(57)【要約】【課題】安価で簡単に平面積の小さな薄型のロードセル用起歪体を製造する方法を提供する。【解決手段】同軸の直径が異なる２枚の回転刃（６４、６６）を有する切断工具を用いて、直径が小さいほうの回転刃（６４）で所定形状の横断面を有するアルミの棒材（６２）に横断面と平行に溝（４０）を切削すると同時に、直径が大きいほうの回転刃（６６）で棒材を溝と平行に切断する。これだけで、所定の平面形状を有するとともに、基部（３２）から一対の片持ち梁（３４）を突設させた側面視コ字形の起歪体（３６）が製造できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の横断面を有する棒材に前記横断面と平行な溝を切削し、次に前記棒材の前記溝の傍を前記溝と平行に切断して、基部から一対の片持ち梁が突設された側面視コ字形の起歪体を製造するロードセル用起歪体の製造方法。
【請求項２】
所定形状の横断面を有する棒材に前記横断面と平行な溝と、該溝の傍を前記溝と平行に同時に切断して、基部から一対の片持ち梁が突設された側面視コ字形の起歪体を製造するロードセル用起歪体の製造方法。
【請求項３】
同軸の直径が異なる２枚の回転刃を有する切断工具を用いて、直径が小さいほうの回転刃で所定形状の横断面を有する棒材に前記横断面と平行に溝を切削すると同時に、直径が大きいほうの回転刃で前記棒材を前記溝平行に切断して、基部から一対の片持ち梁が突設された側面視コ字形の起歪体を製造するロードセル用起歪体の製造方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の製造方法で製造された起歪体を用いるロードセルであって、
少なくとも一方の片持ち梁の片側表面にストレーンゲージが貼り付けられたことを特徴とするロードセル。
【請求項５】
前記一対の片持ち梁には、それぞれ中心線に対称な略L字形のスリットが設けられて、両スリットの間に起歪部が形成され、両スリットの外側に前記基部に向かう折り返し部が形成され、一方の片持ち梁に形成された起歪部の片側表面にのみストレーンゲージが貼り付けられたことを特徴とする請求項４に記載のロードセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体重計等の薄型秤に使用される薄型のロードセル及びロードセル用起歪体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
体重計には、４隅にロードセルが配置され、合計４個のロードセルが使用されることが多い。このようなロードセルとしては、後記特許文献１に開示されたようなものが知られている。そこで、後記特許文献１に開示されたロードセルについて、図９及び図１０に基づいて説明する。
【０００３】
このロードセルは、図９に示したように、底部プレート２１と上部負荷プレート２２を有する体重計の４隅に配置される。また、このロードセルは、図１０に示したように、１枚の板材から形成され、たわみ梁（起歪部）１と、たわみ梁１の両端に形成された取付要素１３及びＵ形負荷要素２とを設けた起歪体からなる。取付要素１３は、底部プレート２１の上面に設けられた突起部２５にねじ２４で固定される。Ｕ形負荷要素２は、Ｕ形負荷要素２の通孔５には硬質ゴム製の円形パッド２３が嵌合され、円形パッド２３の上面は上部負荷プレート２２の下面に接着される。
【０００４】
たわみ梁１には一対の歪センサ（ストレーンゲージ）６、７が、たわみ梁１の中心に対して対称位置に貼り付けられている。上部負荷プレート２２に測定物を載せると、測定物の重量でたわみ梁1が変形して、歪センサ６、７の抵抗が変化し、この抵抗変化から測定物の重量を測定することができる。
【０００５】
Ｕ形負荷要素２の通孔５と取付要素１３のねじ孔１４とたわみ梁１の中心位置は、一直線上に位置する。これにより、歪センサ６、７の貼り付けられたたわみ梁１付近には、曲げモーメントが働かないようにするとともに、測定物の重量のみがかかるようにでき、高精度な測定を可能にしている。また、このロードセルは、１枚の板材から形成されるから、極めて薄くすることができ、体重計を薄くすることに貢献できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２９７７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に開示されたような薄型のロードセルでは、起歪体を安価な鉄合金製とすることが多い。測定精度を上げるため、歪センサ６、７の貼り付けられたたわみ梁１付近に曲げモーメントが働かないようにするため、起歪体を図１０に示したように複雑な平面形状にする必要がある。このため、鉄合金製の場合、プレスで打抜加工できるように柔らかな材料を用い、打抜加工後に熱処理によって硬度を上げている。このような熱処理では、硬度を一定にすることや、変形を無くすることが難しく、ロードセルの性能を安定して高精度にすることが困難であるという問題を生じる。また、Ｕ形負荷要素２の通孔５と取付要素１３のねじ孔１４とたわみ梁１の中心位置を一直線上に位置させるため、平面積が大きくなるという問題もあった。さらに、鉄合金製の場合、防錆目的でメッキ又はその他の表面処理が必要となって、製造工程が増えて、価格もさほど低減しないという問題もあった。
【０００８】
一方、ロードセルをアルミニウム合金（以下、アルミと略記する。）製とすることもある。この場合、通常は熱処理済みの材料を購入して使用する。アルミは鉄合金より高価であるが、材料のばらつきが少なく、安定して高精度のロードセルを製造することが容易である。しかし、アルミの場合、強度が鉄合金の１／３程度であるので、鉄合金より厚い材料を用いる必要がある。プレスで打抜けるのは４ｍｍ程度までであるので、これ以上の厚さになると工作機械による切削加工等が必要になって製造が簡単でなく、ますます高価になってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、安価で簡単に平面積の小さな薄型のロードセル用起歪体を製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明のロードセル用起歪体の製造方法では、所定形状の横断面を有する棒材に前記横断面と平行な溝を切削し、次に前記棒材の前記溝の傍を前記溝と平行に切断して、基部から一対の片持ち梁が突設された側面視コ字形の起歪体を製造する。
【００１１】
請求項２に係る発明のロードセル用起歪体の製造方法では、所定形状の横断面を有する棒材に前記横断面と平行な溝と、該溝の傍を前記溝と平行に同時に切断して、基部から一対の片持ち梁が突設された側面視コ字形の起歪体を製造する。
【００１２】
請求項３に係る発明のロードセル用起歪体の製造方法では、同軸の直径が異なる２枚の回転刃を有する切断工具を用いて、直径が小さいほうの回転刃で所定形状の横断面を有する棒材に前記横断面と平行に溝を切削すると同時に、直径が大きいほうの回転刃で前記棒材を前記溝平行に切断して、基部から一対の片持ち梁が突設された側面視コ字形の起歪体を製造する。
【００１３】
請求項４に係る発明のロードセルは、請求項１、２又は３に記載の製造方法で製造された起歪体を用いるロードセルであって、少なくとも一方の片持ち梁の片側表面にストレーンゲージが貼り付けられたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明のロードセルは、請求項４に係る発明のロードセルにおいて、前記一対の片持ち梁には、それぞれ中心線に対称な略L字形のスリットが設けられて、両スリットの間に起歪部が形成され、両スリットの外側に前記基部に向かう折り返し部が形成され、一方の片持ち梁に形成された起歪部の片側表面にのみストレーンゲージが貼り付けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、所定形状の横断面を有する棒材に前記横断面と平行な溝を切削し、次に前記棒材の前記溝の傍を前記溝と平行に切断して、基部から一対の片持ち梁が突設された側面視コ字形の起歪体を製造するから、安価で簡単に平面積の小さな薄型のロードセル用起歪体が製造できる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、所定形状の横断面を有する棒材に前記横断面と平行な溝と、該溝の傍を前記溝と平行に同時に切断して、基部から一対の片持ち梁が突設された側面視コ字形の起歪体を製造するので、安価で簡単に平面積の小さな薄型のロードセル用起歪体が製造できる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、同軸の直径が異なる２枚の回転刃を有する切断工具を用いて、直径が小さいほうの回転刃で所定形状の横断面を有する棒材に前記横断面と平行に溝を切削すると同時に、直径が大きいほうの回転刃で前記棒材を前記溝平行に切断して、基部から一対の片持ち梁が突設された側面視コ字形の起歪体を製造するので、安価で簡単に平面積の小さな薄型のロードセル用起歪体が製造できる。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、請求項１、２又は３に記載の製造方法で製造された起歪体を用い、少なくとも一方の片持ち梁の片側表面にストレーンゲージが貼り付けられたロードセルであるから、安価で簡単に平面積の小さな薄型のロードセルが製造できる。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、一対の片持ち梁には、それぞれ中心線に対称な略L字形のスリットが設けられて、両スリットの間に起歪部が形成され、一方の片持ち梁に形成された起歪部の片側表面にのみストレーンゲージが貼り付けられたから、他方の片持ち梁に形成された起歪部には、秤の底部プレート又は上部負荷プレートに接続して、荷重を加えることができる。そして、両片持ち梁には基部に向かう折り返し部も形成されているから、一方の片持ち梁に形成された一対の折り返し部にも秤の底部プレート又は上部負荷プレートに接続して、荷重を加えることができる。すると、一方の片持ち梁に形成された一対の折り返し部に加えた荷重の合力の作用点、ストレーンゲージ及び他方の片持ち梁に形成された起歪部の各位置の平面上での位置を略一致させることができる。これにより、請求項３に係る発明の効果に加えて、測定物の重量がストレーンゲージの貼り付けられている起歪部に曲げモーメント及びねじりモーメントがほとんど生じさせないようにでき、高精度な重量測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のロードセルを体重計の上部負荷プレートの下面に取り付けた状態を下方から見た斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係るロードセルを上下逆にした斜視図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】ロードセル用起歪体の製造方法を説明する図である。
【図６】前記起歪体からロードセルを製造する方法を説明する図である。
【図７】本発明のロードセルに係る別の実施例の分解斜視図である。
【図８】前記別の実施例の組立図である。
【図９】従来のロードセルを体重計に組み込んだ状態を示す図である。
【図１０】従来のロードセルを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のロードセルの好ましい実施の形態について、図１〜図６に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
図１に示したように、このロードセル３０は、底部プレート（図示省略）と上部負荷プレート２２を有する体重計等の薄型秤において、上部負荷プレート２２下面の４隅に固定される。
【００２３】
図２〜図４に示したように、このロードセル３０は、基部３２から上下一対の同じ厚さの片持ち梁３４が突設されて、側面視コ字形をしたアルミ製の起歪体３６を用いている。もちろん、一対の片持ち梁３４は、厚さが異なっていてもよい。両片持ち梁３４間の溝４０の間隔は、基部３２の曲げ変形の影響を避けるため、なるべく小さくしたほうがよい。なお、図２〜図４は、上下逆に描かれていることに注意されたい。
【００２４】
両片持ち梁３４は、それぞれ中心線に対称にL字形スリット３８が一対設けられていて、両スリット３８の間に細い起歪部４４が形成される。両スリット３８の外側には基部３２に向かう折り返し部４６が形成され、両片持ち梁３４は山の字形の平面形状をしている。そして、図６の（Ｂ）に示したように、上側の片持ち梁３４の起歪部４４は、上側表面にストレーンゲージ４２が貼り付けられる。
【００２５】
上側の片持ち梁３４の折り返し部４６には、ねじ孔４８が設けられている。このねじ孔４８は、図２〜図４に示したように、ロードセル３０を秤の上部負荷プレート２２に取り付けるためのプラスチック製の取付板５０を固定するための皿ねじ５２が螺合される。なお、本実施例では、折り返し部４６にねじ孔４８を設けたが、ねじ孔の無い固定部（例えば、接着等）を設ける態様や、その他の形式の固定部（例えば、嵌合用の孔等）を設ける態様も可能である。
【００２６】
上側の片持ち梁３４の折り返し部４６と取付板５０との間には、プラスチック製のスペーサ５６が介在されていて、ストレーンゲージ４２及び配線５４を配置するためのスペースを確保している。スペーサ５６の形状は、特に限定されるものではないが、例えば円柱状であることが好ましい。スペーサ５６を円柱状とすることによって、折り返し部５６にかかる荷重をスペーサ５６の中心の１箇所に集中させることができ、安定性を得ることができる。なお、スペーサ５６として、金属製のもの、例えば丸形平ワッシャー、角形平ワッシャー、ローゼットワッシャー等を用いてもよい。また、スペーサ５６を介在させる代わりに取付板５０に突起を設けてもよい。
【００２７】
下側の片持ち梁３４の起歪部４４は、底部プレートに当接する脚５８を接着固定する脚固定部６０となる。脚５８は、脚固定部６０と一対の折り返し部４６とに跨って接着固定されてもよい。測定物の重量は、上部負荷プレート２２から上側の片持ち梁３４の折り返し部４６のねじ孔４８付近に加えられ、起歪体３６を経て、底部プレートに到達する。なお、両片持ち梁３４の折り返し部４６には同じ平面位置にねじ孔４８が設けられるが、下側の片持ち梁３４の折り返し部４６には特段の機能はなく、この折り返し部４６は製造工程を増やさないように残しただけである。
【００２８】
このロードセル３０の製造方法を説明する。まず、図５に基づいて、起歪体３６の製造方法を説明する。最初に、アルミの押出加工又は引抜加工によって、起歪体３６の平面形状と同じ断面形状のアルミの棒材６２を製造する。次に、棒材６２の端には、適当な切断工具又は切削工具を用いて、棒材６２の長軸に対して直交する（横断面に平行な）側面を形成する。
【００２９】
次に、同軸で平行な大小２枚の回転刃６４、６６を有する切断工具（丸のこ）を棒材６２に正対させる。このとき、両回転刃６４、６６を棒材６２に直交させるとともに、小径の回転刃６４を棒材６２の端側に位置させ、大径の回転刃６６を棒材６２の端から起歪体３６の厚さ分ずらして位置させる。そして、この切断工具を棒材６２と直交方向（横断面と平行方向）に移動させ、小径の回転刃６４で起歪体３６の基部３２のみが残るように溝４０を切削すると同時に、大径の回転刃６６で棒材６２を完全に切断する。これだけで、起歪体３６が製造できる。
【００３０】
なお、小径の回転刃６４と大径の回転刃６６の間隔は、片持ち梁３４の厚さと同じである。また、溝４０の幅は、小さな回転刃６４の厚さによって決定される。
【００３１】
次に、図６の（Ａ）に示したような起歪体３６から、図２に示したようなロードセル３０として完成させるまでの工程を図６に基づいて説明する。まず、図６の（Ｂ）に示したように、一方（上側）の片持ち梁３４の起歪部４４にストレーンゲージ４２が貼り付けられる。次に、図６の（Ｃ）及び（Ｄ）に示したように、起歪体３６を上下逆にして、他方（下側）の片持ち梁３４の脚固定部６０に硬質ゴム製の脚５８を接着する。次に、図６の（Ｅ）に示したように、取付板５０を皿ねじ５２によって一方（上側）の片持ち梁３４の折り返し部４６に固定する、これで、ロードセル３０は完成である。
【００３２】
このロードセル３０は、図１に示したように、上部負荷プレート２２下面に取付板５０を接着又は螺着することによって固定される。
【００３３】
本実施例によれば、起歪体３６において、上側の片持ち梁３４の折り返し部４６の２つのねじ孔４８を結ぶ直線の中点、ストレーンゲージ４２及び脚５８の平面上の位置、すなわち、上側の片持ち梁３４に形成された一対の折り返し部４６に加えられる荷重の合力の作用点、ストレーンゲージ４２を貼り付けた起歪部４４及び下側の片持ち梁３４に形成された脚固定部６０の平面上の位置は略一致している。これで、測定物の重量が、ストレーンゲージ４２を貼り付けた起歪部４４に曲げモーメント及びねじりモーメントをほとんど生じさせず、せん断力のみを生じさせて、重量の測定精度を上げている。しかも、起歪体３６の一対の片持ち梁３４が上下に重なるから、ロードセル３０の平面積が小さくなる。
【００３４】
また、本実施例によれば、アルミの棒材６２を押出加工又は引抜加工によって起歪体３６の平面形状と同じ断面形状に形成することは容易であり、また、棒材６２に溝４０を切削しながら同時に棒材６２を切断することも容易であり、しかも起歪体３６にL字形スリット３８を形成する工程が不要になるので、安価で簡単に平面積の小さな薄型のロードセル用起歪体３６が製造できる。しかも、棒材６２を回転刃６４、６６を有する切断工具で切削及び切断するだけであるから、高精度に起歪体３６を加工でき、安定して高精度なロードセル３０が製造できる。
【００３５】
ところで、本発明は、前記実施例に限るものではなく、たとえば、以下に述べるように、種々の変形が可能である。
【００３６】
前記実施例では、アルミの棒材６２を切断して起歪体３６を製造したが、鉄合金製の棒材を切断して起歪体３６を製造してもよい。この場合も、安価で簡単に平面積の小さな薄型のロードセル３０が製造できることに変わりはない。
【００３７】
前記実施例では、回転刃６４、６６を有する切断工具で棒材６２を切削及び切断したが、これ以外の適宜切断工具（たとえば、往復刃を有する切断工具、ワイヤーカット等）の使用も可能である。
【００３８】
前記実施例では、棒材６２を２枚の同軸の回転刃６４、６６で同時に切断して起歪体３６を製造したが、１枚の回転刃で最初に棒材６２を切削して溝４０を形成し、次に同じ回転刃で棒材６２を完全に切断して起歪体３６を製造するようにしてもよい。
【００３９】
前記実施例では、１個の起歪体３６を製造する例を示したが、複数個の起歪体３６を同時に製造するようにしてもよい。例えば、小径の回転刃６４と大径の回転刃６６とを交互に多数配置し、これらを同時に移動させて、多数の起歪体３６を同時に製造するようにしてもよい。
【００４０】
前記実施例では、溝４０の切削加工及び棒材６２の切断加工の前に、棒材６２の端を加工して長軸に対して直交する側面を形成したが、棒材６２の端の加工は、溝４０の切削加工及び棒材６２の切断加工と同時に行ってもよい。
【００４１】
前記実施例では、上側の片持ち梁３４の起歪部４４の片側表面のみにストレーンゲージ４２を貼り付けたが、下側の片持ち梁３４の起歪部４４の片側表面のみにストレーンゲージ４２を貼り付けてもよいし、上下両方の片持ち梁３４の起歪部４４の片側表面にストレーンゲージ４２を貼り付けてもよい。これらの場合は、下側の片持ち梁３４に脚固定部６０を設けられないので、脚５８を下側の片持ち梁３４の一対の折り返し部４６それぞれに取り付けることになる。
【００４２】
前記実施例では、片持ち梁３４は、Ｌ字形スリット３８を設けることにより、起歪部４４及び折り返し部４６を有する山の字形の平面形状としたが、測定物の重量がストレーンゲージ４２を貼り付けた起歪部４４に曲げモーメント及びねじりモーメントをほとんど生じさせないようにできれば、片持ち梁３４の形状を適宜変えてもよい。
【００４３】
前記実施例では、一対の片持ち梁３４を同じ形状にしたが、一対の片持ち梁３４の形状は相違していてもよい。例えば、下側の片持ち梁３４の脚固定部６０より先を切断してもよい。この場合は、切断した部分があった場所にも部品を配置することができ、秤を小形化できる。
【００４４】
前記実施例では、起歪体３６を上部負荷プレート２２下面に取付板５０を介して固定したが、図７及び図８に示したような取付ボックス５０ａを介して固定してもよい。この場合は、起歪体３６が取付ボックス５０ａ内に収容されて保護される。また、取付ボックス５０ａの底面５０ｂには、爪５０ｃが設けられていて、起歪体３６の上側の片持ち梁３４を爪５０ｃに係合させると、折り返し部４６のねじ孔４８と取付板５０の通孔の位置が一致するようにされている。さらに、爪５０ｃと上側の片持ち梁３４が容易に係合できるように、下側の片持ち梁３４のうち爪５０ｃと干渉する部分を切断している。なお、図７及び図８では、上下逆に描かれていることに注意されたい。
【符号の説明】
【００４５】
３０      ロードセル
３２      基部
３４      片持ち梁
３６      起歪体
３８      Ｌ字形スリット
４０      溝
４２      ストレーンゲージ
４４      起歪部
４６      折り返し部
６２      アルミの棒材
６４、６６      回転刃
【図１】
2010230546.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010230546.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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