JP7423141B2

JP7423141B2 - ロードセル

Info

Publication number: JP7423141B2
Application number: JP2019208443A
Authority: JP
Inventors: 孝幸長井
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2024-01-29
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: JP2021081292A

Description

本発明は、ロードセルおよびその製造方法に関する。

特許文献１には、水平方向に延びる固定部と荷重負荷部との間に、２つの並行ビームをほぼ平板状で一体的に形成した構成が記載されている。

特開平３－５７９３４号公報

上記特許文献１の構成では、装置を薄型にできるが、固定部および荷重負荷部の厚みが並行ビームの厚みよりも非常に大きく、固定部および荷重負荷部と並行ビームとの間に、大きな段差があり、加工が複雑になると考えられる。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、装置を薄型にできるとともに加工を容易にできるロードセルおよびその製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある態様に係るロードセルは、各々、第１の水平方向に間隔を隔てて配置される固定部および可動部と、上下方向に間隔を隔てて平行に配置され前記固定部と前記可動部とを連結し複数の起歪部が形成された一対のビーム部とを有し、前記第１の水平方向とは垂直な第２の水平方向に並んで平行に配置された第１および第２のロバーバル機構部と、前記第１のロバーバル機構部の前記固定部と前記第２のロバーバル機構部の前記固定部とを連結する第１の連結部と、前記第１のロバーバル機構部の前記可動部と前記第２のロバーバル機構部の前記可動部とを連結する第２の連結部と、複数の前記起歪部に貼付された複数の歪ゲージと、を備え、前記第１および第２のロバーバル機構部の上面の全面および／または下面の全面が前記第１および第２の連結部の上面および／または下面よりも後退して構成され、この後退した面の前記起歪部に対応する部分に前記歪ゲージが貼付されている。

また、本発明のある態様に係るロードセルの製造方法は、各々、第１の水平方向に間隔を隔てて配置される固定部および可動部と、上下方向に間隔を隔てて平行に配置され前記固定部と前記可動部とを連結し複数の起歪部が形成された一対のビーム部とを有し、前記第１の水平方向とは垂直な第２の水平方向に並んで平行に配置された第１および第２のロバーバル機構部と、前記第１のロバーバル機構部の前記固定部と前記第２のロバーバル機構部の前記固定部とを連結する第１の連結部と、前記第１のロバーバル機構部の前記可動部と前記第２のロバーバル機構部の前記可動部とを連結する第２の連結部と、複数の前記起歪部に貼付された複数の歪ゲージと、を備えたロードセルの製造方法であって、前記第１および第２のロバーバル機構部の上面の全面および／または下面の全面を前記第１および第２の連結部の上面および／または下面よりも後退するように削る工程と、この後退した面の前記起歪部に対応する部分に前記歪ゲージを貼付する工程とを有する。

これらの本発明によれば、第１のロバーバル機構部と第２のロバーバル機構部とを水平方向に並んで平行に配置することにより装置（ロードセル）を薄型にできる。また、第１および第２のロバーバル機構部の上面の全面および／または下面の全面を削ることにより、第１および第２の連結部の上面および／または下面よりも後退した第１および第２のロバーバル機構部の上面および下面を形成することができるので、加工を容易にできる。また、ロードセルの運搬中や取付け作業中において、第１および第２のロバーバル機構部の上面および／または下面に貼付された歪ゲージが他の物体等と接触するのを避けることができ、歪ゲージの損傷を防止できる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、装置を薄型にできるとともに加工を容易にできるロードセルおよびその製造方法を提供することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態のロードセルの一例を示す斜視図である。図２（Ａ）は、図１に示すロードセルの平面図であり、図２（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ同ロードセルを異なる方向から見た側面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態）
図１は、本実施形態のロードセルの一例を示す斜視図である。図２（Ａ）は、図１に示すロードセルの平面図（上方から見た図）であり、図２（Ｂ）は、同ロードセルを図２（Ａ）の矢印ｂ方向から見た側面図であり、図２（Ｃ）は、同ロードセルを図２（Ａ）の矢印ｃ方向から見た側面図であり、図２（Ｄ）は、同ロードセルを図２（Ａ）の矢印ｄ方向から見た側面図を拡大した図である。なお、図２（Ｄ）では、第１のロバーバル機構部２およびその近傍部分のみを図示し、ストッパ部材６等は図示していない。

本実施形態のロードセル１は、第１および第２のロバーバル機構部２，３と、第１および第２のロバーバル機構部２，３を連結する第１，第２の連結部４，５と、ストッパ部材６と、複数の歪ゲージＧなどを備えている。

第１および第２のロバーバル機構部２，３は、同一構成であり、水平方向に離れて平行に設けられている。

各ロバーバル機構部２，３は、支持固定される柱状の固定部１１と、荷重が負荷される柱状の可動部１２と、固定部１１の上部と可動部１２の上部とを連結する上ビーム部１３と、固定部１１の下部と可動部１２の下部とを連結する下ビーム部１４とを有する。上ビーム部１３と下ビーム部１４とは、上下方向に間隔を隔てて配置されており、夫々上下に対称となる２箇所に薄肉部分からなる複数の起歪部Ｄ１～Ｄ４が形成されている。各起歪部Ｄ１～Ｄ４の外側の表面（上面および下面）には、荷重検出用の歪ゲージＧが貼付されている。

第１の連結部４は、第１および第２のロバーバル機構部２，３の固定部１１，１１同士を連結し、第２の連結部５は、第１および第２のロバーバル機構部２，３の可動部１２，１２同士を連結している。各固定部１１，１１には、ロードセル１を固定するための固定用の穴２１が設けられている。また、第２の連結部５には、被計量物を保持する受け皿、ホッパ等の荷重受け部材を取付けるための穴２２が設けられている。荷重受け部材に被計量物が保持されると、第２の連結部５およびこれに連結された可動部１２，１２に荷重が負荷される。

上記の各ロバーバル機構部２，３において、固定部１１と可動部１２とが第１の水平方向に間隔を隔てて配置されており、第１のロバーバル機構部２と第２のロバーバル機構部３とが、上記第１の水平方向とは垂直な第２の水平方向に並んで平行に配置されている。そして、第１の連結部４および第２の連結部５は、それぞれ第２の水平方向に延びて形成され、第１の水平方向に並んで平行に配置されている。なお、第１、第２の水平方向は、図２（Ａ）に矢印で示している。

ストッパ部材６は、過負荷によるロードセル１の破損を防ぐための部材である。このストッパ部材６を取り付けるために、第１の連結部４にその中央部から第１の水平方向に沿って第２の連結部５側へ張り出した第１の突出部４０が設けられ、その第１の突出部４０及び第１の連結部４を第１の水平方向に貫通する段付き穴４１が設けられている。また、第２の連結部５にその中央部から第１の水平方向に沿って第１の連結部４側へ張り出した第２の突出部５０が設けられ、その第２の突出部５０及び第２の連結部５を第１の水平方向に貫通する貫通穴５１が設けられている。

なお、第１および第２の突出部４０，５０は夫々第１および第２の連結部４，５の中央部から外れた位置にあっても良い。すなわち、第１の突出部４０は、第１の連結部４の第２の水平方向に延びている途中に設けられ、第２の突出部５０は、第２の連結部５の第２の水平方向に延びている途中に設けられ、第１の突出部４０と第２の突出部５０とは対向する位置に設けられている。よって、第１および第２の突出部４０，５０は、第１のロバーバル機構部２及び第２のロバーバル機構部３から離れて、かつこれらの間の位置で、互いに対向するように設けられる。

また、第１の突出部４０は、第１の水平方向において固定部１１側の起歪部Ｄ１，Ｄ３の位置以上、可動部１２側（第２の連結部５側）に張り出している。第２の突出部５０は、第１の水平方向において可動部１２側の起歪部Ｄ２，Ｄ４の位置以上、固定部１１側（第１の連結部４側）に張り出している。第１および第２の突出部４０，５０は夫々第１および第２の連結部４，５と一体に形成されており、第１の突出部４０の上面および下面は夫々第１の連結部４の上面４ａおよび下面４ｂと同一平面上にあり、第２の突出部５０の上面および下面は夫々第２の連結部５の上面５ａおよび下面５ｂと同一平面上にある。

ストッパ部材６は、その先端部分が、段付き穴４１の外側から挿入されてさらに貫通穴５１へ挿入される。このとき、ストッパ部材６の基端側部分が段付き穴４１に圧入されることにより、ストッパ部材６が段付き穴４１に固定される。ストッパ部材６の先端側部分の径は、貫通穴５１の径よりも小さいように構成されている。通常時（許容範囲を超える過大な荷重が負荷されないとき）は、ストッパ部材６の先端側部分は貫通穴５１の内壁に接していないが、許容範囲を超える過大な荷重が可動部１２，１２および第２連結部５に負荷されたときに、ストッパ部材６の先端側部分が貫通穴５１の内壁に当接することで、このとき以上の上下ビーム部１３，１４の撓みを阻止することができ、過負荷によるロードセル１の破損を防ぐことができる。

そして、本実施形態では、第１および第２のロバーバル機構部２，３の上面Ｆａの全面および下面Ｆｂの全面が第１および第２の連結部４，５の上面４ａ，５ａおよび下面４ｂ，５ｂよりも後退して構成され、この後退した面の各起歪部Ｄ１～Ｄ４に対応する部分に、歪ゲージＧが貼付されている。

すなわち、第１および第２のロバーバル機構部２，３の上面Ｆａの全面が第１および第２の連結部４，５の上面４ａ，５ａよりも後退して低くなるように構成され、この後退した上面Ｆａの起歪部Ｄ１，Ｄ２に対応する部分に、歪ゲージＧが貼付されている。また、第１および第２のロバーバル機構部２，３の下面Ｆｂの全面が第１および第２の連結部４，５の下面４ｂ，５ｂよりも後退して高くなるように構成され、この後退した下面Ｆｂの起歪部Ｄ３，Ｄ４に対応する部分に、歪ゲージＧが貼付されている。

このロードセル１の製造方法について簡単に説明する。例えば、アルミニウム等で形成された直方体形状の起歪体を加工して、歪ゲージＧおよびストッパ部材６以外の部分が形成される。歪ゲージＧおよびストッパ部材６は別途準備される。ストッパ部材６は、起歪体と同じ材料で形成されたものを用いてもよいし、異なる材料で形成されたものを用いてもよい。

上記の直方体形状の起歪体を加工する際、例えば、平面視において、第１および第２のロバーバル機構部２，３と第１および第２の連結部４，５と第１および第２の突出部４０，５０とで囲まれる領域部分をくり抜いて内部空間Ｓｐ１が形成される。次に、第１および第２のロバーバル機構部２，３の形成部分において、各々の側面方向から固定部１１および可動部１２と上ビーム部１３および下ビーム部１４とで囲まれる領域部分をくりぬいて空間Ｓｐ２が形成される。この際、起歪部Ｄ１～Ｄ４に対応する弓形領域が最後に形成されるようにしてもよい。

次に、第１および第２のロバーバル機構部２，３の各々の上面および下面の全面を切削または研削加工によって、第１および第２の連結部４，５の上面４ａ，５ａおよび下面４ｂ，５ｂよりも後退した面（上面Ｆａおよび下面Ｆｂ）を形成する。

この後、ストッパ部材６を取り付け、第１および第２のロバーバル機構部２，３の上面Ｆａおよび下面Ｆｂに歪ゲージＧを接着剤で貼付する。

本実施形態では、第１のロバーバル機構部２と第２のロバーバル機構部３とを水平方向に並んで平行に配置することにより装置（ロードセル１）を薄型にできる。また、第１および第２のロバーバル機構部２，３の上面の全面および下面の全面を削ることにより、第１および第２の連結部４，５の上面４ａ，５ａおよび下面４ｂ，５ｂよりも後退した上面Ｆａおよび下面Ｆｂを形成することができるので、加工を容易にできる。また、ロードセル１の運搬中や取付け作業中において、上面Ｆａおよび下面Ｆｂに貼付された歪ゲージＧが他の物体等と接触するのを避けることができ、歪ゲージＧの損傷を防止できる。

また、本実施形態では、ストッパ機構を設けるための第１の突出部４０が、可動部１２側（第２の連結部５側）に張り出して設けられ、第１の突出部４０の上面および下面は夫々第１の連結部４の上面４ａおよび下面４ｂと同一平面上にあり、第２の突出部５０が、固定部１１側（第１の連結部４側）に張り出して設けられ、第２の突出部５０の上面および下面は夫々第２の連結部５の上面５ａおよび下面５ｂと同一平面上にある。よって、第１，第２の突出部４０，５０の上面および下面が、歪ゲージＧが貼付される上面Ｆａおよび下面Ｆｂよりも上下に出ているので、歪ゲージＧが他の物体等と接触するのをより避けることができ、歪ゲージＧの損傷をより防止できる。

また、本実施形態では、第１および第２のロバーバル機構部２，３の上面Ｆａおよび下面Ｆｂに貼付された歪ゲージＧの表面が第１および第２の連結部４，５の上面４ａ，５ａおよび下面４ｂ，５ｂよりも後退した構成であり、歪ゲージＧの損傷をより防止できる。

なお、本実施形態では、第１および第２のロバーバル機構部２，３の上面Ｆａおよび下面Ｆｂの両面に歪ゲージＧを貼付するように構成したが、第１および第２のロバーバル機構部２，３の上面Ｆａおよび下面Ｆｂのいずれか一方の面のみに歪ゲージＧを貼付するように構成してもよい。

また、第１および第２のロバーバル機構部２，３の上面Ｆａの全面および下面Ｆｂの全面のいずれか一方のみが、第１および第２の連結部４，５の上面４ａ，５ａおよび下面４ｂ，５ｂのいずれか一方の面よりも後退して構成され、この後退した面の起歪部に対応する部分に、歪ゲージＧが貼付されるように構成されてもよい。この場合、歪ゲージＧは、第１および第２のロバーバル機構部２，３の上面Ｆａの全面および下面Ｆｂの全面のうちの上記後退した面のみに貼付される。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、装置を薄型にできるとともに加工を容易にできるロードセルおよびその製造方法等として有用である。

１ロードセル
２第１のロバーバル機構部
３第２のロバーバル機構部
４第１の連結部
４ａ第１の連結部の上面
４ｂ第１の連結部の下面
５第２の連結部
５ａ第２の連結部の上面
５ｂ第２の連結部の下面
１１固定部
１２可動部
１３上ビーム部
１４下ビーム部
Ｄ１～Ｄ４起歪部
Ｇ歪ゲージ
Ｆａ第１，第２のロバーバル機構部の上面
Ｆｂ第１，第２のロバーバル機構部の下面

Claims

各々、第１の水平方向に間隔を隔てて配置される固定部および可動部と、上下方向に間隔を隔てて平行に配置され前記固定部と前記可動部とを連結し複数の起歪部が形成された一対のビーム部とを有し、前記第１の水平方向とは垂直な第２の水平方向に並んで平行に配置された第１および第２のロバーバル機構部と、
前記第１のロバーバル機構部の前記固定部と前記第２のロバーバル機構部の前記固定部とを連結する第１の連結部と、
前記第１のロバーバル機構部の前記可動部と前記第２のロバーバル機構部の前記可動部とを連結する第２の連結部と、
複数の前記起歪部に貼付された複数の歪ゲージと、
を備え、
前記第１および第２のロバーバル機構部の上面の全面および／または下面の全面が前記第１および第２の連結部の上面および／または下面よりも後退して構成され、この後退した面の前記起歪部に対応する部分に前記歪ゲージが貼付されており、
さらに、
前記第１の連結部から前記第２の連結部側へ張り出すように前記第１の連結部に設けられた突出部と、
前記第２の連結部を前記第１の水平方向に貫通するように設けられた貫通穴と、
基端側部分が前記第１の連結部及び前記突出部を前記第１の水平方向に貫通して固定され、先端側部分が前記貫通穴に挿入されたストッパ部材と、を備え、
前記突出部の上面および下面が夫々前記第１の連結部の上面および下面と同一平面上にある、
ロードセル。
各々、第１の水平方向に間隔を隔てて配置される固定部および可動部と、上下方向に間隔を隔てて平行に配置され前記固定部と前記可動部とを連結し複数の起歪部が形成された一対のビーム部とを有し、前記第１の水平方向とは垂直な第２の水平方向に並んで平行に配置された第１および第２のロバーバル機構部と、
前記第１のロバーバル機構部の前記固定部と前記第２のロバーバル機構部の前記固定部とを連結する第１の連結部と、
前記第１のロバーバル機構部の前記可動部と前記第２のロバーバル機構部の前記可動部とを連結する第２の連結部と、
複数の前記起歪部に貼付された複数の歪ゲージと、
を備え、
前記第１および第２のロバーバル機構部の上面の全面および／または下面の全面が前記第１および第２の連結部の上面および／または下面よりも後退して構成され、この後退した面の前記起歪部に対応する部分に前記歪ゲージが貼付されており、
さらに、
前記第２の連結部から前記第１の連結部側へ張り出すように前記第２の連結部に設けられた突出部と、
前記第２の連結部及び前記突出部を前記第１の水平方向に貫通するように設けられた貫通穴と、
基端側部分が前記第１の連結部を前記第１の水平方向に貫通して固定され、先端側部分が前記貫通穴に挿入されたストッパ部材と、を備え、
前記突出部の上面および下面が夫々前記第２の連結部の上面および下面と同一平面上にある、
ロードセル。
各々、第１の水平方向に間隔を隔てて配置される固定部および可動部と、上下方向に間隔を隔てて平行に配置され前記固定部と前記可動部とを連結し複数の起歪部が形成された一対のビーム部とを有し、前記第１の水平方向とは垂直な第２の水平方向に並んで平行に配置された第１および第２のロバーバル機構部と、
前記第１のロバーバル機構部の前記固定部と前記第２のロバーバル機構部の前記固定部とを連結する第１の連結部と、
前記第１のロバーバル機構部の前記可動部と前記第２のロバーバル機構部の前記可動部とを連結する第２の連結部と、
複数の前記起歪部に貼付された複数の歪ゲージと、
を備え、
前記第１および第２のロバーバル機構部の上面の全面および／または下面の全面が前記第１および第２の連結部の上面および／または下面よりも後退して構成され、この後退した面の前記起歪部に対応する部分に前記歪ゲージが貼付されており、
さらに、
前記第１の連結部から前記第２の連結部側へ張り出すように前記第１の連結部に設けられた第１の突出部と、
前記第１の突出部と対向し、前記第２の連結部から前記第１の連結部側へ張り出すように前記第２の連結部に設けられた第２の突出部と、
前記第２の連結部及び前記第２の突出部を前記第１の水平方向に貫通するように設けられた貫通穴と、
基端側部分が前記第１の連結部及び前記第１の突出部を前記第１の水平方向に貫通して固定され、先端側部分が前記貫通穴に挿入されたストッパ部材と、を備え、
前記第１の突出部の上面および下面が夫々前記第１の連結部の上面および下面と同一平面上にあり、前記第２の突出部の上面および下面が夫々前記第２の連結部の上面および下面と同一平面上にある、
ロードセル。