JP2002122492A - ロードセル用起歪体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来公知のブロック状起歪体とプレート状起
歪体の双方の利点を備えた、従来にはない全く新しい起
歪体の提供。 【解決手段】 計量器本体に固定される固定端部１２ａ
と、荷重を受ける可動端部１２ｂと、固定端部１２ａと
可動端部１２ｂを連結する上下の梁１６，１５とによっ
てロバーバル機構が構成されたロードセル用起歪体１２
Ａであって、幅方向中央の下梁１５に対して上梁１６を
幅方向に対称に配置した。起歪体１２Ａ全体を薄型化で
きるので、軽量かつコンパクトとなる。起歪体１２Ａ
は、ねじり剛性に優れ、偏芯荷重の影響を受けにくく、
また疲労もしにくいので、耐久性に優れる。ロードセル
として用いた場合には、長期にわたる高精度の計量が保
証される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定端部と可動端
部を上下の梁で連結したロバーバル機構を備えたロード
セル用起歪体およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２３は、特開平８−２７１３５７号や
特開平９−２８８０１９号等の周知のロードセル用起歪
体を用いた第１の従来技術を示す。図中、ロードセルＡ
は、矩形ブロック状の起歪体１と、起歪体１の起歪部に
配置した歪ゲージ４などで構成され、起歪体１の固定端
１ａが基台５に、可動端１ｂが被計量物の載置台６にそ
れぞれ固定されて、計量センサとして動作するようにな
っている。

【０００３】起歪体１は、金属性の矩形ブロックにメガ
ネ形の貫通孔２を設けることで形成され、固定端１ａと
可動端１ｂと上下の梁３，３'とでロバーバル機構が構
成されている。上梁３と下梁３'には、薄肉の起歪部３
ａ，３ｂが設けられ、この起歪部３ａ，３ｂの上下の面
に歪ゲージ４、４が貼り付けられており、載置台６に作
用する被計量物の重量Ｗは、この歪ゲージ４の抵抗変化
を介して検出される。

【０００４】図２４は、第２の従来技術である平板型の
ロードセルで、特表平１０−５００４８４号（国際出願
番号ＰＣＴ／ＵＳ９５／０６２９５号、国際公開番号Ｗ
Ｏ９５／３１７００号）において開示されている。この
平板型のロードセルＢは、プレート状の起歪体７の起歪
部に歪ゲージ９が貼り付けられて構成されている。起歪
体７は、右端の固定端７ａと、中央のコ字型スリット８
に囲まれ、左端から平行に延出する舌片状の可動端７ｂ
と、この可動端７ｂの両側に並行に設けられた起歪部と
なる梁７ｃ，７ｃとから構成されている。符号７ｄは、
ロードセルＢを基台に取り付けるための孔、符号７ｅ
は、被計量物の載置台を取付け固定するための孔であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した第１の従来技
術の起歪体１は、矩形ブロックの側面に貫通孔２を設け
ることにより形成されるが、上下の梁３，３'の剛性を
確保するには、梁３，３’の厚さをある程度以上に厚く
する必要があり、このため起歪体１が大型化し、重量も
かさむという問題があった。

【０００６】また、肉厚のブロックに、例えばワイヤカ
ットにより貫通孔２を設ける場合、垂直貫通孔２を精度
よく加工するには熟練者でも多くの時間を必要としてい
た。

【０００７】一方、前記した第２の従来技術の起歪体７
は、一枚の平板から形成されるため、製造が容易であ
る。しかし、固定端７ａ，可動端７ｂ，一対の梁７ｃ，
７ｃが全て面一に形成されているため、偏荷重の影響を
受け易く、しかもへたり易く耐久性に難があるという問
題があった。

【０００８】本発明は前記した従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的は、従来のブロック状
の起歪体１とプレート状の起歪体７の欠点を解決すると
ともに、両者の利点を備えた新タイプの起歪体を提供す
ること、即ち、薄型軽量であるが、偏荷重の影響を受け
にくく、耐久性に優れ、しかも製造が容易なロードセル
用起歪体およびその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に係わるロードセル用起歪体においては、
計量器本体に固定される固定端部と、荷重を受け
る可動端部と、前記固定端部と可動端部を連結する上下
の梁とによってロバーバル機構が構成されたロードセル
用起歪体において、前記上梁および下梁を、一方を中心
として他方が幅方向に対称となるように配置した。 （作用）起歪部となる上梁または下梁に歪ゲージを配置
することで、可動端部に作用する荷重を検出するロード
セルが構成される。ロバーバル機構を構成する上梁と下
梁を上下方向に接近配置させることが可能であり、これ
により、起歪体全体が偏平となり、上下高さが比較的大
きいブロック状の第１の従来技術の起歪体１に比べて、
上下の高さを著しく小さくできる。また、上下方向に離
間する上梁と下梁は、互いに幅方向にオフセットされ、
一方を中心として他方が幅方向に対称となるように配置
されているため、ねじり剛性に優れている。即ち、起歪
体の縦断面の断面係数および横断面の断面係数は、複数
の薄肉の梁が面一に配置された第２の従来技術の起歪体
７に比べて大きく、それだけ起歪部となる梁は偏荷重の
影響を受けにくく、また疲労もしにくい。請求項２にお
いては、請求項１に記載のロードセル用起歪体におい
て、前記上梁と下梁の一方を起歪体の幅方向中央に配置
するとともに、他方を前記中央の梁の両側に離間して配
置し、また上下方向には、両者が離間するものの接近し
て配置するようにした。 （作用）梁を含む全体が面一である第２の従来技術の起
歪体７に比べ、上梁と下梁が上下に離間する点で、ねじ
り剛性に優れている。また上梁と下梁を上下方向に接近
させることで、その接近分だけ起歪体の上下高さを小さ
くできる。また、上梁と下梁は互いに幅方向にも離間す
るため、第１の従来技術の起歪体１よりも薄型化が可能
であり、しかも切削成形がし易い。また起歪部となり得
る梁の数は３本と少なく、構造がシンプルとなる。更
に、前記構成のシンプル化に伴い、プレス成形、射出成
形及び鋳造も可能で、しかもそれらの金型の加工も容易
となるなど、いずれの方法においても起歪体の製造が容
易となる。請求項３においては、請求項１または２に記
載のロードセル用起歪体において、 前記起歪体は、四
角形状のブロックを切削したものであって、前記上梁と
下梁を、四角状ブロック中央の上面側の切削穴とブロッ
ク側縁の下面側の切削穴とによって画成し、前記固定端
部と可動端部を、切削されないブロック両端によって形
成するようにした。 （作用）四角状ブロックの上面側の中央と下面側の幅方
向の両側縁を、例えばエンドミルを使ってそれぞれ所定
の深さだけ切削する。即ち、上面側の切削穴の幅方向両
側の側面と下面側の切削穴の幅方向内側の側面とが一部
重なるように切削することで、下梁を中心にして上梁を
幅方向対称に配置した起歪体を形成できる。また、前記
した起歪体を上下逆様にすれば、上梁を中心にして下梁
を幅方向対称に配置した起歪体となる。請求項４におい
ては、請求項１〜３のいずれかに記載のロードセル用起
歪体において、前記上梁と下梁の厚さを異なるように構
成した。 （作用）起歪体に作用する荷重と、起歪部となる梁に発
生する歪みとは、ほぼ比例するが、この荷重−歪み特性
がリニアに近いほど計量誤差を少なくできるので、この
特性がリニアとなる範囲内を計量範囲とすることができ
る。このため、歪ゲージを配置する下梁と上梁の厚さを
調整することで、荷重−歪み特性のリニア特性（荷重−
歪み特性曲線の直線部の長さや傾斜等）を変化させて、
所望のリニア特性をもつ起歪体を得ることができる。ま
た、梁の厚さに応じて起歪部の歪みが異なるので、厚さ
の異なる梁それぞれに歪ゲージを配置し、薄肉の梁は軽
量用ロードセルとして、また厚肉の梁は中，重量用ロー
ドセルとして使い分けることもできる。請求項５におい
ては、請求項１または２に記載のロードセル用起歪体に
おいて、 前記起歪体を、前記固定端部と可動端部を含
む面一のベースと、前記ベースの内側から上方に起立し
て前記固定部と可動端部間に延在する平板状の上梁と、
前記固定端部と可動端部とともに前記ベースを形成する
下梁とを備えて構成し、前記上梁に歪みゲージを配置す
るようにした。 （作用）起歪体は、一対の下梁を含む面一のベースと、
前記ベースの内側から起立するように設けられた上梁と
を備えたシンプルな構造で、切削、射出成形、鋳造また
はプレス成形のいずれの方法によっても製造することが
できる。また、計量器本体にねじ固定される固定端部
や、被計量物載置台がねじ固定される可動端部には、取
付固定面の加工誤差やねじ孔形成位置の寸法誤差やねじ
孔に螺着された各締結ねじの締結力差等に起因して固定
部ねじれが発生する場合があるが、歪ゲージを配置する
上梁はベースに対し起立した位置に設けられているた
め、固定端部および可動端部間から上梁までの延面距離
が長くなって、それだけ起歪部となる上梁に固定部ねじ
れの影響が及びにくい。請求項６においては、請求項５
に記載のロードセル用起歪体において、前記起歪体を、
全体がほぼ均一の板厚の板金プレス成形体であって、前
記ベースから上方に向かって膨出する膨出部と、前記膨
出部の幅方向の両側面を切り欠いて前記上梁および下梁
を形成する一対の切欠孔を備えた構成とした。 （作用）プレス成形により、板金に膨出部と一対の切欠
孔とを形成することで、一対の下梁を含むベースに対し
起歪部となる上梁を簡単に形成できる。膨出部は、ベー
スに対する段差分だけ上梁と下梁を上下方向に離間させ
る。そして、膨出部の段差を、固定端部と可動端部のそ
れぞれの周縁に沿って形成することで、固定端部と可動
端部を含めた起歪体全体の剛性が高まる。また、ベース
に形成する膨出部を、ベースから起立する第１の膨出部
と、前記第１の膨出部から起立する第２の膨出部によっ
て構成した場合には、膨出部の段差が２段となって、起
歪体全体の剛性がさらに高まる。請求項７においては、
請求項６に記載のロードセル用起歪体において、前記固
定端部および可動端部のそれぞれの周縁を前記上梁を中
心とする単一の円形状に形成するとともに、前記膨出部
の周縁も前記単一の円形状に倣った円形状に形成するよ
うにした。 （作用） 固定端部，可動端部の周縁、および固定端部
と可動端部間にまたがって形成されている膨出部の周縁
は、それぞれ上梁を中心とする単一の円に沿った形状に
形成されているため、板金のプレス成形の際に材料が均
一に延ばされて、起歪体全体の板厚が均一となる。請求
項８においては、請求項６または７に記載のロードセル
用起歪体において、前記固定端部および可動端部には、
上向きに突出する補強リブをそれぞれの周縁部に沿って
設けるようにした。 （作用）補強リブは、固定端部および可動端部の剛性を
高める。請求項９に係わるロードセル用起歪体の製造方
法においては、四角形状ブロックを切削加工する請求項
３または４に記載のロードセル用起歪体の製造方法であ
って、切削工具により前記四角形状ブロックの上面およ
び下面の互いに幅方向にオフセットした位置を、上面側
の切削穴と下面側の切削穴とが交差するまで切削して前
記上梁と下梁を形成するようにした。 （作用）エンドミル等の切削工具を用いて、四角形状ブ
ロックの上面側の切削穴と下面側の切削穴が両者の一部
で交差する深さまで切削すると、上面側の切削穴の底面
と下面側の切削穴の幅方向内側の側面とによって１本の
下梁が画成されるとともに、上面側の切削穴の幅方向両
側の側面と下面側の切削穴の底面とによって２本の上梁
が画成される。すなわち、幅方向中央の下梁に対し上下
方向および幅方向に離間する一対の上梁を備えた起歪体
が形成される。請求項１０に係わるロードセル用起歪体
の製造方法においては、板金をプレスで成形する請求項
６〜８に記載のロードセル用起歪体の製造方法であっ
て、請求項６記載の切欠孔をブランキングにより形成す
る工程と、板金の中央部寄りに請求項６記載の膨出部を
プレスで折曲成形する工程とを備え、上記切欠孔の形成
工程後に前記膨出部の成形工程を行い、又は前記二つの
工程を逆にし、又は同時に行うことにより、前記上梁と
下梁を形成するようにした。 （作用）上梁と下梁を画成するための切欠孔をブランキ
ングにより形成する工程と、板金をプレスで折り曲げて
膨出部を成形する工程だけで、幅方向中央の上梁に対し
上下方向および幅方向に離間する一対の下梁を備えた起
歪体が形成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づいて説明する。

【００１１】図１〜図６は、本発明の第１の実施例を示
し、請求項１，２，３，９に対応する。図１はロードセ
ル式計量器の縦断面図、図２は図１に示すロードセルの
斜視図、図３は図２に示すロードセルを下面側から見た
斜視図、図４は図２に示すロードセルの中央横断面図、
図５は同ロードセルを用いた荷重検出回路図、図６は図
２に示すロードセル用起歪体を製造する際の切削方向を
示す説明図である。

【００１２】図１〜図４において、符号１０Ａは、偏平
な片持ち梁式ロードセルであり、全体がアルミニウム性
の薄型矩形ブロック状で、左右方向対称に形成された起
歪体１２Ａと、起歪体１２Ａの左右方向中央の長板状の
起歪部１４上に配置された歪みゲージ１８とから構成さ
れている。

【００１３】起歪体１２Ａは、幅５ｃｍ，長さ１０ｃ
ｍ，高さ５ｍｍの薄型矩形ブロックの左端側に形成され
た固定端部１２ａと、右端側に形成された可動端部１２
ｂと、両端部１２ａ，１２ｂを連結する一対の上梁１
６，１６と下梁１５とでロバーバル機構が構成され、起
歪部１４となる下梁１５の上面には４個の歪ゲージ１８
が貼り付けられている。

【００１４】起歪体１２Ａの幅方向中央部に設けられた
下梁１５は、起歪体１２Ａの下面と面一に形成されてい
る。一方、一対の上梁１６，１６は、起歪体１２Ａの上
面と面一に形成されて、下梁１５に対して、上下方向お
よび幅方向に離間しかつ幅方向対称に設けられている。

【００１５】前記ロードセル１０Ａは、図１に示すよう
に、起歪体１２Ａの固定端部１２ａが基台５に、また可
動端部１２ｂが被計量物の載置台６にそれぞれ固定され
て、計量センサとして作用する。符号１１ａは、ロード
セル１０Ａを基台５に固定するためのねじ孔、符号１１
ｂは、基台５に固定されたロードセル１０Ａに被計量物
の載置台６を取り付けるためのねじ孔である。これらの
ねじ孔１１ａ，１１ｂは、起歪体１２Ａの幅方向および
左右方向にそれぞれ対称とされるように設けられてお
り、起歪体１２Ａは、取り付けねじ７によって可動端部
１２ｂが下動するように装着される。

【００１６】図１，２，４に示す４個の歪みゲージ１８
は、下梁１５の上面に対称に配置されるとともに、図５
に例示するホイーストンブリッジ回路を構成する。そし
て、被計量物の重量Ｗは、このホイーストンブリッジ回
路の相対向する結線部Ｐ１，Ｐ２間に印加される入力ｅ
ｉと、他の相対向する結線部Ｐ３，Ｐ４間からの出力ｅ
ｏとを介して計量される。

【００１７】次に起歪体１２Ａの利点について説明す
る。

【００１８】図２〜図４に示すように、起歪体１２Ａは
薄型に形成されているため、第１の従来技術（図２３の
起歪体１）に比べて軽量かつコンパクトである。また、
下梁１５と該下梁１５の両側の上梁１６，１６とは、上
下，左右方向に離間しているため、全てが面一に形成さ
れた第２の従来技術（図２４の起歪体７）に比べて、起
歪体１２Ａの縦断面および横断面の断面係数が増大して
いて、偏荷重の影響を受けにくく、ねじり剛性に優れて
いる。

【００１９】また、起歪体１２Ａは左右方向と幅方向に
対称で、しかもねじ孔１１ａ，１１ｂも、同様に対称に
配置されている。従って、起歪体１２Ａは、固定端部１
２ａと可動端部１２ｂを左右逆にして使用してもよく、
固定端部１２ａと可動端部１２ｂを意識することなく歪
みゲージ１８を配置したり、計量器に組み込んだりする
ことができる。

【００２０】また、歪みゲージ１８は、起歪体１２Ａの
上面から窪んだ下梁１５の上面、即ち、下梁１５を画成
する切削孔２５（図６参照）の底面２５ａ上に貼り付け
られているため、搬送する際に起歪体１２Ａを積み重ね
たとしても、歪みゲージ１８が他部材と接触して傷つい
たり、はがれたりするおそれがない。

【００２１】また、一般に、防水・防塵対策として、歪
みゲージ１８の上方を保護カバーで覆うが、後述する切
削穴２５を前記保護カバーの嵌合用の穴として利用でき
る利点がある。

【００２２】次に、前記起歪体１２Ａの製造方法を、図
２と図６に基づいて説明する。

【００２３】起歪体１２Ａは、左右の長さＬ、幅Ｄ、厚
さＴのアルミニウム性の薄型矩形状ブロック２０を素材
として、エンドミルを用いてその上面中央に切削孔２５
を設けるとともに、その下面中央の両側縁寄りに切削孔
２６，２６を設けることで、製造される。図６の白抜き
矢印は、エンドミルの切削方向を示し、上面側の切削穴
２５の側面と下面側の切削穴２６，２６の側面が交差す
るまで切削する。

【００２４】即ち、矩形状ブロック２０に設けた上面側
の切削穴２５の底面２５ａと下面側の切削穴２６の内側
面２６ｂ，２６ｂとによって下梁１５が画成され、上面
側の切削穴２５の外側面２５ｂと下面側の切削穴２６の
底面２６ａとによって上梁１６が画成されて、固定端部
１２ａと可動端部１２ｂ間に上下の梁１６，１５を備え
た起歪体１２Ａができあがる。その後、固定端部１２
ａ，可動端部１２ｂに前記したねじ孔１１ａ，１１ｂを
形成する。

【００２５】図７は本発明の第２の実施例であるロード
セルの斜視図を示す。

【００２６】このロードセル１０Ｂは、図１，３と比較
すると明らかなように、前記した第１の起歪体１２Ａを
上下逆さまにするとともに、起歪部１４となる一対の下
梁１５，１５の上面に歪みゲージ１８を配置したもので
ある。固定端部１２ａ，可動端部１２ｂおよびねじ孔１
１ａ，１１ｂについては、第１の実施例の起歪体１２Ａ
と同様に形成されている。

【００２７】この第２の起歪体１２Ｂでは、下梁１５，
１５の上面が上方および幅方向外側に開口しており、歪
みゲージ１８を配置し易い点で優れている。その他、歪
ゲージ１８が傷つきにくい点は、前記第１の起歪体１２
Ａの場合と同様である。

【００２８】図８（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施
例であるロードセルを示し、図８（ａ）はロードセルの
横断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の起歪体の切削方向
を示す説明図である。

【００２９】ロードセル１０Ｃを構成する第３の起歪体
１２Ｃは、前記した第１の起歪体１２Ａを応用したもの
であり、幅方向等間隔に並行する２本の下梁１５と、下
梁１５をそれぞれ挟み幅方向等間隔に並行する３本の上
梁１６とを備え、下梁１５の上面１５ａに配置した歪み
ゲージ１８を介して計量されるもので、軽量用に使用さ
れる。

【００３０】この起歪体１２Ｃは、図８（ｂ）に示すよ
うに、矩形状ブロック２０の上面側と下面側で幅方向に
オフセットした所定位置を、エンドミルを用いて、図６
と同様に所定の深さまで切削することにより製造され
る。

【００３１】図９（ａ），（ｂ）は本発明の第４の実施
例であるロードセルを示し、図９（ａ）はロードセルの
横断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す起歪体の切削
方向を示す説明図である。

【００３２】ロードセル１０Ｄを構成する第４の起歪体
１２Ｄは、前記第１の起歪体１２Ａにおける下梁１５を
幅方向中央位置で縦方向に分割した変形例であり、接近
して並行する２本の下梁１５，１５を挟み、下梁１５に
対して幅方向および上下方向に離間して延びる２本の上
梁１６，１６が設けられている。

【００３３】起歪体１２Ｄは、第１の起歪体１２Ａに比
べて、並行する２本の下梁１５、１５が個別に歪むた
め、軽量用として使用され、その他については第１の起
歪体１２Ａと同様の利点を有している。

【００３４】この第４の起歪体１２Ｄは、図９（ｂ）白
抜き矢印に示すように、アルミニウム性の矩形状ブロッ
ク２０の所定位置を、エンドミルを用いて、上面側の切
削穴２５と下面側の切削穴２６を所定量だけ切削するこ
とで製造でき、その詳細な説明は図６における説明と同
様であり、省略する。

【００３５】図１０は本発明の第５の実施例であるロー
ドセルの斜視図であり、第１の実施例におけるロードセ
ル１０Ａを左右に一体に設けた変形例である。

【００３６】このロードセル１０Ｅは、左右に起歪体１
２Ｅ，１２Ｅが一体に設けられており、それぞれの起歪
体１２Ｅには、下梁１５，上梁１６及び歪みゲージ１８
が設けられている。この起歪体１２Ｅ，１２Ｅは、歪ゲ
ージ１８との組み合わせにもよるが、固定端部１２ａ側
の起歪体１２Ｅは歪みが大きいことから軽量用として、
また歪みが小さい可動端部１２ｂ側の起歪体１２Ｅは、
重量用として用いることで、広範囲に計量できる利点が
ある。その他は第１の起歪体１２Ａと同一の構成であ
り、同一の符号を付すことで、その説明は省略する。

【００３７】以上説明した第１〜第５の実施例では、下
梁１５と上梁１６の厚さが同一に形成され、第１の起歪
体１２Ａでは下梁１５の幅が上梁１６の幅の２倍とされ
たが、歪ゲージ１８との組み合わせや後述する荷重−歪
み特性を考慮するならば、これらに限る必要はなく、所
望の特性が得られるように上下の梁の厚さや幅を調整で
きる。

【００３８】例えば、図１１（ａ）に示すように、起歪
体１２Ｆの起歪部となる下梁１５に１個の歪みゲージ１
８を配置するロードセル１０Ｆ（第６の実施例）では、
ロードセル１０Ｆの荷重−歪み特性がリニアとなるよう
に、下梁１５の厚さが上梁１６の厚さの約２倍に調整さ
れている。

【００３９】また、図１１（ｂ）に示すように、第７の
実施例のロードセル１０Ｇでは、起歪体１２Ｇの下梁１
５と上梁１６の双方にそれぞれ歪みゲージ１８，１８を
配置し、薄肉の上梁１６を軽量用とし、また、厚肉の下
梁１５を重量用とし、単一の起歪体でありながら二つの
計量センサとして使い分けすることができる。

【００４０】即ち、このロードセル１０Ｇを備えた計量
器は、下梁１５側の歪みゲージ１８で形成した荷重検出
回路と、上梁１６側の歪みゲージ１８で形成した荷重検
出回路とを切り換えることで、軽量なものから重量のあ
るものまでの広範囲の計量が可能となる。

【００４１】以上の実施例では、起歪体１２Ａ〜１２Ｇ
は、軽量かつ切削の容易性を考慮してアルミニウム性と
したが、同じ荷重−歪み特性を有するものであれば、そ
の他の金属またはエンジニアリングプラスチック等の合
成樹脂を素材としてもよい。

【００４２】図１２〜図１７は、本発明の第８の実施例
であるロードセルを示し、請求項６，７，８，１０に対
応する。図１２はロードセルの斜視図、図１３は図１２
に示すロードセルの平面図、図１４は図１３に示すロー
ドセルのI−I線断面図、図１５は図１３に示すロードセ
ルのＩＩ−ＩＩ線断面図、図１６は補強リブの拡大断面
図、図１７は図１２に示す起歪体の製造工程を示す説明
図である。

【００４３】図１２および図１３において、ロードセル
１０Ｈを構成する第８の起歪体１２Ｈは、板金をプレス
成形して形成したもので、左端側に形成された固定端部
１１２ａと、右端側に形成された可動端部１１２ｂと、
両端部１１２ａ，１１２ｂを連結する一対の下梁１１
５，１１５と上梁１１６とでロバーバル機構が構成さ
れ、起歪部１１４となる上梁１１６の上面には４個の歪
ゲージ１８が貼り付けられている。

【００４４】固定端部１１２ａおよび可動端部１１２ｂ
の周縁は、図１３に示すように、単一の円形状Ｃに沿っ
て形成され、固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂ間
は、符号１１３に示すように、幅方向（図１３左右方
向）両側が内側にくびれた形状に形成されている。

【００４５】起歪体１２Ｈの中央には、図１２〜図１５
に示すように、上方に２段に起立する第１，第２の膨出
部１２０，１３０が形成され、くびれ部１１３に臨む膨
出部１２０，１３０の段差部には、一対の切り欠き孔１
１７，１１７が設けられて、幅方向に離間する上下の梁
１１６，１１５が形成されている。即ち、切り欠き孔１
１７，１１７によって、第２の膨出部１３０の平坦な頂
面壁には、起歪部１１４となる平板状の上梁１１６が形
成されるとともに、くびれ部１１３の内側には、固定端
部１１２ａおよび可動端部１１２ｂとともに面一のベー
スを構成する下梁１１５が形成されている。

【００４６】符号１１１ａ，１１１ｂは、固定端部１１
２ａ，可動端部１１２ｂに設けられたねじ孔で、第１の
実施例におけるねじ孔１１ａ，１１ｂに相当する。

【００４７】符号１０２ａ，１０２ｂは、固定端部１１
２ａ，可動端部１１２ｂのそれぞれの周縁に沿って設け
られた補強リブ、符号１０３ａ，１０３ｂは、固定端部
１１２ａ，可動端部１１２ｂから下梁１１５に移行する
領域に設けられた補強リブで、いずれの補強リブも、固
定端部１１２ａと可動端部１１２ｂの剛性を高めるため
のものである。

【００４８】また、起歪体１２Ｈの全体形状は、ねじ孔
１１１ａ，１１１ｂおよび補強リブ１０２ａ，１０２
ｂ，１０３ａ，１０３ｂを含めて、前記第１の実施例に
おける起歪体１２Ａと同様、左右方向（図１３上下方
向）および幅方向に対称に形成されている。

【００４９】次に、この起歪体１２Ｈの作用を説明す
る。

【００５０】第１，第２の膨出部１２０，１３０は、固
定端部１１２ａおよび可動端部１１２ｂを含む起歪体１
２Ｈの周縁部を除いた中央部全域にわたって形成されて
いるため、起歪体１２Ｈ全体の剛性強度が高く、かつ固
定端部１１２ａおよび可動端部１１２ｂの剛性強度も高
い。このため、起歪体１２Ｈは耐久性に優れるととも
に、それだけ起歪体１２Ｈを薄肉化できるという利点が
ある。

【００５１】また、起歪体１２Ｈでは、第１の膨出部１
２０上の第２の膨出部１３０に上梁１１６を形成した構
造のため、固定端部１１２ａ，可動端部１１２ｂから起
歪部となる上梁１１６までの延面距離が長い。このた
め、計量器本体ケースや被計量物載置台に固定された固
定端部１１２ａや可動端部１１２ｂに固定部ねじれが生
じたとしても、この影響が上梁１１６に貼り付けられた
歪ゲージ１８に及びにくいという利点がある。

【００５２】また、前記したように、固定端部１１２ａ
と可動端部１１２ｂは、それぞれの周縁が上梁１１６を
中心とした円形状Ｃに沿って形成されているため、この
ロードセル１０Ｈを矩形状の体重計ケースの四隅に収容
する場合、隅部中央への収まりがよく、スペースを有効
に利用できるという利点がある。

【００５３】また、起歪体１２Ｈおよび膨出部１２０の
外形が円形状Ｃに倣った形状で、しかも左右方向および
巾方向対称に形成されているので、プレス成形する際、
上梁１１６，第１の膨出部１２０，固定端部１１２ａ，
可動端部１１２ｂへの成形材料の流れが均一となり、製
造する起歪体１２Ｈの板厚や剛性などを同一にできる。
このため、上梁１１６の荷重・歪み特性がばらつくこと
のない同一特性の起歪体を量産できるという利点があ
る。

【００５４】次に、この起歪体１２Ｈをプレス成形で製
造する方法を、図１７（ａ），（ｂ）に基づいて説明す
る。

【００５５】まず、外周が円形で中央の幅方向両側縁部
が内側にえぐられた平板状の板金Ｖａを用意する。次
に、図１７（ａ）に示すように、ダイ５０とパンチ６０
により、セットした板金Ｖａに切り欠き孔１１７に対応
する孔１１７ａおよびねじ孔１１１ａ，１１１ｂ（図１
７（ａ）では図示せず）を形成する。次いで、図１７
（ｂ）に示すように、上下の金型８０，７０を用いて、
板金Ｖａの中央を垂直方向上方に絞り、第１の膨出部１
２０および第２の膨出部１３０を起立させて成形する。
これに伴い、上梁１１６が切欠孔１１７（第２の膨出部
１３０の切り欠き１１７ｂ，１１７ｂ）に挟まれた形態
で形成されるとともに、下梁１１５が切欠孔１１７（第
１の膨出部１２０の切り欠き１１７ｃ）の外側に形成さ
れる。同時に、固定端部１１２ａおよび可動端部１１２
ｂには、上金型８０と下金型７０のそれぞれの成形面に
設けられている凹凸（図示せず）の噛み合いによって、
前記した補強リブ１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０
３ｂが成形される。金型８０，７０によるプレス成形が
終了した後、必要に応じてその成形品Ｖｂの外周縁が所
定の形状となるようにトリミングすることで、起歪体１
２Ｈができあがる。

【００５６】なお、前記した方法では、くびれ部１１３
が予め形成された円形状の板金Ｖａにプレス加工を施
し、必要ならば最後に外周縁部をトリミングするように
なっているが、当初用意する板金Ｖａは、くびれ部１１
３の形成されていない円形状で、ダイとパンチによる切
欠孔１１７を形成する工程と、プレス成形による膨出部
１２０，１３０を成形する工程により、上梁１１６およ
び下梁１１５を形成した後、最後のトリミング工程にお
いて、起歪体１２Ｈの外形を切欠部１１３を含む所定形
状に切り揃えるようにしてもよい。

【００５７】前記した図１７（ａ），（ｂ）に示す製造
方法では、最初に板金Ｖａに切り欠き孔１１７となる孔
１１７ａを打抜いて形成した後、その板金Ｖaを折曲し
て成形する。

【００５８】他の製造方法としては、図１８に示すよう
に、ダイ７２付きの金型７０Ａとパンチ８２付きの金型
８０Ａを用いて、膨出部１２０，１３０をプレス成形す
ると同時に、折曲した板金Ｖｃの段差部を打ち抜いて、
切り欠き孔１１７を形成する方法がある。

【００５９】さらに他の製造方法としては、図１９
（ａ），（ｂ）に示すように、ダイ７２内にパンチ押え
７４を収容した金型７０Ｂと、可動パンチ８４付きの金
型８０Ｂを用いて、膨出部１２０，１３０をプレス成形
した後、折曲した板金Ｖｄの段差部を打ち抜いて、切り
欠き孔１１７を形成する方法がある。即ち、膨出部１２
０，１３０をプレス成形する工程では、図１９（ａ）に
示すように、可動ポンチ８４は金型８０Ｂに一体化さ
れ、かつパンチ押え７４も金型７０Ｂに一体化されて、
膨出部１２０，１３０の成形に貢献する。そして、膨出
部１２０，１３０を成形した後、または成形と同時に、
図１９（ｂ）に示すように、パンチ８４およびパンチ押
え７４が一体に下降して、膨出部１２０，１３０の段差
部に切り欠き孔１１７を形成するのである。この方法で
は、膨出部１２０，１３０を正確に成形した後、ブラン
キングにより切り欠き孔１１７を設けることで、上下の
梁１１６，１１５を形成するため、起歪体全体の板厚を
均一に形成できる。

【００６０】次に、前記第８の起歪体１２Ｈの変形例を
説明する。

【００６１】前記起歪体１２Ｈでは、第１，第２の膨出
部１２０，１３０が形成されているが、形状のシンプル
化を優先させるならば、図２０，図２１に示すロードセ
ル１０Ｉ，１０Ｊのように、起歪体１２Ｉ，１２Ｊに形
成する膨出部１４０、１５０は単一であってもよい。

【００６２】また、前記した起歪体１２Ｈ，１２Ｉ，１
２Ｊの外形は円形状に形成したが、これはプレス成形す
る場合を考慮したものであり、円形に限らず正四角形、
正方形その他の形状であってもよい。

【００６３】また、起歪体１２Ｈ，１２Ｉ等の固定端部
１１２ａと可動端部１１２ｂは、成形性や取付性の点か
ら同一形状としたが、同一形状に限るものではなく、計
量器本体ケースや被計量物載置台の取付面に対応させ
て、適宜選択できるものである。さらに、起歪体の形状
は左右方向対称に限るものではなく、非対称であっても
差し支えない。

【００６４】図２２は、本発明の第１１の実施例である
起歪体の斜視図であり、合成樹脂による射出成形やプレ
ス成形その他の方法で製造する上で最適な構成である。

【００６５】このロードセル１０Ｋの起歪体１２Ｋで
は、固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂを含むベース
の中央に、台形状で幅広の膨出部１６０が起立するよう
に形成されている。膨出部１６０の平板状の頂面には、
上梁１１６が形成され、また上梁１１６の幅方向外側に
は、固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂとともに面一
のベースを形成する下梁１１５，１１５が形成され、起
歪部となる上梁１１６の上面には歪みゲージ１８が貼り
付けられている。

【００６６】この起歪体１２Ｋは、これまで説明した起
歪体に比べ、ロバーバル機構を形成する切り欠き孔（膨
出部１６０を幅方向に貫通する孔）がシンプルであるた
め、下梁１１５，膨出部１６０，上梁１１６などを形成
し易く、量産に最適な構造となっている。

【００６７】即ち、起歪体１２Ｋは、切削、射出形成、
鋳造、プレス成形のいずれの方法によっても製造でき
る。

【００６８】その他、固定端部１１２ａと可動端部１１
２ｂ，下梁１１６などは、前記第８の起歪体１２Ｈと同
一であり、同一の符号を付すことで、重複する説明は省
略する。

【００６９】また、前記した種々の実施例の起歪体にお
ける固定端部および可動端部に設けたねじ孔は、雌ねじ
を形成しない単なる円孔であってもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係るロードセル用起歪体によれば、第１の従来技術
と第２の従来技術の双方の利点を備えたロードセル用起
歪体が提供される。具体的に説明すると、第１に、起歪
体の偏平化による軽量化とコンパクト化が可能となる。
第２に、起歪体はねじり剛性に優れているため、それだ
け起歪部は偏荷重の影響を受けにくく、疲労もしにくい
ので、耐久性に優れ、しかも上下の梁の薄肉化が可能な
ために、長期にわたり高精度の計量が保証される。第３
に、起歪部となる上梁と下梁は、一方を中心として他方
が巾方向に対称に配置される関係にあり、上下いずれの
梁にも歪ゲージを配置することで、２種類の計量センサ
ーを持つロードセルとして利用できる。また、上梁と下
梁の厚さや形状を変えることにより、また歪ゲージとの
組み合わせにより、各種用途に応じた多様性に富むロー
ドセルを提供できる。請求項２によれば、偏荷重の影響
が少なく、しかも構造がシンプルであるため、梱包や搬
送の際の取り扱いが容易である。また、上梁と下梁が上
下方向に接近している分だけ起歪体が偏平となって、軽
量かつコンパクト化できる。また、上梁と下梁が幅方向
に離間した形態であるため、起歪体の製造も容易であ
る。請求項３によれば、四角状ブロックの上面側と下面
側を切削加工するだけで、下梁に対し幅方向に対称な上
梁、または上梁に対し幅方向に対称な下梁を備えた起歪
体を容易に製造できる。また、起歪体の外形は扁平な四
角ブロック状で、積み重ねることで梱包や搬送が容易と
なり、保管スペースもとられない。請求項４によれば、
起歪体本体の上梁と下梁の厚さを異ならしめることで、
起歪部の特性を調整し、歪ゲージとの組み合わせで多様
な特性を持つ起歪体を提供できる。また、例えば薄肉の
上梁には精密用の歪ゲージを、厚肉の下梁には軽量用の
歪ゲージをそれぞれ貼り付けることで、単一の起歪体で
ありながら計量範囲が異なる２種類の計量センサを提供
できる。また、これらの歪ゲージを配置した上梁と下梁
をロードセルとして切り換えて使用することにより、軽
量用から重量用まで広範囲の計量が可能となる。請求項
５によれば、切削、射出成形、鋳造またはプレス成形の
いずれによっても製造することができるので、種々の素
材で形成した起歪体を提供できる。また、固定端部や可
動端部に作用する固定部ねじれ等の負荷の歪ゲージに与
える影響を少なくすることができるので、高精度の計量
が可能となる。請求項６によれば、板金のプレス成形体
であっても、固定端部および可動端部を含む起歪体全体
の剛性強度を確保できるので、製造の容易な軽量・薄型
の起歪体を提供できる。請求項７によれば、起歪体全体
の板厚の均一性が確保されるため、量産した起歪体の荷
重−歪特性の同一性が保証される。請求項８によれば、
固定端部および可動端部の剛性が一層高められて、耐久
性に優れたロードセル用起歪体が提供される。請求項９
に係るロードセル用起歪体の製造方法によれば、四角形
状ブロックの上面側と下面側の所定位置を所定量だけ切
削することで、簡単に起歪体が形成でき、ワイヤカット
を用いた従来の製造方法に比べて製造が容易で、寸法精
度のよいロードセル用起歪体を量産することができる。
請求項１０に係るロードセル用起歪体の製造方法によれ
ば、ブランキング工程をプレス工程の前または後に加
え、あるいはこれら両工程を一体化することで、ロバー
バル機構を備えた起歪体を簡単に製造できるので、ロー
ドセル用起歪体を安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるロードセル式計量
器の縦断面図である。

【図２】図１に示すロードセルの斜視図である。

【図３】図２に示すロードセルを下面側から見た斜視図
である。

【図４】図２に示すロードセルの中央横断面図である。

【図５】同ロードセルを用いた荷重検出回路図である。

【図６】図２に示すロードセル用起歪体を製造する際の
切削方向を示す説明図である。

【図７】本発明の第２の実施例であるロードセルの斜視
図である。

【図８】（ａ）本発明の第３の実施例であるロードセル
の横断面図である。 （ｂ）同ロードセル用起歪体の切削方向を示す説明図で
ある。

【図９】（ａ）本発明の第４の実施例であるロードセル
の横断面図である。 （ｂ）同ロードセル用起歪体の切削方向を示す説明図で
ある。

【図１０】本発明の第５の実施例であるロードセルの斜
視図である。

【図１１】（ａ）本発明の第６の実施例であるロードセ
ルの横断面図である。 （ｂ）本発明の第７の実施例であるロードセルの横断面
図である。

【図１２】本発明の第８の実施例であるロードセルの斜
視図である。

【図１３】図１２に示すロードセルの平面図である。

【図１４】同ロードセルの縦断面図（図１３のＩ−Ｉ線
断面図）である。

【図１５】同ロードセルの縦断面図（図１３のＩＩ−Ｉ
Ｉ線断面図）である。

【図１６】補強リブの拡大断面図である。

【図１７】同ロードセル用起歪体の製造工程を示す説明
図である。

【図１８】同ロードセル用起歪体の他の製造工程を示す
説明図である。

【図１９】同ロードセル用起歪体のさらに他の製造工程
を示す説明図である。

【図２０】本発明の第９の実施例であるロードセルの斜
視図である。

【図２１】本発明の第１０の実施例であるロードセルの
斜視図である。

【図２２】本発明の第１１の実施例であるロードセルの
斜視図である。

【図２３】第１の従来技術である起歪体を組み込んだロ
ードセル式計量器の断面図である。

【図２４】第２の従来技術であるロードセルの斜視図で
ある。

【符号の説明】

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１
０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ１０Ｊ，１０Ｋ ロードセル １２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１
２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉ１２Ｊ，１２Ｋ 起歪体 １２ａ，１１２ａ 固定端部 １２ｂ，１１２ｂ 可動端部 １４，１１４ 起歪部 １５，１１５ 下梁 １６，１１６ 上梁 １８ 歪みゲージ ２０ 矩形状ブロック ２５ 上面側の切削穴 ２６ 下面側の切削穴 １０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ 補強リブ １１３ くびれ部 １１７ 切り欠き孔 １２０ 第１の膨出部 １３０ 第２の膨出部 １４０，１５０，１６０ 膨出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 隆康 埼玉県北本市朝日１丁目243番地 株式会 社エー・アンド・デイ開発・技術センター 内 Ｆターム(参考） 2F049 AA16 BA16 CA01 CA02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計量器本体に固定される固定端部と、荷
   重を受ける可動端部と、前記固定端部と可動端部を連結
   する上下の梁と、によってロバーバル機構が構成された
   ロードセル用起歪体において、前記上梁および下梁は、
   一方を中心として他方が対称に配置されたことを特徴と
   するロードセル用起歪体。
2. 【請求項２】 前記上梁と下梁は、一方が起歪体の中央
   に配置されるとともに、他方が前記中央配置梁の両側に
   離間して配置され、また上下方向には、両者が離間する
   ものの接近して配置されたことを特徴とする請求項１に
   記載のロードセル用起歪体。
3. 【請求項３】 前記起歪体は、四角形状のブロックを切
   削したものであって、前記上梁と下梁は、四角状ブロッ
   ク中央の上面側の切削穴とブロック側縁の下面側の切削
   穴とによって画成され、前記固定端部と可動端部は、切
   削されないブロック両端によって形成されたことを特徴
   とする請求項１または２に記載のロードセル用起歪体。
4. 【請求項４】 前記上梁と下梁は、その厚さが異なるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロード
   セル用起歪体。
5. 【請求項５】 前記起歪体は、前記固定端部と可動端部
   を含む面一のベースと、前記ベースの内側から上方に起
   立して前記固定端部と可動端部間に延在する平板状の上
   梁と、前記固定端部と可動端部とともに前記ベースを形
   成する下梁とを備え、前記上梁に歪みゲージが配置され
   ることを特徴とする請求項１または２に記載のロードセ
   ル用起歪体。
6. 【請求項６】 前記起歪体は、全体がほぼ均一の板厚の
   板金プレス成形体であって、前記ベースから上方に向か
   って膨出する膨出部と、前記膨出部の幅方向の両側面を
   切り欠いて前記上梁および下梁を形成する一対の切欠孔
   を備えたことを特徴とする請求項５に記載のロードセル
   用起歪体。
7. 【請求項７】 前記固定端部および可動端部のそれぞれ
   の周縁が前記上梁を中心とする単一の円形状に形成され
   るとともに、前記膨出部の周縁も前記単一の円形状に倣
   った円形状に形成されたことを特徴とする請求項６に記
   載のロードセル用起歪体。
8. 【請求項８】 前記固定端部および可動端部には、上向
   きに突出する補強リブがそれぞれの周縁部に沿って設け
   られたことを特徴とする請求項６または７に記載のロー
   ドセル用起歪体。
9. 【請求項９】 四角形状ブロックを切削加工する請求項
   ３または４に記載のロードセル用起歪体の製造方法であ
   って、切削工具により前記四角形状ブロックの上面およ
   び下面の互いに幅方向にオフセットした位置を、上面側
   の切削穴と下面側の切削穴とが交差するまで切削して前
   記上梁と下梁を形成することを特徴とするロードセル用
   起歪体の製造方法。
10. 【請求項１０】 板金をプレスで成形する請求項６〜８
    に記載のロードセル用起歪体の製造方法であって、請求
    項６記載の切欠孔をブランキングにより形成する工程
    と、板金の中央部寄りに請求項６記載の膨出部をプレス
    で折曲成形する工程とを備え、上記切欠孔の形成工程後
    に前記膨出部の成形工程を行い、又は前記二つの工程を
    逆にし、又は同時に行うことにより、前記上梁と下梁を
    形成することを特徴とするロードセル用起歪体の製造方
    法。