JP3225993U - ロードセルの支持構造及び吊秤 - Google Patents

Abstract

【課題】吊下げ構成の構築に熟練を要することなく、且つ、吊下げ構成の経時的変化が生じても常にロードセルを水平に支持して正確な重量計測を行うことができるロードセルの支持構造を提供する。【解決手段】ロバーバル型ロードセル１９の起歪体２１の左側端部２１Ａには上側支持フレーム２７が片持ち状態で固定されており、その上側吊下げ片２７ｃには上吊下げ具１５が取り付けられている。起歪体２１の右側端部２１Ｂには下側支持フレーム２９が片持ち状態で固定されており、その下側吊下げ片２９ｃには下吊下げ具３３が取り付けられている。上吊下げ具１５は例えばビニールハウスの丸棒状の補強材３４に係止され、下吊下げ具３３にはトマト栽培のポットが吊り下げられる。上側支持フレーム２７と下側支持フレーム２９は起歪体２１に点対称に配置されており、ロードセル１９は常に水平に支持される。【選択図】 図２

Description

本考案は、ロードセルの支持構造及びこれを備えた吊秤に関するものである。

この種の吊秤は、例えば、トマトなどのポット式養液栽培システムにおける重量モニタリングに用いられている。同時期に植えられた多数のポット栽培植物に液肥を供給する場合、全てのポットの重量を測定せずに１つ又は幾つかのポットの重量を吊秤で測定し、その測定結果を基準にして全ポットへの重量換算の液肥供給量を決定している。
この種の吊秤の構造としては、例えば特許文献１に開示されているように、単一の支持フレームの下端部にビーム型のロードセルを支持し、支持フレームの上端に吊下げ具を設けるとともに、ロードセルに被計量物を吊り下げるための吊下げフックを設けたものが知られている。

ロードセルのタイプとしては、上記のビーム型の他に、例えば特許文献２に開示されているように、左右方向に延びる直方体状の金属弾性体に一対の連通した湾曲形状の貫通孔を形成してなる起歪体と、貫通孔の存在によって薄肉となった部分（起歪部）の外面に貼り付けられた４枚のストレインゲージ（歪ゲージ）とを備えたロバーバル型が知られている。
このタイプにおいても、ロードセルは閉じた枠体（筐体）内に非対称形状の支持部材を介して固定されている。

測定原理は、負荷時の起歪部の歪みによるストレインゲージの抵抗変化を電圧に変換して増幅し、さらに電圧の変化をコントローラで重量値に演算処理して液肥供給装置を制御するようになっている。

実開平４−４９８３０号公報 特開２０１２−６３３０７号公報

例えばビニールハウス内で植物が植えられたポットの重量をモニタリングする場合、ビニールハウスのフレーム（躯体）に横架された丸棒部材に吊下げ具を引っ掛けて吊秤を吊り下げ、下端側の吊下げフックにポットを吊り下げて計ることが行われている。
この場合、ロードセルが水平で被計量物の重量が垂直に掛からなければ、正確な計測結果は得られない。
しかしながら、上記のように単一の閉じた枠体内にロードセルを支持（固定）したり非対称形状の支持部材で支持したりする従来の構成では、ロードセルの水平精度が吊秤を吊り下げるための部材（丸棒部材）及び枠体の固定精度（姿勢精度）に左右されることを避けられない。
このため、ロードセルを水平に支持するための吊下げ構成の構築には熟練が必要で専門業者に頼らざるを得ず、時間と費用が掛かっていた。

本考案は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、吊下げ構成の構築に熟練を要することなく、且つ、吊下げ構成の経時的変化が生じても常にロードセルを水平に支持して正確な重量計測を行うことができるロードセルの支持構造及び吊秤の提供を、その目的とする。

本考案は、上記目的を達成するために為されたものであり、請求項１の考案は、左右方向に延びる起歪体と該起歪体の薄肉部に貼着された複数の歪ゲージとを備えたロードセルを支持するロードセルの支持構造であって、前記起歪体の左右方向の一端部に片持ち固定される上側支持フレームと、該上側支持フレームに取り付けられ、前記ロードセルを吊り下げるための上吊下げ具と、前記起歪体の左右方向の他端部に片持ち固定される下側支持フレームと、該下側支持フレームに取り付けられ、被計量物を吊り下げるための下吊下げ具とを有し、前記上側支持フレームと前記下側支持フレームは、前記起歪体の点対称位置を基準に１８０°回転させたときに重なる形状を有し、前記上吊下げ具と前記下吊下げ具の取り付け位置は前記起歪体の左右方向の中心線上に位置していることを特徴とするロードセルの支持構造である。

請求項２の考案は、請求項１に記載したロードセルの支持構造において、前記ロードセルがロバーバル型であることを特徴とするロードセルの支持構造である。

請求項３の考案は、請求項１または２に記載したロードセルの支持構造において、前記上側支持フレームは、前記起歪体の前記一端部の下面に固定される上側固定片と、該上側固定片から上方に直角に折れて前記一端部の側面に第１の間隔を介して平行に延びる上側垂直片と、該上側垂直片から直角に折れて前記起歪体の前記他端部側へ前記起歪体の上面に第２の間隔を介して平行に延びる上側吊下げ片とを有し、前記下側支持フレームは、前記起歪体の前記他端部の上面に固定される下側固定片と、該下側固定片から下方に直角に折れて前記他端部の側面に前記第１の間隔を介して平行に延びる下側垂直片と、該下側垂直片から直角に折れて前記起歪体の前記一端部側へ前記起歪体の下面に前記第２の間隔を介して平行に延びる下側吊下げ片を有していることを特徴とするロードセルの支持構造である。

請求項４の考案は、請求項３に記載したロードセルの支持構造において、前記第２の間隔は前記第１の間隔よりも大きいことを特徴とするロードセルの支持構造である。

請求項５の考案は、請求項１から４のいずれかに記載したロードセルの支持構造において、前記上吊下げ具と前記下吊下げ具が、それぞれアイボルト及びナットと、前記アイボルトのリング部に着脱自在に連結されるカラビナとからなることを特徴とするロードセルの支持構造である。

請求項６の考案は、請求項１から５のいずれかに記載したロードセルの支持構造を備えた吊秤である。

請求項７の考案は、請求項６に記載した吊秤において、前記上吊下げ具と前記下吊下げ具とを外部に露出させた状態で前記ロードセルを覆うケーシングを有し、前記上側支持フレームは前記上吊下げ具で前記ケーシングに一体に固定され、前記ケーシングの下面に前記下吊下げ具を収容する収容穴が設けられて前記下側支持フレームは前記ケーシングに対して非固定となっていることを特徴とする吊秤である。

本考案によれば、吊下げ構成の構築に熟練を要することなく、且つ、吊下げ構成の経時的変化が生じても常にロードセルを水平に支持して正確な重量計測を行うことができるロードセルの支持構造及び吊秤を提供することができる。

本考案の実施の形態に係る吊秤の一部省略の斜視図である。 図１で示した吊秤のケーシングを除いた状態の斜視図である。 図１で示した吊秤のケーシングの分解斜視図である。 図１で示した吊秤の概要縦断面図である。 図１で示した吊秤の使用環境の一例を示すビニールハウスの概要平面図である。 図５で示したビニールハウスにおける、図１で示した吊秤を用いた液肥供給システムを示す図である。

以下、本考案の実施の形態について図を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る吊秤１は、防滴を目的としたケーシング３と、該ケーシング３内に設けられたロバーバル型のロードセル１９（図２参照、図１では図示を省略）等を有している。
ケーシング３の一側面の外側には、ロードセル１９に貼り付けられた歪ゲージとしてのストレインゲージ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ（図２、図４参照）からの歪み信号をホイートストンブリッジ回路で電圧に変換する中継器５が取り付けられている。中継器５は止めネジ６でケーシング３に固定されているとともに、不図示の複数のネジで固定された開閉蓋を有している。

ロードセル１９から延びる、各ストレインゲージ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄからの信号線を束ねたケーブル７はケーシング３の底面に形成されたスリット状の隙間９から外部に引き出されて中継器５の入力側端子部に接続されている。
中継器５の出力側端子部からは電圧に変換された信号を送信するケーブル１１が延びており、コントローラ１３に接続されている。コントローラ１３は入力された電圧信号に基づいて演算処理を行い、適正な液肥重量を算出し、これに基づいて後述する液肥供給装置５７（図６参照）を制御する。
図１において、符号１５はロードセル１９を吊り下げるための上吊下げ具を、１７はリベットを示している。

図２に示すように、ロードセル１９は、左右方向（Ｘ方向）に延びる直方体状の外郭を有する起歪体２１と、該起歪体２１に貼り付けられた４枚のストレインゲージ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄとを有している。
起歪体２１は、アルミニウムで形成された金属弾性体であり、そのＸ方向の中央部には、一対の連通した湾曲形状の貫通孔２５が形成されている。各ストレインゲージ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、Ｘ方向と直交するＹ方向に貫通する貫通孔２５の存在によって薄肉となった部分（起歪部）の外面に貼り付けられている。各ストレインゲージ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが貼り付けられる起歪体２１の上面２１ａ及び下面２１ｂはＸ方向の所定範囲に亘って段差を有するように面取りされている。

起歪体２１の左右方向の一端部である左側端部２１Ａには上側支持フレーム２７が片持ち状態で固定されており、他端部である右側端部２１Ｂには下側支持フレーム２９が同じく片持ち状態で固定されている。
上側支持フレーム２７は、起歪体２１の左側端部２１Ａの下面２１Ａ−１に沿って固定された上側固定片２７ａと、該上側固定片２７ａから上方に直角に折れて左側端部２１Ａの側面２１Ａ−２に第１の間隔ｄ１を介して平行に延びる上側垂直片２７ｂと、該上側垂直片２７ｂから直角に折れて起歪体２１の右側端部２１Ｂ側へ起歪体２１の上面２１ａに第２の間隔ｄ２（＞ｄ１）を介して平行に延びる上側吊下げ片２７ｃとを有している。

下側支持フレーム２９も同様に、起歪体２１の右側端部２１Ｂの上面２１Ｂ−１に沿って固定された下側固定片２９ａと、該下側固定片２９ａから下方に直角に折れて右側端部２１Ｂの側面２１Ｂ−２に平行に第１の間隔ｄ１を介して延びる下側垂直片２９ｂと、該下側垂直片２９ｂから直角に折れて起歪体２１の左側端部２１Ａ側へ起歪体２１の下面２１ｂに第２の間隔ｄ２を介して平行に延びる下側吊下げ片２９ｃとを有している。
下側支持フレーム２９は、起歪体２１の右側端部２１Ｂの上面２１Ｂ−１に２本の止めネジ３１で固定されており、上側支持フレーム２７も同様に起歪体２１の左側端部２１Ａの下面２１Ａ−１に２本の止めネジ３１で固定されている。

上側支持フレーム２７の上側吊下げ片２７ｃにはロードセル１９を吊り下げるための上吊下げ具１５が取り付けられており、下側支持フレーム２９の下側吊下げ片２９ｃには被計量物（ここではポット）を吊り下げるための下吊下げ具３３が取り付けられている。
上側支持フレーム２７、上吊下げ具１５、下側支持フレーム２９及び下吊下げ具３３により、ロードセル１９の支持構造２が構成されている。
ロードセル１９は、ビニールハウスの躯体に横架された丸棒状の補強材３４に上吊下げ具１５を介して吊り下げられる。図２において、符号３５は下吊下げ具３３にポットを吊り下げるための紐又はワイヤを示している。

ロードセル１９に対する防滴を担うケーシング３は、図３に示すように、上吊下げ具１５が取り付けられるコ字形のケーシング本体３７と、該ケーシング本体３７のＹ方向の両側面を覆う前側板３９及び後側板４１とを有している。中継器５は後側板４１に固定されている。
ケーシング本体３７は、上吊下げ具１５のネジ軸４５ｃ（図４参照）の挿通孔３７ａを有する天板３７ｂと、左右の側板３７ｃ、３７ｄとを有している。左側板３７ｃは前側板３９と後側板４１を固定するための一対の固定片３７ｅを有している。固定片３７ｅにはリベット挿通孔３７ｆが形成されている。左側板３７ｃの下端部３７ｇは内方へＬ字状に折り曲げられている。
右側板３７ｄも左側板３７ｃと同様の構成を有している。

前側板３９は４箇所にリベット挿通孔３９ａを有しており、下端部３９ｂは内方へＬ字状に折り曲げられている。下端部３９ｂのＸ方向の中央部には、下吊下げ具３３の上下方向の変位を許容する収容穴４３（図１参照）の一方４３ａが形成されている。
後側板４１も同様に、４箇所にリベット挿通孔４１ａを有しており、下端部４１ｂは内方へＬ字状に折り曲げられている。下端部４１ｂのＸ方向の中央部には、下吊下げ具３３の上下方向の変位を許容する収容穴４３の他方４３ｂが形成されている。また、後側板４１には、中継器５を固定するためのネジ孔４１ｃが形成されている。
ケーシング３を箱状に組み合わせたとき、前側板３９の下端部３９ｂと後側板４１の下端部４１ｂは、左右の側板３７ｃ、３７ｄの下端部３７ｇの下側に位置する。
前側板３９の下端部３９ｂと後側板４１の下端部４１ｂのＹ方向の幅の合計は、ケーシング本体３７の同方向の幅よりも小さく設定されており、これによってＸ方向に延びるスリット状の隙間９が形成されるようになっている。

図４に示すように、上吊下げ具１５は、アイボルト４５と、これに螺合するナット４７と、カラビナ４９とから構成されている。
アイボルト４５は、リング部４５ａと、軸部４５ｂと、軸部４５ｂから一体に延びるネジ軸４５ｃを有しており、カラビナ４９はリング部４５ａに着脱自在に連結されている。カラビナ４９を有する構成とすることによって、丸棒状の補強材３４の任意の位置にロードセル１９をワンタッチ操作で吊り下げることができる。
下吊下げ具３３も上吊下げ具１５と同様の構成を有している。カラビナ４９を有する構成とすることによって、ポットをワンタッチ操作で吊り下げることができる。

ストレインゲージ２３ａ、２３ｃによって伸長歪みが検知され、ストレインゲージ２３ｂ、２３ｄによって圧縮歪みが検知される。これらの検知信号は中継器５を介してコントローラ１３へ送られる。
上側支持フレーム２７と下側支持フレーム２９は、起歪体２１の点対称位置（対角線ＣＬ１とＣＬ２との交点Ｐ）を基準に１８０°回転させたときに重なる形状を有している。
これは、交点Ｐを中心にロードセル１９を１８０°回転させたときに、上側支持フレーム２７の元の形状（回転する前の形状）に下側支持フレーム２９が重なり、下側支持フレーム２９の元の形状（回転する前の形状）に上側支持フレーム２７が重なるという意味である。
そして、上側支持フレーム２７に対する上吊下げ具１５の取り付け位置と、下側支持フレーム２９に対する下吊下げ具３３の取り付け位置は、起歪体２１のＸ方向の中心線ＣＬ０上に位置している。

また、上側支持フレーム２７は上吊下げ具１５によってケーシング本体３７に一体に固定されているが、下吊下げ具３３を一体に有する下側支持フレーム２９は、ケーシング本体３７に対してフリーとなっている。
すなわち、ケーシング本体３７の底面に形成された収容穴４３は、下吊下げ具３３のアイボルト４５の軸部４５ｂの外径よりも大きい幅を有しており、下吊下げ具３３の上下方向の移動（変位）が許容されている。この構成により、下側支持フレーム２９はケーシング３に対して非固定となっている。
このため、丸棒状の補強材３４が水平でなくてその影響をケーシング本体３７が受けたとしても、起歪体２１に点対称に配置された上側支持フレーム２７と下側支持フレーム２９の弾性変形によってロードセル１９は常に水平に支持されることになる。
これにより、吊下げ構成の構築状態の優劣に拘わらず、常に正確な重量を計測することができる。従って、ロードセル１９を水平に支持するための吊下げ構成の構築に熟練を要する必要はなく、専門業者に頼らなくてもよいので、そのための費用が掛からず、ダウンタイムも回避することができる。

本実施の形態では、上側支持フレーム２７と下側支持フレーム２９には、厚さ１ｍｍのステンレス材（ＳＵＳ３０４）を使用しており、定格荷重は１０ｋｇ程度となっている。

図５及び図６を参照して、本実施の形態に係る吊秤１の使用例を説明する。
図５はトマトの養液栽培のビニールハウスを示す概要平面図である。ビニールハウス５１の内部には、複数のベッド５３が配置されており、各ベッド５３にはトマトを養液栽培するためのポット５５が多数配置されている。各ポット５５はココヤシ繊維からなる培地を有している。
ビニールハウス５１のベースとしての躯体５８間には、丸棒状の補強材３４が複数横架されている。各ポット５５には図６に示す液肥供給装置５７からパイプ５９を介して液肥が供給されるようになっている。図６において、符号６０は養液栽培の植物（トマト）を示している。なお、図６ではケーシング３は省略している。

作業者が任意の補強材３４に吊秤１を吊り下げてその下方に位置するポット５５の重量を計ると（モニタリング）、そのデータ（電圧変換値）はコントローラ１３へ送られ、コントローラ１３はこのデータに基づいてポット５５の重量を算出し、これに適した（生育状態に適した）液肥が供給されるように液肥供給装置５７を制御する。具体的には液肥供給装置５７の不図示のポンプの駆動時間を制御する。ケーシング３の外面に算出された重量値を表示する液晶表示部を設けてもよい。
ポット重量のモニタリングは、１つのポットで行ってもよく、２〜３のポットの重量を計ってその平均値を基準とするようにしてもよい。

以上、本考案の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲における設計の変更があっても考案に含まれる。
例えば、上吊下げ具１５と下吊下げ具３３の構成は上記のアイボルト４５とカラビナ４９の組み合わせに限らず、単に鈎形のフックとしてもよい。
また、上側支持フレーム２７と下側支持フレーム２９の材質や定格荷重も上記に限定されない。
また、防滴の必要がない環境下での使用においては、ケーシング３は設けなくてもよい。

１…吊秤 ２…ロードセルの支持構造 ３…ケーシング
１５…上吊下げ具 １９…ロードセル ２１…起歪体
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ…歪ゲージとしてのストレインゲージ
２７…上側支持フレーム ２７ａ…上側固定片 ２７ｂ…上側垂直片
２７ｃ…上側吊下げ片 ２９…下側支持フレーム ２９ａ…下側固定片
２９ｂ…下側垂直片 ２９ｃ…下側吊下げ片 ３３…下吊下げ具
３４…補強材 ４３…収容穴 ４５…アイボルト ４５ａ…リング部
４７…ナット ４９…カラビナ ５５…被計量物としてのポット
ＣＬ０…中心線 ｄ１…第１の間隔 ｄ２…第２の間隔

請求項５の考案は、請求項１から４のいずれかに記載したロードセルの支持構造において、前記上吊下げ具と前記下吊下げ具が、それぞれアイボルト及びナットと、前記アイボルトのリング部に連結されるカラビナとからなることを特徴とするロードセルの支持構造である。

Claims (7)

1. 左右方向に延びる起歪体と該起歪体の薄肉部に貼着された複数の歪ゲージとを備えたロードセルを支持するロードセルの支持構造であって、
   前記起歪体の左右方向の一端部に片持ち固定される上側支持フレームと、該上側支持フレームに取り付けられ、前記ロードセルを吊り下げるための上吊下げ具と、前記起歪体の左右方向の他端部に片持ち固定される下側支持フレームと、該下側支持フレームに取り付けられ、被計量物を吊り下げるための下吊下げ具とを有し、前記上側支持フレームと前記下側支持フレームは、前記起歪体の点対称位置を基準に１８０°回転させたときに重なる形状を有し、前記上吊下げ具と前記下吊下げ具の取り付け位置は前記起歪体の左右方向の中心線上に位置していることを特徴とするロードセルの支持構造。
2. 請求項１に記載したロードセルの支持構造において、
   前記ロードセルがロバーバル型であることを特徴とするロードセルの支持構造。
3. 請求項１または２に記載したロードセルの支持構造において、
   前記上側支持フレームは、前記起歪体の前記一端部の下面に固定される上側固定片と、該上側固定片から上方に直角に折れて前記一端部の側面に第１の間隔を介して平行に延びる上側垂直片と、該上側垂直片から直角に折れて前記起歪体の前記他端部側へ前記起歪体の上面に第２の間隔を介して平行に延びる上側吊下げ片とを有し、前記下側支持フレームは、前記起歪体の前記他端部の上面に固定される下側固定片と、該下側固定片から下方に直角に折れて前記他端部の側面に前記第１の間隔を介して平行に延びる下側垂直片と、該下側垂直片から直角に折れて前記起歪体の前記一端部側へ前記起歪体の下面に前記第２の間隔を介して平行に延びる下側吊下げ片を有していることを特徴とするロードセルの支持構造。
4. 請求項３に記載したロードセルの支持構造において、
   前記第２の間隔は前記第１の間隔よりも大きいことを特徴とするロードセルの支持構造。
5. 請求項１から４のいずれかに記載したロードセルの支持構造において、
   前記上吊下げ具と前記下吊下げ具が、それぞれアイボルト及びナットと、前記アイボルトのリング部に着脱自在に連結されるカラビナとからなることを特徴とするロードセルの支持構造。
6. 請求項１から５のいずれかに記載したロードセルの支持構造を備えた吊秤。
7. 請求項６に記載した吊秤において、
   前記上吊下げ具と前記下吊下げ具とを外部に露出させた状態で前記ロードセルを覆うケーシングを有し、前記上側支持フレームは前記上吊下げ具で前記ケーシングに一体に固定され、前記ケーシングの下面に前記下吊下げ具を収容する収容穴が設けられて前記下側支持フレームは前記ケーシングに対して非固定となっていることを特徴とする吊秤。

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