JPH0649968U - 負荷検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷検出部とその支持体とを一体に形成する
ことで加工精度を高めて製作容易で所望の大きさに形成
でき、引っ張りもしくは圧縮のいずれの方向の負荷でも
検出できる負荷検出装置を提供する。 【構成】 支持体11の一部にロバーバルの機構によって
構成されるロードセル15と、そのロードセル15に対する
負荷作用部18とを備えて、これらロードセル15及び負荷
作用部18が一体に形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、計測要部とその計測要部の支持体とが一体化された偏平な構造をも つ負荷検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えば吊秤は秤量部として支持構造体の内部に負荷検出部が配され、こ の負荷検出部と連結される部材の先端部にフックなどの被計量物を吊下げる部片 が付された構造になっている。そして、この種の吊秤を小型化して携帯できるよ うな携帯吊秤としては種々なものがある。その一例として実開平４−４９８３０ 号公報によって知られるように、四辺を閉じ合わせて剛性を所有する支持フレー ムの一辺部に別途ビーム形起歪体にてなるロードセルが負荷検出部として組み込 まれ、この負荷検出部に吊下げフックと連結される計測負荷軸が取り付けられ、 前記支持フレームが全体を取り囲むハウジング内に収容され、かつ負荷検出部と 計測用電気制御部とを繋いでハウジングの外面に配される電気的なデジタル表示 部で負荷が表示されるようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このように従来の吊秤のような負荷の検出装置では、その構成をコンパクトに 纏めようとしても要部となる負荷検出部を安定状態に保持させる必要上どうして もその負荷検出部の支持体を頑丈なものにしなければならず、また負荷検出部も 精度を高める必要上小さくするほど工作精度を高めなければならないので、より 小型化することが困難である。

【０００４】 とりわけ、従来の秤量器などでは、負荷検出部を構成する部分を別個に製作し て、この負荷検出部片を剛性を有する支持体に取り付けるような構成にされてい る。そのために、確かに負荷検出部片は高精度に仕上げたものを使用できるが、 支持体をより小型化することに問題がある。また、高精度に仕上げられた負荷検 出部片を支持体に取り付けるに際しても、その取付部の加工精度を高くしなけれ ば結果的に精度の向上にはならないことになる。このようなことから、例えば吊 秤などで携帯に便利ないわゆる超小形のものは未だ製作されるに到っていない。

【０００５】 本考案では、このような状況に鑑みて、負荷検出部とその支持体とを一体に形 成することで加工精度を高めて製作容易で所望の大きさに形成でき、引っ張りも しくは圧縮のいずれの方向の負荷でも検出できる負荷検出装置を提供することを 目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成するために本考案は、支持体の一部にロバーバルの機構 によって構成されるロードセルと、そのロードセルに対する負荷作用部とを備え て、これらロードセル及び負荷作用部が一体に形成されていることを特徴とする 。

【０００７】 本考案におけるロバーバルの機構によって構成されるロードセルとしては、そ の構成部の一端部が前記支持体側に連結され、他端部に負荷作用部が連結されて 一体に形成されることが好ましい。また、前記ロードセルの負荷作用部に連結さ れる側には負荷による可動範囲を制限される可動規制部を設けてロードセルの起 歪部が保護されるように構成されることがより好ましい。さらに、前記ロードセ ルにおけるセンサーとして起歪部に歪ゲージを用いるほか、半導体圧力センサー ，ホール素子，磁気抵抗素子，光学素子などを使用することができ、起歪部に直 接センサーを取り付けられない場合にはロバーバルの機構を構成している部分の 内側に前記センサーの取付部を設けるようにすることができる。

【０００８】

【作用】

このような構成の本考案の負荷検出装置は、負荷を検出するためのロードセル ，支持体及び負荷作用部が一体に形成されているので、まず全体をコンパクトに 纏めることができて工作精度を高めることができる。特にロードセル構成部を支 持体などと同時に形成できることになるから、小形の負荷検出装置として製作す ることが容易になる。したがって、生産性が格段に向上することになり、高精度 で安価な負荷検出装置を量産可能にすることができる。

【０００９】

【実施例】

次に、本考案の負荷検出装置について、その一実施例として携帯吊秤に適用さ れる具体例を図面を参照しつつ説明する。図１乃至図３で示されるのは本考案の 負荷検出装置を小形の携帯吊秤に組み込まれた態様であって、図１は負荷検出装 置の一態様を示す図であって、(a) は正面図であり、(b) は側面図である。図２ は本考案の負荷検出装置を組み込まれた小形携帯吊秤の外形図で、(a) は正面図 であり、(b) は側面図である。図３は図２のハウジングを取り外して示す正面図 である。

【００１０】 これらの図において示されるように、携帯吊秤１は薄い厚みに形成される支持 体11と負荷検出部となるロードセル15及び負荷作用部18が一体の負荷検出装置10 の両面を成形されたハウジング２，３で挟み込まれ、その負荷検出装置10の支持 体11上部に吊り環６を備える連結条6'が連結され、負荷作用部18にフック７を備 える連結条7'が繋がれて、一方のハウジング２の外面に重量値をデジタル表示さ れる表示窓４と電源のオン・オフスイッチ５とが設けられている。なお、ロード セル15による計量物の負荷検出値を演算してデジタル表示させるための演算部を 含む制御部、表示管及び電池などはハウジング２，３によって囲まれる内側空間 部に収められている。

【００１１】 前記携帯吊秤１に組み込まれる負荷検出装置10は、図１で示されるように、中 心線ａに沿って一方を半円形にされて他方を方形にされる外形の支持体11に、そ の支持体11の方形側に一側端辺を当該支持体11の一部と一体に連結されてロバー バルの機構で構成されるロードセル15が設けられ、さらにそのロードセル15の前 記支持体11側に対向する側から腕片18a を出して、その腕片18a の先端部に負荷 の作用点を備える負荷作用部18を設けられている。そして、これら支持体11とロ ードセル15と負荷作用部18とは、所要厚みの金属板を精密プレス加工によって打 ち抜き一体に形成されている。したがって、この負荷検出装置10は、支持体11と 負荷検出を直接行わせるロードセル15と負荷作用部18とが一体化されている。

【００１２】 支持体11としては前記半円形部（具体的には馬蹄形状部分）と方形部分の図上 右側に延びる直線部11a 、及び後述するロードセル15構成部の固定側端辺と一体 になる直線部11b と、左右の両直線部11a ，11b をつなぐ連結部11c とで形成さ れている。この支持体11部分の中心線ａ上で前記半円形部における頂端近傍位置 に支持点となる孔12が設けられている。この支持点となる孔12は両面側から皿孔 状に形成されてその孔周面を曲面にされ、負荷検出時（秤量時）に連結される連 結条6'端の環6aとの接触面が変わらないようにされている。なお、この支持体11 における半円部に形成される透かし孔13部には、電気的制御部となる部品や電池 50などが収められている。符号14はハウジングの取付孔である。

【００１３】 ロードセル15は、ロバーバルの機構を構成する平行四辺形の２本の横片16，16 を細幅にして、かつそれら２本の横片16，16に中心線ａ位置から左右対称にそれ ぞれ一部が切り込まれてなる起歪部16a を設けてある。そして、各起歪部16a に 公知の歪ゲージ17がそれぞれ貼着され、図示されない制御部に接続されて公知の 手段で電気的に負荷が検知できるようにされている。なお、一方の縦片部16A は 前述のように支持体11の直線部11b と一体であり、他方の縦片部16B は延長され て基端部で屈曲される腕片18a が連結されている。

【００１４】 さらに、前記ロードセル15を構成のロバーバルの機構の内側には、可動側（負 荷検出部側）の縦片部16B から横向きに固定側に向けて突出片22が突き出されて いる。この突出片22は次の用途に用いられる。前記可動側の縦片部16B には、支 持体11の一方の直線部11a に於ける横向きの突起19に対向して凹部20が設けられ 、その突起19と凹部20との間は適宜間隔が設けられている。そして、この突起19 と凹部20とによって負荷検出時に設定される負荷以上の荷重が作用すると可動部 側の変位で凹部20のいずれか一方の側面が突起19と接する可動規制部を構成され 、この可動規制部によってロバーバルの機構の関節となる起歪部16a を保護する ようにされている。なお，この可動規制部の突起19と凹部20とは逆に設けること もできる。

【００１５】 前記負荷作用部18を構成する腕片18a は、屈曲基部から横向きに突き出され、 先端部に負荷作用点となる連結孔21が設けられている。この連結孔21は前記支持 点となる孔12と同様に、支持体11中心線ａ上に位置するように設けられ、両面側 から皿孔状に形成されてその孔周面を曲面にされ、負荷検出時（秤量時）に連結 される連結条7'端の環7aとの接触面が変わらないようにされている。

【００１６】 このような構成の負荷検出装置10を組み込まれた携帯吊秤１は、フック７に被 計量物を吊懸けて吊り環６を持って吊下げれば、そのすべての荷重は吊り環６で 支持される。すなわち、フック７に吊懸けられる被計量物の荷重（負荷）は、連 結される連結条7'，環7a，連結孔21を介して負荷作用部18を構成している腕片18 a からロバーバルの機構によって構成されるロードセル15の可動側縦片部16B を 経て、そのロードセル15の横片16，16の各起歪部16a に伝達され、固定側縦片部 16A を基準にして負荷に応じて前記各起歪部16a が変位され、当該各起歪部16a に貼着されている歪ゲージ17が負荷に比例した電圧を発生してハウジング２，３ 内に組み込まれている演算部でＡ／Ｄ変換され、計測重量が表示窓４にてデジタ ル表示される。なお、負荷はすべて負荷検出装置10に作用してハウジング２，３ に作用しない。

【００１７】 この際ロードセル15は、負荷（荷重）に応じて可動側縦片部16B とともに両横 片16，16が下げられて前述のように各起歪部16a が変位するが、その可動側縦片 部16B に設けられる凹部20に対して支持体11の一方の直線部11a から突き出す突 起19とによって可動規制部が設けられているので、秤量以上の過荷重になると可 動側の凹部20の上側になる面20a が突起19に接してそれ以上の可動を規制され、 起歪部16a の変形が防止される。言い換えればロードセル15が保護される。

【００１８】 以上のロードセル15では、負荷検出のためのセンサーとして歪ゲージ17を使用 されたものについて説明したが、図４に示されるのは負荷検出のためのセンサー としてホール素子30を用いたものである。この具体例では、そのホール素子30を 組み込む部分についてのみ前記具体例と異なるので、その他の部分については説 明を省略する。

【００１９】 この具体例では、前記具体例のロバーバルの機構を構成される平行四辺形の内 側に縦片部16B から突き出される突出片22に設けられた十字形の透かし孔23の上 下の各切込み23' （図１参照）に、それぞれ永久磁石24が接着剤で固着されてい る。そして、ホール素子基板31にハンダ付けされたホール素子30が前記永久磁石 24，24の中間に位置されるように、支持体11の直線部11b に設けられる座付きネ ジ孔25（図１参照）に小ネジ33によって取り付けられている。このような構成に すれば、ロバーバルの機構の内側にセンサーを配置できて小さく纏められる。

【００２０】 このように構成されるロードセル15A が組み込まれた負荷検出装置10（携帯吊 秤）では、負荷（荷重）がロバーバルの機構に作用すれば、突出片22が移動され ることによって両方の永久磁石24，24がホール素子30に対して相対的に移動して ホール素子30との隙間Ｃ，Ｄが変化し、その変位量がホール素子30により検知さ れて制御部において演算されて重量値として表示窓４（図２参照）にデジタル表 示される。

【００２１】 なお、前記ホール素子30の取付構造は、図５で示されるように、ホール素子30 の取付突片27を、ロードセル15A を構成するロバーバルの機構の一方の縦片部16 A から少なくとも中央線ａを越えた位置まで横向きに突出させることができる。 この場合は、他方の縦片部16B からその取付突片27の先端部を挟むように二股状 の突出片28が横向きに突き出され、この突出片28の凹部28' と前記取付突片27の 先端部との間に適宜間隔が形成されるとともに、突出片28にロードセル15A 中央 線ａ（負荷検出装置10としての中央線）上位置にて凹部28' から両分岐部にそれ ぞれ切込みが形成されて、この両切込みにそれぞれ永久磁石24が接着剤で固着さ れている。このように構成されれば、全体が単一の材料で形成でき、ホール素子 30の支持基板を省略できる。また、前述のホール素子30と永久磁石24との取付関 係は、ホール素子30を可動側（突出片22または28）に、そして永久磁石24を固定 側（取付突片27またはホール素子基板31相当のもの）に、それぞれ取り付けるよ うにすることができる。

【００２２】 本考案の負荷検出装置10は、上述のように携帯吊秤に用いられるほか、図６で 示されるように、他の形式のはかりに組み込んで使用できる。この形式では前述 の負荷検出装置10を単体もしくは特別な機能を有しないケージシングに包んで使 用できる。この図６で示されるのは台秤40の一例であって、前記負荷検出装置10 はフレーム41に設けられる複数の支点台42，43のうち一方の支点台42に一端を支 持される長骨44（第１槓杆）の先端部とそのフレーム41の上板部41' との間に支 持点と作用点とを接続片48，48' によって接続されて配設されている。そして、 載台46は、一端をフレーム41に設けられる他方の支点台43にて一端を支持される 短骨45（第２槓杆）先端部と前記長骨44（第１槓杆）との各基部寄り位置で下面 を連結されて支持されている。なお、短骨45はその先端を長骨44の中間位置で連 結環47によって可動的に連結されている。また、負荷検出装置10の図示されない ロードセル部のセンサーは図示省略されている制御部に接続されて、載台46に載 せられた被計量物の秤量を図示されない表示部でデジタル表示できるようにされ ている。

【００２３】 この形式の台秤40では、長骨44と短骨45との連結環47による連結位置及び各支 点台42，43と載台46の長骨44及び短骨45に対する連結位置との距離関係を適宜設 定することで、小形の前記負荷検出装置10を用いてその負荷検出装置10の検出負 荷より大きい負荷の検出（荷重計測）ができることになる。

【００２４】 本考案の負荷検出装置10は、前述のように１枚の金属板を精密プレス加工によ って打ち抜き形成でき、打ち抜き工程で同時に加工歪を除去することによりロバ ーバルの機構における起歪部16a を含む負荷検出部の残留歪を除去できるので、 従来のロードセルと同様に精度の高い負荷検出ができる。そして、この負荷検出 装置10は支持体11，ロバーバルの機構（ロードセル15，15A ）及び負荷作用部18 が一体となって平面的に構成されるので、金属板から打ち抜いて形成するほかに 、焼結金属によって成形することも可能である。このような製作法によれば成形 時、あるいは成形後に歪除去を行うことにより前述の精密プレス加工による場合 よりも量産可能になって安価に製作できる。さらに、合成樹脂、あるいはセラミ ックによって成形することも可能である。

【００２５】 また、本考案の負荷検出装置10は、その形状を大きくも小さくもできるので、 前述のような「はかり」のみならず各種設備や機器などでの張力、あるいは圧縮 力の検出器としてそのまま利用することができる。もちろん、負荷検出装置10の 外周部を適宜カバーによって覆っておけば、全体に嵩低くして要部を保護して安 全に使用できる。そして、負荷の検出のためのセンサーとしては、前述のもの以 外に半導体ゲージ，磁気抵抗素子，光学素子，半導体素子，静電容量などを使用 することができる。

【００２６】 したがって、本考案の負荷検出装置10は広範囲にわたる直線的な外力による負 荷の検出手段として利用することができる。そのために、支持体11の形状につい ては前述の形状に限定されるものではなく、ロードセル15（または15A ）構成部 を安定保持できるならば任意の形状にすることができる。また、この負荷検出装 置10全体をセンサーユニットとして他の機器と組み合わせて使用することができ る。

【００２７】

【考案の効果】

上述のように本考案によれば、負荷検出装置全体を単一体に形成できるので全 体構造をコンパクトに纏めることが可能になり、嵩低く形成できる。当然、複数 の部品を組み合わせる必要がなくなるので、微調整など組立上の手数が省けて生 産性が向上し、精度の高い製品を安価に提供できることになる。また、直線的な 負荷の検出が簡単な構成で、かつ小形のものでできるので秤のみならず広範囲で のセンサーユニットとして利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】負荷検出装置の一態様を示す図であって、(a)
は正面図であり、(b) は側面図である。

【図２】本考案の負荷検出装置を組み込まれた小形携帯
吊秤の外形図で、(a) は正面図であり、(b) は側面図で
ある。

【図３】図２のハウジングを取り外して示す正面図であ
る。

【図４】本考案の別な携帯吊秤の実施例要部を示す図で
あって、(a) は正面図、(b) は側面図である。

【図５】本考案の負荷検出装置のロードセルにおけるセ
ンサーに別態様のものを用いた実施例を示す正面図であ
る。

【図６】本考案の負荷検出装置を台秤に使用されている
概要図である。

【符号の説明】

１ 携帯吊秤 ２，３ ハウジング ４ 重量値をデジタル表示される表示窓 ５ オン・オフスイッチ ６ 吊り環 ７ フック １０ 負荷検出装置 １１ 支持体 １１ａ，１１ｂ 支持体の直線部 １２ 支持点となる孔 １５，１５Ａ ロードセル １６ ロバーバルの機構の横片 １６ａ 起歪部 １６Ａ ロバーバルの機構の縦片部 １６Ｂ ロバーバルの機構の縦片部（可動側） １７ 歪ゲージ １８ 負荷作用部 １８ａ 腕片 １９ 突起 ２０ 凹部 ２１ 負荷作用点となる連結孔 ２２ 突出片 ２３ 透かし孔 ２３’ 切込み ２４ 永久磁石 ２７ ホール素子の取付突片 ２８ 突出片 ２８’ 突出片に設けられる凹部 ３０ ホール素子 ３１ ホール素子取付基板 ４０ 台秤 ４１ フレーム ４２，４３ 支点台 ４４ 長骨 ４５ 短骨 ４６ 載台

Claims (8)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体の一部にロバーバルの機構によっ
   て構成されるロードセルと、そのロードセルに対する負
   荷作用部とを備えて、これらロードセル及び負荷作用部
   が一体に形成されていることを特徴とする負荷検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記ロードセルは、その構成部の一端部
   を前記支持体側に連結され、他端部に負荷作用部が連結
   されて一体に形成されている請求項１に記載の負荷検出
   装置。
3. 【請求項３】 前記ロードセルの負荷作用部に連結され
   る側には負荷による可動範囲を制限される可動規制部が
   設けられている請求項１または２に記載の負荷検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記可動規制部は支持体側とロードセル
   側とのいずれか一方に凸部を、他方に凹部を同一平面上
   で形成されている請求項３に記載の負荷検出装置。
5. 【請求項５】 前記ロードセルのセンサー取付部がロバ
   ーバルの機構を構成する部分で囲われる内側に設けられ
   ている請求項１乃至４のいずれかに記載の負荷検出装
   置。
6. 【請求項６】 前記ロードセルに連結される負荷作用部
   はロバーバルの機構の一側縦片部の延長される腕片が屈
   曲され、この腕片において支持体の支持中心と前記ロー
   ドセルの中心線を結ぶ線の延長線上に負荷作用点が位置
   するように形成されている請求項１乃至５のいずれかに
   記載の負荷検出装置。
7. 【請求項７】 前記支持体，ロードセル構成部及び負荷
   作用部は金属によって一体に形成されている請求項１乃
   至６のいずれか記載の負荷検出装置。
8. 【請求項８】 前記支持体，ロードセル構成部及び負荷
   作用部は金属以外の可撓性を有する材料で一体に形成さ
   れている請求項１乃至６のいずれか記載の負荷検出装
   置。