JP2000055750A - 磁歪式ロードセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造を簡略化でき、商品レンジの多様化に伴
う製造工程の煩雑化を防いで共通化を図ることができ
る、耐久性に優れた磁歪式ロードセルを提供する。 【解決手段】 センサボディを、略円柱状のメインボデ
ィ３とセンシング素子５の板状部材５ａとで構成し、板
状部材５ａを、荷重によって透磁率が変化する磁歪材に
より可撓性を有する扁平な平面視略矩形状に形成し、板
状部材５ａが内部に収容されるメインボディ３の収容凹
部３ｂに、板状部材５ａの長手方向Ｚにおける中央部に
先端が当接する荷重作用片３ｄを突設し、板状部材５ａ
の長手方向Ｚにおける両端が各々溶着される薄肉部３
ｊ，３ｊを、メインボディ３の周壁３ｆのうち、径方向
Ｙにおいて対向する一対の周壁箇所に各々形成して、メ
インボディ３の他方の端面３ｋに、荷重作用片３ｄと共
にメインボディ３の中心軸Ｘ上に位置するように、略半
球状の起歪用突起３ｍを突設する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷重を磁歪作用に
より電気的量に変換する磁歪式ロードセルに関する。

【０００２】

【従来の技術】荷重を電気的量に変換するロードセル
は、例えば、電気洗濯機における洗濯槽内の洗濯物の重
量測定や、構築物の特定箇所にかかる荷重の測定、車両
の積載荷重の測定等、各種の分野で広く利用されてい
る。

【０００３】そのロードセルの中でも、荷重の大きさに
よって透磁率が変化する磁歪材と、電橋回路を構成する
励磁用巻線及び検出用巻線とを用いた磁歪式のロードセ
ルは、電橋回路を薄膜状の歪ゲージにより構成する磁歪
式のロードセルと共に、直線性、温度特性に優れたロー
ドセルとして広く知られている。

【０００４】かかる２種の巻線と磁歪材とを用いた従来
の磁歪式のロードセルの１つとして、実開平１−１０５
８３４号公報に記載された荷重センサがある。

【０００５】この実開平１−１０５８３４号公報による
荷重センサでは、弾性を有する繊維強化成形樹脂製の内
輪に磁歪材を埋設し、この内輪の外側に、差動トランス
を構成する１次巻線と２次巻線とをインサートしてモー
ルドした成形樹脂製の外輪を接着或は溶着することで、
内輪と外輪とが一体化した荷重センサを得るようにして
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た荷重センサでは、外輪のモールドの際に１次巻線と２
次巻線とをインサートすることから、外輪成型用の型枠
の内部に１次巻線や２次巻線を巻回状態に保持するため
の設備が必要となるので、製造が極めて面倒、かつ、困
難であるという不具合があった。

【０００７】しかも、上述した荷重センサでは、センサ
の感度や特性が異なる複数種類の荷重センサを得るため
には、巻数が異なる１次巻線や２次巻線をインサートし
て外輪をモールドするといった、製造工程の全体を変更
するに等しい手当を施さなければならず、商品レンジの
多様化に関する対応が取りづらいという不具合があっ
た。

【０００８】また、磁歪式のロードセルには、冒頭にお
いても若干触れたように、電橋回路を薄膜状の歪ゲージ
により構成するものが、上述した荷重センサとは別に存
在するが、そのような磁歪式のロードセルでは、歪ゲー
ジを貼着により対象物に取り付けるため、外部からの荷
重が繰り返しかかる荷重の測定箇所において長期間使用
していると、貼着した歪ゲージが対象物から剥離してし
まう可能性があるという、耐久性の面での問題が別にあ
る。

【０００９】本発明は前記事情に鑑みなされたもので、
本発明の目的は、製造を簡略化でき、しかも、商品レン
ジの多様化に伴う製造工程の煩雑化を防いで共通化を図
ることができる、耐久性に優れた磁歪式ロードセルを提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１に記載した本発明の磁歪式ロードセルは、外部
から加わる荷重の大きさによって透磁率が変化する磁歪
材により、励磁用巻線と検出用巻線とを磁気的に結合さ
せるセンサボディの少なくとも一部を構成した磁歪式ロ
ードセルにおいて、前記センサボディが、前記磁歪材に
より形成されて可撓性を有し前記励磁用巻線及び前記検
出用巻線が巻回される長尺の板状部材と、該板状部材を
保持するメインボディとで構成されており、前記メイン
ボディが、前記板状部材が内部に収容される収容凹部を
有しており、前記収容凹部に、該収容凹部の内部に収容
した前記板状部材の長手方向における両端を保持する保
持部が形成されていると共に、該保持部に前記長手方向
の両端が保持された前記板状部材の前記長手方向におけ
る中央部に当接する荷重作用片が、所定の突出軸線上に
位置するように突設されており、前記メインボディの表
面に、前記センサボディに対する外部からの荷重が集中
して加わる起歪用突起が、前記突出軸線上に位置するよ
うに前記メインボディの外方に向けて突設されているこ
とを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に記載した本発明の磁歪式
ロードセルは、前記起歪用突起が球面状に形成されてい
るものとした。

【００１２】さらに、請求項３に記載した本発明の磁歪
式ロードセルは、前記メインボディが、前記収容凹部を
内部に画成する筒状壁を有しており、前記保持部が、前
記筒状壁のうち、前記突出軸線と直交する径線方向にお
いて前記荷重作用片を挟んで対向する一対の筒状壁部分
に各々形成されて、前記板状部材の前記長手方向におけ
る両端に各々溶着される薄肉部を有しており、該薄肉部
が、少なくとも前記筒状壁の外周面に形成された凹部を
用いて構成されているものとした。

【００１３】また、請求項４に記載した本発明の磁歪式
ロードセルは、前記板状部材であって、前記長手方向に
おける両端と中央部との中間に位置する２つの板状部材
箇所に、前記励磁用巻線及び前記検出用巻線が各々巻回
されており、前記各板状部材箇所に、前記板状部材によ
って前記励磁用巻線及び前記検出用巻線を磁気的に結合
させた剪断歪検出用のセンサが各々形成されているもの
とした。

【００１４】さらに、請求項５に記載した本発明の磁歪
式ロードセルは、前記荷重作用片に、前記保持部に前記
長手方向の両端が保持された前記板状部材の前記長手方
向における中央部を挟持する挟持片が連設されているも
のとした。

【００１５】請求項１に記載した本発明の磁歪式ロード
セルによれば、センサボディに対する外部からの荷重
が、メインボディの表面に外方に向けて突設された起歪
用突起に集中して加わると、メインボディの収容凹部に
収容された板状部材の長手方向における中央部が、起歪
用突起の突設された突出軸線上に位置するように収容凹
部に突設された荷重作用片によって、外部からの荷重の
大きさに応じて押圧される。

【００１６】すると、板状部材の長手方向における両端
が収容凹部の保持部によって保持されていることから、
板状部材は、荷重作用片によって押圧された中央部が突
出軸線方向に変位するように撓んで歪み、その結果、磁
歪材により形成された板状部材の透磁率が変化して、励
磁用巻線に流れる励磁用電流に応じて検出用巻線に流れ
る誘導電流が変化することになる。

【００１７】したがって、センサボディに対する外部か
らの荷重の電気的量への変換は、専ら、板状部材と励磁
用巻線及び検出用巻線とによって行われ、メインボディ
は、センサボディに対する外部からの荷重を起歪用突起
及び荷重作用片を介して板状部材に伝達する役割のみを
果たすことになる。

【００１８】そのため、板状部材の中央部が荷重作用片
の押圧により撓んで歪む度合いは、起歪用突起及び荷重
作用片間の突出軸線方向における肉厚に依存して定まる
ことになり、また、外部から加わる荷重の変化に応じて
板状部材の透磁率が変化する際の感度は、板状部材の剛
性や励磁用巻線及び検出用巻線の巻数に依存して定まる
ことになる。

【００１９】したがって、外部から加わる荷重の変化に
伴う荷重作用片の押圧により板状部材の中央部が撓んで
歪む度合いがその剛性次第で定まるメインボディと、外
部から加わる荷重を電気的量に変換する際の感度が、励
磁用巻線及び検出用巻線の巻数、或は、自身の寸法や剛
性次第で定まる板状部材とを別々に製造することができ
るようになる。

【００２０】また、請求項２に記載した本発明の磁歪式
ロードセルによれば、センサボディに対する外部からの
荷重の方向が、起歪用突起の突出軸線方向に対して傾斜
していても、この荷重方向は起歪用突起の表面に対して
常に法線方向となり、したがって、起歪用突起に構造的
に接触してこの起歪用突起に外部からの荷重を伝達する
部材は、いかなる方向からであっても起歪用突起に同じ
ように点接触することになる。

【００２１】さらに、請求項３に記載した本発明の磁歪
式ロードセルによれば、収容凹部を内部に画成するメイ
ンボディの筒状壁のうち、荷重作用片を挟んで対向する
一対の筒状壁部分に各々形成される、板状部材の長手方
向における両端に各々溶着するための薄肉部を、筒状壁
の外周面に形成された凹部を用いて構成することによ
り、一対の筒状壁部分を結ぶ線上における筒状壁の外周
面から板状部材の端部までの寸法は、筒状壁の外周面に
凹部を形成せずに薄肉部を構成する場合に比べて、少な
くとも小さくなる。

【００２２】したがって、筒状壁の外形寸法に対する板
状部材の長手方向における両端間の相対的な寸法も、筒
状壁の外周面に凹部を形成せずに薄肉部を構成する場合
に比べて、少なくとも小さくなる。

【００２３】その結果、収容凹部の保持部によって各々
保持される板状部材の長手方向における両端と、荷重作
用片が当接してセンサボディに対する外部からの荷重が
起歪用突起を介して伝達される板状部材の長手方向にお
ける中央部との間の寸法が、筒状壁の外周面に凹部を形
成せずに薄肉部を構成する場合に比べて、少なくとも小
さくなることになる。

【００２４】また、請求項４に記載した本発明の磁歪式
ロードセルによれば、収容凹部の各保持部と荷重作用片
との間に、剪断歪検出用のセンシング素子が各々配置さ
れることになり、その結果、メインボディの起歪用突起
及び荷重作用片を介して板状部材に伝達される、センサ
ボディに対する外部からの荷重は、収容凹部の各保持部
と荷重作用片との間に各々配置された剪断歪検出用のセ
ンサによって、分散して電気的量に変換されることにな
る。

【００２５】さらに、請求項５に記載した本発明の磁歪
式ロードセルによれば、荷重作用片に連設された挟持片
により板状部材の長手方向における中央部が挟持され
て、板状部材の中央部と荷重作用片とが構造的に連結さ
れることになる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明による磁歪式ロード
セルの実施形態を図面に基づいて説明する。

【００２７】図１は本発明の一実施形態に係る磁歪式ロ
ードセルの上方から見た斜視図であり、図２は同じく下
方から見た磁歪式ロードセルの斜視図である。

【００２８】そして、図１及び図２中引用符号１で示す
本実施形態の磁歪式ロードセルは、図２に示すように、
メインボディ３とセンシング素子５とで構成されてい
る。

【００２９】前記メインボディ３は、図１に示すよう
に、樹脂成形により略円柱状に形成されており、図２に
示すように、メインボディ３の一方の端面３ａには、メ
インボディ３と同心円状の収容凹部３ｂが所定の深さで
形成されていて、この収容凹部３ｂの天井面３ｃの中央
部には、メインボディ３の中心軸Ｘ（突出軸線に相当）
上に位置するように、収容凹部３ｂの深さよりも小さい
突設高さで荷重作用片３ｄが突設されており、この荷重
作用片３ｄの先端に、メインボディ３の中心軸Ｘ方向に
所定の深さで二股状の挟持片３ｅ，３ｅが連設されてい
る。

【００３０】また、収容凹部３ｂを内部に画成するメイ
ンボディ３の周壁３ｆ（筒状壁に相当）のうち、荷重作
用片３ｄを挟んでメインボディ３の径方向Ｙにおいて対
向する周壁３ｆの一対の内周面箇所には、一方の端面３
ａからメインボディ３の中心軸Ｘ方向に挟持片３ｅ，３
ｅの深さと同一の深さ寸法で凹溝３ｇ，３ｇが各々形成
されており、これら一対の凹溝３ｇ，３ｇ間を結ぶ線を
挟んで、上述した各挟持片３ｅ，３ｅが対向するように
配置されている。

【００３１】さらに、各凹溝３ｇ，３ｇに対応する周壁
３ｆの一対の外周面箇所には、断面凸字状の凹溝３ｈ，
３ｈ（筒状壁の外周面に形成された凹部に相当）が各々
形成されており、各凹溝３ｇとこれに対応する各凹溝３
ｈとによって薄肉部３ｊが各々構成されている。

【００３２】また、図１に示すように、メインボディ３
の他方の端面３ｋの中央部には、略半球状の起歪用突起
３ｍが、メインボディ３の中心軸Ｘ上、即ち、荷重作用
片３ｄと同心上に位置するように、メインボディ３の外
方に向けて突設されている。

【００３３】前記センシング素子５は、図２に示すよう
に、板状部材５ａと２つのコイル５ｂ，５ｂを備えてい
る。

【００３４】前記板状部材５ａは、メインボディ３の各
挟持片３ｅ，３ｅ間の寸法に対応する厚みと、メインボ
ディ３の各凹溝３ｇ，３ｇ間の寸法に対応する長さと、
メインボディ３の中心軸Ｘ方向における凹溝３ｇや挟持
片３ｅの深さに対応する幅とを有する扁平な平面視略矩
形状を呈しており、外部から加わる荷重の大きさによっ
て透磁率が変化するパーマロイ等の磁歪材により、可撓
性を有するように形成されている。

【００３５】前記各コイル５ｂは、板状部材５ａの長手
方向Ｚにおける各端部と略中央との間に各々配設されて
おり、各コイル５ｂは、励磁用と検出用の２本の巻線５
ｃ，５ｄを十字状に交差して板状部材５ａに巻回して構
成されている。

【００３６】このように形成されたセンシング素子５
は、各コイル５ｂにおいて、励磁用巻線５ｃの両端間に
電流を流すと、板状部材５ａに発生する磁界により検出
用巻線５ｄの両端間に誘導電流が流れ、板状部材５ａに
撓みによる歪が発生しこの歪により板状部材５ａの透磁
率が変化すると、それに応じて検出用巻線５ｄの両端間
に流れる誘導電流が変化するという、２つの剪断歪検出
用のセンサ５ｅを有するように構成されている。

【００３７】そして、上述したセンシング素子５は、板
状部材５ａの幅方向をメインボディ３の中心軸Ｘ方向に
向けて、板状部材５ａの長手方向Ｚにおける両端部分の
位置をメインボディ３の各凹溝３ｇ，３ｇに各々合わせ
た状態で、収容凹部３ｂ内に板状部材５ａを挿入するこ
とで、板状部材５ａの長手方向Ｚにおける中央部が各挟
持片３ｅ，３ｅの間に挿入されてこれらに挟持されると
共に、図３に縦断面図で示すように、荷重作用片３ｄの
先端が板状部材５ａの長手方向Ｚにおける中央部の縁部
に当接するように構成されている。

【００３８】尚、収容凹部３ｂ内に挿入した板状部材５
ａの長手方向Ｚにおける両端部分は、メインボディ３の
周壁３ｆの外周面側から各凹溝３ｈ，３ｈにスポット照
射するレーザビームにより、各凹溝３ｇ，３ｇが形成さ
れた周壁３ｆの薄肉部３ｊ，３ｊに各々溶着固定され
る。

【００３９】そして、板状部材５ａの長手方向Ｚにおけ
る両端部分を各凹溝３ｇ，３ｇが形成された周壁３ｆの
内周面箇所に各々溶着固定した状態で、センシング素子
５の各コイル５ｂは、メインボディ３の挟持片３ｅと周
壁３ｆの内周面との略中間箇所に各々配置される。

【００４０】以上の説明からも明らかなように、本実施
形態では、メインボディ３の各凹溝３ｇ，３ｈにより構
成される薄肉部３ｊによって、請求項中の保持部が構成
されている。

【００４１】次に、上述のように構成された本実施形態
の磁歪式ロードセル１の動作（作用）について説明す
る。

【００４２】荷重を測定するに当たっては、他方の端面
３ｋが天地方向における上方に位置し、一方の端面３ａ
が天地方向における下方に位置するように、磁歪式ロー
ドセル１を配置して、外部からの荷重が集中してかかる
ように、起歪用突起３ｍを被測定対象（図示せず）に接
触させ、この状態で、センシング素子５の各コイル５ｂ
において、励磁用巻線５ｃの両端間に電流を流して、板
状部材５ａに発生する磁界により検出用巻線５ｄの両端
間に誘導電流を流れさせる。

【００４３】すると、被測定対象から起歪用突起３ｍに
かかる荷重によりメインボディ３の他方の端面３ｋが収
容凹部３ｂ側に撓み、これにより、荷重作用片３ｄが板
状部材５ａ側に変位してこの荷重作用片３ｄにより板状
部材５ａがその幅方向に押圧されると、板状部材５ａが
撓んでこの撓みによる歪が板状部材５ａに発生し、この
歪により板状部材５ａの透磁率が変化して、検出用巻線
５ｄの両端間に流れる誘導電流が変化する。

【００４４】しかも、被測定対象から起歪用突起３ｍに
かかる荷重がメインボディ３の中心軸Ｘ方向からのもの
であれば、板状部材５ａの長手方向Ｚにおける一方の端
部と中央部との間に位置する板状部材５ａの一方の半部
と、板状部材５ａの長手方向Ｚにおける他方の端部と中
央部との間に位置する板状部材５ａの他方の半部とは、
各々対称的に同じ量ずつ撓むので、板状部材５ａの各半
部に生じる歪は各々同じである。

【００４５】そのため、板状部材５ａの各半部の透磁率
の変化量も同じとなり、センシング素子５の各コイル５
ｂの検出用巻線５ｄに流れる誘導電流の変化量も同じと
なる。

【００４６】これに対し、被測定対象から起歪用突起３
ｍにかかる荷重がメインボディ３の中心軸Ｘに対して傾
斜した方向からのものであると、メインボディ３の他方
の端面３ｋが収容凹部３ｂ側に撓んで荷重作用片３ｄが
板状部材５ａ側に変位する際に、これら撓みや変位に天
地方向と直交する水平方向の成分が含まれることとな
り、その結果、荷重作用片３ｄの押圧により板状部材５
ａの一方の半部と他方の半部とが均等には撓まず、どち
らか片方の半部に偏って撓むことになるので、板状部材
５ａの各半部に生じる歪は各々異なることになる。

【００４７】そのため、板状部材５ａの各半部の透磁率
の変化量も各々異なるものとなり、センシング素子５の
各コイル５ｂの検出用巻線５ｄに流れる誘導電流の変化
量も各々異なるものとなる。

【００４８】しかしながら、被測定対象から起歪用突起
３ｍにかかる荷重による板状部材５ａの全体で見た透磁
率の変化は、板状部材５ａの各半部における透磁率の変
化量の合計であるから、センシング素子５の各コイル５
ｂの検出用巻線５ｄに流れる誘導電流の変化量の合計、
即ち、センシング素子５の各センサ５ｅ，５ｅの出力の
変化量の合計が、被測定対象から起歪用突起３ｍにかか
る荷重の変化に応じたセンシング素子５の出力の変化量
ということになる。

【００４９】したがって、被測定対象から起歪用突起３
ｍにかかる荷重がメインボディ３の中心軸Ｘ方向からの
ものであるか、それとも、メインボディ３の中心軸Ｘに
対して傾斜した方向からのものであるかに拘わらず、セ
ンシング素子５の各センサ５ｅ，５ｅの出力の合計によ
って被測定対象から起歪用突起３ｍにかかる荷重を正確
に測定することが可能となるわけである。

【００５０】そして、起歪用突起３ｍに集中してかかる
被測定対象からの荷重の変化に対する、検出用巻線５ｄ
の両端間に流れる誘導電流の変化の度合いは、被測定対
象からの荷重によってメインボディ３の他方の端面３ｋ
が収容凹部３ｂ側に撓む度合いや、これに伴って荷重作
用片３ｄが板状部材５ａ側に変位する度合い、ひいて
は、メインボディ３自身の剛性と、センシング素子５の
板状部材５ａの剛性とによって定まる。

【００５１】そのため、センシング素子５の板状部材５
ａの剛性が不変であるものとすると、被測定対象からの
荷重の変化に対する検出用巻線５ｄの誘導電流の変化の
度合いは、メインボディ３自身の剛性に依存して定まる
ことになる。

【００５２】即ち、この磁歪式ロードセル１によって電
気的量に変換可能な荷重の最大値は、センシング素子５
側の構成に何らの変化を加えなくても、メインボディ３
自身の剛性を高くすればするほど、もう少し具体的に
は、メインボディ３の他方の端面３ｋと収容凹部３ｂの
天井面３ｃとの間の厚みを大きくすればするほど、大き
い値に設定することが可能になるわけである。

【００５３】一方、センシング素子５の感度は、板状部
材５ａの長手方向Ｚにおける両端間の寸法、つまり、メ
インボディ３側に構造的に連結される板状部材５ａの長
手方向Ｚにおける両端や中央部から各コイル５ｂまでの
寸法や、励磁用巻線５ｃ及び検出用巻線５ｄの巻数によ
って定まる。

【００５４】そのため、この磁歪式ロードセル１によっ
て荷重を電気的量に変換する際の感度は、メインボディ
３側の構成に何らの変化を加えなくても、センシング素
子５の板状部材５ａの長手方向Ｚにおける寸法を短くす
ればするほど、或は、励磁用巻線５ｃ及び検出用巻線５
ｄの巻数を多くすればするほど、高くすることが可能に
なるわけである。

【００５５】このように本実施形態の磁歪式ロードセル
１によれば、励磁用巻線５ｃと検出用巻線５ｄとを磁気
的に結合させるセンサボディを、略円柱状のメインボデ
ィ３とセンシング素子５の板状部材５ａとで構成し、板
状部材５ａを、外部から加わる荷重の大きさによって透
磁率が変化する磁歪材により可撓性を有する扁平な平面
視略矩形状に形成し、板状部材５ａが内部に収容される
メインボディ３の収容凹部３ｂに、板状部材５ａの長手
方向Ｚにおける中央部に先端が当接する荷重作用片３ｄ
を、メインボディ３の中心軸Ｘ上に位置するように突設
し、板状部材５ａの長手方向Ｚにおける両端が各々溶着
される薄肉部３ｊ，３ｊを、メインボディ３の周壁３ｆ
のうち、径方向Ｙにおいて対向する一対の周壁箇所に各
々形成して、メインボディ３の他方の端面３ｋに、メイ
ンボディ３の中心軸Ｘ上に位置するように、略半球状の
起歪用突起３ｍをメインボディ３の外方に向けて突設す
る構成とした。

【００５６】このため、被測定対象からの荷重の変化に
対する検出用巻線５ｄの誘導電流の変化の度合いがその
剛性次第で定まるメインボディ３と、荷重を電気的量に
変換する際の感度が板状部材５ａの寸法や励磁用巻線５
ｃ及び検出用巻線５ｄの巻数次第で定まるセンシング素
子５とを別々に製造することができるようになる。

【００５７】よって、商品レンジの多様化に際して、メ
インボディ３とセンシング素子５とを商品レンジに応じ
た種類だけ各々準備しておいて、適当なもの同士を選ん
で組み付けることで、商品レンジの多様化に関する対応
を取り易くし、かつ、メインボディ３の樹脂成形の際に
インサート成形を用いるといった面倒な製造過程及び設
備を用いずに済ませることができる。

【００５８】尚、メインボディ３の起歪用突起３ｍは単
なる柱状、つまり、先端が平坦面であるような形状であ
ってもよいが、本実施形態のように半球状とすれば、メ
インボディ３の中心軸Ｘに対して傾斜した方向から荷重
が起歪用突起３ｍにかかるような場合であっても、或
は、メインボディ３の中心軸Ｘ方向から荷重が起歪用突
起３ｍにかかるような場合であっても、起歪用突起３ｍ
に対する荷重の伝達元である被測定対象が起歪用突起３
ｍに同じように点接触することになり、荷重のかかる方
向に拘わらずその荷重を確実に起歪用突起３ｍで受けさ
せることができるので、有利である。

【００５９】また、薄肉部３ｊはメインボディ３の周壁
３ｆの内周面側から形成された凹溝のみによって形成し
てもよいが、本実施形態のように、少なくとも周壁３ｆ
の外周面側から形成した凹溝３ｈを用いて形成する構成
とすれば、この凹溝３ｈの分だけ、センシング素子５の
板状部材５ａの長手方向Ｚにおける寸法を、板状部材５
ａの端部が周壁３ｆの外周面側に達するように長くせず
に済む。

【００６０】その結果、メインボディ３側に固定される
板状部材５ａの長手方向Ｚにおける端部や中央部から、
それらの間に配置されるセンシング素子５の各コイル５
ｂまでの寸法を短くして、その分だけセンシング素子５
の感度を高くすることができるので、有利である。

【００６１】さらに、センシング素子５は、メインボデ
ィ３の周壁３ｆの内周面側から形成された凹溝３ｇに接
着や圧入等により固定する構成としてもよいが、本実施
形態のように、センシング素子５を薄肉部３ｊへの板状
部材５ａの溶着によってメインボディ３に固定する構成
とすれば、歪ゲージを用いた磁歪式ロードセルのよう
に、剥離の可能性がある貼着による取り付けをなくし
て、耐久性を高く保つことができるので、有利である。

【００６２】さらに、センシング素子は、十字状のコイ
ルを４５゜傾斜させて板状部材の長手方向Ｚにおける中
央部に配置した、圧縮歪検出形のセンサをひとつ有する
ものであってもよく、その場合には、コイルとの緩衝を
避けるために、荷重作用片３ｄの各挟持片３ｅ，３ｅを
省略する構成としてもよい。

【００６３】しかし、本実施形態のように、板状部材５
ａの長手方向Ｚにおける両端部と中央部との間に剪断歪
検出形のセンサ５ｅを各々有するセンシング素子５を用
いる構成とすれば、被測定対象から起歪用突起３ｍにか
かる荷重がメインボディ３の中心軸Ｘ方向からのもので
あるか、それとも、メインボディ３の中心軸Ｘに対して
傾斜した方向からのものであるかに拘わらず、各センサ
５ｅ，５ｅの出力の合計によって被測定対象から起歪用
突起３ｍにかかる荷重を正確に測定することができるの
で、有利である。

【００６４】また、剪断歪検出形のセンサ５ｅを２つ有
する本実施形態のようなセンシング素子５を用いる場合
においても、荷重作用片３ｄの各挟持片３ｅ，３ｅは省
略してもよいが、本実施形態のように、各挟持片３ｅ，
３ｅを設ける構成とすれば、これら挟持片３ｅ，３ｅに
挟持された板状部材５ａの長手方向Ｚにおける中央部を
荷重作用片３ｄに対して構造的に連結させて、荷重作用
片３ｄの変位が板状部材５ａに漏れなく伝達されるよう
にし、荷重から電気的量への変換精度を高めることがで
きるので、有利である。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載した
本発明の磁歪式ロードセルによれば、外部から加わる荷
重の大きさによって透磁率が変化する磁歪材により、励
磁用巻線と検出用巻線とを磁気的に結合させるセンサボ
ディの少なくとも一部を構成した磁歪式ロードセルにお
いて、前記センサボディが、前記磁歪材により形成され
て可撓性を有し前記励磁用巻線及び前記検出用巻線が巻
回される長尺の板状部材と、該板状部材を保持するメイ
ンボディとで構成されており、前記メインボディが、前
記板状部材が内部に収容される収容凹部を有しており、
前記収容凹部に、該収容凹部の内部に収容した前記板状
部材の長手方向における両端を保持する保持部が形成さ
れていると共に、該保持部に前記長手方向の両端が保持
された前記板状部材の前記長手方向における中央部に当
接する荷重作用片が、所定の突出軸線上に位置するよう
に突設されており、前記メインボディの表面に、前記セ
ンサボディに対する外部からの荷重が集中して加わる起
歪用突起が、前記突出軸線上に位置するように前記メイ
ンボディの外方に向けて突設されている構成とした。

【００６６】したがって、外部から加わる荷重の変化に
伴う荷重作用片の押圧により板状部材の中央部が撓んで
歪む度合いがその剛性次第で定まるメインボディと、外
部から加わる荷重を電気的量に変換する際の感度が、励
磁用巻線及び検出用巻線の巻数、或は、自身の寸法や剛
性次第で定まる板状部材とを別々に製造することができ
るようになる。

【００６７】よって、商品レンジの多様化に際して、メ
インボディと、板状部材や励磁用巻線及び検出用巻線と
を、商品レンジに応じた種類だけ各々準備しておいて、
適当なもの同士を選んで組み付けることで、商品レンジ
の多様化に関する対応を取り易くし、かつ、メインボデ
ィの製造の際に励磁用巻線や検出用巻線のインサート成
形を用いるといった面倒な製造過程及び設備を用いずに
済ませることができる。

【００６８】また、請求項２に記載した本発明の磁歪式
ロードセルによれば、前記起歪用突起が球面状に形成さ
れている構成とした。

【００６９】このため、起歪用突起に集中してかかる外
部からの荷重が突出軸線方向からのものであるか、それ
とも、突出軸線に対して傾斜した方向からのものである
かに拘わらず、外部からの荷重を起歪用突起に伝達する
対象物を起歪用突起に同じように点接触させて、荷重の
かかる方向に拘わらずその荷重を確実に起歪用突起で集
中して受けさせることができる。

【００７０】さらに、請求項３に記載した本発明の磁歪
式ロードセルによれば、前記メインボディが、前記収容
凹部を内部に画成する筒状壁を有しており、前記保持部
が、前記筒状壁のうち、前記突出軸線と直交する径線方
向において前記荷重作用片を挟んで対向する一対の筒状
壁部分に各々形成されて、前記板状部材の前記長手方向
における両端に各々溶着される薄肉部を有しており、該
薄肉部が、少なくとも前記筒状壁の外周面に形成された
凹部を用いて構成されている構成とした。

【００７１】したがって、収容凹部の保持部によって各
々保持される板状部材の長手方向における両端と、荷重
作用片が当接してセンサボディに対する外部からの荷重
が起歪用突起を介して伝達される板状部材の長手方向に
おける中央部との間の寸法が、筒状壁の外周面に凹部を
形成せずに薄肉部を構成する場合に比べて、少なくとも
小さくなることになる。

【００７２】このため、メインボディ側に固定される板
状部材の長手方向における両端や中央部から、それらの
間に各々配置される励磁用巻線及び検出用巻線までの寸
法を短くして、その分だけ、外部から加わる荷重の変化
に応じて板状部材の透磁率が変化する際の感度を高くす
ることができる。

【００７３】しかも、板状部材が薄肉部への溶着によっ
てメインボディに固定されることから、歪ゲージを用い
た磁歪式ロードセルのように、剥離の可能性がある貼着
による取り付けをなくして、耐久性を高く保つことがで
きる。

【００７４】また、請求項４に記載した本発明の磁歪式
ロードセルによれば、前記板状部材であって、前記長手
方向における両端と中央部との中間に位置する２つの板
状部材箇所に、前記励磁用巻線及び前記検出用巻線が各
々巻回されており、前記各板状部材箇所に、前記板状部
材によって前記励磁用巻線及び前記検出用巻線を磁気的
に結合させた剪断歪検出用のセンサが各々形成されてい
る構成とした。

【００７５】したがって、メインボディの起歪用突起及
び荷重作用片を介して板状部材に伝達される、センサボ
ディに対する外部からの荷重は、収容凹部の各保持部と
荷重作用片との間に各々配置された剪断歪検出用のセン
サによって、分散して電気的量に変換されることにな
る。

【００７６】このため、起歪用突起に集中してかかる外
部からの荷重が突出軸線方向からのものであるか、それ
とも、突出軸線に対して傾斜した方向からのものである
かに拘わらず、各センサの出力の合計によって、センサ
ボディに対する外部からの荷重を正確に測定することが
できる。

【００７７】さらに、請求項５に記載した本発明の磁歪
式ロードセルによれば、前記荷重作用片に、前記保持部
に前記長手方向の両端が保持された前記板状部材の前記
長手方向における中央部を挟持する挟持片が連設されて
いる構成とした。

【００７８】このため、板状部材の長手方向における中
央部と荷重作用片とを挟持片により構造的に連結させ
て、荷重作用片の変位が板状部材の中央部に漏れなく伝
達されるようにし、荷重から電気的量への変換精度を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る磁歪式ロードセルの
上方から見た斜視図である。

【図２】図１に示す磁歪式ロードセルの下方から見た斜
視図である。

【図３】図１に示す磁歪式ロードセルの縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 磁歪式ロードセル ３ メインボディ ３ｂ 収容凹部 ３ｄ 荷重作用片 ３ｅ 挟持片 ３ｆ 周壁（筒状壁） ３ｇ 凹溝（保持部） ３ｈ 凹溝（筒状壁の外周面に形成された凹部、保持
部） ３ｊ 薄肉部（保持部） ３ｍ 起歪用突起 ５ａ 板状部材 ５ｃ 励磁用巻線 ５ｄ 検出用巻線 ５ｅ センサ Ｘ メインボディの中心軸（突出軸線） Ｙ メインボディの径方向（径線方向） Ｚ 板状部材長手方向

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から加わる荷重の大きさによって透
   磁率が変化する磁歪材により、励磁用巻線と検出用巻線
   とを磁気的に結合させるセンサボディの少なくとも一部
   を構成した磁歪式ロードセルにおいて、 前記センサボディは、前記磁歪材により形成されて可撓
   性を有し前記励磁用巻線及び前記検出用巻線が巻回され
   る長尺の板状部材と、該板状部材を保持するメインボデ
   ィとで構成されており、 前記メインボディは、前記板状部材が内部に収容される
   収容凹部を有しており、 前記収容凹部には、該収容凹部の内部に収容した前記板
   状部材の長手方向における両端を保持する保持部が形成
   されていると共に、該保持部に前記長手方向の両端が保
   持された前記板状部材の前記長手方向における中央部に
   当接する荷重作用片が、所定の突出軸線上に位置するよ
   うに突設されており、 前記メインボディの表面には、前記センサボディに対す
   る外部からの荷重が集中して加わる起歪用突起が、前記
   突出軸線上に位置するように前記メインボディの外方に
   向けて突設されている、 ことを特徴とする磁歪式ロードセル。
2. 【請求項２】 前記起歪用突起は球面状に形成されてい
   る請求項１記載の磁歪式ロードセル。
3. 【請求項３】 前記メインボディは、前記収容凹部を内
   部に画成する筒状壁を有しており、前記保持部は、前記
   筒状壁のうち、前記突出軸線と直交する径線方向におい
   て前記荷重作用片を挟んで対向する一対の筒状壁部分に
   各々形成されて、前記板状部材の前記長手方向における
   両端に各々溶着される薄肉部を有しており、該薄肉部
   は、少なくとも前記筒状壁の外周面に形成された凹部を
   用いて構成されている請求項１又は２記載の磁歪式ロー
   ドセル。
4. 【請求項４】 前記板状部材であって、前記長手方向に
   おける両端と中央部との中間に位置する２つの板状部材
   箇所には、前記励磁用巻線及び前記検出用巻線が各々巻
   回されており、前記各板状部材箇所に、前記板状部材に
   よって前記励磁用巻線及び前記検出用巻線を磁気的に結
   合させた剪断歪検出用のセンサが各々形成されている請
   求項１、２又は３記載の磁歪式ロードセル。
5. 【請求項５】 前記荷重作用片には、前記保持部に前記
   長手方向の両端が保持された前記板状部材の前記長手方
   向における中央部を挟持する挟持片が連設されている請
   求項４記載の磁歪式ロードセル。