JPH03162630A - 荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、たとえばヘルスメー夕などで用いられる荷重
検出装置に関する。

〈従来の技術〉 いわゆるヘルスメー夕において、人などの計量対象が載
る踏板からの荷重を複数の金属製のアームを組み合わせ
た荷重伝達機構を用いて一点に伝達させ、この伝達され
た荷重をひずみゲージを用いた荷重検出装置により検出
するようにしたものが従来から提案されている（たとえ
ば実公昭６１１８４２６号公報などに開示されている。

）。

前記荷重検出装置の構或の一例は本願第６図に示されて
おり、第６図（ａ）はその平面図、第６図（ｂ）　ｔｉ
第６図（ａ）　ノ切断面線Ｖｌｂ−Ｖｌｂから見た断面
図、第６図（ｃ）は第６図（ａ）の切断面線Ｖｌｃ−Ｖ
ｌｃから見た断面図である。踏板（図示せず）からの荷
重を伝達する荷重伝達アームＩＡ．１Ｂ（以下「アーム
ＩＡ，ＩＢＪ−などという）の各先端部はアーム連結板
２に固定されている。このアーム連結板２において、ア
ームＩＡ，ＩＢの延長線が交差する部位には、先端部を
円錐状に尖らせた突起３が先端を下方側（第６図（ａ）
の紙面の裏面側）に向けた状態で固定されている。突起
３は、荷重受け台４に形成したすり鉢状の凹所４ａに係
合し、この凹所４ａで支持される。

荷重受け台４はひずみゲージ５を接着した板状の検出ビ
ーム６の一端部にボルト７により螺着されている。検出
ビーム６の他端部はへルスメー夕の基体８に固定した保
持台９にボルト１０を用いて固定されている。荷重受け
台４は、すり林状の凹所４ａの軸線４ｂがひずみゲージ
５の中心を通るように配設される。

アームＩＡ，ＩＢを介して伝達された荷重が、突起３か
ら荷重受け台４に伝達されると、検出ビーム６には撓み
が生じ、その一端部が矢印１１て示すように基体２側に
変位する。検出ビーム６の撓み量はアームＩＡ，ＩＢか
ら伝達された荷重に対応し、この撓み量が検出ビーム６
の固体ひすみとしてひずみゲージ５により検出される。

したがって、このひずみゲージ５の出力信号に適当な処
理を施すことにより、ヘルスメー夕の踏板にかかってい
る荷重を求めることができる。

く発明が解決しようとする課題〉 アームＬＡ，ＩＢは、各基端部を支点として回動目在な
ように構成して各先端部を自由端としたものであるため
、ヘルスメー夕の踏板に均等に荷重がかからない場合に
は、アーム連結板２は基体８の底面にほぼ平行な方向（
たとえば第６図（Ｃ）．（ｂ）において矢印６１．６２
で示す方向）に変位することになる。この場合には突起
３が荷重受け台４の凹所４ａに当接する位置がずれるた
め、踏板の上の計量対象の重量を正確に測定することが
できなくなる。

このことを第７図を用いてさらに詳述する。第７図（ａ
）はひずみゲージ５を取り付けた検出ビーム６の平面図
であり、また第７図（ｂ）　，　（ｃ）はアーム連結板
２が基体８の底面に対してほぼ平行な方向に変位した場
合のひずみゲージ５の近傍の構成を拡大して示す断面図
であって、第６図（ｂ）　．　（ｃ）にそれぞれ対応す
る。突起３の先端は、通常では凹所４ａの頂部に位置す
るため、この突起３は凹所４ａと軸線４ｂを共有してい
る。ところが、アーム連結板２が矢印６１．６２で示す
方向に変位した場合には突起３の軸線３ａは軸線４ｂか
ら離間し、このとき突起３からの荷重は変位した軸線３
ａに沿って作用する。すなわち、この場合には、ひずみ
ゲージ５の中心からずれた位置に荷重が作用することに
なる。この結果、検出ビーム６には捩じれが生じること
となって、ひずみゲージ５では荷重に対応した検出ビー
ム６の撓みｐ他にその捩じれをも検出してしまう。

このように、上記の従来技術では突起３からの荷重を検
出ビーム６に対して一定の位置で作用させることができ
ないのので、アームＩＡ，ＩＢから伝達された荷重を必
ずしも正確に検出することができず、この結果へルスメ
ー夕における測定精度の劣化を招来していた。

そこで、本発明は、上述の技術的課題を解決し、測定精
度を格段に向上した荷重検出装置を提供することを目的
とする。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための本発明の荷重検出装置は、
荷重を検出する検出ビームにひずみゲージを固定して、
このひずみゲージで前記検出ビームの撓みを検出するよ
うにした荷重検出装置において、 前記検出ビームに対して不動位置に固定された突起と、 この突起に当接して検出すべき荷重を伝達させる荷重伝
達部材とを備え、 前記突起を、前記荷重伝達部材に形成された平板部に点
接触させているものである。

〈作用〉 上記の構成によれば、検出ビームに対して不動位置に固
定した突起は荷重検出部材にほぼ点接触する形状の先端
部を有しており、この先端部と荷重検出部材に形成され
た平板部との接触点により検出ビームに対する荷重の作
用位置が規定される。

この結果、たとえ荷重伝達部材が検出ビームに対して変
位したとしても、検出ビームに対する荷重の作用位置は
一定となる。

く実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第２図はこの発明の一実施例の荷重検出装置か適用され
るヘルスメー夕の全体の構成を示す斜視図である。この
ヘルスメー夕は、内部に計量機構２１を収納した基体２
２に計量対象を載せる踏板２３を被せて全体として矩形
に構成したものである。計量機構２１は、Ｖ字状に組み
合わせた一対の主荷重伝達アーム（以下「主アーム」と
いう）２４Ａ，２４Ｂと、各主アーム２４Ａ，２４Ｂの
中央付近に各先端部を係合した一対の副荷重伝達アーム
（以下「副アーム」という）２５Ａ，２５Ｂとを備えて
いる。主アーム２４Ａ，２４Ｂは、各基端部近傍を基体
２２の三隅にそれぞれ固定した支点刃２６Ａ，２６Ｂで
支持させ、各先端を自由端としたもので、この自由端は
アーム連結板２７に固着されている。副アーム２５Ａ，
２５Ｂの各基端部近傍は、基体２２の別の三隅にそれぞ
れ固定した支点刃２８Ａ，２８Ｂで支持されている。

踏板２３の基体２２に対向する側の面の四隅には、荷重
点刃２９Ａ，２９Ｂ，３０Ａ，’３０Ｂをそれぞれ支持
した支持部材３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂが固定さ
れている。主アーム２４Ａ．２４Ｂおよび副アーム２５
Ａ，２５Ｂの各基端部近傍にはＶ字形の荷重点凹所３３
Ａ．．３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂがそれぞれ設けられてお
り、踏板２３を基体２２に被せた状態では、各荷重点凹
所３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂにそれぞれ荷重点刃
２９Ａ，２９Ｂ，３０Ａ，３０Ｂが係合する。

踏板３に計量対象である人や物体が載せられると、各荷
重点凹所３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂにかかる荷重
のために、主アーム２４Ａ，２４Ｂおよび副アーム２５
Ａ，２５Ｂにはそれぞれ支点刃２６Ａ，２６Ｂ．２８Ａ
，２８Ｂによる支持点を支点として回勤しようとする力
が作用する。

副アーム２５Ａ，２５Ｂに作用する力は、それぞれ主ア
ーム２４Ａ，２４Ｂに伝達されるので、結局主アーム２
４Ａ，２４Ｂの各先端に荷重が集中する。

第１図は主アーム２４Ａ．２４Ｂの先端部近傍の構戊を
拡大して示す図であり、本発明の一実施例の荷重検出装
置の基本的な構成が示されている。

第１図（ａ）はその平面図であり、第１図（ｂ）は第１
図（ａ）の切断面線１ｂ−Ｉｂから見た断面図であり、
第１図（ｃ）は第１図（ａ）の切断面線１ｃ−Ｉｃから
見た断面図である。アーム連結板２７において主アーム
２４Ａ，２４Ｂの各延長線が交差する部位には荷重伝達
部材４１が固定されており、この荷重伝達部材４１の平
板状に形成された下方側表面に、荷重受け台４２に固定
した突起４３の先端部が当接する。この突起４３の先端
部は球面状に加工されており、したがって突起４３と荷
重伝達部材４１の表面とは点接触し、かつ突起４３は平
板の上を滑りながら自由に移動できる。

荷重受け台４２は、一端を保持台４４にボルト４５によ
り固定して固定端とし他端を自由端とした検出ビーム４
６の前記自由端にボルト４７により固定された固定部４
２ａと、この固定部４２ａから保持台４４側に向かって
延びた突起保持部４２ｂとを有している。保持台４４は
ボルト４８により基体２２の底部に固定されている。

検出ビーム４６の中央部にはひずみゲージ４９が１妾着
されており、このひずみゲージ４つにより検出ビーム４
６の固体ひずみが検出される。荷重受け台４２に固定し
た突起４３は、その軸線４３ａがひずみゲージ４９の中
心に位置するように配設されている。

主アーム２４Ａ，２４Ｂからの荷重が荷重伝達部材４１
から突起４３に伝達されると、検出ビーム４６の自由端
は第１図（ｂ）において矢印５０で示す方向に変位する
。この際に生じる検出ビーム４６の撓み量は、その固体
ひずみとしてひずみゲージ４つにより検出されるが、前
記撓み量は突起４３にかかる荷重に対応するため、結果
としてひずみゲージ４９の出力は踏板２３上の計量対象
の重量に対応することになる。

第３図（ａ）はひずみゲージ４９の構成を示す平面図で
あり、第３図（ｂ）はその正面図、第３図（Ｃ）はその
底面図である。ひずみゲージ４つは、検出ビーム４６の
一方表面側に櫛形に形成した線状の抵抗Ｒｌ，Ｒ２を設
け、他方表面側にも同様の線状の抵抗Ｒ３，Ｒ４を設け
て、これらの抵抗Ｒ１〜Ｒ４で第４図に示すホイートス
トンブリッジを構戊したものである。抵抗Ｒｌ，Ｒ３間
の接続点５１と抵抗Ｒ２，Ｒ４間の接続点５２との間に
定電圧を入力して、抵抗Ｒｌ，Ｒ２間の接続点５３と抵
抗Ｒ３，Ｒ４間の接続点５４との間に導出される電圧を
監視することにより、各抵抗値の変化を検出することが
でき、これに基づいて検出ビーム４６のひずみ量を演算
することができる。すなわち、検出ビーム４６にひずみ
が生じると、抵抗Ｒ１〜Ｒ４にもひすみが生しるので、
この抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の変化を監視すれば、検出
ビーム４６の固体ひずみが測定されることになる。

第５図は動作を説明するための図であり、第５図（ａ）
は検出ビーム４６およびひずみゲージ４９の平面図であ
り、第５図（ｂ）　．　（ｃ）はひずみゲージ４つの近
傍の構成を拡大して示す断面図であり、それぞれ第１図
（ｂ）　．　（ｃ）に対応する。主アーム２４Ａ，２４
Ｂの各先端は自由端であるため、主アーム２４Ａ，２４
Ｂに対して均等に荷重がかからない場合には、主アーム
２４Ａ．２４Ｂの各先端部を連結したアーム連結板２７
は基体２２の底面にほほ平行な方向（矢印７１．７２方
向）１コ変位する。このため、荷重伝達部材４１の軸線
４１ａは必ずしも、突起４３の輔線４３ａと一致しない
。

しかしながら、突起４３は検出ビーム４６の自由端に固
定した荷重受け台４２から突設されているので、その検
出ビーム４６に対する位置は変化することがない。この
結果、アーム連結板２７からの荷重は、荷重受け台４２
に対して確実にひずみゲージ４９の中心位置で作用させ
ることができる。しかも、突起４３はその先端部が球面
状に形成されて、荷重伝達部材４１に点接触するので、
荷重の作用位置は正確に設定される。

このように本実施例によれば、主アーム２４Ａ．２４Ｂ
からの荷重を、ひずみゲージ４つの中心位置に確実に作
用させることができるので、検出ビーム２６に不所望な
捩じれなどが生じることがなく、この結果前記荷重の検
出が高精度で行われることになる。したがって、ヘルス
メー夕による計量の精度が格段に向上する。

上述した実施例では、ひすみゲージ４つの中心位置に突
起４３の軸線４３ａを位置させて、この中心位置に荷重
をかけさせるようにした場合を例にとったが、たとえば
検出ビーム４６の自由端の近傍で荷重が作用するような
構成であってもよく、検出ビーム４６に対する荷重の作
用位置を一定に保つようにすれば、検出精度を向上する
ことができる。その他本発明の要旨を変更しない範囲内
において、種々の設計変更を施すことが可能である。

また、前述の実施例では、荷重検出部材４１に当接する
突起４３の先端部を球面状の形状としたが、荷重検出部
材４１に対してほぼ点接触する任意の形状（たとえば円
錐状など）の先端部を有する他の突起が用いられてもよ
い。

さらにまた、前述の実施例では、荷重検出装置がヘルス
メー夕に適用される場合を例にとったが、本発明の荷重
検出装置は荷重の検出が必要な任意の構成に対して広く
実施することができるものである。

く発明の効果〉 以上のように本発明の荷重検出装置によれば、検出ビー
ムに対する荷重の作用位置を確実に一定に保つことがで
きるので、ひずみゲージにより検出される検出ビームの
撓み量は正確に荷重に対応することになる。この結果、
荷重の測定の精度が格段に向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の荷重検出装置の基本
的な構成を示す平面図、 第１図（ｂ）は第１図（ａ）の切断面線１ｂ−１ｂから
見た断面図、 第１図（ｃ）は第１図（ａ）の切断面線Ｉｃ−１ｃから
見た断面図、 第２図は荷重検出装置が適用されるヘルスメー夕の全体
の構戊を示す斜視図、 第３図（ａ）はひずみゲージ４９を固定した検出ビーム
４６の平面図、 第３図（ｂ）はその正面図、 第３図（ｅ）はその底面図、 第４図はひずみゲージ４９の電気的構成を示す電気回路
図、 第５図はアーム連結板２７が変位した際の様子を示す図
、 第６図（ａ）は従来技術を示す平面図、第６図（ｂ）は
第６図（ａ）の切断面線Ｖｌｂ−Ｖｌｂから見た断面図
、 第６図（ｃ）は第６図（ａ）の切断面線Ｖｌｃ　−Ｖｌ
ｃから見た断面図、 第７図はアーム連結板２が変位した際の様子を示す図で
ある。 ４１・・・荷重伝達部材、４３・・・突起、４６・・・
検出ビーム、４つ・・・ひずみゲージ （ほか１名） 第 ２ 図 ４６−・・検出ピーム ４９・・・υずみゲージ 第 ３ 図 第 ４ 図 ４１・・・荷重伝達部材 ４３・・・突起 ４６・・・検出ピーム ４９・・・ひずみゲージ （０） 第 （０） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、荷重を検出する検出ビームにひずみゲージを固定し
   て、このひずみゲージで前記検出ビームの撓みを検出す
   るようにした荷重検出装置において、 前記検出ビームに対して不動位置に固定された突起と、 この突起に当接して検出すべき荷重を伝達させる荷重伝
   達部材とを備え、 前記突起を、前記荷重伝達部材に形成された平板部に点
   接触させていることを特徴とする荷重検出装置。