JP3774172B2

JP3774172B2 - ロードセル

Info

Publication number: JP3774172B2
Application number: JP2002161382A
Authority: JP
Inventors: 隆木村; 雅喜中島; 修二村田; 由喜夫若狭; 一浩栖原
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2022-06-03
Also published as: JP2004012132A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、物品の重量を測定するためのロードセルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物品の重量を測定するための電子てんびんとして、特公平６−２９７６１号公報に開示のものがある。
【０００３】
この電子てんびんでは、ロバーバル機構内にマグネットと電磁式のフォースコイルが配設されている。そして、ロバーバル機構の皿上に物品を載置すると、ロバーバル機構の変位をゼロとするような電流がフォースコイルに通電され、その通電された電流値に応じて物品の重量が測定されるようになっている。
【０００４】
ところが、この電子てんびんでは、フォースコイルを用いているため、製造コストが高いうえ、構成が大型化し、加えて、発熱が大きいという問題がある。この発熱により零点のドリフトが発生したり、フォースコイル近傍が発熱によって温められ、ロバーバル機構の特性が変ってしまうことがある。
【０００５】
一方、フォースコイルを用いずに、歪みセンサを用いたロードセル秤として、特公昭６１−８３６８号公報に開示のものがある。
【０００６】
このロードセル秤では、ロバーバル機構を構成するアーム体内に、同じくロバーバル機構を構成するビームが配設されている。そして、アーム体側に物品を載置した際に生ずる該アーム体の変位が、荷重伝達部を介してビームに伝達され、該ビームがアーム体の変位量とほぼ同じだけ変位するようになっている。この際、そのビームの歪み量をストレンゲージ（歪みセンサ）により検出することで、物品の重量を測定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公昭６１−８３６８号公報に開示のロードセル秤では、基本的に各構成部材を一体化することで、構造の簡易化を図ることを主目的としており、外側のアーム体と内側のビームとに関し、剛性上の配慮がなされていない。
【０００８】
このため、過大な荷重や、予め想定された重力方向以外の力（例えば、ロードセル側方からの力やひねりの力）には、弱いという問題があった。
【０００９】
しかも、剛性が低いと一般的に計量系の固有振動数が低くなり、計量系の固有振動数が低い場合には、後の検出信号の処理段階において、カットオフ周波数が比較的低いローパスフィルタを用いる必要があるので、検出信号処理時間が長くなり、計量速度が遅くなる。
【００１０】
加えて、上記ロードセル秤では、外側のアーム体の変位が、そのままの大きさでビームに伝達される構成であるため、測定精度が不十分となり易い。
【００１１】
また、特公昭６１−８３６８号公報に開示のロードセル秤では、内側のビームや外側のアーム体に関して剛性上の配慮がなされていないところ、外側のアーム体を変位させる力及び変位量が、それぞれほぼ同じ大きさで内側のビームに伝達される構成となっている。従って、ロードセル秤全体としての秤量範囲及び精度は、内側のビーム及びストレンゲージ自体が持つ秤量範囲及び精度をほぼそのまま反映したものとなり、比較的低秤量範囲の物品を測定する際には精度が不十分となる。
【００１２】
そこで、第１の課題は、歪みセンサを用いたロードセルにおいて、衝撃力に対する耐性に優れると共に、低周波数のノイズ耐性を高くして、高速かつ高精度に計量できるロードセルを提供することにある。
【００１３】
また、第２の課題は、歪み検出部が設けられる起歪体の定格秤量以下の重量値を高精度に計量できるロードセルを提供することにある。
【００１４】
そして、共通する課題は、複数の異なる部材を用いて高精度に計量することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１記載のロードセルは、第１固定部と荷重される第１可動部とを有したロバーバル機構を構成する第１起歪体と、前記第１固定部に固定される第２固定部と、第２可動部とを有する第２起歪体と、前記第１可動部と前記第２可動部とに連結された荷重伝達部材と、前記第２起歪体の歪み量を検出する歪み検出部とを備え、該検出部からの出力に基づき計量するロードセルであって、前記荷重伝達部材を揺動可能に支持する支点を、前記荷重伝達部が前記第１可動部側に連結される第１連結部と前記荷重伝達部が前記第２可動部側に連結される第２連結部との中央部よりも前記第１連結部よりの位置に備え、前記第１起歪体の剛性は、前記第２起歪体の剛性よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項２記載のロードセルは、第１固定部と荷重される第１可動部とを有したロバーバル機構を構成する第１起歪体と、前記第１固定部に固定される第２固定部と、第２可動部とを有する第２起歪体と、前記第１可動部と前記第２可動部とに連結された荷重伝達部材と、前記第２起歪体の歪み量を検出する歪み検出部とを備え、該検出部からの出力に基づき計量するロードセルであって、前記荷重伝達部材を揺動可能に支持する支点を、前記荷重伝達部が前記第１可動部側に連結される第１連結部と前記荷重伝達部が前記第２可動部側に連結される第２連結部との中央部よりも前記第２連結部よりの位置に備え、前記第１起歪体の剛性は、前記第２起歪体の剛性よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、請求項３記載のように、少なくとも前記第１の起歪体と前記荷重伝達部材と前記支点を有する揺動支持部とが一体形成されていてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
｛第１の実施の形態｝
以下、この発明の第１の実施の形態に係るロードセルについて説明する。
【００１９】
図１及び図２に示すように、このロードセル１０は、物品の重量を測定するための装置であり、概略的に第１起歪体２０と、第２起歪体３０と、歪み検出部４０と、荷重伝達部５０と、揺動支持部６０とを備えている。
【００２０】
第１起歪体２０は、ロバーバル機構を構成する略方形枠状に形成されている。
【００２１】
より具体的には、第１起歪体２０は、相対向して配設された第１固定部２１及び第１可動部２３と、同じく相対向して配設された第１上側アーム部２４及び第１下側アーム部２５とを備えている。本実施の形態では、第１起歪体２０は、アルミ合金等の直方体ブロック体を適宜切削加工等することにより形成されている。特に、直方体ブロック体を適宜切削加工等する際に、荷重伝達部５０及び揺動支持部６０、後述する第１連結介在部５３、介在片５７及び連結片５８も第１起歪体２０に対して一体形成されている。
【００２２】
第１固定部２１は、上下方向に沿って延びる長尺形状に形成されている。
【００２３】
第１固定部２１の外側部には取付凹部２２が凹設されると共に、この取付凹部２２の底部にボルト挿通孔２２ｈが（ここでは２つ）形成されている。そして、後に詳述するように、一対のボルトＢ１がそれぞれ一対のボルト挿通孔２２ｈに挿通されて、第２起歪体３０が第１起歪体２０に取付固定される。
【００２４】
また、第１固定部２１の外側面側に、ボルト締結孔２１ｈが（ここでは２つ）形成されている。そして、本ロードセル１０を支持する基台の支持片１２（図１の２点鎖線参照）が第１固定部２１の一側面側に沿って配設された状態で、一対のボルトＢ２が支持片１２の各ボルト挿通孔１２ｈを通って各ボルト締結孔２１ｈに締結される。これにより、第１起歪体２０が所定の基準面から所定の高さ位置に浮いた状態で、片持ち状に支持されることとなる。
【００２５】
第１可動部２３も、上下方向に沿って延びる長尺形状に形成されている。
【００２６】
第１可動部２３の外側面側に、ボルト締結孔２３ｈが（ここでは２つ）形成されている。そして、物品載置用の皿１４を略水平状態に支持する皿支持片１５が第１固定部２１の外側面に沿って配設された状態で、一対のボルトＢ３が皿支持片１５のボルト挿通孔１５ｈを通ってボルト締結孔２３ｈに締結される。これにより、皿１４が第１可動部２３側に略水平姿勢で支持されることとなり、皿１４上に載置された物品による荷重が第１可動部２３を下方へ押下げる力として作用する。
【００２７】
第１上側アーム部２４及び第１下側アーム部２５は、それぞれ長尺形状に形成されている。第１上側アーム部２４は上記第１固定部２１の上端部と第１可動部２３の上端部とを連結しており、第１下側アーム部２５は第１固定部２１の下端部と第１可動部２３の下端部とを連結している。すなわち、第１固定部２１、第１可動部２３、第１上側アーム部２４及び第１下側アーム部２５により、略方形枠状の概形が形成される。
【００２８】
また、第１上側アーム部２４及び第１下側アーム部２５のそれぞれにおいて、各長手方向中央部を挟んで両端側の各位置に、薄肉状の狭隘部２４ａ，２５ａが形成されている。ここでは各狭隘部２４ａ，２５ａは、第１上側アーム部２４及び第１下側アーム部２５の各内側面部分を所定半径の弧状にくり抜くことにより形成されている。
【００２９】
そして、第１上側アーム部２４及び第１下側アーム部２５が各狭隘部２４ａ，２５ａにおいて、たわみ変形するようになっている。従って、上記皿１４上に物品を載置して、第１可動部２３を下方へ押下げる力を加えると、第１上側アーム部２４及び第１下側アーム部２５が各狭隘部２４ａ，２５ａでたわみ変形し、第１可動部２３が第１固定部の長手方向に対して略平行な方向に沿って下方へ変位する。すなわち、第１起歪体２０は、ロバーバル機構を構成している。
【００３０】
第２起歪体３０は、第２固定部３１と第２可動部３３とを有しており、上記第１起歪体２０と同様にロバーバル機構を構成する略方形枠状に形成されている。
【００３１】
より具体的には、第２起歪体３０は、例えば、アルミ合金等の直方体ブロック体を適宜切削加工等することにより形成されたもので、相対向して配設された第２固定部３１及び第２可動部３３と、同じく相対向して配設された第２上側アーム部３４及び第２下側アーム部３５とを備えている。また、この第２起歪体３０の外形は、上記第１起歪体２０内に配設可能な略長方形ブロック状に形成されている。
【００３２】
第２固定部３１及び第２可動部３３は、それぞれ平坦な外面を有する小ブロック状に形成されている。
【００３３】
第２固定部３１の外側面には、ボルト締結孔３１ｈが（ここでは一対）形成されている。そして、一対のボルトＢ１がそれぞれ第１固定部２１側の一対のボルト挿通孔２２ｈに挿通されて一対のボルト締結孔３１ｈに締結されることにより、第２起歪体３０が第１起歪体２０内で後述する変位自在な状態で、片持ち状に支持されることとなる。
【００３４】
また、第２可動部３３の側面には、荷重伝達部５０連結用のネジ孔（図示省略）が形成されている。ここでは、第２可動部３３の両側面（図１の紙面表側及び裏側）に、それぞれ２つのネジ孔が形成されている。荷重伝達部５０との連結態様については後述する。
【００３５】
上記第２上側アーム部３４及び第２下側アーム部３５は、それぞれ長尺形状に形成されている。ここでは、直方体ブロック体をその長手方向に沿って連続状に複数（ここでは３つ）の穴部を形成することで、第２上側アーム部３４及び第２下側アーム部３５が形成されている。第２上側アーム部３４は第２固定部３１の上部と第２可動部３３の上部とを連結し、第２下側アーム部３５は第２固定部３１の下部と第２可動部３３の下部とを連結している。
【００３６】
また、第２上側アーム部３４及び第２下側アーム部３５のそれぞれにおいて、各長手方向中央部を挟んで両端側の各位置に、薄肉状の狭隘部３４ａ，３５ａが形成されている。ここでは各狭隘部３４ａ，３５ａは、直方体ブロック体をその長手方向に沿って連続状に複数の穴部を形成する際、その両端部の穴部の半径を他のものよりも大きくすることで、狭隘部３４ａ，３５ａを形成している。
【００３７】
そして、第２上側アーム部３４及び第２下側アーム部３５が各狭隘部３４ａ，３５ａにおいて、たわみ変形するようになっており、従って、第２可動部３３にそれを上方に押上げる力を加えると、第２上側アーム部３４及び第２下側アーム部３５が各狭隘部３４ａ，３５ａでたわみ変形し、第２可動部３３がそのままの姿勢で上方へ変位するようになっている。すなわち、第２起歪体３０もロバーバル機構を構成している。なお、物品を載置する皿１４は第１起歪体２０側に固定されているので、第２起歪体３０は必ずしもロバーバル機構に構成する必要はない。
【００３８】
また、上記第１起歪体２０の剛性は、第２起歪体３０の剛性よりも大きくなっている。そのための構成としては、第１起歪体２０を構成する材質自体を、第２起歪体３０を構成する材質よりも剛性的に優れたものとする構成や、第１起歪体２０の各構成部分を第２起歪体の各構成部分よりも剛性的に優れた形状、例えば、各構成部分を第１起歪体２０の各構成部分を第２起歪体の各構成部分よりも太くしたり、特に狭隘部２４ａ，２５ａの厚みを狭隘部３４ａ，３５ａの厚みよりも大きくする構成等を採用することができる。
【００３９】
歪み検出部４０は、上記狭隘部３４ａ，３５ａの外側面に貼付けられたストレイゲージ等により構成されるものであり、第２起歪体３０の歪み量に応じた検出信号を出力する。
【００４０】
荷重伝達部５０は、第１可動部２３側に連結された第１連結部５２と第２可動部３３側に連結された第２連結部５５とを有している。
【００４１】
より具体的には、荷重伝達部５０は、長尺形状に形成されており、上記第１起歪体と一体形成されている。また、荷重伝達部５０は、第１可動部２３の可動方向（上下方向）に対して略垂直方向（水平方向）に沿って延びる姿勢で、第２可動部３３の上方から第１可動部２３に向けた位置に配設される。
【００４２】
この荷重伝達部５０の各端部のうち第１可動部２３側の端部は、第１連結介在部５３を介して第１可動部２３側に連結される第１連結部５２とされている。
【００４３】
すなわち、第１起歪体２０の第１下側アーム部２５の第１可動部２３近傍位置に、第１連結介在部５３が立設されている。
【００４４】
この第１連結介在部５３は、第１可動部２３の可動方向と実質的に同一方向（上下方向）に沿って延びており、その上端部が荷重伝達部５０の一端部に、下端部が第１可動部２３に連結されている。また、第１連結介在部５３の長手方向に沿って２箇所において、狭隘部５３ａが形成されており、当該狭隘部５３ａにおいて第１連結介在部５３がたわみ変形容易とされている。これにより、物品の測定時において、第１連結介在部５３の上端側連結部分と下端側連結部分との相対的な位置、姿勢関係が変動した場合に、当該変動分を狭隘部５３ａのたわみにより吸収し、各連結部分等に無理な負荷を加えることなく、円滑に、変位を伝達できるようにしている。
【００４５】
そして、第１可動部２３が下方へ変位すると、第１連結介在部５３を介して第１連結部５２が下方へ引張られることとなり、第１可動部２３の変位量とほぼ同じ大きさで第１連結部５２が下方へ変位することとなる。
【００４６】
なお、第１連結部５２が第１可動部２３に連結される態様は、上記のものに限られない。例えば、第１上側アーム部２４の第１可動部２３近傍位置に連結されていてもよいし、勿論、第１可動部２３に連結されていてもよい。要するに、第１可動部２３の変位量に応じて第１連結部５２が変位するように連結されていればよい。
【００４７】
また、荷重伝達部５０の長手方向中間部は、第２連結介在部５６を介して第２可動部３３側に連結される第２連結部５５とされている。
【００４８】
すなわち、第２連結介在部５６は、略直方体ブロック状の介在片５７と介在片５７の下端部からその一方面（第２可動部３３側の面）側を通って上方に延びる連結片５８とを備えている。
【００４９】
介在片５７の側面には、ネジ孔（図示省略）がされている。ここでは、介在片５７の両側面に、それぞれ２つのネジ孔が形成されている。そして、介在片５７が第２可動部３３の外面に対して所定間隔をあけた位置に配設された状態で、ブラケット５９が第１可動部２３の各側面と介在片５７の各側面との間に掛渡すようにして配設される。この状態で、各ネジＳをブラケット５９のネジ挿通孔（図示省略）に通して第２可動部３３のネジ孔及び介在片５７のネジ孔にネジ締め固定すると、介在片５７と第２可動部３３との間に所定間隔あけた状態で、介在片５７が第２可動部３３に取付固定される。
【００５０】
上記連結片５８は、介在片５７と第２可動部３３との間を通って、介在片５７と第２可動部３３よりも上方に突出するように上方に延びている。連結片５８の上端部は、上記第２連結部５５に連結されている。なお、連結片５８が、介在片５７と第２可動部３３とに干渉しないように、それら介在片５７と第２可動部３３との間に所定の隙間が形成されている。
【００５１】
また、連結片５８の長手方向に沿って２箇所において、狭隘部５８ａが形成されており、当該狭隘部５８ａにおいて連結片５８がたわみ変形容易とされている。これにより、物品の測定時において、連結片５８の上端側連結部分と下端側連結部分との相対的な位置、姿勢関係が変動した場合に、当該変動分を狭隘部５８ａのたわみにより吸収し、各連結部分等に無理な負荷を加えることなく、円滑に、変位を伝達できるようにしている。
【００５２】
すなわち、介在片５７の下端部から上方に延びるようにして連結片５８を設けることで、連結片５８の長尺化を図っている。ちなみに、介在片５７と第２連結部５５とを直接連結した場合、その連結片は比較的短尺となり、十分なたわみ変形を期待できないので、上記変動分を十分に吸収できない。
【００５３】
そして、荷重伝達部５０の第２連結部５５が上方に変位すると、第２連結介在部５６及びブラケット５９を介して、第２可動部３３が上方に引張られる。これにより、第２連結部５５の変位量と同じ大きさで第２可動部３３が上方へ変位することとなる。
【００５４】
勿論、第２連結部５５が第２可動部３３側に連結される態様は、上記のものに限られない。例えば、上記連結片５８が介在片５７を介さずに直接第２可動部３３に連結されていてもよい。要するに、第２連結部５５の変位量に応じて第２可動部３３が変位するように連結されていればよい。
【００５５】
揺動支持部６０は、上記荷重伝達部５０を、第１連結部５２と第２連結部５５との中央部よりも第１連結部５２よりの位置を支点として揺動自在に支持している。
【００５６】
より具体的には、揺動支持部６０は、片持支持片６１と延設片６２とが略Ｌ字状に連結された構成とされており、上記第１起歪体２０に一体形成されている。
【００５７】
片持支持片６１は、第１固定部２１の内側面から片持ち状に延設された部材であり、第２起歪体３０と第１下側アーム部２５との間を通って、第２起歪体３０の端部に連結された介在片５７よりも先端側に延びている。なお、重量測定時において、第１起歪体２０及び第２起歪体３０の変位を妨げないように、片持支持片６１と第２起歪体３０及び第１下側アーム部２５との間には、所定の隙間が形成されている。
【００５８】
上記延設片６２は、片持支持片６１の先端部より上方に向けて延設されており、その上端部は荷重伝達部５０に連結されている。
【００５９】
また、延設片６２と荷重伝達部５０との連結部分では、肉薄でたわみ変形容易な狭隘部６２ａに形成されている。この狭隘部６２ａで荷重伝達部５０が揺動自在に支持される。すなわち、荷重伝達部５０は、延設片６２の上端部との連結部分である狭隘部６２ａを揺動支点として揺動自在に支持されている。この揺動支点は第１可動部２３よりの位置にある。
【００６０】
また、延設片６２が荷重伝達部５０に連結される位置は、第１連結部５２と第２連結部５５との中央部よりも第１連結部５２よりの位置である。すなわち、第１連結部５２と揺動支点（狭隘部６２ａ）との距離ａは、第２連結部５５と揺動支点（狭隘部６２ａ）との距離ｂよりも小さい。
【００６１】
なお、揺動支持部６０を揺動自在に支持する態様は、上記のものに限られない。例えば、揺動支持部６０の上側から揺動自在に支持するようにしてもよい。
【００６２】
このロードセル１０では、皿１４上に物品を載置すると、物品の重量に応じて第１可動部２３が下方へ変位する。この変位量は、第１連結介在部５３を介して揺動支持部６０の第１連結部５２に伝達される。すなわち、第１可動部２３の変位量と略同じ量、第１連結部５２が下方に変位する。
【００６３】
これにより、揺動支持部６０が揺動支点（狭隘部６２ａ）を中心にして揺動し、第２連結部５５が上方に変位する。この際、第１連結部５２と揺動支点（狭隘部６２ａ）との距離ａは、第２連結部５５と揺動支点（狭隘部６２ａ）との距離ｂよりも小さいので、てこの原理により、第２連結部５５の変位量は、第１連結部５２の変位量よりも大きい。なお、第２連結部５５の変位量と第１連結部５２の変位量の比は、上記ａ：ｂの比率に応じて決まる。例えば、ａ：ｂを１：２に設定するとよい。
【００６４】
そして、第２連結部５５の変位量が第２連結介在部５６、ブラケット５９を介して第２可動部３３に伝達される。すなわち、第２連結部５５の変位量と略同じ量、第２可動部３３が上方に変位する。第２可動部３３が変位すると、第２起歪体３０が歪み、その歪み量が歪み検出部４０により検出され、その歪み量に応じた検出信号が出力される。
【００６５】
出力された検出信号は、図示省略の荷重測定部に入力され、所定のフィルタ処理を施された後、所定の荷重演算処理を施される。そして、例えば、荷重が図示省略の表示部に出力される。
【００６６】
以上のように構成されたロードセル１０によると、第２起歪体３０は、より剛性の大きい第１起歪体２０内に配設されているため、過大な荷重や、予め想定された重力方向以外の力（例えば、ロードセル側方からの力やひねりの力）が直接第２起歪体３０に加わり難くなり、外部からの衝撃力に対する耐性に優れる。
【００６７】
また、第１起歪体２０は比較的剛性が高いため固有振動数が比較的高い。
【００６８】
従って、検出信号処理段階において、カットオフ周波数の比較的高いローパスフィルタを用いて、信号処理時間を短くすることができ、計量速度の高速化が可能となる。また、低周波ノイズがある場合計量値が安定し難く、不安定なままに計量値を求めると誤差が生じ易いところ、このロードセルではこれを防止して高精度かを図ることができる。
【００６９】
しかも、第１可動部２３の変位は、荷重伝達部５０を介して増幅して第２可動部３３に伝達されるので、検知精度も十分確保できる。
【００７０】
また、第１の起歪体２０と荷重伝達部５０と揺動支持部６０とを一体形成しているので、別部材で構成する場合に比べて、組立の手間もない。また、別部材であれば接合部での調整が煩わしいが、その必要もなく、耐久性も高い。
【００７１】
また、第１起歪体２０と第２起歪体３０とを別部材としているので、材質等の変更することによって、第２起歪体３０を第１起歪体２０よりも剛性を低くすることが容易である。しかも、第１起歪体２０と第２起歪体３０とが別々な状態において、第２起歪体に歪み検出部４０を容易に取付けることができる。
【００７２】
なお、図１に示すように、荷重伝達部５０の他端部７０（荷重伝達部５０の第２連結部５５側への延長端部）に錘を取付けてもよい。その場合、錘の重量は皿１４、皿支持片１５の合計重量と同等（荷重伝達部５０を介して釣合った状態）とする。つまり、風袋重量をキャンセルさせる。この様にすることで、第２起歪体３０の剛性を下げ精度を確保することができる。
【００７３】
｛第２の実施の形態｝
次に、この発明の第２の実施の形態に係るロードセル１０Ｂについて説明する。
【００７４】
図３に示すように、このロードセル１０Ｂは、上記第１の実施の形態と同様に、物品の重量を測定するための装置であり、概略的に第１起歪体２０Ｂと、第２起歪体３０Ｂと、歪み検出部４０Ｂと、荷重伝達部５０Ｂと、揺動支持部６０Ｂとを備えている。
【００７５】
第１起歪体２０Ｂは、上記第１起歪体２０と同様構成とされ、また、第２起歪体３０Ｂは、上記第２起歪体３０と同様構成とされている。そして、第２起歪体３０Ｂに、該第２起歪体の歪み量を検出する歪み検出部４０Ｂが設けられている。
【００７６】
また、荷重伝達部５０Ｂは、長尺形状に形成されており、その一端部が第１起歪体２０Ｂの第１可動部２３Ｂ（上記第１可動部２３に対応する）に連結されると共に、その他端部が第２起歪体３０Ｂの第２可動部３３Ｂ（上記第２可動部３３に対応する）に連結されている。
【００７７】
そして、基本的には、物質を第１起歪体２０Ｂの第１可動部２３Ｂ側の皿（図示省略）に載置すると、その物質の重量に応じて第１可動部２３Ｂが下方へ変位し、該変位が荷重伝達部５０Ｂを介して第２起歪体３０Ｂの第２可動部３３Ｂに伝達される。これにより、第２可動部３３Ｂが下方に変位し、第２起歪体３０Ｂが歪む。この歪み量が歪み検出部４０Ｂにて検出され、その歪み量に応じた検出信号が出力される。この検出信号に対して所定の所定の荷重演算処理を施すことで、物資の重力が測定される。
【００７８】
この第２の実施の形態におけるロードセル１０Ｂは、上記第１の実施の形態に係るロードセル１０と比較して、次の大きな特徴的構成を備えている。
【００７９】
すなわち、荷重伝達部５０Ｂを揺動可能に支持する支点が、第２可動部３３Ｂよりの位置に設けられている。
【００８０】
具体的には、荷重伝達部５０Ｂが略水平姿勢となるように、該荷重伝達部５０Ｂの各端部が第１可動部２３Ｂ及び第２可動部３３Ｂに連結されている。
【００８１】
また、荷重伝達部５０Ｂを所定の支点周りに揺動自在に支持する揺動支持部６０Ｂが設けられている。
【００８２】
揺動支持部６０Ｂは、片持支持片６１Ｂと延設片６２Ｂとが略Ｌ字状に連結された構成とされている。
【００８３】
片持支持片６１Ｂは、第１固定部２１Ｂの内側面から片持ち状に延設された部材であり、第２起歪体３０Ｂの下方を通って該第２起歪体３０Ｂの先端側に延出している。
【００８４】
また、片持支持片６１Ｂの先端部より上方に向けて延設片６２Ｂが延設され、その延設片６２Ｂの上端部は荷重伝達部５０Ｂに連結されている。延設片６２Ｂの上端部と荷重伝達部５０Ｂとの連結部分では、肉薄でたわみ変形容易な狭隘部６２Ｂａに形成されている。この狭隘部６２Ｂａで荷重伝達部５０Ｂが揺動自在に支持される。すなわち、荷重伝達部５０Ｂは、延設片６２Ｂの上端部との連結部分である狭隘部６２Ｂａを揺動支点として揺動自在に支持されている。この揺動支点は、第１可動部２３Ｂと第２可動部３３Ｂとの中央部よりも、第２可動部３３Ｂよりの位置である。
【００８５】
勿論、揺動支持部６０Ｂを揺動自在に支持する態様は、上記のものに限られない。例えば、揺動支持部６０Ｂの上側から揺動自在に支持するようにしてもよい。
【００８６】
また、第２起歪体３０Ｂの剛性は、第１起歪体２０Ｂの剛性よりも大きくなっている。剛性の大小は、上記第１の実施の形態において述べたのと同様に、材質変更や形状変更等により調整される。
【００８７】
この第２の実施の形態に係るロードセル１０Ｂの利点について説明する。
【００８８】
まず、本ロードセル１０Ｂでは、第２起歪体３０Ｂの剛性は、第１起歪体２０Ｂの剛性よりも大きくなっており、例えば、第２起歪体３０Ｂが荷重Ｗ１でＹ１変位し、第１起歪体２０Ｂは荷重Ｗ１／１０で１０Ｙ変位するものであるとする。
【００８９】
また、荷重伝達部５０Ｂの揺動支点が第２可動部３３Ｂよりの位置にあり、例えば、そのてこ比が１対１０であるとする。
【００９０】
この場合、第１起歪体２０Ｂ側に荷重がＷ／１０である物質を載置すると、第１可動部２３Ｂは、１０Ｙ変位する。上述したようにてこ比は１対１０なので、第２起歪体３０Ｂの第２可動部２３Ｂには、（Ｗ／１０）×１０＝Ｗの荷重が加わる。また、変位量は、１０Ｙ／１０＝Ｙとなる。
【００９１】
すなわち、第１起歪体２０Ｂは、５００ｇまでの秤量範囲で精度が±０．１ｇ（最大秤量に対して５０００分の１の精度）であるとすると、その第１起歪体２０Ｂのみによってロードセル１０Ｂを構成した場合等には、５０ｇの物質を計量する場合でも、精度は±０．１ｇである。
【００９２】
これに対して、本実施の形態に係るロードセル１０Ｂでは、第１起歪体２０Ｂによる計量範囲（〜５００ｇ）の全てをそれよりも小さい計量範囲（〜５０ｇ）として使用できる。従って、比較的小さい計量範囲（〜５０ｇ）においても５０００分の１の精度（０．０１ｇ）にすることができる。
【００９３】
従って、歪み検出部４０Ｂが設けられる内部の第１起歪体２０Ｂの定格秤量以下の重量値を高精度で計量できる。
【００９４】
なお、第１可動部２３Ｂの変位量は小さくなって第２可動部３３Ｂに伝達されるが、この点に関しては、第１起歪体２０Ｂの剛性を第２起歪体３０Ｂの剛性よりも小さくしているため、比較的軽量の物品を第１起歪体２０Ｂの第１可動部２３Ｂ側に載置した場合にも、第２起歪体３０Ｂが比較的大きく変位するため、問はない。
【００９５】
なお、この第２の実施の形態においても、第１の起歪体２０Ｂと荷重伝達部５０Ｂと揺動支持部６０Ｂとが一体形成されていてもよい。
【００９６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１記載のロードセルによると、第２起歪体は、より剛性の大きい第１起歪体により保護されることとなり、外部からの衝撃力に対する耐性に優れる。
【００９７】
また、第１起歪体の第１可動部側に物品が載置されるところ、第１起歪体は比較的剛性が高いため固有振動数が比較的高いので、物品載置時に生じてしまうノイズが比較的高周波数となり、比較的低周波数のノイズを可及的に排除でき、高精度化が可能となる。またこのため、カットオフ周波数の高いローパスフィルタを用いることができるため、高速計量が可能となる。
【００９８】
しかも、第１可動部の変位は、荷重伝達部材を介して第２可動部に伝達されるところ、荷重伝達部材を、揺動可能に支持する支点が第１連結部と第２連結部との中央部よりも前記第１連結部よりの位置に設けられているため、第２可動部の変位量は第１可動部の変位量よりも大きくなる。従って、この点からしても、計量精度を十分確保できる。
【００９９】
また、この発明の請求項２記載のロードセルによると、荷重伝達部材を、揺動可能に支持する支点を第１連結部と第２連結部との中央部よりも前記第２連結部よりの位置に備えているため、第１可動部に作用する力が大きくなって第２可動部に伝達される。このため、小さな荷重であってもその荷重が増幅されることとなり、その荷重が第２可動部に直接荷重される場合に比べ精度を上げることができる。従って、精度の低下を防止しつつ、低秤量化が可能となる。
【０１００】
また、請求項３記載の発明によれば、少なくとも前記第１の起歪体と前記荷重伝達部材と支点を有する前記揺動支持部とが一体形成されているため、それらの相互間の位置関係を調整することなく一定関係にすることが容易であるため、検知精度を容易に得ることができる。また接合部がないため耐久性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係るロードセルを示す側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態に係るロードセルを示す側面図である。
【符号の説明】
１０ロードセル
２０第１起歪体
２１第１固定部
２３第１可動部
３０第２起歪体
３１第２固定部
３３第２可動部
４０歪み検出部
５０荷重伝達部
５２第１連結部
５５第２連結部
６０揺動支持部

Claims

第１固定部と荷重される第１可動部とを有したロバーバル機構を構成する第１起歪体と、
前記第１固定部に固定される第２固定部と、第２可動部とを有する第２起歪体と、
前記第１可動部と前記第２可動部とに連結された荷重伝達部材と、前記第２起歪体の歪み量を検出する歪み検出部とを備え、該検出部からの出力に基づき計量するロードセルであって、
前記荷重伝達部材を揺動可能に支持する支点を、前記荷重伝達部が前記第１可動部側に連結される第１連結部と前記荷重伝達部が前記第２可動部側に連結される第２連結部との中央部よりも前記第１連結部よりの位置に備え、
前記第１起歪体の剛性は、前記第２起歪体の剛性よりも大きいことを特徴とするロードセル。
第１固定部と荷重される第１可動部とを有したロバーバル機構を構成する第１起歪体と、
前記第１固定部に固定される第２固定部と、第２可動部とを有する第２起歪体と、
前記第１可動部と前記第２可動部とに連結された荷重伝達部材と、前記第２起歪体の歪み量を検出する歪み検出部とを備え、該検出部からの出力に基づき計量するロードセルであって、
前記荷重伝達部材を揺動可能に支持する支点を、前記荷重伝達部が前記第１可動部側に連結される第１連結部と前記荷重伝達部が前記第２可動部側に連結される第２連結部との中央部よりも前記第２連結部よりの位置に備え、
前記第１起歪体の剛性は、前記第２起歪体の剛性よりも小さいことを特徴とするロードセル。
請求項１又は請求項２記載のロードセルであって、
少なくとも前記第１の起歪体と前記荷重伝達部材と前記支点を有する揺動支持部とが一体形成されているロードセル。