JP2977278B2 - 一個構成の量産型偏平ロードセルおよびこれを組込んだ重量計 - Google Patents

一個構成の量産型偏平ロードセルおよびこれを組込んだ重量計

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JP2977278B2 JP3502758A JP50275891A JP2977278B2 JP 2977278 B2 JP2977278 B2 JP 2977278B2 JP 3502758 A JP3502758 A JP 3502758A JP 50275891 A JP50275891 A JP 50275891A JP 2977278 B2 JP2977278 B2 JP 2977278B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 この発明は、人、荷物、郵便物または台所物品の重量
を測定する重量計のような量産型重量測定装置に用い
る、正確で安価なロードセル、およびこのようなロード
セルを組込んだ重量計などの装置、特に、必ずしも限定
されないが、 (a)その構造が複数の例えば4個のロードセルの使用
を必要とし、ロードセル1個当たりの価格を最大限に下
げる必要がある重量計;または (b)その構造が例えば厚みが0.125″より小さいロー
プロファイル型(low−profile)ロードセルを必要とす
る重量計;または (a),(b)両方を必要とする重量計に関する。
2.従来技術の説明 広く使用され、特に個人の体重測定に消費者が使用す
るほとんどの電子重量計は、負荷プレート上の負荷を単
一のロードセルに伝達する一組のレバーを使用してい
る。そのロードセルは通常2つの要素で構成されてい
る。すなわち、力トランスデューサとして作用する機械
的に変形可能な要素、およびその機械的変形を負荷プレ
ート上の負荷に比例する電気信号に変換する電子ひずみ
センサである。
そのレバー機構によって、このような重量計には厚み
を最小にする必要条件が課され、その正確度が制限され
る。
重量計、特にレバーを必要とせずかつしばらくの期間
商工業に使用されたことがあるロープロファイル型構造
の重量計を製造するために、各種のより精密な原理があ
る。その原理には、硬質の負荷プレートを複数のロード
セルの上に置いて、これらのロードセルからの電気信号
を合計して該プレート上の全負荷の正確な測定値を得る
ことが含まれている。この原理を利用する消費者用およ
び商業用のポータブル電子重量計に関するいくつかの特
許が発行されている。例えばOsterlichの米国特許第4,3
35,692号、Brendelの米国特許第4,394,079号、Lockery
の米国特許第4,411,327号、Tullochの米国特許第4,739,
848号および本発明の発明者による米国特許第4,800,973
号があるが、これらの発明はどれも商業的に広く使用さ
れていない。その理由は、1つには各重量計について、
ほぼ等しい感度を有する4つの正確なロードセルを製造
するのに法外な費用がかかるからである。
上記の重量計に用いる正確な量産型ロードセルに要求
される基本的な必要条件は次のとおりである。
(a)ロードセルはこれに作用する横方向の力に対して
非感受性でなければならない; (b)与えられた重量計中のロードセルは、ほぼ等しい
感度を有し、負荷プレートが偏心負荷を受けている場
合、読み値が誤差の許容限界内に入っていることを保証
されていなければならない; (c)ロードセルの機械的要素は、組立時に、特別な機
械もしくは手動による作業を必要としてはならない; (d)ロードセルは一旦重量計に取付けられたならば、
個々に整形する必要があってはならない; (e)ロードセルは衝撃もしくは過負荷に対して保護で
きるものでなければならない。
(f)特に、ロードセルが取付けられる、単一もしくは
複数の重量計プレートの剛性が制限されている場合、ロ
ードセルは該プレートに対して強い力もしくは曲げモー
メントを生成してはならない。
(g)電子ひずみセンサは、ひずみゲージ、厚い皮膜抵
抗器もしくは半導体の場合、ロードセルの機械的要素に
簡単な方式で、例えば平らな暴露面の1つの側部に直接
結合することができなければならない。
従来技術の装置では、個々のロードセルの感度を等し
くする簡単な手段が提供されていない。感度が等しくな
いと、特に、負荷が負荷プラットホームの異なる位置に
加えられた場合、通常、測定値の繰返し性が著しく低下
する。この欠点を修正するには以下の2つの公知の方法
のうちの1つを必要とする。すなわち、 (a)ロードセルを重量計に取付けた後の各ロードセル
の手作業による校正、すなわち整形、やすり仕上げまた
は研削による、仕上げばりの寸法の変更、または (b)各ロードセルの初期感度による、各重量計中のマ
イクロプロセッサの事前プログラミングである。
上記の方法はともに、厄介で高価な方法であり、通
常、消費者指向の生産には不適である。
Tulloch、OsterlichおよびRyckmanは、ロードセルへ
の負荷が同じ一般領域内にあることを保証するナイフエ
ッジ機構を使用する場合以上に、偏心負荷のもとで正確
度を維持する手段を開示していない。これらのナイフエ
ッジ装置は、不正確であることが知られており、ナイフ
エッジのするどさは時間とともに失われる傾向がある。
本発明の発明者による以前の特許である米国特許第4,80
0,973号に記載のロープロファイル型重量計も、偏心負
荷を受けた場合に正確度を維持できないロードセルを使
用している。
BrendelとLockeryは公知の2重片持ばり装置を用いて
おり、この装置は、2つのひずみゲージを各たわみばり
上に配置し、すなわち一方のゲージを張力に暴露し、他
方のゲージを等しい大きさの圧縮力に暴露して、横方向
の力によって生成する追加のモーメントを打消すことに
よって、偏心負荷条件下で精度を維持する。
2重片持ばり装置に利用される原理は、例えばSarraz
inの米国特許第4,565,555号に詳細に記載されており、B
rendelの米国特許第4,020,686の開示事項の一部を形成
している。すなわちたわみばりに結合された2つのひず
みセンサが発する信号は、ひずみゲージの中心点におけ
る、はり上の曲げモーメントの合計に比例する。センサ
は中央ばりの主軸上、はりの中間点から等距離の点に位
置しているので、U形負荷要素の前縁を押圧する力は、
力とセンサ間の距離との積に比例する。
センサ間の距離は固定されているので、力がたわみば
りの中心に正確に位置していなくても、信号はその力に
比例する。
各ロードセルは、ホイーストンブリッジの少なくとも
1/2を形成し、4つのロードセルは例えば、そのブリッ
ジの各アーム上の2つのひずみセンサでホイーストンブ
リッジ一式を形成することができる。正確度を一層向上
させるために、2つのセンサを、たわみばりの頂部と底
部に結合させて、各ロードセルに対してホイーストンブ
リッジ一式を形成させてもよい。
しかしLockeryとBrendelが開示した実施態様に記載さ
れているロードセルは、量産には適していない。このロ
ードセルは、複数の部品を含み、かなりの、切削、研
削、ねじ立て、ねじきり、組立て、および取付け後の整
形の作業を必要とし、これらによってロードセルの生産
費用は著しく増大する。
BrendelとLockeryが記載したロードセルも、ロードセ
ルが取付けられるプレート上にかなりのモーメントを生
成する。そのため、これらプレートは、これらのモーメ
ントに耐えることができる必要がある。かような装置
は、弱いプレートもしくは非常に薄いプレートを備えた
軽量重量計に対しては不適である。
さきに考察した1つ以上の制限、すなわち横方向の力
を打消すことができないこと;ロードセルの感度を等し
くすることが困難なこと;組立てを必要とする多数の切
削された部品;衝撃と過負荷に対する保護がないこと;
およびロードセルが取付けられているプレート上にかな
りの曲げモーメントが生成することが、複数のロードセ
ルを用いる重量計のすべての公知の実施態様に見出され
ているので、有利で正確な消費者用の重量計を製造する
ことは困難であり、特に、真にポータブルな薄い軽量の
重量計を製造することは困難である。
発明の要約 従来技術の製造と正確度の制限は、この発明によって
克服され、1つ以上のロードセルを必要とする量産型重
量計に用いるのに特に適している、安価で正確なロード
セルを製造することができる。特にこの発明のロードセ
ルは、 a.(1)ひずみセンサが結合されている平らなたわみば
り, (2)内側中央部でたわみばりの一方の端部に取付け
られた平らなU形負荷要素であって、その前縁がたわみ
ばりの中央点を越えて延びており、たわみばりの中央点
をはさんで互いに対向する2点に負荷をかけることがで
きるU形負荷要素,および (3)中央部でたわみばりの他方の端部に取付けられ
た、たわみばりより幅の広い平らな取付要素であって、
硬質面上の複数の平らな突起部に固定しうる平らな取付
要素,で構成され、その結果、 たわみばりは負荷がかかると、2重片持ばりとして対
称S形に曲がり、その主軸にそってその中央点から等距
離の点に逆符号の等しい応力を生成する, 1個構成で機械的に可変形性の平らな金属部品を備
え; b.少なくとも1対のひずみセンサが、たわみばりの平坦
面の少なくとも1つの上に、そのひずみセンサの中心
が、たわみばりの主軸に実質的にそってかつたわみばり
の中央点から実質的に等距離に位置するように取付けら
れ、センサの各対はホイーストンブリッジの半分を形成
し、ロードセルに負荷がかかると名目上等しい逆の値の
信号を生成する;ロードセルである。
この発明のロードセルは、非常に高度の正確度を提供
し、例えば、非直線性、ヒステリシスおよび非繰返し性
が0.05%より小さく、しかも重量計アセンブリィに取付
けられた時の偏心的負荷の拒絶が0.1%より小さい。商
業生産されている、匹敵する性能を有するロードセルは
数100ドルという価格であるが、本発明のロードセル
は、著しく安価に例えば約2ドルで量産することができ
る。
この発明のロードセルは、横方向の負荷を打消す公知
の2重片持ばり装置を使用するため、偏心負荷を受けた
ときでもその正確度を保持する。しかし初期に開示され
た2重片持ばり装置は互いに頂部に配置されたビームを
備えているが、この発明では、単一平面の2重片持ばり
装置が創製されている。
これによって、ロードセルの機械的要素は、すべての
手作業と複雑な切削工程をなくし、1つの操作で正確に
スタンプ成形して単一の平らな金属部品にすることがで
きる。次に、第2の操作で電子ひずみセンサをたわみば
りの平坦面に接着し、電線をセンサにはんだ付けしてロ
ードセルが完成される。機械的要素が平坦であるため、
この接着操作は著しく簡単になる。
偏心負荷が加えられているときに測定値の繰返し性を
保持するために、単一の負荷プレートに取付けられた複
数のロードセルの感度はほぼ等しくなければならない。
このことは、この発明で、取付要素と負荷要素の、たわ
みばりに近い領域を、重量計のプレートに直接取付けな
いことによって達成される。このようにすることによっ
て、ロードセルの感度は、重量計プレートに取付ける前
と後で同じである。
この特徴によって、多数のロードセルを、別の操作で
ほぼ等しい感度のグループに分類して、その後に組立て
て重量計を完成させることができる。この操作には、各
ロードセルが所定の負荷を受けたときのミリボルト/ボ
ルト出力を測定してほぼ等しい出力のロードセルにグル
ープ分けすることが含まれるが、ロードセルを重量計に
一旦取付けてから、その感度を調節するために、個々の
ロードセルを整形する必要がなくなるので生産が一層簡
単になる。
複数のこのようなロードセルを使用すると、重量計の
設計と生産が著しく簡単になり、部品の数が顕著に減少
し、かつ重量計内に機械要素用の空間をほとんど必要と
しない。したがって、重量計の厚みは、使用される重量
計プレートの構造上および審美上の必要条件ならびに挿
入される電子要素と電池によってのみ決定することがで
きる。
この発明のロードセルを複数用いる代表的なロープロ
ファイル型重量計は、 a.複数のロードセル; b.ロードセルの取付要素が複数の平らな突起に固定され
る硬質の底部プレート; c.U形の負荷要素の前縁の上面に取付けられ、各ロード
セルのたわみばりの中央点をはさんで互いに対向する点
に中心がある少なくとも2つの耐衝撃性パッド; d.複数のロードセルの耐衝撃性パッドの上に載置して固
定された硬質の上部負荷プレート;および e.複数のロードセルの出力を合計し、その出力をディジ
タル信号に変換し、そのディジタル信号もポンドもしく
はキログラムに変換して、得られた重量を目視するため
に表示する電子手段と電力供給手段; で構成されている。
このような重量計では、2つのプレート間の空間は電
子要素と電池を収納するのに使用することができる。こ
の種の重量計は、例えば厚いカーペットもしくは高低の
ある面上で使用できる。というのは、底部プレートが、
ロードセルが押圧される平坦面として作動するからであ
る。
この発明のロードセルは、重量計に充分負荷が加わっ
たときに容易に曲がるので、過負荷が停止するよう作動
する調節ねじを底部プレートに設置することができる。
ロードセルと上部負荷プレートとの間のパッドは、耐衝
撃性であり、かつ上部プレートが生成する横方向の負荷
の作用を打消す。両方の装置はともにロードセルを損傷
から保護する。
この発明の偏平ロードセルは非常に薄くすることがで
きる。例えば、人間用体重計に用いるロードセルは0.10
0″より薄くし、または台所用重量計に用いるロードセ
ルは0.050″より薄くすることができ、重量計の厚みを
著しく薄くすることができる。またこの発明の偏平ロー
ドセルは、例えば1オンス位のオーダーの著しい軽量な
ので、1989年1月に発行された本発明による発明者の米
国特許第4,800,973号に開示されている重量計のような
軽重量計に有用である。
重量計に本発明のロードセルを用いる場合に、前記し
た本発明の発明者の米国特許第4,800,973号に開示した
ような、より軽量で、硬質の程度が低いかもしくは非常
に薄い重量計プレートを使う必要があるとき、次のよう
なこの発明のロードセルの改変された実施態様を使用す
ることが好ましい。すなわち、取付要素がU形要素であ
り、この取付要素は、その中央部でたわみばりの一方の
末端に取付けられ、そのU形取付要素の前縁は、U形負
荷要素の外側に、たわみばりの中央点を越えて延び、そ
の結果、U形取付要素は、硬質プレートに取付けられて
いる場合、ロードセルに負荷が加えられたときに硬質プ
レートにモーメントを生成しない。
このようなロードセルを複数使用するロープロファイ
ル型重量計は、 a.しっかりと結合された上部と底部の薄いプレートで製
造され、その2つのプレート間に複数の空洞を有する硬
質の複合負荷プレートのアセンブリ; b.負荷プレートのアセンブリの空洞内に取付けられた複
数の前記ロードセルであって、それぞれのロードセルの
U形取付要素がスペーサで上部と底部のプレートにしっ
かりと固定されてそれぞれの空洞内に浮遊しているロー
ドセル;ならびに c.それぞれのたわみばりの中央点をはさんで互いに対向
した点で、底部プレートの通孔によって各U形負荷要素
の底部に接続された浅い脚部であって、 1.U形負荷要素の前縁から下方に延びる少なくとも2
つのスペーサ、 2.底部プレートの下方における2つのスペーサの底部
に接続されたたわみばりの底部をはさんで位置する硬質
のブリッジ、および 3.そのブリッジの底部に取付けられ、たわみばりの中
心の下方の点で床部と接触する耐衝撃性パッド、からな
る脚部;ならびに d.複数のロードセルの出力を合計し、その出力をディジ
タル信号に変換し、そのディジタル信号をポンドもしく
はキログラムに変換して、得られた重量を目視するため
に表示する電子手段と電力供給手段; で構成されている。
この実施態様では、底部プレートの下方のブリッジ
は、重量計に過負荷がかかったときに下から底部プレー
トに接触することによって過負荷に対する保護作動を行
う。ブリッジの底部に取付けられた軟質材料は耐衝撃性
であり、両方の特徴によってロードセルは損傷から保護
される。
図面の簡単な説明 図1は、この発明のロードセルの実施態様の平面図で
あり、図1Aと図1Bはそれぞれ、同実施態様の側面図であ
る。
図2は、負荷がかかっている場合の図1Aの側面図で示
すロードセルの変形の概略図である。
図3は、この発明のロードセルの好ましい実施態様の
等角図である。
図4は、図3に示すロードセルの好ましい実施態様の
平面図であり、図4Aと4Bはそれぞれ同実施態様の側面図
である。
図5は、図4、4Aおよび4Bに示す複数のロードセルを
使用する重量計の好ましい実施態様の平面図であり、上
部の負荷プラットホームの一部分を切欠いて示し、4つ
のコーナーのうち3つを種々の程度の未完成状態で示し
て、追加の構造の詳細を示す図である。
図6は、図5における矢印6−6の方向の断面立面図
である。
図7は、図4、4Aおよび4Bに示すこの発明の複数のロ
ードセルを用いる重量計の、薄い他の実施態様の断面立
面図である。
好ましい実施態様の説明 まず、図1、1Aおよび図1Bに、この発明の量産型偏平
ロードセルの実施態様の全体図を示す。図1に最も良く
示されているロードセルは、3つの要素、すなわちたわ
みばりとして作用する偏平中央ビーム1、負荷を受ける
U形負荷要素2、およびロードセルを硬質プレートに固
定する幅の広い取付要素3からなる平らな装置である。
たわみばり1は、電子ひずみセンサ6と7がはりの中央
から等距離をおいて結合されている幅の狭い中央部4を
備えている。負荷要素2への負荷は、たわみばり1の中
央点を通過する直線にそって互いに直接向かいあってい
る通孔5の中心に加えられるので、たわみばり1の中央
点に曲げモーメントは全く存在しない。取付要素3は、
ねじ孔8によって硬質プレート上の複数の小さな平突出
部に固定され、その結果、ロードセルの他の部分は、硬
質プレートの上方に持上がり、ロードセルに上方から負
荷がかかると自由に下方へ曲がる。図2は、図1Aの側面
図に示すロードセルに、負荷がかかった場合の該ロード
セルの変形の概略図である。取付要素8は、ロードセル
をしっかりと固定する。ロードセルが通孔5の中心に、
等しい重量11を負荷させると、たわみばりは2重片持ば
りとして下方に曲がって対称S字形12になり、その主軸
にそってその中央点から等距離の点で等しい逆符号の応
力を受ける。図2に見られるように、たわみばりの頂部
は、中央点の左方向に伸張し、そのために引張り作用下
にあり、そしてその中央点の右方向に圧縮されて圧縮作
用下にある。
また図1は、ひずみゲージ6と7のような一対の電子
ひずみセンサを示しているが、これらのセンサは、その
中心が、たわみばり1の幅の狭い部分の一面に、たわみ
ばり1の中心から等距離でかつそのはりの幅の狭い部分
の平行な端縁から等距離の位置で結合されている。これ
らの2つのひずみゲージはホイーストンブリッジの半分
を形成し、ロードセルに負荷がかかると等しい逆符号の
信号を生成し、ひずみゲージ6は圧縮のために抵抗が減
少し、ひずみゲージ7は引張りのため、同量だけ抵抗が
増大する。これらひずみゲージの装置は、U形負荷要素
2の前縁への負荷が正確に通孔5に集中していなくて
も、または互いに正確に等しくなくても、その負荷の合
計が同じままであり、そのためロードセルが偏心負荷の
もとで正確に保持される限り、同じ結果をもたらす。た
わみばり1の端部9と10は、外側のU形負荷要素2と幅
の広い取付要素3の幅を変えて、上方もしくは下方の空
間の厚みを変えずに形成されている。これは摩擦をとこ
れによって生成するヒステリシスを防止し、ロードセル
は、重量計に取付けられたときにその元の感度を維持す
ることが可能になる。
図3、4、4Aおよび4Bは、図1、1Aおよび1Bに示す実
施態様を改良したこの発明のロードセルの好ましい実施
態様を示す。この好ましい実施態様において、ロードセ
ルを固定する幅広の取付要素はU形取付要素13である。
ねじ孔14がたわみばり1の中心を通過する直線にそって
位置している。負荷が通孔5の中心で負荷要素2に加え
られると、U形取付要素13のねじ孔14のまわりの領域
は、該領域が固定されている硬質プレートを押圧し(図
5参照)、その結果、U形取付要素13は硬質プレートに
対して強い曲げモーメントを生成しない。この構成は、
集中的な曲げモーメントを受けたときに容易に変形しう
る弱いプレートを用いている重量計の実施態様に特に適
している。
図5は本発明の複数のロードセルを組込んだ重量計の
好ましい実施態様の平面図を示す。この好ましい実施態
様には、硬質の底部プレート21の4つのコーナーに設置
された4つのロードセルがある。上部負荷プレート22は
切欠いて示され、重量計の機構の内側を示している。
上部負荷プレート22は、硬質ゴムのような硬質である
が可撓性の平らな円形パッド23の上に載置され、これら
のパッド23に接着剤で接着されている。このパッド23
は、ロードセルの負荷要素2の通孔5に嵌合し、重量計
に上方から負荷がかかると、ロードセルに加えられた負
荷を移動させて通孔5の中央に集中させる。またこれら
のパッド23は、重量が重量計に対して急激に降下したと
きに衝撃に耐え、および負荷がかかっている上部負荷プ
レート22の屈曲で生成する力のような、ロードセルに対
して横方向の力を打消す作用もする。
ロードセルはねじ24で底部プレート21に接続され、ね
じ24はロードセルを平らな突起部25に固定する。この突
起部25は、重量計プレート上のロードセルを取付けても
その感度が変化しないようにたわみばり1の端縁から離
れて設置されている。底部プレート21には、2つのねじ
穴26があり、ねじ穴26には、過負荷保護ねじとして、下
方から短いねじが挿入されている。組立て後に、この過
負荷保護ねじを調節するために、重量計は必要な最大容
量まで負荷が加えられ、過負荷保護ねじは、U形負荷要
素2のアームに到達するまで下方から締められる。次い
で、このねじは所定の位置に接着剤で固定され、その結
果、重量計の使用中、ロードセルは最大容量を越える負
荷から保護される。
図6は、この発明の好ましい実施態様の図5の直線6
−6による断面図を示す。円形バッド23が、接着剤によ
って上部負荷プレート22に接着され、空洞31の所定の位
置に保護される。また、それらはスナップ23によってロ
ードセルに接続されている。したがって、上部プレート
22を上方に力を入れて引張り、ロードセルの通孔5から
スナップ23をはずすことによって、修理のために上部プ
レート22を取外すことができ、一方同時に、プレートを
分離することなく重量計を持上げることができる。
各ロードセルの下方の底部プレート21の下には、可撓
性材料、例えば硬質ゴム製の球形断面を有する浅い脚部
32があり、その最低点はロードセルのたわみばり1の中
心線上にある。
この脚部32は、床の力をロードセルの中心に集中さ
せ、たわみばり1の中心に曲げモーメントを生成させな
い。
上部プレート22に負荷がかかると、4つの各ロードセ
ルに個々に負荷がかかり、各電子ひずみセンサは、ロー
ドセルに対する負荷に比例する信号を生成する。ロード
セルの4つの半分のブリッジは、各コーナーの半分のブ
リッジまたはそのホイーストンブリッジによって、前ホ
イーストンブリッジ構造に接続することができ、その結
果全ブリッジは4つの個々のロードセルに対する負荷の
合計に比例する信号を生成する。次いで、この信号は増
幅され、アナログ/ディジタル変換器でポンドもしくは
キログラムの読み値に変換されディジタルで表示され
る。
さらに、一層薄い垂直方向の寸法を達成することがで
きるこの発明の重量計の他の好ましい実施態様の断面図
を図7に示す。この実施態様では、上部プレート41と底
部プレート42は互いにしっかりと接続され、ロードセル
は2つのプレート間にスペーサ43と44によって固定さ
れ、リベット45で所定の位置に保持される。この実施態
様ではU形負荷要素2の通孔46が設けられ、円形脚部47
がねじ51によってU形負荷要素2に接続される。脚部47
は、底部プレート42の円形通孔52を貫通する2つの円筒
形スペーサ50の上に載置されている。
上記の脚部は2つの層で作製されており、一方は硬質
ブリッジとして作用する鋼鉄製ディスク49であり、その
下方に硬質ゴムのような可撓性材料製の平らな球面ディ
スク48がある。このディスク48は衝撃を吸収し、床から
の垂直の力をたわみばり1の中心に集中させる。この実
施態様では、その重量計は、上部プレートに対する負荷
の下方向の力よりも重量計のプレートに対する床の上方
向の力を測定する(両方の力は同じである)。
この発明のロードセルは、その寸法を変えおよび異な
る弾性率を有する各種の材料を用いることによって、一
層高いかもしくは低い最大負荷を受けるよう改変するこ
とができることは明らかである。また、その高度に単純
化された機構によって、重量計の構造をどんな形態にで
もすることができるので、このようなロードセルを用い
る重量計は形態を変えることができる。
そして、この発明のロードセルを、例えば、ベット、
椅子、運動器具、分類装置および各種コンテナーに組込
んで、これらの器具が同様に重量を測定できるようにす
ることが可能であることは明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01G 3/12 - 3/14 G01G 21/23 G01G 23/00 G01L 1/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】量産用に設計されたロープロファイル型ロ
    ードセルであって; a.(1)ひずみセンサが結合されている平らなたわみば
    り, (2)内側中央部でたわみばりの一方の端部に取付けら
    れた平らなU形負荷要素であって、その前縁がたわみば
    りの中央点を越えて延びており、たわみばりの中央点を
    はさんで互いに対向する2点に負荷をかけることができ
    るU形負荷要素,および (3)中央部でたわみばりの他方の端部に取付けられ
    た、たわみばりより幅の広い平らなU形取付要素であっ
    て、硬質プレート上の複数の平らな突起部に固定するこ
    とができるとともに、そのU形取付要素の前縁が、たわ
    みばりの中央点を越えてU形負荷要素の外側に延び、そ
    の結果、U形取付要素が、硬質プレートに取付けられる
    と、ロードセルに負荷がかかったときに硬質プレート上
    にモーメントを生成しないU形取付要素,で構成され、 その結果、たわみばりは、負荷がかかると、2重片持ば
    りとして対称S形に曲がり、その主軸にそってその中央
    点から等距離の点に逆符号の等しい応力を生成する, 薄い原料の単一片をスタンプ成形して作製した1個構成
    で機械的に可変形性の平らな金属部品を備え; b.少なくとも1対のひずみセンサが、たわみばりの平坦
    面の少なくとも1つの上に、そのひずみセンサの中心
    が、たわみばりの主軸に実質的にそってかつたわみばり
    の中央点から実質的に等距離に位置するように取付けら
    れ、センサの各対はホイーストンブリッジの半分を形成
    し、ロードセルに負荷がかかると名目上等しい逆の値の
    信号を生成する; 量産用に設計されたロープロファイル型ロードセル。
  2. 【請求項2】a.複数の前記ロードセル; b.ロードセルの取付要素が複数の平らな突起に固定され
    る硬質の底部プレート; c.U形の負荷要素の前縁の上面に取付けられ、各ロード
    セルのたわみばりの中央点をはさんで互いに対向する点
    に中心がある少なくとも2つの耐衝撃性パッド; d.複数のロードセルの耐衝撃性パッドの上に載置して固
    定された硬質の上部負荷プレート;および e.複数のロードセルの出力を合計し、その出力をディジ
    タル信号に変換し、そのディジタル信号をポンドもしく
    はキログラムに変換して、得られた重量を目視するため
    に表示する電子手段と電力供給手段; からなる、請求項1で定義したロードセルを複数用いた
    ロープロファイル型重量計。
  3. 【請求項3】a.しっかりと結合された上部と底部の薄い
    プレートで製造され、その2つのプレート間に複数の空
    洞を有する硬質の複合負荷プレートのアセンブリ; b.負荷プレートのアセンブリの空洞内に取付けられた複
    数の前記ロードセルであって、それぞれのロードセルの
    U形取付要素がスペーサで上部と底部のプレートにしっ
    かりと固定されてそれぞれの空洞内に浮遊しているロー
    ドセル;ならびに c.それぞれのたわみばりの中央点をはさんで互いに対向
    した点で、底部プレートの通孔によって各U形負荷要素
    の底部に接続された浅い脚部であって、 1.U形負荷要素の前縁から下方に延びる少なくとも2つ
    のスペーサ、 2.底部プレートの下方における2つのスペーサの底部に
    接続されたたわみばりの底部をはさんで位置する硬質の
    ブリッジ、および 3.そのブリッジの底部に取付けられ、たわみばりの中心
    の下方の点で床部と接触する耐衝撃性パッド、からなる
    脚部;ならびに d.複数のロードセルの出力を合計し、その出力をディジ
    タル信号に変換し、そのディジタル信号をポンドもしく
    はキログラムに変換して、得られた重量を目視するため
    に表示する電子手段と電力供給手段; で構成されている、請求項1で定義されたロードセルを
    複数用いたロープロファイル型重量計。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003149038A (ja) * 2001-11-15 2003-05-21 A & D Co Ltd ロードセルおよび電子体重計
JP2010230546A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 A & D Co Ltd ロードセル及びロードセル用起歪体の製造方法
EP2711109A1 (en) 2012-09-25 2014-03-26 Tanita Corporation Flexure element and weight measuring device
JP2021042970A (ja) * 2019-09-06 2021-03-18 株式会社タニタ 重量測定装置およびロードセルユニット

Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05196458A (ja) * 1991-01-04 1993-08-06 Univ Leland Stanford Jr 原子力顕微鏡用ピエゾ抵抗性片持ばり構造体
US5510581A (en) * 1994-05-18 1996-04-23 Angel; Shlomo Mass-produced flat multiple-beam load cell and scales incorporating it
US5886302A (en) * 1995-02-08 1999-03-23 Measurement Specialties, Inc. Electrical weighing scale
FR2734050B1 (fr) * 1995-05-09 1997-07-11 Seb Sa Capteur de poids autoporteur et appareil de pesage comportant de tels capteurs
DE19756719C1 (de) * 1997-12-19 1999-04-08 Sartorius Gmbh Flache batteriebetriebene Waage
US6161891A (en) * 1999-10-21 2000-12-19 Cts Corporation Vehicle seat weight sensor
JP4654486B2 (ja) * 2000-05-26 2011-03-23 パナソニック電工株式会社 体重計
US6555767B1 (en) 2000-08-22 2003-04-29 Flintec, Inc. Composite load cell
JP3548779B2 (ja) * 2001-10-12 2004-07-28 オムロン株式会社 触覚センサの感知範囲拡張構造および該構造を搭載したロボット
US6797894B2 (en) 2001-11-09 2004-09-28 Sunbeam Products, Inc. Weigh scale having unitary platform and load cell structures
WO2004055624A2 (en) * 2002-12-02 2004-07-01 Conair Corporation Weight scale control system and pad
JP2004205410A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Takata Corp 荷重センサ及びシート重量計測装置
US7244896B2 (en) * 2003-11-14 2007-07-17 Tanita Corporation Multipoint scale
AT412815B (de) * 2003-11-24 2005-07-25 Siemens Ag Oesterreich Steuergerät für ein getriebe in einem kraftfahrzeug
US7048096B2 (en) * 2003-12-08 2006-05-23 Russell Ozechowski Incremental braking apparatus and method of braking
US7204010B2 (en) * 2004-04-28 2007-04-17 Measurement Specialties, Inc. Method of making a load sensor plate
CN2874442Y (zh) * 2006-01-24 2007-02-28 中山市创源电子有限公司 一种传感器及装有这种传感器的电子秤
FR2904110B1 (fr) * 2006-07-18 2008-09-05 Seb Sa Appareil electronique de pesee
EP2160576A4 (en) * 2007-05-28 2011-09-28 Loadsense Technologies Corp MODULAR PORTABLE BALANCE SYSTEM
EP2162708A4 (en) * 2007-05-29 2011-11-16 Loadsense Technologies Corp PALETTE WITH SCALE
DE102007034899A1 (de) * 2007-07-24 2009-01-29 Soehnle Professional Gmbh & Co. Kg Waage
DE102007044225A1 (de) * 2007-09-17 2009-03-19 Liebherr-Werk Nenzing Gmbh, Nenzing Vorrichtung zum Messen mechanischer Größen, Verfahren zum Messen mechanischer Größen sowie Verwendung einer Vorrichtung zum Messen mechanischer Größen
US8554579B2 (en) 2008-10-13 2013-10-08 Fht, Inc. Management, reporting and benchmarking of medication preparation
US8664547B2 (en) * 2009-05-15 2014-03-04 Alton WERNER Platform scale using slot block load cells
ES2640129T3 (es) 2010-03-11 2017-10-31 Leifheit Ag Báscula con células de pesaje planas
DE102010014152B4 (de) * 2010-04-07 2015-12-24 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Wägezelle
US8181541B2 (en) * 2010-05-14 2012-05-22 Bertec Corporation Low profile transducer with high moment capacity
IT1401900B1 (it) 2010-06-30 2013-08-28 Milano Politecnico Cella di carico con sensori in fibra ottica a reticolo di bragg
RU2014115716A (ru) * 2011-09-19 2015-10-27 Борд Оф Риджентс Оф Дзе Юниверсити Оф Техас Систем Ударопрочные устанавливаемые на поверхности крыши датчики
DE102012101033C5 (de) 2012-02-08 2016-03-31 Leifheit Ag Personenwaage
FR2993654B1 (fr) * 2012-07-19 2014-08-08 Withings Dispositif et procede de pesage
AU2013309509A1 (en) 2012-08-31 2015-03-19 Baxter Corporation Englewood Medication requisition fulfillment system and method
JP6035492B2 (ja) * 2012-09-25 2016-11-30 株式会社タニタ 重量測定装置
JP5990816B2 (ja) * 2012-09-25 2016-09-14 株式会社タニタ 重量測定装置およびロードセル
EP3346444B1 (en) 2012-10-26 2020-09-23 Baxter Corporation Englewood Improved image acquisition for medical dose preparation system
WO2014065872A1 (en) 2012-10-26 2014-05-01 Baxter Corporation Englewood Improved work station for medical dose preparation system
WO2014081830A2 (en) * 2012-11-20 2014-05-30 Carematix, Inc. Body weight measuring techniques
JP2014109438A (ja) * 2012-11-30 2014-06-12 Minebea Co Ltd 起歪体、ロードセル、及び計量装置
FR3000544B1 (fr) * 2013-01-02 2015-11-27 Withings Dispositif de pesage multi-fonction
JP5728745B2 (ja) * 2013-03-27 2015-06-03 株式会社タニタ 起歪体、ロードセルおよび重量測定装置
US9032817B2 (en) 2013-10-05 2015-05-19 Bertec Limited Low profile load transducer
US9404823B1 (en) * 2013-10-05 2016-08-02 Bertec Limited Load transducer and force measurement assembly using the same
US11262258B2 (en) 2013-10-05 2022-03-01 Bertec Limited Force measurement system
US9778119B2 (en) 2013-10-05 2017-10-03 Bertec Limited Load transducer and force measurement assembly using the same
US10765936B2 (en) 2013-10-05 2020-09-08 Bertec Limited Force measurement system
US11054325B2 (en) 2013-10-05 2021-07-06 Bertec Limited Force measurement system
US11604106B2 (en) 2013-10-05 2023-03-14 Bertec Limited Force measurement assembly
US10126186B2 (en) 2013-10-05 2018-11-13 Bertec Limited Load transducer system configured to correct for measurement errors in the output forces and/or moments of the system
US10527508B2 (en) 2013-10-05 2020-01-07 Bertec Limited Force measurement system and a method of calibrating the same
GB2519293B (en) 2013-10-15 2017-11-15 Bedsense Ltd A weight sensing method and system
US10365149B2 (en) 2013-10-15 2019-07-30 Bedsense Limited Bed based weight sensors for physiological analysis
SG10202006464RA (en) 2014-06-30 2020-08-28 Baxter Corp Englewood Managed medical information exchange
US11575673B2 (en) 2014-09-30 2023-02-07 Baxter Corporation Englewood Central user management in a distributed healthcare information management system
US11107574B2 (en) 2014-09-30 2021-08-31 Baxter Corporation Englewood Management of medication preparation with formulary management
US9494459B2 (en) * 2014-11-30 2016-11-15 Portal 724, LLC Self-leveling scale
EP3227851A4 (en) 2014-12-05 2018-07-11 Baxter Corporation Englewood Dose preparation data analytics
AU2016226164A1 (en) 2015-03-03 2017-10-19 Baxter Corporation Englewood Pharmacy workflow management with integrated alerts
US10309823B2 (en) 2016-01-08 2019-06-04 Withings Thin weighing scale with a sandwich structure
JP6097966B1 (ja) * 2016-03-16 2017-03-22 ミネベアミツミ株式会社 荷重検出器、及び荷重検出システム
WO2017194747A1 (en) 2016-05-12 2017-11-16 Naked Labs Austria Gmbh Motor driven turntable with integrated electronic scale
CN106017622B (zh) * 2016-06-29 2018-11-20 张雅冰 一种薄片式重量传感器
US10151623B2 (en) * 2016-07-28 2018-12-11 Hall Labs, Llc Thin weight scale
WO2018106768A1 (en) * 2016-12-07 2018-06-14 Mts Systems Corporation Impact sensor body having flexure member
WO2019220400A1 (en) * 2018-05-16 2019-11-21 Shekel Scales (2008) Ltd Weighing load cells and arrangements employing them in shelves
CN112219093A (zh) 2018-06-06 2021-01-12 磅秤 (2008)有限公司 用于对货架上的产品称重的系统和方法
CN108627290A (zh) * 2018-06-07 2018-10-09 广西大学 一种提高桥梁应变监测灵敏度的方法
WO2020003221A1 (en) 2018-06-28 2020-01-02 Shekel Scales (2008) Ltd Systems and methods for weighing products on a shelf
JP6999586B2 (ja) * 2019-01-28 2022-01-18 日本電産コパル電子株式会社 弾性体とそれを用いた力覚センサ
US10969267B1 (en) * 2019-03-01 2021-04-06 Amazon Technologies, Inc. Parallel planar weight sensing device
US11850078B1 (en) 2020-01-04 2023-12-26 Bertec Corporation Force measurement system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL297912A (ja) * 1964-08-07
JPS5856424B2 (ja) * 1978-03-22 1983-12-14 横河電機株式会社 力変換器
US4289036A (en) * 1980-03-24 1981-09-15 Terra Tek, Inc. Gauge for measuring the mouth opening displacement of fracture toughness test specimens
DE3232817C1 (de) * 1982-09-03 1988-09-08 Endress U. Hauser Gmbh U. Co, 7867 Maulburg Biegefeder
CA1216312A (en) * 1983-05-19 1987-01-06 Stephen A. Patoray Load cell apparatus
DE3802153A1 (de) * 1988-01-26 1989-08-03 Soehnle Waagen Gmbh & Co Kraftmesselement fuer eine waage
US4848493A (en) * 1988-10-20 1989-07-18 Revere Corporation Of America Load sensing structure for weighing apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003149038A (ja) * 2001-11-15 2003-05-21 A & D Co Ltd ロードセルおよび電子体重計
JP2010230546A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 A & D Co Ltd ロードセル及びロードセル用起歪体の製造方法
EP2711109A1 (en) 2012-09-25 2014-03-26 Tanita Corporation Flexure element and weight measuring device
US9151659B2 (en) 2012-09-25 2015-10-06 Tanita Corporation Flexure element where the gap between the first arm and the second arm or between an arm and the strain generating region are equal to or smaller than one half the thickness
JP2021042970A (ja) * 2019-09-06 2021-03-18 株式会社タニタ 重量測定装置およびロードセルユニット
JP7244081B2 (ja) 2019-09-06 2023-03-22 株式会社タニタ 重量測定装置およびロードセルユニット

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05505670A (ja) 1993-08-19
WO1991009286A1 (en) 1991-06-27
US4993506A (en) 1991-02-19
EP0505493B1 (en) 1995-08-30
EP0505493A1 (en) 1992-09-30
DE69022068D1 (de) 1995-10-05
ATE127219T1 (de) 1995-09-15
DE69022068T2 (de) 1996-05-09
EP0505493A4 (en) 1993-08-04

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