JP3573064B2 - ロードセル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロードセル、詳しくは起歪体の起歪部に歪ゲージを貼り付けた歪ゲージ式ロードセルであって、特に起歪体を構成する金属が腐食しやすい環境、例えば海産物工場、魚市場、あるいは海岸地域の工場や商店で使用される秤に用いて好適なロードセルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、歪ゲージ式ロードセルにおける起歪体の金属材料は、アルミニウム又はその合金が使用されるので、塩水等による腐食を受けやすい。そのため、前記魚市場など耐食性が要求される環境下で使用する秤には特別の対策が必要であった。
その耐食性対策として従来は、ブチルゴム系樹脂を用い、デッピング（いわゆる、どぶ漬け法）によってロードセル全体にコーティングを形成する処理を施していた（特開平４−２７４７２０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、ブチルゴムからなる従来コーティング層では、そのゴムの厚さを厚くすると、ゴムの弾性変形に伴うクリープ特性が低下（クリープ値が増加）して秤精度に悪影響を及ぼすので、コーティング層を０．３ｍｍ程度を超えた厚さに作製することができなかった。
そのため、上記従来ロードセルにあっては、耐食テストとして行った塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１相当）においては１０００時間で錆が発生してしまい、さらに高い耐食性の改善が切望されていた。
また、ブチルゴムは、その硬度の温度依存性が大きく、温度によって硬度が変化するので、使用時の温度によりクリープ特性が劣化して温度変化による秤精度に影響を与えるする不具合があった。
本発明は、上記従来事情に鑑みその不具合を解消せんとするもので、従来に比べて耐食性に優れ、かつ耐水性及び防湿性を改善するとともにクリープ特性が良好なロードセルを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
斯る本発明は、塩水による腐食を受けやすい環境下で使用される、起歪体の起歪部に歪ゲージを貼り付けたロードセルにおいて、ロードセル本体の略全面を、クリープ特性に悪影響を与えず、且つ耐食性に優れた膜厚のウレタンゲル層により覆ったことを特徴とする（請求項１）。
すなわち本発明は、従来、専ら防振材や衝撃吸収材として使用されていたウレタンゲルを、新たにロードセルのコーティング材料としての用途に有効性を発見したもの、詳しくは、ウレタンゲルは、その厚さを従来のブチルゴムに比べて十分厚くしてもクリープ特性への影響が少ないことを利用し、ロードセルの耐食性の改善を図ったものである。
具体的には、秤精度に悪影響を与えることなく、上記ウレタンゲル層の厚さを２ｍｍ〜６ｍｍに増大させることを可能にしたものである（請求項２）。
上記厚さが２ｍｍ未満では所望の耐食性が得られず、６ｍｍを超えるとクリープ特性への影響が現れるので前記範囲内、さらに好ましくは３ｍｍ〜５ｍｍとする。また、前記範囲内においてはロードセルの秤量に応じて厚さを適宜に増減させることもよい
【０００５】
上記起歪体は、その全面にウレタンゲル層を被覆することもよいが、支点側、重点側にそれぞれ支持部材、荷重受け部材を取り付けるため取付部材を配設することもあり、その場合には、ウレタンゲル層を被覆する前の起歪体に前記取付部材を取り付け、それをマスキング部分としてウレタンゲル層を被覆させ、該ウレタン層の厚さを前記マスキング部分の厚みに等しくすることが好ましい（請求項３）。
また、上記取付部材には、一般に、該部材から若干突出する取付け用のカラーを植設するが、そのカラーにもウレタンゲル層は被覆されない（請求項４）。
【０００６】
上記ウレタンゲル層の形成手段は、特に限定されるものではないが、厚さが２〜６ｍｍと比較的厚いことから、塗布やデッピング法によるよりも型成形、具体的には、起歪体を所定形状の成形型に収納し、該成形型にウレタンゲルの原液を注入し、加熱してゲル化させることにより起歪体の周囲に前記ウレタンゲル層を形成することがよい（請求項５）。
ウレタンゲルの原液は、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂を主材とする溶液であって、それらを攪拌、脱泡させた後に加熱することでウレタンゲルが作製される。このウレタンゲルは表面が非常にべた付くので、そのべた付きを軽減して取り扱いやすくするためには、ウレタンゲル層上にシリコーンオイル、脂肪酸オイルやタルク等を塗布することが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面により説明すれば、図１及び図２は本発明のロードセル１０であって、起歪体１の上下にビームを有するダブルビーム形のロードセルを例示し、図３はウレタンゲル層を形成する前の起歪体１を示す。
【０００８】
起歪体１は、図３に示すように、高力アルミニウム（ジュラルミン）製の矩形体であり、その中央部に開口部２ａを貫通状に設けることにより、上下のビームにそれぞれ薄肉撓み部である起歪部２が形成され、各起歪部２に歪ゲージ（ストレンゲージ）３を貼り付ける。それら歪ゲージ３上には、該ゲージを覆うように防水防湿性の粘性材からなる防水パテ４を被着し、さらに必要に応じて防水シートを覆設する。
また、起歪体１は、その一側端部に接続コード５を取り付け該コード５の配線端部を前記歪ゲージ３に接続し、上下両面の各四隅部には起歪体と同質材又はステンレス製のマスキング板６，７をネジ止めにより固着し、そのマスキング板６に荷重受け部材（図示せず）を取り付けるためのカラー６ａを、マスキング板７に支持部材（図示せず）を取り付けるためのカラー７ａをそれぞれ取り付けるようにする。
【０００９】
上記起歪体１には、図１及び図２に示すように、前記マスキング板６，７の部分を除いた全面、すなわち、起歪体１の上下両面部、四周面部及び開口部２ａの内面部にウレタンゲル層８を被覆する。
ウレタンゲル層８は、２ｍｍ〜６ｍｍの範囲から選択した厚さに設定するものとし、本実施の形態では、比較的低秤量な３０Ｋｇ用ロードセルであって、上下両面部の厚さを３ｍｍとし、四周面部の厚さを２ｍｍとした場合を例示している。なお、四周面部の厚さも３ｍｍとすることも任意である。
このウレタンゲル層８は、その上下両面部および四周面部の各表面が前記マスキング板６，７の上面および側面と面一、つまり同一平面上に位置するようにする。換言すれば、前記マスキング板６，７は、その板厚を３ｍｍにしているとともに、外側の二辺を起歪体１の周縁から２ｍｍ突出させた状態に取り付けている（図３参照）。
【００１０】
上記ウレタンゲル層８の組成および被覆方法の一例を説明する。
ウレタンゲルの原液はＡ液およびＢ液の混合溶液であり、そのＡ液は、不飽和ポリエステル樹脂（全固形分９９．７％、溶剤；３‐メチル‐１，５‐ペンタンジオール）、Ｂ液は、ポリエーテル系ウレタン（全固形分９９．１％、溶剤；キシレン）である。なお、Ａ液には適宜に顔料を含めてウレタンゲル層１０に所望の彩色が施されるようにする。
上記Ａ液とＢ液とを混合比１対１で混合し、攪拌機を用いて攪拌した後に脱泡機により脱泡してコーティング材料８ａを作製する。
【００１１】
ウレタンゲル層８の被覆方法は成形型を用いた型成形による。すなわち、図４に示す割型２０ａ，２０ｂからなる成形型２０内に図３の起歪体１を入れたインサート成形によるものである。
詳しくは、型開きした成形型２０に起歪体１を垂直にした状態で収納した後に該成形型２０を閉じ（図４，５参照）、成形型２０に設けたガイドピン２１を案内にして中子２２の支持盤２３を下降させることにより、中子２２を起歪体１の前記開口部２ａ内に差し込む（図５参照）。
成形型２０内では、前記起歪体１の前記各マスキング板６，７が型内面に接合した状態で収納されることにより、起歪体１の全周囲に所定間隙（２ｍｍ又は３ｍｍ）の注入空間（キャビティ）２４が形成され、また、開口部２ａの中子２２周りにも同様に注入空間２４が形成される（図６参照）。
【００１２】
そして、成形型２０上面の注入口２５から前述のコーティング材料８ａを注入して前記注入空間２４内全域に充填し、その後、同様に注入作業を終えた多数の成形型と共に加熱炉に入れて所定温度（約７０℃）で所定時間（約１時間）加熱することにより、コーティング材料８ａがゲル状に硬化したウレタンゲル層８が形成される。
しかる後に、成形型２０を型開きして起歪体１を取り出せば、該起歪体１に前述したとおりウレタンゲル層８を被覆したロードセル１０が得られる（図１及び２参照）。
なお、このウレタンゲル層８は、その表面がべた付く状態であるが、必要に応じてべた付きを軽減するシリコーンオイル等の表面処理層（図示せず）を塗布すればよい。
【００１３】
上記ロードセル１０は、マスキング板６，７及びカラー６ａ，７ａが被覆されずに露出しているので、そこに秤の荷重受け部材、支持部材を取り付けることにより秤に組み付け使用に供される。
【００１４】
なお、上記実施の形態において、ロードセル１０はダブルビーム形の場合を説明したが、その形式に限定されるものではなく、例えばシングルビーム形、剪断形、コラム形等であってもよい。
また、上記起歪体１は、高力アルミニウム製の場合を説明したが、それに限定されず、腐食しやすい材料であれば同等の効果が得られる。
さらに、ウレタンゲルの組成は、必ずしも前記不飽和ポリエステル、ポリエーテル系ウレタンに限定されるものではなく、また、請求項５を除いては、ウレタンゲル層の被覆方法が限定されるものではない。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の請求項１及び２によれば、ウレタンゲルは従来のブチルゴムに比較して硬度が小さいので、ロードセルの被覆層としてその厚さを厚くした場合でもクリープ特性への影響が少ない。したがって、ウレタンゲル層の厚さを従来ブチルゴムに比べて十分厚い２ｍｍ〜６ｍｍに形成できるので、耐食性に優れたロードセルを提供することができる。例えば、ウレタンゲル層の厚さを３ｍｍとした場合で、クリープ特性を従来に比べ劣化させることなく、塩水噴霧試験においては従来の１．５倍である１５００時間に充分耐えることができるようになった。
【００１６】
また、ウレタンゴムは、その硬度の温度依存性が従来のブチルゴムに比べて小さいので、温度変化によるロードセル出力への影響が軽減される。例えば、秤量３０Ｋｇのロードセルでウレタンゲル層の厚さを３ｍｍとした場合で、低温（約−１０℃）、高温（約４０℃）におけるクリープ値がそれぞれブチルゴムの場合に比べ約１／１００％改善された。
さらに、ウレタンゲルは、ブチルゴムに比べて分子構造が非常に密なため、ブチルゴムで被覆した場合に比べ防水性、防湿性を高めることができる。
【００１７】
また、請求項３及び４によれば、秤に組み込むため支持部材、荷重受け部材を取り付ける際に何ら支障がないばかりか、本来の特性である防振性、衝撃吸収性を発揮して耐久性を高め、かつ計量時の安定性を早めることができる。
そして、請求項５によれば、型成形により形成しているので、起歪体への密着性がよく、所定厚さのウレタンゲル層を正確かつ均一に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロードセルを示す斜視図である。
【図２】図１の（２）−（２）線に沿う断面図である。
【図３】ウレタンゲル層を被覆する前の起歪体（ロードセル）を示す斜視図である。
【図４】ウレタンゲルを被覆する作業における型開き状態の斜視図である。
【図５】同型閉じ状態の斜視図である。
【図６】型閉じ状態の断面図である。
【符号の説明】
１：起歪体 ２：起歪部 ３：歪ゲージ
６，７：マスキング板 ６ａ，７ａ：カラー ８：ウレタンゲル層
２０：成形型

Claims (5)

1. 塩水による腐食を受けやすい環境下で使用される、起歪体の起歪部に歪ゲージを貼り付けたロードセルにおいて、起歪体の略前面を、クリープ特性に悪影響を与えず、且つ耐食性に優れた膜厚のウレタンゲル層により覆ったことを特徴とするロードセル。
2. 上記ウレタンゲル層の厚さが２ｍｍ〜６ｍｍである請求項１記載のロードセル。
3. 上記起歪体の上下面に複数個のマスキング部分を形成し、前記ウレタンゲル層の厚さがマスキング部分の厚みと略等しいことを特徴とする請求項１又は２記載のロードセル。
4. 上記マスキング部分の少なくとも一部に取付け用のカラーを植設してなることを特徴とする請求項３記載のロードセル。
5. 起歪体を所定形状の成形型に収納し、該成形型にウレタンゲルの原液を注入し、加熱してゲル化させることにより起歪体の周囲に前記ウレタンゲル層が形成される請求項１〜４の何れか１項記載のロードセル。

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