(57)【要約】【課題】過渡温度特性の影響を最小限に抑えることができて、極めて高精度に計量することが可能なロードセルおよびロードセルユニットを提供する。【解決手段】本発明のロードセルは、起歪体２に歪ゲージ３を貼り付けてなるロードセル１において、起歪体２を恒弾性材料により構成した。これにより、ロードセル１の起歪体２のヤング率の温度変化を最小限に抑えることができて、起歪体２の過渡温度特性の影響を最小限に抑えることができ、高精度に計量できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起歪体に歪ゲージを貼り付けてなるロードセルであって、起歪体を恒弾性材料により構成したことを特徴とするロードセル。
【請求項２】
起歪体の表面部における歪ゲージの貼付箇所近傍に、起歪体表面部の温度を検出する温度センサまたは温度補償用抵抗を配設したことを特徴とする請求項１に記載のロードセル。
【請求項３】
起歪体に複数の歪ゲージを貼り付けて、これらの歪ゲージによりブリッジ回路を形成し、前記ブリッジ回路の歪ゲージとして、ゲージ率の温度係数が正の歪ゲージと負の歪ゲージとを組み合わせて接続した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。
【請求項４】
ロバーバル機構からなるロバーバルブロックに、請求項１〜３の何れか１項に記載のロードセルを組み込んだことを特徴とするロードセルユニット。
【請求項５】
ロバーバルブロックの温度を検知する温度センサを設けたことを特徴とする請求項４に記載のロードセルユニット。
【請求項６】
ロバーバルブロックに、秤量が互いに異なる大秤量と小秤量とのロードセルを、一方のロードセルが、前記ロバーバルブロックの荷重受部側にその固定部が固定され、他方のロードセルが、前記ロバーバルブロックの固定部側にその固定部が固定された状態で組付け、各ロードセルの荷重点が鉛直方向に一致し、かつ、荷重が鉛直方向に沿って各ロードセルに伝達するように配置し、これら２つのロードセルのうちの少なくとも１つのロードセルとして、請求項１〜３の何れか１項に記載のロードセルを用い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ユニット。
【請求項７】
小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した際に当接して、小秤量のロードセルの秤量よりも大きな荷重が前記小秤量のロードセルの薄肉部に作用することを阻止するストッパを、各ロードセルの荷重点と鉛直方向に一致するように設けたことを特徴とする請求項６記載のロードセルユニット。
【請求項８】
ロバーバルブロックに、秤量が互いに異なる大秤量と中秤量と小秤量とのロードセルを、少なくとも１つのロードセルが、前記ロバーバルブロックの荷重受部側にその固定部が固定され、残りの少なくとも１つのロードセルが、前記ロバーバルブロックの固定部側にその固定部が固定された状態で組付け、これら複数のロードセルのうちの少なくとも１つのロードセルとして、請求項１〜３の何れか１項に記載のロードセルを用い、小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した際に小秤量のロードセルの荷重受部に当接して、小秤量のロードセルの秤量よりも大きな荷重が前記小秤量のロードセルの薄肉部に作用することを阻止する小秤量用ストッパを設け、中秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した際に中秤量のロードセルの荷重受部に当接して、中秤量のロードセルの秤量よりも大きな荷重が前記中秤量のロードセルの薄肉部に作用することを阻止する中秤量用ストッパを設け、前記小秤量用ストッパと前記小秤量のロードセルの荷重受部と前記中秤量用ストッパと前記中秤量のロードセルの荷重受部と大秤量のロードセルの荷重受部とが鉛直方向に沿って並ぶように配設し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ユニット。
【請求項９】
請求項４〜８の何れか１項に記載のロードセルユニットと、被計量物が載せられる載台と、計量値の重力加速度補正をするための自己補正機構とを備えたことを特徴とする計量装置。
【請求項１０】
自己補正機構として、計量値の重力加速度補正をするための自己補正用錘と、ロバーバルブロックの荷重受部、またはこの荷重受部に固定した固定部材に対して前記自己補正用錘を載せ降ろしする錘係脱手段とを備えたことを特徴とする請求項９記載の計量装置。
【請求項１１】
秤量が互いに異なる複数のロードセルを備えた請求項６〜８の何れか１項に記載のロードセルユニットと、被計量物が載せられる載台と、計量値の重力加速度補正をするための小秤量用の自己補正用錘と、制御手段とを備え、前記制御手段は、計量装置を製造して調整した場所における前記自己補正用錘の計量値と、計量装置の使用場所における計量値との比率に基づいて小秤量のロードセルのスパン補正を行い、同じ補正比率で他のロードセルのスパン補正を行うことを特徴とする計量装置。
【請求項１２】
制御手段に、被計量物を計量した際に、複数のロードセルのそれぞれの計量値の差が一定の値を超えたとき、異常と判断して警告するスパンチェック機能を設けたことを特徴とする請求項１１記載の計量装置。
【請求項１３】
スパンチェックを行う際に載台上の被計量物の位置に起因する偏荷重を検出する偏荷重検出手段を設け、制御手段に、前記偏荷重検出手段からの偏荷重の情報に基づいて、載台上の被計量物の位置を変更するよう警告する載置位置チェック機能を設けたことを特徴とする請求項１２記載の計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は極めて高精度な計量を行うことができる計量装置に適したロードセルおよびロードセルユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
起歪体に歪ゲージを貼り付けてなるロードセルは既に広く知られている。取引証明用途に使用される特定計量器においても前記ロードセルを用いたロードセル式の計量装置（いわゆる秤）が広く用いられており、この種のロードセル式計量装置の最大目量数は６０００（いわゆる１／６０００精度）である。
【０００３】
ロードセルの負荷特性に起因する影響を抑えるものとして、例えば特許文献１、２には、ロードセルのヒステリシス誤差を補正する手法が開示され、また、特許文献３〜５には、ロードセルのクリープ誤差を補正する手法が開示されている。
【０００４】
ロードセルの負荷特性に対して再現性が確保されている場合には、これらの手法を用いるなどして、ロードセルのヒステリシス誤差やクリープ誤差を最小限に抑えて、前記最大目量数は６０００（いわゆる１／６０００精度）まで計量精度を高めることができる。
【特許文献１】特開平１０−１４８５６６号公報
【特許文献２】特開２００６−３０１２６号公報
【特許文献３】特開平１０−９００４７号公報
【特許文献４】特開２００３−３２２５７１号公報
【特許文献５】特開２００３−２１４９３１号公報
【特許文献６】実開平５−５０３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロードセルにおいて、このようなヒステリシス誤差やクリープ誤差に対処するだけでは、さらに大きい最大目量数、例えば１００００（いわゆる１／１００００精度）目量を実現するまで計量精度を高めることは困難である。
【０００６】
つまり、従来より、ロードセルの起歪体の材料としては、合金鋼やアルミニウム合金が用いられており、また、歪ゲージの材料としては、コンスタンタン（Ｃｕ−Ｎｉ合金）やカルマ（商標）（Ｎｉ−Ｃｒ合金）が用いられているが、この種のロードセルを内蔵したロードセル式秤が用いられる環境において、温度変化が大きい環境、例えば屋外で、ロードセル式秤が用いられる場合（例えばトラックスケール）などでは、ロードセルが配設されている箇所の温度が時間とともに過渡的に変化し、これに伴って、ロードセルの起歪体や歪ゲージも過渡的な温度誤差を生じるので、従来のロードセルでは、ロードセルの温度感度特性、特に、過渡温度感度特性を良好に補償しなければ、６０００目量よりも大きな目量数を有するまで精度を高めることができない。
【０００７】
ここで、ロードセルの温度感度特性の変動（誤差）は、主に起歪体のヤング率およびポアソン比の温度変化と歪ゲージのゲージ率の温度変化とにより生じ、これらの和が温度感度特性の変動となる。そして、起歪体や歪ゲージの温度変化を検出する方法としては、従来より、起歪体の表面における歪ゲージの近傍に温度センサや温度補償用抵抗を配設し、この温度センサで検出した温度に基づいて温度補正（温度補償）を行ったり、前記温度補償用抵抗にて温度に応じた補正を行ったりして、最終的に、ロードセルの温度感度誤差が０に近づくようにしている。
【０００８】
従来より、ロードセルの温度感度特性を調整するための温度センサや温度補償用抵抗は、通常、起歪体の表面に配設される。また、温度センサや温度補償用抵抗を歪ゲージと近接した箇所に配設することで、過渡温度感度特性に関して、歪ゲージの過渡温度を、温度センサによりほぼ良好に検出することができ、これにより出力の正確な温度補正が可能となる。
【０００９】
しかしながら、これに対して、起歪体は、周囲環境の温度変動が大きい過渡温度変化時には、温度センサが貼り付けられる起歪体の表面とこれよりも内部の部分（例えば薄肉部等の起歪部分の中心）とに温度差を生じ、この際、起歪体の表面と内部とではヤング率も異なる状態である。
【００１０】
なお、特許文献６には、ロードセルの過渡温度感度特性を補償する技術として、起歪体における歪ゲージの貼付箇所と同様な形状の薄肉部を形成し、この薄肉部の表面に温度補償用抵抗や温度センサを貼り付けることで、歪ゲージと同様な過渡温度を測定し、過渡温度感度特性の影響を抑えようと図った構成が開示されているが、この構成によっても、前記過渡温度変化時における、起歪体の表面とこれよりも内部の部分とに温度差に起因する誤差を減少させることはできない。
【００１１】
以下に、ロードセルの温度感度誤差について説明する。
下記の（式１）は、起歪体のポアソン比の温度変化がロードセルの温度感度変化に影響を及ぼさない場合を例にとって、ロードセルの温度感度誤差ΔＥｒを求める計算式を示すもので、この（式１）に示すように、ロードセルの温度感度誤差ΔＥｒは、起歪体のヤング率の温度係数（温度変化率）ΔＥｔ１と、ゲージ率の温度係数（温度変化率）ΔＦｔ２と、温度センサによる補正による温度係数相当値（または温度補償抵抗の温度係数）ΔＣｔ３との和により表され、温度係数相当値ΔＣｔ３はロードセルの温度感度誤差ΔＥｒが０に近づくように調整される。そして、起歪体の温度ｔ１と歪ゲージの温度ｔ２と温度センサ（または温度補償抵抗）の温度ｔ３とが全く同じ温度（すなわち、ｔ１＝ｔ２＝ｔ３）であれば、温度感度誤差ΔＥｒを０にすることができる。
【００１２】
しかしながら、過渡温度の変動が大きい場合には、起歪体の温度ｔ１と歪ゲージの温度ｔ２とは一致しない。また、歪ゲージと温度センサ（または温度補償抵抗）とが近接して配設されている場合には歪ゲージの温度ｔ２と温度センサ（または温度補償抵抗）の温度ｔ３とはほぼ同じとなるが、これらが離れて配置されているときには、これらの温度ｔ２、ｔ３が互いに異なってしまう。
【００１３】
【数１】
2008256421.tif 000003
【００１４】
ここで、具体的な起歪体のヤング率の温度係数や、歪ゲージのゲージ率の温度係数について説明する。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
【表２】
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【００１７】
（表１）に示すように、起歪体のヤング率の温度係数（温度変化率）は、起歪体の材料が合金鋼の場合は約２８０ｐｐｍ／℃、アルミ合金の場合は約５５０ｐｐｍ／℃である。また、（表２）に示すように、歪ゲージのヤング率に相当するゲージ率の温度係数（温度変化率）は、歪ゲージの材料がコンスタンタン（Ｃｕ−Ｎｉ）の場合は約＋１００ｐｐｍ／℃であり、カルマ（Ｎｉ−Ｃｒ合金）の場合：約−１５０〜−６００ｐｐｍ／℃（熱処理方法により、ゲージ率の温度係数を異ならせる（制御する）ことができる）である。
【００１８】
したがって、下記の（表３）に示すように、例えば、アルミ合金の起歪体とコンスタンタンの歪ゲージとを用いた場合には、ロードセルの温度感度誤差は、５５０＋１００＝約６５０ｐｐｍ／℃であり、アルミ合金の起歪体とカルマの歪ゲージとを用いた場合には、カルマの歪ゲージとして例えば−５００ｐｐｍ／℃のものを用いることで、ロードセルの温度感度誤差は、０ｐｐｍ／℃に近づけることが可能である。また、合金鋼の起歪体とコンスタンタンの歪ゲージとを用いた場合には、ロードセルの温度感度誤差は、２８０＋１００＝約３８０ｐｐｍ／℃であり、合金鋼の起歪体とカルマの歪ゲージとを用いた場合には、カルマの歪ゲージとして例えば−３８０ｐｐｍ／℃のものを用いることでロードセルの温度感度誤差は、０ｐｐｍ／℃に近づけることが可能である。
【００１９】
【表３】
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【００２０】
そして、これらの温度誤差特性を打ち消すように、ロードセルの温度感度特性を調整するための温度センサを設けて、この検出温度で補正したり、温度補償抵抗を設けたりすることで、見かけ上は温度感度誤差を０に近づけることは可能である。
【００２１】
しかしながら、過渡温度変化時に歪検出部の断面全体の平均ヤング率に対応する温度と、起歪体の表面温度との差が仮に０．２℃あったとすると、理想的に温度感度の補正を行えたとしても、温度補正による誤差が、起歪体の材料が合金鋼の場合には、２８０ｐｐｍ／℃×０．２℃＝５６ｐｐｍ（約１／１７８００）であり、また、起歪体の材料がアルミ合金の場合には、５５０ｐｐｍ／℃×０．２℃＝１１０ｐｐｍ（約１／９０９０）であり、比較的大きな誤差を生じてしまう。
【００２２】
したがって、６０００目量よりも大きな目量数、例えば、１００００目量（１／１０，０００精度）を得ようとしても、この目量に対して大きな誤差（計量器の１目量の１／１．７８倍、または、１．１倍）を生じてしまい、１００００目量（いわゆる１／１００００精度）を実現するまで計量精度を高めた計量装置を実現することが困難となってしまう。
【００２３】
本発明は上記課題を解決するもので、起歪体のヤング率の温度係数および歪ゲージのゲージ率の温度係数に着目して、過渡温度特性の影響を最小限に抑えることができて、極めて高精度に計量することが可能なロードセル、ロードセルユニットおよび計量装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するために本発明のロードセルは、起歪体に歪ゲージを貼り付けてなるロードセルであって、起歪体を恒弾性材料により構成したことを特徴とする。
この構成により、起歪体を恒弾性材料により構成したので、例え、過渡温度変動が大きくて、起歪体の薄肉部等の起歪部における、表面とこれよりも内部の部分とに温度差を生じていた場合でも、起歪体の起歪部の表面と内部とにおけるヤング率の温度変化の差、およびこれに起因する誤差が殆どなくなり、この結果、起歪体の過渡温度特性の影響を最小限に抑えることができる。
【００２５】
また、本発明のロードセルは、起歪体の表面部における歪ゲージの貼付箇所近傍に起歪体表面部の温度を検出する温度センサを配設したことを特徴とする。
この構成により、温度センサにより測定した温度と歪ゲージの貼付箇所の温度との誤差を最小限に抑えることができるので、歪ゲージのゲージ率の過渡温度感度特性（温度係数）に関する誤差を殆ど無い状態にできる。つまり、歪ゲージと温度センサとが離れて配設されていると、過渡温度変動が大きい場合に歪ゲージと温度センサの測定箇所との温度に差（温度勾配による差）を生じるおそれがあり、この場合には、温度センサによる補正が不正確となるが、上記構成によれば、このような不具合を生じない。
【００２６】
また、本発明のロードセルは、起歪体に複数の歪ゲージを貼り付けて、これらの歪ゲージによりブリッジ回路を形成し、前記ブリッジ回路の歪ゲージとして、ゲージ率の温度係数が正の歪ゲージと負の歪ゲージとを組み合わせて接続したことを特徴とする。
【００２７】
この構成により、ブリッジ回路の歪ゲージのゲージ率の温度係数を、最小限に抑えることができる。したがって、起歪体のヤング率の温度変化を最小限に抑え、かつブリッジ回路の歪ゲージのゲージ率の温度変化を最小限に抑えることができるので、過渡温度変動に起因する誤差を最小限に抑えて、このブリッジ回路を備えたロードセルを用いることで極めて高精度に計量することが可能となる。
【００２８】
また、本発明のロードセルユニットは、ロバーバル機構からなるロバーバルブロックに、前記ロードセルを組み込んだことを特徴とする。
上記構成において、ロバーバルブロックに、前記ロードセルを組み込むことで、前記ロードセルとして小型のものを用いることが可能となる。つまり恒弾性材料は単価が高い上に、冷間圧延や熱処理費用の加工費が高く、その他、加工性が悪いための加工費増加等を招きやすい。したがって、例えば、従来から、ロードセルの荷重受部に直接、載台を固定したいわゆるワンポイントロードセル等には比較的形状の大きいロードセルが用いられているが、この種のロードセルとして、本発明の恒弾性材料からなる起歪体を備えたロードセルを単に置き換えて配設した場合、ロードセルとして大きな体積のものが必要となって極めて高価となり、多大なコストアップを招いてしまう。これに対処すべく、上記のように、ロバーバルブロックに、前記ロードセルを組み込むことで、恒弾性材料からなる起歪体を備えたロードセルとして小型のものを用いることができて、コストアップ費用を抑えることができる。また、このロードセルを、ロバーバルブロックに組込むことで、ロバーバルブロックに対して負荷が作用した際に、仮にこの負荷に横荷重や曲げや捩れなどの非鉛直荷重が含まれていたとした場合でも、前記非鉛直荷重がロバーバルブロックにより受けられ、ロードセルには非鉛直荷重が除かれた鉛直荷重だけが良好に作用し、極めて高精度に計量することができる。
【００２９】
また、本発明のロードセルユニットは、ロバーバルブロックの温度を検知する温度センサを設けたことを特徴とする。
この構成により、ロバーバルブロックの温度情報も含めて、ロバーバルブロックの荷重分担率分の温度感度補正（ヤング率の温度変化に伴う補正）を加味したロードセルの温度感度補正値を補正することで、ロバーバルブロックに関する温度感度の過渡特性についての影響を最小限に抑えることができて、精度の低下を防止することが可能である。
【００３０】
また、本発明のロードセルユニットは、ロバーバルブロックに、秤量が互いに異なる大秤量と小秤量とのロードセルを、一方のロードセルが、前記ロバーバルブロックの荷重受部側にその固定部が固定され、他方のロードセルが、前記ロバーバルブロックの固定部側にその固定部が固定された状態で組付け、各ロードセルの荷重点が鉛直方向に一致し、かつ、荷重が鉛直方向に沿って各ロードセルに伝達するように配置し、これら２つのロードセルのうちの少なくとも１つのロードセルとして、前記したロードセルを用いたことを特徴とする。
【００３１】
上記構成により、小秤量のロードセルによる秤量の範囲内では、小秤量のロードセルにより測定した計量値を出力することで、大秤量のロードセルだけを用いた場合と比較して、小秤量範囲内での精度を高めることが可能となる。また、各ロードセルの荷重点が鉛直方向に一致するように配設されているので、各ロードセルに作用する荷重が、荷重点を通る鉛直方向に良好に作用し、各ロードセルにより精度よく計量することができる。すなわち、２つのロードセルを組み合わせるように配設した場合に、平面視して荷重点が異なる（鉛直方向に対してずれる）ように配設されていた場合には、ロードセル間において、力が鉛直に作用しないので、横荷重や曲げや捩れなどの力が発生して計量精度を低下させるおそれがあるが、上記構成ではこのような不具合を生じない。
【００３２】
また、本発明のロードセルユニットは、小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した際に当接して、小秤量のロードセルの秤量よりも大きな荷重が前記小秤量のロードセルの薄肉部に作用することを阻止するストッパを、各ロードセルの荷重点と鉛直方向に一致するように設けたことを特徴とする。
【００３３】
この構成により、小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した場合でも、小秤量のロードセルの薄肉部には秤量以下しか作用しないため、ロードセルの過負荷による損傷などが発生せず、信頼性を向上させることができる。また、この場合には、ロバーバルブロックの荷重受部側に負荷された小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重は、ストッパを介して、大秤量のロードセルの荷重点に鉛直方向に負荷されて伝達されるので、大秤量のロードセルにより正確に計量することができる。
【００３４】
また、本発明のロードセルユニットは、ロバーバルブロックに、秤量が互いに異なる大秤量と中秤量と小秤量とのロードセルを、少なくとも１つのロードセルが、前記ロバーバルブロックの荷重受部側にその固定部が固定され、残りの少なくとも１つのロードセルが、前記ロバーバルブロックの固定部側にその固定部が固定された状態で組付け、これら複数のロードセルのうちの少なくとも１つのロードセルとして、請求項１〜３の何れか１項に記載のロードセルを用い、小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した際に小秤量のロードセルの荷重受部に当接して、小秤量のロードセルの秤量よりも大きな荷重が前記小秤量のロードセルの薄肉部に作用することを阻止する小秤量用ストッパを設け、中秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した際に中秤量のロードセルの荷重受部に当接して、中秤量のロードセルの秤量よりも大きな荷重が前記中秤量のロードセルの薄肉部に作用することを阻止する中秤量用ストッパを設け、前記小秤量用ストッパと前記小秤量のロードセルの荷重受部と前記中秤量用ストッパと前記中秤量のロードセルの荷重受部と大秤量のロードセルの荷重受部とが鉛直方向に沿って並ぶように配設したことを特徴とする。
【００３５】
上記構成により、小秤量のロードセルによる秤量の範囲内では、小秤量のロードセルにより測定した計量値を出力し、小秤量のロードセルの秤量範囲よりも大きくて、中秤量のロードセルによる秤量の範囲内では、中秤量のロードセルにより測定した計量値を出力することで、大秤量のロードセルだけを用いた場合と比較して、小秤量範囲内や中秤量範囲内での計量精度を高めることが可能となる。また、この構成により、小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重が作用した場合には、小秤量のロードセルの薄肉部にはその秤量以下の荷重しか作用せず、また、中秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重が作用した場合には、中秤量のロードセルと小秤量のロードセルとの各薄肉部にはその秤量の荷重以下しか作用しないため、ロードセルの過負荷による損傷などが発生せず、信頼性を向上させることができる。また、ロバーバルブロックの荷重受部側に小秤量のロードセルの秤量や中秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重が負荷された場合には、小秤量のロードセルの秤量や中秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重は、小秤量用ストッパや中秤量用ストッパを介して、中秤量のロードセルの荷重受部側や大秤量のロードセルの荷重受部側に鉛直方向に負荷されて伝達されるので、中秤量のロードセルや大秤量のロードセルにより正確に計量することができる。
【００３６】
また、本発明の計量装置は、前記ロードセルユニットと、被計量物が載せられる載台と、計量値の重力加速度補正をするための自己補正機構とを備えたことを特徴とする。
上記構成により、自己補正機構を用いて計量値の重力加速度補正をすることが可能となり、さらに信頼性を向上させることができ、また、自己補正できるため、計量装置の製造調整場所で検定を受ければ、計量装置の使用場所での検定を受けなくて済む。
【００３７】
また、本発明の計量装置は、自己補正機構として、計量値の重力加速度補正をするための自己補正用錘と、ロバーバルブロックの荷重受部、またはこの荷重受部に固定した固定部材に対して前記自己補正用錘を載せ降ろしする錘係脱手段とを備えたことを特徴とする。
【００３８】
上記構成により、計量値の重力加速度補正をする際には、ロバーバルブロックの荷重受部や固定部材に対して自己補正用錘を載せて計量し、この計量値に基づいて演算することで、計量装置の設置場所（使用場所）での重力加速度がわからなくても、重力加速度補正をすることができる。そして、この構成によれば、ロバーバルブロックの荷重受部に固定する固定部材の配置位置を変更することなどにより、計量装置内のロバーバルブロックと自己補正用錘や錘係脱手段との相対位置を自由に変更してレイアウトすることが可能になるなど、設計の自由度が大きくなる。
【００３９】
また、本発明の計量装置は、秤量が互いに異なる複数のロードセルを備えた前記ロードセルユニットと、被計量物が載せられる載台と、計量値の重力加速度補正をするための小秤量用の自己補正用錘と、制御手段とを備え、前記制御手段は、計量装置を製造して調整した場所における前記自己補正用錘の計量値と、計量装置の使用場所における計量値との比率に基づいて小秤量のロードセルのスパン補正を行い、同じ補正比率で他のロードセルのスパン補正を行うことを特徴とする。
【００４０】
上記構成により、小秤量用の自己補正用錘を用いて小秤量ロードセルに対して計量値の重力加速度補正をするための自己補正（ロードセルのスパン補正）を行うことができ、また、同じ使用場所であれば重力加速度は何れのロードセルに対しても同様に作用するので、同じ補正比率で他のロードセルのスパン補正を行うことで、全てのロードセルに対して計量値の重力加速度補正を良好にすることができる。この場合に、自己補正用錘は、小秤量ロードセルの秤量に対応するものであればよいので、大きな自己補正用錘を有しなくても済み、計量装置のコストアップや大型化を抑えることができる。
【００４１】
また、本発明の計量装置は、制御手段に、被計量物を計量した際に、複数のロードセルのそれぞれの計量値の差が一定の値を超えたとき、異常と判断して警告するスパンチェック機能を設けたことを特徴とする。
【００４２】
この構成の計量装置においては、複数のロードセルで計量する構成であるため、本来は、各秤量範囲内で計量する限り、全てのロードセルの出力に対応する計量値が一致するはずであるが、使用回数や使用年数によっては、各ロードセルの出力に対応する計量値が異なってしまう恐れがある。これに対処すべく、上記のように、小秤量ロードセルの測定範囲内の被計量物を計量した際の、例えば大秤量のロードセルの計量値と小秤量のロードセルの計量値とを比較することで、これらの計量値の差が一定の値以内であれば、何れのロードセルも良好に機能していることを確認できる。一方、これらの計量値の差が一定の値を超えたときは警告されるので、使用者等は何れかのロードセルの計量値（出力）が異常であると判断でき、この場合には、現地検定を行ったり、製造メーカ等にメンテナンスを依頼するなど対処することで、各ロードセルを正常な状態に修復することが可能となる。
【００４３】
また、本発明の計量装置は、スパンチェックを行う際に載台上の被計量物の位置に起因する偏荷重を検出する偏荷重検出手段を設け、制御手段に、前記偏荷重検出手段からの偏荷重の情報に基づいて、載台上の被計量物の位置を変更するよう警告する載置位置チェック機能を設けたことを特徴とする。
【００４４】
これにより、被計量物が載台の中央に置かれずに比較的大きな偏荷重が発生した場合には、この偏荷重の情報に基づいて、載台上の被計量物の位置を変更するよう警告され、偏荷重により、スパンチェックが不正確となることを防止することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、起歪体を恒弾性材料により形成することにより、ロードセルの起歪体のヤング率の温度変化を最小限に抑えることができて、起歪体の過渡温度特性に関する誤差を殆ど無い状態にでき、このような構成のロードセルを用いることで極めて高精度、例えば１００００目量まで計量精度を高めることが可能となる。
【００４６】
また、起歪体の表面部における歪ゲージの貼付箇所近傍に起歪体表面部の温度を検出する温度センサを配設したことにより、歪ゲージのゲージ率の過渡温度感度特性に関する誤差を殆ど無い状態にできる。つまり、歪ゲージと温度センサとが離れて配設されていると、過渡温度変動が大きい場合に歪ゲージと温度センサの測定箇所との温度に差（温度勾配による差）を生じるおそれがあり、この場合には、温度センサによる補正が不正確となるが、上記構成によれば、このような不具合を生じず、これによりさらに計量精度を高めることが可能となる。
【００４７】
また、ブリッジ回路の歪ゲージとして、ゲージ率の温度係数が正の歪ゲージと負の歪ゲージとを接続することにより、ブリッジ回路の歪ゲージのゲージ率の温度変化を、最小限に抑えることができて、このブリッジ回路を備えたロードセルを用いることで極めて高精度に計量することが可能となる。
【００４８】
また、起歪体として恒弾性材料を用いて、ヤング率の温度変化を最小限に抑え、かつ、ブリッジ回路の歪ゲージのゲージ率の温度変化を最小限に抑えることにより、最終的に温度感度補正する温度センサの補正値が小さくでき、このように、温度センサによる補正量が小さい場合には、温度センサと歪ゲージとの温度差が比較的大きくても、影響度合いが小さく済むので、温度センサを歪ゲージから若干離れた場所、例えば、制御用のプリント基板などに配置でき、設計上の自由度が向上する利点もある。また、温度センサを歪ゲージが貼られた薄肉部等に貼り付けた場合に、温度センサの収容ケース等の剛性によっては、起歪体の歪特性に悪影響を与えるおそれがあるが、このような不具合を防止できる利点もある。
【００４９】
また、ロードセルユニットとして、ロバーバル機構からなるロバーバルブロックに、本発明のロードセルを組み込むことにより、ロードセルとして小型のものを用いることができて、コストアップ費用を抑えることができる。また、このロードセルを、ロバーバルブロックに組込むことで、ロバーバルブロックに対して負荷が作用した際に、仮にこの負荷に横荷重や曲げや捩れなどの非鉛直荷重が含まれていたとした場合でも、非鉛直荷重がロバーバルブロックにより受けられ、非鉛直荷重が除かれた鉛直荷重だけがロードセルに良好に作用し、極めて高精度に計量することができる。
【００５０】
また、ロバーバルブロックの温度を検知する温度センサを設けたことにより、ロバーバルブロックの温度情報も含めて、ロバーバルブロックの荷重分担率分の温度感度補正を行い、このロバーバルブロックの荷重分担率分の温度感度補正を加味してロードセルの温度感度補正値を補正することで、ロバーバルブロックに関する温度変化の過渡特性についての影響を最小限に抑えることができて、精度の低下を防止することができ、信頼性を向上できる。
【００５１】
また、ロードセルユニットとして、ロバーバルブロックに、秤量が互いに異なる大秤量と小秤量とのロードセルを、一方のロードセルが、前記ロバーバルブロックの荷重受部側にその固定部が固定され、他方のロードセルが、前記ロバーバルブロックの固定部側にその固定部が固定された状態で組付け、各ロードセルの荷重点が鉛直方向に一致し、かつ、荷重が鉛直方向に沿って各ロードセルに伝達するように配置し、これら２つのロードセルのうちの少なくとも１つのロードセルとして、前記したロードセルを用いることにより、大秤量のロードセルだけを用いた場合と比較して、小秤量範囲内での精度を高めることが可能となり、また、各ロードセルに作用する荷重が、荷重点を通る鉛直方向に作用し、各大秤量と小秤量とのロードセルにより精度よく計量することができる。
【００５２】
また、ロードセルユニットとして、小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した際に当接して、小秤量のロードセルの秤量よりも大きな荷重が前記小秤量のロードセルの薄肉部に作用することを阻止するストッパを、各ロードセルの荷重点と鉛直方向に一致するように設けたことにより、小秤量のロードセルに対する過負荷に起因する損傷などが発生せず、信頼性を向上させることができる。また、この場合には、ロバーバルブロックの荷重受部側に負荷された小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重は、ストッパを介して、大秤量のロードセルの荷重点に鉛直方向に負荷されて伝達されるので、大秤量のロードセルにより正確に計量することができて、良好な信頼性を維持できる。
【００５３】
また、ロードセルユニットとして、ロバーバルブロックに、秤量が互いに異なる大秤量と中秤量と小秤量とのロードセルを、少なくとも１つのロードセルが、前記ロバーバルブロックの荷重受部側にその固定部が固定され、残りの少なくとも１つのロードセルが、前記ロバーバルブロックの固定部側にその固定部が固定された状態で組付け、これら複数のロードセルのうちの少なくとも１つのロードセルとして、請求項１〜３の何れか１項に記載のロードセルを用い、小秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した際に小秤量のロードセルの荷重受部に当接して、小秤量のロードセルの秤量よりも大きな荷重が前記小秤量のロードセルの薄肉部に作用することを阻止する小秤量用ストッパを設け、中秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重がロバーバルブロックの荷重受部に作用した際に中秤量のロードセルの荷重受部に当接して、中秤量のロードセルの秤量よりも大きな荷重が前記中秤量のロードセルの薄肉部に作用することを阻止する中秤量用ストッパを設け、前記小秤量用ストッパと前記小秤量のロードセルの荷重受部と前記中秤量用ストッパと前記中秤量のロードセルの荷重受部と大秤量のロードセルの荷重受部とが鉛直方向に沿って並ぶように配設したことで、各秤量に対応する範囲でそれぞれ精度よく計量することができて、小秤量範囲内や中秤量範囲内での精度を高めることが可能となる。また、この構成により、小秤量のロードセルや中秤量のロードセルの過負荷による損傷などが発生せず、信頼性を向上させることができる。また、ロバーバルブロックの荷重受部側に小秤量のロードセルの秤量や中秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重が負荷された場合には、小秤量のロードセルの秤量や中秤量のロードセルの秤量よりも過大な荷重は、小秤量用ストッパや中秤量用ストッパを介して、中秤量のロードセルの荷重受部側や大秤量のロードセルの荷重受部側に鉛直方向に負荷されて伝達されるので、中秤量のロードセルや大秤量のロードセルにより正確に計量することができる。
【００５４】
また、計量装置として、前記ロードセルユニットと、被計量物が載せられる載台と、計量値の重力加速度補正をするための自己補正機構とを備えることで、使用場所での検定を受けなくて済み、この際の手間などを省くことができる。
【００５５】
また、計量装置の自己補正機構として、計量値の重力加速度補正をするための自己補正用錘と、ロバーバルブロックの荷重受部、またはこの荷重受部に固定した固定部材に対して前記自己補正用錘を載せ降ろしする錘係脱手段とを備えることで、ロバーバルブロックの荷重受部に固定する固定部材の配置位置を変更することなどにより、計量装置内のロバーバルブロックと自己補正用錘や錘係脱手段との相対位置を自由に変更してレイアウトすることが可能になるなど、計量装置の設計の自由度が大きくなる。
【００５６】
また、本発明の計量装置として、秤量が互いに異なる複数のロードセルを備えた前記ロードセルユニットと、被計量物が載せられる載台と、計量値の重力加速度補正をするための小秤量用の自己補正用錘と、制御手段とを備え、前記制御手段は、計量装置を製造して調整した場所における前記自己補正用錘の計量値と、計量装置の使用場所における計量値との比率に基づいて小秤量のロードセルのスパン補正を行い、同じ補正比率で他のロードセルのスパン補正を行うことにより、全てのロードセルに対して重力加速度を良好に補正することができながら、自己補正用錘は、小秤量ロードセルの秤量に対応するものであればよいので、大きな自己補正用錘を有しなくても済み、計量装置のコストアップや大型化を抑えることができる。
【００５７】
また、本発明の計量装置として、制御手段に、被計量物を計量した際に、複数のロードセルのそれぞれの出力値の差が一定の値を超えたとき、異常と判断して警告するスパンチェック機能を設けたことにより、使用者等はスパンチェックを行って警告されない際は、何れのロードセルも良好であることを確認できる。一方、何れかのロードセルのスパン出力が不良となった場合にはスパンチェックにおいて警告されるので、この不良状態を使用者等が確認でき、この場合には、現地検定を行ったり、製造メーカ等にメンテナンスを依頼するなど対処することで、各ロードセルが正常な状態に修復することが可能となる。これにより、信頼性が向上する。
【００５８】
また、本発明の計量装置として、スパンチェックを行う際に載台上の被計量物の位置に起因する偏荷重を検出する偏荷重検出手段を設け、制御手段に、前記偏荷重検出手段からの偏荷重の情報に基づいて、載台上の被計量物の位置を変更するよう警告する載置位置チェック機能を設けたことにより、載台上の被計量物を載せた位置が不適であり、スパンチェックが不正確となることを防止することができ、スパンチェックの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明の実施の形態に係るロードセルおよびロードセルユニット、並びにこれを用いた計量装置について図面に基づき説明する。
図１（ａ）は本発明の実施の形態１、２に係るロードセルの正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線矢視側面断面図である。
【００６０】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、ロードセル１は、恒弾性材料により形成されてなる起歪体２に歪ゲージ３が貼り付けられて構成されている。以下の実施の形態では、起歪体２の恒弾性材料として、エリンバーが用いられているが、これに限るものではなく、Ｎｉ−ＳＰＡＮ−Ｃ（商標）等を用いてもよい。また、この実施の形態では、起歪体２は、一方側（例えば、図１（ａ）に示すように、正面視して左側）に、負荷が作用する荷重受部２ａが形成され、他方側（図１（ａ）に示すように、正面視して右側）に、所定位置に固定される固定部２ｂが形成されている。また、起歪体２は、側面視して上部と下部とに厚み方向に貫通する複数の貫通孔２ｃがそれぞれ形成されているとともに（この実施の形態では、上部と下部とにそれぞれ幅方向に貫通する３つの貫通孔２ｃが横方向につながるように形成されている）、正面視して、これらの上部と下部との貫通孔２ｃの間に、幅方向に対して中心となる箇所に薄肉の薄肉部２ｄが形成されている。そして、この薄肉部２ｄの両面にそれぞれ複数枚の歪ゲージ３（この実施の形態では剪断型歪ゲージ）が貼り付けられて、前記複数枚の歪ゲージ３が接続されてブリッジ回路が形成されている。また、この実施の形態１では、全ての歪ゲージ３が同じ材料、たとえばコンスタンタン（Ｃｕ−Ｎｉ合金）のものが用いられている。また、薄肉部２ｄにおいて歪ゲージ３に近接して温度センサ４が貼り付けられている。なお、図示しないが、歪ゲージ３や温度センサ４が配設される箇所は樹脂で覆われたり、カバーで覆われたりして、直接には外気に触れないように配設されている。
【００６１】
上記構成によれば、起歪体２を恒弾性材料により構成したので、ロードセル１における起歪体２のヤング率の温度変化を最小限に抑えることができて、起歪体２の過渡温度特性の影響を最小限に抑えることができる。具体的には、例えば恒弾性材料の代表例としてのエリンバーを用いることで、（表４）に示すように、起歪体２のヤング率の温度係数（温度変化率）を約１０ｐｐｍ／℃程度に抑えることができる。このように、起歪体２が恒弾性材料なので、歪を検出する薄肉部２ｄの断面内部と表面との間に温度差が生じても、ヤング率の温度変化は１０ｐｐｍ／℃以内と小さく、問題視する必要がなくなる。
【００６２】
【表４】
2008256421.tif 000007
【００６３】
つまり、仮に、過渡温度変化時に起歪体２の歪検出部分の断面全体の平均ヤング率に対応する温度と、起歪体２の表面温度との差が０．２℃あった場合でも、起歪体２に起因する温度補正による誤差が、１０ｐｐｍ／℃×０．２℃＝２ｐｐｍ（１／５０００００）しか生じないことになる。
【００６４】
また、上記のように、歪ゲージ３としてコンスタンタン（Ｃｕ−Ｎｉ合金）（ゲージ率の温度係数：約＋１００ｐｐｍ／℃）を使用した場合でも、ロードセル１全体の温度感度特性は１０＋１００＝１１０ｐｐｍ／℃となり（表２、表５参照）、起歪体の材料として合金鋼を用いた場合の３８０ｐｐｍ／℃の約１／３．７、アルミ合金を用いた場合の６５０ｐｐｍ／℃の１／６となり、精度を大幅に向上させることができる。
【００６５】
【表５】
2008256421.tif 000008
【００６６】
しかも、歪ゲージ３のゲージ率の温度変化については、起歪体２の表面温度のみに影響されるので、上記のように歪ゲージ３に近接した位置に温度センサ４を設置しておけば、歪ゲージ３の温度変化に追従して温度補正が十分可能となり、ロードセル１全体の温度感度の過渡特性が向上する。つまり、歪ゲージ３と温度センサ４とが離れて配設されていると、過渡温度変動が大きい場合に歪ゲージ３と温度センサ４の測定箇所との温度に差（温度勾配による差）を生じるおそれがあり、この場合には、温度センサ４による補正が不正確となるが、上記構成によれば、歪ゲージ３に近接した位置に温度センサ４を設置しているので、このような不具合を生じない。なお、温度センサ４に代えて、温度補償用抵抗を配設してブリッジ回路に接続してもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態１では、全ての歪ゲージ３として同じ材料のもの（たとえばコンスタンタン（Ｃｕ−Ｎｉ合金））を用いてブリッジ回路を形成したが、これに限るものではない。すなわち、本実施の形態２では、ブリッジ回路を形成する複数の歪ゲージ３として、ゲージ率の温度係数が正の歪ゲージと負の歪ゲージとを組み合わせて接続する。例えば、４枚の歪ゲージ３によりブリッジ回路を形成し、これらの４枚の歪ゲージ３のうち、２枚はコンスタンタン（Ｃｕ−Ｎｉ合金）（ゲージ率の温度係数：約＋１００ｐｐｍ／℃）、２枚はカルマ（商標）（Ｎｉ−Ｃｒ合金）（例えば、ゲージ率の温度係数：約−１５０ｐｐｍ／℃のもの）を使用する。なお、カルマについては、熱処理方法により、ゲージ率を異ならせる（制御する）ことができ、上記の場合には、ゲージ率の温度係数が約−１５０ｐｐｍ／℃のものを用いた場合を示している（前記表５参照）。
【００６８】
この構成によれば、ゲージ率の温度変化率（温度係数）はトータルとして１００−１５０＝約−５０ｐｐｍ／℃となり、ロードセル１の温度感度特性は１０−５０＝−４０ｐｐｍ／℃とさらに小さくなるので、最終的に温度感度補正する温度センサ４の補正値が小さくなり、ロードセル１全体の温度感度の過渡特性がさらに向上する。
【００６９】
なお、これに限るものではなく、本実施の形態２の変形例として、例えば８枚の歪ゲージ３のうち、５枚のコンスタンタンと、３枚のカルマとを用いるなど、コンスタンタンとカルマとの枚数の比を３：２に近づけることで、ゲージ率の温度変化やロードセル１の温度感度特性をさらに小さくすることが可能である。
【００７０】
なお、起歪体２はこの形状に限るものではなく、例えば、ロバーバル機構からなる片持ち平行ビーム形で曲げ歪を検出するもの（後述するロバーバルブロック１１と同様な形状のもの）を用いてもよい。
【００７１】
また、上記のように、起歪体２として恒弾性材料を用いて、ヤング率の温度変化を最小限に抑え、かつ、ブリッジ回路の歪ゲージ３のゲージ率の温度変化を最小限に抑えることにより、最終的に温度感度補正する温度センサ４の補正値が小さくなる。このように、温度センサ４による補正量が小さいと、温度センサ４と歪ゲージ３との温度差が比較的大きくても、影響度合いが小さく済むので、温度センサ４を歪ゲージ３から若干離れた場所、例えば、制御用のプリント基板などに配置でき、設計上の自由度が向上する利点もある。また、温度センサ４を歪ゲージ３が貼られた薄肉部２ｄ等に貼り付けた場合に、温度センサ４の収容ケース等の剛性によっては、起歪体の歪特性に悪影響を与えるおそれがあるが、このような不具合を防止できる利点もある。
【００７２】
ところで、前記ロードセル１をいわゆるワンポイントロードセルとして用いる場合、所定位置に固定された固定部材５に、前記ロードセル１の起歪体２の固定部２ｂを固定し、起歪体２の荷重受部２ａに載台６を直接取り付けることで計量装置を構成することができる。しかしながら、起歪体２をなす恒弾性材料は、単価が高い上に、冷間圧延や熱処理費用の加工費が高く、その他、加工性が悪いための加工費増加等を招きやすいので、ワンポイントロードセル等のロードセルとして、上記実施の形態１、２の恒弾性材料からなる起歪体２を備えたロードセル１を単に置き換えて配設した場合、ロードセル１として大きな体積のものが必要となって極めて高価となり、多大なコストアップを招いてしまう。
【００７３】
これに対処したものが、図２、図３に示す本発明の実施の形態３に係るロードセルユニットである。図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係るロードセルユニットの左側面図および正面図、図３は同ロードセルユニットの斜視図であり、図４はこのロードセルユニットを備えた計量装置の簡略的な部分切断正面図である。
【００７４】
図２、図３における１０は、本発明の実施の形態に係るロードセルユニットで、いわゆるブロック状平行ビーム型のロバーバル機構からなるロバーバルブロック１１の内部に、小型の前記ロードセル１を組み込んだ構成とされている。詳しくは、ロバーバルブロック１１は、上下に平行なビーム部１１ａ，１１ｂと固定部１１ｃと荷重受部１１ｄとが薄肉部１１ｆを介して一体的に接続されて構成されてなり、ロバーバルブロック１１の内部の空間部１１ｇに、小型のロードセル１を組み込んだ構成とされている。
【００７５】
ロバーバルブロック１１は、例えば、アルミ合金などで押し出し成形又は機械加工したものが使用されている。そして、ロバーバルブロック１１の固定部１１ｃの内壁部に、ロードセル１における起歪体２の固定部２ｂをボルト１８などにより固定している。
【００７６】
また、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄには、この荷重受部１１ｄの両側面から、ロバーバルブロック１１の内部の空間部１１ｇにおける上方寄り側に延びてロバーバルブロック１１の厚み方向につながる、平面視略コ字形状の支持アーム１２が固定されている。また、この支持アーム１２における、ロバーバルブロック１１の空間部１１ｇに内に突出した部分の厚み方向中間部から下方に突出するように、荷重受部１１ｄに作用する荷重を支持アーム１２を介して伝達する負荷金具１３が取り付けられている。さらに、この負荷金具１３からの荷重が、上下に球面部が形成された円柱状のロッカーピン１４を介して、ロードセル１の荷重受部２ａに作用するように配設されている。
【００７７】
なお、ロッカーピン１４の上面球面部分と下面球面部分とに当接する負荷金具１３の当接面とロードセル１の荷重受部２ａの当接面とは、それぞれ平面形状とされ、負荷金具１３とロードセル１の荷重受部２ａとの荷重の負荷位置（荷重点）を鉛直方向に一致させるよう構成されている。また、負荷金具１３の下部（ロッカーピン１４の上面球面部分が当接する負荷金具１３の当接面の外周部）はその外周部分が下方に延びる鍔形状とされ、また、ロードセル１の荷重受部２ａにおけるロッカーピン１４の下面球面部分が当接する当接部分の外周部はロッカーピン１４の直径よりも若干太径の孔部が形成され、この孔部の一部に収容されたＯリング１５がロッカーピン１４の下部に接触する状態でロッカーピン１４が配設されている。また、ロッカーピン１４の上部が、負荷金具１３の下面部の鍔形状部分から離脱することを防止すべく、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄが過度に上方に移動することを阻止する上向きストッパ（ボルトを加工して形成したもの）１６がロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄの下部にねじ込まれており、その先端部がロードセル１の荷重受部２ａの下面部近傍箇所に突出されている。
【００７８】
このロードセルユニット１０は、例えば、図４に示すようにして計量装置２０に組込まれる。すなわち、図４に示すように、計量装置２０の基台部２１上において立設して配設された支持部２２上に、ロードセルユニット１０におけるロバーバルブロック１１の固定部１１ｃがボルト（図示せず）等により固定され、ロードセルユニット１０におけるロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄ上に、被計量物が載せられる載台２３の支持フレーム２３ａが固定されている。
【００７９】
なお、載台２３の四隅部分から下方に延びるようにそれぞれ過負荷防止ボルト２４が配設され、載台２３上に、秤量よりも大きい荷重の被計量物が載せられた場合や、載台２３上において偏った箇所に被計量物が載せられた場合などに、過負荷防止ボルト２４の下端部が計量装置２０の基台部２１に当接して、過大な荷重や、過大な偏荷重がロードセルユニット１０に作用することを防止している。なお、この実施の形態では、図４に示すように、ロードセルユニット１０の中心部と載台２３の中心部とがほぼ一致するように配設されている。
【００８０】
また、基台部２１の四隅部に取り付けられた脚部２５は上下位置を調節可能に構成されており、基台部２１の一部から横に突出された部分に保持された水準器２６を見ながら、計量装置２０が良好な水平姿勢に設置できるようになっている。
【００８１】
上記構成により、被計量物の鉛直荷重は、一定の割合でその大部分が、負荷金具１３、ロッカーピン１４等を介してロードセル１に作用してこのロードセル１が負担し、残り（後述する荷重分担率の割合）の鉛直荷重はロバーバルブロック１１が負担する。さらに、荷重を受ける載台２３の任意位置に負荷された場合に生じる曲げ、捩りモーメントはロバーバルブロック１１が負担する。
【００８２】
上記構成によれば、ロバーバル機構であるロバーバルブロック１１の内部に、ロードセル１を組み込むことで、材料単価や加工費が高い恒弾性材料からなる起歪体２を備えたロードセル１として小型のものを用いることができて、製造コストなどのコストアップを抑えることができる。
【００８３】
また、ロードセル１を、ロバーバル機構からなるロバーバルブロック１１の内部に組込むことで、ロードセルユニット１０に対して負荷が作用した際に、仮にこの負荷に横荷重や曲げや捩れなどの非鉛直荷重が含まれていたとした場合でも、前記非鉛直荷重がロバーバルブロック１１により受けられ、ロードセル１には非鉛直荷重が除かれた鉛直荷重だけが良好に作用し、高精度に計量することが可能となる。
【００８４】
なお、上記実施の形態３では、ロードセル１をロバーバルブロック１１の固定部１１ｃ側に取り付けた場合を述べたが、これに限るものではない。すなわち、これに代えて、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄ側にロードセル１を取り付け、負荷金具１３やロッカーピン１４の機構をロバーバルブロック１１の固定部１１ｃ側に設け、荷重が負荷した際に、ロードセル１に対して上向きに力が作用するように配置してもよい。
【００８５】
次に、図５は本発明の実施の形態４に係るロードセルユニット１０を示す斜視図である。図５に示すように、このロードセルユニット１０は、前記実施の形態３に係るロードセルユニット１０の構成に加えて、ロードセルユニット１０におけるロバーバルブロック１１の薄肉部１１ｆ、またはその近傍箇所に、ロバーバルブロック１１の温度を検出する温度センサ１７が取り付けられている。
【００８６】
この構成において、このロードセルユニット１０が用いられた計量装置２０の載台２３（図４参照）に被計量物が載せられると、ロバーバルブロック１１において、ロードセルユニット１０の荷重負荷時における鉛直変位分の撓みが発生し、その撓みに相当する反力が、いわゆる計量したい荷重に対する荷重分担率となり、ロバーバルブロック１１によりこの荷重分担率分の荷重が受けられる。したがって、この荷重分担率に相当する荷重が計量精度を阻害しないように、かつ荷重を受ける載台２３の任意位置に負荷された場合に生じるロバーバルブロック１１への曲げ、捻りモーメントに十分耐える強度を有するようにロバーバルブロック１１の寸法が決定される。
【００８７】
しかしながら、ユーザーの要求で載台２３の寸法を大きくした場合は、被計量物の置かれる位置が載台２３の片隅に偏った場合にロバーバルブロック１１に対して大きな曲げモーメントまたは捩りモーメントが作用することがあり得る。その場合にはロバーバルブロック１１、特にその薄肉部１１ｆの板厚寸法を大きくする必要性があるが、薄肉部１１ｆの板厚寸法を大きくすると、ロバーバルブロック１１が同一荷重に対して撓み難くなるから、結局ロバーバルブロック１１の荷重分担率が増加することとなる。
【００８８】
仮に、ロバーバルの荷重分担率を３％としなければならない場合を想定した場合、前記ロードセルユニット１０を用いた計量装置２０が、秤量１０ｋｇ、目量１ｇ（すなわち、１／１０，０００の計量精度）の秤として使用される場合を例にとると、標準分銅で校正する際はロードセルユニット１０全体で校正され、負荷特性的には荷重をロードセル１が殆ど（９７％）分担するので、ロバーバルブロック１１の負荷特性に関しては、例えば直線性が０．０５％程度であっても、ロードセルユニット１０全体に及ぼす影響は０．０５％×３％＝０．００１５％（１／６７，０００）なので、１目量の１／６．７ほどの影響しかない。
【００８９】
しかしながら、温度感度の過渡特性については、比較的大きな影響を受ける場合がありえる。
すわなち、この計量装置２０の使用場所の温度分布が一定であれば、ロードセル１とロバーバルブロック１１（薄肉部１１ｆも含めて）とが同一温度なので、ロードセル１に設けられた温度センサ４で検出された温度によって温度感度補正され、必要な計量精度以内に収めることができる。しかし、温度の過渡状態時には、ロバーバルブロック１１の薄肉部１１ｆは周囲温度に敏感に反応するが、ロードセル１に設けられた温度センサ４（つまり、ロードセル１の歪ゲージ３の貼付部周辺位置）は、通常外気に直接触れないように配置され（例えば、上記したように、樹脂で覆われたり、カバーで覆われたりする）、かつ、ロードセル１の起歪体２の熱容量に影響を受けるため、ロバーバルブロック１１の薄肉部１１ｆの温度と大きな差を生じることがある。
【００９０】
仮に、ロバーバルブロック１１の薄肉部１１ｆとロードセル１の歪ゲージ３の貼付箇所との温度差が５℃あった場合は、ロバーバルブロック１１の材料であるアルミ合金のヤング率の温度係数が約５５０ｐｐｍ／℃だから、単に、ロバーバルブロック１１を含めたロードセルユニット１０全体の温度が、前記ロードセル１の歪ゲージ３の貼付箇所に配設した温度センサ４で検出した温度であるとみなして校正した秤量値では、５５０ｐｐｍ／℃×５℃×３％＝８２．５ｐｐｍ＝１／１，２０００となり、比較的大きな誤差を生じる。
【００９１】
したがって、この問題に対処すべく、本実施の形態ではロバーバルブロック１１の薄肉部１１ｆの近傍に、ロバーバルブロック１１の温度を検知する温度センサ１７を取り付けて、その温度情報をも含めて、ロバーバルブロック１１の荷重分担率分の温度感度補正を行って、ロードセル１の温度感度補正値を再補正する。ただし、もともと荷重分担率が３％程度であり、その影響は相対的には少ないので、ロバーバルブロック１１に取り付ける温度センサ１７の検出温度精度はかなりおおまかなものでも十分再補正するに足る温度情報を与えることが可能である。したがって、必ずしも各薄肉部１１ｆの温度を正確に測定する必要はなく、図５において仮想線で示すように、ロバーバルブロック１１の適当な箇所に温度センサ１７を貼り付けてロバーバルブロック１１の温度を検出してもよい。
【００９２】
ところで、上記実施の形態３、４においては、計量装置２０（ロードセルユニット１０）において、１つ（単体）のロードセル１０を用いた構成とされている。このような１つのロードセル１を用いて、大秤量で、極めて小さな荷重から、最大秤量までの全ての領域で、小さな目量で極めて高精度の計量装置を実現しようとすると、ロードセルを構成する起歪体や歪ゲージの選定をさらに厳密に行わなければならなくなるとともに、ＡＤコンバータの精度等として極めて高度なものが求められるため、極めて高価格となり、また、これらの一部に少しでも不良要因があると、高精度に保たれずに十分な信頼性が得られないことがある。
【００９３】
これに対処するものとして、次に述べる実施の形態５では、図６、図７に示すように、大秤量のロードセル１と小秤量のロードセル３０とを、ロバーバル機構からなるロバーバルブロック１１に組付けたロードセルユニット４０を用いている。なお、実施の形態３、４と同機能の構成要素には同符号を付す。
【００９４】
ここで、大秤量のロードセル１としては、前記実施の形態１〜４のロードセル１と同機能のもので、例えば、秤量６０ｋｇ（定格容量１２０ｋｇ）、目量１０ｇ（精度１／６０００）のものを用いる。また、小秤量のロードセル３０としては、例えば、秤量１０ｋｇ（定格容量２０ｋｇ）、目量１ｇ（精度１／１００００）の、いわゆる平行ビーム式のもの、すなわち、上下に平行なビーム部３１ａ，３１ｂと固定部３１ｃと荷重受部３１ｄとが薄肉部３１ｆを介して一体的に接続された起歪体３１が用いられ、この起歪体３１の各薄肉部３０ｆの表面に歪ゲージ３２が貼り付けられて、これらの歪ゲージ３２によりブリッジ回路が形成されている。また特に、この小秤量のロードセル３０の起歪体３１も、恒弾性材料から構成されている。
【００９５】
そして、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに、ボルト３３で固定されたロードセル取付ブラケット３４を介して、小秤量ロードセル３０の固定部３１ｃがボルト３５等で、ロバーバルブロック１１内に貫通孔１１ｈを通して突入するような姿勢で、固定されている。また、小秤量ロードセル３０の荷重受部３１ｄと大秤量のロードセル１の荷重受部２ａとが上下に対向するように配置され、これらの荷重受部３１ｄ、２ａ間に上下に球面部を有するロッカーピン１４が当接されて支持された状態で介装されている。そして、これにより、平面視して、各ロードセル３０、１の荷重点３０ａ、１ａが一致し（すなわち鉛直方向に一致し）、かつ、荷重が、小秤量ロードセル３０から大秤量ロードセル１にロッカーピン１４を介して鉛直方向に伝達するように配置されている。
【００９６】
また、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄには、その両側面に取り付けられた取付アーム３６を介してボルトからなるストッパ３７が、小秤量ロードセル３０の荷重受部３１ｄに上方から対向し、かつその隙間を位置調整可能な状態で取り付けられている。ここで、このストッパ３７の軸心も、各ロードセル３０、１の荷重点３０ａ、１ａと一致するように配設されている。そして、小秤量ロードセル３０の秤量（または定格容量）よりも大きな荷重が、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに作用した場合には、小秤量ロードセル３０の荷重受部３１ｄが、ロッカーピン１４と同一鉛直線上に位置するこのストッパ３７に接触し、このストッパ３７および、このストッパ３７が当接する小秤量ロードセル３０の荷重受部３１ｄを介して荷重が、ロッカーピン１４側に伝達されて、定格容量よりも大きな荷重が小秤量ロードセル３０に作用しないようセットされている。
【００９７】
また、別途設けられた制御部（図示せず）により、小秤量（０〜１０ｋｇ）の計量範囲内においては、小さい目量で荷重を測定できる小秤量のロードセル３０で測定した値をロードセルユニット４０の計量値として採用し、前記小秤量よりも大きな大秤量（１０〜６０ｋｇ）の範囲では大きい目量の大秤量ロードセル１で測定した値をロードセルユニット４０の計量値として切り換えて、採用する。そして、制御部は、計量した値に応じて、小秤量のレンジと、大秤量のレンジとを切り換えて表示する。
【００９８】
上記構成において、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに負荷された荷重は、小秤量ロードセル３０、ロッカーピン１４、大秤量のロードセル１の順に負荷される。小秤量（０〜１０ｋｇ）の計量範囲では、ストッパ３７が小秤量ロードセル３０の荷重受部３１ｄに当接することは無く、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに負荷された荷重が、そのまま、小秤量ロードセル３０と大秤量のロードセル１とに作用して同一負荷となる。したがって、各ロードセル３０、１の出力を比較した場合、当然ながら小秤量ロードセル３０の方が大秤量のロードセル１よりも大きな出力を得られて、計量精度も高い。
【００９９】
一方、計量範囲（０〜１０ｋｇ）を超えると、ストッパ３７が小秤量ロードセル３０の荷重受部３１ｄに当接し、これにより、小秤量ロードセル３０の秤量（１０ｋｇ）を超えた荷重はロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄからストッパ３７および小秤量ロードセル３０の荷重受部３１ｄ、ロッカーピン１４を介して、大秤量のロードセル１の順に伝達される。すなわち、計量範囲１０ｋｇ〜６０ｋｇでは、大秤量のロードセル１によって計量された値が表示される。
【０１００】
これにより、小さい秤量の計量範囲において特に高精度で計量することができる。また、上記構成により、荷重が小秤量ロードセル３０の秤量以上に増加しても、小秤量ロードセル３０の薄肉部３１ｆには定格荷重以下もしくは近傍の荷重しか作用しないため、いわゆる小秤量ロードセル３０の過負荷による損傷や、過負荷状態から荷重が大きく減少する際に発生するヒステリシスの悪影響などが発生せず、信頼性を向上させることができる。
【０１０１】
また、上記実施の形態によれば、各ロードセル３０、１の荷重点３０ａ、１ａおよびストッパ３７からの荷重点が鉛直方向に一致するように配置されているので、小秤量ロードセル３０やストッパ３７からの荷重が大秤量のロードセル１に対して荷重点３０ａ、１ａを通る鉛直方向に作用し、この結果、横荷重や曲げや捩れなどの力が大秤量のロードセル１に作用することを防止できて高い計量精度を維持できる。すなわち、複数のロードセルを組み合わせるように配設した場合に、平面視して荷重点が異なる（すなわち、鉛直方向に対して一致しない）ように配設されていた場合には、ロードセル間において、力が横方向にずれて作用するので、横荷重や曲げや捩れなどの力が発生して計量精度を低下させるおそれがあるが、本実施の形態ではこのような不具合を生じない。
【０１０２】
しかも、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄ側に小秤量のロードセル３０の秤量よりも過大な荷重が負荷された場合には、小秤量のロードセル３０の秤量よりも過大な荷重は、ストッパ３７を介して、この鉛直方向真下に配置される小秤量のロードセル３０の荷重受部３１ｄ（荷重点３０ａ）およびロッカーピン１４を介して、ロードセル１の荷重点１ａに負荷されて伝達されるので、大秤量のロードセル１により正確に計量することができる。
【０１０３】
なお、上記の実施の形態５等では、小秤量ロードセル３０が大秤量のロードセル１に対して相対的に上方となるように配置され、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに負荷された荷重が、小秤量ロードセル３０やストッパ３７から大秤量のロードセル１に上方から作用するように構成されているが、これに限るものではなく、図８に示すように、小秤量ロードセル３０が大秤量のロードセル１よりも下方となるように配置し、大秤量のロードセル１の荷重受部２ａに取り付けた、側面視して矩形枠状の連結金具３８、および連結金具３８の下面部上に載せた荷重伝達金具３９を介して、大秤量のロードセル１により、小秤量ロードセル３０の荷重受部３１ｄを引き上げるような力が作用するように配置してもよい（実施の形態５の変形例）。
【０１０４】
また、上記実施の形態５では、何れのロードセル１、３０もその起歪体２、３２を恒弾性材料で形成した場合を述べたが、これに限るものではなく、必要に応じて、一方のロードセルの起歪体だけを恒弾性材料で形成してもよい。例えば、小秤量ロードセル３０の起歪体３２のみを恒弾性材料で形成し、大秤量ロードセル１の起歪体２については、アルミ合金や鋼合金を用いることで、特に、小秤量ロードセル３０の秤量内範囲において精度の高い計量を行うことが可能となる。
【０１０５】
さらに、図９に示す実施の形態６のように、大秤量のロードセル１と小秤量のロードセル３０とに加えて、さらに、秤量がこれらの中間である中秤量のロードセル５０を追加して、秤量範囲に応じて、その出力を切り換えるよう構成してもよい。
【０１０６】
例えば、小秤量（０〜１０ｋｇ）領域では小秤量のロードセル３０の出力に基づいて表示するようにして目量１ｇを実現し、中秤量（１０ｋｇ〜２０ｋｇ）領域では中秤量のロードセル５０の出力に基づいて表示するようにして目量２ｇを実現し、大秤量（２０ｋｇ〜６０ｋｇ）領域では大秤量ロードセル１の出力に基づいて表示するようにして目量１０ｇを実現し、いわゆる３段階レンジ切り替え計量方式に対応する高精度の計量装置（デジタルロードセルユニット）を実現できる。通常、この例では各ロードセル３０、５０、１の定格容量は２０ｋｇ、４０ｋｇ、１２０ｋｇを採用する。
【０１０７】
すなわち、図９に示すように、前記の小秤量のロードセル３０、大秤量ロードセル１に加えて、同等な構造の中容量の起歪体５１を備えた中秤量のロードセル５０の固定部５１ａを、ロードセル取付ブラケット３４を介して、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに固定し、中秤量のロードセル５０の荷重受部５１ｂには連結板５３を固定し、この連結板５３の他端に、小秤量のロードセル３０の固定部３１ｃを固定する。小秤量のロードセル３０の荷重受部３１ｄに形成した凹部にロッカーピン１４の上面の球面部を挿入して当接させ、ロッカーピン１４の下面の球面部を大秤量ロードセル１の荷重受部２ａにより下方から支持する。
【０１０８】
また、この実施の形態においては、連結板５３を通して中秤量のロードセル５０の荷重受部５１ｂにストッパ５４が取り付けられており、このストッパ５４の先端が、小秤量のロードセル３０の荷重受部３１ｄに上方から対向するように配設されている。そして、小秤量の計量範囲（１０ｋｇ）を超え、かつ、小秤量のロードセル３０の定格容量以内の荷重では、前記ストッパ５４が、小秤量のロードセル３０の荷重受部３１ｄに上方から当接するように取り付けられている。なお、このストッパ５４は、中秤量のロードセル５０に連結板５３を固定するボルトを兼用している。
【０１０９】
また、この実施の形態においても、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄにストッパ３７が、中秤量のロードセル５０の荷重受部５１ｂに上方から対向し、かつその隙間を位置調整可能な状態で取り付けられている。ここで、各ロードセル５０、３０、１の荷重点５０ａ、３０ａ、１ａと、ストッパ３７、５４の軸心とは鉛直方向に全て一致するように（ロッカーピン１４と同一鉛直線上）配設されている。また、中秤量の計量範囲（２０ｋｇ）を超え、かつ、中秤量ロードセル５０の定格容量以内の荷重がロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに作用した際には、ロッカーピン１４と同一鉛直線上に配置されたこのストッパ３７が、中秤量のロードセル５０の荷重受部５１ｂに上方から当接して、定格容量よりも大きな荷重が中秤量のロードセル５０に作用しないようセットされている。
【０１１０】
この構成においては、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに負荷された荷重は、基本的に、ロバーバルブロック１１から、中秤量のロードセル５０、連結板５３、小秤量のロードセル３０、ロッカーピン１４、大秤量ロードセル１の順に伝達される。
【０１１１】
小秤量（０〜１０ｋｇ）の計量範囲では何れのロードセル５０、３０、１に対しても同一負荷だから、各ロードセル５０、３０、１の出力を比較した場合、当然小秤量のロードセル３０の方が大きな出力を得て、計量精度も高い。
【０１１２】
小秤量の計量範囲（０〜１０ｋｇ）を超え、かつ、中秤量のロードセル５０の秤量以内の荷重では、小秤量のロードセル３０の変形により、連結板５３および中秤量のロードセル５０の荷重受部５１ｂから下方に突出するように取り付けられたストッパ５４が、小秤量のロードセル３０の荷重受部３１ｄに当接し、これにより、小秤量の計量範囲（０〜１０ｋｇ）を超えた荷重は、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄから、中秤量のロードセル５０、ストッパ５４、小秤量のロードセル３０の荷重受部３１ｄ、ロッカーピン１４、大秤量ロードセル１の順に伝達される。この中秤量の計量範囲（１０ｋｇ〜２０ｋｇ）では中秤量のロードセル５０も大秤量ロードセル１も同一負荷だから、各ロードセル５０、１の出力を比較した場合、当然、中秤量のロードセル５０の方が大きな出力を得て、計量精度も高い。
【０１１３】
中秤量の計量範囲（１０〜２０ｋｇ）を超え、かつ、大秤量のロードセル１の秤量以内の荷重では、中秤量のロードセル５０の変形により、ストッパ３７が、中秤量のロードセル５０の荷重受部５１ｂに上方から当接し、これにより、荷重が中秤量の計量範囲（１０ｋｇ〜２０ｋｇ）を超えた場合には、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに負荷された荷重は、ロバーバルブロック１１から、ストッパ３７、中秤量のロードセル５０、連結板５３、小秤量のロードセル３０、ロッカーピン１４、大秤量ロードセル１の順に伝達される。この大秤量ロードセル１では２０ｋｇを超えて６０ｋｇまでの領域を計量する。
【０１１４】
各ロードセル５０、３０、１の計量範囲を超えた負荷は各ロードセル５０、３０、１の定格容量以下でストッパ５４やストッパ３７に当接するから、各ロードセル５０、３０、１のいわゆる過負荷による損傷や、過負荷状態から荷重が大きく減少する際でのヒステリシスの悪影響などが発生しない。また、計量範囲を超えた負荷は、ストッパ５４やストッパ３７に当接した、ロードセル５０の荷重受部５０ａや、ロードセル３０の荷重受部３１ｄ（荷重点３０ａ）を通して真下に作用し、さらにこの真下に配置されたロッカーピン１４を介して、ロードセル１の荷重点１ａに負荷されて伝達されるので、大秤量のロードセル１（または中秤量のロードセル３０）により正確に計量することができる。
【０１１５】
なお、この実施の形態においても、すべてのロードセル５０、３０、１の起歪体２、３１、５１を恒弾性材料で形成してもよいが、これに限るものではなく、必要に応じて、一部のロードセルの起歪体だけを恒弾性材料で形成してもよい。
【０１１６】
ところで、１０００目量を超えるロードセル式の計量装置においては、計量装置の製造調整場所と設置場所（使用場所）とが異なる場合、双方の場所の重力加速度の差を計量値として補正して製造者から指定された重力加速度の地域に出荷される。しかし、高精度の計量装置では設置場所（使用場所）の重力加速度を厳密に指定しなければならないため実用的でないし、誤って重力加速度の異なる場所で使用した場合にはスパン誤差を生じる。
【０１１７】
このため、計量法では、６０００目量を超えるロードセル式の特定計量器は、使用場所での検定を義務付けている。あるいは、重力加速度補正を自動的にすることが可能な自己補正機構を計量装置に設けていれば調整場所（多くは製造者の工場）で検定を受けることができる。
【０１１８】
一般に現地での検定作業は検定所への申請業務等が伴うので、販売者やユーザの手間が掛かる。上記したように、計量法では、６０００目量を超えるロードセル式の特定計量器は、使用場所での検定が必要であるにもかかわらず、現地での検定作業は、積極的には利用されない場合が多く、電子天秤においては、内蔵校正分銅を自己補正機構として採用することが多くみられる。すなわち、上記したロードセルユニット、並びにロードセル式の計量装置において、重力加速度補正をする自己補正機構を備えることで、使用場所での検定を受けなくても済み、販売者やユーザの手間を省くことができる。
【０１１９】
本発明の以下の実施の形態では、上記したロードセルユニット、並びにロードセル式の計量装置において、重力加速度補正をする自己補正機構を備えたものである。
図１０は、重力加速度の自己補正機構を備えたロードセル式の計量装置を簡略的に示した正面図である。図１０に示すように、この計量装置６０には、上記実施の形態５におけるロードセルユニット４０を備えており、ロードセルユニット４０においては、大秤量のロードセル１と小秤量のロードセル３０とが、ロバーバル機構からなるロバーバルブロック１１に組付けられ、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄの上方に、被計量物が載せられる載台６１が取り付けられている。なお、実施の形態３、４と同機能の構成要素には同符号を付す。
【０１２０】
また、重力加速度の自己補正機構７０として、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄから側方に突出するように固定された固定部材としてのハンガー７１と、このハンガー７１に対して載せ降ろしされる自己補正用錘７２と、この自己補正用錘７２をハンガー７１に対して載せ降ろしする錘係脱手段７３とが設けられている。錘係脱手段７３は、ロバーバルブロック１１の固定部１１ｃが固定されて支持された基台６２の、ロバーバルブロック１１とは反対側に固定された固定アーム７４と、この固定アーム７４の上端に設けられた回転支持軸７６を中心として揺動自在の揺動アーム７５と、この揺動アーム７５の中間部に取り付けられた摺動ローラ７７と、この摺動ローラ７７に下方から摺接する錘昇降用カム７８と、この錘昇降用カム７８を回転する図示しない回転モータとからなる。
【０１２１】
そして、揺動アーム７５の先端に形成されたＶ状溝７５ａに、自己補正用錘７２の保持軸７２ａが載せられ、前記回転モータを駆動させて錘昇降用カム７８を回動させることで、自己補正用錘７２が、ハンガー７１に載った状態（詳しくは、ハンガー７１に形成されたＶ状溝７１ａに載った状態）と、ハンガー７１から離反して、揺動アーム７５により保持された状態とに切り換えられる。なお、自己補正用錘７２は例えば３〜５ｋｇの、小秤量のロードセル３０に対応した計量範囲（０〜１０ｋｇ）のものが用いられている。また、通常の計量時には、自己補正用錘７２がハンガー７１から離反して、自己補正用錘７２の荷重がロバーバルブロック１１に負荷していない状態で、計量動作が行われる。
【０１２２】
上記構成の自己補正機構７０を備えた計量装置６０は、製造工場の製造調整場所で出荷前の調整時に、所定質量の分銅が載せられて、当該計量装置６０の最大分解能で質量と計量値とのスパン係数が記憶され、図示しない制御部等の記憶部に記憶される。
【０１２３】
そして、このようにスパン調整が行われて、製品として出荷可能な状態となった後に、自己補正用錘７２の荷重が負荷される。つまり、揺動アーム７５が下降するように回転モータが駆動され、自己補正用錘７２がハンガー７１に載せられ、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄに自己補正用錘７２の荷重が負荷される。これにより、小秤量のロードセル３０の出力を用いて自己補正用錘７２が計量され、製造調整場所における小秤量のロードセル３０の最大分解能での出力値（または、対応する計量値）が記憶される。
【０１２４】
この後、計量装置６０が使用場所に設置された段階で、自己補正動作を行う。すなわち、使用場所で再度、自己補正用錘７２をハンガー７１に載せて荷重を負荷させ、小秤量のロードセル３０により、自己補正用錘７２を計量する。この際、前記製造調整場所の重力加速度と、使用場所の重力加速度とに違いがある場合には、自己補正用錘７２は同じ質量であるにもかかわらず荷重（重量）が異なる。したがって、これに対応して、小秤量のロードセル３０による製造調整場所における自己補正用錘７２の計量値（小秤量のロードセル３０の内部分解能での出力値）と、使用場所における計量値（小秤量のロードセル３０の内部分解能での出力値）との比率を算出し、この比率に基づいて小秤量のロードセル３０のスパン補正（質量に対する出力値の傾きの補正：小秤量レンジの校正）を行う。また、同じ使用場所であれば重力加速度は何れのロードセル３０、１に対しても同じように作用するので、この重力加速度の補正と同じ比率で残りの各ロードセル１のスパン補正を行う。これにより、全てのロードセル３０、１の計量値に対して重力加速度を良好に補正することができる。
【０１２５】
このように、小秤量のロードセル３０だけでなく、大秤量のロードセル１の計量値に対しても高精度にスパン補正を行うことができる。また、計量装置６０としては、小秤量ロードセル３０の秤量に対応する質量の自己補正用錘７２だけを備えておればよく、大型の自己補正用錘を有しなくても済むため、計量装置６０のコストアップや大型化を抑えることができる。
【０１２６】
また、この計量装置６０には、図示しない制御部に、被計量物を計量した際に、複数のロードセル３０、１のそれぞれの計量値の差が一定の値を超えたとき、異常と判断して警告するスパンチェック機能が設けられている。例えば、長年にわたって使用されている場合や一定期間毎の検査などに、前記スパンチェックを行うことで、何れのロードセル３０、１も良好に動作していることを確認できるようになっている。
【０１２７】
具体的には、小秤量ロードセル３０により計量できる範囲内で、できるだけ大きな質量、すなわち秤量（１０ｋｇ）に近い質量（９〜１０ｋｇ）の任意の被計量物を載台６１に載せる。そして、この時の小秤量のロードセル３０による内部分解能での計量値と大秤量のロードセル１による内部分解能での計量値とを比較し、その計量値の差（理想的には０）が工場調整時に予め測定しておいた差以内であれば、何れのロードセル３０、１も良好に機能していることを確認できる。
【０１２８】
一方、これらの計量値の差が一定の値を超えたときは、何れかのロードセル１の計量精度が低下しているおそれがあるため、アラームの発信等の警報動作を行う。これにより、使用者等は何れかのロードセル３０、１の計量値（出力）が異常であり、何れかのロードセル３０、１が良好には機能していないと判断できる。そして、この場合には、現地検定を行ったり、製造メーカ等にメンテナンスを依頼するなど対処することで、各ロードセル３０、１が正常な状態に修復することが可能となる。このように各ロードセル３０、１の出力を対比してスパンチェックを行うことにより、各ロードセル３０、１の検査を行うことができ、信頼性が向上する。
【０１２９】
なお、上記のように、被計量物を載台６１に載せた状態で、この時の小秤量のロードセル３０による計量値と大秤量のロードセル１による計量値とを比較し、その差が、殆ど無い場合には、前記補正をした状態のままとするが、予め設定した所定値以内である程度発生した場合には、小秤量のロードセル３０による計量値が正しいとみなし、この計量値と、大秤量のロードセル１による出力値に基づいて大秤量のロードセル１のスパンを再補正するように構成してもよい。また、大秤量のロードセル１に係るスパン係数として、使用場所での使用開始前に実施された重力加速度補正を加味したスパン係数を予め記憶しておき、この記憶されたスパン係数と、小容量レンジ秤のスパン係数（自己補正用錘７２を用いて補正されたスパン係数）とを毎回比較することで、大秤量のロードセル１が安定した精度を保っているかどうかを確認することも可能であり、これらのスパン係数の比が所定範囲より大きくなった場合に、警告動作を行うようにしてもよい。
【０１３０】
また、上記のようにスパンチェック動作を行うに際して、小秤量ロードセル３０の秤量に近い質量の任意の被計量物を載台６１に載せることにより補正動作が適正であるかどうかの確認を行うが、この際、前記被計量物は載台６１の中央に載せる必要がある。つまり、載台６１の中央ではない箇所に前記被計量物を載せると、偏置誤差の悪影響を受けて、小秤量のロードセル３０と大秤量のロードセル１との計量値が信頼性の少ない値となるため、スパンチェックの信頼性が低下する。
【０１３１】
これに対処するものとして、本実施の形態の計量装置６０には、スパンチェックを行う際に載台６１上の被計量物の位置に起因する偏荷重を検出する偏荷重検出手段を設けて、図示しない制御部において、前記偏荷重検出手段からの偏荷重の情報に基づいて、載台６１上の被計量物の位置を変更するよう警告する載置位置チェック機能を設けている。
【０１３２】
具体的には、図１１（ａ）、（ｂ）に簡略的に示すように、ロバーバルブロック１１の上面の中央部に、ロバーバルブロック１１の長手方向軸線に対して±４５°傾いた角度を有する偏荷重検出手段としての歪ゲージ（いわゆる剪断型歪ゲージ）４１を貼り付け、載台６１上の偏荷重によって発生する捻じりモーメント（図１１（ａ）における仮想線部参照）を検出し、また、前記長手方向軸線に沿って中央から等間隔のピッチで左右対称な位置（ロバーバルブロック１１の薄肉部１１ｆの位置に限定されない）に軸線方向に沿って偏荷重検出手段としての歪ゲージ４２（いわゆる曲型歪ゲージ）を貼り付け、載台６１上の偏荷重によって発生する曲げモーメント（図１１（ｂ）参照）を検出することが好ましい。
【０１３３】
この構成によれば、被計量物Ａの載台６１上の重心位置が分かるので、その重心位置が中央部の許容位置内にあるかどうかを判定できる（例えば、特開平８−２４７８３４号公報参照）。この手法を採用することで、被計量物の載台６１上の重心位置が中央部に近いと判断された場合は、継続してスパンチェック動作を行う。一方、載台６１の中央部から離れた位置に被計量物Ａの重心位置がある場合は、被計量物の載せる位置を変更せしめるよう警告を発することで、中央部への移動を促す。これにより、載台６１上の被計量物Ａを載せた位置が不適であり、スパンチェックが不正確となることを防止することができ、スパンチェックの信頼性を向上させることができる。
【０１３４】
なお、上記の実施の形態では、大秤量のロードセル１と小秤量のロードセル３０とを、ロバーバル機構からなるロバーバルブロック１１に組付けたロードセルユニット４０を用いた構成において、小秤量のロードセル３０を小秤量の計量範囲で計量装置（いわゆる秤）として用いた場合を述べたが、これに限るものではなく、小秤量のロードセル３０を、単に自己補正用として、あるいは日常点検するための荷重センサとして用い、実際の計量は大秤量のロードセル１のみで行う構成としてもよい。
【０１３５】
また、上記の実施の形態では、１つのロードセルユニット４０で載台６１全体を支持する構造の場合を述べたが、これに限るものではなく、図１２に示すように、複数のロードセルにより、１つの載台８５を支持するいわゆるマルチロードセル型のロードセル式計量装置８０に適用してもよく、この場合には、自己補正機構は１箇所に設けるだけでよい。
【０１３６】
すなわち、この種のマルチロードセル型のロードセル式計量装置８０の場合には、ロードセルと載台８５との間に、横荷重を逃がす、例えば、上下の球面座８１、８２と鋼球８３とからなる横揺れ機構８４を介装することで、ロードセル側には横荷重の影響を抑えることができる。したがって、例えば、４箇所で支持する場合には、１箇所のみ、前記したと同様な構造の、小秤量のロードセル３０と大秤量のロードセル１とがロバーバルブロック１１に組みつけられているロードセルユニット４０’を配置し、他の箇所は、単に、エリンバーで代表される恒弾性材料からなる起歪体２に歪ゲージ３が貼り付けられた大秤量のロードセル１を配設する。そして、前記１箇所のロードセルユニット４０’にのみ自己補正機構７０’を付加し、この補正機能により得たロードセルユニット４０’に内蔵された大秤量のロードセル１と、単独に設置された他の大秤量のロードセル１とのスパン係数を合わせればよい。
【０１３７】
なお、他の変形例としての図１３においては、ロバーバルブロック１１を基台部９１に固定するための、ロバーバルブロック１１の固定ブラケット９２上に、自己補正用錘７２を昇降自在に支持する錘昇降用機構９３が設けられて自己補正機構９０が構成されている。そして、錘昇降用機構９３において、昇降自在に配設された昇降台９４および昇降アーム９５を下降させることで、自己補正用錘７２が、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄから、前記固定ブラケット９２側まで延設されて固定されたハンガー９６上に載せられることで、自己補正用錘７２による自己補正が可能に構成されている。
【０１３８】
なお、図１３における９７、９８は昇降台９４を昇降させるねじ軸と昇降自在に案内する案内ロッド、９９Ａ、９９Ｂは、昇降台９４や昇降アーム９５の上限位置と下限位置とを検知するリミットスイッチ、１００は、必要時に取り付けられる着脱自在の昇降用ハンドルで、昇降用ハンドル１００を回すことで、昇降台９４や昇降アーム９５を昇降させて、自己補正用錘７２を昇降させるよう構成されている。
【０１３９】
この構成では、ロバーバルブロック１１の固定ブラケット９２上に錘昇降用機構９３を設けていることで、これらの横方向に対する配置スペースを比較的小さく済ますことができる利点がある。
【０１４０】
なお、この自己補正機構９０に代えて、前記した自己補正機構７０を用いてもよい。また、自己補正機構７０において、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄ自体を側方に延長してハンガー７１と同様な形状の部分を形成し、自己補正用錘７２の保持軸７２ａに係脱自在に構成してもよい。
【０１４１】
このように、計量装置６０の自己補正機構７０、７０’、９０として、重力加速度を補正するための自己補正用錘７２と、ロバーバルブロック１１の荷重受部１１ｄ、またはこの荷重受部１１ｄに固定した固定部材としてのハンガー７１、９６に対して前記自己補正用錘７２を載せ降ろしする錘係脱手段７３や錘昇降用機構９３とを備え、ハンガー７１、９６の固定位置を変更することなどにより、計量装置６０内のロバーバルブロック１１と自己補正用錘７２の錘係脱手段７３や錘昇降用機構９３との相対位置を自由に変更してレイアウトすることが可能になるなど、計量装置６０の設計の自由度が大きくなる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態１、２に係るロードセルの正面図、（ｂ）は、図１（ａ）のIｂ−Iｂ線矢視側面断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係るロードセルユニットの左側面図および正面図である。
【図３】同ロードセルユニットの斜視図である。
【図４】同ロードセルユニットを備えた計量装置の簡略的な部分切断正面図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係るロードセルユニットを示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係るロードセルユニットの左側面図および正面図である。
【図７】同ロードセルユニットの斜視図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態５の変形例に係るロードセルユニットの部分切欠正面図および図８（ａ）のVIIIb−VIIIb線矢視側面断面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態６に係るロードセルユニットの左側面図および正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態７に係る重力加速度の自己補正機構を備えたロードセル式の計量装置を簡略的に示した部分切欠正面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態７の変形例に係るロードセルユニットの斜視図および要部部分切欠正面図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る変形例のマルチロードセル型のロードセル式計量装置を簡略的に示した部分切欠正面図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態のさらに他の変形例に係るロードセルユニットの要部部分切欠正面図および要部部分切欠平面図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１        ロードセル（大秤量ロードセル）
２        起歪体
２ａ      荷重受部
２ｂ      固定部
２ｄ      薄肉部
３        歪ゲージ
４        温度センサ
１０      ロードセルユニット
１１      ロバーバルブロック（ロバーバル機構）
１１ｃ    固定部
１１ｄ    荷重受部
１１ｆ    薄肉部
１３      負荷金具
１４      ロッカーピン
１６      上向きストッパ
１７      温度センサ
２０      計量装置
２１      基台部
２３      載台
２４      過負荷防止ボルト
３０      小秤量ロードセル
３１      起歪体
３１ｃ    固定部
３１ｄ    荷重受部
３１ｆ    薄肉部
３２      歪ゲージ
３７      ストッパ
４０、４０’  ロードセルユニット
４１、４２  歪ゲージ
５０      ロードセル
５１      起歪体
５１ａ    固定部
５１ｂ    荷重受部
５３      連結板
５４      ストッパ
６０      計量装置
６１      載台
７０、７０’  自己補正機構
７２      自己補正用錘
７３      錘係脱手段
８０      計量装置
８４      揺動機構
９０      自己補正機構
９３      錘昇降用機構
【図１】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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