JP3855780B2

JP3855780B2 - 歪ゲージ式荷重センサ

Info

Publication number: JP3855780B2
Application number: JP2002019319A
Authority: JP
Inventors: 伸幸吉桑
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2022-01-29
Also published as: JP2003214938A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子はかりにおける荷重検出機構として利用される歪ゲージ式荷重センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歪ゲージ式荷重センサの構造を図５に示す。この図５は歪ゲージ式荷重センサ６を電子はかりに組み込んだ状態を示している。歪ゲージ式荷重センサ６は互いに平行な２本のはり６１、６２の両端部を、それぞれ薄肉部６１ａ、６１ｂ及び６２ａ、６２ｂを介して固定柱６３と可動柱６４に接続したロバーバル機構と、その各薄肉部６１ａ〜６２ｂに貼着された歪ゲージＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４によって構成されている。
この歪ゲージ式荷重センサ６の可動柱６４に荷重が作用すると、各薄肉部６１ａ、６１ｂ及び６２ａ、６２ｂを頂点とする平行四辺形が変形し、可動柱６４は固定柱６３に対して平行に変位することになる。その変位量は各歪ゲージＳ１〜Ｓ４によって検出され、この検出値から可動柱６４に作用した荷重を測定できる。なお、この荷重センサ６のロバーバル機構は、通常、母材のくり抜き加工等によって一体形成される場合が多い。
電子はかり等においては、許容秤量以上の荷重が負荷されたとき、荷重センサが損傷するのを防止するため、通常、荷重センサ６の下方にたわみ限界規制用の当たり５を設けているが、荷重センサが上記に説明したような構造では、許容秤量付近の荷重を負荷しても、平行四辺形のたわみ量は高々０．２〜０．３ｍｍ程度と極めて小さく、したがって、たわみ限界規制用の当たり５の高さ位置調整には困難を伴う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような歪ゲージ式荷重センサを使用した電子はかりにおいて、複数の測定レンジで計量を行う場合、従来は、電子はかりの中に測定レンジの異なる歪ゲージ式荷重センサを測定レンジの数に応じて複数個配置し、測定者が計りたい被計量物の重量に応じて使用する歪ゲージ式荷重センサを選択することにより、計量を行っている。
このように電子はかりに２種類以上の荷重センサが別々に配置されていると、荷重受け皿が複数個必要で、電子はかりの小型化を計ることが困難であるという問題がある。また、測定者は被計量物に応じて最適な荷重センサを選択する必要が生じ、計量に手間がかかるとともに、場合によっては、計量を行った後、他の荷重センサで再度計量する必要が生じるという場合もある。
さらに、上記したように、それぞれの荷重センサにたわみ限界規制用の当たりを設ける必要があり、調整に手間がかかるという問題もあった。
【０００４】
本発明は上記のような問題点を解決するために創案されたものであり、一つの荷重受け皿でデュアルレンジを実現することができるとともに、許容荷重を超えた場合に荷重センサを簡単な構成で保護することができる歪ゲージ式荷重センサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明の電子はかりはロバーバル機構の薄肉部に歪ゲージが貼着された荷重検出部を許容秤量を異ならせて複数個一体に形成した歪ゲージ式荷重センサであって、許容秤量の小さい荷重検出部と、許容秤量の小さい荷重検出部のロバーバル機構が一定量変位したとき、その変位を抑止する止め部とを最も許容秤量の大きい荷重検出部の内部空間に一体に形成したことを特徴とする。
【０００６】
本発明の歪ゲージ式荷重センサは上記のように構成されているので、負荷された荷重が許容秤量の小さい荷重検出部の許容秤量以内の場合には、複数の荷重検出部の出力によって計量することができ、一方、負荷された荷重が許容秤量の小さい荷重検出部の許容秤量を越えると、許容秤量が大きい荷重検出部の出力によって計量することができるので、一つの荷重受け皿でデュアルレンジを実現することができる。また、負荷された荷重が許容秤量が小さい荷重検出部の許容秤量を越えた場合には、止め部によってこの荷重検出部の制限範囲を越えた変形を阻止することができるので、荷重センサを容易に保護することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の歪ゲージ式荷重センサの実施例を図１、図２を用いて説明する。
本発明の歪ゲージ式荷重センサは図１に示すように、許容秤量の大きい第一の荷重検出部２と、許容秤量の小さい第二の荷重検出部３と、第二の荷重検出部３の変位止め４とから構成されている。図１はこの歪ゲージ式荷重センサを電子はかりに組み込んだ状態を示し、第二の荷重検出部３の可動柱３４に計量皿１が取り付けられるとともに、第一の荷重検出部２の固定柱２３が電子はかりの基部に固定されている。また、この歪ゲージ式荷重センサの損傷を防止するために、荷重センサの下方にたわみ限界規制用の当たり５を設けている。
【０００８】
各荷重検出部２、３のロバーバル機構及び変位止め４は母材のくり抜き加工等によって加工し、一体に形成している。第一の荷重検出部２は、図５に示す従来の荷重検出センサと同様に、互いに平行な２本のはり２１、２２の両端部を、それぞれ薄肉部２１ａ、２１ｂ及び２２ａ、２２ｂを介して固定柱２３と可動柱２４に接続したロバーバル機構と、このロバーバル機構の各薄肉部２１ａ〜２２ｂに貼着された歪ゲージＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３及びＳ２４とから構成されている。
【０００９】
そして、第二の荷重検出部３は第一の荷重検出部２の可動柱２４と一体に形成されており、同様に、互いに平行な２本のはり３１、３２の両端部を、それぞれ薄肉部３１ａ、３１ｂ及び３２ａ、３２ｂを介して固定柱３３と可動柱３４に接続したロバーバル機構と、このロバーバル機構３の各薄肉部３１ａ〜３２ｂに貼着された歪ゲージＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３及びＳ３４とから構成されている。
また、第一の荷重検出部２のロバーバル機構の可動柱２４の下部には延長部が一体に形成され、延長部の先端に第二の荷重検出部３のロバーバル機構の変位止め４が形成されている。そして、この歪ゲージ式荷重センサを電子はかりに組み込む場合には、第二の荷重検出部３のロバーバル機構の可動柱３４に計量皿１が取り付けられるとともに、第一の荷重検出部２のロバーバル機構の固定柱２３が電子はかりの基部に固定される。
【００１０】
次に、この歪ゲージ式荷重センサが組み込まれた電子はかりの計量時の作用について図１、図２を用いて説明する。
ここで、荷重検出部３、荷重検出部２の許容秤量をそれぞれＷ１、Ｗ２とし、読み取り最小値をそれぞれｄ１、ｄ２とする。ただし、Ｗ１＜Ｗ２、ｄ１＜ｄ２である。
計量皿１に被計量物を載せると、可動柱３４、２４に荷重が作用し、各薄肉部３１ａ、３１ｂ及び３２ａ、３２ｂを頂点とする平行四辺形および各薄肉部２１ａ、２１ｂ及び２２ａ、２２ｂを頂点とする平行四辺形が変形し、可動柱３４は固定柱３３に対して平行に変位し、可動柱２４は固定柱２３に対して平行に変位する。それぞれの変位量は各歪ゲージＳ３１〜Ｓ３４及びＳ２１〜Ｓ２４によって検出される。被計量物の重量をＷとし、Ｗ≦Ｗ１であれば、荷重検出部２、３のいずれかの出力から被計量物の重量値を計測することができる。ただし、荷重検出部３による計量値のほうが読み取り最小値が小さいので、荷重検出部３の出力を用いる方が高精度に計量することができる。
【００１１】
一方、計量皿１に載せられた被計量物の重量Ｗが、小さい許容秤量の第二の荷重検出部３の許容秤量以上の場合、すなわち、Ｗ１≦Ｗ≦Ｗ２のときは、図２に示すように、可動柱３４の下端が変位止め４に突き当たり、可動柱３４はそれ以上変位しない。一方、大きい許容秤量の第一の荷重検出部２のロバーバル機構は変形を継続し、その変形量は各歪ゲージＳ２１〜Ｓ２４によって検出され、その検出値から計量皿１に載せられた被計量物の重量を計量することができる。
【００１２】
次に、荷重検出部２、３の出力を用いて被計量物の重量を演算・表示する荷重演算部の一例を図３により説明する。
図３において、荷重検出部２、３の各歪ゲージが組み込まれたブリッジ回路を有する演算部７、８において荷重値Ｗが演算され、それぞれの出力は選択部１０に入力される。一方、演算部７の出力は比較部９に入力されて設定値Ｗ１と比較され、比較部９は、Ｗ≦Ｗ１のときには、選択部１０を制御して演算部８の出力を表示部１１に送出し、Ｗ≧Ｗ１のときには、演算部７の出力を表示器１１に送出する。したがって、被計量物の重量値に応じて、広い計量範囲にわたって高精度に計量することができる。
【００１３】
以上のように、計量皿１に載せられた被計量物の重量が許容秤量の小さい第二の荷重検出部３の許容秤量以内の場合には第二の荷重検出部３の出力によって計量することができ、一方、被計量物の重量が第二の荷重検出部３の許容秤量を越えると、許容秤量の大きい第一の荷重検出部２の出力によって被計量物の重量を計量することができるので、一つの荷重受け皿でデュアルレンジを実現することができる。また、被計量物の重量が第二の荷重検出部３の許容秤量を越えた場合には、変位止め４によって第二の荷重検出部３のロバーバル機構の可動柱３４の制限範囲を越えた変位を阻止することができるので、第二の荷重検出部３を簡単な構成で保護することができる。
【００１４】
次に、本発明の歪ゲージ式荷重センサの変形例を図４を用いて説明する。この実施例では、図に示すように許容秤量の小さい第二の荷重検出部３を許容秤量の大きい第一の荷重検出部２の内部に設けたものであり、上記の実施例と同様に各荷重検出部２、３のロバーバル機構および変位止め４を母材のくり抜き加工等によって加工し、一体に形成することができる。
この実施例の歪ゲージ式荷重センサを組み込んだ電子はかりの計量時の作用は図１と同様であるので、その説明を省略する。
【００１５】
なお、上記実施例では、荷重検出部を二つ設けた実施例について説明したが、異なる許容秤量を有する荷重検出部を三つ以上設けることもできる。この場合には、許容秤量の小さい荷重センサのロバーバル機構の変位止めを二つ以上設けることになる。
また、上記実施例では各荷重検出器の出力から自動的に最適な荷重検出器の出力を選択して表示するようにしたが、各荷重検出器の出力を手動で選択する機能、例えば、選択ボタンを設けて、測定者が手動で各荷重検出器の出力を選択するようにしてもよい。
さらに、上記実施例では本発明の歪ゲージ式荷重センサを母材をくり抜いて一体に形成したが、一部の部材を別に形成し、それらを接着して荷重センサを構成することも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の歪ゲージ式荷重センサは上記のように構成されており、負荷された荷重を許容秤量の異なる複数の荷重検出部で計量できるので、一つの荷重受け皿でデュアルレンジを実現することができる。また、被測定物の重量が許容秤量の小さい荷重検出部の許容秤量以内であれば、読み取り最小値の小さい荷重検出部の出力を利用できるので、広い計量範囲にわたって高精度に計量することができる。さらに、負荷された荷重が許容秤量が小さい荷重検出部の許容秤量を越えた場合には、変位止めによってこの荷重検出部のロバーバル機構の可動柱の制限範囲を越えた変位を阻止することができ、かつ、この変位止めは高精度に加工することができるので、調整が不要となり、製造を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の歪ゲージ式荷重センサの実施例を示す図である。
【図２】図１の歪ゲージ式荷重センサに荷重が負荷された状態を示す図である。
【図３】本発明の歪ゲージ式荷重センサの重量演算部の一例を示す図である。
【図４】本発明の歪ゲージ式荷重センサの他の実施例を示す図である。
【図５】従来の歪ゲージ式荷重センサの構造を示す図である。
【符号の説明】
１計量皿
２、３荷重検出部
４変位止め
５当たり
７、８演算部
９比較部
１０選択部
１１表示器
２１、２２、３１、３２はり
２１ａ〜２２ｂ、３１a〜３２ｂ薄肉部
Ｓ２１〜Ｓ２４、Ｓ３１〜Ｓ３４歪ゲージ
２３、３３固定柱
２４、３４可動柱

Claims

ロバーバル機構の薄肉部に歪ゲージが貼着された荷重検出部を許容秤量を異ならせて複数個一体に形成した歪ゲージ式荷重センサであって、許容秤量の小さい荷重検出部と、許容秤量の小さい荷重検出部のロバーバル機構が一定量変位したとき、その変位を抑止する止め部とを最も許容秤量の大きい荷重検出部の内部空間に一体に形成したことを特徴とする歪ゲージ式荷重センサ。