JPS596372B2 - ロ−ドセル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は歪ゲージ式ロードセルの構造に関するものであ
る。

特に、板金構造で高精度のロードセルを実現することを
目的とする。

従来、例えば、第１図に示すような形状のロードセルが
実用化されている。

図示のものは、米国特許２８６６０５９号明細書に記載
の発明が基本となっており、特に、微小荷重を測定する
場合に効果があるとされている。

以下、第１図、第２図に従って、原理を説明する。

第１図は直方体をなすロードセルの長手方向の中央断面
を表わしたものであり、左端部に設けられた取付孔１４
，１５を利用して、固定台（図示せず）に取付けられ、
右端部に、例えば、矢印１３のように荷重が加わる。

ロードセルの中央部には、孔５，６が設けられており、
これによって、ロードセル長手方向の４ケ所に、断面極
小部７，８，９，１０が形成されている。

この極小部と対向するロードセル外表面に、周知の歪ゲ
ージＬ２，３，４が貼付されている。

該歪ゲージは、第２図のように、ブリッジに接続されて
おり、端子１６，１７から入力信号が加えられ、端子１
８．１９から、負荷された荷重１３の大きさに対応した
出力信号が得られる。

ここで、「負荷が矢印１３の方向に加わった場合には、
歪ゲージ１，４には、引張り荷重が作用し、歪ゲージ２
，３には、圧縮荷重が加わることとなり、大きな出力信
号が得られる」ということが、発明の特徴とされている
。

さらに、最近では、ロードセルに直接計量皿を取り付け
ることが可能な構造の発明が、出現してきつつある。

しかしながら、これら従来の発明に見るロードセルの最
大の欠点は、いずれも棒材または、鋳物を使用し、切削
加工により、前記したような、特殊な形状に仕上げてい
る。

この場合には、次の２つの問題がある。

（１） ロードセルの母材およびその加工コストが高
い。

（２）材例に例えば、恒弾性材料を使うことが出来ず（
当該材料は板状のものしか得られない）、他の材料では
温度保償の必要がある。

これに対し、本発明は、板金を主体とした構造のロード
セルを実現することにより上記問題の解決をはかったも
のである。

すなわち、（１）板金、プレス加工により、ローコスト
のロードセルを実現する。

（２）恒弾性材料として入手容易な板金を、ロードセル
の材料として採用することにより、温度変化に対して極
めて安定な特性を有するロードセルを実現することであ
る。

第３図で本発明の基本構造を説明し、第６図で具体的な
一実施例を説明する。

まず、第３〜５図に従って、本発明の基本原理を説明す
る。

第３図は本発明のロードセルの長手方向の中央断面図で
あり、全体の外観は、第１図のものと同様に、ビーム状
をなしている。

板２５、板２７、板２６が平行に３枚配置され、それぞ
れの板の両端に、ブロック２８、ブロック２９、ブロッ
ク３０、ブロック３１が介在している。

この計３枚の板と、４ケのブロックはその接触部におい
て、例えば溶接部の手段で強固に、互いに固着されてい
る。

図の左端には、ロードセルを使用する際に、ベースに固
定するための取付孔３２，３３が、貫通して設けられて
いる。

板２５、板２６は同一の形状をなしており、第４図に示
すように、長手方向の中央部付近に、２ケの孔３４．３
５が板厚方向に設けられており、板の長手方向に関して
２ケ所に断面係数の極小部を形成している。

中央の板２７は第５図に示したように、中央部を残す形
で、はぼ半円の孔３６．３７．３８．３９が設けられて
おり、板２５．２６の孔３４．３５と対応する位置に、
２ケの断面係数極小部を設けている。

さらに、板２７の該断面係数極小部分の板表及び裏面に
図示の如く、４ケの歪ゲージ２１゜２２．２３，２４が
貼付されている。

さて、このロードセルに、第４図に示したような荷重、
すなわち垂直荷重４８、ロードセル長手方向のモーメン
ト４９、ロードセル巾方向のモーメント５０が加わった
場合の、ロードセルの挙動について説明する。

まず、長手方向のねじれモーメント４９に対しては、板
２５および板２６に、引張り、または圧縮荷重が加わり
、板２７に対しては、何ら影響を与えない。

また、巾方向のモーメント５０に対しては、板２５およ
び板２６に対して、板の巾方向のモーメントとして作用
し、中央の板２７には、はとんど影響を与えない。

特に、歪ゲージを貼付している断面係数極小部は、変形
の中立点となるため、はとんど影響を受けない。

そして、垂直荷重４８に対しては、板２５，２６゜２７
はほぼ同一形状に変形し、中央の板２７に貼付された歪
ゲージに、荷重の大きさに対応した歪を発生させる。

このとき、例えば、図で、下方向の荷重が加わった場合
には、歪ゲージ２１，２４に、引張り歪が加わり、歪ゲ
ージ２２，２３に圧縮歪が加わる。

これら歪ゲージに与えられた歪量は、第１，２図に示し
た従来と同様の方法で電気信号に変換される。

以上の説明でわかるように、ロードセルに加わる各種荷
重の中で、その垂直方向の荷重のみ選択的に検出できる
ことが、本発明の特徴であり、しかも、それを板金構造
で実現した事を特徴とする。

第６図は第３図を変形したものであり、全て板金構造と
したものである。

図は、板金構造ロードセルの長手方向中央断面を表わし
たものであり、板４Ｌ４３および板４２から構成されて
おり、板４１と４３は、第７図に示すように、第３図の
ものと同様、中央部に２ケの孔が設けられており、中央
の板４２には、板４１，４２の２ケの孔と対応して、２
ケの断面係数極小部が設けられており、第５図のものと
同様４の歪ゲージが貼付されている。

３枚の板４１，４２，４３は、両端部の接触部にて、溶
接等の手段で強固に固定されている。

動作原理については、第３図のものと同様であるため省
略するが、全て板金構造とした所が、第６図に示したロ
ードセルの特徴である。

ここで、第３図の歪ゲージを、第９図に示すように、２
ケの断面係数極小部の一方の固定側に集中して、第９図
のように貼付しても、前記と同様の効果が得られること
は当然であり、かつこうした場合には、歪ゲージのリー
ド線が全て固定側に配置できるため、リード線の曲げこ
わさの影響が誤差として現われないという効果を持たす
ことが可能である。

さらに、断面係数極小部を、第４図、第５図のように孔
加工によって形成するかわりに、第１０図に示したよう
に、長尺板金の側面の一部を曲げることにより（曲げ部
４６）、長手方向の曲げモーメントに対して、断面係数
の極小部を形成することも可能である。

以上のように、本発明により次の効果を得ることができ
る。

（１）板金構造で、曲げモーメントの影響を削除しうる
ようなロードセルを形成することが可能となり、極めて
安価に、また多量にロードセルを生産することが可能で
ある。

（２）板金の材質として、例えばＮｉ−５ｐａｎのよう
な恒弾性材料を採用することにより、温度変化に対して
、極めて安定なロードセルが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のロードセルの原理を説明する図
、第３図、第４図、第５図は、本発明のロードセルの原
理を説明する図で、第３図は断面図、第４，５図は板の
正面図である。 第６図、第７図、第８図は本発明ロードセルの実施例を
示し、第６図は断面図、第７，８図は板の正面図である
。 第９図は本発明ロードセルの歪ゲージを貼付する位置を
変更した場合の状態を説明する図、第１０図は他の実施
例の斜視図である。 ２１〜２４・・・・・・歪ゲージ、２５〜２７・・・・
・・長尺板状部材、３４，３５・・・・・・穴、４６・
・・・・・曲げ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １３枚の長尺板状部材を等間隔に配置し、該３枚の板状
   部材の相対する両端を固着し、該３枚の板それぞれにつ
   き、長手方向の当該固着部間に中２ケ所、断面係数極小
   部を設け、該３枚の板の内中板には前記断面係数極小部
   を巾方向の中央に設けると共に、当該断面係数極小部に
   、歪ゲージを貼付したことを特徴とするロードセル。 ２ 板状部材の板厚方向に、孔加工をほどこすことによ
   り、該断面係数極小部を設けたことを特徴とする特許請
   求範囲第１項記載のロードセル。 ３ 板状部材に、曲げ加工をほどこすことにより、該断
   面係数極小部を設けたことを特徴とする特許請求範囲第
   １項記載のロードセル。