JPH09325080A - 荷重検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定格荷重の増大に伴って大型化し、かつ計量
速度の遅くなる従来の歪ゲージ式ロードセルの欠点を克
服する新しいタイプの荷重検出装置を提供することを課
題とする。 【解決手段】 固定剛体部１１と可動剛体部１２と上下
２本のビーム部１３，１４とで構成される起歪体３の内
部中空部に、印加電圧の大きさに応じた力を外部に発生
する圧電アクチュエータ２１を内蔵する。該アクチュエ
ータ２１を上下で支持する支持部材１９，２０におい
て、そのアクチュエータ２１と可動剛体部１２との中間
位置に、負荷荷重Ｗによるこの起歪体３の変形を検出す
る変形検出手段を配置する。そして、該変形検出手段で
検出される起歪体３の変形を０に是正するようにアクチ
ュエータ２１に電圧を印加し、その印加電圧から荷重Ｗ
を計測する制御装置６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子秤等の荷重検出
装置に関し、特に、該検出装置に用いられるロードセル
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子秤等の荷重検出装置におい
ては、例えば特開平７−３１１１０１号公報に記載され
ているように、歪ゲージ式のロードセルが用いられてい
る。

【０００３】この歪ゲージ式ロードセルは、両端に位置
する固定剛体部と可動剛体部との間に上下一対のビーム
部が架設され、かつ該ビーム部の両端部がそれぞれ肉厚
の薄い可撓部とされた概略中空四角形状の起歪体を備え
たもので、上記固定剛体部を固定した状態で可動剛体部
に荷重を負荷したときに上記可撓部に生じる引張歪又は
圧縮歪の量を、各可撓部に取り付けた歪ゲージの電気抵
抗の変化により検出して上記荷重を計測するように構成
されたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに従来の歪ゲージ式ロードセルにおいては、起歪体自
体が負荷された荷重を支えながら、そのときの該起歪体
の弾性変形量により上記荷重を計測する原理とされてい
ることから、次のような問題を有している。

【０００５】すなわち、起歪体自体が荷重を支えるの
で、ロードセルの定格荷重が大きくなるに従って該起歪
体を寸法的に大きくせざるを得なくなり、その結果、材
料コストや運搬の面で不利となると共に、荷重検出装置
の設計の自由度が束縛される。

【０００６】また、起歪体が荷重を支えたときに、可撓
部に生じる歪量が適度な大きさの値となって歪ゲージで
検出されるためには、該起歪体をバネ系と考えるとその
固有振動数を低くせざるを得なくなり、その結果、計測
値が安定するまでに要する時間が長くなって、荷重検出
装置の高速化の阻害要因となる。

【０００７】そこで本発明は、かかる従来の歪ゲージ式
ロードセルが有する上記不具合を解消し、小型で高速計
量が可能な荷重検出装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次のように特定される。

【０００９】すなわち、本発明のうち請求項１に記載の
発明（以下「第１発明」という。）は、両端に位置する
固定剛体部と可動剛体部との間に上下一対のビーム部が
架設された中空四角形状の起歪体を用いて上記可動剛体
部に負荷された荷重を検出する荷重検出装置であって、
上記起歪体内部の中空部に、印加電圧の大きさに応じた
力を発生する圧電アクチュエータが、その発生した力で
上記可動剛体部に荷重が負荷されたときの起歪体の変形
を是正するように配設されていると共に、上記起歪体の
変形を検出する変形検出手段と、該検出手段で起歪体の
変形が検出されたときに、該変形が是正されるように上
記圧電アクチュエータに電圧を印加する印加手段と、該
印加手段が印加した電圧の大きさに基づいて上記可動剛
体部に負荷された荷重を検出する荷重検出手段とが備え
られていることを特徴とする。

【００１０】この第１発明によれば、従来の歪ゲージが
受動素子であるのに対して能動素子である圧電アクチュ
エータが、電圧が印加されたときに外部に力を発生して
起歪体の変形を是正するように起歪体の内部中空部に配
設され、可動剛体部に負荷された荷重により起歪体が変
形したときに、その変形を是正するのに要した上記圧電
アクチュエータへの印加電圧の大きさから荷重が検出さ
れることになる。

【００１１】その場合に、圧電アクチュエータは比較的
小型で大きな力を発生するため、起歪体の固定剛体部と
可動剛体部と上下一対のビーム部とで形成される中空部
の中に配設することができ、これにより、荷重検出装置
のコンパクト化が図られると共に、大きな定格荷重を計
測することが可能となる。

【００１２】また、起歪体の歪量を適度な大きさの値と
して取り出すのではなく、該起歪体の変形是正に要した
印加電圧の大きさで荷重を検出する方式であるから、起
歪体の剛性を高くすることができ、その結果、該起歪体
の固有振動数が高くなって荷重検出装置の高速処理化が
図られることになる。その場合に、起歪体の内部中空部
に配設された圧電アクチュエータ自体が高剛性であるた
め、起歪体全体の剛性がより高められることになる。

【００１３】さらに、起歪体の変形が検出されると圧電
アクチュエータに電圧を印加して上記変形を直ちに是正
するようにし、その印加した電圧の総量で荷重を計測す
る、所謂零位法を採用しているので、圧電アクチュエー
タの示す印加電圧と発生力特性のヒステリシスを補償で
き、高い計量精度が実現される。

【００１４】また、請求項２に記載の発明（以下「第２
発明」という。）は、上記第１発明と同様の荷重検出装
置であって、上記起歪体内部の中空部に向けて延びる支
持部材が固定剛体部と可動剛体部とからそれぞれ突設さ
れ、これらの支持部材間に、印加電圧の大きさに応じた
力を発生する圧電アクチュエータが、その発生した力で
上記可動剛体部に荷重が負荷されたときの支持部材の変
形を是正するように介設されていると共に、上記支持部
材の変形を検出する変形検出手段が、該支持部材におけ
る圧電アクチュエータと可動剛体部との間の位置に設け
られ、且つ、該検出手段で支持部材の変形が検出された
ときに、該変形が是正されるように上記圧電アクチュエ
ータに電圧を印加する印加手段と、該印加手段が印加し
た電圧の大きさに基づいて上記可動剛体部に負荷された
荷重を検出する荷重検出手段とが備えられていることを
特徴とする。

【００１５】この第２発明によれば、固定剛体部と可動
剛体部とからそれぞれ突設された支持部材間に圧電アク
チュエータが介設され、これにより該圧電アクチュエー
タが起歪体の内部中空部に配設されていると共に、上記
支持部材の変形を検出する変形検出手段も該支持部材に
設けられているので、荷重検出装置のコンパクト化がよ
り一層図られることになる。

【００１６】そして、その場合に、上記変形検出手段が
圧電アクチュエータと可動剛体部との間に位置している
ことにより、次のような利点が得られる。すなわち、圧
電アクチュエータの剛性が高いために、この圧電アクチ
ュエータの近くに変形検出手段を配置すると、それだけ
起歪体の変形量が検出され難くなってロードセルとして
の出力が不安定となる。一方、この圧電アクチュエータ
から離れて可動剛体部に近付けて配置すると、変形量の
検出は容易であるが、支持部材の弾性変形に圧電アクチ
ュエータの発生力が消費されることになって感度が低く
なる。したがって、変形検出手段を圧電アクチュエータ
と可動剛体部との間に配置することにより、ロードセル
の出力の安定と、適正な感度の維持とが図られることに
なる。

【００１７】さらに、請求項３に記載の発明（以下「第
３発明」という。）は、上記第１発明又は第２発明にお
いて、圧電アクチュエータは、多数の圧電素子が積層さ
れた積層型圧電アクチュエータであると共に、該圧電ア
クチュエータが、予め上記圧電素子の積層方向に所定の
圧力で圧縮されていることを特徴とする。

【００１８】また、請求項４に記載の発明（以下「第４
発明」という。）は、上記第１発明又は第２発明におい
て、圧電アクチュエータは、多数の圧電素子が積層され
た積層型圧電アクチュエータであると共に、該圧電アク
チュエータに、予め定格電圧よりも小さい所定のバイア
ス電圧が印加されていることを特徴とする。

【００１９】これらの第３、第４発明によれば、圧電ア
クチュエータが積層型圧電アクチュエータである場合
に、次のような利点が得られる。すなわち、積層型圧電
アクチュエータは多数の圧電素子が積層された構造であ
るため、該圧電素子間には僅かではあるが空隙が存在す
る。したがって、所定の電圧を印加しても、その当初に
おいてはアクチュエータの伸長が上記圧電素子間の空隙
を埋めるのに費やされるのみとなって、外部に向けての
力の発生に至らない場合が生じ、その結果、かかる積層
型圧電アクチュエータの初期挙動のために、印加電圧が
負荷された荷重を正しく反映しなくなる虞があるのであ
る。

【００２０】そこで、上記第３発明では、予め圧電アク
チュエータに圧力を作用させることにより、また第４発
明では、予め圧電アクチュエータにバイアス電圧を印加
することにより、それぞれ圧電素子間の空隙を埋めるよ
うにしたのである。これにより、計量時に電圧を印加し
た当初から確実に圧電アクチュエータが外部に力を及ぼ
すことになって印加電圧が荷重を正しく反映することに
なり、高い計量精度が得られることになる。

【００２１】なお、第４発明において、印加するバイア
ス電圧は圧電アクチュエータの定格電圧に比べて十分小
さく設定することが好ましい。バイアス電圧をあまり大
きくすると、アクチュエータのダイナミックレンジが狭
まって、ロードセルの計量範囲が小さくなるからであ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２３】図１に示すように、この実施の形態に係る
荷重検出装置１には、両端に位置する固定剛体部１１と
可動剛体部１２との間に上下２本のビーム部１３，１４
が平行に架設された中空四角形状の起歪体３を有するロ
ードセル２が備えられている。そして、上記起歪体３を
構成する上下２本のビーム部１３，１４の両端における
剛体部１１，１２との連結部分には、内面側に円弧形状
のノッチ１５ａ〜１５ｄがそれぞれ設けられて、これら
のノッチ１５ａ〜１５ｄによって肉圧が薄くされた可撓
部１６ａ〜１６ｄが形成されている。また、上記起歪体
３を構成する固定剛体部１１の端部が台座（図示せず）
に立設されたベース４に固定されていると共に、可動剛
体部１２の端部にはブラケット１７を介して計量皿１８
が支持されている。

【００２４】さらに、上記起歪体３における剛体部１
１，１２とビーム部１３，１４とで囲まれた内部中空部
に向けて、固定剛体部１１及び可動剛体部１２の各内面
からそれぞれ水平方向に延びる支持部材１９，２０が突
設されていると共に、これらの支持部材１９，２０間に
圧電アクチュエータ２１が内部中空部のほぼ中央に位置
するように介設されている。

【００２５】この圧電アクチュエータ２１は、複数個の
固体圧電素子が図中において上下方向に積み重ねられた
構成の積層型圧電アクチュエータであって、電圧が印加
されたときに、外部に対して上下方向の力を発生するよ
うになっている。

【００２６】一方、この圧電アクチュエータ２１の下部
を支持する固定剛体部１１から突設された下側支持部材
１９は、アクチュエータ２１の配置位置よりさらに可動
剛体部１２方向に延設され、その延設端部１９ａがアク
チュエータ２１の配置位置と可動剛体部１２とのほぼ中
間位置において上方に屈曲成形されていると共に、圧電
アクチュエータ２１の上部を支持する可動剛体部１２か
ら突設された上側支持部材２０には、アクチュエータ２
１の配置位置と可動剛体部１２とのほぼ中間位置におい
て下方に垂下する中間分岐部２０ａが設けられ、上記延
設端部１９ａと所定の間隔で対向している。

【００２７】そして、図２に示すように、この中間分岐
部２０ａにおける対向面に発光素子（ＬＥＤ）２２が、
また、延設端部１９ａにおける対向面には光学的位置検
出素子（ＰＳＤ）２３がそれぞれ配設されて、これらに
より、両部１９ａ，２０ａの上下方向の相対位置のずれ
が検出されるようになっている。すなわち、図３に概念
的に示すように、例えばＰＳＤ２３は光によって電流を
生じる半導体素子によって構成され、ＬＥＤ２２から符
号アのように光が照射されたときに、光点の当った位置
から、ＰＳＤ２３の上端及び下端に向けて流れる電流
の、上端及び下端において受け取る量から受光中心位置
が求められるようになっている。なお、一般に、ＰＳＤ
２３は、０．１μｍ程度の分解能を有する。

【００２８】そして、この荷重検出装置１には、図１に
示すように、上記ＰＳＤ２３からの受光中心位置を示す
電圧信号が入力される電圧計５と、この電圧計５に入力
した受光中心位置に基づいて直流電源７を制御する例え
ばパーソナルコンピュータで構成される制御装置６と、
上記直流電源７で供給された電圧を増幅してこれを圧電
アクチュエータ２１に印加する増幅器８とが閉ループ状
に接続されて備えられている。

【００２９】この荷重検出装置１による被計量物Ｗの計
量は所謂零位法を採用して次のように行なわれる。

【００３０】まず、被計量物Ｗを計量皿１８に載荷する
前は、圧電アクチュエータ２１には電圧を印加せず、ま
た、制御装置６は、ＰＳＤ２３で検出された受光中心位
置を零位として記憶する。

【００３１】そして、被計量物Ｗを計量皿１８に載荷す
ると、その荷重により起歪体３の可動剛体部１２が図１
に矢印Ａで示すように下方に移動し、該起歪体３が可撓
部１６ａ〜１６ｄで撓んで全体が平行四辺形状に変形す
る。そして、可動剛体部１２の下方移動に伴い、該剛体
部１２から延設された上側支持部材２０及び中間分岐部
２０ａが下方に下がり、これによりＬＥＤ２２も下方に
下がって、ＰＳＤ２３の受光中心位置が計量前に記憶し
た上記の零位から下方に変位することになる。

【００３２】制御装置６は、このような延設端部１９ａ
と中間分岐部２０ａとの相対的変位が検出されると、該
変位を０に是正するように、つまり受光中心位置を零位
に戻すように圧電アクチュエータ２１に印加する電圧を
制御すると共に、その是正に要した電圧の大きさに基づ
いて、載荷された被計量物Ｗの重量値を算出する。つま
り、圧電アクチュエータ２１は、印加電圧の大きさに応
じた力を発生し、その発生した力で上側支持部材２０を
荷重に抗して押し上げて変位を０に戻すのであるから、
上記印加電圧から被計量物Ｗの重量値が計測されること
になるのである。

【００３３】その場合に、圧電アクチュエータ２１とし
ては、例えば株式会社トーキンから商業的に入手し得る
積層型圧電アクチュエータ、品名ＡＥ０５０５Ｄ０８、
又は品名ＡＥ０５０５Ｄ１６等を使用することができ
る。次に、これらの積層型圧電アクチュエータを使用し
た場合の本発明に係る荷重検出装置１の起歪体３と、従
来の歪ゲージ式ロードセルの起歪体との大きさを比較す
る。

【００３４】従来の歪ゲージ式ロードセルにおいては、
起歪体自体が荷重を支える方式であるので、ロードセル
の定格荷重を１００ｋｇｆと設定したときの起歪体の大
きさは、およそ長さ１４ｃｍ×幅６．５ｃｍ×高さ７．
５ｃｍとなり、これは体積として約７００立方ｃｍであ
る。

【００３５】一方、上記の市販されている積層型圧電ア
クチュエータの最大発生力はそれぞれ８５０Ｎ（１Ｎ＝
０．１０２ｋｇｆ）で、その寸法は、品名ＡＥ０５０５
Ｄ０８の場合、高さ１０ｍｍ×幅６．５ｍｍ（最大値）
×厚６．５ｍｍ（最大値）、品名ＡＥ０５０５Ｄ１６の
場合、高さ２０ｍｍ×幅６．５ｍｍ（最大値）×厚６．
５ｍｍ（最大値）であって、いずれも体積にして１立方
ｃｍにも満たないものである。この圧電アクチュエータ
に荷重を伝達する起歪体を想定すると、本発明に係る荷
重検出装置１においては、零位法を採用しているので、
従来の歪ゲージ式ロードセルの起歪体のように、起歪体
自体が荷重を担うわけでない。したがって、図１のよう
に圧電アクチュエータ２１を内蔵できる大きさであれば
よく、このときの該起歪体３の大きさとしては、１００
〜２００立方ｃｍの体積があれば十分となる。これによ
り、従来の歪ゲージ式ロードセルのほぼ四分の一の体積
で高容量のロードセル２が提供されることになる。

【００３６】そして、この荷重検出装置１においては、
上記圧電アクチュエータ２１が起歪体３の内部中空部の
中央位置に内蔵されていると共に、該起歪体３の変形を
検出するＬＥＤ２２及びＰＳＤ２３も同じく起歪体３の
内部中空部に内蔵され、かつ、これらが上記アクチュエ
ータ２１と可動剛体部１２との中間位置に配設されてい
る。これにより、次のような利点が得られることにな
る。

【００３７】すなわち、圧電アクチュエータ２１は剛性
が高いため、ＬＥＤ２２及びＰＳＤ２３（以下適宜「変
形検出手段」という。）を例えば圧電アクチュエータ２
１の伸縮線（図１に示す鎖線Ｌ）上に配置すると、起歪
体３が荷重により変形してもその変形量が少なく、それ
だけ変形検出手段による起歪体３の変形の検出が困難と
なってロードセル２の出力が不安定となる。したがっ
て、このような問題を回避するために、荷重の負荷によ
り下方移動する可動剛体部１２とアクチュエータ２１と
の間の位置に変形検出手段を配置して、変形量が増幅さ
れて容易に検出できるようにしているのである。

【００３８】しかし、変形検出手段の配置位置を圧電ア
クチュエータ２１から遠ざけるに従って変形の検出は容
易となるが感度が低下する虞が生じる。そこで、このよ
うな不具合を解消する意味からも、変形検出手段を、変
形の検出が容易で、かつ適正な感度維持が図られる、圧
電アクチュエータと可動剛体部との間に配置しているの
である。

【００３９】また、この荷重検出装置１においては、前
述のように零位法を採用し、したがって起歪体３で荷重
を支えてその変形量から負荷された荷重を計測するので
はないから、該起歪体３の剛性を高くすることができ、
かつ内蔵する圧電アクチュエータ２１自体の剛性も高い
ため、起歪体３全体の固有振動数が高くなって応答性つ
まり計量速度が高速化することになる。図４に、この実
施の形態に係る荷重検出装置１の応答性の実験結果の一
例を示す。この場合は、負荷荷重は０．５ｋｇｗで、載
荷してから０．４４秒で計量値が安定したことがわか
る。

【００４０】ところで、積層型圧電アクチュエータは多
数の圧電素子が積層された構造であるため、これらの圧
電素子間に僅かではあるが空隙が存在する場合がある。
したがって、所定の電圧を印加しても、その当初におい
てはアクチュエータの伸長が上記圧電素子間の空隙を埋
めるのに費やされるのみとなって、外部に向けての力の
発生に至らない場合が生じ、その結果、このような積層
型圧電アクチュエータの初期挙動のために、印加電圧が
負荷荷重を正しく反映しなくなる虞が生じる。そこで、
このような不具合の解消のために、計量前から予め圧電
アクチュエータ２１にその積層方向（伸縮方向）に圧縮
力を及ぼしておいて（このような力を「プリロード」と
称する。）、上記圧電素子間の空隙を埋めておくことが
高い計量精度の点で好ましい。

【００４１】このようなプリロードは、例えば図１にお
いて、上側支持部材２０に所定の荷重を負荷しておいて
圧電アクチュエータ２１を上方から圧縮させたり、又
は、上側支持部材２０の圧電アクチュエータ２１との係
合箇所に孔を設けてネジを通し、これで圧電アクチュエ
ータ２１を上方から締め付けて押え付けることにより施
すことができる。

【００４２】図５は、計量精度に対する効果を調べる実
験で用いたプリロードの一例である。すなわち、上側支
持部材２０の圧電アクチュエータ２１との係合箇所に孔
を設けると共に、この上にマイクロメータヘッド２４を
ナット２５で取り付け、プランジャ２６で圧電アクチュ
エータ２１を上方から圧縮するように構成した。そし
て、圧電アクチュエータ２１に及ぼしたプリロードをマ
イクロメータヘッド２４で長さとして測り、プリロード
が０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍの各場合につい
て、０〜５ｋｇｗの範囲の荷重測定を行なって、その計
量誤差を測定した。その場合の計量前の風袋の重さを３
〜８ｋｇｗの範囲で変化させたときの結果を図６に示
す。この実験結果から、プリロードが大きくなるほど、
また風袋が重くなるほど、誤差が小さくなり、プリロー
ドの効果が現れていることがわかる。

【００４３】また、このようなプリロードに代えて、あ
るいは併用して、圧電アクチュエータ２１に予めバイア
ス電圧を印加して、圧電素子間の空隙を埋めるようにし
てもよい。いずれによっても、圧電アクチュエータ２１
が計量時に確実に外部に対して力を発生し、その結果、
印加電圧が荷重を正しく反映することになって高い計量
精度が得られることになる。

【００４４】なお、バイアス電圧を印加する場合は、該
バイアス電圧を圧電アクチュエータ２１の定格電圧に比
べて十分小さく設定することが好ましい。バイアス電圧
をあまり大きくすると、アクチュエータ２１のダイナミ
ックレンジが狭まって、ロードセル２の計量範囲が小さ
くなるからである。

【００４５】この荷重検出装置１を用いて０〜４ｋｇｗ
の荷重を計測した場合の計量精度の実験結果を図７に示
す。この場合は、風袋は８ｋｇｗであって、計量誤差は
０．１５〜０．５０％以内であることがわかる。この荷
重検出装置１では、零位法を採用し、起歪体３の変形が
検出されると圧電アクチュエータ２１に直ちに電圧を印
加して該変形を０に是正するようにしているので、圧電
アクチュエータ２１への印加電圧と発生力との特性のヒ
ステリシスを補償することができ、高い計量精度が実現
される。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の歪ゲージが受動素子であるのに対して能動素子で
ある圧電アクチュエータが、電圧が印加されたときに外
部に力を発生して起歪体の変形を是正するように起歪体
の内部中空部に配設され、可動剛体部に負荷された荷重
により起歪体が変形したときに、その変形を是正するの
に要した上記圧電アクチュエータへの印加電圧の大きさ
から荷重が検出されることになる。

【００４７】その場合に、圧電アクチュエータは比較的
小型で大きな力を発生するため、起歪体の固定剛体部と
可動剛体部と上下一対のビーム部とで形成される中空部
の中に配設することができ、これにより、荷重検出装置
のコンパクト化が図られると共に、大きな定格荷重を計
測することが可能となる。

【００４８】また、起歪体の歪量を適度な大きさの値と
して取り出すのではなく、該起歪体の変形是正に要した
印加電圧の大きさで荷重を検出する方式であるから、起
歪体の剛性を高くすることができ、その結果、該起歪体
の固有振動数が高くなって荷重検出装置の高速処理化が
図られることになる。その場合に、起歪体の内部中空部
に配設された圧電アクチュエータ自体が高剛性であるた
め、起歪体全体の剛性がより高められることになる。

【００４９】さらに、起歪体の変形が検出されると圧電
アクチュエータに電圧を印加して上記変形を直ちに是正
するようにし、その印加した電圧の総量で荷重を計測す
る、所謂零位法を採用しているので、圧電アクチュエー
タの示す印加電圧と発生力特性のヒステリシスを補償で
き、高い計量精度が実現される。

【００５０】また、第２発明によれば、固定剛体部と可
動剛体部とからそれぞれ突設された支持部材間に圧電ア
クチュエータが介設され、これにより該圧電アクチュエ
ータが起歪体の内部中空部に配設されていると共に、上
記支持部材の変形を検出する変形検出手段も該支持部材
に設けられているので、荷重検出装置のコンパクト化が
より一層図られることになる。

【００５１】そして、その場合に、上記変形検出手段が
圧電アクチュエータと可動剛体部との間に位置している
ことにより、ロードセルの出力の安定と、適正な感度の
維持とが図られることになる。

【００５２】さらに、第３、第４発明によれば、計量時
に電圧を印加した当初から確実に圧電アクチュエータが
外部に力を及ぼすことになって印加電圧が荷重を正しく
反映することになり、高い計量精度が得られることにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る荷重検出装置の制御システム図
である。

【図２】 同荷重検出装置における変形検出手段の拡大
図である。

【図３】 同変形検出手段のＰＳＤの概念図である。

【図４】 本発明に係る荷重検出装置の計測時間のグラ
フ図である。

【図５】 プリロードの一例を示す説明図である。

【図６】 プリロードの効果を示すグラフ図である。

【図７】 本発明に係る荷重検出装置の精度を示すグラ
フ図である。

【符号の説明】

１ 荷重検出装置 ２ ロードセル ３ 起歪体 ６ 制御装置 ７ 直流電源 ２１ 積層型圧電アクチュエータ ２２ 発光素子（ＬＥＤ） ２３ 光学的位置検出素子（ＰＳＤ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に位置する固定剛体部と可動剛体部
   との間に上下一対のビーム部が架設された中空四角形状
   の起歪体を用いて上記可動剛体部に負荷された荷重を検
   出する荷重検出装置であって、上記起歪体内部の中空部
   に、印加電圧の大きさに応じた力を発生する圧電アクチ
   ュエータが、その発生した力で上記可動剛体部に荷重が
   負荷されたときの起歪体の変形を是正するように配設さ
   れていると共に、上記起歪体の変形を検出する変形検出
   手段と、該検出手段で起歪体の変形が検出されたとき
   に、該変形が是正されるように上記圧電アクチュエータ
   に電圧を印加する印加手段と、該印加手段が印加した電
   圧の大きさに基づいて上記可動剛体部に負荷された荷重
   を検出する荷重検出手段とが備えられていることを特徴
   とする荷重検出装置。
2. 【請求項２】 両端に位置する固定剛体部と可動剛体部
   との間に上下一対のビーム部が架設された中空四角形状
   の起歪体を用いて上記可動剛体部に負荷された荷重を検
   出する荷重検出装置であって、上記起歪体内部の中空部
   に向けて延びる支持部材が固定剛体部と可動剛体部とか
   らそれぞれ突設され、これらの支持部材間に、印加電圧
   の大きさに応じた力を発生する圧電アクチュエータが、
   その発生した力で上記可動剛体部に荷重が負荷されたと
   きの支持部材の変形を是正するように介設されていると
   共に、上記支持部材の変形を検出する変形検出手段が、
   該支持部材における圧電アクチュエータと可動剛体部と
   の間の位置に設けられ、且つ、該検出手段で支持部材の
   変形が検出されたときに、該変形が是正されるように上
   記圧電アクチュエータに電圧を印加する印加手段と、該
   印加手段が印加した電圧の大きさに基づいて上記可動剛
   体部に負荷された荷重を検出する荷重検出手段とが備え
   られていることを特徴とする荷重検出装置。
3. 【請求項３】 圧電アクチュエータは、多数の圧電素子
   が積層された積層型圧電アクチュエータであると共に、
   該圧電アクチュエータが、予め上記圧電素子の積層方向
   に所定の圧力で圧縮されていることを特徴とする請求項
   １又は請求項２に記載の荷重検出装置。
4. 【請求項４】 圧電アクチュエータは、多数の圧電素子
   が積層された積層型圧電アクチュエータであると共に、
   該圧電アクチュエータに、予め定格電圧よりも小さい所
   定のバイアス電圧が印加されていることを特徴とする請
   求項１又は請求項２に記載の荷重検出装置。