JPH0750686Y2 - 密閉型ロードセル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、ロードセル本体を匡体内に収容し、有害雰
囲気中において荷重を電気信号に変換して測定する重量
測定装置等に用いられる密閉型ロードセルに関するもの
である。

〔従来の技術〕

ロードセル本体が、弾性体により一体に形成され４箇所
に薄肉の弾性起歪部を有するロバーバル機構とされたロ
バーバル構体に歪ゲージを設けた構成は周知である。こ
の構成は構造が簡単であり、またロバーバル機構に直接
結合された荷重載台の平面に負荷される偏心荷重の誤差
を補正することが容易である。よって、秤のセンサとし
てよく利用される。しかし、歪ゲージの外部雰囲気によ
る性能劣化を防ぐために歪ゲージの上に被覆を施こす
と、被覆物質の機械的な干渉がロードセルの出力に悪影
響を与える問題があった。さらに、ロードセルの本体が
外部有害雰囲気に曝される用途では、腐食し易い問題が
あった。

そこで、第８図に示すように、前述のロードセル１をベ
ローズ２内に納めて有害外気から保護するようにした構
成がある。しかし、この場合ベローズ２内にロードセル
１を納めるために小さく形成する必要があるから、ロー
ドセル１を直接載台に結合した場合、ロバーバル機構の
捩れに対する耐力が弱く、軸３の回りに捩る方向の荷重
に対して抵抗の大きいベローズ２の反力が出力誤差の原
因となる問題がある。このため直接載台を結合すること
ができず、負荷方法が吊下げ式に限定されてしまう。こ
の第８図の構成のロードセルは、第９図に示すようにレ
バー式ロバーバル機構４に組付けたものや、第10図に示
すように弾性体の一体型ロバーバル機構4aに組付けたも
の（特開昭58-73821号公報）もある。前者はレバーをピ
ン結合した可動部を有することからヒステリシスの発生
があり計重器自体の特性を阻害する要素を含む点に問題
があり、後者は弾性変形部分をロードセルの性能を阻害
しないように弱くする必要があることから全体として十
分な強度のものを得難い問題があり、いずれにしてもロ
ードセル本体１をベローズ２で被った構成である。

また別に、第11図に示すように、密閉構造を有するもの
に、ロードセル本体５を匡体６内に収容して匡体６の上
壁７を上方へ貫通する形で荷重の作用軸８を設け、その
作用軸８の上端に載台９を設け、作用軸８の部分にベロ
ーズ10を設けたもの（実開平2-5039号公報）がある。こ
の構成は荷重が載台９に作用したときベローズ10を軸方
向に圧縮するように変位するため、その反力が載台９に
作用し、また温度変化による内部気圧の変化によっても
荷重検出方向の作用力が載台９に作用する。

〔考案が解決しようとする課題〕

第８図乃至第10図に示したロードセル本体をベローズで
被った構成のものは、ベローズとの関係でロードセル本
体をあまり大きくできない問題があると共に、ベローズ
で被われてしまった後で望まれる調整、つまり起歪部の
寸法を微調整することによって四隅調整を行なうような
調整ができない問題があり、また、ロードセル本体の弾
性材料には弾性特性が安定な材質を採用することが第１
条件であるため耐食性の十分な材料を使用できないこと
から、ベローズから露出した部分が腐食して気密性が失
われて内部に腐食が及ぶ問題があった。

また、第11図に示した構成のものにあっては、ベローズ
10のみではその反力や内部気圧変化により生じる作用力
の除去又は相殺ができず、十分な精度とするには別に解
決策を施こすことが必要であり、そのための構成が複雑
となる点に問題があった。

このようなことから、この考案は、利点の多い従来の弾
性体からなるロードセル構体に歪ゲージを設けた構成の
ロードセル本体を用いて、有害雰囲気中で長期間使用可
能であり、吊下げ式としないでロードセル本体側に載台
を固定的に結合したものとして十分な精度のものにでき
る密閉型ロードセルを提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案は、偏荷重に対し十分な捩り剛性が得られるよ
うに寸法を大きく弾性体により形成されたロバーバル構
体を設けたロードセル本体と、そのロードセル本体を収
容しロードセル本体の固定側に固定されている匡体と、
前記ロードセル本体の荷重印加側に上記ロバーバル構体
の可撓方向に沿う面に沿って外方へ突設され前記匡体に
穿設されたそれぞれに対応する孔を余裕をもって通って
出た端部に１つの荷重載台を取付けられた平行な複数本
のビームと、それぞれの前記ビームの前記匡体外に出た
部分を包囲するように設けられ一端を匡体に他端をビー
ムの外方端又は前記荷重載台に匡体内を外界と区画する
ように結合された複数のベローズとを具備することを特
徴とする。

〔作用〕

ロードセル本体の荷重印加側と載台とを複数本のビーム
で連結してある構成により、載台に作用する荷重が偏荷
重であるときには複数本のビーム全体を捩るように作用
するが、ビームを個々に捩るようには作用しない。従っ
て、個々のビームの外方端又は荷重載台に一端を結合さ
れている個々のベローズにも捩り力が作用しない。偏荷
重による載台の変位に対してベローズはわずかに撓むよ
うな変形をすることになる。ベローズは軸方向の伸縮を
許容するように形成されているもので捩り方向の変形に
は抵抗が大きいものであるから、上面が伸び下面が縮む
ような撓みには追従し易く、従って荷重検出においてベ
ローズの反力は殆ど影響しない。

前記偏荷重により複数本のビーム全体を捩るように作用
する力は、ロードセル本体に作用する。ロードセル本体
のロバーバル構体は、偏荷重に対して十分な捩り剛性が
得られるように寸法を大きく、すなわちねじり軸に直角
な方向の高さ寸法や厚さ寸法を大きく形成してあるか
ら、これによってロードセル本体は偏荷重に対しても殆
ど影響を受けないで正確に荷重を検出する。

また匡体内の温度上昇による気圧の上昇によってベロー
ズ内孔終端に作用する水平方向外向きの力はビーム及び
ロードセル本体に作用するが、水平方向の力であるから
検出されない。

〔実施例〕

この考案の１実施例を第１図乃至第４図に示す。図にお
いて、20はロードセル本体、21は匡体、22はビーム、23
はベローズである。

ロードセル本体20は、直方体状の弾性体材料のブロック
に水平方向に平行して４個の円孔を穿設しその各孔を一
つの大略四角形の孔で連続させるように加工して、前記
各円孔に対応する４箇所に薄肉部を形成することにより
ロバーバル構体とし、その各薄肉部に歪ゲージを貼着し
たものである。この構成は４箇所の薄肉部が起歪部であ
る公知のものであるが、この実施例のものでは通常の同
程度の荷重検出用のものと較べて、捩り剛性が十分に大
きくなるように寸法を大きくしてある。すなわち、第１
図及び第３図に見られるように、ロードセル本体20全体
の寸法が大きく、特に紙面に直角な方向の高さ寸法と厚
さ寸法を大きくしてある。図において、30は固定側、31
は荷重印加側、32、33は平行かつ等長のアーム部、34は
弾性起歪部（薄肉部）である。

匡体21は、ロードセル本体20を必要な余裕をもって収容
できる大きさのもので、用途に応じて有害雰囲気に対す
る耐食性材料で形成され、ロードセル本体20を収容して
その固定側30を略Ｌ字型の金具を介して底部35に固定支
持している。匡体21は上部開口が上蓋36で気密に閉じら
れており、全体として気密構造のものである。図中、37
は取付部である。

ビーム22は、この実施例では同じ高さで２本設けてあ
る。ビーム22はロードセル本体20の荷重印加側31にビー
ム支持体38を固定してその支持体38に取付けてある。２
本のビーム22は支持体38に間隔を隔てて基端部を固定さ
れており、他方が外方へ互いに平行かつ水平に伸延し、
匡体21の側壁をそれぞれに貫通して匡体21外に出て外部
で載台取付金具39に結合されている。ビーム22の通って
いるそれぞれの孔40は荷重による荷重印加側31の微小変
位に対しビーム22と接触しないように余裕をもって形成
されている。図中41は荷重載台で金具39に取付けられて
いる。

ベローズ23は、２本のビーム22の匡体21外に出た部分を
格別に余裕をもって包囲する金属製のもので、耐食性を
考慮した材質のものである。ベローズ23の一端は匡体21
の孔40の外周縁に気密結合され、他端はビーム22の先端
部外周に気密結合されている。

図において、42は信号線で匡体壁を気密に貫通してお
り、43は信号線端子ケースである。

このように構成された密閉型ロードセルは、所望位置に
取付部37を使用して取付けて使用される。荷重載台41に
荷重が載せられると、ロードセル本体20は荷重の大きさ
に応じて起歪部34が歪み、これを歪ゲージが検出する。
このとき荷重が、第５図に示すように、偏った荷重載台
41上に作用したとすると、２本のビーム22には図に矢印
で示すような双方のビームをまとめて捩るような力が作
用する。すなわち、同図の左側のビームは上向きの力を
受け、右側のビームは下向きの力を受ける。この荷重に
基く捩り力はビーム22から支持体38を介してロードセル
本体20に伝わるが、このような捩り力に対してロードセ
ル本体20は予め剛性が大きいものに形成されているか
ら、殆ど捩れないようになっている。このため、ロード
セル本体20は所定の鉛直面内で、荷重の大きさに応じて
起歪部34で撓み、荷重印加側31が鉛直姿勢を保ったまま
下方へ微小変位する。従ってこの微小変位に応じて双方
のビーム22は下方へ微小変位するのみである。ビーム22
に一端を結合されているベローズ23はそれぞれのビーム
22の微小変位に従って無理なく変形する。つまり、ベロ
ーズ23は変形し易い軸を曲げる方向の力は受けるが、変
形し難い軸の回りに捩られるような力は受けないのであ
る。これによってベローズ23からの反力はきわめて微小
であるからロードセル本体20の荷重検出に影響を及ぼさ
ないのである。

第６図は、上記実施例の四隅調整後の特性であり、載台
の中心に荷重が負荷されたときの指示値と、載台の中心
から外れて最大に偏った位置に同じ荷重が負荷されたと
きの指示値との間の誤差を％で偏り方向と共に示してあ
る。なお載台41の大きさは300mm×200mmである。

ロードセル本体20を用いた秤の四隅調整の一般的な方法
は、前述したように起歪部の寸法を微調整する。この操
作は匡体21内にロードセル本体20を設置したままで行な
う必要があり、このためには例えば第７図に示すよう
に、予め匡体21の側壁に適切な大きさの気密に蓋50を用
いて閉じることができる操作孔51を設けておく。

上記実施例において、ビーム22が２本であるものを示し
たが、場合によって３本以上を設けてその各々にベロー
ズを設けた構成としてもよい。

〔考案の効果〕

この考案によれば、ロードセル本体の捩り剛性を大きく
すると共に荷重印加側と載台とを匡体を貫通している複
数本のビームで連結して、この各ビームの部分にベロー
ズを設けた構成によって、偏った荷重が作用してもベロ
ーズに捩り力が作用しないようにしたから、吊下げ型で
ないロードセルと載台を固定的に結合した構成でありな
がら、偏った荷重も正確に検出でき、しかも有害雰囲気
に対して匡体でロードセル本体及び歪ゲージ部を確実に
保護できる密閉型ロードセルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの考案の１実施例を示し、第１図
は平面図、第２図は正面図、第３図は部分縦断正面図、
第４図は右側面図、第５図は偏り荷重の作用を説明する
ための概略右側面図、第６図は指示値特性を示す概略平
面図である。第７図は同実施例のものに操作孔を設けた
変形例を示す蓋を除去した状態の正面図、第８図は従来
の基本的なロードセルの正面図、第９図は第８図のロー
ドセルを用いた秤の１例を示す正面図、第10図は第８図
のロードセルを用いた秤の他の例を示す正面図、第11図
は従来の密閉型ロードセルを用いた秤の１例を示す部分
縦断正面図である。 20……ロードセル本体、21……匡体、22……ビーム、23
……ベローズ、30……固定側、31……荷重印加側、34…
…起歪部（薄肉部）、40……孔、41……荷重載台。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】偏荷重に対し十分な捩じり剛性が得られる
   ように寸法を大きく弾性体により形成されたロバーバル
   構体を設けたロードセル本体と、そのロードセル本体を
   収容しロードセル本体の固定側を固定されている匡体
   と、前記ロードセル本体の荷重印加側に上記ロバーバル
   構体の可撓方向に沿う面に沿って外方へ突設され前記匡
   体に穿設されたそれぞれに対応する孔を余裕をもって通
   って出た端部に１つの荷重載台を取り付けられた平行な
   複数本のビームと、それぞれの前記ビームの前記匡体外
   に出た部分を包囲するように設けられ一端を匡体に他端
   をビームの外方端又は前記荷重載台に匡体内を外界と区
   画するように結合された複数のベローズとを具備するこ
   とを特徴とする密閉型ロードセル。