JP2000193516A - 荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな垂直荷重を許容した上で十分な水平方
向及び傾動方向の変形吸収を可能とする。 【解決手段】 歪ゲージ２０を利用する測定器本体１
と、この測定器本体１の受圧面２に荷重を伝えるロード
ボタン３と、このロードボタン３が一面側に取付けられ
他面側に被測定物の荷重がかかるトッププレート４とを
備えた荷重測定装置において、ロードボタン３の周囲に
受圧面２とトッププレート４間に挟まれるように弾性体
１１を設け、トッププレート４を水平方向への所定範囲
内での動き及びロードボタン３を中心とした傾動を可能
とするようにかつ上方への抜出を防止するように受圧面
２に対し連結部材１０で連結した。

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、材料供給
ホッパー、圧縮・引張試験機などに使用される歪ゲージ
を利用した荷重測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２２及び図２３は、従来の荷重測定装
置１００の一例を示す平面図及び正面図である。図２３
に示すように、この荷重測定装置１００では上下の面板
１０４ａ、１０４ｂの間にゴムもしくはゴム状弾性体か
らなる弾性層１０６が加硫接着されている。そして、該
弾性層１０６は円盤状とされて円盤中心に対して各方向
にほぼ点対称な力学特性（例えば、圧縮剛性や曲げ剛
性）が得られるように考慮されている。また、前記弾性
層１０６とほぼ同一の円盤形状とされた下面板１０４ｂ
の中心部に設けられた円柱１０５が、受圧部１０２の中
央部に設けられている円筒孔１０２ａに嵌挿される。な
お、前記受圧部１０２の底面は、設置面から浮き上がっ
て位置されており、前記受圧部１０２と枠状固定部１０
１との間には、該受圧部１０２の周囲に配置される複数
の梁部材１０３が固着されており、それぞれの梁部材１
０３の下面に、歪ゲージ１０７が貼着等によって固着さ
れている。従って、上面板１０４ａから伝達された垂直
荷重は、弾性層１０６及び下面板１０４ｂを介して受圧
部１０２を押し下げ梁部材１０３を撓ませて歪ゲージ１
０７の抵抗値を変化させるようになっている。また、こ
れらの荷重測定装置で大きな荷重受け面を要求される場
合には図２４に示すように受荷重板１０８の四隅に荷重
測定装置１００を配置し使用する。これらの構成によ
り、上面板１０４ａと受圧部１０２との間に弾性層１０
６を介在させて、上面板１０４ａと受圧部１０２とを水
平方向及び傾動方向に相対変位可能とすることにより、
荷重測定物対象物を上面板１０４ａ又は受荷重板１０８
に乗せる時に生じる衝撃等により荷重測定装置１００に
加わる外力や、各部の熱収縮及び取付孔の形成誤差等を
吸収し荷重測定装置を保護していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の荷重測定装置にあっては、大きな垂直荷重を受けた場
合、弾性層１０６のゴム硬度が十分でないと弾性層１０
６が弾性体としての能力を越えた領域まで圧縮されて、
弾性層１０６による十分な変形吸収が得られなくなる。
従って、大きな垂直荷重に対抗する為には、弾性層１０
６のゴム硬度を上げて対応しなければならず、その結
果、水平方向及び傾動方向の変位に対するバネ定数が大
きくなり、十分な変形吸収が得られなくなる恐れがあっ
た。

【０００４】この発明の目的は、従来技術の有するこの
ような問題点を解決することを課題として検討した結果
なされたものであり、大きな垂直荷重を許容した上で十
分な水平方向及び傾動方向の変形吸収を可能とした荷重
測定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、この発明は、歪ゲージを利用する測定器本体と、こ
の測定器本体の受圧面に荷重を伝えるロードボタンと、
このロードボタンが一面側に取付けられ他面側に被測定
物の荷重がかかるトッププレートとを備えた荷重測定装
置において、前記ロードボタンの周囲に受圧面とトップ
プレート間に挟まれるように弾性体を設け、トッププレ
ートを水平方向への所定範囲内での動き及びロードボタ
ンを中心とした傾動を可能とするようにかつ上方への抜
出を防止するように受圧面に対し連結部材で連結したも
のである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の好適な実施例
を図面を参照にして説明する。

【０００７】図１に示す実施例は、図２におけるＡ−Ｏ
−Ｂ−Ｃ−Ｄ線断面であり、測定器本体１と、この測定
器本体１の受圧面２に荷重を伝えるステンレスなどの硬
質材料で形成されたロードボタン３と、このロードボタ
ン３が一面側に取付けられ他面側に被測定物の荷重がか
かるトッププレート４とを備えている。測定器本体１
は、ステンレスなどの硬質材料で形成されたベースプレ
ート５に取付けてある。また、この測定器本体１は、受
圧面２が形成された中央部６と、ベースプレート５に固
定される設置部７と、この設置部７と中央部６とを連結
する起歪部８とからなり、全体がステンレスで製作さ
れ、起歪部８に後述する歪ゲージ２０が貼り付けてあ
る。また、測定器本体１には歪ゲージ２０からの出力を
外部に取出すためにケーブル９を接続してある。前記ト
ッププレート４は連結部材１０で受圧面２に連結してあ
る。また、ロードボタン３の周囲には受圧面２とトップ
プレート４との間に挟まれるようにゴムやゴム状の弾性
体１１を設けてある。前記連結部材１０はこの弾性体１
１を貫通し、先端が中央部６に固着されている。この実
施例における連結部材１０は、頭部１０Ａと頭部１０Ａ
より細い軸部１０Ｂを備え、軸部１０Ｂ先端が受圧面２
から中央部６にねじ込まれている。また、この連結部材
１０が設けられるトッププレート４の個所には大孔１２
と小孔１３が連通して形成してある。小孔１３の径は軸
部１０Ｂの径よりも大きく、大孔１２の径は頭部１０Ａ
の径よりも大きく形成してある。また、頭部１０Ａの径
は小孔１３の径よりも大きい。このような関係により、
トッププレート４は水平方向へ所定範囲内で動くととも
に、ロードボタン３を中心とした傾動を可能としてい
る。さらに、大孔１２内には頭部１０Ａを取囲むように
弾性材料からなるパッキン１４が設けてある。また、測
定器本体１の設置部７はボルト１５によりベースプレー
ト５に固着されている。また、ドーナツ状の枠体である
設置部７の内側でかつベースプレート５上にはメタルシ
ール１６を設けてあり、ベースプレート５の中央に開け
た孔にはキャップ１７を嵌め込んである。メタルシール
１６を設けることにより測定器本体１の内部の密閉を保
ち、ホコリや水分などの浸入を防ぐ。また、キャップ１
７は、これを取外して内部にある各種調整抵抗などを操
作できるようにするためのものである。

【０００８】図２は、図面上左半分のトッププレート
４、ロードボタン３、弾性体１１を省略した平面図であ
り、測定器本体１は円盤状に形成してある。左半分の省
略部材は、図面上２点鎖線で示している。

【０００９】図３はトッププレート４単体の平面図であ
り、ロードボタン３が取付けられる孔４Ａの周囲に連結
部材１０を取付けるための大孔１２と小孔１３が形成し
てある。四隅の孔４Ｂは被測定物の側の部材（従来例で
は受荷重板１０８に相当する部材）を取付けるためのも
のである。図４は図３のＡ−Ａ線断面を示し、この実施
例ではステンレスで製作され、厚さ１０ｍｍ、縦横１２
５ｍｍの正方形の板状物とし、大孔１２の直径を１７ｍ
ｍ、深さを８ｍｍ、小孔１３の直径を９ｍｍ、深さを２
ｍｍとしてある。また、孔４Ａの直径を６ｍｍ、孔４Ｂ
の直径を１０ｍｍとしてある。

【００１０】図５は図１に示す実施例の測定器本体１の
簡略平面図であり、円形の起歪部８を四等分した位置の
下面に歪ゲージ２０を貼り付けてある。図６は図５の中
央縦断面を示し歪ゲージ２０の取付け個所を示す。中央
部６の下面は設置部７の下面よりも高い位置にあり、設
置部７から内側に延びた起歪部８で浮かされた状態で支
持されている。中央部６の上面である受圧面２に荷重が
かかると、起歪部８が撓み、歪ゲージ２０の抵抗値が変
化し、これら抵抗値を検出して荷重の大きさを測定する
ようになっている。受圧面２には、トッププレート４に
かかった荷重がロードボタン３を介して伝わる。ロード
ボタン３の下面は球面に形成してある。

【００１１】図７に示す他の実施例では、トッププレー
ト４が無負荷の状態において、弾性体１１の高さがロー
ドボタン３の高さよりも高く形成した例を示し、トップ
プレート４に荷重がかかっていない状態では、ロードボ
タン３の下面が受圧面２から浮き上がった状態にある。
また、この実施例ではパッキン１４を用いていない。連
結部材１０の頭部１０Ａの下側の大孔１２には隙間があ
り、この隙間の範囲内でトッププレート４の上下動及び
傾動を可能にする。また大孔１２の水平方向においても
頭部１０Ａとの間に隙間があり、かつ小孔１３の水平方
向においても軸部１０Ｂとの間に隙間があり、これらの
隙間によりトッププレート４の水平方向の動きを許容し
ている。また、ロードボタン３の受圧面２に対向する
面、すなわち下面は球面に形成してあり、受圧面２との
接触は点接触となる。

【００１２】図８はトッププレート４に矢印方向の傾動
が生じたときの状態を示し、すなわちロードボタン３の
中心軸が垂直の状態から図面上右側に傾いた状態を示
し、弾性体１１の右側半分が圧縮される。このとき連結
部材１０の頭部１０Ａは大孔１２の底に衝突する。

【００１３】図９はトッププレート４に矢印で示す方
向、すなわち水平方向の力が作用した状態を示す。

【００１４】図１０に示す実施例は、タンク２１やホッ
パーの取付用ブラケット２２をトッププレート４に取付
けた状態を示す。このタンク２１の取付用ブラケット２
２の複数個所において測定器本体１のトッププレート４
を取付ける。

【００１５】図１１及び図１２は別の形状の測定器本体
１を示すものである。この実施例では、円盤状ではなく
長方形状に形成した例を示し、起歪部８の上下面ではな
く両側面に歪ゲージ２０を取付けた例を示す。

【００１６】図１３及び図１４に示すさらに別の形状の
測定器本体１の例は、全体を正方形状に形成し、起歪部
８を中央部６の各辺（四辺に１つずつ）に設けた例を示
し、これら起歪部８の下面に歪ゲージ２０を貼り付け
た。

【００１７】図１５は弾性体１１の他の例を示し、この
弾性体１１の上面の外周縁に突起状部１１Ａを形成した
例を示すものである。下面の外周縁にも突起状部１１Ｂ
を形成することもできるし、いずれか一方に形成しても
差し支えない。

【００１８】図１６は、弾性体１１のさらに別の例を示
すものであり、上下外周にスカート部１１Ｃを形成した
例を示す。

【００１９】図１５及び図１６に示すような弾性体１１
は、垂直負荷により突起状部１１Ａ，１１Ｂあるいはス
カート部１１Ｃが潰れ、回転（傾動）したときもその潰
れ分が追従し、トッププレート４及び受圧面２との間に
隙間ができないようにしたものである。このような隙間
をつくらないようにして、トッププレート４と弾性体１
１との間にホコリや水などが入り込まないようにしてい
る。

【００２０】図１７に示す実施例では、弾性体１１の外
周にカバー１８を設けた例を示すものであり、弾性体１
１の表面を露出させたくない用途、例えば食品や化学薬
品などの製造工程で用いる場合などにカバー１８が有用
である。このようなカバー１８はステンレス鋼などの耐
蝕性金属材料が好適に用いられる。このようなカバー１
８は、図１８に示すように、その外周面を波形状としト
ッププレート４の傾動や水平移動に追従するようにして
おく。その厚さはロードボタン３より大きく、もしくは
弾性体１１より大きくする。図１９に示す例は、弾性体
１１とカバー１８とを一体化した例を示すものである。
このような例において、図２０に示すように弾性体１１
に突起状部１１Ｄを設けることもできる。

【００２１】図２１に示す別の実施例では、弾性体１１
を連結部材１０の内側のみに配置した例を示すものであ
る。

【００２２】上述したいずれの実施例でも、傾動方向、
水平方向及び鉛直方向に連結部材１０が大孔１２と小孔
１３の壁に接触するまでの自由度があり、測定器本体１
の性能を低下させる力、例えばタンク２１の温度変化に
よる熱収縮で発生する水平力や取付用ブラケット２２の
撓みにより発生する傾動力（回転力）を回避することが
でき、またこのような力が除去された後は弾性体１１の
弾性復元力により元の位置に復元することができる。ま
た、トッププレート４の変位は、所定の範囲内で阻止さ
れ、すなわち連結部材１０が孔内で接触することにより
変位が拘束され、連結部材１０がストッパとして機能す
ることにより、測定器本体１以外に振れ止めやストッパ
を設ける必要もない。さらに、鉛直下方向の力に対して
は、ロードボタン３により測定器本体１に伝達されるの
で、弾性体１１はこの力を考慮する必要がない。そのた
め、弾性体１１は、傾動力と水平力に対してだけ適した
弾性を有すればよいので、水平断面の小さいコンパクト
な形状にすることが可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ロードボタンの周囲に受圧面とトッププレート間に
挟まれるように弾性体を設け、トッププレートを水平方
向への所定範囲内での動き及びロードボタンを中心とし
た傾動を可能とするようにかつ上方への抜出を防止する
ように受圧面に対し連結部材で連結したので、大きな垂
直荷重を許容した上で十分な水平方向及び傾動方向の変
形吸収が可能となる。また、ロードボタンの受圧面に対
向する面を球面に形成することにより、ロードボタンの
接触点を支点として回転自由度があり、受圧面に不要な
回転力を伝えることがない。また、弾性体の高さをロー
ドボタンの高さより高く形成しておくことにより、傾動
方向にトッププレートが傾くとき、すなわち回転力が働
いたときに開く側の弾性体が縮んでいた分だけ伸びて追
従するので、弾性体とトッププレートとの間に隙間がで
きるのを防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の好適な実施例を示す図２のＡ−Ｏ−
Ｂ−Ｃ−Ｄ線断面図。

【図２】トッププレートの片側を省略した平面図。

【図３】トッププレートの平面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。

【図５】測定器本体の平面図。

【図６】図５の中央縦断面図。

【図７】他の実施例を示す断面図。

【図８】トッププレートが矢印方向に傾動した状態の断
面図。

【図９】トッププレートが水平方向に移動した状態の断
面図。

【図１０】タンクをトッププレートに取付けた状態の正
面図。

【図１１】測定器本体の他の例を示す平面図。

【図１２】図１１の正面図。

【図１３】さらに別の測定器本体の例を示す平面図。

【図１４】図１３の正面図。

【図１５】弾性体の他の例を示す正面図。

【図１６】弾性体のさらに他の例を示す正面図。

【図１７】弾性体の周囲にカバーを設けた例を示す断面
図。

【図１８】カバーの正面図。

【図１９】弾性体のカバーを一体化した例を示す断面
図。

【図２０】図１９の弾性体において突起を形成した例を
示す正面図。

【図２１】さらに他の例を実施例を示す断面図。

【図２２】従来例を示す平面図。

【図２３】従来例の正面図。

【図２４】従来の測定装置を受荷重板の四隅に取付けた
例を示す平面図。

【符号の説明】

１ 測定器本体 ２ 荷重面 ３ ロードボタン ４ トッププレート １０ 連結部材 １１ 弾性体 ２０ 歪ゲージ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歪ゲージを利用する測定器本体と、この
   測定器本体の受圧面に荷重を伝えるロードボタンと、こ
   のロードボタンが一面側に取付けられ他面側に被測定物
   の荷重がかかるトッププレートとを備えた荷重測定装置
   において、 前記ロードボタンの周囲に受圧面とトッププレート間に
   挟まれるように弾性体を設け、 トッププレートを水平方向への所定範囲内での動き及び
   ロードボタンを中心とした傾動を可能とするようにかつ
   上方への抜出を防止するように受圧面に対し連結部材で
   連結したことを特徴とする荷重測定装置。
2. 【請求項２】 前記ロードボタンの受圧面に対向する面
   を球面に形成したことを特徴とする請求項１に記載の荷
   重測定装置。
3. 【請求項３】 前記弾性体の高さをロードボタンの高さ
   より高く形成してあることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の荷重測定装置。
4. 【請求項４】 前記連結部材は頭部と頭部より細い軸部
   とを備え、軸部先端を受圧面に埋設固定し、トッププレ
   ートに大きい径の大孔とこの大孔に連続して小さい径の
   小孔を形成し、大孔に頭部を小孔に頭部に続く軸部を挿
   通したとき頭部及び軸部は大孔及び小孔内で水平方向へ
   の動きが許容されるとともに頭部の径は小孔の径よりも
   大きいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１
   項に記載の荷重測定装置。