(57)【要約】【課題】  てこ部を複数段に設けることにより、荷重測定範囲を拡大する。【解決手段】  音叉振動式荷重センサは同一金属板体から一体に加工され、基部１１の上部には第１てこ部１２が薄肉部から成る第１支点１２ａを介して支持されている。また同様に、基部１１には第２てこ部１３が第２支点１３ａを介して支持されている。第１てこ部１２の荷重点１２ｂには引張片１４を介して荷重受部１５が連結されている。また、第２てこ部１３の力点１２ｃは薄肉部１６を介して第２てこ部１３の荷重点１３ｂに連結され、第２のてこ部１３の力点１３ｃと、基部１１の突部１１ｃとの間にセンサである音叉振動子１７が接続されている。【選択図】  図１
2006138713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板材を形成して成る音叉振動式荷重センサにおいて、基部の一部にそれぞれ支点を介して接続した複数段のてこ部を有し、初段のてこ部の荷重点に引張片を介して荷重受部を連結し、前段のてこ部の力点に後段のてこ部の荷重点を順次に連結し、最終段のてこ部の力点と前記基部の固定部との間に音叉振動子を連結したことを特徴とする音叉振動式荷重センサ。
【請求項２】
前記てこ部は２段とし、第１てこ部の荷重点に前記荷重受部を接続し、前記第１てこ部の力点と第２てこ部の荷重点を連結し、前記第２てこ部の力点に前記音叉振動子を接続したことを特徴とする請求項１に記載の音叉振動式荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重受部で受けた荷重を複数段のてこ部を介して音叉振動子により検出する音叉振動式荷重センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の音叉振動式荷重センサには、例えば本出願人による特許文献１に開示されているような、同一金属板材から成る荷重変換機構が使用されている。図３に示すように、この荷重変換機構の基部１の一部にはてこ部２が支点３を介して支持されている。てこ部２の荷重点４には荷重を受ける荷重受部５が引張片６を介して連結され、てこ部２の力点７と基部１の固定部との間に音叉振動子８が配置されている。
【０００３】
【特許文献１】特公平３−４９０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の音叉振動式荷重センサは、その形状から測定できる荷重範囲の制約がある。例えば、３ｍｍの板厚の音叉振動子８であれば、測定可能な荷重の最大値は約２〜３ｋｇであり、一体に組んだてこ部を使用して、力の拡大・縮小を行っても、その測定範囲は５〜１／５倍の範囲にとどまる。
【０００５】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、複数段のてこ部を組み合わせて全体のてこ比を大きく又は小さくして、荷重測定範囲を拡大し得る音叉振動式荷重センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る音叉振動式荷重センサの技術的特徴は、金属板材を形成して成る音叉振動式荷重センサにおいて、基部の一部にそれぞれ支点を介して接続した複数段のてこ部を有し、初段のてこ部の荷重点に引張片を介して荷重受部を連結し、前段のてこ部の力点に後段のてこ部の荷重点を順次に連結し、最終段のてこ部の力点と前記基部の固定部との間に音叉振動子を連結したことを特徴とすることにある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る音叉振動式荷重センサによれば、てこ部を複数段に設けることにより、荷重測定範囲を拡大できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を図１、図２に図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は実施例１の正面図であり、この音叉振動式荷重センサは同一金属板体から一体に加工されている。基部１１には例えば２つの取付孔１１ａ、１１ｂが形成されており、基部１１の上部には第１てこ部１２が薄肉部から成る第１支点１２ａを介して支持されている。また同様に、基部１１には第２てこ部１３が第２支点１３ａを介して支持されている。
【００１０】
第１てこ部１２の荷重点１２ｂには引張片１４を介して荷重受部１５が連結されている。この荷重受部１５には、測定すべき荷重Ｆを受けるための図示しない部材が取り付けられる孔１５ａが設けられている。また、第２てこ部１３の力点１２ｃは薄肉部１６を介して第２てこ部１３の荷重点１３ｂに連結され、第２のてこ部１３の力点１３ｃと、基部１１の突部１１ｃとの間に音叉振動子１７が接続されている。
【００１１】
音叉振動子１７は軸線に対称かつ平行な２枚の長片状の振動片１８ａ、１８ｂと、これらの振動片１８ａ、１８ｂの上下の両端部同士をそれぞれ結合する略コ字状の結合部１９ａ、１９ｂと、これらの結合部１９ａ、１９ｂを軸線上でそれぞれ支持する薄板状の支持片２０ａ、２０ｂとから構成されている。上方の支持片２０ａは第２てこ部１３の力点１３ｃに連結され、下方の支持片２０ｂは基部１１の突部１１ｃに連結されている。
【００１２】
音叉振動子１７の例えば下方の結合部１９ｂの両側面に、持続振動発生用の圧電素子２１ａ、２１ｂがそれぞれ取り付けられている。圧電素子２１ａ、２１ｂには図示しない増幅器の入力部と出力部がそれぞれ接続され、一方の圧電素子２１ａは振動用とされ、他方の圧電素子２１ｂはピックアップ用とされている。そして、増幅器には図示しない周波数カウンタが接続され、増幅器の利得や周波数特性を適切に選択すると振動片１８ａ、１８ｂが音叉振動子１７に加わった荷重に対応した固有周波数で対称的に振動するので、周波数カウンタによって荷重Ｆの検出が可能とされている。
【００１３】
この実施例１の音叉振動式荷重センサは、てこ比の関係から力拡大機構とされ、荷重受部１５に測定すべき荷重Ｆが加わると、その荷重Ｆが引張片１４、第１てこ部１２、第２てこ部１３を介して音叉振動子１７に作用し、音叉振動子１７にてこ比によって拡大された引張荷重が加わる。
【００１４】
これにより、音叉振動子１７の振動片１８ａ、１８ｂが引張荷重Ｆに対応する固有振動数で対称的に振動し、この振動は増幅器に入力し、周波数カウンタから荷重Ｆに比例した数値が得られる。
【００１５】
第１てこ部１２のてこ比を１／ａ、第２てこ部１３のてこ比を１／ｂとすると、全体のてこ比は（１／ｂ）・（１／ａ）＝１／（ａ・ｂ）となり、例えばａ、ｂを５とすれば、２５倍或いは１／２５倍となって、大幅に測定荷重範囲を拡げることができる。
【実施例２】
【００１６】
図２は実施例２の力縮小機構を示し、第２てこ部１３は基部１１の下側に配置されており、実施例１の符号と同一の符号は同等の部材を示している。
【００１７】
この場合において、荷重受部１５に加わった荷重は、第１てこ部１２、引張片２２、第２てこ部１３を介して音叉振動子１７に伝達され、実施例１と同様に荷重を十分に縮分されて測定できる。なお、第２てこ部１３は実施例１と異なり、荷重点１３ｂと力点１３ｃは支点１３ａの両側に配置されている。
【００１８】
本発明は音叉振動子１７をこれを支える基部１１やてこ部１２、１３と共に同一金属板材により一体構造としているので、測定荷重以外に妨害的な外力の影響を除去することができ、良好な測定精度が保証される。また、一体構造として製作するので組み立て作業を殆ど必要としない利点もある。
【００１９】
なお、てこ部は実施例１、２のように２段ではなく、更に多段とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１の正面図である。
【図２】実施例２の正面図である。
【図３】従来例の正面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１１  基部
１２、１３  てこ部
１２ａ、１３ａ  支点
１２ｂ、１３ｂ  荷重点
１２ｃ、１３ｃ  力点
１５  荷重受部
１７  音叉振動子
【図１】
2006138713.tif 000003
【図２】
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【図３】
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