(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重部及び起歪部が一体の板状部材によって連続的に形成され、
前記荷重部と前記起歪部とは、少なくとも一部が湾曲部を介して対向配置されており、
前記荷重部には、前記起歪部から離間する方向へ突出して、測定対象による荷重を受ける１つの突起が前記荷重部と一体に設けられ、
前記突起は、平面視において、前記起歪部の位置に一致させて設けられること
を特徴とするロードセル用起歪体。
【請求項２】
前記荷重部は、先端を頂点とする平面視略三角形状を有し、前記先端近傍に前記突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のロードセル用起歪体。
【請求項３】
前記荷重部のうち、少なくとも前記突起が設けられた部分を、前記起歪部から離間させる段部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロードセル用起歪体。
【請求項４】
前記ロードセル用起歪体は、一枚の板状部材に折り曲げ加工を施すことにより、前記荷重部、前記起歪部、及び前記湾曲部を形成してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１に記載のロードセル用起歪体。
【請求項５】
前記板状部材は、プレス加工によって外形が打ち抜かれることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１に記載のロードセル用起歪体。
【請求項６】
前記突起は、前記ロードセル用起歪体が重量測定装置のセンサカバー内に組み込まれた際に、前記重量測定装置の脚部と当接する位置に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１に記載のロードセル用起歪体。
【請求項７】
一枚の板状部材を所定の外形形状とする外形形成工程と、
前記板状部材の一方の平面に、外方へ突出する１つの突起を、前記板状部材と一体に形成する突起形成工程と、
前記突起が外側の面に位置するように、かつ、前記突起が平面視において起歪部の位置に一致するように、前記板状部材を湾曲させることにより、少なくとも一部が互いに対向する荷重部と起歪部とを形成する湾曲工程と、を備えること
を特徴とするロードセル用起歪体の製造方法。
【請求項８】
前記突起形成工程は、前記ロードセル用起歪体が重量測定装置のセンサカバー内に組み込まれた際に、前記突起が前記重量測定装置の脚部と当接するように、前記突起を形成することを特徴とする請求項７に記載のロードセル用起歪体の製造方法。
【請求項９】
荷重部及び起歪部が一体の板状部材によって連続的に形成され、
前記荷重部と前記起歪部とは、少なくとも一部が湾曲部を介して対向配置されており、
前記荷重部には、前記起歪部から離間する方向へ突出して、測定対象による荷重を受ける１つの突起が前記荷重部と一体に設けられており、
前記突起は、平面視において、前記起歪部の位置に一致させて設けられ、
前記起歪部には、前記起歪部の伸縮量を検出する歪みセンサが設けられること
を特徴とするロードセル。
【請求項１０】
前記歪みセンサは、平面視において、前記突起の位置に一致させて設けられることを特徴とする請求項９に記載のロードセル。
【請求項１１】
前記突起は、前記ロードセルが重量測定装置のセンサカバー内に組み込まれた際に、前記重量測定装置の脚部と当接する位置に設けられることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のロードセル。
【請求項１２】
ロードセルを備えた重量測定装置であって、
前記ロードセルは、
荷重部及び起歪部が一体の板状部材によって連続的に形成され、
前記荷重部と前記起歪部とは、少なくとも一部が湾曲部を介して対向配置され、
前記荷重部には、前記起歪部から離間する方向へ突出して、測定対象による荷重を受ける１つの突起が前記荷重部と一体に設けられるとともに、
前記突起は、平面視において、前記起歪部の位置に一致させて設けられ、
前記起歪部には、前記起歪部の伸縮量を検出する歪みセンサが設けられており、
前記ロードセルの前記歪みセンサが検出した前記起歪部の伸縮量に基づいて測定対象の重量を測定すること
を特徴とする重量測定装置。
【請求項１３】
前記ロードセルの前記突起は、前記ロードセルが前記重量測定装置のセンサカバー内に組み込まれた際に、前記重量測定装置の脚部と当接する位置に設けられることを特徴とする請求項１２に記載の重量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量測定装置に用いるロードセル用起歪体、並びに、該ロードセル用起歪体を用いたロードセル及び重量測定装置、該ロードセル用起歪体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象の重量を測定する重量測定装置用ロードセルとしては、従来、図１０に示すような構造を備えるものがあった。ここで、図１０は、従来のロードセルを用いた重量測定装置の構成を示す側面図である。
【０００３】
このロードセル１００は、略直方体形状で形成されて長手方向の一方の端部１１５が固定台１５０に固定された起歪体１１０と、起歪体１１０の長手方向の他方の端部１１６に片持ち支持された可動台１２０と、起歪体１１０の起歪部に配置された歪みセンサ１３０と、を備える。起歪体１１０と固定台１５０とは、両者内で連通する連結孔１４１においてねじ１４０により固定されている。起歪体１１０と可動台１２０は、両者内で連通する連結孔１４６においてねじ１４５により固定されている。
【０００４】
可動台１２０には、平面視で歪みセンサ１３０に対応する位置に、起歪体１１０から離間する方向へ突出するように、突起１２５が形成されている。このロードセル１００は、突起１２５上に、測定対象の重量による荷重がかかるようにして重量測定装置として用いる。測定対象の重量による荷重がかかると、その荷重に応じて起歪体１１０が変形するため、その伸縮量を歪みセンサ１３０で検出して、検出結果から測定対象の重量を算出することができる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３５３４９０５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来のロードセル１００のように、起歪体１１０によって別体の可動台１２０を片持ち支持する構成では、起歪体１１０と可動台１２０とを固定するために、起歪体１１０及び可動台１２０のそれぞれに十分な強度による固定が可能な構成（連結孔１４１、ねじ１４０）を設けておく必要があり、起歪体１１０の薄型化やロードセル１００の薄型化、小型化が制限されてしまうおそれがある。
【０００７】
また、ねじ１４０、１４５を用いて可動台１２０及び固定台１５０を起歪体１１０に結合する構成では、組立て状態において、連結孔１４１、１４６やねじ１４０、１４５の加工精度及び経年変化により、起歪体１１０に対する可動台１２０及び固定台１５０の位置が設計上の位置からずれてしまうことがあり、起歪体１１０に対する荷重点もずれてしまって、ロードセルとしての重量測定の精度又は性能が低下するおそれがあった。
【０００８】
さらに、従来のロードセル１００では、起歪体１１０と可動台１２０とが別体で構成されているために必然的に部品点数が複数となってしまい、これらを連結するためねじ１４０、１４５による締結固定が必要となるため、その締結した部分の微細なずれや固定具合が測定結果に影響を与えてしまい、また、これらを組み立てるための製造コストも高くなってしまっていた。
【０００９】
この点、例えば、特許文献１では、載せ台、起歪部、及び固定部を一体で構成するロードセルも提案されているが、荷重点（符号４）が平面状の４箇所に分散配置されているため、平面視において起歪部と荷重点とが一致しておらず、載せ台（符号１）へ測定対象の載せたときの荷重のかかり方が前記４点でそれぞれ異なる場合があり、センサ（符号８）による測定結果が精度が十分とは言えないおそれがあった。
【００１０】
そこで本発明は、起歪体やロードセルの薄型化や小型化が容易であるとともに、ロードセルとしての重量測定の精度又は性能を向上することができ、さらに、部品点数及び製造コストを抑えることのできるロードセル用起歪体、並びに、該ロードセル用起歪体を用いたロードセル及び重量測定装置、該ロードセル用起歪体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のロードセル用起歪体においては、荷重部及び起歪部が一体の板状部材によって連続的に形成され、前記荷重部と前記起歪部とは、少なくとも一部が湾曲部を介して対向配置されており、前記荷重部には、前記起歪部から離間する方向へ突出して、測定対象による荷重を受ける１つの突起が前記荷重部と一体に設けられ、前記突起は、平面視において、前記起歪部の位置に一致させて設けられることを特徴とする。
【００１２】
本発明のロードセル用起歪体において、前記荷重部は、先端を頂点とする平面視略三角形状を有し、前記先端近傍に前記突起が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明のロードセル用起歪体において、前記荷重部のうち、少なくとも前記突起が設けられた部分を、前記起歪部から離間させる段部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のロードセル用起歪体において、前記ロードセル用起歪体は、一枚の板状部材に折り曲げ加工を施すことにより、前記荷重部、前記起歪部、及び前記湾曲部を形成してなることを特徴とする。
【００１５】
本発明のロードセル用起歪体において、前記板状部材は、プレス加工によって外形が打ち抜かれることを特徴とする。
【００１６】
本発明のロードセル用起歪体において、前記突起は、前記ロードセル用起歪体が重量測定装置のセンサカバー内に組み込まれた際に、前記重量測定装置の脚部と当接する位置に設けられることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るロードセル用起歪体の製造方法は、一枚の板状部材を所定の外形形状とする外形形成工程と、前記板状部材の一方の平面に、外方へ突出する１つの突起を、前記板状部材と一体に形成する突起形成工程と、前記突起が外側の面に位置するように、かつ、前記突起が平面視において起歪部の位置に一致するように、前記板状部材を湾曲させることにより、少なくとも一部が互いに対向する荷重部と起歪部とを形成する湾曲工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るロードセルは、荷重部及び起歪部が一体の板状部材によって連続的に形成され、前記荷重部と前記起歪部とは、少なくとも一部が湾曲部を介して対向配置されており、前記荷重部には、前記起歪部から離間する方向へ突出して、測定対象による荷重を受ける突起が前記荷重部と一体に設けられており、前記起歪部には、前記起歪部の伸縮量を検出する歪みセンサが設けられることを特徴とする。
【００１９】
本発明のロードセルにおいて、前記歪みセンサは、平面視において、前記突起の位置に一致させて設けられることを特徴とする。
【００２０】
本発明の重量測定装置は、ロードセルを備えた重量測定装置であって、前記ロードセルは、荷重部及び起歪部が一体の板状部材によって連続的に形成され、前記荷重部と前記起歪部とは、少なくとも一部が湾曲部を介して対向配置され、前記荷重部には、前記起歪部から離間する方向へ突出して、測定対象による荷重を受ける１つの突起が前記荷重部と一体に設けられるとともに、前記突起は、平面視において、前記起歪部の位置に一致させて設けられ、前記起歪部には、前記起歪部の伸縮量を検出する歪みセンサが設けられており、前記ロードセルの前記歪みセンサが検出した前記起歪部の伸縮量に基づいて測定対象の重量を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡便な構成により、起歪体やロードセルの薄型化や小型化が容易であるとともに、ロードセルとしての重量測定の精度又は性能を向上することができ、さらに、部品点数及び製造コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る起歪体（ロードセル用起歪体）について図面を参照しつつ詳しく説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る起歪体２０の構成を示す平面図、図２は、起歪体２０の構成を示す側面図、図３は、折り曲げ加工を行う前の起歪体２０の構成を示す平面図、図４は、起歪体の構成を示す、図１のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【００２３】
本実施形態に係る起歪体２０は、（１）一枚の板状部材を所定の外形形状とする外形形成工程、（２）外形が形成された板状部材の一方の平面に、外方へ突出する突起２４を形成する突起形成工程、及び、（３）突起２４が荷重部２３の外面２３ａに位置するように、板状部材を湾曲させることにより、少なくとも一部が互いに対向する荷重部２３と起歪部２５とを形成する湾曲工程、によって所定の形状とされるものである。以下に各部材及び各工程について詳細に説明する。
【００２４】
起歪体２０は、金属（例えば鉄、ステンレス、鋼、アルミニウム合金）の板状部材を、外形形成工程においてプレス加工によって所定の外形形状（図３参照）とした後に、折り曲げ加工によって所定位置で湾曲させることにより、荷重部２３、起歪部２５、固定部２１が連続的に形成されて、湾曲部２２を介して、起歪部２５及び固定部２１と、荷重部２３と、が対向配置されるように構成（図１及び図２参照）したものである。
【００２５】
折り曲げ加工前の起歪体２０は、図３に示すように、それぞれ平板状の、固定部２１と、起歪部２５と、荷重部２３と、を連続的に備える外形形状となっている。これは、例えば、略矩形形状の平板部材の互いに対向する２辺から略Ｌ字状にそれぞれ切り込みが入った形状となるように、プレス加工によってその外形が打ち抜かれる。前記切り込みによって、固定部２１と、起歪部２５と、荷重部２３と、が連続的に形成される。本実施形態においては、固定部２１は略コ字状に形成されており、その略中央部から、幅の狭い細板状の起歪部２５が形成されている。さらに、起歪部２５には、これよりも幅の広い荷重部２３が連なって形成されている。荷重部２３の先端形状は、特に限定されるものではないが、一例としては、本実施形態のように、先窄まりとなるように略三角形状とすればよい。
【００２６】
起歪体２０は、湾曲工程において、固定部２１と起歪部２５とを面一に保ちながら、荷重部２３のうちの所定位置、例えば、本実施形態においては起歪部２５に近い部分が折り曲げられ、折り曲げ部分が湾曲部２２となる。これにより、固定部２１及び起歪部２５と、荷重部２３と、が湾曲部２２を介して対向した状態で連なるように構成され、特に起歪部２５と荷重部２３とは、少なくとも一部が対向した状態とされる。
【００２７】
荷重部２３の外面２３ａ（固定部２１から遠い面）には、固定部２１及び起歪部２５から離間する方向へ突出する突起２４が設けられている。この突起２４は、プレス加工によって、起歪体２０の外形形状形成と同時に、又は外形形状形成後であって折り曲げ加工前に、一体形成する。
【００２８】
突起２４は、荷重部２３の先端近傍、言い換えると略三角形状の荷重部２３の先端部分２３ｂの頂点近傍に設けられる。この突起２４は、一例として、荷重部２３の外面２３ａ上に底面を備えた円錐状又は半球状をなしており、その頂点２４ｃは、起歪部２５の平面形状の略中心２５ｃに一致するようになっている。
【００２９】
固定部２１及び起歪部２５と、荷重部２３とは、図４に示すように、一定の間隔を置いて対向するように折り曲げ加工することが好ましいが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。例えば、図５に示す起歪体５０のように、荷重部５３に段部５６を設けることによって、湾曲部５２を介して結合される固定部（符号なし）及び起歪部５５と、荷重部５３と、の間隔を変えることもできる。すなわち、起歪体５０においては、段部５６を設けたことにより、荷重部５３のうち突起５４が設けられた部分（段部５６から先端部分５３ｂまで）を、固定部及び起歪部５５からさらに離間した構成とすることができる。ここで、図５は、起歪体の変形例の構成を示す、図４に対応する断面図である。
【００３０】
また、図６に示す起歪体６０のように、段部６６を設けることによって、突起６４に荷重がかかっているか否かに拘わらず、湾曲部６２に対して段部６６近傍の荷重部６３が起歪部６５側の荷重部６３に常に接するとともに、荷重部６３のうち突起６４が設けられた部分（段部６６から先端部分６３ｂまで）を、固定部及び起歪部５５から離間した構成としてもよい。ここで、図６は、起歪体の変形例の構成を示す、図４に対応する断面図である。
【００３１】
以上のように構成された起歪体２０は、例えば、体重計などの重量測定装置に用いることができる。本発明に係る起歪体２０を重量測定装置に用いる場合について、図７を参照して説明する。ここで、図７（ａ）は、本実施形態に係る起歪体２０を用いた重量測定装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線における断面図である。
【００３２】
まず、起歪体２０の起歪部２１に、歪みセンサ３０を貼り付け、ロードセルとして構成する。起歪体２０の固定部２１は、重量測定装置４０のフレーム４１に対し、起歪体保持部４９によって保持されて固定されている。なお、本実施形態においては、起歪体保持部４９は、フレーム４１と一体又は別体で構成された起歪体保持部４９による固定を説明したが、フレーム４１に対して起歪体２０を固定可能な構造を適宜採択すればよく、フレーム４１と起歪体２０の固定部２１との固定は、ねじを用いた結合によって行うこともできる。一方、荷重部２３は、フレーム４１上に測定対象が載置されたときに、突起２４の頂点２４ｃに荷重がかかるように、脚部４５によって一点で支持されている。なお、脚部４５は、センサカバー４７によって保持されており、接地している。また、フレーム４１は、測定対象が直接的に載置されるものであってもよいし、重量測定部材４０の内部部材としてのフレームであってもよく、測定対象の重量が伝達されるものであればよい。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、前記同様にフレーム４１の四隅に設けるとともに、その他フレーム４１の上面側に表示部４８を設けて重量測定装置４０（例えば体重計）を構成する。このフレーム４１上に測定対象が載置されると、測定対象の重量による荷重は、各起歪体２０の各突起２４の一点に集中するようになり、平面視において一致する位置となっている起歪部２５が前記荷重によって変形する。
【００３４】
歪みセンサ３０は、公知の同一形状、同一特性のもの（例えばストレインゲージ）を用いており、より具体的には、抵抗箔からなる第１センサ及び第２センサ（いずれも図に示さず）で構成されるセンサ対とし、少なくとも１組の前記センサ対を、起歪部２５のうち突起２４の頂点２４ｃの鉛直線上の位置を第１センサ及び第２センサで挟むように、かつ、第１センサ及び第２センサを起歪部２５の長手方向に並べて貼り付ける。歪みセンサ３０の前記センサ対は、外部回路（図に示さず）とともに、又は、他のロードセルの歪みセンサのセンサ対とともにホイートストンブリッジを構成する。なお、起歪部２５に例えば２組のセンサ対を貼ることにより、これらのセンサ対のみでホイートストンブリッジを構成してもよい。歪みセンサ３０は、起歪部２５とともに、フレーム４１に測定対象が載置されることによって変形する起歪体２０に応じて伸縮する。圧縮されたセンサはその電気抵抗値が減少し、伸張したセンサは電気抵抗値が増大するため、外部回路にあらかじめ記憶された算出プログラムによって、測定対象の重量を算出することができる。
【００３５】
歪みセンサ３０は、平面視において、荷重部２３に設けられた突起２４の頂点２４ｃの位置に一致させて貼り付けられる（図１参照）。
【００３６】
以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果（１）〜（５）を奏する。
【００３７】
（１）固定部２１、起歪部２５、及び荷重部２３が、湾曲部２２を介して一体の板状部材から形成されていることから、従来のロードセルのように、可動台や固定台との固定のためのねじの固定強度を確保する必要がないため、起歪体２０の薄型化、小型化を実現することができる。
【００３８】
（２）従来のロードセルの固定部分のように高い加工精度を要する部分が少ないため、重量測定の精度を高く保つことができる。
【００３９】
（３）起歪部２５と荷重部２３が一体の板状部材で構成されているため、部品コストを低減することができる。
【００４０】
（４）一枚の板状部材からプレス加工によって外形を打ち抜き、折り曲げ加工により固定部２１、起歪部２５、荷重部２３を形成する工程をとることから、切削、成型などの製造コストの高い工程や、複雑な工程が不要となるため、製造コストを低減することができる。
【００４１】
（５）突起２４を、荷重部２３に一体形成する場合には、プレス加工によって行うことができるため工程を減らすことができ、製造コストを低減することができる。
【００４２】
以下に変形例について、図８及び図９を参照して説明する。ここで、図８は、変形例に係る起歪体７０の構成を示す平面図であって、実線は折り曲げ加工後の状態を示し、二点鎖線は折り曲げ加工前の状態を示す図、図９は、変形例に係る起歪体８０の構成を示す平面図であって、折り曲げ加工後の状態を示す図である。
【００４３】
図８に示す起歪体７０のように、平板部材に対して、平面形状において、荷重部７３及び湾曲部７２を囲むように切り込みを入れることによって、固定部７１を構成することもできる。このように固定部７１を大型化することによって、重量測定装置への固定をより確実なものとすることができる。
【００４４】
また、図９に示す起歪体８０では、固定部８１、湾曲部８２、及び、荷重部８３の構成は、上述の実施形態の固定部２１、湾曲部２２、及び、荷重部２３と同様であるが、突起は一体形成されておらず、これに代えてねじ穴８６が形成されている。この起歪体８０においては、ねじ穴８６に、別体の突起をねじ止め等により固定して重量測定を行うようにする。なお、突起を起歪体と別体とする場合は、ねじ止めのほかに、例えば、熱溶着によって固定することもできる。また、ねじ穴８６に、ボルト部が設けられた脚部（図に示さず）を直接取り付けて、この脚部を突起として、この脚部が接地するように構成してもよい。
【００４５】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る起歪体の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る起歪体の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る起歪体の折り曲げ加工を行う前の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る起歪体の構成を示す、図１のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図５】変形例に係る起歪体の構成を示す、図４に対応する断面図である。
【図６】変形例に係る起歪体の構成を示す、図４に対応する断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施形態に係る起歪体を用いた重量測定装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線における断面図である。
【図８】変形例に係る起歪体の構成を示す平面図であって、実線は折り曲げ加工後の状態を示し、点線は折り曲げ加工前の状態を示す。
【図９】変形例に係る起歪体の構成を示す平面図であって、折り曲げ加工後の状態を示す図である。
【図１０】従来のロードセルを用いた重量測定装置の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４７】
２０    起歪体
２１    固定部
２２    湾曲部
２３    荷重部
２４    突起
２４ｃ  頂点
２５    起歪部
３０    歪みセンサ
４０    重量測定装置
４１    フレーム
４５    脚部
４７    センサカバー
４８    表示部
４９    起歪体保持部
５０    起歪体
５６    段部
６０    起歪体
６６    段部
７０    起歪体
８０    起歪体
８６    ねじ穴
【図１】
0005540390.tif 000002
【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】
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【図８】
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【図９】
0005540390.tif 000010
【図１０】
0005540390.tif 000011