(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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備えたロードセルにおいて、
前記起歪部に貫通孔を穿設し、前記貫通孔の内面側に前記歪みケージを貼着するとともに、前記貫通孔内に両端側から相互に緊結される一対の栓体を挿入配置し、前記栓体の外周面と前記貫通孔の内面との間に防爆用隙間を形成し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、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】
前記栓体は、一端側に前記貫通孔の周縁において前記起歪部の外面と対向するフランジ部を有し、前記栓体の外周面と前記貫通孔の内面との間に設けられた防爆用隙間に代えて、前記フランジ部と前記起歪体の外面との間に防爆用隙間を形成した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】
前記起歪部は、前記歪みゲージの貼着位置の背面側に凹状切削部が設けられ、この凹状部の切削量を調整することにより、曲げおよび捩りモーメント誤差の補正を行う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。
【請求項４】
前記起歪部に、前記栓体の外周を包囲する可撓性カバーを取付けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の耐圧防爆型ロードセル。
【請求項５】
前記貫通孔は、その断面形状が、円形であって、この貫通孔の内面と対向する前記栓体の外周面を前記貫通孔の内径よりも小径の円形としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の耐圧防爆型ロードセル。
【請求項６】
前記貫通孔は、円形，角形，楕円形，丸孔連結形，楕円連結形のいずれか１つから選択されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に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、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、ロードセル全体を筒状ケース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ケースが大型化し、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、筒状ケース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）に規定された、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、筒状ケース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、可撓性ベローズ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ケース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防爆構造が提案されている。この公報に提案されている防爆構造は、ロードセルの起歪部に貫通孔を形成し、この貫通孔の内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内に密封用円筒体を挿入して、円筒体と円筒部とを溶接して、歪みゲージを完全に密封する構造になっている。
【０００７】
しかしながら、この公報に提案されている防爆構造にも以下に説明する課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上記公報に提案されている防爆構造では、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。
【０００９】
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、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、安価にかつ小型の防爆構造が得られる耐圧防爆型ロードセルを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明は、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備えたロードセルにおいて、前記起歪部に貫通孔を穿設し、前記貫通孔の内面側に前記歪みケージを貼着するとともに、前記貫通孔内に両端側から相互に緊結される一対の栓体を挿入配置し、前記栓体の外周面と前記貫通孔の内面との間に防爆用隙間を形成し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、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。
このように構成した耐圧防爆構造によれば、起歪部に穿設された貫通孔内に、両端側から相互に緊結される一対の栓体を挿入配置し、栓体の外周面と貫通孔の内面との間に防爆用隙間を形成することで、防爆構造が簡単に得られる。即ち、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。
この場合の防爆用隙間は、前述した規定によれば、内容積が、例えば、１００ｃｍ３以下で、接合面の奥行きが６ｍｍ以上で２５ｍｍ以下の円筒接合面では、０．２ｍｍ以下となっているので、栓体の外周面と貫通孔の内周面の加工は、非常にラフにすることができる。
また、本発明は、前記栓体は、一端側に前記貫通孔の周縁において前記起歪部の外面と対向するフランジ部を有し、前記栓体の外周面と前記貫通孔の内面との間に設けられた防爆用隙間に代えて、前記フランジ部と前記起歪体の外面との間に防爆用隙間を形成するようにした。
この構成においても上記構成のロードセルと同様に、許容されている防爆用隙間を有効に利用することにより、簡単かつ容易に防爆構造が得られる。
前記起歪部は、前記歪みゲージの貼着位置の背面側に凹状切削部が設けられ、この凹状部の切削量を調整することにより、曲げおよび捩りモーメント誤差の補正を行うことができる。
前記起歪部には、前記栓体の外周を包囲する可撓性カバーを取付けることができる。
この構成を採用すると、全体の大型化を回避しつつ防爆用隙間に防塵対策を施すことができる。
前記貫通孔は、その断面形状が、円形であって、この貫通孔の内面と対向する前記栓体の外周面を、前記貫通孔の内径よりも小径の円形とすることができる。
この構成を採用すると、栓体を貫通孔内に挿入した際に、栓体の外周面が貫通孔の内面と点接触する状態になるので、起歪部の変形に影響を及ぼすことなく、防爆構造が得られる。
また、前記貫通孔は、その断面形状が、円形，角形，楕円形，丸孔連結形，楕円連結形のいずれか１つから選択することができる。
【００１１】
【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、本発明にかかる耐圧防爆型ロードセルの第１実施例和示している。
【００１２】
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，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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
また、端子板収納室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。
【００１９】
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にケーブル３０が装着されていて、残りの２つの挿通孔２８は、盲栓を用いて封止される。
【００２０】
ケーブル３０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とされる。
【００２１】
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、このようなロード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。
【００２２】
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、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）。
【００２３】
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。
【００２４】
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）。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、個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。
【００２９】
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室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。
【００３０】
なお、防爆用隙間ｄ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。
【００３１】
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。
【００３２】
さて、以上のように構成された耐圧防爆型ロードセルによれば、起歪部１２に穿設された貫通孔１８内に、両端側から相互に緊結される一対の栓体３２，３４を挿入配置し、栓体３２，３４の外周面と貫通孔１８の内面との間に防爆用隙間ｄを形成することで、防爆構造が簡単に得られる。
【００３３】
また、本実施例の耐圧防爆型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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図５は、本発明にかかる耐圧防爆型ロードセルの第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００４０】
同図に示した実施例では、防爆用隙間ｄを、雄，雌栓体３２，３４のフランジ部３２ｃ，３４ｃの下面と、起歪部１２に設けられた貫通孔１８の周縁との間に形成している。
【００４１】
このような防爆用隙間ｄでも、内容積の大きさと、接合面の奥行きＬとに応じて、防爆用隙間ｄの大きさを上記実施例と同様に設定すれば、上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００４２】
図６は、本発明にかかる耐圧防爆型ロードセルの第３実施例を示しており、上記実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００４３】
同図に示した実施例では、起歪部１２の両端に一対の凹溝４０を周設し、この凹溝４０内に筒状の可撓性カバー４２の両端を係止している。
【００４４】
可撓性カバー４２は、貫通孔１８内に挿入された栓体３２，３４の外周を包囲するものであって、金属性の硬質筒部４２ａと、この硬質筒部４２ａの両端に設けられたベローズ部４０ｂとから構成されている。
【００４５】
このように構成された耐圧防爆型ロードセルによれば、全体の大型化を回避しつつ防爆用隙間ｄに防塵対策を施すことができる。
【００４６】
図７は、本発明のロードセルにおいて採用することができる貫通孔１８の変形例を示している。同図（ａ）に示した貫通孔１８ａは、断面形状が一対の丸孔を連結したものである。
【００４７】
また、同図（ｂ）に示した貫通孔１８ｂは、断面形状が楕円形のものであり、同図（ｃ）に示した貫通孔１８ｃは、断面形状が角形のものであり、同図（ｄ）に示した貫通孔１８ｄは、断面形状が一対の楕円を連結した形状になっている。
【００４８】
このような形状の貫通孔１８ａ〜１８ｄを採用した場合には、栓体３２，３４の断面形状もこれに合わせるようにすれば、上記実施例と同等の作用効果が得られる。
【００４９】
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、丸筒状の起歪体の一部に対向する平面を形成し、この対向平面間に貫通孔１８を穿設する構造であってもよい。
【００５０】
また、上記実施例では、雄および雌栓体３２，３４の双方に防爆用隙間ｄを形成した場合を例示したが、この防爆用隙間ｄは、いずれか一方の栓体に形成してもよい。
【００５１】
さらに、防爆構造だけを得たい場合には、貫通孔１８内に栓体３２，３４を密着挿入し、これらの接合面の一方に、内部と連通する溝状の防爆用隙間ｄを１つ以上形成する構造であってもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上、実施例により詳細に説明したように、本発明にかかる耐圧防爆型ロードセルによれば、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、安価にかつ小型の防爆構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる耐圧防爆型ロードセルの第１実施例を示す起歪体の側面図である。
【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。
【図５】本発明にかかる耐圧防爆型ロードセルの第２実施例を示す要部断面説明図である。
【図６】本発明にかかる耐圧防爆型ロードセルの第３実施例を示す側面説明図である。
【図７】本発明にかかる耐圧防爆型ロードセルの貫通孔の変形例を示す説明図である。
【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
２１        凹状切削部
３２        雄栓体
３２ａ      大径円筒部
３２ｃ      フランジ部
３４        雌栓体
３４ａ      円筒部
３４ｂ      フランジ部
３６        ボルト
４２        可撓性カバー
【図１】
0003769355.tif 000002
【図２】
0003769355.tif 000003
【図３】
0003769355.tif 000004
【図４】
0003769355.tif 000005
【図５】
0003769355.tif 000006
【図６】
0003769355.tif 000007
【図７】
0003769355.tif 000008