JP2005181214A - 秤 - Google Patents

Abstract

【課題】ロードセルがフレーム等に固定されていない秤であっても、過負荷に対してロードセルを保護することが可能な過負荷防止手段を有する秤を提供すること。
【解決手段】ロードセル１２を具備し、該ロードセル１２の一端が秤量皿１１を支持し、他端が板バネ１４を介して支持脚１５に取り付けられ、該支持脚１５の先端部がロードセル１２の略中央部に形成された穴に位置させ、支持脚１５の上端に秤量皿の１１の上下方向の移動を規制する第１の規制部材２０を秤量皿１１裏面の間に所定の間隙Ｄ１を設け、ロードセル１２の端部上部に秤量皿の上下方向の移動を規制する第２の規制部材１９を秤量皿１１裏面の間に所定の間隙Ｄ２（Ｄ２＜Ｄ１）を設けて取り付けた。
【選択図】図３

Description

本発明はロードセルを具備する秤に関し、特にロードセルへの過負荷を防止する過負荷防止手段に特徴を有する秤に関するものである。

従来この種の秤として特許文献１に示す体重計がある。該体重計は踏台に作用し荷重を２本のアームを介して連結板に伝達し、該連結板を薄型ロードセルの可動側の受け台で支持し、該薄型ロードセルで踏台に乗った人の体重を計るように構成している。そして薄型ロードセルに加わる過負荷を防止するため、連結板に螺合し先端がシャーシの近傍に延設されたストッパーボルトを設けている。

上記体重計のような秤においては、ロードセルが固定部材を介してフレーム（シャーシ）と固定することができるため、該フレームに対してストッパーを設けることで、ロードセルに対する過負荷を防止することができる。
実開平５−２７６３３号公報

しかしながら、ロードセルの底部がフレーム等に固定されていない秤においては、特許文献１に開示されている体重計のように、フレームにストッパーを設けることができず、ロードセルの過負荷に対する保護が十分にできないという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ロードセルがフレーム等に固定されていない秤であっても、過負荷、特に衝撃荷重に対してロードセルを保護することが可能な過負荷防止手段を有する秤を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、少なくとも１個のロードセルを具備し、該ロードセルの一端が秤量皿を支持し、他端が支持脚に取り付けられ、該支持脚の先端部が前記ロードセルの略中央部に位置し、該支持脚の上方に秤量皿の上下方向の移動を規制する第１の規制部材を秤量皿裏面の間に所定の間隙を設けて取り付けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の秤において、第１の規制部材は支持脚上端に連結されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の秤において、ロードセルの他端が板バネを介して支持脚に取り付けられ、更に他端部上部に秤量皿の上下方向の移動を規制する第２の規制部材を秤量皿裏面の間に所定の間隙を設けて取り付けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の秤において、第２の規制部材と秤量皿裏面との間隙Ｄ２は第１の規制部材と秤量皿裏面との間隙Ｄ１より小さく（Ｄ２＜Ｄ１）設定されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の秤において、ロードセルは平板状であり、略中央部に開口部が形成されると共に両側にビームが形成され、該ビームに設けた起歪部に歪ケージを設けた構成であり、支持脚は該開口部に位置することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の秤において、秤量皿は略矩形状であり、該秤量皿の四隅がそれぞれがロードセルの一端で支持されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、支持脚の上方に秤量皿の上下方向の移動を規制する第１の規制部材を設けて取り付けたので、簡単な構成でロードセルに加わる過負荷を確実に受け止めることができる。また、ロードセルの略中央部に設けられた第１の規制部材により、秤量皿上の荷重位置によらず第１の規制部材と秤量皿裏面間の間隙の設定によりロードセルの歪を抑えることができ、ロードセルがフレーム等に固定されていなくとも、簡単な構成でロードセルを過負荷から保護することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、第１の規制部材は支持脚上端に連結されていることにより、第１の規制部材を直接支持されている支持脚部を通じて過負荷を受けるので、過負荷を確実に抑えることができる。また、第１の規制部材が負荷を受ける位置とその支持位置は略垂直線上にあるために規制部材には大きな曲げモーメントが作用しないので、規制部材の構成を簡単にできる。

また、請求項３に記載の発明によれば、ロードセルの端部上部に秤量皿の上下方向の移動を規制する第２の規制部材を設けたので、該第２の規制部材と、第１の規制部材とでロードセルの歪を規制することになり、荷重位置によらず起歪部に必要以上の歪みを与えることがなく、ロードセルを確実に保護することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、第２の規制部材と秤量皿裏面との間隙Ｄ２は第１の規制部材と秤量皿裏面との間隙Ｄ１より小さく（Ｄ２＜Ｄ１）設定されているので、初め第２の秤量皿に所定以上の荷重が加わった場合、初めは第２の規制部材にて秤量皿が支持されることで必要以上の負荷をロードセルの起歪部にかけることなく、更に所定以上の荷重が加わり板バネが歪んだ場合は第１の規制部材で支持するので、衝撃荷重も一旦緩和して規制することになり、衝撃負荷に対してロードセルを確実に保護することができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、薄型の平板状ロードセルを用いた秤において過負荷に対してロードセルを確実に保護することができる。

また、請求項６に記載の発明によれば、秤量皿の四隅をそれぞれロードセルの一端で支持するので、更に薄型の秤において、各ロードセルを過負荷に対して確実に保護することができる。

以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて説明する。図１乃至図３は本発明に係る秤の構成例を示す図で、図１は一部切欠平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３はロードセルの取付部の詳細を示す図である。図示するように、本秤１０は秤量皿１１の四隅にそれぞれ平板状のロードセル１２−１〜１２−４を配置した構成である。ロードセル１２−１〜１２−４はそれぞれ支点側がブラケット１３を介して秤量皿１１の上板１１−１の裏面四隅に固定され、荷重点側は板バネ１４を介して支持脚１５に取り付けられ、該支持脚１５の先端部が各ロードセル１２−１〜１２−４の略中央部に形成されて開口部（後に詳述）に位置し、該支持脚１５の先端部に秤量皿１１の上下方向の移動を規制する第１の規制部材（ナット状部材）２０を秤量皿１１の裏面の間に所定の間隙Ｄ１を設けて取り付けている。更に支持脚１５の下端は支持台１６に枢着され、各支持台１６はベース１７に載置される。

秤量皿１１は上板１１−１と下板１１−２からなり、支持脚１５は下板１１−２の対角線上の所定位置に設けられた支持脚貫通穴１１−２ａを貫通して下方に延びている。また、ロードセル１２−１の一端の上部に秤量皿１１の上下方向の移動を規制する第２の規制部材（イモビス）１９を秤量皿１１の上板１１−１裏面との間に所定の間隙Ｄ２を設けて取り付けている。また、第２の規制部材１９と秤量皿１１の上板１１−１裏面との間隙Ｄ１は前記第１の規制部材２０と秤量皿１１の上板１１−１裏面との間隙Ｄ１より小さく（Ｄ２＜Ｄ１）設定されている。

図４は平板状のロードセルの構成例を示す図で、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図である。平板状のロードセル１２は図示するように、金属（高力アルミ等）製の矩形状の板体１２ａの略中央部に矩形状の穴１２ｂを設けて、２本のビーム１２ｃ、１２ｄを形成している。そしてビーム１２ｃ裏面の２個の起歪部（円弧状凹部）１２ｃ−１、１２ｃ−２を設け、ビーム１２ｄ表面の２個の起歪部（円弧状凹部）１２ｄ−１、１２ｄ−２を設けている。そしてビーム１２ｃの起歪部１２ｃ−１、１２ｃ−２の反対側に当る部分の面に、即ち表面に歪みケージＺ１、Ｚ２を設け、ビーム１２ｄの起歪部１２ｄ−１、１２ｄ−２の反対側に当る部分の面に、即ち裏面に歪ケージＺ３、Ｚ４を設けている。支持脚１５の先端部に取り付けられた第１の規制部材２０は、ロードセル１２の矩形状の穴１２ｂに位置し、ロードセル１２の上面より所定量突出している。

上記構成のロードセル１２は、支点側Ｓを支持し荷重点側Ｍに荷重を加えると、歪ゲージＺ１、Ｚ４には圧縮力、歪ケージＺ２、Ｚ３には引っ張り力が作用し、歪ゲージＺ１〜Ｚ４を図５に示すように、ホイートストンブリッジ回路に組むことにより、ロードセル１２に加わる荷重を測定することが可能となる。この場合、一方のビーム１２ｃには表面に２個の歪みケージＺ１、Ｚ２を設け、他方のビーム１２ｄには裏面に２個の歪みゲージＺ３、Ｚ４を設けるので、歪みゲージＺ１、Ｚ２の誤差がプラス方向となり、歪みゲージＺ３、Ｚ４の誤差はマイナス方向となり、両方の誤差が互いに相殺され、ロードセルの精度が大幅に向上する。ロードセル１２−１〜１２−４のそれぞれの歪ゲージＺ１〜Ｚ４を図５に示すように、ホイートストンブリッジ回路に組み込み、４個のホイートストンブリッジ回路をＯＲ接続して秤１０の出力とする。

図６はロードセル１２と板バネ１４の詳細構成を示す分解斜視図である。板バネ１４は一側部中央に突出部１４ａが形成された例えばＳＵＳ等からなる略Ｔ字状の板体で、該突出部１４の略中央部にナット２３の先端に設けたネジ溝部２３ａが挿入される穴１４ｂが形成されている。板バネ１４は３本のビス等の取付部材２４、２５、２５によりロードセル１２の荷重点側Ｍにその突出部１４ａをロードセル１２の矩形状の穴１２ｂ内に位置させて取り付けられる。板バネ１４の突出部１４ａの穴にナット２３のネジ溝部２３ａを挿入し、その端部に第１の規制部材（ナット）２０を螺合させ締めつけることにより、突出部１４ａに第１の規制部材（ナット状部材）２０を取り付ける。また、ナット２３はネジ穴２３ｂが形成され、該ネジ穴２３ｂに支持脚１５の先端を螺合させることにより、板バネ１４の突出部１４ａに支持脚１５の先端を取り付ける。なお、板バネ１４の突出部１４ａ外周とロードセル１２の矩形状の穴１２ｂ内周面の間には所定の間隙が形成されている。

図７は支持脚１５の下端を支持する支持台１６の構成を示す図で、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は平面図、図７（ｃ）は側断面図である。支持台１６はスチール製の皿状のホルダー１６−１を具備し、該ホルダー１６−１に緩衝用ゴム材１６−２を貼り付けると共に、内側に緩衝用ゴム材１６−３を貼り付けた構成である。そして緩衝用ゴム材１６−３の中心部に設けた穴に鋼球２１を挿入し、該鋼球２１を介在させて支持脚１５の下端を支える。支持脚１５の下端面には鋼球２１が挿入される円錐状の凹部が形成されている。

また、支持脚１５の下端周囲部にはフランジ１５ａが設けられ、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ホルダー１６−１の上端に蓋材１６−４を被せ、ナット２２で締め付けることにより、支持台１６は支持脚１５より離脱しないようになっている。このように支持台１６は支持脚１５を鋼球を介して支持することにより、鋼球２１と支持脚１５が水平方向に移動可能となる。

本秤１０は上記のように、支持脚１５の上端に秤量皿１１の上下方向の移動を規制する第１の規制部材２０を設けて取り付けたので、簡単な構成で各ロードセル１２に加わる過負荷を第１の規制部材２０で確実に受け止めることができる。また、ロードセル１２の略中央部に設けられた第１の規制部材２０と秤量皿１１裏面（上板１１−１の裏面）間の間隙Ｄ１の設定により秤量皿１１上の荷重位置によらず第１の規制部材２０でロードセル１２の歪を抑えることができ、ロードセル１２がフレーム等に固定されていなくとも、簡単な構成でロードセル１２を過負荷から保護することができる。

また、ロードセル１２の板バネ１４との接続側端部の上部に秤量皿１１の上下方向の移動を規制する第２の規制部材１９を設けたので、該第２の規制部材１９と、第１の規制部材２０とでロードセルの歪を規制することになり、荷重位置によらず起歪部に必要以上の歪みを与えることがなく、ロードセル１２を確実に保護することができる。また、第２の規制部材１９と秤量皿１１裏面（上板１１−１の裏面）との間隙Ｄ２は第１の規制部材と秤量皿裏面との間隙Ｄ１より小さく（Ｄ２＜Ｄ１）設定されているので、秤量皿１１に所定以上の荷重が加わった場合、初めは第２の規制部材１９にて秤量皿１１を支持することで必要以上の負荷をロードセル１２の起歪部にかけることはない。更に所定以上の荷重が加わった場合は板バネが撓んで第１の規制部材２０で秤量皿１１を支持するので、過負荷に対してロードセル１２を確実に保護することができる。また、板バネ１４にロードセル１２よりも弾性変形しずらい材質の材料を用いることにより、ロードセル１２の歪みを該板バネ１４により吸収することが可能である。

秤量皿１１に衝撃荷重が加わると秤量皿１１裏面（上板１１−１の裏面）が第２の規制部材１９に当接する。更に秤量皿１１に荷重が加わるとロードセル１２との接続部部材であるブラケット１３を介してロードセル１２が弾性変形する。このブラケットを介してロードセル１２と秤量皿１１の結合部を支える部材が無いため、下向きの力が加わる傾向にあり、またロードセル１２の第２の規制部材１９側にはロードセル１２と板バネ１４が連結されており、且つ板バネ１４と支持脚１５とが連結されているので、下斜め方向の力が加わる傾向があり、過負荷がかかった場合にはロードセル１２にねじれモーメントが生じる。

第１の規制部材２０と秤量皿１１裏面（上板１１−１の裏面）とが当接することで過負荷があったとしてもねじれモーメントの影響を最小限に抑えることができるので、ロードセル１２がフレームに固定されていなくとも、ロードセル１２を過負荷から保護することができる。なお、上記のように板バネ１４を構成する材料には例えばＳＵＳ等が用いられ、ロードセル１２よりも弾性変形しずらい材質の材料を採用するのでロードセル１２の歪みを板バネ１４により吸収することが可能である。また、上記例では、第１の規制部材２０と第２の規制部材１９を設ける例を示したが、第１の規制部材２０だけであってもよい。

なお、上記例では、板バネ１４にナット状部材の第１の規制部材２０を取り付ける例を示したが、第１の規制部材２０はこれに限定されるものではなく、例えば図８に示すように、板バネ１４の突出部１４ａを折り曲げ、該折曲部１４ｃを第１の規制部材としてもよい。また、ロードセル１２として図４に示す平板状のロードセルを用いたが、これに限定されるものではなく、図９に示す構成のロードセル、即ち、２本のビーム１２ｃ、１２ｄの裏面又は表面に起歪部１２ｃ−１、１２ｃ−２、１２ｄ−１、１２ｄ−２その反対側に歪みゲージＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４を設けたもの、或いは他の構成のロードセルでもよい。また、ロードセルの個数も４個に限定されるものではなく、１個以上であればよい。特に小型で薄型の秤であれば、本願発明のロードセル１個を秤の中心部に配置するようにしてもよい。また、板バネ１４を設けるように例示したが、板バネを用いずに、剛体を用いてもよい。或いはロードセルの一部を支持脚と固定するようにしてもよい。

秤の衝撃試験において、ゼロリセットカウントが秤量のスパンカウントの±２％以内であることが、計量法により求められており、本発明に係る秤を下記の条件下で衝撃試験を行った。

〔実験条件〕
秤量：１５０ｋｇの秤（スパンカウント１５０００：無負荷から秤量１５０ｋｇまでの間を１５０００分割する）で、試験荷重６０ｋｇを高さ１５ｃｍ、２３．５ｃｍから落下させることを繰り返す。なお、試験荷重６０ｋｇを高さ１５ｃｍから落下した場合の衝撃力は３００ｋｇになり、２３．５ｃｍから落下した場合は、約４００ｋｇとなる。

図１０は第１の規制部材２０を設けず、第２の規制部材１９のみとした場合の試験結果を示す図である。図９において、無負荷状態の内部カウントは６９８０、これを０カウントとしている。内部カウント数はロードセルからの出力電圧をＡ／Ｄ変換器を介してデジタル値に変換したものである。無負荷状態からの衝撃を繰り返すと、衝撃回数５回で既に、累積カウントが３５０カウントになり、スパンカウント１５０００の±２％である３００カウントをオーバーし、不合格品となる。

図１１は第１の規制部材２０と第２の規制部材１９の両方を設けた場合の試験結果を示す図である。図１１において、無負荷状態の内部カウントは６１６０、これを０カウントとしている。内部カウント数はロードセルからの出力電圧をＡ／Ｄ変換器を介してデジタル値に変換したものである。無負荷状態からの衝撃を繰り返すと、衝撃回数３０回行っても１５１カウント（トータル１６４カウント）であり、スパンカウント１５０００の±２％以内に収まり、合格品となる。また、２１回目以降では前回からのカウントのずれが一桁或いは０であり、カウントのずれが収束する方向にある。なお、ナット状の第１の規制部材２０の代りに、図８に示すように、板バネ１４の突出部１４ａを折り曲げ、該折曲部１４ｃを第１の規制部材としたものでも同様な試験結果が得られた。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明に係る秤の一部切欠平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る秤のロードセル取付部の構成を示す図である。 本発明に係る秤に用いるロードセルの構成例を示す図である。 本発明に係る秤に用いるロードセルの回路構成例を示す図である。 ロードセルと板バネの詳細構成を示す分解斜視図である。 本発明に係る秤の支持台の構成例を示す図である。 本発明に係る秤の板バネの構成例を示す斜視図である。 本発明に係る秤に用いるロードセルの構成例を示す図である。 第２の規制部材のみを設けた秤の衝撃試験の結果を示す図である。 第１の規制部材と第２の規制部材を設けた秤の衝撃試験の結果を示す図である。

符号の説明

１０ 秤
１１ 秤量皿
１２ ロードセル
１３ ブラケット
１４ 板バネ
１５ 支持脚
１６ 支持台
１７ ベース
１９ 第２の規制部材
２０ 第１の規制部材
２１ 鋼球
２２ ナット
２３ ナット
２４ 取付部材
２５ 取付部材

Claims (6)

1. 少なくとも１個のロードセルを具備し、該ロードセルの一端が秤量皿を支持し、他端が支持脚に取り付けられ、該支持脚の先端部が前記ロードセルの略中央部に位置し、該支持脚の上方に前記秤量皿の上下方向の移動を規制する第１の規制部材を前記秤量皿裏面の間に所定の間隙を設けて取り付けたことを特徴とする秤。
2. 請求項１に記載の秤において、
   前記第１の規制部材は前記支持脚上端に連結されていることを特徴とする秤。
3. 請求項１又は２に記載の秤において、
   前記ロードセルの他端が板バネを介して支持脚に取り付けられ、更に他端部上部に前記秤量皿の上下方向の移動を規制する第２の規制部材を前記秤量皿裏面の間に所定の間隙を設けて取り付けたことを特徴とする秤。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の秤において、
   前記第２の規制部材と前記秤量皿裏面との間隙Ｄ２は前記第１の規制部材と前記秤量皿裏面との間隙Ｄ１より小さく（Ｄ２＜Ｄ１）設定されていることを特徴とする秤。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の秤において、
   前記ロードセルは平板状であり、略中央部に開口部が形成されると共に両側にビームが形成され、該ビームに設けた起歪部に歪ケージを設けた構成であり、前記支持脚は該開口部に位置することを特徴とする秤。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の秤において、
   前記秤量皿は略矩形状であり、該秤量皿の四隅それぞれが前記ロードセルの一端で支持されていることを特徴とする秤。

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