JP2515743Y2 - 吊り計り用ロードセル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は吊り計り用ロードセルに
関し、クレーンやホイスト等に取り付け、フック等を介
して大型重量物を吊り下げて測定するのに適する引張型
ロードセルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の吊り計り用ロードセルは、高精
度であること、操作の安全上の問題から機械的強度が十
分にあること、及び、クレーン等の吊り揚げ代の減少を
最小限に押さえるため高さ方向の寸法が小さいことが主
として要求されている。

【０００３】従来、このタイプの吊り計り用ロードセル
としては、例えば、図８及び図９に示すタイプのものが
提供されている(特公昭６１−４３６５１号)。該ロード
セルでは、略角柱状の柱状弾性体１の上下両側に、シャ
ックルやフック等の上部又は下部吊り金具(図示せず)と
の連結用の連結軸２Ａ、２Ｂを取り付けるための連結用
軸穴３Ａ、３Ｂが形成されていると共に、これら連結用
軸穴３Ａ、３Ｂに挟まれた柱状弾性体１の中央部に、上
記連結用軸穴３Ａ、３Ｂと同方向の貫通穴９を穿設して
円環状の起歪部５が設けられている。該起歪部５の貫通
穴９はダイヤフラム４により密閉されていると共に貫通
穴９内周面の上下左右の４面にひずみゲージ６が取り付
けられている。

【０００４】また、上記ロードセルでは、荷重が起歪部
５の軸線から外れて加わった時、即ち、荷重着力点が移
動しても出力の変化を少なくして精度の向上を図るた
め、及び、大きな出力値を得られるように、起歪部５と
上下連結用軸穴３Ａ、３Ｂの間にそれぞれ切欠部７及び
脚状部８が設けられている。これら切欠部７及び脚状部
８は上下両側の連結用軸穴３Ａ、３Ｂ及び貫通穴９と同
軸方向に柱状弾性体１に切欠及び貫通穴を設けることに
より形成されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
上記のような吊り計り用ロードセルでは上下連結軸間の
距離が短い場合、十分な出力を得ることが出来ないた
め、該軸間距離を十分に大きくとる必要があり、ロード
セルの高さＨ1が大きくなる問題があった。

【０００６】即ち、上記吊り計り用ロードセルの高さＨ
１は、強度上の点から、まず、ロードセルと上下吊り金
具とを連結するための連結軸２Ａ、２Ｂの径が決定さ
れ、これに応じて連結用軸穴３Ａ、３Ｂの直径Ｄ1が規
定される。該連結用軸穴３Ａ、３Ｂの直径Ｄ1から柱状
弾性体１の幅Ｗ1及び厚さＴ1が規定された後、起歪部５
を形成するための平底円孔の内径が定まる。 更に、これ
らが決定された後に、所要の測定精度を得るに必要な連
結軸２Ａ、２Ｂ間の距離を勘案して柱状弾性体１の長さ
が設定される。更に、ロードセルの出力増大及び精度向
上を図るために、上記のように切欠部７及び脚状部８を
上下に一対設けた場合は、これら切欠部７と脚状部８の
長さが加わり、益々、高さＨ1が大きくなっている。

【０００７】具体的には、上記軸穴間距離Ｌ1は連結用
軸穴３Ａ、３Ｂの直径Ｄ1の５倍から６倍程度、即ち、
Ｌ1／Ｄ1≒５〜６とする必要がある。例えば、図示の例
では、上記直径Ｄ1が６２mmであるのに対して上記軸孔
間距離Ｌ1を３１０mmに設定している。

【０００８】このように、この種の従来の吊り計り用ロ
ードセルでは、十分な機械的強度及び測定精度を得よう
とすると、大型化せざるを得ず、クレーン等の揚げ代が
小さくなってしまう欠点があった。

【０００９】本考案は、上記のような従来の吊り計り用
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
であって、この種のロードセルにおいて、精度、出力、
及び機械的強度を維持しつつ、連結軸穴間の距離を減少
して、ロードセルの高さを低減し、小型化を図ることを
目的としてなされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】従って、本考案は、柱状
弾性体の対向する一対の側面部に、該柱状弾性体の主軸
方向に対して垂直に一対の平底円孔を設け、これら平底
円孔の底面の間に主軸を中心とする起歪部を形成し、該
起歪部の両側となる平底円孔の底部にひずみゲージを取
り付ける一方、上記起歪部と柱状弾性体の上下両端の間
の上下二箇所に、それぞれ上記平底円孔の軸線方向と直
交する方向で且つ柱状弾性体の主軸を通る上下一対の連
結用軸穴を貫通して設け、該連結用軸穴間の間隔を各連
結用軸穴の直径の２.５倍から３.５倍程度に設定し、こ
れら連結用軸穴に夫々取り付ける連結軸により上部吊り
金具と下部吊り金具とに連結し、上部吊り金具を介して
吊り下げると共に下部吊り金具を介して被測定物を吊り
下げる構成としていることを特徴とする吊り計り用ロー
ドセルを提供するものである。

【００１１】

【作用】上記のように、本考案に係る吊り計り用ロード
セルは、連結用軸穴と直交する方向に平底円孔を穿設し
て起歪部を形成し、連結用軸穴の軸線方向と直角な側面
となる起歪部の平底円孔の底部にひずみゲージを取付け
ていることにより、出力を大きくすることが出来ると共
に、荷重が主軸より外れて加えられ、着力点に移動が生
じても、出力の変化を抑制して高精度の測定が可能とな
る。よって、連結用軸穴と起歪体の間に従来設けていた
切欠部及び脚状部を不要とでき、当該部分に要した長さ
を減少できる。具体的には、連結用軸穴の間の距離を連
結用軸穴の直径の２.５倍から３.５倍程度と短く設定し
た場合においても、十分な出力及び精度を得ることがで
きる。

【００１２】

【実施例】次に、図面に示す実施例に基づき、本考案に
ついて詳細に説明する。図１から図３に示す本考案の実
施例に係る吊り計り用ロードセル２０は、クレーンに使
用するタイプのものである。略角柱状の柱状弾性体２１
の上下両側部に、図１、図２中において左右方向に貫通
する連結用軸穴２２Ａ、２２Ｂを設け、上部の連結用軸
穴２２Ａに上部吊り金具を構成するシャックル２３と連
結する連結軸２４Ａを挿通する一方、下部の連結用軸穴
２２Ｂにフック２５を備えた下部吊り金具を構成する吊
り下げ連結金具２６と連結する連結軸２４Ｂを挿通し、
該フック２５に吊り下げられた部材(図示せず)の計量を
行う構成としている。

【００１３】上記柱状弾性体２１の連結用軸穴２２Ａと
２２Ｂとに挟まれた中央部分には、連結用軸穴２２Ａ、
２２Ｂが開口する側面(図１中の左右側面)２１aと直交
する側面(図１中の前後側面)２１bより、柱状弾性体２
１の主軸Ｋ1に対して垂直に、一対の平底円孔２８Ａ、
２８Ｂを削孔している。

【００１４】上記平底円孔２８Ａ、２８Ｂの底部２９
Ａ、２９Ｂは、それぞれ上記主軸Ｋ１に対して平行且つ
等間隔で配置しており、該底部２９Ａ、２９Ｂの間に上
記主軸Ｋ１と同軸に、一定厚さの起歪部３１を形成して
いる。該平底円孔２８Ａ、２９Ａの底部２９Ａ、２９Ｂ
には、起歪部３１の後述する荷重Ｆ方向(即ち、主軸Ｋ1
方向)の起歪部の引張ひずみを検出するひずみゲージ３
２a、３２b、及び、該荷重Ｆ方向と直角方向の起歪部３
１の圧縮ひずみを検出するひずみゲージゲージ３３a、
３３bをそれぞれ接着等の手段により取付けている。

【００１５】また、上記起歪部３１には、上記底部２９
Ａ、２９Ｂの間を貫通する小径のリード線用円孔３５を
設け、該リード線用円孔３５を通して、上記ひずみゲー
ジ３２a、３２b、３３a、３３bのリード線(図示せず)を
結線して、図４に示すようなホイートストンブリッジ回
路を形成している。即ち、該ホイートストンブリッジ回
路では、該ブリッジ回路の一辺に、主軸Ｋ１方向の引張
ひずみを検出するひずみゲージ３２a、３２bと、該主軸
Ｋ１と直交する方向の圧縮ひずみを検出するひずみゲー
ジ３３a、３３bをそれぞれ一枚づつ配置している。

【００１６】一方、上記平底円孔２８Ａ、２８Ｂの開口
部３７Ａ、３７Ｂには、それぞれ、気密部材を構成する
ダイヤフラム３９Ａ、３９Ｂを溶接又は接着等の手段に
より取付けており、平底円孔２８Ａ、２８Ｂの内部を気
密封止すると共に、不活性ガスを封入している。尚、図
２では、開口部３７Ａの内部の様子を示すために、ダイ
ヤフラム３９Ａを省略している。

【００１７】また、一方の平底円孔２８Ｂに略直交し、
柱状弾性体２１の側面２１aから底部２９Ｂに向けてリ
ード線取出孔４１を設けている。該リード線取出孔４１
の側面開口部４１aにグランドパッキン４２及びパッキ
ン押金具４３を取付け、ケーブル４４を押し込んで、該
リード線取出孔４１の開口部４１aを封止している。

【００１８】上記したように、 連結用軸穴２２Ａ、２２
Ｂは起歪部３１を構成する平底円孔２８Ａ、２８Ｂの軸
線Ｋ2方向と直交する方向に且つ柱状弾性体２１の主軸
Ｋ1を通るように設けている。

【００１９】尚、本実施例においては連結軸穴の直径Ｄ
2は６２mmであり、 また、上記連結用軸穴２２Ａ、２２
Ｂ間の距離Ｌ2は１６２mmとしている。即ち、該連結用
軸穴２２Ａ、２２Ｂの直径Ｄ2と、該連結用軸穴２２
Ａ、２２Ｂ間の距離(軸穴間距離)Ｌ2は、該軸孔間距離
Ｌ2が連結用軸穴２２Ａ、２２Ｂの直径Ｄ2に対して２.
５倍から３.５倍程度(Ｌ2／Ｄ2≒２.５〜３.５)となる
ように設定している。この軸間距離Ｌ2を小さくしてい
るため、ロードセルの高さＨ2も小さくしている。

【００２０】次に、上記実施例の作動的特徴について説
明する。本考案に係る吊り計り用ロードセルでは、連結
軸孔２２Ａ、２２Ｂに挿通した連結軸２４Ａ、２４Ｂを
介して、引張方向に荷重Ｆが付加されると、上記したよ
うに、軸間距離Ｌ2と連結用軸穴２２Ａ、２２Ｂの直径
Ｄ2の関係をＫ2／Ｄ2≒２.５〜３.５としているため、
荷重Ｆは、図５に示すように、柱状弾性体２１の周辺部
を伝達する。

【００２１】該柱状弾性体２１の側面２１a、即ち、連
結用軸穴２２Ａ、２２Ｂを設けた側面では、図５中、連
結用軸孔２２Ａ、２２Ｂの間の適当な部位に位置する四
角形要素abcdの荷重Ｆ方向とひずみの関係が、図６に示
すようになる。即ち、該四角形要素abcdに作用する作用
力Ｑは、荷重Ｆ方向に引張ひずみε1(ε1＞０)を生じる
と共に、荷重Ｆ方向に対して直角な方向にも力の成分を
持つため、該荷重Ｆと直角な方向にも、引張ひずみε2
(ε2＞０)が生じ、四角形要素abcdは図６中点線で示す
ように変形する。

【００２２】一方、側面２１b、即ち、上記連結用軸孔
２２Ａ、２２Ｂに対して垂直な側面中の四角形要素efgh
では、図７に示すように、作用力Ｑの作用方向と荷重Ｆ
の方向が略一致するから、荷重Ｆ方向に引張ひずみε1'
(ε1'＞０)を生じる一方、該荷重Ｆと直交する方向では
圧縮ひずみε2'(ε2'＜０)を生ずる。そのため、四角形
要素efghは図７中点線で示すように変形する。

【００２３】ここで、上記図４に示すホイートストンブ
リッジ回路では、荷重Ｆ方向のひずみε1によるひずみ
ゲージ３２a、３２bの抵抗の変化を△Ｒ1、荷重軸に対
して直角な方向のひずみε2によるひずみゲージ３３a、
３３bの抵抗の変化を△Ｒ2とすると、ホイートストンブ
リッジ回路の出力電圧Ｖoutは△Ｒ1−△Ｒ2に比例す
る。従って、この△Ｒ1−△Ｒ2は上記ひずみによる抵抗
の変化が△Ｒ1＝△Ｒ2のときに０となり、△Ｒ1、△Ｒ2
が異符号の場合に上記出力電圧Ｖoutが大きくなる。即
ち、ひずみε1とひずみε2が異符号(引張ひずみと圧縮
ひずみ)の場合にホイートストンブリッジの出力は大き
くなる。

【００２４】本実施例では、上記連結用軸穴２２Ａ、２
２Ｂの方向に対して垂直に設け、該底部２９Ａ、２９Ｂ
に取付けたひずみゲージ３２a、３２b、３３a、３３bに
より起歪部３１のひずみを検出する構成としているた
め、上記したように、ε1'とε2'は異符号であるので、
軸間距離Ｋ2が短いにも拘わらずホイートストンブリッ
ジの出力は大きく、高精度を確保することができる。

【００２５】

【効果】以上の説明から明らかなように、本考案に係る
ロードセルでは、上記のように連結用軸穴と直交する方
向に平底円孔を形成し、該平底円孔の底部にひずみゲー
ジを取付けて起歪部のひずみを検出する構成としている
ため、軸間距離を連結用軸穴の直径の２.５倍から３.５
倍程度と短く設定しているにも拘わらず、十分精度及び
出力を得ることができ、従来の円環形状の起歪部を有す
るロードセルと比較して、軸間距離を小さくして、よっ
て、高さ方向の寸法を短くして小型化を図ることができ
る。

【００２６】更に、本考案の吊り計り用ロードセルは、
上記のように軸間距離を短くすることができるため、ク
レーンやホイストの吊り揚げ代の損失を低減して該クレ
ーン等全体としての安全性を向上することができる等の
種々の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 クレーンに使用した場合の本考案に係る吊り
計り用ロードセルの実施例を示す一部断面概略図であ
る。

【図２】 吊り計り用ロードセルの一部断面正面図であ
る。

【図３】 図２の右側面図である。

【図４】 ホイートストーンブリッジ回路を示す概略図
である。

【図５】 実施例における荷重の伝達を示す概略斜視図
である。

【図６】 図５の四角形要素abcdにおけるひずみを示す
概略図である。

【図７】 図５の四角形要素efghにおけるひずみを示す
概略図である。

【図８】 従来の例を示す概略図である。

【図９】 図８のIX−IX線での断面図である。

【符号の説明】

２１ 柱状弾性体 ２３ シャックル(上部吊り金具) ２２Ａ,２２Ｂ 連結用軸穴 ２５ フック ２６ 吊り下げ連結金具(下部吊り金具) ２８Ａ,２８Ｂ 平底円孔 ２９Ａ,２９Ｂ 底部 ３１ 起歪部 ３２,３３ ひずみゲージ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状弾性体の対向する一対の側面部に、
   該柱状弾性体の主軸方向に対して垂直に一対の平底円孔
   を設け、これら平底円孔の底面の間に主軸を中心とする
   起歪部を形成し、該起歪部の両側となる平底円孔の底部
   にひずみゲージを取り付ける一方、上記起歪部と柱状弾
   性体の上下両端の間の上下二箇所に、それぞれ上記平底
   円孔の軸線方向と直交する方向で且つ柱状弾性体の主軸
   を通る上下一対の連結用軸穴を貫通して設け、該連結用
   軸穴間の間隔を各連結用軸穴の直径の２.５〜３.５倍程
   度に設定し、これら連結用軸穴に夫々取り付ける連結軸
   により上部吊り金具と下部吊り金具とに連結し、上部吊
   り金具を介して吊り下げると共に下部吊り金具を介して
   被測定物を吊り下げる構成としていることを特徴とする
   吊り計り用ロードセル。