(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と可動部の間に起歪部を形成した起歪体と、前記起歪部に貼着される歪みゲージとを備えた耐圧防爆型ロードセルにおいて、
前記固定部及び前記可動部には夫々円形の鍔が形成され、前記起歪部と前記鍔を覆う円筒状の筒状カバーを前記起歪体に固定するとともに、前記筒状カバーの内径を前記鍔の外形よりも規定された防爆用隙間だけ大きく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、
前記鍔の外周面又は前記筒状カバーの端部内周面のいずれかに周方向に沿って数個の微小突起を設けたことを特徴とする耐圧防爆型ロードセル。
【請求項３】
起歪部が形成された断面角形の起歪体と、前記起歪部に貼着される歪みゲージとを備えた耐圧防爆型ロードセルにおいて、
前記起歪部を覆う角筒状カバーを上カバー及び下カバーとから構成し、前記上カバーと前記下カバーの水平部内面に前記歪みゲージを収容する凹部を形成する敷居部が設けられ、前記起歪体の上面及び下面と前記敷居部との間及び前記起歪体の側面と前記上カバー及び下カバーの側壁内面との間には規定された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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロードセルの起歪部を防爆用カバーで覆った耐圧防爆型ロードセル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ようにした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７に示したように、ロードセル全体を筒状カバーと対向部材とで覆い、両者で半径方向に沿う防爆用隙間ｔを形成した構造が用いられていた（特公平７−２６８７９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように単純にロードセルを筒状カバーで覆っただけの耐圧防爆構造では、筒状カバーが大型化し、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。このような爆発力に耐え得るためには、筒状カバーの肉厚を厚くする必要があり、小型化が困難であった。そればかりでなく、防爆用隙間が半径方向に沿っているから、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の奥行きを確保するためにも、筒状カバーの肉厚を大きくしなければならず、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、ベローズのような可撓性カバー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ー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】
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設ける位置を適切に配置することにより、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。
【０００７】
【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、固定部と可動部の間に起歪部を形成した起歪体と、前記起歪部に貼着される歪みゲージとを備えた耐圧防爆型ロードセルにおいて、前記固定部及び前記可動部には夫々円形の鍔が形成され、前記起歪部と前記鍔を覆う円筒状の筒状カバーを前記起歪体に固定するとともに、前記筒状カバーの内径を前記鍔の外形よりも規定された防爆用隙間だけ大きくしたことを特徴とする。
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、前記鍔の外周面又は前記筒状カバーの端部内周面のいずれかに周方向に沿って数個の微小突起を設けたことを特徴とする。
請求項３に係る発明では、起歪部が形成された断面角形の起歪体と、前記起歪部に貼着される歪みゲージとを備えた耐圧防爆型ロードセルにおいて、前記起歪部を覆う角筒状カバーを上カバー及び下カバーとから構成し、前記上カバーと前記下カバーの水平部内面に前記歪みゲージを収容する凹部を形成する敷居部が設けられ、前記起歪体の上面及び下面と前記敷居部との間及び前記起歪体の側面と前記上カバー及び下カバーの側壁内面との間には規定された防爆用隙間を形成したことを特徴とする。
【０００８】
【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と図２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。これらの図に示したロードセルは、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、円筒体から上下部分を一部削り取って上面と下面を平行とした起歪部１２、固定部１４及び可動部１６とから構成されている。
【０００９】
起歪部１２は、対向する一対の側面間に、一対の丸孔を細溝で連結した断面形状の孔１８を貫通させることによって形成される。起歪部１２の上面及び下面には、夫々２つの歪みゲージ２０が貼着されている。なお、孔１８は、この実施例のように貫通孔とする必要はなく、底を有した孔としてもよく、孔１８の断面形状も、この実施例のような形状に限らず、一対の楕円孔を細溝で連結した形状等、肉薄部分を有した起歪部を形成するものであれば、どのような形状でもよい。
【００１０】
歪みゲージ２０の貼着位置は、鉛直面上にあって、かつ、起歪部１２の上下面で、最も薄肉で最も大きく変形する部分に夫々１つづつ配置されている。孔１８と起歪部の上面及び下面との間には、歪みゲージ２０からのリード線を通すためのケーブル孔２６が設けられている。
【００１１】
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、固定部１４の上面に開口した凹形円形状のものであり、ケーブル孔２６により孔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がビス等の固着具により固着され、端子板収納室２２は密封される。
【００１２】
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、孔１８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３つのケーブル挿入孔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の端面に開口したケーブル挿入孔２８にケーブルが挿入固定され、残りの２つのケーブル挿入孔２８は、盲栓を用いて封止される。
【００１３】
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、２つのケーブル孔２６を通って端子板収納室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。
【００１４】
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から構成された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。
【００１５】
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。この具体的な構成を図１及び図２に示す。起歪体１０の固定部１４及び可動部１６の起歪部１２の境界近くには夫々に鍔４２が残されている。そして、起歪部１２及び鍔４２を筒状カバー４０で覆っている。こうして、歪みゲージ２０を収容するため、鍔４２と筒状カバー４０で囲まれる耐圧容器部を形成するとともに、鍔４２の外周面と筒状カバー４０両端内周面で防爆用隙間の奥行きＬに応じた所定の防爆用隙間ｄも形成している。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。
【００１６】
さらに詳しく本実施例を述べる。鍔４２の位置は、この実施例では、固定部１４と可動部１６において、夫々起歪部１２との境界付近としたが、ボルト等の固着具の取り付けに支障がない範囲で、夫々、固定部１４及び可動部１６の適宜位置に設けてよい。筒状カバー４０の内径は、鍔４２の外径より防爆用隙間ｄだけを大きくされている。このため、鍔４２の外周面と筒状カバー４０両端内周面の間の隙間は、最大でも防爆用隙間ｄであるから、常に防爆規格を満たす。もちろん、鍔４２の外周面または筒状カバー４０の端部内周面のいずれかに、周方向に沿って数個の微小突起を設けて、両者間には、全周に沿って均一な防爆用隙間ｄが形成されるようにしてもよい。筒状カバー４０が起歪部１２と鍔４２を覆う位置で、ビス４４を筒状カバー４０の孔４７を通して鍔４２のネジ孔４８に螺合することにより、筒状カバー４０の一端を起歪体１０に固定する。
【００１７】
なお、図１から図６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 の円筒接合面の場合は、奥行きＬの最小値は６ｍｍであり、奥行きＬが６ｍｍから１２．５ｍｍ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。
【００１８】
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荷重検出性能をほとんど低下させることなく、防爆規格に規定された要件を満足させることができる。そして、鍔４２外周面と単純な形状で製造容易な筒状カバー４０両端内周面とで防爆用隙間ｄを形成しているから、防爆用隙間ｄが起歪体１０の軸方向に沿い、筒状カバー４０は防爆用隙間の奥行き分の厚さを必要とせず、安価で容易にかつ軽量小型の耐圧防爆構造が得られる。
【００１９】
本実施例では、筒状カバー４０の形状を強度的に最も有利な円筒としたが、その形状は任意でよく、たとえば角筒でもよい。この場合には、起歪体１０の鍔を含む断面も角筒にしなければならない。
【００２０】
図３は、本発明に係る耐圧防爆型ロードセルの第２実施例を示す。本実施例では、筒状カバー４０を起歪体１０の固定するには、図３のように、一方の鍔４２に、筒状カバー４０の一端が当接する凸縁４３を設け、他方の鍔４２に、筒状カバー４０の他端が当接するストッパ４６を装着し、筒状カバー４０を凸縁４３とストッパ４６によって固定している。その他は、すべて第１実施例と同じであるから、説明を省略する。
【００２１】
図４から図６は、本発明に係る耐圧防爆型ロードセルの第３実施例を示す。これらの図に示したロードセルは、断面がほぼ正方形の角形に形成された起歪体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。そして、第１実施例と同じく、起歪体１０には、孔１８と端子板収納室２２とケーブル孔２６とケーブル挿入孔２８が穿設形成され、起歪部１２の上面及び下面には歪みゲージ２０が貼着され、また、端子板収納室２２は密栓２４で密封されている。
【００２２】
本実施例でも、歪みゲージ２０からの出力により、荷重を検出する点は、従来の荷重変換器の場合と同じであるが、本実施例のロードセルも、第１実施例の耐圧防爆型ロードセルと同じく、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４から図６に示すように、起歪部１２を覆う角筒状カバー５０の内面に全幅にわたる凹部５４を設け、この凹部５４と起歪体１０上面及び下面とで夫々歪みゲージ２０を収容する耐圧容器部を形成するとともに、角筒状カバー５０の内面と起歪体１０の表面とで奥行きＬに応じた所定の防爆用隙間ｄを形成している。
【００２３】
さらに、詳しく本実施例を述べる。角筒状カバー５０は、互いに着脱自在な上カバー５１と下カバー５２とから構成される。両カバー５１、５２は、水平部５８両側に夫々側壁５９を有し、Ｕ字形断面形状をしている。両カバー５１、５２の水平部５８夫々の内面には敷居部５５が設けられ、これによって、全幅にわたり歪みゲージ２０を収容するだけの浅い凹部５４が形成される。さらに、上カバー５１の敷居部５５の一方及び下カバー５２の敷居部５５の一方には、起歪体１０に設けられた係合孔５３に係合する台座５７付きの係合凸部５６が設けられている。なお、台座５７の高さは、実際には防爆用隙間ｄだけで、図面には表示できないほど小さいものであるが、図面では誇張して大きく描いている。ここで、上カバー５１と下カバー５２を起歪部１２を完全に覆う位置で、係合孔５３と係合凸部５６と係合させ、両カバーに設けられたビス孔６０にビスを通して、両カバーを着脱自在に結合する。こうして、起歪体１０の上面と上カバー５１の凹部５４との間と、起歪体１０の下面と下カバー５２の凹部５４との間とに歪みゲージ２０を収容する耐圧容器部が形成されるとともに、起歪体１０の側面と角筒状カバー５０の側壁内面との間、起歪体の上面及び下面と敷居部５５との間、すなわち、起歪体１０の表面と角筒状カバー５０の内面とで防爆用隙間ｄが形成される。このさい、角筒状カバー５０を起歪体１０に固定したとき、台座５７と起歪体表面が当接して、角筒状カバー５０がぐらつかないようにされる。
【００２４】
本実施例では、上カバー５１と下カバー５２とをビスで結合したが、着脱自在な固着具なら何を使用してもよく、また、両カバーを接着または溶接等により分割不能に一体化してもよい。また、本実施例では、敷居部５５に台座５７付きの係合凸部５６を設けたが、係合凸部５６を設けた敷居部５５の高さを、上カバーと下カバーを結合したとき、敷居部５５全体と起歪体１０表面とが当接する高さとして、台座５７を設けないようにしてもよい。
【００２５】
さらに、本実施例では、歪みゲージ２０を起歪体１２の上面と下面に貼着したが、歪みゲージ２０は、孔１８の内側面に貼着してもよい。この場合には、起歪体１０の側面と角筒状カバー５０の側壁５９のみで必要な防爆用隙間ｄを形成できるから、角筒状カバー５０の水平部５８の形状に制約がなくなる。また、この場合には、角筒状カバー５０は、上カバー５１と下カバー５２とから構成せず、最初から一体に構成すると、角筒状カバー５０の一端と起歪体１０と固定に任意の固着手段が採用できる。
【００２６】
本実施例の場合にも、歪みゲージ２０を収容する耐圧容器部の内容積と奥行きＬに応じて、防爆用隙間ｄの大きさを適切に設定すれば、防爆用隙間が起歪体の側面に沿っていて、角筒状カバーが奥行き分の厚さを必要としないうえ、従来最もよく用いられている断面角形の起歪体をそのまま使用できるから、第１実施例と同様に、安価で容易に軽量小型の耐圧防爆構造が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、起歪体の固定部及び可動部には夫々円形の鍔が形成され、起歪部と前記鍔を覆う円筒状の筒状カバーを前記起歪体に固定するとともに、前記筒状カバーの内径を前記鍔の外形よりも規定された防爆用隙間だけ大きくしたから、常に防爆規格を満たすことができる。しかも、円形の鍔外周面と単純な形状で製造容易な筒状カバーの内周面とで防爆用隙間を形成しているから、防爆用隙間が起歪体の軸方向に沿うことになって、筒状カバーは防爆用隙間の奥行き分の厚さを必要とせず、１枚の薄板及び１本の丸棒から容易に製造でき、安価で容易にかつ軽量小型の耐圧防爆構造が得られる。
請求項２に係る発明によれば、鍔の外周面又は筒状カバーの端部内周面のいずれかに周方向に沿って数個の微小突起を設けたから、鍔の外周面に沿って均一の防爆用隙間が形成され、請求項１に係る発明と同じ効果を奏する。
請求項３に係る発明によれば、起歪部を覆う角筒状カバーを上カバー及び下カバーとから構成し、前記上カバーと前記下カバーの水平部内面に歪みゲージを収容する凹部を形成する敷居部が設けられ、起歪体の上面及び下面と前記敷居部との間及び前記起歪体の側面と前記上カバー及び下カバーの側壁内面との間には規定された防爆用隙間を形成したから、従来の最もよく用いられている断面角形の起歪体をそのまま使用して、角筒状カバー内面と起歪体表面とで防爆用隙間を形成でき、防爆用隙間が起歪体の表面に沿っていて、角筒状カバーが防爆用隙間の奥行き分の厚さを必要としない。これにより、請求項１に係る発明と同様に、安価で容易にかつ軽量小型の耐圧防爆構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の起歪体と筒状カバーの斜視図である。
【図２】前記第１実施例において、起歪体の起歪部を筒状カバーで覆った状態の側面図である。中心線の上側は断面図であり、中心線の下側は外形図である。
【図３】本発明に係る第２実施例において、起歪体の起歪部を筒状カバーで覆った状態の側面図である。中心線の上側は断面図であり、中心線の下側は外形図である。
【図４】本発明に係る第３実施例の起歪体と筒状カバーの斜視図である。
【図５】前記第３実施例において、起歪体の起歪部を筒上カバーで覆った状態の側面図である。中心線の上側は断面図であり、中心線の下側は外形図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ面の断面図である。
【図７】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１０    起歪体
１２    起歪部
１４    固定部
１６    可動部
１８    孔
２０    歪みゲージ
４０    筒状カバー
４２    鍔
５０    角筒状カバー
【図１】
0004049892.tif 000002
【図２】
0004049892.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004049892.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004049892.tif 000007
【図７】
0004049892.tif 000008