JP2006113011A

JP2006113011A - 荷重変換機構

Info

Publication number: JP2006113011A
Application number: JP2004302931A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Takahashi; 忠良高橋
Original assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Current assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】鋼板製のベースとの熱膨張差の影響を受け難く、コストの安価な荷重変換機構を得る。
【解決手段】鋼板製のベース１上に配置された荷重受部２ａ、２ｂに上方から荷重が加わると、荷重受部２ａ、２ｂの受部１４はロバーバル機構によって沈み込み、荷重は作用点部１５を下方に引くようにして、レバー接続端１６を介して鋼板製のレバー部３ａ、３ｂに伝達され、更に支点１７によるレバー比に従って力点部１８に伝達される。２つの力点部１８には、ベース１上に固定されたセンサ部５を上方に引き上げる力が作用し、ロードセル２０には２つの力点部１８の力が加算された力が作用するので、荷重受部２ａ、２ｂに加えられ合算された荷重のレバー比に従った大きさを求めることができる。
ベース１、レバー部３ａ、３ｂは鋼板により製作されているので、両者の熱膨張率がほぼ一致し、歪が発生することなく精度の良い測定が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大荷重の測定に好適な大型の荷重変換機構に関するものである。

従来のコンベア秤等に使用するような大型の荷重センサは、レバーとロードセルを組み合わせ、例えば特許文献１のように一体の金属ブロックを刳り抜いて構成していることがある。

特開２００２−９０２１７号公報

しかしながら、この一体型の荷重センサにおいては、全体をアルミニウムなどの１つの金属ブロックから削り出すため、材料費が高価となる。また、大型の荷重センサでは長いレバーを製作しなければならず、全体を加工できる大型の加工機械が必要となり、寸法的な限界がある。

また、全体を１つの材料で製作する場合に、通常は材料にアルミニウムが使用される。しかし、強度の関係でこの荷重センサが取り付けられるベースには、鋼板が使用されることが多い。しかし、このアルミニウム製のブロックを鋼板製のベースに取り付けると、鋼とアルミニウムとの熱膨張差により荷重センサに歪が発生して測定誤差が生ずるという問題点がある。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、鋼板製のベースとの熱膨張差の影響を受け難く、コストの安価な荷重変換機構を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る荷重変換機構の技術的特徴は、鋼製の基台上に載置し、左右対称位置に配置した２個の荷重受部に加わる力をレバーのレバー比に従って減少させながら合成して中央部のセンサ部に伝達する荷重変換機構において、前記２個の荷重受部は、金属ブロックを刳り抜いて形成し、前記基台上に固定した基部と、該基部に対し水平連結部により連結した受部と、該受部に鉛直方向に配置した作用点部を接続すると共に、前記基部に設けた支点により支持したレバー接続端を有する構造体とし、前記それぞれの荷重受部の前記レバー接続端に水平方向を向く鋼製の前記レバーをそれぞれほぼ左右対称に接続し、前記レバーの端部に鉛直方向に配置した力点部をそれぞれ介して前記基台上に固定した共通の前記センサ部に連結したことにある。

本発明に係る荷重変換機構によれば、２つの長いレバーに鋼板を使用してほぼ左右対称に配置し、上方からの荷重を２つに分けて受けることにより、偏荷重があっても測定誤差が生ずることはなく、鋼製のベースの熱膨張率がレバーの熱膨張率と一致するので、歪みが生ずることなく、精度の良い測定が行える。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の荷重変換機構の斜視図を示し、主として、ベース１、左右両側の一対の荷重受ブロック２ａ、２ｂ、一対のレバー部３ａ、３ｂ、一対の荷重伝達ブロック４ａ、４ｂ、センサ部５から成っている。

この荷重変換機構はほぼ左右対称の構成とされており、片側について説明する。荷重受ブロック２ａは肉厚の例えばアルミニウム製の金属ブロックに溝部等が加工され、鋼板製のベース１上に基部１１を介して固定されている。基部１１の右側には、上下２個所において両側にフレクシャを有する水平連結部１２、１３を介したロバーバル機構により荷重を受ける受部１４が支持されている。この受部１４には、鉛直方向を向きレバーの力点となる薄肉の作用点部１５を介してレバー接続端１６が接続されており、レバー接続端１６には基部１１との間に支点１７が形成され、作用点部１５と支点１７間はレバーの短片となっている。

レバー接続端１６の両面には、強度を増すために上縁をＬ字状に折り曲げた２個の鋼板製の長尺のレバー部３ａ、３ａ’が水平方向に固定され、これらのレバー部３ａ、３ａ’の他端部に、荷重受ブロック２ａと同様にアルミニウム製の金属ブロックから成る荷重伝達ブロック４ａが固定されている。荷重伝達ブロック４ａはレバーの作用点となる板体状の力点部１８を介して共通の１個のセンサ部５に接続されている。ここで、支点１７と力点部１８間はレバーの長辺となっており、レバーは長辺と短片のレバー比が例えば１５対１に定められている。

センサ部５はベース１上に固定され歪ゲージ１９を貼り付けたロードセル２０と、その上に固定された連結部材２１とから成り、力点部１８はこの連結部材２１に接続されている。なお、連結部材２１はベース１に設けられたストッパ２２により過度の移動が規制され、ロードセル２０の破損を防止するようになっている。なお、センサ部５にはロードセル２０が使用されているが、ロードセル２０とは限らず、フォースバランスセンサ、音叉センサなどであっても支障はない。

測定時に、荷重がそれぞれ荷重受部２ａ、２ｂに矢印のように上方から加わると、受部１４はロバーバル機構によって沈み込み、荷重は作用点部１５を下方に引くようにして、レバー接続端１６を介してレバー部３ａ、３ｂに伝達され、更に支点１７によるレバー比に従って荷重伝達ブロック４ａ、４ｂを介して力点部１８に伝達される。

２つの力点部１８には、センサ部５の連結部材２１を上方に引き上げる力が作用し、ロードセル２０には２つの力点部１８の力が加算された力が作用するので、この力をロードセル２０により測定すれば、荷重受部２ａ、２ｂに加えられ合算された荷重のレバー比に従った大きさの荷重を求めることができる。

なお、２つのレバー部３ａ、３ｂは厳密に左右対称でなくとも、レバー比が同じであればよい。更に、レバー部３ａ、３ｂの力点に加わる力は、実施例のように下方への引っ張り力ではなく、上方から加えることもできる。また、力点、作用点の双方を支点１７の片側に配することも可能である。或いは、設計によっては、荷重伝達ブロック４ａ、４ｂはレバー部３ａ、３ｂの下方に配置したり、荷重伝達ブロック４ａ、４ｂは省略して、レバー部３ａ、３ｂの端部から力点部１８を介してセンサ部５に直接に接続することもできる。

また、荷重受部２ａ、２ｂには別個に荷重を加えるのではなく、鋼製の載荷部を荷重受部２ａ、２ｂの上に連結し、荷重を載荷部により分力して荷重受部２ａ、２ｂに同時に加えることもできる。

このように本実施例では、レバー部３ａ、３ｂは鋼板により製作されているので、同様の鋼製のベース１と熱膨張率がほぼ一致し、歪が発生することなく精度の良い測定が可能となる。

この荷重変換機構はレバー比の大きなレバー部３ａ、３ｂを使用することによって、荷重Ｗ（＝ｍＧ：Ｇは重力の加速度）を直接にセンサ部５に加えた場合よりも、受部１４の沈下量ｄを小さくできる。載荷した質量をｍとすると、全体の固有周波数はレバーの質量を無視すると、およそｆ＝（１／２π）・（ｋ／ｍ）^1/2（ｋは荷重機構のばね定数）であるが、Ｗ＝ｍＧ＝ｋｄであるから、ｋ＝ｍＧ／ｄであって、ｆ＝（１／２π）・（Ｇ／ｄ）^1/2となる。

このように、力点の沈下量ｄが小さいために固有周波数ｆが高くなり、動的計量の測定器に用いた場合に有効に作用する。更に、コンベアを用いた動的はかりに用いると、コンベアを直接ロードセルなどで支えた場合と比較してコンベアの沈下量が小さくなり、前後のコンベアとの段差が発生せず、円滑な荷物の搬送が可能となって、測定精度を向上させることができる。また、コンベアを複数個組み合わせた計量機への適用も有効である。

実施例の斜視図である。

符号の説明

１ベース
２ａ、２ｂ荷重受部
３ａ、３ｂレバー部
４ａ、４ｂ荷重伝達ブロック
５センサ部
１４受部
１５作用点部
１６レバー接続端
１７支点
１８力点部
２０ロードセル

Claims

鋼製の基台上に載置し、左右対称位置に配置した２個の荷重受部に加わる力をレバーのレバー比に従って減少させながら合成して中央部のセンサ部に伝達する荷重変換機構において、前記２個の荷重受部は、金属ブロックを刳り抜いて形成し、前記基台上に固定した基部と、該基部に対し水平連結部により連結した受部と、該受部に鉛直方向に配置した作用点部を接続すると共に、前記基部に設けた支点により支持したレバー接続端を有する構造体とし、前記それぞれの荷重受部の前記レバー接続端に水平方向を向く鋼製の前記レバーをそれぞれほぼ左右対称に接続し、前記レバーの端部に鉛直方向に配置した力点部をそれぞれ介して前記基台上に固定した共通の前記センサ部に連結したことを特徴とする荷重変換機構。
前記構造体は前記基台上に固定した基部により水平方向を向く２つの薄肉部によるロバーバル機構によって前記受部を支持し、該受部に外部から荷重を加えるようにした請求項１に記載の荷重変換機構。
前記レバーの先端にそれぞれ金属ブロックから成る荷重鉛直部を接続し、該荷重鉛直部に前記センサ部に接続する前記力点部を固定した請求項１に記載の荷重変換機構。
前記２つの荷重受部に対し、１個の鋼製部材により荷重を加えるようにした請求項１に記載の荷重変換機構。