特許 7506029 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】

(24)【登録日】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】ロードセル

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/26 20060101AFI20240618BHJP

   G01L 1/22 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

G01L1/26 C

G01L1/22 F

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021094636

(22)【出願日】2021-06-04

(65)【公開番号】P2022186425

(43)【公開日】2022-12-15

【審査請求日】2024-05-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】稲森 道伯

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１７０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０７－０４２１７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５２－０４２２９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－０７６５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５４６１９３３（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００３－１６３１１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ １／２６

Ｇ０１Ｌ １／２２

Ｈ０５Ｋ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の位置に貫通孔が形成された起歪体と、
前記起歪体に取り付けられたひずみゲージと、
前記貫通孔を介して前記起歪体の内側空間に挿入され、前記ひずみゲージと電気的および物理的に接続された電線を有するケーブルと
を備え、
前記ケーブルは、
前記起歪体の前記内側空間に挿入された先端側において当該起歪体と係止されるフランジ部が形成され、当該ケーブルの周囲に取り付けられたたフェルールと、
前記フェルールの内部を通る前記電線の周囲に設けられ、前記フェルールの前記フランジ部の内径よりも大きく前記フランジ部と係止可能な係止部と
を有し、
前記係止部は、はんだである、ロードセル。

【請求項2】

前記係止部の外径は、前記フランジ部の外径よりも大きい
請求項１に記載のロードセル。

【請求項3】

前記係止部は、円錐形状を有している
請求項１に記載のロードセル。

【請求項4】

前記係止部の円錐形状は、一方の外径が前記フランジ部の内径よりも小さく、前記フェルールの前記フランジ部から離れるに連れて次第に他方の外径が前記フランジ部の内径よりも大きくなる
請求項３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、ロードセルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロードセルにおいては、固定部の側面に開口されたケーブル挿入孔に電気ケーブルが挿入され、電気ケーブルのリード線が端子板収容部の端子板上で半田により接続されることによりブリッジ回路が形成され、端子板収容部が硬化性樹脂の充填により封止されている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－３３９６７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のロードセルにおいては、その内部の端子板収容部において電気ケーブルのリード線と端子板とを半田で接続した部分が硬化性樹脂によって封止されているが、固定部の側面のケーブル挿入孔に電気ケーブルが挿入されただけである。

【0005】

このため、所定値以上の抜去力で電気ケーブルが引っ張られた場合、電気ケーブルのリード線と端子板とが断線したり、場合によっては電気ケーブルが引き抜かれてしまうというおそれがあった。

【0006】

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、従来に比してケーブルの抜去力を一段と向上させた構造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】

【0007】

上記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明のロードセルは、所定の位置に貫通孔が形成された起歪体と、前記起歪体に取り付けられたひずみゲージと、前記貫通孔を介して前記起歪体の内側空間に挿入され、前記ひずみゲージと電気的および物理的に接続された電線を有するケーブルとを備え、前記ケーブルは、前記起歪体の前記内側空間に挿入された先端側において当該起歪体と係止されるフランジ部が形成され、当該ケーブルの周囲に取り付けられたたフェルールと、前記フェルールの内部を通る前記電線の周囲に設けられ、前記フェルールの前記フランジ部の内径よりも大きく前記フランジ部と係止可能な係止部とを有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施の形態にかかるロードセルの全体構成を示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施の形態にかかるケーブルの構成を示す部分拡大断面図である。

【図3】本発明の一実施の形態にかかるケーブルの作成手順を示す図である。

【図4】本発明の一実施の形態にかかるケーブルが引っぱられる前の状態、および、引っ張られている状態を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施の形態の概要
まず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

【0010】

〔１〕本発明の代表的な実施の形態にかかるロードセル（１）は、所定の位置に貫通孔（１０ａｈ）が形成された起歪体（１０）と、起歪体（１０）に取り付けられたひずみゲージと、貫通孔（１０aｈ）を介して起歪体（１０）の内側空間（１０ｓｐ）に挿入され、ひずみゲージと電気的および物理的に接続された電線（２５）を有するケーブル（２０）とを備え、ケーブル（２０）は、起歪体（１０）の内側空間（１０ｓｐ）に挿入された先端側において当該起歪体（１０）と係止されるフランジ部（２６）が形成され、当該ケーブル（２０）の周囲に取り付けられたたフェルール（２２）と、フェルール（２２）の内部を通る電線（２５）の周囲に設けられ、フェルール（２２）のフランジ部（２６）の内径よりも大きくフランジ部（２６）と係止可能な係止部（２７）とを有する。

【0011】

〔２〕係止部（２７）の外径は、フランジ部（２６）の外径よりも大きい。

【0012】

〔３〕係止部（２７）は、円錐形状を有していることが好ましい。

【0013】

〔４〕係止部（２７）の円錐形状は、一方の外径がフランジ部（２６）の内径よりも小さく、フランジ部（２６）から離れるに連れて次第に他方の外径がフランジ部（２６）の内径よりも大きくなる。

【0014】

〔５〕係止部（２７）は、はんだである。

【0015】

続いて、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかるロードセルの全体構成を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施の形態にかかるケーブルの構成を示す部分拡大断面図である。図３は、本発明の一実施の形態にかかるケーブルの作成手順を示す図である。図４は、本発明の一実施の形態にかかるケーブルが引っぱられる前の状態、および、引っ張られている状態を示す上面図である。

【0016】

図１および図２に示すように、ロードセル１は、図示しない射出成形機の金型におけるキャビティの内圧を検出するものである。具体的には、ロードセル１は、射出成形機の型締装置の固定盤に支持された固定金型と、型締装置の可動盤に支持された可動金型とによって形成されたキャビティの内圧を測定するに際し、可動金型のエジェクタピンの後端面に取り付けられている。

【0017】

ロードセル１は、内側空間１０ｓｐを有する金属の起歪体１０と、ケーブル２０とを有している。起歪体１０は、有底および有蓋の円筒形状からなり、上側の蓋面（以下、これを「上蓋面」と言う。）１０ｂの中央に円柱形状に突出した荷重受け部１１を有している。荷重受け部１１には、上述した可動金型のエジェクタピンの後端面が当接される。なお、起歪体１０は、円筒形状に限るものではなく、筒状であって内側空間１０ｓｐを有する形状で角筒形状等であってもよい。

【0018】

起歪体１０の内側空間１０ｓｐには、荷重受け部１１と対向して配置された円盤形状のダイヤフラム部（図示せず）が設けられており、そのダイヤフラム部に複数のひずみゲージが貼り付けられている。複数のひずみゲージは、起歪体１０の内側空間１０ｓｐに設けられたプリント基板（図示せず）に接続されている。

【0019】

また、起歪体１０は、その外周側の面（以下、これを「外周面」と言う。）１０ａから内側空間１０ｓｐにまで貫通した貫通孔１０ａｈを有している。この貫通孔１０aｈの内径は、ケーブル２０のフェルール２２の外径と同じである。ケーブル２０は、フェルール２２を介して起歪体１０の貫通孔１０ａｈに挿入されている。

【0020】

ケーブル２０は、その内部を通るシールド線２４および複数（この場合、４本）の電線２５の周囲がポリテトラフルオロエチエン（ＰＴＦＥ）いわゆるフッ素樹脂からなる耐熱性および絶縁性を有する被覆部２１によって覆われている。具体的には、射出成形機の金型において発生する温度に対する耐熱性があればよい。

【0021】

ケーブル２０は、その長手方向の先端部に円筒形状のフェルール２２が一体に取り付けられている。ケーブル２０は、先端部のフェルール２２と共に起歪体１０の外周面１０ａに設けられた貫通孔１０ａｈを介して内側空間１０ｓｐに挿入されている。

【0022】

フェルール２２は、ケーブル２０の先端部に取り付けられた円筒形状を有する金属製の部材である。フェルール２２は、ケーブル２０の内部のシールド線２４や複数の電線２５を保護している。

【0023】

なお、フェルール２２は、内部のシールド線２４および電線２５と一体に部分的に圧し潰されていても構わない。これにより、フェルール２２とその内部に存在するシールド線２４および電線２５とが一体化され、シールド線２４および電線２５がフェルール２２を残したまま引き抜かれてしまうことが抑制される。ただし、フェルール２２が強く圧し潰されてしまうと、樹脂製の絶縁層が圧し潰されて金属導体同士間の距離が小さくなり、十分な絶縁が確保されなくなってしまうので、絶縁性が損なわれない程度に圧し潰されていることが好ましい。但し、本実施の形態においては、フェルール２２は必ずしも圧し潰されている必要はない。なお、被覆部２１、すなわち例えば高温用の絶縁体として広く用いられているＰＴＦＥは、低摩擦係数材料であるので、滑り易く且つ抜け易いので、このＰＴＦＥをフェルール２２で加締めるだけでは、十分な抜去力を得にくい。

【0024】

また、フェルール２２の先端部には、当該フェルール２２の長手方向とは垂直な径方向へ延びるフランジ部２６が形成されている。

【0025】

フランジ部２６の外径は、起歪体１０の外周面１０ａに設けられた貫通孔１０ａｈの内径よりも大きい。すなわちフェルール２２は、フランジ部２６が起歪体１０に引っ掛かかって係止されるため、フェルール２２が起歪体１０から引き抜かれてしまうことが予め防止されている。

【0026】

フェルール２２の内側にはケーブル２０の被覆部２１があり、その被覆部２１の内部をシールド線２４および４本の電線２５が通っている。電線２５はリード線であり、起歪体１０の内側空間１０ｓｐに配置されたダイヤフラム部に張り付けられているひずみゲージと物理的および電気的に接続されている。

【0027】

シールド線２４は、外部の磁界から電線２５をシールドするために設けられた網状のメッキ銅線である。シールド線２４は、そのメッキ銅線が解かれたうえで短く切断されている。

【0028】

具体的には、シールド線２４は、被覆部２１の端部から僅かに飛び出る程度に切断され、電線２５から次第に離間するように拡径されている。なお、シールド線２４において被覆部２１の端部から飛び出ており、かつ、所定の長さに切断されて拡径された部分を拡径部分２４ａと呼ぶ。

【0029】

このシールド線２４の拡径部分２４ａには、その拡径部分２４ａを全て覆うようにハンダ上げが施されて、フランジ部２６の内径よりも大きく形成された係止部２７が設けられている。なお、係止部２７の外径は、フランジ部２６の外径よりも大きい方が好ましい。ただし、これに限るものではなく、係止部２７の外径とフランジ部２６の外径とが同じであってもよい。要は、係止部２７がフランジ部２６に係止可能な外径を有していればよい。

【0030】

係止部２７は、シールド線２４の拡径部分２４ａに対応した形状であり、すなわちその断面が円錐形状を有している。係止部２７は、フランジ部２６に向かうに連れて先細形状である。言い換えれば、係止部２７は、長手方向に沿ってフランジ部２６から離れるに連れて拡径された先太形状である。すなわち係止部２７は、径の小さい先細部分２７ｔと、その先細部分２７ｔよりも径の大きい先太部分２７ｆとを有している。

【0031】

このように係止部２７は、４本の電線２５の周囲を全方位（３６０度）から覆うようにハンダが形成された断面円錐形状であればよい。ここで、係止部２７は、必ずしも断面が円錐形状である必要はなく、例えば六角錐形状や八角錐形状等の多角錐形状であってもよい。ただし、三角錐形状や四角錐形状よりも円錐形状に近い多角錐形状であることが好ましい。

【0032】

続いて、本実施の形態のロードセル１のケーブル２０に形成される係止部２７の形成手順について、図３（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて説明する。図３（Ａ）に示すように、ケーブル２０を用意し、被覆部２１だけを切断してシールド線２４および４本の電線２５を露出させる。この時点では、電線２５はシールド線２４に覆われている。因みに、ここでは便宜上フェルール２２については表示していない。

【0033】

図３（Ｂ）に示すように、ケーブル２０のシールド線２４を解いた後、図３（Ｃ）に示すように、被覆部２１の端部から所定の長さ（例えば１ｍｍ乃至２ｍｍ）だけ残してシールド線２４を切断すると、被覆部２１の端部から僅かに残されたシールド線２４の部分が解かれて拡径部分２４ａとなる。図３（Ｂ）および（Ｃ）の時点において、シールド線２４の内側の４本の電線２５が露出されることになる。

【0034】

図３（Ｃ）では、拡径部分２４ａがケーブル２０の被覆部２１の端部から飛び出しており、電線２５から離間するように拡径された状態にある。この状態において、図３（Ｄ）に示すように、拡径部分２４ａを全て覆うようにハンダ上げを行うことにより断面円錐形状の係止部２７が形成される。

【0035】

＜作用および効果＞
以上の構成において、ケーブル２０は、図４（Ａ）に示すように、起歪体１０の外周面１０ａに形成された貫通孔１０ａｈにケーブル２０のフェルール２２が挿通された状態において、当該フェルール２２のフランジ部２６が起歪体１０の内側空間１０ｓｐを形成している内周面１０ｃに引っ掛かっている。このため、ケーブル２０が引っ張られた場合であっても、フェルール２２が起歪体１０から引き抜かれてしまうことが予め防止されている。

【0036】

この状態において、ケーブル２０が起歪体１０から引き抜かれる方向へ更に引っ張られると、断面円錐形状の係止部２７の先細部分２７ｔがフェルール２２のフランジ部２６の内部に入り込む。このとき、フランジ部２６の内径と、係止部２７の外径とがいずれ一致し、フランジ部２６に係止部２７が係止されることになるので、ケーブル２０がそれ以上引く抜かれることはない。

【0037】

その後、それ以上の抜去力でケーブル２０が引っ張られ続けたとしても、フランジ部２６に係止部２７が係止されているので、フランジ部２６により係止部２７が全方位（３６０度）から締め付けられるように作用する。

【0038】

すなわち、フェルール２２のフランジ部２６が係止部２７を直接能動的に締め付ける訳ではないが、ケーブル２０が引っ張られ続けると結果的にフランジ部２６によって係止部２７が周方向から締め付けられることになる。ここで係止部２７は、ハンダであるため、フランジ部２６によって潰されながら締め付けられる。このとき、係止部２７は、フランジ部２６の形状にそって僅かに変形されるので、当該フランジ部２６との接触面積が増大され、一段と強い係止状態が形成される。また、ハンダ上げによれば、シールド線２４の端部における円錐形状の拡径部分２４ａが縮径されないように出来る。さらに、ハンダ上げには、円錐形状の別部材を用意する必要が無いことに加え、ケーブル２０を構成する既存材料と、当該材料とのハンダ付け性の良さを好適に活かせるというメリットもある。加えて、シールド線２４の端部を拡径してからハンダ上げする工法、構造によれば、メッキ銅線とハンダとの強固な金属結合が得られるため、他の工法、構造（例えば、接着剤等の樹脂の化学結合）よりも高い信頼性が得られる。また、ハンダは、金属の中でも柔らかい材料で塑性変形し易いので、引っ張られれば拡径部分２４ａが電線２５と被覆部２１との隙間を埋めるように、ケーブル２０を、その円周の全方位から均一な面圧で締め付けることが出来る。

【0039】

この結果、フェルール２２のフランジ部２６とケーブル２０の係止部２７との間の摩擦力と、フランジ部２６と係止部２７との係止状態とによって、ケーブル２０が起歪体１０から引き抜かれてしまうことが抑制される。

【0040】

この際、係止部２７のハンダは電線２５の周囲に全周にわたって形成されているため、フランジ部２６が一部の電線２５だけを圧し潰すようなことがない。したがって、電線２５が破損されずに済むため、ケーブル２０の耐電圧が低下することについても防止される。

【0041】

以上の構成によれば、本実施の形態におけるロードセル１では、ケーブル２０のフェルール２２の先端に電線２５の周囲を取り囲むように形成された係止部２７を設けるようにした。これにより、ロードセル１は、ケーブル２０が起歪体１０から引っ張られた場合であっても、係止部２７が必ずフェルール２２のフランジ部２６と係止され、ケーブル２０が起歪体１０から引き抜かれてしまうことを防止することができる。

【0042】

ロードセル１は、係止部２７がフランジ部２６に係止された際、フランジ部２６の内径と、係止部２７の外径とが一致し、ケーブル２０が引っ張られる力に応じて、フランジ部２６により係止部２７が全方位から次第に強く締め付けられることになる。

【0043】

しかしながら、このとき係止部２７のハンダは電線２５の周囲に全周にわたって形成されているため、フランジ部２６が４本の電線２５を全体的にバランス良く均一に締め付けるので、一部の電線２５だけが破損して耐電圧が低下することを予め防止することができる。かくして、ロードセル１は、従来に比してケーブル２０の耐電圧が低下することなく当該ケーブル２０に対する抜去力を一段と向上させることができる。

【0044】

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態のロードセル１においては、係止部２７をハンダによって形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、ロードセル１が金型内で使用されるため、耐熱性を有する樹脂や接着剤であってもよい。

【0045】

以上、本発明のロードセルについて、好ましい実施の形態を挙げて説明したが、本発明のロードセルは上記実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、本実施の形態においては、金型内で用いられる必要がない用途であれば、係止部２７を形成する材料として耐熱性を有していなくてもよい。

【0046】

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のロードセルを適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

【符号の説明】

【0047】

１…ロードセル、１０…起歪体、１０ａ…外周面、１０ａｈ…貫通孔、１０ｓｐ…内側空間、１１…荷重受け部、２０…ケーブル、２１…被覆部、２２…フェルール、２４…シールド線、２４ａ…拡径部分、２５…電線、２６…フランジ部、２７…係止部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】