JP2003214938A - 歪ゲージ式荷重センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの荷重受け皿でデュアルレンジを実現す
ることができるとともに、許容荷重を超えた場合に荷重
センサを簡単な構成で保護することができる歪ゲージ式
荷重センサを提供する。 【解決手段】 計量皿１に被計量物を載せると、荷重検
出部３、２の可動柱３４、２４に荷重が作用して、固定
柱３３、２３に対して平行に変位し、それぞれの変位量
が各歪ゲージＳ３１〜Ｓ３４及びＳ２１〜Ｓ２４によっ
て検出され、被計量物の重量値を計測することができ
る。一方、計量皿１に載せられた被計量物の重量Ｗが、
小さい許容秤量の荷重検出部３の許容秤量以上の場合、
可動柱３４の下端が変位止め４に突き当たり、可動柱３
４はそれ以上変位しない。このとき、大きい許容秤量の
荷重検出部２のロバーバル機構は変形を継続し、その変
形量は各歪ゲージＳ２１〜Ｓ２４によって検出され、被
計量物の重量を計量することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電子はか
りにおける荷重検出機構として利用される歪ゲージ式荷
重センサに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の歪ゲージ式荷重センサの構造を図
５に示す。この図５は歪ゲージ式荷重センサ６を電子は
かりに組み込んだ状態を示している。歪ゲージ式荷重セ
ンサ６は互いに平行な２本のはり６１、６２の両端部
を、それぞれ薄肉部６１ａ、６１ｂ及び６２ａ、６２ｂ
を介して固定柱６３と可動柱６４に接続したロバーバル
機構と、その各薄肉部６１ａ〜６２ｂに貼着された歪ゲ
ージＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４によって構成されてい
る。この歪ゲージ式荷重センサ６の可動柱６４に荷重が
作用すると、各薄肉部６１ａ、６１ｂ及び６２ａ、６２
ｂを頂点とする平行四辺形が変形し、可動柱６４は固定
柱６３に対して平行に変位することになる。その変位量
は各歪ゲージＳ１〜Ｓ４によって検出され、この検出値
から可動柱６４に作用した荷重を測定できる。なお、こ
の荷重センサ６のロバーバル機構は、通常、母材のくり
抜き加工等によって一体形成される場合が多い。電子は
かり等においては、許容秤量以上の荷重が負荷されたと
き、荷重センサが損傷するのを防止するため、通常、荷
重センサ６の下方にたわみ限界規制用の当たり５を設け
ているが、荷重センサが上記に説明したような構造で
は、許容秤量付近の荷重を負荷しても、平行四辺形のた
わみ量は高々０．２〜０．３ｍｍ程度と極めて小さく、
したがって、たわみ限界規制用の当たり５の高さ位置調
整には困難を伴う。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
歪ゲージ式荷重センサを使用した電子はかりにおいて、
複数の測定レンジで計量を行う場合、従来は、電子はか
りの中に測定レンジの異なる歪ゲージ式荷重センサを測
定レンジの数に応じて複数個配置し、測定者が計りたい
被計量物の重量に応じて使用する歪ゲージ式荷重センサ
を選択することにより、計量を行っている。このように
電子はかりに２種類以上の荷重センサが別々に配置され
ていると、荷重受け皿が複数個必要で、電子はかりの小
型化を計ることが困難であるという問題がある。また、
測定者は被計量物に応じて最適な荷重センサを選択する
必要が生じ、計量に手間がかかるとともに、場合によっ
ては、計量を行った後、他の荷重センサで再度計量する
必要が生じるという場合もある。さらに、上記したよう
に、それぞれの荷重センサにたわみ限界規制用の当たり
を設ける必要があり、調整に手間がかかるという問題も
あった。 【０００４】本発明は上記のような問題点を解決するた
めに創案されたものであり、一つの荷重受け皿でデュア
ルレンジを実現することができるとともに、許容荷重を
超えた場合に荷重センサを簡単な構成で保護することが
できる歪ゲージ式荷重センサを提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の歪ゲージ式荷重センサは、ロバーバル機構の
薄肉部に歪ゲージが貼着された荷重検出部を許容秤量を
異ならせて複数個一体に形成するとともに、許容秤量の
小さい荷重検出部のロバーバル機構が一定量変位したと
き、その変位を抑止する止め部を設けたことを特徴とす
る。 【０００６】本発明の歪ゲージ式荷重センサは上記のよ
うに構成されているので、負荷された荷重が許容秤量の
小さい荷重検出部の許容秤量以内の場合には、複数の荷
重検出部の出力によって計量することができ、一方、負
荷された荷重が許容秤量の小さい荷重検出部の許容秤量
を越えると、許容秤量が大きい荷重検出部の出力によっ
て計量することができるので、一つの荷重受け皿でデュ
アルレンジを実現することができる。また、負荷された
荷重が許容秤量が小さい荷重検出部の許容秤量を越えた
場合には、止め部によってこの荷重検出部の制限範囲を
越えた変形を阻止することができるので、荷重センサを
容易に保護することができる。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の歪ゲージ式荷重セ
ンサの実施例を図１、図２を用いて説明する。本発明の
歪ゲージ式荷重センサは図１に示すように、許容秤量の
大きい第一の荷重検出部２と、許容秤量の小さい第二の
荷重検出部３と、第二の荷重検出部３の変位止め４とか
ら構成されている。図１はこの歪ゲージ式荷重センサを
電子はかりに組み込んだ状態を示し、第二の荷重検出部
３の可動柱３４に計量皿１が取り付けられるとともに、
第一の荷重検出部２の固定柱２３が電子はかりの基部に
固定されている。また、この歪ゲージ式荷重センサの損
傷を防止するために、荷重センサの下方にたわみ限界規
制用の当たり５を設けている。 【０００８】各荷重検出部２、３のロバーバル機構及び
変位止め４は母材のくり抜き加工等によって加工し、一
体に形成している。第一の荷重検出部２は、図５に示す
従来の荷重検出センサと同様に、互いに平行な２本のは
り２１、２２の両端部を、それぞれ薄肉部２１ａ、２１
ｂ及び２２ａ、２２ｂを介して固定柱２３と可動柱２４
に接続したロバーバル機構と、このロバーバル機構の各
薄肉部２１ａ〜２２ｂに貼着された歪ゲージＳ２１、Ｓ
２２、Ｓ２３及びＳ２４とから構成されている。 【０００９】そして、第二の荷重検出部３は第一の荷重
検出部２の可動柱２４と一体に形成されており、同様
に、互いに平行な２本のはり３１、３２の両端部を、そ
れぞれ薄肉部３１ａ、３１ｂ及び３２ａ、３２ｂを介し
て固定柱３３と可動柱３４に接続したロバーバル機構
と、このロバーバル機構３の各薄肉部３１ａ〜３２ｂに
貼着された歪ゲージＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３及びＳ３４
とから構成されている。また、第一の荷重検出部２のロ
バーバル機構の可動柱２４の下部には延長部が一体に形
成され、延長部の先端に第二の荷重検出部３のロバーバ
ル機構の変位止め４が形成されている。そして、この歪
ゲージ式荷重センサを電子はかりに組み込む場合には、
第二の荷重検出部３のロバーバル機構の可動柱３４に計
量皿１が取り付けられるとともに、第一の荷重検出部２
のロバーバル機構の固定柱２３が電子はかりの基部に固
定される。 【００１０】次に、この歪ゲージ式荷重センサが組み込
まれた電子はかりの計量時の作用について図１、図２を
用いて説明する。ここで、荷重検出部３、荷重検出部２
の許容秤量をそれぞれＷ１、Ｗ２とし、読み取り最小値
をそれぞれｄ１、ｄ２とする。ただし、Ｗ１＜Ｗ２、ｄ
１＜ｄ２である。計量皿１に被計量物を載せると、可動
柱３４、２４に荷重が作用し、各薄肉部３１ａ、３１ｂ
及び３２ａ、３２ｂを頂点とする平行四辺形および各薄
肉部２１ａ、２１ｂ及び２２ａ、２２ｂを頂点とする平
行四辺形が変形し、可動柱３４は固定柱３３に対して平
行に変位し、可動柱２４は固定柱２３に対して平行に変
位する。それぞれの変位量は各歪ゲージＳ３１〜Ｓ３４
及びＳ２１〜Ｓ２４によって検出される。被計量物の重
量をＷとし、Ｗ≦Ｗ１であれば、荷重検出部２、３のい
ずれかの出力から被計量物の重量値を計測することがで
きる。ただし、荷重検出部３による計量値のほうが読み
取り最小値が小さいので、荷重検出部３の出力を用いる
方が高精度に計量することができる。 【００１１】一方、計量皿１に載せられた被計量物の重
量Ｗが、小さい許容秤量の第二の荷重検出部３の許容秤
量以上の場合、すなわち、Ｗ１≦Ｗ≦Ｗ２のときは、図
２に示すように、可動柱３４の下端が変位止め４に突き
当たり、可動柱３４はそれ以上変位しない。一方、大き
い許容秤量の第一の荷重検出部２のロバーバル機構は変
形を継続し、その変形量は各歪ゲージＳ２１〜Ｓ２４に
よって検出され、その検出値から計量皿１に載せられた
被計量物の重量を計量することができる。 【００１２】次に、荷重検出部２、３の出力を用いて被
計量物の重量を演算・表示する荷重演算部の一例を図３
により説明する。図３において、荷重検出部２、３の各
歪ゲージが組み込まれたブリッジ回路を有する演算部
７、８において荷重値Ｗが演算され、それぞれの出力は
選択部１０に入力される。一方、演算部７の出力は比較
部９に入力されて設定値Ｗ１と比較され、比較部９は、
Ｗ≦Ｗ１のときには、選択部１０を制御して演算部８の
出力を表示部１１に送出し、Ｗ≧Ｗ１のときには、演算
部７の出力を表示器１１に送出する。したがって、被計
量物の重量値に応じて、広い計量範囲にわたって高精度
に計量することができる。 【００１３】以上のように、計量皿１に載せられた被計
量物の重量が許容秤量の小さい第二の荷重検出部３の許
容秤量以内の場合には第二の荷重検出部３の出力によっ
て計量することができ、一方、被計量物の重量が第二の
荷重検出部３の許容秤量を越えると、許容秤量の大きい
第一の荷重検出部２の出力によって被計量物の重量を計
量することができるので、一つの荷重受け皿でデュアル
レンジを実現することができる。また、被計量物の重量
が第二の荷重検出部３の許容秤量を越えた場合には、変
位止め４によって第二の荷重検出部３のロバーバル機構
の可動柱３４の制限範囲を越えた変位を阻止することが
できるので、第二の荷重検出部３を簡単な構成で保護す
ることができる。 【００１４】次に、本発明の歪ゲージ式荷重センサの変
形例を図４を用いて説明する。この実施例では、図に示
すように許容秤量の小さい第二の荷重検出部３を許容秤
量の大きい第一の荷重検出部２の内部に設けたものであ
り、上記の実施例と同様に各荷重検出部２、３のロバー
バル機構および変位止め４を母材のくり抜き加工等によ
って加工し、一体に形成することができる。この実施例
の歪ゲージ式荷重センサを組み込んだ電子はかりの計量
時の作用は図１と同様であるので、その説明を省略す
る。 【００１５】なお、上記実施例では、荷重検出部を二つ
設けた実施例について説明したが、異なる許容秤量を有
する荷重検出部を三つ以上設けることもできる。この場
合には、許容秤量の小さい荷重センサのロバーバル機構
の変位止めを二つ以上設けることになる。また、上記実
施例では各荷重検出器の出力から自動的に最適な荷重検
出器の出力を選択して表示するようにしたが、各荷重検
出器の出力を手動で選択する機能、例えば、選択ボタン
を設けて、測定者が手動で各荷重検出器の出力を選択す
るようにしてもよい。さらに、上記実施例では本発明の
歪ゲージ式荷重センサを母材をくり抜いて一体に形成し
たが、一部の部材を別に形成し、それらを接着して荷重
センサを構成することも可能である。 【００１６】 【発明の効果】本発明の歪ゲージ式荷重センサは上記の
ように構成されており、負荷された荷重を許容秤量の異
なる複数の荷重検出部で計量できるので、一つの荷重受
け皿でデュアルレンジを実現することができる。また、
被測定物の重量が許容秤量の小さい荷重検出部の許容秤
量以内であれば、読み取り最小値の小さい荷重検出部の
出力を利用できるので、広い計量範囲にわたって高精度
に計量することができる。さらに、負荷された荷重が許
容秤量が小さい荷重検出部の許容秤量を越えた場合に
は、変位止めによってこの荷重検出部のロバーバル機構
の可動柱の制限範囲を越えた変位を阻止することがで
き、かつ、この変位止めは高精度に加工することができ
るので、調整が不要となり、製造を容易にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の歪ゲージ式荷重センサの実施例を示す
図である。 【図２】図１の歪ゲージ式荷重センサに荷重が負荷され
た状態を示す図である。 【図３】本発明の歪ゲージ式荷重センサの重量演算部の
一例を示す図である。 【図４】本発明の歪ゲージ式荷重センサの他の実施例を
示す図である。 【図５】従来の歪ゲージ式荷重センサの構造を示す図で
ある。 【符号の説明】 １ 計量皿 ２、３ 荷重検出部 ４ 変位止め ５ 当たり ７、８ 演算部 ９ 比較部 １０ 選択部 １１ 表示器 ２１、２２、３１、３２ はり ２１ａ〜２２ｂ、３１a〜３２ｂ 薄肉部 Ｓ２１〜Ｓ２４、Ｓ３１〜Ｓ３４ 歪ゲージ ２３、３３ 固定柱 ２４、３４ 可動柱

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ロバーバル機構の薄肉部に歪ゲージが貼
   着された荷重検出部を許容秤量を異ならせて複数個一体
   に形成するとともに、許容秤量の小さい荷重検出部のロ
   バーバル機構が一定量変位したとき、その変位を抑止す
   る止め部を設けたことを特徴とする歪ゲージ式荷重セン
   サ。