JPH102812A - ロードセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測精度を高め、併せて、小型化および省ス
ペース化を実現したロードセルを提供する。 【解決手段】 中央部に位置する荷重負荷部１を、歪ゲ
ージ３を設けた起歪部４によって固定部２に連結し、そ
の固定部２に形成した、固定側部材への据付け面１１，
１２を、固定部２の中立面の近傍に位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、物品の秤量等に
用いて高い計測精度をもたらすことができるロードセル
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１に示すように、中央部に位置する
荷重負荷部１と、この荷重負荷部１を取り囲む枠型状の
固定部２とを、歪ゲージ３を取り付けた起歪部４によっ
て連結してなるロードセルの、固定側部材への従来の一
般的な取付けは、図１１（ｂ）に示すように、荷重負荷
部１の底面より下方に位置する固定部２の底面５を、た
とえば基礎床面６に直接的に面接触させ、そしてその固
定部２を、そこに設けたボルト孔７に挿通させたボルト
８をもって締付固定することにより行っており、ここで
は、固定部２の底面５および、ボルト８の頭部によって
締め込まれる座ぐり面のそれぞれが、固定部２、ひいて
は、ロードセルの、固定側部材への据付け面として機能
する。

【０００３】このようにして取付けたロードセルは、た
とえば、荷重負荷部１への垂直荷重Ｗの作用に際し、主
には起歪部４を変形させるとともに、その変形量を歪ゲ
ージ３にて検出することで、荷重負荷部１に載置された
重量の計測を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ロードセルにおいては、荷重負荷部１への荷重Ｗの作用
に当り、全ての変形を起歪部４に完全に集中させること
は実質的に不可能であり、通常は、図１２に断面図で模
式的に示すように、ロードセルの中立面９より荷重Ｗの
作用側には圧縮変形が、それとは反対の側には伸長変形
がそれぞれ生じ、その中立面９が、その全体にわたって
下方へ突出する向きに撓み変形することになる。

【０００５】ここで、ロードセルのこのような伸縮変形
の量が、負荷された荷重Ｗに比例して発生し、また、荷
重Ｗの、増加時と減少時との間で変形量にヒステリシス
が生じない場合はとくに問題を生じることはないが、現
実には、ボルト７の締め込みによって、固定部底面５と
基礎床面６との間およびボルト頭部と座ぐり面との間の
それぞれに大きな摩擦力が作用しており、それらの摩擦
力、なかでも、底面５と床面６との間の摩擦力が、上述
したような伸縮変形および復元を著しく妨げるが故に、
ロードセルの、直線性、再現性等についての性能、ひい
ては、計測精度が低下するという不都合があった。

【０００６】そこで従来は、固定部２の上述したような
変形および、それに起因する変位を十分に拘束してロー
ドセルの計測精度の向上をもたらすべく、ボルト８の締
付力を高めて、それぞれの摩擦力（締付力×摩擦係数）
の一層の増大をもたらすことで対処していた。

【０００７】しかるに、このような従来技術にあって
は、ロードセルの取付けに当って、各ボルトの締付力を
正確に管理することが必要になる他、ロードセルの定格
荷重の増加に応じて、ボルト径および締付力を大きくす
ることが必要になって、ロードセルの小型化および省ス
ペース化の妨げとなるのみならず、これによってもまた
締付力に自づと限界を生じ、常に高い計測精度をもたら
すことが不可能になるという問題があった。

【０００８】この発明は、従来技術の有するこのような
問題点を有利に解決したロードセルを提供するものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明のロードセル
は、中央部に位置する荷重負荷部を、歪ゲージを設けた
起歪部によって固定部に連結し、その固定部に形成し
た、固定側部材への据付け面を、固定部、ひいては、ロ
ードセルの中立面上もしくはその近傍に位置させたもの
である。

【００１０】ここにおいて、固定部を、たとえば上下両
方向から挟み込むことによって固定側部材に取付ける型
式のロードセルでは、挟み込まれる上下二面の据付け面
を有し、従って、それらの両据付け面はともに、所要の
取付け強度との関連において、中立面の近傍に、その面
と実質的に平行に位置することになる。

【００１１】また、固定部を、たとえばそこに設けたね
じ穴の作用下で、固定側部材に押し付け、または引き寄
せてその固定側部材に取付ける型式および、固定部を、
固定側部材上に載置する型式のロードセルでは、固定側
部材に接する一の据付け面を有し、その据付け面は、好
ましくは中立面上に位置することになる。

【００１２】このようなロードセルのうち、前者の型式
のものにあっては、とくには、中立面と、固定側部材に
接する一方の据付け面との間の距離を従来技術に比して
はるかに小さくすることができ、それにより、たとえ
ば、下方側の据付け面が固定側部材の上面に接する場合
に、荷重負荷部への荷重の作用に際して、その据付け面
に作用する伸長方向の力を十分小ならしめることができ
るので、前記据付け面を、ボルトその他によって固定側
部材に締付固定等するに当っては、小さな締付力等によ
って、上述したような伸長方向の力に効果的に対抗すこ
とができ、それ故に、固定部に対する大きな締付力等を
必要とすることなしに、それぞれの据付け面の伸縮変形
を有効に拘束してロードセルの計測精度を大きく向上さ
せることができる。

【００１３】この一方で、小さな締付力等をもって、据
付け面の変形を有効に拘束し得ることから、ボルト寸法
の小型化、固定部の薄肉、小型化等が可能となり、ロー
ドセル全体の小型化、省スペース化を図ることができ
る。

【００１４】そしてまた、後者の型式のロードセルにあ
っては、とくには、中立面上に存在する据付け面にて固
定部、ひいては、ロードセルを固定側部材にセットする
ことにより、それの荷重負荷部に荷重が作用しても、そ
の据付け面には伸縮いずれの変形も生じないことから、
ロードセルに、それの直線性、再現性等を妨げる摩擦力
が発生することがなく、従って、所要の締付力等の大小
を云々するまでもなく、計測精度の一層の向上および、
ロードセル全体の小型化、省スペース化を十分に実現す
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に示すところに基づいて説明する。図１はこの発明の
一の実施形態をその要部について示す断面図である。こ
こで、ロードセルの全体構成は、従来技術で述べたとこ
ろと同様とし、同様の構成部分はそれと同一の番号で示
す。

【００１６】ここでは、中央部に位置する荷重支持部１
を、起歪体４によって固定部２に連結したところにおい
て、その固定部２の、ボルト孔７の形成部分と対応する
位置に、固定部２の中立面、ひいては、ロードセルの中
立面９に近接して位置する、図では上下のそれぞれの据
付け面１１，１２を設ける。ここで、これらの据付け面
１１，１２のそれぞれは、固定部２の上下それぞれの表
面から大きく窪ませて設けた窪み部底壁を形成して、中
立面９と平行をなし、好ましくは、その中立面９から等
距離に位置する。

【００１７】ところで、両据付け面間の薄肉部の厚みｔ
は、荷重支持部１への荷重の負荷に際してそこに作用す
る剪断力および曲げモーメントならびに、両据付け面１
１，１２に作用する伸縮方向の力の他、ボルト締付力等
の外力を考慮して、ロードセルの所要の取付強度をもた
らし得る限りにおいてできるだけ薄くすることが好まし
い。

【００１８】なおここにおいて、それぞれの据付け面１
１，１２を取り囲んで位置する、固定部２の厚肉部は、
据付け面間の薄肉部を十分に補強するとともに、固定部
全体に所要の強度を付与すべく機能する。従って、上記
薄肉部がそれ自体にて十分高い強度をもたらし得る場合
には、固定部２をその全体にわたって薄肉部とすること
もできる。

【００１９】このような構成としたロードセルの、固定
側部材への取付けは、取付基台１９に、そこから上方へ
突出する突部２１を一体形成し、その突部２１の高さ
を、図示のように、それの頂面を下方の据付面１２に接
触させてロードセルを支持して、下方側窪み部１４より
幾分下方へ突出するものとしたところにおいて、その突
部２１の頂面上に載置したロードセルの、それぞれの据
付け面間の薄肉部１５に上方から貫通させたボルト１６
の、前記突部２１に形成した雌ねじ部への締め込みによ
って、薄肉部１５を、その突部２１とボルト頭部１６ａ
との間に所要の強さで挟持することにより行うことがで
きる。

【００２０】ロードセルのこのような取付け態様によれ
ば、それぞれの据付け面１１，１２が中立面９に十分近
接して位置することにより、前述したように、荷重支持
部１に荷重が作用する場合の据付け面１１，１２の伸縮
変形を、ボルト１６の小さな締付力によって有効に阻止
してロードセルの計測精度を大きく向上させることがで
きる。従ってここでは、ロードセルの定格荷重の増大に
対しても、ボルト径、締付力等の増加なしに十分に対処
することが可能となり、ロードセルの小型化および省ス
ペース化を有効に実現することができる。

【００２１】ここにおいて、ボルト頭部１６ａの据付け
面１１への接触面積と、中空スペーサ１３の、据付け面
１２への接触面積との相対関係は同等程度であることが
好ましい。また、ボルト頭部１６ａの周面および、突部
２１のそれぞれの外周面と、上方側窪み部１８および下
方側窪み部１４のそれぞれの窪み周壁との間には若干の
隙間を設けることが好ましく、これによれば、ボルト１
６の伸長変形、突部２１の圧縮変形、固定部２の撓み変
形等の弾性変形に際して、ボルト頭部１６ａおよび突部
２１が窪み周壁に接触して、そこに、性能低下の原因と
なる不要な摩擦が生じるのを十分に防止とすることがで
きる。

【００２２】このような構成としたロードセルの、固定
側部材への取付けは、たとえば、基礎床面６上に載置さ
れて、固定側部材の一部を構成する中空スペーサ１３の
頂面を下方の据付け面１２に接触させて、下方側窪み部
１４の深さより丈高のその中空スペーサ１３にてロード
セルを持上げ支持した状態で、それぞれの据付け面間の
薄肉部１５および中空スペーサ１３に貫通させたボルト
１６を、基礎床に設けた雌ねじ部材１７等にねじ込ん
で、前記薄肉部１５を、中空スペーサ１３と、上側の窪
み部１８に進入したボルト頭部１６ａとの間に所要の強
さで挟持することによって行うことができる。

【００２３】図２は、ロードセルの他の取付け態様を示
す断面図であり、図２（ａ）に示す態様は、たとえば、
基礎床面６上に載置されて、固定側部材の一部を構成す
る中空スペーサ１３の頂面を下方の据付け面１２に接触
させて、下方側窪み部１４の深さより丈高のその中空ス
ペーサ１３にてロードセルを持上げ支持した状態で、そ
れぞれの据付け面間の薄肉部１５および中空スペーサ１
３に貫通させたボルト１６を、基礎床に設けた雌ねじ部
材１７等にねじ込んで、前記薄肉部１５を、中空スペー
サ１３と、上側の窪み部１８に進入したボルト頭部１６
ａとの間に所要の強さで挟持したものである。

【００２４】また、図２（ｂ）に示す態様は、取付基台
１９に、その下方側から貫通させたボルト１６を、中空
スペーサ１３および薄肉部ボルト孔のそれぞれに挿通さ
せ、そしてそのボルト１６の先端部分にナット２０を螺
合させることによって、薄肉部１５を、そのナット２０
と中空スペーサ１３との間に所要の強さで挟持したもの
である。

【００２５】以上のような取付け態様によってもまた、
両据付け面１１，１２が中立面９に近接して位置するこ
とから、図１について述べたと同様の作用効果をもたら
すことができる。

【００２６】なおこれらの取付態様にあっては、中空ス
ペーサ１３が基礎床面６もしくは取付基台１９と別体を
なすことから、そのスペーサ１３の下面と、基礎床面６
もしくは取付基台表面との間に、従来技術で述べたと同
様の、摩擦力に関連する問題の発生が危惧されることに
なるも、実際の試験の結果によれば、直線性、再現性等
につき、従来技術に比してはるかにすぐれた性能をもた
らすことができた。

【００２７】これはすなわち、中空スペーサ１３が、固
定部２、基礎床面６等に比してより圧縮変形等し易い物
性を有しており、中立面９の撓み変形に当って、そのス
ペーサ１３は、床面６等に対して変位することなしに、
それ自身の弾性変形をもって、上記撓み変形に起因して
もたらされるエネルギーを吸収したことによるものと思
われる。

【００２８】ところで、ロードセルの構成は、図３に示
すように、荷重負荷部１の平面輪郭形状を円形とすると
ともに、固定部２の平面形状を、その荷重負荷部１を取
り巻く環状形状とし、そして起歪体４の中心軸線の延長
線上で環状固定部２にボルト孔７を設けたものとするこ
ともでき、また、図４に示すように、ほぼ方形枠形状を
なす固定部２の内側に、その固定部２の対角方向に延び
る起歪部４によって、これも方形をなす荷重負荷部１
を、固定部２に対して９０°変位させた姿勢で連結する
とともに、固定部２の角隅部にボルト孔７を設けたもの
とすることもでき、さらには図５に示すように、図３に
示したと同様の荷重負荷部１と固定部２とを、薄肉環状
の起歪部４にて連結し、その起歪部４の上下の各面に複
数枚の歪ゲージ３を設けたものとすることもでき、これ
らのいずれにおいても、据付け面１１，１２を前述のよ
うに形成することで、前述したところと同様の作用効果
をもたらすことができる。

【００２９】なお、これらのロードセルにおいて、荷重
負荷部１および固定部２の平面輪郭形状、起歪部４の位
置および本数、歪ゲージ３の取付位置および枚数等は所
要に応じて適宜に変更することができる。

【００３０】図６〜８はそれぞれ、全体としてビーム上
をなす他の形態のロードセルを示す図であり、図６に示
すロードセルは、中央部に位置して上向きの突部２２を
有する荷重負荷部１を、その両側部に位置する起歪部４
によってそれぞれの固定部２に一体に連結するととも
に、各固定部２に、それの幅方向の中心軸線上に位置す
るボルト孔７を設け、そしてこのボルト孔７の形成部分
と対応する位置に、上述の場合と同様の据付け面１１，
１２を設けたものである。ここで、起歪部４の歪ゲージ
３は、起歪部４に上下方向に設けた貫通孔４ａの壁面に
貼着等によって取付ける。

【００３１】かかるロードセルは、中立面９に十分近接
して位置するそれぞれの据付け面１１，１２の作用下
で、それをたとえば図１について述べたように基礎床面
６に取付けることによって、前述したと同様の作用効果
をもたらすことができる。

【００３２】また、図７に示すロードセルは、とくに、
起歪部４で、その両側面に水平抉り部４ｂを形成すると
ともに、幅方向の中央部に位置する抉り残し端壁４ｃに
歪ゲージ３を取付けたものであり、その他の部分を、図
６に示すところと同様に構成したものである。

【００３３】さらに、図８に示すロードセルは、荷重負
荷部１から突部２２を省き、また、起歪部４に、それの
一方の側面から他方の側面に貫通する、輪郭形状がほぼ
Ｈ型の水平穴４ｄを設けるとともに、その起歪部４の上
下の外表面に歪ゲージ３を取付けたものである。ここ
で、歪ゲージ３は、水平穴４ｄの、上下の内壁面に取付
けることも可能である。これらのいずれのロードセルに
あっても、それぞれの据付け面１１，１２の作用に基づ
いて所要の作用効果を十分に発揮させることができる。

【００３４】図９は、据付け面の他の構成態様を示す要
部縦断面図であり、これは、荷重負荷部１に、起歪部４
によって連結される固定部２の所要の固定個所に、その
固定部２の下面側から窪む一の窪み部２３を設け、その
窪み部２３の底壁を形成する据付け面２４を中立面９上
に位置させたものである。

【００３５】このようなロードセルの取付けは、たとえ
ば図示のように、中空スペーサ１３による据付け面２４
の支持下で、取付基台１９および中空スペーサ１３のそ
れぞれに下方側から挿通させたボルト１６の先端部分
を、固定部２に形成した雌ねじ部に螺合させ、これによ
って、据付け面２４を、中空スペーサ１３に所要の力で
引き寄せ固定することにより行うことができ、これによ
れば、ロードセルはその中立面上で固定側部材に取付け
られることになる。

【００３６】従ってここでは、荷重負荷部１への荷重の
負荷に際して、据付け面２４に伸縮いずれの変形も生じ
ることはなく、これがため、小さな締付力にてロードセ
ルを固定側部材に取付けて、不要な摩擦力の発生を十分
に防止することができるとともに、ロードセルの計測精
度を大きく向上させることができる。

【００３７】なお、図に示すところにおいて、中空スペ
ーサ１３を取付基台１９に一体形成することも可能であ
り、その場合には、一層すぐれた作用効果をもたらすこ
とができる。

【００３８】図１０は、ロードセルの他の形態を示す部
分断面側面図であり、これは、基礎床面６上に配設し
た、固定側部材の一部としての突状支持部材２５によっ
て、中立面９上に位置する据付け面２６を支持したもの
であり、これによれば、固定部２をボルト等によって固
定側部材に締付け固定等することなくそこに据付けるこ
とができ、このことによってもまた、図９に示したもの
と同様の作用効果をもたらすことができる。

【００３９】ところで、図１０（ｂ）に示すものは、ロ
ードセル上への車両等の乗り上げを容易ならしめるべ
く、突状支持部材２５に乗り上げ傾斜台２７を一体に構
成したものである。

【００４０】

【発明の効果】かくして、この発明によれば、とくに
は、ロードセルの固定部に設けた、固定側部材への据付
け面を、その固定部、ひいては、ロードセルの中立面上
もしくはその近傍に位置させることによって、ロードセ
ルの計測精度を大きく向上させ、併せてロードセルの小
型化および、それに伴う省スペース化を有効に実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一の実施形態を示す要部断面図であ
る。

【図２】他の取付け態様を示す要部断面図である。

【図３】この発明の他の実施形態を示す図である。

【図４】この発明の他の実施形態を示す図である。

【図５】この発明のさらに他の実施形態を示す図であ
る。

【図６】他のタイプのロードセルの実施形態を示す図で
ある。

【図７】他の実施形態を示す図である。

【図８】さらに他の実施形態を示す図である。

【図９】据付け面の他の構成態様を示す要部断面図であ
る。

【図１０】さらに他の形態を示す部分断面側面図であ
る。

【図１１】従来構造を示す図である。

【図１２】ロードセルの変形状態を例示する断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 荷重負荷部 ２ 固定部 ３ 歪ゲージ ４ 起歪部 ４ａ 貫通孔 ４ｂ 水平抉り部 ４ｃ 抉り残し端壁 ４ｄ 水平穴 ６ 基礎床面 ７ ボルト孔 ９ 中立面 １１，１２，２４，２６ 据付け面 １３ 中空スペーサ １４，１８，２３ 窪み部 １５ 薄肉部 １６ ボルト １６ａ ボルト頭部 １７ 雌ねじ部材 １９ 取付基台 ２０ ナット ２１，２２ 突部 ２５ 突状支持部材 ２７ 乗り上げ傾斜台 ｔ 薄肉部の厚み

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部に位置する荷重負荷部を、歪ケー
   ジを設けた起歪部によって固定部に連結し、その固定部
   に形成した、固定側部材への据付け面を、固定部の中立
   面上もしくはその近傍に位置させてなるロードセル。