JPS61130825A - 荷重検出機構 - 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】 〔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
ような欠点があった。

（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
やねじり応力を受は疲労しやすく、従って耐久性が劣る
。

（５）、歪ゲージ５２の経時変化を防ぐため、起歪体５
１全体にベローズをかぶせたり歪ゲージ５２の上をカバ
ーや箔でおおっ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ってもねじり方向の
柔軟性はなく、従っ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を削っ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
ピボット等の伝達部材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６６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
えないためにピボット等の伝達部材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、ピボットの外に、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６５のたわみに
つれて、伝達部材６４の両端の取り付は角がより大きく
変化し、従って、接点構造がピボット、刃と刃受等両端
の伝達部材６４にあっ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
ット、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
った。

上記欠点を解消するため１本出原人は先に第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１
２とから構成される。ビーム１１は、上下に離間して配
置された水平渠１３，１４と該水！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１２は、上下に離間して配置された水平
ｇｋ１７．１８と該水平渠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ｆｉ１６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のブーム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
９１３．１４と該水平渠１３．１４の端部で一体に形成
される連結部材１５゜１６から構成され、第２のビーム
１Ｆも同様に上下に離間して配置され水平渠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１１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ｌビ
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１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、前記力
の出願に詳述したように、第４図の場合は、支持部材２
５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の
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った。

〔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
水平渠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渠のそれぞれ
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因業な力の逃
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、これらの力によって測定誤差
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０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３０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およびロードセルに加わる横方向の力Ｆ
７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
って支持部材２５に荷重が加わり、ビーム１１およびロ
ードセル１２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
が加わっても、核力Ｆ　３’　ｒ　Ｆ　ｘは前記力の逃
げ部３０〜３３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、の溝によっ
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１
１′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のビームエ１および第２
のビーム１１′に該横方向の力ＦＹが加わると力との逃
げ部４２および３５が変形してこの力Ｆｙを吸収する。

従って支持部材２５に加重が加わり、第１のビーム１１
．第２のビーム１１’およびロードセル１２に横方向の
力Ｆｙ、Ｆｘが加わっても、核力ＦＸは第１のビーム１
１と第２のビームの１１′の相互作用に吸収され、力Ｆ
Ｙは力の逃げ部３４および３５の変形によって吸収され
、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１２の起歪体を面端に波形
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を構成する水平渠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３
６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回は１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１１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ｖｌｋ
ｌ　３．　　Ｌ　４オヨヒｌ　３’、　１４’ノＷＪ端
り；ｂ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１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３７゜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
。さらに力め逃げ部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１１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１２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１２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、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　　　　　　１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
器においで極めて有効となる。

【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１Ｏ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１−１図、第１２、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 (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、上下に離間して位置し複数の水平渠のそれぞれ
   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の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. （２）、上下に離間して位置した複数の水平渠のそれぞ
   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、
   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。