JP2534509B2 - 薄型計量台 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、薄型の平盤状の計量台、特に歪ゲージを
使用して電気的に荷重検出を行う計量台に関する。

〔従来の技術〕

荷重を電気信号に変換するロードセルとしては、第８
図に示すように、直方体の起歪ブロツク50に亜鈴状の窓
孔５を穿孔し、これによつて形成される４箇の薄肉部50
c、50c、50c、50cにそれぞれ歪ゲージ52、53、54、55を
貼付け、その１側50aを支持体56に固定し、他側50bに荷
重伝達プラツトフオーム57等を結合して矢印方向の応力
を与えるようにしたものが、広く使用されている。この
ロードセルの使用態様としては、第８図（ａ）のように
ブロツク端50bの上面に支持体56とは反対の方向へ延伸
するプラツトフオーム57を乗せる方法、第８図（ｂ）の
ようにブロツク端50bの端面にプラツトフオーム57を衝
き合わせて接合する方法、第８図（ｃ）のように支持体
56の方向へ延伸するプラツトフオーム57をブロツク端50
bの上面にセパレータ58を挾んで乗せる方法などがあ
る。

この形式のロードセルは、起歪ブロツク50が柔軟に平
行４辺形状に撓曲するために電気的出力が大きいことに
加え、直角方向や捩れに感応し難く、歪ゲージ52、53、
54、55をブリツジ接続することにより不所望な応力によ
る信号を除去できる等の長所を有する。

また、ロードセルと荷重伝達プラツトフオームとを同
じ材料で一体に形成した計量台としては、例えば第９図
に示すような構造のものが存在する。同図において、正
方形または長方形の荷重伝達プラツトフオーム60の４隅
には、それぞれ４個づつ円柱孔61、62、63、64が穿た
れ、円柱孔61と62及び63と64とを通つて１側縁から切込
溝65、66が切込まれ、起歪梁67を形成している。起歪梁
67は、円柱孔61と63及び62と64によつてそれぞれ形成さ
れる狭隘部68及び69を有し、これら狭隘部の上面には歪
ゲージ70及び71が貼付けられている。

上述の荷重伝達プラツトフオーム60の一使用態様で
は、第10図に示すように、起歪梁67の先端下面に支柱72
が取付けられ、支柱72の下端から支持梁73が起歪梁67に
平行にその基部方向へ向つて伸延し、狭隘部68、69間の
中点の下方において、支持梁73の下面に支持脚74が設け
られている。

上述の荷重伝達プラツトフオーム60の別の使用態様で
は、第11図に示すように、プラツトフオーム60の下面に
おいて、起歪梁67と直交する方向に配置された支持梁75
の両端を、スペーサ76、76を介してプラツトフオーム本
体に固定し、狭隘部68、69間の中点の下方において支持
梁75の下面に支持脚77を設ける。起歪梁67の先端上面に
は、起歪梁67に平行にその基部方向へ伸延する着力伝達
梁78が、スペーサ79を介して結合されている。着力伝達
梁78の先端上面には球座80が存在し、その上面に形成し
た凹面に保持された球81は、上部プラツトフオーム82を
支持している。なお、球81は、起歪梁67の狭隘部68、69
間の中点の真上に位置している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第８図に示すロードセルは、窓孔51によつて形成され
る薄肉部50c、50cの間隔ｌがかなり大きいため、全長が
長くなる。その結果、第８図（ａ）及び（ｂ）に示す態
様では、プラツトフオーム57の周囲にロードセルが大き
く張出し、計量台の形状が甚だ嵩張るものになる。ま
た、第８図（ｃ）に示す態様では、支持体56がプラツト
フオーム57の縁から大きく内側に位置するため、荷重が
偏つて印加された場合に、他のロードセルに荷重が加わ
らなかつたり、プラツトフオームがオーバーハングによ
り転倒したりする。

第９図に示す荷重伝達プラツトフオーム60は、荷重が
加わると４隅の起歪梁67がＳ字状に屈曲して、歪ゲージ
70は伸張され、歪ゲージ71は圧縮される。その電気的出
力を増大するには、狭隘部68、69の水平方向の幅を縮小
するか、狭隘部68、69間の距離ｌを大きくするかして、
起歪梁を撓み易くしなければならない。すると、起歪梁
の水平方向の撓みや捩れに対する剛性が低下し、荷重を
プラツトフオームに加除する際に一時的に加わる水平方
向の力により、計量誤差やヒステリシス誤差が顕著に現
われるようになる。また、偏荷重誤差の調整のために起
歪梁をやすりで削つて調節する際に、断面が長方形また
は正方形であるために、切削量が多くて作業が面倒であ
る。

これに加え、嵩張らない簡易な支持構造として第10図
示の構造を採用するときは、支持脚74がかなり内方に位
置するため、荷重が一側に偏つて印加された際に、オー
バーハング状態になつて転倒するおそれもある。

第11図示の支持構造は、上述した水平方向の力の悪影
響を回避するのには有効であるが、着力伝達梁78、スペ
ーサ79、球座80、球81、上部プラツトフオーム82と言つ
た、全体の厚みを増大させる要素が多数用いられるため
に、薄難というこの種の計量台の長所が大幅に損われ、
かつ高価なものになる。更に、計量台を斜に押したり運
搬したりすると分解するために、この分解防止対策が必
要になつて、一層複雑高価なものになる。

この発明は、薄型でかつ全体の寸法が小さく、部品点
数が少く構造が簡単で、電気的出力を大きくするために
起歪梁を垂直方向に撓み易くしても、捩れや水平方向の
撓みに対しては十分な剛性を得ることができ、切削加工
による調整も容易な計量台を実現しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明においては、板状の荷重伝達プラツトフオー
ムの隅部分より、断面が正方形または長方形の歪検出起
歪梁が周囲方向へ向つて突出している。その実施態様と
しては、厚い金属板の隅部分に切込みを入れることによ
り起歪梁を形成させる構造や、複数の梁を組合せて枠を
作り、その中央部分に台板を取付け、梁の突出部分を起
歪梁とする構造などが存在する。

起歪梁には、その上下面に平行に側面に円形または長
円形の貫通孔を穿孔し、この貫通孔の中心軸線を含む垂
直平面の両側において、梁の上下面にそれぞれ歪ゲージ
を取付ける。

この荷重伝達プラツトフオームは、各起歪梁の先端部
分で支持される。

〔作 用〕

上述の荷重伝達プラツトフオームの本体部分の上面に
荷重を印加するときは、各起歪梁は、それぞれの貫通孔
部分で平行４辺形状に撓曲し、上記垂直平面の外側では
上面の歪ゲージが伸張されると共に下面の歪ゲージが圧
縮され、垂直平面の内側では逆に上面の歪ゲージが圧縮
されると共に下面の歪ゲージが伸張される。よつて、こ
れらの歪ゲージでブリツジを組むことにより、荷重に対
応した電気的出力を得ることができる。

従つて、その部品点数は極めて少く、薄型で嵩張ら
ず、貫通孔の上下壁を薄肉にして撓み易くしても、捩れ
や水平方向の撓みに対する剛性が殆ど損われない。ま
た、偏荷重誤差の調整などの目的での切削加工は、上述
の薄肉部分を加工するために、切削量が少くて作業が容
易である。

〔実 施 例〕

第１図及び第２図において、１は荷重伝達プラツトフ
オームで、その４隅には側壁1aに平行に切込溝２、２、
２、２が切込まれて、起歪梁３、４、５、６が形成され
ている。起歪梁の中途には、側面に円形の円柱孔７が貫
通し、先端には上面から下面へ支持孔８が貫通してい
る。この支持孔８には、下面からボルト状の脚９が螺入
されている。

起歪梁３の上面には、円柱孔７の中心軸10を通る垂直
平面11の両側に、歪ゲージ12及び13が貼付けられ、下面
にも垂直平面11の両側に歪ゲージ14及び15が貼付けられ
ている。同様にして、起歪梁４にも歪ゲージ16、17、1
8、19が、起歪梁５にも歪ゲージ20、21、22、23が、更
に起歪梁６にも歪ゲージ24、25、26、27がそれぞれ貼付
けられている。

第２図に示すように、プラツトフオーム１の上面の起
歪梁３、４、５、６及び切込溝２、２、２、２を除いた
部分には、セパレータ28が重ねられ、セパレータ28の上
には、プラツトフオーム１の上面全体を覆う上部プラツ
トフオーム29が支持されている。

各歪ゲージ12〜27は、第３図（ａ）に示すように、各
起歪梁ごとにブリツジ接続した上で、これらブリツジを
並列接続するか、或いは、第３図（ｂ）に示すように、
互に対応する位置にある歪ゲージ12と16と20と24、13と
17と21と25、14と18と22と26及び15と19と23と27をそれ
ぞれ直列接続した上で、これら直列体をブリツジ接続す
る。

上述の計量台で、上記プラツトフオーム29上に荷重が
載荷されると、その一部は第４図に示すように荷重Ｗと
なつて起歪梁３に加わる。すると、起歪梁３の自由端面
3bは矢印30方向に移動し、起歪梁３は平行４辺形状の変
歪をする。その結果、歪ゲージ12及び14は伸ばされ、13
及び15は圧縮されるので、第３図示のブリツジには、荷
重Ｗに対応した出力が現われる。起歪梁４、５、６につ
いても同様である。

この起歪梁は、その構造上、上下方向Ｙにだけ容易に
変歪し、水平方向Ｘ及び紙面に垂直な方向Ｚには撓曲し
難く、かつＸ軸の周りの捩れを起こし難いので、ブリツ
ジは、Ｘ及びＺ方向の応力やＸ軸の周りの回転力に対し
て殆ど出力を生じない。また、起歪梁をへ字状に撓曲す
る応力が加わつたときは、歪ゲージ12及び13が伸ばされ
ると共に歪ゲージ14及び15が圧縮されるために、その抵
抗変化はブリツジ内で打消し合い、出力となつて現われ
ない。

このように、上述の起歪梁３、４、５、６は、第８図
に示した従来のロードセルと同様に、応力の方向につい
て優れた選択性を持つているので、載荷した物品の荷重
以外の応力による誤差を最少限にとどめることができ
る。これに加え、２箇の歪ゲージ間の距離ｌが、第８図
示の従来のロードセルに較べて著るしく短いので、計量
台全体を小型で嵩張らないようにすることが容易であ
る。

第５図に示す実施例では、起歪梁３の上面31、外方側
面32、下面33及び先端面34をそれぞれ若干削り落し、他
の起歪梁４、５、６も同様に加工した上で、荷重伝達プ
ラツトフオーム１全体を方形の箱35に収容したものであ
る。その状態では、プラツトフオーム１の本体部分は全
表面に箱35の内面が密接するが、起歪梁３、４、５、６
及びその表面に設けた歪ゲージ12〜27は、上述の加工の
結果、箱35の内面に接触しない。なお、各起歪梁の脚９
は、箱35に穿つた大径の透孔36を通つて、箱35外へ突出
している。この構造によれば、計量台を極めて薄く、周
囲方向にも嵩張らず、オーバーハングによる転倒も起こ
らない形に組立てることができる。

第６図の実施例では、平行する２本の梁36、37を平板
状のプラツトフオーム38によつて結合し、プラツトフオ
ーム38の４隅から梁36、37の両端部分を起歪梁３、４、
５、６として突出させたものである。各起歪梁３、４、
５、６の構造は、第１図示の通りである。

また、第７図の実施例では、Ｘ字形に溶接された梁3
9、40、41の上面に、平板状のプラツトフオーム42を結
合し、プラツトフオーム42の４隅から梁39、40、41の先
端を起歪梁３、４、５、６として突出させたものであ
り、これら起歪梁の構造も第１図示の通りである。

第６図及び第７図に示す実施例では、第８図（ａ）及
び（ｂ）に示した従来例のように、プラツトフオームの
４隅から起歪梁が突出しているが、従来例における起歪
梁（ロードセル）より著るしく短かいために、余り嵩張
らない。

上述の諸実施例において、孔７、７、７、７の断面は
円形であるが、これを長円形の断面とすることができ
る。また、使用する歪ゲージは、従来の計量台に使われ
ているものに較べて短小になるため、１箇の基盤上に２
箇の抵抗体を有するものを、垂直平面11を跨いで取付け
るようにすると、製作面で有利である。各起歪梁の機械
的調整は、孔７の内面を若干削ればよく、異なる計量容
量の計量台を得るためには孔７の径を変えるだけで足り
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によるときは、薄型でかつ全
体の寸法が小さく、部品点数が少く構造が簡単で、垂直
方向以外の応力に対しては殆ど影響されず、機械的な加
工による調整も容易な計量台を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に使用する荷重伝達荷重伝達
プラツトフオームの見取図、第２図はこの発明の実施例
の縦断面図、第３図はこの発明における歪ゲージの結線
図、第４図はこの発明における起歪梁の動作の説明図、
第５図はこの発明の他の実施例の一部を切截した部分見
取図及び部分縦断面図、第６図はこの発明の他の実施例
における荷重伝達プラツトフオームの底面図及び側面
図、第７図はこの発明の更に別の実施例における荷重伝
達プラツトフオームの底面図及び側面図、第８図は従来
のロードセルの各種使用態様を示す側面図、第９図は従
来の荷重伝達プラツトフオームの部分見取図、第10図は
第９図のプラツトフオームにおける起歪梁の無荷重時及
び荷重印加時の側面図、第11図は第９図のプラツトフオ
ームを用いた計量台の部分正面図、部分側面図及び上部
プラツトフオームを除いた部分平面図である。 １……荷重伝達プラツトフオーム、３〜６……歪検出起
歪梁、７……円孔、９……脚（支持部）、10……中心軸
線、11……垂直平面、12〜27……歪ゲージ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状の荷重伝達プラツトフオームの隅部分
   より断面が正方形または長方形の歪検出起歪梁を周囲方
   向へ向つてそれぞれ突出させ、上記各起歪梁の中途には
   一方の側面から他方の側面へ向けて円孔または長円孔を
   貫通させ、上記各起歪梁の上面及び下面においては上記
   円孔または長円孔の中心軸線を含む垂直平面の両側にそ
   れぞれ歪ゲージを取付け、上記各起歪梁の先端部分に上
   記プラツトフオームの支持部を設けてなる薄型計量台。