JP2515645B2 - ロ―ドセル及びその加工方法 - Google Patents
ロ―ドセル及びその加工方法Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2218—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction
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- G—PHYSICS
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロードセル及びその加工
方法に係り、特により小さな荷重を計測できるよう構成
したロードセルとその加工方法に関する。
方法に係り、特により小さな荷重を計測できるよう構成
したロードセルとその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば大型トラックの荷台に積載される
積載物あるいは天井クレーンに吊下される鋼材あるいは
製鉄所等で運搬される鉄鉱石、鋼材、コイル状鋼板とい
った重量物の荷重を測る測定器としては、歪ゲージ（st
rain gauge）により荷重が印加された際の歪を計測する
ロードセルが用いられている。
積載物あるいは天井クレーンに吊下される鋼材あるいは
製鉄所等で運搬される鉄鉱石、鋼材、コイル状鋼板とい
った重量物の荷重を測る測定器としては、歪ゲージ（st
rain gauge）により荷重が印加された際の歪を計測する
ロードセルが用いられている。
【０００３】この種のロードセルとしては、図１４に示
すような構成とされた装置がある。尚、図１４は内部構
成が見えるように外側の一部が削除されている。同図
中、ロードセル１は例えばアルミニウム製の円柱体を高
さｈの厚さに切断した後、その中央部分に荷重を受ける
受感部２を上方に突出させてなる。この受感部２と外側
の周縁部３との間には一定間隔毎に上、下方向に穿設さ
れた複数の孔４を有し、この孔４と４との間には受感部
２より水平方向に放射状に延在する起歪部５が形成され
ている。この起歪部５は受感部２と固定側の周縁部３と
の間を結合するように設けられており、受感部２に上方
からの荷重が作用すると歪が生ずる。
すような構成とされた装置がある。尚、図１４は内部構
成が見えるように外側の一部が削除されている。同図
中、ロードセル１は例えばアルミニウム製の円柱体を高
さｈの厚さに切断した後、その中央部分に荷重を受ける
受感部２を上方に突出させてなる。この受感部２と外側
の周縁部３との間には一定間隔毎に上、下方向に穿設さ
れた複数の孔４を有し、この孔４と４との間には受感部
２より水平方向に放射状に延在する起歪部５が形成され
ている。この起歪部５は受感部２と固定側の周縁部３と
の間を結合するように設けられており、受感部２に上方
からの荷重が作用すると歪が生ずる。
【０００４】そのため、起歪部５の側壁には歪ゲージ６
が貼着され、受感部２に作用した荷重により生じた歪が
歪ゲージ６により検出される。歪ゲージ６は４個所の起
歪部５の表面と裏面に合計８個が貼着され、夫々が熱膨
張による誤差を小さくするためブリッジ回路を構成して
いる。７は各歪ゲージ６の出力端子に接続されたコネク
タで、８は各孔４を塞ぐリング状の起歪部密閉用薄板で
ある。
が貼着され、受感部２に作用した荷重により生じた歪が
歪ゲージ６により検出される。歪ゲージ６は４個所の起
歪部５の表面と裏面に合計８個が貼着され、夫々が熱膨
張による誤差を小さくするためブリッジ回路を構成して
いる。７は各歪ゲージ６の出力端子に接続されたコネク
タで、８は各孔４を塞ぐリング状の起歪部密閉用薄板で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記構成とされたロー
ドセルにおいては、測定可能な荷重が決められており、
例えば５００kg以上の荷重を測定できる特性を有してい
る。ところが、ロードセルの計測可能な最低荷重、換言
すれば計測感度は受感部２に加えられた荷重に対して起
歪部５で生ずる歪の大きさに依存する。そのため、起歪
部５の感度を高めるためには、 ロードセル自体の高
さ寸法を小さくして起歪部５の高さ方向の厚みを小さく
する、 孔４を大きくして孔４と４との間隔すなわち
起歪部５の水平方向の厚みをできるだけ薄くする、こと
等が考えられる。
ドセルにおいては、測定可能な荷重が決められており、
例えば５００kg以上の荷重を測定できる特性を有してい
る。ところが、ロードセルの計測可能な最低荷重、換言
すれば計測感度は受感部２に加えられた荷重に対して起
歪部５で生ずる歪の大きさに依存する。そのため、起歪
部５の感度を高めるためには、 ロードセル自体の高
さ寸法を小さくして起歪部５の高さ方向の厚みを小さく
する、 孔４を大きくして孔４と４との間隔すなわち
起歪部５の水平方向の厚みをできるだけ薄くする、こと
等が考えられる。
【０００６】しかるに、ロードセル自体の高さ寸法を小
さくすると、中央の受感部２に印加される力に対して垂
直性を保つことが困難となり、つまり受感部２に対して
斜め方向の力が加わると、起歪部５が横方向の力に対し
て感応するようになる。これは、各起歪部５に垂直方向
以外の歪が生ずることになり、誤差の原因となる。又、
受感部２の高さ方向の寸法を確保するためにも薄型化に
は限界があり、ロードセル自体の薄型化により計測感度
の向上を図ることは難しい。
さくすると、中央の受感部２に印加される力に対して垂
直性を保つことが困難となり、つまり受感部２に対して
斜め方向の力が加わると、起歪部５が横方向の力に対し
て感応するようになる。これは、各起歪部５に垂直方向
以外の歪が生ずることになり、誤差の原因となる。又、
受感部２の高さ方向の寸法を確保するためにも薄型化に
は限界があり、ロードセル自体の薄型化により計測感度
の向上を図ることは難しい。
【０００７】又、起歪部５の水平方向の厚みを薄くしよ
うとした場合、孔４の間隔を小さくすることになり、そ
の結果ドリルによる孔加工の際隣りの孔４との肉薄部分
がドリルの外側へ逃げるため、加工精度を保つことが難
しい。よって、従来のロードセルでは、上記理由により
それ以上計測感度の向上を図ることが難しく最低計測可
能荷重を小さくすることができなかった。
うとした場合、孔４の間隔を小さくすることになり、そ
の結果ドリルによる孔加工の際隣りの孔４との肉薄部分
がドリルの外側へ逃げるため、加工精度を保つことが難
しい。よって、従来のロードセルでは、上記理由により
それ以上計測感度の向上を図ることが難しく最低計測可
能荷重を小さくすることができなかった。
【０００８】そこで、本発明は上記課題を解決したロー
ドセルを提供することを目的とする。
ドセルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、 中
心部に設けられ被測定物の荷重を受ける受感部と、該受
感部より水平方向に放射状に延在し、該受感部に作用し
た荷重の大きさに応じて歪を生じさせ、歪ゲージが装着
される複数の起歪部と、該起歪部の先端部を連結する円
筒状の周縁部とが一体的に形成されてなるロードセルに
おいて、該起歪部の側壁に横方向に貫通する貫通孔を設
け、該周縁部には該起歪部の側壁に形成する貫通孔を形
成するための貫通孔を設けてなることを特徴とする。
心部に設けられ被測定物の荷重を受ける受感部と、該受
感部より水平方向に放射状に延在し、該受感部に作用し
た荷重の大きさに応じて歪を生じさせ、歪ゲージが装着
される複数の起歪部と、該起歪部の先端部を連結する円
筒状の周縁部とが一体的に形成されてなるロードセルに
おいて、該起歪部の側壁に横方向に貫通する貫通孔を設
け、該周縁部には該起歪部の側壁に形成する貫通孔を形
成するための貫通孔を設けてなることを特徴とする。
【００１０】請求項２の発明は、円柱状の受感部と、該
受感部の下方で水平方向に放射状に延在し、該受感部に
作用した荷重の大きさに応じて歪を生じさせ、歪ゲージ
が装着される複数の起歪部と、該起歪部を接続する円板
状の底部と、からなるロードセル本体と、 該ロードセル
本体を収納するカバーとからなるロードセルにおいて、
該起歪部の側壁に横方向に貫通する貫通孔を設けたこと
を特徴とする。
受感部の下方で水平方向に放射状に延在し、該受感部に
作用した荷重の大きさに応じて歪を生じさせ、歪ゲージ
が装着される複数の起歪部と、該起歪部を接続する円板
状の底部と、からなるロードセル本体と、 該ロードセル
本体を収納するカバーとからなるロードセルにおいて、
該起歪部の側壁に横方向に貫通する貫通孔を設けたこと
を特徴とする。
【００１１】請求項３の発明による請求項１記載のロー
ドセルの加工方法は、円柱体の中央部に上方向に突出し
て受感部を切削加工により形成する工程と、 該円柱体の
軸方向に貫通する複数の貫通孔を穿設して中央部より放
射状に延在する起歪部及び円筒状の周縁部を形成する工
程と、 該周縁部に該起歪部の側壁に向けて貫通する貫通
孔を形成する工程と、 該周縁部に形成した貫通孔を通し
て該起歪部の側壁に横方向の貫通孔を形成する工程と、
から成る。
ドセルの加工方法は、円柱体の中央部に上方向に突出し
て受感部を切削加工により形成する工程と、 該円柱体の
軸方向に貫通する複数の貫通孔を穿設して中央部より放
射状に延在する起歪部及び円筒状の周縁部を形成する工
程と、 該周縁部に該起歪部の側壁に向けて貫通する貫通
孔を形成する工程と、 該周縁部に形成した貫通孔を通し
て該起歪部の側壁に横方向の貫通孔を形成する工程と、
から成る。
【００１２】
【作用】請求項１及び請求項２の発明においては、起歪
部の側壁に横方向の貫通孔を設けることにより、起歪部
の強度が減少して受感部に印加される荷重が小さくても
起歪部にその荷重に応じた歪が生じ、しかも受感部の高
さ寸法を確保できるので水平方向の応力による誤差が生
じにくく計測感度を高めるとともに垂直方向の荷重のみ
を正確に計測しうる。
部の側壁に横方向の貫通孔を設けることにより、起歪部
の強度が減少して受感部に印加される荷重が小さくても
起歪部にその荷重に応じた歪が生じ、しかも受感部の高
さ寸法を確保できるので水平方向の応力による誤差が生
じにくく計測感度を高めるとともに垂直方向の荷重のみ
を正確に計測しうる。
【００１３】請求項３の発明の加工方法を採用すること
により、一つの円柱体を材料として、切削加工及びドリ
ル加工のみで起歪部の側壁に貫通孔を形成したロードセ
ルを製作することが可能となる。
により、一つの円柱体を材料として、切削加工及びドリ
ル加工のみで起歪部の側壁に貫通孔を形成したロードセ
ルを製作することが可能となる。
【００１４】
【実施例】図１乃至図３に本発明になるロードセルの第
１実施例を示す。各図中、ロードセル本体１１はアルミ
ニウム製の丸棒材を高さｈの円盤状に切断してなり、そ
の中央部には中央孔１２を有し上下方向に突出する受感
部１３が設けられている。ロードセル本体１１の周縁部
１４の上、下面には取付用ボルト（図示せず）が挿通さ
れる６個の取付孔１５が６０度間隔で穿設されている。
１実施例を示す。各図中、ロードセル本体１１はアルミ
ニウム製の丸棒材を高さｈの円盤状に切断してなり、そ
の中央部には中央孔１２を有し上下方向に突出する受感
部１３が設けられている。ロードセル本体１１の周縁部
１４の上、下面には取付用ボルト（図示せず）が挿通さ
れる６個の取付孔１５が６０度間隔で穿設されている。
【００１５】又、ロードセル本体１１の受感部１３と周
縁部１４との間の上、下面には起歪部密閉用薄板３１
（図３に示す）を収納するための段付溝１６，１７が環
状に形成されている。そして、この段付溝１６，１７に
は上、下方向に貫通する孔１８，１９，２０が１２０度
間隔で穿設されている。
縁部１４との間の上、下面には起歪部密閉用薄板３１
（図３に示す）を収納するための段付溝１６，１７が環
状に形成されている。そして、この段付溝１６，１７に
は上、下方向に貫通する孔１８，１９，２０が１２０度
間隔で穿設されている。
【００１６】この孔１８は夫々小径なドリルにより加工
された３個の小孔１８ａ〜１８ｃの一部が重なり合うよ
うに穿設されて形成されており、他の孔１９，２０も同
様に形成されている。従って、各孔１８〜２０はエンド
ミル加工等により円弧状の長孔としても良い。
された３個の小孔１８ａ〜１８ｃの一部が重なり合うよ
うに穿設されて形成されており、他の孔１９，２０も同
様に形成されている。従って、各孔１８〜２０はエンド
ミル加工等により円弧状の長孔としても良い。
【００１７】この孔１８と１９，１９と２０，２０と１
８との間には起歪部２１〜２３が１２０度間隔で形成さ
れる。この起歪部２１〜２３は夫々水平方向の厚さ寸法
ｔ1が上記各孔１８〜２０をドリル加工する際に変形し
ない程度の充分な強度を有する最小寸法となるように加
工される。
８との間には起歪部２１〜２３が１２０度間隔で形成さ
れる。この起歪部２１〜２３は夫々水平方向の厚さ寸法
ｔ1が上記各孔１８〜２０をドリル加工する際に変形し
ない程度の充分な強度を有する最小寸法となるように加
工される。
【００１８】又、各起歪部２１〜２３の側壁の中央部分
には接線方向からドリルにより孔あけ加工された横方向
の貫通孔２４〜２６が穿設されている。この貫通孔２４
〜２６は夫々上記上下方向に穿設された孔１８〜２０が
加工された後、加工される。これは図２に示す如く、起
歪部２１の上側梁２１ａ，下側梁２１ｂとの間の肉厚寸
法ｔ2 ，ｔ3 がかなり微小な寸法となるため、起歪部２
１に対する加工精度を保つ必要があるからである。
には接線方向からドリルにより孔あけ加工された横方向
の貫通孔２４〜２６が穿設されている。この貫通孔２４
〜２６は夫々上記上下方向に穿設された孔１８〜２０が
加工された後、加工される。これは図２に示す如く、起
歪部２１の上側梁２１ａ，下側梁２１ｂとの間の肉厚寸
法ｔ2 ，ｔ3 がかなり微小な寸法となるため、起歪部２
１に対する加工精度を保つ必要があるからである。
【００１９】又、各貫通孔２４〜２６を穿設する際は予
め、周縁部１４に貫通孔２４〜２６より大径な孔２７を
穿設しておき、貫通孔２４〜２６を加工するドリルの切
削抵抗を軽減し、これにより加工精度を維持する。又、
周縁部１４に接線方向より穿設された一の孔２７，２８
はコネクタ２９が挿入されるコネクタ取付用孔として使
用される。
め、周縁部１４に貫通孔２４〜２６より大径な孔２７を
穿設しておき、貫通孔２４〜２６を加工するドリルの切
削抵抗を軽減し、これにより加工精度を維持する。又、
周縁部１４に接線方向より穿設された一の孔２７，２８
はコネクタ２９が挿入されるコネクタ取付用孔として使
用される。
【００２０】上記のようにして形成された起歪部２１の
上側梁２１ａの上面には一対の歪ゲージＲ11，Ｒ12が内
周側、外周側に位置するように貼着されている。又、下
側梁２１ｂの下面にも一対の歪ゲージＲ13，Ｒ14が内周
側、外周側に位置するように貼着されている。
上側梁２１ａの上面には一対の歪ゲージＲ11，Ｒ12が内
周側、外周側に位置するように貼着されている。又、下
側梁２１ｂの下面にも一対の歪ゲージＲ13，Ｒ14が内周
側、外周側に位置するように貼着されている。
【００２１】尚、貫通孔２４〜２６は起歪部２１〜２３
の側壁中央部に設ける必要はなく、側壁中心より半径方
向あるいは上下方向にずれた位置に穿設しても良い。そ
して、歪ゲージＲ11，Ｒ12及びＲ13，Ｒ14は貫通孔２４
を股ぐように起歪部２１のつけ根部分の上、下側梁２１
ａ，２１ｂに貼着されている。
の側壁中央部に設ける必要はなく、側壁中心より半径方
向あるいは上下方向にずれた位置に穿設しても良い。そ
して、歪ゲージＲ11，Ｒ12及びＲ13，Ｒ14は貫通孔２４
を股ぐように起歪部２１のつけ根部分の上、下側梁２１
ａ，２１ｂに貼着されている。
【００２２】又、他の起歪部２２，２３においても、上
記起歪部２１と同様な構成となるように夫々４個の歪ゲ
ージＲ21〜Ｒ24，Ｒ31〜Ｒ34が貼着されている。起歪部
２１〜２４に設けられた１２個の歪ゲージＲ11〜Ｒ14，
Ｒ21〜Ｒ24，Ｒ31〜Ｒ34は図４に示すブリッジ回路３０
を構成する。ブリッジ回路３０の各辺には夫々起歪部２
１〜２４の同一位置に設けられた３個の歪ゲージ
（Ｒ11，Ｒ21，Ｒ31）（Ｒ12，Ｒ22，Ｒ32）（Ｒ13，Ｒ
23，Ｒ33）（Ｒ14，Ｒ24，Ｒ34）が直列に接続されてい
る。
記起歪部２１と同様な構成となるように夫々４個の歪ゲ
ージＲ21〜Ｒ24，Ｒ31〜Ｒ34が貼着されている。起歪部
２１〜２４に設けられた１２個の歪ゲージＲ11〜Ｒ14，
Ｒ21〜Ｒ24，Ｒ31〜Ｒ34は図４に示すブリッジ回路３０
を構成する。ブリッジ回路３０の各辺には夫々起歪部２
１〜２４の同一位置に設けられた３個の歪ゲージ
（Ｒ11，Ｒ21，Ｒ31）（Ｒ12，Ｒ22，Ｒ32）（Ｒ13，Ｒ
23，Ｒ33）（Ｒ14，Ｒ24，Ｒ34）が直列に接続されてい
る。
【００２３】図５（尚図５では起歪部２１と２２のみを
示す）に示す如く受感部１３に荷重Ｆが印加されると、
受感部１３が下方に変位して各歪ゲージが貼着された４
個所がちょうど平行四辺となるように各起歪部２１〜２
３が変形する。そのため、受感部１３に荷重Ｆが印加さ
れると、各起歪部２１〜２３の上側梁２１ａ〜２３ａ内
側の歪ゲージＲ11，Ｒ21，Ｒ31には圧縮応力が作用し、
各起歪部２１〜２３の上側梁２１ａ〜２３ａ外側の歪ゲ
ージＲ12，Ｒ22，Ｒ32には引張応力が作用し、各起歪部
２１〜２３の下側梁２１ｂ〜２３ｂ内側の歪ゲージ
Ｒ13，Ｒ23，Ｒ33には引張応力が作用し、各起歪部２１
〜２３の下面外側の歪ゲージＲ14，Ｒ24，Ｒ34には圧縮
荷重が作用する。従って、ブリッジ回路３０では互いに
対向する各辺が圧縮応力検出部又は引張応力検出部とな
るように各歪ゲージが接続されている。
示す）に示す如く受感部１３に荷重Ｆが印加されると、
受感部１３が下方に変位して各歪ゲージが貼着された４
個所がちょうど平行四辺となるように各起歪部２１〜２
３が変形する。そのため、受感部１３に荷重Ｆが印加さ
れると、各起歪部２１〜２３の上側梁２１ａ〜２３ａ内
側の歪ゲージＲ11，Ｒ21，Ｒ31には圧縮応力が作用し、
各起歪部２１〜２３の上側梁２１ａ〜２３ａ外側の歪ゲ
ージＲ12，Ｒ22，Ｒ32には引張応力が作用し、各起歪部
２１〜２３の下側梁２１ｂ〜２３ｂ内側の歪ゲージ
Ｒ13，Ｒ23，Ｒ33には引張応力が作用し、各起歪部２１
〜２３の下面外側の歪ゲージＲ14，Ｒ24，Ｒ34には圧縮
荷重が作用する。従って、ブリッジ回路３０では互いに
対向する各辺が圧縮応力検出部又は引張応力検出部とな
るように各歪ゲージが接続されている。
【００２４】尚、歪ゲージにおいてはエポキシ樹脂製フ
ィルムに微細な電気抵抗箔のパターンが印刷形成されて
おり、引張応力が作用すると電気抵抗箔の線が細くなっ
て抵抗値が大きくなり、圧縮応力が作用したときは電気
抵抗箔の線が太くなって抵抗値が小さくなる特性を有し
ている。
ィルムに微細な電気抵抗箔のパターンが印刷形成されて
おり、引張応力が作用すると電気抵抗箔の線が細くなっ
て抵抗値が大きくなり、圧縮応力が作用したときは電気
抵抗箔の線が太くなって抵抗値が小さくなる特性を有し
ている。
【００２５】従って、図４に示すブリッジ回路３０のよ
うに引張応力又は圧縮応力を検出する歪ゲージを３個ず
つ各辺に設けることにより１個の歪ゲージより３倍の電
圧がかけられるので、高い出力電圧を得ることができ
る。上記構成になるロードセルでは、各起歪部２１〜２
３の側壁に貫通孔２４〜２６が穿設されているため、各
貫通孔２４〜２６の大きさを変更することにより、各起
歪部２１〜２３の弾性を高めることができる。従って、
ロードセル本体１１の高さ寸法ｈを確保し、且つ各起歪
部２１〜２３の水平方向の厚さ寸法ｔ1 を薄くして加工
時の強度不足を招くことなく上下方向の厚さ寸法ｔ2 ，
ｔ3 を薄くして計測感度を高めることができる。その結
果、例えばロードセル本体が同一の大きさを有する従来
のロードセルの最低測定可能重量は５００kgが限界であ
ったが、本実施例により起歪部２１〜２３の上下方向の
厚さ寸法を小さくすることにより最低測定可能重量を１
０kgまで下げることができる。
うに引張応力又は圧縮応力を検出する歪ゲージを３個ず
つ各辺に設けることにより１個の歪ゲージより３倍の電
圧がかけられるので、高い出力電圧を得ることができ
る。上記構成になるロードセルでは、各起歪部２１〜２
３の側壁に貫通孔２４〜２６が穿設されているため、各
貫通孔２４〜２６の大きさを変更することにより、各起
歪部２１〜２３の弾性を高めることができる。従って、
ロードセル本体１１の高さ寸法ｈを確保し、且つ各起歪
部２１〜２３の水平方向の厚さ寸法ｔ1 を薄くして加工
時の強度不足を招くことなく上下方向の厚さ寸法ｔ2 ，
ｔ3 を薄くして計測感度を高めることができる。その結
果、例えばロードセル本体が同一の大きさを有する従来
のロードセルの最低測定可能重量は５００kgが限界であ
ったが、本実施例により起歪部２１〜２３の上下方向の
厚さ寸法を小さくすることにより最低測定可能重量を１
０kgまで下げることができる。
【００２６】また、各起歪部２１〜２３は側壁に貫通孔
２４〜２６が穿設されているため、略平行四辺形のよう
な形状に撓むことができ、比較的小さな荷重が印加され
てもより大きな歪として検出することができ、この点か
らも計測感度が高められている。
２４〜２６が穿設されているため、略平行四辺形のよう
な形状に撓むことができ、比較的小さな荷重が印加され
てもより大きな歪として検出することができ、この点か
らも計測感度が高められている。
【００２７】また、図５に示す如く各起歪部２１〜２３
に貼着された歪ゲージＲ11〜Ｒ14，Ｒ21〜Ｒ24，Ｒ31〜
Ｒ34が図４に示すように夫々引張応力、圧縮応力ごとに
接続されてブリッジ回路３０を構成するため、荷重Ｆに
対する起歪部２１〜２３で生じた応力を高精度に検出で
きる。しかも、各起歪部２１〜２３が受感部１３を中心
に対称に設けられ、且つ上側梁２１ａ〜２３ａと下側梁
面２１ｂ〜２３ｂとが上下位置で平行に配されているた
め、受感部１３に対して横方向の応力が作用しても各起
歪部２１〜２３が互いに矯正しあって受感部１３が横方
向に変形することを防止している。従って、横方向の荷
重が作用しても歪ゲージがこれを検出して誤差が生ずる
ことがなく、垂直方向の荷重のみを正確に測定すること
ができる。
に貼着された歪ゲージＲ11〜Ｒ14，Ｒ21〜Ｒ24，Ｒ31〜
Ｒ34が図４に示すように夫々引張応力、圧縮応力ごとに
接続されてブリッジ回路３０を構成するため、荷重Ｆに
対する起歪部２１〜２３で生じた応力を高精度に検出で
きる。しかも、各起歪部２１〜２３が受感部１３を中心
に対称に設けられ、且つ上側梁２１ａ〜２３ａと下側梁
面２１ｂ〜２３ｂとが上下位置で平行に配されているた
め、受感部１３に対して横方向の応力が作用しても各起
歪部２１〜２３が互いに矯正しあって受感部１３が横方
向に変形することを防止している。従って、横方向の荷
重が作用しても歪ゲージがこれを検出して誤差が生ずる
ことがなく、垂直方向の荷重のみを正確に測定すること
ができる。
【００２８】尚、上記実施例では起歪部２１〜２４が３
個所に設けられた構成としたが、３個以上の起歪部を設
けるようにしても良い。その場合でも複数の起歪部は受
感部１３を中心に対称となるように配設する。又、各歪
ゲージの取付位置は起歪部の上面、下面のみに限らず、
例えば側壁に貼着しても良いのは勿論である。
個所に設けられた構成としたが、３個以上の起歪部を設
けるようにしても良い。その場合でも複数の起歪部は受
感部１３を中心に対称となるように配設する。又、各歪
ゲージの取付位置は起歪部の上面、下面のみに限らず、
例えば側壁に貼着しても良いのは勿論である。
【００２９】図６乃至図８に本発明の第２実施例を示
す。尚、各図中、上記第１実施例と同一構成部分には同
一符号を付してその説明を省略する。各図中、ロードセ
ルの最大測定可能重量を大きくするには、ロードセル本
体１１の外径をより大径とすることにより実現できる。
その場合、上記図１乃至図３に示す構成をそのまま大型
化したのでは目的の最大測定可能重量に対してロードセ
ル本体が大きくなりすぎてしまう。
す。尚、各図中、上記第１実施例と同一構成部分には同
一符号を付してその説明を省略する。各図中、ロードセ
ルの最大測定可能重量を大きくするには、ロードセル本
体１１の外径をより大径とすることにより実現できる。
その場合、上記図１乃至図３に示す構成をそのまま大型
化したのでは目的の最大測定可能重量に対してロードセ
ル本体が大きくなりすぎてしまう。
【００３０】そのため、図６乃至図８に示す第２実施例
ではロードセル本体１１を大型化するとともに上記起歪
部２１〜２３の他に補強用梁４１〜４３を各起歪部２１
〜２３の間に設ける。即ち、本実施例では受感部１３と
周縁部１４との間に６個の孔４４〜４９が６０度間隔で
穿設されている。各孔４４〜４９はドリルにより孔あけ
加工された２個の小孔の一部が連通させて形成されてい
る。そして、各孔４４〜４９との間には上記起歪部２１
〜２３と補強用梁４１〜４３とが交互に形成される。
ではロードセル本体１１を大型化するとともに上記起歪
部２１〜２３の他に補強用梁４１〜４３を各起歪部２１
〜２３の間に設ける。即ち、本実施例では受感部１３と
周縁部１４との間に６個の孔４４〜４９が６０度間隔で
穿設されている。各孔４４〜４９はドリルにより孔あけ
加工された２個の小孔の一部が連通させて形成されてい
る。そして、各孔４４〜４９との間には上記起歪部２１
〜２３と補強用梁４１〜４３とが交互に形成される。
【００３１】尚、補強用梁４１〜４３は夫々図７に示す
ように上、下面に半球形状の凹部５０が設けられてお
り、上下方向の厚さ寸法ｔ4 が薄くなっている。そのた
め、補強用梁４１〜４３の強度は各起歪部２１〜２３と
略同一となるように形成されている。よって、受感部１
３に荷重Ｆが上方から印加されると、各起歪部２１〜２
３に生ずる歪と同じ大きさの歪が各補強用梁４１〜４３
にも生ずる。
ように上、下面に半球形状の凹部５０が設けられてお
り、上下方向の厚さ寸法ｔ4 が薄くなっている。そのた
め、補強用梁４１〜４３の強度は各起歪部２１〜２３と
略同一となるように形成されている。よって、受感部１
３に荷重Ｆが上方から印加されると、各起歪部２１〜２
３に生ずる歪と同じ大きさの歪が各補強用梁４１〜４３
にも生ずる。
【００３２】このように、各起歪部２１〜２３と補強用
梁４１〜４３とを交互に等間隔で配設することにより、
最大測定可能荷重をより大きくできるとともに最低測定
可能荷重を上記第１実施例と同様により小さくできる。
尚、第２実施例のブリッジ回路は上記第１実施例と同一
であるのでその説明は省略する。
梁４１〜４３とを交互に等間隔で配設することにより、
最大測定可能荷重をより大きくできるとともに最低測定
可能荷重を上記第１実施例と同様により小さくできる。
尚、第２実施例のブリッジ回路は上記第１実施例と同一
であるのでその説明は省略する。
【００３３】図９乃至図１３に本発明の第３実施例を示
す。各図中、ロードセル５１はロードセル本体５２と、
ロードセル本体５２を覆う円筒状のカバー５３と、ロー
ドセル本体５２が載置される支持台５４と、カバー５３
の上部開口を塞ぐリング状の蓋５５とよりなる。又、カ
バー５３の側壁５３ａにはコネクタ２９が挿入されるコ
ネクタ取付部５６が突出している。
す。各図中、ロードセル５１はロードセル本体５２と、
ロードセル本体５２を覆う円筒状のカバー５３と、ロー
ドセル本体５２が載置される支持台５４と、カバー５３
の上部開口を塞ぐリング状の蓋５５とよりなる。又、カ
バー５３の側壁５３ａにはコネクタ２９が挿入されるコ
ネクタ取付部５６が突出している。
【００３４】ここで、ロードセル本体５２の構成につい
て説明する。ロードセル本体５２は、上端より上方に突
出する円柱状の受感部５７と、受感部５７の下方で水平
方向に放射状に突出する４枚の起歪部５８〜６１と、各
起歪部５８〜６１の底部を接続する円板状の底部６２と
よりなる。４枚の起歪部５８〜６１は図１１，図１２に
示すように９０度間隔で突出し上方から見ると十字状と
なるように形成されている。
て説明する。ロードセル本体５２は、上端より上方に突
出する円柱状の受感部５７と、受感部５７の下方で水平
方向に放射状に突出する４枚の起歪部５８〜６１と、各
起歪部５８〜６１の底部を接続する円板状の底部６２と
よりなる。４枚の起歪部５８〜６１は図１１，図１２に
示すように９０度間隔で突出し上方から見ると十字状と
なるように形成されている。
【００３５】各起歪部５８〜６１の水平方向の厚さ寸法
ｔ5 は切削加工時に変形しない強度を有する寸法とされ
ている。各起歪部５８〜６１の側壁には横方向に貫通す
る貫通孔６３〜６６（図１０中６４，６６のみを示す）
が穿設されている。そのため、各貫通孔６３〜６６と各
起歪部５８〜６１の上面５８ａ〜６１ａとの間に形成さ
れる梁６８の上下方向の厚さ寸法ｔが薄くなっている。
ｔ5 は切削加工時に変形しない強度を有する寸法とされ
ている。各起歪部５８〜６１の側壁には横方向に貫通す
る貫通孔６３〜６６（図１０中６４，６６のみを示す）
が穿設されている。そのため、各貫通孔６３〜６６と各
起歪部５８〜６１の上面５８ａ〜６１ａとの間に形成さ
れる梁６８の上下方向の厚さ寸法ｔが薄くなっている。
【００３６】これにより、各起歪部５８〜６１は水平方
向の厚さ寸法ｔ4 が充分強度を有する寸法に維持されな
がら小さな荷重に対しても計測可能な歪が得られる構造
となっており計測感度が向上している。又、底部６２に
は底面６２ａ側より穿設された孔６７と、支持台５４に
固定される取付孔６２ｃが設けられている。これによ
り、孔６７と各貫通孔６３〜６６との間に形成された下
側の梁６９の上下方向の厚さ寸法ｔ6 が薄くなってい
る。そのため、起歪部５８〜６１の周縁部５８ｂ〜６１
ｂは上側の梁５８と下側の梁６９とにより支持されその
断面が図１０に示すように略長方形状となる。従って、
受感部５７に上方からの荷重が印加されると梁６８，５
９，周縁部５８ｂ〜６１ｂが平行四辺形となるように撓
む。
向の厚さ寸法ｔ4 が充分強度を有する寸法に維持されな
がら小さな荷重に対しても計測可能な歪が得られる構造
となっており計測感度が向上している。又、底部６２に
は底面６２ａ側より穿設された孔６７と、支持台５４に
固定される取付孔６２ｃが設けられている。これによ
り、孔６７と各貫通孔６３〜６６との間に形成された下
側の梁６９の上下方向の厚さ寸法ｔ6 が薄くなってい
る。そのため、起歪部５８〜６１の周縁部５８ｂ〜６１
ｂは上側の梁５８と下側の梁６９とにより支持されその
断面が図１０に示すように略長方形状となる。従って、
受感部５７に上方からの荷重が印加されると梁６８，５
９，周縁部５８ｂ〜６１ｂが平行四辺形となるように撓
む。
【００３７】尚、底部６２の中央には底面６２ａより僅
かに凹んだストッパ部６２ｂが突出している。このスト
ッパ部６２ｂは受感部５７に最大許容荷重を越える過大
な荷重が印加されたとき、支持台５４に当接してロード
セル本体５２が損傷することを防止するオーバロードス
トッパ（過負荷防止機構）として機能する。
かに凹んだストッパ部６２ｂが突出している。このスト
ッパ部６２ｂは受感部５７に最大許容荷重を越える過大
な荷重が印加されたとき、支持台５４に当接してロード
セル本体５２が損傷することを防止するオーバロードス
トッパ（過負荷防止機構）として機能する。
【００３８】又、本実施例では歪ゲージが上記起歪部５
８〜６１の上面５８ａ〜６１ａ，下面５８ｂ〜６１ｂに
貼着されている。即ち、第１の起歪部５８においては、
上面５８ａに歪ゲージＲ11，Ｒ12が貼着され、下面５８
ｂに歪ゲージＲ13，Ｒ14が貼着されている。又、他の起
歪部５９〜６１においても上記と同様に４個の歪ゲージ
が貼着されている。又、各起歪部５９〜６１の両側面５
８ｃ〜６１ｃ，５８ｄ〜６１ｄには温度補償用のニッケ
ルゲージＲｎが貼着されている。
８〜６１の上面５８ａ〜６１ａ，下面５８ｂ〜６１ｂに
貼着されている。即ち、第１の起歪部５８においては、
上面５８ａに歪ゲージＲ11，Ｒ12が貼着され、下面５８
ｂに歪ゲージＲ13，Ｒ14が貼着されている。又、他の起
歪部５９〜６１においても上記と同様に４個の歪ゲージ
が貼着されている。又、各起歪部５９〜６１の両側面５
８ｃ〜６１ｃ，５８ｄ〜６１ｄには温度補償用のニッケ
ルゲージＲｎが貼着されている。
【００３９】従って、各起歪部５８〜６１には合計１６
個の歪ゲージが貼着されており、前述した第１実施例と
同様各起歪部５８〜６１の同一位置に設けられた歪ゲー
ジを直列に接続してブリッジ回路が構成される。尚、本
実施例は上記第１，第２実施例と異なりカバー５３内に
ロードセル本体５２が収納される構成であるので、歪ゲ
ージが損傷しにくく、又上下方向の高さ寸法を大きくと
れる構成であるので横方向の応力による歪が起歪部５８
〜６１に発生しにくく、これによる誤計測が防止されて
いる。
個の歪ゲージが貼着されており、前述した第１実施例と
同様各起歪部５８〜６１の同一位置に設けられた歪ゲー
ジを直列に接続してブリッジ回路が構成される。尚、本
実施例は上記第１，第２実施例と異なりカバー５３内に
ロードセル本体５２が収納される構成であるので、歪ゲ
ージが損傷しにくく、又上下方向の高さ寸法を大きくと
れる構成であるので横方向の応力による歪が起歪部５８
〜６１に発生しにくく、これによる誤計測が防止されて
いる。
【００４０】
【発明の効果】上述の如く、請求項１及び請求項２の発
明になるロードセルは、起歪部の側壁に横方向の貫通孔
を設けることにより、荷重に対して歪が生じやすい柔軟
な構成とすることができ、そのため起歪部の強度が減少
して受感部に印加される荷重が小さくても起歪部にその
荷重に応じた歪を生じせしめ、歪ゲージによる計測感度
を高めることができる。しかも、受感部の高さ寸法を確
保して水平方向の応力による誤差検出を防止して垂直方
向の荷重のみを正確に計測することができる等の特長を
有する。
明になるロードセルは、起歪部の側壁に横方向の貫通孔
を設けることにより、荷重に対して歪が生じやすい柔軟
な構成とすることができ、そのため起歪部の強度が減少
して受感部に印加される荷重が小さくても起歪部にその
荷重に応じた歪を生じせしめ、歪ゲージによる計測感度
を高めることができる。しかも、受感部の高さ寸法を確
保して水平方向の応力による誤差検出を防止して垂直方
向の荷重のみを正確に計測することができる等の特長を
有する。
【００４１】また、ロードセルを受感部及び起歪部を有
するロードセル本体とそれを収納するカバーとで構成す
ることにより、歪ゲージが損傷しにくくなる。また、ロ
ードセル本体の起歪部を底部で接続する構造として、ロ
ードセル本体をカバーで収納する構成とすることによ
り、起歪部の側壁に貫通孔を形成することが容易とな
る。
するロードセル本体とそれを収納するカバーとで構成す
ることにより、歪ゲージが損傷しにくくなる。また、ロ
ードセル本体の起歪部を底部で接続する構造として、ロ
ードセル本体をカバーで収納する構成とすることによ
り、起歪部の側壁に貫通孔を形成することが容易とな
る。
【００４２】請求項３のロードセルの加工方法により、
一つの円柱体より、切削加工及びドリル加工により起歪
部の側壁に貫通孔を設けた一体構造のロードセルでを製
作することが可能となり、感度及び精度の高いロードセ
ルを得ることができる。
一つの円柱体より、切削加工及びドリル加工により起歪
部の側壁に貫通孔を設けた一体構造のロードセルでを製
作することが可能となり、感度及び精度の高いロードセ
ルを得ることができる。
【図１】本発明になるロードセルの第１実施例の平面及
び横断面図である。
び横断面図である。
【図２】図１に示すロードセルの側面及び縦断面図であ
る。
る。
【図３】図１に示すロードセルの一部を切断して示す斜
視図である。
視図である。
【図４】歪ゲージを接続してなるブリッジ回路の回路図
である。
である。
【図５】起歪部に荷重が印加された状態を示す拡大図で
ある。
ある。
【図６】本発明の第２実施例の平面及び横断面図であ
る。
る。
【図７】図６中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図８】図６に示すロードセルの一部を切断して示す斜
視図である。
視図である。
【図９】本発明の第３実施例の正面及び縦断面図であ
る。
る。
【図１０】図９に示すロードセル本体の正面及び縦断面
図である。
図である。
【図１１】ロードセル本体の底面図である。
【図１２】図１０中Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図１３】図９に示すロードセルの一部を切断して示す
斜視図である。
斜視図である。
【図１４】従来のロードセルを示す斜視図である。
１１，５２ ロードセル本体 １３，５７ 受感部 １４ 周縁部 １８〜２０，２７，４４〜４９ 孔 ２１〜２３，５８〜６１ 起歪部 ２４〜２６，６３〜６６ 貫通孔 ２９ コネクタ ３０ ブリッジ回路 ４１〜４３ 補強用梁 ５１ ロードセル ５３ カバー ５４ 支持台 ６８，６９ 梁
Claims (1)
- 【請求項１】 中心部に設けられ被測定物の荷重を受け
る受感部と、 該受感部より水平方向に放射状に延在し、該受感部に作
用した荷重の大きさに応じて歪を生じさせ、歪ゲージが
装着される複数の起歪部と、該起歪部の先端部を連結する円筒状の周縁部とが一体的
に 形成されてなるロードセルにおいて、 該起歪部の側壁に横方向に貫通する貫通孔を設け、該周
縁部には該起歪部の側壁に形成する貫通孔を形成するた
めの貫通孔を設けてなることを特徴とするロードセル。 【請求項２】 円柱状の受感部と、該受感部の下方で水
平方向に放射状に延在し、該受感部に作用した荷重の大
きさに応じて歪を生じさせ、歪ゲージが装着される複数
の起歪部と、該起歪部を接続する円板状の底部と、から
なるロードセル本体と、 該ロードセル本体を収納するカバーとからなるロードセ
ルにおいて、 該起歪部の側壁に横方向に貫通する貫通孔を設けたこと
を特徴とするロードセル。 【請求項３】 円柱体の中央部に上方向に突出して受感
部を切削加工により形成する工程と、 該円柱体の軸方向に貫通する複数の貫通孔を穿設して中
央部より放射状に延在する起歪部及び円筒状の周縁部を
形成する工程と、 該周縁部に該起歪部の側壁に向けて貫通する貫通孔を形
成する工程と、 該周縁部に形成した貫通孔を通して該起歪部の側壁に横
方向の貫通孔を形成する工程と、から成る 請求項１記載
のロードセルの加工方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238443A JP2515645B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | ロ―ドセル及びその加工方法 |
| US07/943,444 US5349871A (en) | 1991-09-18 | 1992-09-10 | Load sensing device having improved load sensing ability |
| DE4231072A DE4231072C2 (de) | 1991-09-18 | 1992-09-17 | Kraftmeßgerät |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238443A JP2515645B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | ロ―ドセル及びその加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579930A JPH0579930A (ja) | 1993-03-30 |
| JP2515645B2 true JP2515645B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=17030302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3238443A Expired - Fee Related JP2515645B2 (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | ロ―ドセル及びその加工方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5349871A (ja) |
| JP (1) | JP2515645B2 (ja) |
| DE (1) | DE4231072C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7740593B2 (en) | 2005-12-09 | 2010-06-22 | Senorx, Inc | Guide block for biopsy or surgical devices |
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