(57)【要約】【課題】  小さな荷重を精度よく検出することができるとともに、押す力を偏らせることなく真っ直ぐに伝達させることができ、且つ、横方向への構造物の突出を防止したロードセルを提供すること。【解決手段】  駆動源に接続される基部と、上記基部に連設され歪検出素子が設置された変形部と、上記変形部の反基部側に上記基部と同軸上に連設され対象物を直接又は間接に押圧・付勢するラムと、を具備し、上記変形部の一端側と上記基部の一端側が接続されるとともに、上記変形部の他端側と上記ラムの他端側が接続されていることを特徴とするもの。【選択図】図３
2015044214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に接続される基部と、
上記基部に連設され歪検出素子が設置された変形部と、
上記変形部の反基部側に上記基部と同軸上に連設され対象物を直接又は間接に押圧・付勢するラムと、
を具備し、
上記変形部の一端側と上記基部の一端側が連設されているとともに、上記変形部の他端側と上記ラムの他端側が連設されていることを特徴とするロードセル。
【請求項２】
請求項１記載のロードセルにおいて、
上記変形部と上記基部との接続部と上記変形部と上記ラムとの接続部が上記変形部の中心に対して点対称に配置されていることを特徴とするロードセル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のロードセルにおいて、
上記歪検出素子は複数設置されていることを特徴とするロードセル。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかに記載のロードセルにおいて、
上記変形部の中心に貫通部が形成されていることを特徴とするロードセル。
【請求項５】
請求項４記載のロードセルにおいて、
上記貫通部内に上記歪検出素子が設置されていることを特徴とするロードセル。
【請求項６】
請求項５記載のロードセルにおいて、
上記貫通部は円形であることを特徴とするロードセル。
【請求項７】
請求項６記載のロードセルにおいて、
上記歪検出素子が４つ設置されており、
上記歪検出素子のそれぞれは上記貫通部の内周面の周方向に９０°毎に配置されており、
対向・配置された上記歪検出素子どうしを結ぶ直線が上記基部から上記ラムに向かう方向に対して約４５°傾斜された状態となっていることを特徴とするロードセル。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れかに記載のロードセルにおいて、
上記基部と上記変形部と上記ラムとは一体の部材であることを特徴とするロードセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電動プレス装置の先端に取り付けられるロードセルに係り、特に、小さな荷重を精度よく検出することができるとともに、基部側からの押圧力を偏らせることなく真っ直ぐにラム側に伝達することができ、且つ、押圧方向に対して直交する側への構造物の突出を防止することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のロードセルとしては、次のようなものが知られていた。
まず、特許文献１や特許文献２に記載されたロードセルは、低背の略円筒形状を成す固定台と、略円筒形状のラムと、上記固定台とラムとを接続し歪ゲージが設置された略円筒形状の縮径部と、から構成されている。そして、荷重を加えられた際の上記縮径部の変形を上記歪ゲージで検出するものである。
しかし、このようなロードセルは、上記歪ゲージが設置された縮径部が変形し難く、小さな荷重を精度よく検出するのには向かないという欠点があった。
【０００３】
一方、小さな荷重の検出に適したロードセルとして、例えば、図８に示すような平行ビーム型ロードセル２０１が存在している。上記平行ビーム型ロードセル２０１は、ロードセル本体２０３と、このロードセル本体２０３の図８中上側と下側に、例えば、それぞれ２個ずつ（合計４個）設置された歪ゲージ２０５、２０５、２０５、２０５と、から構成されている。また、上記ロードセル本体２０３の略中央部分は貫通されていて、貫通部２０７が形成されている。この貫通部２０７の図８中上下に２つの平行ビーム２０９ａ、２０９ｂが設けられた構成になっている。
【０００４】
そして、上記平行ビーム型ロードセル２０１は、例えば、上記ロードセル本体２０３の図８中右上側に直動型のアクチュエータのロッド２１１が接続されるとともに、上記ロードセル本体２０３の図８中左下側に押圧用治具２１３が接続され、この押圧用治具２１３を介して図示しない対象物を押圧・付勢する。
【０００５】
上記押圧用治具２１３を介して上記図示しない対象物を押圧・付勢する際、その押圧力Ｆを一定の大きさに制御する必要がある。そこで、押圧・付勢時の上記ロードセル本体２０３の歪を上記歪ゲージ２０５、２０５、２０５、２０５により検出し、押圧力Ｆを算出することによって押圧力を一定に制御する。
【０００６】
また、前述したように、上記ロードセル本体２０３には上記貫通部２０７が形成されていて、上記貫通部２０７の図８中上下に２つの平行ビーム２０９ａ、２０９ｂが設けられており、小さな荷重でも変形し易くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−９８３４９号公報
【特許文献２】特開２０１１−８８１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記従来の構成では、次のような問題があった。
まず、上記平行ビーム型ロードセル２０１は、前述したように、例えば、上記ロードセル本体２０３の図８中右上側に直動型のアクチュエータのロッド２１１が接続されるとともに、上記ロードセル本体２０３の図８中左下側に押圧用治具２１３が接続されて使用される。そのため、上記ロッド２１１によって加えられた押圧力Ｆは、上記ロッド２１１の軸から図８中左側にずれて上記押圧用治具２１３側へ伝達される。
そのため、上記押圧用治具２１３を介した図示しない対象物を押圧する方向が、鉛直方向に対して傾斜した方向になってしまい、対象物を真っ直ぐに押圧することができないという問題があった。
【０００９】
また、上記平行ビーム型ロードセル２０１は、上記したように、上記ロードセル本体２０３の図８中右上側に上記ロッド２１１が接続されるとともに、上記ロードセル本体２０３の図８中左下側に上記押圧用治具２１３が接続されて使用されるため、図８中左右方向に大きく突出した構成になってしまい、平行ビーム型ロードセル２０１を用いた装置をコンパクトにすることが困難であるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、このような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、小さな荷重を精度よく検出することができるとともに、基部側からの押圧力を偏らせることなく真っ直ぐにラム側に伝達することができ、且つ、押圧方向に対して直交する側への構造物の突出を防止することができるロードセルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するべく請求項１に記載されたロードセルは、駆動源に接続される基部と、上記基部に連設され歪検出素子が設置された変形部と、上記変形部の反基部側に上記基部と同軸上に連設され対象物を直接又は間接に押圧・付勢するラムと、を具備し、上記変形部の一端側と上記基部の一端側が連設されているとともに、上記変形部の他端側と上記ラムの他端側が連設されていることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載されたロードセルは、請求項１記載のロードセルにおいて、上記変形部と上記基部との接続部と上記変形部と上記ラムとの接続部が上記変形部の中心に対して点対称に配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載されたロードセルは、請求項１又は請求項２記載のロードセルにおいて、上記歪検出素子は複数設置されていることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載されたロードセルは、請求項１〜請求項３の何れかに記載のロードセルにおいて、上記変形部の中心に貫通部が形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載されたロードセルは、請求項４記載のロードセルにおいて、上記貫通部内に上記歪検出素子が設置されていることを特徴とするものである。
また、請求項６に記載されたロードセルは、請求項５記載のロードセルにおいて、上記貫通部は円形であることを特徴とするものである。
また、請求項７に記載されたロードセルは、請求項６記載のロードセルにおいて、上記歪検出素子が４つ設置されており、上記歪検出素子のそれぞれは上記貫通部の内周面の周方向に９０°毎に配置されており、対向・配置された上記歪検出素子どうしを結ぶ直線が上記基部から上記ラムに向かう方向に対して約４５°傾斜された状態となっていることを特徴とするものである。
また、請求項８に記載されたロードセルは、請求項１〜請求項７の何れかに記載のロードセルにおいて、上記基部と上記変形部と上記ラムとは一体の部材であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べたように、請求項１記載のロードセルによると、駆動源に接続される基部と、上記基部に連設され歪検出素子が設置された変形部と、上記変形部の反基部側に上記基部と同軸上に連設され対象物を直接又は間接に押圧・付勢するラムと、を具備し、上記変形部の一端側と上記基部の一端側が連設されているとともに、上記変形部の他端側と上記ラムの他端側が連設されている構成になっているので、上記変形部が変形されやすく、小さな荷重を精度よく検出することができるとともに、上記駆動源による押圧力を偏らせることなく真っ直ぐに上記ラムへと伝達することができる。また、押圧方向に直交する側への構造物の突出を防止することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
また、請求項２に記載されたロードセルによると、請求項１記載のロードセルにおいて、上記変形部と上記基部との接続部と上記変形部と上記ラムとの接続部が上記変形部の中心に対して点対称に配置されている構成になっているので、上記駆動源による押圧力を偏らせることなく真っ直ぐに上記ラムへと伝達することができる効果をより高めることができる。
また、請求項３に記載されたロードセルによると、請求項１又は請求項２記載のロードセルにおいて、上記歪検出素子は複数設置されている構成になっているので、より小さな荷重に対しても精度よく検出することができる。
また、請求項４に記載されたロードセルによると、請求項１〜請求項３の何れかに記載のロードセルにおいて、上記変形部の中心に貫通部が形成されている構成になっているので、上記変形部が更に変形され易くなり、より小さな荷重に対しても精度よく検出することができる。
また、請求項５に記載されたロードセルによると、請求項４記載のロードセルにおいて、上記貫通部内に上記歪検出素子が設置されている構成になっているので、上記変形部が更に変形され易くなり、より小さな荷重に対しても精度よく検出することができる。
また、請求項６に記載されたロードセルによると、請求項５記載のロードセルにおいて、上記貫通部は円形である構成になっているので、上記変形部が更に変形され易くなり、より小さな荷重に対しても精度よく検出することができる。
また、請求項７に記載されたロードセルによると、請求項６記載のロードセルにおいて、上記歪検出素子が４つ設置されており、上記歪検出素子のそれぞれは上記貫通部の内周面の周方向に９０°毎に配置されており、対向・配置された上記歪検出素子どうしを結ぶ直線が上記基部から上記ラムに向かう方向に対して約４５°傾斜された構成になっているので、さらに効果的に上記変形部の変形を検出できる。
また、請求項８に記載されたロードセルによると、請求項１〜請求項７の何れかに記載のロードセルにおいて、上記基部と上記変形部と上記ラムとは一体の部材である構成になっているので、上記基部側から上記ラム側へと力を伝達させる際の損失を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ロードセルが設置された電動プレス装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ロードセルが設置された電動プレス装置のロードセル取付フレームを分解した分解斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３（ａ）はロードセルの正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ矢視図、図３（ｃ）は図３（ｂ）におけるＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図３（ａ）におけるＩＶ部分の拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図５（ａ）はロードセルが設置された電動プレス装置のラムに押圧用治具を取り付けてリベットの頭部を変形させる様子を示した図、図５（ｂ）はロードセルが設置された電動プレス装置のラムに押圧用治具を取り付けてピンを圧入する様子を示した図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示す図で、ロードセルが設置された電動プレス装置の電気回路を模式的に示した図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す図で、ロードセルの正面図である。
【図８】従来例を示す図で、ロードセルの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１乃至図６を参照しながら、本発明の第１の実施の形態について説明する。この実施の形態は、本願発明によるロードセルを、電動プレス装置１に適用した例を示すものである。以下、この電動プレス装置１の構成を順次説明する。
まず、ハウジング５がある。このハウジング５には、図示しないボールネジが回転可能に内装されている。また、この図示しないボールネジには図示しないボールナットがその回転を規制された状態で螺合されており、上記図示しないボールネジが正転又は逆転されると、上記図示しないボールナットが前進又は後退される。
【００１５】
上記図示しないボールナットにはロッド７が固着されている。このロッド７は、上記ハウジング５の前方に突出されており、上記図示しないボールナットの前進又は後退によって、前後方向（図１中左下から右上に向かう方向）に進退可能となっている。
また、図２に示すように、上記ロッド７の先端側の外周面には雄ネジ部９が形成されている。
【００１６】
上記ハウジング５の後端には、プーリケース１１が設置されている。このプーリケース１１は上記ハウジング５の側方（図１中上側）に突出されている。上記プーリケース１１の、上記ハウジング５の側方（図１中上側）に突出された側には、モータケース１３が設置されている。このモータケース１３内には、後述するモータ１４１が内装されている。また、このモータ１４１の図示しない出力軸には図示しないプーリが固着されており、上記図示しないボールネジの後端側（図１中右上側）にも図示しない別のプーリが固着されている。また、これらの図示しない２つのプーリ間には図示しないベルトが巻回されている。また、上記図示しない２つのプーリと上記図示しないベルトは、上記プーリケース１１内に収納されている。
上記モータ１４１を回転させることにより、上記図示しないプーリ、図示しないベルト、図示しない別のプーリを介して、上記図示しないボールネジを回転させるものである。
【００１７】
また、上記電動プレス装置１の外部にはコントローラ１５が設置されている。このコントローラ１５と上記電動プレス装置１とは、モータ用ケーブル１７と検出用ケーブル１９とによって接続されている。
なお、上記コントローラ１５の構成については、追って詳細に説明する。
【００１８】
上記ロッド７の先端側（図１中左下側）には、ロードセル取付フレーム２１が設置されている。このロードセル取付フレーム２１内に、本実施の形態によるロードセル２２が内装されている。
上記ロードセル取付フレーム２１は、図２に示すように、先端側フレーム部材２３と、後端側フレーム部材２５と、接続部材２７とから構成されている。
【００１９】
上記先端側フレーム部材２３は、例えば、図２に示すように、先端側（図２中左下側）の小径部２９と後端側（図２中右上側）の大径部３１とから構成されている。また、上記先端側フレーム部材２３には、長さ方向（図２中左下から右上に向かう方向）に延長されたロードセル用貫通孔３３が形成されている。このロードセル用貫通孔３３は、先端側（図２中左下側）の小径部３５と、後端側（図２中右上側）の図示しない大径部とから構成されている。
また、上記小径部２９には、側面に開口され上記ロードセル用貫通孔３３と連通された貫通孔３７が形成されている。この貫通孔３７は、上記ロードセル２２に後述する押圧用治具８１を固着させる際に、後述する図示しないイモネジやこのイモネジを回転させるための治具によって貫通される。
また、上記先端側フレーム部材２３の後端開口部には、図示しない複数の雌ネジ部が形成されている。
【００２０】
上記後端側フレーム部材２５は、図２に示すように、略円筒形状であり、長さ方向（図２中左下から右上に向かう方向）に延長されたロードセル用貫通孔３９が形成されている。
また、上記後端側フレーム部材２５には、長さ方向（図２中左下から右上に向かう方向）に延長された複数（本実施の形態の場合は１０個）のネジ用貫通孔４１が形成されている。このネジ用貫通孔４１の後端側（図２中右上側）は図示しない大径部となっている。
また、上記後端側フレーム部材２５の後端開口部には、図示しない複数の雌ネジ部が形成されている。
【００２１】
また、上記先端側フレーム部材２３の後端面（図２中右上側端面）に上記後端側フレーム部材２５が固着される。すなわち、上記後端側フレーム部材２５は、上記先端側フレーム部材２３の図示しない複数の雌ネジ部に螺合される複数（本実施の形態の場合は８つ）のネジ４３によって、上記先端側フレーム部材２３に固着される。このとき、上記ネジ４３は上記ネジ用貫通孔４１を貫通し、上記ネジ用貫通孔４１の図示しない大径部内に上記ネジ４３の頭部が収納される。そして、上記先端側フレーム部材２３のロードセル用貫通孔３３と上記後端側フレーム部材２５のロードセル用貫通孔３９内に、上記ロードセル２２が内装されることになる。その際、図１に示すように、上記ロードセル２２の先端部（図１中左下側端部）は、外部に突出・配置される。
【００２２】
また、上記接続部材２７も、略円筒形状であり、長さ方向（図２中左下から右上に向かう方向）に延長された貫通孔４５が形成されている。この貫通孔４５の後端側（図２中右上側）には、ロードセル取付フレーム用雌ネジ部４７が形成されている。
また、上記接続部材２７には、長さ方向（図２中左下から右上に向かう方向）に延長された複数（本実施の形態の場合は、外周部に８個、内周部に８個、合計１６個）のネジ用貫通孔４９が形成されている。このネジ用貫通孔４９の後端側（図２中右上側）は図示しない大径部となっている。
【００２３】
また、上記接続部材２７は、上記後端側フレーム部材２５の図示しない複数の雌ネジ部に螺合される複数（本実施の形態の場合は８つ）のネジ５１によって、上記後端側フレーム部材２５の後端面（図２中右上側端面）に固着される。このとき、上記ネジ５１は上記ネジ用貫通孔４９を貫通し、上記ネジ用貫通孔４９の図示しない大径部内に上記ネジ５１の頭部が収納される。
【００２４】
また、上記ロッド７の雄ネジ部９が上記接続部材２７のロードセル取付フレーム用雌ネジ部４７に螺合されることで、上記ロードセル取付フレーム２１、ひいては、上記ロードセル２２が電動プレス装置１に取り付けられることになる。
【００２５】
上記ロードセル２２は、図３に示すような構成を成している。すなわち、上記ロードセル２２は、基部６１と、この基部６１の図３中下側に連設された変形部６３と、この変形部６３の図３中下側に上記基部６１と同軸上に連設されたラム６５とから構成されている。
上記基部６１と上記変形部６３と上記ラム６５とは一体となっており、例えば、金属の切削加工によって製造される。
【００２６】
上記基部６１は、低背の略円筒形状をなす基部本体６７と、この基部本体６７の底面側（図３中下側）に突出・形成された略円筒形状の突出部６９とから構成されている。図３（ａ）に示すように、上記突出部６９は、上記基部本体６７よりも縮径されている。
【００２７】
また、上記基部本体６７の図３（ａ）中上側端面には、後述する信号出力回路９１が設置されている。
上記ロードセル２２が上記ロードセル取付フレーム２１内に設置された際、上記基部本体６７は上記後端側フレーム部材２５の先端面（図２中左下側の面）と上記先端側フレーム部材２３の貫通孔３３内の図示しない段付部との間に介挿される。
また、後述する信号出力回路９１は、上記ロードセル２２が上記ロードセル取付フレーム２１内に設置された際、上記後端側フレーム部材２５のロードセル用貫通孔３９内に収納される。
【００２８】
上記突出部６９の図３（ａ）中右端側からは、図３（ａ）中下側に向けて、基部側接続部７１が突出・形成されている。この基部側接続部７１の幅Ｗ１（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）の１／４以下程度の幅狭に設定されている。また、上記基部側接続部７１の奥行ｄ１（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）の１／３以下程度の幅狭に設定されている。
【００２９】
また、上記基部側接続部７１の図３中下側には、上記変形部６３が連設されている。図３（ａ）に示すように、上記変形部６３の幅Ｗ３（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）と同じに設定されている。また、図３（ｂ）に示すように、上記変形部６３の奥行ｄ３（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）の１／３以下程度の幅狭に設定されている。そのため、上記変形部６３は、荷重により変形され易くなっている。
また、図３（ａ）に示すように、上記基部側接続部７１は、上記変形部６３の図３（ａ）中右端側に連設されている。
【００３０】
また、上記変形部６３の中心には、図３（ａ）、図４に示すように、貫通部７３が形成されている。この貫通部７３により、上記変形部６３が変形され易くなっている。
また、上記貫通部７３は円形（または略円形）の孔であり、上記貫通部７３の内周面には、複数の（本実施の形態の場合は４つ）の歪検出素子としての歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄが設置されている。この歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄは、上記貫通部７３の内周面の周方向に、９０°毎の等間隔に配置されている。また、対向・配置された上記歪ゲージ７５ａ、７５ｃを結ぶ直線や上記歪ゲージ７５ｂ、７５ｄを結ぶ直線は、上記基部６１から上記ラム６５に向かう押圧方向に対して約４５°傾斜されている。
なお、上記貫通部７３は、指を差し込んで、上記歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄを取り付けることができる程度の大きさに設定されている。
【００３１】
上記歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄは、金属抵抗体から構成されており、上記変形部６３が変形されると、上記歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄも変形され、その電気抵抗が変化する。そして、後述するように、上記歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄの電気抵抗の変化から、上記変形部６３、ひいては、上記ロードセル２２にかかる荷重の大きさを検出することができる。
【００３２】
上記変形部６３の図３（ａ）中左端側からは、図３（ａ）中下側に向けて、ラム側接続部７７が突出・形成されている。このラム側接続部７７の幅Ｗ４（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）の１／４以下程度の幅狭に設定されている。また、上記ラム側接続部７７の奥行ｄ４（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）の１／３以下程度の幅狭に設定されている。
【００３３】
上記したように、上記基部６１の突出部６９の図４中右端側と上記変形部６３の図４中右側とが上記基部側接続部７１を介して連設されるともに、上記変形部６３の図４中左端側と上記ラム６５の図４中左端側とが上記ラム側接続部７７を介して連設され、上記変形部６３の幅Ｗ３（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）と同じに設定されている。また、上記基部側接続部７１の幅Ｗ１（図３（ａ）中左右方向の大きさ）や上記ラム側接続部７７の幅Ｗ４（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は同じであり、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）の１／４以下程度の幅狭に設定されていて、上記基部側接続部７１の奥行ｄ１（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）、上記変形部６３の奥行ｄ３（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）、上記ラム側接続部７７の奥行ｄ４（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）の１／３以下程度の幅狭に設定されているため、例えば、基部６１側（図４中上側）からラム６５側（図４中下側）の力が加えられた際、変形され易くなっている。
【００３４】
また、上記ラム側接続部７７の図３中下側には、上記ラム６５が連設されている。図３（ａ）に示すように、上記ラム側接続部７７は、上記ラム６５の図３（ａ）中左端側に連設されている。
また、上記基部側接続部７１と上記ラム側接続部７７は、上記貫通部７３の中心に対して点対称に配置されている。
【００３５】
また、図３（ｃ）に示すように、上記ラム６５は、略中空円筒形状を成しており、その外径は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）と同じである。その先端面（図３（ｃ）中下側の面）に開口された治具取付用穴７８が形成されている。また、上記ラム６５には、その側面（図３（ｃ）中右側）には、上記治具取付用穴７８に連通された孔が形成されていて、この穴には治具固定用雌ネジ部７９が形成されている。この治具固定用雌ネジ部７９には、図示しない治具固定用ネジが螺合される。また、上記ロードセル２２が、上記ロードセル取付フレーム２１内に設置された際、上記治具固定用雌ネジ部７９と、先端側フレーム部材２３の貫通孔３７とが重合される。
【００３６】
さらに、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、上記ラム６５の先端に、既に述べた押圧用治具８１が固着される。この押圧用治具８１は、略円筒形状を成しており、その一方の端面から縮径された図示しない取付部が突出・形成されている。この図示しない取付部が上記ラム６５の治具取付用穴７８内に挿入され、上記治具固定用雌ネジ部７９に螺合された図示しないイモネジによって固定されることで、上記押圧用治具８１は上記ラム６５の先端に固着される。また、このとき上記押圧用治具８１は、上記ラム６５の先端面（図３（ａ）中下側の端面）の全面に当接された状態となっている。このような構成により、ロッド７の先端に、ロードセル２２を介して、押圧用治具８１が取り付けられることになる。
【００３７】
また、上記押圧用治具８１によって、例えば、図５（ａ）に示すように、板８３ａ、８３ｂを固定するリベット８５が押圧・変形されたり、図５（ｂ）に示すように、ピン８７が穴８９内に圧入されたりすることになる。
【００３８】
上記ロードセル２２の基部６１の図３中上側の面には、既に述べた信号出力回路９１が設置されている。この信号出力回路９１は、図６に示すように、基板９３と、この基板９３上に実装されたオペアンプ９５、Ａ／Ｄ変換器９７、ＣＰＵ９９、ＲＳ４８５通信回路１０１とから構成される。
【００３９】
まず、図６に示すように、歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄが夫々接続されることによって、ブリッジ回路が構成されている。上記歪ゲージ７５ａと歪ゲージ７５ｄとの接点は電源端子１０３に接続されており、上記歪ゲージ７５ｂと歪ゲージ７５ｃとの接点はアース１０５に接地されている。
また、上記歪ゲージ７５ｄと歪ゲージ７５ｃとの接点はオペアンプ９５の反転入力端子１０７ａに接続されており、上記歪ゲージ７５ａと歪ゲージ７５ｂとの接点はオペアンプ９５の非反転入力端子１０７ｂに接続されている。
【００４０】
常時は、上記反転出力端子１０７ａと上記非反転入力端子１０７ｂの電位は同じであり、電位差は生じていない。しかし、既に述べたように上記歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄが変形されて、その電気抵抗が変化すると、上記オペアンプ９５の反転入力端子１０７ａと非反転入力端子１０７ｂとの間に電位差が生じる。この電位差は、上記オペアンプ９５によって増幅される。
【００４１】
上記オペアンプ９５の出力端子１０９には上記Ａ／Ｄ変換器９７の入力端子１１１が接続されている。上記Ａ／Ｄ変換器９７は、上記オペアンプ９５から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００４２】
上記Ａ／Ｄ変換器９７の出力端子１１１ｂには、上記ＣＰＵ９９の入力端子１１３ａが接続されている。上記ＣＰＵ９９は、上記Ａ／Ｄ変換器９７から出力されるデジタル信号を入力される。このデジタル信号は上記反転入力端子１０７ａと非反転入力端子１０７ｂとの間の電位差を示しているため、上記ＣＰＵ９９によって、上記デジタル信号に基づくデータを荷重の大きさを示すデータに演算・変換し、荷重の大きさを示すデジタル信号として出力端子１１３ｂから出力する。
【００４３】
上記ＣＰＵ９９の出力端子１１３ｂには、上記ＲＳ４８５通信回路１０１の入力端子１１５ａが接続されている。上記ＲＳ４８５通信回路では、上記荷重の大きさを示すデジタル信号に基づく出力信号を、出力端子１１５ｂ、１１５ｃから差動出力させる。
【００４４】
上記出力端子１１５ｂには信号線１２１ａの一端側が接続され、上記出力端子１１５ｃには信号線１２１ｂの一端側が接続されている。
また、上記信号出力回路９１には、電力線１３１ａ、１３１ｂの一端側が接続されている。上記電力線１３１ａ、１３１ｂは上記信号出力回路９１に電力を供給するものであり、上記電力線１３１ａの一端側は電源入力端子１３５に接続されていて、上記電力線１３１ｂの一端側は上記アース１０５に接地されている。
また、上記信号線１２１ａ、信号線１２１ｂ、電力線１３１ａ、１３１ｂの他端側には、コネクタ１３７が設けられている。
【００４５】
また、図６に示すように、電動プレス装置１には、既に述べたモータ１４１が設置されている。このモータ１４１には、モータ用ケーブル１７が接続されており、このモータ用ケーブル１７によって、上記モータ１４１に電力が供給される。
また、上記モータ１４１にはエンコーダ１４３が設置されている。このエンコーダ１４３によって、上記モータ１４１の回転数や回転角度が検出され、この回転数や回転角度についての信号が出力される。
【００４６】
上記エンコーダ１４３には、エンコーダ用ケーブル１４５の一端が接続されている。このエンコーダ用ケーブル１４５を介して、上記エンコーダ１４３に電力が供給されるとともに、上記エンコーダ１４３からの出力信号が出力される。また、上記エンコーダ用ケーブル１４５の他端には、コネクタ１４７が設けられている。
【００４７】
また、検出用ケーブル１９には、コネクタ１４９、１５１が設けられていて、上記コネクタ１３７は上記コネクタ１４９に接続され、上記コネクタ１４７は上記コネクタ１５１に接続される。すなわち、上記信号線１２１ａ、信号線１２１ｂ、電力線１３１ａ、１３１ｂと上記エンコーダ用ケーブル１４５は、上記検出用ケーブル１９として、１つにまとめられている。
【００４８】
また、信号出力回路９１からの出力信号や、上記エンコーダ１４３からの出力信号は、上記検出用ケーブル１９を介してコントローラ１５へと伝達される。そして、上記コントローラ１５によって、上記出力信号に基づく上記モータ１４１の制御が行われる。
【００４９】
次に本実施の形態によるロードセル２２の作用について説明する。
例えば、電動プレス装置１によって上記押圧用治具８１を介して、図５（ａ）に示すように、板８３ａ、８３ｂを固定するリベット８５を押圧・変形させたり、図５（ｂ）に示すように、ピン８７を穴８９内に圧入したりする場合を想定する。
【００５０】
まず、コントローラ１５からの指示によってモータ１４１が駆動され、ロッド７が前進（図１中左下側に移動）される。このロッド７の前進により、ロードセル２２を介して、上記押圧用治具８１が降下され、それによって、図５（ａ）に示すように、板８３ａ、８３ｂを固定するリベット８５が押圧・変形されたり、図５（ｂ）に示すように、ピン８７が穴８９内に圧入されたりする。
その際、荷重が上記ロードセル２２によって検出される。
【００５１】
より具体的に説明すると、上記ロードセル２２の変形部６３が変形されるとともに、歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄも変形される。上記歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄが変形されるとその電気抵抗が変化し、これにより、オペアンプ９５の反転出力端子１０７ａと非反転入力端子１０７ｂとの間に電位差が生じる。この反転出力端子１０７ａと非反転入力端子１０７ｂとの間の電位差を基にして、信号出力回路９１から上記ロードセル２２に加えられる荷重の大きさを示す信号が出力される。
【００５２】
ロードセル２２によって検出された信号は、上記コントローラ１５に入力される。そして、上記コントローラ１５は、入力された荷重の大きさに基づいて上記モータ１４１に供給される電流を制御する。これにより、上記押圧用治具８１を介しての押圧力が一定量に制御される。
【００５３】
その際、平行ビーム型のロードセル２２を採用しているので、小さな荷重でも精度良く検出することができるようになっている。特に、本実施の形態の場合には、上記変形部６３が変形され易い構成になっている。
特に、本実施の形態の場合には、上記基部側接続部７１の幅Ｗ１（図３（ａ）中左右方向の大きさ）と上記ラム側接続部７７の幅Ｗ４（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は同じであり、上記基部６１の突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）の１／４以下程度の幅狭に設定されていて、上記変形部６３の幅Ｗ３（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）と同じに設定されていて、上記基部側接続部７１の奥行ｄ１（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）、上記変形部６３の奥行ｄ３（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）、上記ラム側接続部７７の奥行ｄ４（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）の１／３以下程度の幅狭に設定されているので、より変形され易い。
【００５４】
また、上記基部６１と上記ラム６５は同軸上に設置されていて、また、上記基部６１の突出部６９の図３（ａ）中右端側に基部側接続部７１を介して変形部６３の図３（ａ）中右端側が連設され、上記変形部６３の図３（ａ）中左端側に、ラム側接続部７７を介して、上記ラム６５の図３（ａ）中左端側が連設され、上記基部側接続部７１と上記ラム側接続部７７が、上記貫通部７３の中心に対して点対称に配置されているので、上記基部６１には図４の矢印Ｍ１で示すようなモーメントが発生するとともに、上記ラム６５には図４の矢印Ｍ２で示すようなモーメントが発生するが、上記矢印Ｍ１で示すモーメントと上記矢印Ｍ２で示すモーメントは互いに打ち消し合う。これにより、ロッド７によって上記基部６１に加えられた力は、図３（ａ）中左右方向に偏ることなく真っ直ぐに、上記ラム６５、ひいては、上記図示しない対象物に伝達される。
【００５５】
次に、本実施の形態によるロードセル２２の効果について説明する。
まず、本実施の形態によるロードセル２２によると、小さな荷重を精度よく検出することができる。これは、平行ビーム型のロードセル２２を使用しているからである。
特に、本実施の形態の場合は、上記基部６１の突出部６９の図３（ａ）中右端側には基部側接続部７１を介して変形部６３の図３（ａ）中右端側が連設されており、上記変形部６３の図３（ａ）中左端側には、ラム側接続部７７を介して、上記ラム６５の図３（ａ）中左端側が連設されていて、上記基部側接続部７１の幅Ｗ１（図３（ａ）中左右方向の大きさ）と上記ラム側接続部７７の幅Ｗ４（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は同じであり、上記基部６１の突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）の、１／４以下程度の幅狭に設定されていて、上記変形部６３の幅Ｗ３（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）と同じに設定されていて、上記基部側接続部７１の奥行ｄ１（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）、上記変形部６３の奥行ｄ３（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）、上記ラム側接続部７７の奥行ｄ４（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）の、１／３以下程度の幅狭に設定されているので、小さな荷重でも上記変形部６３が変形され易いからである。
【００５６】
また、本実施の形態によるロードセル２２によると、上記基部６１側からの押圧力を偏らせることなく真っ直ぐに上記ラム６５側に伝達することができる。これは、上記基部６１と上記ラム６５とが同軸上に配置されているからであり、また、上記基部６１の突出部６９の図３（ａ）中右端側には基部側接続部７１を介して変形部６３の図３（ａ）中右端側が連設されており、上記変形部６３の図３（ａ）中左端側には、ラム側接続部７７を介して上記ラム６５の図３（ａ）中左端側が連設されていて、上記基部側接続部７１と上記ラム側接続部７７が上記貫通部７３の中心に対して点対称に配置されているからである。すなわち、上記基部６１には図４の矢印Ｍ１で示すようなモーメントが発生するとともに、上記ラム６５には図４の矢印Ｍ２で示すようなモーメントが発生するが、上記矢印Ｍ１で示すモーメントと上記矢印Ｍ２で示すモーメントは互いに打ち消し合うような構成となっている。これにより、ロッド７によって上記基部６１に加えられた力は、図３（ａ）中左右方向に偏ることなく真っ直ぐに、上記ラム６５、ひいては、上記図示しない対象物に伝達される。
【００５７】
また、本実施の形態によるロードセル２２によると、押圧方向に対して直交する側への構造物の突出を防止することができる。これは、上記基部６１と上記ラム６５とを同軸上に配置したからである。
【００５８】
また、上記基部６１と上記変形部６３と上記ラム６５とは一体となっているため、上記基部６１側から上記ラム６５側へと力を伝達させる際の損失を小さくすることができる。
【００５９】
また、貫通部７３が形成されていることによっても、上記変形部６３が変形され易くなっている。このことによっても、上記ロードセル２２は小さな荷重を精度よく検出することができる。
【００６０】
また、上記変形部６３の貫通部７３の内径φは、作業者が指や治具等を差し込んで、上記貫通部７３の内周面に歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄを設置できる程度の大きさに設定されているので、作業もやり易く、結果として、上記歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄを予め設定された所定の位置に正確に設置することができる。また、これにより測定される荷重の精度を高めることができる。
【００６１】
また、上記歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄは、図６に示すようなブリッジ構造を成しているため、簡単な構成により、上記ロードセル２２に加えられる荷重を効果的に検出することができる。
【００６２】
また、上記ロードセル２２により検出された荷重に基づいて、コントローラ１５によりモータ１４１の制御を行うため、例えば、上記押圧用治具８１により上記リベット８５を押圧・変形させたり、上記ピン８７を圧入したりする際の力を一定に保つことができ、これにより、製品の品質を均一にすることができる。
【００６３】
また、ロードセル２２が内装されている先端側フレーム部材２３及び後端側フレーム部材２５と、上記ロッド７に接続される接続部材２７とが別体に構成されているため、先に上記接続部材２７を上記ロッド７の先端面に当接するように取り付けて、その後、上記先端側フレーム部材２３と上記後端側フレーム部材２５とが組み合わされ上記ロードセル２２が内装された部分を上記接続部材２７に取り付けるようにすることができる。これにより、上記ロードセル２２が内装された上記先端側フレーム部材２３と上記後端側フレーム部材２５とから成る部分のみを上記接続部材２７から着脱することができ、上記接続部材２７を上記ロッド７に対して取り付けたままにすることができる。
【００６４】
また、このような構成により、上記ロードセル２２が内装された部分のみを繰り返し着脱することができ、上記接続部材２７を上記ロッド７に対して一定の位置・角度にて取り付けたままにすることができるため、上記ロードセル２２が内装された部分を一定の位置・角度で繰り返し取り付けることができる。
また、上記接続部材２７を上記ロッド７の先端面に当接するように取り付けるため、ネジのバックラッシによるロードセル取付フレーム２１の傾きを防止することができる。また、このことにより、上記ロッド７に対して上記ロードセル取付フレーム２１、ひいては、上記ロードセル２２を真っ直ぐに取り付けることができ、上記ロードセル２２の精度を高めることができる。
【００６５】
次に本発明の第２の実施の形態について、図７を参照しながら説明する。
この第２の実施の形態によるロードセル１６１は、前述した第1の実施の形態によるロードセル２２と略同様の構成であるが、変形部６３の貫通部７３の形状が異なっており、長円形状となっている。
また、歪ゲージ７５ａ、７５ｄは上記変形部６３の図７中上側に設置され、歪ゲージ７５ｂ、７５ｃは上記変形部６３の図７中下側に設置されている。
また、この場合には、隙間７４、７６の大きさｈ１、ｈ２（図７中上下方向の大きさ）は、作業者の指や治具を差し込んで、歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄを設置できる程度の大きさに設定されている。
なお、前述した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して示し、その説明は省略した。
【００６６】
本実施の形態によるロードセル１６１も、前述した第1の実施の形態によるロードセル２２と略同様の作用・効果を奏する。
【００６７】
なお、本発明は、前述した第１、第２の実施の形態に限定されない。
例えば、前記第１、第２の実施の形態では、基部側接続部７１の幅Ｗ１（図３（ａ）中左右方向の大きさ）とラム側接続部７７の幅Ｗ４（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は同じであり、突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）の１／４以下程度の幅狭に設定されており、上記基部側接続部７１の奥行ｄ１（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）や上記ラム側接続部７７の奥行ｄ４（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）の１／３以下程度の幅狭に設定されており、変形部６３の幅Ｗ３（図３（ａ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ａ）中左右方向の大きさ）と同じに設定されており、上記変形部６３の奥行ｄ３（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）は、上記突出部６９の外径Ｄ２（図３（ｂ）中左右方向の大きさ）の１／３以下程度の幅狭に設定されているが、これらの寸法はロードセル２２によって検出する荷重の範囲に応じて適宜設定される（例えば、より大きい荷重を検出したい場合には幅広に、より小さい荷重を検出したい場合には幅狭に）ものである。
変形部６３の貫通部７３の内径φについても、ロードセル２２によって検出する荷重の範囲に応じて適宜設定される（例えば、より大きい荷重を検出したい場合には小さく、より小さい荷重を検出したい場合には大きく）ものである。
【００６８】
また、前記第１、第２の実施の形態では、電動プレス装置１を、リベット８５の変形やピン８７の圧入に用いたが、その他の用途に用いることも考えられる。
【００６９】
また、第２の実施の形態において、歪ゲージ７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄが、貫通部７３内に設置される場合も考えられる。
また、貫通部７３の形状は、円形状や長円形状以外にもさまざまな場合が考えられ、例えば、長方形等が考えられる。
【００７０】
また、前記第１、第２の実施の形態においては、歪検出素子として歪ケージを使用した例を説明したが、それに限定されるものではなく、例えば、ピエゾ抵抗型半導体圧力センサ等を使用したものでもよい。
また、各構成要素の大きさ・材質等には様々な場合が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、例えば、電動プレス装置の先端に取り付けられるロードセルに係り、特に、小さな荷重を精度よく検出することができるとともに、基部側からの押圧力を偏らせることなく真っ直ぐにラム側に伝達することができ、且つ、押圧方向に対して直交する側への構造物の突出を防止することができるように工夫したものに関し、例えば、対象物を押圧・付勢する用途で用いられる装置に好適である。
【符号の説明】
【００７２】
７  ロッド（駆動源）
２２  ロードセル
６１  基部
６３  変形部
６５  ラム
７３  貫通部
７５ａ  歪ゲージ（歪検出素子）
７５ｂ  歪ゲージ（歪検出素子）
７５ｃ  歪ゲージ（歪検出素子）
７５ｄ  歪ゲージ（歪検出素子）
【図１】
2015044214.tif 000003
【図２】
2015044214.tif 000004
【図３】
2015044214.tif 000005
【図４】
2015044214.tif 000006
【図５】
2015044214.tif 000007
【図６】
2015044214.tif 000008
【図７】
2015044214.tif 000009
【図８】
2015044214.tif 000010