JP2654513B2 - ロードセル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は荷重受体に貼着した抵
抗線歪素子（ストレンゲージ）よりなる検出素子の電気
特性の変化により重量を検出するようにしたロードセル
において、可動端部に作用する偏荷重による重量表示を
調整したロードセルに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来から、弾性体よりなる荷重受体にスト
レンゲージ等の検出素子を貼着してロードセルを構成
し、このロードセルの荷重受体の一端部を支持部材に支
持させるとともに、荷重受体の可動端部に秤量皿を取り
付け、この秤量皿に被計量物を載せた際の荷重受体の歪
みに対応して上記検出素子が歪むので、この歪みによる
電気特性の変化を検出してこれを重量に変換することに
より、被計量物の重量を計測するようにしたロードセル
式荷重計が実用化されており、この種の荷重計は構成が
比較的簡単な上に高精度が得られ、しかも、電気信号で
出力するので、電気的なデジタル表示秤などにそのまま
利用できるなどの利点を有している。

【０００３】また上述したように、検出素子の歪みを電
気信号で出力するので、複数枚の検出素子を使用すると
電子信号の出力も大きくなるので、最近は荷重受体の異
なる個所に複数枚の検出素子を貼着したものが多く使用
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】荷重計の場合、必ずし
も被計量物を秤量皿の中心部にばかり載せるとは限ら
ず、たまには秤量皿の隅部の片寄った個所に被計量物を
のせる場合があるが、このような偏荷重の場合でも正確
に重量を計測できるようにしなければならない。しかる
に、１個のロードセルで荷重計を構成したロードセル式
荷重計の場合は弾性体よりなる荷重受体の加工精度、複
数枚の検出素子の材質及び加工精度、各検出素子の貼着
位置及び貼着状態、接着剤の厚み及び性質等の各種の条
件が計測精度に大きく影響し、理想としては製造時に上
記各条件が製作要件をすべて満たしていることが望まし
いが、これらすべての条件を充分に満たした状態で初め
から製造することは困難である。

【０００５】そして上記各条件の一部でもずれている場
合には各検出素子に作用する応力がアンバランスになる
ので、特に秤量皿の各隅部に片寄って作用する荷重に対
して重量表示にずれが生じ、正確に計測することは困難
である。即ち、１個のロードセルで荷重計を構成した場
合でのロードセルの偏荷重誤差には２つの要素があり、
１つは荷重受体の水平ビームの軸方向の偏荷重によって
水平ビームに鉛直下方に押し下げようとする剪断力以外
に水平ビームを屈曲させようとする偶力、即ち、荷重受
体の水平ビームの軸方向の偏荷重に対する曲げモーメン
トによる誤差と、あと１つは荷重受体の軸方向と直角方
向の偏荷重によって水平ビームをねじろうとする偶力、
即ち荷重受体の水平ビームの軸方向と直角方向の偏荷重
に対するねじりモーメントによる誤差が発生するが、各
隅部に片寄って作用する荷重に対する重量表示のずれは
上記２種類の偏荷重誤差が合成されたものである。

【０００６】これら誤差はロードセルに対して秤量皿が
大きいほど無視できない大きなものとなり、このため、
上記のような場合にはそれぞれの偏荷重に対する重量表
示が一致するように調整する必要があるが、従来はこれ
ら荷重受体に対する曲げモーメント及びねじりモーメン
トによる誤差を複合的に修正する有効な調整方法は見当
らなかった。

【０００７】このため従来からロードセルの大きさに比
べて秤量皿が大きいために四隅誤差が生じ、秤精度を低
下させる恐れがある場合は、３個以上の複数のロードセ
ルで計量皿を支えるようにし、前記各モーメントが働く
ことがないようにした上で、各々のロードセルの出力感
度を一致させるように調整して四隅誤差を少なくしたよ
うな秤が最も一般的であった。

【０００８】また一部には前記各モーメントによる誤差
のうち、曲げモーメントのみを取り除く調整を行なうも
のもあったが、ねじりモーメントを取り除くことができ
ないことから最低でも２個のロードセルを使用しなけれ
ばならず、更に、２個のロードセルでは計量皿を容易に
載せただけでは転覆してしまう所から、２個のロードセ
ルの可動端部に強固に秤量皿を固定する必要があり、こ
の際、計量皿とロードセル可動端の取付面が衝撃や荷重
でずれたりすると、ロードセルがお互いにある程度水平
方向に引き合ったり、押し合ったりして零点出力やスパ
ンが変化したりして、２個のロードセルの曲げモーメン
トによる誤差の調整をした上に、更にこうした障害まで
生じる所から、むしろ前述した方法の曲げモーメントに
対し無調整で３個以上の複数のロードセルを用いた方法
が効果的に良かった。

【０００９】この発明は上記事情を改善するためになさ
れたもので、その目的とするところは、偏荷重に対する
調整を行ったロードセルを提供しようとするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、所定の厚みで略長方形状の外形を有し、その
中央部に略長方形状の中空部を設けるとともに、該中空
部の上面及び下面の両側部を円弧凹状面に切削した荷重
受体と、該荷重受体の上面及び下面の円弧凹状面に対応
する部分に貼着した抵抗線歪素子とからなり、抵抗線歪
素子をブリッジ回路に接続して電気的出力を得るように
構成し、かつ荷重受体の一端部に支持部材に支持するた
めの支持部を設けるとともに他端の可動端部に秤量皿を
取り付けるための取付部を設けたロードセルにおいて、
可動端部に偏荷重を作用させても、各偏荷重に応じて前
記ブリッジ回路の出力が変化しないように抵抗線歪素子
が貼着された面裏側の円弧凹状面部の側部を斜めに所定
量削り取ったことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記のようにロードセルの可動端部に偏荷重を
作用させても、各偏荷重に応じてブリッジ回路の出力が
変化しないように抵抗線歪素子が貼着された面裏側の凹
状面部の側部を斜めに所定量削り取ってあることによ
り、このロードセルを用いて荷重計を構成した場合、偏
荷重による誤差のない高精度の荷重計が構成できる。

【００１２】また、本ロードセルの抵抗線歪素子が貼着
された面裏側の凹状面部の側部を斜めに所定量削りとる
だけで偏荷重による誤差を調整するので、偏荷重による
重量表示の調整が極めて簡単にできる。

【００１３】

【実施例】以下、本願発明を実施例により説明する。図
３は本願発明が対象とするロードセルを示すもので、荷
重受体２は所定の厚みで長方形状に形成され、その中央
部に長方形状の中空部３が設けられているとともに、中
空部３の上、下面４の両側部を円弧凹状面５に切削され
ている。そしてこの円弧凹状面５に対応する荷重受体２
の上、下面６の４ケ所にストレンゲージよりなる検出素
子７が貼着されている。検出素子７の貼着部の厚み
（上、下面６と円弧凹状面５との距離）は所定の寸法に
高精度で仕上げられている。

【００１４】また、上記４枚の検出素子７をブリッジ回
路形式に電気的に接続して、４枚の検出素子７より電気
信号が合成されて出力されるようになっている。そして
上記荷重受体２の両側面８の距離を所定の寸法に仕上
げ、側面８の一方を支点側として支持部材に支持するた
めの支持部とし、他方を重点側（可動端部）として計量
皿を取り付けるための取付部としてロードセルを構成す
る。この構造のロードセルは公知であり、まだ偏荷重に
対する調整が行なわれたものではない。本発明は偏荷重
に対する調整を行なうため、まず、前記ロードセルを用
いて図１に示すように荷重計１を構成する。即ち荷重受
体２の一方の側面８（支点側）を基板９上に固定された
Ｌ字形の支持部材１０の垂直部に固定して支持させると
ともに、上記荷重受体２の可動端側（重点側）の側面８
に皿取付部材１１の下部を固定し、この皿取付部材１１
の上部に平板状の秤量皿１２の下面中央部を固定する。

【００１５】この秤量皿１２上に被計量物を載せると、
これの重量が荷重受体２の可動端側に作用するので、荷
重受体２の検出素子７貼着部分の４ケ所が応力を受けて
歪む（上側後部と下側前部の部分には引っ張り応力が作
用し、上側前部と下側後部の部分には圧縮応力が作用す
る）ので、この部分に貼着されている４枚の検出素子７
もそれぞれ歪み、この歪みに対応して電気信号を出力
し、また４枚の検出素子７はブリッジ回路形式に接続さ
れているので、４枚の検出素子７よりの電気信号が合計
され、拡大されて出力され、この電気信号の出力量を重
量に変換して表示することにより、上記被計量物の重量
を計測することができる。

【００１６】次に、この発明の要旨について説明する。
即ち、製作時に荷重受体２、検出素子７の加工寸法や材
質、あるいは検出素子７の貼着位置などが理想条件と一
致しなかったため、偏荷重に対する重量表示にずれが生
じた場合には正確な計測ができないので調整する必要が
あるが、その方法を順次説明する。

【００１７】まず、秤量皿１２の片寄った部分である各
隅部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各部に荷重を順次作用させ、各
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ部における偏荷重表示値を検出する。な
お、正確な荷重の重量（例えば１０００ｇ）に対して重
量表示が多かった場合には＋とし、重量表示が少なかっ
た場合には−とし、例えばＡ，Ｂ，Ｃの各部が１ｇだけ
多かった場合には１０００ｇ＋１ｇ＝１００１ｇと実量
表示されるので、＋１表示とし、Ｄ部のみが１ｇだけ少
なかった場合には１０００ｇ−１ｇ＝９９９ｇと表示さ
れるので−１表示となる。

【００１８】このことは−１表示となったＤ部分に対す
る荷重受体２のイ部分の歪み量が他の部分に対して結果
的に少なかったためである。このため、荷重受体２のイ
部分を削り取ることにより、このイ部分の歪み量を増加
させると、Ｄ部分の重量表示が大きくなって−から＋に
変わり、このようにして偏荷重表示値に対応して荷重受
体２の所定の部分を図１の斜線部で示す如く削り取るこ
とにより、各Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの表示値を一致させるまで
調整する。そして、各Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各部分の表示値
が一致したら、全体のバランスがとれたことになるの
で、一致した表示値に対応して重量変換回路を調整する
と、偏荷重に対する計測誤差がなくなるので正確に計測
できる。このようにして、偏荷重に対する調整を行なっ
たロードセルを構成することができる。

【００１９】なお、調整方法としては上記実施例に限ら
ず、例えばＡ，Ｂの２個所が−表示になった場合にはこ
れに対応する荷重受体２の部分を削り取って、最終的に
各隅部における偏荷重表示値を一致させて調整すればよ
いし、また検出する各隅部の位置も適宜選定することが
できることは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】この発明は以上詳述したように、ロード
セルの可動端部に偏荷重を作用させても、各偏荷重に応
じてブリッジ回路の出力が変化しないように抵抗線歪素
子が貼着された面裏側の凹状面部の側部を斜めに所定量
削り取っているので、下記のような優れた効果を有す
る。

【００２１】（１）本発明のロードセルを用いて荷重計
を構成した場合、偏荷重による誤差のない正確な計量が
できる荷重計を構成できる。

【００２２】（２）また、本発明のロードセルは検出素
子が貼着された面裏側の凹状面部の側部を斜めに所定量
削り取るだけで偏荷重による誤差を調整するので、偏荷
重による重量表示の調整が極めて簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明するロードセル式荷重
計の斜視図である。

【図２】本発明の一実施例を説明するロードセル式荷重
計の側面図である。

【図３】本発明が対象とするロードセルの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ ロードセル式荷重計 ２ 荷重受体 ７ 検出素子 ９ 基板 １０ 支持部材 １１ 皿取付部材 １２ 秤量皿 Ａ 秤量皿の隅部 Ｂ 秤量皿の隅部 Ｃ 秤量皿の隅部 イ 荷重受体の削り取る部分

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の厚みで略長方形状の外形を有し、
   その中央部に略長方形状の中空部を設けるとともに、該
   中空部の上面及び下面の両側部を円弧凹状面に切削した
   荷重受体と、該荷重受体の上面及び下面の前記円弧凹状
   面に対応する部分に貼着した抵抗線歪素子とからなり、
   前記抵抗線歪素子をブリッジ回路に接続して電気的出力
   を得るように構成し、かつ前記荷重受体の一端部に支持
   部材に支持するための支持部を設けるとともに他端の可
   動端部に秤量皿を取り付けるための取付部を設けたロー
   ドセルにおいて、 前記可動端部に偏荷重を作用させても、各偏荷重に応じ
   て前記ブリッジ回路の出力が変化しないように前記抵抗
   線歪素子が貼着された面裏側の円弧凹状面部の側部を斜
   めに所定量削り取ったことを特徴とするロードセル。