JPH0533033U - ロードセル式秤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロードセルやストレンゲージの応力値の変化や
ロードセルに対する荷重点のずれを無くして正確な重量
値の計測を行う。 【構成】各ロードセル１４〜１７の荷重受け部に剛体か
らなる球状部材２１を取付けるとともに載せ皿２２にお
ける球状部材２１との接触部位にその球状部材の曲率半
径よりも大きな曲率半径を持つ剛体からなる凹状部材２
３を取付け、各ロードセルの球状部材２１を載せ皿の凹
状部材２３に嵌合して載せ皿を載置する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、３個以上のロードセルをベース上の周囲に分散配置するとともにそ の各ロードセル上に載せ皿を載置してなるロードセル式秤に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種のロードセル式秤としては特開昭５８−７６７２８号公報に見ら れるように、四角形のベースの各隅部に４個のロードセルを分散配置し、その各 ロードセルの荷重受け部上に弾性部材を介して載せ皿を載置し、載せ皿に荷重が かかったときの各ロードセル出力を加算して計重するものが知られている。すな わち図７に示すように、ベース１の上に配置されたロードセル２の荷重受け部に 導電性弾性部材からなる円錐台形状の凸部材３を取付け、その凸部材３と対向す る載せ皿４の部位に導電性弾性部材からなる凹部材５を取付け、その凹部材５に 凸部材３を嵌合させて載せ皿４をロードセル２の上に載置させるようにしている 。なお、ロードセル２の起歪部にはストレンゲージ６が配置されている。

【０００３】 しかしこのようにロードセル２と載せ皿４との間に弾性部材を介在させたも のでは、例えば載せ皿４の端に計量物品を載せた場合、荷重点が変動し、このた めロードセルやストレンゲージの応力値が変化し正確な重量値が計測できない問 題があった。また弾性部材を介在しているため荷重に対するロードセル２の応動 が遅れ、計重の立上り特性が悪い問題があった。

【０００４】 また実開昭５３−１９２５１号公報に見られるように、載せ皿に取付けられた 枠フレームに防振ゴムを介して接当部材を取付け、この接当部材をロードセルの 検出部に直接当接させたものが知られている。

【０００５】 しかしこのものも防振部材を介在しているため荷重に対するロードセルの応動 が遅れ、計重の立上り特性が悪い問題があった。また接当部材のロードセルに対 する当接位置がずれやすく、このため正確な重量値が計測できない問題があった 。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

このように従来装置では、荷重点が変動してロードセルやストレンゲージの応 力値が変化したり、ロードセルに対する荷重点がずれる虞があり、正確な重量値 が計測できない問題があった。また弾性部材を介在しているため荷重に対するロ ードセル２の応動が遅れ、計重の立上り特性が悪い問題があった。

【０００７】 そこで本考案は、ロードセルやストレンゲージの応力値の変化やロードセルに 対する荷重点のずれを無くすことができて正確な重量値の計測ができ、しかも計 重の立上り特性がよいロードセル式秤を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

請求項１対応の考案は、３個以上のロードセルをベース上の周囲に分散配置す るとともにその各ロードセル上に載せ皿を載置し、各ロードセルが検出した重量 値を加算して計重するロードセル式秤において、各ロードセルの荷重受け部に剛 体からなる球状部材を取付け、この球状部材の上に載せ皿を載置したものである 。

【０００９】 請求項２対応の考案は、各ロードセルの荷重受け部に剛体からなる球状部材を 取付けるとともに載せ皿における球状部材との接触部位にその球状部材の曲率半 径よりも大きな曲率半径を持つ剛体からなる凹状部材を取付け、各ロードセルの 球状部材を載せ皿の凹状部材に嵌合して載せ皿を載置したものである。

【００１０】

【作用】

このような構成の本考案においては、ロードセルと載せ皿との間に介在するの は剛体からなる球状部材なのでロードセルや歪みゲージの応力値の変化を無くす ことができる。しかも荷重に対するロードセルの応動がよく、計重の立上り特性 を改善できる。また剛体からなる球状部材はロードセルの荷重受け部に取付けら れているので載せ皿への荷重によって横方向の分力が作用してもロードセルの荷 重受け部に対する荷重点はズレない。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。

【００１２】 図１に示すようにアルミニューム材などからなる四角形状のベース１１の四隅 にロードセル取付用突出部１２ａ〜１２ｄと過荷重ストッパー用突出部１３ａ〜 １３ｄとを対にしてベース１１と一体に成形している。すなわち突出部１２ａと １３ａ、１２ｂと１３ｂ、１２ｃと１３ｃ、１２ｄと１３ｄがそれぞれ対を為し 、かつ各ロードセル取付用突出部１２ａ〜１２ｄに対して各過荷重ストッパー用 突出部１３ａ〜１３ｄがベース１１の外側に位置するように成形している。 前記各ロードセル取付用突出部１２ａ〜１２ｄにそれぞれロードセル１４，１ ５，１６，１７を取付けている。

【００１３】 前記各ロードセル１４〜１７は、側面に互いに連通した孔１８を形成してその 孔１８の上面及び下面にそれぞれ薄肉部を形成し、上面の薄肉部の上にストレン ゲージ１９を配置したロバーバル機構となっている。

【００１４】 そして図２に示すように前記各ロードセル１４〜１７の荷重受け部１４ａ〜１ ７ａの上には支持部材２０を介して例えばベアリング等の剛体からなる球状部材 ２１を取付けている。

【００１５】 前記各ロードセル１４〜１７の上には載せ皿２２が載置されるが、その載せ皿 ２２の前記球状部材２１との接触部位に球状部材２１の曲率半径よりも大きな曲 率半径を持つ剛体からなる凹状部材２３を取付けている。

【００１６】 前記ベース１１の中央部には回路ユニット２４が配置され、その回路ユニット ２４の各入力端子が前記各ロードセル１４〜１７の出力端子とコード２５，２６ ，２７，２８を介して接続されている。

【００１７】 図３は回路構成を示し、前記各ロードセル１４〜１７はそれぞれストレンゲー ジを各辺とするブリッジを構成し、バッテリー２９に対して各ブリッジの一方の 対向接点を接続している。前記各ロードセル１４〜１７のブリッジの他方の対向 接点の一方をそれぞれ緩衝増幅器３０，３１，３２，３３の非反転入力端子(+) に接続し、他方を接地している。

【００１８】 前記各緩衝増幅器３０〜３３の出力を加算器３４に入力している。前記加算器 ３４は可変抵抗３５，３６，３７，３８，３９及び演算増幅器４０からなり、前 記各緩衝増幅器３０〜３３の出力をそれぞれ可変抵抗３５〜３８を介して演算増 幅器４０の反転入力端子(-) に入力している。前記演算増幅器４０の非反転入力 端子(+) は接地されている。

【００１９】 また前記バッテリー２９に基準電圧発生回路４１を接続している。この基準電 圧発生回路４１は緩衝増幅器４２，４３、差動増幅器４４及び抵抗４５、可変抵 抗４６、抵抗４７の直列回路からなり、前記バッテリー２９の正極端子を緩衝増 幅器４２の非反転入力端子(+) に接続し、負極端子を緩衝増幅器４３の非反転入 力端子(+) に接続している。前記緩衝増幅器４２の出力端子を抵抗４８を介して 前記差動増幅器４４の非反転入力端子(+) に接続するとともにさらに抵抗４９を 介して接地している。前記緩衝増幅器４３の出力端子を抵抗５０を介して前記差 動増幅器４４の反転入力端子(-) に接続するとともにさらに抵抗５１を介して前 記差動増幅器４４の出力端子に接続している。前記差動増幅器４４の出力端子は 前記抵抗４５、可変抵抗４６及び抵抗４７の直列回路を介して接地している。

【００２０】 そして前記可変抵抗４６の可動端子から基準電圧を発生し、その基準電圧をＡ ／Ｄコンバータ５２に供給するとともに緩衝増幅器５３及び前記加算器３４の可 変抵抗３９を介して前記演算増幅器４０の反転入力端子(-) に供給している。 前記演算増幅器４０はその出力端子を加算器３４の出力端子とし、その出力を ローパスフイルタ５４を介して前記Ａ／Ｄコンバータ５２に供給している。 前記Ａ／Ｄコンバータ５２は例えば２重積分形のもので、前記加算器３４から の入力電圧に応じたカウントデータを出力するようになっている。

【００２１】 前記Ａ／Ｄコンバータ５２からのカウントデータはマイクロコンピュータを備 えた制御装置５５に取り込まれ、予め設定されたＸｇ＝Ｙカウントの関係からカ ウントデータＺをＺ／Ｙ×Ｘの演算を行ってグラム単位の重量値に変換し、その 重量値を表示器５６で表示するようになっている。なお、図中５７はキーボード で、ゼロ点決めや風袋引等の設定に使用されるようになっている。

【００２２】 このような構成の実施例においては、載せ皿２２に軽量物品が載せられると、 各ロードセル１４〜１７がそれぞれ荷重に応じて歪みを生じストレンゲージの抵 抗値が変化する。これにより各ロードセル１４〜１７から荷重に応じた電圧信号 が出力される。この各電圧信号はそれぞれ緩衝増幅器３０〜３３を介して加算器 ３４に入力され加算される。そして加算された電圧信号がローパスフイルタ５４ を介してＡ／Ｄコンバータ５２に入力されてカウントデータに変換される。 このＡ／Ｄコンバータ５２からのカウントデータは制御装置５５に取込まれて グラム単位の重量値に変換され表示器５６に表示される。

【００２３】 ところで載せ皿２２に荷重がかかるとロードセルには歪みが生じるが、例えば 図４の(a) に示すようにロードセルの一方の起歪部の高さがａ、他方の起歪部の 高さがａ−Δａ、この各起歪部間の距離がｄのときに、図４の(b) に示すように 載せ皿２２に中心から距離ｅ離れたところに荷重Ｗが加えられたとすると、回転 モーメントが働く。それを打ち消すために水平方向にｆ、ＢＤ方向にｆ′の力が 働くが、ｆ′の水平分力はｆで水平方向に働く力ｆとは方向が等しく向きが反対 であるからつりあいには全く影響はない。しかしｆ′の垂直分力Ｅは載せ皿２２ を軽くする方向に作用する。

【００２４】 以上の関係を式で示すと、Ｗ・ｅ＝ａ・ｆ…(1) 、ｆ／Ｅ＝tan θ，tan θ＝ Δａ／ｄ…(2) となるから、上記(1) ，(2) 式よりΔａ＝ａ・ｄ・Ｅ／Ｗ・ｅと なる。（但しＷは秤量、Ｅは１目の重量値）

【００２５】 ここでロードセルの寸法を例えばａ＝９．５mm，ｄ＝１２mmとする。また秤量 Ｗ＝６Kg，精度１／３，０００とすると、１目は２ｇであるからＥ＝２ｇとなる 。 この状態で荷重が中心から２mmずれるとｅ＝２mmとなるので、Δａ＝ａ・ｄ・ Ｅ／Ｗ・ｅ＝９．５・１２・２／（６０００・２）＝０．０１９mmとなる。 またｅ＝０．５mmとすると、Δａ＝９．５・１２・２／（６０００・０．５） ＝０．０７６mmとなる。 ｅ＝２mmの場合はかなりの加工精度を要するがｅ＝０．５mmの場合は標準公差 程度の加工精度でも正確な重量値を得ることができる。

【００２６】 そして本実施例では各ロードセル１４〜１７の荷重受け部１４ａ〜１７ａには 剛体からなる球状部材２１が取付けられ、また載せ皿２２には剛体からなる凹状 部材２３が取付けられ、この各部材２１，２３が互いに嵌合して載せ皿２２から ロードセル１４〜１７への荷重の伝達を行っているので、ロードセルは１点で荷 重を受けることができ、弾性部材を介して荷重伝達を行うものに比べて荷重点の 変動を小さくすることができる。従って正確な重量値の計測ができる。

【００２７】 また球状部材２１がロードセル１４〜１７の荷重受け部１４ａ〜１７ａに取付 けられているので、載せ皿２２に対して横方向の荷重がかかってもロードセルに 対する荷重点にズレは生じない。従ってこの点においても正確な重量値の計測が できる。

【００２８】 また図５の(a) 〜(d) は載せ皿２２に荷重がかかったときの各ロードセル個々 の重量値の立上り特性を示し、図５の(e) は各ロードセルの合計した重量値の立 上り特性を示しているが、載せ皿２２からロードセルへの荷重の伝達が剛体の部 材を介して行われるので、各ロードセル１４〜１７において重量値が確定するま での時間Ｔ0 が短くできる。しかも重量値が確定した後に重量値が変動すること はなく安定性がよい。従って各ロードセルの合計した重量値の立上りについても 同様である。

【００２９】 これに対して載せ皿２２からロードセルへの荷重の伝達が弾性部材を介して行 われるものでは各ロードセル個々の重量値の立上り特性は図６の(a) 〜(d) に示 すようになり、重量値が確定するまでの時間Ｔ0 が長くなる。また重量値が確定 した後に２個のロードセルが単調減少し、残りの２個のロードセルが単調増加す る特性を示し、４個のロードセルを合計した場合の特性は図６の(e) に示すよう に重量値が確定した後に一応安定するが不安定要素が残る。 なお、前記実施例はロードセルを４個使用した場合について述べたが必ずしも これに限定されるものではなく、３個、あるいは５個以上であってもよい。 また前記実施例では載せ皿側に剛体からなる凹状部材を取付けたがこれは無く てもよい。

【００３０】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案によれば、ロードセルやストレンゲージの応力値の 変化やロードセルに対する荷重点のずれを無くすことができて正確な重量値の計 測ができ、しかも計重の立上り特性がよいロードセル式秤を提供できるものであ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例における内部構成を示す斜視
図。

【図２】同実施例の部分拡大断面図。

【図３】同実施例の回路図。

【図４】同実施例の作用を説明するための図。

【図５】同実施例における重量値立上り特性を示すグラ
フ。

【図６】従来の重量値立上り特性を示すグラフ。

【図７】従来例を示す部分拡大断面図。

【符号の説明】

１１…ベース、１４〜１７…ロードセル、２１…剛体か
らなる球状部材、２２…載せ皿、２３…剛体からなる凹
状部材。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３個以上のロードセルをベース上の周囲
   に分散配置するとともにその各ロードセル上に載せ皿を
   載置し、前記各ロードセルが検出した重量値を加算して
   計重するロードセル式秤において、前記各ロードセルの
   荷重受け部に剛体からなる球状部材を取付け、この球状
   部材の上に前記載せ皿を載置したことを特徴とするロー
   ドセル式秤。
2. 【請求項２】 ３個以上のロードセルをベース上の周囲
   に分散配置するとともにその各ロードセル上に載せ皿を
   載置し、前記各ロードセルが検出した重量値を加算して
   計重するロードセル式秤において、前記各ロードセルの
   荷重受け部に剛体からなる球状部材を取付けるとともに
   前記載せ皿における前記球状部材との接触部位にその球
   状部材の曲率半径よりも大きな曲率半径を持つ剛体から
   なる凹状部材を取付け、前記各ロードセルの球状部材を
   前記載せ皿の凹状部材に嵌合して前記載せ皿を載置した
   ことを特徴とするロードセル式秤。