JP3232423B2 - 計量機の改良 - Google Patents
計量機の改良Info
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- JP3232423B2 JP3232423B2 JP24628093A JP24628093A JP3232423B2 JP 3232423 B2 JP3232423 B2 JP 3232423B2 JP 24628093 A JP24628093 A JP 24628093A JP 24628093 A JP24628093 A JP 24628093A JP 3232423 B2 JP3232423 B2 JP 3232423B2
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- Japan
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- load cell
- load
- force sensor
- force
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
- G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
- G01G3/16—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of frequency of oscillations of the body
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G21/00—Details of weighing apparatus
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、天秤型の計量機に関
し、特に、計量機の天秤皿にのせられた荷重を検出する
ために振動ビーム型力センサーを用いるタイプの計量機
に関する。
し、特に、計量機の天秤皿にのせられた荷重を検出する
ために振動ビーム型力センサーを用いるタイプの計量機
に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】振動ビーム型力センサ
ーは周知であり、基本的に、両端に取付けられた圧電式
トランスジューサによって撓み振動せしめられるビーム
から成る。その振動数は、ビームの張力の変化に応答し
て変化し、その変化が測定されて、加えられた張力の大
きさの測定値を表示する。この種のセンサーは、しばし
ば、ロバーバル機構と称される機構と連携して用いられ
る。しかしながら、近年、機械をできる限りコンパクト
にするというのが一般的趨勢であり、現在計量機に用い
られているロバーバル機構は、背が高過ぎて、現代の背
の低い機械に使用するには適さない。従って、本発明の
目的は、振動ビーム型力センサーを用いた背の低いロー
ドセルを提供することである。
ーは周知であり、基本的に、両端に取付けられた圧電式
トランスジューサによって撓み振動せしめられるビーム
から成る。その振動数は、ビームの張力の変化に応答し
て変化し、その変化が測定されて、加えられた張力の大
きさの測定値を表示する。この種のセンサーは、しばし
ば、ロバーバル機構と称される機構と連携して用いられ
る。しかしながら、近年、機械をできる限りコンパクト
にするというのが一般的趨勢であり、現在計量機に用い
られているロバーバル機構は、背が高過ぎて、現代の背
の低い機械に使用するには適さない。従って、本発明の
目的は、振動ビーム型力センサーを用いた背の低いロー
ドセルを提供することである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、基板に取付けられた一端と、力付加手段
に連結された他端を有しており、使用において、荷重が
該力付加手段に加えられ、該力付加手段から該他端に垂
直方向に加えられたとき、歪曲されるようになされたロ
ードセルであって、前記基板に平行な平面内に位置する
振動ビーム型力センサーを備えており、前記力付加手段
に加えられた荷重によって生じた垂直方向の力が該振動
ビーム型力センサーに対する水平方向の力に変換される
ように構成されたことを特徴とするロードセルを提供す
る。本発明のロードセルは、一体の金属片から機械加工
によって形成することが好ましい。
決するために、基板に取付けられた一端と、力付加手段
に連結された他端を有しており、使用において、荷重が
該力付加手段に加えられ、該力付加手段から該他端に垂
直方向に加えられたとき、歪曲されるようになされたロ
ードセルであって、前記基板に平行な平面内に位置する
振動ビーム型力センサーを備えており、前記力付加手段
に加えられた荷重によって生じた垂直方向の力が該振動
ビーム型力センサーに対する水平方向の力に変換される
ように構成されたことを特徴とするロードセルを提供す
る。本発明のロードセルは、一体の金属片から機械加工
によって形成することが好ましい。
【０００４】本発明の１つの特徴によれば、前記振動ビ
ーム型力センサーは、該ロードセルを貫通したキャビテ
ィ内に取付けられ、該力センサーの、該ロードセルの前
記他端に近い側の端部は、実質的に垂直に延長した引張
リンクを介して該他端に連結された該ロードセルの一部
分に固定され、該引張リンクは、該力センサーの該固定
端と、該ロードセルの、荷重が加えれる点との間に配置
される。
ーム型力センサーは、該ロードセルを貫通したキャビテ
ィ内に取付けられ、該力センサーの、該ロードセルの前
記他端に近い側の端部は、実質的に垂直に延長した引張
リンクを介して該他端に連結された該ロードセルの一部
分に固定され、該引張リンクは、該力センサーの該固定
端と、該ロードセルの、荷重が加えれる点との間に配置
される。
【０００５】本発明の他の特徴によれば、前記引張リン
クを介して前記他端に連結された該ロードセルの前記一
部分は、前記力センサーの下で、該力センサーの両固定
端の間に位置するピボットを介して該ロードセルの前記
取付け端に連結される。好ましい実施例では、前記引張
リンク及びピボットは、いずれも、該ロードセルを貫通
して機械加工によって形成される。
クを介して前記他端に連結された該ロードセルの前記一
部分は、前記力センサーの下で、該力センサーの両固定
端の間に位置するピボットを介して該ロードセルの前記
取付け端に連結される。好ましい実施例では、前記引張
リンク及びピボットは、いずれも、該ロードセルを貫通
して機械加工によって形成される。
【０００６】
【実施例】図１を参照すると、ロバーバル機構の形とし
たロードセル１１と、ロードセル１１の上方に皿支持部
材１２によって支持された天秤皿即ち力付加手段１０か
ら成る在来型の計量機が示されている。ロードセル（単
に「セル」とも称する）１１は、適当な金属で形成さ
れ、基本的に、一端において蝶着された平行四辺形の形
である。即ち、セル１１は、その一端１４だけにおいて
基板１３に枢動自在に取付けられている。図から分かる
ように、セル１１の大部分が基板１３を覆って片持式に
張出している。皿支持部材１２は、セル１１の、該セル
の取付け部１４とは反対側の端部に取付けられている。
たロードセル１１と、ロードセル１１の上方に皿支持部
材１２によって支持された天秤皿即ち力付加手段１０か
ら成る在来型の計量機が示されている。ロードセル（単
に「セル」とも称する）１１は、適当な金属で形成さ
れ、基本的に、一端において蝶着された平行四辺形の形
である。即ち、セル１１は、その一端１４だけにおいて
基板１３に枢動自在に取付けられている。図から分かる
ように、セル１１の大部分が基板１３を覆って片持式に
張出している。皿支持部材１２は、セル１１の、該セル
の取付け部１４とは反対側の端部に取付けられている。
【０００７】セル１１の中央部分は、空隙１５を画定す
るように切欠されている。図示の実施例では、空隙１５
は、ほぼＺ字形に類似している。３本ビーム式力センサ
ー１６が、空隙１５内に配置され、頂部センサー取付具
１７と、底部センサー取付具１８によってセル１１に取
付けられ、セル１１に荷重がかけられていないときで
も、緊張状態に保持されている。天秤皿１０に荷重が載
せられると、セル１１は、それにかけられた重量に応答
して撓み、力センサー１６の緊張度を変化させる。この
計量機では、力センサー１６は、いずれも同じ幅の中央
ビームとその両側に位置する２本のビームから成る３本
ビーム式センサーである。それらのビームは、一体の金
属片から製造され、その両端に形成されたフランジを介
してセル１１に取付けられている。使用において、天秤
皿１０に荷重が載せられると、３本ビーム式力センサー
１６が撓み振動を生じ、その外側の２本のビームが中央
のビームに対して反対の位相で振動する。それらの振動
が検出される。即ち、振動数は、加えられる荷重の大き
さに比例して変化するので、検出された振動数から荷重
の大きさを導出することができる。図１に示された機構
は、背が高すぎるので、近代的な背の低い計量機に使用
するには適さない。
るように切欠されている。図示の実施例では、空隙１５
は、ほぼＺ字形に類似している。３本ビーム式力センサ
ー１６が、空隙１５内に配置され、頂部センサー取付具
１７と、底部センサー取付具１８によってセル１１に取
付けられ、セル１１に荷重がかけられていないときで
も、緊張状態に保持されている。天秤皿１０に荷重が載
せられると、セル１１は、それにかけられた重量に応答
して撓み、力センサー１６の緊張度を変化させる。この
計量機では、力センサー１６は、いずれも同じ幅の中央
ビームとその両側に位置する２本のビームから成る３本
ビーム式センサーである。それらのビームは、一体の金
属片から製造され、その両端に形成されたフランジを介
してセル１１に取付けられている。使用において、天秤
皿１０に荷重が載せられると、３本ビーム式力センサー
１６が撓み振動を生じ、その外側の２本のビームが中央
のビームに対して反対の位相で振動する。それらの振動
が検出される。即ち、振動数は、加えられる荷重の大き
さに比例して変化するので、検出された振動数から荷重
の大きさを導出することができる。図１に示された機構
は、背が高すぎるので、近代的な背の低い計量機に使用
するには適さない。
【０００８】本発明は、この問題を解決するために、図
１に示されるような背の高いロバーバル機構を有する周
知のタイプのロードセルに代えて、図２に示されるロー
ドセルを用いることを提案する。図２に示されるよう
に、本発明のロードセルは、図１に示される在来のロー
ドセル１１に比べて非常に背が低く、その一端２９だけ
において基板２６に枢動自在に取付けられている。天秤
皿２１は、ロードセルの、取付け端２９とは反対側の端
部の端部フレーム２２に連結されている。図から分かる
ように、このセルの大部分は、基板２８を覆って片持式
に張出している。
１に示されるような背の高いロバーバル機構を有する周
知のタイプのロードセルに代えて、図２に示されるロー
ドセルを用いることを提案する。図２に示されるよう
に、本発明のロードセルは、図１に示される在来のロー
ドセル１１に比べて非常に背が低く、その一端２９だけ
において基板２６に枢動自在に取付けられている。天秤
皿２１は、ロードセルの、取付け端２９とは反対側の端
部の端部フレーム２２に連結されている。図から分かる
ように、このセルの大部分は、基板２８を覆って片持式
に張出している。
【０００９】図２の実施例では、力センサーは、符号２
６で示され、その両端２４，２５において取付具によっ
てロードセルに固定された振動ビームから成る。図１の
従来の計量機においては、荷重が及ぼされると、センサ
ー１６の垂直方向の張力が増大する。これに対して、図
２に示される本発明の計量機では、荷重が天秤皿２１に
載せられ、ロードセルの端部フレーム２２に伝えられる
と、その荷重の垂直成分が引張リンク２３によって担持
される。引張リンク２３は、図２のＢ方向にみた図に示
されるように幅を狭くされている。引張リンク２３は、
幅狭であり、ロードセルの中央に配置されており、これ
に対して、ピボットリンク（単に「ピボット」とも称す
る）２７は引張リンク２３に比べて比較的幅が広い。こ
の引張リンク２３に応動して、ロードセルの中心機構
は、ピボットリンク２７を中心として枢動する。このよ
うにして生じた力が、振動ビーム型力センサー（単に
「振動ビーム」又は「力センサー」とも称する）２６に
その取付点即ち固定端２４，２５を経て伝達される。望
ましくない水平方向の力は、蝶着された平行四辺形のロ
バーバル機構によって吸収される。平行四辺形の機構
は、隅に作用する力を吸収する。
６で示され、その両端２４，２５において取付具によっ
てロードセルに固定された振動ビームから成る。図１の
従来の計量機においては、荷重が及ぼされると、センサ
ー１６の垂直方向の張力が増大する。これに対して、図
２に示される本発明の計量機では、荷重が天秤皿２１に
載せられ、ロードセルの端部フレーム２２に伝えられる
と、その荷重の垂直成分が引張リンク２３によって担持
される。引張リンク２３は、図２のＢ方向にみた図に示
されるように幅を狭くされている。引張リンク２３は、
幅狭であり、ロードセルの中央に配置されており、これ
に対して、ピボットリンク（単に「ピボット」とも称す
る）２７は引張リンク２３に比べて比較的幅が広い。こ
の引張リンク２３に応動して、ロードセルの中心機構
は、ピボットリンク２７を中心として枢動する。このよ
うにして生じた力が、振動ビーム型力センサー（単に
「振動ビーム」又は「力センサー」とも称する）２６に
その取付点即ち固定端２４，２５を経て伝達される。望
ましくない水平方向の力は、蝶着された平行四辺形のロ
バーバル機構によって吸収される。平行四辺形の機構
は、隅に作用する力を吸収する。
【００１０】計量操作において、ロードセルに生じる変
位は微小である。例えば、図２の実施例においては、振
動ビーム型センサー２６は、荷重がゼロから全荷重に変
化しても僅か０．０４ｍｍ伸長するにすぎない。このこ
とから、ピボット２７は、ごく僅かな角度しか揺動しな
いことが分かる。
位は微小である。例えば、図２の実施例においては、振
動ビーム型センサー２６は、荷重がゼロから全荷重に変
化しても僅か０．０４ｍｍ伸長するにすぎない。このこ
とから、ピボット２７は、ごく僅かな角度しか揺動しな
いことが分かる。
【００１１】セルの取付点２９と、測定すべき荷重を受
容するフレーム端２２との間に延長するほぼ平行な平面
を考えると、ピボット２７は、力センサー２６の両固定
端２４と２５の間に位置し、引張リンク２３は、セルに
対する力センサーの固定端２４とフレーム端２２との間
に位置する。ロードセルの形状及び寸法は、ピボット２
７が純粋に圧縮力だけを受けるように構成されている。
セルの中心部分の各部材に作用する力は、図２に線３
０，３１，３２で示されている。即ち、引張リンク２３
に作用する垂直荷重は力３２として示され、振動ビーム
２６に作用する水平方向の力は力３０として示され、ピ
ボット２７に作用する圧縮力は力３１として示されてい
る。
容するフレーム端２２との間に延長するほぼ平行な平面
を考えると、ピボット２７は、力センサー２６の両固定
端２４と２５の間に位置し、引張リンク２３は、セルに
対する力センサーの固定端２４とフレーム端２２との間
に位置する。ロードセルの形状及び寸法は、ピボット２
７が純粋に圧縮力だけを受けるように構成されている。
セルの中心部分の各部材に作用する力は、図２に線３
０，３１，３２で示されている。即ち、引張リンク２３
に作用する垂直荷重は力３２として示され、振動ビーム
２６に作用する水平方向の力は力３０として示され、ピ
ボット２７に作用する圧縮力は力３１として示されてい
る。
【００１２】図２に示された本発明のロードセルのもう
１つの利点は、振動ビームから成る力センサー２６は直
接的張力以外の力に対しても感受性を有することであ
る。振動ビーム２６が、その一端を他端に対して相対的
に回転させようとするねじり作用を受けると、該振動ビ
ームの振動数が、軸方向の荷重の増大によって惹起され
る振動数の増大に類似した態様で増大する。従来は、機
械加工上の制約の故に、ロードセルを構成する荷重感知
フレーム自体がねじり作用を受けてもそのねじりを伝達
しないような一体部片の荷重感知フレームを形成するこ
とは不可能であった。
１つの利点は、振動ビームから成る力センサー２６は直
接的張力以外の力に対しても感受性を有することであ
る。振動ビーム２６が、その一端を他端に対して相対的
に回転させようとするねじり作用を受けると、該振動ビ
ームの振動数が、軸方向の荷重の増大によって惹起され
る振動数の増大に類似した態様で増大する。従来は、機
械加工上の制約の故に、ロードセルを構成する荷重感知
フレーム自体がねじり作用を受けてもそのねじりを伝達
しないような一体部片の荷重感知フレームを形成するこ
とは不可能であった。
【００１３】図２に示された本発明のロードセルは、伝
達されるねじりの大きさを低い値に減少させる。即ち、
本発明のロードセルは、ねじり作用を受けると、剛性を
増し、それによって、ねじりによる出力の増大分を相殺
する。
達されるねじりの大きさを低い値に減少させる。即ち、
本発明のロードセルは、ねじり作用を受けると、剛性を
増し、それによって、ねじりによる出力の増大分を相殺
する。
【００１４】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
【図１】図１は、ロバーバル機構を用いた従来技術の計
量機の概略側面図である。
量機の概略側面図である。
【図２】図２は、本発明によるロードセルの概略側面図
である。
である。
２１：天秤皿 ２２：端部フレーム ２３：引張リンク ２４，２５：取付点（固定点） ２６：振動ビーム型力センサー ２７：ピボット（ピボットリンク） ２８：基板 ２９：取付端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01G 3/16 G01L 1/10
Claims (6)
- 【請求項１】 基板に取付けられた一端と、力付加手段
に連結された他端を有しており、使用において、荷重が
該力付加手段に加えられ、該力付加手段から該他端に垂
直方向に加えられたとき、歪曲されるようになされたロ
ードセルであって、 前記基板に平行な平面内に位置する振動ビーム型力セン
サーを備えており、前記力付加手段に加えられた荷重に
よって生じた垂直方向の力が該振動ビーム型力センサー
に対する水平方向の力に変換されるように構成されてお
り、該振動ビーム型力センサーは、該ロードセルを貫通
したキャビティ内に取付けられており、該力センサー
の、該ロードセルの前記他端に近い側の端部は、実質的
に垂直に延長した引張リンクを介して該他端に連結され
た該ロードセルの一部分に固定されており、該引張リン
クは、該力センサーの該固定端と、該ロードセルの、荷
重が加えれる点との間に位置することを特徴とするたこ
とを特徴とするロードセル。 - 【請求項２】 一体の金属片から機械加工によって形成
されたものであることを特徴とする請求項１に記載のロ
ードセル。 - 【請求項３】 前記引張リンクを介して前記他端に連結
された該ロードセルの前記一部分は、前記力センサーの
下で、該力センサーの両固定端の間に位置するピボット
を介して該ロードセルの前記取付け端に連結されている
ことを特徴とする請求項２に記載のロードセル。 - 【請求項４】 前記引張リンク及びピボットは、いずれ
も、該ロードセルを貫通して機械加工によって形成され
たものであることを特徴とする請求項３に記載のロード
セル。 - 【請求項５】 前記引張リンクは、前記ピボットより実
質的に幅狭であり、該ロードセルの中心を通る平面内に
位置していることを特徴とする請求項３又は４に記載の
ロードセル。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載のロード
セルを含む計量機。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9219074.3 | 1992-09-09 | ||
| GB929219074A GB9219074D0 (en) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | Improvements in or relating to weighing machines |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265395A JPH06265395A (ja) | 1994-09-20 |
| JP3232423B2 true JP3232423B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=10721638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24628093A Expired - Lifetime JP3232423B2 (ja) | 1992-09-09 | 1993-09-07 | 計量機の改良 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5481072A (ja) |
| EP (1) | EP0587421B1 (ja) |
| JP (1) | JP3232423B2 (ja) |
| DE (1) | DE69317085T2 (ja) |
| GB (2) | GB9219074D0 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6756548B2 (en) * | 2001-12-06 | 2004-06-29 | Honeywell International Inc. | Apparatus and method for measuring mass in a microgravity environment |
| DE502004003701D1 (de) * | 2004-09-30 | 2007-06-14 | Mettler Toledo Ag | Kraftübertragungsvorrichtung für eine Waage |
| BRPI0812082A2 (pt) * | 2007-05-28 | 2014-11-25 | Load Sense Technologies Corp | Sistema de medição modular portátil |
| CN101809422B (zh) * | 2007-05-29 | 2013-10-16 | 洛德森斯技术公司 | 带有称重器的托盘 |
| CN102317744B (zh) * | 2009-02-10 | 2013-09-04 | 株式会社岛津制作所 | 传感器机构体及使用该传感器机构体的电子秤 |
| JP5575129B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2014-08-20 | 新光電子株式会社 | 荷重検出センサ |
| ES2719124T3 (es) * | 2012-12-20 | 2019-07-08 | Hoffmann La Roche | Sistema de gestión de líquidos y/o sólidos a granel |
| US9709436B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-07-18 | Illinois Tool Works Inc. | Load cell that is symmetrical about a central vertical axis |
| CN103954336B (zh) * | 2014-05-21 | 2016-08-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用贴片天线技术实现的称重装置 |
| JP6590198B2 (ja) * | 2015-09-14 | 2019-10-16 | 国立大学法人東京農工大学 | 組成物、医療用組成物及び組成物の製造方法 |
| CN108120531A (zh) * | 2016-11-28 | 2018-06-05 | 梅特勒-托利多(常州)精密仪器有限公司 | 测力传感器 |
Family Cites Families (17)
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|---|---|---|---|---|
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| DE2710788A1 (de) * | 1977-03-11 | 1978-09-14 | Sartorius Werke Gmbh | Parallelfuehrung fuer eine oberschalige waage |
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| US4485881A (en) * | 1983-09-09 | 1984-12-04 | Pitney Bowes Inc. | Shift adjustment for a load cell |
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