(57)【要約】【課題】  他の機器に隣接して配置する場合に、ロードセルの内側の空間を有効に利用できるロードセルを提供する。【解決手段】  本発明に係るロードセル１００は、負荷をかけると歪みが生じる起歪体１と、起歪体１の歪みを検出する感圧部２と、を備えている。そして、起歪体１は、互いに平行な一対のビーム部３、４と、一対のビーム部３、４の両先端を連結する可動部５とを有し、これらによって全体がゲート状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷をかけると歪みが生じる起歪体と、該起歪体の歪みを検出する感圧部と、を備え、
前記起歪体は、互いに平行な一対のビーム部と、該一対のビーム部の両先端を連結する可動部とを有し、これらによって全体がゲート状に形成されている、ロードセル。
【請求項２】
前記一対のビーム部から前記可動部が着脱できるように構成されている、請求項１に記載のロードセル。
【請求項３】
連結部をさらに備え、該連結部は迂回して前記一対のビーム部の両基端を連結する、請求項１に記載のロードセル。
【請求項４】
前記連結部は、前記起歪体の内側で前記起歪体に沿うようにして形成されている、請求項３に記載のロードセル。
【請求項５】
前記連結部は、前記可動部に向かって突出するストッパ部材を有し、前記可動部は前記ストッパ部材に対応する位置に挿入孔が形成されており、前記ストッパ部材は所定幅の隙間が生じるように前記挿入孔に挿入されている、請求項４に記載のロードセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロバーバル機構を利用したロードセルに関し、特に他の機器に隣接して配置する場合に有効なロードセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
荷重を電気信号に変換するロードセルは様々な分野で利用されている。特に、秤量の分野では、被計量物の位置に影響を受けないロバーバル機構を利用したロバーバル型のロードセルが広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。図６は、一般的なロバーバル型のロードセル６００の概略を示した側面図であって、図６（ａ）はロードセルが歪む前の状態の図であり、図６（ｂ）はロードセルが歪んだ状態の図である。図６に示すように、一般的なロバーバル型のロードセル６００は、上部に位置する上ビーム部６０１と、下部に位置する下ビーム部６０２と、装置本体などの静止体Ｓに固定される固定部６０３と、鉛直方向に外力を受ける可動部６０４とから成り、全体として矩形の板枠形状を有している。そして、上ビーム部６０１及び下ビーム部６０２の外周面の両端には、合計４つのひずみゲージ６０５が貼着されている。
【０００３】
このように構成されたロードセル６００に、図６に示すよう計量台６０６を介して図中の矢印の方向に負荷をかけると、図６（ｂ）に示すように、上ビーム部６０１及び下ビーム部６０２が歪むことになる。この歪みに伴って、４箇所に貼着されたひずみゲージ６０５のうち図中の左上と右下に貼着されたひずみゲージ６０５は伸び、右上と左下に貼着されたひずみゲージ６０５は縮む。当然ながら、ロードセル６００に加わる負荷が大きくなれば、ひずみゲージ６０５の歪みの程度も大きくなる。一方、ひずみゲージ６０５は、その伸びや縮みの程度によって電気抵抗が変化するという特性を有している。そのため、ホイートストンブリッジ回路を用いてひずみゲージ６０５の電気抵抗を電圧に変換し、この電圧値を取得することで、ロードセル６００にかかる負荷の大きさを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４７１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなロードセルは単独で使用される場合もあるが、多くの場合、他の機器とともに装置内部に組み込まれて、その装置の一部を構成する。そして、ロードセルを含む装置をコンパクトにしようとする場合、ロードセルや他の機器をどのように配置するかが問題となる。ここで、より効率良く配置するためには、平面的な配置のみならず、立体的な配置についても考慮する必要がある。この点、図６に示すように、ロバーバル型のロードセルは内側に空間が存在することから、この空間を有効に利用したいところである。ところが、実際にはこの空間を貫いてモータなどの機器を配置することは難しく、実質的にロードセルの内側はデッドスペースとなっていた。
【０００６】
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あって、他の機器に隣接して配置する場合に、ロードセルの内側の空間を有効に利用できるロードセルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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あって、本発明に係るロードセルは、負荷をかけると歪みが生じる起歪体と、該起歪体の歪みを検出する感圧部と、を備え、前記起歪体は、互いに平行な一対のビーム部と、該一対のビーム部の両先端を連結する可動部とを有し、これらによって全体がゲート状に形成されている。かかる構成によれば、ロードセルのゲートをくぐるようにして、他の機器をロードセルの内側に配置することができる。
【０００８】
また、上記のロードセルにおいて、前記一対のビーム部から前記可動部が着脱できるように構成してもよい。かかる構成によれば、可動部を一時的に取り外すことにより、ロードセルの内側に配置される機器の取り付けや取り外し等の作業を容易に行うことができる。
【０００９】
また、上記のロードセルにおいて、連結部をさらに備え、該連結部は迂回して前記一対のビーム部の両基端を連結するようにしてもよい。かかる構成によれば、一対のビーム部の両基端を連結することで、ビーム部同士の距離の変化による感圧部の破損を防止することができるとともに、連結部はロードセルの内側に設置される機器への接触を回避することができる。
【００１０】
また、上記のロードセルにおいて、前記連結部は、前記起歪体の内側で前記起歪体に沿うようにして形成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、連結部を備えているにもかかわらず、ロードセルをコンパクトに形成することができる。
【００１１】
また、上記のロードセルにおいて、前記連結部は、前記可動部に向かって突出するストッパ部材を有し、前記可動部は前記ストッパ部材に対応する位置に挿入孔が形成されており、前記ストッパ部材は所定幅の隙間が生じるように前記挿入孔に挿入されるようにしてもよい。かかる構成によれば、ストッパ部材を短くすることができることから、自重によるたわみが減少し、より精度の高いストッパ機構を構成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ロードセルのゲートをくぐるようにして、他の機器をロードセルの内側に配置することができる。よって、他の機器に隣接して配置する場合に、ロードセルの内側の空間を有効に利用できるロードセルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロードセルの側面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るロードセルの側面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るロードセルを示した図であって、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が斜視図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るロードセルを示した図であって、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が斜視図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るロードセルを示した図であって、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が斜視図である。
【図６】一般的なロバーバル型のロードセルを示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るロードセルの実施形態について図を参照しながら説明する。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じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
まず、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るロードセル１００について説明する。図１は本実施形態に係るロードセル１００の側面図である。図１に示すように、本実施形態に係るロードセル１００は、起歪体１と、感圧部２と、から主に構成されている。さらに、起歪体１は、上ビーム部３と、下ビーム部４と、可動部５と、から主に構成されている。以下、各構成について順に説明する。
【００１６】
上ビーム部３は、起歪体１のうち上部に位置する部材である。上ビーム部３は水平方向に延在しており、基端側（紙面左側）が装置本体などの静止体Ｓに取り付けられている。例えば、上ビーム部３の基端側の端面に水平方向に延在する雌ねじを形成し、静止体Ｓの内側から雄ねじを取り付けることで上ビーム部３を静止体Ｓに取り付けることができる。また、上ビーム部３の内周面（下面）の両側には、上ビーム部３の伸延方向に対して直角の方向に伸延する溝状の切欠部６が形成されている。なお、上ビーム部３を含む起歪体１は、全てアルミニウムを材料としている。
【００１７】
下ビーム部４は、起歪体１のうち下部に位置する部材である。下ビーム部４は水平方向に延在しており、装置本体などの静止体Ｓに基端側が取り付けられている。例えば、下ビーム部４の基端側（紙面左側）の端面に水平方向に延在する雌ねじを形成し、静止体Ｓの内側から雄ねじを取り付けることで下ビーム部４を静止体Ｓに取り付けることができる。また、下ビーム部４の内周面（上面）の両側には、下ビーム部４の伸延方向に対して直角の方向に伸延する溝状の切欠部７が形成されている。なお、下ビーム部４は、上ビーム部３に対して平行に形成されおり、下ビーム部４と上ビーム部３とは対をなしている。
【００１８】
可動部５は、起歪体１のうち鉛直方向に延在する部分である。可動部５は、上ビーム部３と下ビーム部４の先端（紙面右側）同士を連結している。また、可動部５は、秤量の対象となる被計量物を載せるための計量台や計量容器などが取り付けられ、鉛直方向に負荷を受けて鉛直方向に変位する（図６参照）。なお、図１に示すように、本実施形態では、上ビーム部３、下ビーム部４、及び可動部５が一体となって起歪体１を形成しており、起歪体１の全体がゲート状に形成されている。
【００１９】
感圧部２は、内部にひずみゲージを有しており、起歪体１の歪みを検出する部分である。感圧部２は、上ビーム部３の外周面（上面）であって切欠部６に対応する位置、及び下ビーム部４の外周面（下面）であって切欠部７に対応する位置に貼着されている。上述したように、ロードセル１００に加わる負荷が大きくなれば、感圧部２（ひずみゲージ）の歪みの程度が大きくなって電気抵抗が変化する。そして、この電気抵抗を電圧に変換して取得することで、ロードセル１００にかかる負荷の大きさを検出することができる。
【００２０】
以上が第１実施形態に係るロードセル１００の構成である。以上のように、第１実施形態に係るロードセル１００は、一般的なロバーバル型のロードセルが備えている固定部（図６で符合６０３が付された部分）を備えていない。ただし、固定部を備えていない場合であっても、そもそも固定部は変位しないため、静止体Ｓが固定部の役割を果すことができ、ロードセル１００は正しく機能する。さらに、第１実施形態に係るロードセル１００は、ゲート状に形成されていることから、ロードセル１００のゲートをくぐるようにして、他の機器をロードセル１００の内側に配置することができる。よって、ロードセル１００を他の機器に隣接して配置する場合に、ロードセル１００の内側の空間を有効に利用することができる。
【００２１】
なお、ロードセル１００を静止体Ｓから取り外して持ち運ぶときなどは、想定外の力がはたらき、上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分の距離が大きく変動するような場合がある。この場合、上ビーム部３や下ビーム部４に貼着された感圧部２が破損してしまうおそれがあるため、保管時や搬送時には、上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分の距離を一定に保つ必要がある。そこで、ロードセル１００を静止体Ｓから取り外して持ち運び等する場合は、剛性の高い金属製の板などで構成された輸送用部品に、上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分の両方を所定の間隔を維持した状態で固定するのが望ましい。これにより、上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分の距離は一定に保たれる。
【００２２】
また、輸送用部品をロードセル１００に取り付けたままでロードセル１００を静止体Ｓに固定することができ、かつ、静止体Ｓにロードセル１００を固定した後には搬送用部品をロードセル１００から取り外せるように構成してもよい。かかる構成によれば、輸送時など感圧部２が破損するおそれが高い場合には輸送用部品を用いてこれを防止しつつ、感圧部２が破損するおそれが低い場合には輸送用部品を外して、ロードセル１００の内側の空間を有効に利用することができる。
【００２３】
（第２実施形態）
次に、図２を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るロードセル２００について説明する。図２は、第２実施形態に係るロードセル２００の側面図である。
【００２４】
図２に示すように、第２実施形態に係るロードセル２００は、上ビーム部３、下ビーム部４、及び可動部５から成る起歪体１と、感圧部２とを備えている点で、第１実施形態に係るロードセル１００と共通する。ただし、第１実施形態に係るロードセル１００では上ビーム部３、下ビーム部４、及び可動部５が一体に形成されていたのに対し、第２実施形態に係るロードセル２００は、可動部５が一対のビーム部（上ビーム部３及び下ビーム部４）から着脱できるように構成されている点で両者は異なる。以下、第２実施形態に係るロードセル２００の具体的な構成について、特に第１実施形態に係るロードセル１００と相違する部分を中心に説明する。
【００２５】
第２実施形態に係るロードセル２００は、起歪体１を備えており、この起歪体１は、上ビーム部３と、下ビーム部４と、可動部５と、一対の連結ねじ８と、から主に構成されている。上ビーム部３の先端付近には鉛直方向に延在する貫通孔９が形成されている。同様に、下ビーム部４の先端付近にも鉛直方向に延在する貫通孔１０が形成されている。可動部５は角柱の形状を有しており、上面のうち上ビーム部３の貫通孔９に対応する位置に雌ねじ１１が形成されているとともに、下面のうち下ビーム部４の貫通孔１０に対応する位置にも雌ねじ１２が形成されている。さらに、上ビーム部３の外側から貫通孔９を貫通して、可動部５の上面側に形成された雌ねじ１１に連結ねじ８が締結されており、また、下ビーム部４の外側から貫通孔１０を貫通して、可動部５の下面側に形成された雌ねじ１２にも連結ねじ８が締結されている。
【００２６】
第２実施形態に係るロードセル２００は以上のような構成を備えているため、上下の連結ねじ８をそれぞれ締め付けることにより、可動部５を上ビーム部３及び下ビーム部４に固定することができ、また、上下の連結ねじ８を緩めて取り外すことにより、可動部５を上ビーム部３及び下ビーム部４から取り外すことができる。このように、第２実施形態に係るロードセル２００は、可動部５が上ビーム部３及び下ビーム部４（一対のビーム部）から着脱できるように構成されているため、例えば、ロードセル２００の内側に機器を設置したり、取り外したりする作業を行う場合に、一時的に可動部５を取り外せば、それらの作業を容易に行うことができる。
【００２７】
（第３実施形態）
次に、図３を参照しながら、本発明の第３実施形態に係るロードセル３００について説明する。図３は第３実施形態に係るロードセル３００を示した図であって、図３（ａ）が側面図であり、図３（ｂ）が斜視図である。
【００２８】
図３に示すように、本実施形態に係るロードセル３００は、上ビーム部３、下ビーム部４、及び可動部５から成る起歪体１と、感圧部２とを備えている点で、第１実施形態に係るロードセル１００と共通する。ただし、第３実施形態に係るロードセル３００は、連結部１３をさらに備えている点で、第１実施形態に係るロードセル１００と構成が異なる。以下、第３実施形態に係る連結部１３の具体的な構成について説明する。
【００２９】
連結部１３は、上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分の距離を一定に保つ機能を有している。上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分の距離を一定に保つのは、この距離が大きく変動すると感圧部２が破損するおそれがあるからである。なお、本実施形態に係る連結部１３は、上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分を直線的に連結するのではなく、迂回して上ビーム部３の基端部分を下ビーム部４の基端部分とを連結している。ここで、「迂回する」とは、遠回りして上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分を連結していることをいう。より具体的には、連結部１３は、上ビーム部３の基端部分から上ビーム部３に対して垂直に延在する上枠部１４と、下ビーム部４の基端部分から下ビーム部４に対して垂直に延在する下枠部１５と、上枠部１４と下枠部１５の先端部分を連結する縦枠部１６から構成されている。つまり、第３実施形態に係る連結部１３は、上ビーム部３及び下ビーム部４に対して垂直な方向へ迂回するように形成されているとともに、その形状が矩形に形成されている。
【００３０】
以上のように、第３実施形態に係るロードセル３００は連結部１３を備えており、この連結部１３が迂回して上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分を連結するため、ロードセル３００の内側に機器が配置されても、連結部１３はこの機器を迂回することができる。これらの説明から理解されるように、連結部１３は図３で図示した形態に限られるものではなく、他の機器の形状や配置に対応して連結部１３の形状等を変更してもよい。つまり、連結部１３の大きさや形状は配置された機器を迂回できる限りどのような形状であっても良く、例えば連結部１３が円弧状であってもよい。また、ロードセル３００の内側に配置される機器の形状や配置に応じて連結部１３を交換できるように、連結部１３を取り外し可能に構成してもよい。
【００３１】
（第４実施形態）
次に、図４を参照しながら、本発明の第４実施形態に係るロードセル４００について説明する。図４は第４実施形態に係るロードセル４００を示した図であって、図４（ａ）が側面図であり、図４（ｂ）が斜視図である。
【００３２】
図４に示すように、第４実施形態に係るロードセル４００は、上ビーム部３、下ビーム部４、及び可動部５から成る起歪体１と、感圧部２と、連結部１３とを備えている点で、第３実施形態に係るロードセル３００と共通する。ただし、第４実施形態に係るロードセル４００は、連結部１３の具体的な構成が、第３実施形態に係るロードセル３００の場合と異なる。以下、第４実施形態に係る連結部１３の具体的な構成について説明する。
【００３３】
第４実施形態に係る連結部１３は、第３実施形態の場合と同様に迂回して上ビーム部３の基端部分と下ビーム部４の基端部分を連結するが、それだけではなく、起歪体１の内側で起歪体１に沿うようにして形成されている。より具体的には、連結部１３は、上ビーム部３の内側であってその基端部分から上ビーム部３に対して平行に延在する上枠部１４と、下ビーム部４の内側であってその基端部分から下ビーム部４に対して平行に延在する下枠部１５と、可動部５の内側において上枠部１４と下枠部１５の先端を連結する縦枠部１６から構成されている。なお、連結部１３と起歪体１（上ビーム部３、下ビーム部４、及び可動部５）との間には、所定幅の隙間が形成されている。ロードセル４００に負荷がかかると起歪体１は変位するのに対して連結部１３は変位しないため、ロードセル４００に負荷がかかって起歪体１が大きく変位すると、起歪体１と連結部１３とが接触して、ロードセル４００が正しく機能しないおそれがあるからである。
【００３４】
以上のように、第４実施形態に係るロードセル４００は、連結部１３が起歪体１の内側で起歪体１に沿うようにして形成されているため、第３実施形態に係るロードセル３００に比べ、ロードセル４００全体をコンパクトに構成することができる。また、第４実施形態に係るロードセル４００は、全体が板状に形成されているため、加工が容易で製造コストを抑えることもできる。
【００３５】
（第５実施形態）
次に、図５を参照しながら、本発明の第５実施形態に係るロードセル５００について説明する。図５は第５実施形態に係るロードセル５００を示した図であって、図５（ａ）が側面図であり、図５（ｂ）が斜視図である。
【００３６】
図５に示すように、第５実施形態に係るロードセル５００は、連結部１３が起歪体１の内側で起歪体１に沿うようにして形成されている点で、第４実施形態に係るロードセル４００と共通する。ただし、第５実施形態に係るロードセル５００は、連結部１３がストッパ部材１７を備えている点で第４実施形態に係るロードセル４００と構成が異なる。以下、第５実施形態に係るロードセル５００の具体的な構成について説明する。
【００３７】
第５実施形態に係る連結部１３は、可動部５に向かって突出する円柱状のストッパ部材１７を有している。例えば、連結部１３の縦枠部１６の中央付近に水平方向に延在する断面が円形の嵌め込み孔を形成し、その嵌め込み孔に円柱状のストッパ部材１７を圧入することで、連結部１３の縦枠部１６にストッパ部材１７を固定することができる。また、可動部５のストッパ部材１７に対応する部分には、挿入孔１８が形成されている。そして、挿入孔１８の内径はストッパ部材１７の外径よりも大きく形成されている。そのため、ロードセル５００に負荷がかかっていないとき、ストッパ部材１７は所定幅の隙間が生じるように挿入孔１８に挿入された状態となる。
【００３８】
以上のように、第５実施形態に係るロードセル５００は、連結部１３のストッパ部材１７が所定幅の隙間が生じるように可動部５の挿入孔１８に挿入されている。そのため、可動部５に負荷がかかって（大きく変位して）上記の隙間の幅だけ変位すると、挿入孔１８の内面がストッパ部材１７の外面に接触し、可動部５の移動が制限される。よって、ロードセル５００に過度な負荷がかかってロードセル５００（感圧部２）が破損してしまうのを防ぐことができる。さらに、第５実施形態に係るロードセル５００によれば、連結部１３の縦枠部１６が起歪体１の可動部５に非常に近いため、ストッパ部材１７の長さを短くすることができる。これにより、ストッパ部材１７の自重によるたわみが軽減され、１００分の１ミリ単位で調整が必要な挿入孔１８との隙間を精度良く形成することができる。
【００３９】
以上、本発明に係る第１実施形態乃至第５実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、他の機器に隣接して配置する場合に、ロードセルの内側の空間を有効に利用できるロードセルを提供することができる。よって、ロードセルの技術分野において有益である。
【符号の説明】
【００４１】
１  起歪体
２  感圧部
３  上ビーム
４  下ビーム
５  可動部
１３  連結部
１７  ストッパ部材
１８  挿入孔
１００、２００、３００、４００、５００  ロードセル
Ｓ  静止体
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010261731.tif 000005
【図４】
2010261731.tif 000006
【図５】
2010261731.tif 000007
【図６】
2010261731.tif 000008