JP2013205133A - Load cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、台秤、計量タンク、計量ホッパ等の各種計量装置に用いられるロードセルに関する。 The present invention relates to a load cell used in various weighing devices such as a platform scale, a weighing tank, and a weighing hopper.
歪量を検出する歪センサの一種である歪ゲージを、起歪体に貼着して、負荷荷重による起歪部の伸縮量を歪ゲージの抵抗値変化による電気信号に変換して負荷荷重の大きさに比例する荷重信号を発生するロードセルにおいて、前記歪ゲージ部分等を密封して外部環境から保護するものとして、例えば、特許文献1に示す防水仕様のロードセルがある。
A strain gauge, which is a type of strain sensor that detects the amount of strain, is attached to the strain generating body, and the amount of expansion / contraction of the strained portion due to the load is converted into an electrical signal due to a change in the resistance value of the strain gauge. In a load cell that generates a load signal proportional to the size, a waterproof load cell disclosed in
図12は、この特許文献1のロードセルの正面図であり、図13は、その断面図である。
FIG. 12 is a front view of the load cell of
このロードセル50は、荷重を受ける受台が取付けられる可動部51、計量装置の基台等のベースに取付けられる固定部52、および、それらを連結する上下のビーム部53,54を備えている。
The
左右方向の両側の前記可動部51と前記固定部52との間には、前後方向(図12の紙面に垂直方向、図13の上下方向)に延びる薄肉の円筒部55が形成されており、該円筒部55の前後方向の中央部分において、その外周の一部が、連結部56を介して可動部51及び固定部52とそれぞれ連結されている。
Between the
円筒部55の周囲の上ビーム部53側には、一対の貫通円孔66,67が形成されると共に、それらを繋ぐ連結溝68が形成され、また、円筒部55の周囲の下ビーム部54側には、一対の貫通円孔69,70が形成されると共に、それらを繋ぐ連結溝71が形成される。
A pair of through-
上ビーム部53側の一対の貫通円孔66,67によって、上ビーム部53には、薄肉の起歪部53a,53bが形成される一方、円筒部55の外周の連結部56には、薄肉の起歪部56a,56bが形成される。また、下ビーム部54側の一対の貫通円孔69,70によって、下ビーム部54には、薄肉の起歪部54a,54bが形成される一方、円筒部55の外周の連結部56には、薄肉の起歪部56c,56dが形成される。
The pair of through-
前記円筒部55の外周の各起歪部56a〜56dに対応して円筒部55の内周面には、4つの歪ゲージ57〜60が貼着されており、これら歪ゲージ57〜60部分の防水を図るために、円筒形の金属製の密閉カバー61を嵌め込み、この密閉カバー61の両端部と円筒部55とを溶接し、歪ゲージ57〜60部分を密封している。
Four
また、固定部52には、歪ゲージ57〜60と外部とを配線接続するための配線や回路基板等が収納された収納室62が形成されており、この収納室62は、連通孔63を介して外部に連通する一方、上述の連結部56に形成された接続孔64を介して円筒部55の内周面に接続されている。歪ゲージ57〜60は、接続孔64、収納室62及び連通孔63を介して外部と配線接続される。この収納室62は、開口部に金属製の蓋体65が溶接されて、防水が図られている。
In addition, the
このロードセル50では、負荷荷重が可動部51に加えられると、上下のビーム部53,54の起歪部53a,53b;54a,54bが撓むと共に、円筒部55の外周の連結部56の起歪部56a〜56dが撓み、歪応力が集中する円筒部55の内周面に貼着された歪ゲージ57〜60によって伸縮歪応力を検出し、負荷荷重が荷重信号に変換される。
In the
ロードセルを用いた計量装置では、高速計量を行うために、計量時間の短縮の要請が高まっており、応答性の高いロードセルが求められている。ロードセルの応答性を高くするためには、ロードセルの固有振動周期を短くする必要があり、したがって、ロードセルの固有振動数fを高める必要がある。 In a weighing device using a load cell, in order to perform high-speed weighing, there is an increasing demand for shortening the weighing time, and a load cell with high responsiveness is required. In order to increase the responsiveness of the load cell, it is necessary to shorten the natural vibration period of the load cell, and therefore it is necessary to increase the natural frequency f of the load cell.
ここで、ロードセルに負荷される荷重をF、荷重Fが負荷された可動部の変位量をδ、ロードセルの質量をM、ロードセルのバネ定数をkとすると、次の関係式で表される。 Here, when the load applied to the load cell is F, the displacement amount of the movable part loaded with the load F is δ, the mass of the load cell is M, and the spring constant of the load cell is k, the following relational expression is expressed.
k=F/δ …(1)
f=(1/2π)√(k/M) …(2)
(2)式に(1)式を代入すると、
f=(1/2π)√[F/(δ・M)]となる。
k = F / δ (1)
f = (1 / 2π) √ (k / M) (2)
Substituting equation (1) into equation (2),
f = (1 / 2π) √ [F / (δ · M)].
ロードセルの質量Mは一定であり、荷重Fに対して、固有振動数fを高めるには、変位量δ(撓み量)を小さくすればよい。 The mass M of the load cell is constant, and in order to increase the natural frequency f with respect to the load F, the displacement amount δ (deflection amount) may be reduced.
上記特許文献1のロードセル50では、モーメントアームと呼ばれる平行リンクを構成する上下のビーム部53,54の2箇所の起歪部53a,53b;54a,54b間の距離L´が長いために負荷荷重に対して大きなモーメント力が作用し、撓み量が大きくなる。つまり、前記距離L´が長いために、バネ定数が小さくなるので、固有振動数を高く設定することができず、高い応答性が求められる高速計量には十分に対応できない。
In the
また、上記ロードセル50の加工では、上下のビーム部53,54及びこれらに起歪部53a,53b;54a,54bを形成するために、各一対の貫通円孔66,67;69,70をそれぞれ形成した上に、上記距離L´を隔てた各一対の貫通円孔66,67;69,70同士を連結する連結溝68,71を切削加工しなければならず、加工コストが高くつくという課題がある。
Further, in the processing of the
本発明は、上述のような実情に着目してなされたものであって、応答性に優れると共に、コストが低く、しかも、歪センサ部分を外部環境から保護するのに好適なロードセルを提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above situation, and provides a load cell that is excellent in responsiveness, low in cost, and suitable for protecting the strain sensor portion from the external environment. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明では次のように構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1)本発明のロードセルは、左右方向の一端側の固定部及び他端側の可動部と、前記固定部及び前記可動部の上部同士及び下部同士をそれぞれ連結する上下一対のビーム部とを備え、前記両ビーム部の間であって、かつ前記固定部と前記可動部との間に、前後方向に延びる円筒部を有し、該円筒部は、前後方向の一部において、その外周が、連結部を介して前記固定部及び前記可動部に連結され、前記上ビーム部側には、前後方向に貫通する一対の上部貫通孔が、近接または一部が重なり合うように形成される一方、前記下ビーム部側には、前後方向に貫通する一対の下部貫通孔が、近接または一部が重なり合うように形成され、前記一対の上部貫通孔によって、前記上ビーム部には、起歪部が2箇所に形成される一方、前記円筒部の外周の前記連結部には、起歪部が2箇所に形成され、前記一対の下部貫通孔によって、前記下ビーム部には、起歪部が2箇所に形成される一方、前記円筒部の外周の前記連結部には、起歪部が2箇所に形成される。 (1) The load cell of the present invention includes a fixed portion on one end side in the left-right direction and a movable portion on the other end side, and a pair of upper and lower beam portions that connect the upper portion and the lower portion of the fixed portion and the movable portion, respectively. A cylindrical portion extending in the front-rear direction between the beam portions and between the fixed portion and the movable portion, and the outer periphery of the cylindrical portion is partially in the front-rear direction. A pair of upper through holes penetrating in the front-rear direction are formed on the upper beam portion side so as to be close or partially overlapped with each other, connected to the fixed portion and the movable portion via a connecting portion, A pair of lower through-holes penetrating in the front-rear direction is formed on the lower beam portion side so as to be close to each other or partially overlapped, and the upper beam portion has a strain-generating portion by the pair of upper through-holes. On the other hand, the outer periphery of the cylindrical part is formed in two places The connecting portion is formed with two strain-generating portions, and the pair of lower through-holes is formed with two strain-generating portions in the lower beam portion, while the outer periphery of the cylindrical portion is The connecting portion is formed with two strain generating portions.
一対の上部貫通孔、及び、一対の下部貫通孔をそれぞれ近接して形成する場合には、上部貫通孔間の距離、及び、下部貫通孔間の距離は、起歪部に発生する応力に影響を与えない距離以内とされ、隣合う上部貫通孔、及び、隣合う下部貫通孔は、可及的に近接するのが好ましい。 When a pair of upper through-holes and a pair of lower through-holes are formed close to each other, the distance between the upper through-holes and the distance between the lower through-holes affect the stress generated in the strain generating portion. It is preferable that the adjacent upper through hole and the adjacent lower through hole be as close as possible to each other.
本発明のロードセルによると、上ビーム部側及び下ビーム部側には、各一対の上部貫通孔及び下部貫通孔を、近接または一部が重なり合うようにそれぞれ形成したので、上ビーム部の2箇所の起歪部間の距離及び円筒部の外周の上ビーム部寄りの2箇所の起歪部間の距離を短くできると共に、下ビーム部の2箇所の起歪部間の距離及び円筒部の外周の下ビーム部寄りの2箇所の起歪部間の距離を短くできる、すなわち、モーメントアームを短くできるので、撓み量が小さくなり、固有振動数を高くして高速応答が可能となる。 According to the load cell of the present invention, a pair of upper and lower through holes are formed on the upper beam portion side and the lower beam portion side so as to be close to each other or partially overlap each other. The distance between the two strain generating portions and the distance between the two strain generating portions near the upper beam portion of the outer periphery of the cylindrical portion can be shortened, and the distance between the two strain generating portions of the lower beam portion and the outer periphery of the cylindrical portion can be reduced. Since the distance between the two strain-generating portions near the lower beam portion can be shortened, that is, the moment arm can be shortened, the amount of bending is reduced, and the natural frequency is increased to enable high-speed response.
しかも、各一対の上部貫通孔及び下部貫通孔は、近接または一部が重なり合うように形成されるので、従来例のように間隔のあいた一対の貫通孔間を繋ぐ連結溝を切削加工して形成する必要がなく、加工コストを低減することができる。 Moreover, each pair of upper and lower through-holes is formed so as to be close to each other or partially overlapped with each other, so that a connecting groove connecting between a pair of spaced-apart through-holes is formed by cutting as in the conventional example. There is no need to do so, and the processing cost can be reduced.
更に、円筒部の外周の起歪部に対応させて円筒部の内周面に歪センサを装着し、円筒部に保護カバーを嵌め込んで、歪センサ部分を外部環境から保護するといったことが可能となる。 Furthermore, it is possible to attach a strain sensor to the inner peripheral surface of the cylindrical portion corresponding to the strain generating portion on the outer periphery of the cylindrical portion, and to protect the strain sensor portion from the external environment by fitting a protective cover on the cylindrical portion. It becomes.
(2)本発明のロードセルの好ましい実施態様では、前記円筒部は、前後方向の中央部分において、その外周が前記連結部を介して前記固定部及び前記可動部に連結され、前記一対の上部貫通孔及び前記一対の下部貫通孔は、前記円筒部の内径よりも小さな直径の貫通円孔であって、各一対の前記貫通円孔の一部がそれぞれ重なり合うように前記左右方向に沿って形成される。 (2) In a preferred embodiment of the load cell of the present invention, the cylindrical portion has an outer periphery connected to the fixed portion and the movable portion via the connecting portion at a center portion in the front-rear direction, and the pair of upper through holes The hole and the pair of lower through-holes are through-holes having a diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical portion, and are formed along the left-right direction so that a part of each of the pair of through-holes overlap each other. The
この実施態様によると、各一対の上部貫通孔及び下部貫通孔は、円筒部の内径よりも小さな直径の貫通円孔であって、各一対の貫通円孔が、その一部が重なり合うように左右方向に沿って形成されるので、当該ロードセルを左右方向及び上下方向に小さくして小型化することができる。 According to this embodiment, each pair of upper and lower through-holes is a through-hole having a diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical portion, and each pair of through-holes is left and right so that a part thereof overlaps. Since it is formed along the direction, the load cell can be reduced in size in the left-right direction and the up-down direction.
(3)本発明のロードセルの別の実施態様では、荷重によって変位する前記可動部に当接して該可動部の変位を規制するストッパが、前記固定部側から可動部側へ延出形成され、前記可動部及び前記ストッパは、互い対向する対向面をそれぞれ有し、両対向面間に、ストッパ用隙間が形成される。 (3) In another embodiment of the load cell of the present invention, a stopper that contacts the movable portion that is displaced by a load and regulates the displacement of the movable portion is formed to extend from the fixed portion side to the movable portion side, The movable portion and the stopper have opposing surfaces that face each other, and a stopper gap is formed between the opposing surfaces.
この実施態様によると、当該ロードセルの可動部に過大な荷重が作用すると、可動部が変位して、ストッパ用隙間を構成するストッパの対向面に当接して、その変位が規制されるので、過負荷によるロードセルの破損を防止することができる。 According to this embodiment, when an excessive load is applied to the movable part of the load cell, the movable part is displaced and abuts against the opposing surface of the stopper that forms the stopper gap, so that the displacement is regulated. It is possible to prevent the load cell from being damaged by the load.
なお、前記ストッパは、可動部の前記変位方向とは、逆方向にも形成し、逆方向の変位も規制できるようにするのが好ましい。 The stopper is preferably formed in a direction opposite to the displacement direction of the movable portion so that the displacement in the reverse direction can be restricted.
(4)本発明のロードセルの他の実施態様では、前記可動部には、当該可動部に受け台を取付けるための取付け孔が形成され、前記取付け孔と前記円筒部の外周との間に、前後方向に貫通する貫通孔が形成される。 (4) In another embodiment of the load cell of the present invention, the movable part is formed with an attachment hole for attaching a cradle to the movable part, and between the attachment hole and the outer periphery of the cylindrical part, A through hole penetrating in the front-rear direction is formed.
この実施態様によると、可動部の取付孔と円筒部の外周との間には、貫通孔が形成されるので、可動部に荷重を受ける受け台を取付けるための応力が、円筒部の外周の起歪部に与える影響を阻止することができ、これによって、可動部の取付面と円筒部との距離を短くすることができ、当該ロードセルの左右方向の長さを短くして小型化を図ることができる。 According to this embodiment, since the through hole is formed between the mounting hole of the movable portion and the outer periphery of the cylindrical portion, the stress for mounting the cradle receiving the load on the movable portion is The influence on the strain generating portion can be prevented, and thereby the distance between the mounting surface of the movable portion and the cylindrical portion can be shortened, and the length of the load cell in the left-right direction can be shortened to reduce the size. be able to.
このように本発明のロードセルによれば、上ビーム部側及び下ビーム部側には、各一対の上部貫通孔及び下部貫通孔を、近接または一部が重なり合うように形成したので、上ビーム部の2箇所の起歪部間の距離及び円筒部の外周の上ビーム部寄りの2箇所の起歪部間の距離を短くできると共に、下ビーム部の2箇所の起歪部間の距離及び円筒部の外周の下ビーム部寄りの2箇所の起歪部間の距離を短くできるので、ロードセルの固有振動数を高くして応答を速くすることができ、高速計量が可能となる。 As described above, according to the load cell of the present invention, the upper beam portion side and the lower beam portion side are formed so that each pair of upper through hole and lower through hole is close to each other or partially overlapped. The distance between the two strain generating portions and the distance between the two strain generating portions near the upper beam portion on the outer periphery of the cylindrical portion can be shortened, and the distance between the two strain generating portions of the lower beam portion and the cylinder Since the distance between the two strain generating parts near the lower beam part on the outer periphery of the part can be shortened, the response frequency can be increased by increasing the natural frequency of the load cell, and high-speed weighing is possible.
しかも、各一対の上部貫通孔及び下部貫通孔は、近接または一部が重なり合うに形成されるので、従来例のように、間隔があいた一対の貫通孔間を繋ぐ連結溝を切削加工する必要がなく、加工コストを低減することができる。 Moreover, each pair of upper and lower through-holes is formed close to or partially overlapping, so that it is necessary to cut a connecting groove connecting a pair of spaced-apart through-holes as in the conventional example. In addition, the processing cost can be reduced.
更に、円筒部の内周面に、歪センサを装着し、その内周面を覆うように、金属製のカバー等を溶接して歪センサを密封して外部環境から容易に保護するといったことが可能となる。 Furthermore, a strain sensor is attached to the inner peripheral surface of the cylindrical portion, and a metal cover or the like is welded so as to cover the inner peripheral surface, thereby sealing the strain sensor and easily protecting it from the external environment. It becomes possible.
以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の一実施形態のロードセルの取付け状態を示す図であり、図2は、図1のロードセルの正面図であり、図3は、その平面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a view showing an attachment state of a load cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the load cell of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view thereof.
この実施形態のロードセル1は、アルミニウムや鉄、ステンレス合金などの直方体状の金属弾性体から成り、左右方向の一端側の固定部2と、他端側の可動部3と、前記両部2,3の上下部分をそれぞれ連結する2本の平行リンクを構成する上下の各ビーム部4,5と、左右方向の中央部付近に前後方向(図1,図2の紙面に垂直方向、図3の上下方向)に延びる薄肉の円筒部6と、該円筒部6と固定部3及び可動部2とをそれぞれ連結する連結部18と、円筒部6の上下に近接してそれぞれ交差するように貫通形成された各一対の上部貫通円孔7,8、下部貫通円孔9,10と、固定部2側に形成されて、配線を処理して収納する収納室11を備えている。
The
固定部2の下面側には、当該ロードセル1を、計量装置の基台12等のベースに固定するためのねじ孔13a,13bが形成されており、可動部3には、被計量物の荷重を受ける荷重受け台14を取付けるためのねじ孔15a,15bが形成されている。
Screw holes 13a and 13b for fixing the
円筒部6は、前後方向に貫通しており、この円筒部6は、前後方向の中央部分において、該円筒部6の外周と可動部3及び固定部2とが連結部18を介して連結されている。この連結部18は、上記貫通円孔7,8;9,10の部分を除いて円筒部6と同心に径方向の外方へ円形に延びて、可動部3及び固定部2に連なっている。
The
円筒部6の上下、すなわち、円筒部6と上ビーム部4との間、及び、円筒部6と下ビーム部5との間には、上述のように、円筒部6の外周にそれぞれ隣接して各一対の上部貫通円孔7,8、下部貫通円孔9,10が、円筒部6に平行にそれぞれ形成されている。各一対の上部貫通円孔7,8及び下部貫通円孔9,10は、その一部が重なり合う、すなわち、互いに外周部が交差するように形成されている。この実施形態では、上部貫通円孔7,8及び下部貫通円孔9,10の直径は等しく、円筒部6内径よりも小さくなっている。
As described above, the upper and lower sides of the
一対の上部貫通円孔7,8によって、上ビーム部4には、薄肉の可撓部である起歪部(歪発生部)4a,4bが形成される一方、一対の下部貫通円孔9,10によって、下ビーム部5には、薄肉の可撓部である起歪部5a,5bが形成される。ロードセル1の上面から上部貫通円孔7,8までの距離d2、及び、ロードセル1の下面から下部貫通円孔9,10までの距離d2は、等しく、各起歪部4a,4b;5a,5bの肉厚となる。
By the pair of upper through-
また、一対の上部貫通円孔7,8によって、円筒部6の外周の連結部18には、薄肉の起歪部18a,18bが形成される一方、一対の下部貫通円孔9,10によって、円筒部6の外周の連結部18には、薄肉の起歪部18c,18dが形成される。円筒部6の外周から上部及び下部の各貫通円孔7,8;9,10までの距離d1は、いずれも等しく、各起歪部18a〜18dの肉厚となる。荷重に応じた歪を発生させる起歪部18a〜18dに対応して円筒部6の内周面には、4つの歪ゲージ19a〜19dが貼着されている。
The pair of upper through-
このロードセル1に、図1に示す荷重受け台14を介して負荷荷重が可動部3に加えられると、2本の平行リンクである上下のビーム部4,5の起歪部4a,4b;5a,5bと共に、円筒部6の外周の連結部18の起歪部18a,18b,18c,18dが撓むことによって、円筒部6の内周面の歪ゲージ19a,19b,19c,19dによって伸縮歪応力を検出し、負荷荷重が荷重信号に変換される。
When a load is applied to the
円筒部6の内径は、歪ゲージ19a〜19dを貼付し、配線作業をするのに必要な大きさとなっている。
The inner diameter of the
固定部2には、円筒部6の内周面に貼着された歪ゲージ19a〜19dと外部とを配線接続すると共に、歪ゲージ19a〜19dからのアナログ荷重信号の増幅及びA/D変換等を行うための回路基板または外部からの配線と、歪ゲージ19a〜19dからの配線とを中継接続する中継基板等を収納する収納室11が形成されており、この収納室11の開口部は、蓋体20によって密閉されている。
The fixed
円筒部6の外周の連結部18及び固定部2には、円筒部6の内周面と前記収納室11とを繋ぐ連通孔21が形成される一方、固定部2の端部には、収納室11と外部とを配線接続するための接続孔22が形成されている。円筒部6の内周面の歪ゲージ19a〜19dと外部とは、連通孔21、収納室11及び接続孔22を介して配線接続される。
The connecting
この実施形態のロードセル1では、円筒部6の上下の各一対の上部貫通円孔7,8及び下部貫通円孔9,10を、その外周部を交差させるように形成したので、上下のビーム部4,5の起歪部4a,4b;5a,5b間の距離L及び円筒部6の外周の連結部18の起歪部18a,18b;18c,18d間の距離が短くなる、すなわち、モーメントアームが短くなるので、撓み量が小さくなり、固有振動数を高くして応答を速くすることができ、これによって高速計量が可能となる。
In the
しかも、図12,13の従来例のように、円筒部6の上下の各一対の貫通孔66,67;69,70をそれぞれ連結するための連結溝68,71を切削加工で形成する必要がなく、その分、加工コストを低減することができる。
Moreover, as in the conventional example of FIGS. 12 and 13, it is necessary to form the connecting
(実施形態2)
図4は、本発明の他の実施形態のロードセル1aの正面図であり、図5は、その平面図であり、上述の実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a front view of a
ロードセルでは、過負荷(定格荷重を超える荷重)によるロードセルの破損を防ぐために、過負荷防止機構を備えたものがあり、この過負荷防止機構としては、例えば、固定位置のストッパに対して、可動部に形成したねじ孔にボルトをねじ込み、ボルトの先端と前記ストッパとの当接によって可動部の変位を規制して過剰な負荷がかからないようにしたものがある。 Some load cells are equipped with an overload prevention mechanism to prevent damage to the load cell due to overload (load exceeding the rated load). For example, this overload prevention mechanism is movable against a stopper at a fixed position. There is a type in which a bolt is screwed into a screw hole formed in the portion, and the displacement of the movable portion is restricted by contact between the tip of the bolt and the stopper so that an excessive load is not applied.
高速応答が可能なロードセルでは、上述のように撓み量が小さくなるが、撓み量が小さくなると、それを規制する上記のような過負荷防止機構においては、ボルトの先端とストッパとの隙間をロードセルに対して規定する許容最大負荷荷重に対応する撓み量に基づいて極めて小さく設定する必要があり、その隙間の設定作業が容易でない。 In a load cell capable of high-speed response, the amount of bending is reduced as described above. However, when the amount of bending is reduced, the overload prevention mechanism as described above restricts the gap between the tip of the bolt and the stopper. Therefore, it is necessary to set a very small amount based on the amount of deflection corresponding to the allowable maximum load load defined by the above, and it is not easy to set the clearance.
そこで、この実施形態では、過負荷によるロードセル1aの破損を防ぐために、ロードセル1aを構成する起歪体に、可動部3の上下の変位を規制する上下のストッパ23,24を一体に形成している。
Therefore, in this embodiment, in order to prevent damage to the
各ストッパ23,24は、直方体状の金属弾性体からなる起歪体に、ストッパ用隙間gとなる溝加工を施すことによって形成することができる。この溝加工としては、例えば、ワイヤーカット放電加工またはレーザ加工などの精密機械加工を用いることができる。間隙は、ワイヤ−の太さや、レーザーの光軸の太さ、照射時間を選択することで容易に設定できる。
Each of the
この溝加工によって、可動部3の上下には、固定部2側から可動部3側に沿って延びる上下の各ストッパ23,24がそれぞれ形成され、可動部3の上面と上ストッパ23の下面との間、及び、可動部3の下面と下ストッパ24との間には、それぞれ微小のストッパ用隙間gが形成される。
By this groove processing, upper and
このストッパ用隙間gは、固定部2側の各起歪部4b,5b等の発生応力に影響を与えないように、前記各起歪部4b,5b等よりも固定部2側へ十分延びている。
The stopper gap g extends sufficiently to the fixed
可動部3の上面と上部貫通円孔7,8との距離e、及び、可動部3の下面と下部貫通円孔9,10との距離eは、等しく、起歪部4a,4b;5a,5bが、ロードセル1aの定格荷重に対して所定の撓み量を発生するのに必要な距離となっている。
The distance e between the upper surface of the
各ストッパ23,24の肉厚fは、ロードセル1aの可動部3に定格荷重に比べて十分大きな許容される最大の負荷荷重が加わることによって、可動部3がストッパ23,24に当接して可動部3から定格荷重以上の力を受けても、可動部3の変位量が極めて小さくなるような厚みに設定される。
The thickness f of each of the
ストッパ用隙間gの大きさ、すなわち、溝幅は、ロードセル1aに定格荷重を負荷した場合に、可動部3に生じる変位量の、例えば150%を見込んだ変位量が100ミクロンであるとすると、所定の過大負荷荷重による可動部3の変位量に相当する100ミクロン前後のワイヤを使用し、ワイヤーカット放電加工を行うことによって、ストッパ用隙間g=100ミクロンの溝を形成することができる。
The size of the stopper gap g, that is, the groove width, is assumed that the displacement amount, for example, 150% of the displacement amount generated in the
ストッパ23,24が設けられたロードセル1aでは、荷重受け台14を取付けるための取付け部14aは、仮想線で示すように、可動部3の取付け面3aのねじ孔15a,15bによってねじ止めされ、荷重受け台14にかかる荷重によって可動部3が変位できるように構成される。
In the
荷重受け台14に大きな荷重が作用すると、可動部3の変位量が大きくなり、上記ストッパ用隙間g以上になると、可動部3の下面が、下ストッパ24の上面に当接し、可動部3の変位が制限され、過負荷によるロードセル1aの破損を防止することができる。
When a large load is applied to the
また、可動部3が、逆方向に過剰に変位した場合に、同様に上ストッパ23によって可動部3の変位が制限される。
Further, when the
その他の構成は、上述の実施形態と同様である。 Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.
(実施形態3)
図6は、本発明の他の実施形態のロードセル1bの正面図であり、図7は、その平面図であり、上述の実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a front view of a
上述の図1に示すように、可動部3の二つのねじ孔15a,15bには、荷重受け台14がねじによって締付け固定される一方、固定部2の二つのねじ孔13a,13bには、基台12がねじによって締付け固定される。
As shown in FIG. 1 described above, the
この実施形態では、ねじ部の締付け応力が、円筒部6の周囲の起歪部18aa〜18d等に与える影響を抑制しつつ、ロードセル1bを小型化するために、荷重受け台14が取付けられる可動部3の二つのねじ孔15a,15bの各先端部と円筒部6との間には、前後方向に貫通する2つの貫通孔25,26が形成される一方、基台12に取付けられる固定部2の一方のねじ孔13aと円筒部6との間には、前後方向に貫通する貫通孔27が形成される。
In this embodiment, in order to reduce the size of the
このようにねじ孔15a,15bの各先端部と円筒部6との間に、2つの貫通孔25,26を形成することによって、ねじ孔15a,15bの締付け応力が円筒部6の周囲の起歪部18a,18c等に与える影響を抑制することができ、これによって、円筒部6と可動部3の取付け面3aとの間の距離を短くできる。
In this way, by forming the two through
また、固定部2の円筒部6寄りのねじ孔13aと円筒部6との間に、貫通孔27を形成することによって、ねじ孔13aの締付け応力が円筒部6の周囲の起歪部18d等に与える影響を抑制することができ、これによって、円筒部6と固定部2の端面2aとの距離を短くすることができる。
Further, by forming a through-
このように円形の貫通孔25,26,27を形成することによって、円筒部6と可動部3の取付け面3aとの距離、及び、円筒部6と固定部2の端面2aとの距離を短くできるので、ロードセル1bの左右方向の長さを短くして小型化することができる。
By forming the circular through
その他の構成は、上述の実施形態と同様である。 Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.
(実施形態4)
図8は、本発明の更に他の実施形態のロードセル1cの正面図であり、図9は、図8のA−A線に沿う断面図であり、上述の実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a front view of a load cell 1c according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8. In the portion corresponding to the above-described embodiment, The same reference numerals are attached.
この実施形態のロードセル1cは、防水仕様であり、円筒部6の内周面に貼着された歪ゲージ19a〜19d部分に、完全な金属防水シールを施すため、両端部がやや大径の円筒形の金属製の密閉カバー28を、円筒部6の内周面に嵌め込み、密閉カバー28の両端部と円筒部6の内周面とを溶接によって接合している。これによって、歪ゲージ19a〜19dが貼着された部分は、外気から完全に密閉された空間となる。
The load cell 1c of this embodiment is waterproof, and since a complete metal waterproof seal is applied to the
収納室11も上面の円形の開口部には、外周部にフランジの付いた薄い金属蓋29を設けて覆い、開口部の周縁と金属蓋29のフランジとを溶接し、完全密閉され防水性能の高い収納室11となっている。
The
また、固定部2の接続孔22には、防水コネクタが取付けられ、防水コネクタを介してロードセル1cの内部と外部機器(図示しない)とが接続される。
In addition, a waterproof connector is attached to the
その他の構成は、上述の実施形態と同様である。 Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.
(その他の実施形態)
上述の各実施形態では、各一対の上部貫通円孔7,8及び下部貫通円孔9,10は、いずれもその一部が重なり合うように形成されたけれども、本発明の他の実施形態として、例えば、図10に示すように、各一対の上部貫通円孔7,8及び下部貫通円孔9,10は、重なり合うことなく、それぞれ近接して薄肉部23a,23bを残して形成してもよい。この場合、各一対の貫通円孔7,8及び貫通円孔9,10は、当該ロードセル1dが所定の負荷荷重によってS字変形し、それぞれの起歪部が所定の大きさに歪むように、すなわち、歪検出部の応力に影響しない距離以内に近接して形成される。
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, each of the pair of upper through-
上述の各実施形態では、上部及び下部の貫通円孔7,8;9,10の直径は、円筒部6の内径よりも小さかったけれども、例えば、図11に示すように、上部及び下部の貫通円孔7a,8a;9a,10aの直径を、円筒部6の内径以上の大きさとしてもよい。
In each of the above-described embodiments, the diameters of the upper and lower through
また、上部及び下部の貫通円孔7,8;9,10は、円形に限らず、例えば、楕円形等の貫通孔としてもよい。
Further, the upper and lower through-
上記各実施形態の構成を適宜組合せる、例えば、図10のロードセルを、図8の防水仕様にしたり、図6のロードセルに、図4のストッパを設けるといったようにしてもよいのは勿論である。 Of course, the configuration of each of the above embodiments may be combined as appropriate, for example, the load cell of FIG. 10 may have the waterproof specification of FIG. 8, or the load cell of FIG. 6 may be provided with the stopper of FIG. .
1,1a〜1e ロードセル
2 固定部
3 可動部
4 上ビーム部
5 下ビーム部
6 円筒部
7,8 上部貫通円孔
9,10 下部貫通円孔
11 収納室
18 連結部
23,24 ストッパ
25〜27 貫通孔
28 密閉カバー
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記両ビーム部の間であって、かつ前記固定部と前記可動部との間に、前後方向に延びる円筒部を有し、該円筒部は、前後方向の一部において、その外周が、連結部を介して前記固定部及び前記可動部に連結され、
前記上ビーム部側には、前後方向に貫通する一対の上部貫通孔が、近接または一部が重なり合うように形成される一方、前記下ビーム部側には、前後方向に貫通する一対の下部貫通孔が、近接または一部が重なり合うように形成され、
前記一対の上部貫通孔によって、前記上ビーム部には、起歪部が2箇所に形成される一方、前記円筒部の外周の前記連結部には、起歪部が2箇所に形成され、
前記一対の下部貫通孔によって、前記下ビーム部には、起歪部が2箇所に形成される一方、前記円筒部の外周の前記連結部には、起歪部が2箇所に形成される、
ことを特徴とするロードセル。 A fixed portion on one end side in the left-right direction and a movable portion on the other end side, and a pair of upper and lower beam portions that respectively connect the upper portion and the lower portion of the fixed portion and the movable portion,
A cylindrical portion extending in the front-rear direction is provided between the beam portions and between the fixed portion and the movable portion, and the outer periphery of the cylindrical portion is connected in part in the front-rear direction. Connected to the fixed part and the movable part via a part,
A pair of upper through-holes penetrating in the front-rear direction is formed on the upper beam portion side so as to be close or partially overlapped, while a pair of lower through-holes penetrating in the front-rear direction is formed on the lower beam portion side. The holes are formed close or partially overlapping,
Due to the pair of upper through-holes, the upper beam portion is formed with two strain-generating portions, while the connecting portion on the outer periphery of the cylindrical portion is formed with two strain-generating portions,
Due to the pair of lower through-holes, the lower beam part is formed with two strain generating parts, while the connecting part on the outer periphery of the cylindrical part is formed with two strain generating parts.
A load cell characterized by that.
前記一対の上部貫通孔及び前記一対の下部貫通孔は、前記円筒部の内径よりも小さな直径の貫通円孔であって、各一対の前記貫通円孔の一部がそれぞれ重なり合うように前記左右方向に沿って形成される、
請求項1に記載のロードセル。 The cylindrical part is connected to the fixed part and the movable part via the connecting part at the outer periphery in the center part in the front-rear direction,
The pair of upper through-holes and the pair of lower through-holes are through-holes having a diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical portion, and the pair of through-holes are overlapped with each other in the left-right direction. Formed along the
The load cell according to claim 1.
前記可動部及び前記ストッパは、互い対向する対向面をそれぞれ有し、両対向面間に、ストッパ用隙間が形成される、
請求項1または2に記載のロードセル。 A stopper that abuts on the movable portion that is displaced by a load and regulates the displacement of the movable portion is formed extending from the fixed portion side to the movable portion side,
The movable portion and the stopper each have opposing surfaces facing each other, and a stopper gap is formed between the opposing surfaces.
The load cell according to claim 1 or 2.
請求項1ないし3のいずれかに記載のロードセル。 An attachment hole for attaching a cradle to the movable part is formed in the movable part, and a through hole penetrating in the front-rear direction is formed between the attachment hole and the outer periphery of the cylindrical part.
The load cell according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012072790A JP2013205133A (en) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | Load cell |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016065775A (en) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 大和製衡株式会社 | Load cell |
JP2016080455A (en) * | 2014-10-15 | 2016-05-16 | 大和製衡株式会社 | Load cell |
CN107850480A (en) * | 2015-06-12 | 2018-03-27 | 美蓓亚三美株式会社 | Detectors of load and load sensing system |
-
2012
- 2012-03-28 JP JP2012072790A patent/JP2013205133A/en active Pending
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