JP3594893B2

JP3594893B2 - 荷重変換機構

Info

Publication number: JP3594893B2
Application number: JP2000286701A
Authority: JP
Inventors: 忠良高橋
Original assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Current assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JP2002090217A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重測定器、特に動的計量の測定器に好適に使用できる一体構造の荷重変換機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、荷重受機構においては荷重受部に偏荷重がかかると、秤量に測定誤差が生じ易い。また、大荷重を例えばロードセルに伝達するためには、幾つかのレバー等の部材を組み合わせて、小さな力に正確に変換しなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、簡単な構成の機構では偏荷重があった場合には測定誤差が生じ易い。また、複数の部材を組み合わせる場合には、これらの部材を弾性部材を用いてフレームに固定したり、部材同士を連結している。部材の固定や連結を行うための弾性部材は、各部材とは異なった材料で作られているのが一般的であり、各部材に対してねじ止めや接着等により接続がなされる。
【０００４】
従って、例えば周囲温度の変化に伴って、固定部や連結部において材料の熱膨張係数の相異によって、連結された部材間に歪みが生じ易い。これは、測定結果に温度による影響を与え、正確な測定ができないという問題点が発生する。更には、各部材を固定するためのねじ等の多くの部品を必要とし、組立て調整もしなければならず、コストも大きくなるという問題もある。
【０００５】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、偏荷重の影響を受け難く、組立て調整等を殆ど必要とせず、動的荷重に適応でき小型でコストがかからない荷重変換機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る荷重変換機構は、１個の金属ブロックを刳り抜いて形成した一体の構造体から成り、基部上の両側に設けた支点を介して前記基部上に水平方向を向く２つのレバーをほぼ左右対称に配置し、前記２つのレバーの作用点をそれぞれ鉛直方向に形成した第１の薄肉部を介してセンサ取付部に連結し、前記２つのレバーの力点に前記２つのレバーに鉛直方向に形成した第２の薄肉部を介して荷重受部を取り付けたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態の裏側から見た斜視図、図２は正面図を示し、本願発明の荷重変換機構は１個の直方体の金属ブロックを、主として偏平側から刳り抜いて形成された構造体１である。この構造体１は一対の脚部２ａ、２ｂ、基部３、一対のレバー部４ａ、４ｂ、下部荷重受部５、上部荷重受部６、センサ取付部７から成り、これらの各部分は支点や薄肉部等により連結されている。
【０００８】
即ち、基部３の両側は鉛直方向を向く薄肉部１０を介して脚部２ａ、２ｂ上に支持され、基部３上に２つのレバー部４ａ、４ｂが左右対称に水平方向に配置され、これらのレバー部４ａ、４ｂは基部３との間に設けられた薄肉状の支点１１により基部３に支持されている。
【０００９】
支点１１は基部３のほぼ両側にあって、レバー部４ａ、４ｂはそれぞれ支点１１によりてこ比が例えば１５対１に定められ、支点１１の内側は長辺１２とされ、外側は短辺１３とされている。それぞれの長辺１２側の先端の作用点には鉛直方向下向きに薄肉部１４が並列して形成され、２つの薄肉部１４の下端には１個のセンサ取付部７が連結されている。また、各短辺１３側の外端の力点には鉛直方向下方に向けた薄肉部１５が形成され、２つのレバー部４ａ、４ｂの上方及び側方に位置する１個の下部荷重受部５が、両側の薄肉部１５により吊り下げられている。また、この下部荷重受部５はゆれ防止のために、両側において水平方向及び鉛直方向を向く薄肉部１６を介して基部３に連結されている。
【００１０】
更に、下部荷重受部５の上方には、両側の鉛直方向を向く薄肉部１７を介して１個の上部荷重受部６が連結されている。また、レバー部４ａ、４ｂと上部荷重受部６とを連結する薄肉部１５と、下部荷重受部５と上部荷重受部６とを連結する薄肉部１７は同一鉛直線上に設けられている。
【００１１】
レバー４ａ、４ｂの長辺１２側の下方の基部３上には、レバー４ａ、４ｂの過度の変形を防止するために、規制壁１８が上方に向けて形成されている。また、それぞれの脚部２ａ、２ｂは更に２つの水平方向を向く薄肉部１９により支持されており、脚部２ａ、２ｂ、基部３には固定用のボルト孔２０が設けられている。
【００１２】
なお、薄肉部１４、１６は比較的小さな張力がかかるだけなので、フレクシャと称する極めて薄い形状としてもよいが、他の薄肉部１０、１５、１７、１９及び支点１１は部材の重量をも支えなければならないために、薄肉部１４、１６よりも強度を有するように形成されている。
【００１３】
使用に際しては、脚部２ａ、２ｂのボルト孔２０を用いて、図１に示すように脚部２ａ、２ｂをそれぞれ台座２１上に固定すると共に、基部３に例えば歪ゲージ式センサ等のロードセル２２を取り付け、センサ取付部７をロードセル２２に連結する。なお、このセンサはロードセル２２とは限らず、フォースバランスセンサ、音叉センサなどであっても支障はない。
【００１４】
荷重Ｗを上部荷重受部６に上方から加えると、その荷重Ｗは両側の薄肉部１７を介して下部荷重受部５に伝達される。この場合に、各薄肉部１７に加わる荷重は上部荷重受部６へ加わる荷重Ｗの位置によって異なり、各薄肉部１７までの距離に反比例して按分される、薄肉部１７により分散されて下部荷重受部５に伝達された荷重Ｗは、それぞれ薄肉部１５を介してレバー部４ａ、４ｂの短片１３側の力点を下方に引くことによりレバー部４ａ、４ｂに伝達され、更に支点１１によるてこ比に従って長片１２側の作用点である薄肉部１４に伝達される。
【００１５】
２つの薄肉部１４には、センサ取付部７を上方に引き上げる力が作用し、センサ取付部７には２つの薄肉部１４の力が加算された力が作用するので、この力をロードセル２２により測定すれば、荷重Ｗの大きさを求めることができる。
【００１６】
上部荷重受部６は剛体と見倣せるので、薄肉部１７間のどの位置に荷重Ｗが加わっても、この荷重Ｗは２つの薄肉部１７に按分して加えられ、偏荷重による秤量誤差が生ずることはない。
【００１７】
また、薄肉部１５、１７とを同一鉛直線上に配置すれば、上部荷重受部６からの力が側方に逃げることなく正確にレバー部４ａ、４ｂに伝達されることになる。また、下部荷重受部５は水平方向及び鉛直方向を向く薄肉部１６により基部３に連結していることにより、上下方向及び左右方向の動きは吸収され、下部荷重受部５は荷重Ｗの伝達に影響を与えることなく、左右方向及び上下方向のゆれが防止できる。
【００１８】
基部３は脚部２ａ、２ｂ上に鉛直方向の薄肉部１０を介して取り付けられており、脚部２ａ、２ｂは更に水平方向の薄肉部１９を有することにより、取付精度が十分に得られなかった場合や、温度による熱膨張差が生じた場合においても、これらの薄肉部１０、１９の変形による力吸収により、基部３等に生ずる応力を逃がすことができる。
【００１９】
なお、実施の形態においては、下部荷重受部５の上に上部荷重受部６を設けたが、図３に示す第２の実施の形態の表側から見た斜視図に示すように、上部荷重受部６を省略して下部荷重受部５で直接荷重を受けるようにしてもよい。また、必要に応じて、レバー部４ａ、４ｂの長辺１２側の薄肉部１４の幅を少なくするために、レバー部４ａ、４ｂの先端の厚みは半減することもできる。
【００２０】
また、これらの実施の形態において、２つのレバー部４ａ、４ｂは厳密に左右対称でなくとも、レバー比が同じであればよい。更に、レバー部４ａ、４ｂの力点に対する力は、実施の形態のように下方への引っ張り力ではなく、上方から力を加えることもできる。また、力点、作用点は支点の片側に配することもかのうである。或いは、これに関連して設計によっては、下部荷重受部５はレバー部４ａ、４ｂの下方に配置することもできる。
【００２１】
本構造体１はてこ比の大きなレバー部４ａ、４ｂを使用することによって、荷重Ｗ（＝ｍＧＧは重力の加速度）を直接ロードセルなどのセンサに加えた場合よりも、レバー部４ａ、４ｂの短辺１３側先端における沈下量ｄを小さくできる。載加した質量をｍとすると、全体の固有周波数はレバー部４ａ、４ｂの質量を無視すると、およそｆ＝（１／２π）・（ｋ／ｍ）^１／２（ｋは荷重機構のばね定数）であるが、Ｗ＝ｍＧ＝ｋｄであるから、ｋ＝ｍＧ／ｄであって、ｆ＝（１／２π）・（Ｇ／ｄ）^１／２となる。
【００２２】
従って、この沈下量ｄが小さいことは固有周波数ｆが高くなり、本構造体１は動的計量の測定器に用いた場合に有効に作用する。更に、コンベアを用いた動的はかりに本構造体１を用いると、コンベアを直接ロードセルなどで支えた場合と比較してコンベアの沈下量が小さくなり、前後のコンベアとの段差が発生せず、スムーズな荷物の搬送が可能となって、測定精度を向上させることができる。また、コンベアを複数個使用した組み合わせ計量機への作用も有効である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る荷重変換機構は、２つのレバーをほぼ左右対称に配置し、上方からの荷重を２つに分けて受けることにより、偏荷重があっても測定誤差が生ずることはない。
【００２４】
また、構造体は直方体状の金属ブロックを刳り抜くことにより各部分を構成し、構造体全体が同一材料で構成されているので、環境が変化しても、部材を組み合わせた従来例のようにその連結部分に歪みが生ずることはない。この結果、重量の測定結果の温度ドリフトもなくなり、正確な測定が行える。
【００２５】
更に、各部分は金属ブロックを刳り抜くだけで形成できるので、従来のように個別に各部分を作成したり、それらの多くの部分を組み付け、調整する必要がなくなり、製作工数が削減できる。しかも、構造体中にレバーを組み込んでいるので、センサに加わる沈下量は少なくて済み、動的計量に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の裏側から見た斜視図である。
【図２】正面図である。
【図３】第２の実施の形態の表側から見た斜視図である。
【符号の説明】
１構造体
２ａ、２ｂ脚部
３基部
４ａ、４ｂレバー部
５下部荷重受部
６上部荷重受部
７センサ取付部
１０、１４、１５、１６、１９薄肉部
１１支点
１２長辺
１３短辺
２２ロードセル

Claims

１個の金属ブロックを刳り抜いて形成した一体の構造体から成り、基部上の両側に設けた支点を介して前記基部上に水平方向を向く２つのレバーをほぼ左右対称に配置し、前記２つのレバーの作用点をそれぞれ鉛直方向に形成した第１の薄肉部を介してセンサ取付部に連結し、前記２つのレバーの力点に前記２つのレバーに鉛直方向に形成した第２の薄肉部を介して荷重受部を取り付けたことを特徴とする荷重変換機構。
前記荷重受部は前記２つのレバーの上方に配置した請求項１に記載の荷重変換機構。
前記荷重受部の両側を前記２つのレバーのそれぞれの外側に位置させ、前記レバーの力点に対し前記第２の薄肉部を下側に引っ張り力を作用させるようにした請求項１又は２に記載の荷重変換機構。
前記荷重受部上の左右両側に位置し鉛直方向に形成した第３の薄肉部を介して第２の荷重受部を一体構造として載置した請求項２に記載の荷重変換機構。
前記基部を左右両側において鉛直方向に形成した第４の薄肉部を介して脚部上に一体構造として載置した請求項１に記載の荷重変換機構。
前記荷重受部はその両側において水平方向及び鉛直方向に形成した第５の薄肉部を介して前記基部に対して一体構造として連結した請求項１又は２に記載の荷重変換機構。
前記第２の薄肉部と第３の薄肉部とは同一鉛直線上に配置した請求項４に記載の荷重変換機構。
前記荷重受部又は前記第２の荷重受部に動的荷重を載加するようにした請求項１又は４に記載の荷重変換機構。