(57)【要約】【課題】歪ゲージの有効レンジ全体を活用して、試料の重量を検出できるロードセル及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のロードセルが適用される計量器（例えば電子はかり）において、試料皿のみの荷重を負荷した場合の荷重検出機構のたわみ量を予め測定しておく。直方体の金属ブロックを成型等によってめがね形にくり抜き、起歪部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を設けたロードセル母体１ａを、前記たわみ量と同じたわみ量で固定することができる固定具２、３で固定して、前記起歪部Ｓ１〜Ｓ４にできる湾曲面をフラットになるよう加工する。このフラット面に対応する歪ゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を接着した後、一定温度で加熱養生してロードセルにする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁部材の一端に被測定試料を載せる試料皿を載設し、他端を固定して、梁部材に発生する歪み量を検出することにより、被測定試料の荷重を検出するものであって、試料皿から加わる荷重によって歪みを発生する複数の起歪部を梁部材上辺部及び下辺部に設けるとともに、前記起歪部に歪みを検出する歪ゲージを貼着してなるロードセルにおいて、試料皿のみの荷重を負荷した状態でロードセルの出力信号が無歪状態信号になるように、前記梁部材に試料皿と同様の荷重を負荷した状態の起歪部を形成するとともに、この起歪部を加工した加工面に前記歪ゲージを貼着したことを特徴とするロードセル。
【請求項２】
梁部材の一端に被測定試料を載せる試料皿を載設し、他端を固定して、梁部材に発生する歪み量を検出することにより、被測定試料の荷重を検出するものであって、試料皿から加わる荷重によって歪みを発生する複数の起歪部を梁部材上辺部及び下辺部に設ける工程と、試料皿のみの荷重を負荷した状態でロードセルの出力信号が無歪状態信号になるように予め前記梁部材に試料皿と同様の荷重を負荷した状態の起歪部を生起させる工程と、この起歪部を加工し加工面を形成する工程と、この加工面に歪ゲージを貼着する工程とからなることを特徴とするロードセルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子はかり等の荷重検出機構に使用されるロードセル及びロードセルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子はかりの荷重検出機構には、主としてロバーバル機構を構成し、その支点に歪みを生じる起歪部を有する梁部材（以後、ロードセル母体という）と、該起歪部に貼着してその歪み量を検出する歪ゲージからなるロードセルが使用されている。このロードセルは、一般的に図３に示すような直方体のジュラルミン等の金属ブロックをロードセル母体１とし、この内部をめがね形にくり抜くことにより、一端側に固定柱部１１、他端側に可動柱部１２、上辺側に起歪部Ｓ１、Ｓ２を有する上辺ビーム１３、下辺側に起歪部Ｓ３、Ｓ４を有する下辺ビーム１４が形成されるとともに、平行四辺形の各頂点に配設される前記起歪部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の外面上には、対応する歪ゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が貼着されている。
【０００３】
電子はかりの試料皿Ｄは、図３に示すように可動柱部１２に装着されており、被測定試料を搭載した試料皿Ｄからの荷重により発生する各起歪部Ｓ１〜Ｓ４の歪みは、それぞれに貼着されている歪ゲージＧ１〜Ｇ４により検出され、各荷重検出信号は演算処理部（図示せず）に入力される。この荷重検出信号は、演算処理部に予め記憶してある荷重検出演算式に基づいて演算処理され、被測定試料に対応する荷重信号に変換される。この荷重信号は、表示器（図示せず）に入力され、測定値（秤量値）が表示される。
【特許文献１】特開平２−６６４１３号公報
【特許文献１】特開平４−２９０９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のロードセルは、上記のように構成されているが、電子はかりの測定範囲（秤量範囲）に対して試料皿Ｄの重量が大きい場合、例えば、測定範囲が１００ｇの電子はかりで、試料皿Ｄの重量が５０ｇであるような場合、図４に作用荷重と起歪部Ｓ１〜Ｓ４の歪みの関係を例示するように、試料皿Ｄのみを装着した状態ですでに相当の歪みを生じてしまい、電子はかりの測定範囲において歪ゲージの適用歪み範囲Ｂを有効に使用することができなくなる。
【０００５】
すなわち、試料を載せない状態ですでに歪ゲージＧ１〜Ｇ４には、適用歪み範囲Ｂのうちの相当部分が作用してしまうので、残る歪み範囲Ｃで電子はかりの測定範囲をカバーすることが必要となり、その結果としてスパンを広げて測定範囲をカバーする必要性が生じ、そのため分解能とともに測定精度が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、貼着する歪ゲージの適用歪み範囲を最大限有効に使用することができ、電子はかりに組み込んだ場合、従来に比して高い荷重検出分解能を有するロードセル及びロードセルの製造方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のロードセルは、試料皿から加わる荷重によって歪みを発生する複数の起歪部を梁部材上辺部及び下辺部に設けるとともに、試料皿のみの荷重を負荷した状態でロードセルの出力信号が無歪状態信号になるように、前記梁部材に試料皿と同様の荷重を負荷した状態の起歪部を形成するとともに、この起歪部を加工した加工面に前記歪ゲージを貼着している。
また、ロードセルの製造方法は、試料皿から加わる荷重によって歪みを発生する複数の起歪部を梁部材上辺部及び下辺部に設ける工程と、試料皿のみの荷重を負荷した状態でロードセルの出力信号が無歪状態信号になるように予め前記梁部材に試料皿と同様の荷重を負荷した状態の起歪部を生起させる工程と、この起歪部を加工し加工面を形成する工程と、この加工面に歪ゲージを貼着する工程とからなるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、試料皿から加わる荷重（死荷重）でロードセル母体に生じる歪みと同一の歪みを与えるたわみを生じさせる固定具でロードセル母体を固定した状態で、歪ゲージにストレスが加わらないように起歪部を加工した後、歪ゲージを貼着しているので、試料が載置されない状態では歪ゲージにストレスが加わらず、歪ゲージの有効測定レンジを最大限利用して試料測定が行えるので、測定分解能が高く高精度のロードセル及びその製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。図１は、電子はかりの試料皿によって加わる荷重により発生する歪みをロードセル母体から取り除くための加工法を示す図で、図２は、図１のように加工されたロードセル母体に歪ゲージを貼着して歪み量を検出するロードセルを製造する方法を示す図である。
【００１０】
図１に示した本発明に使用するロードセル母体１ａの原形は、図３に示した従来のロードセル母体１と同様に横長の直方体であって、その内部を例えば成型加工等で図のようにめがね形にくり抜くことにより、上辺には、一定間隔で起歪部Ｓ１、Ｓ２が配設された上辺ビーム１３、下辺には同じ間隔で起歪部Ｓ３、Ｓ４が配設された下辺ビーム１４が形成されるとともに、この起歪部Ｓ１〜Ｓ４は、四辺形の各コーナに配設される。そして、前記上辺ビーム１３及び下辺ビーム１４は平行してその一端側が可動柱部１２に、他の一端側が固定柱部１１に結合される。
【００１１】
また、図１の固定具２と固定具３は、前記ロードセル母体１ａの起歪部Ｓ１〜Ｓ４に使用目的（例えば、電子はかり）に応じた歪みを発生させるために用いる固定治具である。本発明のロードセルを電子はかりの荷重検出機構として使用する場合には、前記ロードセル母体１ａを図３に示したような適用する電子はかりの荷重検出機構に予め組み込み、試料を搭載しない状態で試料皿Ｄのみの荷重（死荷重）を加えて、固定柱部１１に対する可動柱部１２の変位（たわみ）を測定して、この変位と前記固定具２、３によってロードセル１ａに加えられるたわみ量δが一致するように固定具２、３の形状が決められている。すなわち、前記固定具２、３は、ロードセル母体１ａを挿んでこれらを結合することにより、ロードセル母体１ａの可動柱部１２が固定柱部１１に対してたわみ量δだけたわませることができる。
【００１２】
前記ロードセル１ａと前記固定具２、３を用いて、本発明のロードセルを製造する手順を以下に説明する。先ず、図１に示すようにロードセル母体１ａを固定具２と固定具３で挟み込み、この固定具２、３同士を結合用ねじ４ａ、４ｂで結合する。これにより、固定柱部１１に対して可動柱部１２のの上部に荷重が加えられ、固定柱部１１と可動柱部１２との間にたわみ量δが生じ、これに該当する歪みが起歪部Ｓ１〜Ｓ４に発生する。
【００１３】
次に、ロードセル母体１ａを固定具２、３で固定した状態で、図１の起歪部Ｓ１〜Ｓ４の外面上の傾斜部がフラット面となるようにその一部を削り取る、追加加工を行って、歪ゲージに歪みを与えない状態で接着できる貼着部６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを形成したロードセル母体１ｂ（図２）に変形する。
【００１４】
次に、前記貼着部６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄのフラット面上に接着剤を塗布し、それぞれに対応する歪ゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を貼着する。そして、図２に示すように、各歪ゲージＧ１〜Ｇ４の上面に押し板５を押し当てて、その上面を押しねじ６、７、８、９で押圧し、一定時間加熱養生することによって貼着する。
【００１５】
上記のようにして歪ゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４が貼着されたロードセル１０は、固定具２、３から取り外した状態において、ロードセル母体１ｂの可動柱部１２は元の高さに復帰するため、図１に示した各起歪部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に形成された貼着部６ｂ、６ｃのフラット面は凹面、貼着部６ａ、６ｄのフラット面は凸状態に変形する。これにより、歪ゲージＧ２、Ｇ３には圧縮方向の歪み（ストレス）、また、歪ゲージＧ１、Ｇ４には引張方向の歪みが加わった状態となる。
【００１６】
以上の実施例により製造されたロードセル１０を電子はかりに組み込むときには、試料皿及びその上に載せられる被測定試料による荷重によって生じるたわみが、固定具２、３によって与えられたたわみ量δと同じ向きに発生するように組み込む。
【００１７】
このようにして組み込まれたロードセル１０の可動柱部１２に試料皿を装着すると、その重量によってロードセル母体１ｂはたわみ量δと同じ向きにたわみ、したがって各歪ゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は無歪状態に向かう。すなわち、各歪ゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、試料皿を装着する前の状態における歪みが、試料皿装着により生ずる初期荷重による歪みによってキャンセルされる向きに歪むことになる。その結果、試料皿装着状態では、各歪ゲージＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の歪み量は、図４にＡで示す従来の量よりも少なくなり、適用歪み範囲Ｂにより近い範囲を電子はかりの測定範囲に対応させることが可能となる。歪ゲージの貼着時におけるたわみ量δと、試料皿装着時における死荷重によるたわみが近いほど適用歪み範囲Ｂの全体を電子はかりの測定範囲に対応させることも可能となる。
なお、死荷重における歪ゲージからの出力のバラツキは、ロードセル母体１ａの材質や貼着条件により影響を受け易いので、ロードセルを量産する場合は、同一ロットの材料及び接着剤を使用し、同一工程で製造することが望ましい。
【００１８】
実施例により得られたロードセル母体１ｂの無歪み状態の形状と同じ形状ものを金型成型により製作することにより、フラット面にするための加工を省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係わる固定具を用いたロードセル母体の加工図である。
【図２】本発明に係わる固定具を用いたロードセル母体の歪ゲージ貼着図である。
【図３】従来の荷重検出機構の概略構成図である。
【図４】作用荷重と歪みとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１、１ａ、１ｂ  ロードセル母体
２、３  固定具
４ａ、４ｂ  結合用ねじ
５  押し板
６、７、８、９  押しねじ
１０  ロードセル
１１  固定柱部
１２  可動柱部
１３  上辺ビーム
１４  下辺ビーム
Ｄ  試料皿
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４  歪ゲージ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４  起歪部
【図１】
2005098919.tif 000003
【図２】
2005098919.tif 000004
【図３】
2005098919.tif 000005
【図４】
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