JPH11201839A

JPH11201839A - ビーム型ロードセル

Info

Publication number: JPH11201839A
Application number: JP197798A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Kuroda; 司黒田
Original assignee: A&D Co Ltd
Current assignee: A&D Holon Holdings Co Ltd
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JP3211213B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大型化を回避しつつ測定レンジを拡大するこ
と。【解決手段】ロードセルは、起歪体１０と、複数の荷
重検出部１２とを有している。起歪体１０には、１つの
連続した貫通孔１４を穿設することにより、一対の上ビ
ーム１６，下ビーム１８と、これらの上，下ビーム１
６，１８の両端を連結する固定柱２０および可動柱２２
とが設けられている。貫通孔１４は、相互に一部分が重
なり合う８個の同じ径の円径貫通孔１４₁〜１４₈を有し
ていて、起歪体１０に上下，左右対称に形成されてい
る。ビーム１６，１８の上下面には、歪みゲージ２６₁
〜２６₈が貼着されている。起歪体１０の中央Ｇを中心
として、これを取囲むように配置された４個の歪みゲー
ジ２６_2,3,6,7が、ブリッジ回路に接続された第１荷重
検出部となっている。第１荷重検出部の外側に配置され
た歪みゲージ２６_1,4,5,8が、ブリッジ回路に接続され
た第２荷重検出部となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビーム型ロードセ
ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビーム型ロードセルは、例えば、電子秤
の荷重検出用素子として用いられており、平行に配置さ
れた一対の上，下ビームと、これらの上，下ビームの両
端に連結された固定および可動柱とを備え、平行四辺形
状のロバーバル機構を構成する起歪体と、この起歪体の
薄肉部に配置された歪みゲージとを有する構造が良く知
られている。

【０００３】薄肉部は、起歪体にメガネ状の貫通孔を穿
設することにより形成され、上，下ビームに所定の間隔
を隔てて合計４個配置されている。歪みゲージは、通
常、この薄肉部の背面側の上，下ビームにそれぞれ貼付
され、ブリッジ回路４つの抵抗素子となるように接続さ
れ、荷重検出部を構成している。

【０００４】このように構成したビーム型ロードセルに
おいては、起歪体の可動柱部分に荷重を印加した際の、
ロバーバル機構の変形量に対応した電気信号を荷重検出
部で検出することにより、印加荷重の大きさを測定す
る。

【０００５】ところで、この種のビーム型ロードセルの
測定レンジは、薄肉部の厚みや使用する歪みゲージの特
性などにより決まり、電子秤などに組込んだ後に、測定
レンジを変更するには、ロードセルを取替えることしか
方法がなかった。

【０００６】そこで、例えば、特開昭２−３２３２４号
公報や特開昭６３−２０１５４３号公報には、複数の測
定レンジを備えたビーム型ロードセルが提案されてい
る。

【０００７】前者の公報には、低秤量用と高秤量用の２
個の独立した起歪体を上下ないしは左右方向に配置し
て、これらを相互に連結することで、マルチレンジとし
たビーム型ロードセルが開示されている。

【０００８】また、後者の公報には、１つの起歪体に、
独立した２個のメガネ状貫通孔を設け、薄肉部の厚みを
異ならせることで、マルチレンジとしたビーム型ロード
セルが開示されている。

【０００９】しかしながら、このような構成の従来のビ
ーム型ロードセルには、以下に説明する技術的な課題が
あった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、前者の公報
に開示されているビーム型ロードセルでは、２個の独立
した起歪体を上下ないしは左右方向に連結配置するの
で、全体が大型になる。また、後者の公報に開示されて
いるビーム型ロードセルにおいても、１つの起歪体に、
独立した２個のメガネ状貫通孔を設けるので、全体が大
型になるという問題があった。

【００１１】また、この種のロードセルにおいては、起
歪体の貫通孔は、一般的に機械加工により形成される
が、後者の公報に開示されている貫通孔は、それぞれが
独立しているので、一度に加工することができず、加工
も面倒なものとなっていた。

【００１２】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、全
体の大型化を回避しつつ測定レンジの拡大を可能にし、
かつ、故障時に使用中断が発生しないビーム型ロードセ
ルを提供することにある。

【００１３】また、本発明の別の目的は、貫通孔の機械
加工が簡単に行えるビーム型ロードセルを提供すること
にある。

【００１４】さらに、本発明は、従来のそれぞれ独立し
たロバーバル機構を、１つのロバーバル機構とし、複数
のブリッジ回路で構成する荷重検出部を組込むことによ
り、小型，軽量化が達成できるビーム型ロードセルを提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明は、平行に配置された一対の上，下ビーム
と、これらの上，下ビームの両端に連結された固定およ
び可動柱とを備え、左右対称の連続した１つの貫通孔が
設けられたロバーバル機構を構成する起歪体と、この起
歪体の薄肉部に配置され、ブリッジ回路に接続される複
数の歪みゲージで構成した荷重検出部とを有するビーム
型ロードセルであって、前記起歪体に前記荷重検出部を
複数設けた。このように構成したビーム型ロードセルに
よれば、起歪体に複数の荷重検出部を設けているので、
一方が故障した場合に、他方を使用して測定を継続する
ことができる。また、上記構成のビーム型ロードセルで
は、薄肉部の厚みや歪みゲージの特性を複数の荷重検出
部で異ならせることにより、測定レンジを拡大すること
ができるが、この場合、起歪体には、左右対称の連続し
た１つの貫通孔を設ければいいので、全体の大型化を回
避することができる。さらに、上記構成のビーム型ロー
ドセルでは、起歪体の貫通孔は、左右対しようで連続し
た１つのもので構成されているので、機械加工も簡単に
なる。前記薄肉部は、前記上，下ビームにそれぞれ４個
設けられ、前記起歪体の中央を中心とする内側の４個で
第荷重検出部を構成するとともに、この第１荷重検出部
の外側に位置する残りの４個で第２荷重検出部を構成す
ることができる。この構成によれば、四隅調整を行う場
合に、第１および第２荷重検出部間の影響を少なくする
ことができる。前記第１荷重検出部の前記薄肉部の厚み
は、前記第２荷重検出部の前記薄肉部の厚みとを異なら
せることができる。この構成によれば、比較的簡単に測
定レンジの拡大，変更が可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１か
ら図４は、本発明にかかるビーム型ロードセルの第１実
施例を示している。

【００１７】同図に示したビーム型ロードセルは、起歪
体１０と、複数の荷重検出部１２とを有している。起歪
体１０は、ロバーバル機構を構成するものであって、細
幅な長方体状の金属ブロックで造られている。

【００１８】起歪体１０には、その厚み方向に１つの連
続した貫通孔１４を穿設することにより、上下方向に平
行に配置された一対の上ビーム１６および下ビーム１８
と、これらの上，下ビーム１６，１８の両端を連結する
固定柱２０および可動柱２２とが設けられている。

【００１９】貫通孔１４は、幅が広い方の対向する両側
面間を貫通していて、相互に一部分が重なり合う８個の
同じ径の円径貫通孔１４₁〜１４₈を有していて、起歪体
１０の長手方向の中心軸Ｌ１および短手方向の中心軸Ｌ
２を中心にして、それぞれ対称になっていて、起歪体１
０に上下および左右対称に形成されている。

【００２０】円形貫通孔１４₁〜１４₈のうち、起歪体１
０の中央Ｇ側に位置する４個の円形貫通孔１４_2,3,6,7
は、残りの４個の円形貫通孔１４_1,4,5,8に対して中心
が上下方向に同じ大きさ（δ）だけ偏位している。

【００２１】このような円形貫通孔１４₁〜１４₈を形成
することにより、起歪体１０の上，下ビーム１６，１８
には、合計８個の薄肉部２４₁〜２４₈が形成されてい
る。

【００２２】薄肉部２４₁〜２４₈のうち、起歪体１０の
中央Ｇ（重心）側に位置する４個の薄肉部２４_2,3,6,7
は、残りの４個の薄肉部２４_1,4,5,8よりも厚みが、円
形貫通孔１４_2,3,6,7の偏位量（δ）に対応する分だけ
薄くなっている。

【００２３】各薄肉部２４₁〜２４₈の背面側、すなわ
ち、上，下ビーム１６，１８の上下面には、図４に示す
ようなブリッジ回路に接続されて荷重検出部１２を構成
する歪みゲージ２６₁〜２６₈がそれぞれ貼着されてい
る。

【００２４】各歪みゲージ２６₁〜２６₈の貼着位置は、
図２，３に示すように、各薄肉部２４₁〜２４₈の中心
と、起歪体１０の幅方向の中心軸Ｌ３とが交叉する点に
位置するように貼着されている。

【００２５】本実施例の場合には、８個の歪みゲージ２
６₁〜２６₈は、４個ずつの２群に分けられ、起歪体１０
の中央Ｇを中心として、これを取囲むように平行４辺形
状に配置された４個の歪みゲージ２６_2,3,6,7が、図４
に示すように、ブリッジ回路に接続されていて第１荷重
検出部１２₁となっている。

【００２６】そして、この第１荷重検出部１２₁を構成
する４個の歪みゲージ２６_2,3,6,7の外側に配置された
残りの４個の歪みゲージ２６_1,4,5,8が、同様にブリッ
ジ回路に接続されていて第２荷重検出部１２₂となって
いる。

【００２７】歪みゲージ２６₁〜２６₈をブリッジ回路に
接続した第１および第２荷重検出部１２_1,2は、対向す
る一方のノーダルポイントをコモン接続していて、この
部分に所定の直流電圧が与えられ、対向する他方のノー
ダルポイント間が各荷重検出部１２_1,2の出力端子とな
っている。

【００２８】なお、この場合、第１および第２荷重検出
部１２_1,2は、必ずしも対向する一方のノーダルポイン
トをコモン接続する必要はなく、個別に電圧を供給して
もよい。

【００２９】さて、以上のように構成されたビーム型ロ
ードセルによれば、荷重検出部１２が２個設けられてい
て、各検出部１２_1,2を構成する歪みゲージ２６₁〜２６
₈が貼着された薄肉部２４₁〜２４₈の厚みが異なってい
るので、可動柱２２に荷重を加えた場合の検出値が異な
り、これによりロードセルの測定レンジを拡大ないしは
変更することができる。

【００３０】また、この実施例の場合には、図２に示す
ように、歪みゲージ２６₁と同２６₄との間のピッチｐ１
および歪みゲージ２６₂と同２６₃との間のピッチｐ２と
が異なっており、この相違に基づいて起歪体１０に荷
重を印加した際の曲げモーメントが異なる。

【００３１】そこで、このような曲げモーメントの相違
を考慮して薄肉部２４₁〜２４₈の厚みを変えると、荷重
検出部１２_1,2の測定レンジを同一にすることができ
る。このように測定レンジを同じにすると、故障時に代
替することができる。

【００３２】さらに本実施例のビーム型ロードセルで
は、起歪体１０には、上下および左右対称の連続した１
つの貫通孔１４を設ければいいので、全体の大型化を回
避することができる。

【００３３】このとき、本実施例のように、貫通孔１４
を起歪体１０の中央Ｇの近傍で相互に一部ずつが重なり
合う複数の円形貫通孔１４₁〜１４₈で構成し、中央Ｇ付
近に集中して設けることにより、より一層の小型化が達
成される。

【００３４】また、貫通孔１４が連続しているので、機
械加工も容易になる。

【００３５】さらに、本実施例の場合には、薄肉部２４
₁〜２４₈は、上，下ビーム１６，１８にそれぞれ４個設
けられ、起歪体１０の中央Ｇを中心とする内側の４個で
第１荷重検出部１２₁を構成するとともに、この第１荷
重検出部１２₁の外側に位置する残りの４個で第２荷重
検出部１２₂を構成しているので、四隅調整を行う場合
に、第１および第２荷重検出部間１２_1,2の影響を少な
くすることができる。

【００３６】図５は、本発明にかかるビーム型ロードセ
ルの第２実施例を示しており、上記実施例と同一もしく
は相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略
するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明す
る。

【００３７】同図に示した実施例では、貫通孔１４ａ
は、起歪体１０ａの長手方向の中心軸Ｌ１に沿って配置
された同じ直径の４個の円形貫通孔１４_1a〜１４_4aを連
ねたダンコのくしさし形状になっている。

【００３８】この貫通孔１４ａは、起歪体１０ａの長手
方向および短手方向の中心軸Ｌ１，Ｌ２に対して対称に
なっていて、起歪体１０ａに左右および上下対称に形成
されている。

【００３９】このように構成された貫通孔１４ａによれ
ば、起歪体１０ａの上，下ビーム１６ａ，１８ａには、
同じ厚みの薄肉部２４_1a〜２４_8aが形成される。また、
各薄肉部２４_1a〜２４_8aの背面側には、それぞれ歪みゲ
ージ２６_1a〜２６_8aが貼着されている。

【００４０】本実施例の場合には、歪みゲージ２６_1a〜
２６_8aを、図４に示すようにブリッジ回路に接続する
と、ほぼ同じ測定レンジを持った２つの荷重検出部が得
られる。

【００４１】このように構成したビーム型ロードセルに
よれば、薄肉部２４_1a〜２４_8aが同じ厚みであっても、
測定レンジが拡大され、この厚みを変化させることによ
り、測定レンジを多様に設定することができる。

【００４２】また、本実施例の場合には、貫通孔１４ａ
は、これを中央Ｇの近傍に集合させた第１実施例よりも
若干長くなるが、独立した孔を２個設ける場合よりも全
体を小型化することが可能になる。

【００４３】図６は、本発明にかかるビーム型ロードセ
ルの第３実施例を示しており、上記実施例と同一もしく
は相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略
するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明す
る。

【００４４】同図に示した実施例では、貫通孔１４ｂ
は、起歪体１０の長手方向の中心軸軸Ｌ１に沿って配置
された同じ直径の４個の半円形貫通孔１４_1b〜１４_4bを
連ねたかまぼこ形状になっている。

【００４５】この貫通孔１４ｂは、起歪体１０ｂの短手
方向の中心軸Ｌ２に対して対称になっていて、起歪体１
０ｂに左右対称に形成されている。

【００４６】このように構成された貫通孔１４ｂによれ
ば、起歪体１０ａの上ビーム１６ｂ側だけに、４個の薄
肉部２４_1b〜２４_4bが形成される。そして、各薄肉部薄
肉部２４_1b〜２４_4bの背面側には、それぞれ歪みゲージ
２６_1a〜２６_8aが貼着されている。

【００４７】本実施例の場合には、歪みゲージ２６_1a〜
２６_8aは、４個ずつに分けられ、起歪体１０ｂの幅方向
の中心軸Ｌ３を挟んで、その両側に一列状に配置されて
いる。

【００４８】そして、各列毎の歪みゲージ２６_1a〜２６
_8aが、それぞれブリッジ回路になるように接続され、上
記第１実施例と同様な第１および第２荷重検出部を構成
する。

【００４９】このように構成したビーム型ロードセルに
おいては、上記実施例と同等の作用効果が得られ、測定
レンジを多様に設定することができる。

【００５０】図７は、本発明にかかるビーム型ロードセ
ルの第４実施例を示しており、上記実施例と同一もしく
は相当する部分には、同一符号を付してその説明を省略
するとともに、以下にその特徴点についてのみ説明す
る。

【００５１】同図に示した実施例は、図５に示した第２
実施例の変形例であって、貫通孔１４ｃは、起歪体１０
ｃの長手方向の中心軸Ｌ１に沿って配置された６個の円
形貫通孔１４_1c〜１４_6cを連ねた形状になっている。

【００５２】この貫通孔１４ｃは、起歪体１０ｃの長手
方向および短手方向の中心軸Ｌ１，Ｌ２に対して対称に
なっていて、起歪体１０ｃに左右および上下対称に形成
されている。

【００５３】起歪体１０ｃの中央Ｇ側に配置された合計
４個の円形貫通孔１４_2c〜１４_5cの直径は、最外側に位
置する一対よりも小さくなっている。このように構成さ
れた貫通孔１４ｃによれば、起歪体１０ｃの上，下ビー
ム１６ｃ，１８ｃには、合計１２個の薄肉部２４_1c〜２
４_12cが形成される。

【００５４】この場合、起歪体１０ｃの中央Ｇ側に配置
された合計８個の薄肉部２４_2c〜２４_5c，２４_8c〜２４
_11cの厚みは同じであり、かつ、最外側に位置する一対
よりも大きくなっている。そして、各薄肉部２４_1c〜２
４_12cの背面側には、それぞれ歪みゲージ２６_1c〜２６
_12cが貼着されている。

【００５５】本実施例の場合には、歪みゲージ２６_1c〜
２６_12cは、起歪体１０ｃの中央Ｇを中心として、これ
を取囲む４個ずつがそれぞれブリッジ回路に接続され、
この結果、３つの荷重検出部が得られる。

【００５６】このように構成したビーム型ロードセルに
おいては、上記各実施例に対して、長さが若干長くなる
ものの、ほぼ同等の作用効果が得られる。

【００５７】

【発明の効果】以上、実施例により詳細に説明したよう
に、本発明にかかるビーム型ロードセルによれば、全体
の大型化を回避しつつ測定レンジの拡大などの変更を可
能にし、かつ、故障時に使用中断が発生しないし、貫通
孔の加工が簡単に行える。

【００５８】また、本発明では、従来のそれぞれ独立し
たロバーバル機構を、１つのロバーバル機構とし、複数
のブリッジ回路で構成する荷重検出部を組込むことによ
り、小型，軽量化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるビーム型ロードセルの第１実施
例を示す正面図である。

【図２】図１の上面図である。

【図３】図１の下面図である。

【図４】図１のロードセルの荷重検出部の回路図であ
る。

【図５】本発明にかかるビーム型ロードセルの第２実施
例を示す斜視図である。

【図６】本発明にかかるビーム型ロードセルの第３実施
例を示す斜視図である。

【図７】本発明にかかるビーム型ロードセルの第４実施
例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ起歪体１２荷重検出部１２₁ 第１荷重検出部１２₂ 第２荷重検出部１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ貫通孔１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ上ビーム１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ下ビーム２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ固定柱２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ可動柱２４₁〜２４₈ 薄肉部２６₁〜２６₈ 歪みゲージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行に配置された一対の上，下ビーム
と、これらの上，下ビームの両端に連結された固定および可
動柱とを備え、左右対称の連続した１つの貫通孔が設けられたロバーバ
ル機構を構成する起歪体と、この起歪体の薄肉部に配置され、ブリッジ回路に接続さ
れる複数の歪みゲージで構成した荷重検出部とを有する
ビーム型ロードセルであって、前記起歪体に前記荷重検出部を複数設けたことを特徴と
するビーム型ロードセル。
【請求項２】前記薄肉部は、前記上，下ビームにそれ
ぞれ４個設けられ、前記起歪体の中央を中心とする内側
の４個で第１荷重検出部を構成するとともに、この第１
荷重検出部の外側に位置する残りの４個で第２荷重検出
部を構成することを特徴とする請求項１記載のビーム型
ロードセル。
【請求項３】前記第１荷重検出部の前記薄肉部の厚み
は、前記第２荷重検出部の前記薄肉部の厚みと異ならせ
ることを特徴とする請求項２記載のビーム型ロードセ
ル。