JPS6149608B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は荷重受け体、例えば載台を有するロ
ードセル式はかりの改良に関するものである。

一般に載台を有する計重機用のロードセルとし
ては第１図のような平行四辺形型のロードセルが
用いられている。このロードセルは部分１，２，
３，４がストレインゲージによる応力検出部分で
あると共に弾性支点となつてロバーバル機構を構
成している。同図において、点線で示す載台５を
取付けることによつて荷重位置W₁，W₂，W₃の移
動に対しても出力の変化がなく、載台を取付ける
だけでそのままはかりになる。このように平行四
辺形型のロードセルは、構造が簡単で、工作も容
易で、比較的精度の良いはかりを作り易く、従つ
て安価である利点もある。しかし、平行四辺形型
ロードセルは耐環境性、特に耐水性、耐湿性、耐
ガス性（耐腐蝕性）について弱点がある。これは
ゲージ部６，７のシール方法が８，９で示すよう
な部分的なシリコンゴムあるいは合成樹脂材のコ
ーテイングによるものであり、完全でない。例え
ば、湿度が高い場所で温度が下つて露点以下にな
ると、ストレインゲージ部に水分が浸透すること
もあり、これによつて部分的に絶縁が低下して
各々のストレインゲージ部が異つた状況下おかれ
るため、ブリツジが不平衡となり、零点の変動を
引起こす。このように平行四辺形型ロードセルは
環境によつては安定性、信頼性に欠ける懸念があ
る。耐環境性を良くするためには、金属シールを
施せばよいのであるが、ある程度大型の平行四辺
形型のロードセルに全ストレインゲージを一括し
た完全な金属シールを施すことは不必要に大型と
なり、配置上、経済上不都合である。

一方耐環境性を良くするため、弾性体の起歪部
を一括して完全なシールを施した第２図のような
ロードセル１０がある。このロードセル１０は荷
重位置W₄，W₅で示すように負荷位置の移動によ
り計量値に誤差が生じる。従つて、このままでは
はかりにならない。このロードセル１０をはかり
として使用するには、一般に第３図あるいは第４
図に示すように、ロバーバル機構と組合わせては
かりとする。しかし、この方法もロバーバル機構
の機構部の問題及びロードセルの結合方法の問題
などがある。すなわち、ロードセルとロバーバル
機構とを不用意に結合すると、結合することによ
つて相互干渉誤差を生じやすい。例えば第３図の
構造のものでは、ロバーバル機構の各々のリンク
のピン結合による回転部１３，１４，１５，１６
の摩擦抵抗が原因となつて、不感帯を生じたり、
あるいはヒステリシスが発生したりして、正確な
計量の妨げになり、精度の低いものとなることが
わかつている。特に荷重が小さくなつて３Kg程度
以下ではこの不都合が蓄しく大きく現われて精度
の高い測定ができない。

これらのロバーバル機構の欠点である摩擦によ
る荷重測定精度への妨げを取り除く方法として、
実開昭54−30863号で、第４図に示すような構造
が提案されている。これによると、ロバーバル機
構のリンクの支点に相当する部分１７，１８，１
９，２０に弾性支点を採用して、前記摩擦の影響
を除去しているのである。しかし、この構造はロ
バーバル機構とロードセルとの結合を上下両端に
ピボツト２１ａ，２１ｂを設けた圧縮軸２１を介
する接触結合としてある。従つてロバーバル機構
のヒンヂ部の摩擦はないが、ピポツト部の相互の
納まり具合によつて「がたつき」が発生し、計重
値の再現性が悪い問題がある。このように、弾性
支点を有するロバーバル機構を採用しても別の結
合部による相互干渉が発生する。また、圧縮軸２
１を介してロードセルに予荷重を与えているが、
この予荷重を小さくすれば、「がたつき」の原因
となり、予荷重を大きくすれば計量範囲が狭くな
る。すなわち、ロードセルの定格荷重から予荷重
を差引いた値が計量範囲となるから、「がたつ
き」を防止するために与荷重を与えれば与える程
計量範囲が小さくなる不都合があるのである。ま
た、力の測定においては、力の方向が正方向、負
方向に変化するものであり、正方向の力測定は可
能であるが、負方向の力測定をしようとすると、
圧縮軸２１がピボツト部から離脱して測定不可能
となる問題もある。

この発明の目的は、上述したようなことから、
完全な耐環境性を具備させることが可能な構成で
あつて、高精度計量が可能であるロードセル式は
かりを実現することにある。

この発明の主な特徴は、耐環境性に秀れた一括
して完全な例えば蛇腹式金属シールを簡単に施こ
すことができるロードセルと、摩擦の問題のない
弾性支点で連結されたロバーバル機構と、そのロ
ードセルとロバーバル機構との各々に強固に結合
されて各々を連結しており中途に可撓性を有する
ように偏平部を形成された連結棒とを具備する構
成にある。

以下この発明を図示の実施例に基いて説明す
る。第５図の実施例は、ロバーバル機構２２の上
側位置に金属シールロードセル２３を配置して、
連結棒２４によつて各々を連結した構成のもので
ある。

ロバーバル機構２２は、図示のように、可動側
鉛直部２５を固定側鉛直部２６に横方向平行リン
ク部２７，２８で弾性支点２９，３０，３１，３
２を介して上下変位可能に連結したものである。
固定側鉛直部２６は基盤３３に固定されている。
可動側鉛直部２５は、その外側に載台３４の下面
に結合された載台支持棒３５の下部が固定され、
内側下方に連結棒結合部３６が突設され上下方向
の貫通孔を設けられている。横方向平行リンク部
２７，２８には、鉛直部２５側に片寄つて上下方
向に貫通した連結棒２４が余裕をもつて挿通可能
な貫通孔３７，３８が穿設されている。

金属シールロードセル２３は、固定側鉛直部２
６の上方へわずかに延長形成された取付部３９に
基端を固定支持され、他端が前記貫通孔３７の上
方へ伸延した片持梁形式のものである。その伸延
端が連結棒結合部４０とされ上下方向貫通孔を設
けられている。内部構造及びシール構造について
は従来周知のものであるから、説明を省略する。

連結棒２４は、上下両端部に雄ねじを形成さ
れ、中途に上下方向に沿う第１の偏平部４１，４
２、第２の偏平部４３を形成されたものである。
連結棒２４の上端部はロードセル２３の連結棒結
合部４０の貫通孔に挿通されてナツト４４，４５
で強固に固定され、下方は貫通孔３７を通つて可
動側鉛直部２５の連結棒結合部３６に上端と同様
にナツト４６，４７で強固に固定されている。そ
の固定状態において、連結棒２４の第１の偏平部
４１，４２が、ロバーバル機構２２の各リンクに
沿う平面に平行な状態であり、一方の偏平部４１
がロバーバル機構２２の捩り中心線Ｙ−Y′を横
切る位置にあるようになつている。第２の偏平部
４３は第１の偏平部４１と４２との間にあつてこ
れらに直角なものである。捩り中心線Ｙ−
Y′は、第６図に示すように、荷重位置が矢印W₉
あるいはW₁₁で示すように片寄つている場合にロ
バーバル機構２２に捩りが発生するその中心線で
ある。

このように構成されたロードセル式はかりは、
載台３４上のどの位置に荷重が作用しても高精度
で計量できる。その理由を次に説明する。載台３
４上に荷重が加えられると、ロバーバル機構２２
の可動側鉛直部２５、連結棒２４を介してロード
セル２３に作用する。ロバーバル機構２２とロー
ドセル２３は荷重の増加に従つて垂直方向の撓み
が発生し、また荷重位置によつては垂直方向の撓
みだけでなく、ロバーバル機構２２には捩りも発
生する。この捩りは第６図に示す荷重位置W₉あ
るいはW₁₁のように、ロバーバル機構２２の各リ
ンクを含む平面から外れた位置に荷重が加わる
と、例えば荷重位置W₉に荷重が加えられると、
同図に誇張して点線で示すように点Ｃを中心とす
る時計方向のものとなる。この捩りは連結棒２４
にも波及する。この捩りがそのままロードセル２
３に伝わるとロードセルは捩り、曲げを受けるこ
とになつて主方向以外の力の干渉を受け、計量精
度は非常に悪いものとなる。しかし、連結棒２４
には第１の偏平部４１が設けられ、また補助的に
第１の偏平部４２も設けられているので、その捩
りによる曲げ抵抗は極度に小さく、第７図に見ら
れるように撓曲して捩りによる干渉を排除して主
方向の力のみをロードセル２３に伝達するのであ
る。荷重位置W₁₁に荷重が加えられた場合は上記
捩りが反対方向となり、同様にその干渉を排除で
きる。

また、第５図及び第８図に示す荷重位置W₆，
W₇，W₈はロバーバル機構２２の各リンクを含む
鉛直平面内にあるものであり、位置W₆がW₇，W₈
に移動した場合について説明する。荷重位置W₆
に荷重が加えられた場合、載台３４は下方へ押し
下げられる。また荷重位置W₇またはW₈に荷重が
加えられると、載台３４は傾斜を伴いながら下方
へ押し下げられ、載台支持棒３５を介してロバー
バル機構２２の可動側鉛直部２５が押し下げられ
る。その下方変位量をδ_１とする。これによつて
連結棒結合部３６もδ_１だけ下方に変位し、連結
棒２４を介してロードセル先端の連結棒結合部４
０もδ_１下方へ変位する。ところが、ロバーバル
機構２２の平行リンク２７，２８の長さ、すなわ
ち弾性支点２９と３１との間及び３０と３２との
間の長さと、ロードセル２３の曲げ梁長さとが異
るために次の状態が発生する。すなわち、第８図
に誇張して示すように、ロバーバル機構２２の連
結棒結合部３６がδ_１の下方変位に伴つてα_１の
水平変位をする。一方ロードセル２３の連結棒結
合部４０がδ_１の下方変位に伴つてα_２の水平変
位をする。このα_１とα_２とは寸法が異るため
に、連結棒２４にロバーバル機構２２の各リンク
を含む面に沿う曲げが生じることになる。この曲
げがそのままロードセル２３に伝わると、ロード
セルは主力以外の力の干渉を受け、計量精度は悪
いものとなる。しかし、連結棒２４には第２の偏
平部４３が設けられているので、その曲げ抵抗は
極度に小さく、第８図に見られるように撓曲して
曲げによる干渉を排除して主方向の力のみをロー
ドセル２３に伝達するのである。

従つて、載台３４上の任意の位置に荷重が片寄
つて加えられたとすると、連結棒２４の第１の偏
平部４１，４２と第２の偏平部４３との一方又は
双方が撓曲して、その片寄りのための捩りや曲げ
による干渉を排除でき、高精度で計量を行うこと
ができる。

上記実施例のはかり（秤量５Kg）における干渉
除去効果について行つた実験によれば、角型載台
（一辺が450mm）３４上において中心から前後にそ
れぞれ150mm離れた荷重位置W₇，W₈、中心から
左右にそれぞれ150mm離れた荷重位置W₉，W₁₁に
同一荷重を加えてその表示値の差を求めると、荷
重位置W₇，W₈では無調整で1/1000、調整するこ
とによつて1/10000〜1/15000の高精度となつた。
また荷重位置W₉，W₁₁では調整すことによつて
1/7000〜1/15000の高精度をなつた。なお、偏平
部を設けない連結棒とした場合は、調整していず
れも1/200〜1/400程度であつた。

上述したように、このロードセル式はかりは、
載台上の片寄り荷重に対してきわめて安定した高
精度計量が可能である。また、連結棒２４の両端
は強固に固定されているので、正、負の両域の力
測定が問題がなく可能で、力測定にも最適な構造
になつている。また、金属シールロードセル２３
の耐水、耐湿、耐薬品性等に秀れた点が十分に生
かされる。

上記実施例は、連結棒に引張り荷重が加わる構
成のはかりについて説明したが、場合によつては
第９図に示すように、連結棒に圧縮荷重が加わる
構成のものとしてもよい。同図において前記実施
例と同等部分は同一図面符号で示してある。連結
棒の偏平部による干渉除去動作については実施例
の場合と同様であるので説明を省略する。

上記実施例において、説明しなかつたが、はか
り構成部材の各々の線膨張係数が異るときは温度
変化によつて計量値表示の零点の変動が考えられ
る。例えば、連結棒２４の結合部３６，４０間の
寸法と連結棒２４自身の長さとが変ると、零点が
変る。従つて温度変化を考慮すると、ロードセル
本体、ロバーバル機構、ロードセルをロバーバル
機構に支持する支持部、連結棒の各部材を線膨張
係数が同じ材料で構成する。

上記実施例において、連結棒は第１の偏平部が
２個、第２の偏平部が１個あるものについて説明
したが、いずれも１個もしくは２個あればよい。

上記実施例において、ロードセルは金属シール
したものについて説明したが、耐環境性のよいレ
タンゴムやブチルゴムのようなもので各々のスト
レインゲージ部を一括してシールしたものを用い
てもよい。

以上のようにこの発明によるときは、ロバーバ
ル機構の上側又は下側のいずれか一方にロードセ
ルを配置して可撓部を有する連結棒で連結した単
純な構造のもので、ロードセル自体の特性や精度
も損われないで、高精度で計量可能であり、耐
水、耐湿、耐薬品性等の耐環境性の秀れたものと
することができ、信頼性の高いロードセル式はか
りを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の平行四辺形型ロードセルを用い
たはかりの部分断面側面図、第２図は従来の金属
シールロードセルの側面図、第３図は従来のピン
結合ロバーバル機構と金属シールロードセルを用
いたはかりの側面図、第４図は従来の金属シール
ロードセルと弾性支点ロバーバル機構を用いたは
かりの側面図、第５図はこの考案の１実施例の側
面図、第６図は同実施例の作用を説明するための
部分正面図、第７図は同説明のための第５図のＡ
−Ａ断面部分図、第８図は同実施例の作用を説明
するための側面図、第９図は他の実施例の部分断
面側面図である。 ２２……ロバーバル機構、２３……ロードセ
ル、２４……連結棒、２５……可動側鉛直部、２
６……固定側鉛直部、２７，２８……横方向平行
リンク部、２９，３０，３１，３２………弾性支
点、３４……載台、３６，４０……連結棒結合
部、４１，４２……第１の偏平部、４３……第２
の偏平部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動側鉛直部を固定側鉛直部に横方向平行リ
   ンク部で弾性支点を介して上下変位可能に連結し
   たロバーバル機構と、上記可動側鉛直部に設けら
   れた荷重受け体と、上記ロバーバル機構の上側又
   は下側のいずれか一方に配置され上記固定側鉛直
   部に支持されたロードセルと、棒状に形成され上
   記鉛直部に平行に配置され上記ロバーバル機構の
   各々の鉛直部及び横方向平行リンク部に沿う平面
   に平行な第１の偏平部並びにその第１の偏平部に
   直角な第２の偏平部を各々位置を異にして設けら
   れ上記荷重受け体上に作用する荷重を上記ロード
   セルに印加するように一端が上記可動側鉛直部に
   他端が上記ロードセルに各々強固に固定された連
   結棒とからなるロードセル式はかり。 ２ 可動側鉛直部を固定側鉛直部に横方向平行リ
   ンク部で弾性支点を介して上下変位可能に連結し
   たロバーバル機構と、上記可動側鉛直部に設けら
   れた荷重受け体と、上記ロバーバル機構の上側又
   は下側のいずれか一方に配置され上記固定側鉛直
   部に支持されたロードセルと、棒状に形成され上
   記鉛直部に平行に配置され上記ロバーバル機構の
   各々の鉛直部及び横方向平行リンク部に沿う平面
   に平行な第１の偏平部並びにその第１の偏平部に
   直角な第２の偏平部を各々位置を異にして設けら
   れ上記荷重受け体上に作用する荷重を上記ロード
   セルに印加するように一端が上記可動側鉛直部に
   他端が上記ロードセルに各々強固に固定された連
   結棒とからなり、上記ロバーバル機構構成部材、
   上記ロードセルの本体及び上記連結棒の各々を線
   膨張係数が同じ材料で構成したことを特徴とする
   ロードセル式はかり。