JP3180316U

JP3180316U - ロードセルの過負荷防止装置のストッパ

Info

Publication number: JP3180316U
Application number: JP2012005963U
Authority: JP
Inventors: 誠真壁
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2022-10-01

Abstract

【課題】変位を少なくしたロードセルであって、過負荷防止装置のストッパの取り付け作業を精度良く、且つ、容易に行うことができる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の各メンバを構成する部材の内、固定側２と可動側３の内側を、互いに接触しない間隙ｄを設けて対向するように凸形状に突出して形成する。固定部メンバの凸状部には第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と同心である第２円形穴１０を設ける。更に、当該ロードセルに備えるストッパ部材１３について、ストッパ部材１３の基端部分を第１円形穴９に焼き嵌めにて固定し、且つ、ストッパ部材１３の先端部分を第２円形穴１０の内面との間に所定の隙間が生じるように第２円形穴１０の内面に位置させ、ストッパ部材１３の挿入方向の先端部にテーパ部を設け、ストッパ部材１３の中間部分をテーパ形状とする。
【選択図】図２

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のストッパ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加わ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。

更にまた、特許文献３では本出願人が、ロバーバル型のロードセルにおけるストッパに関する技術として、荷重に対するたわみ量が少ないロードセルの過負荷防止装置のストッパの構造を開示している。

特開平９−２８８０１９号公報特開２０１０−２４９７３１号公報実登第３１７５８８１号公報

しかし、特許文献３の技術では、この文献の図１（１）および図２の（１）に示すストッパピン１１および１２、１３を可動側メンバの凸部に設けた穴９に挿入し固定側メンバの凸部の穴１０に挿入する際、ストッパピン１１および１２、１３の外径と可動側メンバの凸部に設けた穴９および固定側メンバの凸部の穴１０との隙間が極めて少ないため、挿入作業が困難で作業性が悪い、特に焼嵌めによる嵌合作業においては敏速に行わなくてはならず、それ故、慌てて失敗をすることがあった。

ここで、本考案のストッパピンを焼き嵌めにて行う工法について少し述べると、一般に焼き嵌めは、嵌め込む部材の外径寸法より嵌め込まれる相手穴の内径寸法の方を小さく加工する。従って常温では入らない、しかし相手側を加熱すると穴は大きくなり嵌め込む部材は容易に挿入できる。つまり、嵌め込む部材の外径寸法と嵌め込まれる相手穴の内径寸法差は相手穴を加熱することにより穴が膨張して、嵌め込む部材の外径寸法より大きくなり容易に挿入できる程度の差を設けるものである。挿入した後、温度が下がれば嵌め込む部材と相手穴とは固着される。一旦固着すると外すことはできない。本考案においても、ストッパピンの外径より固定側メンバの凸部に設けた穴の方を小さくしている。そして、ストッパピンを挿入する穴を設けた固定側メンバの凸部を加熱する。加熱することにより挿入穴径は大きくなりストッパピンは容易に挿入できる。しかし時間と共に加熱した穴の方は温度が下がり、当該穴径も収縮するので素早く作業を進めなくてはならない。

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。

上記ストッパ部材は上記第１円形穴に嵌め込まれて固定される部分は焼き嵌めにて固定されることを特徴として、該ストッパ部材の先端部分がテーパ形状であることを特徴としている。

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おり、該先端部分がテーパ形状であることを特徴としている。

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の外径は上記ストッパ部材の基端部分の外径よりも小さくなるように形成されている。そして上記第１円形穴は上記第２円形穴よりも内径が小さく形成されている。且つ上記ストッパ部材の基端部分であって、上記第１円形穴と嵌合する部分の先端と、上記第２円形穴に位置する上記ストッパ部材の後端との間がテーパ形状であり、かつ、上記ストッパ部材の先端部分がテーパ形状であることを特徴としたものである。

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。また本考案では、上記ストッパ部材の基端部分と上記第１円形穴との嵌合を焼き嵌めにて固定することにしたので、上記ストッパ部材の軸心とそれぞれの穴の中心線を容易に合わせることができ、ストッパピンの外径と当該穴との隙間を精度良く小さくすることができた。このような隙間を得るためのストッパピンの挿入作業においても、該ストッパピンに所定のテーパを設けたので比較的短時間に挿入作業を行うことが可能になった。従って、従来のように、ストッパピンの挿入時の挿入不良がなくなり生産性が向上した。加工コストの低減、歩留まりの改善ができた。

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ストレート型ストッパピンの図である。本考案のロードセルの過負荷防止装置のテーパ付きストッパピンの図である。一般的なロバーバル型ロードセルの作用を示す概略図である。

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。１１ａはストッパピンのストレート部分を示す。１１ｂはストッパピン先端部分のテーパ形状の部分である。１３はテーパ付ストッパピンである。１３ａは固定側メンバの凸部に設けた穴９に焼き嵌めにて保持される保持部である。１２ａは固定側メンバの凸部に設けた穴９に焼き嵌めにて保持される保持部の先端部と１０の保持穴に位置するストッパ部材の後端間のテーパ部を示す。１２ｂは１０の保持穴に位置するストッパ部分である。１２ｃはストッパピン先端部分に設けたテーパ部分である。そして、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５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５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５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、金属の弾性疲労が生じる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は矩形状で内側に凸形状に加工され、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が設けられている。この穴９の穴径はストッパピン１１の外径ａより幾分小さく加工されている。これは焼き嵌めするためであり所定の温度に加熱すればストッパピン１１の外径ａより大きくなる寸法である。一方可動側メンバ３は矩形状で内側に凸形状に加工され、その上下方向の中心に円形の逃げ穴（ぬすみ穴）８が固定側メンバ２加工され手いる逃げ穴８と同心円であり、更にその逃げ穴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に示す構造は、ストッパピン１１をストレートピンとした場合の実施例である。図３に示すようにストッパピン１１はストレートの径をもつ丸棒状ストッパピンで、１１ｂに示すように挿入方向（先端部）にはテーパ部を設けている。

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１５の方向に挿入されるが、このとき固定メンバ側は焼き嵌めするための所定温度に加熱されている。加熱することにより、固定側メンバの凸部に設けた穴９が拡張して穴径は大きくなっている。従って、ストッパピン１１は矢印１５の方向に容易に挿入できるので素早く挿入する。そして、（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。この作業の終了時には固定側メンバの凸部に設けた穴９は焼き嵌め温度が下がり、ストッパピン１１と穴９は固着される。この状態になると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。この場合はストッパピンは１３である。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、ストッパピンとするには段付きとして可動側凸部に設けた穴１０より小さい外径となるが、段付きとすると挿入時に固定側凸部に設けた穴９の前面に当たり挿入が困難となる。そこで本考案は図４に示すストッパピン１３のテーパ形状とした。ピン径が大きい部分ａと小さい部分ｂを有し、その間を１２ａに示すようにテーパ形状としている。そして、固定側凸部の穴９にストッパピン１３を挿入するとき該固定側凸部の穴９は加熱して膨張させておき、素早くピン１３ａの部分を挿入する。固定側凸部に設けた穴９はこの作業の終了時には冷えてストッパピン１３ａの部分は固定される。このようにして焼き嵌めすると必然的にストッパピン先端部分１２ｂは可動側凸部に設けた穴１０に所定の隙間を持って位置する。つまり、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、ストッパピンにテーパ部分を設けたので、焼き嵌め作業における該ピンの挿入作業が容易になり、該ピンの挿入不良が少なくなりロードセルの製作歩留まりが向上した。また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。更に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ようになった。

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固定側メンバの凸部に設けた穴
１０可動部側メンバ凸部に設けたストッパピン保持穴
１１ストレートの径をもつ丸棒状ストッパピン
１１ａストッパピンで固定側の保持穴９によって保持されるストッパピンの保持部
１１ｂストレートの径をもつ丸棒状ストッパピンの先端部分のテーパ部
１３テーパ付きストッパピン
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

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、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のストッパにおいて、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であって、上記ストッパ部材は上記第１円形穴に嵌め込まれて固定される部分が焼き嵌めにて固定されることを特徴とし、上記ストッパ部材の先端部分がテーパ形状であるロードセルの過負荷防止装置のストッパ。
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の外径と同一の外径に形成されており、該ストッパ部材の先端部分がテーパ形状である請求項１に記載のロードセルの過負荷防止装置のストッパ。
上記第１円形穴と上記第２円形穴とは同一の内径であって、且つ上記ストッパ部材の先端部分の外径は上記ストッパ部材の基端部分の外径よりも小さく形成されており、かつ、上記ストッパ部材の基端部分であって、上記第１円形穴と嵌合する部分の先端と、上記第２円形穴に位置する上記ストッパ部材の後端との間がテーパ形状であり、かつ、上記ストッパ部材の先端部分がテーパ形状である請求項１に記載のロードセルの過負荷防止装置のストッパ。