JP2013217815A - Load cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塵芥収集車等の車両やクレーン等に用いられるピン型のロードセルに関する。 The present invention relates to a pin type load cell used for vehicles such as garbage trucks, cranes and the like.
従来、荷箱を搭載した塵芥収集車、給水・散水車、タンクローリーなどの車両には、荷箱やタンクに収容される収容物の重量を計測するために、車両にロードセルが組み込まれている。このような車両や、クレーンなどには、ピン型のロードセルが用いられることがある(例えば、特許文献1、2参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a load cell is incorporated in a vehicle such as a garbage collection vehicle, a water supply / watering vehicle, or a tank lorry equipped with a cargo box in order to measure the weight of the contents accommodated in the cargo box or the tank. A pin-type load cell may be used for such a vehicle or a crane (for example, refer to
図5は、従来のピン型のロードセルの一例を示す正面図である。この従来のロードセルでは、軸状弾性体40の軸方向の中央に荷重負荷部(または支持部)となる第1の力印加部1aが設けられ、軸方向の両側に支持部(または荷重負荷部)となる第2の力印加部1b、1cが設けられ、第1の力印加部1aと両側の第2の力印加部1b、1cとの間に起歪部1d、1eが設けられている。起歪部1d、1eには、それぞれの前面(正面)及び背面の両側に凹部1hを対向して凹設し、各凹部1hにせん断歪検出用の歪みゲージを接着し、これらの歪みゲージを、ホイートストンブリッジ回路を構成するように接続している。軸状弾性体40の内部には軸方向に向かって連結穴3が設けられ、連結穴3には歪みゲージのリード線が挿通され、軸状弾性体40の一端(右端)から引き出される。
FIG. 5 is a front view showing an example of a conventional pin type load cell. In this conventional load cell, a first
上記従来のロードセルは、第1、第2の力印加部1a、1b、1cの各々が軸受け部11,12(図1参照)に支持されるようにして取り付けられる。例えば、外力が作用する方向を矢印41〜43で示すように、中央の第1の力印加部(荷重負荷部)1aに上方から荷重が負荷され、両側の第2の力印加部(支持部)1b、1cが支持されるように取り付けられた場合、軸状弾性体40の上部には、矢印44,45で示すように圧縮方向の応力が生じ、軸状弾性体40の下部には、矢印46,47で示すように引張り方向の応力が生じる。これにより、軸状弾性体40が湾曲して、例えば両側の第2の力印加部1b、1cの各々の下部を支持する支点の位置が変動し、測定精度に悪影響を与える(測定誤差が生じる)という問題がある。ここで、軸状弾性体40が湾曲するときには、その下端部が例えば二点鎖線L3で示されるように湾曲する。
The conventional load cell is attached so that the first and second
また、従来、上記の軸状弾性体40の湾曲による両側の第2の力印加部1b、1cの支点の位置の変動を少なくするため、第1、第2の力印加部1a、1b、1cの幅を短くしたり、軸受け部11、12と点接触となるように第1、第2の力印加部1a、1b、1cが樽型に成形されることもあった。
Conventionally, the first and second
このような場合にしても、軸状弾性体40が湾曲するときには、その下端部が二点鎖線L3で示すように湾曲し、その湾曲部分の下端の両端の位置P7、P8が第2の力印加部1b、1cの各々の下部を支持する支点位置P1、P2と非常に近いことに変わりはない。そのため、軸状弾性体40の湾曲の影響を受けて両側の第2の力印加部1b、1cの支点の位置が変動しやすく、測定精度の向上をあまり図れていない。
Even in such a case, when the shaft-like
また、外力が作用する方向を破線矢印51〜53で示すように、例えば、両側の第2の力印加部1b、1cを荷重が負荷される荷重負荷部とし、中央の第1の力印加部1aを支持部とするようにロードセルが取り付けられた場合も同様の問題がある。
Further, as indicated by
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、荷重負荷による軸状弾性体の湾曲が両側の支持部あるいは両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、測定精度の向上を図ることができるピン型のロードセルを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the influence of the bending of the shaft-like elastic body caused by the load on the support portions on both sides or the load load portions on both sides, thereby improving the measurement accuracy. An object of the present invention is to provide a pin type load cell that can be realized.
上記目的を達成するために、本発明のある形態(aspect)に係るロードセルは、軸状弾性体の軸線方向の中央に荷重負荷部を備えるとともに両側に支持部を備え、前記荷重負荷部と各々の前記支持部との間に剪断歪みを生じさせる起歪部を備え、各々の前記起歪部に軸直角方向の凹部を対向して凹設することにより、対向する前記凹部の底面の間で且つ前記軸状弾性体の軸線に沿った中心部に薄肉部を構成し、前記凹部の底面の中央に歪みゲージを取り付け、各々の前記歪みゲージがホイートストンブリッジ回路を構成するように接続されたロードセルであって、前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、中央の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、両側の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記支持部の間に生じる湾曲部分の両端の下端位置が、前記起歪部の下端位置よりも上方の位置となるように構成されている。 In order to achieve the above object, a load cell according to an aspect of the present invention includes a load-loading portion at the center in the axial direction of the shaft-like elastic body, and also includes support portions on both sides, Between the bottom surfaces of the concavities facing each other, by forming concavities that are perpendicular to the axis in the direction perpendicular to the axis. The load cell is configured such that a thin portion is formed at the center along the axis of the shaft-like elastic body, a strain gauge is attached to the center of the bottom surface of the recess, and the strain gauges are connected to form a Wheatstone bridge circuit. The shaft-like elastic body is arranged so that the thin-walled portion is in an upright posture, a load is applied from above to the central load-loading portion, and the support portions on both sides are supported from below. When both sides Lower end position of the two ends of the curved portion that occurs during the serial support portion is configured so as to be position above the lower end position of the strain generating part.
この構成によれば、軸状弾性体の中央の荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、両側の支持部が下方から支持されると、中央の荷重負荷部が下方に沈むように軸状弾性体が湾曲しようとするが、軸状弾性体は両側の支持部の間に生じる湾曲部分の両端の下端位置が、起歪部の下端位置よりも上方の位置となるように構成されているので、軸状弾性体の湾曲が両側の支持部に与える影響を軽減し、両側の支持部の各々の下部を支持する支点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。 According to this configuration, when a load is applied from above to the central load-loading portion of the shaft-like elastic body and the support portions on both sides are supported from below, the shaft-like elastic body is set so that the central load-loading portion sinks downward. However, the lower end position of both ends of the curved portion generated between the support portions on both sides is configured to be a position above the lower end position of the strain-generating portion. The influence of the curvature of the shaft-like elastic body on the support portions on both sides can be reduced, the fluctuation of the position of the fulcrum supporting the lower portions of the support portions on both sides can be suppressed, and the measurement accuracy can be improved.
また、前記軸状弾性体を、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷されたときに、両側の前記支持部の間に生じる湾曲部分の両端の下端位置が、前記起歪部の下端位置よりも上方の位置となるようにするために、前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記支持部の間に、平面視において軸直角方向に貫通し、かつ前記凹部の下方を通過して軸線方向に延びるスリットが設けられていてもよい。 The shaft-like elastic body is disposed so that the thin-walled portion is in an upright posture, and a curved portion is generated between the support portions on both sides when a load is applied to the load load portion from above. In order for the lower end positions of both ends of the shaft to be higher than the lower end position of the strain-generating portion, the shaft-like elastic body is disposed so that the thin-walled portion is in an upright posture, Between the support portions, there may be provided a slit that extends in a direction perpendicular to the axis in plan view and extends below the recess and extends in the axial direction.
このようなスリットを設けることにより、スリットより外側(下方)部分への応力の伝達を阻止することができるので、軸状弾性体の湾曲が両側の支持部に与える影響を軽減し、両側の支持部の各々の下部を支持する支点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。 By providing such a slit, it is possible to prevent the transmission of stress to the part outside (below) the slit, so the influence of the curvature of the shaft-like elastic body on the support parts on both sides is reduced, and the support on both sides is supported. The variation in the position of the fulcrum that supports the lower part of each part can be suppressed, and the measurement accuracy can be improved.
また、本発明の他の形態に係るロードセルは、軸状弾性体の軸線方向の中央に支持部を備えるとともに両側に荷重負荷部を備え、前記支持部と各々の前記荷重負荷部との間に剪断歪みを生じさせる起歪部を備え、各々の前記起歪部に軸直角方向の凹部を対向して凹設することにより、対向する前記凹部の底面の間で且つ前記軸状弾性体の軸線に沿った中心部に薄肉部を構成し、前記凹部の底面の中央に歪みゲージを取り付け、各々の前記歪みゲージがホイートストンブリッジ回路を構成するように接続されたロードセルであって、前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、中央の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記荷重負荷部の間に生じる湾曲部分の両端の上端位置が、前記起歪部の上端位置よりも下方の位置となるように構成されている。 A load cell according to another aspect of the present invention includes a support portion at the center of the axial direction of the shaft-like elastic body and load load portions on both sides, and the load cell is provided between the support portion and each load load portion. A strain generating portion for generating a shear strain is provided, and a concave portion in a direction perpendicular to the axis is provided to face each of the strain generating portions so as to be opposed to each other. A load cell connected to form a Wheatstone bridge circuit, wherein a strain gauge is attached to the center of the bottom surface of the recess, and each of the strain gauges is connected to form a Wheatstone bridge circuit. The body is arranged so that the thin-walled portion is in an upright posture, the load is applied to the load-loading portions on both sides from above, and the load on both sides is supported when the central support portion is supported from below. Bay generated between load parts The upper end position of the ends of the portions is configured so as to be positioned lower than the upper end position of the strain generating part.
この構成によれば、軸状弾性体の両側の荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、中央の支持部が下方から支持されると、両側の荷重負荷部が下方に沈むように軸状弾性体が湾曲しようとするが、軸状弾性体は両側の荷重負荷部の間に生じる湾曲部分の両端の上端位置が、起歪部の上端位置よりも下方の位置となるように構成されているので、軸状弾性体の湾曲が両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、両側の荷重負荷部の各々の上部の荷重が負荷される荷重点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。 According to this configuration, when the load is applied to the load-loading portions on both sides of the shaft-like elastic body from above, and the center support portion is supported from below, the shaft-like elastic body is set so that the load-loading portions on both sides sink downward. However, the shaft-like elastic body is configured so that the upper end positions of both ends of the curved portion generated between the load-loading portions on both sides are lower than the upper end position of the strain-generating portion. , To reduce the influence of the bending of the shaft-like elastic body on the load-bearing parts on both sides, to suppress the fluctuation of the position of the load point where the load on each of the load-loading parts on both sides is loaded, and to improve the measurement accuracy be able to.
また、前記軸状弾性体を、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、中央の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記荷重負荷部の間に生じる湾曲部分の両端の上端位置が、前記起歪部の上端位置よりも下方の位置となるようにするために、前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記荷重負荷部の間に、平面視において軸直角方向に貫通し、かつ前記凹部の上方を通過して軸線方向に延びるスリットが設けられていてもよい。 Further, when the shaft-like elastic body is arranged so that the thin-walled portion is in an upright posture, a load is applied to the load-loading portions on both sides from above and the central support portion is supported from below. In addition, in order to make the upper end positions of both ends of the curved portion generated between the load-loading portions on both sides be lower than the upper end position of the strain-generating portion, the shaft-like elastic body has the thin wall A slit is provided between the load-loading portions on both sides so as to penetrate in a direction perpendicular to the axis in a plan view and extend in the axial direction through the upper portion of the recess. It may be.
このようなスリットを設けることにより、スリットより外側(上方)部分への応力の伝達を阻止することができるので、軸状弾性体の湾曲が両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、両側の荷重負荷部の各々の上部の荷重が負荷される荷重点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。 By providing such a slit, it is possible to prevent the transmission of stress to the outside (upper) part from the slit, so the influence of the curvature of the shaft-like elastic body on the load-bearing parts on both sides is reduced. The measurement accuracy can be improved by suppressing fluctuations in the position of the load point where the load on each upper portion of the load application portion is applied.
また、前記軸状弾性体は、前記スリットを挟んで前記凹部と反対側になる前記スリットより外側の領域の全ての部分が、前記スリットとの境界面を一つの面とする板状に切削加工されていてもよい。 Further, the shaft-like elastic body is cut into a plate shape in which all the portions outside the slit on the opposite side of the concave portion across the slit have a boundary surface with the slit as one surface. May be.
この構成によれば、軸状弾性体の軸線方向の中央に設けられる荷重負荷部あるいは支持部とは反対側のスリットより外側の部分が、切削加工によって板状に成形されているので、中央の荷重負荷部あるいは支持部を支持する支持部材(軸受け部)との干渉(接触)を無くし、測定精度の向上をより図ることができる。 According to this configuration, the portion outside the slit on the side opposite to the load loading portion or the support portion provided in the center in the axial direction of the shaft-like elastic body is formed into a plate shape by cutting. Interference (contact) with the supporting member (bearing portion) that supports the load loading portion or the supporting portion can be eliminated, and the measurement accuracy can be further improved.
本発明は、以上に説明した構成を有し、ピン型のロードセルにおいて、荷重負荷による軸状弾性体の湾曲が両側の支持部あるいは両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、測定精度の向上を図ることができるという効果を奏する。 The present invention has the configuration described above, and in a pin type load cell, the influence of the bending of the shaft-like elastic body due to the load load on the support portions on both sides or the load load portions on both sides is reduced, and the measurement accuracy is improved. There is an effect that can be achieved.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout all the drawings, and redundant description thereof is omitted. Further, the present invention is not limited to the following embodiment.
(実施形態)
図1(a)は、本発明の実施形態における一例のロードセルを正面から視た図であり、図1(b)は、図1(a)における同ロードセルのA−A矢視断面図であり、図1(c)は、図1(a)における同ロードセルのB−B矢視断面図である。
(Embodiment)
Fig.1 (a) is the figure which looked at the load cell of the example in embodiment of this invention from the front, FIG.1 (b) is AA arrow sectional drawing of the load cell in Fig.1 (a). FIG.1 (c) is BB arrow sectional drawing of the load cell in Fig.1 (a).
本実施形態のロードセルは、ピン型のロードセルであり、軸状弾性体1に、ホイートストンブリッジ回路を構成する8個の歪みゲージG1〜G4、G10〜G40が接着されている。
The load cell of this embodiment is a pin type load cell, and eight strain gauges G1 to G4 and G10 to G40 constituting a Wheatstone bridge circuit are bonded to the shaft-like
軸状弾性体1は、円柱状の弾性体を加工して形成されており、軸状弾性体1の軸方向の中央に荷重負荷部(または支持部)となる第1の力印加部1aが設けられ、軸方向の両側に支持部(または荷重負荷部)となる第2の力印加部1b、1cが設けられ、第1の力印加部1aと一方の第2の力印加部1bとの間、及び第1の力印加部1aと他方の第2の力印加部1cとの間に、それぞれ剪断歪みが発生する起歪部1d、1eが設けられている。
The shaft-like
なお、軸受け部11、12は、ロードセルを取り付けるために用いられる部材の一例であり、軸受け部11の貫通穴11aと両側の2つの軸受け部12の貫通穴12aとは、断面円形で直径が等しいように形成されている。この貫通穴11a、12aの直径は、ロードセルを装着できるように、ロードセルの第1、第2の力印加部1a、1b、1cの外径より若干(例えば10〜20μm程度)大きく形成されている。
The bearing
この例では、第1の力印加部1aが軸受け部11によって支持され、両側の第2の力印加部1b、1cがそれぞれ軸受け部12によって支持されている。この場合、第1の力印加部1aが軸受け部11を介して上方から荷重が負荷される荷重負荷部となり、第2の力印加部1b、1cが軸受け部12によって下方から支持される支持部となるように取り付けられている。以下、この例のように取り付けられた場合について、第1の力印加部1aを荷重負荷部1aと記載し、第2の力印加部1b、1cを支持部1b、1cと記載して説明する。
In this example, the first
軸状弾性体1の起歪部1d、1eの形成部分は、その直径が円柱状の支持部1b、1cの直径よりも若干小さくなるように成形された後、図1(c)のように上部部分1p及び下部部分1qと前面部分1r及び背面部分1sとが削り取られて平面状に成形される。さらに、起歪部1d、1eには、それぞれの前面(正面)及び背面の両側に軸直角方向の凹部1hを軸状弾性体1の軸線(中心軸)1xを挟んで対向して凹設することにより、対向する凹部1hの底面1hbの間で且つ軸状弾性体1の軸線1xに沿った中心部に板状(本例では円板状)の薄肉部1iを形成している。
As shown in FIG. 1C, the portions where the
そして、各凹部1hの底面1hbのほぼ中央にせん断歪検出用の歪みゲージを2個ずつ接着している。ここでは、起歪部1dの前面側の凹部1hに2個の歪みゲージG1、G2を取り付け、その背面側の凹部1hに2個の歪みゲージG10、G20を取り付け、起歪部1eの前面側の凹部1hに2個の歪みゲージG3、G4を取り付け、その背面側の凹部1hに2個の歪みゲージG30、G40を取り付けている。すなわち、合計8個の歪みゲージを取り付け、これらの歪みゲージを、ホイートストンブリッジ回路を構成するように接続している。図2に、ホイートストンブリッジ回路の一例を示す。ホイートストンブリッジ回路の出力部に設けられた抵抗Rは、取付角度や固定方法の違いによる歪みゲージの抵抗変化を調整するための可変抵抗である。図2のホイートストンブリッジ回路の出力信号は、ロードセルの出力信号、すなわち、負荷される荷重の測定値を示す信号である。
Then, two strain gauges for detecting shear strain are bonded to approximately the center of the bottom surface 1hb of each
また、軸状弾性体1の荷重負荷部1aの下部は、図1(b)のように下部部分1tが削り取られて平面状に成形されている。
Further, the lower portion of the load-
そして、軸状弾性体1の両側の支持部1b、1cの間の荷重負荷部1a及び起歪部1d、1eの下部には、平面視において軸直角方向(平面視において軸線1xと直角方向であり、矢印13で示す方向)に貫通し、かつ、起歪部1d、1eの各凹部1hの下方を通過して軸線方向に延びるスリットSが、各凹部1hと離れて設けられている。これにより、軸状弾性体1のスリットSの下方は、薄い板状部1j、1kとなっている。荷重負荷部1aの下方の板状部1jの上面と、起歪部1d、1eの凹部1hの下方の板状部1kの上面とは、連続してスリットSの下面を形成している。このようなスリットSを下部に設けるため、断面円形の凹部1hは、その中心が軸状弾性体1の軸線1xより少し上方となるように設けられている。また、ここでは、荷重負荷部1aの下方の板状部1jの両側側面1jsを若干削って平面状となるように成形しており、図1(b)のように板状部1jの軸線1xと直交する方向の断面が台形状になっている。
The load-
また、起歪部1d、1eの薄肉部1iには、貫通穴2が設けられて、背面側の凹部1hに取付けられた歪みゲージのリード線が挿通されて前面側へ引き出される。また、軸状弾性体1の内部には軸線1xと平行に連結穴3が設けられ、連結穴3には歪みゲージのリード線が挿通され、軸状弾性体1の一端(右端)から信号出力ケーブル(図示せず)として引き出される。なお、各凹部1hには、蓋6が溶接によって取り付けられている。
Further, the thin-walled portion 1i of the strain-generating
このロードセルは、軸状弾性体1の軸線方向が水平あるいは略水平方向となり、軸状弾性体1の起歪部1d、1eの薄肉部1iが起立した姿勢で、かつスリットSが凹部1hの下方となるように、軸受け部11、12の貫通穴11a、12aに挿入されて取付けられる。このとき、軸状弾性体1は、軸受け部11、12の貫通穴11a、12aの中心を一致させた状態で挿通している。
In this load cell, the axial direction of the shaft-like
そして、軸状弾性体1の一方の支持部1bの先端には、抜け止め部1gが突出しており、抜け止め部1gの側面には、平板状の係止片5が係止する凹部4が形成されている。係止片5は、凹部4に係止した状態で、軸受け部12に例えばボルト(図示せず)で固定される。このように、軸状弾性体1を軸受け部11,12に貫通して、係止片5を取り付けることで、軸状弾性体1の回転や位置ずれを防止している。
Then, a retaining
また、軸状弾性体1の他方の支持部1cの先端には、金具取付け部1fが突出しており、金具取付け部1fの先端に、ロードセルの出力信号を出力する信号出力ケーブルが埋設されたケーブル引出金具(図示せず)が取り付けられている。
A
本実施形態では、軸受け部11を介して荷重負荷部1aの上部に荷重(鉛直下向きの荷重)が負荷されると、両側の支持部1b、1cは軸受け部12によって下方から支持され、荷重負荷部1aが下方に沈むように軸状弾性体1が湾曲しようとするが、スリットSを設けていることにより、スリットSより外側(下方)の板状部1j、1kへの応力の伝達を阻止することができるので、軸状弾性体1の湾曲部分の下端の両端の位置P3、P4が、起歪部1d、1eの下端よりも上方の位置となり、両端の位置P3、P4を直線で結んだ部分が例えば二点鎖線L1で示すように湾曲しようとする。このように湾曲部分の下端の両端の位置P3、P4が、両側の支持部1b、1cの各々の下部を支持する支点位置P1、P2から大きく離れた位置となる。そのため、軸状弾性体1の湾曲が両側の支持部1b、1cに与える影響を軽減することができ、両側の支持部1b、1cの各々の下部を支持する支点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。また、この場合、スリットSより外側(下方)の板状部1j、1kが梁のような役割をして、両側の支持部1b、1cの支点の位置の変動を抑えるのにより効果的である。
In the present embodiment, when a load (vertical downward load) is applied to the upper portion of the
また、軸状弾性体1は、スリットSを挟んで凹部1hと反対側になるスリットSより外側(下方)の領域の全ての部分が、スリットSより外側(下方)から切削加工され、かつ、スリットSが形成されることにより、スリットSとの境界面(スリットSと接する面)を一つの面とする薄肉の板状部1j、1kに成形されている。特に、スリットSを挟んで荷重負荷部1aの反対側を薄肉の板状部1jとしていることにより、スリットSより外側部分の板状部1jと軸受け部11との干渉(接触)を無くし、測定精度の向上をより図ることができる。
Further, the shaft-like
また、本実施形態では、薄肉部1iが鉛直方向と同方向に起立した姿勢となるようにロードセルを取り付けているが、薄肉部1iが鉛直方向から少し(7〜8度程度)傾いた状態となっても、測定精度の向上を図れることを、実験によって確認することができた。 Moreover, in this embodiment, although the load cell is attached so that the thin part 1i may stand in the same direction as the vertical direction, the thin part 1i is slightly inclined (about 7 to 8 degrees) from the vertical direction. Even so, it was confirmed by experiments that the measurement accuracy could be improved.
なお、従来、例えば、図5の構成において、第1、第2の力印加部1a、1b、1cと軸受け部11、12とが点接触となるように、第1、第2の力印加部1a、1b、1cが樽型に成形される場合があるが、この場合、使用及び経年による軸受け部11、12等の劣化が著しくなり、その結果、ロードセルを用いた装置の耐用年数が短くなる。一方、本実施形態のロードセルのように、第1の力印加部1aを略円柱状とし、第2の力印加部1b、1cを円柱状として、第1、第2の力印加部1a、1b、1cの外形を、円筒に沿った面すなわち軸受け部11、12の貫通穴11a、12aに沿った面とすることにより、ロードセルを用いた装置の耐用年数の向上を図ることができる。
Conventionally, for example, in the configuration of FIG. 5, the first and second force application units are configured so that the first and second
次に、図3も参照して本実施形態のロードセルの使用例について説明する。図3(a)は、本実施形態のロードセルが用いられた車両の一例を示す側面図であり、図3(b)は、ロードセルの取付け部分を示す斜視図である。 Next, a usage example of the load cell of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a side view showing an example of a vehicle in which the load cell of the present embodiment is used, and FIG. 3B is a perspective view showing an attachment portion of the load cell.
この車両20は、キャビン21から前後方向に延びる左右2つのシャシフレーム22を備え、各シャシフレーム22上に2つのロードセルLC(本実施形態のロードセル)を介してタンク23が搭載されている。合計4つのロードセルLCの出力信号は、図示しない制御部で加算されて総荷重が求められる。
The
各ロードセルLCは、例えば、図3(b)に示すように取り付けられている。ここでは、一対の軸受け部12がシャシフレーム22に固定された取付板24に立設され、この一対の軸受け部12によりロードセルLCの支持部1b、1cが支持されている。また、中央の軸受け部11の上端面がタンク23の底壁下面に固定され、タンク23の荷重が軸受け部11を介して荷重負荷部1aに負荷される。
Each load cell LC is attached as shown in FIG. 3B, for example. Here, a pair of bearing
なお、上記の使用例のように、ロードセルLCを、スリットSが凹部1hの下方となるように配設して使用する場合には、中央の第1の力印加部1aが荷重負荷部となり、両側の第2の力印加部1b、1cが支持部となるが、これとは上下が逆となるようにロードセルLCを配設して使用することもできる。この場合、スリットSが凹部1hの上方となるようにロードセルLCが配設され、両側の第2の力印加部1b、1cが荷重負荷部となり、中央の第1の力印加部1aが支持部となる。例えば、一対の軸受け部12の上端面がタンク23の底壁下面に固定され、中央の軸受け部11が取付板24に立設されている場合には、ロードセルLCは、図1の場合とは上下を逆にして、軸受け部11、12に貫通した状態で装着される。
In addition, when the load cell LC is disposed and used so that the slit S is below the
この場合、両側の第2の力印加部(荷重負荷部)1b、1cに上方(軸受け部12)から荷重が負荷されると、中央の第1の力印加部(支持部)1aが下方から軸受け部11によって支持され、両側の第2の力印加部1b、1cが下方に沈むように軸状弾性体1が湾曲しようとするが、スリットSを設けていることにより、スリットSより外側(上方)の板状部1j、1kへの応力の伝達を阻止することができるので、図1の場合と同様、軸状弾性体1の湾曲が両側の第2の力印加部1b、1cに与える影響を軽減し、両側の第2の力印加部1b、1cの上部の荷重が負荷される荷重点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。
In this case, when a load is applied from above (bearing portion 12) to the second force application portions (load load portions) 1b and 1c on both sides, the central first force application portion (support portion) 1a is moved from below. The shaft-like
なお、上記と同様にして、本実施形態のロードセルLCを、塵芥を収容する荷箱(タンク23に相当)を搭載する塵芥収集車等の車両にも適用することができる。なお、ロードセルLCの取付け構造は、上記例に限られるものではなく、適宜変更することができる。 In the same manner as described above, the load cell LC of the present embodiment can also be applied to a vehicle such as a garbage collection vehicle equipped with a cargo box (corresponding to the tank 23) that accommodates garbage. Note that the mounting structure of the load cell LC is not limited to the above example, and can be changed as appropriate.
また、本実施形態のロードセルを、上記のような車両の他、クレーンにも適用してもよい。 Moreover, you may apply the load cell of this embodiment also to a crane other than the above vehicles.
次に、本実施形態のロードセルの他の例を図4に示す。図4は、本実施形態における他の例のロードセルを正面から視た図である。 Next, another example of the load cell of this embodiment is shown in FIG. FIG. 4 is a view of another example load cell according to the present embodiment as viewed from the front.
この図4に示すロードセルは、図1に示すロードセルのスリットSに代えて、左右に切込み部C1,C2が設けられた構成である。左側の切込み部C1は、左側の起歪部1dにおいて、左側の支持部1bの近傍部分に下から上に向かう所定部分が削りとられて形成されている。右側の切込み部C2は、右側の起歪部1eにおいて、右側の支持部1cの近傍部分に下から上に向かう所定部分が削りとられて形成されている。他の構成は、図1に示すロードセルと同様であり、説明を省略する。このロードセルも、前述の車両や、クレーンに適用することができる。
The load cell shown in FIG. 4 has a configuration in which cut portions C1 and C2 are provided on the left and right instead of the slit S of the load cell shown in FIG. The left cut portion C1 is formed by cutting a predetermined portion from the bottom to the top in the vicinity of the
スリットSに代えて、このような切込み部C1,C2が設けられていても、荷重負荷部1aの上部に荷重が負荷されて軸状弾性体1が湾曲しようとするときに、軸状弾性体1の湾曲部分の下端の両端の位置P5、P6が、起歪部1d、1eの下端よりも上方の位置となり、両端の位置P5、P6を直線で結んだ部分が例えば二点鎖線L2で示すように湾曲しようとする。このように湾曲部分の下端の両端の位置P5、P6が、両側の支持部1b、1cの各々の下部を支持する支点位置P1、P2から大きく離れた位置となる。そのため、軸状弾性体1の湾曲が両側の支持部1b、1cに与える影響を軽減することができ、両側の支持部1b、1cの各々の下部を支持する支点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。
In place of the slit S, even when such cut portions C1 and C2 are provided, when the load is applied to the upper portion of the
このロードセルも上下が逆となるように配設して使用することができ、この場合、切込み部C1,C2が上部になるように配設され、両側の第2の力印加部1b、1cが荷重負荷部となり、中央の第1の力印加部1aが支持部となる。
This load cell can also be used by being arranged upside down. In this case, the cut portions C1 and C2 are arranged at the top, and the second
以上に説明したように、図1、図4に例示される本実施形態のロードセルは、薄肉部1iが起立した姿勢となるように配置されて、中央の荷重負荷部1aに上方から荷重が負荷され、両側の支持部1b、1cが下方から支持されるときに、両側の支持部1b、1cの間に生じる湾曲部分(撓み部分)の両端の下端位置(P3,P4またはP5,P6)が、起歪部1d、1eの下端(最下端)の位置よりも上方の位置となるように構成されている。言い換えれば、両側の支持部1b、1cの間に生じる湾曲(撓み)が、起歪部1d、1eの下端(最下端)及びその近傍部分では生じずに、起歪部1d、1eの下端(最下端)から離れた部分で生じるように構成されている。そのための一例が、軸状弾性体1を加工してスリットSまたは切込み部C1,C2を設けた構成であり、これに限られるものではない。
As described above, the load cell of this embodiment illustrated in FIGS. 1 and 4 is arranged so that the thin portion 1i is in an upright posture, and a load is applied to the central
また、図1、図4とは上下が逆となるように配設される場合の本実施形態のロードセルは、薄肉部1iが起立した姿勢となるように配置されて、両側の荷重負荷部(1b、1c)に上方から荷重が負荷され、中央の支持部(1a)が下方から支持されるときに、両側の荷重負荷部(1b、1c)の間に生じる湾曲部分(撓み部分)の両端の上端位置が、起歪部1d、1eの上端(最上端)の位置よりも下方の位置となるように構成されている。言い換えれば、両側の荷重負荷部(1b、1c)の間に生じる湾曲(撓み)が、起歪部1d、1eの上端(最上端)及びその近傍部分では生じずに、起歪部1d、1eの上端(最上端)から離れた部分で生じるように構成されている。そのための一例が、軸状弾性体1を加工してスリットSまたは切込み部C1,C2を設けた構成であり、これに限られるものではない。
In addition, the load cell of the present embodiment in the case of being disposed upside down from FIGS. 1 and 4 is disposed so that the thin portion 1i is in an upright posture, and the load loading portions ( 1b and 1c) are loaded from above and both ends of the curved portion (flexible portion) formed between the load loading portions (1b and 1c) on both sides when the central support portion (1a) is supported from below. Is configured such that the upper end position is lower than the upper end (uppermost end) position of the
本発明は、荷重負荷による軸状弾性体の湾曲が両側の支持部あるいは両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、測定精度の向上を図ることができるピン型のロードセル等として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a pin-type load cell or the like that can reduce the influence of the bending of a shaft-like elastic body caused by a load on the support portions on both sides or the load load portions on both sides and can improve measurement accuracy.
1 軸状弾性体
1a 第1の力印加部(荷重負荷部または支持部)
1b、1c 第2の力印加部(支持部または荷重負荷部)
1d、1e 起歪部
1h 凹部
1i 薄肉部
1j、1k 板状部
1x 軸線
G1〜G4,G10〜G40 歪みゲージ
S スリット
DESCRIPTION OF
1b, 1c 2nd force application part (support part or load application part)
1d,
Claims (5)
前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、中央の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、両側の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記支持部の間に生じる湾曲部分の両端の下端位置が、前記起歪部の下端位置よりも上方の位置となるように構成された、ロードセル。 A load-bearing portion is provided at the center in the axial direction of the shaft-like elastic body, and support portions are provided on both sides, and a strain-generating portion that generates a shear strain between the load-load portion and each of the support portions is provided. By forming a concave portion in the direction perpendicular to the axis opposite to the strain-generating portion, a thin portion is formed between the bottom surfaces of the opposed concave portions and in the central portion along the axis of the axial elastic body, A load cell is attached to the center of the bottom surface of the recess, and each of the strain gauges is connected to form a Wheatstone bridge circuit,
The shaft-like elastic body is arranged so that the thin-walled portion is in an upright posture, a load is applied to the load-loading portion at the center from above, and the support portions on both sides are supported from below. A load cell configured such that lower end positions of both ends of a curved portion generated between the support portions on both sides are positioned higher than a lower end position of the strain generating portion.
前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記支持部の間に、平面視において軸直角方向に貫通し、かつ前記凹部の下方を通過して軸線方向に延びるスリットが設けられている、請求項1に記載のロードセル。 Both ends of the curved portion generated between the support portions on both sides when the shaft-like elastic body is arranged so that the thin-walled portion is in an upright posture and a load is applied to the load load portion from above. In order for the lower end position of the to be a position above the lower end position of the strain generating portion,
The shaft-like elastic body is disposed so that the thin-walled portion is in an upright posture, passes between the support portions on both sides in a direction perpendicular to the axis in a plan view, and passes below the recess. The load cell according to claim 1, wherein a slit extending in the axial direction is provided.
前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、中央の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記荷重負荷部の間に生じる湾曲部分の両端の上端位置が、前記起歪部の上端位置よりも下方の位置となるように構成された、ロードセル。 A support is provided in the center of the axial direction of the shaft-like elastic body, and load-loading portions are provided on both sides, and a strain-inducing portion that generates a shear strain between the support portion and each of the load-loading portions is provided. By forming a concave portion in the direction perpendicular to the axis opposite to the strain-generating portion, a thin portion is formed between the bottom surfaces of the opposed concave portions and in the central portion along the axis of the axial elastic body, A load cell is attached to the center of the bottom surface of the recess, and each of the strain gauges is connected to form a Wheatstone bridge circuit,
The shaft-like elastic body is disposed so that the thin-walled portion is in an upright posture, a load is applied to the load-loading portions on both sides from above, and the support portion in the center is supported from below. A load cell configured such that upper end positions at both ends of a curved portion generated between the load-loading portions on both sides are positioned lower than an upper end position of the strain-generating portion.
前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記荷重負荷部の間に、平面視において軸直角方向に貫通し、かつ前記凹部の上方を通過して軸線方向に延びるスリットが設けられている、請求項3に記載のロードセル。 When the shaft-like elastic body is disposed so that the thin-walled portion is in an upright posture, a load is applied to the load-loading portions on both sides from above, and the central support portion is supported from below, In order for the upper end positions of both ends of the curved portion generated between the load-loading parts on both sides to be lower than the upper end position of the strain-generating part,
The shaft-like elastic body is arranged so that the thin-walled portion is in an upright posture, passes between the load-loading portions on both sides in a direction perpendicular to the axis in plan view, and passes above the recess. The load cell according to claim 3, further comprising a slit extending in the axial direction.
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