JPS59212729A

JPS59212729A - ロ−ドセル装置

Info

Publication number: JPS59212729A
Application number: JP8762684A
Authority: JP
Inventors: ニ−ル・シ−・グリフイン; ステフエン・エイ・パトレイ
Original assignee: Reliance Electric Co
Current assignee: Reliance Electric Co
Priority date: 1983-05-19
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1984-12-01
Also published as: AU563812B2; EP0126566B1; DE3474063D1; BR8402391A; AU2680384A; CA1216312A; NZ207745A; EP0126566A3; EP0126566A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は半ブリッジあるいは完全ブリッジ型のロード
セルを組込んだ重量測定装置に関し、特に、従来のこの
種の型式のものに比べてよシ経済的に製作し外形をよシ
低くしたものに関する。

半ブリツジ型ロードセルは直列接続した一対のひずみゲ
ージ（ストレインゲージ）を具備する。

代表的には、それらのゲージは、一方が引張ひすみに、
他方が圧縮ひずみに反応するように、梁上に配設されて
いる。ひずみゲージの電気出力を最大にするためには、
そのようなロードセルに荷重を加えるに当シ、縦方向に
間隔を置いて配置したゲージの間に加えることが望まし
い。このことはゲージの梁上に負荷点を位置させるため
にスペーサやブラケットの使用を必要とする。

例えば、米国特許第４，２６１，４２９号に、プレート
の四つの隅部の各々に曲げ梁を形成した重量測定装置が
開示されている。これによれば、一対のひずみゲージが
各々の梁に配設され、各々のロードセルの荷重点は、梁
の自由端に結合した垂直スペーサ及びスペーサに結合し
梁に対して平行に伸びるブラケットによって、ひずみゲ
ージの間に移動するようにしている。そしてこのような
スペーサやブラケットを使用した重量測定装置ではコス
ト高となシ外形が高くなる欠点が存在した。

本発明は上・記の従来のこの型式の重量測定装置の欠点
を実質的に除去する重量測定装置を提供するものである
。

本発明による重量測定装置は、実質的に同平面に平らな
梁と曲った梁が形成され、これらの固定端が結合される
プレートを具備する。梁と実質的に同平面にある支持部
材は、梁の縦軸から間隔をおいた横に位置し、自由端と
梁の他の端に結合する反対端を有している。梁上にひず
み検知手段が配設されている。梁と同平面にある支持部
材は、梁上の荷重をスペーサやブラケットを必要とせず
にひずみ検知手段に対して所望位置に位置させる。

第２の梁は第１の梁のねじれを平衡恣せるものである。

梁と支持部材は必須な構成であシ、またはプレートとと
もに必須な構成でおる。その場合、梁と支持部材はプレ
ートに射孔をつけることによって形成できる。

まず最初に第１図から第３図において、１０は例えば、
小さいスケールｇｔをもつものはアルミ合金とし、大き
いスケール容量をもつものはスチール合金とした金属の
スケールプレートであシ、スケールプレート１０の厚み
はなるべく約０．２５インチにする。プレート１０には
、その各々の隅部に、プレートに溝孔を切シ孔をあけて
１５で示すロードセル構造が形成される。いくつかある
ロードセルはすべて同一であるから、一つについて詳細
に述べることにする。

各々のロードセル１５は、一端部１９がプレート１０に
一体となって固定され、他端部２０が支持部材２４の端
部２３に一体となって固定された第一の曲げ梁１７を具
備する。ロードセル１５はまた、一端部３２がプレート
１０に一体となって固定され、他端部３４が支持部材２
４の端部２３に一体となって固定された第２の曲げ梁３
０を具備する。また自由端３７を有する支持部材２４は
プレート１０の溝孔３８．３９．４０によって形成され
る。曲げ梁３０は溝孔４０．４２によって形成される。

梁１７と梁３０の一方又は両方は、それらの上にひずみ
ゲージが配設されてロードセル１５の荷重検知部として
の役割を果す。第１図ないし第３図に示す実施例では、
ひずみゲージ４５゜４６を梁１７だけに、しかもプレー
）１（ｌにあけた孔４８．４９及びプレート１０の緑の
切欠５２．５３によって形成された断面積減少部分に配
設する。この断面積減少部分は必ずしも必要とするもの
ではないが、これがあるときは荷重検知部の性能がよシ
良くなる傾向がある。

プレート１０に曲げ梁１７．３ｏ及び支持部材２４がそ
の一部を構成する不可欠なものとして示されているが、
必ずしもそのようにする必要はない。一方の又は両方の
梁１７．３０．あるいは支持部材２４はプレート１０に
剛体結合してもよくまた溶接、接着あるいは例えばボル
ト・ナツトの締め具等の適当な手段を用いてもよい。

第３図には支持部材２４がら伸した力伝達手段６０が示
されている。この力伝達手段６ｏは支持部材２４と支持
面の間で力を伝達する。図示される力伝達手段６０は、
支持部材２４に適宜に固着したカップ６２と、このカッ
プ６２と類似し対応して支持面に載置したカップ６３と
、適切な半径をもちカップ６２とカップ６３の間に支持
されるボール６６を具備する。力伝達手段、ボール及び
カップ装置は、重量測定装置における横荷重の効果を実
質的に除去する。力伝達手段６０は、支持部材２４のゲ
ージ４５と４６の間に位置することが望ましい。力伝達
手段６０の位置の最適点は梁１７の縦軸に対して平行な
線に沿って存在し、簡単な実験で決めることができる。

力伝達手段６０のだめのボール及びカップの配置は、横
荷重の効果除去のため、図示のものが通例は好ましい。

そして他に固定手段や支持部材２４と支持面の間での実
質上刃伝達が可能ないかなる手段も必要とせず、それで
十分である。

動作させるには、梁１７上のひずみゲージ４５．４６は
プレート１０の残シの隅部でロードセル１５のひずみゲ
ージに接続し、１又はそれ以上の公知のホイートストン
・ブリッジ回路を形成する。プレート１０に荷重や重量
を置くと各々の梁１７にはＳ字形の曲げパターンと引張
ひすみ及び圧縮ひずみが生成される。ひずみはひずみゲ
ージ４５．４６がブリッジの出力にプレートｌｏ上の重
量に比例した電気信号を生ずることによって検知される
。支持部材２４は、米国特許第４，２６１，４２９号に
示される従来装置で要する垂直スペーサやブラケットを
必要とせずに、各々のロードセル１５に加わる荷重をゲ
ージ４５と４６の間に加える。

付加された曲げ梁３０は絶対に必要なものではないけれ
ども、荷重点を梁１７の縦軸を横断して分ける結果、梁
１７に対するトルクを平衡させる利点がある。梁１７の
ひねりやその結果としてのねじれひずみ誤差は実質的に
除去される。それ故に垂直スペーサやブラケットはもは
や必要なく、従来技術のものに比べて外形がよシ低くな
るだけでなく重量測定のだめのスケールプレー）１０及
びロードセル１５が安価になる。外形のよシ低いそのよ
うなスケールが使用されることで従来のスケールは満足
を与えたシ要望されたシすることはなくなる。

第４図及び第５図に示されるロードセル１５は両方の梁
１７、ＪＯを荷重反応部材として使用している。第４図
において、−のひずみゲージ７゜は端部２０に近接した
梁１７の狭い部分に配設され、他のひずみゲージ７２は
梁３ｏの固定端部３２に近接した狭い部分に配設される
。

第５図において、梁１７と３０はともに間をあけて配置
した一対のひずみゲージを備えておシ、同一のひずみゲ
ージ７５．７６が梁１７に、ひずみゲージ８０．８１が
梁３ｏに配設される。これによりロードセルは、単一の
梁の場合に比べて２元的となシ、半ブリツジ型のロード
セルから完全ブリッジ型となる。

第６図ないし第８図は曲げ梁と支持部材の配置を変更し
たものを図示する。第６図において、梁部材９０．９１
は互いにプレー）１０の縁にあって直角をなす。そして
支持部材９５はその−の隅部が梁９０．９１の合体した
共通の端部と一体になる。第７図において、支持部材ｌ
ｏｏはプレート１０の緑に形成され、溝孔１０６．１０
７及び長方形の切欠部分１１０によって梁１０２．１０
３が形成される。第６図及び第７図の実施例は、第１図
ないし第３図の実施例と実質的に同じ作動をする。曲げ
梁の一方又は両方に上記したひずみゲージが配設される
。第８図に示されるものは、支持部材１１２に沿った単
一の曲げ梁１１０を具備するものである。第２図に示す
梁３０のような第二の曲げ梁が存在しないことは、コス
トのわずかな軽減にはなるが、トルクのバランスをとる
効果の性能については低下する。

第９図に示す本発明の実施例は、第５図に示されるロー
ドセルと同じロードセルをプレート１１６に一つ具備す
るものである。その単一のロードセルには梁１７．３０
及び支持部材２４が具備される。梁１７にはひずみゲー
ジ７５．７６が配設され、一方、梁３０にはひずみゲー
ジ８０．８１が配設される。異なったロードセルの構造
であるが勿論、プレート１１６の単一ロードセルは半ブ
リツジ型か完全ブリッジ型にして使用でき′る。第９図
の実施例は、特定の状況で、単独でスケール機構の大部
分を占めるものとして使用することができる。他の応用
として、重量測定機構の異著５ｉ状のものを備えるロー
ドセルを配備した他のプレートにプレート１１６を結合
したシしつかシと固着することができる。

第１０図及び第１１図は第１図ないし第３図におけるス
ケール機構の実施例を図示するものである。４つの半ブ
リツジ型ロードセル１５を備えるプレート１０は、各々
のロードセルの支持部材２４から伸びた力伝達手段６０
によってベース１２６上に支持される。プレー）１０上
にはロードセル１５の場所を除いてゴム又は他の適当な
材質で作られた弾力のある対衝撃用の当て物１２８が載
置され、荷重がロードセル１５の場所以外のプレー　Ｄ）＝　１−５−上に加わるよう調整される。そして当て
物１２８上に、例えばアルミ製の保護カバー１３２が配
設される。ベース板１２６は、何本かの（通常４本）脚
部１３４を具備しており、脚部１３４はスケール機構が
使用されるときにそれを支持面上に支える。ベース板１
２６は、ロードセルや力伝達手段６０のために一定の不
変の支持表面を供する利点がある。ベース板１２６及び
脚部１３４は特に、スケールがその場所を移動したシ、
異なる支持面上で使用されたシするときに効果がある。

ベース板１２６及び脚部１３４、加えて当て物１２８及
び保護カバー１３２はまた、手荒く取扱われた９、乱用
されたシしたときにスケールプレート１０を保護する役
割もする。

なお、ゲージが配設された梁１７（壕だ、梁３０にゲー
ジが配設されているときは梁３０も同じく）と脚部１３
４の位置の関係によっては、スケールの性能に影響があ
る。すなわち第一に、最高の性能を得るためには、それ
ぞれの脚部１３４をゲージが配設された梁１７（あるい
は梁３０）のひずみゲージの間の真下に位置させる。梁
１７と梁３０に両方ともゲージが設けられているときは
、各々の脚部１３４はそれらの梁の間で、且つそれらの
ゲージの間の真下に位置させなければならない。

しかしながら、他の位置でもよシ有効であることが証明
できるかもしれない。そしてスケールの形状が異なるも
のについては多少の実験を行うことによシ脚部の最も適
当な位置を見つけることができる。

第１２図には大面積のプレート１４０が示されておシ、
このプレート１４０は第２図で示す構造（の多数のロー
ドセルを隅部だけでなくプレート本体やその両側にも具
備している。この実施例は例えばトラック用はかシや割
に広い面積にかなシの数のロードセルが分布しているこ
とを要求されるような場合に応用され使用される。

本発明に係る重量測定機構における荷重が中心からずれ
る不均衡に関して要求される調整については同時係属中
の１９８２年８月１７日出願、米国特許出願番号筒４０
８，８３０号に記載される手順によって達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る重量測定装置の斜視図、第２図は
第１図の装置のうちの一個のロードセルの平面図、第３
図は第１図の３−３線に沿った側面図、第４図は交互に
配置したひずみゲージを描いた第２図のロードセルの平
面図、第５図はさらにひずみゲージの配置を描いた第２
図のロードセルの平面図、第６図はこの発明に係る重量
測定装置の他の実施例の部分平面図、第７図はこの発明
に係る重量測定装置のさらに他の実施例の部分平面図、
第８図はこの発明に係る重量測定装置のさらに他の実施
例の部分平面図、第９図は本発明に係る重量測定装置に
一体となった単一のロードセルの平面図、第１０図は本
発明に係る重量測定装置の具体化したスケール機構の側
面図、第１１図は第１０図の１１−１１線断面図、第１
２図は本発明に係る大面積の重量測定装置の平面図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平面に形成されたプレートと、前記プレートと実
質的に同平面であって、前記プレートに結合された固定
端及び他の端を有する梁と、前記梁と実質的に同平面で
あって、前記梁の縦軸から間隔をおいて横に位置し、自
由端及び前記梁の他の端に結合された反対端を有する支
持部材と、前記梁に配設されたひずみ検知手段とを具備
することを特徴とする重量測定装置。
（２）　　前記支持部材に力を尚てるための力伝達手段
を備える特許請求の範囲第１項記載の重量測定装置。
（３）前記ひずみ検知手段は、縦に間隔をおいて配置し
た一対のひずみゲージからなシ、前記力伝達手段は前記
一対のひずみゲージの間でかつこのひずみゲージから横
に間隔をおいて前記支持部材に位置させるものである特
許請求の範囲第２項記載の重量測定装置。
（４）前記力伝達手段は、前記支持部材に結合された第
１のカップと、この第１のカップに対応して支持面に載
置された第２のカップと、前記第１及び第２のカップの
間に配設されこれらのカップに前記支持部材の平面と平
行方向に限られた相対運動を許容するボールを具備する
ものである特許請求の範囲第２項記載の重量測定装置。
（５）さらに前記支持部材との間に前記力伝達手段が配
設されるベース板と、このベース板を支持する脚手段と
を具備する特許請求の範囲第２項記載の重量測定装置。
（６）前記梁は前記プレートの不可欠の部分として構成
された特許請求の範囲第１項記載の重量測定装置。
（７）前記梁及び支持部材は不可欠部分として構成され
た特許請求の範囲第１項記載の重量測定装置。
（８）前記梁及び支持部材は前記プレートの不可欠の部
分として構成された特許請求の範囲第１項記載の重量測
定装置。
（９）前記プレートと実質的に同平面であって、前記プ
レートに結合された固定端及び前記支持部材の反対端に
結合された他の端を有する第２の梁を具備する特許請求
の範囲第１項記載の重量測定装置。（１０前記第２の梁は前記第１の梁と平行である特許請
求の範囲第９項記載の重量測定装置。 α力　前記支持部材は前記第１及び第２の梁の間にある
特許請求の範囲第９項記載の重量測定装置。 α力　前記第２の梁上にひずみ検知手段が配設された特
許請求の範囲第９項記載の重量測定装置。０）　前記ひずみ検知手段は、一方の梁の固定端に近接
した上部に配設したひずみゲージ及び他方の梁の他の端
に近接した上部に配設したひずみゲージからなる特許請
求の範囲第１２項記載の重量測定装置。ｕ４　　前記ひずみ検知手段は、前記（ホ）ｌ及び第２
の梁上に縦方向に間隔をおいて一対のひずみゲージを配
設したものである特許請求の範囲第１３項記載の重量測
定装置。（イ）各々の梁から間隔をおいて横に位置する前記支持
部材に、前記梁の固定端と他の端の開位置で力伝達手段
を具備する特許請求の範囲第１３項記載の重量測定装置
。 α・　プレートと、前記プレートに形成された第１の溝
孔と、前記プレートに前記第１の溝孔と間隔をおいて平
行に形成された第２の溝孔と、前記プレートに前記第１
及び第２の溝孔に対して角度をもたせて形成され少くと
も前記溝孔のうちの−に接続される第３の溝孔と、前記
各溝孔によって前記プレートに形成された曲げ梁及び支
持部材とからなシ、前記支持部材は自由端と前記梁の一
端と一体になる他の端を有し、前記梁は前記プレートと
一体になる他端を有し、上記梁にはひずみ検知手段が配
設されることを特徴とする重量測定装置。 α力　前記第３の溝孔は前記第１及び第２の溝孔に対し
て実質的に直角に伸びる特許請求の範囲第１６項記載の
重量測定装置。（Ｌ枠　　前記プレートは前記第１の溝孔と平行な縁を
有し、前記第１の溝孔及び前記縁によって前記梁が形成
され、前記第３の溝孔が前記第１及び第２の溝孔に接続
してこれによシ前記支持部材が形成される特許請求の範
囲第１７項記載の重量測定装置。 α力　前記プレートは前記第１の溝孔と平行な縁を有し
、前記第３の溝孔が前記縁から前記第１の溝孔まで伸び
てこれによシ前記支持部材が形成され前記第１及び第３
の溝孔で前記梁が形成される特許請求の範囲第１７項記
載の重量測定装置。（イ）前記プレートはさらに第４の溝孔を有し、この第
４の溝孔によって前記プレートと一体になる固定端と前
記支持部材の他の端と一体になる他の端を有する第２の
曲げ梁が形成される特許請求の範囲第１７項記載の重量
測定装置。