(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計量器本体に固定される固定端部と、荷重を受ける可動端部と、前記固定端部と可動端部を連結する上下の梁と、によってロバーバル機構が構成されたロードセル用起歪体において、
前記上梁と下梁のいずれか一方が起歪体の中央に配置されるとともに、他方が前記中央配置梁の両側に対称にかつ幅方向および上下方向に離間して配置された構造で、
前記上梁と下梁は、四角状ブロック中央の上面側に設けた第１の穴とブロック側縁の下面側に設けた第２の穴とによって画成され、前記固定端部と可動端部は、前記第１，第２の穴を設けないブロック両端によって形成されたことを特徴とするロードセル用起歪体。
【請求項２】
前記起歪体は、薄型矩形ブロックを切削したものであって、前記第１，第２の穴は、切削穴であ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】
前記上梁と下梁は、その厚さが異なることを特徴とする請求項１または２に記載のロードセル用起歪体。
【請求項４】
計量器本体に固定される固定端部と、荷重を受ける可動端部と、前記固定端部と可動端部を連結する上下の梁と、によってロバーバル機構が構成されたロードセル用起歪体において、
前記上梁と下梁のいずれか一方が起歪体の中央に配置されるとともに、他方が前記中央配置梁の両側に対称にかつ幅方向および上下方向に離間して配置された構造で、
前記起歪体は、前記固定端部と可動端部を含む面一のベースの内側から上方に向かって膨出部が膨出し、前記膨出部の幅方向の両側面にそれぞれ切欠孔が設けられて、前記固定端部と可動端部間に起立して延在する平板状の上梁と、前記固定端部と可動端部とともに前記ベースを構成する下梁が形成された、全体がほぼ均一の板厚の板金プレス成形体で構成されたことを特徴とするロードセル用起歪体。
【請求項５】
前記固定端部および可動端部のそれぞれの周縁が前記上梁を中心とする単一の円形状に形成されるとともに、前記膨出部の周縁も前記単一の円形状に倣った円形状に形成されたことを特徴とする請求項４に記載のロードセル
用起歪体。
【請求項６】
前記固定端部および可動端部には、上向きに突出する補強リブがそれぞれの周縁部に沿って設けられたことを特徴とする請求項４または５に記載のロードセル用起歪体。
【請求項７】
四角形状ブロックを切削加工する請求項１〜３のいずれかに記載のロードセル用起歪体の製造方法であって、切削工具により前記四角形状ブロックの上面および下面の互いに幅方向にオフセットした位置を、上面側の第１の穴と下面側の第２の穴とが交差するまで切削して前記上梁と下梁を形成す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】
板金をプレスで成形する請求項４〜６のいずれかに記載のロードセル用起歪体の製造方法であって、請求項４記載の切欠孔をブランキングにより形成する工程と、板金の中央部寄りに請求項４記載の膨出部をプレスで折曲成形する工程とを備え、上記切欠孔の形成工程後に前記膨出部の成形工程を行い、又は前記二つの工程を逆にし、又は同時に行うことにより、前記上梁と下梁を形成することを特徴とするロードセル用起歪体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定端部と可動端部を上下の梁で連結したロバーバル機構を備えたロードセル用起歪体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２３は、特開平８−２７１３５７号や特開平９−２８８０１９号等の周知のロードセル用起歪体を用いた第１の従来技術を示す。図中、ロードセルＡは、矩形ブロック状の起歪体１と、起歪体１の起歪部に配置した歪ゲージ４などで構成され、起歪体１の固定端１ａが基台５に、可動端１ｂが被計量物の載置台６にそれぞれ固定されて、計量センサとして動作するようになっている。
【０００３】
起歪体１は、金属性の矩形ブロックにメガネ形の貫通孔２を設けることで形成され、固定端１ａと可動端１ｂと上下の梁３，３’とでロバーバル機構が構成されている。上梁３と下梁３’には、薄肉の起歪部３ａ，３ｂが設けられ、この起歪部３ａ，３ｂの上下の面に歪ゲージ４、４が貼り付けられており、載置台６に作用する被計量物の重量Ｗは、この歪ゲージ４の抵抗変化を介して検出される。
【０００４】
図２４は、第２の従来技術である平板型のロードセルで、特表平１０−５００４８４号（国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９５／０６２９５号、国際公開番号ＷＯ９５／３１７００号）において開示されている。この平板型のロードセルＢは、プレート状の起歪体７の起歪部に歪ゲージ９が貼り付けられて構成されている。起歪体７は、右端の固定端７ａと、中央のコ字型スリット８に囲まれ、左端から平行に延出する舌片状の可動端７ｂと、この可動端７ｂの両側に並行に設けられた起歪部となる梁７ｃ，７ｃとから構成されている。符号７ｄは、ロードセルＢを基台に取り付けるための孔、符号７ｅは、被計量物の載置台を取付け固定するための孔である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した第１の従来技術の起歪体１は、矩形ブロックの側面に貫通孔２を設けることにより形成されるが、上下の梁３，３’の剛性を確保するには、梁３，３’の厚さをある程度以上に厚くする必要があり、このため起歪体１が大型化し、重量もかさむという問題があった。
【０００６】
また、肉厚のブロックに、例えばワイヤカットにより貫通孔２を設ける場合、垂直貫通孔２を精度よく加工するには熟練者でも多くの時間を必要としていた。
【０００７】
一方、前記した第２の従来技術の起歪体７は、一枚の平板から形成されるため、製造が容易である。しかし、固定端７ａ，可動端７ｂ，一対の梁７ｃ，７ｃが全て面一に形成されているため、偏荷重の影響を受け易く、しかもへたり易く耐久性に難があるという問題があった。
【０００８】
本発明は前記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来のブロック状の起歪体１とプレート状の起歪体７の欠点を解決するとともに、両者の利点を備えた新タイプの起歪体を提供すること、即ち、薄型軽量であるが、偏荷重の影響を受けにくく、耐久性に優れ、しかも製造が容易なロードセル用起歪体およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係わるロードセル用起歪体においては、計量器本体に固定される固定端部と、荷重を受ける可動端部と、前記固定端部と可動端部を連結する上下の梁と、によってロバーバル機構が構成されたロードセル用起歪体において、
前記上梁と下梁のいずれか一方が起歪体の中央に配置されるとともに、他方が前記中央配置梁の両側に対称にかつ幅方向および上下方向に離間して配置された構造で、
前記上梁と下梁を、四角状ブロック中央の上面側に設けた第１の穴とブロック側縁の下面側に設けた第２の穴とによって画成し、前記固定端部と可動端部を、前記第１，第２の穴を設けないブロック両端によって形成するように構成した。
（作用）起歪部となる上梁または下梁に歪ゲージを配置することで、可動端部に作用する荷重を検出するロードセルが構成される。
ロバーバル機構を構成する上梁と下梁を上下方向に接近配置させることが可能であり、これにより、起歪体全体が偏平となり、上下高さが比較的大きいブロック状の第１の従来技術の起歪体１に比べて、上下の高さを著しく小さくできる。  また、上下方向に離間する上梁と下梁は、互いに幅方向にオフセットされ、一方を中心として他方が幅方向に対称となるように配置されているため、ねじり剛性に優れている。即ち、起歪体の縦断面の断面係数および横断面の断面係数は、複数の薄肉の梁が面一に配置された第２の従来技術の起歪体７に比べて大きく、それだけ起歪部となる梁は偏荷重の影響を受けにくく、また疲労もしにくい。
また、構成のシンプル化に伴い、プレス成形、射出成形及び鋳造も可能で、しかもそれらの金型の加工も容易となるなど、起歪体の製造が容易となる。
請求項２においては、請求項１に記載のロードセル用起歪体において、前記起歪体は、薄型矩形ブロックを切削したものであって、前記第１，第２の穴を切削穴で構成するようにした。
（作用）四角状ブロック（薄型矩形ブロック）の上面側の中央と下面側の幅方向の両側縁を、例えばエンドミルを使ってそれぞれ所定の深さだけ切削する。即ち、上面側の切削穴の幅方向両側の側面と下面側の切削穴の幅方向内側の側面とが一部重なるように切削することで、下梁を中心にして上梁を幅方向対称に配置した起歪体を形成できる。また、前記した起歪体を上下逆様にすれば、上梁を中心にして下梁を幅方向対称に配置した起歪体となる。
請求項３においては、請求項１または２に記載のロードセル用起歪体において、前記上梁と下梁の厚さを異なるように構成した。
（作用）起歪体に作用する荷重と、起歪部となる梁に発生する歪みとは、ほぼ比例するが、この荷重−歪み特性がリニアに近いほど計量誤差を少なくできるので、この特性がリニアとなる範囲内を計量範囲とすることができる。このため、歪ゲージを配置する下梁と上梁の厚さを調整することで、荷重−歪み特性のリニア特性（荷重−歪み特性曲線の直線部の長さや傾斜等）を変化させて、所望のリニア特性をもつ起歪体を得ることができる。
また、梁の厚さに応じて起歪部の歪みが異なるので、厚さの異なる梁それぞれに歪ゲージを配置し、薄肉の梁は軽量用ロードセルとして、また厚肉の梁は中，重量用ロードセルとして使い分けることもできる。
請求項４においては、計量器本体に固定される固定端部と、荷重を受ける可動端部と、前記固定端部と可動端部を連結する上下の梁と、によってロバーバル機構が構成されたロードセル用起歪体において、
前記上梁と下梁のいずれか一方が起歪体の中央に配置されるとともに、他方が前記中央配置梁の両側に対称にかつ幅方向および上下方向に離間して配置された構造で、
前記起歪体を、前記固定端部と可動端部を含む面一のベースの内側から上方に向かって膨出部が膨出し、前記膨出部の幅方向の両側面にそれぞれ切欠孔が設けられて、前記固定端部と可動端部間に起立して延在する平板状の上梁と、前記固定端部と可動端部とともに前記ベースを構成する下梁が形成された、全体がほぼ均一の板厚の板金プレス成形体で構成するようにした。
（作用）  起歪部となる上梁または下梁に歪ゲージを配置することで、可動端部に作用する荷重を検出するロードセルが構成される。
ロバーバル機構を構成する上梁と下梁を上下方向に接近配置させることが可能であり、これにより、起歪体全体が偏平となり、上下高さが比較的大きいブロック状の第１の従来技術の起歪体１に比べて、上下の高さを著しく小さくできる。  また、上下方向に離間する上梁と下梁は、互いに幅方向にオフセットされ、一方を中心として他方が幅方向に対称となるように配置されているため、ねじり剛性に優れている。即ち、起歪体の縦断面の断面係数および横断面の断面係数は、複数の薄肉の梁が面一に配置された第２の従来技術の起歪体７に比べて大きく、それだけ起歪部となる梁は偏荷重の影響を受けにくく、また疲労もしにくい。
また、起歪体は、一対の下梁を含む面一のベースと、前記ベースの内側から起立するように設けられた上梁とを備えたシンプルな構造で、プレス成形により、板金に膨出部と一対の切欠孔とを形成することで、一対の下梁を含むベースに対し起歪部となる上梁を簡単に形成できる。
また、計量器本体にねじ固定される固定端部や、被計量物載置台がねじ固定される可動端部には、取付固定面の加工誤差やねじ孔形成位置の寸法誤差やねじ孔に螺着された各締結ねじの締結力差等に起因して固定部ねじれが発生する場合があるが、歪ゲージを配置する上梁はベースに対し起立した位置に設けられているため、固定端部および可動端部間から上梁までの延面距離が長くなって、それだけ起歪部となる上梁に固定部ねじれの影響が及びにくい。
また、膨出部は、ベースに対する段差分だけ上梁と下梁を上下方向に離間させる。そして、膨出部の段差を、固定端部と可動端部のそれぞれの周縁に沿って形成することで、固定端部と可動端部を含めた起歪体全体の剛性が高まる。
また、ベースに形成する膨出部を、ベースから起立する第１の膨出部と、前記第１の膨出部から起立する第２の膨出部によって構成した場合には、膨出部の段差が２段となって、起歪体全体の剛性がさらに高まる。
請求項５においては、請求項４に記載のロードセル用起歪体において、前記固定端部および可動端部のそれぞれの周縁を前記上梁を中心とする単一の円形状に形成するとともに、前記膨出部の周縁も前記単一の円形状に倣った円形状に形成するようにした。
（作用）  固定端部，可動端部の周縁、および固定端部と可動端部間にまたがって形成されている膨出部の周縁は、それぞれ上梁を中心とする単一の円に沿った形状に形成されているため、板金のプレス成形の際に材料が均一に延ばされて、起歪体全体の板厚が均一となる。
請求項６においては、請求項４または５に記載のロードセル用起歪体において、前記固定端部および可動端部には、上向きに突出する補強リブをそれぞれの周縁部に沿って設けるようにした。
（作用）補強リブは、固定端部および可動端部の剛性を高める。
請求項７に係わるロードセル用起歪体の製造方法においては、四角形状ブロックを切削加工する請求項１〜３のいずれかに記載のロードセル用起歪体の製造方法であって、切削工具により前記四角形状ブロックの上面および下面の互いに幅方向にオフセットした位置を、上面側の切削穴と下面側の切削穴とが交差するまで切削して前記上梁と下梁を形成するようにした。
（作用）エンドミル等の切削工具を用いて、四角形状ブロックの上面側の第１の穴（切削穴）と下面側の切削穴が両者の一部で交差する深さまで切削すると、上面側の切削穴の底面と下面側の第２の穴（切削穴）の幅方向内側の側面とによって１本の下梁が画成されるとともに、上面側の切削穴の幅方向両側の側面と下面側の切削穴の底面とによって２本の上梁が画成される。すなわち、幅方向中央の下梁に対し上下方向および幅方向に離間する一対の上梁を備えた起歪体が形成される。
請求項８に係わるロードセル用起歪体の製造方法においては、板金をプレスで成形する請求項４〜６のいずれかに記載のロードセル用起歪体の製造方法であって、請求項４記載の切欠孔をブランキングにより形成する工程と、板金の中央部寄りに請求項４記載の膨出部をプレスで折曲成形する工程とを備え、上記切欠孔の形成工程後に前記膨出部の成形工程を行い、又は前記二つの工程を逆にし、又は同時に行うことにより、前記上梁と下梁を形成するようにした。
（作用）上梁と下梁を画成するための切欠孔をブランキングにより形成する工程と、板金をプレスで折り曲げて膨出部を成形する工程だけで、幅方向中央の上梁に対し上下方向および幅方向に離間する一対の下梁を備えた起歪体が形成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図６は、本発明の第１の実施例を示し、請求項１，２，３，９に対応する。図１はロードセル式計量器の縦断面図、図２は図１に示すロードセルの斜視図、図３は図２に示すロードセルを下面側から見た斜視図、図４は図２に示すロードセルの中央横断面図、図５は同ロードセルを用いた荷重検出回路図、図６は図２に示すロードセル用起歪体を製造する際の切削方向を示す説明図である。
【００１２】
図１〜図４において、符号１０Ａは、偏平な片持ち梁式ロードセルであり、全体がアルミニウム性の薄型矩形ブロック状で、左右方向対称に形成された起歪体１２Ａと、起歪体１２Ａの左右方向中央の長板状の起歪部１４上に配置された歪みゲージ１８とから構成されている。
【００１３】
起歪体１２Ａは、幅５ｃｍ，長さ１０ｃｍ，高さ５ｍｍの薄型矩形ブロックの左端側に形成された固定端部１２ａと、右端側に形成された可動端部１２ｂと、両端部１２ａ，１２ｂを連結する一対の上梁１６，１６と下梁１５とでロバーバル機構が構成され、起歪部１４となる下梁１５の上面には４個の歪ゲージ１８が貼り付けられている。
【００１４】
起歪体１２Ａの幅方向中央部に設けられた下梁１５は、起歪体１２Ａの下面と面一に形成されている。一方、一対の上梁１６，１６は、起歪体１２Ａの上面と面一に形成されて、下梁１５に対して、上下方向および幅方向に離間しかつ幅方向対称に設けられている。
【００１５】
前記ロードセル１０Ａは、図１に示すように、起歪体１２Ａの固定端部１２ａが基台５に、また可動端部１２ｂが被計量物の載置台６にそれぞれ固定されて、計量センサとして作用する。符号１１ａは、ロードセル１０Ａを基台５に固定するためのねじ孔、符号１１ｂは、基台５に固定されたロードセル１０Ａに被計量物の載置台６を取り付けるためのねじ孔である。これらのねじ孔１１ａ，１１ｂは、起歪体１２Ａの幅方向および左右方向にそれぞれ対称とされるように設けられており、起歪体１２Ａは、取り付けねじ７によって可動端部１２ｂが下動するように装着される。
【００１６】
図１，２，４に示す４個の歪みゲージ１８は、下梁１５の上面に対称に配置されるとともに、図５に例示するホイーストンブリッジ回路を構成する。そして、被計量物の重量Ｗは、このホイーストンブリッジ回路の相対向する結線部Ｐ１，Ｐ２間に印加される入力ｅｉと、他の相対向する結線部Ｐ３，Ｐ４間からの出力ｅｏとを介して計量される。
【００１７】
次に起歪体１２Ａの利点について説明する。
【００１８】
図２〜図４に示すように、起歪体１２Ａは薄型に形成されているため、第１の従来技術（図２３の起歪体１）に比べて軽量かつコンパクトである。また、下梁１５と該下梁１５の両側の上梁１６，１６とは、上下，左右方向に離間しているため、全てが面一に形成された第２の従来技術（図２４の起歪体７）に比べて、起歪体１２Ａの縦断面および横断面の断面係数が増大していて、偏荷重の影響を受けにくく、ねじり剛性に優れている。
【００１９】
また、起歪体１２Ａは左右方向と幅方向に対称で、しかもねじ孔１１ａ，１１ｂも、同様に対称に配置されている。従って、起歪体１２Ａは、固定端部１２ａと可動端部１２ｂを左右逆にして使用してもよく、固定端部１２ａと可動端部１２ｂを意識することなく歪みゲージ１８を配置したり、計量器に組み込んだりすることができる。
【００２０】
また、歪みゲージ１８は、起歪体１２Ａの上面から窪んだ下梁１５の上面、即ち、下梁１５を画成する切削孔２５（図６参照）の底面２５ａ上に貼り付けられているため、搬送する際に起歪体１２Ａを積み重ねたとしても、歪みゲージ１８が他部材と接触して傷ついたり、はがれたりするおそれがない。
【００２１】
また、一般に、防水・防塵対策として、歪みゲージ１８の上方を保護カバーで覆うが、後述する切削穴２５を前記保護カバーの嵌合用の穴として利用できる利点がある。
【００２２】
次に、前記起歪体１２Ａの製造方法を、図２と図６に基づいて説明する。
【００２３】
起歪体１２Ａは、左右の長さＬ、幅Ｄ、厚さＴのアルミニウム性の薄型矩形状ブロック２０を素材として、エンドミルを用いてその上面中央に切削孔２５を設けるとともに、その下面中央の両側縁寄りに切削孔２６，２６を設けることで、製造される。図６の白抜き矢印は、エンドミルの切削方向を示し、上面側の切削穴２５の側面と下面側の切削穴２６，２６の側面が交差するまで切削する。
【００２４】
即ち、矩形状ブロック２０に設けた上面側の切削穴２５の底面２５ａと下面側の切削穴２６の内側面２６ｂ，２６ｂとによって下梁１５が画成され、上面側の切削穴２５の外側面２５ｂと下面側の切削穴２６の底面２６ａとによって上梁１６が画成されて、固定端部１２ａと可動端部１２ｂ間に上下の梁１６，１５を備えた起歪体１２Ａができあがる。その後、固定端部１２ａ，可動端部１２ｂに前記したねじ孔１１ａ，１１ｂを形成する。
【００２５】
図７は本発明の第２の実施例であるロードセルの斜視図を示す。
【００２６】
このロードセル１０Ｂは、図１，３と比較すると明らかなように、前記した第１の起歪体１２Ａを上下逆さまにするとともに、起歪部１４となる一対の下梁１５，１５の上面に歪みゲージ１８を配置したものである。固定端部１２ａ，可動端部１２ｂおよびねじ孔１１ａ，１１ｂについては、第１の実施例の起歪体１２Ａと同様に形成されている。
【００２７】
この第２の起歪体１２Ｂでは、下梁１５，１５の上面が上方および幅方向外側に開口しており、歪みゲージ１８を配置し易い点で優れている。その他、歪ゲージ１８が傷つきにくい点は、前記第１の起歪体１２Ａの場合と同様である。
【００２８】
図８（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施例であるロードセルを示し、図８（ａ）はロードセルの横断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の起歪体の切削方向を示す説明図である。
【００２９】
ロードセル１０Ｃを構成する第３の起歪体１２Ｃは、前記した第１の起歪体１２Ａを応用したものであり、幅方向等間隔に並行する２本の下梁１５と、下梁１５をそれぞれ挟み幅方向等間隔に並行する３本の上梁１６とを備え、下梁１５の上面１５ａに配置した歪みゲージ１８を介して計量されるもので、軽量用に使用される。
【００３０】
この起歪体１２Ｃは、図８（ｂ）に示すように、矩形状ブロック２０の上面側と下面側で幅方向にオフセットした所定位置を、エンドミルを用いて、図６と同様に所定の深さまで切削することにより製造される。
【００３１】
図９（ａ），（ｂ）は本発明の第４の実施例であるロードセルを示し、図９（ａ）はロードセルの横断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す起歪体の切削方向を示す説明図である。
【００３２】
ロードセル１０Ｄを構成する第４の起歪体１２Ｄは、前記第１の起歪体１２Ａにおける下梁１５を幅方向中央位置で縦方向に分割した変形例であり、接近して並行する２本の下梁１５，１５を挟み、下梁１５に対して幅方向および上下方向に離間して延びる２本の上梁１６，１６が設けられている。
【００３３】
起歪体１２Ｄは、第１の起歪体１２Ａに比べて、並行する２本の下梁１５、１５が個別に歪むため、軽量用として使用され、その他については第１の起歪体１２Ａと同様の利点を有している。
【００３４】
この第４の起歪体１２Ｄは、図９（ｂ）白抜き矢印に示すように、アルミニウム性の矩形状ブロック２０の所定位置を、エンドミルを用いて、上面側の切削穴２５と下面側の切削穴２６を所定量だけ切削することで製造でき、その詳細な説明は図６における説明と同様であり、省略する。
【００３５】
図１０は本発明の第５の実施例であるロードセルの斜視図であり、第１の実施例におけるロードセル１０Ａを左右に一体に設けた変形例である。
【００３６】
このロードセル１０Ｅは、左右に起歪体１２Ｅ，１２Ｅが一体に設けられており、それぞれの起歪体１２Ｅには、下梁１５，上梁１６及び歪みゲージ１８が設けられている。この起歪体１２Ｅ，１２Ｅは、歪ゲージ１８との組み合わせにもよるが、固定端部１２ａ側の起歪体１２Ｅは歪みが大きいことから軽量用として、また歪みが小さい可動端部１２ｂ側の起歪体１２Ｅは、重量用として用いることで、広範囲に計量できる利点がある。その他は第１の起歪体１２Ａと同一の構成であり、同一の符号を付すことで、その説明は省略する。
【００３７】
以上説明した第１〜第５の実施例では、下梁１５と上梁１６の厚さが同一に形成され、第１の起歪体１２Ａでは下梁１５の幅が上梁１６の幅の２倍とされたが、歪ゲージ１８との組み合わせや後述する荷重−歪み特性を考慮するならば、これらに限る必要はなく、所望の特性が得られるように上下の梁の厚さや幅を調整できる。
【００３８】
例えば、図１１（ａ）に示すように、起歪体１２Ｆの起歪部となる下梁１５に１個の歪みゲージ１８を配置するロードセル１０Ｆ（第６の実施例）では、ロードセル１０Ｆの荷重−歪み特性がリニアとなるように、下梁１５の厚さが上梁１６の厚さの約２倍に調整されている。
【００３９】
また、図１１（ｂ）に示すように、第７の実施例のロードセル１０Ｇでは、起歪体１２Ｇの下梁１５と上梁１６の双方にそれぞれ歪みゲージ１８，１８を配置し、薄肉の上梁１６を軽量用とし、また、厚肉の下梁１５を重量用とし、単一の起歪体でありながら二つの計量センサとして使い分けすることができる。
【００４０】
即ち、このロードセル１０Ｇを備えた計量器は、下梁１５側の歪みゲージ１８で形成した荷重検出回路と、上梁１６側の歪みゲージ１８で形成した荷重検出回路とを切り換えることで、軽量なものから重量のあるものまでの広範囲の計量が可能となる。
【００４１】
以上の実施例では、起歪体１２Ａ〜１２Ｇは、軽量かつ切削の容易性を考慮してアルミニウム性としたが、同じ荷重−歪み特性を有するものであれば、その他の金属またはエンジニアリングプラスチック等の合成樹脂を素材としてもよい。
【００４２】
図１２〜図１７は、本発明の第８の実施例であるロードセルを示し、請求項６，７，８，１０に対応する。図１２はロードセルの斜視図、図１３は図１２に示すロードセルの平面図、図１４は図１３に示すロードセルのＩ−Ｉ線断面図、図１５は図１３に示すロードセルのＩＩ−ＩＩ線断面図、図１６は補強リブの拡大断面図、図１７は図１２に示す起歪体の製造工程を示す説明図である。
【００４３】
図１２および図１３において、ロードセル１０Ｈを構成する第８の起歪体１２Ｈは、板金をプレス成形して形成したもので、左端側に形成された固定端部１１２ａと、右端側に形成された可動端部１１２ｂと、両端部１１２ａ，１１２ｂを連結する一対の下梁１１５，１１５と上梁１１６とでロバーバル機構が構成され、起歪部１１４となる上梁１１６の上面には４個の歪ゲージ１８が貼り付けられている。
【００４４】
固定端部１１２ａおよび可動端部１１２ｂの周縁は、図１３に示すように、単一の円形状Ｃに沿って形成され、固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂ間は、符号１１３に示すように、幅方向（図１３左右方向）両側が内側にくびれた形状に形成されている。
【００４５】
起歪体１２Ｈの中央には、図１２〜図１５に示すように、上方に２段に起立する第１，第２の膨出部１２０，１３０が形成され、くびれ部１１３に臨む膨出部１２０，１３０の段差部には、一対の切り欠き孔１１７，１１７が設けられて、幅方向に離間する上下の梁１１６，１１５が形成されている。即ち、切り欠き孔１１７，１１７によって、第２の膨出部１３０の平坦な頂面壁には、起歪部１１４となる平板状の上梁１１６が形成されるとともに、くびれ部１１３の内側には、固定端部１１２ａおよび可動端部１１２ｂとともに面一のベースを構成する下梁１１５が形成されている。
【００４６】
符号１１１ａ，１１１ｂは、固定端部１１２ａ，可動端部１１２ｂに設けられたねじ孔で、第１の実施例におけるねじ孔１１ａ，１１ｂに相当する。
【００４７】
符号１０２ａ，１０２ｂは、固定端部１１２ａ，可動端部１１２ｂのそれぞれの周縁に沿って設けられた補強リブ、符号１０３ａ，１０３ｂは、固定端部１１２ａ，可動端部１１２ｂから下梁１１５に移行する領域に設けられた補強リブで、いずれの補強リブも、固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂの剛性を高めるためのものである。
【００４８】
また、起歪体１２Ｈの全体形状は、ねじ孔１１１ａ，１１１ｂおよび補強リブ１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂを含めて、前記第１の実施例における起歪体１２Ａと同様、左右方向（図１３上下方向）および幅方向に対称に形成されている。
【００４９】
次に、この起歪体１２Ｈの作用を説明する。
【００５０】
第１，第２の膨出部１２０，１３０は、固定端部１１２ａおよび可動端部１１２ｂを含む起歪体１２Ｈの周縁部を除いた中央部全域にわたって形成されているため、起歪体１２Ｈ全体の剛性強度が高く、かつ固定端部１１２ａおよび可動端部１１２ｂの剛性強度も高い。このため、起歪体１２Ｈは耐久性に優れるとともに、それだけ起歪体１２Ｈを薄肉化できるという利点がある。
【００５１】
また、起歪体１２Ｈでは、第１の膨出部１２０上の第２の膨出部１３０に上梁１１６を形成した構造のため、固定端部１１２ａ，可動端部１１２ｂから起歪部となる上梁１１６までの延面距離が長い。このため、計量器本体ケースや被計量物載置台に固定された固定端部１１２ａや可動端部１１２ｂに固定部ねじれが生じたとしても、この影響が上梁１１６に貼り付けられた歪ゲージ１８に及びにくいという利点がある。
【００５２】
また、前記したように、固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂは、それぞれの周縁が上梁１１６を中心とした円形状Ｃに沿って形成されているため、このロードセル１０Ｈを矩形状の体重計ケースの四隅に収容する場合、隅部中央への収まりがよく、スペースを有効に利用できるという利点がある。
【００５３】
また、起歪体１２Ｈおよび膨出部１２０の外形が円形状Ｃに倣った形状で、しかも左右方向および巾方向対称に形成されているので、プレス成形する際、上梁１１６，第１の膨出部１２０，固定端部１１２ａ，可動端部１１２ｂへの成形材料の流れが均一となり、製造する起歪体１２Ｈの板厚や剛性などを同一にできる。このため、上梁１１６の荷重・歪み特性がばらつくことのない同一特性の起歪体を量産できるという利点がある。
【００５４】
次に、この起歪体１２Ｈをプレス成形で製造する方法を、図１７（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。
【００５５】
まず、外周が円形で中央の幅方向両側縁部が内側にえぐられた平板状の板金Ｖａを用意する。次に、図１７（ａ）に示すように、ダイ５０とパンチ６０により、セットした板金Ｖａに切り欠き孔１１７に対応する孔１１７ａおよびねじ孔１１１ａ，１１１ｂ（図１７（ａ）では図示せず）を形成する。次いで、図１７（ｂ）に示すように、上下の金型８０，７０を用いて、板金Ｖａの中央を垂直方向上方に絞り、第１の膨出部１２０および第２の膨出部１３０を起立させて成形する。これに伴い、上梁１１６が切欠孔１１７（第２の膨出部１３０の切り欠き１１７ｂ，１１７ｂ）に挟まれた形態で形成されるとともに、下梁１１５が切欠孔１１７（第１の膨出部１２０の切り欠き１１７ｃ）の外側に形成される。同時に、固定端部１１２ａおよび可動端部１１２ｂには、上金型８０と下金型７０のそれぞれの成形面に設けられている凹凸（図示せず）の噛み合いによって、前記した補強リブ１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂが成形される。金型８０，７０によるプレス成形が終了した後、必要に応じてその成形品Ｖｂの外周縁が所定の形状となるようにトリミングすることで、起歪体１２Ｈができあがる。
【００５６】
なお、前記した方法では、くびれ部１１３が予め形成された円形状の板金Ｖａにプレス加工を施し、必要ならば最後に外周縁部をトリミングするようになっているが、当初用意する板金Ｖａは、くびれ部１１３の形成されていない円形状で、ダイとパンチによる切欠孔１１７を形成する工程と、プレス成形による膨出部１２０，１３０を成形する工程により、上梁１１６および下梁１１５を形成した後、最後のトリミング工程において、起歪体１２Ｈの外形を切欠部１１３を含む所定形状に切り揃えるようにしてもよい。
【００５７】
前記した図１７（ａ），（ｂ）に示す製造方法では、最初に板金Ｖａに切り欠き孔１１７となる孔１１７ａを打抜いて形成した後、その板金Ｖａを折曲して成形する。
【００５８】
他の製造方法としては、図１８に示すように、ダイ７２付きの金型７０Ａとパンチ８２付きの金型８０Ａを用いて、膨出部１２０，１３０をプレス成形すると同時に、折曲した板金Ｖｃの段差部を打ち抜いて、切り欠き孔１１７を形成する方法がある。
【００５９】
さらに他の製造方法としては、図１９（ａ），（ｂ）に示すように、ダイ７２内にパンチ押え７４を収容した金型７０Ｂと、可動パンチ８２付きの金型８０Ｂを用いて、膨出部１２０，１３０をプレス成形した後、折曲した板金Ｖｄの段差部を打ち抜いて、切り欠き孔１１７を形成する方法がある。即ち、膨出部１２０，１３０をプレス成形する工程では、図１９（ａ）に示すように、可動パンチ８２は金型８０Ｂに一体化され、かつパンチ押え７４も金型７０Ｂに一体化されて、膨出部１２０，１３０の成形に貢献する。そして、膨出部１２０，１３０を成形した後、または成形と同時に、図１９（ｂ）に示すように、パンチ８２およびパンチ押え７４が一体に下降して、膨出部１２０，１３０の段差部に切り欠き孔１１７を形成するのである。この方法では、膨出部１２０，１３０を正確に成形した後、ブランキングにより切り欠き孔１１７を設けることで、上下の梁１１６，１１５を形成するため、起歪体全体の板厚を均一に形成できる。
【００６０】
次に、前記第８の起歪体１２Ｈの変形例を説明する。
【００６１】
前記起歪体１２Ｈでは、第１，第２の膨出部１２０，１３０が形成されているが、形状のシンプル化を優先させるならば、図２０，図２１に示すロードセル１０Ｉ，１０Ｊのように、起歪体１２Ｉ，１２Ｊに形成する膨出部１４０、１５０は単一であってもよい。
【００６２】
また、前記した起歪体１２Ｈ，１２Ｉ，１２Ｊの外形は円形状に形成したが、これはプレス成形する場合を考慮したものであり、円形に限らず正四角形、正方形その他の形状であってもよい。
【００６３】
また、起歪体１２Ｈ，１２Ｉ等の固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂは、成形性や取付性の点から同一形状としたが、同一形状に限るものではなく、計量器本体ケースや被計量物載置台の取付面に対応させて、適宜選択できるものである。さらに、起歪体の形状は左右方向対称に限るものではなく、非対称であっても差し支えない。
【００６４】
図２２は、本発明の第１１の実施例である起歪体の斜視図であり、合成樹脂による射出成形やプレス成形その他の方法で製造する上で最適な構成である。
【００６５】
このロードセル１０Ｋの起歪体１２Ｋでは、固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂを含むベースの中央に、台形状で幅広の膨出部１６０が起立するように形成されている。膨出部１６０の平板状の頂面には、上梁１１６が形成され、また上梁１１６の幅方向外側には、固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂとともに面一のベースを形成する下梁１１５，１１５が形成され、起歪部となる上梁１１６の上面には歪みゲージ１８が貼り付けられている。
【００６６】
この起歪体１２Ｋは、これまで説明した起歪体に比べ、ロバーバル機構を形成する切り欠き孔（膨出部１６０を幅方向に貫通する孔）がシンプルであるため、下梁１１５，膨出部１６０，上梁１１６などを形成し易く、量産に最適な構造となっている。
【００６７】
即ち、起歪体１２Ｋは、切削、射出形成、鋳造、プレス成形のいずれの方法によっても製造できる。
【００６８】
その他、固定端部１１２ａと可動端部１１２ｂ，下梁１１６などは、前記第８の起歪体１２Ｈと同一であり、同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。
【００６９】
また、前記した種々の実施例の起歪体における固定端部および可動端部に設けたねじ孔は、雌ねじを形成しない単なる円孔であってもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に係るロードセル用起歪体によれば、第１の従来技術と第２の従来技術の双方の利点を備えたロードセル用起歪体が提供される。具体的に説明すると、第１に、起歪体の偏平化による軽量化とコンパクト化が可能となる。
第２に、起歪体はねじり剛性に優れているため、それだけ起歪部は偏荷重の影響を受けにくく、疲労もしにくいので、耐久性に優れ、しかも上下の梁の薄肉化が可能なために、長期にわたり高精度の計量が保証される。
第３に、起歪部となる上梁と下梁は、一方を中心として他方が巾方向に対称に配置される関係にあり、上下いずれの梁にも歪ゲージを配置することで、２種類の計量センサーを持つロードセルとして利用できる。また、上梁と下梁の厚さや形状を変えることにより、また歪ゲージとの組み合わせにより、各種用途に応じた多様性に富むロードセルを提供できる。
さらに、偏荷重の影響が少なく、しかも構造がシンプルであるため、梱包や搬送の際の取り扱いが容易である。また、上梁と下梁が上下方向に接近している分だけ起歪体が偏平となって、軽量かつコンパクト化できる。また、上梁と下梁が幅方向に離間した形態であるため、起歪体の製造も容易である。
請求項２によれば、四角状ブロック（薄型矩形ブロック）の上面側と下面側を切削加工するだけで、下梁に対し幅方向に対称な上梁、または上梁に対し幅方向に対称な下梁を備えた起歪体を容易に製造できる。
また、起歪体の外形は扁平な四角ブロック（薄型矩形ブロック）状で、積み重ねることで梱包や搬送が容易となり、保管スペースもとられない。
請求項３によれば、起歪体本体の上梁と下梁の厚さを異ならしめることで、起歪部の特性を調整し、歪ゲージとの組み合わせで多様な特性を持つ起歪体を提供できる。
また、例えば薄肉の上梁には精密用の歪ゲージを、厚肉の下梁には軽量用の歪ゲージをそれぞれ貼り付けることで、単一の起歪体でありながら計量範囲が異なる２種類の計量センサを提供できる。
また、これらの歪ゲージを配置した上梁と下梁をロードセルとして切り換えて使用することにより、軽量用から重量用まで広範囲の計量が可能となる。
請求項４によれば、第１の従来技術と第２の従来技術の双方の利点を備えたロードセル用起歪体が提供される。具体的に説明すると、第１に、起歪体の偏平化による軽量化とコンパクト化が可能となる。
第２に、起歪体はねじり剛性に優れているため、それだけ起歪部は偏荷重の影響を受けにくく、疲労もしにくいので、耐久性に優れ、しかも上下の梁の薄肉化が可能なために、長期にわたり高精度の計量が保証される。
第３に、起歪部となる上梁と下梁は、一方を中心として他方が巾方向に対称に配置される関係にあり、上下いずれの梁にも歪ゲージを配置することで、２種類の計量センサーを持つロードセルとして利用できる。また、上梁と下梁の厚さや形状を変えることにより、また歪ゲージとの組み合わせにより、各種用途に応じた多様性に富むロードセルを提供できる。
さらに、偏荷重の影響が少なく、しかも構造がシンプルであるため、梱包や搬送の際の取り扱いが容易である。また、上梁と下梁が上下方向に接近している分だけ起歪体が偏平となって、軽量かつコンパクト化できる。また、上梁と下梁が幅方向に離間した形態であるため、起歪体の製造も容易である。
また、固定端部や可動端部に作用する固定部ねじれ等の負荷の歪ゲージに与える影響を少なくすることができるので、高精度の計量が可能となる。
また、板金のプレス成形体であっても、固定端部および可動端部を含む起歪体全体の剛性強度を確保できるので、製造の容易な軽量・薄型の起歪体を提供できる。
また、起歪体全体の板厚の均一性が確保されるため、量産した起歪体の荷重−歪特性の同一性が保証される。
請求項６によれば、固定端部および可動端部の剛性が一層高められて、耐久性に優れたロードセル用起歪体が提供される。
請求項７に係るロードセル用起歪体の製造方法によれば、四角形状ブロックの上面側と下面側の所定位置を所定量だけ切削することで、簡単に起歪体が形成でき、ワイヤカットを用いた従来の製造方法に比べて製造が容易で、寸法精度のよいロードセル用起歪体を量産することができる。
請求項８に係るロードセル用起歪体の製造方法によれば、ブランキング工程をプレス工程の前または後に加え、あるいはこれら両工程を一体化することで、ロバーバル機構を備えた起歪体を簡単に製造できるので、ロードセル用起歪体を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるロードセル式計量器の縦断面図である。
【図２】図１に示すロードセルの斜視図である。
【図３】図２に示すロードセルを下面側から見た斜視図である。
【図４】図２に示すロードセルの中央横断面図である。
【図５】同ロードセルを用いた荷重検出回路図である。
【図６】図２に示すロードセル用起歪体を製造する際の切削方向を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施例であるロードセルの斜視図である。
【図８】（ａ）本発明の第３の実施例であるロードセルの横断面図である。
（ｂ）同ロードセル用起歪体の切削方向を示す説明図である。
【図９】（ａ）本発明の第４の実施例であるロードセルの横断面図である。
（ｂ）同ロードセル用起歪体の切削方向を示す説明図である。
【図１０】本発明の第５の実施例であるロードセルの斜視図である。
【図１１】（ａ）本発明の第６の実施例であるロードセルの横断面図である。
（ｂ）本発明の第７の実施例であるロードセルの横断面図である。
【図１２】本発明の第８の実施例であるロードセルの斜視図である。
【図１３】図１２に示すロードセルの平面図である。
【図１４】同ロードセルの縦断面図（図１３のＩ−Ｉ線断面図）である。
【図１５】同ロードセルの縦断面図（図１３のＩＩ−ＩＩ線断面図）である。
【図１６】補強リブの拡大断面図である。
【図１７】同ロードセル用起歪体の製造工程を示す説明図である。
【図１８】同ロードセル用起歪体の他の製造工程を示す説明図である。
【図１９】同ロードセル用起歪体のさらに他の製造工程を示す説明図である。
【図２０】本発明の第９の実施例であるロードセルの斜視図である。
【図２１】本発明の第１０の実施例であるロードセルの斜視図である。
【図２２】本発明の第１１の実施例であるロードセルの斜視図である。
【図２３】第１の従来技術である起歪体を組み込んだロードセル式計量器の断面図である。
【図２４】第２の従来技術であるロードセルの斜視図である。
【符号の説明】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ１０Ｊ，１０Ｋ  ロードセル
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉ１２Ｊ，１２Ｋ  起歪体
１２ａ，１１２ａ  固定端部
１２ｂ，１１２ｂ  可動端部
１４，１１４  起歪部
１５，１１５  下梁
１６，１１６  上梁
１８  歪みゲージ
２０  矩形状ブロック
２５  上面側の切削穴
２６  下面側の切削穴
１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ  補強リブ
１１３  くびれ部
１１７  切り欠き孔
１２０  第１の膨出部
１３０  第２の膨出部
１４０，１５０，１６０  膨出部
【図１】
0003595499.tif 000002
【図２】
0003595499.tif 000003
【図３】
0003595499.tif 000004
【図４】
0003595499.tif 000005
【図５】
0003595499.tif 000006
【図６】
0003595499.tif 000007
【図７】
0003595499.tif 000008
【図８】
0003595499.tif 000009
【図９】
0003595499.tif 000010
【図１０】
0003595499.tif 000011
【図１１】
0003595499.tif 000012
【図１２】
0003595499.tif 000013
【図１３】
0003595499.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003595499.tif 000016
【図１６】
0003595499.tif 000017
【図１７】
0003595499.tif 000018
【図１８】
0003595499.tif 000019
【図１９】
0003595499.tif 000020
【図２０】
0003595499.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
0003595499.tif 000023
【図２３】
0003595499.tif 000024
【図２４】
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