JP2000214008A

JP2000214008A - 一体型ロバ―バル機構

Info

Publication number: JP2000214008A
Application number: JP11013909A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yonezawa; 聡米澤; Eiichi Yoshida; 栄一吉田; Isao Sato; 功佐藤; Satoshi Suzaki; 聡須崎; Naoto Izumo; 直人出雲
Original assignee: A&D Co Ltd
Current assignee: A&D Holon Holdings Co Ltd
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ロバーバルとして機能する起歪体の変形を適
正に行わせるよう、起歪体の各薄肉部を調整する。【解決手段】起歪体１は固定端１ａに対して荷重Ｗが
負荷される端面１ｂに向かって上下の端面が近接するよ
う構成し、固定端１ａの高さＨ１に対して荷重負荷側の
端面１ｂの高さＨ２が小さくなるよう構成されている。
これにより薄肉部５ｃ、５ｄの肉厚ｔ₃、ｔ₄は薄肉部
５ａ、５ｂの肉厚ｔ₁、ｔ₂よりも小さくなるよう構成
され、各薄肉部の想定幅ＤＷにおける起歪体の体積は薄
肉部５ａ、５ｂが大きくなり、従って剛性も高く設定さ
れる。また仮想線Ｌ１、Ｌ２を想定した場合、この仮想
線が各薄肉部の肉厚の中心を通過するよう長円状開口３
の上下方向の幅Ｄ１は長円状開口４の上下方向の幅Ｄ２
よりも小さく設定される。これにより仮想線Ｌ１、Ｌ２
を基準として正確な四辺形が形成され、起歪体１は荷重
Ｗの負荷時に理想的な変形をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロバーバル機構に係
り、特に重量測定装置において荷重伝達機構の案内を行
うロバーバル機構として好適な一体型ロバーバル機構に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子式秤と総称される電磁平行式秤量装
置、静電容量式秤量装置、ロードセル式秤量装置（電気
抵抗線式秤量装置）等において、装置に負荷された荷重
を荷重測定部に伝達する機構を案内する目的でロバーバ
ル機構が設けられていることが多い。ロバーバル機構は
複数の部材をばね材で接続することより四辺形を形成す
る構造が従来より実施されているが、最近では一体的に
形成されたロバーバル機構も用いられるようになってい
る。この一体型ロバーバル機構は秤量装置の小型化に対
応でき、かつロバーバル機構としての微調整が容易であ
る等の理由により最近特に多用されるようになってきて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図７は従来の一体型ロ
バーバル機構を示す。このロバーバル機構はロードセル
式秤に多用される起歪体の形状と同じ形状に形成されて
いる。換言すればロードセル式秤に用いられる起歪体を
ロバーバル機構に転用したものともいえる。矢印２０は
起歪体を示し、同起歪体２０は全体が略直方体に形成さ
れ、中央の連通空間部２１を介して両端に長円状の空間
部２２、２２が形成された構成となっている。

【０００４】この長円状空間部２２、２２が形成される
ことよりこの長円状空間部２２、２２の上下の部分は起
歪体２０の肉厚が他の部分よりも薄く形成された薄肉部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄとなっている。このよ
うに構成された起歪体２０の一端２０ａが固定されて起
歪体２０全体が片持され、固定部と対向する側の端面２
０ｂに対して直交する方向から加重Ｗ（図８参照）が付
加される構成となっている。

【０００５】図８は起歪体２０がロバーバル機構として
作動する理想的状態を示す。即ち荷重Ｗが負荷される
と、その荷重により起歪体２０は変形するわけである
が、対向する端面２０ｂがその荷重に対応した移動量Ｌ
をもって固定端２０ａに対して平行移動するよう変形す
ることが理想的であり、このように理想的に変形すれば
荷重Ｗは荷重測定機構に対して極めて正確に伝達するこ
とができる。

【０００６】図９は荷重Ｗが負荷された場合の起歪体２
０各部の変形状態を、また図１０は起歪体２０全体の変
形状態を概念的に示している。先ず図１０に示すように
起歪体２０は固定端２０ａにおいて全体が片持に支持さ
れているため、他端２０ｂ側に荷重Ｗが負荷されるとこ
の固定端２０ａにおいて全荷重を支持することになる。
このため起歪体２０に対して上記荷重はモーメント荷重
として作用することになり、図示の如く荷重Ｗの負荷側
が下降する形で全体が弓なりに変形しようとする。この
結果、起歪体２０の上面には引っ張り力−Ｐが、また下
面には圧縮力＋Ｐが作用する。

【０００７】片持構造の起歪体２０全体に対しては上述
のような力が加わるわけであるが、起歪体には図示の如
く薄肉部が形成されているため、上記変形力−Ｐ、＋Ｐ
は各薄肉部に対してそれぞれ異なった作用を行う。即
ち、起歪体２０の上面においては薄肉部２３ａは前記引
っ張り力−Ｐにより引っ張り力−ｐａが生じるが、薄肉
部２３ｃでは起歪体２０全体がロバーバルとして変形す
るために、逆に圧縮力＋ｐｃとして作用することにな
る。

【０００８】また起歪体２０の下面では薄肉部２３ｂに
対しては圧縮力＋ｐｂが、また薄肉部２３ｄにおいては
引っ張り力−ｐｄが作用することになる。更に、起歪体
２０は前述の如く片持であるため、荷重Ｗは起歪体２０
に対してモーメント荷重として作用するため、モーメン
トアームの長い起歪体取付基部側の薄肉部２３ａ、２３
ｂに対して大きく、またモーメントアームの短い薄肉部
２３ｃ、２３ｄに小さく作用することになる。この結果
薄肉部各部の力は、同じ引っ張り力であっても−ｐａ＞
−ｐｄとなり、また同じ圧縮力であっても＋ｐｂ＞＋ｐ
ｃとなる。

【０００９】以上のとおり、一体型の起歪体２０に対し
ては複雑な力が作用し、図１に示すような各薄肉部２３
ａ〜２３ｄの厚さが同じ従来構成の起歪体では、その変
形が図８に示す理想的変形と相違してしまい、負荷され
た荷重Ｗを荷重測定機構に対して正確に伝達することが
できない。このような一体型ロバーバル機構であって
も、分解能のあまり高くない秤量装置や高い精度を要求
されない秤量装置に用いられている場合には、構造が簡
単である等の一体型ロバーバルの利点に比較して、前記
欠点はあまり問題にならなかった。しかし分解能や精度
の高い秤量装置に対しては従来型の一体型ロバーバルで
対応することは困難である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み構成された一体型ロバーバル機構として利用可能な起
歪体であって、起歪体の上下４箇所に形成された薄肉部
において、各薄肉部の肉厚の調整、薄肉部の幅の調整、
薄肉部に対する開口部の形成等を行うことにより、薄肉
部に於いて想定された一定の幅における薄肉部の体積を
調整することにによって当該薄肉部の剛性を調整して、
起歪体変形時の各薄肉部における応力に対応してその変
形を調整する。これによって起歪体全体が適正なロバー
バル機構として作動するよう構成したことを特徴とする
一体型のロバーバル機構であるこを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】一端が片持された起歪体の上下４
箇所の薄肉部を平面方向から見た場合、各薄肉部に予め
一定の幅を想定する。以下実施例も含めてこの幅を「想
定幅」とする。この想定幅は、例えば従来例を示す図７
を例に説明すると、長円状空間部２２の幅Ｄ、或いは薄
肉部の最も薄い部分を中心として１／２Ｄ等の幅を想定
する。この薄肉部の設定幅に対して、例えば薄肉部の肉
厚を調整することにより各薄肉部の想定幅における起歪
体の体積を調整する。例えば本体部が直方体に形成され
ている従来型の起歪体にあっては長円空間部の上下の薄
肉部の肉厚を調整することにより各薄肉部における想定
幅Ｄまたは想定幅１／２Ｄに於ける起歪体の体積をそれ
ぞれ調整する。より具体的には薄肉部の肉厚を厚くすれ
ば同一の想定幅内の起歪体の体積の増加により剛性が増
して曲げ応力に対して変形しずらくなり、反対に薄くす
れば同一の想定幅内の起歪体体積は減少して曲げ応力に
対して変形し易くなる。

【００１２】この同一想定幅内での起歪体の体積の調整
は前記の如く薄肉部の肉厚を調整する構成以外に、起歪
体の平面形状を長方形から台形に変更する、即ち起歪体
の幅（起歪体長手方向に直交する方向の距離）を調整す
ることによって、又は薄肉部に対して開口を形成する等
の方法により実現することができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に
説明する。図１は第１の実施例を示す。矢印１は一体型
ロバーバル機構を構成する起歪体であって、当該起歪体
１には図７以降に示す従来の起歪体と同様連通空間部２
が形成され、その両端には長円状空間部３及び４が形成
されている。これにより起歪体１には薄肉部５ａ、５
ｂ、５ｃ、５ｄが形成される。

【００１４】図示の起歪体１において、起歪体本体の前
後の端面１ａ、１ｂのうち端面１ａが固定端であり、こ
の端面１ａに対向する端面ｂ側に荷重Ｗが負荷されよう
構成されている。この起歪体１の上下の端面１ｃと１ｄ
は、段部１ｃ´、１ｄ´を介して、起歪体１の上下方向
の厚み（高さ）が異なるよう構成さている。具体的には
端面１ａ側の高さＨ１が端面１ｂ側の高さＨ２よりも大
きくなるように、即ち端面１ｂ側の薄肉部が端面１ａ側
の薄肉部よりも肉厚が薄くなるように形成されている。
即ち、薄肉部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの厚さをそれぞれ
ｔ₁、ｔ₂、ｔ ₃、ｔ₄とすると次の関係が成立するよ
う起歪体が形成されている。ｔ₁、ｔ₂＞ｔ₃、ｔ₄

【００１５】次に、この起歪体１がロバーバル機構とし
て適正に作動するためには上記構成の他、次の構成を有
する必要がある。符号Ｌ１及びＬ２は起歪体１内に想定
された基準線であり、高さｈをもって平行に配置されて
いる。この基準線Ｌ１、Ｌ２は各薄肉部５ａ〜５ｄの肉
厚ｔ₁〜ｔ₄の中間部分に位置するよう設定された線で
ある。この様に基準線Ｌ１及びＬ２が各薄肉部の肉厚の
中間に位置するよう構成するため、長円状開口部３の上
下方向の幅Ｄ１は他の長円状開口部４の上下方向の幅Ｄ
２よりも小さく形成されている。

【００１６】以上の構成により、各薄肉部に想定された
想定幅ＤＷにおける起歪体の体積は薄肉部５ａ、５ｂに
おいて大きく、かつ薄肉部５ｃ及び５ｄにおいて小さく
なり、このように構成することによって荷重Ｗ負荷時の
モーメントアームの長い起歪体取付側の薄肉部５ａ、５
ｂの剛性が増し、かつ基準線Ｌ１、Ｌ２と薄肉部５ａ〜
５ｄにより仮想の平行四辺形が形成されることと相まっ
て、起歪体１はロバーバル機構として或いはロードセル
の起歪体として適正に作用することになる。

【００１７】図２は第２の実施例を示す。この実施例は
左右の長円状開口部３、４およびこれらを連通させる連
通空間部２の形成位置を起歪体１の中心線Ｌ３から下方
に変位させることにより薄肉部５ａ、５ｃの肉厚ｔ₁、
ｔ₃を、薄肉部５ｂ、５ｄの肉厚ｔ₂、ｔ₄よりも大き
く設定するよう構成してある。なお左右の長円状開口部
３、４の内径は何れも同じ径のＤ３となっている。この
構成は起歪体の製作が容易であり、かつ従来の起歪体で
あっても下部端面１ｄを切削して薄肉とする等の方法に
より本実施例の起歪体を容易に形成することができる。

【００１８】図３は第３の実施例を示す。この起歪体１
の平面形状は図の如く起歪体の取付部側の端面１ａの幅
ＤＴ１とすると、この端面１ａに対向する荷重負荷側の
端面１ｂの幅をこの幅ＤＴ１よりも小さいＤＴ２とする
ことにより起歪体１の平面形状が略台形に形成される。
これにより薄肉部５ａと薄肉部５ｃとの肉厚ｔ₁及びｔ
₃が同じ肉厚であっても、各薄肉部の想定幅ＤＷにおけ
る起歪体体積は起歪体の幅が広い薄肉部５ａの方が起歪
体の幅が狭い薄肉部５ｃに比較して大きくなり従って剛
性も大きくなっている。また図示しないが起歪体下部端
面１ｄ側の薄肉部５ｂ及び５ｄにおいても同様の関係が
成り立っている。

【００１９】図４は第４の実施例であって、この実施例
は図７に示す従来型の各薄肉部の肉厚が同じ起歪体を基
本形状とし、かつ荷重Ｗ負荷側の薄肉部５ｃに対して開
口６を形成してもよい。また図示しないがこの薄肉部５
ｃの下部に位置する薄肉部５ｄに対しても開口を形成す
る。これにより各薄肉部の肉厚が同じであっても想定幅
ＤＷにおける起歪体の体積を調節することによりその剛
性を調整することが可能となる。なおこの開口の形成は
従来型の起歪体に対してのみではなく前記各実施例にお
いて、各薄肉部に設定されたそれぞれの肉厚の調整用に
形成するよう構成してもよい。また開口の形状は図示の
ような角形に限定するものではなく、円形、その他の形
状であってもよい。

【００２０】図５は第５の実施例であって、起歪体１の
平面形状は図３に示す起歪体と同じ略台形にテーパーし
た形状に構成してある。但し取付端１ａの幅ＤＴ３は荷
重負荷側の端部１ｂの幅ＤＴ４に対して図３の構成より
も大きく、即ち実施例の構成では幅ＤＴ３はＤＴ４の約
３倍と非常に大きく設定してある。これにより起歪体１
の固定端の取付面積が大きく設定できる。一方薄肉部５
ａと薄肉部５ｃの想定幅ＤＷ内の起歪体表面積は大きく
相違することになり、例えば薄肉部５ａの肉厚と薄肉部
５ｃの肉厚がほぼ同じである場合には薄肉部５ａの剛性
が大きくなりすぎてしまう可能性がある。従ってこの実
施例では薄肉部５ａ側に開口７を形成して薄肉部５ａの
剛性を低下させることにより薄肉部５ａと薄肉部５ｃと
の間の剛性の差を調整するよう構成している。

【００２１】図６は他の応用例を示す。この例では薄肉
部５ｃの一側に切り欠き８を形成し、各薄肉部に於ける
想定幅ＤＷ内の起歪体体積を調節するように構成してあ
る。図示の構成では切り欠き８は薄肉部５ｃの一側にの
み形成してあるが、両側に形成したり、取付端１ａ側の
薄肉部５ａにも形成したり、或いは起歪体下部端面１ｄ
の薄肉部５ｂ、５ｄに対して形成してもよい。この構成
は起歪体の四隅の調整に難点があるが各薄肉部の体積調
整作業が容易である利点がある。

【００２２】上記各実施例においては各薄肉部の起歪体
体積を比較する基準としての想定幅を長円状開口の内径
（短径）に等しい幅ＤＷとして説明したが、要するに各
薄肉部における想定幅が同じであれば各薄肉部における
起歪体体積の比較が可能であるから、この想定幅は前記
ＤＷに限定する趣旨ではもとよりない。また、この起歪
体に対してストレインゲージを設けることによりロード
セルとして利用する事も可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、起歪体に形成された４
か所の薄肉部の想定幅における起歪体体積を調節するこ
とにより各薄肉部の剛性をそれぞれ調節することが可能
であるため、ロバーバル機構を理想的に変形に近い状態
で作動させることが可能となり、一体型ロバーバル機構
としての利点を失うことなく、ロバーバル機構としての
精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す起歪体の側面図で
ある。

【図２】本発明の第２の実施例を示す起歪体の側面図で
ある。

【図３】本発明の第３の実施例を示す起歪体の平面図で
ある。

【図４】本発明の第４の実施例を示す起歪体の平面図で
ある。

【図５】（Ａ）は本発明の第５の実施例を示す起歪体の
平面図、（Ｂ）は同起歪体の側面図である。

【図６】（Ａ）は本発明の第６の実施例を示す起歪体の
平面図、（Ｂ）は同起歪体の側面図である。

【図７】（Ａ）は従来の起歪体の平面図、（Ｂ）は同起
歪体の側面図である。

【図８】図７に示す起歪体における荷重負荷時の理想的
な変形状態を示す起歪体側面図である。

【図９】図７に示す起歪体における荷重負荷時の各薄肉
部における応力の発生状態を示す図である。

【図１０】片持された起歪体の変形を概念的に示す起歪
体側面である。

【符号の説明】

１起歪体（起歪体本体）１ａ（起歪体本体の）固定側端面１ｂ（起歪体本体の）荷重負荷側端面１ｃ（起歪体本体の）上部端面１ｄ（起歪体本体の）下部端面２連通空間部３、４長円状空間部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ薄肉部６開口７開口８切り欠きＬ１、Ｌ２基準線ＤＷ想定幅Ｗ荷重

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤功埼玉県北本市朝日１丁目243番地株式会社エー・アンド・デイ開発・技術センター内 (72)発明者須崎聡埼玉県北本市朝日１丁目243番地株式会社エー・アンド・デイ開発・技術センター内 (72)発明者出雲直人埼玉県北本市朝日１丁目243番地株式会社エー・アンド・デイ開発・技術センター内Ｆターム(参考） 2F049 BA17 CA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体の上下にそれぞれ２か所ずつ合計４
箇所の薄肉部が形成され、本体の一端が片持に固定され
かつ他端側に荷重が負荷されるよう構成された一体型の
ロバーバル機構において、各薄肉部に対して一定の幅を
想定し、かつこの想定幅内の本体体積をそれぞれ調整す
ることにより荷重負荷時の本体の変形を理想的な変形に
近似させるよう構成したことを特徴とする一体型ロバー
バル機構。
【請求項２】本体固定側の端面の高さは、荷重が負荷
される側の端面の高さよりも高くなるよう構成し、これ
により荷重が負荷される側の上下薄肉部の肉厚が本体固
定側の上下の薄肉部の肉厚よりも薄くなるよう構成した
ことを特徴とする請求項１記載の一体型ロバーバル機
構。
【請求項３】上下二対の薄肉部にはこの薄肉部の肉厚
を二分する位置に基準線を想定し、この基準線により肉
厚を二分するため、本体固定側の上下の薄肉部を形成す
る長円状空間部は、荷重が負荷される側の上下薄肉部を
形成する長円状空間部よりもその上下方向の幅が小さく
形成されていることを特徴とする請求項２記載の一体型
ロバーバル機構。
【請求項４】本体上部の２か所の薄肉部の肉厚を本体
下部の２か所の薄肉部の肉厚よりも厚く設定することに
より想定幅内の起歪体体積が上部の薄肉部の方が大きく
なるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の一体
型ロバーバル機構。
【請求項５】固定側の本体端部の幅を荷重負荷側の端
部の幅に比較して広く形成することにより本体の平面形
状が略台形となるよう構成し、想定幅内の起歪体体積
は、荷重負荷側端部の薄肉部が本体固定側端部の薄肉部
の起歪体体積よりも小さくなるよう構成したことを特徴
とする請求項１記載の一体型ロバーバル機構。
【請求項６】４か所の薄肉部のうち少なくとも一部の
薄肉部に対して開口を形成することにより各薄肉部の想
定幅内の起歪体体積を調節するよう構成したことを特徴
とする請求項１乃至５の何れかに記載の一体型ロバーバ
ル機構。