JPH0219414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、秤等に用いられる荷重検出機構に関
し、特に偏荷重に対し測定誤差のない荷重検出機
構に関する。

〔従来の技術〕

秤等に用いる荷重検出機構として、従来、第２
図に示すように、平行四辺形の起歪体５１の上下
面の四箇所に歪ゲージを貼付けた構造のロードセ
ル５０に計量皿支持部材５３を介在させて、計量
皿５４を直接取付けた構造のものがある。このよ
うな構造の荷重検出機構には下記のような欠点が
あつた。

(1) ロードセル５０が偏荷重で破壊されるため計
量皿５４をあまり大きくできない。

(2) ロードセルを偏荷重に対して強くするため、
起歪体５１の高さおよび幅を大きくする必要が
あり、小型化ができない。

(3) 偏荷重に対して正確に荷重を測定することが
困難である。

(4) 起歪体および歪ゲージが偏荷重により曲げ応
力やねじり応力を受け疲労しやすく、従つて耐
久性が劣る。

(5) 歪ゲージ５２の経時変化を防ぐため、起歪体
５１全体にベローズをかぶせたり歪ゲージ５２
の上をカバーや箔でおおつて防湿処理をする
が、ベローズやカバーには、起歪体曲げ方向の
柔軟性はあつてもねじり方向の柔軟性はなく、
従つてねじり方向の偏荷重の場合、著しく精度
が疎外される。また、ねじり応力を受けるとベ
ローズやカバーの耐久性も極端に落る。

(6) 四隅調整のため、歪ゲージ貼付部分のたわみ
部５５を削つて調整する方法があるが、たわみ
部分を削るとスパンが大きく変化する。

(7) ロードセルを四隅調整した後、ベローズをか
ぶせると再び四隅誤差が生じるが、ベローズを
かぶせた後、四隅調整する手段がない。

上記のような偏荷重に対する問題点を解決する
ために、第３図に示すような荷重検出機構が提案
されている。同図において、計量皿６１に被測定
物を置くと計量皿保持支柱６２は柔軟部６３を撓
ませつつ垂直下方に偏位してピボツト等の伝達部
材６４を介してロードセル６５に荷重を伝達す
る。被測定物を計量皿６１のロードセル軸中心直
角方向に中心よりずれた位置におくとモーメント
により計量皿保持支柱６２は傾斜しつつビーム６
６および６７の平行四辺形の角部となる位置に位
置決めした柔軟部６３を撓ませて偏位させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記第３図に示す従来の荷重検出
機構においても、ビーム６６，６７および計量皿
保持支柱６２よりなる機構部の受ける曲げモーメ
ントやねじり応力を伝えないためにピボツト等の
伝達部材６４を介して荷重をロードセル６５に伝
えている。この伝達部材６４としては、ピボツト
の外に、刃と刃受、リボン、ワイヤ等が考えられ
るが、このような伝達部材６４を設けると、一般
に精度が落ちる。特に伝達部材６４を小さくした
場合に荷重による柔軟部６３およびロードセル６
５のたわみにつれて、伝達部材６４の両端の取り
付け角がより大きく変化し、従つて、接点構造が
ピボツト、刃と刃受等両端の伝達部材６４にあつ
ては摩擦によるヒステリシスが増大し、リボン、
ワイヤ等両端が連結された伝達部材６４において
は伝達部材６４のつけ根部分のたわみによるヒス
テリシスが生じたり、連結部のずれ等により精度
が落ち、小型化の弊害となる。また、伝達部材６
４の耐久性も低いため、荷重検出機構の寿命が阻
害される。さらにピボツト、刃と刃受、リボン、
ワイヤ等の伝達部材の加工には、極めて丹念な加
工と熟練した組立技術を必要とし、それが荷重検
出機構のコストを高くするという欠点があつた。

上記欠点を解消するため、本出願人は先に第４
図および第５図に示すような荷重検出機構を開発
して出願している。

第４図に示す荷重検出機構はビーム１１とロー
ドセル１２とから構成される。ビーム１１は、上
下に離間して配置された水平梁１３，１４と該水
平梁１３，１４の両端で一体的に形成する連結部
材１５，１６とにより構成される。ロードセル１
２は、上下に離間して配置された水平梁１７，１
８と該水平梁１７，１８の両端で一体的に形成さ
れた連結部材１９，２０とからなる起歪体２１
と、該起歪体２１の柔軟部に歪ゲージ２２を貼付
した構造のものである。ビーム１１の一端の連結
部材１５は支持部材２７により基台（図示せず）
に固定された他端の連結部材１９は支持部材２４
で基台に固定され、他端の連結部材２０は可動で
ある。ビーム１１の連結部材１６と起歪体２１の
可動端は、ビーム１１の軸芯とロードセル１２の
軸芯が略直交するように結合され、垂直梁１６の
上部には支持部材２５を介在させて計量皿（図示
せず）が固定される。

また、第５図に示す荷重検出機構は、第１のビ
ーム１１と第２のビーム１１′とロードセル１２
とから構成される。第１のビーム１１は上下に離
間して配置された水平梁１３，１４と該水平梁１
３，１４の端部で一体に形成される連結部材１
５，１６から構成され、第２のビーム１１′も同
様に上下に離間して配置され水平梁１３′，１
４′の端部で一体的に形成される連結部材１５′，
１６′とから構成される。ロードセル１２は、第
４図のロードセル１２と同じ構造で、起歪体２１
の一端は支持部材２４により基台（図示せず）に
固定され、他端は可動端となる。第１のビーム１
１の一端の連結部材１６にロードセル１２の起歪
体２１の可動端が結合され、第１のビーム１１の
他端と第２のビーム１１′の一端が結合部材２６
で結合され、さらに第２のビーム１１′の他端は
支持部材２７で基台に固定される。第１のビーム
１１の一端と起歪体２１の可動端との結合部には
支持部材２５を介在させて計量皿（図示せず）が
設けられる。

上記第４図、第５図に示す構造にすることによ
り、偏荷重による誤差、部品の加工および組立の
困難、耐久性、小型化、薄型化は大幅に改善され
るが、前記先の出願に詳述したように、第４図の
場合は、支持部材２５に荷重を受けると第６図の
実線に示すように変形し、点線の位置から変位す
るため、ロードセル１２およびビーム１１は互い
に横方向の力FxおよびFyを受ける。これに対し
て第５図の場合は、支持部材に荷重を受けると第
７図の実線に示すように変形し、第１のビームの
変位分を第２のビームの変位で補うのでロードセ
ル１２に加わる横方向の力Fxは解消されるもの
の第１のビーム１１および第２のビーム１１′に
加わる横方向の力Fyは残る。このロードセルに
加わる横方向の力Fxおよびビームに加わる横方
向の力Fyが荷重測定の誤差の原因となるという
問題があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するため、荷重検出
機構を以下のような構造とした。上下に離間して
位置し複数の水平梁のそれぞれを連結部材で連結
すると共に、一端を固定し他端を可動としたビー
ムと、起歪体に歪ゲージを有し該起歪体の一端が
固定され他端が可動のロードセルとを備え、前記
ビームの可動端と前記ロードセルの可動端とを前
記ビーム軸芯と前記ロードセル軸芯とが交差する
ように結合してなる荷重検出機構のそのロードセ
ル固定端近傍からビーム固定端近傍の間に横方向
に変形可能でかつせん断方向に変形困難な力の逃
げ部を少なくとも１個以上設ける構造とした。

また、上下に離間して位置した複数の水平梁の
それぞれの端部を連結部材で連結する第１および
第２のビームと、起歪体に歪ゲージを有し該起歪
体の一端が固定され他端が可動のロードセルとを
備え、前記第１のビームと第２のビームを互いに
その軸芯が平行になるように配置し、第１のビー
ムの一端を可動端とし、該第１のビームの他端と
前記第２のビームの一端とを間接的あるいは直接
的に連結し、前記第２のビームの他端とロードセ
ルの可動端とを前記第１のビーム軸芯と前記ロー
ドセル軸芯とが交差するように結合してなる荷重
検出機構のそのロードセル固定端近傍から第２の
ビーム固定端近傍との間に横方向に変形可能でか
つせん断方向に変形困難な力の逃げ部を少なくと
も１個以上設ける構造とした。

〔作用〕

本発明は荷重検出機構を上記のように構成する
ことによりロードセルやビームが荷重を受けて変
形することにより、該ロードセルやビームに加わ
る横方向の力を前記力の逃げ部で吸収するので、
これらの力によつて測定誤差が解消される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本特許請求の範囲第１項に記載の発明
に係る荷重検出機構の第１実施例を示す斜視図で
ある。図示するように第４図に示す荷重検出機構
を基本とし、そのビーム１１の両端連結部材１５
および１６に縦溝を設けて形成した力の逃げ部３
０および３１を設けると共に、ロードセル１２の
起歪体２１の両端連結部材１９，２０の両側にも
縦溝を設けて形成した力の逃げ部３２および３３
を設ける。この力の逃げ部３０〜３３は、連結部
材１５，１６，１９，２０の両側に縦溝を設けて
形成するのでビーム１１およびロードセル１２に
加わる横方向の力FyおよびFxでは容易に変形す
るが垂直方向、すなわちせん断方向の力に対して
は変形しにくい構造である。従つて支持部材２５
に荷重が加わり、ビーム１１およびロードセル１
２が第６図の実線で示すように変位して、ビーム
１１およびロードセル１２に横方向の力Fy，Fx
が加わつても、該力Fy，Fxは前記力の逃げ部３
０，３３で吸収され、、力FyおよびFxはほぼ零
となる。また、上記構造とすることにより、ロー
ドセル１２の起歪体２１の取付けに際し、ボルト
の応力が加わつても該応力の逃げ部３０〜３３の
溝によつて、該応力が遮断されるため、ロードセ
ル１２の出力に影響を及ぼさない。

第８図は本特許請求の範囲第２項に記載の発明
に係る荷重検出機構の第１実施例を示す斜視図で
ある。図示するように、第５図に示す荷重検出機
構を基本とし、第１のビーム１１の連結部材１５
の両側面に縦溝を設けて形成した力の逃げ部４２
を設け、さらに第２のビーム１１′の固定端側の
連結部材１６′にも縦溝を設けて形成した力の逃
げ部３５を設ける。前述のように該構造の荷重検
出機構は、第１のビームが垂直方向に変位するこ
とによるロードセル１２に加わる横方向の力Fx
は第１のビームおよび第２のビームで互いに補な
い合うため約零となるが、ロードセル１２が垂直
方向に変位することにより第１のビーム１１およ
び第２のビーム１１′に加わる横方向の力Fyが残
る。第１のビーム１１および第２のビーム１１′
に該横方向の力Fyが加わると力の逃げ部４２お
よび３５が変形してこの力Fyを吸収する。従つ
て支持部材２５に加重が加わり、第１のビーム１
１、第２のビーム１１′およびロードセル１２に
横方向の力Fy，Fxが加わつても、該力Fxは第１
のビーム１１と第２のビーム１１′の相互作用に
吸収され、力Fyは力の逃げ部４２および３５の
変形によつて吸収され、結局ロードセル１２およ
び第１、第２のビーム１１，１１′に加わる横方
向の力Fx，Fyはいずれも約零となる。

第９図は、本特許請求の範囲第１項に記載の発
明に係る荷重検出機構の第２実施例を示す斜視図
である。同図に示す荷重検出機構は、第１図に示
す構造の荷重検出機構を基本とし、ロードセル１
２の起歪体を両端に波形の変形部３６ａ，３６ｂ
を有するベローズ３６で密封した構造である。ま
た、ビーム１１を構成する水平梁１３，１４の両
端のたわみ部に半円筒の凹状溝３７を形成してい
る。上記の構造にすることにより、第１図と同様
ロードセル１２およびビーム１１の横方向に加わ
る力Fx，Fyを約零とすることができる。また、
ロードセル１２の起歪体がベローズで密封されて
いるので、歪ゲージが湿気等により経時的変化す
ることがない。また、起歪体をベローズ３６で密
封した後、凹状溝３７を削ることにより四隅調整
をすることも可能となる。

第１０図は、本特許請求の範囲第２項に記載の
発明に係る荷重検出機構の第２実施例を示す図で
ある。同図に示す荷重検出機構は、第５図に示す
構造の荷重検出機構を基本とし、第１のビーム１
１の一端と第２のビーム１１′の一端とを結合す
る結合部材２６の中央両側面に溝を設けて形成し
た力の逃げ部３４を設け、ロードセル１２の起歪
体を両端に波形の変形部３６ａ，３６ｂを有する
ベローズで密封した構造である。また、第１のビ
ーム１１および第２のビーム１１′を構成する水
平梁１３，１４および１３′，１４′の両端たわみ
部に半円筒の凹状溝３７および３７′を設け、さ
らに第２のビーム１１′の固定端を固定する支持
部材２７には、両側部に凹状の溝を設けて形成し
た力の逃げ部３８を設けている。上記の構造にす
ることにより、第８図に示す荷重検出機構と同様
ロードセル１２および第１、第２のビーム１１，
１１′に加わる横方向の力Fx，Fyは吸収され、
約零となる。またベローズ３６および凹状溝３
７，３７′を設けることにより、第９図の場合と
同様、歪ゲージの経時変化、四隅調整が容易とな
る。さらに力の逃げ部３４，３８を結合部材２６
および支持部材２７に設けたので第１および第２
のビーム１１，１１′に逃げ部を設ける必要がな
いため、ビーム１１，１１′の加工が容易となる。

第１１図、第１２図は、それぞれ本特許請求の
範囲第１項に記載の発明に係る荷重検出機構の第
３および第４実施例を示す平面図である。第１
図、第１２図はいずれも第４図に示す荷重検出機
構を基本とする。第１１図の場合はロードセル１
２の可動端とビーム１１の可動端とをバネ材３９
の両端をビス４０，４１で固定して結合した構造
であり、荷重が加わることにより、ロードセル１
２やビーム１１に加わる力Fx，Fyを該バネ材３
９が変形することで吸収する。第１２図の場合
は、ロードセル１２の可動端の先端とビーム１１
の可動端の側面とをバネ材３９の両端をビス４
０，４１で固定して結合した構造であり、荷重が
加わることにより、ビーム１１に加わる力Fyを
該バネ材３９が変形して吸収する。

なお、上記第１図に示す実施例では力の逃げ部
をロードセル固定端とビーム固定端の間に４個設
ける構造としたが、力の逃げ部の数はこれに限定
されるものではない。このことは上記他の実施例
においても同様である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればロードセ
ル固定端近傍とビーム固定端近傍との間に力の逃
げ部を設けるので、ロードセルおよびビームが荷
重を受けて変位することによりロードセルおよび
ビームの受ける横方向の力を吸収するから、該横
方向の力による測定誤差が生ずることなく正確な
荷重測定が可能となるという優れた効果が得られ
る。また、このため、ロードセルに加わる外力に
より影響を受けやすい低秤量の重量検出器におい
て極めて有効となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第９図は特許請求の範囲第１項に記載
の発明に係る荷重検出機構の一実施例を示す斜視
図、第２図、第３図はそれぞれ従来の荷重検出機
構の一例を示す斜視図、第４図、第５図はそれぞ
れ本出願人が先に出願した荷重検出機構の一例を
示す図、第６図、第７図はそれぞれ第４図、第５
図の荷重検出機構が荷重を受けた状態を示す斜視
図、第８図、第１０図は特許請求の範囲第２項に
記載の発明に係る荷重検出機構の一実施例を示す
斜視図、第１１図、第１２図は特許請求の範囲第
１項に記載の発明に係る荷重検出機構の他の実施
例を示す平面図である。 図中、１１，１１′……ビーム、、１２……ロー
ドセル、３０〜３８……力の逃げ部、３９……バ
ネ部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上下に離間して位置し複数の水平梁のそれぞ
   れを連結部材で連結すると共に、一端を固定し他
   端を可動としたビームと、起歪体に歪ゲージを有
   し該起歪体の一端が固定され他端が可動のロード
   セルとを備え、前記ビームの可動端と前記ロード
   セルの可動端とを前記ビーム軸芯と前記ロードセ
   ル軸芯とが交差するように結合し、前記ロードセ
   ル固定端近傍からビーム固定端近傍間に横方向に
   変形可能でかつせん断方向に変形困難な力の逃げ
   部を少なくとも１個以上設けたことを特徴とする
   荷重検出機構。 ２ 上下に離間して位置した複数の水平梁のそれ
   ぞれの端部を連結部材で連結する第１および第２
   のビームと、起歪体に歪ゲージを有し該起歪体一
   端が固定された他端が可動のロードセルとを備
   え、前記第１のビームと第２のビームを互いにそ
   の軸芯が平行になるように配置し、第１のビーム
   の一端を可動端とし、該第１のビームの他端と前
   記第２のビームの一端とを間接的にあるいは直接
   的に連結し、該第２のビームの他端を固定すると
   共に、前記第１のビームの可動端とロードセルの
   可動端とを前記第１のビーム軸芯と前記ロードセ
   ル軸芯とが交差するように結合し、前記ロードセ
   ルの固定端近傍から第２のビームの固定端近傍の
   間に横方向に変形可能でせん断方向に変形困難な
   力の逃げ部を少なくとも１個以上設けたことを特
   徴とする荷重検出機構。