３とからなる。
プレート部１６１は，略円板状を呈するように形成してなり，外部荷重が作用する作用面１００を有している。
アーム形成部１６３は，その周方向の４箇所に，外方に面し，水平荷重センサ３２と当接する垂直作用面１６５を有している。
該垂直作用面１６５の内周側には，薄肉の弾性部１６４を形成してあり，該弾性部１６４に生じる弾性変形により，垂直作用面１６５の向きを柔軟に変更し得るように構成してある。
【００２９】
また，アーム形成部１６３における各垂直作用面１６５の内周側には，軸方向に貫通するエスケープホール１６８をそれぞれ穿孔してある。
そして，図８に示すごとく，水平荷重伝達部１６と垂直荷重伝達部１７とを組み立てたとき，垂直荷重伝達部１７の継手部１７２（図１１）をエスケープホール１６８に収容することで，両者の干渉を回避しながら，水平作用面１７５と垂直作用面１６５との軸方向の位置を近づけて配置できる。
【００３０】
上記垂直荷重伝達部１７は，図１１及び図１２に示すごとく，軸部１７１の外周面から外方に向けて突出する４本の継手部１７２を有してなる。該継手部１７２は，全体として十字状を呈するように配置してある。
各継手部１７２は，その先端部近傍に，基台２０の水平基台面２１５に対面する水平作用面１７５を有している。
本例では，継手部１７２の付け根に，両脇にスリット溝１７０を形成してある。該スリット溝１７０によれば，継手部１７１のアーム長さを長くして，継手部１７１に弾性変形を生じやすくできる。
本例の作用部材１０は，図８に示すごとく，水平伝達部材１６の中央の貫通穴１６０に，垂直伝達部材１７の軸部１７１を収容すると共に，水平伝達部材１６のエスケープホール１６８に，垂直伝達部材１７の継手部１７２を配置した状態で溶融接合してある。
【００３１】
特に，水平伝達部材１６のエスケープホール１６８に，垂直伝達部材１７の継手部１７２を配置する入れ子状の組み立て構造によれば，垂直作用面１６５と水平作用面１７５との軸方向の位置を近づけることができる。
そして，軸方向の位置を近づけて配置した水平荷重センサ３２と垂直荷重センサ３１とによれば，水平方向に作用する荷重と，モーメントに起因して垂直方向に作用する荷重との相互干渉（クロストーク）を抑制して，両荷重の計測精度を向上することができる。
なお，その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
【００３２】
（実施例３）
本例の５分力計装置５について，図１３〜図１６を用いて説明する。
本例の５分力計装置５は，図１３に示すごとく，外部荷重の作用面５００を備えた作用部材５０と，該作用部材５０を支持するよう構成した基台６０とを組み合わせてなる。
基台６０は，４個の垂直荷重センサ７１と，４個の水平荷重センサ７２とを介して，作用部材５０を支持するように構成してある。
【００３３】
上記垂直荷重センサ７１は，作用部材５０の表面のうち，作用面５００に略平行であって基台６０に対面する水平作用面５５５と，基台２０の表面のうち，水平作用面５５５と略平行に対面する水平基台面６１５との間に配置され，両者間に作用する垂直荷重を計測するセンサである。
上記水平荷重センサ７２は，作用部材５０の表面のうち，作用面５００の法線方向に略平行であって基台２０に対面する垂直作用面５５１と，基台２０の表面のうち，垂直作用面５５１と略平行に対面する垂直基台面６１３との間に配置し，両者間に作用する水平荷重を計測するセンサである。
以下に，この内容について詳しく説明する。
【００３４】
本例の作用部材５０は，図１３に示すごとく，作用面５００を有するプレート部５１と，クロスシャフト５２と，シャフトベアリング５３１を内挿した保持ブロック５３とを組み合わせてなる。
プレート部５１は，クロスシャフト５２のセンタブロック部５２１（図１４）の端面にネジ結合してあり，保持ブロック５３は，クロスシャフト５２のロッド部５２２（図１４）に外挿してある。
【００３５】
クロスシャフト５２は，図１４に示すごとく，略立方体ブロック状を呈するセンタブロック部５２１と，該センタブロック部５２１を十字状に貫くように四方外方に向けて突出するロッド部５２２とからなる。
また，センタブロック部５２１は，その上下方向（ロッド部５２２を接続してない端面の法線方向）の一方の端面に，プレート部５１をネジ結合するためのネジ穴５２０を形成してなる。
【００３６】
ロッド部５２２は，その先端面から穿孔した同軸穴５２５と，ロッド部５２２の外周面において，上記上下方向に貫通するよう穿孔した長手穴５２６とを有してなる。
該長手穴５２６は，ロッド部５２２の軸方向に長く穿孔してなり，上記同軸穴５２５が連通するように構成してある。
ロッド部５２２の外周面のうち，長手穴５２６を形成した部分と，センタブロック部５２１との間には，図１４に示すごとく，略円筒状のシャフトベアリング５３１を外挿するベアリング面５２７を形成してある。
【００３７】
また，ロッド部５２２の先端部に穿孔した同軸穴５２５の外周に当たる部分には，図１４に示すごとく，予圧ナット５９をネジ結合するように構成した雄ねじ部５２８を形成してある。
該予圧ナット５９は，図１３に示すごとく，袋状ナットの雌ねじを形成してなる内周面の中心に，同軸上に延びて端面から突出する加圧軸５９１を形成してなる。該加圧軸５９１は，ロッド部５２２の同軸穴５２５に挿入できるよう，該同軸穴５２５よりも若干，小径に構成してある。
そして，この予圧ナット５９は，ロッド部５２２にネジ結合したとき，加圧軸５９１が長手穴５２６の内部に突出するように構成してある。
【００３８】
シャフトベアリング５３１は，図１５に示すごとく，略円筒状を呈する部材の壁面に球状のベアリングボールを多数配設してなるベアリングであり，内挿する軸体を，その軸方向に摺動自在に支持するベアリングである。
そして，ロッド部５２２は，そのベアリング面５２７に外挿したシャフトベアリング５３１を介して，さらに，略立方体形状を呈する保持ブロック５３を外挿するように構成してある。
【００３９】
プレート部５１は，図１３に示すごとく，作用面５００をなす受圧部５１１と，該受圧部５１１に連接した略４角柱状を呈する結合部５１２とを有してなる部材である。
そして，このプレート部５１は，結合部５１２を貫通し，作用面５００に開口する貫通穴（図示略）を形成してなり，該貫通穴に挿入したネジ（図示略）を用いて，センタブロック部５２１の端面にネジ結合できるように構成してある。
なお，本例の５分力計装置５では，後述する基台６０の蓋プレート部６２に穿孔した取り出し穴６２０に，結合部５１２を挿通した状態で，プレート部５１を組み付けてある。
【００４０】
基台６０は，図１３及び図１６に示すごとく，蓋プレート部６２と，胴部６１とからなる２分割構造を呈する。
胴部６１は，正方形状を呈する底面部６１２の４箇所のコーナー部に，蓋プレート部６２との間に一定の間隔を形成するための柱部６１１を配置してなる。
また，図１３に示すごとく，底面部６１２における保持ブロック５３に対面する位置には，貫通するセンサ配置穴６１０を穿孔してある。
蓋プレート部６２は，図１３及び図１６に示すごとく，胴部６１の底面部６１２との間に一定の間隔を保持した状態で，胴部６１にネジ固定するように構成してなる略平板状を呈する部材である。また，蓋プレート部６２の中央部分には，作用部５０を構成するプレート部５１の結合部５１２を挿通する取り出し穴６２０を穿孔してある。
【００４１】
基台６０は，図１６に示すごとく，蓋プレート部６２側の直動ベアリング５６０と，底面部６１２側の直動ベアリング５６０とを介して，保持ブロック５３を，その両面から支持している。
そして，基台６０は，底面部６１２と蓋プレート部６２との間に形成された空間に，保持ブロック５３により支持したクロスシャフト５２を保持している。
直動ベアリング５６０は，図１３に示すごとく，各ロッド部５２２の軸方向に略直交する方向に摺動可能な状態で，保持ブロック５３を支持している。
一方，この保持ブロック５３には，上記シャフトベアリング５３１を介して，挿入方向に摺動可能な状態でロッド部５２２を内挿してある。
そのため，本例の５分力計装置５では，上記シャフトベアリング５３１と，上記直動ベアリング５６０との組み合わせにより，クロスシャフト５２は，各ロッド部５２２の軸方向に摺動可能な状態で支持されている。
【００４２】
また，図１３及び図１６に示すごとく，底面部６１２側の直動ベアリング５６０と，基台６０の底面部６１２との間には，直動ベアリング５６０に当接する保持プレート５６１と，垂直荷重センサ７１と，底面部６１２に固定したセンサ保持部６７とを配置してある。
すなわち，本例の５分力計装置５は，保持ブロック５３の外表面が水平作用面５５５をなし，センサ保持部６７の保持ブロック５３側の端面が水平基台面６１５をなすように構成してある。
【００４３】
センサ保持部６７は，図１３に示すごとく，底面部６１２の裏面にネジ固定するための座面をなすプレート部６７１と，固定したとき底面部６１２のセンサ配置穴６１０に突出する突出部６７２とからなる。
ここで，本例の５分力計装置５は，センサ保持部６７のプレート部６７１と，底面部６１２との間に配置するシムプレートの厚さを調整することにより，センサ保持部６７と保持プレート５６１との間に挟持した垂直荷重センサ７１に作用する予荷重の大きさを調整できるように構成してある。
【００４４】
また，基台６０は，図１６に示すごとく，各ロッド部５２２が突出する側面に，水平荷重センサ７２を保持するセンサ保持部材６８を固定するように構成してある。
このセンサ保持部材６８は，略Ｔ字状を呈する部材であり，その横棒に当たる固定バー部６８１の両端を，胴部６１の柱部６１１にネジ固定するように構成してある。
また，図１３に示すごとく，センサ保持部材６８は，上記のごとくネジ固定したとき，Ｔ字の縦棒に当たるセンサ取付部６８２の先端が，ロッド部５２２の長手穴５２６の内部に挿入されるように構成してある。
【００４５】
センサ保持部材６８は，図１３に示すごとく，センサ取付部６８２の先端部の表面であって，外方側に向かう表面に水平荷重センサ７２を接合してある。
そして，この水平荷重センサ７２に対しては，上述した予圧ナット５９の加圧軸５９１の先端面が当接するようにしてある。
【００４６】
すなわち，本例の５分力計装置５では，加圧軸５９１の先端面が垂直作用面５５１をなし，センサ保持部材６８における水平荷重センサ７２の接合面が垂直基台面６１３を形成している。
そして，本例の５分力計装置５は，予圧ナット５９の締め込み量を調節することにより，加圧軸５９１から水平荷重センサ７２に作用する予荷重の大きさを調整できるように構成してある。
【００４７】
また，上記センサ保持部材６８は，固定バー部６８１に対して，センサ取付部６８２が弾性変形可能なように構成してある。
そのため，センサ取付部６８２の弾性変形により，垂直基台面６１３は，対面する垂直作用面５５１の傾きに倣うことができる。
それ故，上記クロスシャフト５２に傾きを生じた場合であっても，水平荷重センサ７２に斜め方向の荷重が生じるおそれが少なく，精度の高い荷重計測が可能である。
【００４８】
次に，本例の５分力計装置５により５分力を計測する方法について説明する。
なお，ここでは，作用面５００の法線方向をＺ軸とすると共に，対向配置した一方のロッド部５２２の方向をＸ軸と，他方のロッド部５２２の方向をＹ軸とした力学座標系を想定する。
そして，Ｘ軸方向に延びるロッド部５２２の長手穴５２６に配置した水平荷重センサ７２によれば，Ｘ軸方向の荷重の計測が可能である。また，Ｘ軸をなすロッド部５２２を支持する保持ブロック５３を保持する垂直荷重センサ３１によれば，Ｙ軸回りのモーメント荷重の計測が可能である。
一方，Ｙ軸方向に延びるロッド部５２２の長手穴５２６に配置した水平荷重センサ３２によれば，Ｙ軸方向の荷重の計測が可能である。また，Ｙ軸をなすロッド部５２２を支持する保持ブロック５３に対面する垂直荷重センサ３１によれば，Ｘ軸回りのモーメント荷重の計測が可能である。
さらに，本例の５分力計装置５では，Ｚ軸方向の荷重を，上記４個の垂直荷重センサ７１による計測荷重に基づいて算出できるように構成してある。
【００４９】
上記のごとく構成した本例の５分力計装置５では，特に，シャフトベアリング５３１と直動ベアリング５６０との組み合わせにより，作用部材５０をＸ軸及びＹ軸方向に摺動自在に支持してある。
そのため，Ｘ軸方向或いはＹ軸方向に作用する荷重を，効率良く水平荷重センサ７２に伝達し，該水平荷重センサ７２を用いて精度良く計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，５分力計装置の構造を示す断面図。
【図２】実施例１における，荷重プレートを示す斜視図。
【図３】実施例１における，センサ保持リングの表面側を示す斜視図。
【図４】実施例１における，センサ保持リングの裏面側を示す斜視図。
【図５】実施例１における，予圧プレートを示す斜視図。
【図６】実施例１における，組み付け構造の一部を示す説明図。
【図７】実施例１における，基台を示す斜視図。
【図８】実施例２における，５分力計装置の構造を示す断面図。
【図９】実施例２における，水平荷重伝達部の構造を示す断面図。
【図１０】実施例２における，水平荷重伝達部の構造を示すＡ−Ａ線（図９）矢視断面図。
【図１１】実施例２における，垂直荷重伝達部の構造を示す断面図。
【図１２】実施例２における，垂直荷重伝達部を示すＢ視（図１１）正面図。
【図１３】実施例３における，５分力計装置の構造を示す断面図。
【図１４】実施例３における，クロスシャフトを示す斜視図。
【図１５】実施例３における，クロスシャフトの組み付け構造を示す説明図。
【図１６】実施例３における，５分力計装置の構造を示すＣ−Ｃ線（図１３）矢視断面図。
【符号の説明】
１，５．．．５分力計装置，
１０，５０．．．作用部材，
１００，５００．．．作用面，
１５．．．センサ保持リング，
１５１，１６５，５５１．．．垂直作用面，
１５５，１７５，５５５．．．水平作用面，
２０，６０．．．基台，
２１３，６１３．．．垂直基台面，
２１５，６１５．．．水平基台面，
３１，７１．．．垂直荷重センサ，
３２，７２．．．水平荷重センサ，
３３．．．Ｚ軸荷重センサ，
【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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