JPH1183645A - ロードセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数個並設された個々の機構に作用する荷重
を検出するのに適したロードセルを提供する。 【解決手段】 柱状弾性体１１に、長手方向に貫通する
貫通孔１１ａを設けると共に、貫通孔と直交する方向の
切込み１１ｂ，１１ｃを間隔をあけて設ける。貫通孔を
挟んで対向する一対の起歪部１５ａ，１５ｂと、これら
の起歪部と連続する荷重負荷部１６とを備える複数の荷
重検出部１４Ａ〜１４Ｃを、一つの共通固定部１３に一
体成形し、各荷重検出部の各起歪部に歪ゲージＳＧ１〜
ＳＧ４を貼付ける。共通固定部を被取付部に固定する一
方、各荷重検出部の貫通孔と直交する方向に対向する荷
重Ｆを測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロードセルに関
し、特に、並設された複数の機構に作用する荷重を独立
に検出するのに適したロードセルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のロードセルの一例を示し
ている。このロードセル１では、角柱状の弾性体２に一
対の円形孔２ａ，２ｂと、これら円形孔２ａ，２ｂを連
結する連結孔２ｃとを幅方向（図７において奥行き方
向）に貫通するように設けることにより、互いに平行な
はり状の一対の起歪部３ａ，３ｂ、これら起歪部３ａ，
３ｂの基端側を連結する固定部４、及び起歪部３ａ，３
ｂの先端側を連結する荷重負荷部５を形成している。ま
た、起歪部３ａ，３ｂにはそれぞれ２枚の歪ゲージ６が
接着してある。これらの歪ゲージ６のリード線６ａは公
知のホイートストーンブリッジ回路を構成するように結
線してある。

【０００３】このロードセル２は、固定部４を基台８に
固定して使用する。荷重負荷部５の上面（荷重負荷面５
ａ）に荷重Ｆが作用すると、上記一対の起歪部３ａ，３
ｂが荷重Ｆに応じて生じる曲げモーメントにより変形す
る。起歪部３ａ，３ｂが変形すると、上記歪ゲージ６の
抵抗値が変化し、この抵抗値の変化は上記ホイートスト
ーンブリッジ回路の出力値の変化として検出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近時、複数個並設され
た機構があるときに、個々の機構に作用する荷重をそれ
ぞ独立に検出することが必要とされる場合がある。この
場合、上記図７に示す従来のロードセル１を基台８上に
複数個並設すれば、個々のロードセル１で個々の機構に
作用する荷重を検出することが可能である。

【０００５】しかし、ロードセル１を構成する弾性体２
の寸法形状の誤差や、ロードセル１の基台８への取付精
度の誤差を完全に無くすのは困難であるため、基台８に
並設した各ロードセル１の荷重負荷面５ａの鉛直方向の
位置を正確に一致させるのは困難である。そして、この
荷重負荷面５ａの鉛直方向の位置のばらつきにより、個
々の機構に作用する荷重の測定精度が低下することがあ
る。

【０００６】また、上記のように複数のロードセル１を
並設する場合、各ロードセル１毎に上記ホイートストー
ンブリッジ回路の出力信号線及び入力信号線を配線する
必要があり、これら出力信号線及び入力信号線を配線す
るスペースを確保する必要がある。しかし、並設した複
数の機構の周囲に十分な配線スペースを確保するのが困
難な場合もある。

【０００７】さらに、上記歪ゲージのリード線６ａは、
ロードセル１の弾性体２の表面に露出しており、図示し
ないコーティング剤等で被覆することにより保護してあ
るが、水分や油分が頻繁に弾性体２にかかる悪環境で
は、水分等からリード線６ａを十分に保護することは困
難である。そのため、上記図７に示す従来のロードセル
１は、このような悪環境で使用するのに適さない。

【０００８】本発明は、かかる従来のロードセルにおけ
る問題を解決するためになされたものであり、複数個並
設された機構に作用する荷重を検出する場合に検出精度
を向上すると共に、配線スペースを低減することを課題
としている。また、本発明は、水分や油分が頻繁にかか
る悪環境でもロードセルを使用可能とすることを課題と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るロードセルは、柱状弾性体に長手方向に
貫通する貫通孔を設けると共に、該貫通孔と直交する方
向の切込みを柱状弾性体の長手方向に所定間隔をあけて
設け、これにより上記柱状弾性体の非切込側に長方形板
状の共通固定部を、上記柱状弾性体の切込側に貫通孔を
挟んで対向する一対の起歪部と、これらの起歪部に連続
する荷重負荷部とからなる複数の荷重検出部を一体に形
成し、各荷重検出部の各起歪部に歪ゲージを貼付け、か
つ、各荷重負荷部に対して上記貫通孔と直交する方向に
測定する荷重を負荷するようにしていることを特徴とし
ている。

【００１０】上記構成とした本発明のロードセルでは、
柱状弾性体に貫通孔と切込みを設けることにより、一つ
の共通固定部に複数の荷重検出部を一体成形しているた
め、寸法誤差や取付精度の誤差による各荷重検出部の位
置のばらつきを低減することができる。よって、本発明
のロードセルは、複数個並設された個々の機構に作用す
る荷重を高精度で検出することができる。

【００１１】上記起歪部に凹部を設け、該凹部の底面に
上記歪ゲージを貼付け、共通固定部に上記凹部と連通す
る配線孔を穿設し、各荷重検出部毎に歪ゲージのリード
線を上記配線孔内で所定の回路を構成するように結線
し、かつ、各回路の入力信号線と出力信号線を１本の多
芯ケーブルに束ねて配線孔から外部に引き出す構成とす
ることが好ましい。かかる構成とした場合、入力信号線
と出力信号線の配線スペースを低減することができる。

【００１２】また、上記凹部と上記管路の開口部を密閉
封止することが好ましい。かかる構成とした場合、水分
や油分を頻繁に被る悪環境でも歪ゲージのリード線を確
実に保護することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す本発明の実施形
態について説明する。図１から図４に示すように、実施
形態に係るロードセル１０は、略四角柱状を呈する柱状
弾性体１１を備えている。柱状弾性体１１には、図１に
おいて矢印Ａで示す柱状弾性体１１の長手方向に貫通す
る断面略四角形の貫通孔１１ａを設けている。また、柱
状弾性体１１には、上記柱状弾性体１１の長手方向と直
交する方向（貫通孔１１ａと直交する方向）の２個の切
込み１１ｂ，１１ｃを柱状弾性体１１の長手方向に所定
間隔をあけて設けている。なお、各切込み１１ｂ，１１
ｃの幅は同一である。

【００１４】このように柱状弾性体１１に貫通孔１１ａ
と切込み１１ｂ，１１ｃを設けることにより、柱状弾性
体１１の非切込み側を長方形板状の１個の共通固定部１
３とし、かつ、柱状弾性体１１の切込側に倒門形の３個
の複数の荷重検出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを設けてお
り、荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃを長手方向に等間隔に、
共通固定部１３に一体成形している。

【００１５】各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃは、上記共通
固定部１３から突出すると共に上記貫通孔１１ａを挟ん
で鉛直方向に対向する薄肉の長方形板状を呈する一対の
起歪部１５ａ，１５ｂと、この起歪部１５ａ，１５ｂと
連続する厚肉の長方形板状を呈する荷重負荷部１６を備
えている。

【００１６】上記一対の起歪部１５ａ，１５ｂのうち、
図１において上方側の起歪部１５ａには上面に凹部１７
を設け、その底面１７ａに一対の歪ゲージＳＧ１，ＳＧ
２を接着している。同様に、図１において下方側の起歪
部１５ｂには下面に凹部１８を設け、その底面１８ａに
一対の歪ゲージＳＧ３，ＳＧ４を接着している。

【００１７】本実施形態では、上記各荷重検出部１４Ａ
〜１４Ｃの荷重負荷部１６の図１及び図２において鉛直
方向に対向する面のうち、上面を測定する荷重Ｆを負荷
する荷重負荷面１６ａとしている。

【００１８】上記共通固定部１３には、図３及び図４に
示すように、上記切欠部１１ｂ，１１ｃと対応する部分
に、固定用のボルト孔１９を設けている。また、共通固
定部１３には、図２から図４に示すように、上記各荷重
検出部１４Ａ〜１４Ｃの歪ゲージＳＧ１〜ＳＧ４の出力
信号を外部に取り出すための配線孔を穿設している。

【００１９】まず、図４に示すように、共通固定部１３
の荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃとは反対側の外周面１３ａ
から水平方向に延在し、各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃの
各起歪部１５ａ，１５ｂに設けた凹部１７，１８まで延
在する第１配線孔２１を合計６個穿設している。また、
共通固定部の上面１３ｂから下面１３ｃまで鉛直方向に
貫通し、かつ、対向する一対の第１配線孔２１，２１と
交差して連通する第２配線孔２２を合計３個穿設してい
る。さらに、上記共通固定部１３の鉛直方向中央部に、
共通固定部１３の長手方向に対向する一対の端面１３
ｄ，１３ｅ間を貫通し、かつ、上記３個の第２配線孔２
２と交差して連通する第３配線孔２３を穿設している。
なお、上記第１から第３配線孔２１〜２３の断面形状は
いずれも円形である。

【００２０】各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃの歪ゲージＳ
Ｇ１〜ＳＧ４のリード線（図示せず）を、第１配線孔２
１を介して第２配線孔２２内に引き込み、この第２配線
孔２２内で、荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃ毎に図５に示す
ようなホイートストーンブリッジ回路２５を構成するよ
うに結線している。各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃのホイ
ートストーンブリッジ回路２５の端子２５ａ，２５ｂと
接続する出力信号線（図示せず）は、第３配線孔２３に
引き出している。また、各ホイートストーンブリッジ回
路２５の端子２５ｃ，２５ｄ間に一定の入力電圧を印加
するための入力信号線（図示せず）を上記第２配線孔２
２から第３配線孔２３に引き出している。

【００２１】上記各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃのホイー
トストーンブリッジ回路２５の入力信号線及び出力信号
線を１本に束ねて、第３配線孔２３の端面１３ｄ側の開
口部から多芯ケーブル２６（図１にのみ図示する。）と
してロードセル１０の外部に引き出している。このよう
に本実施形態では、各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃの歪ケ
ージＳＧ１〜ＳＧ４が構成するホイートストーンブリッ
ジ回路２５毎に入力信号線と出力信号線をロードセルの
外部に引き出すのではなく、全てのホイートストーンブ
リッジ回路２５の入力信号線と出力信号線を共通固定部
１３内で１本の多芯ケーブル２６に束ねて外部に引き出
しているため、ロードセル１０外部における出力信号線
や入力信号線の配置スペースを大幅に低減することがで
きる。

【００２２】上記各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃの凹部１
７，１８には、歪ゲージＳＧ１〜ＳＧ４を保護するため
の封止剤等の樹脂２８を充填している。また、第１から
第３配線孔２１，２２，２３の開口部を樹脂２８により
密閉封止している。このように本実施形態では、各荷重
検出部１４Ａ〜１４Ｃの歪ゲージＳＧ１〜ＳＧ４のリー
ド線を共通固定部１３に設けた第１から第３配線孔２１
〜２３内で結線し、かつ、この第１から第３配線孔２１
〜２３内を密閉封止している。よって、図７に示す従来
のロードセルのように、弾性体の表面で結線したリード
線を単にコーティング剤で被覆する場合と比較して、水
分や油分からリード線を確実に保護することができ、水
分等を頻繁に被る悪環境下でも使用することができる。

【００２３】本実施形態のロードセル１０を使用する場
合には、ボルト孔１９に挿通したボルト（図示せず）に
より共通固定部１３を被取付部２０の鉛直方向の壁面２
０ａに固定し、複数個並設した３個の機構の一部（図示
せず）をそれぞれ各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃの荷重検
出面１６ａを当接させる。なお、荷重検出面１６ａに
は、荷重を測定する機構と連結するための構造物をボル
ト締めや接着等により取り付けてもよい。

【００２４】上記並設した複数の機構から各荷重検出部
１４Ａ〜１４Ｃの荷重負荷面１６ａに荷重Ｆが作用する
と、各荷重負荷部１４Ａ〜１４Ｃの起歪部１５ａ，１５
ｂはその荷重Ｆに応じて作用する曲げモーメントにより
変形する。起歪部１５ａ，１５ｂが変形すると、上記歪
ゲージＳＧ１〜ＳＧ４の抵抗値が変化し、この抵抗値の
変化は、上記出力信号線を介して出力される各ホイート
ストーンブリッジ回路２５の出力値の変化として検出さ
れる。

【００２５】上記のように本実施形態では、柱状弾性体
１１に貫通孔１１ａと切込み１１ｂ，１１ｃを設けるこ
とにより、一つの共通固定部１３に複数の荷重検出部１
４Ａ〜１４Ｃを一体成形しているため、各荷重検出部１
４Ａ〜１４Ｃの寸法誤差が小さく、この寸法誤差による
各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃの荷重検出面１６ａの鉛直
方向の位置のばらつきが小さい。また、１個の共通固定
部１３を被取付部２０に固定することにより、３個の荷
重検出部１４Ａ〜１４Ｃを一度に被取付部２０に固定す
るため、取付精度の誤差による荷重検出面１６ａの鉛直
方向の位置のばらつきも小さい。よって、本実施形態の
ロードセルでは、各荷重検出部１４Ａ〜１４Ｃの荷重負
荷面１６ａの鉛直方向の位置のばらつきに起因する荷重
の測定誤差を低減することができ、複数個並設された個
々の機構に作用する荷重を高精度で検出することができ
る。

【００２６】なお、図６に示すように、本実施形態のロ
ードセル１０は、基台３０の水平面３０ａ上に載置して
水平方向の荷重Ｆ’を検出するために使用することがで
きる。また、この場合、荷重負荷部１６の端面１６ｂを
荷重検出面としてもよい。

【００２７】本発明は上記実施形態に限定されず、種々
の変形が可能である。例えば、共通固定部に一体成形す
る荷重検出部は３個に限定されず、柱状弾性体の長手方
向の長さを実施形態のものよりも長く設定し、４個以上
の荷重検出部を設けてもよい。また、上記起歪部に設け
た凹部や第１から第３配線孔の開口部を金属ダイヤフラ
ムにより封止してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るロードセルでは、柱状弾性体に貫通孔と切込みを
設けることにより、一つの共通固定部に複数の荷重検出
部を一体成形しているため、各荷重検出部の寸法誤差や
取付精度の誤差による各荷重検出部の位置のばらつきを
低減し、このばらつきに起因する各荷重検出部の測定誤
差を低減して高精度の荷重測定を行うことができる。よ
って、本発明に係るロードセルは、複数個並設された個
々の機構に作用する荷重を独立に検出するのに適してい
る。

【００２９】また、荷重検出部毎に歪ゲージのリード線
を上記配線孔内で結線し、入力信号線と出力信号線を１
本の多芯ケーブルに束ねて配線孔から外部に引き出す構
成とした場合には、ロードセルの外部における配線スペ
ースを大幅に低減することができる。

【００３０】さらに、歪ゲージを貼付けた凹部と配線孔
の開口部を密閉封止した場合には、従来のロードセルの
ように弾性体の表面に配置した歪ゲージのリード線を樹
脂等により被覆する場合と比較して、歪ゲージのリード
線を水分や油分から確実に保護することができ、水分等
を頻繁に被る悪環境下でも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係るロードセルを示す斜
視図である。

【図２】 図１のロードセルの平面図である。

【図３】 図１のIII−III線での断面図である。

【図４】 図１のIV−IV線での断面図である。

【図５】 ホイートストーンブリッジ回路を示す概略回
路図である。

【図６】 本発明の実施形態に係るロードセルの他の使
用形態を示す斜視図である。

【図７】 従来のロードセルの一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１１ 柱状弾性体 １１ａ 貫通孔 １１ｂ，１１ｃ 切込み １３ 共通固定部 １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 荷重検出部 １５ａ，１５ｂ 起歪部 １６ 荷重負荷部 １６ａ 荷重負荷面 １７，１８ 凹部 ２１ 第１配線孔 ２２ 第２配線孔 ２３ 第３配線孔 ２５ ホイートストーンブリッジ ２８ 樹脂 ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３，ＳＧ４ 歪ゲージ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状弾性体に長手方向に貫通する貫通孔
   を設けると共に、該貫通孔と直交する方向の切込みを柱
   状弾性体の長手方向に所定間隔をあけて設け、 これにより上記柱状弾性体の非切込側に長方形板状の共
   通固定部を、上記柱状弾性体の切込側に貫通孔を挟んで
   対向する一対の起歪部と、これらの起歪部に連続する荷
   重負荷部とからなる複数の荷重検出部を一体に形成し、 各荷重検出部の各起歪部に歪ゲージを貼付け、 かつ、各荷重負荷部に対して上記貫通孔と直交する方向
   に測定する荷重を負荷するようにしていることを特徴と
   するロードセル。
2. 【請求項２】 上記起歪部に凹部を設け、該凹部の底面
   に上記歪ゲージを貼付け、共通固定部に上記凹部と連通
   する配線孔を穿設し、各荷重検出部毎に歪ゲージのリー
   ド線を上記配線孔内で所定の回路を構成するように結線
   し、かつ、各回路の入力信号線と出力信号線を１本の多
   芯ケーブルに束ねて配線孔から外部に引き出しているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のロードセル。
3. 【請求項３】 上記凹部と上記配線孔の開口部を密閉封
   止したことを特徴とする請求項２に記載のロードセル。