(57)【要約】【課題】計量精度の低下を抑えつつ、製造コストを低減できるロードセル、ロードセル用起歪体、及び計量器を提供する。【解決手段】ロードセル用起歪体６は、矩形状を呈した平板に、その前後方向の中央部の左右の縁部から、平板の左右方向の中央部に向けて延び、平板の左右方向の中央部を挟んで互いが対称となる形状を有する一対の切欠部６ａを設けた形状を呈し、一対の切欠部６ａで左右を挟まれた起歪部６１よりも前端側を基台に固定される固定部６２、後端側を荷重の加えられる可動部６３として構成されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状を呈した平板に、その前後方向の中央部の左右の縁部から、前記平板の左右方向の中央部に向けて延び、前記平板の左右方向の中央部を挟んで互いが対称となる形状を有する一対の切欠部を設けた形状を呈し、
前記一対の切欠部で左右を挟まれた起歪部よりも前端側を基台に固定される固定部、後端側を荷重の加えられる可動部として構成したことを特徴とするロードセル用起歪体。
【請求項２】
前記固定部を基台に固定する固定具の挿通される挿通孔を、前記固定部の左右方向の両側部に、前記固定部の前後方向の中央部よりも前端側に位置させて設けた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】
請求項１又は請求項２に記載の起歪体が備える起歪部に歪量検知用の歪ゲージを取り付けて構成したことを特徴とするロードセル。
【請求項４】
荷重の加えられるカバーをベースに取り付けて構成される計量器であって、
前記カバー及び前記ベースの一方に前記固定部を固定して取り付けられて前記カバーに加えられた荷重を前記可動部で受ける請求項３に記載のロードセルと、
前記ロードセルの備える前記歪ゲージでの検知結果に基づき、前記カバーに加えられた荷重を算出する荷重算出手段とを備えることを特徴とする計量器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロードセル、ロードセル用起歪体、及び計量器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロードセルを用いた計量器としては、下記の特許文献１に記載の秤が開示されている。この秤のロードセルを構成する起歪体は、両主面を貫通する貫通孔と、この貫通孔と交わり左右の側面間を貫通する貫通孔とを厚板に設けて構成されている。起歪体は、両貫通孔に挟まれた上側及び下側の左右の両側部に、それぞれ起歪部を備えている。この秤では、各起歪部に設けられた歪ケージで検知された歪量に基づき、計量が行われる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８４５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の秤が備える起歪体は、両主面を貫通する孔と、この貫通孔と交わって左右の側面を貫通する孔とを厚板に形成して製造するのに手間がかかることから、製造コストが高かった。この結果、この起歪体を用いたロードセルや計量器の製造コストも高くなった。
【０００５】
本発明は、計量精度の低下を抑えつつ、製造コストを低減できるロードセル、ロードセル用起歪体、及び計量器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明のロードセル用起歪体は、矩形状を呈した平板に、その前後方向の中央部の左右の縁部から、前記平板の左右方向の中央部に向けて延び、前記平板の左右方向の中央部を挟んで互いが対称となる形状を有する一対の切欠部を設けた形状を呈し、前記一対の切欠部で左右を挟まれた起歪部よりも前端側を基台に固定される固定部、後端側を荷重の加えられる可動部として構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記固定部を基台に固定する固定具の挿通される挿通孔を、前記固定部の左右方向の両側部に、前記固定部の前後方向の中央部よりも前端側に位置させて設けたことを特徴とする。
また、本発明のロードセルは、上記起歪体が備える起歪部に歪量検知用の歪ゲージを取り付けて構成したことを特徴とする。
また、本発明の計量器は、荷重の加えられるカバーをベースに取り付けて構成される計量器であって、前記カバー及び前記ベースの一方に前記固定部を固定して取り付けられて前記カバーに加えられた荷重を前記可動部で受ける上記ロードセルと、前記ロードセルの備える前記歪ゲージでの検知結果に基づき、前記カバーに加えられた荷重を算出する荷重算出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、計量精度の低下を抑えつつ、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施する最良の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の体重計１を上方から見た斜視図である。また、図２は、体重計１のカバー２を裏面側から見た図である。また、図３は、カバー２に取り付けられたロードセル５を示す図である。
【０００９】
図１に示すように、体重計１は、荷重の加えられるカバー２を、ベース３に取り付けて構成された計量器である。カバー２の表面は平坦に構成されており、前端部の左右方向の中央部には、カバー２に加えられた荷重を計量値として表示する表示部２ａが設けられている。表示部２ａは、カバー２の裏面側からカバー２の表面側を臨んで配置されている。カバー２の表面の左右方向の両側部は、それぞれ被験者が左右の足を載置する載置部２ｂとなっている。
【００１０】
図２に示すように、カバー２は、略四角形状の板状体から構成される底板部２１と、この底板部２１の縁部から底板部２１に対して垂直に裏面側に延びる側壁部２２とを備えて構成されている。カバー２には、カバー２に加えられた荷重を検知する４つのロードセル５と、各ロードセル５から入力される検知信号に基づき荷重を算出する荷重算出用基板８とが取り付けられている。各ロードセル５と荷重算出用基板８とは、ケーブル線２３で接続されている。
【００１１】
各ロードセル５は、歪量検知用の図示しない歪ゲージを起歪体６に取り付けて構成されており、それぞれ図３（ａ）に示すように底板部２１の四隅に取り付けられている。底板部２１の裏面の四隅には、それぞれ１対の図示しないネジ孔が設けられている。各ネジ孔には、図３（ｂ）に示すように、それぞれ環状の平板から構成される取付片２４を介して、起歪体６がネジ止めされる。
【００１２】
図４〜図６は、起歪体６を示す図であり、図４（ａ）は平面図，（ｂ）は底面図、図５（ａ）は左側面図，（ｂ）は右側面図、図６（ａ）は正面図，（ｂ）は背面図である。図４に示すように、起歪体６は、矩形状を呈した平板に、その前後方向の中央部の左右の縁部から、平板の左右方向の中央部に向けて延び、平板の左右方向の中央部を挟んで互いが対称となる形状を有する一対の切欠部６ａを設けた形状を呈している。
【００１３】
具体的には、切欠部６ａは、平板の前後方向の中央部の左右の縁部から、平板の左右方向の中央部に向けて直線状に延びた後、後側に向けて略直角に屈曲して、平板の後側に向けて延びた略Ｌ字状を呈している。平板の後側に向けて延びた切欠部６ａの先端部６ａ１は、平板の左右方向の外側に向けて拡幅している。また、平板の左右の縁部に位置する切欠部６ａの基端部６ａ２は、平板の左右の縁部側から左右の中央部側にかけて縮幅している。このような形状の切欠部６ａは、平板に打抜加工を施す等して形成されている。
【００１４】
図４に示すように、起歪体６は、一対の切欠部６ａで左右を挟まれて幅が狭くなった箇所を起歪部６１、起歪部６１よりも前端側を基台としてのカバー２に固定される固定部６２、起歪部６１よりも後端側を荷重の加えられる可動部６３として構成されている。
【００１５】
固定部６２は、起歪体６の前端部において左右の幅方向に延びており、左右の縁部には固定孔６２ａが設けられている。図５及び図６に示すように、固定孔６２ａは、固定部６２の両主面間を上下方向に貫通している。固定孔６２ａは、固定部６２を取付片２４に固定するネジ２５の挿通される挿通孔である。図４に示すように、固定孔６２ａは、固定部６２の前後方向の中央部よりも前端側に位置している。つまり、固定孔６２ａの中心６２ｂは、固定部６２の前後方向の中心に位置して固定部６２の左右方向に延びる中心線ＣＬよりも前端側に位置している。固定孔６２ａは、平板に打抜加工を施す等して切欠部６ａと共に形成されている。
【００１６】
可動部６３は、起歪体６の後端部で左右の幅方向に延びており、左右の両端部の前縁からは、前方に向けて突出部６３ａが延びている。突出部６３ａの先端部には取付孔６３ｂが設けられている。取付孔６３ｂは、荷重を受ける荷重伝達部材７１及び荷重伝達板７６を可動部６３に取り付けるネジ２６のネジ止めされるネジ孔である。起歪体６の左右の幅方向における取付孔６３ｂの形成位置は、起歪体６の左右の幅方向における固定孔６２ａの形成位置と同じ位置に設定されている。また、起歪体６の前後の長さ方向における取付孔６３ｂの形成位置は、起歪部６１の前後の長さ方向の中央部と同じ位置に設定されている。図５及び図６に示すように、取付孔６３ｂは、可動部６３の両主面間を上下方向に貫通している。取付孔６３ｂは、平板に打抜加工を施す等して切欠部６ａと共に形成された貫通孔にネジ部を設けて構成されている。
【００１７】
図４に示すように、起歪部６１は、固定部６２と可動部６３に前後を挟まれると共に、切欠部６ａに左右を挟まれて、起歪体６の中央部に位置している。起歪部６１は、固定部６２の左右方向の中央部の後端部と可動部６３の左右方向の中央部の前端部とを結んで、起歪体６の前端側から後端側にかけて直線状に延びている。
【００１８】
図３に示すように、本実施形態では、可動部６３の一主面には、硬質ゴム製の荷重伝達部材７１及び金属製の荷重伝達板７６が取り付けられる。荷重伝達板７６は円板状を呈しており、中心部を挟んで対向する位置には、図３（ｂ）に示すように屈曲した一対の屈曲部７７が設けられている。各屈曲部７７には、荷重伝達板７６の両主面間を上下方向に貫通する貫通孔がぞれぞれ設けられている。
【００１９】
荷重伝達部材７１は、円板の周縁部７１ａから中央部７１ｂにかけて一主面を膨出させた形状を呈している。図３（ｂ）に示すように、荷重伝達部材７１の中央部が膨出した主面と反対側の主面には、中央部７１ｂを挟んで向かい合う一対の膨出部７２が設けられている。両膨出部７２の設けられた周縁部７１ａには、一対の挿通孔が設けられている。また、中央部７１ｂには、荷重伝達部材７１の両主面を上下方向に貫通する貫通孔７１ｃが設けられている。この貫通孔７１ｃにはネジ部が設けられている。
【００２０】
荷重伝達部材７１及び荷重伝達板７６は、荷重伝達板７６の屈曲部７７に荷重伝達部材７１の膨出部７２が嵌め込まれて、荷重伝達部材７１の一主面と荷重伝達板７６の一主面とが合わせられ、起歪体６に取り付けられる。
【００２１】
ロードセル５の備える歪ゲージは、本実施形態では起歪体６が備える起歪部６１の一主面に２つ取り付けられている。つまり、起歪部６１の一主面には、固定部６２側に１つ、可動部６３側に１つの歪ゲージが、それぞれ取り付けられている。歪ゲージの備える各歪検知用回路は、ケーブル線２３を介して荷重算出用基板８に接続されている。荷重伝達部材７１は、起歪体６の一主面に対して垂直に荷重を加えることにより、可動部６３の左右に加えられる荷重の相違に基づく、起歪部６１の左右方向へのねじれを抑えるためのものである。
【００２２】
このようにして構成される起歪体６は、荷重伝達部材７１及び荷重伝達板７６を介して可動部６３でベース３を支持すると共に、カバー２に固定部６２を固定して取り付けられている。具体的には、図３に示すように、固定部６２の固定孔６２ａ及び取付片２４に挿通したネジ２５を、カバー２の底板部２１に設けられたネジ孔に螺着することにより、固定部６２が取付片２４を介してカバー２に固定されている。また、荷重伝達部材７１の挿通孔及び荷重伝達板７６の貫通孔を挿通させたネジ２６を、可動部６３の取付孔６３ｂが備えるネジ部に螺着することにより、荷重伝達部材７１及び荷重伝達板７６が可動部６３に固定されている。また、ベース３の底板部３１を通して貫通孔７１ｃのネジ部にネジが螺着することにより、荷重伝達部材７１がベース３に固定されている。
【００２３】
図７は、荷重算出用基板８上に実装されたハードウエアの構成の概略を示すブロック図である。図７に示すように、荷重算出用基板８は、各種の演算や制御を行う演算制御部８１と、ロードセル５及び表示部２ａとの間でのデータ通信を行う送受信部８２と、時間の管理を行う時計部８３と、演算制御部８１での処理に用いられる各種データを記憶する記憶部８４とを備えて構成されている。
【００２４】
送受信部８２は、演算制御部８１の制御プログラムの制御に従い、ロードセル５の歪ゲージから入力される検知信号を、時計部８３で計時される所定の時間間隔でサンプリングして、Ａ／Ｄ変換する。記憶部８４には、歪みゲージでの検知信号とカバー２に加えられた荷重との関係が記憶されている。演算制御部８１は、Ａ／Ｄ変換されて送受信部８２から入力された検知信号を、サンプリングした経過時間と共に記憶部８４に記憶する。また、記憶部８４に記憶したデータを用いて、カバー２に加えられた荷重を計量値として算出する。具体的には、演算制御部８１は、経過時間と共に記憶部８４に記憶した検知信号に基づき計量値を算出する。また、演算制御部８１は、表示部２ａを制御して、算出した計量値の表示を行う。計量値の算出に用いる各回路を備えた荷重算出用基板８は、ロードセル５の備える歪ゲージでの検知結果に基づき、カバー２に加えられた荷重を算出する荷重算出手段を構成している。
【００２５】
次に、本実施形態の体重計１での計量時の動作について説明する。ベース３が床面上に載置された状態において、体重計１が備える起歪体６は、可動部６３に取り付けられた荷重伝達部材７の中央部７１ｂがベース３の底板部の内面に当接することにより、カバー２側への荷重（図３中矢印Ａ方向への荷重）を可動部６３に加えられている。可動部６３に加えられるこの荷重により、起歪体６の起歪部６１は、図３に矢印Ｂで示すように歪んでいる。
【００２６】
体重計１に電源が投入されると、起歪体６の起歪部６１に取り付けられた各歪ゲージがこの歪量を検知し、検知結果を含んだ検知信号を、ケーブル線２３を介して荷重算出用基板８に出力する。歪ゲージから出力された検知信号は、送受信部８２でアナログ信号からデジタル信号に変換された後、サンプリングした経過時間と共に、演算制御部８１によって記憶部８４に記憶される。演算制御部８１は、記憶部８４に記憶した検知信号に基づき荷重値を算出し、算出した荷重値を初期補正値として記憶部８４に記憶する。初期補正値の記憶が行われると、体重計１での計量が可能な状態となる。
【００２７】
演算制御部８１は、表示部２ａを制御して、初期補正値の記憶が終了するまで、計量準備中である旨の、例えば、「計量準備中です。」等の表示を表示画面で行う。そして、初期補正値の記憶が終了すると、計量可能である旨の、例えば、「計量可能です。」等の表示を表示画面で行う。これにより、体重計１での計量が可能であることが報知される。
【００２８】
この報知表示を見た被験者がカバー２の載置部２ｂに両足を載置する等して、カバー２に荷重が加えられると、荷重伝達部材７１及び荷重伝達板７６を介して各起歪体６の可動部６３に伝達される荷重が変化し、起歪部６１の歪量もこれに応じて変化する。この歪量の変化が各歪ゲージで検知されると、各歪ゲージから出力される検知信号の示す検知結果が変化する。演算制御部８１は、送受信部８２を介して入力された検知信号に基づき荷重値を算出し、更に、算出した荷重値から初期補正値を減算する。演算制御部８１は、算出荷重値から初期補正値を減算して得られた値を、計量値として表示部２ａに表示する。
【００２９】
本実施形態による体重計１に用いられる起歪体６によれば、矩形状を呈した平板を打ち抜いて一対の切欠部６ａを設けることにより、起歪部６１、固定部６２、及び可動部６３を設けることができる。しかも、固定孔６２ａ及び取付孔６３ｂを切欠部６ａと共に打ち抜いて形成することもできる。従って、起歪体６製造用の平板に打抜加工等を施すという簡単な作業で起歪体６を製造することができる。また、起歪体６が全体として矩形状を呈した板状体から構成されていることから、切欠部６ａ等を設けるために打ち抜かれた部分を除いて、起歪体６製造用の平板を起歪体６の製造に無駄なく用いることができる。このため、起歪体６製造用の平板を無駄なく用いて、より多数の起歪体６を製造することができる。このため、起歪体６を用いた計量の精度の低下を抑えつつ、起歪体６の製造コストを低減することができる。この結果、この起歪体を用いたロードセルや計量器の製造コストも低減することができる。
【００３０】
また、本実施形態による体重計１によれば、矩形の平板の前後方向の中央部の左右の縁部から左右方向の中央部に向けて延びる一対の切欠部６ａで左右を挟まれた個所を起歪部６１、この起歪部６１よりも前端側を固定部６２、後端側を可動部６３として起歪体６が構成されていることから、起歪体６の製造に用いる平板として同じサイズの平板を用いたとしても、全体として矩形の平板状を呈した起歪体に比べて、起歪部６１の長さを長く採ると共に起歪部６１の固定部６２側の端部から左右方向への固定部６２の延出長さを長く採ることができる。起歪部６１の長さ方向の中央部は、可動部６３への荷重の加わり方により歪み方が大きく異なることから、起歪部６１の長さ方向の中央部からより離れた位置に歪ゲージを貼り付けるのが望ましい。この構成によれば、起歪部６１を前後方向に長くして、起歪部６１の前後の両端部での各歪ゲージの貼付位置を、起歪部６１の長さ方向の中央部から離すことにより、可動部６３への荷重の加わり方が歪ゲージによる検知に及ぼす影響を抑え、荷重の検知精度を高めることができる。
【００３１】
また、歪みの検知位置、つまり起歪部６１の固定部６２側の端部から固定部６２の固定位置までの距離が長くなる程、固定部６２を固定するネジ止部（固定孔６２ａ）に加わる負荷が計量値に与える影響を抑えられることから、本実施形態による体重計１によれば、固定部６２の左右方向の端部で固定部６２を固定することにより、固定部６２のネジ止部に働く負荷が計量値に与える影響を抑えることができる。また、切欠部６ａに挟まれて固定部６２や可動部６３よりも歪みの生じやすい起歪部６１の歪みを検知することにより、可動部６３における加重の負荷位置が計量値に与える影響を抑えることができる。この結果、計量の精度を高めることが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態による体重計１によれば、固定部６２を固定するネジの挿通される固定孔６２ａ、つまり、固定部６２の固定箇所を、固定部６２の前後方向の中央部よりも前端側に位置させて固定部６２の左右方向の両側部に設けていることから、起歪部６１の固定部６２側の端部から固定部６２の固定位置までの距離をより長くして、計量の精度をより高めることが可能となる。
【００３３】
上記実施形態の説明では、起歪体６の左右の縁部から中央部に向けて延びる略Ｌ字状の切欠部６ａを設けた場合について説明した。しかしながら、起歪体６の前後方向の中央部の左右の縁部から左右方向の中央部に向けて延び、平板の左右方向の中央部を挟んで互いが対称となる形状を各切欠部６ａが有し、両切欠部６ａで挟まれた箇所が起歪部６１を構成するのであれば、その構成は任意である。例えば、起歪体６の左右方向の中央部に、図８に示すように矩形の切欠部６ａを設けてもよい。このような構成とする場合、固定孔６２ａと同様に、取付孔６３ｂも可動部６３の前後方向の中央部よりも後端側に位置させてもよい。これにより、起歪部６１の可動部６３側の端部から荷重伝達部材７１の固定位置までの距離を長くして、荷重伝達部材７１のネジ止部に加わる負荷が計量値に与える影響を抑えることができる。
【００３４】
また、挿通孔に挿通された固定具により固定するのであれば、固定部６２の固定方法は任意である。例えば、固定孔６２ａにネジ部を設け、カバー２が備える挿通孔を介してネジ止めすることにより、固定部６２をカバー２に固定してもよい。また、接着剤等を用いて固定部６２の固定を行っても、これらの方法を併用してもよい。また、固定部６２をベース３に固定すると共に荷重伝達部材７１をカバー２に当接させる構成としてもよい。
【００３５】
また、起歪体６が備える起歪部６１に取り付ける歪ゲージの数量や取付位置は、起歪体６に加えられる荷重や起歪体６の厚さやサイズ等に応じて設定することができる。可動部６３が備える取付孔６３ｂの形成位置や構成も任意であり、例えば、起歪体６の後端部で左右の幅方向に延びた箇所に設けても、また、可動部６３の一主面に設けた穴にネジ部を設けて構成してもよい。また、可動部６３への荷重伝達部材７１及び荷重伝達板７６の取付方法も、ネジ止めに限らず、接着剤を用いたり、これらの方法を併用してもよい。
【００３６】
また、荷重伝達部材７１及び荷重伝達板７６を介さずに可動部６３で荷重を直接受ける構成としてもよい。荷重伝達部材７１及び荷重伝達板７６をベース３側に取り付ける構成としてもよい。また、荷重伝達部材７１及び荷重伝達板７６の構成も、起歪体６の一主面に垂直に荷重をかけられるのであれば任意である。例えば、荷重伝達部材は、長円形の平板体の長さ方向の中央部を一主面側に湾曲させ、湾曲部の一主面に球面状の突起を設けた形状を有し、長さ方向の両端に挿通孔を備える構成としてもよい。このような構成の荷重伝達部材は、挿通孔を通して可動部６３にネジ止めされ、突起で荷重を受ける。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用した体重計を上方から見た斜視図である。
【図２】図１に示す体重計のカバーを裏面側から見た図である。
【図３】図２に示すカバーに取り付けられたロードセルを示す図である。
【図４】ロードセルを構成する起歪体を示す第１の図であり、（ａ）は平面図，（ｂ）は底面図である。
【図５】ロードセルを構成する起歪体を示す第２の図であり、（ａ）は左側面図，（ｂ）は右側面図である。
【図６】ロードセルを構成する起歪体を示す第３の図であり、（ａ）は正面図，（ｂ）は背面図である。
【図７】図７は、荷重算出用基板上に実装されたハードウエアの構成の概略を示すブロック図である。
【図８】ロードセルを構成する起歪体の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１          体重計
２          カバー
３          ベース
５          ロードセル
６          起歪体
６ａ        切欠部
６１        起歪部
６２        固定部
６３        可動部
８          荷重算出用基板
【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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