JP5036134B2

JP5036134B2 - ロードセル及び秤

Info

Publication number: JP5036134B2
Application number: JP2005108671A
Authority: JP
Inventors: 哲夫森
Original assignee: Teraoka Seiko Co Ltd
Current assignee: Teraoka Seiko Co Ltd
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2025-04-05
Also published as: JP2006284539A

Description

本発明は上下に平行に配置されたビームを具備するロバーバル機構のロードセル及び該ロードセルを用いた秤に関するものである。

従来、この種のロバーバル機構のロードセルとしては、特許文献１に記載されたものがある。図１はこのロードセルの構成を示す図である。図示するように、ロバーバル機構のロードセルは上下に平行に配置されたビーム１０１、１０２を有する起歪体１００を具備し、該起歪体１００の支点側端部に支点側部材（フレーム）１０３を固定し、該支点側部材１０３に秤の脚となる支持脚部材１０４を取付部材１０６、１０７を介して取付けた構成である。起歪体１００の重点側端部には重点側端部１０５が固定され、該重点側端部１０５で秤の秤量皿を支持するように構成されている。なお、図１はロードセルの側断面図である。
実用新案登録第２５２２８８２号公報

しかしながら、上記従来構成のロバーバル機構のロードセルでは、起歪体１００の支点側端部に支点側部材（フレーム）１０３を固定し、該支点側部材１０３に秤の脚となる支持脚部材１０４に取付部材１０６、１０７で結合した構成であるため、ロバーバル機構と取付部の厚みにより、該ロードセルを用いて秤を構成すると秤自体が厚くなってしまうという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、秤をより薄型化に構成できるロバーバル機構のロードセル及び該ロードセルを用いた秤を提供することにある。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、上下に平行に配置され且つ一体的に形成されたビームを具備する起歪体と、該起歪体のビームの所定位置に形成された起歪部の近傍に歪ゲージを設けた構成のロードセルであって、前記ビームの略中央部に上下方向に貫通して貫通孔を設け、該貫通孔を通って前記起歪体を支持する支持脚を設け、該支持脚に前記起歪体の支点側を結合手段で結合し、前記結合手段は前記起歪体の支点側の下部に一方側を取付けた板部材と、前記板部材の他方側を前記支持脚に固定する連結部材とを備え、前記連結部材は、前記板部材を上下方向から挟持する一対の部材からなり、該上方から挟持する部材がナット部材であり、該ナット部材は前記貫通孔内に位置し、該貫通孔の上方からアクセスし前記板部材と前記支持脚とを固定できることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、秤量皿の４隅を４個のロードセルの重点側で支持する構成の秤において、前記ロードセルに請求項１に記載のロードセルを用いたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ビームの略中央部に上下方向に貫通して貫通孔を設け、該貫通孔を通って起歪体を支持する支持脚を設け、該支持脚に起歪体の支点側を結合手段で結合し、結合手段は起歪体の支点側の下部に一方側を取付けた板部材と、板部材の他方側を支持脚に固定する連結部材とを備え、連結部材は、板部材を上下方向から挟持する一対の部材からなり、該上方から挟持する部材がナット部材であり、該ナット部材は貫通孔内に位置し、該貫通孔の上方からアクセスし板部材と支持脚とを固定できるので、従来のようにロバーバル機構部の厚みと取付部の厚みとを合わせた厚みになることがなく、構成が簡単で秤自体を薄型化でき、しかも計量精度の低下もないロードセルを提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、秤に請求項１に記載のロードセルを用いるので、薄い秤を提供できる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。図２乃至図５は本発明に係るロバーバル機構型のロードセルの構成例を示す図で、図２は側面図、図３はロードセル本体（支持台を除いた部分）の底面図、図４は図３のＡ−Ａ断面矢視図、図５はロードセルを斜め下方から見た斜視図である。ロードセル１０は金属（高力アルミ等）製の起歪体１１を具備する。該起歪体１１は全体が矩形状の厚板からなり、略中央部に上下方向に矩形状の貫通孔１２が形成され、更に該貫通孔１２を挟んで両側で且つ上下に平行に配置された計４本のビーム１３、１３、１４、１４を具備し、これらが一体に形成された構成となっている。

２本の上ビーム１３、１３にはそれぞれ所定位置に円弧状の凹部からなる起歪部１３ａ、１３ｂが設けられ、２本の下ビーム１４、１４にはそれぞれ所定位置に円弧状の凹部からなる起歪部１４ａ、１４ｂが設けられている。一方の下ビーム１４の起歪部１４ａ、１４ｂの近傍（図では起歪部１４ａ、１４ｂの反対側面）にはそれぞれ歪みケージＺ１、Ｚ２が設けられ、他方の下ビーム１４の起歪部１４ａ、１４ｂの近傍にはそれぞれ歪みケージＺ３、Ｚ４が設けられている。１５は起歪体１１の支点側端部に取付けられた板バネであり、該板バネ１５はＴ字状に形成されており、該板バネ１５の中央突起部１５ａが前記貫通孔１２の中央に位置するように起歪体１１の支点側端部にボルト１６、１６で固定されている。

起歪体１１の支点側端部には第１の規制部材１７が取付けられ、該第１の規制部材１７の上端１７ａは起歪体１１の上面から所定寸Ｄ２法突出している。１８は支持脚であり、該支持脚１８はナット１９及びナット２０を介して板バネ１５の中央突起部１５ａに固定されている。即ち、ナット１９にはその外周にナット２０の内周ネジ溝に螺合するネジ溝が形成されており、該ナット１９を板バネ１５の中央突起部１５ａに形成された孔に通し、該ナット１９の外周ネジ溝にナット２０を螺合させることにより、ナット１９とナット２０の結合させ、このナット１９とナット２０で板バネ１５の中央突起部１５ａを挟持してナット１９とナット２０の結合体を固定する。また、ナット１９の中央部には支持脚１８が貫通し且つ螺合するネジ孔が設けられており、該ネジ孔に支持脚１８を貫通させ、且つその外周のネジ溝を螺合させることにより、支持脚１８をナット１９に固定する。これにより支持脚１８は板バネ１５に固定される。なお、支持脚１８はネジ溝で結合されているので、その長さを調整することができる。また、支持脚１８とナット１９の結合はネジ溝の螺合以外の結合、例えばナット１９と支持脚１８を焼嵌め等で固定してもよい。

ナット２０は図４に示すように、起歪体１１の上面より所定寸法Ｄ１突出し、第２の規制部材としての作用を奏するようになっている。上記第１の規制部材１７の上端突出寸法をＤ２とした場合、Ｄ２＞Ｄ１となっている。このようにＤ２＞Ｄ１となっているため、起歪体の重点側に大きい荷重が掛った場合、初め秤量皿３０（図７参照）の下面は第１の規制部材１７に当接し、該起歪体１１の歪みを抑えるが、該第１の規制部材１７による歪みの抑制できない程荷重が大きい場合、初め起歪体１１の下面はナット２０の上端に当接し、起歪体１１に与えるそれ以上の歪みを確実に抑制できる。

支持脚１８の下端には支持台２１が取付けられている。支持台２１は樹脂材等からなる厚い円板状で、底部に円形突出部２１ａが形成された形状である。支持台２１の内部には円板状の金属板（例えばＳＵＳ製板）２２がインサートされている。該金属板２２の中央部には略円弧状の凹部が形成され、該凹部と支持脚１８下端の間に鋼球２３が介在し、支持脚１８下端を支持台２１で支持するようになっている。支持台２１の上面に円板状の蓋部材２４が設けられ、蓋部材２４は連結部材２５で金属板２２に連結されている。

起歪体１１の両下ビーム１４、１４の下面には図３に示すように、歪ゲージＺ１〜Ｚ４をホイートストンブリッジに組み込むための電子部品が実装された基板２６、２６が設けられ、起歪体の重点側端部下面には補償用の各種電子部品等が実装された基板２７が実装され、該基板２７の出力端子には直流電源を入力したり、信号を出力するためのケーブル２８が接続されている。

ロードセル１０を上記のように、起歪体１１の略中央部に設けた貫通孔１２を通る支持脚１８に起歪体１１の支点側を板バネ１５を介して結合する構成とすることにより、従来のロバーバル機構型のロードセルを用いた秤のように、ロバーバル機構と取付部とを合わせた秤の厚みになることなく、簡単な構成で秤自体を薄型化できる。又、略中央部ということで荷重がロードセルにほぼ均一に掛かり計量精度の低下を防ぐことができる。また、起歪体１１の支点側を板バネ１５を介して支持脚１８に結合する構成であるので、ロードセル１０に掛る過負荷を板バネ１５により吸収できる。また、歪ゲージＺ１〜Ｚ４が起歪体の同一面で支持脚１８を中心に対称的に設けているので、歪ゲージＺ１〜Ｚ４に掛る負荷が均等になり誤差を無くすることができる。

図６及び図７は上記構成のロードセルを用いた秤の構成を示す図で、図６は秤の一部切欠平面図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。図示するように、本秤は矩形状の秤量皿３０を備え、該秤量皿３０の四隅部下面をロードセル１０の重点側端部で支持した構造である。秤量皿３０の対角線上に第２の規制部材となる支持脚１８の上端に固定されたナット及び第１の規制部材１７の上端が位置するように、４個のロードセル１０の重点側端部をボルト３１、３２、３３でそれぞれ秤量皿裏面の四隅の設けた取付部３０ａに固定する。

上記構成の秤において、秤量皿３０の下面（裏面）が第１の規制部材１７の上端に当接し、ロードセル１０の起歪体１１の歪みを抑える。そして更に大きい荷重が秤量皿３０に作用した場合、ナット２０の上端はロードセル１０の起歪体１１の貫通孔１２を通って起歪体１１の上面より所定寸法Ｄ１だけ突出（図４参照）しているので、該ナット２０の上端部が秤量皿３０の下面に当接し、第２の規制部材として作用を奏することになり、荷重位置によらずナット２０の上端材と秤量皿３０の下面（裏面）との間隔の設定によりロードセル１０の起歪体１１の歪みを抑えることができる。

図８は本発明に係るロードセルの他の構成例を示す外観斜視図である。図８において、図２乃至図７と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。以下他の図面においても同様とする。本ロードセル１０が図２乃至図５に示すロードセルと相違する点は、歪ゲージＺ１、Ｚ２を一方の上ビーム１３の上面（起歪部１３ａ、１３ｂの反対側面）に設け、歪ゲージＺ３、Ｚ４を他方の上ビーム１３の上面（起歪部１３ａ、１３ｂの反対側面）に設けている点である。そして図示は省略するが、起歪体１１の両上ビーム１３、１３の上面には歪ゲージＺ１〜Ｚ４をホイートストンブリッジに組み込むための電子部品が実装された基板２６、２６（図３参照）が設けられ、起歪体１１の重点側端部上面には補償用の各種電子部品等が実装された基板２７（図３参照）が実装され、該基板２７の出力端子には直流電源を入力したり、信号を出力するためのケーブル２８（図３参照）が接続されている。

ロードセルを図８に示すように構成しても、図２乃至５に示す構成のロードセルと、同様、起歪体１１の略中央部に設けた貫通穴を通って支持脚１８に起歪体１１の支点側を結合したので、その構成が簡単となり、そのロードセルを用いた秤自体を薄型化でき、又、略中央部ということで荷重がロードセルにほぼ均一に掛かり、計量精度の低下を防ぐことができる。また、起歪体１１の支点側を板バネ１５を介して支持脚１８に結合する構成であるので、ロードセル１０に掛る過負荷を板バネ１５により吸収できる。また、歪ゲージＺ１〜Ｚ４が起歪体の同一面で支持脚１８を中心に対称的に設けているので、歪ゲージＺ１〜Ｚ４に掛る負荷が均等になり誤差を無くすることができる。また、秤量皿裏面の四隅にロードセル１０を取付け、図６及び図７に示すような秤を構成することも当然可能である。また、本発明のように支持脚１８が貫通穴を通り、上部にナット２０を位置させる構造により、ロードセルの上方から、ナット２０にアクセスすることができ、組立等の操作性が向上する。

図９乃至図１２は本発明の請求項１、２に係るロードセルの他の構成例を示す図で、図９はロードセルを斜め上方から見た外観斜視図、図１０は平面図、図１１は図９の矢印Ｂ方向から見た側面図、図１２は図９の矢印Ｃ方向から見た側面図である。本ロードセルは図示するように、該起歪体１１の中央部に上下方向に形成された矩形状の貫通孔１２の中央部に起歪体１１と一体的に形成された矩形状の支持脚固定部３６が配置されている。そして該支持脚固定部３６に支持脚１８を挟んで両側に第３の規制部材３５、３５が上面から所定寸法突出して取付けられている。

歪ゲージＺ１、Ｚ２を一方の上ビーム１３の上面（起歪部１３ａ、１３ｂの反対側面）に設け、歪ゲージＺ３、Ｚ４を他方の上ビーム１３の上面（起歪部１３ａ、１３ｂの反対側面）に設けている。そして図示は省略するが、起歪体１１の両上ビーム１３、１３の上面には歪ゲージＺ１〜Ｚ４をホイートストンブリッジに組み込むための電子部品が実装された基板２６、２６（図３参照）が設けられ、起歪体１１の重点側端部上面には補償用の各種電子部品等が実装された基板２７（図３参照）が実装され、該基板２７の出力端子には直流電源を入力したり、信号を出力するためのケーブル２８（図３参照）が接続されている。

上記構成のロードセルにおいて、図１２に示すようにロードセル１０の重点側端部を秤量皿３０の裏面に設けた取付け取付部３０ａに固定する。大きい荷重が秤量皿３０に作用した場合、秤量皿３０の下面（裏面）が第１の規制部材１７、支持脚固定部３６の上面に突出する支持脚１８の両側に配置する第３の規制部材３５、３５の上端に当接し、ロードセル１０の起歪体１１の歪みを抑える。なお、支持脚固定部３６と起歪体１１の連結部には円弧状の溝１１ａが設けられている。

ロードセルを図９乃至図１２に示す構成とすることにより、支持脚固定部３６は起歪体１１と一体的に形成され、起歪体１１の支点側から貫通孔１２内に突出して配置されているので、図２乃至図５、図８に示す構成のロードセルと同様、起歪体１１の略中央部に設けた貫通穴を通る支持脚１８に起歪体１１の支点側を結合手段で結合しているので、その構成が簡単となり、そのロードセルを用いた秤自体を薄型化でき、又、略中央部ということで荷重がロードセルにほぼ均一に掛かり計量精度の低下を防ぐことができる。また、図２乃至図５に示すように、起歪体１１の支点側を板バネ１５を介して支持脚１８に結合する構成でないので、板バネ１５が無い分更に薄型化が可能となる。図９乃至図１２に示す構成のロードセル１０を秤量皿裏面の四隅に取り付け、図６及び図７に示す秤を構成することも当然可能である。

図１３乃至図１５は本発明の請求項１、２に係るロードセルの他の構成例を示す図で、図１３は平面図、図１４は側面図、図１５は下方からみた外観斜視図である。図示するように、本ロードセル１０は上下に平行に配置され且つ一体的に形成された２本のビーム１３、１４を有する起歪体１１を具備し、該起歪体１１の上下２本のビーム１３、１４の略中央部を貫通する円形状の貫通孔３９を設け、該貫通孔３９を通る支持脚１８に起歪体１１の支点側を板状結合部材３８を介して結合した構成である。上ビーム１３の貫通孔３９を挟んで起歪部１３ａ、１３ｂの反対側面（上面）に歪ゲージＺ１、Ｚ２を設け、下ビーム１４の貫通孔３９を挟んで起歪部１４ａ、１４ｂの反対側面（下面）に歪ゲージＺ３、Ｚ４を設けている。

図示は省略するが、起歪体１１の上ビーム１３の上面及び下ビーム１４の下面には歪ゲージＺ１〜Ｚ４をホイートストンブリッジに組み込むための電子部品が実装された基板が設けられ、起歪体１１の重点側端部上面には補償用の各種電子部品等が実装された基板が設けられ、該基板の出力端子には直流電源を入力したり、信号を出力するためのケーブルが接続されている（図３参照）。

板状結合部材３８の上面には起歪体１１の両側に位置し、且つ上下ビーム１３、１４の長手方向中央部に位置する部分に第１の規制部材３７が２本立設している。

上記構成のロードセルにおいて、図１４に示すようにロードセル１０の重点側端部を秤量皿３０の裏面に設けた取付部３０ａに固定する。大きい荷重が秤量皿３０に作用した場合、秤量皿３０の下面（裏面）が第１の規制部材３７の上端に当接し、ロードセル１０の起歪体１１の歪みを抑える。

ロードセルを図１３乃至図１５に示す構成とすることにより、起歪体１１の略中央部に設けた貫通穴を通る支持脚１８に起歪体１１の支点側を結合手段で結合したので、起歪体１１の構成が簡単で且つそのロードセルを用いた秤自体を薄型にでき、又、略中央部ということで荷重がロードセルにほぼ均一に掛かり計量精度の低下を防ぐことができる。図１３乃至図１５に示す構成のロードセル１０を秤量皿裏面の四隅に取り付け、図６及び図７に示す秤を構成することも当然可能である。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、支持脚１８の上端でナット２０の上面よりも上に位置するように支持脚１８の長さを調整できる場合は、秤量皿３０裏面の該支持脚１８の上端が対向する位置に凹部を設けるようにしても良い。

従来のロードセルの構成例を示す図である。本発明に係るロードセルの構成例を示す側面図である。本発明に係るロードセル（支持台を除く）の構成例を示す底面図である。本発明に係るロードセルの構成例を示す側断面図（図３のＡ−Ａ断面図）である。本発明に係るロードセルの構成例を示す下方から見た斜視図である。本発明に係る秤の一部切欠平面図である。本発明に係る秤の断面図（図６のＢ−Ｂ断面図）である。本発明に係るロードセルの構成例を示す上方から見た斜視図である。本発明に係るロードセルの構成例を示す下方から見た斜視図である。本発明に係るロードセルの構成例を示す平面図である。本発明に係るロードセルの構成例を示す側面図（図９の矢印Ｂ方向から見た側面）である。本発明に係るロードセルの構成例を示す側面図（図９の矢印Ｃ方向から見た側面）である。本発明に係るロードセルの構成例を示す平面図である。本発明に係るロードセルの構成例を示す側面図である。本発明に係るロードセルの構成例を示す下方から見た斜視図である。

符号の説明

１０ロードセル
１１起歪体
１２貫通孔
１３上ビーム
１４下ビーム
１５板バネ
１６ボルト
１７規制部材
１８支持脚
１９ナット
２０ナット
２１支持台
２２金属板
２３鋼球
２４蓋部材
２５連結部材
２６基板
２７基板
２８ケーブル
３０秤量皿
３１ボルト
３２ボルト
３３ボルト
３６支持脚固定部
３７規制部材
３８板状結合部材
３９貫通孔

Claims

上下に平行に配置され且つ一体的に形成されたビームを具備する起歪体と、該起歪体のビームの所定位置に形成された起歪部の近傍に歪ゲージを設けた構成のロードセルであって、
前記ビームの略中央部に上下方向に貫通して貫通孔を設け、該貫通孔を通って前記起歪体を支持する支持脚を設け、該支持脚に前記起歪体の支点側を結合手段で結合し、
前記結合手段は前記起歪体の支点側の下部に一方側を取付けた板部材と、前記板部材の他方側を前記支持脚に固定する連結部材とを備え、
前記連結部材は、前記板部材を上下方向から挟持する一対の部材からなり、該上方から挟持する部材がナット部材であり、該ナット部材は前記貫通孔内に位置し、該貫通孔の上方からアクセスし前記板部材と前記支持脚とを固定できることを特徴とするロードセル。
秤量皿の４隅を４個のロードセルの重点側で支持する構成の秤において、
前記ロードセルに請求項１に記載のロードセルを用いたことを特徴とする秤。