(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端の固定剛体部と、他端の可動剛体部と、これらの剛体部間に架設されるビーム部と、該ビーム部に設けられ、荷重負荷時に変形する可撓部と、該可撓部に設けられ、その可撓部の変形を検出するセンサとを有し、該センサによって上記可動剛体部に負荷された荷重を測定するように構成されており、且つ上記可動剛体部に電気的に作動する機器が取り付けられるロードセルであって、上記機器への駆動制御ケーブルを有し、該ケーブルにはロードセルに対する複数の固定部が設けられ、上記固定剛体部には少なくとも一つの固定部が固定され、また、上記可動剛体部には少なくとも一つの固定部が固定され、且つ上記ビーム部には固定部以外は接触していないことを特徴とするロードセル。
【請求項２】
固定剛体部に固定された少なくとも一つの固定部と、可動剛体部に固定された少なくとも一つの固定部とは、機器への給電を中継するターミナルである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】
ビーム部に固定される固定部がある場合に、その固定部は該ビーム部に可撓部を除いて固定されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のロードセル。
【請求項４】
駆動制御ケーブルは、断面形状がフラットで且つ可撓性を有することを特徴とする請求項１から請求項３に記載のロードセル。
【請求項５】
駆動制御ケーブルは、そのフラットな面がセンサの取付け面に平行になるように配設されていることを特徴とする請求項４に記載のロードセル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の計量機器などに用いられるロードセルの技術分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、計量機器などで用いられるロードセルは、一端の固定剛体部と、他端の可動剛体部と、これらの剛体部間に架設され、かつ両端部に薄肉状の可撓部が設けられた上下のビーム部とでほぼ中空四辺形状とされた起歪体を用い、上記可動剛体部に被計量物の重量が印加されて上記各可撓部が変形することにより該可動剛体部が固定剛体部に対して相対的に下方に変位したときに、その変位を例えば容量型の変位センサにより検出したり、その変位に対応する上記各可撓部の表面における歪を歪センサにより検出し、これを印加された被計量物の重量に変換して出力するように構成されたものである。
【０００３】
一方、計量機器において、例えば、各種の物品を所定の目標重量に計量する組合せ計量装置は、被計量物供給部の周囲に複数のプールホッパを円形に配置すると共に、各プールホッパの下方に計量ホッパをそれぞれ配置した構成で、各計量ホッパに供給される被計量物の重量をそれぞれ計量して、その計量値についての組合せ演算により所定の目標重量に最も近くなる計量ホッパの組合せを求め、その組合せに該当した計量ホッパのみから被計量物を排出させることにより上記目標重量の被計量物を得るようにしたものである。
【０００４】
この種の組合せ計量装置においては、被計量物の重量を精密に計量するためのロードセルと、プールホッパや計量ホッパなどに設けられたゲートを開閉するための電気的に作動する駆動機器とが備えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような組合せ計量装置においては、ロードセルとは反対側にホッパゲートを開閉する駆動機器が配設されて、リンク機構を介してホッパゲートを開閉するようになっているために、広いスペースが必要であった。また、特に計量ホッパの場合、計量時に駆動機器が計量に及ぼす影響を回避するため、固定剛体部側に配置された駆動機器の駆動を遮断する複雑なリンク機構が必要であった。
【０００６】
最近、この種の計量装置のコンパクト化や簡素化が要求される傾向にあり、計量ホッパにおけるロードセルの可動剛体部に直接ホッパゲートを開閉する駆動機器を取り付けることによって、上記リンク機構の複雑化を回避すると共に、装置をコンパクトにすることが考えられている。
【０００７】
その場合に、従来のロードセルにおいては、可動剛体部に取り付けた電気的に作動する駆動機器に対する駆動制御ケーブルを、いかに計量誤差を生じさせないように取り付けるかが問題であった。すなわち、単に電力供給源から延設された駆動制御ケーブルを駆動機器に接続するだけでは、不必要な力が可撓部に作用して、特に計量定格の小さいロードセルの計量値に大きく影響することが懸念された。
【０００８】
そこで本発明は、計量誤差を生じさせないような駆動制御ケーブルの配設手段を設けたロードセルを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために次のように構成したことを特徴とする。
【００１０】
まず、本願の請求項１に係る発明（以下、第１発明という）は、一端の固定剛体部と、他端の可動剛体部と、これらの剛体部間に架設されるビーム部と、該ビーム部に設けられ、荷重負荷時に変形する可撓部と、該可撓部に設けられ、その可撓部の変形を検出するセンサとを有し、該センサによって上記可動剛体部に負荷された荷重を測定するように構成されており、且つ上記可動剛体部に電気的に作動する機器が取り付けられるロードセルにおいて、上記機器への駆動制御ケーブルを有し、該ケーブルにはロードセルに対する複数の固定部が設けられ、上記固定剛体部には少なくとも一つの固定部が固定され、また、上記可動剛体部には少なくとも一つの固定部が固定され、且つ上記ビーム部には固定部以外は接触していないことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る発明（以下、第２発明という）は、上記第１発明の構成において、固定剛体部に固定された少なくとも一つの固定部と、可動剛体部に固定された少なくとも一つの固定部とは、機器への給電を中継するターミナルであることを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項３に係る発明（以下、第３発明という）は、上記第１発明もしくは第２発明の構成において、ビーム部に固定される固定部がある場合に、その固定部は該ビーム部に可撓部を除いて固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に係る発明（以下、第４発明という）は、上記第１発明から第３発明の構成において、駆動制御ケーブルは、断面形状がフラットで且つ可撓性を有することを特徴とする。
【００１４】
そして、請求項５に係る発明（以下、第５発明という）は、上記第４発明の構成において、駆動制御ケーブルは、そのフラットな面がセンサの取付け面に平行になるように配設されていることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば次のような作用が得られる。
【００１６】
まず、第１発明によれば、機器への駆動制御ケーブルには複数の固定部が設けられて、上記固定剛体部には少なくとも一つの固定部が固定され、また、上記可動剛体部には少なくとも一つの固定部が固定され、且つ上記ビーム部には固定部以外は接触していないので、上記ケーブルがビーム部の適正な変形挙動を阻害することは少ない。そして、駆動制御ケーブルは固定部で支持されるので、該ケーブルに振動やねじれなどの動きが生じないと共に、仮に該ケーブルに振動やねじれなどが生じたとしても、その影響が力に対して鋭敏な可撓部に及ぶことは少ない。さらに、機器と電力供給源との間の距離を短くできるので、使用駆動制御ケーブルの重量が軽量化でき、計量への影響が軽減されることになる。
【００１７】
また、第２発明によれば、第１発明に加えて、固定剛体部に固定された少なくとも一つの固定部と、可動剛体部に固定された少なくとも一つの固定部とは、機器への給電を中継するターミナルであるので、予めロードセルに駆動制御ケーブルを配設しておくことができ、該ケーブルを含む状態でロードセルの特性を事前に把握できる。そして、実際の使用に際しては、上記ターミナルに給電ケーブルを接続するだけで良いので、各種装置へのロードセルの取付け作業が効率的になる。
【００１８】
次に、第３発明によれば、第１発明もしくは第２発明に加えて、ビーム部に固定される固定部がある場合に、その固定部は該ビーム部に可撓部を除いて固定されているので、仮に該ケーブルに振動やねじれなどが生じたとしても、その影響が力に対して鋭敏な可撓部に及ぶことは少ない。また、駆動制御ケーブルの支持箇所が増して、よりしっかりと該ケーブルが支持される。
【００１９】
また、第４発明によれば、第１発明から第３発明に加えて、断面形状がフラットで且つ可撓性がある駆動制御ケーブルを用いるので、ロードセルにおける可撓部の挙動を拘束することはない。
【００２０】
そして、第５発明によれば、第４発明に加えて、駆動制御ケーブルは、そのフラットな面をセンサの取付け面と平行になるように配設されているので、ロードセルにおける可撓部の挙動をより一層拘束することがなくなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１に、本発明に係るロードセル１を示す。このロードセル１の起歪体２は、両端の固定剛体部３及び可動剛体部４と、これらの剛体部３，４間に架設されて両端部に薄肉状とされた可撓部５ａ，５ａ，６ａ，６ａが設けられた上下のビーム部５，６とで構成されている。
【００２３】
また、この起歪体２における上下のビーム部５，６の各可撓部５ａ，５ａ，６ａ，６ａの表面には歪ゲージ部７…７がパターン形成され、上下のビーム部５，６の中間部の表面に歪ゲージ部７…７が接続される配線部８，８が貼り付けられており、さらに該配線部８，８に接続されたフラットケーブル９，９を介して上記歪ゲージ部７…７からの信号が取り出せるようにされている。そして、歪ゲージ部７…７と配線部８，８とは、シリコーンゴムなどの防湿材１０，１０でコーティングされている。なお、フラットケーブル９，９には、例えば柔軟なフレキシブルプリント配線基板などが用いられる。
【００２４】
次に、本発明に係るロードセル１の組合せ計量装置への適用例を図２に示す。該装置においては、プールホッパ（図示せず）の下方に計量ホッパ１１が配設されており、被計量物は図中矢印方向から供給される。該計量ホッパ１１の荷重が、電気的に作動する駆動機器１２を介して、上記ロードセル１に負荷されるようになっている。
【００２５】
すなわち、中空状のカバー部材１３の内部には、駆動機器１２が固定されていると共に、上記カバー部材１３の側面には支持部材１４が取り付けられ、該支持部材１４に計量ホッパ支持部材１５が固定されている。一方、計量ホッパ１１には、上記計量ホッパ支持部材１５に設けられた突起１５ａに係合する取付け部材１６が備えられており、該取付け部材１６を介して計量ホッパ１１が支持部材１４に支持されるようになっている。
【００２６】
また、駆動機器１２と計量ホッパ１１のゲート１７とは、ゲート開閉リンク機構１８を介して接続されており、駆動機器１２が作動すると、ゲート１７が開閉できるようになっている。なお、駆動機器１２には、ステッピングモータやロータリーソレノイドなどを用いることができる。
【００２７】
そして、上記支持部材１４が取り付けられたカバー部材１３は、固定剛体部３がロードセル支持部材１９によって固定されたロードセル１の可動剛体部４に取り付けられたブラケット２０と結合されている。上記構成により、計量ホッパ１１（及び該ホッパ１１内の被計量物）の重量がカバー部材１３を介して上記ロードセル１に負荷され、その重量が計量されることになる。
【００２８】
次に、駆動制御ケーブル２１の配置構造について、図１と図２とに基づいて説明する。
【００２９】
図１に示すように、断面形状がフラットで且つ可撓性を有する駆動制御ケーブル２１には二つの固定部２２，２２が設けられており、固定剛体部３の上面と可動剛体部４の上面との２箇所において、例えば接着剤などの手段を用いて固定されている。図中、破線のハッチ部分が駆動機器１２への駆動制御ケーブル２１の接着領域である。
【００３０】
そして、実際の使用に当たっては、図１及び図２に示すように、二つの固定部２２，２２は駆動機器１２への給電を中継するターミナルになっており、固定剛体部３側の固定部２２においては電力供給源からのケーブルＣ１と駆動制御ケーブル２１とが接続されていると共に、可動剛体部４側の固定部２２においては駆動機器１２へのケーブルＣ２と駆動制御ケーブル２１とが接続されている。ケーブルＣ２は、ブラケット２０に設けられた中空部２０ａを通り、一旦駆動機器１２の所定の箇所で固定された後、該駆動機器１２に接続されている。ここで、通電によって駆動機器１２は作動し、ゲート開閉リンク機構１８を介して計量ホッパ１１のゲート１７を開閉するようになる。
【００３１】
この場合、ロードセル１において、駆動制御ケーブル２１は、可撓部５ａ，５ａ，６ａ，６ａを除いて二つの固定部２２，２２によって支持されるので、該ケーブル２１に振動やねじれなどの動きが生じないと共に、仮に該ケーブル２１に振動やねじれなどが生じたとしても、その影響が力に対して鋭敏な可撓部５ａ，５ａ，６ａ，６ａに及ぶことは少ない。しかも、断面形状がフラットで且つ可撓性がある駆動制御ケーブル２１を用い、該ケーブル２１のフラットな面を両剛体部３，４の上面もしくは下面を含む面と平行になるように配設しているので、ロードセル１における可撓部５ａ，５ａ，６ａ，６ａの挙動を拘束することはない。
【００３２】
また、本発明の別の実施の形態を図３に基づいて説明する。すなわち、この実施の形態に係るロードセル３１においては、駆動制御ケーブル４１には両剛体部３３，３４の上面に加えて第三の固定部４２が設けられ、該固定部４２において駆動制御ケーブル４１を上部ビーム部３５の表面に固定されている。
【００３３】
さらに、ロードセル３１に配設する駆動制御ケーブル４１は、図例のようにロードセル３１に向う側に張り出し部が設けられ、この張り出し部が固定部４２とされているので、上記ビーム部３５へ固定されやすくなっている。この場合は、図１の配設構造よりも固定部４２…４２箇所が増えて駆動制御ケーブル４２の支持箇所が増すので、よりしっかりと駆動制御ケーブル４２は支持される。
【００３４】
次に、本発明のさらに別の実施の形態を図４〜７によって説明する。これらはいずれも、ロードセルの設置場所の制約あるいはより小型化要求があるなどの理由により、ロードセル本体の幅以上には駆動制御ケーブルを極力突出させないようにしている。
【００３５】
まず、図４においては、駆動制御ケーブル６１には二つの固定部６２，６２が設けられており、ロードセル５１における固定剛体部５３と可動剛体部５４との２箇所において固定されていると共に、上記二つの固定部６２，６２は給電を中継するターミナルになっている。
【００３６】
そして、二つの固定部６２，６２で挟まれた駆動制御ケーブル６１の中間部分は、そのフラットな面が歪ゲージ５７…５７の取付け面に平行になるように、ロードセル５１の中空部分に収容された状態で配設されている。なお、可撓部５５ａ，５５ａ，５６ａ，５６ａに貼り付けられた歪ゲージ５７…５７は、リード線５７ａ…５７ａを用いてフラットケーブル５９，５９に接続されており、歪ゲージ５７…５７からの信号が取り出せるようになっている。
【００３７】
次に、図５においては、固定部８２，８２に挟まれた駆動制御ケーブル８１の中間部分はロードセル７１の中空部分に収容されず、上記中間部分が歪ゲージ７７…７７の取付け面に対して垂直な状態で配設されている点で、図４とは異なる。この場合、駆動制御ケーブル８１は幾分可撓部７５ａ，７５ａ，７６ａ，７６ａの挙動を拘束するものの、ロードセル７１への駆動制御ケーブル８１の取付けは容易である。
【００３８】
また、図６においては、駆動制御ケーブル１０１には二つの固定部１０２，１０２が設けられており、ロードセル９１における固定剛体部９３と可動剛体部９４との２箇所において駆動制御ケーブル１０１は固定され、また、そのフラット面は歪ゲージ９７…９７の取付け面と平行となるように配設されている。
【００３９】
そして、図７においては、駆動制御ケーブル１２１には三つの固定部１２２…１２２が設けられており、ロードセル１１１の固定剛体部１１３と可動剛体部１１４と上部ビーム部１１５との３箇所において固定されている。そして、固定剛体部１１３側と可動剛体部１１４側の駆動制御ケーブル１２１の両端はターミナルとなっている。この場合、駆動制御ケーブル１２１は、上記３箇所の位置に設けられているピット１２２ａ…１２２ａに押し込まれて固定されているので、固定作業は容易である。
【００４０】
上記実施の形態においては、駆動制御ケーブルの固定部のロードセルへの固定は、接着剤やロードセルに設けられているピットを用いて行われているが、例えば、両面接着テープやネジなどを用いて行ってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、まず、第１発明によれば、機器への駆動制御ケーブルには複数の固定部が設けられ、上記固定剛体部には少なくとも一つの固定部が固定され、また、上記可動剛体部には少なくとも一つの固定部が固定され、且つ上記ビーム部には固定部以外は接触していないので、上記ケーブルがビーム部の適正な変形挙動を阻害することは少ない。そして、駆動制御ケーブルは固定部で支持されるので、該ケーブルに振動やねじれなどの動きが生じないと共に、仮に該ケーブルに振動やねじれなどが生じたとしても、その影響が力に対して鋭敏な可撓部に及ぶことは少ない。さらに、駆動機器と電力供給源との間の距離を短くできるので、使用駆動制御ケーブルの重量が軽量化でき、計量への影響が軽減されることになる。
【００４２】
また、第２発明によれば、第１発明に加えて、固定剛体部に固定された少なくとも一つの固定部と、可動剛体部に固定された少なくとも一つの固定部とは、機器への給電を中継するターミナルであるので、予め駆動制御ケーブルをロードセルに配設しておくことができ、該ケーブルを含む状態でロードセルの特性を事前に把握できる。そして、実際の使用に際しては、上記ターミナルに給電ケーブルを接続するだけで良いので、各種装置へのロードセルの取付け作業が効率的になる。
【００４３】
次に、第３発明によれば、第１発明もしくは第２発明に加えて、ビーム部に固定される固定部がある場合に、その固定部は該ビーム部に可撓部を除いて固定されているので、仮に該ケーブルに振動やねじれなどが生じたとしても、その影響が力に対して鋭敏な可撓部に及ぶことは少ない。また、駆動制御ケーブルの支持箇所が増して、よりしっかりと該ケーブルが支持される。
【００４４】
また、第４発明によれば、第１発明から第３発明に加えて、断面形状がフラットで且つ可撓性がある駆動制御ケーブルを用いるので、ロードセルにおける可撓部の挙動を拘束することはない。
【００４５】
そして、第５発明によれば、第４発明に加えて、駆動制御ケーブルは、そのフラットな面をセンサの取付け面と平行になるように配設されているので、ロードセルにおける可撓部の挙動をより一層拘束することがなくなる。したがって、より一層信頼性の高い計量値が得られるロードセルが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るロードセルの斜視図である。
【図２】  本発明に係るロードセルの組合せ計量装置への適用例を示す図である。
【図３】  本発明の別の実施の形態に係るロードセルの斜視図である。
【図４】  同じく本発明の別の実施の形態に係るロードセルの斜視図である。
【図５】  同じく本発明の別の実施の形態に係るロードセルの斜視図である。
【図６】  同じく本発明の別の実施の形態に係るロードセルの斜視図である。
【図７】  同じく本発明の別の実施の形態に係るロードセルの側面図である。
【符号の説明】
１，３１，５１，７１，９１，１１１          ロードセル
３，３３，５３，７３，９３，１１３          固定剛体部
４，３４，５４，７４，９４，１１４          可動剛体部
５，３５，５５，７５，９５，１１５          上部ビーム部
６，３６，５６，７６，９６，１１６          下部ビーム部
５ａ，６ａ，３５ａ，３６ａ，５５ａ，５６ａ，７５ａ，７６ａ，９５ａ，９６ａ，１１５ａ，１１６ａ                      可撓部
７，３７                                    歪ゲージ部
５７，７７，９７                            歪ゲージ
１２                                        駆動機器
２１，４１，６１，８１，１０１，１２１      駆動制御ケーブル
２２，４２，６２，８２，１０２，１２２      固定部
【図１】
0004198283.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004198283.tif 000004
【図４】
0004198283.tif 000005
【図５】
0004198283.tif 000006
【図６】
0004198283.tif 000007
【図７】
0004198283.tif 000008