(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に形成された固定部と、他端側に形成された可動部と、前記可動部に印加された荷重により変形する起歪部とからなる起歪体と、前記起歪部の側面に穿設形成され、前記起歪体の長手方向の中心軸上にその中心が位置する円形断面の貫通孔と、前記貫通孔の内周面に貼着された複数の歪みゲージとを備えたロードセルにおいて、
前記固定部に一体的に形成され、開口部が栓体により密封される端子板収納部と、前記収納部内に配置され、前記歪みゲージのブリッジ回路形成用端子板と、前記収納部に一端側が連通し、他端側が前記固定部の表面側に開口するケーブル挿通孔と、前記ケーブル挿通孔を介して一端側が前記端子板に接続され、前記ブリッジ回路への給電と検出信号との取出しとを行う電気ケーブルと、
前記貫通孔内にその両端側から挿入されて互いに緊結され、前記貫通口内周面との間に防爆用の隙間を形成する一対の栓体と、
を備えた耐圧防爆型ロードセルであって、
前記一対の栓体は、前記防爆用隙間を形成する大径円筒部と、
前記大径円筒部より小径に形成され、前記貫通孔の内周面との間に前記複数の歪みゲージを貼着するための環状空間を形成する小径円筒部と、
前記貫通孔の周縁との間に隙間を形成する一対のフランジ部と、
を備え、前記大径円筒部の外径を起歪体の可動部に荷重が印加された際に起歪部の変形を妨げない所定の大きさに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】
前記端子板収納部は、前記歪みゲージおよび電気ケーブルを前記端子板に接続した後に、硬化性樹脂の充填により封止されることを特徴とする請求項１記載の耐圧防爆型ロードセル。
【請求項３】
前記ケーブル挿通孔は、前記固定部の側面および端面に開口する複数個から構成され、任意に選択された１つのケーブル挿通孔に前記電気ケーブルを装着するとともに、非選択のケーブル挿通孔を盲栓をすることにより封止することを特徴とする請求項１または２記載の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、ロードセルに関し、特に、この種のロードセルの電気的接続部分の改良技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
荷重測定手段として、歪みゲージを利用したロードセルが知られている。この種のロードセルは、印加される重力荷重を歪みゲージで検出し、歪みゲージで検出された電気信号を演算処理することにより、印加荷重値が求められる。
【０００３】
このような機能を有するロードセルは、一般的に、筒状の起歪体を備えており、起歪体には、一端側に形成された固定部と、他端側に形成され、荷重が印加される可動部と、前記可動部に印加された荷重により変形する起歪部と、この起歪部に貼着された歪みゲージとを有している。
【０００４】
歪みゲージは、通常、４個用いられ、これらがブリッジ回路に接続され、ブリッジ回路の対向する一方の２接続点間に電圧を印加しておき、ブリッジ回路の対向する他方の２接続点間の電圧を検出信号としている。
【０００５】
このようなブリッジ回路においては、印加された荷重により起歪部に変形が起こると、この変形に対応して、歪みゲージの抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に対応して、ブリッジ回路の検出信号が変化するので、検出信号から印加荷重値の演算が可能になる。
【０００６】
ところで、このような機能を有するロードセルにおいては、複数の歪みゲージでブリッジ回路を形成するとともに、このブリッジ回路への給電およびブリッジ回路からの検出信号の取出しが必要になる。
【０００７】
そこで、従来は、このような回路接続を行うために、起歪体に端子箱を付設し、この端子箱内に端子板を設置し、この端子板上でブリッジ回路を形成するためなどの電気的な接続を行っていた。
【０００８】
しかしながら、このような電気的な接続部分の処理手段には、以下に説明する課題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、起歪体に端子箱を付設する構造では、ロードセル全体が大型になるとともに、部品点数も増加し、コストアップとなるという問題があった。
【００１０】
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、部品点数の削減により、コストダウンが可能になるとともに、小型が達成できるロードセルを提供することにある。
【００１１】
以上の目的を達成するために本発明は、両端の固定部及び可動部と、前記可動部への荷重により変形する起歪部とが形成された起歪体と、前記起歪部の側面に穿設形成され、前記起歪体の長手方向の中心軸上にその中心が位置する円形断面の備えた貫通孔と、前記貫通孔の内周面に貼着された複数の歪みゲージとを備えたロードセルにおいて、前記固定部に一体的に形成され、開口部が栓体により密封される端子板収納部と、前記収納部内に配置され、前記歪みゲージのブリッジ回路形成用端子板と、前記収納部に一端側が連通し、他端側が前記固定部の表面側に開口するケーブル挿通孔と、前記ケーブル挿通孔を介して一端側が前記端子板に接続され、前記ブリッジ回路への給電と検出信号との取出しとを行う電気ケーブルと、  前記貫通孔内にその両端側から挿入されて内部で互いに緊結され、前記貫通口内周面との間に防爆用の隙間を形成する一対の栓体と、を備えた耐圧防爆型ロードセルであって、前記一対の栓体は、前記防爆用隙間を形成する大径円筒部と、前記大径円筒部より小径に形成され、前記貫通孔の内周面との間に前記複数の歪みゲージを貼着するための環状空間を形成する小径円筒部と、前記貫通孔の周縁との間に隙間を形成する一対のフランジ部とを備え、前記大径円筒部の外径を起歪体の可動部に荷重が印加された際に起歪部の変形を妨げない所定の大きさに形成したことを特徴としている。このように構成した耐圧防爆型ロードセルによれば、起歪体の設置時においては、挿入された一対の栓体と起歪体間に、前記貫通孔の内径と前記大径円筒部との差からなる隙間が形成されるため、栓体は自重により下に沈み、貫通孔最下点に点接触した状態で保持される。従って、前記一対の栓体外周面上部と、貫通孔の内周面の間には十分な隙間が形成されるため、ロードセルの可動部に荷重を印加して貫通孔に変形が生じても、起歪体の変形を妨げることがない。一方、複数の歪みゲージでブリッジ回路を形成し、このブリッジ回路への給電と検出信号との取出しとを行う電気ケーブルが接続される端子板の収納部は、起歪体の固定部に一体に設けられているので、別設の端子箱が不要になる。前記端子板収納部は、前記歪みゲージおよび電気ケーブルを前記端子板に接続した後に、硬化性樹脂の充填により封止することができる。この構成によれば、端子板上での接続状態を長期間安定して維持することができる。前記ケーブル挿通孔は、前記固定部の側面および端面に開口する複数個から構成され、任意に選択された１つのケーブル挿通孔に前記電気ケーブルを装着するとともに、非選択のケーブル挿通孔を盲栓を用いることにより封止することができる。この構成によれば、電気ケーブルの延長方向を複数方向から選択することができる。
【００１２】
【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、本発明にかかるロードセルの一実施例を示しており、この実施例には、本発明を耐圧防爆型のロードセルに適用した場合が示されている。
【００１３】
同図に示したロードセルは、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の左側に位置する固定部１４と、起歪部１２の右側に位置する可動部１６とから構成されている。
【００１４】
起歪部１２の対向する一方の側面間には、角筒状の起歪体１０の長手方向の中心軸上に中心が位置する円形断面の貫通孔１８が穿設形成されている。貫通孔１８の内周面には、４個の歪みゲージ２０が貼着されている。
【００１５】
歪みゲージ２０の貼着位置は、起歪体１０の中心軸上にあって、同一円周上に位置し、かつ、この円の中心に対して、一対ずつが対向するように配置されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
固定部１４には、端子板収納部２２が設けられている。この端子板収納部２２は、一端が貫通孔１８が設けられていない側面に開口した凹形円形状のものであって、開口部が密栓２４により密封されるとともに、連通孔２６により貫通孔１８と連通している。
【００１９】
また、端子板収納部２２には、角形形状の固定部１４の３側面（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。
【００２０】
このケーブル挿入孔２８は、使用者側の要求に応じていずれか１つを使用するものであり、本実施例の場合には、固定部１４の端面に開口した挿入孔２８に電気ケーブル３０が装着されていて、残りの２つの挿通孔２８は、硬化性の合成樹脂を充填することなどにより封止される。
【００２１】
端子板収納部２２内には、端子板２９が配置されている。４個の歪みゲージ２０のそれぞれのリード線２０ａは、連通孔２６を介して端子板収納部２２に導出され、端子板２９上で半田接続することによりブリッジ回路が形成される。
【００２２】
電気ケーブル３０のリード線は、ブリッジ回路の対向する２つの接続点にそれぞれ半田により電気的に接続され、ブリッジ回路の一方の２接続点側から給電し、かつ、他方側から検出信号を取出す。
【００２３】
また、端子板２９上で歪みゲージ２０のリード線２０ａおよび電気ケーブル３０の接続終了すると、端子板収納部２２内には、盲栓を用いることにより封止される。
【００２４】
ここで使用される硬化性樹脂３１は、常温ないしは加熱硬化型の接着剤、例えば、エポキシ樹脂などである。
【００２５】
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。
【００２６】
また、本実施例のロードセルでは、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、防爆構造を得ている。この具体的な構成は、図２，３にその詳細を示すように、貫通孔１８内にその両端側から一対の雄，雌栓体３２，３４を挿入し、両者をボルト３６で緊結し、栓体３２，３４の外表面と貫通孔１８の内面との間に、防爆用隙間ｄを形成している（図２に○Ａで示した部分）。
【００２７】
雄栓体３２は、大径円筒部３２ａと、この大径円筒部３２ａの先端側に設けられた小径円筒部３２ｂと、大径円筒部３２ａの上端に設けられたフランジ部３２ｃとから構成されている。
【００２８】
大径円筒部３２ａは、貫通孔１８の内径よりも小径に形成されていて、その外表面が貫通孔１８の内面と対向する接合面を形成し、この接合面が防爆用隙間ｄとなっている（図３参照）。
【００２９】
小径円筒部３２ｂは、大径円筒部３２ａよりも小径になっていて、貫通孔１８の内面との間に、歪みゲージ２０を貼着するための環状空間３８を形成するようになっている。
【００３０】
フランジ部３２ｃは、貫通孔１８の内径よりも大きな外径を有し、貫通孔１８の一方側の周縁に係止される。雌栓体３４は、円筒部３４ａと、円筒部３４ａの中心に設けられた凹部３４ｂと、円筒部３４ａの下端に設けられたフランジ部３４ｃとから構成されている。
【００３１】
円筒部３４ａは、貫通孔１８の内径よりも小径に形成されていて、その外表面が貫通孔１８の内面と対向する接合面を形成し、この接合面が防爆用隙間ｄとなっている（図３参照）。凹部３４ｂには、雄栓体３２の小径円筒部３２ｂの先端側が嵌合される。
【００３２】
フランジ部３４ｃは、貫通孔１８の内径よりも大きな外径を有し、貫通孔１８の他方側の周縁に係止される。なお、栓体３２，３４間の緊結構造は、この実施例で示したボルト３６による手段だけでなく、例えば、雌栓体３４の凹部３４ｂと雄栓体３２の小径円筒部３２ｂとの間に相互に螺合するネジを設けて、ネジ結合により栓体３２，３４間を緊結させてもよい。
【００３３】
防爆用隙間ｄは、栓体３２，３４の各接合面の外端からの内容積と端子板収納部２２および連通孔２６の内容積との和が、例えば、１００ｃｍ3以下で、接合面の奥行きＬが６ｍｍ以上で２５ｍｍ以下の場合には、産業安全研究所技術指針の規定を満足するように、０．２ｍｍ以下に設定される。
【００３４】
なお、防爆用隙間ｄは、産業安全研究所技術指針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。
【００３５】
また、本実施例の場合には、各栓体３２，３４のフランジ部３２ｃ，３４ｃと貫通孔１８の周縁との間の接合面は、防爆用隙間ｄよりも大きな隙間になるように設定される。
【００３６】
さて、以上のように構成されたロードセルによれば、複数の歪みゲージ２０でブリッジ回路を形成し、このブリッジ回路への給電と検出信号との取出しとを行う電気ケーブル３０が接続される端子板２９の収納部２２は、起歪体１０の固定部１４に一体に設けられているので、別設の端子箱が不要になり、ロードセルの大型化を回避することができるとともに、部品点数の削減が可能になる。
【００３７】
また、本実施例の場合には、端子板収納部２２は、歪みゲージ２０および電気ケーブル３０を端子板２９に接続した後に、硬化性樹脂３１の充填により封止している。
【００３８】
このため、端子板２９の電気的な接続状態を長期間安定して維持することができる。
【００３９】
さらに、本実施例では、ケーブル挿通孔２８は、固定部１４の側面および端面に開口する複数個から構成され、任意に選択された１つのケーブル挿通孔２８に電気ケーブル３０を装着するとともに、非選択のケーブル挿通孔を硬化性樹脂により封止している。
【００４０】
従って、電気ケーブル３０の延長方向を複数方向から選択することができる。
【００４１】
また、本実施例のロードセルによれば、防爆構造としたことによるロードセルの性能の低下も防止できる。
【００４２】
すなわち、本実施例の場合には、防爆用隙間ｄを形成する接合面は、雄栓体３２の大径円筒部３２ａの外表面および雌栓体３４の円筒部３４ａの外表面と、貫通孔１８の内面とであるが、これらがともに円形断面になっている。
【００４３】
このため、例えば、起歪体１０を設置した場合には、図４に示すように、栓体３２，３４に作用する自重により、貫通孔１８の内面と大径円筒部３２ａの外表面または雌栓体３４の円筒部３４ａの外表面とが、点接触した状態になる。
【００４４】
このような状態で栓体３２，３４が接触していると、ロードセルの可動部１６に荷重を印加させた際に、栓体３２，３４が、起歪部１２の変形を妨げることが防止される。
【００４５】
このとき、防爆用隙間ｄは、同図に示すように、大径円筒部３２ａの外表面または雌栓体３４の円筒部３４ａの外表面の外側に一様に形成されないが、防爆用隙間ｄは、必ずしも栓体３４，３２の外側に一様に形成される必要がなく、一部でも規格を満足していれば、防爆機能が得られるので問題はない。
【００４６】
つまり、本実施例の防爆構造によれば、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。
【００４７】
なお、上記実施例では、起歪体１０の形状として、角筒状のものを例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、丸筒状の起歪体のであってもよい。
【００４８】
また、上記実施例では、耐圧防爆型の構造に本発明を適用した場合を例示したが、通常構造のロードセルに適用できることは言うまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
以上、実施例により詳細に説明したように、本発明にかかるロードセルによれば、端子板の収納部を起歪体の固定部に一体的に設けたので、部品点数を削減してコストダウンすることができるとともに、大型化も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるロードセルの一実施例を示す起歪体の断面図である。
【図２】同起歪体の貫通孔に防爆構造を得るための栓体を装着した状態の一部破断側面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】図２の要部断面図である。
【符号の説明】
１０        起歪体
１２        起歪部
１４        固定部
１６        可動部
１８        貫通孔
２０        歪みゲージ
２０ａ      リード線
２１        凹状切削部
２２        端子板収納部
２４        密栓
２６        連通孔
２８        ケーブル挿通孔
２９        端子板
３０        電気ケーブル
３１        硬化性樹脂
３２        雄栓体
３４        雌栓体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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