JPH11211543A - ロードセルの過負荷防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過大な荷重の作用によるロードセルの損傷を
防止する。 【解決手段】 設置ベース２上に配置される荷重支持部
分３と、荷重支持部分３に連結されて、設置ベース表面
から幾分の間隔をおいて位置する荷重負荷部分４と、こ
れらの両部分を連結するとともに、荷重負荷部分４に作
用する負荷の大きさに応じて撓み変形する荷重検知部分
５とを具えるロードセルにおいて、荷重負荷部分４に、
荷重検知部分５の過剰の変形を阻止するストッパピン８
を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、台秤、計量タン
ク、計量ホッパー等の各種計量装置に適用されるロード
セル、なかでも、それの荷重検知部分を過剰の負荷から
保護する過負荷防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】出願人が特開昭６３−１１７２２４号公
報、特開平８−１５９８５８号公報等に開示したような
ロードセル、すなわち、図７に縦断面図で例示するよう
に、設置ベース１０１上に配置される荷重支持部分１０
２と、この荷重支持部分１０２に連結されて、設置ベー
ス１０１の表面から幾分の間隔をおいて位置する荷重負
荷部分１０３と、これらの両部分１０２，１０３を連結
するとともに、荷重負荷部分１０３に作用する負荷の大
きさに応じて撓み変形する荷重検知部分１０４とを具え
るロードセル１０５は、たとえば、荷受面板１０６を介
して荷重負荷部分１０３に作用する垂直荷重によって荷
重検知部分１０４に撓み変形をもたらすとともに、この
ときの変形量を荷重検知部分１０４に設けた歪ゲージ１
０７をもって測定するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ロードセル１０５にあっては、そこに過大な荷重が作用
した場合には、強度の最も低い荷重検知部分１０４に過
剰の変形が生じて、その荷重検知部分１０４の塑性変
形、破損等が発生するおそれが高く、また、荷重検知部
分１０４に配設した歪ゲージ１０７に剥離、破損等が生
じるおそれもあった。

【０００４】これに対し、ロードセルへの過大な荷重の
作用時には、荷重負荷部分１０３の下面を設置ベース１
０１の表面に当接させ、これによって、上述の如きの問
題の発生を防止することも試みられている。しかしなが
ら、このようなロードセルにおいては、そこへの定格荷
重の作用時における荷重検知部分１０４の実際の変形量
が０．１ｍｍ以下である場合が大部分であり、従ってた
とえば、定格荷重の百数十パーセントを許容限界荷重と
する場合には、１／１００ｍｍの精度をもって、設置ベ
ース表面と荷重負荷部分下面との間隔を設定することが
必要になるところ、ロードセル１０５の構成各部および
設置ベース１０１の機械加工等における公差、ロードセ
ル１０５の設置ベース１０１への組付け誤差等の存在下
では、上述のような高い間隔精度を実現することはとう
てい不可能である。

【０００５】そこでこの発明は、荷重検知部分の過剰の
変形を、ロードセルおよび設置ベースの加工精度その他
に依存することなく、現場施工をもって簡易迅速に、か
つ高い精度で確実に阻止することができるロードセルの
過負荷防止装置を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の、ロードセル
の過負荷防止装置は、前述したように、設置ベース上
に、通常は締め付け固定される荷重支持部分と、この荷
重支持部分に、たとえば一体的に連結されて、設置ベー
ス表面の上方に幾分の間隔をおいて位置する荷重負荷部
分と、これらの両部分を連結するとともに、荷重負荷部
分に作用する負荷の大きさに応じて撓み変形する荷重検
知部分とを具えるロードセルにおいて、荷重負荷部分の
適宜位置に、荷重検知部分の過剰の変形を阻止するベー
ス当接部材を配設したものである。

【０００７】これによれば、ロードセルの実際の設置状
態の下で、ベース当接部材の先端と、設置ベース表面と
の間隔を、ねじ手段、スペーサ、シム等を用いて事後的
に調節することで、ロードセルおよび設置ベースのそれ
ぞれの加工精度、それらの組付け精度等に影響されるこ
となく、荷重検知部分の最大変形量を、簡易迅速に、か
つ高い精度をもって、所期した通りに特定することがで
きる。

【０００８】ここで、ベース当接部材は、その先端を荷
重負荷部分の下面より下方側へ突出させることができ、
また、荷重負荷部分への荷重の負荷の妨げとならない限
りにおいて、荷重負荷部分の所要位置に、任意の構造を
もって取り付けることが可能であるが、より好ましく
は、そのベース当接部材を、荷重負荷部分に配設した荷
受面板に突設されて、荷重負荷部分に貫通するととも
に、それの下面側へ突出するストッパピンにより構成す
る。

【０００９】このような構成によれば、負荷荷重は、荷
受面板を介して荷重負荷部分に十分円滑にかつ確実に伝
達され、また、ストッパピンは、荷受面板への荷重の作
用時には常にその進出限姿勢となるので、荷受面板の、
荷重負荷部分への連結、固定等が実質的に不要であって
構造が簡単になる他、たとえば、荷受面板と荷重負荷部
分との間への、スペーサ、シム等の介装、ストッパピン
の一部もしくは全部を構成する雄ねじ部材の長さ調節等
に基づく、ストッパピンの、荷重負荷部分下面側への突
出量調整を容易ならしめることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に示すところに基いて説明する。図１はこの発明の実
施形態を示す縦断面図である。

【００１１】ここに示すロードセル１は、従来技術で述
べたとほぼ同様の構成を有するものであり、設置ベース
２に配置されて、そこに、ボルト等をもって固定され
る、図では左右の荷重支持部分３と、荷重支持部分３に
連結されて、設置ベース２の表面より幾分上方に位置す
る荷重負荷部分４と、それらの両部分３，４を相互連結
するとともに、荷重負荷部分４に作用する負荷の大きさ
に応じて撓み変形する梁状の荷重検知部分５とを具えて
なり、この荷重検知部分５は、梁状部分に、それの伸長
変形量、圧縮変形量および剪断変形量の少なくとも一つ
を検出する、図示しない歪ゲージを有する。

【００１２】このようなロードセル１において、ここで
は、荷重負荷部分４の中央部に垂直方向に延びる貫通穴
６を設け、そして、その荷重負荷部分４上に配置した荷
受面板７から下方へ突出させて設けたストッパピン８を
その貫通穴６に挿通させるとともに、ストッパピン８の
先端部分を荷重負荷部分４の下面側へ突出させて、スト
ッパピン８の先端と設置ベース表面との間隔８を、荷重
検知部分５の限界変形量に一致させる。

【００１３】ここで、ストッパピン８の絶対長さが長す
ぎる場合には、たとえば、荷重負荷部分４と荷受面板７
との間に、０．０１〜０．０２ｍｍ程度の範囲内の所要
の厚さのシム９を介装することで、間隔８を所期した通
りのものに正確に調整することができる。

【００１４】ところで、図示の荷受面板７は、上下それ
ぞれの板材７ａ，７ｂと、それらの両板材７ａ，７ｂ
に、たとえば、加硫その他によって接着させた板状の弾
性部材７ｃとからなり、この弾性部材７ｃは、上方の板
材７ａに作用する垂直方向の荷重を、それ自身の少ない
圧縮変形の下で、荷重負荷部分４に円滑かつ確実に伝達
すべく機能する一方で、水平方向の荷重に対しては大き
く剪断変形し、また、垂直方向に対して傾いた方向から
作用する荷重に対しては板材７ａ，７ｂの相対傾動変位
を許容すべく変形して、荷重検知部分５への、測定精度
上の不所望な力の作用を防止すべく機能する。

【００１５】ここにおいて、弾性部材７ｃは、弾性板と
剛性板との積層構造体にて構成することもでき、この場
合には、積層段数の増加に伴って、圧縮方向ばね定数を
高めることができる。

【００１６】なお、このような荷受面板を、図７に仮想
線で示すように、上下の板材と、それらの間に配置され
て、両板材に直接的にまたは間接的に接触する剛性球体
と、この剛性球体を囲繞して両板材を連結する弾性体と
で構成した場合には、垂直荷重を、剛性球体の作用下
で、損失なしに直接的に荷重負荷部分に伝達することが
できる。

【００１７】以上のような過負荷防止装置を設けてなる
ロードセル１は、それ単独で使用に供し得ることはもち
ろん、設置ベース２上に配置した複数個のロードセル１
の荷受面板７上に、それらのロードセルに共通の剛性プ
レートを配設することによって使用に供することもでき
る。

【００１８】またここにおけるロードセル１の平面構造
は、図２（ａ）に示すように、方形枠形状をなす荷重支
持部分３の内側中央部分に、梁状の四本の荷重検知部分
５をもって、方形の輪郭形状を有する荷重負荷部分４を
連結支持した構造とすることができる他、図２（ｂ）に
示すように、ほぼ方形状の外輪郭と、円弧状の内輪郭と
を有する枠状の荷重支持部分の内側中央部分に、ほぼ放
射状に延びる八本の梁状荷重検知部分５によって、円形
輪郭形状の荷重負荷部分４を連結支持した構造とするこ
とができる。

【００１９】このようなロードセルに対してストッパピ
ン８を図１に示すようにセットして、その先端と設置ベ
ース２の表面との間隔δを、たとえば０．０１〜０．０
２ｍｍ程度の厚さの所要枚数のシムを用いて、荷重検知
部分５に許容される限界変形量に一致させた場合に、荷
受面板７上に直接的もしくは間接的に作用する荷重が許
容限界荷重未満であるときには、それぞれの荷重検知部
分５は、荷重の大きさに応じて変形して載置荷重の大き
さを正確に検知する。この一方において、載置荷重が許
容限界荷重以上の大きさを有しており、この結果とし
て、荷重検知部分５の変形量が限界変形量に達したとき
には、ストッパピン８がその先端で設置ベース２に当接
して、許容限界荷重を越える分の荷重を支持することに
なるので、荷重検知部分５に、それの限界変形量を越え
る変形が生じることはなく、従って、その荷重検知部分
５およびそこに配設した歪ゲージのそれぞれを十分に保
護してそこへの損傷の発生等を効果的に防止することが
できる。

【００２０】図３は、雄ねじ部材を用いた、ストッパピ
ン８の他の態様を示す断面図であり、図３（ａ），
（ｂ）に示すところは、ストッパピン８の下端部分を雄
ねじ部材８ａにて構成し、この雄ねじ部材８ａの、スト
ッパピン本体部分８ｂへのねじ込み量によって間隔δを
調節可能としたものである。ここで、図３（ａ）に示す
態様は、貫通穴６内でロックナット９の締め込みを行う
ものであり、また、図３（ｂ）に示す態様は、貫通穴６
の外側でロックナット９の締め込みを行うものであっ
て、設置ベース１側にナット収容窪み１０を設けたもの
である。従って、後者によれば、ナット収容窪み１０の
底壁と、雄ねじ部材８ａの先端との間で前記間隔δが特
定されることになる。

【００２１】そして、図３（ｃ）に示すところは、スト
ッパピン８の全体を雄ねじ部材により構成したものであ
り、その雄ねじ部材の、下側板材７ｂへのねじ込み量を
もって、間隔δを調節するものであり、荷受面板７の中
央窪み７ｄ内で、その雄ねじ部材の上端部分にロックナ
ット９を螺合させたものである。

【００２２】このような構成の各ストッパピン８によれ
ば、雄ねじ部材の締め込み量を微調整することで、特定
厚みのシムを複数種類準備する必要なしに、間隔δを、
所要に応じて簡易迅速に、かつ正確に設置することがで
きる。

【００２３】図４は、この発明の他の実施形態を示す正
面図および平面図であり、これはとくに、ロードセルを
片持梁タイプとしたものである。

【００２４】このロードセル１は、全体としてほぼ角柱
形状をなすものであり、荷重支持部分３を、スペーサ１
１を介して設置ベース２上に配設するとともに、この荷
重支持部分３からの突出部分に、それの正面側および背
面側のそれぞれからともに円形をなす同芯の窪み部１２
を形成して薄肉とした荷重検知部分５を設け、そしてこ
の荷重検知部分５の先端側を、設置ベース２の表面から
間隔をおいて位置する荷重負荷部分４としたものであ
る。ここでは、荷重負荷部分４に垂直に貫通させて設け
た貫通穴６に、図１に示したと同様に、荷受面板７に突
設したストッパピン８を挿通させ、そして、このストッ
パピン８の先端と設置ベース表面との間隔δを所要のも
のとすることで、とくには荷重検知部分５を過大な荷重
の作用から十分に保護することができる。なおここで、
ストッパピン８の構成は、図３に示すいずれかの構成と
することもできる。

【００２５】

【実施例】図１および図２（ａ）に示す構造を有する、
定格荷重が１ｔの面状タイプのロードセル１を用い、荷
重負荷部分４の中央部に設けた貫通穴６に、図５に示す
ような構造の荷受面板７に突設したストッパピン８を挿
入した。

【００２６】ここで、荷受面板７は、それ自身の許容限
界荷重を高めるために、下側の板材７ｂの中央部に突設
した剛性突部１３を上側の板材７ａに接触させた状態
で、両板材７ａ，７ｂを弾性部材７ｃにより連結して構
成し、これにより、許容限界荷重を５ｔまで増加させ
た。このような荷受面板７によれば、上側の板材７ａに
作用する垂直荷重は、図７に示すものと同様に、弾性部
材７ｃを介することなく、荷重負荷部分４へ直接的に伝
達されることになる。

【００２７】またここでは、ストッパピン８を直径２０
ｍｍの焼入れ鋼にて構成し、それの長さを２８．８５ｍ
ｍとした。すなわち、このロードセル１では、図６に示
すように、荷重支持部分３の下面から荷重負荷部分４の
上面までの高さが２９．００ｍｍであり、このロードセ
ル１の荷重負荷部分４に定格荷重を負荷したときのその
部分の下降変位量、いいかえれば、荷重検知部分５の剪
断変形量は０．１０ｍｍであるので、ロードセル１の許
容限界荷重を定格荷重の１５０％とした場合、その限界
荷重による、荷重負荷部分上面の高さ低下量は０．１５
ｍｍになる。そこでここでは、ロードセル１に許容限界
荷重が作用して、荷重負荷部分４の上面が０．１５ｍｍ
低下した時点で、ストッパピン８の先端を設置ベース２
に当接させて、荷重検知部分５の変形量のそれ以上の増
加を阻止すべく、ストッパピン８の長さを（２９．００
−０．１５＝）２８．８５ｍｍとした。

【００２８】以上のように構成してなる装置の性能を試
験するため、ロードセル１を、焼入れ鋼板からなる設置
ベース２に締付け固定した状態で、荷受面板７上へ、５
ｔの荷重を３回にわたって垂直に作用させたところ、負
荷荷重の許容限界荷重以上の荷重をストッパピン８によ
って確実に支持することができ、その結果として、荷重
検知部分５および、そこに配設した歪ゲージへの損傷の
発生を防止し得たことはもちろん、測定精度の低下をも
十分に防止することができた。

【００２９】この一方で、過負荷防止装置のないロード
セルにて同様の負荷試験を行ったところ、当然、ロード
セルの許容限界荷重以上の荷重がロードセルに負荷され
ることとなり、荷重検知部分に塑性変形が生じて、そこ
に接着されている歪みゲージが破損し、ロードセルが出
力不能、つまり破損してしまう結果となった。

【００３０】

【発明の効果】以上に述べたところから明らかなよう
に、この発明によれば、ロードセルへの所期しない過大
な荷重の作用に際し、許容限界荷重以上の荷重を、スト
ッパピンをもって支持することで、ロードセル、なかで
も荷重検知部分への損傷の発生を十分に防止して、常に
すぐれた荷重測定精度をもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態を示す縦断面図である。

【図２】ロードセルの平面構造を例示する図である。

【図３】ストッパピンの他の構成態様を示す断面図であ
る。

【図４】この発明の他の実施形態を示す図である。

【図５】実施例の荷受面板およびストッパピンを示す図
である。

【図６】性能試験状態を示す要部断面図である。

【図７】従来のロードセルを示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ロードセル ２ 設置ベース ３ 荷重支持部分 ４ 荷重負荷部分 ５ 荷重検知部分 ６ 貫通穴 ７ 荷受面板 ７ａ，７ｂ 板材 ７ｃ 弾性部材 ７ｄ 中央窪み ８ ストッパピン ８ａ 雄ねじ部材 ８ｂ ストッパピン本体部分 ９ ロックナット １０ ナット収容窪み １１ スペーサ １２ 窪み部 １３ 剛性突部 δ 間隔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設置ベース上に配置される荷重支持部分
   と、荷重支持部分に連結されて、設置ベース表面から幾
   分の間隔をおいて位置する荷重負荷部分と、これらの両
   部分を連結するとともに、荷重負荷部分に作用する負荷
   の大きさに応じて撓み変形する荷重検知部分とを具える
   ロードセルにおいて、 前記荷重負荷部分に、荷重検知部分の過剰の変形を阻止
   するベース当接部材を配設してなるロードセルの過負荷
   防止装置。
2. 【請求項２】 ベース当接部材を、荷重負荷部分に配置
   した荷受面板に突設されて、荷重負荷部分に貫通すると
   ともに、それの下面側へ突出するストッパピンにより構
   成してなる請求項１に記載のロードセルの過負荷防止装
   置。