(57)【要約】【課題】軽い校正分銅を用いて信頼性の高い校正が可能な音叉振動子付き荷重センサを提供する。【解決手段】センサ基部１に支点５を介して接続した梃子部４と、梃子部４の支点５を境にした一方の側に接続して被検体の荷重を伝える被検体荷重作用部３と、支点５の他方の側に接続した音叉振動子２と、梃子部の前記一方の側に接続して校正分銅の荷重を伝える校正分銅荷重作用部３１とを備える。校正分銅荷重作用部３１は、支点５から見て、被検体荷重作用部３より遠い位置にある。支点５から校正分銅荷重作用部３１までの距離が、支点５から被検体荷重作用部３までの距離より長いため、被検体荷重作用部３に質量Ｗ0の校正分銅の荷重を加える場合と同等の校正精度が、校正分銅荷重作用部３１に質量Ｗ1（＜Ｗ0）の校正分銅の荷重を加えて実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音叉振動子を備える荷重センサであって、
センサ基部と、
前記センサ基部に支点を介して接続した梃子部と、
前記梃子部の前記支点を境にした一方の側に接続して被検体の荷重を伝える被検体荷重作用部と、
前記梃子部の前記支点を境にした他方の側に直接、又は、第２の梃子部を介して接続した前記音叉振動子と、
前記梃子部の前記一方の側に接続して校正分銅の荷重を伝える校正分銅荷重作用部と、
を備え、
前記校正分銅荷重作用部が、前記支点から見て、前記被検体荷重作用部より遠い位置で前記梃子部に接続している、
荷重センサ。
【請求項２】
音叉振動子を備える荷重センサであって、
センサ基部と、
前記センサ基部に第１の支点を介して接続した第１の梃子部と、
前記第１の梃子部の前記第１の支点を境にした一方の側に接続して被検体の荷重を伝える被検体荷重作用部と、
前記第１の梃子部の前記第１の支点を境にした他方の側に第２の梃子部を介して接続した前記音叉振動子と、
前記第２の梃子部に接続して校正分銅の荷重を伝える校正分銅荷重作用部と、
を備え、
前記第２の梃子部が、前記センサ基部に第２の支点を介して接続している、
荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音叉振動子を備える荷重センサに関し、軽量の校正分銅を用いて高い校正精度が得られるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
音叉振動子を備える荷重センサ（音叉振動子付き荷重センサ）は、図３に示すように、固定孔１１を通じて筐体等に固定されるセンサ基部１と、センサ基部１に支点５を介して接続する梃子部４と、梃子部４の支点５を境にした一方の側に接続して被検体の荷重を伝える荷重作用部３と、梃子部４の支点５を境にした他方の側に接続した音叉振動子２とを備えており、金属板をワイヤーカットで図示の形状に切り抜いて製作されている。
この荷重センサでは、秤量皿６に載せた被検体の荷重により荷重作用部３に下方向の力が加わると、梃子部４を通じて音叉振動子２を上方に引っ張る力が音叉振動子２に作用する。そのため、音叉振動子２の発振周波数が変化し、その変化を検出することで被検体の荷重が計測される。
【０００３】
下記特許文献１に記載されているように、高性能な秤の多くは、校正用の分銅を内蔵しており、定期的に、或いは秤の使用者のスイッチ操作時に、図４に示すように、既知の質量を持つ校正分銅７が荷重計測機構の一部に載せられて秤の校正が行われる。
このとき、校正分銅７の質量をＷ0とすると、荷重作用部３にＷ0Ｇ（Ｇは重力加速度）の下方向の力が加わり、音叉振動子２には上向きの力Ｆ0が作用する。この力を受けた音叉振動子２の発振周波数の変化に基づいて算出された力と校正分銅７の荷重（Ｗ0Ｇ）とが比較され、校正が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２１９５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
秤の校正精度を高めるには、重い重量の校正分銅を用いて校正を行う必要がある。
しかし、内蔵する校正分銅が重いと、秤の重量が重くなり、秤を小型化する上で都合が悪い。
本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、軽い校正分銅を用いて信頼性の高い校正を行うことが可能な音叉振動子付き荷重センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、音叉振動子を備える荷重センサであって、センサ基部と、前記センサ基部に支点を介して接続した梃子部と、前記梃子部の前記支点を境にした一方の側に接続して被検体の荷重を伝える被検体荷重作用部と、前記梃子部の前記支点を境にした他方の側に直接、又は、第２の梃子部を介して接続した前記音叉振動子と、前記梃子部の前記一方の側に接続して校正分銅の荷重を伝える校正分銅荷重作用部と、を備え、前記校正分銅荷重作用部が、前記支点から見て、前記被検体荷重作用部より遠い位置で前記梃子部に接続している。
この荷重センサでは、支点から校正分銅荷重作用部までの距離が、支点から被検体荷重作用部までの距離より長いため、被検体荷重作用部に質量Ｗ0の校正分銅の荷重を加える場合と同等の効果が、校正分銅荷重作用部に質量Ｗ1（＜Ｗ0）の校正分銅の荷重を加えることで実現できる。
【０００７】
また、本発明の音叉振動子付き荷重センサは、センサ基部と、前記センサ基部に第１の支点を介して接続した第１の梃子部と、前記第１の梃子部の前記第１の支点を境にした一方の側に接続して被検体の荷重を伝える被検体荷重作用部と、前記第１の梃子部の前記第１の支点を境にした他方の側に第２の梃子部を介して接続した前記音叉振動子と、前記第２の梃子部に接続して校正分銅の荷重を伝える校正分銅荷重作用部と、を備え、前記第２の梃子部が、前記センサ基部に第２の支点を介して接続している。
この荷重センサでは、被検体荷重作用部に作用する荷重が二段梃子（二重梃子）を介して音叉振動子に伝達されるため、被検体荷重作用部に質量Ｗ0の校正分銅の荷重を加えたときに音叉振動子に作用する力Ｆ1は、図４に示す一段梃子で音叉振動子２に加える力Ｆ0に比べて極めて小さい。第２の梃子部に接続する校正分銅荷重作用部に加える校正分銅の荷重は、音叉振動子に力Ｆ1と同等の力を作用させれば良いため、その校正分銅の質量は、Ｗ0に比べて極めて小さくできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の音叉振動子付き荷重センサは、軽量の校正分銅を用いて信頼性の高い校正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る音叉振動子付き荷重センサを示す図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る音叉振動子付き荷重センサを示す図
【図３】音叉振動子付き荷重センサを説明する図
【図４】従来の音叉振動子付き荷重センサでの校正を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る音叉振動子付き荷重センサを示している。
この荷重センサ１００は、固定孔１１を通じて筐体等に固定されるセンサ基部１と、センサ基部１に支点５を介して接続した梃子部４と、梃子部４の支点５を境にした一方の側に接続して被検体の荷重を伝える被検体荷重作用部３と、梃子部４の支点５を境にした他方の側に一端が接続し、他端がセンサ基部１に接続した音叉振動子２と、梃子部４の前記一方の側（被検体荷重作用部３と同じ側）に接続して校正分銅７１の荷重を伝える校正分銅荷重作用部３１とを備えており、校正分銅荷重作用部３１が、支点５から見て、被検体荷重作用部３より遠い位置で梃子部４に接続している。
この荷重センサ１００では、被検体の荷重を計測するとき、その荷重が被検体荷重作用部３に加わり、また、校正をするとき、校正分銅の荷重が校正分銅荷重作用部３１に加わるように構成されている。
【００１１】
この荷重センサ１００では、梃子部４の支点５から校正分銅荷重作用部３１の梃子部への接続点までの距離が、支点５から被検体荷重作用部３の梃子部への接続点までの距離より長いため、従来の荷重センサ（図４）のように、被検体荷重作用部３に質量Ｗ0の校正分銅の荷重（Ｗ0Ｇ）を加えて音叉振動子２に作用させる力Ｆ0が、校正分銅荷重作用部３１にＷ0より軽い質量Ｗ1の校正分銅の荷重を加えることで再現できる。
【００１２】
即ち、梃子部４の支点５から校正分銅荷重作用部３１の梃子部接続点までの距離をＬ31、校正分銅荷重作用部３１に加わる校正分銅の荷重をＷ1Ｇとし、支点５から被検体荷重作用部３の梃子部接続点までの距離をＬ3、被検体荷重作用部３に加わる校正分銅の荷重をＷ0Ｇとすると、荷重センサ１００の質量を無視した場合、Ｗ1Ｇ・Ｌ31＝Ｗ0Ｇ・Ｌ3の関係が成り立ち、Ｗ1＝Ｗ0・Ｌ3／Ｌ31となる。
【００１３】
そのため、この荷重センサ１００では、被検体荷重作用部３に質量Ｗ0の校正分銅７の荷重を加えて行う校正と同じ精度の校正を、Ｗ0より軽い質量Ｗ1の校正分銅を用いて行うことが可能であり、内蔵分銅を軽量化することができる。
【００１４】
なお、この荷重センサ１００は、後述する二段梃子（二重梃子）を通じて音叉振動子に力を及ぼす構造にも適用できる。
【００１５】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る音叉振動子付き荷重センサを示している。
この荷重センサ２００は、センサ基部１０と、センサ基部１０に第１の支点５０を介して接続した第１の梃子部４０と、第１の梃子部４０の第１の支点５０を境にした一方の側に接続して被検体の荷重を伝える被検体荷重作用部３０と、第１の梃子部４０の第１の支点５０を境にした他方の側に接続した第２の梃子部４１と、第２の梃子部４１に一端が接続し、他端がセンサ基部１０に接続した音叉振動子２０と、第２の梃子部４１に接続して校正分銅の荷重を伝える校正分銅荷重作用部３２とを備えている。
【００１６】
第２の梃子部４１は、第２の支点５１を介してセンサ基部１０に接続し、また、作用点４２が第１の梃子部４０に接続し、第１の梃子部４０から力を受ける。
この荷重センサ２００では、被検体の荷重を計測するとき、その荷重が被検体荷重作用部３０に加わり、また、校正をするとき、校正分銅の荷重が校正分銅荷重作用部３２に加わるように構成されている。
【００１７】
この荷重センサ２００では、音叉振動子２０が、第１の梃子部４０及び第２の梃子部４１の二段梃子を介して被検体荷重作用部３０に接続しているため、従来の荷重センサ（図４）のように、被検体荷重作用部３に質量Ｗ0の校正分銅の荷重（Ｗ0Ｇ）を加えたときに音叉振動子２に作用する力Ｆ2は、極めて小さい。校正分銅荷重作用部３２に加える校正分銅の荷重は、この力Ｆ2を再現すれば足りるので、校正分銅の質量Ｗ2は、Ｗ0より軽くすることができる。
【００１８】
即ち、第１の梃子部４０上で、第１の支点５０から被検体荷重作用部３０の梃子部接続点までの距離をＬ30、第１の支点５０から第２の梃子部４１の作用点４２までの距離をＬ42とし、第２の梃子部４１上で、作用点４２から第２の支点５１までの距離をＬ51、第２の支点５１から音叉振動子２０の接続点までの距離をＬ20、第２の支点５１から校正分銅荷重作用部３２の接続点までの距離をＬ32とすると、荷重センサ２００の質量を無視した場合、従来の荷重センサ（図４）のように、被検体荷重作用部３０に質量Ｗ0の校正分銅の荷重（Ｗ0Ｇ）が加わるとき、第１の梃子部４０から第２の梃子部４１の作用点４２に作用する力Ｆ1は、Ｆ1＝Ｌ30・Ｗ0Ｇ／Ｌ42となる。また、そのときに音叉振動子２０に作用する力Ｆ2は、Ｆ2＝Ｌ51・Ｌ30・Ｗ0Ｇ／Ｌ20・Ｌ42となる。
この力Ｆ2を校正分銅荷重作用部３２に加える質量Ｗ2の校正分銅の荷重で再現する場合、
Ｗ2＝（Ｌ51・Ｌ30／Ｌ31・Ｌ42）Ｗ0
となる。
図２の構成では、Ｌ42＞Ｌ30であり、Ｌ32＞Ｌ51であるため、Ｗ2はＷ0より極めて小さくなる。
【００１９】
そのため、この荷重センサ２００では、被検体荷重作用部３０に質量Ｗ0の校正分銅の荷重を加えて行う校正と同じ精度の校正を、Ｗ0より軽い質量Ｗ2の校正分銅を用いて行うことが可能であり、内蔵分銅を軽量化することができる。
また、この荷重センサ２００は、全体形状をコンパクトに形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の音叉振動子付き荷重センサは、軽量の校正分銅を用いて信頼性の高い校正を行うことが可能であり、種々の計量器の荷重センサとして広く利用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１      センサ基部
２      音叉振動子
３      荷重作用部
４      梃子部
５      支点
６      秤量皿
７      校正分銅
１０    センサ基部
１１    固定孔
２０    音叉振動子
３０    被検体荷重作用部
３１    校正分銅荷重作用部
３２    校正分銅荷重作用部
４０    第１の梃子部
４１    第２の梃子部
４２    作用点
５０    第１の支点
５１    第２の支点
７１    校正分銅
１００  荷重センサ
２００  荷重センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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