JPH0228808B2

JPH0228808B2 - Roodoseru

Info

Publication number: JPH0228808B2
Application number: JP7164881A
Authority: JP
Inventors: Tomio Hasegawa
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1981-05-12
Filing date: 1981-05-12
Publication date: 1990-06-26
Anticipated expiration: 2001-05-12
Also published as: JPS57186125A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は比較的小型で単純な形状で、特に秤
量機用として有利なロードセルに関するものであ
る。

従来の秤量機用の圧縮型または引張型のロード
セルでは、歪を検出する弾性体と、それを支持す
るためのケーシングやストレインゲージを含むブ
リツジ回路を保護するためのダイヤフラムなどの
構成部品とからなり、組立構造になつているのが
普通である。このようなロードセルにあつては組
立て状態の如何によつてヒステリシスや、繰返し
性などのロードセルの基本的な性能の良否を左右
されるから、組立部の嵌合、摩擦などに特別の注
意を払う必要がある。例えば第１図ａに示すよう
に、在来の最も標準的な圧縮型ロードセルでは、
ストレインゲージ７が接着された起歪弾性体１が
下端をロードセルのケーシング２の台座部に締付
ボルト６でしつかりと固着され、他端を一重また
は二重の薄いダイヤフラム３で支えられ、その外
周及び内周の接合部を溶接あるいはろう付すると
共にリード線取出口４も溶接あるいはろう付など
の手段で気密構造として、内部のストレインゲー
ジを含むブリツジ回路の耐湿保護を兼ねた構造と
なつている。図中５はケーブル端子函である。こ
のような組立構造のロードセルでは、組立要素の
嵌合部の緊着状態、相互間の摩擦の具合によつて
は、その影響は直接ロードセルの基本特性である
ヒステリシス、繰返し再現性などに関与し、ロー
ドセルの性能を左右することになる。従つて設計
及び組立時に細心の注意を必要とし、その成果は
ロードセル性能を決定する重要な要因の一つであ
り、高性能のロードセルとすることは安易なこと
ではなかつた。また、この組立構造によると、薄
いダイヤフラムのみで弾性体の上部を支持してい
るので、水平分力に対しては十分な耐力を持たせ
ることができないという大きな問題があつた。こ
れらの問題に対して第１図ｂ，ｃに示すように、
水平分力に対する耐力を増し、組立構造でなくす
るために、起歪弾性体１とケーシング２ａとを一
体構成したものがある。図中３はダイヤフラム、
７はストレインゲージである。しかし、この種の
ロードセルでも、荷重着力部の変移による誤差影
響を最小にするため、荷重着力突部８を球面にし
て一点に集中荷重を印加する構成が必要であつ
た。また、このようなロードセルでは図から明ら
かなように、荷重支持部９が着力点より外側にあ
るため、荷重を印加したとき荷重支持部が外側に
ひらき、この部分に摩擦が発生し、ロードセル出
力のヒステリシスの原因となり、安定な計量結果
を得難い問題があつた。この外に多くの形式のロ
ードセルが知られているが、着力点変移による屈
曲モーメントやねじれ等の出力影響を避けるため
に、一般的にはロードセルへの着力点が一定する
ように弾性体着力部を前記のように突出させる
か、あるいはねじ込み式のロードボタン、吊環の
ような補助金具が用いられているのが普通であ
り、必ず一点で着力する配慮がなされている。従
来はこのように一般の秤量機において使用される
ロードセルでは、着力点の変移を避けるために、
点接触で集中荷重を印加するのが殆ど常識化され
ていた。そして水平分力に対する耐力を大きくす
るために機械的強度をもたせた面接触でロードセ
ルの荷重着力部と秤量機本体とを固定する構造と
することは、屈曲モーメントやねじれ等の分力の
影響が秤量機の正確な計量を阻害すると考えられ
ていた。従つて、ロードセルを秤量機に組込む
際、載荷台からの水平分力を吸収するためのロー
ドセルの周辺の構造が複雑になることを避けられ
ないという大きな問題があつた。

このようなことから、この発明は単純な構造
で、荷重印加点の変移による屈曲モーメント及び
ねじりモーメント等の誤差影響を排除できて正確
で安定な計量を実現でき、水平分力による横荷重
に対して頑強な資質を有し、別に補助要素や拘束
要素を必要としないロードセルを提供することを
目的とする。

以下この発明を実施例に基いて説明する。第２
図に示す第１の実施例は、一体の弾性体材料にス
リツト１１，１１を平行して上下に貫通するよう
に設けて、その間に力測定梁１２を形成し、その
両外側を荷重支持部１３，１３としてある。その
荷重支持部１３，１３の下面には力測定梁１２の
下面よりも下方に位置し、平らである。各スリツ
ト１１，１１の両端部は各々上下に貫通する円孔
状部１４に拡大形成されており、その円孔状部１
４の間の力測定梁１２の端部位置に円孔１５，１
５を上下に貫通するように穿設してある。力測定
梁１２の上面には円孔１５，１５の内側位置に脚
部１６，１６が形成されるようにスリツト１７が
穿設されている。スリツト１７の上側部分は上面
が平らな荷重着力部１８となされている。前記力
測定梁１２の両端部外方及び前記両スリツト１
１，１１の各々の両端部外方を力測定梁１２の外
方から前記荷重支持部１３，１３に連らなるよう
に比較的剛性の大きい状態で残存せしめて荷重支
着部１９としてある。

円孔１５内には、各々剪断歪検出型の、すなわ
ち剪断歪を検出するようにストレインゲージを貼
着してあり、その円孔１５の両端開口はダイヤフ
ラム２０で閉じられ、その内部に不活性ガスを封
入してある。なお、図示していないが、リード線
取出口は荷重支着部１９の適所に設けてある。

ストレインゲージC₁，C₂，C₃，C₄及びT₁，
T₂，T₃，T₄の貼着位置は剪断応力集中部で、第
３図ａに示すような位置関係であり、第３図ｂに
示すような結線としてある。各ストレインゲージ
は力測定梁１２の梁軸方向に対し45゜の方向の歪
を検出するようになつており、その歪は圧縮歪と
引張歪とがあり、それに対応するように設けられ
ている。

このように構成されたロードセルは、所定の基
盤上に荷重支持部１３，１３の下面で当接するよ
うに載置し、荷重着力部１８の上面に荷重を印加
するようにして使用する。

荷重着力部１８の上面に印加された荷重は、そ
の脚部１６，１６を介して力測定梁１２に加わ
り、力測定梁１２の両端部の剪断応力集中部に歪
を生ぜしめる。従つて、その歪に応じた出力がス
トレインゲージのブツジ回路により検出される。

このロードセルにおいて、荷重着力部１８の上
面の第２図ａに示す軸線Ｘの方向に荷重印加位置
が変移しても、同じ大きさの荷重であれば脚部１
６，１６に対する配分が変るだけで両持梁である
力測定梁１２の両端部の剪断応力の合計値は常に
同じである。従つて、力測定梁１２の両端部の歪
検出出力を合算するようにストレインゲージのブ
リツジ回路を構成して、すなわち第３図の構成に
より、荷重印加位置の変移に関係なく、正確に荷
重検出を行うことができる。これによつて、この
ロードセルを計量に使用する場合に従来のように
荷重印加位置の変移防止のための補助要素や拘束
要素を必要とせず、ロードセル周辺の機構は殆ど
制限を受けないものとなる。例えば、軌道上を通
過する台車や貨車等の重量あるいは車載重量を計
測する場合には、軌条下に必要個数のロードセル
を埋設してこれに軌条を固定する単純な構成が可
能となる。また別に、ロードセルを３個または４
個あるいはそれ以上を、荷重の均等配分にのみ留
意して配置し、それ上面に容器または載荷台を固
定するだけで、同様に非常に単純な構造のタン
ク、ホツパあるいはトラツクスケール等の秤量機
とすることができる。また、このロードセルは、
ストレインゲージを穴１５内に貼着してあるので
不活ガスの封入が容易である。また、歪検出部に
おけるねじれ等の誤差影響の補正を穴状部１４を
穴１５側へ拡大するように切削してストレインゲ
ージの感歪抵抗変化を調整することによつて達成
できる。

第４図は第２図の実施例を示し、第１の実施例
と同等部分は同一図面符号で示してある。第１の
実施例と異る点は、力測定梁１２の両端部に薄肉
部を形成するための円穴１５ａが力測定梁１２の
両端外方からその梁軸に沿つて所定の深さまで穿
設してある点と、スリツト１１ａの両端部の穴状
部１４ａが角形である点である。ストレインゲー
ジは図に３０で示すように円孔１５ａ内面の円孔
１５ａと穴状部１４ａとの間の薄肉部に剪断歪検
出型のものが貼着され、前述したように力測定梁
１２の両端部の歪検出出力を合算するような回路
構成となつている。

このロードセルも第１の実施例と同様にして使
用され、同様な効果が得られる。

第４図ｂ，ｃに示すストレインゲージ４０は、
第３の実施例として示したもので、第２の実施例
とは曲げ歪を検出するようになつている点のみが
相違している。一般に両端固定の両持梁の中央部
に集中荷重を加えた場合、その荷重印加位置が変
移すると、荷重印加位置の両側の所定位置に設け
た歪検出部における各々の曲げ応力は変化する。
その梁の端末支持が完全な自由端支持であれば、
上記各々の曲げ応力は変化するけれども、その
各々の曲げ応力値を合算した値は一定の値とな
る。しかし、現実のロードセルにおいては、材料
力学で言う理想的な自由端支持のものを製作する
ことは不可能である。そこで第４図ｃに示すよう
に力測定梁１２に対して脚部１６，１６を介して
常に所定の２個所に荷重が印加されるようにすれ
ば、その配分が変つてもその合計荷重が変らなけ
れば歪検出部の曲げ応力の合計値も変らない。従
つて曲げ歪検出型のロードセルとすることもでき
るのである。

なお、両端固定の梁において上述した荷重印加
位置の変移による曲げ応力値の合計値が変化する
のに対して、剪断応力の場合は合計値が変化しな
い。この意味では、第１及び第２の実施例におけ
る荷重着力部１８とその脚部１６，１６を省略し
て、力測定梁１２の上面を両側の穴１５の内側位
置に上面の平らな少し高い部分を設ける構成、例
えばスリツト１７を省略した構成であつてもよ
い。

上記実施例において、荷重着力部１８を脚部１
６，１６を介して一体的に形成した構成のものを
説明したが、場合によつては脚部１６，１６を有
する荷重着力部１８を力測定梁と別個に形成し
て、押え金具として組付けられるようにしても、
略々同等の効果が得られる。

以上のようにこの発明のロードセルは、荷重印
加位置の変移に無関係に正確に荷重検出を行うこ
とができる構成であるから、荷重印加位置の変移
防止のための補助要素や拘束要素を設けないでよ
い効果が得られる。また、水平分力による横荷重
に対しても荷重支着部を頑強にすることによつて
対応できるから、この点に関しても別の補助要素
や拘束要素を必要としない効果が得られる。さら
に、ストレインゲージが穴の内面に設けられる構
成であるから、ストレインゲージの保護が穴の開
口を気密に閉じる部材を設けるだけできわめて簡
単にでき、その穴内に不活性ガスを封入してスト
レインゲージを不活性ガス雰囲気中に保つ構成と
することもきわめて簡単にできるという効果も得
られ、耐久性にきわめて秀れたロードセルとする
こともできる。これ等の効果を有するロードセル
は、秤量機に使用する場合にきわめて使い易く、
従つて秤量機を作り易いという効果も有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のロードセルを示しａは部分縦断
側面図、ｂは他のロードセルの縦断面図、ｃはｂ
のＡ−Ａ断面図、第２図はこの発明の第１の実施
を示しａは平面図、ｂはａのＢ−Ｂ断面図、ｃは
ａのＣ−Ｃ断面図、ｄはａのＤ−Ｄ断面図、第３
図ａは同第１の実施例のストレインゲージ貼着位
置を示す部分平面概略図、第３図ｂは同第１の実
施例のストレインゲージの結線図、第４図は第２
の実施例を示しａは平面図、ｂはａのＥ−Ｅ断面
図、ｃはａのＦ−Ｆ断面図、ｄはａのＧ−Ｇ断面
図である。１１……スリツト、１２……力測定梁、１３…
…荷重支持部、１４……穴状部、１５……穴、１
６……脚部、１７……スリツト、１８……荷重着
力部、１９……荷重支着部、C₁〜C₄，T₁〜T₄…
…ストレインゲージ、１１ａ……スリツト、１４
ａ……穴状部、１５ａ……穴、３０，４０……ス
トレインゲージ。

Claims

【特許請求の範囲】１単一構造の弾性体に上下に貫通した２条の平
行なスリツトを設けることによつて、その双方の
スリツトよりも内側の部分を力測定梁とし、その
力測定梁上面に荷重を印加する荷重着力部を設
け、上記双方のスリツト両外側の部分を荷重支持
部とし、上記力測定梁の両端外方部から上記双方
のスリツトの両端外方を各々介して上記荷重支持
部に連なる部分を比較的剛性の大きい状態で残存
させて荷重支着部とし、上記力測定梁の両端部に
各々穴を穿設することによつてその各々の端部に
比較的薄肉な部分を形成し、上記穴の内面にスト
レインゲージを貼着してなるロードセル。２上記荷重着力部が、上記力測定梁上面の長手
方向に間隔を隔てた２個所で夫々脚部を介して連
続するように設けられている特許請求の範囲１に
記載のロードセル。３上記荷重着力部が、上記両端の穴よりも内側
の上記力測定梁上面に上面の平らな高い部分とし
て設けられている特許請求の範囲１に記載のロー
ドセル。４上記穴が上記力測定梁を上下に貫通して設け
られており、上記ストレインゲージが剪断歪検出
型である特許請求の範囲１、２、３の中の一つに
記載のロードセル。５上記穴が上記力測定梁の軸線の方向に沿つて
外方から設けられており、上記ストレインゲージ
が、剪断歪検出型である特許請求の範囲１、２、
３の中の一つに記載のロードセル。６上記穴が上記力測定梁の軸線の方向に沿つて
外方から設けられており、上記ストレインゲージ
が、曲げ歪検出型である特許請求の範囲２に記載
のロードセル。７上記穴が、開口部を気密封止されたものであ
る特許請求の範囲１、２、３、４、５、６の中の
一つに記載のロードセル。