JP2509226Y2 - 密閉型ロ―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ため、腐食し易い問題もあっ
た。

そこで、第７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７図の構成のロードセルは、第８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９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、密閉構造を有するものに、第10図に示すよ
うにロードセル本体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（実公平２−5039号公報）がある。
この構成は荷重が載台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に作用する。

〔考案が解決しようとする課題〕

第７図乃至第９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、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ある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。

ベローズ10のみではその反力の除去や内部気圧変化に
より生じる作用力の相殺ができず、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
弾性体からなるロバーバ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
構体の荷重による可撓方向に対し直角に外方へ突設され
前記匡体に穿設された孔を余裕を持って通って出た端部
に荷重載台を固定された捩り剛性の大きい１本のビーム
と、そのビームの前記匡体外に出た部分を包囲するよう
に設けられた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
ベローズとを具備することを特徴とする。

〔作用〕

ロードセル本体並びにロードセル本体の荷重印加側と
荷重載台との間に設けたビームが、捩り剛性を大きく形
成されていることにより、荷重が荷重載台に偏って作用
した場合に荷重載台からビーム及びロードセル本体に捩
り力が作用するが、これに対抗することができる。すな
わち、捩り力が作用してもその作用方向の歪みを殆ど生
じない。これによってベローズの一端を結合されている
ビーム部分に捩り変位が生じないのであるからベローズ
に捩り力が作用せず、従ってその反力が荷重検出に影響
を与えない。ロードセル本体の荷重印加側は荷重の作用
方向に平行に変位するから、ベローズはこれによって軸
方向を曲げられる。ベローズは一般に捩り抵抗は大きい
が、曲げ抵抗は小さいから、この曲げ抵抗が荷重検出に
与える影響はきわめて小さい。よって、荷重載台に偏荷
重が作用した場合でもロードセル本体で正確に荷重を検
出できる。

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３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形成してある。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
寸法と厚さ寸法とを大きくしてある。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、１本設けてあり、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
一端を固定され、他端が外方へ水平に伸延し、匡体21の
側壁を貫通して匡体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は軸回りの捩りに対して剛性
の大きいものである。ビーム22の通っている孔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、ビーム22の匡体21外に出た部分を各別
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
は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、偏って荷重
載台41上に作用したとすると、ビーム22には図に矢印で
示すような捩り力が作用する。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及び
ビーム22は予め捩り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
向は、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４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。

〔考案の効果〕

この考案によれば、ロードセル本体並びにロードセル
本体と荷重載台との間に設けたビームの捩り剛性を大き
くしてこのビーム部分にベローズを設けた構成により、
荷重載台に偏った荷重が作用してもベローズに捩り力が
作用し難いようにしたから、吊下げ型でなくロードセル
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３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で
ある。第４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５図は前記実施例
の偏り荷重の作用を説明するための概略右側面図、第６
図は前記実施例の指示値特性を示す概略平面図である。
第７図は従来の具体的なロードセルの正面図、第８図は
第７図のロードセルを用いた秤の１例を示す正面図、第
９図は第７図のロードセルを用いた秤の他の例を示す正
面図、第10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)

(57)【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
   構体の荷重による可撓方向に対し直角に外方へ突設され
   前記匡体に穿設された孔を余裕をもって通って出た端部
   に荷重載台を固定された捩じり剛性の大きい１本のビー
   ムと、その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
   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。