JP4079971B2 - 荷重測定機構 - Google Patents

Description

本発明は、荷重変換部の四隅誤差等の偏置誤差を容易に調整可能とした荷重測定機構に関するものである。

例えば、ロバーバル機構を有するロードセルを使用して荷重を測定する場合に、秤量皿における偏置誤差の発生は免れ得ない。例えば、被秤量物を秤量皿上の端部に置くと所謂四隅誤差が発生し、測定精度上、無視できない誤差が生ずる。

この偏置誤差は個々の荷重変換器によりその特性が異なるので、それぞれ調整する必要があり、平行リンク部材を支持するフレクシャを削ったり、ねじにより高さ調整を行っている。

しかし、その調整は熟練を要すると共に、フレクシャを削る場合には、摩擦熱のため冷却するまで待たないと次の調整ができない。また、ねじで高さを調整する場合には、前述の摩擦熱の問題は生ずることはないが、高さを０．１μｍ単位で調整する必要があり、通常のねじのピッチではこれほどの微細な調整はなかなか困難である。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、フレクシャに対する加工を加えることなく、付設した機械的な偏置誤差調整レバーにより偏置誤差を調整し得る荷重測定機構を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る荷重測定機構は、基部と荷重受部との間を上下一対の平行リンク部材、可撓性を有する左右のフレクシャを介して連結したロバーバル機構である荷重変換部を有し、前記基部の上部に２個の偏置誤差調整レバーを左右並列に設け、前記基部、荷重受部、平行リンク部材、フレクシャ、偏置誤差調整レバーを一体の金属ブロックを刳り抜いて形成した荷重測定機構であって、前記各偏置誤差調整レバーの中央部を前記基部に対し薄肉の可撓部である支点により一体的に連結すると共に作用点部を前記左右のフレクシャの近傍にそれぞれ一体的に連結し、自由端である力点部を回転調整ボルトを介して前記基部に連結し、前記力点部と前記支点間の長さを前記支点と前記作用点部間の長さよりも大きくし、前記回転調整ボルトを回転して前記基部と前記偏置誤差調整レバーの力点部との間隔を変化させ、前記支点を用いたてこの作用によって前記作用点を介して前記フレクシャに偏力を加え、前記フレクシャの高さを左右別個に変位させることにより偏置誤差を調整する調整手段を有することを特徴とする。

本発明に係る荷重測定機構によれば、偏置誤差調整レバーによりロバーバル機構のフレクシャに側方から力を加えて、その高さを変位させて容易に偏置誤差を調整することができる。

図１は実施例１のはかり機構の斜視図である。 図２は分解斜視図である。 図３は第１の力変換部の正面図である。 図４は第２の力変換部の正面図である。 図５は力センサの正面図である。 図６は実施例２のロバーバル部の斜視図である。

符号の説明

１、１’ ロバーバル部
２ 基部
３ 荷重受部
４、５ 平行リンク部材
６、６’、６” フレクシャ
８ 固定部
１１、１２ 偏置誤差調整レバー
１８ 回転調整ボルト
３０ 第１の力変換部
６０ 第２の力変換部
８０ 力センサ
８８ 音叉振動子

図１は実施例１の斜視図、図２は分解斜視図であり、ロバーバル部１は１個の金属ブロックを刳り抜いて製作されている。ロバーバル部１の基部２に対し、荷重受部３が上下一対の平行リンク部材４、５を介して接続され、基部２と平行リンク部材４、５間、平行リンク部材４、５と荷重受部３間は計４個の薄肉部から成るフレクシャ６により連結されている。各フレクシャ６にはそれぞれ透孔７が設けられ、フレクシャ６の有効幅は狭くされている。そして、基部２から上下の平行リンク部材４、５間に固定部８が延在されている。

また、基部２の上部には、力点部１１ａ、１２ａを自由端とした２つの第１、第２の偏置誤差調整レバー１１、１２が平行リンク部材４、５の方向にほぼ並行して、ロバーバル部１と一体的に設けられている。基部２と第１、第２のレバー１１、１２は、薄肉の可撓部である支点１３、１４（１４は図示せず）により連結され、第１、第２のレバー１１、１２の作用点部１１ｂ、１２ｂは、基部２側の上側のフレクシャ６の近傍上部に連結されている。なお、支点１３、１４の位置はレバー１１、１２の作用点部１１ｂ、１２ｂ寄りに設けられていて、レバー１１、１２の力点部１１ａ、１２ａの変位が、作用点部１１ｂ、１２ｂの変位として縮小して伝達されるようになっている。

作用点部１１ｂ、１２ｂ近傍のフレクシャ６の動きを容易とし、上下方向に平行運動をさせるために、基部２から左右別個に２つの薄肉部１５、１６を介してブロック１７が延在され、このブロック１７にフレクシャ６は接続され、このブロック１７の上部に第１、第２のレバー１１、１２の作用点部１１ｂ、１２ｂが連結されている。

第１、第２のレバー１１、１２の力点部１１ａ、１２ａは基部２に対して、回転調整ボルト１８により変位するようにされ、基部２に対する間隔が調整可能とされている。

また、回転調整ボルト１８には力点部１１ａ、１２ａの基部２に対する変位を微調整するために、差動ボルトが用いられている。即ち、力点部１１ａ、１２ａを貫通した孔部１９には、アジャストナット２０が固定ねじ２１により固定されている。回転調整ボルト１８は根本が大径部１８ａ、先端部は小径部１８ｂとされ、大径部１８ａのねじピッチは小径部１８ｂのねじピッチよりも大きくされている。そして、大径部１８ａはアジャストナット２０に螺合され、小径部１８ｂは基部２に設けられた穴部に螺合されている。

ロバーバル部１には、第１の力変換部３０がロバーバル部１と直交する方向に連結され、更に第１の力変換部３０に第２の力変換部６０が第１の力変換部３０に対し直交する方向、つまりロバーバル部１と平行する方向に連結され、第２の力変換部６０には例えば音叉振動子を備えた力センサ８０が取り付けられている。

第１の力変換部３０の基部３１は、下方のボルト３２ａを介してロバーバル部１の固定部８に固定されている。図３の正面図に示すように、第１の力変換部３０は金属ブロックを刳り抜いて製作されており、多数の切込部を形成することにより幾つかのレバーが組み込まれている。

第１の力変換部３０において、ロバーバル部１の荷重受部３に上方のボルト３２ｂにより連結された力受部３３は、支点３４により基部３１に対し端部が連結されたレバー３５の中間部に連結片３６を介して力点として連結されている。レバー３５の反対端は作用点として、薄肉部３７、連結片３８、薄肉部３９を介して上方のレバー４０に接続されている。レバー４０は支点４１により基部３１に支持され、薄肉部３９はレバー４０の端部に力点として連結され、レバー４０の他端部は作用点として薄肉部４２を介して鉛直方向の連結片４３に接続され、連結片４３は薄肉部４４を介してレバー４５の端部に力点として連結されている。レバー４５は中間部の支点４６により基部３１に連結され、他端部は薄肉部４７を介して作用点として、連結片４８、薄肉部４９を介して略円形状の連結部５０に連結されている。

なお、基部３１、力受部３３、レバー３５、４０、４５等の厚みは、この金属ブロックの厚みと同等とされているが、一部の薄肉部は幅狭とされている。

図４は第２の力変換部６０の正面図を示し、１個の金属ブロックを刳り抜いて製作されている。この第２の力変換部６０は基部６１と力受部６２、平行リンク部材６３、６４、４個のフレクシャ６５によりロバーバル機構が構成されている。各フレクシャ６５には透孔６６が形成され、フレクシャ６５の有効幅は狭くされている。

基部６１は２個の透孔６１ａを介して２個のボルト６７により、ロバーバル部１の固定部８に設けられた台座８ａのボルト穴に固定され、第１の力変換部３０の連結部５０がボルト６８により、力受部６２の台座６２ａに連結されている。また、上下の平行リンク部材６３、６４間に、基部６１からセンサ固定部６１ｂが延在され、力センサ８０を固定するためのボルト穴を設けた台座６１ｃ、位置決めピン穴６１ｄが設けられている。更に、力受部６２には力センサ８０の荷重作用部を固定するためのボルト穴を有する台座６２ｂが設けられている。また、第２の力変換部６０の力受部６２には、分銅載置部７０がボルト７１により固定されている。

図５は力センサ８０の正面図を示し、１個の比較的薄肉の金属ブロックを刳り抜いて製作されている。基部８１は第２の力変換部６０に固定されるようにされ、力作用部８２は連結片８３、薄肉部８４を介してレバー８５の力点に連結され、レバー８５は支点８６により基部８１に連結されている。レバー８５の他端部は、薄肉部８７を介して力点として音叉振動子８８に連結され、音叉振動子８８の他端は薄肉部８９を介して基部８１に連結されている。

基部８１にはボルト挿通孔８１ａ、位置決め用切欠溝８１ｂが設けられ、力作用部８２にはボルト挿通孔８２ａが設けられている。

この力センサ８０の基部８１は、ボルト９０により第２の力変換部６０の基部６１の台座６１ｃに固定され、力センサ８０の力作用部８２はボルト９１により力受部６２の台座６２ｂに連結されている。なお、切欠溝８１ｂには位置決めピン穴６１ｄに圧入したピン９２が挿通されている。

荷重の測定に際して、ロバーバル部１の荷重受部３に図示しない秤量皿を介して上方から荷重Ｗが加わると、荷重受部３は下方に沈み込むが、ロバーバル機構が構成されているので、基部２、平行リンク部材４、５とによる平行四辺形は維持される。

荷重受部３に加わる力は、ロバーバル部１の外側に配置した第１の力変換部３０の力受部３３に伝達され、更にレバー３５に加えられ、レバー比に従って縮小された力が連結片３８を介してレバー４０の力点に伝達される。レバー４０において、荷重Ｗは更に縮小されて連結片４３を介してレバー４５の力点に伝達される。レバー４５においては荷重Ｗは更に縮小され、連結片４８を介して連結部５０に伝達され、この連結部５０に作用する力は、更に別体の第２の力変換部６０の力受部６２に伝達される。

この第２の力変換部６０はロバーバル機構となっているために、力受部６２は基部６１、平行リンク部材６３、６４と共に平行四辺形を維持しながら下方に変位する。この変位は力センサ８０の力作用部８２に伝達され、連結片８３を介してレバー８５に作用し、レバー８５のてこ比に従って音叉振動子８８に伝達される。音叉振動子８８において、加わる張力は周波数の変化として検出され、力の大きさに変換される。

この実施例１においては、荷重受部３に加えられた荷重Ｗは、音叉振動子８８への作用点においては、例えば約７０分の１の力に減少されている。このように、ロバーバル部１の外側に力測定部を配設することにより、荷重Ｗの縮小率を大きくして、力センサ８０への負荷を小さくしたり、或いは荷重測定範囲を大きくすることができ、はかり機構をコンパクトにまとめることができる。

また、分銅載置部７０に基準分銅を載置し、第２の力変換部６０の力受部６２に荷重を加えることにより、力センサ８０を校正することができる。上述のロバーバル部１、第１、第２の力変換部３０、６０、力センサ８０は筐体に内蔵されており、基準分銅がモータにより自動的に分銅載置部７０に載置されるので、校正ボタンによる操作だけで内部校正を行うことができる。この場合にも、第１の力変換部３０における荷重Ｗの縮小率が大きくされているので、基準分銅の重さを小さくすることができる。

しかし、この状態のロバーバル部１においては、必ずしも偏置誤差の調整がなされていないために、秤量皿上に置かれた被秤量物の位置によって秤量値に偏置誤差が発生することがある。

本実施例１においては、左右両側の第１、第２の偏置誤差調整レバー１１、１２を用いて偏置調整を行う。即ち、回転調整ボルト１８を回転して、例えば基部２に対して第１のレバー１１の間隔を押し拡げ又は押し縮めると、その変位は支点１３により作用点部１１ｂを動かし、片側のフレクシャ６の高さを変位する。

偏置誤差の調整は微々たる変位量としてフレクシャ６に与えればよいので、回転調整ボルト１８を回転しても、大径部１８ａと小径部１８ｂとはピッチが異なり、回転調整ボルト１８の基部２に対する動きは、大径部１８ａと螺合している第１のレバー１１の力点部１１ａをさほど大きく変位させることはない。しかも、第１のレバー１１の支点１３を境とするてこ比は、力点部１１ａの変位が縮小して作用点部１１ｂに伝達されるようになっているため、ブロック１７には微小な変位として作用し、片側のフレクシャ６の高さを僅かに変位させることになる。

このように、基部２上に並列して配置した第１、第２の偏置誤差調整レバー１１、１２では、それぞれの回転調整ボルト１８の回転を微小な変位量に変換して、フレクシャ６のそれぞれの側に与えることにより、ロバーバル部１の機械的特性が変化し偏置誤差の調整が可能となる。

また、力測定部を第１、第２の力変換部３０、６０に分けたが、第１の力変換部３０のみを使用し、この第１の力変換部３０に力センサ８０を取り付けることもできる。力センサ８０もレバー８５等を備えていなくとも、例えば音叉振動子８８のみから成っていてもよい。

図６は実施例２のロバーバル部１’の斜視図を示している。このロバーバル１’における上側の基部２側のフレクシャ６は透孔により４つに分割されており、両側のフレクシャ６’は比較的幅広とされ、中央の２つのフレクシャ６”は幅が狭く形成されている。そして、第１、第２のレバー１１、１２の作用点部１１ｂ、１２ｂは中央のフレクシャ６”の近傍にそれぞれ連結されている。

従って実施例１と同様に、第１、第２のレバー１１、１２の力点部１１ａ、１２ａの基部２に対する間隔をそれぞれ変化することにより、フレクシャ６”の高さを別個に変位させることができ、同様に偏値誤差の調整を行うことができる。

Claims (3)

1. 基部と荷重受部との間を上下一対の平行リンク部材、可撓性を有する左右のフレクシャを介して連結したロバーバル機構である荷重変換部を有し、前記基部の上部に２個の偏置誤差調整レバーを左右並列に設け、前記基部、荷重受部、平行リンク部材、フレクシャ、偏置誤差調整レバーを一体の金属ブロックを刳り抜いて形成した荷重測定機構であって、前記各偏置誤差調整レバーの中央部を前記基部に対し薄肉の可撓部である支点により一体的に連結すると共に作用点部を前記左右のフレクシャの近傍にそれぞれ一体的に連結し、自由端である力点部を回転調整ボルトを介して前記基部に連結し、前記力点部と前記支点間の長さを前記支点と前記作用点部間の長さよりも大きくし、前記回転調整ボルトを回転して前記基部と前記偏置誤差調整レバーの力点部との間隔を変化させ、前記支点を用いたてこの作用によって前記作用点を介して前記フレクシャに偏力を加え、前記フレクシャの高さを左右別個に変位させることにより偏置誤差を調整する調整手段を有することを特徴とする荷重測定機構。
2. 前記一方の偏置誤差調整レバーは左右一方の前記フレクシャに偏力を加え、前記他方の偏置誤差調整レバーは左右他方の前記フレクシャに偏力を加えるようにした請求項１に記載の荷重測定機構。
3. 前記回転調整ボルトは差動ボルトとした請求項１に記載の荷重測定機構。

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