JP3233210U

JP3233210U - ロードセル

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Publication number: JP3233210U
Application number: JP2021001909U
Authority: JP
Inventors: 黄育賢; 梁翊民; 呂杰鍠
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: US20220082432A1; US11821782B2; TWM624268U; CN216012549U; EP3971546A1

Abstract

【課題】ロードセルが過負担により永久変形が発生して損傷することを回避できる、弾性素子、少なくとも１つの歪みゲージ及び位置規制具を含むロードセルを提供する。【解決手段】弾性素子は、第１端部１１ａ、第２端部１２ｂ及び歪み領域１３ａを有し、第１端部及び第２端部は、軸方向に沿って設けられ、互いに反対面であり、歪み領域は、第１端部と第２端部との間に位置する。少なくとも１つの歪みゲージ２０は、歪み領域に設けられ、作用力が第１方向に沿って第１端部に加えられると、歪み領域は、少なくとも１つの歪みゲージを変形させ、特定範囲内で作用力を測定し、標準化する。位置規制具３０は、弾性素子に接続され、位置規制具と弾性素子との間に隙間Ｇが形成される。隙間は、間隔距離Ｄ０を有し、間隔距離は、作用力に反比例する。間隔距離がゼロである場合、作用力は特定範囲よりも大きく、位置規制具は弾性素子を支持して歪み領域の変形を制限する。【選択図】図１

Description

本考案は、ロードセル（ｌｏａｄｃｅｌｌ）に関し、特に制限部の支持作用及び隙間の変位制限作用により、特定範囲内の負荷作用力を測定し、ロードセルが過負荷により不可逆的な永久変形が発生して損傷することを回避できる円盤式ロードセルに関する。

ロードセルの機能は、張力、圧力又はトルクといった力を測定及び標準化可能な電気信号に変換することである。ロードセルに加えられる作用力の増大に伴い、電気信号は比例して変化する。歪みゲージロードセル（Ｓｔｒａｉｎｇａｕｇｅｌｏａｄｃｅｌｌ）は、工業環境で最も一般的なロードセルであり、正確性が高く、機能が多く、コストが低いなどの利点を有する。従来の歪みゲージ力伝達装置の構造は、弾性素子及び歪みゲージを含み、歪みゲージは、弾性素子に固定される。弾性素子は、例えば、アルミニウム、合金鋼又はステンレス鋼で作製されるため、非常に堅固であるが、弾性が非常に小さい。ロードセルに力が加えられると、弾性素子はやや変形し、弾性素子に設けられた歪みゲージも変形することで、歪みゲージにおける抵抗が変化する。歪みゲージにおける抵抗の変化により電圧を測定することができる。電圧の変化は、ロードセルに加えられる力に比例するため、ロードセルの出力から力の大きさを計算することができる。

従来のロードセルは、特定の方向に沿って特定の範囲で測定する。例えば、円盤式ロードセルは、射出成形プロセスでの軸方向における力の測定に使用される。ロードセルが受ける力が特定の範囲を超えると、弾性素子が過負荷になるため、例えば、円盤構造の弾性素子に不可逆的な永久変形が発生して損傷する場合がある。

上記の事情を鑑みて、特定範囲内の負荷作用力を測定しつつ、ロードセルが過負荷により不可逆的な永久変形が発生して損傷することを回避し、上記問題を解決できる円盤式ロードセルを提供する必要がある。

本考案は、円盤式ロードセルを提供することを目的とする。過負荷によるロードセルの不可逆的な永久変形及び他の材料の損傷を回避するために、ロードセルの構造に対して、位置規制具の特殊設計を導入する。位置規制具と弾性素子との間に隙間が形成されることで、ロードセルは、一定の空間内で変形することができる。位置規制具の支持及び変位制限の作用下で、ロードセルが過負荷により変形して損傷することが回避される。隙間が空間的には弾性素子に固定された歪みゲージに対応するため、シーラントが隙間に充填されて歪みゲージを被覆する際に、歪みゲージが湿気又は埃から保護されるのにより有利である。

上記目的を達成するために、本考案は、弾性素子、少なくとも１つの歪みゲージ及び位置規制具を含むロードセルを提供する。弾性素子は、第１端部、第２端部及び歪み領域を有し、第１端部及び第２端部は軸方向に沿って設けられ、互いに反対面であり、歪み領域は、第１端部と第２端部との間に位置する。少なくとも１つの歪みゲージは、歪み領域に設けられ、作用力が第１方向に沿って第１端部に加えられると、歪み領域は少なくとも１つの歪みゲージを変形させ、特定範囲内で作用力を測定し、標準化する。位置規制具は、弾性素子に接続され、位置規制具と弾性素子との間に隙間が形成される。

一実施例において、歪み領域及び少なくとも１つの歪みゲージは、第１方向と異なる第２方向に沿って設けられる。

一実施例において、弾性素子は、第１本体、第２本体及び接続部を含み、第２本体は、第１本体と同心円になるように第１本体の外周縁に設けられ、接続部は、第１本体と第２本体との間に接続され、第１端部及び第２端部は、それぞれ第１本体及び第２本体に位置し、歪み領域は、接続部に位置する。

一実施例において、第１本体、第２本体及び接続部はいずれも環状体構造であり、第１本体、接続部及び第２本体は、この順に内から外へ設けられる。

一実施例において、第１端部は受力端であり、第１本体の頂面に位置し、第２端部は接続端であり、第２本体の底面に位置する。

一実施例において、第１端部と第２端部は、軸方向において互いにずれており、隙間は、空間的には第１端部に対応する。

一実施例において、歪み領域及び少なくとも１つの歪みゲージは、軸方向に沿って延伸して設けられる。

一実施例において、弾性素子は、第１本体、第２本体及び接続部を含み、第１本体及び第２本体は、軸方向に沿って積層して設けられ、互いに同心円となるようにもうけられ、接続部は、第１本体と第２本体との間に接続され、第１端部及び第２端部は、それぞれ第１本体及び第２本体に位置し、歪み領域は、接続部に位置する。

一実施例において、第１本体、第２本体及び接続部は、いずれも環状体構造である。

一実施例において、第１端部は受力端であり、第１本体の頂面に位置し、第２端部は固定端であり、第２本体の底面に位置する。

一実施例において、第１端部と第２端部は軸方向において互いに対応し、隙間は、第１端部と第２端部との間に位置する。

一実施例において、少なくとも１つの歪みゲージは、歪み領域に放射状に配置された複数の歪みゲージを含み、ブリッジ回路となるように設けられ、作用力を電気信号に変換するように構成される。

一実施例において、隙間は間隔距離を有し、間隔距離は、作用力に反比例し、間隔距離がゼロである場合、作用力は特定範囲よりも大きく、位置規制具は、弾性素子を支持して歪み領域の変形を制限する。

上記目的を達成するために、本考案は、第１本体、第２本体、接続部、少なくとも１つの歪みゲージ及び位置規制具を含むロードセルを提供する。第１本体は、第１端部を有する。第２本体は、第２端部を有する。接続部は、第１本体と第２本体との間に接続され、歪み領域を有し、第１端部及び第２端部は、軸方向に沿って配列される。少なくとも１つの歪みゲージは、歪み領域に設けられ、作用力が第１方向に沿って第１端部に加えられると、歪み領域は少なくとも１つの歪みゲージを変形させ、特定範囲内で作用力を測定し、標準化する。位置規制具は、第２本体に接続され、位置規制具と第１本体との間に隙間が形成される。

一実施例において、第１端部は、受力端であり、第１本体の頂面に位置し、第２端部は、接続端であり、第２本体の底面に位置し、第１端部と第２端部とは軸方向において互いにずれており、隙間は、空間的には第１端部に対応する。

一実施例において、第１本体、第２本体及び接続部は、いずれも環状体構造であり、第１本体、接続部及び第２本体は、この順に第１方向に沿って積層して設けられる。

一実施例において、第１端部は受力端であり、第１本体の頂面に位置し、第２端部は固定端であり、第２本体の底面に位置し、第１端部と第２端部は軸方向において互いに対応し、隙間は、第１端部と第２端部との間に位置する。

隙間は間隔距離を有し、間隔距離は、作用力に反比例し、間隔距離がゼロである場合、作用力は特定範囲よりも大きく、位置規制具は、第１本体を支持して歪み領域の変形を制限する。

本考案の第１実施例に係るロードセルの構造の断面模式図である。本考案の第１実施例に係るロードセルの回路図である。本考案の第１実施例に係るロードセルが力を受けて変形する断面模式図である。本考案の第１実施例に係るロードセルが過負荷により最大変形する断面模式図である。本考案の第２実施例に係るロードセルの構造分解図である。本考案の第２実施例に係るロードセルを別の視点から見た構造分解図である。本考案の第２実施例に係るロードセルの立体構造図である。本考案の第２実施例に係るロードセルの断面構造図である。本考案の第２実施例に係るロードセルの断面図である。本考案の第３実施例に係るロードセルの構造分解図である。本考案の第３実施例に係るロードセルを別の視点から見た構造分解図である。本考案の第３実施例に係るロードセルの立体構造図である。本考案の第３実施例に係るロードセルの断面構造図である。本考案の第３実施例に係るロードセルの断面図である。

以下、本考案の特徴及び利点を示す典型的な実施例を詳しく説明する。本考案は異なる態様で様々な変形があり、これらの変形はいずれも本考案の範囲内に含まれ、その説明及び図面は本質的に本考案を説明するためのものであり、本考案を制限するものではない。

図１〜３に示すように、本考案の第１実施例に係るロードセル１は、弾性素子１０、少なくとも１つの歪みゲージ２０及び位置規制具３０を含む。弾性素子１０は円盤状であり、構造的には第１本体１１、第２本体１２及び接続部１３を含む。第２本体１２は、第１本体１１と同心円になるように第１本体１１の外周縁に周設される。中心軸Ｊの方向は、例えば、Ｚ軸方向に平行であり、即ち、Ｚ軸は、軸方向とみなされてもよい。接続部１３は、第１本体１１と第２本体１２との間に接続される。言い換えれば、第１本体１１、接続部１３及び第２本体１２は、この順に内から外へ環状に設けられる。弾性素子１０の第１本体１１、第２本体１２及び接続部１３は、それぞれ第１端部１１ａ、第２端部１２ｂ及び歪み領域１３ａを有する。第１端部１１ａは受力端であり、第１本体１１の頂面に位置し、第２端部１２ｂは接続端であり、第２本体１２の底面１２ｂに位置する。さらに、第１本体１１の頂面（即ち、第１端部１１ａ）は、第２本体１２の頂面１２ａよりも外へ突出して階段構造を形成し、これによって、第１端部１１ａが受力端として機能するのに有利である。第２本体１２の底面（即ち、第２端部１２ｂ）は、第１本体１１の底面１１ｂよりも外へ突出して階段構造を形成し、これによって、第２端部１２ｂが接続端として機能するのに有利である。本実施例において、第１端部１１ａ及び第２端部１２ｂは、例えば、軸方向に沿って設けられ、互いに反対面であり、歪み領域１３ａは、第１端部１１ａと第２端部１２ｂとの間に位置する。少なくとも１つの歪みゲージ２０は、歪み領域１３ａに設けられる。本実施例において、歪み領域１３ａ及び少なくとも１つの歪みゲージ２０は、例えば、径方向である第２方向に沿って延伸して設けられ、第２方向である径方向はＸＹ平面に平行であり、例えば、軸方向（即ちＺ軸方向）と異なる。本実施例において、位置規制具３０は、例えば、軸方向において隙間Ｇが形成されるように弾性素子１０に接続される。

本実施例において、少なくとも１つの歪みゲージ２０について、４つの歪みゲージＳ１〜Ｓ４で説明する。４つの歪みゲージＳ１〜Ｓ４は、歪み領域１３ａに設けられ、それぞれ接続部１３の上面及び下面に固定される。好ましくは、歪みゲージＳ１と歪みゲージＳ４は空間的に互いに対応する１対の歪みゲージであり、それぞれ接続部１３の上面及び下面に対称に設けられる。また、歪みゲージＳ２と歪みゲージＳ３は空間的に互いに対応する１対の歪みゲージであり、それぞれ接続部１３の上面及び下面に対称に設けられる。本実施例において、ロードセル１の弾性素子１０は、例えば、アルミニウム、合金鋼又はステンレス鋼で作製されてもよいが、これらに限定されない。作用力Ｆ１が例えば軸方向の第１方向（即ち、Ｚ軸方向の逆方向）に沿ってロードセル１の第１端部１１ａに加えられると、第１本体１１は第２本体１２に対して変位し、接続部１３の歪み領域１３ａはやや変形するが、過負荷にならないので、変形した後、元の形状に回復できる。弾性素子１０上の歪み領域１３ａが変形するときに、接続部１３に固定された歪みゲージＳ１〜Ｓ４も変形し、特定範囲内で上記作用力Ｆ１を測定し、標準化する。本実施例において、各歪みゲージＳ１〜Ｓ４は、例えば、金属線又は金属シートで構成され、格子状に設けられ、接続部１３に付着される。本実施例において、図２に示すように、４つの歪みゲージＳ１〜Ｓ４はブリッジ回路に設けられる。歪みゲージＳ１〜Ｓ４が変形すると、対応する抵抗Ｒ１〜Ｒ４は変化する。歪みゲージＳ１〜Ｓ４に対応する抵抗Ｒ１〜Ｒ４の変化結果に基づいて電圧Ｖを測定することができる。この電圧Ｖの変化は、ロードセル１に加えられる作用力Ｆ１と比例する。従って、加えられる作用力Ｆ１の値は、ロードセル１の出力により計算することができる。

本実施例において、作用力Ｆ１が例えば軸方向の第１方向（即ち、Ｚ軸方向の逆方向）に沿って第１端部１１ａに加えられると、歪み領域１３ａにおける接続部１３は、少なくとも１つの歪みゲージ２０を変形させ、作用力Ｆ１を電気信号に変換し、特定範囲内で作用力Ｆ１を測定し、標準化することを実現する。ロードセル１に加えられる作用力Ｆ１の増大に伴い、電気信号も比例して変化する。本実施例において、ロードセル１の第１端部１１ａに加えられる作用力Ｆ１により歪みゲージＳ３及びＳ４が張力を受けて引っ張られる場合、歪みゲージＳ３及びＳ４の金属線が長くなることで、歪みゲージＳ３及びＳ４に対応する抵抗Ｒ３及びＲ４が増大する一方、圧力を受ける場合、逆方向に変化する。ロードセル１の第１端部１１ａに加えられる作用力Ｆ１により歪みゲージＳ１及びＳ２が圧力を受けて圧縮される場合、歪みゲージＳ１及びＳ２の金属線が短くなることで、歪みゲージＳ１及びＳ２に対応する抵抗Ｒ１及びＲ２が小さくなる。歪みゲージＳ１−Ｓ４を弾性素子１０の歪み領域１３ａに取り付けることにより、ロードセル１は、測定値の微小な変化を反映できるとともに、特定範囲内で上記作用力Ｆ１を測定し、標準化することができる。なお、本考案はこれに限定されない。

一方、本実施例において、位置規制具３０の頂面３１は、弾性素子１０の第２本体１２の第２端部１２ｂに接続され、位置規制具３０の頂面３１は、例えば、軸方向において隙間Ｇが形成されるように、第１本体１１の底面１１ｂに対向する。本実施例において、隙間Ｇは間隔距離Ｄを有する。作用力Ｆ１が例えば軸方向の第１方向（即ち、Ｚ軸方向の逆方向）に沿ってロードセル１の第１端部１１ａに加えられると、弾性素子１０の接続部１３は変形し、隙間Ｇに対応する間隔距離Ｄが徐々に小さくなる。隙間Ｇの間隔距離Ｄがゼロになるまで、ロードセル１は、特定範囲内でロードセル１に加えられる作用力Ｆ１を正確に測定することができる。

図４は、本考案の第１実施例に係るロードセルが過負荷により最大変形が発生したことを示す模式図である。ロードセル１に加えられた作用力Ｆ２が特定範囲を超えた場合、この１対の隙間Ｇの間隔距離Ｄは完全に消え、位置規制具３０の頂面３１は第１本体１１の底面１１ｂを支持し、ロードセル１の弾性素子１０の変形を特定の空間内に制限する。言い換えれば、間隔距離Ｄは作用力Ｆ１に反比例する。隙間Ｇの間隔距離Ｄがゼロである場合、即ち、作用力Ｆ２がロードセル１の測定範囲より大きい場合、位置規制具３０は、弾性素子１０の第１本体１１を支持し、弾性素子１０の変形を制限することができる。本実施例において、ロードセル１の位置規制具３０と弾性素子１０の第１本体１１との間の隙間Ｇは、例えば、０．１ｍｍの間隔距離Ｄを有し、ロードセル１は、２０トン以下の作用力Ｆ１を測定する。なお、本考案はこれに限定されない。また、本実施例において、位置規制具３０は、頂面３１において空間的には第１本体１１の底面１１ｂに対向するバンプ３１ａをさらに有し、バンプ３１ａの高さは、必要な隙間Ｇの間隔距離Ｄを実現するために、実際な使用に応じて調整することができる。なお、本考案はこれに限定されない。

図５−図９に示すように、本考案の第２実施例において、ロードセル１ａは、図１−図４に示されるロードセル１と類似し、同じ符号は同じ素子、構造及び機能を表すので、説明を省略する。本実施例において、第１本体１１、第２本体１２及び接続部１３はいずれも環状体構造である。第１本体１１、接続部１３及び第２本体１２は、この順に互いに同心円となるように内から外へ設けられる。第１本体１１、接続部１３及び第２本体１２は、例えば、同じ材料で一体成型されてもよいが、これに限定されない。本実施例において、第１本体１１の頂面（即ち、第１端部１１ａ）は第２本体１２の頂面１２ａよりも外へ突出して第１端部１１ａをロードセル１ａの受力端として形成する。第２本体１２の底面（即ち、第２端部１２ｂ）は、第１本体１１の底面１１ｂよりも外へ突出して第２端部１２ｂを形成し、位置規制具３０の頂面３１に接続される。また、第１本体１１の底面１１ｂは、第２本体の底面（即ち、第２端部１２ｂ）よりも内へ凹んで階段構造を形成し、これによって、第１本体１１の底面１１ｂと位置規制具３０の頂面３１との間に隙間Ｇが形成される。本実施例において、位置規制具３０の底面３２は、ロードセル１ａの固定端となるように構成される。本実施例において、第１本体１１の第１端部１１ａと第２本体１２の第２端部１２ｂは、軸方向に沿って互いにずれており、隙間Ｇは、空間的には第１端部１１ａに対応して第１本体１１の底面１１ｂと位置規制具３０の頂面３１との間に形成される。本実施例において、第２本体１２の第２端部１２ｂは、複数の第１固定孔１４を有する。位置規制具３０は、頂面３１と底面３２を貫通するとともに、空間的には第１固定孔１４に対応する複数の第２固定孔３３を有する。ロードセル１は、複数の固定素子４０を更に含む。各固定素子４０はそれぞれ対応する位置規制具３０の第２固定孔３３を通じて第２本体１２の第１固定孔１４に噛み合うことにより、第２本体１２の第２端部１２ｂと位置規制具３０の頂面３１とが接続され、第１本体１１の底面１１ｂと位置規制具３０の頂面３１との間に隙間Ｇが形成される。隙間Ｇは、例えば、軸方向において第１本体１１の第１端部１１ａに対応する。他の実施例において、弾性素子１０と位置規制具３０は、例えば一体成型されてもよく、例えば、アルミニウム、合金鋼又はステンレス鋼で作製されてもよいが、本考案はこの限りではない。本実施例において、複数の歪みゲージ２０は、接続部１３に形成される歪み領域１３ａ内に放射状に配置され、ブリッジ回路となるように配置され、作用力Ｆ１（図３）を電気信号に変換する。ロードセル１ａは、アダプタ５０を更に含む。アダプタ５０は、例えば、第２本体１２の外周縁に設けられ、歪みゲージ２０に電気的に接続され、作用力Ｆ１から変換された電気信号を伝送する。さらに、本実施例において、ロードセル１ａは、例えば、保護層１５をさらに含む。保護層１５は、空間的には歪み領域１３ａ及び歪みゲージ２０に対応し、歪みゲージ２０が露出しないように歪みゲージ２０を被覆することにより、歪みゲージ２０が湿気又は埃から保護される。なお、本考案はこの限りではない。

本実施例において、各隙間Ｇは、例えば、軸方向において間隔距離Ｄを有する。作用力Ｆ１（図３）が例えば第１方向（即ち、Ｚ軸方向の逆方向）に沿ってロードセル１ａの第１端部１１ａに加えられると、弾性素子１０の接続部１３は変形し、隙間Ｇに対応する間隔距離Ｄは徐々に小さくなる。隙間Ｇの間隔距離Ｄが消えるまで、ロードセル１ａは、特定範囲内でロードセル１ａに加えられた作用力Ｆ１を正確に測定することができる。一方、ロードセル１ａに加えられた作用力Ｆ２（図４）が特定範囲を超える場合、隙間Ｇの間隔距離Ｄは完全に消え、位置規制具３０の頂面３１は第１本体１１の底面１１ｂを支持し、ロードセル１ａの弾性素子１０の変形を特定の空間内に制限する。言い換えれば、間隔距離Ｄは、作用力に反比例する。隙間Ｇの間隔距離Ｄがゼロである場合、即ち、作用力Ｆ２がロードセル１ａの特定の測定範囲より大きいことを示す場合、位置規制具３０は、弾性素子１０の第１本体１１を支持し、弾性素子１０の変形を制限することができる。本実施例において、ロードセル１ａの位置規制具３０と弾性素子１０の第１本体１１との間の隙間Ｇは、例えば、０．１ｍｍの間隔距離Ｄを有し、２０トン以下の力を測定することができる。しかし、位置規制具３０と弾性素子１０の第１本体１１との間に隙間Ｇを設計することにより、ロードセル１ａは、そこに加えられた２０トンを超える過度の作用力Ｆ２に耐えることができ、ロードセル１ａの弾性素子１０が損傷しない。位置規制具３０の支持及び変位制限作用下で、ロードセル１ａの弾性素子１０が過度の作用力により変形して損傷することが回避される。他の実施例において、弾性素子１０の第１本体１１、接続部１３、第２本体１２及び位置規制具３０の輪郭は実際の必要に応じて調整することができる。なお、本考案はこの限りではない。

図１０−図１４に示すように、本考案の第３実施例において、ロードセル１ｂは、図５−図９に示されるロードセル１ａに類似し、同じ符号は、同じ素子、構造及び機能を表すので、ここで説明を省略する。本実施例において、第１本体１１及び第２本体１２は、例えば、軸方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って同心円となるように積層して設けられる。中心軸Ｊの方向は、例えば、Ｚ軸方向に平行である。Ｚ軸方向は、軸方向とみなされ得る。接続部１３は、第１本体１１と第２本体１２との間に接続される。第１端部１１ａ及び第２端部１２ｂは、それぞれ第１本体１１の頂面及び第２本体１２の底面に位置し、歪み領域１３ａは、接続部１３に位置する。また、第１本体１１の第１端部１１ａは、ロードセル１ｂの受力端となるように構成され、第２本体１２の第２端部１２ｂは、ロードセル１ｂの固定端となるように構成される。第１本体１１の底面１１ｂ及び第２本体１２の頂面１２ａは、それぞれ接続部１３の対向する両端に接続されることにより、第１本体１１の底面１１ｂと第２本体１２の頂面１２ａとの間に歪み領域１３ａが形成される。本実施例において、第１端部１１ａと第２端部１２ｂは、例えば、軸方向において互いに対応する。隙間Ｇは、第１端部１１ａと第２端部１２ｂとの間に位置する。本実施例において、歪み領域１３ａ及び少なくとも１つの歪みゲージ２０は、軸方向（即ち、Ｚ軸方向）に沿って延伸して設けられる。

本実施例において、第２本体１２は、第２本体１２の頂面１２ａと第２端部１２ｂとを貫通する複数の第１固定孔１４を有する。位置規制具３０ａは、底面３２に設けられるとともに空間的には第１固定孔１４に対向する複数の第２固定孔３３を有する。ロードセル１ｂは、複数の固定素子４０をさらに含む。各固定素子４０は、それぞれ対応する第２本体１２の第１固定孔１４を通じて位置規制具３０ａの第２固定孔３３に噛み合うことで、第２本体１２の第２端部１２ｂと位置規制具３０ａの底面３２が接続され、第１本体１１の底面１１ｂと位置規制具３０ａの頂面３１との間に隙間Ｇが形成される。隙間Ｇは、例えば、軸方向において第１本体１１の第１端部１１ａ及び第２本体１２の第２端部１２ｂに対応する。他の実施例において、弾性素子１０と位置規制具３０ａは例えば一体成型され、例えば、アルミニウム、合金鋼又はステンレス鋼で作製されてもよいが、本考案はこの限りではない。本実施例において、複数の歪みゲージ２０は、互いにずれるように接続部１３に形成された歪み領域１３ａ内に放射状に配置され、ブリッジ回路となるように配置され、作用力Ｆ１（図３）を電気信号に変換するように構成される。ロードセル１ｂは、アダプタ５０を更に含む。アダプタ５０は、例えば、第２本体１２の外周縁に設けられ、歪みゲージ２０に電気的に接続され、作用力Ｆ１から変換された電気信号を伝送するように構成される。さらに、本実施例において、第１本体１１は、第１端部１１ａ及び底面１１ｂを貫通して接続部１３の外周縁まで連通する複数の貫通孔１６を含む。弾性素子１０、歪みゲージ２０及び位置規制具３０ａを組み立てた後、貫通孔１６を介してシーラント（図示せず）を注入して歪み領域１３ａの歪みゲージ２０を密封することができる。これによって、歪みゲージ２０は露出することなく、歪みゲージ２０が湿気又は埃から保護される。なお、本考案はこの限りではない。

本実施例において、各隙間Ｇは、例えば、軸方向の第１方向において間隔距離Ｄを有する。作用力Ｆ１（図３）が例えば第１方向（即ち、Ｚ軸方向の逆方向）に沿ってロードセル１ｂの第１端部１１ａに加えられると、弾性素子１０の接続部１３が変形し、隙間Ｇに対応する間隔距離Ｄが徐々に小さくなる。隙間Ｇの間隔距離Ｄが消えるまで、ロードセル１ｂは、特定範囲内でロードセル１ｂに加えられた作用力Ｆ１を正確に測定することができる。一方、ロードセル１ｂに加えられる作用力Ｆ２（図４）が特定範囲を超える場合、隙間Ｇの間隔距離Ｄは完全に消え、位置規制具３０ａの頂面３１は第１本体１１の底面１１ｂを支持し、ロードセル１ｂの弾性素子１０の変形を特定の空間内に制限する。言い換えれば、間隔距離Ｄは、作用力に反比例する。隙間Ｇの間隔距離Ｄがゼロである場合、即ち、作用力Ｆ２がロードセル１ｂの特定の測定範囲よりも大きい場合、位置規制具３０ａは、弾性素子１０の第１本体１１を支持し、弾性素子１０の変形を制限することができる。本実施例において、ロードセル１ｂの位置規制具３０ａと弾性素子１０の第１本体１１との隙間Ｇは例えば０．１ｍｍの間隔距離Ｄを有し、２００トン以下の力を測定するように構成される。しかし、位置規制具３０ａと弾性素子１０の第１本体１１との間に隙間Ｇを設けることにより、ロードセル１ｂは、そこに加えられる２００トンよりも大きい過度の作用力Ｆ２に耐えることができるため、ロードセル１ｂの弾性素子１０は損傷しない。位置規制具３０ａの支持及び変位制限の作用下で、ロードセル１ｂの弾性素子１０が過度の作用力により変形し、損傷することが回避される。なお、弾性素子１０の第１本体１１、接続部１３、第２本体１２及び位置規制具３０ａの配列は、実際の必要に応じて調整することができるが、本考案はこの限りではない。ここで説明を省略する。

以上より、本考案は、特定範囲内の負荷作用力を測定しつつ、ロードセルが過負荷により不可逆的な永久変形が発生して損傷することを回避できる円盤式ロードセルを提供する。過負荷によるロードセルの不可逆的な永久変形及び他の材料の損傷を回避するために、ロードセルの構造に対して、位置規制具の特殊設計を導入する。位置規制具と弾性素子との間に隙間が形成されることで、ロードセルは、一定の空間内で変形することができる。位置規制具の支持及び変位制限の作用下で、ロードセルが過負荷により変形して損傷することが回避される。隙間が空間的には弾性素子に固定された歪みゲージに対応するため、シーラントが隙間に充填されて歪みゲージを被覆する際に、歪みゲージが湿気又は埃から保護されるのにより有利である。

当業者は、本考案に対して様々な修飾することができる。これらの修飾は、いずれも実用新案登録請求の範囲に含まれる。

１、１ａ、１ｂ：ロードセル
１０：弾性素子
１１：第１本体
１１ａ：第１端部
１１ｂ：底面
１２：第２本体
１２ａ：頂面
１２ｂ：第２端部
１３：接続部
１３ａ：歪み領域
１４：第１固定孔
１５：保護層
１６：貫通孔
２０：歪みゲージ
３０、３０ａ：位置規制具
３１：頂面
３１ａ：バンプ
３２：底面
３３：第２固定孔
４０：固定素子
５０：アダプタ
Ｆ１、Ｆ２：作用力
Ｇ：隙間
Ｊ：中心軸
Ｄ：間隔距離
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４：抵抗
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４：歪みゲージ
Ｖ：電圧
Ｘ、Ｙ、Ｚ：軸

Claims

弾性素子と、少なくとも１つの歪みゲージと、位置規制具とを含むロードセルであって、
前記弾性素子は、第１端部、第２端部及び歪み領域を有し、前記第１端部及び前記第２端部は、軸方向に沿って設けられるとともに、互いに反対面であり、前記歪み領域位は、前記第１端部と前記第２端部との間に位置し、
少なくとも１つの前記歪みゲージは、前記歪み領域に設けられ、作用力が第１方向に沿って前記第１端部に加えられると、前記歪み領域は前記少なくとも１つの歪みゲージを変形させ、特定範囲内で前記作用力を測定し、標準化し、
前記位置規制具は、前記弾性素子に接続され、前記位置規制具と前記弾性素子との間に隙間が形成される、ロードセル。
前記歪み領域及び少なくとも１つの前記歪みゲージは第２方向に沿って設けられ、前記第２方向は前記第１方向と異なる、請求項１に記載のロードセル。
前記弾性素子は、第１本体、第２本体及び接続部を含み、前記第２本体は、前記第１本体と同心円になるように前記第１本体の外周縁に設けられ、前記接続部は、前記第１本体と前記第２本体との間に接続され、前記第１端部及び前記第２端部は、それぞれ前記第１本体及び前記第２本体上に位置し、前記歪み領域は、前記接続部上に位置し、前記第１本体、前記第２本体及び前記接続部は、いずれも環状体構造であり、前記第１本体、前記接続部及び前記第２本体は、この順に内から外へ設けられる、請求項１に記載のロードセル。
前記第１端部及び前記第２端部は、前記軸方向において互いにずれており、前記隙間は、空間的には前記第１端部に対向する、請求項１に記載のロードセル。
前記弾性素子は、第１本体、第２本体及び接続部を含み、前記第１本体及び前記第２本体は、互いに同心円となるように前記軸方向に沿って積層して設けられ、前記接続部は、前記第１本体と前記第２本体との間に接続され、前記第１端部及び前記第２端部は、それぞれ前記第１本体及び前記第２本体上に位置し、前記歪み領域は、前記接続部上に位置し、前記第１本体、前記第２本体及び前記接続部は、いずれも環状体構造であり、前記第１端部及び前記第２端部は、前記軸方向において互いに対応し、前記隙間は、前記第１端部と前記第２端部との間に位置する、請求項１に記載のロードセル。
第１本体と、第２本体と、接続部と、少なくとも１つの歪みゲージと、位置規制具とを含むロードセルであって、
前記第１本体は、第１端部を有し、
前記第２本体は、第２端部を有し、
前記接続部は、前記第１本体と前記第２本体との間に接続され、歪み領域を有し、前記第１端部及び前記第２端部は、軸方向に沿って配列され、
少なくとも１つの前記歪みゲージは、前記歪み領域に設けられ、作用力が第１方向に沿って前記第１端部に加えられると、前記歪み領域は、少なくとも１つの前記歪みゲージを変形させ、特定範囲内で前記作用力を測定し、標準化し、
前記位置規制具は、前記第２本体に接続され、前記位置規制具と前記第１本体との間に隙間が形成される、ロードセル。
前記第１本体、前記第２本体及び前記接続部は、いずれも環状体構造であり、前記第１本体、前記接続部及び前記第２本体は、この順に内から外へ設けられる、請求項６に記載のロードセル。
前記第１端部は、受力端であり、前記第１本体の頂面に位置し、前記第２端部は、接続端であり、前記第２本体の底面に位置し、前記第１端部及び前記第２端部は、前記軸方向において互いにずれており、前記隙間は、空間的には前記第１端部に対応する、請求項６に記載のロードセル。
前記第１本体、前記第２本体及び前記接続部は、いずれも環状体構造であり、前記第１本体、前記接続部及び前記第２本体は、順に前記第１方向に沿って積層して設けられる、請求項６に記載のロードセル。
前記第１端部は、受力端であり、前記第１本体の頂面に位置し、前記第２端部は、固定端であり、前記第２本体の底面に位置し、前記第１端部及び前記第２端部は、前記軸方向において互いに対応し、前記隙間は、前記第１端部と前記第２端部との間に位置する、請求項６に記載のロードセル。