JP2015114160A

JP2015114160A - ロードセル

Info

Publication number: JP2015114160A
Application number: JP2013255262A
Authority: JP
Inventors: 誠真壁; Makoto Makabe; 孝橋　徹; Toru Takahashi; 孝橋　　徹
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-06-22
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: JP6219700B2

Abstract

【課題】固定支持される固定部と荷重を受ける可動部とを上ビーム部と下ビーム部で連結し、上ビーム部及び下ビーム部の両端部に形成した起歪部捻り耐力を高くする。【解決手段】起歪部６を、ビーム部４，５の延在方向に直交する方向に並列配置した複数の分割起歪部６ａ，６ｂ，６ｃによって構成し、一つの分割起歪部６ｂに歪ゲージ７を貼着する。【選択図】図１

Description

本発明は、計量ホッパ、計量コンベヤ、計量タンク、等の各種計量装置に用いられる平行四辺形型、いわゆるロバーバル型のロードセルに関する。

平行四辺形型のロードセルとしては、例えば、特許文献１に示されているように、計量装置のベース等に固定支持される固定部と荷重を受ける可動部とを、上ビーム部と下ビーム部で連結し、これら上ビーム部及び下ビーム部の両端部に薄肉の起歪部をそれぞれ形成するとともに、各起歪部に歪ゲージを貼着したものが知られている。

特開２０１２−６３３０７号公報

例えば、台秤に用いられる平行四辺形型ロードセルの可動部に装着された計量台上の、平行四辺形型ロードセルの固定部と可動部とに亘って延在する上下ビームの延在方向の中心軸から左右方向に離れた位置に物品を載置すると固定部と可動部の間に形成された起歪部に大きい捻り力作用し、この捻り力によって起歪部に捻れ歪みが生じ、重量値に誤差が生じる。

本発明は、このような実情に着目してなされたものであって、計量ホッパなど、平行四辺形型ロードセルの可動部に装着された計量台に、中心から離れた位置に大きい偏荷重が作用しても起歪部に生じる捻れ歪みの小さいロードセルを提供することを目的とする。

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。

（１）本発明は、固定支持される固定部と、荷重を受ける可動部と、前記固定部及び前記可動部の上部を連結する上ビーム部と、前記固定部及び前記可動部の下部を連結する下ビーム部とを備え、前記上及び下の各ビーム部には、固定部寄り及び可動部寄りの２箇所に、荷重検出用の起歪部がそれぞれ形成されると共に、各起歪部に歪ゲージがそれぞれ貼着される平行四辺形型のロードセルであって、
前記各起歪部は、前記固定部と前記可動部とに亘って延在する前記各ビーム部の延在方向に直交する方向に沿って、複数の分割起歪部が並列にそれぞれ形成される。

本発明によると、前記上下のビームに設けられた起歪部は、前記上下のビームの延在方向に直交する方向に沿って並ぶ複数の分割起歪部で構成され、上下ビームの延在方向の中心軸から離れた位置に分割起歪部を設けて、一つのみの起歪部を設けた場合より偏荷重の着力点に近い位置で該偏荷重を支持することによって各起歪部に作用する捻り力を小さくし、各起歪部の捻り歪みを小さくすることによって荷重計測精度を高くする。

（２）本発明の好ましい実施形態では、前記各起歪部は前記直交する方向に沿って、三つの分割起歪部が並列にそれぞれ形成される。更に好ましくは、前記三つの分割起歪部の内、中央の分割起歪部に前記歪ゲージが貼着される。

また、両側の二つの分割起歪部のバネ定数は、等しいのが好ましい。

前記直交する方向に沿って、前記中央部の分割起歪部を挟んで、その両側にバネ定数が等しい分割起歪部を並列に形成することによって、負荷荷重に対するロードセルの撓み量のバランスが取れ、ロードセルに捻れが発生せず、そのことによる誤差の発生がない。

（３）本発明の好ましい実施形態では、前記中央の分割起歪部は、前記延在方向に沿う両端部に、該分割起歪部と剛体部とを連結する連結部をそれぞれ有し、前記連結部の前記直交する方向に沿う幅が、前記歪みゲージの貼着部位の前記直交する方向に沿う幅に比べて狭く形成される。

この実施形態によると、可動部において、偏って荷重が印加され、ロードセル全体に捻り負荷が作用した場合、幅の狭い連結部で剛体部に連結された前記中央部の分割起歪部には、捻り力が一層作用しにくいものとなり、荷重計測精度がより高いものとなる。

（４）本発明の他の実施形態では、前記複数の分割起歪部を、前記各ビーム部の延在方向に直交する方向において、上下に貫通させた円形貫通孔によって形成した。

この実施形態によると、複数の分割起歪部を形成するための起歪部の分割は、ビーム部の延在方向に直交する方向に沿って形成した上下に貫通する円形貫通孔によって行われるので、複数の分割起歪部の製作が容易である。

このように、本発明によれば、捻り歪みの小さい起歪部を容易に構成することによって精度の高い重量値を得ることができる。

本発明の実施形態に係るロードセルを示す斜視図である。図１のロードセルを示す平面図である。図２におけるＡーＡ断面図である。図１の実施形態のロードセルの変形例を示す斜視図である。図４のロードセルを示す平面図である。図１のロードセルの起歪部断面と従来のロードセルの起歪部断面を示す図である。図４の実施形態のロードセルの変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

(実施形態１)
図１は、本発明の一実施形態のロードセルの斜視図であり、図２はその平面図であり、図３は図２におけるＡーＡ断面図である。

この実施形態のロードセル１は、角ブロック状のアルミニウム合金やＳＵＳなどの金属素材の内部を横方向に切削貫通した平行四辺形型のロードセルである。このロードセル１は、計量装置のベースなどに固定支持される縦長の固定部２と、計測荷重を受ける縦長の可動部３と、固定部２と可動部３の上下箇所をそれぞれ水平に連結する上ビーム部４及び下ビーム部５とを備えている。上下の各ビーム部４，５は、固定部２と可動部３とに亘って延在し、その延在方向(図２の左右方向)の両端寄り、すなわち、固定部２寄り及び可動部３寄りの各２箇所には、内部空間側から湾曲切削されて薄肉の起歪部６がそれぞれ形成され、各起歪部６の外面に歪ゲージ７がそれぞれ貼着される。

各起歪部６におけるビーム延在方向に直交する方向(図２の上下方向、図３の左右方向)の２箇所には、上下方向に貫通する円形の貫通孔８，８がそれぞれ形成され、各起歪部６が、前記直交する方向に分断並列された３つの分割起歪部６ａ，６ｂ，６ｃで構成されている。起歪部の分割は円形貫通孔によってなされるので製作が容易である。

次に、図１に示すロードセルの分割起歪部と、上記特許文献１(特開２０１２−６３３０７号)における従来の平行四辺形型ロードセルの起歪部の断面を図６において比較する。

従来のロードセルの起歪部の断面二次モーメントＩ１及び断面係数Ｚ１はそれぞれＩ１＝（１／１２）・（２ｂ１＋ｂ２）・ｈ１³、Ｚ１＝（１／６）・（２ｂ１＋ｂ２）・ｈ１²であり、図１に示すロードセルの分割起歪部の合成断面二次モーメントＩ２、及び合成断面係数Ｚ２もそれぞれＩ１、Ｚ１と同じ値であるとする。

平行四辺形ロードセルの固定部と可動部とに亘って延在する上下ビームの延在方向の中心軸Ｌから左右方向の何れかに離れた位置ｐに物品を載置すると固定部と可動部の間に形成された起歪部に大きい捻り力が作用する。

従来のロードセルにおいて、同じ定格荷重であるが、捻り力Ｆに対する耐力の高い起歪部を持つロードセルを製作するには、図６において点線で示すように起歪部の厚みｈ１をｈ１’に縮小する代わりに幅を（２ｂ１＋ｂ２）から（２ｂ１＋ｂ２）’に拡大させ、起歪部の位置を計量台に作用する偏荷重Ｆに近づける。しかし、厚みｈ１’を薄くしてゆくと、起歪部の加工精度にはバラツキがあるので、生産するロードセルの起歪部の厚みにバラツキが大きくなり、定格容量に対する荷重信号の大きさのバラツキが拡大する。したがって起歪部の横幅の拡大には限界がある。

これに対して同じ定格容量の、すなわち、定格荷重を負荷したとき同じ大きさの荷重信号を出力するロードセルを製作するととき、分割起歪部を形成する前には、１つの起歪部の横幅を従来の捻り力に対する耐力の高い起歪部を持つロードセルのものよりさらに広くし、その代わりに１つの起歪部の中心軸Ｌを挟んで左右の位置に、上下方向に貫通する円形の貫通孔８、８をそれぞれ設け、該貫通孔８、８によって複数に分割された分割起歪部における合成断面二次モーメントＩ２及び合成断面係数Ｚ２を、前記耐力の高いロードセルが持つ１つの起歪部の断面二次モーメントＩ１及び断面係数Ｚ１と等しくする。

円形孔を設けて起歪部を複数に分割するので、同じ定格容量のロードセルを製作するについて、分割された起歪部の厚みは従来の１つの起歪部で構成される高い捻り耐力のロードセルの場合の厚みを維持することができる。

すなわち、ロードセルの定格荷重は同じであるが、起歪部の厚みを薄くしすぎることなく、中心軸Ｌより遠い位置に起歪部を形成し、１つの起歪部で構成された捻り力の耐性の高い従来のロードセルより偏荷重の着力点に近い位置で偏荷重を支持するようにすることで、より捻り力に対する耐性の高いロードセルが製作できる。

(実施形態２)
図４，図５に、本発明の他の実施形態に係るロードセルの斜視図及び平面図が示されており、図１及び図３に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

このロードセル１₁は、基本的には上記実施形態と同様に構成されており、角ブロック状の金属素材の内部を切削貫通して、計量装置のベースなどに固定支持される縦長の固定部２と計測荷重を受ける縦長の可動部３との上下箇所を、水平な上ビーム部４と下ビーム部５でそれぞれ連結している。これら上ビーム部４及び下ビーム部５の両端部を内部空間側から湾曲切削して、薄肉の起歪部６₁をそれぞれ形成すると共に、各起歪部６₁の外面に歪ゲージ７を貼着した平行四辺形型に構成されている。

各起歪部６₁におけるビーム延在方向に直交する方向(図５の上下方向)の２箇所には、図１、図２に示すロードセルに対して部分円弧状の貫通孔８₁が形成され、各起歪部６₁が、前記直交する方向に分断並列された３つの分割起歪部６₁ａ，６₁ｂ，６₁ｃで構成されている。

また、分割起歪部６₁ａ，６₁ｂ，６₁ｃの内の中央の分割起歪部６₁ｂの外面に歪ゲージ７が貼着されている。

このように構成されたロードセル１₁は、上記実施形態と同様に、捻り力に対する耐性が高いという性能を発揮する。更に、分割起歪部６₁ａ，６₁ｂ，６₁ｃを分断する貫通孔８₁が部分円弧状であるために、中央の分割起歪部６₁ｂのビーム延在方向(図５の左右方向)の両端部に、ゲージ貼着部位に比べて、前記直交する方向（図５の上下方向）に幅の狭い連結部１４がそれぞれ形成されている。各連結部１４は、分割起歪部６₁ｂと、その両側の剛体部である固定部２、可動部３、あるいは、各ビーム部４，５とを連結する。

この実施形態では、ロードセル１の可動部３に印加された偏荷重によって発生した捻り応力が、幅の狭い連結１４で吸収されて分割起歪部６₁ｂの歪ゲージ７に伝達されにくくなり、捻り応力に起因する荷重信号の誤差を減少することができる。

図７は上記貫通孔８₁を円形貫通孔によって形成し、加工を容易にしたものである。

１，１₁ 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
６，６₁ 起歪部
６ａ，６₁ａ分割起歪部
６ｂ，６₁ｂ分割起歪部
６ｃ，６₁ｃ分割起歪部
７歪ゲージ
８，８₁ 貫通孔
９空間
１４連結部

Claims

固定支持される固定部と、荷重を受ける可動部と、前記固定部及び前記可動部の上部を連結する上ビーム部と、前記固定部及び前記可動部の下部を連結する下ビーム部とを備え、前記上及び下の各ビーム部には、固定部寄り及び可動部寄りの２箇所に、荷重検出用の起歪部がそれぞれ形成されると共に、各起歪部に歪ゲージがそれぞれ貼着される平行四辺形型のロードセルであって、
前記各起歪部は、前記固定部と前記可動部とに亘って延在する前記各ビーム部の延在方向に直交する方向に沿って、複数の分割起歪部が並列にそれぞれ形成されたことを特徴とするロードセル。
前記各起歪部は、前記直交する方向に沿って、三つの分割起歪部が並列にそれぞれ形成された、
請求項１に記載のロードセル。
前記三つの分割起歪部の内、中央の分割起歪部に前記歪ゲージが貼着される、
請求項２に記載のロードセル。
前記中央の分割起歪部は、前記延在方向に沿う両端部に、該分割起歪部と剛体部とを連結する連結部をそれぞれ有し、前記連結部の前記直交する方向に沿う幅が、前記歪ケージの貼着部位の前記直交する方向に沿う幅に比べて狭く形成される、
請求項２または３に記載のロードセル。
前記複数の分割起歪部を、前記各ビーム部の延在方向に直交する方向において、上下に貫通させた円形貫通孔によって形成した、
請求項１ないし４のいずれかに記載のロードセル。