(57)【要約】【課題】歪検出部の小型軽量化を実現したロードセル装置を低コストで提供することである。【解決手段】荷重を受ける本体部２０に、前記荷重による歪を検出する本体部２０とは別体の歪検出部１０を本体部２０に固定して設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2012063266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を受ける本体部に、前記荷重による歪を検出する前記本体部とは別体の歪検出部を前記本体部に固定して設けたことを特徴とするロードセル装置。
【請求項２】
前記本体部が外円筒部と、内円筒部と、前記外円筒部と前記内円筒部とを接続する環状の変位発生部とから成り、前記歪検出部は前記外円筒部と前記内円筒部とに固定されていることを特徴とする請求項１に記載のロードセル装置。
【請求項３】
前記歪検出部が、板部材に歪ゲージを配置して成ることを特徴とする請求項１または２に記載のロードセル装置。
【請求項４】
前記歪検出部が、前記歪ゲージによって曲げ歪またはせん断歪を検出することを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のロードセル装置。
【請求項５】
前記本体部と前記歪検出部との固定を、ネジ、接着剤、溶接またはリベットのうちの１またはいずれかの組合せによって行うことを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載のロードセル装置。
【請求項６】
前記変位発生部の断面がＲ形状であることを特徴とする請求項２ないし５のうちのいずれか１項に記載のロードセル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロードセル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロードセル装置の本体部は、外円筒部と、内円筒部と、外円筒部と内円筒部とを接続する環状の変位発生部とを一体に有し、また、歪を検出する歪検出部は、変位発生部上に一体に設けられている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２５０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来のロードセル装置では、歪を検出する歪検出部と荷重を受ける本体部とが一体部品であるため、ロードセル装置の製作過程において、常に重量のかさむ本体部を中心に作業を行わねばならず、扱いづらいので時間がかかってしまうという問題があった。
【０００５】
また、この従来のロードセル装置では、サイズが大きいので在庫するにも保管スペースを広く必要とし、保管が困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、歪検出部の小型軽量化を実現したロードセル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、荷重を受ける本体部に、前記荷重による歪を検出する前記本体部とは別体の歪検出部を前記本体部に固定して設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロードセル装置において、前記本体部が外円筒部と、内円筒部と、前記外円筒部と前記内円筒部とを接続する環状の変位発生部とから成り、前記歪検出部は前記外円筒部と前記内円筒部とに固定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のロードセル装置において、前記歪検出部が、板部材に歪ゲージを配置して成ることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のロードセル装置において、前記歪検出部が、前記歪ゲージによって曲げ歪またはせん断歪を検出することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載のロードセル装置において、前記本体部と前記歪検出部との固定を、ネジ、接着剤、溶接またはリベットのうちの１またはいずれかの組合せによって行うことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のロードセル装置において、前記変位発生部の断面がＲ形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によれば、歪検出部を小型軽量化したロードセル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態のロードセル装置の平面図である。
【図２】図１に示したロードセル装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１に示した歪検出部１０を示す図であり、（ａ）は歪検出部１０の平面図であり、（ｂ）は歪検出部１０の方向ＩＩＩＢから見た側面図である。
【図４】図１に示したロードセル装置１の歪検出部１０取り付け箇所を拡大して示す断面図であり、（ａ）はロードセル装置１に負荷がかかっていない状態を示す図であり、（ｂ）はロードセル装置１の内円筒部４に負荷がかかっている状態を示す図である。
【図５】図１に示したロードセル装置１に取り付ける歪検出部の別の例を示す図であり、（ａ）は別の例の歪検出部の平面図であり、（ｂ）は別の例の歪検出部の方向ＶＢから見た側面図である。
【図６】図１に示したロードセル装置１に取り付ける歪検出部のさらに別の例を示す図であり、（ａ）はさらに別の例の歪検出部の平面図であり、（ｂ）はさらに別の例の歪検出部の方向ＶＩＢから見た側面図である。
【図７】本発明によるロードセル装置の図１とは別の例を示す断面図である。
【図８】図１や図７に示した本発明によるロードセル装置１や１０１を射出成形機用ロードセル装置として用いる場合の構成を示す概略図であって電動射出成形機の射出装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態のロードセル装置の平面図である。
【００１７】
また、図２は、図１に示したロードセル装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【００１８】
本実施の形態のロードセル装置１は、外円筒部２と、内円筒部４と、外円筒部２と内円筒部４とを接続する環状の変位発生部３とを一体にした本体部２０と、本体部２０の変位発生部３の歪を検出する歪検出部１０とを有する。本実施の形態のロードセル装置１においては、本体部２０（荷重を受ける部分）と歪検出部１０とを別々の部品にしている。
【００１９】
本実施の形態では、図１に示すように、環状の変位発生部３の周方向を等間隔に４等分する位置に４つの歪検出部１０を設けている。ただし、歪検出部１０の数は４つに限定されるものではなく、必要な数だけ適宜設けることができる。
【００２０】
図２に示すように、本実施の形態では、内円筒部４の内周の直径はほぼ６０ｍｍであり、外円筒部２の外周の径はほぼ１８０ｍｍである。また、外円筒部２の厚さはほぼ２０ｍｍであり、内円筒部４の厚さはそれよりやや薄くし、負荷がかかる側の反対側がややへこんだ形状にしている。変位発生部３は、変形しやすいように、外円筒部２や内円筒部４よりも厚さを薄くしている。
【００２１】
図３は、図１に示した歪検出部１０を示す図であり、（ａ）は歪検出部１０の平面図であり、（ｂ）は歪検出部１０の方向ＩＩＩＢから見た側面図である。
【００２２】
歪検出部１０は、曲げ型の金属製検出部であって、厚さほぼ０．５ｍｍであって縦ほぼ１０ｍｍであり横ほぼ３０ｍｍの板状の基台１１に歪ゲージ１２を接着した部品である。図３（ａ）に示す例では、歪検出部１０は、４個の歪検出素子から成る歪ゲージ１２を基台１１に接着してある。基台１１の両端にはネジ止め用の貫通孔１４ａおよび１４ｂを設けている。
【００２３】
図４は、図１に示したロードセル装置１の歪検出部１０取り付け箇所を拡大して示す断面図であり、（ａ）はロードセル装置１に負荷がかかっていない状態を示す図であり、（ｂ）はロードセル装置１の内円筒部４に負荷がかかっている状態を示す図である。
【００２４】
歪検出部１０は、変位発生部３をまたぐように、その両端を外円筒部２の内周付近と内円筒部４の外周付近とに固定される。外円筒部２の内周付近にはネジ穴５ａを設け、内円筒部４の外周付近にはネジ穴５ｂを設け、ネジ１５ａによって基台１１の貫通孔１４ａをネジ穴５ａにネジ止めし、ネジ１５ｂによって基台１１の貫通孔１４ｂをネジ穴５ｂにネジ止めする。このように、歪検出部１０は、ロードセル装置１の径方向に沿ってネジ固定される。このとき、歪ゲージ１２を接着した基台１１の面は、ロードセル装置１の負荷がかかる面と平行になる。
【００２５】
なお、本体部２０と歪検出部１０との結合方法はネジ止めに限らず、例えば接着剤による接着、スポットレーザ溶接、リベットなどで結合することも可能である。
【００２６】
ロードセル装置１では、ロードセル装置１が組み込まれる機械（図示せず）側に外円筒部２が固定された状態で内円筒部４に軸方向負荷が掛かると内円筒部４は負荷方向に移動し、変位発生部３が変形する（図４（ｂ）参照）。このとき、その両端を外円筒部２の内周付近と内円筒部４の外周付近とに固定された歪検出部１０も負荷に応じて変形する。このときの歪検出部１０の変形は曲げ変形である。ロードセル装置１の周方向に４個配置した歪ゲージ１２のそれぞれは４個の歪検出素子を有し、これら歪検出素子のグリッド方向がロードセル装置１の径方向になるように歪ゲージ１２を配置している。ロードセル装置１では、歪ゲージ１２の出力信号により、負荷を検出する。
【００２７】
図５は、図１に示したロードセル装置１に取り付ける歪検出部の別の例を示す図であり、（ａ）は別の例の歪検出部の平面図であり、（ｂ）は別の例の歪検出部の方向ＶＢから見た側面図である。
【００２８】
この図５で示す例の歪検出部１１０は、せん断型の検出部であって、厚さほぼ１０ｍｍであって縦ほぼ１０ｍｍであり横ほぼ３０ｍｍの四角柱状の基台１１１の一方側面に歪ゲージ１１２ａを接着し、他方側面に歪ゲージ１１２ｂを接着した部品である。歪ゲージ１１２ａおよび１１２ｂのそれぞれは、２個の歪検出素子から成る。
【００２９】
基台１１１のほぼ中央には開口部１１６を設けており、これにより、歪ゲージ１１２ａや１１２ｂを接着した面の厚さをほぼ０．５ｍｍにしている。基台１１１の両端にはネジ止め用の貫通孔１１４ａおよび１１４ｂを設けている。
【００３０】
歪ゲージ１１２ａおよび１１２ｂのそれぞれには歪検出素子が２個あり、そのグリッド方向が側面の辺に対して４５°傾くように歪ゲージ１１２ａおよび１１２ｂを配置している。
【００３１】
歪検出部１１０は、図４（ａ）および（ｂ）に示した歪検出部１０と同様に、変位発生部３をまたぐように、その両端を外円筒部２の内周付近と内円筒部４の外周付近とに固定される。ネジ１５ａによって基台１１１の貫通孔１１４ａをネジ穴５ａにネジ止めし、ネジ１５ｂによって基台１１１の貫通孔１１４ｂをネジ穴５ｂにネジ止めする。このように、歪検出部１１０は、ロードセル装置１の径方向に沿ってネジ固定される。
【００３２】
取り付け固定後は、歪ゲージ１１２ａや１１２ｂの接着面はロードセル装置１の軸方向と平行になり、歪ゲージ１１２ａや１１２ｂを構成する歪検出素子のグリッドは軸方向に対して４５°方向を向いている。そのため、ロードセル装置１に負荷が掛かったときには、せん断歪が検出される。せん断歪型の歪検出部は、曲げひずみ型の歪検出部と比べると、本体部２０の変位が同じである場合、検出出力を大きく取ることができる。
【００３３】
図６は、図１に示したロードセル装置１に取り付ける歪検出部のさらに別の例を示す図であり、（ａ）はさらに別の例の歪検出部の平面図であり、（ｂ）はさらに別の例の歪検出部の方向ＶＩＢから見た側面図である。
【００３４】
この図６の例の歪検出部２１０は、せん断型の検出部であって、厚さほぼ１０ｍｍであって縦ほぼ１０ｍｍであり横ほぼ３０ｍｍの四角柱部材の中央側面を両側から削り取った形状の基台２１１の一方側面に歪ゲージ２１２ａを接着し、他方側面に歪ゲージ２１２ｂを接着した部品である。歪ゲージ２１２ａおよび２１２ｂのそれぞれは、２個の歪検出素子から成る。
【００３５】
四角柱部材の中央側面を両側から削り取ることによって、歪ゲージ２１２ａおよび２１２ｂを接着した基台２１１の側面の厚さをほぼ１ｍｍにしている。基台２１１の両端にはネジ止め用の貫通孔２１４ａおよび２１４ｂを設けている。
【００３６】
歪ゲージ２１２ａおよび２１２ｂのそれぞれには歪検出素子が２個あり、そのグリッド方向が側面の辺に対して４５°傾くように歪ゲージ２１２ａおよび２１２ｂを配置している。
【００３７】
歪検出部２１０は、図４（ａ）および（ｂ）に示した歪検出部１０と同様に、変位発生部３をまたぐように、その両端を外円筒部２の内周付近と内円筒部４の外周付近とに固定される。ネジ１５ａによって基台２１１の貫通孔２１４ａをネジ穴５ａにネジ止めし、ネジ１５ｂによって基台２１１の貫通孔２１４ｂをネジ穴５ｂにネジ止めする。このように、歪検出部２１０は、ロードセル装置１の径方向に沿ってネジ固定される。
【００３８】
取り付け固定後は、歪ゲージ２１２ａや２１２ｂの接着面はロードセル装置１の軸方向と平行になり、歪ゲージ２１２ａや２１２ｂを構成する歪検出素子のグリッドは軸方向に対して４５°方向を向いている。そのため、ロードセル装置１に負荷が掛かったときには、せん断歪が検出される。
【００３９】
この例では、図５（ａ）および（ｂ）に示した例における開口部１１６が不要である。
【００４０】
本発明によれば、ユーザ側でロードセル装置１の本体部２０を作製すれば、歪検出部１０のみを製品としてユーザに提供することができるので、ユーザ側がロードセル装置１を低コストで構成することができる。
【００４１】
また本発明によれば、歪検出部１０がネジ止めの場合は、歪検出部１０の交換が可能になるので、歪検出部１０が損傷しても新しいものと取り替えてロードセル装置１の本体部２０をリサイクルすることができる。
【００４２】
また本発明によれば、同じ歪検出部１０を、サイズが異なるさまざまな本体部２０に取り付けることが可能であるので、ロードセル装置のバリエーションを簡単に増やすことができる。
【００４３】
また本発明によれば、歪ゲージ１２を貼り付ける面を本体部２０に仕上げなくとも良いので、本体部２０の加工が容易になり、加工コストを削減することができる。
【００４４】
また本発明のロードセル装置１の場合、歪検出部１０は小型軽量なので、歪ゲージを接着する際の作業効率が良く、歪検出部１０を在庫しておくことも容易となるので、結果的に、低コスト化と納期短縮が可能となる。また、ユーザ側からは、より低コストのロードセル装置が要望されているがそのニーズにも応えることができる。
【００４５】
ところで、ロードセル装置１の本体部２０は荷重を受けるので、一般的に、強度の高い材料（高価な材料）であることが必要である。これに対して、本発明によれば、歪検出部１０は高い荷重は受けないので本体部２０よりも安価な材料で構成することができる。
【００４６】
また、ロードセル装置１の本体部２０と歪検出部１０との固定をネジ止めではなく接着、スポットレーザ溶接またはリベットで行う場合がある。接着の利点としては、本体部２０、歪検出部１０にネジ穴などの加工が不要である点、時間が経っても緩みがない点がある。スポットレーザ溶接の利点としては、本体部２０、歪検出部１０にネジ穴などの加工が不要である点、時間が経っても緩みがない点がある。リベットの利点としては、時間が経っても緩みがない点がある。
【００４７】
図７は、本発明によるロードセル装置の図１とは別の例を示す断面図である。
【００４８】
この例のロードセル装置１０１は、外円筒部１０２と、内円筒部１０４と、外円筒部１０２と内円筒部１０４とを接続する環状の変位発生部１０３とを一体にした本体部１２０と、本体部１２０の変位発生部１０３の歪を検出する歪検出部１０とを有する。このロードセル装置１０１においても、本体部１２０（荷重を受ける部分）と歪検出部１０とを別々の部品にしている。
【００４９】
この例では、外円筒部１０２と内円筒部１０４とを接続する環状の変位発生部１０３の、図1におけるＩＩ−ＩＩ断面で見たときの断面形状を図７のようなＲ形状（円弧形状）にする。すなわち、外円筒部１０２と内円筒部１０４と変位発生部１０３によって形成される周溝の底部がＲ形状になるようにすることによって、外円筒部１０２と変位発生部１０３および内円筒部１０４と変位発生部１０３の接続部における応力集中を緩和し、材料のグレードを低強度のものに下げることができる。
【００５０】
次に、本発明の応用について説明する。本発明によるロードセル装置１や１０１は、たとえば射出成形機用ロードセル装置として用いることができる。
【００５１】
図８は、図１や図７に示した本発明によるロードセル装置１や１０１を射出成形機用ロードセル装置として用いる場合の構成を示す概略図であって電動射出成形機の射出装置を示す断面図である。
【００５２】
射出成形機用ロードセルは電動射出成形機の射出圧力等を計測制御する目的で使用される。
【００５３】
図８の射出装置は、射出サーボモータ７１とボールネジ７２によって加熱シリンダ７３内のスクリュ７４を直線駆動すると共に回転サーボモータ７５によってスクリュ７４を回転駆動して、樹脂を可塑化計量して金型に充填する。
【００５４】
可塑化中の背圧および充填圧力を計測制御するために、スクリュ７４とボールネジ７２との間にワッシャ型ロードセル７６を配備している。上述の本発明によるロードセル装置１や１０１は、このワッシャ型ロードセル７６として用いることができる。
【００５５】
射出成形機を低コストにするために、低コストのロードセル装置が要望されている。本発明によれば、この要望に応えることが可能である。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１０１  ロードセル装置
２、１０２  外円筒部
３、１０３  変位発生部
４、１０４  内円筒部
２０、１２０  本体部
１０  歪検出部
【図１】
2012063266.tif 000003
【図２】
2012063266.tif 000004
【図３】
2012063266.tif 000005
【図４】
2012063266.tif 000006
【図５】
2012063266.tif 000007
【図６】
2012063266.tif 000008
【図７】
2012063266.tif 000009
【図８】
2012063266.tif 000010