JP5963510B2

JP5963510B2 - ロードセル

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Publication number: JP5963510B2
Application number: JP2012089820A
Authority: JP
Inventors: 明成奥ノ園
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: JP2013217815A

Description

本発明は、塵芥収集車等の車両やクレーン等に用いられるピン型のロードセルに関する。

従来、荷箱を搭載した塵芥収集車、給水・散水車、タンクローリーなどの車両には、荷箱やタンクに収容される収容物の重量を計測するために、車両にロードセルが組み込まれている。このような車両や、クレーンなどには、ピン型のロードセルが用いられることがある（例えば、特許文献１、２参照）。

図５は、従来のピン型のロードセルの一例を示す正面図である。この従来のロードセルでは、軸状弾性体４０の軸方向の中央に荷重負荷部（または支持部）となる第１の力印加部１ａが設けられ、軸方向の両側に支持部（または荷重負荷部）となる第２の力印加部１ｂ、１ｃが設けられ、第１の力印加部１ａと両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃとの間に起歪部１ｄ、１ｅが設けられている。起歪部１ｄ、１ｅには、それぞれの前面（正面）及び背面の両側に凹部１ｈを対向して凹設し、各凹部１ｈにせん断歪検出用の歪みゲージを接着し、これらの歪みゲージを、ホイートストンブリッジ回路を構成するように接続している。軸状弾性体４０の内部には軸方向に向かって連結穴３が設けられ、連結穴３には歪みゲージのリード線が挿通され、軸状弾性体４０の一端（右端）から引き出される。

特開２００７−１３９５１１号公報特開平１０−０３８７１３号公報

上記従来のロードセルは、第１、第２の力印加部１ａ、１ｂ、１ｃの各々が軸受け部１１，１２（図１参照）に支持されるようにして取り付けられる。例えば、外力が作用する方向を矢印４１〜４３で示すように、中央の第１の力印加部（荷重負荷部）１ａに上方から荷重が負荷され、両側の第２の力印加部（支持部）１ｂ、１ｃが支持されるように取り付けられた場合、軸状弾性体４０の上部には、矢印４４，４５で示すように圧縮方向の応力が生じ、軸状弾性体４０の下部には、矢印４６，４７で示すように引張り方向の応力が生じる。これにより、軸状弾性体４０が湾曲して、例えば両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃの各々の下部を支持する支点の位置が変動し、測定精度に悪影響を与える（測定誤差が生じる）という問題がある。ここで、軸状弾性体４０が湾曲するときには、その下端部が例えば二点鎖線Ｌ３で示されるように湾曲する。

また、従来、上記の軸状弾性体４０の湾曲による両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃの支点の位置の変動を少なくするため、第１、第２の力印加部１ａ、１ｂ、１ｃの幅を短くしたり、軸受け部１１、１２と点接触となるように第１、第２の力印加部１ａ、１ｂ、１ｃが樽型に成形されることもあった。

このような場合にしても、軸状弾性体４０が湾曲するときには、その下端部が二点鎖線Ｌ３で示すように湾曲し、その湾曲部分の下端の両端の位置Ｐ７、Ｐ８が第２の力印加部１ｂ、１ｃの各々の下部を支持する支点位置Ｐ１、Ｐ２と非常に近いことに変わりはない。そのため、軸状弾性体４０の湾曲の影響を受けて両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃの支点の位置が変動しやすく、測定精度の向上をあまり図れていない。

また、外力が作用する方向を破線矢印５１〜５３で示すように、例えば、両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃを荷重が負荷される荷重負荷部とし、中央の第１の力印加部１ａを支持部とするようにロードセルが取り付けられた場合も同様の問題がある。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、荷重負荷による軸状弾性体の湾曲が両側の支持部あるいは両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、測定精度の向上を図ることができるピン型のロードセルを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある形態（aspect）に係るロードセルは、軸状弾性体の軸線方向の中央に荷重負荷部を備えるとともに両側に支持部を備え、前記荷重負荷部と各々の前記支持部との間に剪断歪みを生じさせる起歪部を備え、各々の前記起歪部に軸直角方向の凹部を対向して凹設することにより、対向する前記凹部の底面の間で且つ前記軸状弾性体の軸線に沿った中心部に薄肉部を構成し、前記凹部の底面の中央に歪みゲージを取り付け、各々の前記歪みゲージがホイートストンブリッジ回路を構成するように接続されたロードセルであって、前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、中央の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、両側の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記支持部の間に生じる湾曲部分の両端の下端位置が、前記起歪部の下端位置よりも上方の位置となるように構成されている。

この構成によれば、軸状弾性体の中央の荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、両側の支持部が下方から支持されると、中央の荷重負荷部が下方に沈むように軸状弾性体が湾曲しようとするが、軸状弾性体は両側の支持部の間に生じる湾曲部分の両端の下端位置が、起歪部の下端位置よりも上方の位置となるように構成されているので、軸状弾性体の湾曲が両側の支持部に与える影響を軽減し、両側の支持部の各々の下部を支持する支点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。

また、前記軸状弾性体を、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷されたときに、両側の前記支持部の間に生じる湾曲部分の両端の下端位置が、前記起歪部の下端位置よりも上方の位置となるようにするために、前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記支持部の間に、平面視において軸直角方向に貫通し、かつ前記凹部の下方を通過して軸線方向に延びるスリットが設けられていてもよい。

このようなスリットを設けることにより、スリットより外側（下方）部分への応力の伝達を阻止することができるので、軸状弾性体の湾曲が両側の支持部に与える影響を軽減し、両側の支持部の各々の下部を支持する支点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。

また、本発明の他の形態に係るロードセルは、軸状弾性体の軸線方向の中央に支持部を備えるとともに両側に荷重負荷部を備え、前記支持部と各々の前記荷重負荷部との間に剪断歪みを生じさせる起歪部を備え、各々の前記起歪部に軸直角方向の凹部を対向して凹設することにより、対向する前記凹部の底面の間で且つ前記軸状弾性体の軸線に沿った中心部に薄肉部を構成し、前記凹部の底面の中央に歪みゲージを取り付け、各々の前記歪みゲージがホイートストンブリッジ回路を構成するように接続されたロードセルであって、前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、中央の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記荷重負荷部の間に生じる湾曲部分の両端の上端位置が、前記起歪部の上端位置よりも下方の位置となるように構成されている。

この構成によれば、軸状弾性体の両側の荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、中央の支持部が下方から支持されると、両側の荷重負荷部が下方に沈むように軸状弾性体が湾曲しようとするが、軸状弾性体は両側の荷重負荷部の間に生じる湾曲部分の両端の上端位置が、起歪部の上端位置よりも下方の位置となるように構成されているので、軸状弾性体の湾曲が両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、両側の荷重負荷部の各々の上部の荷重が負荷される荷重点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。

また、前記軸状弾性体を、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、中央の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記荷重負荷部の間に生じる湾曲部分の両端の上端位置が、前記起歪部の上端位置よりも下方の位置となるようにするために、前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記荷重負荷部の間に、平面視において軸直角方向に貫通し、かつ前記凹部の上方を通過して軸線方向に延びるスリットが設けられていてもよい。

このようなスリットを設けることにより、スリットより外側（上方）部分への応力の伝達を阻止することができるので、軸状弾性体の湾曲が両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、両側の荷重負荷部の各々の上部の荷重が負荷される荷重点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。

また、前記軸状弾性体は、前記スリットを挟んで前記凹部と反対側になる前記スリットより外側の領域の全ての部分が、前記スリットとの境界面を一つの面とする板状に切削加工されていてもよい。

この構成によれば、軸状弾性体の軸線方向の中央に設けられる荷重負荷部あるいは支持部とは反対側のスリットより外側の部分が、切削加工によって板状に成形されているので、中央の荷重負荷部あるいは支持部を支持する支持部材（軸受け部）との干渉（接触）を無くし、測定精度の向上をより図ることができる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、ピン型のロードセルにおいて、荷重負荷による軸状弾性体の湾曲が両側の支持部あるいは両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、測定精度の向上を図ることができるという効果を奏する。

（ａ）は、本発明の実施形態における一例のロードセルを正面から視た図であり、（ｂ）は、図１（ａ）における同ロードセルのＡ−Ａ矢視断面図であり、（ｃ）は、図１（ａ）における同ロードセルのＢ−Ｂ矢視断面図である。本発明の実施形態のロードセルの歪みゲージの接続図の一例を示す図である。（ａ）は、本発明の実施形態のロードセルが用いられた車両の一例を示す側面図であり、（ｂ）は、ロードセルの取付け部分を示す斜視図である。本発明の実施形態における他の例のロードセルを正面から視た図である。従来のピン型のロードセルの一例を示す正面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態）
図１（ａ）は、本発明の実施形態における一例のロードセルを正面から視た図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における同ロードセルのＡ−Ａ矢視断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）における同ロードセルのＢ−Ｂ矢視断面図である。

本実施形態のロードセルは、ピン型のロードセルであり、軸状弾性体１に、ホイートストンブリッジ回路を構成する８個の歪みゲージＧ１〜Ｇ４、Ｇ１０〜Ｇ４０が接着されている。

軸状弾性体１は、円柱状の弾性体を加工して形成されており、軸状弾性体１の軸方向の中央に荷重負荷部（または支持部）となる第１の力印加部１ａが設けられ、軸方向の両側に支持部（または荷重負荷部）となる第２の力印加部１ｂ、１ｃが設けられ、第１の力印加部１ａと一方の第２の力印加部１ｂとの間、及び第１の力印加部１ａと他方の第２の力印加部１ｃとの間に、それぞれ剪断歪みが発生する起歪部１ｄ、１ｅが設けられている。

なお、軸受け部１１、１２は、ロードセルを取り付けるために用いられる部材の一例であり、軸受け部１１の貫通穴１１ａと両側の２つの軸受け部１２の貫通穴１２ａとは、断面円形で直径が等しいように形成されている。この貫通穴１１ａ、１２ａの直径は、ロードセルを装着できるように、ロードセルの第１、第２の力印加部１ａ、１ｂ、１ｃの外径より若干（例えば１０〜２０μｍ程度）大きく形成されている。

この例では、第１の力印加部１ａが軸受け部１１によって支持され、両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃがそれぞれ軸受け部１２によって支持されている。この場合、第１の力印加部１ａが軸受け部１１を介して上方から荷重が負荷される荷重負荷部となり、第２の力印加部１ｂ、１ｃが軸受け部１２によって下方から支持される支持部となるように取り付けられている。以下、この例のように取り付けられた場合について、第１の力印加部１ａを荷重負荷部１ａと記載し、第２の力印加部１ｂ、１ｃを支持部１ｂ、１ｃと記載して説明する。

軸状弾性体１の起歪部１ｄ、１ｅの形成部分は、その直径が円柱状の支持部１ｂ、１ｃの直径よりも若干小さくなるように成形された後、図１（ｃ）のように上部部分１ｐ及び下部部分１ｑと前面部分１ｒ及び背面部分１ｓとが削り取られて平面状に成形される。さらに、起歪部１ｄ、１ｅには、それぞれの前面（正面）及び背面の両側に軸直角方向の凹部１ｈを軸状弾性体１の軸線（中心軸）１ｘを挟んで対向して凹設することにより、対向する凹部１ｈの底面１ｈｂの間で且つ軸状弾性体１の軸線１ｘに沿った中心部に板状（本例では円板状）の薄肉部１ｉを形成している。

そして、各凹部１ｈの底面１ｈｂのほぼ中央にせん断歪検出用の歪みゲージを２個ずつ接着している。ここでは、起歪部１ｄの前面側の凹部１ｈに２個の歪みゲージＧ１、Ｇ２を取り付け、その背面側の凹部１ｈに２個の歪みゲージＧ１０、Ｇ２０を取り付け、起歪部１ｅの前面側の凹部１ｈに２個の歪みゲージＧ３、Ｇ４を取り付け、その背面側の凹部１ｈに２個の歪みゲージＧ３０、Ｇ４０を取り付けている。すなわち、合計８個の歪みゲージを取り付け、これらの歪みゲージを、ホイートストンブリッジ回路を構成するように接続している。図２に、ホイートストンブリッジ回路の一例を示す。ホイートストンブリッジ回路の出力部に設けられた抵抗Ｒは、取付角度や固定方法の違いによる歪みゲージの抵抗変化を調整するための可変抵抗である。図２のホイートストンブリッジ回路の出力信号は、ロードセルの出力信号、すなわち、負荷される荷重の測定値を示す信号である。

また、軸状弾性体１の荷重負荷部１ａの下部は、図１（ｂ）のように下部部分１ｔが削り取られて平面状に成形されている。

そして、軸状弾性体１の両側の支持部１ｂ、１ｃの間の荷重負荷部１ａ及び起歪部１ｄ、１ｅの下部には、平面視において軸直角方向（平面視において軸線１ｘと直角方向であり、矢印１３で示す方向）に貫通し、かつ、起歪部１ｄ、１ｅの各凹部１ｈの下方を通過して軸線方向に延びるスリットＳが、各凹部１ｈと離れて設けられている。これにより、軸状弾性体１のスリットＳの下方は、薄い板状部１ｊ、１ｋとなっている。荷重負荷部１ａの下方の板状部１ｊの上面と、起歪部１ｄ、１ｅの凹部１ｈの下方の板状部１ｋの上面とは、連続してスリットＳの下面を形成している。このようなスリットＳを下部に設けるため、断面円形の凹部１ｈは、その中心が軸状弾性体１の軸線１ｘより少し上方となるように設けられている。また、ここでは、荷重負荷部１ａの下方の板状部１ｊの両側側面１ｊｓを若干削って平面状となるように成形しており、図１（ｂ）のように板状部１ｊの軸線１ｘと直交する方向の断面が台形状になっている。

また、起歪部１ｄ、１ｅの薄肉部１ｉには、貫通穴２が設けられて、背面側の凹部１ｈに取付けられた歪みゲージのリード線が挿通されて前面側へ引き出される。また、軸状弾性体１の内部には軸線１ｘと平行に連結穴３が設けられ、連結穴３には歪みゲージのリード線が挿通され、軸状弾性体１の一端（右端）から信号出力ケーブル（図示せず）として引き出される。なお、各凹部１ｈには、蓋６が溶接によって取り付けられている。

このロードセルは、軸状弾性体１の軸線方向が水平あるいは略水平方向となり、軸状弾性体１の起歪部１ｄ、１ｅの薄肉部１ｉが起立した姿勢で、かつスリットＳが凹部１ｈの下方となるように、軸受け部１１、１２の貫通穴１１ａ、１２ａに挿入されて取付けられる。このとき、軸状弾性体１は、軸受け部１１、１２の貫通穴１１ａ、１２ａの中心を一致させた状態で挿通している。

そして、軸状弾性体１の一方の支持部１ｂの先端には、抜け止め部１ｇが突出しており、抜け止め部１ｇの側面には、平板状の係止片５が係止する凹部４が形成されている。係止片５は、凹部４に係止した状態で、軸受け部１２に例えばボルト（図示せず）で固定される。このように、軸状弾性体１を軸受け部１１，１２に貫通して、係止片５を取り付けることで、軸状弾性体１の回転や位置ずれを防止している。

また、軸状弾性体１の他方の支持部１ｃの先端には、金具取付け部１ｆが突出しており、金具取付け部１ｆの先端に、ロードセルの出力信号を出力する信号出力ケーブルが埋設されたケーブル引出金具（図示せず）が取り付けられている。

本実施形態では、軸受け部１１を介して荷重負荷部１ａの上部に荷重（鉛直下向きの荷重）が負荷されると、両側の支持部１ｂ、１ｃは軸受け部１２によって下方から支持され、荷重負荷部１ａが下方に沈むように軸状弾性体１が湾曲しようとするが、スリットＳを設けていることにより、スリットＳより外側（下方）の板状部１ｊ、１ｋへの応力の伝達を阻止することができるので、軸状弾性体１の湾曲部分の下端の両端の位置Ｐ３、Ｐ４が、起歪部１ｄ、１ｅの下端よりも上方の位置となり、両端の位置Ｐ３、Ｐ４を直線で結んだ部分が例えば二点鎖線Ｌ１で示すように湾曲しようとする。このように湾曲部分の下端の両端の位置Ｐ３、Ｐ４が、両側の支持部１ｂ、１ｃの各々の下部を支持する支点位置Ｐ１、Ｐ２から大きく離れた位置となる。そのため、軸状弾性体１の湾曲が両側の支持部１ｂ、１ｃに与える影響を軽減することができ、両側の支持部１ｂ、１ｃの各々の下部を支持する支点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。また、この場合、スリットＳより外側（下方）の板状部１ｊ、１ｋが梁のような役割をして、両側の支持部１ｂ、１ｃの支点の位置の変動を抑えるのにより効果的である。

また、軸状弾性体１は、スリットＳを挟んで凹部１ｈと反対側になるスリットＳより外側（下方）の領域の全ての部分が、スリットＳより外側（下方）から切削加工され、かつ、スリットＳが形成されることにより、スリットＳとの境界面（スリットＳと接する面）を一つの面とする薄肉の板状部１ｊ、１ｋに成形されている。特に、スリットＳを挟んで荷重負荷部１ａの反対側を薄肉の板状部１ｊとしていることにより、スリットＳより外側部分の板状部１ｊと軸受け部１１との干渉（接触）を無くし、測定精度の向上をより図ることができる。

また、本実施形態では、薄肉部１ｉが鉛直方向と同方向に起立した姿勢となるようにロードセルを取り付けているが、薄肉部１ｉが鉛直方向から少し（７〜８度程度）傾いた状態となっても、測定精度の向上を図れることを、実験によって確認することができた。

なお、従来、例えば、図５の構成において、第１、第２の力印加部１ａ、１ｂ、１ｃと軸受け部１１、１２とが点接触となるように、第１、第２の力印加部１ａ、１ｂ、１ｃが樽型に成形される場合があるが、この場合、使用及び経年による軸受け部１１、１２等の劣化が著しくなり、その結果、ロードセルを用いた装置の耐用年数が短くなる。一方、本実施形態のロードセルのように、第１の力印加部１ａを略円柱状とし、第２の力印加部１ｂ、１ｃを円柱状として、第１、第２の力印加部１ａ、１ｂ、１ｃの外形を、円筒に沿った面すなわち軸受け部１１、１２の貫通穴１１ａ、１２ａに沿った面とすることにより、ロードセルを用いた装置の耐用年数の向上を図ることができる。

次に、図３も参照して本実施形態のロードセルの使用例について説明する。図３（ａ）は、本実施形態のロードセルが用いられた車両の一例を示す側面図であり、図３（ｂ）は、ロードセルの取付け部分を示す斜視図である。

この車両２０は、キャビン２１から前後方向に延びる左右２つのシャシフレーム２２を備え、各シャシフレーム２２上に２つのロードセルＬＣ（本実施形態のロードセル）を介してタンク２３が搭載されている。合計４つのロードセルＬＣの出力信号は、図示しない制御部で加算されて総荷重が求められる。

各ロードセルＬＣは、例えば、図３（ｂ）に示すように取り付けられている。ここでは、一対の軸受け部１２がシャシフレーム２２に固定された取付板２４に立設され、この一対の軸受け部１２によりロードセルＬＣの支持部１ｂ、１ｃが支持されている。また、中央の軸受け部１１の上端面がタンク２３の底壁下面に固定され、タンク２３の荷重が軸受け部１１を介して荷重負荷部１ａに負荷される。

なお、上記の使用例のように、ロードセルＬＣを、スリットＳが凹部１ｈの下方となるように配設して使用する場合には、中央の第１の力印加部１ａが荷重負荷部となり、両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃが支持部となるが、これとは上下が逆となるようにロードセルＬＣを配設して使用することもできる。この場合、スリットＳが凹部１ｈの上方となるようにロードセルＬＣが配設され、両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃが荷重負荷部となり、中央の第１の力印加部１ａが支持部となる。例えば、一対の軸受け部１２の上端面がタンク２３の底壁下面に固定され、中央の軸受け部１１が取付板２４に立設されている場合には、ロードセルＬＣは、図１の場合とは上下を逆にして、軸受け部１１、１２に貫通した状態で装着される。

この場合、両側の第２の力印加部（荷重負荷部）１ｂ、１ｃに上方（軸受け部１２）から荷重が負荷されると、中央の第１の力印加部（支持部）１ａが下方から軸受け部１１によって支持され、両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃが下方に沈むように軸状弾性体１が湾曲しようとするが、スリットＳを設けていることにより、スリットＳより外側（上方）の板状部１ｊ、１ｋへの応力の伝達を阻止することができるので、図１の場合と同様、軸状弾性体１の湾曲が両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃに与える影響を軽減し、両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃの上部の荷重が負荷される荷重点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。

なお、上記と同様にして、本実施形態のロードセルＬＣを、塵芥を収容する荷箱（タンク２３に相当）を搭載する塵芥収集車等の車両にも適用することができる。なお、ロードセルＬＣの取付け構造は、上記例に限られるものではなく、適宜変更することができる。

また、本実施形態のロードセルを、上記のような車両の他、クレーンにも適用してもよい。

次に、本実施形態のロードセルの他の例を図４に示す。図４は、本実施形態における他の例のロードセルを正面から視た図である。

この図４に示すロードセルは、図１に示すロードセルのスリットＳに代えて、左右に切込み部Ｃ１，Ｃ２が設けられた構成である。左側の切込み部Ｃ１は、左側の起歪部１ｄにおいて、左側の支持部１ｂの近傍部分に下から上に向かう所定部分が削りとられて形成されている。右側の切込み部Ｃ２は、右側の起歪部１ｅにおいて、右側の支持部１ｃの近傍部分に下から上に向かう所定部分が削りとられて形成されている。他の構成は、図１に示すロードセルと同様であり、説明を省略する。このロードセルも、前述の車両や、クレーンに適用することができる。

スリットＳに代えて、このような切込み部Ｃ１，Ｃ２が設けられていても、荷重負荷部１ａの上部に荷重が負荷されて軸状弾性体１が湾曲しようとするときに、軸状弾性体１の湾曲部分の下端の両端の位置Ｐ５、Ｐ６が、起歪部１ｄ、１ｅの下端よりも上方の位置となり、両端の位置Ｐ５、Ｐ６を直線で結んだ部分が例えば二点鎖線Ｌ２で示すように湾曲しようとする。このように湾曲部分の下端の両端の位置Ｐ５、Ｐ６が、両側の支持部１ｂ、１ｃの各々の下部を支持する支点位置Ｐ１、Ｐ２から大きく離れた位置となる。そのため、軸状弾性体１の湾曲が両側の支持部１ｂ、１ｃに与える影響を軽減することができ、両側の支持部１ｂ、１ｃの各々の下部を支持する支点の位置の変動を抑え、測定精度の向上を図ることができる。

このロードセルも上下が逆となるように配設して使用することができ、この場合、切込み部Ｃ１，Ｃ２が上部になるように配設され、両側の第２の力印加部１ｂ、１ｃが荷重負荷部となり、中央の第１の力印加部１ａが支持部となる。

以上に説明したように、図１、図４に例示される本実施形態のロードセルは、薄肉部１ｉが起立した姿勢となるように配置されて、中央の荷重負荷部１ａに上方から荷重が負荷され、両側の支持部１ｂ、１ｃが下方から支持されるときに、両側の支持部１ｂ、１ｃの間に生じる湾曲部分（撓み部分）の両端の下端位置（Ｐ３，Ｐ４またはＰ５，Ｐ６）が、起歪部１ｄ、１ｅの下端（最下端）の位置よりも上方の位置となるように構成されている。言い換えれば、両側の支持部１ｂ、１ｃの間に生じる湾曲（撓み）が、起歪部１ｄ、１ｅの下端（最下端）及びその近傍部分では生じずに、起歪部１ｄ、１ｅの下端（最下端）から離れた部分で生じるように構成されている。そのための一例が、軸状弾性体１を加工してスリットＳまたは切込み部Ｃ１，Ｃ２を設けた構成であり、これに限られるものではない。

また、図１、図４とは上下が逆となるように配設される場合の本実施形態のロードセルは、薄肉部１ｉが起立した姿勢となるように配置されて、両側の荷重負荷部（１ｂ、１ｃ）に上方から荷重が負荷され、中央の支持部（１ａ）が下方から支持されるときに、両側の荷重負荷部（１ｂ、１ｃ）の間に生じる湾曲部分（撓み部分）の両端の上端位置が、起歪部１ｄ、１ｅの上端（最上端）の位置よりも下方の位置となるように構成されている。言い換えれば、両側の荷重負荷部（１ｂ、１ｃ）の間に生じる湾曲（撓み）が、起歪部１ｄ、１ｅの上端（最上端）及びその近傍部分では生じずに、起歪部１ｄ、１ｅの上端（最上端）から離れた部分で生じるように構成されている。そのための一例が、軸状弾性体１を加工してスリットＳまたは切込み部Ｃ１，Ｃ２を設けた構成であり、これに限られるものではない。

本発明は、荷重負荷による軸状弾性体の湾曲が両側の支持部あるいは両側の荷重負荷部に与える影響を軽減し、測定精度の向上を図ることができるピン型のロードセル等として有用である。

１軸状弾性体
１ａ第１の力印加部（荷重負荷部または支持部）
１ｂ、１ｃ第２の力印加部（支持部または荷重負荷部）
１ｄ、１ｅ起歪部
１ｈ凹部
１ｉ薄肉部
１ｊ、１ｋ板状部
１ｘ軸線
Ｇ１〜Ｇ４，Ｇ１０〜Ｇ４０歪みゲージ
Ｓスリット

Claims

軸状弾性体の軸線方向の中央に荷重負荷部を備えるとともに両側に支持部を備え、前記荷重負荷部と各々の前記支持部との間に剪断歪みを生じさせる起歪部を備え、各々の前記起歪部に軸直角方向の凹部を対向して凹設することにより、対向する前記凹部の底面の間で且つ前記軸状弾性体の軸線に沿った中心部に薄肉部を構成し、前記凹部の底面の中央に歪みゲージを取り付け、各々の前記歪みゲージがホイートストンブリッジ回路を構成するように接続されたロードセルであって、
前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、中央の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、両側の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記支持部の間に生じる湾曲部分の両端の下端位置が、前記起歪部の下端位置よりも上方の位置となるようにするために、両側の前記支持部の間に、平面視において軸直角方向に貫通し、かつ各々の前記起歪部に設けられた前記凹部及び前記荷重負荷部の下方を通過して軸線方向に延びるスリットが設けられており、
さらに、前記軸状弾性体は、前記荷重負荷部が断面円形の貫通穴を有する軸受け部の前記貫通穴に挿入されて支持され、かつ、前記スリットを挟んで前記凹部と反対側になる前記スリットより下方の領域の全ての部分がその下方から切削加工されることによって板状部に成形され、この板状部が前記荷重負荷部を支持する前記軸受け部と接触しないよう構成された、ロードセル。
軸状弾性体の軸線方向の中央に支持部を備えるとともに両側に荷重負荷部を備え、前記支持部と各々の前記荷重負荷部との間に剪断歪みを生じさせる起歪部を備え、各々の前記起歪部に軸直角方向の凹部を対向して凹設することにより、対向する前記凹部の底面の間で且つ前記軸状弾性体の軸線に沿った中心部に薄肉部を構成し、前記凹部の底面の中央に歪みゲージを取り付け、各々の前記歪みゲージがホイートストンブリッジ回路を構成するように接続されたロードセルであって、
前記軸状弾性体は、前記薄肉部が起立した姿勢となるように配置されて、両側の前記荷重負荷部に上方から荷重が負荷され、中央の前記支持部が下方から支持されるときに、両側の前記荷重負荷部の間に生じる湾曲部分の両端の上端位置が、前記起歪部の上端位置よりも下方の位置となるようにするために、両側の前記荷重負荷部の間に、平面視において軸直角方向に貫通し、かつ各々の前記起歪部に設けられた前記凹部及び前記支持部の上方を通過して軸線方向に延びるスリットが設けられており、
さらに、前記軸状弾性体は、前記支持部が断面円形の貫通穴を有する軸受け部の前記貫通穴に挿入されて支持され、かつ、前記スリットを挟んで前記凹部と反対側になる前記スリットより上方の領域の全ての部分がその上方から切削加工されることによって板状部に成形され、この板状部が前記支持部を支持する前記軸受け部と接触しないよう構成された、ロードセル。