JP6124342B2 - ロードセル - Google Patents

Description

本発明は、台秤、計量タンク、計量ホッパ等の各種計量装置に用いられるロードセルに関する。

ロードセル、例えば、ロバーバル機構を用いた平行四辺形型のロードセルでは、固定部と可動部とを連結する２本の平行な上下のビーム部に薄肉の起歪部を形成し、前記起歪部の表面に歪ゲージを貼着し、負荷荷重による起歪部の伸縮歪み量を歪ゲージの抵抗値変化による電気信号に変換して負荷荷重の大きさに比例する荷重信号を発生させる。

起歪部に貼着される歪ゲージは、ポリイミドやエポキシなどの樹脂フィルム上に、Ｃｕ−Ｎｉ合金などの金属の配線パターンが所定形状に形成されて構成される。この金属の配線パターンは、水蒸気、特に塩素や硫黄成分が含まれる水蒸気が結露して生じた水分に触れると腐食しやすく、また、前記樹脂フィルムも吸湿すると、厚みが変化し、歪ゲージの荷重信号出力の零点やスパンが変化することになり、正確な測定が困難となる。

このため、歪ゲージ部分の腐食等を防止するために、例えば、特許文献１には、図２１に示すように、起歪体３０の歪ゲージ３１を貼着する上下の面を、その周辺部よりも低くして歪ゲージ３１の収納室３２をそれぞれ形成し、その上に蓋体としての金属製のカバー３３をそれぞれ被せて収納室３２を密閉する技術が開示されている。

実開昭６１−３０８３８号公報

上記特許文献１では、歪ゲージ３１が収納された収納室３２を密閉する蓋体である金属製のカバー３３は、歪応力検出部における負荷荷重に対する剛性を小さくするために、極めて薄い板を用いているが、かかる薄板からなる金属製のカバー３３は、製作時に形状が歪易く、該カバー３３と前記収納室３２の側壁３２ａとが密着せず、隙間が生じ易い。このため、前記カバー３３と前記収納室３２の側壁３２ａとの確実な接合ができず、密閉が不完全になる場合がある。

本発明は、上述のような実情に着目してなされたものであって、歪ゲージ部分をより確実に密封できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では次のように構成している。

（１）本発明は、固定部と、可動部と、前記固定部及び前記可動部の上部同士を連結する上ビーム部と、前記固定部及び前記可動部の下部同士を連結する下ビーム部とを有する起歪体を備えると共に、前記起歪体の上表面及び下表面にそれぞれ接合される蓋体を備え、前記上ビーム部及び前記下ビーム部の各ビーム部に、薄肉の起歪部がそれぞれ形成されるロードセルであって、
前記蓋体は、前記固定部と前記可動部との間に亘って延在する前記各ビーム部の延在方向に沿って、厚肉部分と薄肉部分とを有し、前記薄肉部分は、蓋体側起歪部を含み、前記起歪体と前記蓋体との間に、歪ゲージを収納する収納室が形成され、前記起歪体と前記蓋体とが接合される。

本発明によると、蓋体は、各ビーム部の延在方向に沿って、厚肉部分と、蓋体側起歪部を含む薄肉部分とを有しており、この蓋体側起歪部と各ビーム部の起歪部とを合成したものが、当該ロードセルの合成起歪部となるので、この合成起歪部が、当該ロードセルの定格容量等の仕様を満足するように設定すればよく、従来例の蓋体のように、製作時に歪易い薄板で構成する必要がなく、厚板等の厚肉部材に、切削等の機械加工を施して薄肉の蓋体側起歪部を形成して当該蓋体を得ることができる。

このように蓋体を、厚肉部材から機械加工によって製作できるので、薄板からなる従来例の蓋体とは異なり、製作時に形状の歪が生じず、極めて精確な蓋体を得ることができる。これによって、蓋体と起歪体とが確実に密着し、間隙が生じず、蓋体と起歪体とを安定確実に接合することができ、歪ゲージが収納された収納室をより確実に密封することができる。

（２）本発明の好ましい実施態様では、前記蓋体側起歪部は、前記各ビーム部に形成された前記起歪部にそれぞれ対向する位置に形成される。

この実施態様によると、応力が集中する蓋体側起歪部が、各ビーム部の起歪部にそれぞれ対向する位置に形成されるので、良好な歪特性が得られる。

（３）本発明の他の実施態様では、前記歪ゲージが、前記蓋体側起歪部に対応して前記蓋体の内面に貼着される。

上記のように、起歪体の各ビーム部の起歪部と蓋体側起歪部とを合成した合成起歪部が、当該ロードセルの定格容量等の仕様を満足するように設定すればよく、各ビーム部の起歪部に比べて、蓋体側起歪部を薄肉とすることができる。また、蓋体側起歪部が、各ビーム部の起歪部に比べて外表面側に位置するので、合成起歪部における伸縮応力がバランスする点から離れた位置となり、蓋体側起歪部は、各ビーム部の起歪部に比べて大きい応力が発生し、歪易いものとなる。

この実施態様によれば、歪ゲージが、歪易い蓋体側起歪部に対応して蓋体の内面に貼着されるので、前記歪ゲージから大きい荷重信号を得ることができる。

（４）本発明の他の実施態様によると、前記蓋体が、前記起歪体と同一種類の金属材料で構成される。

この実施態様によると、蓋体と起歪体とが同一種類の金属材料で構成されるので、異なる材料で構成した場合のように、異なる材料の力学的な性質の相違等に起因してロードセルの特性が劣化するのを防止することができる。

（５）本発明の更に他の実施態様では、前記起歪体は、前記収納室を囲む薄肉の周辺縁を有し、前記蓋体は、薄肉の外周縁を有し、前記起歪体の前記周辺縁と前記蓋体の前記外周縁とが、溶接によって接合される。

この実施態様によると、歪ゲージを収納する収納室の周囲は、蓋体が溶接されて密閉されるので、接着剤で蓋体を接着して密閉する場合に比べて、気密性が高く、長期に亘って安定して外気を遮断して密封することができ、これによって、収納室内の歪ゲージの腐食等を防止することができる。

また、蓋体と起歪体とを同一種類の金属材料で構成し、起歪体の周辺縁と蓋体の外周縁とを、互いに溶融させて溶接することによって、異なる材料からなる蓋体と起歪体とを、半田を介して接合するような場合に比べて、異なる材料の力学的な性質の相違等に起因してロードセルの特性が劣化するのを防止することができる。

しかも、接合部分である起歪体の周辺縁と蓋体の外周縁とは、薄肉に形成されているので、熱容量が小さく、かつ、熱容量の差異も小さいものとなる。したがって、溶接する際に、少ないエネルギーで、互いに少量ずつ溶融させて接合することができるので、他の部分とは力学的性質が異なる、溶融して接合された部分を少なくすることができる。

また、蓋体は、上記のように厚肉部材から機械加工で製作することができるので、形状の歪が生じず極めて精確である。従って、溶接箇所が全周囲に渡って接合相手と密着され、少量の溶融によって精確に溶接できる。

（６）本発明の他の実施態様では、前記起歪体の前記周辺縁が、前記収納室を囲む薄肉の周壁状に形成され、前記蓋体の前記外周縁が、前記周辺縁に内嵌される。

この実施態様によると、起歪体に対する蓋体の位置決めが容易となり、特別な位置決め治具などを要することなく、蓋体を正確に起歪体に装填することができる。

また、起歪体における周壁状の周辺縁と蓋体の外周縁との嵌合部位が溶接される接合部位となるので、この接合部位は、蓋体の全周に亘って一定方向（上向き、あるいは、下向き）に露呈されることになり、接合部位を全周に亘って連続して溶接する際、溶接対象である蓋体が内嵌された起歪体の向きを変えることなく、円滑かつ容易に溶接処理を行うことができる。

（７）本発明の更に他の実施態様では、前記起歪体の前記収納室を囲む前記周辺縁及び前記蓋体の前記外周縁が、それぞれナイフエッジ状に形成され、前記周辺縁及び前記外周縁のナイフエッジ状の先端同士が接合される。

この実施態様によると、起歪体の周辺縁と蓋体の外周縁とは、断面積の小さいナイフエッジ状の先端同士で接合されることになり、接合部位における各部材の熱容量が小さく、かつ、その差異が小さい状態となる。従って、溶接する際に、少ないエネルギーで、互いに少ない量をそれぞれ溶融させて接合することができるので、他の部分とは力学的性質が異なる、溶融して接合された部分を一層少なくすることができる。

（８）本発明の他の実施態様では、前記蓋体は、その外面が、外周側へ向かって薄肉となるように傾斜すると共に、その内面が、外周側から内方へ向かって深くなるように掘り込まれて、前記薄肉の前記外周縁が形成される。

この実施態様によると、蓋体は、その外面が、外周側が薄肉となるように傾斜すると共に、その内面が、外周側から内方へ向かって深くなるように掘り込まれて薄肉の外周縁が形成されるので、傾斜した内外面によって、外周縁を一層薄肉にすることができると共に、蓋体の内面の深く掘り込まれた内方の部分を、歪ゲージの収納室を構成する空間として利用することができる。

本発明によれば、起歪体の各ビーム部の起歪部と蓋体側起歪部とを合成した合成起歪部が、当該ロードセルの定格容量等の仕様を満足するように設定すればよく、従来例の蓋体のように、製作時に歪易い薄板で構成する必要がなく、厚肉部材に、機械加工を施して当該蓋体を製作することができる。

このように蓋体を、厚肉部材から機械加工によって製作できるので、薄板からなる従来例の蓋体とは異なり、製作時に形状の歪が生じず、極めて精確な蓋体を得ることができる。これによって、蓋体と起歪体とが確実に密着し、間隙が生じず、蓋体と起歪体とを安定確実に接合することができ、歪ゲージが収納された収納室をより確実に密封することができる。

本発明に係るロードセルの実施形態を示す斜視図である。 図１のロードセルの分解斜視図である。 図１のロードセルの平面図である。 図１のロードセルの正面図である。 図３におけるＡ-Ａ断面図である。 図３におけるＢ-Ｂ断面図である。 本発明に係るロードセルの他の実施形態を示す斜視図である。 図７のロードセルの分解斜視図である。 図７のロードセルの平面図である。 図７のロードセルの正面図である。 図９におけるＣ-Ｃ断面図である。 図９におけるＤ-Ｄ断面図である。 本発明に係るロードセルの更に他の実施形態を示す分解斜視図である。 図１３のロードセルの平面図である。 図１３のロードセルの一部を切欠いた正面図である。 図１４におけるＥ-Ｅ断面図である。 本発明の他の実施形態のロードセルの図５に対応する断面図である。 図１７のロードセルの図６に対応する断面図である。 本発明の他の実施形態のロードセルの図１０に対応する正面図である。 本発明の他の実施形態のロードセルの図１５に対応する一部を切欠いた正面図である。 従来例の分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態のいくつかを図面を参照しながら説明する。

〔実施形態１〕
図１は、本発明の一実施形態に係るロードセル１の斜視図、図２はその分解した斜視図、図３はその平面図、図４はその正面図、図５は図３におけるＡ−Ａ断面図、図６は図３におけるＢ−Ｂ断面図である。

この実施形態のロードセル１は、アルミニウムや鉄、ステンレス合金などの直方体状の金属弾性体である起歪体２と、起歪体２と同一種類の金属材料からなる上下一対の蓋体３とを備えている。なお、蓋体３を、起歪体２とは異なる材料で構成してもよい。

起歪体２は、その長手方向（図３，図４の左右方向）の一端側に固定部４、他端側に可動部５をそれぞれ備え、これら固定部４と可動部５との間には、上下に長い左右の長円孔が連結された略Ｈ形の貫通孔６が穿設され、固定部４と可動部５の上下部分が、２本の平行リンクを構成する上下のビーム部７，８でそれぞれ連結された平行四辺形型ロードセルに構成されている。なお、以降、説明の便宜上、起歪体２の長手方向を前後方向と呼称する。

固定部４の下面には、図４に示すように当該ロードセル１を計量装置における基台等のベース１０に連結固定するための前後一対のねじ孔１１が形成されるとともに、可動部５の側面には、被計量物を受ける荷重受け台の支持ステー１２を取付けるための上下一対のねじ孔１３が形成されている。

前記貫通孔６における前後両端の上下に形成された半円形孔部によって、上ビーム部７及び下ビーム８における前後両端の近傍に薄肉の起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂが所定の前後ピッチで前後一対ずつ形成され、各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂは、可動部５に作用する荷重に応じて弾性的に撓み変形する。

上ビーム部７の上表面及び下ビーム部８の下表面は切削加工されて、一方の起歪部７ａ，８ａから他方の起歪部７ｂ，８ｂに及ぶ範囲に亘って掘り込まれて、歪ゲージ収納用の収納室１４が前後に長く形成され、この収納室１４を密封するように、上ビーム部７の上表面及び下ビーム部８の下表面に前記蓋体３が接合される。

蓋体３は、起歪体２と同一材質であって、製作時に歪が生じないような肉厚を有する厚肉板状の金属素材を切削加工して、ビーム部７，８の横幅より僅かに小さい横幅と、起歪体２における固定部４と可動部５とに亘って延在する各ビーム７，８の延在方向である前後方向に長い短冊状に形成されている。このように蓋体３は、厚肉の部材を切削加工して製作するので、寸法、形状を精確に仕上げることができる。

蓋体３における外表面の前後二箇所が湾曲切削されて、起歪体２における起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂの前後中心位置に合わせて前後一対の蓋体側起歪部３ａ，３ｂが形成されている。また、蓋体３の四周辺の外面は、外周へ向けて斜めに切削されて、上下方向の肉厚が徐々に薄くなる先細りの外周縁３ｅが形成されている。

このように蓋体３は、各ビーム部７，８の延在方向である前後方向に沿って、例えば、可動部５側から固定部４側へ向かって、徐々に肉厚が厚くなる傾斜部分と、厚肉部分と、薄肉の蓋体側起歪部３ａと、厚肉部分と、薄肉の蓋体側起歪部３ｂと、厚肉部分と、徐々に肉厚が薄くなる傾斜部分とを有する。

図５に示すように、薄肉の蓋体側起歪部３ａ，３ｂの上下方向の厚みｔ１に比べて、厚肉部分は、剛体としての機能を果たすように十分な厚みｔ２を有する。この厚肉部分の厚みｔ２は、製作時に歪が生じないような厚みであり、この厚みｔ２と蓋体側起歪部３ａ，３ｂの厚みｔ１との比は、例えば、３：１〜１０：１程度であるのが好ましい。

各ビーム部７，８の薄肉の各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂと、上下の各蓋体３，３の薄肉の各蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂとは、円弧状に切削された湾曲面とは反対側の平坦面が、上下にそれぞれ対向する。すなわち、各蓋体３，３の薄肉の各蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂは、各ビーム部７，８の薄肉の各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂに対向する位置にそれぞれ形成されており、各蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂの肉厚は、各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂの肉厚よりも薄く形成されている。

なお、各蓋体３，３の薄肉の蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂの形成位置は、各ビーム部７，８の薄肉の各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂに対向する位置でなくてもよく、例えば、蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂを、各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂに比べて、前後方向に近接させた位置、あるいは、離間させた位置に形成してもよい。

起歪体２における固定部４と可動部５の各上下面には、横幅方向に亘る前後一対の凹溝１５が切削形成されるとともに、この前後の凹溝１５の間において、起歪体２における上下表面の略全体が浅く掘込み切削され、内外方向の厚さの小さい薄肉の周辺縁１６が周壁状に形成され、四周を周辺縁１６で囲まれた領域の内部に前記収納室１４が更に深く掘込み切削されている。そして、前記周辺縁１６で囲まれた領域の内形寸法が、蓋体３の外形寸法に一致され、蓋体３が周辺縁１６の内側に密に嵌入されるようになっている。

このように、起歪体２の周壁状の周辺縁１６で囲まれた領域に、蓋体３を内嵌するので、起歪体２に対する蓋体３の位置決めが容易かつ精確となる。

起歪体２の周辺縁１６の高さは、蓋体３における外周縁３ｅの先端高さと同一に設定されており、図５，図６に示すように、蓋体３を周辺縁１６に嵌入した状態で周辺縁１６と外周縁３ｅの先端とが同高さとなり、この周辺縁１６と外周縁３ｅの先端との接合部位ｓが、ＴＩＧ（ティグ）溶接によって互いに溶融されて接合される。

この接合部位ｓは、蓋体３の全周に亘って上方へ露呈しており、接合部位ｓを蓋体３の全周に亘って連続して溶接する際、蓋体３が内嵌された起歪体２の向きを変えることなく、円滑かつ容易に溶接処理を行うことができる。

このように蓋体３と起歪体２とを溶接することによって、収納室１４がその全周において完全に密封されるとともに、蓋体３が起歪体２に一体化される。

ここで、起歪体２と一体化された蓋体３は、上ビーム部７及び下ビーム部８と平行に配置されて起歪体２と共に弾性変形する平行ビーム部として機能し、起歪体２の各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂと、対向する蓋体３の各蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂとは、それぞれ並列バネを構成する。

この場合、起歪体２の各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂのバネ定数と、蓋体３の各蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂのバネ定数とをそれぞれ加算して合成したものが、ロードセル１全体としての４つ各起歪部のバネ定数となり、定格の歪量が得られるように、起歪体２の起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂと、蓋体３の蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂの厚さや横幅、等のバネ定数に係る要素の仕様が設定される。

そして、この実施形態においては、全体的に平坦面に形成された蓋体３の内面に、前後の蓋体側起歪部３ａ，３ｂの中心位置に対応して荷重計測用の歪ゲージ１７ａ，１７ｂが前後一対ずつ貼着固定されており、蓋体３の内面に貼着された歪みゲージ１７ａ，１７ｂが、起歪体２側に掘込み形成された前記収納室１４に入り込んで収納される。

収納室１４の一端部から固定部４側に向けて配線溝１８が切削形成されるとともに、固定部４の正面には、円形の配線接続室１９が切削形成され、かつ、前記配線溝１８と配線接続室１９とが上下方向から穿設した配線孔２０で連通接続されており、歪みゲージ１７ａ，１７ｂの導線が、配線溝１８及び配線孔２０を介して配線接続室１９に導かれるようになっている。また、固定部４の外端面には、配線接続室１９に連通する外部配線孔２１が設けられている。

図示されていないが、外部配線孔２１内には、配線接続用ピンが埋め込まれたセラミック板の外周が金属枠で囲まれた端子板が、その金属枠を外部配線孔２１の周壁に溶接するよう組付けられ、外部配線孔２１から配線接続室１９への外気の流入を遮断する一方、前記配線接続用ピンを介して外部配線孔２１の内外を気密に接続する。すなわち、各収納室１４の歪ゲージ１７ａ，１７ｂは、配線溝１８、配線孔２０、配線接続室１９、及び、外部配線孔２１を介して外部と配線接続される。

そして、配線接続作業の終了後に、配線接続室１９の開口部に、図示されていない金属製の蓋体が被せられてその周縁部が溶接され、これによって、収納室１４及び配線接続室１９は外気から完全に遮断された密閉室となる。

本実施形態に係るロードセル１は以上のように構成されており、負荷荷重が可動部５に加えられると、平行リンクとしての上下のビーム部７，８の起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂ、及び、蓋体３の蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂが弾性的に撓み変形することによって、上下の各収納室１４に一対ずつ収納された歪ゲージ１７ａ，１７ｂによって伸縮歪応力を検出し、負荷荷重が荷重信号に変換される。

ここで、起歪体２と同一種類の金属材料からなる蓋体３が、起歪体２の収納室１４を囲む周辺縁１６に溶接によって接合されているので、例えば、蓋体３が接着剤によって起歪体２に接着される従来構造に比べて、長期に亘って安定して外気を遮断し、気密性高く密封することができ、歪ゲージ１７ａ，１７ｂや配線などが湿気などによって腐食することを確実に防止することができる。

起歪体２の周辺縁１６と蓋体３の外周縁３ｅとを溶接するために、双方の接合部位ｓにおける材料を溶融させることになるが、溶融した部分は、溶融しなかった部分と、例えば、応力の伝達特性が変化し、異なる力学的性質となる。したがって、溶接部位ｓにおける材料の溶融量が増えると、ロードセルとしての「応力−歪」特性を劣化させることになる。

このため、接合部位ｓにおける材料の溶融量を少なくするため、周辺縁１６の幅は極力小さいことが好ましい。このように収納室１４の周辺縁１６の幅を小さく薄肉にするとともに、蓋体３の外面を外周へ向けて斜めに切削して外周縁３ｅを薄肉とすることによって、両者の熱容量を小さくすると共に、その差異を小さくする。これによって、溶接する際に、少ないエネルギーで、両者を互いに少量ずつ溶融させて接合でき、溶接部位ｓの周辺の材料と力学的性質が異なる部分を少なくすることができる。また、溶接する際に、熱伝導のアンバランスが生じて起歪体２の周縁縁１６または蓋体３の外周縁のいずれか一方が速く溶融して溶接不良が生じるといったこともなく、しかも、起歪体２及び蓋体３は、切削加工によって高い寸法精度で形成されているので、この点でも溶接不良が生じることなく、確実に溶接することができる。

また、起歪体２と蓋体３とは、同一種類の金属材料からなるので、ロードセル１の使用時に、周囲温度が変化しても、起歪体２と蓋体３とに伸縮量の差が生ずることがなく、荷重検出特性に悪影響を与えないようにすることができる。

更に、上記のように、起歪体２と一体化された蓋体３は、上ビーム部７及び下ビーム部８と平行に配置されて起歪体２と共に弾性変形する平行ビーム部として機能し、起歪体２の各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂと蓋体３の各蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂとを合成したものがロードセルとしての合成起歪部となる。

同時に、各ビーム部７，８の起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂに比べて、蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂを薄いものとすることができ、蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂが、起歪体２のビーム部７，８の各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂよりも外表面側に位置するので、合成起歪部における伸縮応力のバランスする点から離れた位置となり、蓋体側起歪部３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂは、起歪体２のビーム部７，８の起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂよりも大きい応力が発生し、歪みやすいものとなる。しかも応力集中部が定位置に形成される。これによって、蓋体３に歪ゲージ１７ａ，１７ｂを貼着すれば該歪ゲージ１７ａ，１７ｂから大きい荷重信号を得ることができ、定格容量が比較的小さいロードセルとして好適である。

なお、上述のＴＩＧ溶接に代えて、レーザー溶接を適用する場合には、より小さな領域に熱を集中して溶接できるので、収納室１４の周辺縁１６と蓋体の外周縁３ｅとの接合部位の熱容量、伝熱特性について、ＴＩＧ溶接ほど厳密に規定する必要はない。

〔実施形態２〕
図７は、本発明の他の実施形態のロードセル１の斜視図であり、図８はその分解した斜視図、図９はその平面図、図１０はその正面図、図１１は図１０のＣ−Ｃ断面図、図１２は図１０のＤ−Ｄ断面図であり、上記実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

この実施形態のロードセル１においては、起歪体２の上下外表面に、各起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂに対応して円形の収納室１４が形成されて、各収納室１４の底面にそれぞれ歪ゲージ１７ａ，１７ｂが貼着されている。また、収納室１４が配線溝１８で互いに繋がれて、配線孔２０を介して配線接続室２０に連通されている。

起歪体２における固定部４及び可動部５の上下面に設ける凹溝１５が、ドリル加工による部分円形溝に形成されるとともに、上下ビーム部７，８の外角部に沿って部分円形の凹溝２２が切削形成され、収納室１４を囲む周辺縁１６が外方に向かう先鋭なナイフエッジ状に形成されている。また、起歪体２と同一種類の金属材料からなる蓋体３の四周辺には、先端を外方に向けてナイフエッジ状に尖らせた外周縁３ｅが形成されている。

そして、蓋体３の外周縁３ｅと起歪体２の前記周辺縁１６とが、互いの先端を揃えて上下に接合され、その接合部位ｓにおいてＴＩＧ溶接によって互いに溶融されて接合されている。

この構成によると、起歪体側の周辺縁１６と蓋体３の外周縁３ｅとは、断面積の小さいナイフエッジ状先端部で接合されることになり、接合部位ｓにおける各部材の熱容量が小さく、かつ、その差異が少ない状態となる。従って、溶接する際に、少ないエネルギーで、少ない材料を溶融させて接合することができ、溶接部位の周辺の材料と力学的性質が異なる部分を一層少なくすることができる。

その他の構成は、上記実施形態と同様である。

〔実施形態３〕
図１３は、本発明の更に他の実施形態のロードセル１の分解した斜視図であり、図１４はその平面図、図１５はその一部を切欠いた正面図、図１６は図１４におけるＥ-Ｅ断面図であり、上記の各実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。

この実施形態では、上記実施形態２と同様にナイフエッジ状の周辺縁１６にナイフエッジ状の外周縁３ｅが接合される蓋体３側に収納室１４を凹入形成した形態となっている。すなわち、この実施形態は、起歪体２の上表面及び下表面は平坦面となっており、この起歪体２側の平坦面に、起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂに対応して歪ゲージ１７ａ，１７ｂが貼着され、かつ、蓋体３の内面が掘込み切削されて、歪ゲージ１７ａ，１７ｂを収納する収納室１４が形成されているのである。

そして、蓋体３に形成された収納室１４の四周辺は、蓋体３の外周縁３ｅに及ぶ傾斜面に形成されて、蓋体３の四周に形成される外周縁３ｅが、上記実施形態２のものより更に先端角度が小さいナイフエッジ状となっている。

この構成によると、図１６に示されるように蓋体側起歪部３ａ，３ｂの断面の両端部が傾斜しているので曲げ剛性が小さくなり、起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂにおける応力を大きくでき、歪ゲージ１７ａ，１７ｂからの出力電圧を大きくすることができる上に、起歪体２側の周辺縁１６と蓋体３の外周縁３ｅとは、断面積の小さいナイフエッジ状の先端部同士で接合されることになり、接合部位ｓにおける各部材の熱容量の差異が更に少ない状態となる。従って、溶接する際に、少ないエネルギーで、少ない材料を溶融させて接合することができ、溶接箇所の周辺の材料と力学的性質が異なる部分を更に少なくすることができる。

〔その他の実施形態〕
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。なお、各実施形態を組合せることもできる。

（１）上記の各実施形態では、蓋体３は、その外面を外周端まで傾斜させて外周縁３ｅを薄肉あるいはナイフエッジ状に形成したけれども、例えば、上記図５及び図６に対応する図１７及び図１８に示すように、蓋体３の外周縁３ｅを鍔状に突出させて薄肉としてもよい。

（２）上記した実施形態１において、収納室１４の底面に起歪部７ａ，７ｂ；８ａ，８ｂに対応して歪ゲージ１７ａ，１７ｂを貼着する形態で実施することもできる。

（３）上記した実施形態２及び実施形態３においては、上記図１０及び図１５に対応する図１９及び図２０に示すように、歪ゲージ１７ａ，１７ｂを蓋体３の内面に蓋体側起歪部３ａ，３ｂに対応して貼着する形態で実施することもできる。

（４）上記実施形態３において、蓋体２に収納室１４を形成する場合、各歪ゲージ１７ａ，１７ｂごとに収納室１４を形成して配線溝１８で繋ぐようにしてもよい。

（５）収納室１４の形状は、矩形や円形に限らず、長円形、楕円形、その他の形状であってもよい。

（６）起歪体２及び蓋体３にアルミニウムを用いる場合には、精密ダイキャスト鋳造やプレス加工によって収納室１４や配線溝１８を形成し、外形、等を切削加工して仕上げることも可能である。

（７）上記各実施形態では、蓋体３を、起歪体２における固定部４と可動部５とに亘る長さで、かつ、起歪体２のビーム長手方向での全長よりも短いものとしているが、起歪体２の全長に亘る長さの蓋体３を接合する形態で実施することもできる。

（８）収納室１４は、必ずしも起歪体２あるいは蓋体３のいずれか一方にのみ形成する必要はなく、起歪体２と蓋体３をそれぞれ浅く掘り込み切削して所望深さの収納室１４とすることもできる。

（９）上記各実施形態では、蓋体３及び起歪体２を溶融させる溶接によって接合したけども、前記溶接に限らず、接着剤あるいは半田溶接などを用いて接合してもよい。更に、起歪体２の周辺縁及び蓋体３の外周縁を薄肉に形成しなくてもよい。

１ ロードセル
２ 起歪体
３ 蓋体
３ａ，３ｂ 蓋体側起歪部
３ｅ 外周縁
４ 固定部
５ 可動部
７ 上ビーム部
７ａ，７ｂ 起歪部
８ 下ビーム部
８ａ，８ｂ 起歪部
１４ 収納室
１６ 周辺縁

Claims (8)

1. 固定部と、可動部と、前記固定部及び前記可動部の上部同士を連結する上ビーム部と、前記固定部及び前記可動部の下部同士を連結する下ビーム部とを有する起歪体を備えると共に、前記起歪体の上表面及び下表面にそれぞれ接合される蓋体を備え、
   前記上ビーム部及び前記下ビーム部の各ビーム部に、薄肉の起歪部がそれぞれ形成されるロードセルであって、
   前記蓋体は、前記固定部と前記可動部との間に亘って延在する前記各ビーム部の延在方向に沿って、厚肉部分と薄肉部分とを有し、前記薄肉部分は、蓋体側起歪部を含み、
   前記起歪体と前記蓋体との間に、歪ゲージを収納する収納室が形成され、
   前記起歪体と前記蓋体とが接合される、
   ことを特徴とするロードセル。
2. 前記蓋体側起歪部は、前記各ビーム部に形成された前記起歪部にそれぞれ対向する位置に形成される、
   請求項１に記載のロードセル。
3. 前記歪ゲージが、前記蓋体側起歪部に対応して前記蓋体の内面に貼着される、
   請求項１または２に記載のロードセル。
4. 前記蓋体が、前記起歪体と同一種類の金属材料で構成される、
   請求項１ないし３のいずれかに記載のロードセル。
5. 前記起歪体は、前記収納室を囲む薄肉の周辺縁を有し、
   前記蓋体は、薄肉の外周縁を有し、
   前記起歪体の前記周辺縁と前記蓋体の前記外周縁とが、溶接によって接合される、
   請求項１ないし４のいずれかに記載のロードセル。
6. 前記起歪体の前記周辺縁が、前記収納室を囲む薄肉の周壁状に形成され、前記蓋体の前記外周縁が、前記周辺縁に内嵌される、
   請求項５記載のロードセル。
7. 前記起歪体の前記収納室を囲む前記周辺縁及び前記蓋体の前記外周縁が、それぞれナイフエッジ状に形成され、前記周辺縁及び前記外周縁のナイフエッジ状の先端同士が接合される、
   請求項５に記載のロードセル。
8. 前記蓋体は、その外面が、外周側へ向かって薄肉となるように傾斜すると共に、その内面が、外周側から内方へ向かって深くなるように掘り込まれて、前記薄肉の前記外周縁が形成される、
   請求項５ないし７のいずれかに記載のロードセル。

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