JP4830200B2

JP4830200B2 - 台はかり

Info

Publication number: JP4830200B2
Application number: JP2001015181A
Authority: JP
Inventors: 伸幸吉桑; 一夫西林; 哲朗楠本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: JP2002214031A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重検出機構としてロードセル等の荷重センサセルを利用した台はかりに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から多く用いられている台はかりの荷重検出部の一部断面側面図を図４（ａ）に、その上面図を同図（ｂ）に示す。受け皿１０は、ゴム製の支持部材２ａ、３ａを固着したクロスバー２およびクロスバー３によって支持され、この２本の交差したクロスバー２、３は、水平断面が四角形のスペーサ５を挟んで荷重センサセル１に複数本のネジ４で固定されている。
【０００３】
前記荷重センサセル１は互いに平行な２本のはり１１、１２の両端部を、それぞれ薄肉部１１ａ、１１ｂ、１２ａ、および１２ｂを介して可動柱１４及び固定柱１３に接続したロバーバル機構を用いて構成されており、可動柱１４に荷重が作用すると各薄肉部１１ａ、１１ｂ、１２ａおよび１２ｂが撓み、可動柱１４は固定柱１３に対して平行に変位する。
そして、可動柱１４の固定柱１３に対する変位は、固定柱１３にアーム６ａを介して一端が固定され、他端がこの可動柱１４に固定されたセンサ６によって検出され、このセンサ６の出力は荷重に比例している。
【０００４】
なお、このセンサ６として用いられるものには種々のものがあり、例えば歪みゲージを用いたものや、弦の張力変化による弦の固有振動数変化を検出する方式のもの等がある。
また、荷重センサセル１として、図５に示すように各肉薄部にそれぞれ歪みゲージＲ１〜Ｒ４を接着し、これを４辺とするブリッジ回路（図示せず）を構成して、荷重Ｆを検出するロードセル８も用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の台はかりは上記のように構成されているが、受け皿に置く被測定物の位置を変えて測定すると、被測定物を受け皿の中心に置いた場合と比較してそれぞれ異なった測定値、すなわち偏置誤差が発生する。
いま、被測定物を中心位置に置いたときの測定値をＷ_ｃ、中心位置からずれた位置（偏置位置）に置いたときの測定値をＷ、偏置誤差をΔＷ_ｉで表すと、偏置位置での測定値Ｗは、次式
Ｗ＝Ｗ_ｃ＋ΔＷ_ｉ
の関係を有している。
【０００６】
表１は、例えば断面が図６に示すような面積（Ａ１）が２２００ｍｍ^２、中心点Ｏからの距離（Ｌ１）が３３.３ｍｍのスペーサ５を用い、６ｋｇの重りを図７の中心位置▲５▼において測定した値を基準（ΔＷ_ｃ＝ΔＷ_５＝０）として▲１▼〜▲４▼の偏置位置での偏置誤差ΔＷ_１〜ΔＷ_４を測定した結果を示したものである。クロスバー２が上にある場合には、偏置誤差の最大値は１．２、同標準偏差は０．７２、中心位置での再測誤差△Ｗ_５は０．０となり、クロスバー３が上にある場合には、偏置誤差の最大値は−１．３、同標準偏差は０．７６、△Ｗ_５（再測）は０．１となる。
【表１】

【０００７】
また、本来ΔＷ_１＋ΔＷ_２＝０、ΔＷ_３＋ΔＷ_４＝０であるべきが０にならず、クロスバー２とクロスバー３の上下を入れ替えた場合には偏置誤差も変化する。このような偏置誤差の発生は、被測定物がクロスバー２、３を介して荷重センサセル１の取付面に与える面圧の変化や取付けネジによる締結力に起因するものと考えられている。図７には負荷重心Ｇが上側クロスバー２にある場合（ａ）と、下側クロスバー３にある場合（ｂ）について局所的に高い面圧が発生するスペーサ５上の位置範囲を斜線部分で示しているが、この面圧分布の不均一化のために荷重センサセル１の可動柱１４に対する垂直及びねじれ方向の荷重が変化し、測定精度を著しく低下させるという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、測定場所による偏置誤差を少なくして、測定精度を高かめた台はかりを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の台はかりは、受け皿を支持する交差した上下２本のクロスバーと、複数の歪ゲージを接着した荷重を測定するロードセルと、前記下側クロスバーと前記ロードセルとの間に挿入した一つまたは複数個のスペーサとを複数本のネジで固定するようにした台はかりにおいて、前記スペーサが一つの場合は前記スペーサ自体に段差を設け、前記スペーサが複数個の場合は大きさの異なるスペーサを組合せることで段差を設け、（L2/L）^３/(A/A2)
< 1の関係を有することを特徴とするものである。
ただし、
Ｌ：前記スペーサと前記ロードセルとの接触面における中心点と当該接触面の端までの最長距離
Ｌ２：前記スペーサと前記下側クロスバーとの接触面における中心点と当該接触面の端までの最長距離
Ａ：前記スペーサと前記ロードセルとの接触面積
Ａ２：前記スペーサと前記下側クロスバーとの接触面積である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例による台はかりを図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本発明において、荷重センサセルとしてロードセル８を使用した場合の台はかりの荷重検出部の第１実施例を示したもので、計測表示部（図示せず）ならびにスペーサ５ａ、５ｂ部分以外の構成は従来の台はかりと同等のものを使用している。
【００１０】
本実施例では、下側のクロスバー３とロードセル８の可動柱１４との間に、図１（ｂ）に示すような３個のネジ孔４ａが設けられた接触面積Ａ２、中心点Ｏとスペーサ端までの最長距離Ｌ２の断面を有するスペーサ５ｂを上側に、接触面積Ａ、中心点Ｏとスペーサ端までの最長距離Ｌの断面を有するスペーサ５ａを下側にして挿入して、クロスバー２、３とロードセル８を３本のネジ４で固定している。そして、ロードセル８の固定柱１３は台はかりの筐体のベース７にネジ止めで固定されている。
【００１１】
上記のような構成を用いた場合、ネジ締結によりスペーサ５ｂに加えられる面圧は、接触面積（Ａ２）に逆比例する。従来の台はかりのスペーサ（接触面積Ａ１）を用いた場合の面圧をＰとすると、本実施例によるスペーサ５ｂの面圧は（Ａ１／Ａ２）Ｐとなる。また、クロスバー２、３の変形による面圧変化は、クロスバー２、３のたわみ量とスペーサ５ｂの中心点Ｏとスペーサ端までの最長距離（Ｌ２）の３乗に比例する。従来の台はかりのスペーサ（最長距離Ｌ１）の面圧変化をΔＰとすると、本実施例によるスペーサ５ｂの面圧変化は（Ｌ２）^３ΔＰとなり、面圧変化率（ΔＰ／Ｐ）は、Ｌ１＞Ｌ２、Ａ１＞Ａ２とすることにより、（Ｌ２／Ｌ１）^３／（Ａ１／Ａ２）倍に低減されることになる。例えば、図１（ｂ）に示すように面積（Ａ２）が８２０ｍｍ^２、中心点Ｏからの距離（Ｌ２）が２５ｍｍのスペーサ５ｂを用い場合、上記面圧変化率は約０.１５に低減される。ここで、従来の台はかりのスペーサは、上下の接触面ともに、接触面積Ａ１及び最長距離Ｌ１であるため、従来の台はかりに比べて面圧変化率を改善するには、本実施例におけるスペーサ５について、（Ｌ２／Ｌ） ^３／（Ａ／Ａ２）＜１の関係を満たすようにすればよい。
【００１２】
表２は上記スペーサ５ａ、５ｂを用い、６ｋｇの重りを図７の中心位置▲５▼において測定した値を基準として▲１▼〜▲４▼の測定位置での偏置誤差ΔＷ_１〜ΔＷ_４を測定した実測値を示したものである。クロスバー２が上にある場合には、偏置誤差の最大値は０．８、同標準偏差は０．４６、△Ｗ_５（再測）は−０．１となり、またクロスバー３が上にある場合には、偏置誤差の最大値は０．６、同標準偏差は０．４０、△Ｗ_５（再測）は−０．１となり、スペーサ５だけを用いた場合（表１）に比べて共に大きく改善されていることがわかる。
【表２】

【００１３】
図２（ａ）は本発明の第２実施例の一部断面側面図を示したもので、下側のクロスバー３とロードセル８の可動柱１４との間に、図２（ｂ）に示すような平ワッシャー形状のスペーサ５ｃを各ネジ孔４ａ毎にスペーサ５ａの上部に置いて挿入して、クロスバー２、３とロードセル８を３本のネジ４で固定している。そして、ロードセル８の固定柱１３は台はかりの筐体のベース７にネジ止めで固定されている。
【００１４】
前記スペーサ５ｃは、使用されるネジ４の大きさに対応して選択されるものであるが、例えば、ネジ４のサイズがＭ８ネジであれば、外形１５ｍｍ、厚さ１．６ｍｍ、材質は鋼またはステンレス鋼の平座金（ＪＩＳ１２５６、小形−部品等級Ａ）を用いる。
上記構成の台はかりにおいても、スペーサ５ａの中心点Ｏからスペーサ５ｃ端の最長距離（Ｌ３）を第１実施例での距離（Ｌ２）と等しくすることにより、偏置誤差最大値の実測値および同標準偏差は表１とほぼ同等の結果が得られる。
【００１５】
図３は第３実施例に係わる上面図（ａ）とその縦断断面図（ｂ）を示したものである。このスペーサ５ｄは、第１実施例に置いて用いられたスペーサ５ａとスペーサ５ｂを一体として加工されたものである。このスペーサ５ｄの上面を下側クロスバー３に、その下面をロードセル８の可動柱１４に接触させて結合することにより図１に示したと同等な面圧変化率をもつ荷重検出部を構成することができる。
【００１６】
上記のような構成を用いロードセル８にかかる面圧変化率を小さくすることにより偏置誤差を小さくすることが可能であるが、スペーサ５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄ外周を小さくしすぎると、ネジ４の締結力に安定性を欠き、測定値の再現性を低下させるため外周の大きさには限界値が存在する。本実施例によるスペーサ５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄを用いることにより、偏置誤差を小さくするとともに、ΔＷ_５の初期値と再測値の差、すなわち再現性も０．１グラム程度に抑えられる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の台はかりは、（Ｌ２／Ｌ） ^３／（Ａ／Ａ２）＜１の関係を満たすことで、ロードセルの可動柱での面圧変化率を低減することにより、対角位置での偏置誤差（ΔＷ１
＋ΔＷ２、ΔＷ３＋ΔＷ50 ４）を小さくすることができ、総合精度を高めることができる。また、前記スペーサを用いたことにより、クロスバーの上下を入れ換えても偏置誤差のズレが小さくなり、皿受けの変化による偏置誤差のズレを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例による台はかりの荷重検出部の概略構成図（ａ）とスペーサの平面図（ｂ）である。
【図２】第２実施例による台はかりの荷重検出部の概略構成図（ａ）とスペーサの平面図（ｂ）である。
【図３】第３実施例に係わるスペーサの上面図（ａ）とその縦断断面図（ｂ）である。
【図４】従来の台はかりの荷重検出部の一部断面側面図（ａ）とその上面図（ｂ）である。
【図５】ロードセルの側面図である。
【図６】従来のスペーサの上面図である。
【図７】偏差位置と面圧増加位置の関係を示す図である。
【符号の説明】
１…荷重センサセル
２、３…クロスバー
４…ネジ
４ａ…ネジ孔
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…スペーサ
６…センサ
７…ベース
８…ロードセル
１０…受け皿

Claims

受け皿を支持する交差した上下２本のクロスバーと、
複数の歪ゲージを接着した荷重を測定するロードセルと、
前記下側クロスバーと前記ロードセルとの間に挿入した一つまたは複数個のスペーサとを複数本のネジで固定するようにした台はかりにおいて、
前記スペーサが一つの場合は前記スペーサ自体に段差を設け、前記スペーサが複数個の場合は大きさの異なるスペーサを組合せることで段差を設け、（L2/L）^３/(A/A2)
< 1の関係を有することを特徴とする台はかり。
ただし、
Ｌ：前記スペーサと前記ロードセルとの接触面における中心点と当該接触面の端までの最長距離
Ｌ２：前記スペーサと前記下側クロスバーとの接触面における中心点と当該接触面の端までの最長距離
Ａ：前記スペーサと前記ロードセルとの接触面積
Ａ２：前記スペーサと前記下側クロスバーとの接触面積。