JPH09236479A - 歪ゲージを用いた重量センサの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各歪ゲージをリングが挿入される孔の内周面
に均等に接触するようにして、被測定物の重量検出精度
を向上させることを目的とする。 【解決手段】 弾性変形可能な材料としてのゴムからな
る截頭円錐形状のリング１には、歪を介して被測定物の
重量を測定する複数の歪ゲージ２が貼り付けられてい
る。リング１に圧縮荷重を作用させる圧縮装置３は、リ
ング１の一端部に当接する端板部３ａと、ここに略直角
に結合されリング１を貫通する棒状の軸部３ｂと、を含
んで構成される。そして、歪ゲージ２の上に接着剤を塗
布した後、タンク等の架台又は脚部１０に開設した孔１
０ａにリング１を挿入し、ネジ６を締め付けることで端
板部３ａを介してリング１に圧縮荷重が作用し、歪ゲー
ジ２が孔１０ａの内周面に押圧されるようになる。ま
た、端板部３ａにキャップ４を取り付けることで、重量
センサの保護及び脱落を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歪ゲージを用いた
重量センサの構造に関し、特に、荷重変換器の改良技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、各種貯蔵用サイロ、ホッパ
ー、タンク等（以下、「タンク等」という）の内容物の
残量を外部から直接確認できないため、タンク等の内容
物の残量を測定する種々の方法が案出されてきた。例え
ば、タンク等の内部に設置した機械式又は静電式のレベ
ラーによって残量を測定したり、タンク等の上部から重
りの付いたワイヤーを垂らしワイヤーの長さから残量を
測定したり、また、歪ゲージが貼り付けられたリングを
タンク等の脚部に開設した孔に挿入し、検出された歪か
ら内容物の残量（重量）を測定するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レベラ
ーやワイヤーからタンク等の内容物の残量を測定する方
法では、例えば、内容物が粉体の場合には、内容物の減
少に伴い中央部が凹むアーチング減少が生じるので、内
容物の残量を正確に測定することが困難であった。その
ため、人が梯子等を用いてタンク等に登り、その外壁を
ハンマー等で叩いて内容物が略水平になるようにした
後、残量の測定が行われているのが現状であった。

【０００４】一方、歪ゲージを貼り付けたリングを用い
て残量を測定する方法では、リングを挿入する孔の寸法
精度管理が難しいことに併せて、各歪ゲージが孔内周面
に均等に接触せず接触状態の偏りが生じるため、歪の検
出精度が低くなり、また、接触状態の偏りにより各歪ゲ
ージの温度が不均一となることで、温度補正を容易に行
えなくなるという問題があった。

【０００５】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、リングに取り付けられた歪ゲージをリングが
挿入される孔の内周面に均等に接触するようにして、前
記問題を解決した重量センサを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、略円筒形状のリングと、該リングの外周面に
取付けられた複数の歪ゲージと、を含んで構成され、被
測定物の重量が作用する箇所に開設された孔に前記リン
グを挿入し、前記歪ゲージにより検出された歪に基づい
て被測定物の重量を測定する重量センサにおいて、前記
リングを弾性変形可能な材料から形成すると共に、該リ
ングの軸方向から圧縮荷重を作用させて、前記歪ゲージ
が孔内周面に押圧されるように当該リングを径方向に弾
性変形させる変形装置を含んで構成した。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記リングを、該
リングを前記孔に挿入する時の先端側が後端側より小径
となるように、その外周面がテーパ面となるように形成
した。請求項３記載の発明は、前記変形装置は、前記リ
ングの一端部に当接する端板部と、該端板部に略直角に
結合されて該リングの軸方向に貫通する棒状の軸部と、
を含んで構成され、前記端板部と反対側の軸部端部に、
前記変形装置とは別体に設けられた係止部に係止させた
ネジをねじ込み、該ネジの締め付けにより圧縮荷重を作
用させる構成とした。

【０００８】請求項４記載の発明は、前記孔から突出し
た端板部及びリングを覆うキャップを、前記端板部に取
り付けた。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１は、本発明に係る歪ゲージを用
いた重量センサの構造の一実施例を示したものである。
弾性変形可能な材料としての硬質性及び耐油性を有する
ゴムからなる截頭円錐形状（テーパー形状）のリング１
の外周面には、その横断面に対して鉛直方向上下及び水
平方向左右の夫々の位置に、歪を介して被測定物の重量
を測定する歪ゲージ２が両面テープ等により貼り付けら
れており、また、該リング１の軸中心には、後述する圧
縮装置３の軸部３ｂが貫通する貫通孔１ａが形成されて
いる。

【００１０】リング１の軸方向に圧縮荷重を作用させる
圧縮装置３は、腐食及び錆防止の観点からアルミニウム
又はステンレス等の耐蝕性及び防錆性の優れる金属から
なり、リング１の一端部に当接する円形形状の端板部３
ａと、該端板部３ａに略直角に結合される棒状の軸部３
ｂと、を含んで構成されている。この軸部３ａの全長
は、リング１及び後述するカバー８を加えた全長よりも
短くなるように設定されている。また、圧縮装置３の両
端部、即ち、端板部３ａ及び軸部３ｂの夫々の端部に
は、ネジ孔３ｃ、３ｄが形成されており、ここに、後述
するキャップ４を取り付けるネジ５、及び、リング１の
軸方向に圧縮荷重を作用させるネジ６が取り付けられ
る。

【００１１】一方、リング１の他端部が当接する受板７
には、前記圧縮装置３の軸部３ｂが貫通する貫通孔７
ａ、及び、歪ゲージ２のリード線が貫通する貫通孔（図
示せず）が開設されている。そして、受板７の貫通孔を
貫通した歪ゲージ２のリード線は、図示しない端子台に
ブリッジ状にハンダ付けされる。さらに、この端子台を
風雨等から保護するために、受板７の周端部にカバー８
が結合されており、端子台からの信号線９が外部に取り
出されている。ここで、カバー８の一端面には、前述し
たリング１の軸方向に圧縮荷重を作用させるためのネジ
６が貫通する貫通孔が形成されており、係止部として機
能している。

【００１２】なお、請求項１に係る変形装置は、圧縮装
置３及びネジ６を含んで構成されており、この圧縮装置
３を構成する端板部３ａは、本実施例のような円形形状
に限らず、例えば、矩形形状、多角形形状等に形成して
もよい。次に、かかる重量センサの取付方法及び作用
を、図２に基づいて説明する。まず、リング１及び受板
７に圧縮装置３の軸部３ｂを貫通させて、その端部のネ
ジ孔３ｄにカバー８を介してネジ６を仮止めしておく。
そして、リング１の外周面に貼り付けた歪ゲージ２の上
に接着剤を塗布した後、タンク等の架台又は脚部１０に
開設した孔１０ａに、リング１を挿入する。その後、ネ
ジ６を締め付けるに従って、軸部３ｂの端部とネジ６と
の距離が縮まり、端板部３ａを介してリング１に圧縮荷
重が作用するようになる。すると、リング１は軸方向に
縮むと共に径方向に伸びるので、リング１により歪ゲー
ジ２が孔１０ａの内周面に押圧され、リング１の外周面
に貼り付けられた全ての歪ゲージ２が孔１０ａの内周面
に均等に接触するようになる。

【００１３】さらに、重量センサを保護すると共に、重
量センサが孔１０ａから脱落しないように、圧縮装置３
の端板部３ａに形成したネジ孔３ｃに、ネジ５を介して
孔１０ａから突出した端板部３ａ及びリング１を覆うキ
ャップ４を取付け、信号線９を図示しない増幅器等に接
続して測定を行う。図３は、タンク等の架台又は脚部１
０に上部から荷重（重量）が作用したときに、ここに開
設した孔１０ａの周辺に生じる歪又は応力状態を示して
おり、これから、鉛直方向には圧縮応力が、また、水平
方向には引張応力が作用していることがわかる。

【００１４】このようにすれば、リング１の外周面に取
り付けられた各歪ゲージ２は、タンク等の架台又は脚部
１０に開設された孔１０ａの内周面に、リング１によっ
て押圧されつつ均等に接触するので、各歪ゲージ２が均
等に接触しないことに起因する歪の検出誤差、及び、温
度補正の困難性を改善することができる。また、リング
１に軸方向に圧縮荷重を作用させ、その径方向に弾性変
形するようにしたので、リング１を挿入する孔１０ａの
寸法精度管理を厳格に行う必要がなくなり、この観点か
ら、重量センサの設置が容易になる。

【００１５】なお、本実施例では、端板部３ａ及び軸部
３ｂを含んで構成される圧縮装置３により、リング１の
軸方向に圧縮荷重を作用させる構成を採用しているが、
この圧縮荷重を作用させるためには、このような構成に
限らず、例えば、リングの両端部に夫々当接したワッシ
ャをボルトで連結して圧縮荷重を作用させるような構成
としてもよい。すなわち、リングの両端部を互いに近づ
けるような荷重を作用させる機構であれば、如何なるも
のでもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、複数の歪ゲージが貼り付けられたリングを
弾性変形可能な材料から形成すると共に、リングの軸方
向から圧縮荷重を作用させて、歪ゲージが孔内周面に押
圧されるようにリングを径方向に弾性変形させる変形装
置を含む構成としたから、例えば、各種貯蔵用サイロ、
ホッパ、タンク等の架台又は脚部に開設した孔にリング
を挿入して重量を測定する際に、各歪ゲージが孔内周面
に均等に接触するので、歪の検出精度が向上し、被測定
物の重量測定精度を向上することができる。また、各歪
ゲージが均等に接触することで、周囲の温度変化に対応
する温度補正を高精度に行うことができるので、この観
点からも、被測定物の重量測定精度を向上することがで
きる。さらに、リングを孔に挿入した後、リングに軸方
向に圧縮荷重を作用させ、その径方向に弾性変形させる
構成としたので、リングを挿入する孔の寸法精度管理を
厳格に行う必要がなくなり、重量センサの設置が容易に
なる。

【００１７】請求項２記載の発明によれば、リングの外
周面をテーパー面とするこで、例えば、各種貯蔵用サイ
ロ、ホッパ、タンク等の架台又は脚部に開設した孔にリ
ングを挿入することが容易になり、重量センサの設置が
より短時間に行えるようになる。請求項３記載の発明に
よれば、変形装置は、リングの軸方向に貫通する軸部の
端部に、変形装置とは別体に設けられた係止部に係止さ
せたネジをねじ込み、このネジを締め付けることで圧縮
荷重が作用する構成としたので、ただネジを締め付ける
だけでリングを弾性変形させることができる。

【００１８】請求項４記載の発明によれば、キャップを
端板部に取り付ける構成としたので、重量センサを保護
すると共に、重量センサの脱落を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る重量センサの一実施例の構造を
示し、(a) はセンサの正面図、(b) はセンサの側面図を
示す

【図２】 同上の重量センサの取付け構造を示す図

【図３】 孔周囲の歪又は応力を示す図

【符号の説明】

１ リング ２ 歪ゲージ ３ 圧縮装置 ３ａ 端板部 ３ｂ 軸部 ４ キャップ ５ ネジ ６ ネジ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略円筒形状のリングと、該リングの外周面
   に取付けられた複数の歪ゲージと、を含んで構成され、
   被測定物の重量が作用する箇所に開設された孔に前記リ
   ングを挿入し、前記歪ゲージにより検出された歪に基づ
   いて被測定物の重量を測定する重量センサにおいて、 前記リングを弾性変形可能な材料から形成すると共に、
   該リングの軸方向から圧縮荷重を作用させて、前記歪ゲ
   ージが孔内周面に押圧されるように当該リングを径方向
   に弾性変形させる変形装置を含んで構成されたことを特
   徴とする歪ゲージを用いた重量センサの構造。
2. 【請求項２】前記リングは、該リングを前記孔に挿入す
   る時の先端側が後端側より小径となるように、その外周
   面がテーパ面となるように形成されたことを特徴とする
   請求項１記載の歪ゲージを用いた重量センサの構造。
3. 【請求項３】前記変形装置は、前記リングの一端部に当
   接する端板部と、該端板部に略直角に結合されて該リン
   グの軸方向に貫通する棒状の軸部と、を含んで構成さ
   れ、前記端板部と反対側の軸部端部に、前記変形装置と
   は別体に設けられた係止部に係止させたネジをねじ込
   み、該ネジの締め付けにより圧縮荷重を作用させる構成
   であることを特徴とする請求項１又は２に記載の歪ゲー
   ジを用いた重量センサの構造。
4. 【請求項４】前記孔から突出した端板部及びリングを覆
   うキャップを、前記端板部に取り付けたことを特徴とす
   る請求項３記載の歪ゲージを用いた重量センサの構造。