JP2005017061A

JP2005017061A - 荷重計

Info

Publication number: JP2005017061A
Application number: JP2003180736A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshimura; 亮吉村; Toshihiko Machiyama; 俊彦待山; Shigeo Komota; 繁雄古茂田
Original assignee: MISAKI KK
Current assignee: MISAKI KK
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】体重等を測定する荷重計において、一般的なロードセルである板状のロードセルを用いるとともに、偏置荷重の影響を抑制できる構造の荷重計の提供。
【解決手段】体重測定用の荷重計１は、ベース２の上に、断面形状がひと回り大きい踏台（載台）３が覆いかぶせられた構造であり、ベース２と踏台３の間には、４ヶ所に圧縮バネ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配設されている。これらの圧縮バネは踏台３を上方に押し上げる方向に付勢するように配置されている。ベース２と踏台３の間の中央部分には、板状のロードセル５が配設されている。このロードセル５は板状であり、その基端部５１は取り付け部材５２とともにボルト６１でベース２の上面に固定されており、ロードセル５の可動側５３には受け台５４がボルト６２で取り付けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロードセル等の荷重計測手段を内蔵した荷重計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、図７に例示したように、ベース１１０と踏台１２０とで囲まれた内部に、荷重計測手段としてのロードセ１３０を内蔵しており、踏台１２０の荷重は複数本のコウカン１４０を介して前記ロードセル１３０に印加されるように構成されている。
ロードセルは板状であり、その基端部はボルトでベース上に固定されており、ロードセルの可動側には受け台がボルトで取り付けられている。一方、ベースの四隅には支点刃が立設姿勢で固定されており、支点刃にはそれぞれ２本ずつ設けられたアームの一端が上方から係合されている。また、両アームには略二股形状の中間エッジが上方から係合され、踏台の裏面に取り付けられた重点部材が中間エッジに上方から係合されている。また、両アームの他端は相互に連結板に固定され、連結板には下方に突出する突起が取付けられている。そして、踏台からの荷重が重点部材および中間エッジを介して両アームに伝達され、さらにこの荷重が連結板から突起を介して受け台に向けて下向きの力として作用し、ロードセル３にて検出されるように構成されている。
【０００３】
ここで、踏台とベースとの間には引張りばね２００が介装されて、ベースに対して踏台が離脱することが防止されている。すなわち、踏台には引張りばねによる下方への付勢力が常時負荷されている。
以上のように、複数本のコウカンを介して荷重を検出するように構成されているため、踏台への荷重が中央でなく、偏った場合（これを偏置荷重という。）でも、その偏りはコウカンによって吸収されるため、ロードセルには垂直荷重のみが印加される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−８６６８６号公報
【０００５】
また、前述したような複数のコウカンを用いずに、図８に例示したように、踏台の中央部分にめがね型のロードセル３００を配設した構造が提案されている。この場合には、偏置荷重はめがね型ロードセル３００に形成されためがね状のくり抜き部分で吸収もしくは調整するのことにより、ロードセル３００には垂直荷重のみが印加される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したような従来のコウカン式の体重計では、複数のコウカンを構成するために多数の部品が必要であるので、構造が複雑になり、大きさや重量も嵩むという問題があった。
また、めがね型ロードセルを用いた体重計では、ロードセルが特殊なものとなるので、コストが嵩むという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、一般的なロードセルである板状のロードセルを用いるとともに、偏置荷重の影響を抑制できる構造の荷重計の提供を目的としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる荷重計の請求項１は、ベースと載台と荷重計測手段とを備えた荷重計において、載台に加えられた荷重の一部を受ける弾性部材を備えて、前記弾性部材によって前記載台を上方に付勢し、前記荷重計測手段と前記弾性部材とによって、載台に加えられた荷重を支持するように構成した。
【０００９】
請求項２は、弾性部材は、同一特性の複数の弾性部材とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる荷重計を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１、２、３において、
１は本発明にかかる体重測定用の荷重計であり、ベース２の上に、断面形状がひと回り大きい踏台（載台）３が覆いかぶせられた構造になっている。
ベース２と踏台３の間には、４ヶ所に圧縮バネ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配設されている。これらの圧縮バネは踏台３を上方に押し上げる方向に付勢するように配置されている。
これらのバネの下端はベース２の上面に形成された上部係止構造に係止され、上端は踏台の下面に形成された下部係止構造に係止されて、脱落しないように構成されている。
【００１２】
また、ベース２と踏台３の間の中央部分には、板状のロードセル５が配設されている。このロードセル５は板状であり、その基端部５１は取り付け部材５２とともにボルト６１でベース２の上面に固定されており、ロードセル５の可動側５３には受け台５４がボルト６２で取り付けられている。
そして、前記受け台５４の上面には踏台３の下面が当接した状態で組み立てられている。
【００１３】
また、ベース２と踏台３の間の隙間には、この荷重計１の制御を行う制御回路７と、電池８とが配設されている。
そして、前記踏台３の中央前方部分には、荷重計測値等の値を表示する表示部９が上方から視認可能に配設されている。
【００１４】
前記荷重計の制御回路７のブロック図を示した図４において、
踏台３に加えられた体重等の荷重は、ロードセル５を構成する歪ゲージの抵抗を変える。その抵抗変化はセンサ回路７１１によって電圧信号もしくは電気パルス信号等に変換され、体重信号入力処理回路７１２を介してＡ／Ｄ変換回路７１３に入力され、デジタル信号に変換されてマイクロコンピュータユニットＣＰＵの入力部へ入力される。
マイクロコンピュータユニットＣＰＵに入力された荷重計測データは、表示部９に数値表示される。
なお、前記制御回路７は、上記構成の他に、データやプログラムを記憶するメモリ７２０、警告や操作確認等を知らせるためのブザー７３０、各種操作スイッチ７４０、および、電池８から供給される電源を各制御回路や表示部へ供給する電源部７９０も備えている。
【００１５】
前記センサ回路７１１は、ロードセル５の抵抗変化等の電気信号を、荷重の変化に比例する特性の電圧信号もしくは電気パルス信号等に変換する。
【００１６】
このように構成された荷重計１は、平坦な床面等に置いた状態で荷重が印加されていないときに前記表示部において「０．００Ｋｇ」と表示し、印加された荷重に応じたデータを例えば「５２．６Ｋｇ」と表示するように調整されている。
【００１７】
以上の構成において、踏台３の中央部分に荷重Ｗが印加された場合、４つのバネ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが圧縮される。このとき、各バネの反発力ｆ（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）とたわみとの関係は次式で示される。
δ＝８ＮａＤ^３／（Ｇｄ^４）×ｆ
ここで
ｋ＝８ＮａＤ^３／（Ｇｄ^４）
とすると、
δ＝ｋ×ｆ
但し、有効巻数：Ｎａ、バネ定数：ｋ、材料の横弾性係数：Ｇ、たわみ：δとする。
上記式から、たわみδは反発力ｆに比例し、一次関数であらわされることがわかる。
そして、４本のバネの反発力の合計はｆ１＋ｆ２＋ｆ３＋ｆ４となる。この場合には、各バネの反発力が等しいため、４本のバネの反発力の合計は４×ｆとあらわすことができる。
このとき、ロードセル５へ印加される荷重Ｆは、踏台に印加された荷重Ｗに比例するので、同様に比例するバネの影響を排除することができる。
従って、ロードセル５にて検出される荷重Ｆを適正な係数を用いて変換することによって、前記荷重Ｗを測定することができるのである。
【００１８】
次に、踏台３に偏置荷重が印加された場合を検討する。
例えばバネ４ａに偏って荷重が印加された場合、被測定者が踏台の中央に載らずに、バネ４ａに近い部分に載った場合で検討する。
この場合でも、バネの特性はバネ定数に比例するので、仮にバネ４ａが大きくたわめば、そのバネの反発力ｆ１は比例して大きくなり、その分、他のバネ４ｃのたわみが小さくなって、そのバネの反発力ｆ３は比例して小さくなる。このようにして、４本のバネの合計の反発力は偏置荷重であっても変わらない。
また、４本のバネで均等に支持するので、踏台の傾きが小さくなりロードセル５に加わる荷重は、バネが無い場合に比べて垂直に印加される。
【００１９】
以上のことから、ベースと踏台との間に圧縮バネを配置することによって、ひとつのロードセルで踏台に印加された荷重を計測できる。
さらに、このような圧縮バネを４本配置することによって、偏置荷重が加えられた場合の踏台の傾斜を抑えるので、精度の高い測定が可能になった。
このように、偏置荷重の影響を受けやすい板状のロードセルを、めがね型ロードセルのように１ポイント方式で取り付けた場合でも、十分な精度が確保できるという効果が得られる。
【００２０】
なお、圧縮バネに代えて弾性部材を使用することもできる。なお、この弾性部材の場合もたわみと荷重とが比例することとする。
また、荷重計測手段としては、ロードセルに限らず、静電容量センサや振動式センサ等の手段を採用することができる。
また、弾性部材の配置数としては、最低１ヶ所でもよい。この場合には、１ヶ所の弾性部材と、荷重計測手段とで踏台を支持するように構成する。
また、弾性部材を２ヶ所に配置する場合には、２ヶ所の弾性部材と、荷重計測手段との３点で踏台を支持するので、安定する。
また、弾性部材を３ヶ所に配置する場合には、３ヶ所の弾性部材と、例えば中央部に配置した荷重計測手段との４点で踏台を支持するので、さらに安定する。
なお、弾性部材と荷重計測手段の設置場所は、ベースと載台の間に限定されるものではなく、リンク等で別場所に設置してもよい。
また、測定対象の荷重としては、体重に限定されるものではない。
【００２１】
また、図５に示したように、載台部を備えた本体側にはバネと共にセンサを残し、センサ回路、ＣＰＵ、各種スイッチ、及び表示部等の回路構成を、本体側と別の筐体に設けて表示・操作部としてもよい。
さらには、図６に示したように、載台部を備えた本体側には、バネと共に、センサ、センサ回路、第１のＣＰＵ、電源部等を内臓し、前記第１のＣＰＵと双方向通信可能な第２のＣＰＵ、各種スイッチ、及び表示部等の回路構成を、本体側と別の筐体に設けて表示・操作部としてもよい。
このように載台部を備えた本体側と、各種スイッチと表示部を備えた操作・表示部とを分離構成することによって、種々の形態の荷重計を実現することができ、設計的なバリエーションと意匠的なバリエーションを多様化することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明にかかる荷重計では、載台に加えられた荷重の一部を受ける弾性部材を備えて、前記弾性部材によって前記載台を上方に付勢し、前記荷重計測手段と前記弾性部材とによって、載台に加えられた荷重を支持するように構成したので、構造がシンプルになり、厚さを薄くし、重量も軽くできるという効果が得られる。また、めがね型ロードセル等に比較して、安価な板状のロードセルを使用しても偏置荷重に対応できるので、低コストで提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる荷重計の実施の形態の斜視図図である。
【図２】前記荷重計の側面断面図である。
【図３】前記荷重計の踏台を取り外した状態の平面図である。
【図４】制御回路のブロック図である。
【図５】別の実施形態の制御回路のブロック図である。
【図６】さらに別の実施形態の制御回路のブロック図である。
【図７】従来例の荷重計の側面断面図である。
【図８】従来例の荷重計の側面断面図である。
【符号の説明】
１荷重計
２ベース
３踏台（載台）
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ圧縮バネ、弾性部材
５ロードセル、荷重計測手段

Claims

ベースと載台と荷重計測手段とを備えた荷重計において、
載台に加えられた荷重の一部を受ける弾性部材を備えて、前記弾性部材によって前記載台を上方に付勢し、
前記荷重計測手段と前記弾性部材とによって、載台に加えられた荷重を支持するように構成したことを特徴とする荷重計。
弾性部材は、同一特性の複数の弾性部材としたことを特徴とする請求項１に記載の荷重計。