JP2002131148A - 音叉振動式荷重センサ - Google Patents

音叉振動式荷重センサ

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JP2002131148A
JP2002131148A JP2000324418A JP2000324418A JP2002131148A JP 2002131148 A JP2002131148 A JP 2002131148A JP 2000324418 A JP2000324418 A JP 2000324418A JP 2000324418 A JP2000324418 A JP 2000324418A JP 2002131148 A JP2002131148 A JP 2002131148A
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Shinko Denshi Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直線性や再現性に優れた測定値を得ると共に
耐久性を向上させる。 【解決手段】 引張片１８の形状は、てこ部１５の荷重
点１５ｃと荷重受部１９の荷重作用点１９ｂとを結ぶ直
線Ａに対して左右非対称にすると共にその直線Ａに沿っ
て変形させる。引張片１８には、てこ部１５の荷重点１
５ｃから下方に延在する第１の部分３１と、第１の部分
３１の下端から直交する両方向に延在する第２の部分３
２と、第２の部分３２の一端から下方に延在する第３の
部分３３と、第３の部分３３の下端から直線Ａ側に斜め
に延在する第４の部分３４と、第４の部分３４の下端か
ら下方に延在する第５の部分３５とを設け、第１の部分
３１と第５の部分３５は直線Ａ上に配置する。荷重受部
１９が荷重Ｆを受けると、第３〜第５の部分３３〜３５
が変形して第１、第２の部分３１、３２の変形を防止す
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、荷重受部に受けた
荷重を音叉振動子を介して検出する音叉振動式荷重セン
サに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の音叉振動式荷重センサに
は、例えば本出願人による特公平３−４９０５９号公報
に開示されているような同一金属部材から成る荷重変換
機構が使用されている。図３に示すように、この荷重変
換機構の基部１の一部にはてこ部２の支点２ａが支持さ
れており、てこ部２の力点２ｂと基部１の固定部との間
には音叉振動子３が配置され、てこ部２の荷重点２ｃに
は荷重Ｆを受ける荷重受部４が引張片５を介して接続さ
れている。引張片５の形状は、てこ部２の荷重点２ｃと
荷重受部４の荷重作用点４ａを結ぶ直線に対して左右対
称とされている上に、その直線に沿って一様とされてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の荷
重変換機構は、荷重Ｆとは別の妨害的な外力の影響を除
去して良好な測定精度を得ることができるという利点を
有している反面で、引張片５の形状がてこ部２の荷重点
２ｃと荷重受部４の荷重作用点４ａを結ぶ直線に対して
左右対称、かつその直線に沿って一様となっているの
で、荷重受部４が荷重Ｆを受けた際に、図４に示すよう
にてこ部２が傾斜すると、引張片５のてこ比を決めるて
こ部２との接続部分５ａが変形し、そこに応力が発生す
る。この応力は、荷重変換機構による測定値の直線性や
再現性に悪影響を及ぼす上に、耐久性にも問題を及ぼす
ことがある。
【０００４】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
直線性や再現性に優れた測定値を得ることができると共
に耐久性を向上させ得る音叉振動式荷重センサを提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る音叉振動式荷重センサは、基部の一部に
接続したてこ部と、該てこ部の力点と前記基部の固定部
との間に接続した音叉振動子と、前記てこ部の荷重点に
薄板状の引張片を介して接続した荷重受部とを板状の同
一金属部材から形成して成る音叉振動式荷重センサにお
いて、前記引張片の形状は前記てこ部の荷重点と前記荷
重受部の荷重作用点とを結ぶ直線に対して左右非対称と
したことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明を図１、図２に図示の実施
の形態に基づいて詳細に説明する。図１は実施の形態の
正面図であり、この実施の形態に係る音叉振動式荷重セ
ンサは、圧電素子１１ａ、１１ｂ、増幅器１２、周波数
カウンタ１３及びこれらを接続するリード線を除いて同
一金属部材から一体に加工されている。基部１４には例
えば２つの取付孔１４ａ、１４ｂが形成されており、基
部１４の上部にはてこ部１５が支点１５ａの薄肉部１６
を介して支持されている。てこ部１５の力点１５ｂには
音叉振動子１７が接続され、てこ部１５の荷重点１５ｃ
には薄板状の引張片１８を介して荷重受部１９が接続さ
れている。この荷重受部１９には測定すべき荷重Ｆを受
けるための図示しない部材が掛けられる孔１９ａが設け
られ、この孔１９ａの下部は荷重Ｆが作用する荷重作用
点１９ｂとされている。
【０００７】音叉振動子１７は軸線に対称かつ平行な２
枚の長片状の振動片２１ａ、２１ｂと、これらの振動片
２１ａ、２１ｂの上下の両端部同士をそれぞれ結合する
略コ字状の結合部２２ａ、２２ｂと、これらの結合部２
２ａ、２２ｂを軸線上でそれぞれ支持する薄板状の支持
片２３ａ、２３ｂとから構成されている。上方の支持片
２３ａはてこ部１５の力点１５ｂに接続され、下方の支
持片２３ｂは基部１４の突部１４ｃに接続されている。
【０００８】なお、上述の圧電素子１１ａ、１１ｂは持
続振動発生用とされ、音叉振動子１７の例えば下方の結
合部２２ｂの両側面にそれぞれ取り付けられている。圧
電素子１１ａ、１１ｂには上述の増幅器１２の入力部と
出力部がそれぞれ接続され、一方の圧電素子１１ａは振
動用とされ、他方の圧電素子１１ｂはピックアップ用と
されている。そして、増幅器１２には上述の周波数カウ
ンタ１３が接続され、増幅器１２の利得や周波数特性を
適切に選択すると振動片２１ａ、２１ｂが音叉振動子１
７に加わった荷重に対応した固有周波数で対称的に振動
するので、周波数カウンタ１３によって荷重値の表示が
可能とされている。
【０００９】ここで、引張片１８の形状は、てこ部１５
の荷重点１５ｃと荷重受部１９の荷重作用点１９ｂとを
結ぶ直線Ａに対して左右非対称とされていると共に、直
線Ａに沿って変形されている。即ち、引張片１８にはて
こ部１５の荷重点１５ｃから下方に直線状に延在する第
１の部分３１と、この第１の部分３１の下端から直交す
る両方向に延在する第２の部分３２と、この第２の部分
３２の例えば外側の一端から厚肉で弯曲しながら下方に
延在する第３の部分３３と、この第３の部分３３の下端
から直線Ａの方向に斜めに延在する第４の部分３４と、
この第４の部分３４の下端から下方に直線状に延在する
第５の部分３５とが設けられ、この第５の部分３５の下
端に上述の荷重受部１９が接続されている。第１の部分
３１と第５の部分３５は直線Ａ上に配置され、第２の部
分３２の上面とてこ部１５の下面との間には間隔ｄが与
えられている。
【００１０】荷重受部１９が測定すべき荷重Ｆを受ける
と、その荷重Ｆが引張片１８及びてこ部１５を介して音
叉振動子１７に作用し、音叉振動子１７に引張荷重Ｆが
加わる。これにより、音叉振動子１７の振動片２１ａ、
２１ｂが引張荷重Ｆに対応する固有振動数で対称的に振
動し、それらの振動が増幅器１２に入力し、周波数カウ
ンタ１３が荷重値を表示する。
【００１１】このとき図２に示すように、てこ部１５は
荷重Ｆにより右下がりに傾斜する。また、この荷重Ｆに
より引張片１８の第２の部分３２に右回りの回転モーメ
ントが発生し、この回転モーメントによって第３の部分
３３が変形する。この第３の部分３３の変形によって第
２の部分３２は右下がりに傾く。この第２の部分３２の
傾斜角は引張片１８の形状によって調整することが可能
であり、てこ部１５の右下がりの傾斜角と概ね一致させ
ることができる。この条件下では、てこ部１５の下面と
引張片１８の第２の部分３２の上面は平行になり、この
間隔ｄ、てこ部１５、引張片１８の第１の部分３１及び
第２の部分３２の相対位置を変化させることがない。
【００１２】なお、上述の実施の形態では、引張片１８
の形状を直線Ａに対して左右非対称、かつその直線Ａに
沿って変化させることについて説明したが、特許請求の
範囲を逸脱することなく、その他の多様な形状とし得る
ことは云うまでもない。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る音叉振
動式荷重センサは、引張片の形状をてこ部の荷重点と荷
重受部の荷重作用点とを結ぶ直線に対して左右非対称と
したので、てこ部が傾斜してもてこ部と引張片のてこ部
側との相対位置を変形させることがなく、そこに不要な
応力を発生させることがない。従って、直線性や再現性
に優れた測定値を得ることができる上に、耐久性を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の正面図である。
【図２】てこ部と引張片の作用説明図である。
【図３】従来例の部分正面図である。
【図４】従来例のてこ部と引張片の作用説明図である。
【符号の説明】
１４ 基部 １５ てこ部 １５ａ 支点 １５ｂ 力点 １５ｃ 荷重点 １７ 音叉振動子 １８ 引張片 １９ 荷重受部 １９ａ 孔 １９ｂ 荷重作用点 ３１ 第１の部分 ３２ 第２の部分 ３３ 第３の部分 ３４ 第４の部分 ３５ 第５の部分

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基部の一部に接続したてこ部と、該てこ
    部の力点と前記基部の固定部との間に接続した音叉振動
    子と、前記てこ部の荷重点に薄板状の引張片を介して接
    続した荷重受部とを板状の同一金属部材から形成して成
    る音叉振動式荷重センサにおいて、前記引張片の形状は
    前記てこ部の荷重点と前記荷重受部の荷重作用点とを結
    ぶ直線に対して左右非対称としたことを特徴とする音叉
    振動式荷重センサ。
  2. 【請求項２】 前記引張片の形状は前記直線に沿って変
    化させたことを特徴とする請求項１に記載の音叉振動式
    荷重センサ。
  3. 【請求項３】 前記引張片の前記てこ部に接続する部分
    と前記荷重受部に接続する部分とは前記直線上に位置さ
    せたことを特徴とする請求項１に記載の音叉振動式荷重
    センサ。
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