JP3175881U - ロードセルの過負荷防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過負荷によるロードセルの破壊を保護するロードセルの過負荷防止装置であって、ストッパ部の隙間を小さくすることにより、変位を少なくして、外部過負荷で破損しない様にしたロードセルを提供する。
【解決手段】ロバーバル型ロードセルにおいて、各メンバを構成する部材の内、固定側２と可動側３の各々のメンバが内側に凸形状に突出して形成させており、それぞれの凸形状部４，５は互いに接触しない間隙ｄを設けて対向しており、断面が円柱状のストッパ部材１１を備え、固定部メンバの凸状部には断面が円形である第１円形穴９を設け、可動部メンバの凸状部には第１円形穴９と同心である断面が円形の第２円形穴１０を設ける。さらに、上記ストッパ部材１１の基端部分が上記第１円形穴９に嵌め込まれて固定され、且つ上記ストッパ部材１１の先端部分が上記第２円形穴１０の内面との間に所定の隙間が生じるように上記第２円形穴１０の内面に位置する構成とした。
【選択図】図１

Description

この考案は、ロバーバル型のロードセルにおける過負荷防止装置に関し、更に詳しくは、台秤、ホッパ秤など計量装置に用いるロバーバル型のロードセルであって、外部から過負荷（定格負荷荷重を超える荷重、オーバーロードとも言う）が作用したとき、ロードセルが破損しないように保護する装置に関するものである。

このような過負荷を防止する機構を備えたロードセルとしては、例えばロバーバル型のロードセルがある。ロバーバル型のロードセルの過負荷防止装置としては、特許文献１に記載のように、上ビームと下ビームの両方から内側に向かってストッパが設けられている。これらのストッパは左右方向に僅かな隙間が生じるように形成されている。そのため該ロードセルに上下方向から外力がかかって歪みが生じると、両ストッパが左右方向に変位して接触し、これ以上可動部が変位しなくなる。これによりロードセルに定格荷重を超える荷重が掛かってもロバーバル機構が破損しないことが記載されている。

しかし、ロバーバル機構に外力が加わるのは、特別の機構を設けない限り必ずしも上下方向の力ばかりではなく捻り方向の外力も加わることがある。上記の文献の技術では捻り方向の外力に対しては過負荷を防止できない。

上記のような力が加わった場合でもロバーバル型のロードセルを保護できる構造のストッパ機構として特許文献２に開示されている技術がある。この技術によれば、円形断面を持つ棒状のストッパとしているのでロードセルが捻れたとしても、ストッパ部材と円形穴との鉛直方向の隙間が変化することはない。と記載されている。

特開平９−２８８０１９号公報 特開２０１０−２４９７３１号公報

しかし、特許文献２の技術では、この文献の図２で示されているように、固定部４と可動部５の縦方向メンバの一方から他方に向けてストッパとしている構造がある。しかしこれはロバーバルのお互いの距離が長くなることがあり、この距離が長くなると棒状ストッパ７の寸法も長くなる。そして、固定部４と可動部５の縦方向メンバのお互いの距離が長くなると加工面において加工精度が問題になってくる。

このような場合の加工方法としては固定部４の外周部から可動部５に向けて一方向から穴明け加工がされるのが普通である。しかし固定部４と可動部５の縦方向メンバのお互いの間隔が広いと、例えば長いドリルが必要となり、その長いドリルの先端が振れて機械加工誤差が大きくなり高精度の同心穴が加工しにくい。

そこでこのような振れを少なくするために該ドリルの径を太くすることも考えられるが、所定荷重に対するロバーバル機構の設計条件から各メンバの大きさ（幅）も決定されており、上記同心穴径を大きくするにも限界がある。

また固定部４と可動部５の縦方向メンバのお互いの距離が長くなると、棒状ストッパも長くなる、棒状ストッパの長さが長くなると曲げモーメントが発生し所定の強度のストッパが得られない問題が生じる。この場合においても棒状ストッパの径を太くするか、または必要な強度を得るために材質を変更することも考えられるが、太くする場合には穴径を大きくする場合と同様の問題が生じ太くするには限界がある。また材質を代え例えば焼き入れなどを施すことも考えられるが、加工工程が増してコスト高になる。

上述したような課題を解決するために、本第１考案のロバーバル型ロードセルは、固定側と可動側の各メンバと、該各メンバと一体を成す起歪部を有する上部メンバと上記各メンバと一体を成す起歪部を有する下部メンバとにより構成されたロバーバル型ロードセルであり、上記固定側と上記可動側の各メンバとを貫通して設けられた断面が円形である円柱状のストッパ部材を備えたロードセルであって、

上記ロバーバルを構成する上記固定側メンバの内側は凸形状に突出して形成され、更に上記可動側メンバも内側に凸状に突出して形成されており、上記それぞれの凸形状部は互いに接触しない間隙を設けて対向しており、

上記固定側メンバには断面が円形である第１円形穴が上記可動側メンバ内側凸状部に向かって形成されており、上記可動側メンバには断面が円形であって且つ第１円形穴と同心である第２円形穴が上記固定側メンバ内側凸状部に向かって形成されており、

上記ストッパ部材の基端部分が上記第１円形穴に嵌め込まれて固定され、且つ上記ストッパ部材の先端部分が上記第２円形穴の内面との間に所定の隙間が生じるように上記第２円形穴の内側に位置するように構成されている。

本第２の考案は、上記第１円形穴は上記第２円形穴よりも内径が小さく、且つ上記ストッパ部材の先端部分は上記ストッパ部材の基端部分と同じ外形になるように形成されている。

本第３の考案は、上記第１円形穴と上記第２円形穴とは同じ内径であり、且つ上記ストッパ部材の先端部分は上記ストッパ部材の基端部分よりも外形が小さくなるように形成されている。上記第１円形穴は上記第２円形穴よりも内径が小さく、且つ上記ストッパ部材の先端部分は上記ストッパ部材の基端部分と同じ外形になるように形成されている。

本考案のロードセルの過負荷防止装置は、固定部２の凸部４と可動部３の凸部５との間ｄを短くしたので、機械加工時の例えばドリルの振れが少なく精度の高い加工ができる。またストッパピンの長さがも短くできるので従来の長いピンと比較してピン自体のたわみ量が小さくなり、ストッパ強度を容易に向上させることができる。またストッパが比較的小さくできるので加工コストが低減できる。これらの相乗効果として隙間１４が小さくできる。そしてこの構造にすることによりストッパピンを挿入するだけで自動的に所定の隙間が形成される。従ってロードセルの製作にあたって隙間の微調整などに要する調整作業時間が不要となりロードセルの製作時間が短縮でき製作工数が軽減できる。また一方、ロードセルとして変位が少なくできるので、固有振動数の高いロードセルが製作できる。従って応答性の良いロードセルが提供できる。

本考案におけるロードセルの過負荷防止装置においてストッパピンがストレートピンの場合の実施例を示す。 本考案におけるロードセルの過負荷防止装置においてストッパピンが段付きピンの場合の実施例を示す。 本考案のロードセルの過負荷防止装置の実施例の斜視図である。 一般的なロバーバル型ロードセルの作用概略図 従来のロードセルの過負荷防止装置の実施例の斜視図である。

以下、図面にしたがって本考案の実施の形態について説明する。

各図において共通の構成部位は同一番号で示す。１はロバーバル型ロードセル、２は固定側メンバ、３は可動側メンバ、４は固定側メンバの凸形状部、５は可動側メンバの凸形状部、６は上部メンバ、７は下部メンバ、８は逃げ穴、９はストッパピンを固定する固定側メンバの凸部に設けた穴、１０は可動側メンバの凸部に設けたストッパを形成するストッパピン径ａより大きい保持穴、１１はストレートの径をもつ丸棒状ストッパピンである。１２はストッパピンのストッパ部である。１３は固定側メンバの凸部に設けた穴９に保持される保持部である。ａはストッパピン保持部の径、ｂはストッパピンの径、ｄは互いの対面する凸上部の接触しない間隙である。

図１に示すように本考案のロバーバル型ロードセルは、固定側メンバ２、可動側メンバ３、上部メンバ６および下部メンバ７の４メンバによりロバーバル型を形成した矩形状になっていて起歪体と称している。本ロードセルを計量装置に応用した場合について説明する。ここで、固定側メンバとは本ロードセルを支持するための計量装置の固定フレームに固着する側のメンバである。また一方、可動側メンバとは計量装置の例えば被計量物を載置するための載せ皿を取り付ける側であり、いわゆるロードセルに荷重を掛ける側のメンバである。

一般にロバーバル型ロードセルに荷重がかかったときのロバーバルの歪みについて概略を説明する。図４に示すように、ロバーバル型ロードセルの固定側メンバは４４であり例えば固定壁（斜線部分）に固着されているものとする。一方可動側メンバは４５であり前述の載せ皿を取り付ける側に相当する。今、図４の（ａ）の状態では無荷重であるとする。この状態で可動側メンバ４５に荷重が掛かると、図４の（ｂ）に示すように矢印方向に押されて平行四変形が変形して下部のストッパ４７に当接する。

ロバーバルはこのように変形するが、この変形量にも限界がある。これは計量器として用いるのであるから、掛かる荷重とたわみ量が所定荷重の範囲内で比例関係であることが必要であり、金属の弾性限界内で作用するように設計されている。

本考案のロードセルにおいては、図1に示すようにロバーバル型を形成した矩形状の起歪体において、固定側メンバ２は矩形状の内側に凸の形状に加工され、上下方向の中心に円形の逃げ穴（ぬすみ穴）８が加工され、更に逃げ穴８と同心円のストッパピン１１を保持する穴９を設けられている。一方可動側メンバ３は矩形状の内側に凸の形状に加工され、その上下方向の中心に円形の逃げ穴（ぬすみ穴）８が加工され、更に逃げ穴８と同心円のストッパピン１１の外形ａより大きい穴１０が設けられていて、互いの凸状部は接触しない隙間ｄを有している。

図1の（２）に示すようにストッパピン１１は固定側メンバの穴９より矢印の方向に挿入され、（３）に示すように対面している可動側メンバに設けた穴１０まで挿入する。この状態で本考案のロードセルはストッパ隙間１４が形成される。

次に、ストッパピン１１が段付きの場合について図２により説明する。この場合は固定側凸部と可動側凸部に設けた同心円穴は同一の内径としている。つまり、図２における固定側凸部に設けた穴９と、可動側凸部に設けた穴１０とは同一径である。従って、ストッパピンは段付きとしている。図２の（１）に示すストッパピンは１３のピン径が大きい部分と小さい部分を有し、（２）に示すように固定側凸部に挿入したときピン１３の部分は固定側凸部に設けた穴９により固定される。そしてストッパピン先端部近傍は可動側凸部に設けた穴１０に位置する。この状態で本考案のロードセルはストッパ隙間１４が形成される。

本考案によれば、ロバーバル型ロードセルにおけるストッパ部が精密に製作できるので、高精度の計量装置に応用できる。また、変位の少ないロードセルが実現できるので固有振動数が高くすることができ、高速性が要求される計量装置に応用できる。

１ ロバーバル型ロードセル
２ 固定側メンバ
３ 可動側メンバ
４ 固定側メンバの凸形状部
５ 可動側メンバの凸形状部
６ 上部メンバ
７ 下部メンバ
８ 逃げ穴
９ ストッパ部を形成する可動部側メンバの凸部に設けた穴
１０ 固定側メンバの凸部に設けたストッパピン保持穴
１１ ストッパピンで固定側の保持穴１０によって保持されるストッパピンの保持部
１２ ストッパピン
ａ ストッパピン保持部の径
ｂ ストッパピンの径
ｄ 互いの凸状部が接触しない間隙

Claims (3)

1. 固定側と可動側の各メンバと、該各メンバと一体を成す起歪部を有する上部メンバと上記各メンバと一体を成す起歪部を有する下部メンバとにより構成されたロバーバル型ロードセルであり、上記固定側と上記可動側の各メンバとを貫通して設けられた断面が円形である円柱状のストッパ部材を備えたロードセルであって、上記ロバーバルを構成する上記固定側メンバの内側は凸形状に突出して形成され、更に上記可動側メンバの内側は凸状に突出して形成されており、上記それぞれの凸形状部は互いに接触しない間隙を設けて対向しており、上記固定側メンバには断面が円形である第１円形穴が上記可動側メンバ内側凸状部に向かって形成されており、上記可動側メンバには断面が円形であって且つ第１円形穴と同心である第２円形穴が上記固定側メンバ内側凸状部に向かって形成されており、上記ストッパ部材の基端部分が上記第１円形穴に嵌め込まれて固定され、且つ上記ストッパ部材の先端部分が上記第２円形穴の内面との間に所定の隙間が生じるように上記第２円形穴の内側に位置する構成としたことを特徴とするロードセルの過負荷防止装置。
2. 上記第１円形穴は上記第２円形穴よりも内径が小さく、且つ上記ストッパ部材の先端部分は上記ストッパ部材の基端部分と同じ外形になるように形成されている、請求項１に記載のロードセルの過負荷防止装置。
3. 上記第１円形穴と上記第２円形穴とは同じ内径であり、且つ上記ストッパ部材の先端部分は上記ストッパ部材の基端部分よりも外形が小さくなるように形成されている、請求項１に記載のロードセルの過負荷防止装置。