JP6474642B2 - ロバーバル型ロードセル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係るロードセルの第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施形態に係るロードセルの斜視図、図2は図1の正面図である。以下では、説明の便宜のため、図2の上下方向を「上下」、図2の左右方向を「左右」または「水平」、図2の紙面方向を「前後」と称し、これを基準に説明を行う。但し、本発明に係るロードセルの向き、方向はこれに限定されない。
図1に示すように、本実施形態に係るロードセルは、ロバーバル型のロードセルであって、矩形の枠状に形成されたロードセル本体1と、このロードセル本体に取り付けられる棒状のストッパ部材2と、を備えている。以下、これらの部材について詳細に説明する。
<1−1 ロードセル本体>
次に、ストッパ部材2について、図3も参照しつつ説明する。図3は本実施形態に係るロードセルの製造工程を示す正面図である。
次に、本実施形態に係るロードセルの製造工程について、図3を参照しつつ説明する。
上記のように構成されたロードセルは、次のように使用される。まず、ロードセル本体1の第2連結部14に負荷をかけると、ロードセル本体1の全体が歪む。この歪みに伴って、4箇所に貼着されたひずみゲージのうち左上と右下に貼着されたひずみゲージ3が伸び、右上と左下に貼着されたひずみゲージ3が縮む。これにより、図示を省略するホイートストンブリッジ回路を用いてひずみゲージ3の電気抵抗を電圧に変換し、この電圧値を取得すれば、ロードセルにかかる負荷の大きさを検出することができる。
上記のように、上記ロードセルを作製するにあたって、第1貫通孔131及び第2貫通孔141を互いの断面が同心円となるように形成する加工や、ストッパ部材2を所定の外径寸法に仕上げる作業を、比較的容易に行うことができる。そして、このように加工されている限り、ストッパ部材2を第1貫通孔131にはめ込むだけで、ストッパ部材2の先端部分を第2貫通孔141と隙間を生じるようにその内側に配置することができる。なお、このようなストッパ部材2の配置は、断面が円形の孔と円柱の組合せによってはじめて実現できる。それは、断面が円形の孔と円柱の組合せは、断面が矩形の孔と角柱など他の形状の組合せに比べて、両者の中心軸が高い精度で一致するからである。そのため、第1貫通孔131と同心円の断面形状を有する第2貫通孔141についても、ストッパ部材2と中心軸が高い精度で一致するのである。
以上、本発明の第1実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
上記実施形態では、第1貫通孔131と第2貫通孔141とを同じ径にしているが、これらは必ずしも同じ内径でなくてもよい。すなわち、上述したように、ストッパ部材2の固定部21及び案内部22と第1貫通孔131との関係、及び本体部23と第2貫通孔141との関係が充足されている限り、両貫通孔131,141の径が相違していてもよい。
上記実施形態では、第1連結部13を静止体に固定し、第2連結部14に負荷をかけているが、これを反対にしてもよい。つまり、第2連結部14を静止体に固定し、第1連結部13に負荷をかけることもできる。このようにしても、ロードセル本体1は、平行四辺形状に変位し、負荷を測定することができる。
ストッパ部材2を第1貫通孔131に挿通する際に、さらに安定的に挿通させるため、次のように構成することもできる。この点について、図4及び図5を参照しつつ説明する。図4はロードセル本体の一例に係る左側面図(a)及び正面図(b)であり、図5は図4のロードセル本体に対応するストッパ部材の正面図である。
ストッパ部材を第1貫通孔に挿通する際に、さらに安定的に挿通させるため、次のように構成することもできる。この点について、図6及び図7を参照しつつ説明する。図6はロードセル本体の一例に係る左側面図(a)及び正面図(b)であり、図7は図4のロードセル本体に対応するストッパ部材の正面図である。
上記実施形態のストッパ部材2には、固定部の先端、案内部の先端、及び本体部23の先端にテーパ面24,25,26を形成しているが、これらテーパ面24,25,26は必ずしも必要でなく、これらが設けられていなくてもストッパ部材2を固定することはできる。但し、これらのテーパ面24,25,26のうち、少なくとも1つが形成されていると、ストッパ部材2の第1貫通孔131及び第2貫通孔141への挿入が容易になる。
ストッパ部材2の本体部23の外径は、一定でなくてもよく、変化させてもよい。但し、第2貫通孔141に挿通されている機能部分231の外径は一定でなければならない。
次に、本発明に係るロードセルの第2実施形態について図面を参照しつつ説明する。図8は本実施形態に係るロードセルの分解した正面図である。以下では、説明の便宜のため、図8の上下方向を「上下」、図8の左右方向を「左右」または「水平」、図8の紙面方向を「前後」と称し、これを基準に説明を行う。但し、本発明に係るロードセルの向き、方向はこれに限定されない。
図8に示すように、本実施形態に係るストッパ部材2は、断面が円形である円柱状の形状を有しており、円柱状の固定部21及び本体部23が、左側からこの順で一体的に連結されることで形成されている。固定部21は、第1貫通孔131に圧入される円柱状の部位である。また、本体部23は、固定部21よりも小径の円柱状に形成されており、右側の端部が第2貫通孔141に挿通される。
次に、ロードセル本体1について説明する。ロードセル本体1の第1連結部13には、上下方向の中央部分に、水平方向に延びる断面円形状の第1貫通孔131が形成されている。この第1貫通孔131は、第1連結部13の外壁面に開放する案内孔133と、この案内孔133の第2連結部14側に隣接する固定孔134とで構成されている。案内孔133の内径は、固定孔134の内径よりも大きくなっており、また、案内孔133と固定孔134は同軸に形成されている。案内孔133の内径は、ストッパ部材2の固定部21の外径よりもわずかに大きくなっており、固定部21の外径よりも、例えば、0.03〜0.13mm大きくすることが好ましく、0.05〜0.10mm大きくすることがさらに好ましく、0.07〜0.98mm大きくすることが特に好ましい。これは、径の差が0.03mmより小さいと、固定部21を案内孔133に挿通し難くなり、機械などで打撃を加えなければならないため、生産性が悪くなるからである。一方、0.13mmより大きいと、両者の隙間が大きくなりすぎる。そのため、両者の径の差を上記のようにすると、機械などで打撃を加えることなく、比較的小さい力で、固定部21を案内孔133に挿通することができ、挿通したときには、ストッパ部材2の軸心を、第1貫通孔131の軸心とほぼ一致させることができる。
次に、本実施形態に係るロードセルの製造工程について、図9も参照しつつ説明する。図9は、本実施形態に係るロードセルの製造工程を示す正面図である。
第2実施形態に係るロードセルは、第1実施形態のロードセルと同様の方法で使用される。
本実施形態に係るロードセルでは、第1連結部13の第1貫通孔131に、ストッパ部材2の固定部21の外径よりもわずかに大きい内径を有する案内孔133と、固定部21の外径よりも小さい内径を有する固定孔134と、を有しているため、次のような利点がある。すなわち、ストッパ部材2の左側の端部を第1貫通孔131に挿通し、ストッパ部材2を第2貫通孔141側へ前進させると、固定部21が案内孔133に挿通される。上記のように、案内孔133は、固定部21の外径よりもわずかに大きい内径を有するため、固定部21が案内孔133に挿通されると、ストッパ部材2の軸心は第1貫通孔131の軸心と一致する。この状態でストッパ部材2を第2連結部14に向けて押圧すると、固定部21が固定孔134に圧入される。したがって、固定部21の圧入を行うのに先立って、案内孔133により、ストッパ部材2の軸心が第1貫通孔131と一致するため、ストッパ部材2が斜めに挿入されるなどの、取付不良を行うことなく、固定部21を圧入することができる。その結果、ストッパ部材2の取付不良が改善され、歩留まりが向上する。また、再度の取付作業や、再度の作成作業をなくすることができ、生産性を向上することもできる。すなわち、ストッパ部材2の取り付け作業を精度よく、かつ、容易に行うことができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
上記実施形態では、第1貫通孔131の固定孔134と第2貫通孔141の機能部分144とを同じ径にしているが、これらは必ずしも同じ内径でなくてもよい。すなわち、上述したように、ストッパ部材2の固定部21及び案内部22と第1貫通孔131との関係、及び本体部23と第2貫通孔141との関係が充足されている限り、これらの径が相違していてもよい。
上記実施形態に係るロードセルは、第1連結部13を静止体に固定し、第2連結部14に負荷をかけてもよいし、これを反対にしてもよい。つまり、第2連結部14を静止体に固定し、第1連結部13に負荷をかけることもできる。
ストッパ部材2を第1貫通孔131に挿通する際に、さらに安定的に挿通させるため、第1実施形態と同様に、ストッパ部材2の固定部21の外周面に軸方向に延びるキーを形成するとともに、第1貫通孔131にこのキーに対応するキー溝を形成することができる。あるいは、ストッパ部材2の固定部21の外周面に軸方向に延びる溝を形成するとともに、第1貫通孔131の案内孔133にこの溝に係合する突部を形成することもできる。
上記実施形態のロードセル本体1には、案内孔133の両端、第2貫通孔141の内壁面側にテーパ面135,136,143を形成しているが、これらテーパ面135,136,143は必ずしも必要でなく、これらが設けられていなくてもストッパ部材2を固定することはできる。但し、これらのテーパ面135,136,143のうち、少なくとも1つでも形成されていると、ストッパ部材2の第1貫通孔131及び第2貫通孔141への挿入が容易になる。また、第2貫通孔141にテーパ面143を形成しない場合には、これに代わり、第1実施形態のストッパ部材2のように、本体部23の先端部にテーパ面を形成してもよく、これにより、第2貫通孔141にテーパ面143を形成するのと同様の効果を得ることかできる。
ストッパ部材2の本体部23の外径は、一定でなくてもよく、変化させてもよい。但し、第2貫通孔141に挿通され、機能部分144と対応する部分の外径は一定でなければならない。
11 上ビーム部(第1ビーム部)
12 下ビーム部(第2ビーム部)
13 第1連結部
131 第1貫通孔
132 キー溝(溝)
133 案内孔
134 固定孔
138 突部
14 第2連結部
141 第2貫通孔
143 テーパ面
2 ストッパ部材
21 固定部
22 案内部
23 本体部
27 キー(突部)
28 溝
Claims (14)
- 第1端部及び第2端部を有し第1方向に延びる第1ビーム部、第1端部及び第2端部を有し前記第1ビーム部と平行に延びる第2ビーム部、前記第1ビーム部及び前記第2ビーム部の前記第1端部同士を連結する第1連結部、及び前記第1ビーム部及び前記第2ビーム部の前記第2端部同士を連結し前記第1連結部と平行に延びる第2連結部を有し、矩形状に形成されたロードセル本体と、
第1端部及び第2端部を有し、前記第1方向に延びる断面円形状に形成されたストッパ部材と、
を備え、
前記第1連結部には、前記第1方向に延びる断面円形状の第1貫通孔が形成され、当該第1貫通孔に前記ストッパ部材の前記第1端部が固定され、
前記第2連結部には、前記第1貫通孔と同軸の断面円形状の第2貫通孔が形成され、当該第2貫通孔に前記ストッパ部材の前記第2端部が挿通され、
前記ストッパ部材の前記第1端部は、前記第1貫通孔の内径よりも大径の固定部と、前記固定部と前記第2端部側で軸方向に隣接し、前記第1貫通孔の内径よりもわずかに小径で、且つ前記固定部と同軸に形成された案内部と、を備え、
前記ストッパ部材の前記第2端部は、前記案内部よりも小径で、且つ前記案内部と同軸に形成された本体部を備え、
前記ストッパ部材の前記第2端部において、前記第2連結部の第2貫通孔に挿通される部分は、前記第2貫通孔の内壁面と所定の隙間が生じるように配置され、
前記ストッパ部材は、前記第2端部側から、前記ロードセル本体の前記第1貫通孔に挿入され、前記案内部が前記第1貫通孔を通過した後、前記固定部が前記第1貫通孔に圧入されることで前記ロードセル本体に固定され、前記案内部が前記第1貫通孔に挿通されたとき、前記ストッパ部材の軸心が前記第1貫通孔の軸心と一致するように構成されている、ロバーバル型ロードセル。 - 前記第1貫通孔の内径と、前記案内部の外径との差が、0.03〜0.13mmである、請求項1に記載のロバーバル型ロードセル。
- 前記案内部の軸方向の長さは、前記第1貫通孔の前記第1方向の長さの50%以上である、請求項1または2に記載のロバーバル型ロードセル。
- 前記案内部の外周面に、前記第1方向に延びる突部が形成されており、
前記第1貫通孔の内壁面に、前記第1方向に延び前記突部に係合する溝が形成されている、請求項1から3のいずれかに記載のロバーバル型ロードセル。 - 前記第1貫通孔の内壁面に、前記第1方向に延びる突部が形成されており、
前記固定部及び前記案内部の外周面に、前記第1方向に延び、前記突部に係合する溝が形成されている、請求項1から3のいずれかに記載のロバーバル型ロードセル。 - 第1端部及び第2端部を有し第1方向に延びる第1ビーム部、第1端部及び第2端部を有し前記第1ビーム部と平行に延びる第2ビーム部、前記第1ビーム部及び前記第2ビーム部の前記第1端部同士を連結する第1連結部、及び前記第1ビーム部及び前記第2ビーム部の前記第2端部同士を連結し前記第1連結部と平行に延びる第2連結部を有し、矩形状に形成されたロードセル本体と、
第1端部及び第2端部を有し、前記第1方向に延びる断面円形状に形成されたストッパ部材と、
を備え、
前記第1連結部には、前記第1方向に延びる第1貫通孔が形成され、当該第1貫通孔は、前記第1連結部の外壁面に開放する断面円形状の案内孔と、当該案内孔と前記第2端部側で軸方向に隣接し、前記案内孔の内径よりも小径で、且つ前記案内孔と同軸に形成された断面円形状の固定孔と、を備え、
前記第2連結部には、前記第1貫通孔と同軸の断面円形状の第2貫通孔が形成され、当該第2貫通孔に前記ストッパ部材の前記第2端部が挿通され、
前記ストッパ部材は、前記第1端部に設けられ、前記第1貫通孔の案内孔の内径よりもわずかに小径で、且つ前記固定孔の内径よりも大径の固定部と、当該固定部から前記第2端部側に延び前記固定孔の内径よりも小径の本体部と、を備え、
前記ストッパ部材の前記第2端部において、前記第2貫通孔に挿通される部分は、当該第2貫通孔の内壁面と所定の隙間が生じるように配置され、
前記ストッパ部材は、前記第2端部側から、前記ロードセル本体の前記第1貫通孔に挿入され、前記固定部が前記案内孔を通過した後、当該固定部が前記固定孔に圧入されることで前記ロードセル本体に固定され、前記固定部が前記案内孔に挿通されたとき、前記ストッパ部材の軸心が前記第1貫通孔の軸心と一致するように構成されている、ロバーバル型ロードセル。 - 前記固定部の外径と、前記案内孔の内径との差が、0.03〜0.13mmである、請求項6に記載のロバーバル型ロードセル。
- 前記第2貫通孔には、前記第2連結部の内壁面に開放し、当該内壁面に近づくにしたがって径が大きくなるテーパ面が形成されている、請求項6または7に記載のロバーバル型ロードセル。
- 第1端部及び第2端部を有し第1方向に延びる第1ビーム部、第1端部及び第2端部を有し前記第1ビーム部と平行に延びる第2ビーム部、前記第1ビーム部及び前記第2ビーム部の前記第1端部同士を連結する第1連結部、及び前記第1ビーム部及び前記第2ビーム部の前記第2端部同士を連結し前記第1連結部と平行に延びる第2連結部を有し、矩形状に形成されたロードセル本体であって、前記第1連結部には、前記第1方向に延びる断面円形状の第1貫通孔が形成され、前記第2連結部には、前記第1貫通孔と同軸の断面円形状の第2貫通孔が形成された、ロードセル本体を準備するステップと、
第1端部及び第2端部を有し、断面円形状に形成されたストッパ部材であって、前記第1端部が、前記第1貫通孔の内径よりも大径の固定部と、前記固定部と前記第2端部側で軸方向に隣接し、前記第1貫通孔の内径よりもわずかに小径で、且つ前記固定部と同軸の案内部とを備え、前記第2端部が、前記案内部よりも小径で、且つ前記案内部と同軸に形成された本体部を備えた、ストッパ部材を準備するステップと、
前記ストッパ部材の前記第2端部を、前記ロードセル本体の前記第1貫通孔に挿入した後、当該ストッパ部材を前記第2連結部側に前進させつつ、前記案内部を前記第1貫通孔に挿通させることで、前記ストッパ部材の軸心を前記第1貫通孔の軸心と一致させるステップと、
前記案内部が前記第1貫通孔に挿通されている状態で、当該固定部を前記第1貫通孔に圧入するステップと、
を備えている、ロバーバル型ロードセルの製造方法。 - 前記第1貫通孔の内径と、前記案内部の外径との差が、0.03〜0.13mmである、請求項9に記載のロバーバル型ロードセルの製造方法。
- 前記案内部の軸方向の長さは、前記第1貫通孔の前記第1方向の長さの50%以上である、請求項9または10に記載のロバーバル型ロードセルの製造方法。
- 第1端部及び第2端部を有し第1方向に延びる第1ビーム部、第1端部及び第2端部を有し前記第1ビーム部と平行に延びる第2ビーム部、前記第1ビーム部及び前記第2ビーム部の前記第1端部同士を連結する第1連結部、及び前記第1ビーム部及び前記第2ビーム部の前記第2端部同士を連結し前記第1連結部と平行に延びる第2連結部を有し、矩形状に形成されたロードセル本体であって、前記第1連結部には、前記第1方向に延びる断面円形状の第1貫通孔が形成され、当該第1貫通孔は、前記第1連結部の外壁面に開放する断面円形状の案内孔と、当該案内孔と前記第2端部側で軸方向に隣接し、前記案内孔の内径よりも小径で、且つ前記案内孔と同軸に形成された断面円形状の固定孔と、を備え、前記第2連結部には、前記第1貫通孔と同軸の断面円形状の第2貫通孔が形成された、ロードセル本体を準備するステップと、
第1端部及び第2端部を有し、断面円形状に形成されたストッパ部材であって、前記第1端部に設けられ、前記第1貫通孔の案内孔の内径よりもわずかに小径で、且つ前記固定孔の内径よりも大径の固定部と、当該固定部から前記第2端部側に延び前記固定孔及び第2貫通孔の内径よりも小径の本体部と、を備えた、ストッパ部材を準備するステップと、
前記ストッパ部材の前記第2端部を、前記ロードセル本体の前記第1貫通孔に挿入した後、当該ストッパ部材を前記第2連結部側に前進させつつ、前記固定部を前記案内孔に挿通させることで、前記ストッパ部材の軸心を前記第1貫通孔の軸心と一致させるステップと、
前記固定部が前記案内孔に挿通されている状態で、当該固定部を前記固定孔に圧入するステップと、
を備えている、ロバーバル型ロードセルの製造方法。 - 前記固定部の外径と、前記案内孔の内径との差が、0.03〜0.13mmである、請求項12に記載のロバーバル型ロードセルの製造方法。
- 前記第2貫通孔には、前記第2連結部の内壁面に開放し、当該内壁面に近づくにしたがって径が大きくなるテーパ面が形成されている、請求項12または13に記載のロバーバル型ロードセルの製造方法。
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