JP4667765B2 - 計量機構 - Google Patents

Description

本発明は、被計量物の重量を計量する計量機構、特にロバーバル機構を備えた計量機構の改良に関し、計量の技術分野に属する。

従来、各種被計量物の重量を計量する計量装置に用いられる計量機構として、例えばロバーバル機構を備えた起歪体を用い、該起歪体の可動剛体部に連結された計量皿に被計量物を載置したときに、可動剛体部が水平状態を維持したまま、固定剛体部に対して下方へ移動するように構成されたものがある。

一例として図１０（ａ）に示す起歪体Ａには、固定剛体部Ａ１と可動剛体部Ａ２と両剛体部Ａ１，Ａ２をそれぞれ２箇所の可撓部Ａ３，Ａ３，Ａ４，Ａ４を介して連結する上下一対のビーム部Ａ５，Ａ６とでロバーバル機構Ｒが構成されている。その場合、可動剛体部Ａ２に連結された計量皿Ｂの前部に被計量物Ｗが載置されて矢印Ｍで示すモーメントが作用したとき、ロバーバル機構Ｒが理想的に形成されていると、つまりロバーバル機構Ｒが平行四辺形形状を維持しながら変形すると、可動剛体部Ａ２に作用する力ｍに抗して上部ビーム部Ａ５に作用する力ｆ１の上方分力ｆ１′と同じく力ｍに抗して下部ビーム部Ａ６に作用する力ｆ２の下方分力ｆ２′とは大きさが等しいので、被計量物Ｗが計量皿Ｂの中心に載置されたときと変わらぬ計量値が得られ、いわゆる偏置誤差（四隅誤差ともいう）が生じることはない。

しかしながら、金属ブロックのくり抜き加工等、起歪体Ａ製作時の加工精度等に起因して、各可撓部Ａ３，Ａ３，Ａ４，Ａ４の位置関係が平行四辺形形状からずれた形となってロバーバル機構Ｒが適正に機能しないものとなり、計量値に偏置誤差が生じることがある。すなわち、図１０（ｂ）に示すように、計量皿Ｂの前部に被計量物Ｗが載置されて矢印Ｍで示すモーメントが作用したとき、可撓部Ａ３，Ａ３，Ａ４，Ａ４つまり変曲点がずれているため、変形時にロバーバル機構Ｒが平行四辺形形状を維持しなく、上部ビーム部Ａ５に作用する力ｆ１の上方分力ｆ１′と下部ビーム部Ａ６に作用する力ｆ２の下方分力ｆ２′とを合成すると上方分力ｆ１′−ｆ２′が残り、その結果、被計量物Ｗが計量皿Ｂの中心に載置されたときに比較して計量値がマイナス側にずれるようになる。

一方、図１０（ｃ）に示すように、計量皿Ｂの後部に被計量物Ｗが載置されて矢印Ｍ′で示すモーメントが作用したとき、上部ビーム部Ａ５に作用する力ｆ１の下方分力ｆ１′と下部ビーム部Ａ６に作用する力ｆ２の上方分力ｆ２′とを合成すると下方分力ｆ１′−ｆ２′が残り、その結果、被計量物Ｗが計量皿Ｂの中心に載置されたときに比較して計量値がプラス側にずれるようになる。

このような偏置誤差を解消する方法としては、例えば特許文献１に開示されているものがある。すなわち、この特許文献１には、歪ゲージ式の計量機構において偏置誤差が生じた場合、起歪体におけるいわゆるロバーバルノッチによって薄肉状とされた都合４箇所の可撓部のうちの所定の可撓部の側部を削り取って歪み量つまりバネ係数を調整する方法が開示されており、これによって偏置誤差を解消するようにしている。

しかしながら、この方法は熟練を要し、削り取りすぎると可撓部の剛性が過度に低下して、起歪体として必要な歪み量を確保することができなくなる。加えて、この方法をもってしても偏置誤差を解消しきれない場合があり、それは、起歪体が基本的に片持ち形状で構成されていることに起因していると考えられる。つまり、計量皿に被計量物が載置されたとき、前述したようなロバーバル機構の変形に、片持ち梁の曲げ変形が重畳されることによって理想的なロバーバル変形が実現されなくなり、その場合には、可撓部の側部を削ることでは、問題を解決することができなくなるのである。

このような問題を解決する起歪体としては、例えば特許文献２に開示されているものがある。すなわち、この特許文献２には、可撓部の肉厚や幅の調整、あるいは可撓部に対する開口の形成により、可撓部の剛性をロバーバル機構が適正に機能するように調整した起歪体が開示されている。

特開平７−３１８４３９号公報 特開２０００−２１４００８号公報

ところで、前記特許文献２に記載の方法によれば、可撓部の厚みや幅等、起歪体の寸法に直結する要素を変更することになるので、この起歪体を備えた計量機構では設計変更を迫られるという問題がある。しかも、各剛体部側の可撓部の剛性が互いに異なることになるので、偏置誤差の解消以前に、そもそもロバーバル機構が理想的に機能して変形するのが困難である。

また、これとは別なる方法として、起歪体を大型化することによって梁としての剛性を高め、曲げ変形の影響を抑制することが考えられるが、この場合には計量機構のコンパクト化を阻害することになる。

そこで、本発明は、以上の現状に鑑み、起歪体の大幅な設計変更や大型化を伴わず、かつ、可撓部における所定の剛性を維持しつつ、ロバーバル機構を適正に機能させて偏置誤差の解消が可能な計量機構を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明は、一端側の固定剛体部と、被計量物の荷重が負荷される他端側の可動剛体部と、各剛体部を可撓部を介して連結するビーム部とで構成され、前記各可撓部が側面視円弧状のロバーバルノッチによって薄肉状とされてロバーバル機構が構成された起歪体を用いる計量機構であって、前記起歪体の内面において、前記少なくとも１つの可撓部の最小肉厚部より剛体部側の該剛体部近傍位置に、前記ロバーバル機構の変曲点がずれるように、側面視が前記ロバーバルノッチの円弧よりも径が小さい円弧状で前記起歪体の両側面間に亘って設けられて偏置誤差を小さくする補助ノッチが少なくとも１つ設けられていることを特徴とする。

次に、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の計量機構において、前記偏置誤差を小さくする場合、前記補助ノッチの設置箇所を前記可撓部の最小肉厚部側にずらす、もしくは前記補助ノッチの径を大きくすることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の計量機構において、前記１つの補助ノッチを設けることで偏置誤差が小さくならない場合、他の可撓部の最小肉厚部より剛体部側の該剛体部近傍位置に別なる補助ノッチを設けることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の計量機構において、前記別なる補助ノッチの設置箇所は、前記１つの補助ノッチが設けられた可撓部の水平側に配設された他の可撓部、もしくは垂直側に配設された他の可撓部の最小肉厚部より剛体部側の該剛体部近傍位置であることを特徴とする。

そして、請求項５に記載の発明は、前記請求項１から請求項４のいずれかに記載の計量機構において、前記補助ノッチの設置箇所は、有限要素法を用い、偏置誤差が小さくなるように設定されていることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、可撓部の最小肉厚部より剛体部側の該剛体部近傍位置に補助ノッチを設けることにより、ロバーバル機構が変形するときの変曲点の位置をずらすことが可能となる。すなわち、片持ち梁構造に起因して可撓部の位置関係が平行四辺形形状からずれた形になることがあるロバーバル機構を、補助ノッチを設けることによって平行四辺形形状を維持しつつ変形させるので、偏置誤差を解消することができる計量機構が実現される。

しかも、そのための手段は、可撓部の最小肉厚部より剛体部側の該剛体部近傍位置に補助ノッチを設けるという簡素化されたものであるので、ロバーバル機構つまり起歪体の大幅な設計変更や大型化を伴わず、また、可撓部における所定の剛性を維持することができる。

なお、このような計量機構には、可撓部に荷重を検出するための歪ゲージが貼着された略対称形状の起歪体を備えたもの、音叉振動子等の荷重センサが組み込まれると共に荷重伝達部材が設けられた非対称形状の起歪体を備えたもの、あるいは、起歪体に荷重が負荷されたときのロバーバル機構の変位をゼロにする電流をフォースコイルに通電するいわゆるフォースバランス式のもの等が含まれる。

次に、請求項２に記載の発明によれば、補助ノッチの設置箇所を前記可撓部の最小肉厚部側にずらす、もしくは補助ノッチの径を大きくすることにより、補助ノッチを設けた効果つまり変曲点の位置をずらす効果が大きく発揮されるようになる。

また、請求項３に記載の発明によれば、１つの補助ノッチで偏置誤差を解消することができない場合、さらに別なる補助ノッチを設けることによって偏置誤差の解消が可能となる。例えば、１つの補助ノッチでは肉厚が薄くなりすぎて所定の定格の計量機構が成立しなくなる惧れがある場合に、該補助ノッチと偏置誤差に及ぼす影響の点で同一の性格を有する別なる補助ノッチを付加して設けると、前述した懸念を伴うことなく偏置誤差の解消が実現される。一方、該補助ノッチと相反する性格を有する別なる補助ノッチを付加して設けると、該補助ノッチは、前記１つの補助ノッチによって過剰に偏置誤差の調整が行なわれる惧れがある場合に、これを抑制することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、この場合には、ロバーバル機構の機能上、１つの補助ノッチと別なる補助ノッチとは相反する性格を有するものであるので、これらの補助ノッチの設置を綿密に調整することができ、偏置誤差の解消を精度よく実現することが可能となる。

そして、請求項５に記載の発明によれば、有限要素法を用いることにより、補助ノッチの設置位置を理論的かつ効率的に設定することができるようになる。その結果、起歪体製作後に仮に加工精度に起因する偏置誤差が生じたとしても、該偏置誤差を解消するための調整代は少なくて済むようになり、例えば従来懸念された可撓部を形成するためのロバーバルノッチ近傍を削り取りすぎることによる不具合は一層効果的に回避されるようになる。

以下、本発明の第１の実施の形態に係る計量機構を備えた計量装置について説明する。

図１及び図２に示すように、この計量装置１は、被計量物を載置する計量皿２と、該計量皿２に載置された被計量物の重量を計量する計量機構３とを有している。この計量機構３に用いられる起歪体１０は直方体形状のアルミニウム合金等を所定形状にくり抜いて形成されたもので、一端側の固定剛体部１１と、被計量物の荷重が負荷される他端側の可動剛体部１２と、各剛体部１１，１２をそれぞれ２つの側面視円弧状のロバーバルノッチ１３ａ，１５ａ，１４ａ，１６ａによって薄肉状とされた可撓部１３，１５，１４，１６を介して連結する上下一対のビーム部１７，１８とでロバーバル機構Ｒが構成されている。

また、各可撓部１３〜１６の表面に、前記可動剛体部１２に荷重が負荷されたときに該可撓部１３〜１６に生じる歪を計測するための歪ゲージ２１…２１が貼着されている。

また、固定剛体部１１には４本のボルト３１…３１でベース３２が取り付けられ、起歪体１０は該ベース３２を介して３本のボルト３３，３４，３４で基台３５に固定されている。一方、可動剛体部１２には４本のボルト３６…３６でブラケット３７が取り付けられ、該ブラケット３７に前記計量皿２が連結されている。

そして、前記ロバーバルノッチ１４ａ近傍で該ロバーバルノッチ１４ａと前記固定剛体部１１との間に、本発明の特徴部分である側面視円弧状のロバーバルノッチ１４ａよりも小さい補助ノッチ１４ｂが設けられている。

ここで、有限要素法を用いた起歪体における補助ノッチの設置箇所の設定手順につき、図３〜図４に基づいて説明する。

図３及び図４のフローチャートに前記設定手順の一例を示すように、ステップＳ１〜Ｓ４は、図５に示す補助ノッチが設けられていない起歪体１０′を用いた計量装置１′における偏置誤差を確認するもので、まずステップＳ１で、計量装置１′をモデリングする。すなわち、図１及び図２に示した計量装置１に即した形で、計量皿２及び計量機構３′の形状、寸法等を設定する。なお、特に混乱を招かない限り、前記計量装置１と共通する構成要素には同じ符号を付すことにする。

そして、ステップＳ２で、偏置誤差を解析する。つまり、可撓部１３〜１６における平均歪を抽出し、偏置誤差として、計量皿２の中心に被計量物を載置したときの出力値と被計量物を偏置したときの出力値との差を算出する。

そして、ステップＳ３で、前記偏置誤差のうち、計量皿２の中心で点対称関係で示される位置、つまり例えば計量皿２の前部と後部とに被計量物を載置したときの２つの偏置誤差を平均し、これを偏置誤差残渣ｘとする。この偏置誤差残渣ｘは、起歪体１０′が基本的に片持ち形状で構成されていることに起因するものである。

そして、ステップＳ４で、前記偏置誤差残渣ｘの絶対値が所定値α以下か否かを判定し、ＹＥＳと判定すれば、これは偏置誤差残渣ｘが許容範囲内にあることを意味するので、ここで全ての検討を終了する。すなわち、この計量機構３′では、補助ノッチの設置は不要であると判断する。

一方、ステップＳ４でＮＯと判定すれば、偏置誤差残渣ｘを許容範囲内に収めるべく、まずステップＳ５〜Ｓ１３で、仮の補助ノッチの設置とその性格付けとを行なう。すなわち、ステップＳ５で、一例として図５に符号ＩＩ及び鎖線で示すように、下側の可撓部１４つまりロバーバルノッチ１４ａの近傍で該ロバーバルノッチ１４ａと固定剛体部１１との間に、仮の補助ノッチ１４ｂを設定する。その場合、予備的な検討により、補助ノッチ１４ｂの起歪体１０′の表層つまり下面からの距離と径とはほぼ固定的なものとされる。例えば、補助ノッチ１４ｂの設置箇所は、該補助ノッチ１４ｂが設けられた箇所の最小肉厚が、ロバーバルノッチ１４ａが設けられた箇所の最小肉厚の３倍程度、一方、補助ノッチ１４ｂの径は、ロバーバルノッチ１４ａの径の４分の１程度に設定される。

そして、ステップＳ６で、再度偏置誤差解析を実行した上で、ステップＳ７で、偏置誤差残渣ｙを算出したのち、ステップＳ８で、前記ステップＳ３で算出された補助ノッチ１４ｂを設けない場合の偏置誤差残渣ｘと前記偏置誤差残渣ｙとの差ｘ−ｙを算出する。

そして、ステップＳ９で、前記差ｘ−ｙの絶対値が所定値β以下か否かを判定し、ＹＥＳと判定すれば、これは補助ノッチ１４ｂを設置したことの偏置誤差に及ぼす効果が小さいかもしくはほとんどなかったことを意味するので、ステップＳ１０で、補助ノッチ１４ｂの設置位置をさらに起歪体１０′の表層側にずらして設定したのち、ステップＳ６以降の検討を実行する。

一方、ステップＳ９でＮＯと判定すれば、これは補助ノッチ１４ｂの設置が偏置誤差に対して確実に意味があったことを示すことに他ならず、そのときはステップＳ１１に進み、前記偏置誤差残渣ｙが補助ノッチ１４ｂを設けなかった場合の偏置誤差残渣ｘより大きいか否かを判定する。

そして、ステップＳ１１でＹＥＳと判定すれば、ステップＳ１２で、仮の補助ノッチ１４ｂは偏置誤差残渣を増大させる性格のものと認定する一方、ＮＯと判定すればステップＳ１３で、仮の補助ノッチ１４ｂは偏置誤差残渣を減少させる性格のものと認定する。なお、予備的な検討により、前記位置ＩＩと該位置ＩＩと対角関係の位置ＩＩＩとに設置した補助ノッチは、偏置誤差残渣に及ぼす影響の点で同じ性格のものである一方、位置Ｉと該位置Ｉと対角関係の位置ＩＶとに設置した補助ノッチも同じ性格のものであり、かつ、位置ＩＩ及び位置ＩＩＩと位置Ｉ及び位置ＩＶとに設置した補助ノッチは互いに相反する性格のものであることがわかっている。

仮の補助ノッチ１４ｂの性格付けが終了すると、ステップＳ１４〜Ｓ２２で偏置誤差を解消するためのアプローチを行なう。すなわち、ステップＳ１４で、前記ステップＳ３で得られた偏置誤差残渣ｘを振り返り、該残渣ｘが許容上限値αより大きいかまたは許容下限値−αより小さいかを判定する。そして、偏置誤差残渣ｘが許容上限値αより大きいと判定すれば、ステップＳ１５で、偏置誤差残渣を減少させる性格の補助ノッチを選択する一方、偏置誤差残渣ｘが許容下限値−αより小さいと判定すれば、ステップＳ１６で、偏置誤差残渣を増大させる性格の補助ノッチを選択する。

ステップＳ１５またはステップＳ１６のいずれかを選択した上で、ステップＳ１７で、再度偏置誤差解析を実行したのち、ステップＳ１８で、偏置誤差残渣ｚを算出する。

そして、ステップＳ１９で、前記偏置誤差残渣ｚの絶対値が所定値α以下か否かを判定し、ＹＥＳと判定すれば、これは偏置誤差残渣ｚが許容範囲内にあることを意味するので、全ての検討を終了する。すなわち、この補助ノッチを当初の箇所に設けることで、偏置誤差残渣は解消されることになる。

一方、ステップＳ１９でＮＯと判定すれば、偏置誤差残渣ｚを許容範囲内に収めるべく、ステップＳ２０で、該偏置誤差残渣ｚが許容上限値αより大きいかまたは許容下限値−αより小さいかを判定する。そして、偏置誤差残渣ｚが許容上限値αより大きいと判定すれば、ステップＳ２１で、該偏置誤差残渣ｚを減少させるべく、偏置誤差残渣を減少させる性格の補助ノッチの設置箇所をさらに起歪体１０′の表層側に移動させて設定する一方、偏置誤差残渣ｚが許容下限値−αより小さいと判定すれば、ステップＳ２２で、該偏置誤差残渣ｚを増大させるべく、偏置誤差残渣を増大させる性格の補助ノッチの設置箇所をさらに起歪体１０′の表層側に移動させて設定する。

そして、ステップＳ１７に戻り、前記偏置誤差残渣ｚが許容範囲内に収まるように、以降の検討を繰り返して実行する。

以上のように構成したことにより、まず、一例として図１に示したように、可撓部１４の固定剛体部１１側近傍に補助ノッチ１４ｂを設けたので、ロバーバル機構Ｒが変形するときの変曲点の位置をずらすことが可能となる。すなわち、変形時に片持ち梁構造に起因して変曲点が不適切にずれることがあるロバーバル機構Ｒを、補助ノッチ１４ｂを設けることによって平行四辺形形状を維持しつつ変形させるので、偏置誤差を解消することができる計量機構３が実現される。

すなわち、図６（ａ）に示すように、片持ち梁構造の計量機構３において、計量皿２の前部に被計量物Ｗが載置されると、補助ノッチがない場合には、変形時に、ロバーバル機構Ｒの下部ビーム部１８は上部ビーム部１７に対して傾斜が大きくなり、その結果、ロバーバル機構Ｒは平行四辺形形状を維持しない。その場合に、前述したフローチャートに基づいて、可撓部１４近傍に補助ノッチ１４ｂを設置すると、変形時に変曲点が図例の鎖線で示すようにずれて、上部ビーム部１７と下部ビーム部１８とが平行となる。したがって、ロバーバル機構Ｒは理想的な平行四辺形形状を維持するので、偏置誤差が解消される。

一方、図６（ｂ）に示すように、計量皿２の後部に被計量物Ｗが載置されると、補助ノッチがない場合には、変形時に、ロバーバル機構Ｒの上部ビーム部１７は下部ビーム部１８に対して傾斜が大きくなり、その結果、ロバーバル機構Ｒは平行四辺形形状を維持しない。その場合にも、補助ノッチ１４ｂを設置したことにより、変形時に変曲点が図例の鎖線で示すようにずれて、上部ビーム部１７と下部ビーム部１８とが平行となる。したがって、ロバーバル機構Ｒは理想的な平行四辺形形状を維持するので、偏置誤差が解消される。

しかも、そのための手段は、可撓部１４近傍、具体的にはロバーバルノッチ１４ａ近傍に比較的小さい寸法の補助ノッチ１４ｂを設けるという簡素化されたものであるので、ロバーバル機構Ｒつまり起歪体１０の大幅な設計変更や大型化を伴わず、また、可撓部１４における所定の剛性を維持することができる。

また、図３におけるステップＳ１０や図４におけるステップＳ２１，Ｓ２２で説明したように、補助ノッチの設置が偏置誤差に影響しなかった場合や偏置誤差を許容範囲内に小さく収める場合には、補助ノッチの設置箇所を上下の肉厚が薄い側にずらすことにより、補助ノッチを設けた効果つまり変曲点の位置をずらす効果が大きく発揮されるようになる。なお、説明は省略するが、補助ノッチの設置箇所をずらす代わりに補助ノッチの径を大きくすることによっても、同様の効果が得られる。

また、１つの補助ノッチで偏置誤差を解消することができない場合、さらに別なる補助ノッチを設けることによって偏置誤差の解消が可能となる。すなわち、例えば、１つの補助ノッチでは肉厚が薄くなりすぎて所定の定格の計量機構が成立しなくなる惧れがある場合には、図７（ａ）に示す計量機構３Ａの起歪体１０Ａのように、符号ＩＩで示す可撓部１４近傍に設けられた補助ノッチ１４ｂと偏置誤差に及ぼす影響の点で同一の性格を有する別なる補助ノッチ１５ｂを可撓部１５近傍の位置ＩＩＩに付加して設けると、前述した懸念を伴うことなく偏置誤差の解消が実現される。

一方、図７（ｂ）に示す計量機構３Ｂの起歪体１０Ｂのように、符号ＩＩで示す可撓部１４近傍に設けた補助ノッチ１４ｂと相反する性格を有する別なる補助ノッチ１３ｂを可撓部１３近傍の位置Ｉに付加して設けると、該補助ノッチ１３ｂは前記補助ノッチ１４ｂによって過剰に偏置誤差の調整が行なわれる惧れがある場合に、これを抑制することができる。

また、補助ノッチ１４ｂと補助ノッチ１３ｂとは相反する性格を有するものであるので、これらの補助ノッチ１３ｂ，１４ｂの設置を綿密に調整することができ、偏置誤差の解消を精度よく実現することが可能となる。

そして、有限要素法を用いることにより、補助ノッチの設置位置を理論的かつ効率的に設定することができるようになる。その結果、起歪体製作後に仮に加工精度に起因する偏置誤差が生じたとしても、該偏置誤差を解消するための調整代は少なくて済むようになり、例えば従来懸念された可撓部を形成するためのロバーバルノッチ近傍を削り取りすぎることによる不具合は一層効果的に回避されるようになる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る計量機構を備えた計量装置について説明する。

図８及び図９に示すように、この計量装置１０１は、被計量物を載置する計量皿１０２と、該被計量物の重量を計量する計量機構１０３とを有している。

計量機構１０３は、直方体形状のアルミニウム合金等を所定形状にくり抜いて形成された起歪体１１０を有している。そして、起歪体１１０には、一端側の固定剛体部１１１と、計量皿１０２に載置された被計量物の荷重が負荷される他端側の可動剛体部１１２と、各剛体部１１１，１１２をそれぞれ２つの側面視円弧状のロバーバルノッチ１１３ａ，１１５ａ，１１４ａ，１１６ａによって薄肉状とされた可撓部１１３，１１５，１１４，１１６を介して連結する上下一対のビーム部１１７，１１８とでロバーバル機構Ｒが構成されている。なお、前記ロバーバル機構Ｒは前述した第１の実施の形態におけるロバーバル機構Ｒと具体的な構成は相違するが、便宜上同じ符号を付すことにする。

また、起歪体１１０には、固定剛体部１１１から可動剛体部１１２方向に延びる大寸法の伝達部１１９と、可動剛体部１１２から固定剛体部１１１方向に延びる小寸法の伝達部１２０とが、可動剛体部１１２寄りに位置する先端同士が干渉しないように形成されている。そして、両伝達部１１９，１２０の先端間に、被計量物が計量皿１０２に載置されたときに可動剛体部１１２に負荷された荷重を検出する荷重センサ１２１が２本のネジ１２２，１２２で固定されている。荷重センサ１２１には、例えば音叉振動子を組み込んだ構成のもの等、周知のものが用いられ、この荷重センサ１２１は、可動剛体部１１２側の伝達部１２０が固定剛体部１１１側の伝達部１１９に対して撓んだときの反力を検出することによって、負荷された荷重を検出する。

また、固定剛体部１１１には４本のボルト１３１…１３１でベース１３２が取り付けられ、起歪体１１０は該ベース１３２を介して３本のボルト１３３，１３４，１３４で基台１３５に固定されている。一方、可動剛体部１１２には４本のボルト１３６…１３６でブラケット１３７が取り付けられ、起歪体１１０には該ブラケット１３７を介して前記計量皿１０２が連結されている。

また、ロバーバルノッチ１１６ａ近傍で該ロバーバルノッチ１１６ａと可動剛体部１１２との間に、側面視円弧状のロバーバルノッチ１１６ａよりも小さい補助ノッチ１１６ｂが設けられている。

そして、説明は省略するが、第１の実施の形態において説明したと同様に、有限要素法を用いた補助ノッチの設置箇所の設定手順を実行することにより、この計量機構１０３においても第１の実施の形態における作用と同様の作用が得られる。

なお、前述した実施の形態では、１つの可撓部１３，１４，１５，１１６につき１つの補助ノッチ１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１１６ｂを設けたが、１つの可撓部につき複数の補助ノッチを設けてもよい。

また、前述した実施の形態では、計量機構３は歪ゲージ２１…２１を用いる形式のもの、あるいは計量機構１０３は荷重センサ１２１を用いる形式のものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばフォースバランス式計量機構等にも好ましく適用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、起歪体の大幅な設計変更や大型化を伴わず、かつ、可撓部における所定の剛性を維持しつつ、ロバーバル機構を適正に機能させて偏置誤差の解消が可能な計量機構が提供される。すなわち、本発明は、ロバーバル機構を備えた計量機構の改良に関し、計量の技術分野に広く好適である。

本発明の第１の実施の形態に係る計量機構を備えた計量装置の概略構成を示す側面図である。 同じく平面図である。 補助ノッチの設定手順の一例を説明するためのフローチャートである。 同じくフローチャートである。 有限要素法解析におけるモデリング対象の計量装置を示す側面図である。 補助ノッチの作用を説明するための模式図であって、（ａ）は被計量物が前部に偏置された場合、（ｂ）は被計量物が後部に偏置された場合のロバーバル機構の変形挙動を示す。 ２つの補助ノッチを設けた起歪体の側面図であって、（ａ）は同一の性格の補助ノッチを設けた場合、（ｂ）は相反する性格の補助ノッチを設けた場合である。 本発明の第２の実施の形態に係る計量機構を備えた計量装置の概略構成を示す側面図である。 同じく平面図である。 従来の計量機構における問題を説明するための模式図であって、（ａ）は理想的に機能するロバーバル機構において被計量物が前部に偏置された場合、（ｂ）は理想的には機能しないロバーバル機構において被計量物が前部に偏置された場合、そして（ｃ）は同じく被計量物が後部に偏置された場合のロバーバル機構の変形挙動を示す。

符号の説明

３，３Ａ，３Ｂ，１０３ 計量機構
１１，１１１ 固定剛体部
１２，１１２ 可動剛体部
１３〜１６，１１３〜１１６ 可撓部
１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１１６ｂ 補助ノッチ
１７，１８，１１７，１１８ ビーム部
Ｒ ロバーバル機構

Claims (5)

1. 一端側の固定剛体部と、被計量物の荷重が負荷される他端側の可動剛体部と、各剛体部を可撓部を介して連結するビーム部とで構成され、前記各可撓部が側面視円弧状のロバーバルノッチによって薄肉状とされてロバーバル機構が構成された起歪体を用いる計量機構であって、前記起歪体の内面において、前記少なくとも１つの可撓部の最小肉厚部より剛体部側の該剛体部近傍位置に、前記ロバーバル機構の変曲点がずれるように、側面視が前記ロバーバルノッチの円弧よりも径が小さい円弧状で前記起歪体の両側面間に亘って設けられて偏置誤差を小さくする補助ノッチが少なくとも１つ設けられていることを特徴とする計量機構。
2. 前記偏置誤差を小さくする場合、前記補助ノッチの設置箇所を前記可撓部の最小肉厚部側にずらす、もしくは前記補助ノッチの径を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の計量機構。
3. １つの補助ノッチを設けることで偏置誤差が小さくならない場合、他の可撓部の最小肉厚部より剛体部側の該剛体部近傍位置に別なる補助ノッチを設けることを特徴とする請求項２に記載の計量機構。
4. 前記別なる補助ノッチの設置箇所は、前記１つの補助ノッチが設けられた可撓部の水平側に配設された他の可撓部、もしくは垂直側に配設された他の可撓部の最小肉厚部より剛体部側の該剛体部近傍位置であることを特徴とする請求項３に記載の計量機構。
5. 前記補助ノッチの設置箇所は、有限要素法を用い、偏置誤差が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の計量機構。

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