特許 6437267 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】6437267

(24)【登録日】2018年11月22日

(45)【発行日】2018年12月12日

(54)【発明の名称】ロードセル

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/22 20060101AFI20181203BHJP

【ＦＩ】

   G01L1/22 E

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-210461(P2014-210461)

(22)【出願日】2014年10月15日

(65)【公開番号】特開2016-80455(P2016-80455A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年8月25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】 細見 斉子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３３９６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１９４６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６４１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０４７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０２８７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０５１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６３８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４８８６１１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ １／２２

Ｇ０１Ｇ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右方向の一端側の固定部及び他端側の可動部と、前記固定部の上部及び前記可動部の上部を連結する上ビーム部と、前記固定部の下部及び前記可動部の下部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、
前記固定部と前記可動部との間に、前後方向に貫通する貫通孔を有し、
前記起歪体の上側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の上部円弧状溝が、前記貫通孔の外周に近接するように形成されると共に前記起歪体の上側端面との間に開放部が設けられる一方、前記起歪体の下側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の下部円弧状溝が、前記貫通孔の外周に近接するように形成されると共に前記起歪体の下側端面との間に開放部が設けられ、
前記上部円弧状溝は、当該上部円弧状溝の円弧に対応する円周の一部を残し、当該一部よりも長い前記円周の残余の部分が起歪体本体内に位置するように形成されている一方、前記下部円弧状溝は、当該下部円弧状溝の円弧に対応する円周の一部を残し、当該一部よりも長い前記円周の残余の部分が起歪体本体内に位置するように形成されており、
前記貫通孔の内周面の、各円弧状溝と前記貫通孔とが近接する薄肉の起歪部に対応する部分には、歪ゲージが取付けられ、
前後方向の一方側の端面には、前記貫通孔の外周に溶接用周壁を形成するための環状溝が、前記貫通孔を囲むように形成される一方、前後方向の他方側の端面には、前記貫通孔の外周に溶接用周壁を形成するための環状溝が、前記貫通孔を囲むように形成され、
前記貫通孔内に装着されて前記歪ゲージを密封するための金属製の筒状のシール部材の一端部と、前記一方側の端面に形成される前記溶接用周壁とが、溶接される一方、前記シール部材の他端部と、前記他方側の端面に形成される前記溶接用周壁とが、溶接される、
ことを特徴とするロードセル。

【請求項2】

左右方向の一端側の固定部及び他端側の可動部と、前記固定部の上部及び前記可動部の上部を連結する上ビーム部と、前記固定部の下部及び前記可動部の下部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、
前記固定部と前記可動部との間に、前後方向に貫通する貫通孔を有し、
前記起歪体の上側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の上部円弧状溝が、前記貫通孔の外周に近接するように形成されると共に前記起歪体の上側端面との間に開放部が設けられる一方、前記起歪体の下側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の下部円弧状溝が、前記貫通孔の外周に近接するように形成されると共に前記起歪体の下側端面との間に開放部が設けられ、
前記貫通孔の内周面の、各円弧状溝と前記貫通孔とが近接する薄肉の起歪部に対応する部分には、歪ゲージが取付けられ、
前後方向の一方側の端面には、前記貫通孔の外周に溶接用周壁を形成するための環状溝が、前記貫通孔を囲むように形成される一方、前後方向の他方側の端面には、前記貫通孔の外周に溶接用周壁を形成するための環状溝が、前記貫通孔を囲むように形成され、
前記貫通孔内に装着されて前記歪ゲージを密封するための金属製の筒状のシール部材の一端部と、前記一方側の端面に形成される前記溶接用周壁とが、溶接される一方、前記シール部材の他端部と、前記他方側の端面に形成される前記溶接用周壁とが、溶接されるものであり、
前記貫通孔が円形であり、
前記上部円弧状溝及び前記下部円弧状溝が、前記貫通孔よりも小径の断面円弧状であり、
前記シール部材が、円筒状であり、
前記環状溝は、前記貫通孔と該貫通孔に近接する円弧状溝との間の距離未満の狭い幅で、前記貫通孔と該貫通孔に近接する円弧状溝との間の領域を通って前記貫通孔を囲むように形成される、
ことを特徴とするロードセル。

【請求項3】

筒状の前記シール部材の前記一端部及び前記他端部は、残余の部分より大径の大径部を有し、
前記環状溝は、前記大径部の前後方向に沿う長さ以内の深さで浅く形成される、
請求項１または２に記載のロードセル。

【請求項4】

前記大径部は、前後方向に沿って延びる接合部を有し、
前記溶接用周壁と前記接合部とが溶接され、
前記溶接用周壁の高さを、前記接合部の前後方向に沿う長さと略等しくした、
請求項３に記載のロードセル。

【請求項5】

前記溶接用周壁の幅を、前記接合部の幅と略等しくした、
請求項４に記載のロードセル。

【請求項6】

前記シール部材が、前記起歪体と同一種類の金属材料からなる、
請求項１ないし５のいずれか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、台秤、計量タンク、計量ホッパ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、防水型のロードセルに関する。

【背景技術】

【0002】

歪量を検出する歪センサの一種である歪ゲージを、起歪体に貼着して、負荷荷重による起歪部の伸縮量を歪ゲージの抵抗値変化による電気信号に変換して負荷荷重の大きさに比例する荷重信号を発生するロードセルにおいて、前記歪ゲージ部分等を密封して外部環境から保護するものとして、例えば、特許文献１に示す防水型のロードセルがある。

【0003】

図６は、この特許文献１のロードセルの正面図であり、図７は、図６の矢視Ａ−Ａ断面図である。

【0004】

このロードセル５０は、荷重を受ける受台が取付けられる可動部５１、計量装置の基台等のベースに取付けられる固定部５２、および、それらを連結する上下のビーム部５３，５４を備えている。

【0005】

左右方向の両側の前記可動部５１と前記固定部５２との間には、前後方向（図Ａの紙面に垂直方向、図Ｂの上下方向）に貫通する第１貫通円孔５５が形成されており、該第１貫通円孔５５の周囲が深く掘下げ加工されて円筒部５５ａが形成され、前後方向の中央部分において、その外周の一部が、連結部５６を介して可動部５１及び固定部５２とそれぞれ連結されている。

【0006】

第１貫通円孔５５の周囲の上ビーム部５３側には、第１貫通円孔５５よりも小径の一対の第２上部貫通円孔６６，６７が形成されると共に、それらを繋ぐ連結溝６８が形成され、また、第１貫通円孔５５の周囲の下ビーム部５４側には、第１貫通円孔５５よりも小径の一対の第２下部貫通円孔６９，７０が形成されると共に、それらを繋ぐ連結溝７１が形成される。

【0007】

上ビーム部５３側の一対の第２上部貫通円孔６６，６７によって、上ビーム部５３には、薄肉の起歪部５３ａ，５３ｂが形成される一方、第１貫通円孔５５の外周の連結部５６には、薄肉の起歪部５６ａ，５６ｂが形成される。また、下ビーム部５４側の一対の第２下部貫通円孔６９，７０によって、下ビーム部５４には、薄肉の起歪部５４ａ，５４ｂが形成される一方、第１貫通円孔５５の外周の連結部５６には、薄肉の起歪部５６ｃ，５６ｄが形成される。

【0008】

前記第１貫通円孔５５の外周の各起歪部５６ａ〜５６ｄに対応して第１貫通円孔５５の内周面には、４つの歪ゲージ５７〜６０が貼着されており、これら歪ゲージ５７〜６０部分の防水を図るために、円筒状の金属製の円筒シール部材６１を嵌め込み、この円筒シール部材６１の両端部と第１貫通円孔５５とを溶接し、歪ゲージ５７〜６０部分を密封している。

【0009】

また、固定部５２には、歪ゲージ５７〜６０と外部とを配線接続するための配線や回路基板等が収納された収納室６２が形成されており、この収納室６２は、連通孔６３を介して外部に連通する一方、上述の連結部５６に形成された接続孔６４を介して第１貫通円孔５５の内周面に接続されている。歪ゲージ５７〜６０は、接続孔６４、収納室６２及び連通孔６３を介して外部と配線接続される。この収納室６２は、開口部に金属製の蓋体６５が溶接されて、防水が図られている。

【0010】

このロードセル５０では、負荷荷重が可動部５１に加えられると、上下のビーム部５３，５４の起歪部５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４ｂが撓むと共に、第１貫通円孔５５の外周の連結部５６の起歪部５６ａ〜５６ｄが撓み、歪応力が集中する第１貫通円孔５５の内周面に貼着された歪ゲージ５７〜６０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る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】米国特許第４，４８８，６１１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

特許文献１のロードセルでは、上下のビーム部５３，５４の起歪部５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４ｂ（以下「第１の起歪部」という）と、第１貫通円孔５５の外周の連結部５６の起歪部５６ａ〜５６ｄ（以下「第２の起歪部」という）とが存在し、第１の起歪部と第２の起歪部とが、並列バネを構成するので、ロードセルとしてのバネ定数は第１の起歪部と第２の起歪部のバネ定数の合計値となる。

【0013】

このように第１の起歪部が存在し、大きいバネ定数を持つため、第２の起歪部、すなわち、第１貫通円孔５５の外周の連結部５６の起歪部５６ａ〜５６ｄのバネ定数を小さくしなければならない。

【0014】

このため、上記のように第１貫通円孔５５の周囲を広い幅で深く掘下げ加工し、薄い円筒部５５ａが形成されると共に、この円筒部５５ａの前後方向（図７の上下方向）の長さも短く加工しており、加工コストが高くつくという課題がある。

【0015】

本発明は、上述のような実情に着目してなされたものであって、コストを低減した防水型の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】

【0016】

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。

【0017】

（１）本発明のロードセルは、左右方向の一端側の固定部及び他端側の可動部と、前記固定部の上部及び前記可動部の上部を連結する上ビーム部と、前記固定部の下部及び前記可動部の下部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、前記固定部と前記可動部との間に、前後方向に貫通する貫通孔を有し、前記起歪体の上側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の上部円弧状溝が、前記貫通孔の外周に近接するように形成されると共に前記起歪体の上側端面との間に開放部が設けられる一方、前記起歪体の下側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の下部円弧状溝が、前記貫通孔の外周に近接するように形成されると共に前記起歪体の下側端面との間に開放部が設けられ、前記上部円弧状溝は、当該上部円弧状溝の円弧に対応する円周の一部を残し、当該一部よりも長い前記円周の残余の部分が起歪体本体内に位置するように形成されている一方、前記下部円弧状溝は、当該下部円弧状溝の円弧に対応する円周の一部を残し、当該一部よりも長い前記円周の残余の部分が起歪体本体内に位置するように形成されており、前記貫通孔の内周面の、各円弧状溝と前記貫通孔とが近接する薄肉の起歪部に対応する部分には、歪ゲージが取付けられ、前後方向の一方側の端面には、前記貫通孔の外周に溶接用周壁を形成するための環状溝が、前記貫通孔を囲むように形成される一方、前後方向の他方側の端面には、前記貫通孔の外周に溶接用周壁を形成するための環状溝が、前記貫通孔を囲むように形成され、前記貫通孔内に装着されて前記歪ゲージを密封するための金属製の筒状のシール部材の一端部と、前記一方側の端面に形成される前記溶接用周壁とが、溶接される一方、前記シール部材の他端部と、前記他方側の端面に形成される前記溶接用周壁とが、溶接される。

【0018】

本発明によると、固定部と可動部との間に、前後方向に貫通する貫通孔を有し、起歪体の上側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の上部円弧状溝が、貫通孔の外周に近接するように形成される一方、下側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の下部円弧状溝が、貫通孔に近接するように形成されるので、４個の各円弧状溝が、貫通孔にそれぞれ近接する４箇所に薄肉の起歪部が形成されることになる。

【0019】

上部円弧状溝は、上側端面に断面円弧状に形成されると共に上方は開放し、同様に、下部円弧状溝は、下側端面に断面円弧状に形成されると共に下方が開放している。

【0020】

したがって、図６の特許文献１のように、第１貫通円孔５５の周囲に近接して断面円形の第２貫通円孔６６，６７；６９，７０を形成する場合のような上下のビーム部５３，５４の起歪部５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４ｂは存在しない。

【0021】

すなわち、本発明のロードセルは、４個の各円弧状溝が貫通孔にそれぞれ近接する薄肉の４箇所を起歪部とした平行四辺形型ロードセルとして機能し、特許文献１のような大きなバネ定数を持つ起歪部５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４ｂが存在しないので、特許文献１のように、第１貫通円孔５５の起歪部５６ａ〜５６ｄのバネ定数を小さくするために、第１貫通円孔５５の周囲を広い幅で深く掘下げ加工し、薄い円筒部５５ａを形成すると共に、この円筒部５５ａの前後方向の長さも短く加工するといった必要がなく、加工コストを低減した防水型のロードセルを得ることができる。

【0022】

更に、４箇所の起歪部に対応する貫通孔の内周面に歪ゲージを取付け、これら歪ゲージを密封するための金属製の筒状のシール部材を貫通孔内に装着して溶接しているが、前後方向の一方側及び他方側の各端面には、貫通孔を囲むように環状溝を形成することによって、貫通孔の周縁に溶接用周壁を形成し、筒状のシール部材の一端部及び他端部を、各端面に形成した各溶接用周壁にそれぞれ溶接している。

【0023】

環状溝によって、溶接用周壁の大きさが、溶接相手であるシール部材の一端部や他端部に対応する大きさとなるように形成することによって、溶接の際の熱を、溶接用周壁とシール部材の端部とに均等に伝達させることができ、溶接不良が生じることなく、歪ゲージを完全に密封して防水を図ることができる。

【0024】

また、環状溝は、溶接用周壁を形成するためだけのものであり、細く、浅く形成すればよく、環状溝が、起歪部のバネ定数へ与える影響は極めて小さく、無視することができる。すなわち、バネ定数を小さくするための加工は不要で、溶接に対する考慮を払う加工のみで環状溝を形成できる。

【0025】

（２）本発明のロードセルは、左右方向の一端側の固定部及び他端側の可動部と、前記固定部の上部及び前記可動部の上部を連結する上ビーム部と、前記固定部の下部及び前記可動部の下部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、前記固定部と前記可動部との間に、前後方向に貫通する貫通孔を有し、前記起歪体の上側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の上部円弧状溝が、前記貫通孔の外周に近接するように形成されると共に前記起歪体の上側端面との間に開放部が設けられる一方、前記起歪体の下側端面には、前後方向に貫通するように断面円弧状の一対の下部円弧状溝が、前記貫通孔の外周に近接するように形成されると共に前記起歪体の下側端面との間に開放部が設けられ、前記貫通孔の内周面の、各円弧状溝と前記貫通孔とが近接する薄肉の起歪部に対応する部分には、歪ゲージが取付けられ、前後方向の一方側の端面には、前記貫通孔の外周に溶接用周壁を形成するための環状溝が、前記貫通孔を囲むように形成される一方、前後方向の他方側の端面には、前記貫通孔の外周に溶接用周壁を形成するための環状溝が、前記貫通孔を囲むように形成され、前記貫通孔内に装着されて前記歪ゲージを密封するための金属製の筒状のシール部材の一端部と、前記一方側の端面に形成される前記溶接用周壁とが、溶接される一方、前記シール部材の他端部と、前記他方側の端面に形成される前記溶接用周壁とが、溶接されるものであり、前記貫通孔が円形であり、前記上部円弧状溝及び前記下部円弧状溝が、前記貫通孔よりも小径の断面円弧状であり、前記シール部材が、円筒状であり、前記環状溝は、前記貫通孔と該貫通孔に近接する円弧状溝との間の距離未満の狭い幅で、前記貫通孔と該貫通孔に近接する円弧状溝との間の領域を通って前記貫通孔を囲むように形成される。

【0026】

本発明によると、貫通孔が円形であり、楕円形などの場合に比べて加工が容易となる。また、環状溝の幅は、貫通孔と、該貫通孔に近接する円弧状溝との間の距離未満の狭い幅であるので、起歪部のバネ定数へ与える影響は極めて小さい。また、環状溝は、貫通孔と、該貫通孔に近接する円弧状溝との間の領域を通って貫通孔を囲むように形成されるので、環状溝と貫通孔との間に形成される溶接用周壁の幅を細くすることができる。

【0027】

（３）本発明のロードセルの別の実施態様では、筒状の前記シール部材の前記一端部及び前記他端部は、残余の部分より大径の大径部を有し、前記環状溝は、前記大径部の前後方向に沿う長さ以内の深さで浅く形成される。

【0028】

この実施態様によると、環状溝は、筒状のシール部材の大径部の前後方向に沿う長さ以内の深さで浅く形成されるので、起歪部のバネ定数へ与える影響は極めて小さく、また、環状溝と貫通孔との間に形成される溶接用周壁の高さを低くすることができる。

【0029】

（４）本発明のロードセルの他の実施態様では、前記大径部は、前後方向に沿って延びる接合部を有し、前記溶接用周壁と前記接合部とが溶接され、前記溶接用周壁の高さを、前記接合部の前後方向に沿う長さと略等しくしている。

【0030】

この実施態様によると、内周面に歪ゲージが取付けられた貫通孔の周縁の溶接用周壁と、前記歪ゲージを密封するために貫通孔の内周に装着されて溶接されるシール部材の接合部との長さを略等しくしたので、溶接の際の熱が、溶接用周壁と接合部とに均等に伝達されて、溶接不良が生じることなく、確実な溶接が可能となり、歪ゲージを完全に密封して防水を図ることができる。

【0031】

（５）上記（４）の実施態様では、前記溶接用周壁の幅を、前記接合部の幅と略等しくしてもよい。

【0032】

この実施態様によると、内周面に歪ゲージが取付けられた貫通孔の周縁の溶接用周壁と、前記歪ゲージを密封するために貫通孔内に装着されて溶接されるシール部材の接合部との長さ及び幅を略等しくしたので、溶接の熱が一層均等に伝達され、一層確実な溶接が可能となる。

【0033】

（６）本発明の好ましい実施態様では、前記シール部材が、前記起歪体と同一種類の金属材料からなる。

【0034】

この実施態様によると、溶接用周壁を構成する起歪体と、溶接相手であるシール部材とが、同一種類の金属材料からなるので、異なる材料を溶接した場合のように、異なる材料の力学的な性質の相違等に起因してロードセルの特性が劣化するといったことがない。

【発明の効果】

【0035】

このように本発明のロードセルによれば、４個の各円弧状溝が貫通孔にそれぞれ近接する薄肉の４箇所を起歪部とし、従来の特許文献１のように貫通孔の周囲以外に大きなバネ定数を持つ起歪部が存在しないので、特許文献１のように、貫通孔の周囲の起歪部のバネ定数を小さくするために、貫通孔の周囲を広い幅で深く掘下げ加工し、薄い円筒部を形成すると共に、この円筒部の前後方向の長さも短く加工するといった必要がなく、正常な溶接ができるようにするための浅く幅の狭い簡単な加工を施すのみでよくコストを低減した防水型のロードセルを得ることができる。

【0036】

更に、貫通孔の外周の溶接用周壁を、歪ゲージを密封するための筒状のシール部材の端部に対応する大きさに形成することによって、溶接の際の熱を、溶接用周壁とシール部材の端部とに均等に伝達することができ、溶接不良が生じることなく、確実な溶接が可能となり、これによって、歪ゲージを完全に密封して防水を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】図１は本発明の一実施形態に係るロードセルの正面図である。

【図2】図２は図１のロードセルの平面図である。

【図3】図３は図１の矢視Ｂ−Ｂの拡大断面図である。

【図4】図４は図１の矢視Ｃ−Ｃ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ロードセルの正面図である。

【図6】図６は従来例の正面図である。

【図7】図７は図６の矢視Ａ−Ａ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

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。

【0039】

図１は、本発明の一実施形態のロードセルの正面図であり、図２は、その平面図である。

【0040】

この実施形態のロードセル１は、ステンレス鋼、あるいは、アルミニウムや鉄などの直方体状の金属弾性体から成る起歪体２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２の左右方向）の一端側の固定部３と、他端側の可動部４と、前記両部３，４の間に、起歪体２の厚み方向である前後方向（図１，の紙面に垂直方向、図２の上下方向）に貫通する直径Ｒの円形の貫通円孔５と、起歪体２の上側端面に形成された前後方向に貫通するように延びる断面円弧状の一対の上部円弧状溝６，７と、起歪体２の下側端面に形成された前後方向に貫通するように延びる断面円弧状の下部円弧状溝８，９と、固定部３側に形成されて、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１１等を備えている。

【0041】

この実施形態のロードセル１は、防水型であり、貫通円孔５の内周面の４箇所に貼着された歪ゲージ１２ａ〜１２ｄを密封するために、後述の拡大断面図である図３及び図４にも示すように、円筒状の金属製の円筒シール部材１３を、貫通円孔５内に嵌め込み、溶接して密封している。

【0042】

図１に示すように、固定部３の下面側には、当該ロードセル１を、計量装置の基台２６等のベースに固定するためのねじ孔１４が形成されており、可動部４の左側の端面には、被計量物が載置される計量台１５を支持する計量台用金具１５ａを取付けるためのねじ孔１６が形成されている。

【0043】

一対の上部円弧状溝６，７は、前後方向に貫通するように、すなわち、前後方向の一方側の端面（正面）から他方側の端面（背面）に至るように、貫通円孔５に近接して形成される。そして起歪体２の上側端面との間に開放部が設けられる。

【0044】

同様に、一対の下部円弧状溝８，９は、前後方向に貫通するように、すなわち、前後方向の一方側の端面（正面）から他方側の端面（背面）に至るように、貫通円孔５に近接して形成される。そして起歪体２の下側端面との間に開放部が設けられる。

【0045】

各円弧状溝６〜９の円弧の直径ｒは、互いに等しく、貫通円孔５の直径Ｒより小さい。各円弧状溝６〜９は、前後方向に沿って貫通円孔５にそれぞれ平行に形成されている。開放部とは、図１のロードセル１の場合、円弧状溝６，７，８，９の円周の一部が、起歪体２の上面及び下面によって途切れた部位をいう。

【0046】

可動部４と固定部３とは、その上下が、貫通円孔５の上側の一対の上部円弧状溝６，７の間の上ビーム部１７、及び、貫通円孔５の下側の一対の下部円弧状溝８，９の間の下ビーム部１８を介してそれぞれ連結されている。上部円弧状溝６，７は、上ビーム部１７を挟んで左右対称の位置に形成され、下部円弧状溝８，９は、下ビーム部１８を挟んで左右対称の位置に形成される。

【0047】

上部円弧状溝６，７及び貫通円孔５によって、上ビーム部１７には、薄肉の起歪部１９ａ，１９ｂが形成される一方、下部円弧状溝８，９及び貫通円孔５によって、下ビーム部１８には、薄肉の起歪部１９ｃ，１９ｄが形成される。

【0048】

貫通円孔５から上部及び下部の各円弧状溝６，７；８，９までの距離ａは、いずれも等しく、各起歪部１９ａ〜１９ｄの肉厚となる。負荷荷重に応じた歪を発生させる起歪部１９ａ〜１９ｄに対応して貫通円孔５の内周面には、その前後方向の中央部位に、歪ゲージ１２ａ〜１２ｄが貼着されている。貫通円孔５の直径Ｒは、歪ゲージ１２ａ〜１２ｄ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。

【0049】

計量台１５から可動部４に負荷荷重が加えられたとき、４個の円弧状溝６〜９と貫通円孔５との間に形成された４箇所の薄肉部を起歪部１９ａ〜１９ｄとし、上側の上部円弧状溝６，７間の連結部を上ビーム部１７とし、下側の下部円弧状溝８，９の間の連結部を下ビーム部１８とする平行四辺形型のロードセルとして機能する。

【0050】

すなわち、ロードセル１に、計量台１５を介して負荷荷重が可動部４に加えられると、貫通円孔５の外周の起歪部１９ａ〜１９ｄが撓み、貫通円孔５の内周面の歪ゲージ１２ａ〜１２ｄ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１５に印加された負荷荷重が算出される。

【0051】

図３は、図１の矢視Ｂ−Ｂの拡大断面図であり、図４は、図１の矢視Ｃ−Ｃ拡大断面図である。

【0052】

この実施形態のロードセル１は、貫通円孔５の内周面に貼着された歪ゲージ１２ａ〜１２ｄを完全に密封するために、円筒状の円筒シール部材１３を、貫通円孔５内に嵌め込み、ティグ（ＴＩＧ）溶接やレーザー溶接によって接合している。

【0053】

円筒シール部材１３は、金属製であり、その両端部が、やや大径のフランジ部１３ａとなっており、このフランジ部１３ａは、外方へ傾斜した傾斜部１３ａ１と、前後方向に延びる接合部１３ａ２とを備えている。

【0054】

この溶接は、貫通円孔５と円筒シール部材１３の接合部１３ａ２と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、次のように構成している。

【0055】

すなわち、前後方向（図３，図４の上下方向）の両端面には、円筒シール部材１３の接合部１３ａ２と略等しい大きさとなるように、貫通円孔５の周縁に溶接用周壁２１が形成される。

【0056】

この溶接用周壁２１を形成するために、図１に示すように、貫通円孔５とこの貫通円孔５にそれぞれ近接する各円弧状溝６〜９との間の領域を通る環状溝２０を形成している。

【0057】

この実施形態の環状溝２０は、断面矩形であり、その幅Ｗは、貫通円孔５とこの貫通円孔５にそれぞれ近接する各円弧状溝６〜９との間の距離ａ未満の狭い幅である。また、図３に示すように、環状溝２０の深さＤは、円筒シール部材１３の大径のフランジ部１３ａの前後方向に沿う長さＬ１以下に浅く形成される。すなわち、溶接加熱によって、溶接用周壁２１と円筒シール部材１３とが接触する先端の極く短い部位が、均等に少量ずつ溶融すればよいので、溶接用周壁２１の高さは低くてよい。

【0058】

したがって、貫通円孔５と環状溝２０との間に形成される溶接用周壁２１は、細く、低く形成され、この実施形態では、溶接用周壁２１の幅及び高さは、円筒シール部材１３の接合部１３ａ２の厚さ及び長さに略等しくなるように形成される。

【0059】

これによって、貫通円孔５の周縁の溶接用周壁２１と、円筒シール部材１３の接合部１３ａ２との熱伝達特性及び熱容量を略等しくすることができ、ＴＩＧ（ティグ）溶接の際の熱が、溶接用周壁２１と接合部１３ａ２とに略均等に伝達され、溶接用周壁２１と接合部１３ａ２とを互いに均等に溶融させて接合することができる。

【0060】

したがって、熱伝導のアンバランスが生じていずれか一方が速く溶融して溶接不良が生じるといったことがなく、溶接用周壁２１と円筒シール部材１３とを確実に接合することができる。

【0061】

この溶接用周壁２１と円筒シール部材１３との接合によって、歪ゲージ１２ａ〜１２ｄが貼着された貫通円孔５の内周面が円筒シール部材１３で完全に密封された気密室２２が構成される。

【0062】

更に、この実施形態では、円筒シール部材１３は、貫通円孔５の周縁の溶接用周壁２１を構成する起歪体２と同一種類の金属材料からなる。

【0063】

このように同一種類の金属材料からなる円筒シール部材１３の接合部１３ａ２と貫通円孔５の周縁の溶接用周壁２１とを、互いに溶融させて溶接することによって、異なる材料を用いた場合のように異なる材料の力学的な性質の相違等に起因してロードセルの特性が劣化するといったことがない。また、同一の熱伝導率であるから、同一のタイミングで溶融するので好都合である。

【0064】

上記のように貫通円孔５の内周面の歪ゲージ１２ａ〜１２ｄは、気密室２２内に存在するため防水性能を有する。また、荷重信号検出用の配線も防水性能を持たせるため、図１及び図２に示すように、固定部３の内部には、貫通円孔５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３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が形成される。気密室２２から引き出される配線は、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、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１１を設けて覆い、開口部の周縁と蓋体１１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。

【0065】

以上のように本実施形態によれば、４個の円弧状溝６〜９が貫通円孔５にそれぞれ近接する４箇所の薄肉部を起歪部１９ａ〜１９ｄとし、上部円弧状溝６，７の上側は開放され、下部円弧状溝８，９の下側は開放されているので、図６の従来の特許文献１のような大きなバネ定数を持つ起歪部５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４ｂが存在せず、起歪部１９ａ〜１９ｄを前後方向に薄くする必要がない、すなわち、特許文献１のように、第１貫通円孔５５の起歪部５６ａ〜５６ｄのバネ定数を小さくするために、第１貫通円孔５５の周囲を広い幅で深く掘下げ加工し、薄い円筒部５５ａを形成すると共に、この円筒部５５ａの前後方向の長さも短く加工するといった必要がなく、加工コストを低減した防水型のロードセル１を得ることができる。

【0066】

更に、貫通円孔５の内周面の歪ゲージ１２ａ〜１２ｄを密封するための円筒シール部材１３を貫通円孔５に嵌め込んで溶接しているが、前後方向の両端面には、貫通円孔５を囲むように環状溝２０を形成することによって、貫通円孔５の周縁に、円筒シール部材１３の接合部１３ａ２と略等しい大きさの溶接用周壁２１を形成し、この溶接用周壁２１と円筒シール部材１３の接合部１３ａ２とを溶接しているので、溶接の際の熱を、溶接用周壁２１と円筒シール部材１３の接合部１３ａ２とに均等に伝達させることができ、溶接不良が生じることなく、確実な溶接が可能となり、歪ゲージ１２ａ〜１２ｄを完全に密封して気密・防水を図ることができる。

【0067】

また、環状溝２０は、溶接用周壁２１を形成するためだけのものであり、細く、浅く加工すればよく、加工が容易であると共に、起歪部１９ａ〜１９ｄのバネ定数へ与える影響は極めて小さく、無視することができる。すなわち、起歪部１９ａ〜１９ｄのバネ定数は、貫通円孔５と各円弧状溝６〜９との間の肉厚の大小によって決定すればよい。

【0068】

本実施形態のロードセル１では、小さい定格容量であっても、特許文献１の場合のように、貫通円孔５の周囲の起歪部１９ａ〜１９ｄの前後方向の厚みを薄くする必要がなく、すなわち、貫通円孔５の周囲を深く掘下げ加工する必要がなく、環状溝２０は、溶接用周壁２１を形成するための専用溝として浅く、狭く形成すればよい。

【0069】

図５は、本発明の他の実施形態のロードセルの正面図であり、上記実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

【0070】

この実施形態のロードセル1ａは、応答速度を高めるため、すなわち、固有振動数を高めるために、起歪部１９ａ〜１９ｄの各中立線が水平線とそれぞれなす角度αを、３０度未満（α＜３０°）としている。なお、図５では、起歪部１９ａ，１９ｂについてだけ前記角度αを示しているが、起歪部１９ｃ，１９ｄも同様である。

【0071】

このようにすると、モーメントアームと呼ばれる固定部３側の起歪部１９ｂ，１９ｄと、可動部４側の起歪部１９ａ，１９ｃとの間の距離Ｌ２を短くすることができ、同じ荷重に対する起歪部１９ａ〜１９ｄの撓み量が小さくなって、すなわち、バネ定数が大きくなってロードセル１ａの固有振動数が高くなって高速応答が可能となる。

【0072】

その他の構成は、上記実施形態と同様である。

【0073】

上記各実施形態では、環状溝２０の幅Ｗは、貫通円孔５とこの貫通円孔５にそれぞれ近接する各円弧状溝６〜９との間の距離ａ未満としたけれども、前記距離ａ以上としてもよい。

【0074】

また、環状溝２０の深さＤは、円筒シール部材１３の大径のフランジ部１３ａの前後方向に沿う長さＬ１以下としたけれども、前記長さＬ１を超える深さとしてもよい。

【0075】

環状溝２０の断面形状は、矩形に限らず、Ｖ字状やその他の形状であってよい、
貫通円孔５は、円形であったけれども、楕円形としてもよく、この場合には、楕円筒状のシール部材を用いればよい。

【符号の説明】

【0076】

１，１ａ ロードセル
２ 起歪体
３ 固定部
４ 可動部
５ 貫通円孔
６，７ 上部円弧状溝
８，９ 下部円弧状溝
９，１０ 下部貫通円孔
１２ａ〜１２ｄ 歪ゲージ
１３ 円筒シール部材
１３ａ フランジ部（大径部）
１３ａ２ 接合部
１７ 上ビーム部
１８ 下ビーム部
１９ａ〜１９ｄ 起歪部
２０ 環状溝
２１ 溶接用周壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】