(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔により肉薄の起歪部が形成される起歪体と、前記孔の形成面に貼着される歪みゲ−ジとを備えた耐圧防爆型ロードセルにおいて、
前記孔を塞ぐ蓋体を起歪体の側面に設けるとともに、蓋体の裏面と起歪体の側面とで防爆用隙間を形成したことを特徴とする耐圧防爆型ロードセル。
【請求項２】
請求項１に記載の耐圧防爆型ロードセルにおいて、
前記蓋体は、起歪体の対向する一対の側面に夫々設けられ、一端側を前記起歪体の側面に隙間保持部材を介して固着され、他端側を互いに連結部材で結合されたことを特徴とする耐圧防爆型ロードセル。
【請求項３】
請求項２に記載の耐圧防爆型ロ−ドセルにおいて、
前記孔は貫通孔として形成されるとともに、前記連結部材は前記貫通孔内を通っていること特徴とする耐圧防爆型ロードセル。
【請求項４】
請求項２に記載の耐圧防爆型ロードセルにおいて、
前記連結部材は、前記起歪体の外周面を跨いでいることを特徴とする耐圧防爆型ロードセル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐圧防爆型ロードセルに関し、特に、この種のロードセルの起歪部に耐圧容器部を直接形成した構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
爆発性ガスの取扱個所で使用されるロードセルにおいては、通常、歪みゲージの発熱や短絡事故などが点火源となって、爆発性ガスに引火して、爆発事故が発生した場合でも、爆発力がロードセル内で収まり、外部の爆発性ガスに引火することがない、耐圧防爆構造が義務付けられている。
【０００３】
このような耐圧防爆型のロードセルとしては、図９に示したように、ロードセル全体を単純に筒状カバ−で覆う構造が用いられていた。しかしながら、このような耐圧防爆構造では、ロードセルを内部に収納する筒状カバ−が大型化し、これに伴って内容積も増加し、内部の爆発性ガスの爆発力も大きくなる。
【０００４】
このような爆発力に耐え得るためには、筒状カバ−の肉厚を厚くする必要があるとともに、内容積の大きさに応じて防爆規格（例えば、産業安全研究所技術指針，工場電気設備防爆指針，防爆構造電気機械器具型式検定ガイド）に規定され、火炎逸走が発生しないようにする防爆用隙間ｔの奥行きを確保するためにも、筒状カバ−の肉厚が大きくなって、全体の構造が大型化するという問題があった。
【０００５】
また、この種のロードセルでは、防塵対策上、ベロ−ズのような可撓性カバ−で起歪部を覆った構造も使用されているが、このような構造のロードセルに筒状カバ−型の防爆構造を適用すると、より一層大型になる上に、製造する際の工程が複雑になり、コストアップの要因となっていた。
【０００６】
そこで、例えば、特公平７−２６８７９号公報には、このような問題を解決する耐圧防爆構造が提案されている。この公報に提案されている耐圧防爆構造は、図１０に示したように、ロードセルの起歪部１２に貫通孔を形成し、この貫通孔の形成面に歪みゲージを貼着するとともに、貫通孔の両端に形成した円筒部１５内に密封用円筒体４０を挿入して、該円筒部１５両端部と該円筒体４０両端部４０ａ、４０ｂとを溶接して、歪みゲージを完全に密封する構造になっている。しかしながら、このような耐圧防爆構造にも以下に説明する課題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記特公平７−２６８７９号公報に提案されている耐圧防爆構造では、歪みゲージの周辺部分を溶接により完全密閉構造とするため、大型化の回避が可能になるものの、円筒部の形成や溶接などの加工が複雑になり、これらの作業に手間と時間がかかり、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、耐圧防爆容器に規格上許容されている防爆用隙間を有効に活用することにより、安価で容易にかつ小型の耐圧防爆構造とした耐圧防爆型ロードセルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明では、孔により肉薄の起歪部が形成される起歪体と、前記孔の形成面に貼着される歪みゲ−ジとを備えた耐圧防爆型ロードセルにおいて、前記孔を塞ぐ蓋体を起歪体の側面に設けるとともに、蓋体の裏面と起歪体の側面とで防爆用隙間を形成している。
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の耐圧防爆型ロードセルにおいて、前記蓋体は、起歪体の対向する一対の側面に夫々設けられ、一端側を前記起歪体の側面に隙間保持部材を介して固着され、他端側を互いに連結部材で結合されている。
請求項３に係る発明では、請求項２に記載の耐圧防爆型ロ−ドセルにおいて、前記孔は貫通孔として形成されるとともに、前記連結部材は前記貫通孔内を通っている。
請求項４に係る発明では、請求項２に記載の耐圧防爆型ロードセルにおいて、前記連結部材は、前記起歪体の外周面を跨いでいる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１から図４は、本発明に係る耐圧防爆型ロードセルの第１実施例を示している。
【００１１】
これらの図に示したビ−ム型ロードセルは、断面がほぼ正方形の角筒状に形成され、アルミニウムなどの軽金属，金属一般ないしはセラミックス製の起歪体１０を有している。起歪体１０は、中央部分に位置する起歪部１２と、この起歪部１２の両側に位置する固定部１４と可動部１６とから構成されている。起歪部１２の両側には、筒状の防塵用可撓性カバ−の両端を係合させるための周溝４５が設けられる。もちろん、防塵用可撓性カバ−が必要ない場合には、周溝４５を設けなくともよい。
【００１２】
起歪部１２の対向する一対の側面間には、起歪体１０の長手方向の中心軸上に中心が位置する長方形断面の貫通孔１８が穿設形成されている。貫通孔１８の形成面には、４個の歪みゲージ２０が貼着されている。なお、貫通孔１８の断面形状は、上記実施例のような長方形に限らない。たとえば、丸孔、一対の丸孔を連結した形状、楕円、一対の楕円を連結した形状、起歪部の変形を容易にするものであればどのような形状であってもよい。
【００１３】
歪みゲージ２０の貼着位置は、起歪体１０の中心軸を含む鉛直面上にあって、かつ、この貫通孔１８の中心に対して、一対ずつが対向するように配置されている。
【００１４】
各歪みゲージ２０の貼着位置の背面側には、それぞれ円弧状断面の凹状切削部２１が設けられている。この凹状切削部２１は、起歪部１２の外側面を切削することにより形成され、各歪みゲージ２０が貼着された部分の厚みを減じることにより、起歪部１２の変形を容易にしている。このような作用を有する凹状切削部２１は、その切削量を調整すると、歪みゲージ２０で検出する変形量を変えることができるので、曲げおよび捩りモーメントの補正を行える。
【００１５】
固定部１４には、端子板収納室２２が設けられている。この端子板収納室２２は、一端が貫通孔１８が設けられていない面に開口した凹形円形状のものであり、連通孔２６により貫通孔１８とも連通している。端子板収納室２２の開口部には密栓２４がビス等の固着具６０により固着され、端子板収納室２２は密封される。
【００１６】
また、端子板収納室２２には、起歪体１０の固定部１４の３面（本実施例の場合には、固定部１４の端面と貫通孔２６が設けられた２つの側面）に開口するケーブル挿入孔２８が設けられている。このケーブル挿入孔２８は、使用者の要求に応じていずれか１つを使用するものである。たとえば、固定部１４の端面に開口した挿入孔２８にケーブルが挿入固定され、残りの２つの挿入孔２８は、盲栓を用いて封止される。
【００１７】
ケーブルの一端は、端子収納室２２内に設置される端子板に接続される。一方、歪みゲージ２０のリード線は、連通孔２６を介して端子板収納室２２に導出され、同じ端子板に接続することによりブリッジ回路が構成される。
【００１８】
このように構成されたロードセルは、固定部１４側を固定支持し、可動部１６側に荷重が印加されると、起歪部１２が変形し、この変形に対応した歪みが歪みゲージ２０のブリッジ回路により検出され、この検出値に基づいて、荷重の大きさを演算することができる。このようなロードセルとしての基本的な構成は、従来のこの種の荷重変換器と同じであるが、本実施例のロードセルは、以下の点に注目すべき特徴がある。
【００１９】
すなわち、本実施例の耐圧防爆型ロードセルでは、規格上許容されている防爆用隙間を有効に活用することにより、耐圧防爆構造を得ている。この具体的な構成は、図２から図４に示すように、起歪体１０に設けられた貫通孔１８を蓋体５０で塞いで、歪みゲ−ジ２０を収容する耐圧容器部を形成するとともに、起歪体１０の側面と蓋体５０裏面とで防爆用隙間の奥行きＬに応じた所定の防爆用隙間ｄを形成している。なお、防爆用隙間は必ず所定の奥行きと規定値以下の寸法を必要とするため、本明細書では、正しくは「所定の奥行きを有し、規定値以下の寸法の防爆用隙間」というべきところを、簡単に「防爆用隙間」と記載する。
【００２０】
さらに詳しく本実施例を述べると、平板状の蓋体５０は、貫通孔１８を塞ぐ状態で、蓋体５０の一端をビス等の固着具６０によって、起歪体１０の側面に固着される。蓋体５０と起歪体１０を固着するとき、防爆用隙間ｄを形成するためには、両者の間に防爆用隙間ｄに等しい厚さのスペ−サ５４またはワッシャ等の隙間保持部材を介在させるか、あるいは蓋体の一端側を防爆用隙間分だけ厚くする。蓋体５０の他端間には、爆発時にの蓋体の飛散防止のための連結部材５２が連結される。蓋体５０と連結部材５２の結合にも、固着具６０としてビスが用いられる。なお、固着具６０として、本実施例のようにビスを用いる必要はなく、接着、溶接、その他任意の固着具を用いてもよい。
【００２１】
なお、図２から図４では、本実施例を理解し易いように、防爆用隙間ｄを実際より非常に大きく描いている。実際には、産業安全研究所技術指針によれば、内容積が１００ｃｍ3 の平面接合面の場合は、奥行きＬの最小値は６ｍｍであり、奥行きＬが６ｍｍから９．５ｍｍの間の場合、防爆用隙間ｄは０．２ｍｍ以下と定められているように、防爆用隙間ｄは非常に小さなものである。また、防爆用隙間ｄと該隙間の奥行きＬは、産業安全研究所技術指針，工場電気設備防爆指針，防爆構造電気機械器具型式検定ガイドの規定に対応させることだけでなく、例えば、電気機械器具防爆構造規格および技術的基準，ＩＥＣ規格などにも同様の規定があるので、これらの規定に適合するように設定することもできる。
【００２２】
本実施例の耐圧防爆型ロードセルによれば、耐圧防爆構造としたことによるロードセルの性能の低下もない。つまり、本実施例の耐圧防爆構造によれば、荷重検出性能に影響を及ぼすことなく、防爆規格に規定された要件を満足させることができる。
【００２３】
前記第１実施例では、防爆用隙間ｄが起歪体１０の対向する一対の側面それぞれに設けられているが、一方の蓋体５０裏面と起歪体１０側面との間にのみ防爆用隙間ｄを形成して、他方の蓋体５０と起歪体側面は密着固定してしまってもよい。また、前記第１実施例では、起歪体１０に貫通孔１８を開けて起歪部１２を形成したが、起歪体の対向する一対の側面に、互いに貫通せずに共通の底を有した孔を設けてもよい。さらに、前記第１実施例では、蓋体５０裏面と起歪体１０側面とで防爆用隙間ｄを形成するために、両者の間にスペ−サ５４等の隙間保持部材を介在させたが、起歪体１０側面に浅い溝を形成することにより、防爆用隙間ｄを形成してもよい。さらに、前記第１実施例で用いられている連結部材５２は、必ず必要とされるものではない。たとえば、爆発時に蓋体５０が飛散しない程度に、蓋体５０の強度及び蓋体５０と起歪体１０と結合部の強度が充分であれば、蓋体５０は一端側を起歪体１０の側面に固着するだけでよく、連結部材５２はなくてもよい。
【００２４】
ところで、小型化が要求され貫通孔１８の内径が小さく、連結部材５２が貫通孔１８内を通しにくい場合や、貫通孔の代わりに底を有する孔により起歪部１２が形成される場合には、連結部材５２は起歪体１０を貫通させることができない。図５及び図６に、このような場合の実施例を示す。この実施例においても、貫通孔を蓋体５０で塞ぐように、蓋体５０の一端側を起歪体１０側面に固着具６０で固着し、歪みゲ−ジ２０を収容する耐圧容器部を形成するとともに、起歪体１０の側面と蓋体５０裏面とで防爆用隙間ｄを形成することは、第１実施例と同じである。
【００２５】
図５及び図６に示した第２実施例では、連結部材５２は、起歪体１０の下面を跨ぎ、両端を蓋体５０に接着、溶接等適宜手段により固着させる。そして、連結部材５２には、起歪体１０の下側位置でナット５６を固着し、このナット５６にオネジが切られたストッパ−５８を進退自在に螺合している。このため、起歪部１２の変形が過大になると、可動部１６の下面がストッパ５８に当接して、歪みゲ−ジ２０の損傷や過大検出信号の発生を防止するようにしている。もちろん、連結部材５２と起歪体１０下面間の距離を適切に設定しておけば、ストッパ５８がなくても、ストッパ機能は得られる。
【００２６】
また、連結部材５２は、起歪体１０の上面を跨いでもよく、起歪体１０の上面と下面の両方を同時に跨いでもよく、可動部１６端面を跨いでもよく、要するに、連結部材５２が、起歪体１０の外周面を跨いで両側の蓋体５０を連結していればよい。なお、連結部材５２を起歪体１０の上側外周面と下側外周面の両方を同時に跨がせるときには、蓋体と連結部材を一体にした角筒を用いることが、強度的にも製造の容易性からも望ましい。この場合には、角筒の両側面が蓋体５０に相当し、角筒の上下両面が連結部材５２に相当する。
【００２７】
さらに、図７及び図８に、圧縮コラム型ロ−ドセルに関する第３実施例を示す。起歪体１０は、固定部１４と可動部１６との間に起歪部１２を有している。起歪部１２は、起歪体１０の対向する一対の側面夫々に掘られた長方形断面の孔１９の共通の底１３から成る。この起歪部１２に歪みゲ−ジ２０が貼着される。可動部１６に加重が印加されると、起歪部１２が変形し、この変形を歪みゲ−ジ２０で検出することは、従来の荷重変換器と同じである。この第３実施例でも、底を有する孔１９を蓋体５０で塞ぐように、蓋体５０の一端側を起歪体１０側面に固着具６０で固着し、歪みゲ−ジ２０を収容する耐圧容器部を形成するとともに、起歪体１０側面と蓋体５０裏面とで防爆用隙間ｄを形成することは、第１実施例の場合と同じである。
【００２８】
以上の実施例から理解できるように、起歪体の形状は、特に変形し易い起歪部が設けてあれば、前記実施例に示したようなビ−ム型、圧縮コラム型に限定されず、任意の形状でよく、たとえば、Ｓ字型をしたものでもよい。そして、孔は、貫通孔でも、貫通しないで底を有する孔のどちらでもよい。どのような実施例でも、歪みゲ−ジを収容する耐圧容器部の内容積と防爆用隙間の奥行きＬに応じて、防爆用隙間ｄの大きさを第１実施例と同様に設定すれば、第１実施例と同等の作用効果が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上、実施例により詳細に説明したように、請求項１に係る発明によれば、従来の起歪体をそのまま使用でき、新たに製造する部品は、安価で容易に入手できる材料に簡単な加工を施しただけの蓋体だけであり、起歪体に設けられた孔を蓋体で塞いで、歪みゲ−ジを収容する耐圧容器部を形成するとともに、前記起歪体の側面と前記蓋体裏面とで許容されている防爆用隙間を形成しているから、安価で容易に小型の耐圧防爆構造が得られる。
請求項２に係る発明においても、請求項１に係る発明と同様の効果が得られるうえ、蓋体の自由端側は連結部材で結合されているから、爆発時に蓋体が飛散する危険性を小さくできる。
請求項３に係る発明では、請求項２に係る発明と同様な効果が得られるうえ、連結部材を貫通孔内を通しているから、連結部材によるスペ−ス増加がないうえ、連結部材を最小限の長さにできて軽量化に貢献できる。
請求項４に係る発明では、請求項２に係る発明と同様な効果が得られるうえ、連結部材を通すことが可能な内径を有する貫通孔を必要としないから、特に小型の耐圧防爆型ロ−ドセルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の耐圧防爆型ロードセルの起歪体側面図である。
【図２】図１において、前記起歪体側面に貫通孔を塞ぐ蓋体を固着した状態の側面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ面の断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ面の断面図である。
【図５】本発明に係る第２実施例の耐圧防爆型ロードセル側面図である。
【図６】図５に対する左面図である。
【図７】      本発明に係る第３実施例の耐圧防爆型ロードセル斜視図である。
【図８】前記第３実施例の耐圧防爆型ロ−ドセルの縦断面図である。
【図９】従来の耐圧防爆型ロ−ドセルの縦断面図である。
【図１０】従来の別の耐圧防爆型ロ−ドセルの斜視図である。
【符号の説明】
１０        起歪体
１２        起歪部
１４        固定部
１６        可動部
１８        貫通孔
１９        底を有する孔
２０        歪みゲージ
５０        蓋体
５２        連結部材
５４        スペ−サ（隙間保持部材）
【図１】
0003916191.tif 000002
【図２】
0003916191.tif 000003
【図３】
0003916191.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003916191.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003916191.tif 000008
【図８】
0003916191.tif 000009
【図９】
0003916191.tif 000010
【図１０】
0003916191.tif 000011