JP2011080801A

JP2011080801A - 吊り秤

Info

Publication number: JP2011080801A
Application number: JP2009231666A
Authority: JP
Inventors: Akinari Okunosono; 明成奥ノ園; Takefumi Miyake; 健文三宅
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2029-10-05
Also published as: JP5342399B2

Abstract

【課題】コンパクトで、かつ高精度な吊り秤を提供する。
【解決手段】支持体３０と、前記支持体３０の上に載置された３以上のロードセル４０と、吊り具と、支持体３０と吊り具とを連結する第１連結部材２０と、３以上のロードセル４０の上に載置された押圧体５０と、被計量物を懸垂する懸垂具７０と、押圧体５０と懸垂具７０とを連結する第２連結部材６０と、押圧体５０又は第２連結部材６０と支持体３０との相対的な振れを抑制する振れ抑制機構と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、吊り秤に関する。

従来、重量の検出手段としてロードセルを用いた吊り秤が知られている。この吊り秤を用いて被計量物を計量するときは、例えば、クレーンに吊り下げた吊り秤に被計量物を懸垂し（垂れ下げ）、クレーンによって吊り秤及び被計量物を吊り上げ、これによって被計量物の重量を検出する。しかし、当該被計量物の重量が過大であったり、クレーンによって吊り秤及び被計量物を急激に吊り上げたりした場合は、過大荷重や衝撃荷重がロードセルにかかり、ロードセルの破損の原因となるため、吊り秤のロードセルには、定格荷重の大きなロードセルを用いる必要があった。しかし、ロードセルの定格荷重を大きくすると、計量精度が悪くなる。

そこで、ロードセルを２つ設け、それぞれのロードセルにかかる荷重を分散させることにより、秤量を２倍にした吊り秤が知られている（例えば、特許文献１参照）。この吊り秤では、ロードセル支持台の中心部の両側にロードセルを対称配設し、それぞれのロードセルの着力点に自在継手を懸垂し、これらの自在継手に平行杆を架設し、この平行杆の中心部に被計量物を懸垂する。

特開２００２―２７７３１０号公報

しかし、特許文献１に記載された吊り秤には、基本的に、引張型ロードセルが用いられている。引張型ロードセルは、定格容量が大きくなるに連れて長さが長くなる。従って、さらに定格容量が大きくなると、吊り秤の全長が長くなり、例えば構内での取り扱いが不便になる。また、さらに定格荷重が大きくなると、計量精度が悪くなる。なお、特許文献１には２つの圧縮型ロードセルを用いた吊り秤が開示されているが、詳細な構成は明らかではない。また、圧縮型ロードセルの数が２つであると、被計量物の荷重を圧縮型ロードセルに加える押圧体を、２つの圧縮型ロードセルの着力点という２点で支持するので、当該押圧体が不安定であり、精度良く計量することが困難である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、コンパクトで、かつ高精度な吊り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に、本発明に係る吊り秤は、支持体と、前記支持体の上に載置された３以上の圧縮型ロードセルと、吊り具と、前記支持体と前記吊り具とを連結する第１連結部材と、前記３以上の圧縮型ロードセルの上に載置された押圧体と、被計量物を懸垂する懸垂具と、前記押圧体と前記懸垂具とを連結する第２連結部材と、前記押圧体又は前記第２連結部材と前記支持体との相対的な振れを抑制する振れ抑制機構と、を備える。

この構成によれば、押圧体により被計量物の荷重を複数の圧縮形ロードセルに分担させることができ、吊り秤の秤量を高めることができる。また、圧縮型ロードセルを用いるので、引張型ロードセルを用いる場合に比べて、吊り秤の全長を短くして吊り秤をコンパクトにすることができ、かつ計量精度を向上させることができる。さらに、押圧体又は第２連結部材と支持体との相対的な振れを抑制する振れ抑制機構を備えるので、圧縮型ロードセルを用いることに起因する当該振れによる計量精度の悪化を防止することができる。

上記吊り秤は３つの前記圧縮型ロードセルを備えてもよい。

圧縮型ロードセルが３つである場合、押圧体とそれぞれの圧縮形ロードセルとは常時接触状態となり、押圧体とそれぞれの圧縮形ロードセルとの間に隙間が生じないため、被計量物の荷重をそれぞれの圧縮形ロードセルに確実に分担させることができる。その結果、必要最小限の数の圧縮型ロードセルを用いて吊り秤の精度を向上させることができる。

前記圧縮型ロードセルは、前記押圧体と前記支持体とが相対的に振れると傾斜し、前記振れが解消すると自身の復元力によって初期姿勢に復帰するように構成されているダブルコンベックス型の圧縮型ロードセルであってもよい。

前記支持体に該支持体を鉛直方向に貫通する貫通孔が設けられ、前記第２連結部材は、前記支持体の貫通孔に所定の間隙を有して挿通され、上端が前記押圧体に固定され、かつ下端部に前記懸垂具が取り付けられるようにして、前記押圧体と前記懸垂具とを連結しており、前記貫通孔が前記振れ抑制機構を構成していてもよい。

この構成によれば、簡素な構成で支持体に対する第２連結部材の振れを抑制することができる。

本発明は以上に説明したように構成され、簡素な構成で、高精度かつコンパクトな吊り秤を提供できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る吊り秤の構成を表す外観図である。図１の吊り秤の本体部の構成を示す部分縦断面図である。図１の吊り秤の本体部の構成を示す分解斜視図である。図１の吊り秤の圧縮形ロードセルの動作を示す部分縦断面図であり、（ａ）は、圧縮形ロードセルの初期状態を示す図、（ｂ）は、圧縮形ロードセルが傾斜した状態を示す図である。

以下、本発明に係る吊り秤の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同じ参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

［全体構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る吊り秤の構成を表す外観図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る吊り秤１００は、本体部１と、本体部１の両側に設けられた制御装置２と、図示されない表示部と、を備えている。制御装置２は、本体部１の後述するそれぞれのロードセル４０によって検知した荷重の相乗平均値にロードセル４０の数量である３を掛けて総荷重を求め、総荷重から風袋を差し引いて被計量物の荷重を求める。なお、本実施の形態においては、それぞれのロードセル４０が検知した荷重の相乗平均値にロードセル４０の数である３を掛けた値を総荷重としているが、これに限られるものではなく、相加平均値に３を掛けた値、つまり、それぞれのロードセル４０が検知した荷重の総和を総荷重としたり、それぞれのロードセル４０が検知した荷重の調和平均値に３を掛けた値を総荷重としたりしてもよい。表示部は、制御装置２によって求めた被計量物の重量を表示する。なお、ここでは、制御装置２によって求められた被計量物の重量は、表示部により表示されるが、これに限られるものではなく、例えば通信手段により、他の機器に信号として送信されてもよい。

［本体部の構成］
図２は、本発明の実施の形態に係る吊り秤の本体部の構成を示す部分縦断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る吊り秤の本体部の構成を示す分解斜視図である。なお、図２、図３及び後述する図４では、便宜上、後述する吊り環１０から懸垂具７０に向かう方向を下方向とする。

図２に示すように、吊り秤１００の本体部１は、吊り環１０と、第１連結部材２０と、支持体３０と、３つのロードセル４０と、押圧体５０と、第２連結部材６０と、懸垂具７０と、筐体８０と、を備えている。なお、以下に説明する吊り秤の形状は例示であり、これには限定されず、吊り秤として機能する形状であればよい。

吊り環１０は、逆Ｕ字状に形成され、吊り環１０の両端部に共通の中心軸を有する貫通孔１１を有している。そして、吊り環１０の上部に形成された湾曲部は、断面が円形に形成されている。これによって、クレーンのフックに吊り環１０を引っ掛けたときは、クレーンのフックと吊り環１０の上部に形成された湾曲部との接触面の面積を小さくすることができ、当該接触面に被計量物の荷重が不均一にかかることに起因する計量精度の低下を抑えることができる。

図２及び図３に示すように、第１連結部材２０は、吊り板２１と、取付部２２と、３本の連結棒２３とを有する。吊り板２１は、略矩形の板状体であり、水平方向に延在する。取付部２２は、吊り板２１の上面に突設され、貫通孔２４を有する。貫通孔２４は、水平方向に延在する中心軸を有し、かつ、吊り環１０の貫通孔１１の径と略同一の径を有するように形成される。そして、取付部２２は、図２に示すように、吊り環１０の両端部の間隙に挿入され、貫通孔１１及び貫通孔２４に挿通されたボルト２５によって吊り環１０と共に締結される。但し、ボルト２５は、取付部２２の貫通孔２４に間隙を有して挿通されているので、第１連結部材２０は、ボルト２５の中心軸を中心として、吊り環１０に対して揺動自在に構成されている。従って、吊り環１０とボルト２５とが吊り具を構成している。３本の連結棒２３は、それぞれ円柱状に形成され、吊り板２１の下面に突設されている。そして、連結棒２３の先端部（下端部）には、後述するボルト３２と螺合する雌ネジ孔２６が形成されている。そして、３本の連結棒２３は、互いに同一の長さに形成され、吊り秤１００の本体部１の支持体３０の上面と押圧体５０の上面との間の長さよりも長く形成されている。

支持体３０は、支持板３１とこの支持板３１の上面に突設された荷重受け金具９１とを備えている。支持板３１は、水平方向に延在する矩形の板状体であり、吊り板２１と略同一形状に形成されている。そして、支持板３１は、吊り板２１に設けられた３本の連結棒２３の雌ネジ孔２６に対応する部位にボルト挿通孔３３を有している。そして、ボルト３２が支持板３１のボルト挿通孔３３に挿通されて連結棒２３の雌ネジ孔２６に螺入されることによって、第１連結部材２０と支持板３１（支持体３０）とが互いに締結されている。更に、支持板３１の略中心には、後述する第２連結部材６０が挿通される第２連結部材挿通孔３４が、該支持板３１を鉛直方向に貫通するように設けられている。

３つのロードセル４０は、互いに同一の定格荷重及び同一の形状を有する圧縮形ロードセルであり、圧縮力によりロードセル４０の起歪体に生じた歪みに基づいて自身にかかる荷重を検知する。ロードセル４０はダブルコンベックス型のロードセルであり、ロードセル４０の起歪体の両端部は、下方着力点４４及び上方着力点４５を構成している（図４参照）。下方着力点４４及び上方着力点４５は、それぞれロードセル４０に対して外側に凸の部分球面に形成され、ロードセル４０のハウジングから突出して設けられている。水平面上に載置されたロードセル４０は、ロードセル４０の起歪体の中心軸が鉛直方向に延在する姿勢（初期姿勢）にあり、かつ、所定の範囲内においてロードセル４０が初期姿勢から傾斜したときは、初期姿勢に復帰する復元力が働くように構成されている。なお、ここでは、ロードセルの数を３つとしたが、これに限られるものではなく、４つ以上設けられていてもよい。これら３つのロードセル４０は、後で詳述する荷重受け金具９１、すなわち、支持体３０の上に載置されている。

押圧体５０は、押圧板５１とこの押圧板５１の下面に突設された荷重受け金具９２とを備えている。押圧板５１は、円形の板状体であり、荷重受け金具９２を介して３つのロードセル４０の上に載置されている。換言すると、押圧体５０が、３つのロードセル４０の上に載置されている。前述のように３つのロードセル４０は、互いに同一形状であるので、支持板３１（支持体３０）と押圧板５１（押圧体５０）とは、互いに平行に延びるように設けられる。そして、押圧板５１は、第１連結部材２０の３本の連結棒２３に対応する部位に３つの貫通孔５２を有し、この３つの貫通孔５２に３本の連結棒２３が、それぞれ、間隙を有して挿通されている。

図４は、ロードセル４０の動作を示す部分縦断面図であり、（ａ）は、ロードセル４０の初期状態を示す図、（ｂ）は、ロードセル４０が傾斜した状態を示す図である。

図４に示すように、荷重受け金具９１及び荷重受け金具９２は、それぞれ、略矩形の板状体である荷重受け台９３と、荷重受け台９３の略中央部に突設された円筒状の着力点保持部９４とを有する。荷重受け金具９１及び荷重受け金具９２の荷重受け台９３は、それぞれ支持板３１及び押圧板５１に固定されて設けられている。着力点保持部９４の内壁は、当該内壁の途中の高さに円周方向に環状の細溝を有し、当該細溝に着力点保持リング９５が嵌挿されている。そして、ロードセル４０の下方着力点４４及び上方着力点４５は、それぞれ荷重受け金具９１及び荷重受け金具９２の着力点保持部９４に挿入され、荷重受け台９３と当接し、かつ、着力点保持部９４に着力点保持リング９５を介して保持される。これによって、ロードセル４０は、荷重受け金具９１及び荷重受け金具９２に平面視における全方向に所定の範囲内で傾斜可能に支持される。そして、上述したとおり、下方着力点４４及び上方着力点４５は、それぞれロードセル４０に対して外側に凸の部分球面に形成されているので、下方着力点４４と荷重受け金具９１との接触面積、及び上方着力点４５と荷重受け金具９２との接触面積は、小さくなっている。

図２及び図３を参照すると、第２連結部材６０は、円柱状に形成されている。第２連結部材６０の上端部は、押圧板５１の略中央部に固定されている。そして、第２連結部材６０の下端部に近い部分は、支持板３１の第２連結部材挿通孔３４に間隙を有して挿通されている。これにより、後述する懸垂具７０に懸垂された被計量物の荷重が、支持板３１に影響されずに、第２連結部材６０を通じて押圧板５１に伝達される。また、支持板３１の第２連結部材挿通孔３４の内壁によって、第２連結部材６０の振れが抑制される。すなわち、支持板３１の第２連結部材挿通孔３４は、第２連結部材６０に対する振れ抑制機構を構成している。

懸垂具７０は、取付部材７１とフック７２とを有する。取付部材７１の上端部は、第２連結部材６０の下端部に固定されている。そして、取付部材７１の下端部に設けられた水平な支軸７３に、フック７２が、該支軸の中心軸を中心に揺動自在に取り付けられている。支軸７３は、吊り具のボルト２５と直交する方向に延在するように設けられている。これによって、フック７２は、第１連結部材２０の揺動方向と直交する方向に揺動する。これにより、吊り環１０に対しフック７２に懸垂された被計量物が任意の方向に揺動することができ、被計量物が大きく振れたときに、本体部１に無理な曲げ応力がかからないようになっている。

筐体８０は、前後左右の側面と上面とを有し、下面が開放された箱体である。筐体８０は、本体部１の第１連結部材２０から支持体３０にかけての側面及び第１連結部材２０の上面を覆うように形成されており、第１連結部材２０の上面と筐体８０の上面とが固着されている。

［ロードセルの配置］
本実施の形態では、３つのロードセル４０が、ある鉛直な仮想軸１０１に対し平面視において点対称に配置されている。それ故、それぞれのロードセル４０に均一に被計量物の荷重がかかる。従って、このように配置すると、３つのロードセル４０の定格荷重が同じ場合には、吊り秤１００の定格荷重を最大にすることができる。一方、３つのロードセル４０を上記仮想軸１０１に対し平面視において非対称に配置しても、それぞれのロードセル４０に不均一に被計量物の荷重がかかるだけで、本質的には、吊り秤１００の計量精度に影響を与えない。従って、３つのロードセルの配置は任意である。これは、ロードセル４０の数が４以上であっても同様である。

なお、本実施の形態では、第２連結部材６０の中心軸が上記仮想軸１０１に一致しかつ連結棒２３が上記仮想軸１０１に対し平面視において点対称になるように配置されているが、支持板３１及び押圧板５１の剛性が十分高い場合には、連結棒２３の配置及び第２連結部材６０の位置は吊り秤１００の計量精度に影響を与えず、任意である。

本実施の形態の吊り秤１００の要点は、吊り秤において圧縮型ロードセルを用いるので、引張型ロードセルを用いる場合に比べて、吊り秤の全長を短くして吊り秤をコンパクトにすることができ、かつ計量精度を向上させることができるということである。

［吊り秤１００の使用例］
次に、以上のように構成された吊り秤１００の使用例について図２を参照しながら説明する。

まず、吊り環１０をクレーンのフック（図示せず）に引っ掛け、吊り秤１００をクレーンに懸垂する。そして、被計量物をフック７２に引っ掛け、クレーンのフックを上昇させ、被計量物を地面から浮かした状態にすると、被計量物の荷重が、第２連結部材６０を介して押圧体５０にかかる。そして、押圧体５０にかかった被計量物の荷重は、３つのロードセル４０に分散され、それぞれのロードセル４０に被計量物の荷重の１／３が均等にかかる。そして、それぞれのロードセル４０の起歪体は、吊り具（吊り環１０及びボルト２５）及び第１連結部材２０を介してクレーンによって支持されている支持体３０と押圧体５０とによって圧縮され、自身にかかる荷重を検知する。そして、制御装置２は、それぞれのロードセル４０が検知した荷重の相乗平均値にロードセル４０の数量である３を掛けて総荷重を求め、総荷重から風袋を差し引いて被計量物の荷重を求める。そして、図示されない表示部は、被計量物の重量を表示する。

この計量の際、被計量物が振れて水平方向に移動すると、第２連結部材６０及び押圧体５０は、図４（ａ）に示す初期位置から支持体３０に対して水平方向に相対移動し、これに伴って、図４（ｂ）に示すように、３つのロードセル４０のそれぞれが傾斜する。そして、被計量物の振れが収まるに従い、傾斜したロードセル４０には、上述の通り、復元力が働き、初期姿勢に復帰する。これに伴って、支持体３０は、水平方向に相対移動し、初期位置に復帰する。これによって、正確な計量を行うことができる。

そして、被計量物が大きく振れると、第２連結部材６０及び押圧体５０は、図４（ａ）に示す初期位置から支持体３０に対して水平方向に大きく相対移動しようとするが、第２連結部材６０の外周面と第２連結部材挿通孔３４の内周面とが当接することによって、第２連結部材６０及び押圧体５０の支持体３０に対する相対移動が規制される。

以上に説明したように、本実施の形態の吊り秤１００によれば、押圧体５０により被計量物の荷重を３つのロードセル４０に分担させて計量するので、吊り秤１００の秤量を、ロードセル４０の定格容量の略３倍に高めることができる。

また、圧縮型のロードセルを用いるので、引張型ロードセルを用いる場合に比べて、吊り秤１００の全長を短くして吊り秤１００をコンパクトにすることができ、かつ計量精度を向上させることができる。

更に、吊り秤１００はロードセル４０を３つ備えているので、押圧体５０とそれぞれのロードセル４０とは常時接触状態となり、押圧体５０とそれぞれのロードセル４０との間に隙間が生じないため、被計量物の荷重をそれぞれのロードセル４０に確実に分担させることができる。その結果、必要最小限の数のロードセル４０を用いて吊り秤の精度を向上させることができる。

また、被計量物の荷重を３つのロードセル４０のそれぞれに均等に分担させ、それぞれのロードセル４０が検知した荷重の平均を求める統計処理を行っているので、それぞれのロードセルが検知した荷重の分布のばらつき（分散）を減らすことができ、その結果、計量精度を向上させることができる。

更に、第２連結部材６０と支持体３０との相対的な振れにより、第２連結部材挿通孔３４の内周面に第２連結部材６０の外周面が当接するように構成されているので、支持体３０に対する第２連結部材６０の相対的な振れを抑制することができ、また、ロードセル４０が所定の範囲以上に傾斜することがないようにすることができ、ロードセル４０の転倒を防ぐことができる。

本発明は、コンパクトで、かつ高精度な吊り秤として有用である。

１本体部
２制御装置
１０吊り環
１１貫通孔
２０第１連結部材
２１吊り板
２２取付部
２３連結棒
２４貫通孔
２５ボルト
２６雌ネジ孔
３０支持体
３１支持板
３２ボルト
３３ボルト挿通孔
３４第２連結部材挿通孔
４０ロードセル
４４下方着力点
４５上方着力点
５０押圧体
５１押圧板
５２貫通孔
６０第２連結部材
７０懸垂具
７１取付部材
７２フック
７３支軸
８０筐体
９１荷重受け金具
９２荷重受け金具
９３荷重受け台
９４着力点保持部
９５着力点保持リング
１００吊り秤

Claims

支持体と、
前記支持体の上に載置された３以上の圧縮型ロードセルと、
吊り具と、
前記支持体と前記吊り具とを連結する第１連結部材と、
前記３以上の圧縮型ロードセルの上に載置された押圧体と、
被計量物を懸垂する懸垂具と、
前記押圧体と前記懸垂具とを連結する第２連結部材と、
前記押圧体又は前記第２連結部材と前記支持体との相対的な振れを抑制する振れ抑制機構と、を備える、吊り秤。
３つの前記圧縮型ロードセルを備えている、請求項１に記載の吊り秤。
前記圧縮型ロードセルは、前記押圧体と前記支持体とが相対的に振れると傾斜し、前記振れが解消すると自身の復元力によって初期姿勢に復帰するように構成されているダブルコンベックス型の圧縮型ロードセルである、請求項１に記載の吊り秤。
前記支持体に該支持体を鉛直方向に貫通する貫通孔が設けられており、
前記第２連結部材は、前記支持体の貫通孔に所定の間隙を有して挿通され、上端が前記押圧体に固定され、かつ下端部に前記懸垂具が取り付けられるようにして、前記押圧体と前記懸垂具とを連結しており、
前記貫通孔が前記振れ抑制機構を構成している、請求項１に記載の吊り秤。