JP7187359B2 - load cell - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、力やトルクを検出することが可能なロードセルに関する。 Embodiments of the present invention relate to load cells capable of detecting force and torque.

ロードセルは、例えば力を受ける起歪体と、起歪体に設けられた歪センサとしての歪ゲージと、起歪体が固定される構造体を用いて構成される(例えば特許文献1参照)。 A load cell is composed of, for example, a strain body that receives a force, a strain gauge as a strain sensor provided on the strain body, and a structure to which the strain body is fixed (see, for example, Patent Document 1).

特開2017-172983号公報JP 2017-172983 A

起歪体は、例えば構造体にボルトを用いて固定される。しかし、ロードセルの小型化に伴い、起歪体をボルトにより構造体に固定することが困難となっており、構造体に対する起歪体の位置を高精度に保持することが困難となっている。 The strain bodies are fixed to the structure using bolts, for example. However, with the miniaturization of the load cell, it has become difficult to fix the strain-generating body to the structure with bolts, and it has become difficult to hold the position of the strain-generating body with respect to the structure with high accuracy.

構造体に対して起歪体が高精度に固定されていない場合、歪ゲージにおいて、歪と電気抵抗の変化との比率としてのゲージファクタが小さくなり、例えば弱い力を正確に検出することが困難となるなどの問題がある。 If the strain-generating body is not fixed to the structure with high precision, the gauge factor, which is the ratio of the strain to the change in electrical resistance, becomes small in the strain gauge, making it difficult to accurately detect, for example, a weak force. There are problems such as

本実施形態は、起歪体を本体に対して高精度に固定することが可能なロードセルを提供するものである。 This embodiment provides a load cell capable of fixing the strain generating body to the main body with high precision.

本実施形態のロードセルは、複数の第1切り欠き部を有する第1構造体と、複数の第2切り欠き部を有する第2構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体とを接続する第3構造体と、歪センサが設けられ、第1端部が前記第1構造体の複数の前記第1切り欠き部にそれぞれ挿入され、第2端部が前記第2構造体の複数の前記第2切り欠き部に挿入される複数の起歪体と、複数の前記第1切り欠き部内にそれぞれ圧入され、前記起歪体の前記第1端部を前記第1構造体に固定させ、第1ストッパを有する複数の第1ブロックと、複数の前記第2切り欠き部内にそれぞれ圧入され、前記起歪体の前記第2端部を前記第2構造体に固定させ、前記第1ストッパから所定距離離間された第2ストッパを有する複数の第2ブロックと、を具備する。 The load cell of this embodiment includes a first structure having a plurality of first notches, a second structure having a plurality of second notches, and the first structure and the second structure. A third structure to be connected and a strain sensor are provided. and a plurality of strain-generating bodies inserted into the second cut-out portions of the strain-generating bodies and the first end portions of the strain-generating bodies being press-fitted into the plurality of the first cut-out portions to fix the first end portions of the strain bodies to the first structure. , a plurality of first blocks having first stoppers, and a plurality of second cutouts, respectively, for fixing the second ends of the strain-generating bodies to the second structure, and the first stoppers. and a plurality of second blocks having second stops spaced a predetermined distance from each other.

第1実施形態に係るロードセルを示す平面図。The top view which shows the load cell which concerns on 1st Embodiment. 図1のII-II線に沿った断面図。Sectional drawing along the II-II line of FIG. 図1の一部を分解して示す斜視図。FIG. 2 is a partially exploded perspective view of FIG. 1 ; 第1実施形態に適用される起歪体及び歪センサの一例を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing an example of a strain generating body and a strain sensor applied to the first embodiment; 第2実施形態に係るロードセルを示す斜視図。The perspective view which shows the load cell which concerns on 2nd Embodiment. 図5の一部を分解して示す斜視図。FIG. 6 is a partially exploded perspective view of FIG. 5 ;

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には、同一符号を付している。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are given the same reference numerals.

(第1実施形態)
図1乃至図4は、第1実施形態に係るロードセル10を示している。
ロードセル10は、本体としての第1構造体11、第2構造体12及び第3構造体13と、第1センサチップを構成する第1起歪体14、第2センサチップを構成する第2起歪体15、例えば2つの第1ブロック16a、16b、及び2つの第2ブロック17a、17bを具備している。
(First embodiment)
1 to 4 show a load cell 10 according to a first embodiment.
The load cell 10 includes a first structural body 11, a second structural body 12 and a third structural body 13 as a main body, a first strain body 14 constituting a first sensor chip, and a second strain body constituting a second sensor chip. The strain body 15 comprises, for example, two first blocks 16a, 16b and two second blocks 17a, 17b.

第1構造体11、第2構造体12及び第3構造体13は、金属例えばステンレススチール(SUS)により一体的に構成されている。しかし、構造体の材料は、SUSに限定されるものではなく、鉄、アルミニウム、樹脂などの材料を使用することも可能である。 The first structure 11, the second structure 12, and the third structure 13 are integrally made of metal such as stainless steel (SUS). However, the material of the structure is not limited to SUS, and materials such as iron, aluminum, and resin can also be used.

第1構造体11及び第2構造体12は、例えば円筒であり、第2構造体12は、第1構造体11の内側で、第1構造体11と同心状に配置されている。すなわち、第1構造体11と第2構造体12は、中心軸を共有している。 The first structure 11 and the second structure 12 are, for example, cylinders, and the second structure 12 is arranged inside the first structure 11 and concentrically with the first structure 11 . That is, the first structure 11 and the second structure 12 share the central axis.

図2、図3に示すように、第3構造体13は、第1構造体11と第2構造体12の軸心に沿った方向のほぼ中間部において、第1構造体11と第2構造体12とを接続する。第3構造体13は、弾性を有しており、第2構造体12は、第1構造体11に対して、軸心に沿った方向(図1、2に示す矢印Z方向)及び軸心回り方向(図2に示す矢印T方向)に移動可能とされている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the third structure 13 is located substantially midway between the first structure 11 and the second structure 12 in the direction along the axis of the first structure 11 and the second structure. connect with the body 12; The third structure 13 has elasticity, and the second structure 12 moves toward the first structure 11 in the direction along the axis (the direction of arrow Z shown in FIGS. 1 and 2) and the axis. It is made movable in the turning direction (direction of arrow T shown in FIG. 2).

第1構造体11は、直径方向に例えば2つの第1切り欠き部11a、11bを具備し、第2構造体12も、直径方向に例えば2つの第2切り欠き部12a、12bを具備している。第1切り欠き部11a、11b及び第2切り欠き部12a、12bは、例えば凹字状である。第1切り欠き部11a、11bにより、第1構造体11の内側と外側が連通され、第2切り欠き部12a、12bにより、第2構造体12の内側と外側が連通されている。 The first structure 11 comprises, for example, two first cutouts 11a, 11b in the diametrical direction, and the second structure 12 also comprises, for example, two second cutouts 12a, 12b in the diametrical direction. there is The first cutouts 11a, 11b and the second cutouts 12a, 12b are, for example, U-shaped. The inside and the outside of the first structure 11 are communicated by the first notches 11a and 11b, and the inside and the outside of the second structure 12 are communicated by the second notches 12a and 12b.

第1構造体11及び第2構造体12は、必ずしも円筒形である必要はなく、第3構造体13により互いに接続され、第1切り欠き部11a、11b及び第2切り欠き部12a、12bを具備する構成であれば、例えば直方体であってもよい。 The first structure 11 and the second structure 12 are not necessarily cylindrical, and are connected to each other by the third structure 13 to form the first cutouts 11a, 11b and the second cutouts 12a, 12b. For example, it may be a rectangular parallelepiped as long as it is provided.

第1起歪体14は、第1構造体11の第1切り欠き部11a内と、第2構造体12の第2切り欠き部12a内に挿入される。すなわち、第1起歪体14の第1端部は、第1切り欠き部11a内に配置され、第2端部は、第2切り欠き部12a内に配置される。 The first strain generating body 14 is inserted into the first notch portion 11 a of the first structure 11 and the second notch portion 12 a of the second structure 12 . That is, the first end of the first strain generating body 14 is arranged in the first notch 11a, and the second end is arranged in the second notch 12a.

第2起歪体15は、第1構造体11の第1切り欠き部11b内と、第2構造体12の第2切り欠き部12b内に挿入される。すなわち、第2起歪体15の第1端部は、第1切り欠き部11b内に配置され、第2端部は、第2切り欠き部12b内に配置される。 The second strain generating body 15 is inserted into the first notch portion 11 b of the first structure 11 and the second notch portion 12 b of the second structure 12 . That is, the first end of the second strain generating body 15 is arranged in the first notch 11b, and the second end is arranged in the second notch 12b.

第1起歪体14及び第2起歪体15は、例えばSUSにより構成されている。第1起歪体14及び第2起歪体15の厚みは、例えば第3構造体13の厚みより薄く、後述するように、第2構造体12が第1構造体11に対して移動した場合、変形可能とされている。 The first strain-generating body 14 and the second strain-generating body 15 are made of SUS, for example. The thicknesses of the first strain-generating body 14 and the second strain-generating body 15 are, for example, thinner than the thickness of the third structure 13, and as described later, when the second structure 12 moves relative to the first structure 11, , is deformable.

第1構造体11の第1切り欠き部11a内には、第1ブロック16aが設けられ、第2構造体12の第2切り欠き部12a内には、第2ブロック17aが設けられる。さらに、第1構造体11の第1切り欠き部11b内には、第1ブロック16bが設けられ、第2構造体12の第2切り欠き部12b内には、第2ブロック17bが設けられる。 A first block 16 a is provided in the first notch 11 a of the first structure 11 , and a second block 17 a is provided in the second notch 12 a of the second structure 12 . Further, a first block 16b is provided in the first cutout portion 11b of the first structure 11, and a second block 17b is provided in the second cutout portion 12b of the second structure 12. As shown in FIG.

第1ブロック16a、16b及び第2ブロック17a、17bは、第1切り欠き部11a、11b及び第2切り欠き部12a、12bの形状に対応した例えば直方体であり、例えば第1構造体11、第2構造体12、第3構造体13と同様の材料、又は、硬質のゴムにより製造されている。 The first blocks 16a, 16b and the second blocks 17a, 17b are, for example, rectangular parallelepipeds corresponding to the shapes of the first cutouts 11a, 11b and the second cutouts 12a, 12b. It is made of the same material as the 2nd structure 12 and the 3rd structure 13, or hard rubber.

図3に示すように、第1ブロック16a、16b及び第2ブロック17a、17bの幅W1は、第1構造体11の第1切り欠き部11a、11b、及び第2構造体12の第2切り欠き部12a、12bの幅W2より僅かに広い(W1>W2)。このため、第1ブロック16a、16b及び第2ブロック17a、17bは、第1切り欠き部11a、11b及び第2切り欠き部12a、12bにそれぞれ圧入される。 As shown in FIG. 3, the width W1 of the first blocks 16a and 16b and the second blocks 17a and 17b is the same as the first cutouts 11a and 11b of the first structure 11 and the second cutouts of the second structure 12. It is slightly wider than the width W2 of the cutouts 12a and 12b (W1>W2). Therefore, the first blocks 16a, 16b and the second blocks 17a, 17b are press-fitted into the first notches 11a, 11b and the second notches 12a, 12b, respectively.

第1起歪体14の第1端部は、第1ブロック16aにより第1切り欠き部11a内の例えば上面、すなわち第1構造体11に圧接される。第1起歪体14の第2端部は、第2ブロック17aにより第2切り欠き部12a内の例えば上面、すなわち第2構造体12に圧接される。 A first end portion of the first strain generating body 14 is pressed against, for example, the upper surface of the first notch portion 11a, that is, the first structure 11 by the first block 16a. The second end of the first strain generating body 14 is pressed against, for example, the upper surface of the second notch 12a, that is, the second structure 12 by the second block 17a.

第2起歪体15の第1端部は、第1ブロック16bにより第1切り欠き部11b内の例えば上面、すなわち第1構造体11に圧接される。第2起歪体15の第2端部は、第2ブロック17bにより第2切り欠き部12b内の例えば上面、すなわち第2構造体12に圧接される。 A first end portion of the second strain generating body 15 is pressed against, for example, the upper surface of the first notch portion 11b, that is, the first structure 11 by the first block 16b. The second end of the second strain generating body 15 is pressed against, for example, the upper surface of the second notch 12b, that is, the second structure 12 by the second block 17b.

第1切り欠き部11a、11b及び第2切り欠き部12a、12bの幅W2は、第1起歪体14及び第2起歪体15の幅W3とほぼ等しいか僅かに大きい(W2≧W3)。このため、第1、第2起歪体14、15は、第1切り欠き部11a、11b、及び第2切り欠き部12a、12b内において、第1構造体11及び第2構造体12の円周方向に移動しないように規制される。 The width W2 of the first cutouts 11a, 11b and the second cutouts 12a, 12b is substantially equal to or slightly larger than the width W3 of the first strain-generating body 14 and the second strain-generating body 15 (W2≧W3). . Therefore, the first and second strain-generating bodies 14 and 15 are arranged in the first notch portions 11a and 11b and the second notch portions 12a and 12b, respectively. It is regulated so as not to move in the circumferential direction.

第1ブロック16a、16b及び第2ブロック17a、17bの形状は、直方体に限らず、第1切り欠き部11a、22b、第2切り欠き部12a、12bに圧入可能で、第1、第2起歪体14、15の第1、第2端部に面接触又は線接触し、第1、第2端部を押圧可能な形状であればよい。 The shapes of the first blocks 16a, 16b and the second blocks 17a, 17b are not limited to rectangular parallelepipeds, and can be press-fitted into the first cutouts 11a, 22b and the second cutouts 12a, 12b. Any shape may be employed as long as it can make surface contact or line contact with the first and second ends of the strain bodies 14 and 15 and press the first and second ends.

第1ブロック16a、16bは、第1ストッパST11、ST12をそれぞれ有し、第2ブロック17a、17bは、第2ストッパST13、ST14をそれぞれ有している。 The first blocks 16a and 16b have first stoppers ST11 and ST12, respectively, and the second blocks 17a and 17b have second stoppers ST13 and ST14, respectively.

第1ストッパST11は、第1ストッパ部材16a-1、16a-2を有し、第1ストッパST12は、第1ストッパ部材16b-1、16b-2を有している。第1ストッパ部材16a-1、16a-2は、第1ブロック16aから第2構造体12の方向に延出され、第1ストッパ部材16b-1、16b-2は、第1ブロック16bから第2構造体12の方向に延出されている。 The first stopper ST11 has first stopper members 16a-1 and 16a-2, and the first stopper ST12 has first stopper members 16b-1 and 16b-2. The first stopper members 16a-1, 16a-2 extend from the first block 16a toward the second structure 12, and the first stopper members 16b-1, 16b-2 extend from the first block 16b to the second structure. It extends in the direction of the structure 12 .

第1ストッパ部材16a-1と第1ストッパ部材16a-2、及び第1ストッパ部材16b-1と第1ストッパ部材16b-2は、それぞれ第1構造体11及び第2構造体12の円周方向に所定距離離間されている。換言すると、第1ストッパ部材16a-1と第1ストッパ部材16a-2は、例えばトルクの印加方向(図2に示す矢印T方向)に所定距離離間され、第1ストッパ部材16b-1と第1ストッパ部材16b-2も、トルクの印加方向に所定距離離間されている。 The first stopper member 16a-1 and the first stopper member 16a-2, and the first stopper member 16b-1 and the first stopper member 16b-2 are arranged in the circumferential direction of the first structure 11 and the second structure 12, respectively. are separated by a predetermined distance. In other words, the first stopper member 16a-1 and the first stopper member 16a-2 are separated from each other by a predetermined distance, for example, in the direction of torque application (direction of arrow T shown in FIG. 2). The stopper member 16b-2 is also separated by a predetermined distance in the torque application direction.

第2ストッパST13、ST14は、第2ストッパ部材17a-1、17b-1をそれぞれ有している。第2ストッパ部材17a-1は、第2ブロック17aから第1構造体11の方向に延出され、第1ストッパ部材16a-1、16a-2の相互間に配置される。第2ストッパ部材17b-1は、第2ブロック17bから第1構造体11の方向に延出され、第1ストッパ部材16b-1、16b-2の相互間に配置される。 The second stoppers ST13 and ST14 have second stopper members 17a-1 and 17b-1, respectively. The second stopper member 17a-1 extends from the second block 17a toward the first structure 11 and is arranged between the first stopper members 16a-1 and 16a-2. The second stopper member 17b-1 extends from the second block 17b toward the first structure 11 and is arranged between the first stopper members 16b-1 and 16b-2.

第1ストッパ部材16a-1、16a-2と第2ストッパ部材17a-1との間の距離、及び第1ストッパ部材16b-1、16b-2と第2ストッパ部材17b-1との間の距離は、ロードセル10にトルク方向の定格荷重が印加されたとき、第1構造体11と第2構造体12が相対的に移動する距離と等しくされている。このため、ロードセル10に定格荷重以上のトルクが印加された場合、第1ストッパ部材16a-1、16a-2、16b-1、16b-2のいずれかが第2ストッパ部材17a-1、17b-1に当接され、第1、第2起歪体14、15の破壊が防止される。 Distance between first stopper members 16a-1, 16a-2 and second stopper member 17a-1, and distance between first stopper members 16b-1, 16b-2 and second stopper member 17b-1 is equal to the distance that the first structure 11 and the second structure 12 move relative to each other when a rated load in the torque direction is applied to the load cell 10 . Therefore, when a torque equal to or greater than the rated load is applied to the load cell 10, one of the first stopper members 16a-1, 16a-2, 16b-1, and 16b-2 will move to the second stopper members 17a-1 and 17b-. 1, and breakage of the first and second strain generating bodies 14 and 15 is prevented.

第1ストッパST11、ST12の形状は、上記に限定されるものではなく、図3の破線内に示すように、変形可能である。すなわち、第1ストッパST11は、第2ストッパST13と同時に、1つのストッパ部材により構成されている。第1ストッパST11と第2ストッパST13との間の距離は、上記と同様である。 The shapes of the first stoppers ST11 and ST12 are not limited to those described above, and can be modified as shown within the dashed lines in FIG. That is, the first stopper ST11 and the second stopper ST13 are configured by one stopper member. The distance between the first stopper ST11 and the second stopper ST13 is the same as above.

図4は、第1起歪体14及び第2起歪体15の構成を概略的に示している。
第1起歪体14の表面には、歪センサ(歪ゲージ)としての例えば薄膜抵抗体R1、R2が配置され、第2起歪体15の表面には、歪センサとしての例えば薄膜抵抗体R3、R4が配置される。薄膜抵抗体R1~R4は、第1、第2起歪体14、15において大きな歪が発生する位置に配置される。具体的には、薄膜抵抗体R1~R4は、第1、第2起歪体14、15の長手方向中央部より、第2構造体12側に配置される。
FIG. 4 schematically shows configurations of the first strain-generating body 14 and the second strain-generating body 15 .
Thin-film resistors R1 and R2, for example, as strain sensors (strain gauges) are arranged on the surface of the first strain-generating body 14, and thin-film resistors R3, for example, as strain sensors are arranged on the surface of the second strain-generating body 15. , R4 are arranged. The thin film resistors R1 to R4 are arranged at positions where a large strain occurs in the first and second strain generating bodies 14 and 15. FIG. Specifically, the thin-film resistors R1 to R4 are arranged closer to the second structure 12 than the central portions of the first and second strain generating bodies 14 and 15 in the longitudinal direction.

薄膜抵抗体R1~R4は、例えば図示せぬホイートストンブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路より、ロードセルの出力信号が出力される。ブリッジ回路の構成は適宜変更可能である。 The thin film resistors R1 to R4 constitute, for example, a Wheatstone bridge circuit (not shown), and the output signal of the load cell is output from this bridge circuit. The configuration of the bridge circuit can be changed as appropriate.

図2に示すように、ロードセル10に外部から矢印Z方向の力が印加され、第1構造体11に対して第2構造体12が軸心に沿った方向に移動すると、第1起歪体14及び第2起歪体15が変形する。これにより、薄膜抵抗体R1~R4が圧縮又は伸張され、抵抗値が変化すると、ブリッジ回路から印加された力に応じた電気信号がセンサ出力として発生される。 As shown in FIG. 2, when a force in the direction of the arrow Z is applied to the load cell 10 from the outside and the second structure 12 moves in the direction along the axis with respect to the first structure 11, the first strain body 14 and the second strain-generating body 15 are deformed. As a result, the thin film resistors R1 to R4 are compressed or expanded, and when the resistance value changes, an electrical signal corresponding to the force applied from the bridge circuit is generated as a sensor output.

第1実施形態の場合、ロードセル10は、第1ストッパST11、ST12、及び第2ストッパST13、ST14を具備しているため、ロードセル10をトルクセンサとして機能させることも可能である。 In the case of the first embodiment, since the load cell 10 has the first stoppers ST11, ST12 and the second stoppers ST13, ST14, the load cell 10 can also function as a torque sensor.

(第1実施形態の効果)
第1実施形態によれば、第1構造体11は、第1切り欠き部11a、11bを有し、第2構造体12は、第2切り欠き部12a、12bを有している。第1起歪体14の第1端部は、第1切り欠き部11a内に圧入された第1ブロック16aにより、第1構造体11に密着して固定され、第2端部は、第2切り欠き部12a内に圧入された第2ブロック17aにより、第2構造体12に密着して固定される。また、第2起歪体15の第1端部は、第1切り欠き部11b内に圧入された第1ブロック16bにより、第1構造体11に密着して固定され、第2端部は、第2切り欠き部12b内に圧入された第2ブロック17bにより、第2構造体12に密着して固定されている。このため、ボルトを用いて起歪体を固定する場合に比べて、ロードセル10を小型化することが可能であり、第1構造体11及び第2構造体12が小型化された場合においても、第1ブロック16a、16b及び第2ブロック17a、17bによって、第1起歪体14及び第2起歪体15を第1構造体11及び第2構造体12に確実且つ高精度に固定することができる。したがって、ロードセル10に弱い力が印加された場合においても、印加された力を高精度に検出することが可能である。
(Effect of the first embodiment)
According to the first embodiment, the first structure 11 has first cutouts 11a, 11b and the second structure 12 has second cutouts 12a, 12b. A first end portion of the first strain generating body 14 is fixed in close contact with the first structure 11 by a first block 16a press-fitted into the first notch portion 11a, and a second end portion is a second It is fixed in close contact with the second structure 12 by the second block 17a press-fitted into the notch 12a. A first end of the second strain generating body 15 is fixed in close contact with the first structure 11 by a first block 16b press-fitted into the first notch 11b, and the second end is It is fixed in close contact with the second structure 12 by the second block 17b press-fitted into the second notch 12b. Therefore, the load cell 10 can be made smaller than when the strain-generating bodies are fixed using bolts. By the first blocks 16a, 16b and the second blocks 17a, 17b, the first strain-generating body 14 and the second strain-generating body 15 can be fixed to the first structure 11 and the second structure 12 with high precision. can. Therefore, even when a weak force is applied to the load cell 10, the applied force can be detected with high accuracy.

また、本実施形態によれば、第1切り欠き部11a、11b内に第1ブロック16a、16bを圧入し、第2切り欠き部12a、12b内に第2ブロック17a、17bを圧入することにより、第1起歪体14及び第2起歪体15を第1構造体11及び第2構造体12に固定することができる。したがって、第1構造体11及び第2構造体12が小型化された場合においても、ボルトを用いる場合に比べて、製造が容易であり、製造コストを低廉化することが可能である。 Further, according to the present embodiment, by press-fitting the first blocks 16a and 16b into the first notches 11a and 11b and press-fitting the second blocks 17a and 17b into the second notches 12a and 12b, , the first strain body 14 and the second strain body 15 can be fixed to the first structure 11 and the second structure 12 . Therefore, even when the first structure 11 and the second structure 12 are miniaturized, they are easier to manufacture than when bolts are used, and the manufacturing cost can be reduced.

さらに、第1ブロック16a、16bは、第1切り欠き部11a、11b内に圧入され、第2ブロック17a、17bは、第2切り欠き部12a、12b内に圧入される。このため、第1ブロック16a、16bは第1切り欠き部11a、11b内に密着され、第2ブロック17a、17bは、第2切り欠き部12a、12b内に密着される。したがって、第1ブロック16a、16b及び第2ブロック17a、17bは、第1切り欠き部11a、11b及び第2切り欠き部12a、12bを密閉するパッキンとして機能し、ロードセル10内に塵埃や水分が侵入することを防止できる。 Further, the first blocks 16a, 16b are press-fitted into the first notches 11a, 11b, and the second blocks 17a, 17b are press-fitted into the second notches 12a, 12b. For this reason, the first blocks 16a and 16b are in close contact with the first notches 11a and 11b, and the second blocks 17a and 17b are in close contact with the second notches 12a and 12b. Therefore, the first blocks 16a, 16b and the second blocks 17a, 17b function as packings that seal the first cutouts 11a, 11b and the second cutouts 12a, 12b. Intrusion can be prevented.

また、第1ブロック16a、16bは、第1ストッパST11、ST12をそれぞれ具備し、第2ブロック17a、17bは、第1ストッパST11、ST12からそれぞれトルクの印加方向に所定距離離間した第2ストッパST13、ST14をそれぞれ具備している。このため、ロードセル10に定格荷重を超えるトルク方向の力や図1に示す矢印X方向の並進力が印加された場合において、第1起歪体14、第2起歪体15を保護することが可能である。 The first blocks 16a and 16b are provided with first stoppers ST11 and ST12, respectively, and the second blocks 17a and 17b are provided with a second stopper ST13 separated from the first stoppers ST11 and ST12 by a predetermined distance in the torque application direction. , ST14, respectively. Therefore, the first strain-generating body 14 and the second strain-generating body 15 can be protected when a force in the torque direction exceeding the rated load or a translational force in the direction of the arrow X shown in FIG. 1 is applied to the load cell 10. It is possible.

尚、起歪体の数は、2つに限定されるものではなく、1つ又は、3つ以上であってもよい。 The number of strain-generating bodies is not limited to two, and may be one or three or more.

起歪体に設けられる歪ゲージの数は、2つに限定されるものではなく、1つ又は4つでもよく、歪ゲージの種類は薄膜抵抗体に限定されるものではない。 The number of strain gauges provided on the strain generating body is not limited to two, and may be one or four, and the type of strain gauge is not limited to thin film resistors.

(第2実施形態)
図5、図6は、第2実施形態に係るロードセル10を示している。
第1実施形態に係るロードセル10は、トルク方向の力に対して第1、第2起歪体14、15を保護する第1、第2ストッパST11~ST14を具備している。これに対して、第2実施形態に係るロードセル10は、トルク方向以外の力に対して第1、第2起歪体14、15を保護する第1、第2ストッパST21~ST24を具備している。
(Second embodiment)
5 and 6 show the load cell 10 according to the second embodiment.
The load cell 10 according to the first embodiment includes first and second stoppers ST11 to ST14 that protect the first and second strain generating bodies 14 and 15 against force in the torque direction. In contrast, the load cell 10 according to the second embodiment includes first and second stoppers ST21 to ST24 that protect the first and second strain generating bodies 14 and 15 against forces other than those in the torque direction. there is

第1ストッパST21は、第1ストッパ部材16a-3、16a-4を有し、第1ストッパST22は、第1ストッパ部材16b-3、16b-4を有している。第1ストッパ部材16a-3、16a-4は、第1ブロック16aから第2構造体12の方向に延出され、第1ストッパ部材16b-3、16b-3は、第1ブロック16bから第2構造体12の方向に延出されている。 The first stopper ST21 has first stopper members 16a-3 and 16a-4, and the first stopper ST22 has first stopper members 16b-3 and 16b-4. The first stopper members 16a-3, 16a-4 extend from the first block 16a toward the second structure 12, and the first stopper members 16b-3, 16b-3 extend from the first block 16b to the second structure. It extends in the direction of the structure 12 .

第1ストッパ部材16a-3と第1ストッパ部材16a-4、及び第1ストッパ部材16b-3と第1ストッパ部材16b-4は、それぞれ第1構造体11及び第2構造体12の軸に沿った方向に所定距離離間されている。換言すると、第1ストッパ部材16a-3と第1ストッパ部材16a-4は、図2に示す矢印Z方向に所定距離離間され、第1ストッパ部材16b-3と第1ストッパ部材16b-4も、矢印Z方向に所定距離離間されている。 The first stopper member 16a-3 and the first stopper member 16a-4, and the first stopper member 16b-3 and the first stopper member 16b-4 are arranged along the axes of the first structure 11 and the second structure 12, respectively. are spaced apart by a predetermined distance in the direction of In other words, the first stopper member 16a-3 and the first stopper member 16a-4 are separated by a predetermined distance in the direction of the arrow Z shown in FIG. They are separated by a predetermined distance in the direction of the arrow Z.

第2ストッパST23、ST24は、第2ストッパ部材17a-2、17b-2をそれぞれ有している。第2ストッパ部材17a-2は、第2ブロック17aから第1構造体11の方向に延出され、第1ストッパ部材16a-3、16a-4の相互間に配置される。第2ストッパ部材17b-2は、第2ブロック17bから第1構造体11の方向に延出され、第1ストッパ部材16b-3、16b-4の相互間に配置される。 The second stoppers ST23, ST24 have second stopper members 17a-2, 17b-2, respectively. The second stopper member 17a-2 extends from the second block 17a toward the first structure 11 and is arranged between the first stopper members 16a-3 and 16a-4. The second stopper member 17b-2 extends from the second block 17b toward the first structure 11 and is arranged between the first stopper members 16b-3 and 16b-4.

第1ストッパ部材16a-3、16a-4と第2ストッパ部材17a-2との間の距離、及び第1ストッパ部材16b-3、16b-4と第2ストッパ部材17b-2との間の距離は、ロードセル10にトルク以外の方向に定格荷重が印加されたとき、第1構造体11と第2構造体12が相対的に移動する距離と等しくされている。このため、ロードセル10に定格荷重以上のトルク以外の力が印加された場合、第1ストッパ部材16a-3、16a-4、16b-3、16b-4のいずれかが第2ストッパ部材17a-2、17b-2に当接され、第1、第2起歪体14、15の破壊が防止される。 Distance between first stopper members 16a-3, 16a-4 and second stopper member 17a-2, and distance between first stopper members 16b-3, 16b-4 and second stopper member 17b-2 is equal to the distance that the first structure 11 and the second structure 12 move relative to each other when a rated load is applied to the load cell 10 in a direction other than torque. Therefore, when a force other than torque exceeding the rated load is applied to the load cell 10, any one of the first stopper members 16a-3, 16a-4, 16b-3, and 16b-4 will move to the second stopper member 17a-2. , 17b-2, and breakage of the first and second strain generating bodies 14, 15 is prevented.

第1ストッパST21、ST22の形状は、上記に限定されるものではなく、図5の破線内に示すように、変形可能である。すなわち、第1ストッパST21は、第2ストッパST23と同様に、1つのストッパ部材により構成されている。第1ストッパST21と第2ストッパST23との間の距離は、上記と同様である。 The shapes of the first stoppers ST21 and ST22 are not limited to those described above, and can be modified as shown within the dashed lines in FIG. That is, the first stopper ST21 is composed of one stopper member like the second stopper ST23. The distance between the first stopper ST21 and the second stopper ST23 is the same as described above.

第2実施形態の場合、ロードセル10は、第1ストッパST21、ST22、及び第2ストッパST23、ST24を具備しているため、ロードセル10を力覚センサとして機能させることも可能である。 In the case of the second embodiment, since the load cell 10 has the first stoppers ST21, ST22 and the second stoppers ST23, ST24, the load cell 10 can also function as a force sensor.

(第2実施形態の効果)
第2実施形態によっても、第1実施形態と同様に、第1ブロック16a、16b及び第2ブロック17a、17bにより第1、第2起歪体14、15を高精度に固定することができる。
(Effect of Second Embodiment)
According to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the first and second strain generating bodies 14 and 15 can be fixed with high precision by the first blocks 16a and 16b and the second blocks 17a and 17b.

しかも、第1ブロック16a、16bは、第1ストッパST21、ST22をそれぞれ具備し、第2ブロック17a、17bは、第1ストッパST21、ST22からそれぞれ第1、第2構造体の軸方向に所定距離離間した第2ストッパST23、ST24を具備している。このため、ロードセル10に定格荷重を超えるトルク以外の方向の力が印加された場合において、第1起歪体14、第2起歪体15を保護することが可能である。 Moreover, the first blocks 16a and 16b are provided with first stoppers ST21 and ST22, respectively, and the second blocks 17a and 17b are axially separated from the first stoppers ST21 and ST22, respectively, by a predetermined distance from the first and second structures. It has spaced apart second stoppers ST23 and ST24. Therefore, it is possible to protect the first strain-generating body 14 and the second strain-generating body 15 when a force in a direction other than the torque exceeding the rated load is applied to the load cell 10 .

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the gist of the present invention at the implementation stage. Also, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all components shown in the embodiments. Furthermore, components across different embodiments may be combined as appropriate.

10…ロードセル、11…第1構造体、11a、11b…第1切り欠き部、12…第2構造体、12a、12b…第2切り欠き部、13…第3構造体、14…第1起歪体、15…第2起歪体、16a、16b…第1ブロック、17a、17b…第2ブロック、ST11、ST12、ST21、ST22…第1ストッパ、ST13、ST14、ST23、ST24…第2ストッパ、16a-1~16a-4、16b-1~16b-4…第1ストッパ部材、17a-1、17b-1、17a-2、17b-2…第2ストッパ部材、R1~R4…薄膜抵抗体。 Reference Signs List 10 Load cell 11 First structure 11a, 11b First notch 12 Second structure 12a, 12b Second notch 13 Third structure 14 First riser Strain body 15 Second strain-generating body 16a, 16b First block 17a, 17b Second block ST11, ST12, ST21, ST22 First stopper ST13, ST14, ST23, ST24 Second stopper , 16a-1 to 16a-4, 16b-1 to 16b-4... first stopper member, 17a-1, 17b-1, 17a-2, 17b-2... second stopper member, R1 to R4... thin film resistor .

Claims (7)

複数の第1切り欠き部を有する第1構造体と、
複数の第2切り欠き部を有する第2構造体と、
前記第1構造体と前記第2構造体とを接続する第3構造体と、
歪センサが設けられ、第1端部が前記第1構造体の複数の前記第1切り欠き部にそれぞれ挿入され、第2端部が前記第2構造体の複数の前記第2切り欠き部に挿入される複数の起歪体と、
複数の前記第1切り欠き部内にそれぞれ圧入され、前記起歪体の前記第1端部を前記第1構造体に固定させ、第1ストッパを有する複数の第1ブロックと、
複数の前記第2切り欠き部内にそれぞれ圧入され、前記起歪体の前記第2端部を前記第2構造体に固定させ、前記第1ストッパから所定距離離間された第2ストッパを有する複数の第2ブロックと、
を具備することを特徴とするロードセル。
a first structure having a plurality of first notches;
a second structure having a plurality of second notches;
a third structure connecting the first structure and the second structure;
A strain sensor is provided, the first end being inserted into the plurality of first notches of the first structure, and the second end being inserted into the plurality of second notches of the second structure. a plurality of strain-generating bodies to be inserted;
a plurality of first blocks each press-fitted into the plurality of first cutouts to fix the first end of the strain body to the first structure and having a first stopper;
A plurality of second stoppers press-fitted into the plurality of second notches, respectively, fixing the second end of the strain-generating body to the second structure, and spaced apart from the first stopper by a predetermined distance. a second block;
A load cell comprising:
前記第1ブロック及び前記第2ブロックの幅は、前記第1切り欠き部及び前記第2切り欠き部の幅より広いことを特徴とする請求項1記載のロードセル。 2. The load cell according to claim 1, wherein widths of said first block and said second block are wider than widths of said first notch and said second notch. 前記第1構造体は円筒形であり、前記第2構造体は、前記第1構造体と同心状に配置された円筒形であることを特徴とする請求項2記載のロードセル。 3. The load cell of claim 2, wherein said first structure is cylindrical and said second structure is cylindrical concentrically disposed with said first structure. 前記第2ストッパは、前記第1ストッパに対して、前記第1、第2構造体の円周方向に離間されることを特徴とする請求項3記載のロードセル。 4. The load cell according to claim 3, wherein said second stopper is spaced from said first stopper in the circumferential direction of said first and second structures. 前記第1ストッパは、前記第2構造体の方向に延出され、前記第1、第2構造体の円周方向に離間された一対の第1ストッパ部材を有し、前記第2ストッパは、前記第1構造体の方向に延出され、一対の前記第1ストッパ部材の相互間に配置された第2ストッパ部材を具備することを特徴とする請求項4記載のロードセル。 The first stopper has a pair of first stopper members extending in the direction of the second structure and spaced apart in the circumferential direction of the first and second structures, the second stopper comprising: 5. The load cell according to claim 4, further comprising a second stopper member extending toward said first structure and disposed between said pair of said first stopper members. 前記第2ストッパは、前記第1ストッパに対して、前記第1、第2構造体の軸心方向に離間されることを特徴とする請求項3記載のロードセル。 4. The load cell according to claim 3, wherein said second stopper is spaced apart from said first stopper in the axial direction of said first and second structures. 前記第1ストッパは、前記第2構造体の方向に延出され、前記第1、第2構造体の軸心方向に離間された一対の第1ストッパ部材を有し、前記第2ストッパは、前記第1構造体の方向に延出され、一対の前記第1ストッパ部材の相互間に配置された第2ストッパ部材を具備することを特徴とする請求項6記載のロードセル。 The first stopper has a pair of first stopper members extending in the direction of the second structure and spaced apart in the axial direction of the first and second structures, the second stopper comprising: 7. The load cell according to claim 6, further comprising a second stopper member extending toward said first structure and disposed between said pair of said first stopper members.
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