H形スリットを持つダブルビーム型ロードセルの変形機構を用いた荷重位置と実荷重の同時測定

摘要

The H-slit beam structure is an effective structure used in design of force sensor. It can enlarge sensitivity while it keeps enough rigidity and stiffness. One of the characteristics of the H-slit beam structure is that its deformation pattern is same as that of a four bar link mechanism. In this kind of mechanism, it is highly important to show recovery from deformation force under specific distance between the parallel beams. Like a Roberval balance mechanism, the H-slit beam structure is also capable of moment canceling though the mechanism involved in it has not been explicitly developed. This paper investigates the efficiency of the H-slit beam structure by comparing the generated strains of it with that of the Roberval mechanism. Here the strain is calculated by using FEA (Finite Element Analysis) and experimental models. All of the results show that the H-slit beam structure is effective in canceling the moment due to the distance between strain signal sensing position and loading position. The results also demonstrate that when the distance between two parallel beams in the structure is too narrow, the structure will become ineffective for moment canceling.%1．緒言力覚センサの開発では，カヤモーメントを弾性ひずみに変換するセンサ構造体（起歪体）をいかに設計するかが重要なポイントとなる．著者らはこの力覚センサの開発において，特定方向への感度のみを持つ指向性の高い構造を求められた．そこで，その起歪部に平行平板はりの進展型であるH形スリットを持つダブルビーム構造を採用した力覚センサを製作し成果を得ている1）．このH形スリットを持つダブルビーム型ロードセルは，指向性のある変形によってもたらされる高いひずみ信号の分離性とセンサの加工段階で付与できる過負荷防止機構を特徴としているもので2），平行ばねなどの直線案内要素として古くから用いられているものと同様の機構である．特に近年は，電子てんびんの起歪体（ロードセル）として多く用いられている3）．