JPH07907Y2

JPH07907Y2 - 力検出器

Info

Publication number: JPH07907Y2
Application number: JP7489888U
Authority: JP
Inventors: 昌一田中
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2003-06-06
Also published as: JPH01180735U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この考案は、力を電気信号に変換するための検出器にか
かり、特に弦の張力変化による振動数の変化を検出して
力を測定する装置に関する。

〈従来の技術〉弦の張力変化による振動数の変化によって力を検出する
装置として、例えば実開昭59-97438号公報に示されてい
るものが挙げられる。その基本構成は、同公報の第１図
に示されているように、主弾性体と副弾性体との間に振
動弦を張渡し、主弾性体に測定しようとする力を加えて
変歪させ、これに伴う振動弦の張力の変化を、弦の振動
数の変化によって検出するものである。弦の振動数変化
は、例えば同公報第２図に示されている電気回路によっ
て検出する。

このような力検出器をはかりにおける重量測定に利用す
る場合は、主弾性体として同公報第３〜７図に示されて
いるようにロバーバル形弾性体を使用したものがあっ
た。ロバーバル形弾性体は、垂直な固定端部と力印加端
部との間を、それぞれ両端に薄肉の可撓部を有する上梁
及び下梁によって平行四辺形状に結合したものであり、
力を加えたときに平行四辺形を保ちながら変形するよう
に構成されている。副弾性体は、上記公報第３図または
第４図のように主弾性体の窓内において上梁及び下梁に
ほぼ平行して配置され、或は上記公報第５〜７図のよう
に主弾性体の上方または下方において上梁及び下梁にほ
ぼ平行して配置される。

この種の力検出器の弦の形状としては、例えば実公昭61
-26898号公報に示されたようなものがある。その材質及
び寸法を例示すれば、次の通りである。

材質銅合金、ニオブ・ジルコン合金など寸法有効長:20〜25mm 厚さ:0.1〜0.2mm 幅 :0.15〜0.4mm 〈考案が解決しようとする課題〉上記実開昭59-97438号公報に示されているようなロバー
バル形弾性体においては、特に起歪部（薄肉部）の加工
が非常に難しく、完全な平行四辺形に作らないと、僅か
な寸法誤差が計量精度に大きく影響する。特に、秤量皿
の各隅に片寄って荷重が加わると、荷重表示にずれを生
ずる。よって、このような偏荷重に対する重量表示のず
れが無くなるように、起歪部に補正加工を行って、どの
隅部に荷重が加わっても重量表示が一致するように調整
しなければならない。この補正加工を、通常、４隅調整
と言っている。

ロバーバル形弾性体の起歪部にストレーンゲージを貼っ
たロードセルについての４隅調整方法は、例えば特公昭
58-51604号公報に示されている。前記実開昭59-97438号
公報に示されている力検出装置の主弾性体も、これに準
ずる方法で４隅調整を行わなければならない。即ち、副
弾性体との間に弦を張設した主弾性体に秤量皿を取付
け、皿の４隅に順に荷重を与えて、偏荷重による重量を
表示させ、その表示値が揃うように補正加工を行うので
ある。よって、このような弾性体は、４隅調整が容易な
構造であることが望まれる。

次に、上述の皿の４隅に与えた偏荷重による誤差の現れ
方を考察すると、ロバーバル形弾性体の高さが大きく影
響する。第４図に示すように、固定端部FF′、力印加端部AA′、上梁AF、下梁Ａ′Ｆ′
よりなるロバーバル形弾性体において、力印加端部AA′
と固定端部FF′との距離をａ、固定端部FF′の長さをｂ
とし、力印加端部AA′が固定端部FF′よりδだけ短く、
これにより下梁Ａ′Ｆ′がθだけ傾いていたとする。皿
Ｄに、中心からＣだけずれた位置に荷重Ｗを載せたとす
ると、皿には、W_cの回転能率が時計針方向に働く。Ａ点
に働く反力ｆは水平方向であるが、Ａ′点に働く反力
ｆ′は下梁Ａ′Ｆ′と同方向になる。反力ｆ′の水平分
力は、反力ｆと大きさが同じで向きが反対であるから、
釣合いに影響しないが、反力ｆ′垂直分力Ｅは、皿を軽
くする方向に働くために釣合いに影響する。この場合の
垂直分力Ｅの大きさは、で与えられる。即ち秤量誤差は、（Ｉ）固定端部と力印加端部の長さの違いがδが大きい
程（II）梁AF及びＡ′Ｆ′の長さａが短い程（III）固定端部FF′の長さｂが短い程増大する。

一方、ロバーバル形弾性体の力印加端部AA′は、第４図
における紙面に垂直な面内で捩れ易く、このような捩れ
が起きると、振動弦の張力が荷重Ｗに対応しなくなる。
この捩れは、（Ｉ）梁AF及びＡ′Ｆ′の長さａが長い程（II）固定端部FF′の長さｂが短い程大きくなって、秤量誤差が増大する。

これらの秤量誤差要因を綜合すると、梁の長さａは、寸
法誤差δによる秤量誤差の面からは長い方が良いが、捩
れによる秤量誤差の面からは短い方が良いので、長短何
れが望ましいかは一概に結論を出し難い。しかし、固定
端部FF′の長さｂは、寸法誤差δによる秤量誤差及び捩
れによる秤量誤差の両面で、長い方が望ましい。若し、
長さｂが短ければ、寸法誤差δによる秤量誤差と捩れに
よる秤量誤差とが相加わって、大きな秤量誤差を生じる
可能性がある。

また、弦は、負荷時にクリープ現象やヒステリシス現象
などを殆ど起こさないことが、測定精度上必要である。
そのために、弦としては、最初から曲ったり、捩れたり
しているものや、内部応力を持ったものは不適当であ
り、弾性体に取付ける際も、曲ったり捩れたりしないよ
うに正確に取付けなければならない。そして、取付後
は、適当な荷重を与えて、その際に捩れたり曲ったりし
ないことを確認しなければならない。

そのために弾性体は、弦の取付けが容易であることに加
えて、弦の取付状態を確認し易い構造であることが望ま
れる。

前記実開昭59-97438号公報の第３図及び第４図に示され
ている構造は、ロバーバル形の主弾性体の窓内に、副弾
性体、副弾性体の基端部を主弾性体に取付けるための取
付部材、弦、弦に磁界を与えるためのマグネット等が存
在しているために、４隅調整を行いづらく、かつ弦の取
付作業も難しい。このような問題は、主弾性体の寸法を
大きくすれば、かなり改善されるが、材料費が嵩み、か
つ力検出部分の寸法が制約される場合には、その実施が
困難になる。

同公報の第５図、第６図、第７図に示されている構造で
は、弦がロバーバル形主弾性体の外に位置しているため
に、その取付けは比較的容易である。しかし、力検出部
分の高さが制約される場合には、主弾性体の高さが低く
なるために、やはり４隅調整を行いづらくなるばかりで
なく、偏荷重の影響が大きく現われるようになり、この
問題は、弦が主弾性体の下方にある第６図及び第７図の
場合に特に顕著である。

従って、この考案は、ロバーバル形の主弾性体を用いた
弦振動式の力検出器において、主弾性体の高さを大きく
とることができ、４隅調整及び弦の取付けを容易に行い
得るようにするものである。

〈課題を解決するための手段〉この考案の力検出器は、主弾性体と、副弾性体と、これ
ら両弾性体の先端間に張渡した力検出用振動弦とを有す
る。上記主弾性体は、垂直な固定端部及び力印加端部と
上梁及び下梁とを、互に薄肉の可撓部によって一体に結
合して、ロバーバル形に構成したもので、４隅が上記各
薄肉可撓部によって規定されている窓を有する。この窓
の一部は、上記力印加端部に食込むように拡大されてい
る。上記副弾性体は、上記窓内で上記固定端部に一体に
結合されており、その先端は上記窓拡大部内に達してい
る。上記力印加端部の端面には、力印加方向の切割溝が
設けられていて、その溝底面は上記副弾性体の先端面と
同一平面内に位置する。上記力検出用振動弦は、この切
割溝内において、その溝底面と上記副弾性体の先端面と
の間に張渡されている。

〈作用〉上述の力検出器において、主弾性体の力印加端に測定し
ようとする力を加えると、主弾性体は平行四辺形を維持
しながら変形し、これと副弾性体との間に張渡した振動
弦の張力が変化し、これに伴ってその固有振動数も変化
する。よって、例えば前記公報の第２図に示されている
ような電気回路によって、上記の弦の固有振動数の変化
を検出して、これから上述の印加した力の大きさを求め
ることができる。

この力検出器は、副弾性体が主弾性体の窓内にあるた
め、力検出器の全高が制限された場合、主弾性体の高さ
を上記制限一ぱいに取ることができるので、偏荷重によ
る秤量誤差を少なくし、かつ４隅調整を容易に行うこと
ができる。また、振動弦は、これを切割溝内で正面から
の操作によって取付けることができるので、取付作業が
容易で、捩れや屈曲を生じないように取付けることがで
き、取付後の検査も容易に行うことができる。

〈実施例〉第１図乃至第３図において、１は主弾性体であって、共
に垂直な固定端部２及び力印加端部３と、これらの部分
２、３の上端間にそれぞれ薄肉可撓部４、５によって両
端が結合された水平な上梁６と、これらの部分２、３の
下端間にそれぞれ薄肉可撓部７、８によって両端が結合
された水平な下梁９とよりなり、部分２、３と上梁６と
下梁９とで囲まれた窓10を有する。部分２、３と上梁６
と下梁９とは、薄肉可撓部４、５、７、８での撓曲によ
って、平行四辺形を維持しながら変形することができ、
ロバーバル機構を構成する。

力印加端部３の端面には垂直な切割溝11が形成されてい
る。窓10の上部は、切割溝11の形成部分にわたって拡大
された拡大部12を有する。窓10内では、固定端部２に薄
肉可撓部13で結合された副弾性体14が、上梁６に平行に
伸延し、その先端は窓拡大部12内において切割溝11の溝
底面15と同一平面内に位置している。

溝底面15と副弾性体14の先端面との間には、それぞれ取
付具16、17によって振動弦18が張られている。この振動
弦18の取付けは、取付具16、17及び振動弦18を正面から
見ながら、正面からの操作によって行うことができる。
従って、その取付作業は、正確かつ容易に行うことがで
きる。

主弾性体１の固定端部２は、適当な手段によって基体19
に固定される。20は載皿で、その下面から叉状に垂下す
る脚21、21は、主弾性体１の力印加端部３の端面に、切
割溝11の両側においてボルト22、22……によって取付け
られている。

上述の秤は、例えば前記公報の第２図に示されているよ
うに、窓拡大部12の縁または溝底面15などに振動弦18を
挟んで磁極を設け、取付具16、17間に振動電流を流すこ
とにより発振を起こさせ、その発振周波数を計ることに
よって載皿20上の荷重を計量することができる。

〈考案の効果〉以上の説明によって明らかなように、この考案によれば（イ）主弾性体と副弾性体とを一体構造に形成したため
に、部品点数が少なくなり、加工時間も大幅に短縮され
る。

（ロ）力検出器部分の高さが制限されても、ロバーバル
形弾性体の高さを十分大きくとることができるため、偏
荷重による測定誤差が少ない。

（ハ）弦を正面から取付けることができるので、取付け
が正確に行われて、弦の捩れや撓曲による測定誤差を少
なくすることができ、取付作業の所要時間も短縮され
る。また、弦の取付後に行う荷重印加状態での検査も容
易である。

（ニ）載皿取付後の偏荷重に対する４隅調整は、ロバー
バル形弾性体が十分な高さを有し、かつ窓内には副弾性
体が存在しているだけなので、障害が少なく容易に行う
ことができる。

等の諸効果を得ることができ、全体の寸法がコンパクト
で測定精度が高い力検出器を、短い加工時間及び調整時
間で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

１図はこの考案を実施した秤の側面図、第２図はその正
面図、第３図はその底面図、第４図は主弾性体の寸法誤
差の説明図である。１……主弾性体、２……固定端部、３……力印加端部、
６……上梁、９……下梁、11……切割溝、14……副弾性
体、15……溝底面、16及び17……取付具、18……振動
弦。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】共に垂直な固定端部及び力印加端部と上梁
及び下梁とを、それぞれ薄肉の可撓部によって互に一体
に結合してロバーバル形主弾性体を形成させ、４隅が上
記各薄肉可撓部によって規定されている窓を上記力印加
端部に食込むように拡大し、上記窓内で一端が上記固定
端部に一体に結合されている副弾性体を上記窓拡大部内
まで伸延させ、上記力印加端部の端面に力の印加方向の
切割溝を設けてその溝底面を上記副弾性体の先端面と一
致させ、この切割溝内においてその溝底面と上記副弾性
体の先端面との間に力検出用振動弦を張渡してなる力検
出器。