JPH068742B2 - ロ−ドセル式荷重計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は荷重受体に貼着した抵抗線歪素子あるいは水
晶振動子等よりなる検出素子の電気特性の変化により重
量を検出するようにしたロードセル式荷重計において、
秤量皿に作用する偏荷重による重量表示を調整したロー
ドセル式荷重計に関するものである。

従来から、弾性体よりなる荷重受体にストレーンゲージ
等の検出素子を貼着し、この荷重受体の一端部を支持部
材に支持させるとともに、荷重受体の可動端部に秤量皿
を取付け、この秤量皿に被計量物を載せた際の荷重受体
の歪みに対応して上記検出素子が歪むので、この歪みに
よる電気特性の変化を検出してこれを重量に変換するこ
とにより、被計量物の重量を計測するようにしたロード
セル式荷重計が実用化されており、この種の荷重計は構
成が比較的簡単な上に高精度が得られ、しかも、電気信
号で出力するので、電気的なデジタル表示秤等にそのま
ま利用できるなどの利点を有している。また、上述した
ように、検出素子の歪みを電気信号で出力するので、複
数枚の検出素子を使用すると、電子信号の出力も大きく
なるので、最近は荷重受体の異なる個所に複数枚の検出
素子を貼着したものが多く使用されている。

また、荷重計の場合、必ずしも被計量物を秤量皿の中心
部にばかり載せるとは限らず、たまには秤量皿の隅部の
片寄った個所に被計量物をのせる場合があるが、このよ
うな偏荷重の場合でも正確に重量を計測できるようにし
なければならない。しかるに、１個のロードセルで荷重
計を構成したロードセル式荷重計の場合は弾性体よりな
る荷重受体の加工精度、複数枚の検出素子の材質および
加工精度、各検出素子の貼着位置および貼着状態、接着
剤の厚みおよび材質等の各種の条件が計測精度に大きく
影響し、理想としては製造時に上記各条件が製作要件を
すべて満たしていることが望ましいが、これらすべての
条件を充分に満たした状態で初めから製造することは困
難である。そして、上記各条件の一部でもずれている場
合には各検出素子に作用する応力がアンバランスになる
ので、特に秤量皿の各隅部に片寄って作用する荷重に対
して、重量表示にずれが生じ、正確に計測することは困
難である。すなわち、１個のロードセルで荷重計を構成
した場合でのロードセルの偏荷重誤差には２つの要素が
あり、１つは荷重受体の水平ビームの軸方向の偏荷重に
よって水平ビームに鉛直下方に押し下げようとする前断
力以外に水平ビームを屈曲させようとする偶力、すなわ
ち、荷重受体の水平ビームの軸方向の偏荷重に対する曲
げモーメントによる誤差と、あと１つは荷重受体の軸方
向と直角方向の偏荷重によって水平ビームをねじろうと
する偶力、すなわち荷重受体の水平ビームの軸方向と直
角方向の偏荷重に対するねじりモーメントによる誤差が
発生するが、各隅部に片寄って作用する荷重に対する重
量表示のずれは上記２種類の偏荷重誤差が合成されたも
のである。これら誤差はロードセルに対して秤量皿が大
きいほど無視できない大きなものとなり、このため、上
記のような場合にはそれぞれの偏荷重に対する重量表示
が一致するように調整してやる必要があるが、これら荷
重受体に対する曲げモーメントおよびねじりモーメント
による誤差を複合的に修正する有効な調整方法は見当ら
なかった。

このため、従来からロードセルの大きさに比べて秤量皿
が大きいために四隅誤差が生じ、秤精度を低下させるお
それがある場合は、３個以上の複数のロードセルで計量
皿を支えるようにし、前記各モーメントが働く事がない
ようにした上で、各々のロードセルの出力感度を一致さ
せるように調整して四隅誤差を少なくしたような秤が最
も一般的であった。

また、一部には前記各モーメントによる誤差のうち、曲
げモーメントのみを取り除く調整を行なうものもあった
が、ねじりモーメントを取り除く事ができない事から、
最低でも２個のロードセルを使用しなければならず、さ
らに、２個のロードセルでは計量皿を容易に乗せただけ
では転覆してしまう所から、２個のロードセルの可動端
部に強固に秤量皿を固定する必要があり、この際、計量
皿とロードセル可動端の取付面が衝撃や荷重でずれたり
すると、ロードセルがお互いにある程度水平方向に引き
合ったり、押し合ったりして零点出力やスパンが変化し
たりして、２個のロードセルの曲げモーメントによる誤
差の調整をした上に、さらにこうした障害まで生じる所
から、むしろ前述した方法の曲げモーメントに対し無調
整で３個以上の複数のロードセルを用いた方法が効果的
に良かった。

この発明は上記事情を改善するためになされたもので、
その目的とするところは、偏荷重に対する重量表示の調
整が確実かつ能率的にできたロードセル式荷重計を提供
しようとするものである。

以下、この発明を図面に示す実施例により説明する。図
中１はロードセル式荷重計で、これを順次説明する。上
記荷重計１の荷重受体２は第３図に示すように、所定の
厚みで長方形状に形成され、その中央部に長方形状の中
空部３が形成されているとともに、中空部３の上、下面
４の両側部を円弧凹状面５に切削し、この凹状面５に対
応する荷重受体２の上、下面６の４ケ所にストレーンゲ
ージよりなる検出素子７を貼着し、また、検出素子７の
貼着部の厚み（上、下面６と円弧凹状面５との距離）は
所定の寸法に高精度で仕上げられている。また、上記４
枚の検出素子７をブリッヂ回路形式に電気的に接続し
て、４枚の検出素子７より電気信号が合成されて出力さ
れるようになっている。上記荷重受体２の両側面８の距
離を所定の寸法に仕上げ、一方の側面８を基板９上に固
定されたＬ字形の支持部材１０の垂直部に固定して支持
させるとともに、上記荷重受体２の可動端側の側面８に
皿取付部材１１の下部を固定し、この皿取付部材１１の
上部に平板状の秤量皿１２の下面中央部を固定する。

そして、秤量皿１２上に被計量物を載せると、これの重
量が荷重受体２の可動端側に作用するので、荷重受体２
の検出素子７貼着部分の４ケ所が応力を受て歪む（上側
後部と下側前部の部分には引張り応力が作用し、上側前
部と下側後部の部分には圧縮応力が作用する）ので、こ
の部分に貼着されている４枚の検出素子７もそれぞれ歪
み、この歪み量に対応して電気信号を出力し、また、４
枚の検出素子７はブリッヂ回路形式に接続されているの
で、４枚の検出素子７よりの電気信号が合計され、拡大
されて出力され、この電気信号の出力量を重量に変換し
て表示することにより、上記被計量物の重量を計測する
ものである。

次に、この発明の要旨について説明する。即ち、製作時
に荷重受体２、検出素子７の加工寸法や材質、あるいは
検出素子７の貼着位置等が理想条件と一致しなかったた
め、偏荷重に対する重量表示にずれが生じた場合には正
確な計測ができないので調整する必要があるが、その方
法を順次説明する。まず、秤量皿１２の片寄った部分で
ある各隅部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各部に荷重を順次作用さ
せ、各Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ部における偏荷重表示値を検出す
る。なお、正確な荷重の重量（例えば１０００ｇ）に対
して重量表示が多かった場合には＋とし、重量表示が少
なかった場合には−とし、例えばＡ，Ｂ，Ｃの各部が１
ｇだけ多かった場合には１０００ｇ＋１ｇ＝１００１ｇ
と実量表示されるので、＋１表示とし、Ｄ部のみが１ｇ
だけ少なかった場合には１０００ｇ−１ｇ＝９９９ｇと
表示されるので−１表示となる。このことは−１表示と
なったＤ部分に対する荷重受体２のイ部分の歪み量が他
の部分に対して結果的に少なかったためである。このた
め、荷重受体２のイ部分をけずり取ることにより、この
イ部分の歪み量を増加させると、Ｄ部分の重量表示が大
きくなって−から＋に変り、このようにして、偏荷重表
示値に対応して荷重受体２の所定の部分をけずり取るこ
とにより、各Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの表示値を一致させる迄調
整する。そして、各Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各部分の表示値が
一致したら、全体のバランスがとれたことになるので、
一致した表示値に対応して、重量変換回路を調整する
と、偏荷重に対する計測誤差がなくなるので、正確に計
測できる。

なお、調整方法としては上記実施例に限らず、例えば
Ａ，Ｂの２個所が−表示になった場合にはこれに対応す
る荷重受体２の部分をけずり取って、最終的に各隅部に
おける偏荷重表示値を一致させて調整すればよいし、ま
た、検出する各隅部の位置も適宜選定することができる
ことは勿論である。

この発明は以上詳述したように、所定の厚みで長方形に
形成され、その中央部に長方形状の中空部を設けて平行
四辺形を形成し、その平行四辺形の上下の水平ビーム部
の両側部近傍を凹状に切削して１個の荷重受体を形成
し、上記荷重受体の凹状切削部に対応する位置に検出素
子を貼着して１個の荷重受体を有するロードセルを形成
し、上記１個の荷重受体の一端部を支持部材に支持させ
るとともに、この荷重受体の可動端部に荷重受体の厚み
に比べて幅広な秤量皿を取付けて荷重計を構成し、組立
後に、上記秤量皿の各隅部に荷重を作用させて各隅部に
おける偏荷重表示値を検出し、これら各隅部の偏荷重表
示値を一致させるよう、偏荷重表示値に対応して上記荷
重受体の検出素子が貼着された凹状切削部及びその近傍
の角部の所定部分をけずり取って曲げモーメントおよび
ねじりモーメントによる誤差を同時に補正し、前記各隅
部の偏荷重の表示値を一致させたことを特徴とするもの
である。従って、本発明のロードセル式荷重計の秤量皿
の隅部に被計量物を載せても、荷重受体は上記のように
秤量皿の各隅部の偏荷重の表示値が一致するように検出
素子が貼付着された凹状切削部及びその近傍の角部の所
定部分をけずり取って調整しているので、正確な計量が
できる。

また、本発明のロードセル式荷重計は秤量皿の各隅部の
偏荷重表示値が一致するように荷重受体の検出素子が貼
付着された凹状切削部及びその近傍をけずり取るだけで
偏荷重に対する調整ができるので、偏荷重に対する調整
が容易に且つ確実にできる荷重計を提供できるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するロードセル式荷
重計の斜視図、第２図は同荷重計の側面図、第３図は同
荷重計の荷重受体の斜視図である。 １・・・ロードセル式荷重計、２・・・荷重受体、７・
・・検出素子、９・・・基板、１０・・・支持部材、１
１・・・皿取付部材、１２・・・秤量皿、Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ・・・秤量皿の各隅部、イ・・・荷重受体のけずり取
る部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷重受体に複数枚の検出素子を貼着し、こ
   の荷重受体の一端部を支持部材に支持させるとともに、
   荷重受体の可動端部に秤量皿を取付け、この秤量皿に被
   計量物を載せた際の上記各検出素子の電気特性の変化を
   重量に変換して上記被計量物の重量を検出するようにし
   たロードセル式荷重計において、 所定の厚みで長方形状に形成され、その中央部に長方形
   状の中空部を設けて平行四辺形を形成し、その平行四辺
   形の上下の水平ビーム部の両端部近傍を凹状に切削して
   １個の荷重受体を形成し、上記荷重受体の凹状切削部に
   対応する位置に検出素子を貼着して１個の荷重受体を有
   するロードセルを形成し、上記１個の荷重受体の一端部
   を支持部材に支持させるとともに、この荷重受体の可動
   端部に荷重受体の厚みに比べて幅広な秤量皿を取付けて
   荷重計を構成し、組立後に、上記秤皿の各隅部に荷重を
   作用させ各隅部における偏荷重表示値を検出し、検出し
   た偏荷重値に対応して上記荷重受体の検出素子が貼付着
   された凹状切削部及びその近傍の角部をげずり取って曲
   げモーメント及びねじりモーメントによる誤差を同時に
   補正し、前記各隅部の偏荷重表示値を一致させたことを
   特徴とするモーメント式荷重計。