JPH0630743U - ロバーバル型ロードセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力感度や直線性などの特性を損なうことな
く比較的大きな秤量を可能とし、かつ比較的広い測定荷
重範囲で直線性を確保し得るようにする。 【構成】 ビーム部３，４の歪ゲージＲ₁ 〜Ｒ₄ が貼着
されている面とは反対側の面でかつ１対の歪ゲージＲ₁
とＲ₂ ，Ｒ₃ とＲ₄ のそれぞれの中間位置に切欠き凹部
５，５を形成し、起歪体１に荷重が作用した時、荷重が
加えられる部分６，７から各ビーム部を連結する部分に
かけて生ずるモーメントによる影響を切欠き凹部５，５
で吸収し、歪みゲージＲ₁ 〜Ｒ₄ の歪を妨げるモーメン
トを減少させて理想的な変形を与えて秤量付近での出力
を正常な値とするようにしている。また、切欠き凹部
５，５を各ゲージＲ₁ とＲ₂ ，Ｒ₃ とＲ₄ のそれぞれの
中心で曲げモーメントがゼロとなる変曲点に形成し、出
力感度や起歪体の機械的強度等の特性を損うことなく、
歪みゲージの歪を妨げるモーメントの影響だけを排除す
るようにしている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はロードセルに関するものである。更に詳述すると、本考案は、起歪体 に貫通孔をあけて２つのビーム部を構成したロバーバル型（ダブルビーム型ある いは平行ビーム型とも言う）のロードセルに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ロバーバル型ロードセルは、弾性体より成る矩形状の起歪体の中央に貫通孔を あけて２つのビーム部を形成し、そのビーム部にホイットストーンブリッジ回路 を構成する１組の歪ゲージを貼着したものであり、比較的小荷重の秤として一般 に利用されている。例えば、実公平２−５３７５号に開示されている。

【０００３】 従来、一般的なロバーバル型ロードセルは、図４に示すように、弾性体より成 る矩形状の起歪体１０１の中央に貫通孔１０２をあけて２つのビーム部１０３， １０４を形成し、更にその両端部分に半円形状溝１０５，１０５を設けて薄肉部 １０６を形成すると共にこの薄肉部１０６の位置にホイットストーンブリッジ回 路を構成する１組の歪ゲージＲ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ ，Ｒ₄ をそれぞれ貼着するように 設けられている。

【０００４】 また、図４に示すものより比較的大きな秤量を測定可能とするロードセルとし て、図５に示すような薄肉部を有さない起歪体を採用したものもある。この起歪 体２０１は、ビーム部２０３，２０４の両端に半円形状溝を設けずビーム部２０ ３，２０４全体が均一な肉厚となっている。尚、符号２０２は貫通孔である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図４に示すロバーバル型ロードセルの場合、ビーム部１０３， １０４に薄肉部１０６を形成しているので、出力感度は良いが、ビームの厚さと 秤量可能な荷重とは比例する関係にあるから比較的大きな荷重検出用としては適 していない。

【０００６】 また、薄肉部を設けない図５の起歪体２０１の場合、ビーム部２０３，２０４ が厚いので秤量荷重を大きくできるが、ゲージＲ₁ 〜Ｒ₄ を厚肉部に貼着するこ ととなるので、秤量が大きくなるに連れて荷重と歪との直線関係（以下直線性と いう）が劣ることが実験的に確かめられている。即ち、ワイヤーフレームに因る 図６に示すようなシュミレーションによると、引張方向に荷重を加えた場合、歪 みゲージＲ₁ ，Ｒ₂ において−ε（圧縮方向），＋ε（引張方向）なる歪が発生 する。ここで、秤量が小さい場合は、図６の（Ｂ）に示すように、荷重を加える 部分Ｈ₁ とビーム部２０３，２０４を連結する部分Ｈ₂ （ビーム部２０３，２０ ４を除く部分）が十分剛性があると考えることができるので、この場合には歪み ゲージＲ₁ ，Ｒ₂ に等しい相反する歪εが発生する。しかし、秤量が大きい場合 には、図６の（Ｃ）に示すように、Ｒ₁ ，Ｒ₂ に秤量が小さい場合と同様の歪ε が発生するのに加え、荷重の増加に比例してＨ₁ ，Ｈ₂ の剛性が低下してＭ２な るモーメントが増加することになる。それによってモーメントＭ₂ とは逆方向の モーメントを発生する歪みゲージＲ₂ の歪が打消されることになって秤量付近で の出力値が減少することになる。即ち、秤量が小さい場合には成立していた荷重 と歪との直線性が失われ、理想線とは異なる変形を起こす。

【０００７】 このように従来のロバーバル型ロードセルによると、出力感度と直線性を損な うことなく比較的大きな秤量を可能とすることはできなかった。

【０００８】 本考案は、出力感度や直線性などの特性を損なうことなく比較的大きな秤量を 可能とするロバーバル型ロードセルの提供を目的とする。更に、本考案は、比較 的広い測定荷重範囲で直線性を確保し得るロバーバル型ロードセルを提供するこ とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するため、本考案は、起歪体に貫通孔をあけて２つのビーム 部を設けると共にこの２つのビーム部に一組以上の歪ゲージを貼着したロバーバ ル型ロードセルにおいて、ビーム部の歪ゲージが貼着されている面とは反対側の 面でかつ１対の歪ゲージの間の中間位置にそれぞれ切欠き凹部を形成している。 ここで、切欠き凹部は２つのビーム部の互いに対向する面に形成され、２つのビ ーム部の外側の面に歪ゲージを貼着、あるいは切欠き凹部は２つのビーム部の外 側の面にそれぞれ形成され、２つのビーム部の互いに対向する面には歪ゲージを 貼着している。

【００１０】

【作用】

したがって、起歪体に荷重が作用した時、荷重が加えられる部分から各ビーム 部を連結する部分にかけて生ずるＭ₂ による影響を切欠き凹部で吸収してしまい 、歪みゲージＲ₂ （あるいはＲ₃ ）の歪を妨げるモーメントが減少して秤量付近 での出力が正常な値になる。しかも切欠き凹部は各ゲージの間の中心で曲げモー メントがゼロとなる変曲点に形成してあるから出力感度や起歪体の機械的強度等 の特性を損うことがなく、モーメントＭ₂ の影響を排除する。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１２】 図１に本考案のロバーバル型ロードセルの一実施例を示す。このロバーバル型 ロードセルは、ロバーバル機構を構成する起歪体１とこの起歪体１に貼着されて ホイストーンブリッジ回路を構成する１組の歪ゲージＲ₁ 〜Ｒ₄ とで構成されて いる。

【００１３】 本実施例の場合、起歪体１は弾性に富む材料例えばアルミニウム合金によって 構成されており、ほぼＳ字型の形状を成している。そこで、例えばＳ字断面のア ルミニウム押出し材を得、これを所望厚さに切断することによって図１に示すＳ 字断面の起歪体１を得るようにしている。

【００１４】 Ｓ字形状の起歪体１の上端及び下端の辺６，７は当該起歪体１を他の部材例え ば測定器本体及び荷重受け部材（図示省略）等に対して固定するための固定部で ある。起歪体１にはその中央にはほぼ矩形状の貫通孔２があけられて２つのビー ム部３，４が形成されている。貫通孔２の四隅は応力集中を回避するため曲面で 構成されている。貫通孔２をほぼ四角形としかつコーナ部分に曲面を形成したの は、起歪体１の小型化を可能としかつ成形し易くするためである。また、この場 合、貫通孔２を構成する起歪体１の内周壁面にストレンゲージＲ₁ 〜Ｒ₄ が配置 し易いこととなる。

【００１５】 また、貫通孔２によって形成されているビーム部３，４の貫通孔２とは反対側 の面には円弧状の切欠き凹部５，５が形成されている。そして、この切欠き凹部 ５，５が形成されている面とは反対側の面には切欠き凹部５，５の中心Ｏを挾ん で対称に１対のストレンゲージＲ₁ とＲ₂ ，Ｒ₃ とＲ₄ が貼着されている。切欠 き凹部５，５の深さｄ及び形状は特に限定されるものではない。

【００１６】 尚、上述の実施例は本考案の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるも のではなく本考案の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例 えば、図１の実施例では歪ゲージは起歪体１の内側に貼着されているがこれに特 に限定されるものではなく、起歪体１の外側の面に貼着することも可能である。 例えば、図２に示すように、起歪体１の外側に歪ゲージＲ₁ 〜Ｒ₄ を貼着し内側 の貫通孔２を構成する壁面に切欠き凹部５，５を形成するようにしても良い。こ のとき、貫通孔２は例えば楕円形状あるいは長円形状等を採用することも可能で ある。歪ゲージは切欠き凹部５，５を形成する面とは反対側の面に貼着されるた め、切欠き凹部５，５の左右に相当する位置に配置するとしても、それらの間に 切欠き凹部５，５が存在しないためぎりぎりまで接近させて配置することができ る。切欠き凹部５，５の形状は図１及び図２に示す半円形状に特に限定されるも のではなく、図３の（Ａ）〜（Ｃ）に示すような三角形、矩形、ほぼ円形などの さまざまな形状としても良い。

【００１７】

【考案の効果】

以上の説明より明らかなように、本考案のロバーバル型ロードセルは、ビーム 部の歪ゲージが貼着されている面とは反対側の面でかつ１対の歪ゲージの間の中 間位置にそれぞれ切欠き凹部を形成したので、起歪体に荷重が作用した時、荷重 が加えられる部分から各ビーム部を連結する部分にかけて生ずるモーメントによ る影響を切欠き凹部で吸収し、歪みゲージの歪を妨げるモーメントを減少させて 理想的な変形を与えて秤量付近での出力を正常な値とする。また、本考案のロバ ーバル型ロードセルは、切欠き凹部は各ゲージの間の中心で曲げモーメントがゼ ロとなる変曲点に形成しているので、出力感度や起歪体の機械的強度等の特性を 損うことなく、歪みゲージの歪を妨げるモーメントの影響だけを排除する。

【００１８】 したがって、本考案のロバーバル型ロードセルによると、比較的広い測定荷重 範囲で出力感度と直線性を損なわず、尚かつ比較的大きな秤量を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のロバーバル型ロードセルの一実施例を
示す正面図ある。

【図２】本考案のロバーバル型ロードセルの他の実施例
を示す正面図ある。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は切欠き凹部の他の実施例を示
す断面図ある。

【図４】比較的小さい秤量を目的とした従来のロバーバ
ル型ロードセルの原理図である。

【図５】比較的大きな秤量を目的とした従来のロバーバ
ル型ロードセルの原理図である。

【図６】図５のロバーバル型ロードセルをワイヤフレー
ムでシュミレーションした説明図で、（Ａ）は荷重をか
ける前のワイヤフレームの状態、（Ｂ）は小さな秤量の
時、（Ｃ）は大きな秤量の時をそれぞれ示す。

【符号の説明】

１ 起歪体 ３ ビーム部 ４ ビーム部 ５ 切欠き凹部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 起歪体に貫通孔をあけて２つのビーム部
   を設けると共にこの２つのビーム部に一組以上の歪ゲー
   ジを貼着したロバーバル型ロードセルにおいて、前記ビ
   ーム部の歪ゲージが貼着されている面とは反対側の面で
   かつ１対の歪ゲージの間の中間位置にそれぞれ切欠き凹
   部が形成されていることを特徴とするロバーバル型ロー
   ドセル。
2. 【請求項２】 前記切欠き凹部は２つのビーム部の互い
   に対向する面に形成され、２つのビーム部の外側の面に
   歪ゲージを貼着したことを特徴とする請求項１記載のロ
   バーバル型ロードセル。
3. 【請求項３】 前記切欠き凹部は２つのビーム部の外側
   の面にそれぞれ形成され、２つのビーム部の互いに対向
   する面には歪ゲージを貼着したことを特徴とする請求項
   １記載のロバーバル型ロードセル。