特許 6346052 ロードセル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6346052

(24)【登録日】2018年6月1日

(45)【発行日】2018年6月20日

(54)【発明の名称】ロードセル

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/26 20060101AFI20180611BHJP

   G01L 1/22 20060101ALI20180611BHJP

【ＦＩ】

   G01L1/26 B

   G01L1/22 E

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-194174(P2014-194174)

(22)【出願日】2014年9月24日

(65)【公開番号】特開2016-65775(P2016-65775A)

(43)【公開日】2016年4月28日

【審査請求日】2017年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208444

【氏名又は名称】大和製衡株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086737

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 和秀

(72)【発明者】

【氏名】藤本 真澄

【審査官】 岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２０５１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１８０３１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−２４９７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／００９７８８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平７−２３９２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４４８８６１１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ １／００− １／２６

Ｇ０１Ｇ２３／０２−２３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定部と、変位可能な可動部と、前記固定部及び前記可動部の上部同士を連結する上ビーム部と、前記固定部及び前記可動部の下部同士を連結する下ビーム部とを一体に有する金属材料からなる起歪体を備え、
前記固定部側から、前記下ビーム部及び前記可動部の下側へ、または、前記上ビーム部及び前記可動部の上側へ延出して、前記可動部の変位を規制するストッパを有し、
前記ストッパは、前記起歪体を、該起歪体の厚み方向に貫通する貫通溝によって、前記下ビーム部または前記上ビーム部から分離されると共に、前記可動部から分離されて形成され、
前記可動部及び前記ストッパは、前記貫通溝を挟んで上下方向に互いに対向する対向面を有し、前記両対向面間に、前記可動部の下向への変位及び上方への変位をそれぞれ規制するストッパ用隙間が形成される、
ことを特徴とするロードセル。

【請求項2】

前記上ビーム部及び前記下ビーム部には、前記固定部寄りの起歪部及び前記可動部寄りの起歪部がそれぞれ形成され、
前記ストッパ用隙間が、前記可動部寄りの前記起歪部よりも更に前記可動部寄りに形成される、
請求項１に記載のロードセル。

【請求項3】

前記貫通溝は、前記固定部側の始端から前記可動部側の端面に至る開放端まで形成され、
前記可動部及び前記ストッパは、前記貫通溝を挟んで互いに対向する対向面間の隙間の幅が、前記始端から前記開放端に至る前記貫通溝の全区間の内、前記ストッパ用隙間が形成された区間以外の残余の区間では、前記ストッパ用隙間の幅以上である、
請求項１または２に記載のロードセル。

【請求項4】

前記可動部及び前記ストッパは、前記貫通溝を挟んで互いに対向する対向面が、矩形状にそれぞれ形成され、前記矩形状の上辺を形成する対向面及び下辺を形成する対向面が、前記ストッパ用隙間を形成する、
請求項１ないし３のいずれかに記載のロードセル。

【請求項5】

前記上ビーム部と前記下ビーム部との間であって、かつ前記固定部と前記可動部との間に、前記起歪体の厚み方向に貫通する貫通孔が形成される、
請求項１ないし４のいずれに記載のロードセル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、計量ホッパ、計量コンベヤ、計量タンク、等の各種計量装置に用いられる平行四辺形型のロードセルに関し、更に詳しくは、過大な負荷荷重による破損を防ぐ過負荷防止機構を備えたロードセルに関する。

【背景技術】

【0002】

かかる過負荷防止機構を備える平行四辺形型のロードセルとして、例えば、特許文献１には、円柱状のストッパ部材の一端を、平行四辺形型のロードセルの固定部側に固定する一方、他端を、可動部側に形成された円形孔に、該円形孔の内周面との間に隙間が生じるように挿入し、ストッパ部材の外周面と前記円形孔の内周面との当接によって変位を規制して過剰な負荷がかからないようにしたものが記載されている。

【0003】

また、特許文献２には、平行四辺形型ロードセルの固定部位に、円柱状部分を有するストッパピンを固定し、可動部位へ延びる前記円柱状部分を、可動部位に形成した円形孔に、前記ストッパピンの円柱状部分と前記円形孔の内周面との間に隙間が生じるようにストッパピンを挿入し、ストッパピンの外周面と前記円形孔の内周面との当接によって変位を規制して過剰な負荷がかからないようにしたものが記載されている。

【0004】

特許文献１，２では、ストッパ部材やストッパピンは、平行四辺形型ロードセルの固定部と、可動部と、固定部及び可動部の上部同士を連結する上ビーム部と、固定部及び可動部の下部同士を連結する下ビーム部によって囲まれた内部空間に配置されている。

【0005】

ところで、ロードセルには、例えば、特許文献３に示すように、平行四辺形型ロードセルの固定部と、可動部と、上下のビーム部とによって囲まれた内部空間に、別の起歪部や防水シールを設けるもの、あるいは、特許文献４の図４に示すように、前記内部空間に、上下のビーム部を連結する部分が存在するものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−２４９７３１号公報

【特許文献2】実用新案登録第３１８０３１６号公報

【特許文献3】米国特許第４，４８８，６１１号公報

【特許文献4】特開平７−２３９２８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献１，２では、次のような課題がある。すなわち、上記円柱状のストッパ部材等の外周面と円形孔の内周面との間の隙間を精確に実現するためには、円柱状のストッパ部材等の外形寸法の精度、長手方向の精度、円形孔の精度、隙間が均等になるような相対位置関係の精度など多くの箇所の寸法精度を所定範囲内に仕上げねばならないが、機械加工の誤差などによって所定範囲内の組み付け精度の実現が容易でなく、したがって、前記隙間、言い換えればストッパとしての耐荷重特性にばらつきが生じることになる。

【0008】

更に、ストッパ部材等を、上記のように、平行四辺形型ロードセルの固定部と、可動部と、上下のビーム部とによって囲まれた内部空間に配置するために、上記特許文献３，４等のように、前記内部空間内に、別の起歪部や連結部等が存在するロードセルでは、ストッパ部材等を設けることができないという課題がある。

【0009】

本発明は、上記のような実情に着目してなされたものであって、固定部、可動部、上下のビーム部によって囲まれた内部空間を利用することなく、過負荷を防止できると共に、耐荷重特性のばらつきを低減したロードセルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明では次のように構成している。

【0011】

（１）本発明のロードセルは、固定部と、変位可能な可動部と、前記固定部及び前記可動部の上部同士を連結する上ビーム部と、前記固定部及び前記可動部の下部同士を連結する下ビーム部とを一体に有する金属材料からなる起歪体を備え、
前記固定部側から、前記下ビーム部及び前記可動部の下側へ、または、前記上ビーム部及び前記可動部の上側へ延出して、前記可動部の変位を規制するストッパを有し、
前記ストッパは、前記起歪体を、該起歪体の厚み方向に貫通する貫通溝によって、前記下ビーム部または前記上ビーム部から分離されると共に、前記可動部から分離されて形成され、
前記可動部及び前記ストッパは、前記貫通溝を挟んで上下方向に互いに対向する対向面を有し、前記両対向面間に、前記可動部の下方への変位及び上方への変位をそれぞれ規制するストッパ用隙間が形成される。

【0012】

本発明のロードセルによると、可動部及びストッパの両対向面間に、ストッパ用間隙が形成されるので、過大な負荷荷重が印加されたときに、ストッパがが、可動部の下方及び上方への変位を規制してロードセルの起歪部の破損を防止することができる。更に、ストッパは、固定部側から、下ビーム部及び可動部の下側へ、または、上ビーム部及び可動部の上側へ延出する、すなわち、ストッパを、固定部、可動部、上ビーム部、及び、下ビーム部で囲まれた内部空間に配置しないので、前記内部空間をストッパ以外に有効に利用することができる。

【0013】

しかも、固定部側から可動部側へ延出するストッパは、起歪体の厚み方向に貫通する貫通溝によって、下ビーム部または上ビーム部から分離されると共に、可動部から分離されて形成される、すなわち、ストッパは、起歪体に貫通溝を形成して該起歪体と一体に形成されるので、平行四辺形型ロードセルの円形孔に、円柱状のストッパ部材等を組付けてストッパを構成する従来例のように、ストッパ部材の外形の加工精度、円形孔内面の加工精度、組み付け精度などの多くばらつき要因を有する構成に比べて、ストッパとしての耐荷重特性のばらつきを低減することができる。

【0014】

（２）本発明のロードセルの好ましい実施態様では、前記上ビーム部及び前記下ビーム部には、前記固定部寄りの起歪部及び前記可動部寄りの起歪部がそれぞれ形成され、前記ストッパ用隙間が、前記可動部寄りの前記起歪部よりも更に前記可動部寄りに形成される。

【0015】

この実施態様によると、ストッパ用隙間は、上下のビーム部の可動部寄りの起歪部よりも更に可動部寄りに形成されているので、可動部に負荷荷重が印加されたときに、負荷荷重の着力点を通る作用線と、変位を規制するストッパ用隙間との間の距離を短くしてストッパ用隙間に作用する曲げモーメントを抑制することができる。

【0016】

（３）本発明のロードセルの別の実施態様では、前記貫通溝は、前記固定部側の始端から前記可動部側の端面に至る開放端まで形成され、前記可動部及び前記ストッパは、前記貫通溝を挟んで互いに対向する対向面間の隙間の幅が、前記始端から前記開放端に至る前記貫通溝の全区間の内、前記ストッパ用隙間が形成された区間以外の残余の区間では、前記ストッパ用隙間の幅以上である。

【0017】

この実施態様によると、貫通溝は、ストッパ用隙間が形成された区間以外の残余の区間では、その隙間の幅が、ストッパ用隙間の幅以上であるので、残余の区間では、ストッパ用隙間を形成する場合のように高精度の加工方法を使用する必要がなく、安価に形成することができ、加工コストを削減することができる。

【0018】

（４）本発明のロードセルの他の実施態様では、前記可動部及び前記ストッパは、前記貫通溝を挟んで互いに対向する対向面が、矩形状にそれぞれ形成され、前記矩形状の上辺を形成する対向面及び下辺を形成する対向面が、前記ストッパ用隙間を形成する。

【0019】

この実施態様によると、可動部とストッパは、矩形状の上辺同士または下辺同士が当接して、可動部の下方変位及び上方変位が規制される。

【0020】

（５）本発明のロードセルの更に他の実施態様では、前記上ビーム部と前記下ビーム部との間であって、かつ前記固定部と前記可動部との間に、前記起歪体の厚み方向に貫通する貫通孔が形成される。

【0021】

この実施態様によると、貫通孔の内周面に歪センサを装着し、その内周面を覆うように、金属製のカバー等を溶接して歪センサを密封し、外部環境から保護するといったことが可能となる。

【発明の効果】

【0022】

このように本発明のロードセルによれば、過負荷を防止するストッパを、平行四辺形型のロードセルを構成する起歪体に、貫通溝を形成して該起歪体と一体に、かつ、前記ロードセルの外側に形成するので、固定部、可動部、上ビーム部、及び、下ビーム部で囲まれた内部空間をストッパ以外に有効に利用することができる。

【0023】

しかも、平行四辺形型ロードセルの円形孔に、円柱状のストッパ部材等を組付けてストッパを構成し、ストッパ部材の外形の加工精度、円形孔内面の加工精度、組み付け精度などの多くばらつき要因を有する従来例に比べて、ストッパの耐荷重特性のばらつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は本発明の一実施形態に係るロードセルの取付け状態を示す図である。

【図2】図２は図１のロードセルの正面図である。

【図3】図３は図１のロードセルの平面図である。

【図4】図４は図２の矢視Ａ−Ａの拡大断面図である。

【図5】図５は本発明の他の実施形態の図２に対応する正面図である。

【図6】図６は本発明の更に他の実施形態のロードセルの正面図である。

【図7】図７は図６の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0026】

図１は、本発明の一実施形態のロードセルの取付け状態を示す図であり、図２は、図１のロードセルの正面図であり、図３は、その平面図である。

【0027】

この実施形態のロードセル１は、アルミニウムや鉄、ステンレス合金などの直方体状の金属弾性体から成る起歪体３０を備えている。このロードセル１は、水平方向である左右方向（図１〜図３の左右方向）の一端側の固定部２と、他端側の可動部３と、前記両部２，３の間に、起歪体３０の厚み方向である前後方向（図１，２の紙面に垂直方向、図３の上下方向）に貫通する大径の円形貫通孔４と、円形貫通孔４の周囲に同心に形成された略円形の浅い円形凹部５と、円形貫通孔４の上下に近接して前後方向に貫通すると共に、その外周の一部が外部に連なるように切欠かれた略円形の各一対の上部貫通切欠き６，７及び下部貫通切欠き８，９と、固定部２側に形成されて、後述のように配線を接続収納する配線接続室１０と、その開口部を密封する蓋体２２と、円形貫通孔４及び可動部３の下側で、前後方向に貫通する細い貫通溝１１によって分離されて、過負荷によるロードセル１の破損を防ぐためのストッパ１２等を備えている。

【0028】

この実施形態のロードセル１は、防水仕様であり、円形貫通孔４の内周面の４箇所に貼着された歪センサとしての歪ゲージ１３ａ〜１３ｄを密封するために、後述の図４にも示すように、円筒形の金属製の円筒シール部材１４を、円形貫通孔４の内周面に嵌め込み、溶接して密封している。

【0029】

図２に示すように、固定部２の下面側には、当該ロードセル１を、計量装置の基台１５等のベースに固定するためのねじ孔１６ａ，１６ｂが形成されており、可動部３の左側の端面には、被計量物が載置される計量台１７を支持する計量台用金具１７ａを装着するためのねじ孔１８ａ，１８ｂが形成されている。この例では、計量台１７を可動部３の左側の端面で支持しているが、可動部３の上側の端面で支持するようにしてもよい。

【0030】

一対の上部貫通切欠き６，７は、円形貫通孔４と起歪体３０の上側端面との間に、上側端面の一部を切欠くように略円形に貫通形成され、一対の下部貫通切欠き８，９は、円形貫通孔４と貫通溝１１との間に、貫通溝１１に一部が連なるように略円形に貫通形成される。略円形の各貫通切欠き６〜９の内径は、互いに等しく、円形貫通孔４より小さい。各貫通切欠き６〜９は、円形貫通孔４にそれぞれ平行に貫通形成されている。

【0031】

可動部３と固定部２とは、円形貫通孔４の上側の一対の上部貫通切欠き６，７の間の上ビーム部１９、及び、円形貫通孔４の下側の一対の下部貫通切欠き８，９の間の下ビーム部２０を介してそれぞれ連結されている。

【0032】

上部貫通切欠き６，７によって、上ビーム部１９には、薄肉の起歪部２１ａ，２１ｂが形成される一方、下部貫通切欠き８，９によって、下ビーム部２０には、薄肉の起歪部２１ｃ，２１ｄが形成される。円形貫通孔４から上部及び下部の各貫通切欠き６，７；８，９までの距離ｄ１は、いずれも等しく、各起歪部２１ａ〜２１ｄの肉厚となる。負荷荷重に応じた歪を発生させる起歪部２１ａ〜２１ｄに対応して円形貫通孔４の内周面には、上記のように歪ゲージ１３ａ〜１３ｄが貼着されている。円形貫通孔４の内径は、歪ゲージ１３ａ〜１３ｄを貼着し、配線作業をするのに必要な大きさとなっている。

【0033】

計量台１７から可動部３に負荷荷重が加えられたとき、４個の貫通切欠き６〜９と円形貫通孔４との間に形成された４箇所の薄肉部を起歪部２１ａ〜２１ｄとし、上側の上部貫通切欠き６，７間の連結部を上ビーム部１９、下側の下部貫通切欠き８，９の間の連結部を下ビーム部２０とする平行四辺形型のロードセルとして機能する。

【0034】

すなわち、ロードセル１に、計量台１７を介して負荷荷重が可動部３に加えられると、円形貫通孔４の外周の起歪部２１ａ〜２１ｄが撓み、円形貫通孔４の内周面の歪ゲージ１３ａ〜１３ｄによって伸縮歪応力を検出し、負荷荷重が荷重信号に変換され、この荷重信号を演算処理して計量台１７に印加された負荷荷重が算出される。

【0035】

この実施形態では、計量台１７は、負荷荷重の着力点を通る作用線ＬＦが、起歪部２１ａ，２１ｃよりも可動部３寄りにあるように装着される。

【0036】

固定部２には、上記のように配線接続室１０が形成されており、この配線接続室１０には、円形貫通孔４の内周面に貼着された歪ゲージ１３ａ〜１３ｄと外部とを配線接続するための基板等を収納することができる。この配線接続室１０の円形の開口部は、金属製の蓋体２２によって密閉されている。

【0037】

また、固定部２の内部には、円形貫通孔４の内周面と配線接続室１０とを繋ぐ配線孔２３が形成される一方、固定部２の端部には、配線接続室１０と外部とを接続するための接続孔２４が形成されている。円形貫通孔４の内周面の歪ゲージ１３ａ〜１３ｄと外部とは、配線孔２３、配線接続室１０及び接続孔２４を介して配線接続される。

【0038】

図４は、図２の矢視Ａ−Ａの拡大断面図である。

【0039】

この実施形態のロードセル１は、上記のように防水仕様である。このため、円形貫通孔４の内周面に貼着された歪ゲージ１３ａ〜１３ｄ部分に、完全な防水シールを施すために、両端部がやや大径のフランジ部１４ａを有する円筒形の金属製の円筒シール部材１４を、円形貫通孔４の内周面に嵌め込み、この円筒シール部材１４の両端のフランジ部１４ａと円形貫通孔４の内周面とをティグ（ＴＩＧ）溶接やレーザー溶接によって接合している。

【0040】

この溶接では、円形貫通孔４と円筒シール部材１４の接合部を溶融させて接合するが、接合される部分の熱伝達特性及び熱容量を略等しくするために、円形貫通孔４の周囲には、上記円形凹部５が幅Ｗに亘って形成され、これによって、円形貫通孔４の周縁には、溶接用エッジ２６が、円筒シール部材１４のフランジ部１４ａと略均等になるように形成される。

【0041】

すなわち、円形貫通孔４の周縁の溶接用エッジ２６と、円筒シール部材１４のフランジ部１４ａとの形状を略等しい形状としたので、接合される部分の熱伝達特性及び熱容量を略等しくすることができ、溶接の際の熱が、溶接用エッジ２６とフランジ部１４ａとに略均等に伝達され、溶接用エッジ２６とフランジ部１４ａとを均等に溶融させて接合することができる。

【0042】

円筒シール部材１４は、円形貫通孔４の周縁の溶接用エッジ２６、すなわち、起歪体３０と同一種類の金属材料からなるのが好ましい。

【0043】

円形貫通孔４の周縁の溶接用エッジ２６と、円筒シール部材１４のフランジ部１４ａとの溶接によって、円形貫通孔４の内周面と円筒シール部材１４との間には気密室２７が形成される。

【0044】

上記のように円形貫通孔４の内周面の４箇所の起歪部２１ａ〜２１ｄに貼付された歪ゲージ１３ａ〜１３ｄは気密室２７内に存在するため防水性能を有することになる。また、荷重信号検出用の配線も防水性能を持たせるため、上記のように、歪ゲージ１３ａ〜１３ｄが貼付される気密室２７から引き出される導線の配線用の配線孔２３が設けられ、固定部２に設けられた配線接続室１０において、ロードセル１の外部から防水コネクタ２５を介して導入された配線と接続される。配線接続室１０も防水性能を有するようにするために、円形の開口部には、外周部にフランジの付いた薄い金属製の蓋体２２を設けて覆い、開口部の周縁と蓋体２２のフランジとをティグ（ＴＩＧ）溶接等によって接合し、完全密閉され防水性能の高い配線接続室１０となっている。

【0045】

この実施形態では、図２に示すように、ロードセル１の固定部２側における始端Ｐ１より可動部３側の端面に向けて、上記のように前後方向に貫通する細い貫通溝１１が形成されている。上記始端Ｐ１は、起歪部２１ｂ，２１ｄよりも固定部２寄りの位置であって、当該ロードセル１が固定される基台１５よりも可動部３側の位置にある。

【0046】

この貫通溝１１は、始端Ｐ１から可動部３側へ水平方向に延びて、下部貫通切欠き８，９の下部に連なり、斜め下方に延び、更に、上下方向、左右方向に繰り返し延びて矩形状の矩形部１２ａを形成し、可動部３の端面の開放端Ｐ３まで至り、ストッパ１２を、下ビーム部２０及び可動部３から分離する。

【0047】

すなわち、貫通溝１１によって平行四辺形型ロードセルの下側端面と分離されて形成された、固定部２側から可動部３側に向かって延出するストッパ１２は、後述のように可動部３が計量台１７から過大な荷重を受けて下方または上方へ変位するのを制限するストッパとして機能する。このストッパ１２は、ロードセル１の可動部３に所定の過大荷重が負荷されてもストッパ１２の撓み量が極めて小さくなるように、つまり定格容量の負荷時における起歪部２１ａ〜２１ｄの撓み量に比べて十分小さい撓み量となるように起歪部２１ａ〜２１ｄに比べて十分大きい剛性を持つ構成とされる。

【0048】

貫通溝１１の始端Ｐ１から可動部３側の端面の開放端Ｐ３へ至る全区間中で、図２に示される矩形部１２ａの上辺に相当する区間Ｚ１、及び、矩形部１２ａの下辺に相当する区間Ｚ２，Ｚ３は、溝幅を規定するため、所定の線径のワイヤを使用したワイヤ放電加工によって形成され、所定の隙間であるストッパ用隙間Ｇとして、例えば、１５０μｍ程度の隙間を持つ細い貫通溝１１が形成される。このストッパ用隙間Ｇは、例えば、計測可能な最大荷重、すなわち定格荷重の１．５倍の荷重が加わった時の可動部３の変位量を超える所定の変位量に相当する大きさに設定されている。ワイヤ放電加工は、微小な間隔の隙間を容易に形成することができる精密加工であるので、可動部３と矩形部１２ａとの間のストッパ用隙間Ｇを高い精度で形成することができる。

【0049】

前記区間Ｚ１では、ストッパ１２の矩形部１２ａの上面と、可動部３の下面とが、上下方向（鉛直方向）に対向し、両対向面間にストッパ用隙間Ｇが形成され、可動部３の下方への変位を規制する。また、前記区間Ｚ２，Ｚ３では、ストッパ１２の矩形部１２ａの下面と、可動部３の上面とが、上下方向にそれぞれ対向し、両対向面間にストッパ用隙間Ｇが形成され、可動部３の上方への変位を規制する。

【0050】

貫通溝１１の全区間における区間Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３以外の残余の区間は、区間Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３の隙間、すなわち、ストッパ用隙間Ｇの幅と同じか広くてもよく、隙間の幅の精度は、区間Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３のストッパ用隙間Ｇほど高くなくてもよい。

【0051】

この実施形態では、貫通溝１１のストッパ用隙間Ｇが形成される区間Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３以外の残余の区間は、ストッパ用隙間Ｇよりも隙間の幅を広くしている。この残余の区間の貫通溝１１は、ミーリング加工などによって形成しており、ワイヤ放電加工で形成するのに比べて加工コストを削減している。

【0052】

貫通溝１１によって、固定部２の始端Ｐ１から可動部３の端面の開放端Ｐ３まで分離されたストッパ１２は、ロードセル１の最大の下方変位量、及び、上方変位量を規定する。すなわち、計量台１７に、例えば、定格荷重の１．５倍を越えるような過大な荷重が印加されたときは、ロードセル１の可動部３の下方変位は、区間Ｚ１のストッパ部１２ａの一部に当接することによって制限され、計量台１７に上向きに過大な荷重が印加されたときは、ロードセル１の可動部３の上方変位は、区間Ｚ２，Ｚ３のストッパ部１２ａの一部に当接することによって制限される。これによって、起歪部２１ａ〜２１ｄが弾性域を超えて永久変形したり破損するのを防止することができる。

【0053】

図２に示すように、計量台１７の印加荷重Ｆ０が、着力点を通る作用線ＬＦ上でロードセル１の可動部３に作用すると、可動部３は下方へ変位するが、可動部３は厳密には鉛直方向に下方変位せず、下向きに曲げ応力が加わるので、上側に凸の曲げ形状をなしながら下方へ変位する。そして、可動部３が、前記作用線ＬＦから距離Ｌ１にあるストッパ１２の矩形部１２ａの左上の角部Ｐ２で当接すると、作用線ＬＦに作用する荷重Ｆ０と、作用線ＬＦから角部Ｐ２までの距離Ｌ１によるモーメントカＦ０×Ｌ１と、角部Ｐ２から距離Ｌ２にある起歪部２１ａ，２１ｃに作用する力ＦｉによるモーメントカＦｉ×Ｌ２とが、角部Ｐ２の回りで、Ｆｉ×Ｌ２＝Ｆ０×Ｌ１と釣り合うように作用する。

【0054】

Ｆｉ＝（Ｌ１／Ｌ２）・Ｆ０の関係にあるので、Ｌ１がＬ２に比べて短いほど、すなわち、可動部３とストッパ１２とが当接する角部Ｐ２と負荷荷重の作用する作用線ＬＦとの距離Ｌ１が、角部Ｐ２と起歪部２１ａ，２１ｃを結ぶ線との距離Ｌ２より短いほど起歪部２１ａ，２１ｃに作用する力Ｆｉは小さくなるので、ストッパとしての耐荷重性能は高くなる。

【0055】

本実施形態では、区間Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３のストッパ用隙間Ｇが、起歪部２１ａ，２１ｃよりも可動部３寄りに形成されるので、ストッパとしての耐荷重性能は高い。

【0056】

ここで、もしストッパ１２と可動部３との当接点Ｐ２が、可動部３寄りの起歪部２１ａ，２１ｃの位置より固定部２側に寄った構成にすると、Ｌ１が長くなり、Ｌ２は短くなるので、起歪部２１ａ，２１ｃに作用する力Ｆｉが大きくなり、ストッパとしての耐荷重性能が低下する。

【0057】

本実施形態では、可動部３、固定部２、上下のビーム部１９，２０で囲まれる内部空間には、円筒シール部材１４が存在するために、上記特許文献１，２のように前記内部空間にストッパを設けることができないので、下ビーム部２０及び可動部３の下側に貫通溝１１を隔ててストッパ１２を設けている。

【0058】

このようにストッパ１２を平行四辺形ロードセルの上ビーム部１９及び可動部３の上側、或いは、下ビーム部２０及び可動部３の下側に設けると、内部空間に、円筒シール部材１４等の防水手段が施される場合以外の、例えば、前記内部空間に起歪部を有する上下のビーム部以外の連結部が設けられたり、デジタルロードセルとしてアナログ荷重信号をデジタル化する回路ユニットが設けられたりしている場合でも、過負荷防止用のストッパを設けることが可能である。

【0059】

また、隙間の幅は、上記特許文献１が、円柱状のストッパ部材の両端部の外形の加工精度、及び固定部におけるストッパ部材装着用の円形孔内面の加工精度、可動部においてストッパ部材の非接触挿入用の円形孔内面の加工精度、組み付け精度など、ストッパとしての機能を持つ隙間の幅の形成について種々の多くのばらつき要因を持つのに対して、この実施形態のロードセル１では、ストッパ１２と可動部３との間において、ワイヤ放電加工による隙間を形成する場合の隙間の幅の精度に依存するのみであり、ばらつきの小さい隙間を容易に形成できる。

【0060】

したがって、耐荷重の大きさが精確で、耐荷重特性にばらつきの少ないストッパが構成される。

【0061】

また、この実施形態のストッパ１２は、平行四辺形型ロードセルの奥行き寸法と同じ幅に構成されるので、内部空間に設けられる丸棒型に比べより剛性の高いストッパとなり、上記特許文献１に比較して、より大きい耐荷重性能を有する。

【0062】

上記のように、Ｌ１が短いほど、すなわち、可動部３とストッパ１２とが当接する角部Ｐ２が、負荷荷重の作用する作用線ＬＦに近いほど起歪部２１ａ，２１ｃに作用する力Ｆｉは小さくなってストッパとしての耐荷重性能は高くなるので、他の実施形態として、図５に示すように、前記作用線ＬＦに角部Ｐ２を更に近づけるのが好ましい。

【0063】

すなわち、図５の実施形態では、可動部３の端面の上部を切欠いて、計量台１７の計量台用金具１７ａを装着し、ストッパ１２の矩形部１２ａの角部Ｐ２が、負荷荷重Ｆ０が作用する作用線ＬＦと等しい位置となるようにしている。
その他の構成は、上記実施形態と同様である。

【0064】

図６は、本発明の他の実施形態のロードセルの正面図であり、図２に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

【0065】

この実施形態では、上記貫通切欠き６，７及び下部貫通切欠き８，９に換えて円形の上部貫通孔３６，３７及び下部貫通孔３８，３９をそれぞれ形成すると共に、上部貫通孔３６，３７同士及び下部貫通孔３８，３９同士を、前後方向に貫通した上部連結溝４０及び下部連結溝４１でそれぞれ連結している。

【0066】

したがって、円形貫通孔４と、上部貫通孔３６，３７及び上部連結溝４０との間に存在するビーム部を第１上ビーム部４２ａとすると、更に、上部貫通孔３６，３７及び上部連結溝４０の上側に第２上ビーム部４２ｂを有する。

【0067】

同様に、円形貫通孔４と、下部貫通孔３８，３９及び下部連結溝４１との間に存在するビーム部を第１下ビーム部４３ａとすると、更に、下部貫通孔３８，３９及び下部連結溝４１の下側に第２下ビーム部４３ｂを有する。

【0068】

すなわち、固定部２と可動部３とを、上下２本ずつの第１，第２上ビーム部４２ａ，４２ｂ、第１，第２下ビーム部４３ａ，４３ｂでそれぞれ連結した平行四辺形型のロードセルとなっている。

【0069】

円形貫通孔４の外周は、左右方向に延びる第１，第２連続部４４，４５を除いた上下に、図６の矢視Ｂ−Ｂ断面図である図７に示されるように、深く掘り下げた第１上側凹部４６ａ及び第１下側凹部４７ａが形成され、更に、上部連結溝４０の上側に第２上側凹部４６ｂが形成され、下部連結溝４１の下側に第２下側凹部４７ｂが形成される。

【0070】

円形貫通孔４内には、上記実施形態と同様に歪ゲージ１３ａ〜１３ｄが貼着され、円筒シール部材１４によって密封される。

【0071】

ストッパ１２は、上記実施形態と同様に、第２下ビーム部４３ｂおよび可動部３の下側に、貫通溝１１によって分離されて各起歪部に比べて十分大きい剛性を持つように形成される。

【0072】

その他の構成は、上記実施形態と同様である。

【符号の説明】

【0073】

１，１ａ ロードセル
２ 固定部
３ 可動部
４ 円形貫通孔
５ 円形凹部
６，７ 上部貫通切欠き
８，９ 下部貫通切欠き
１０ 配線接続室
１１ 貫通溝
１２ ストッパ
１３ａ〜１３ｄ 歪ゲージ
１４ 円筒シール部材
１９ 上ビーム部
２０ 下ビーム部
２１ａ〜２１ｄ 起歪部
２２ 蓋体
３０，３０ａ 起歪体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】