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WO2014073110A1 - ロバーバル型ロードセル - Google Patents

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Publication number
WO2014073110A1
WO2014073110A1 PCT/JP2012/079286 JP2012079286W WO2014073110A1 WO 2014073110 A1 WO2014073110 A1 WO 2014073110A1 JP 2012079286 W JP2012079286 W JP 2012079286W WO 2014073110 A1 WO2014073110 A1 WO 2014073110A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thin
load cell
portions
strain
load
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/079286
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佐藤　功
Original Assignee
株式会社 エー・アンド・デイ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 エー・アンド・デイ filed Critical 株式会社 エー・アンド・デイ
Priority to US14/441,718 priority Critical patent/US9897495B2/en
Priority to CN201280075593.7A priority patent/CN104903691B/zh
Priority to JP2014545538A priority patent/JP5992057B2/ja
Priority to PCT/JP2012/079286 priority patent/WO2014073110A1/ja
Publication of WO2014073110A1 publication Critical patent/WO2014073110A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/225—Measuring circuits therefor
    • G01L1/2262—Measuring circuits therefor involving simple electrical bridges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
    • G01G3/1402—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/005—Means for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2243—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped

Definitions

  • the present invention relates to a load cell, and in particular, a strain generating body that constitutes a Roverval mechanism in which the ends of a pair of upper and lower parallel beams each provided with a thin portion at two locations in the longitudinal direction are connected and integrated by a fixed portion and a movable portion.
  • the present invention relates to a provided robotic load cell.
  • This type of load cell is used in, for example, commercial and industrial scales.
  • a strain body that is a Roverval mechanism having thin portions at a total of four locations, two at each of the upper and lower portions, is used.
  • the base of the strain generating body is fixed to a housing or the like and disposed in a cantilevered manner, and a load is applied to the tip side thereof.
  • the four thin-walled portions are on the tension side and the remaining two are on the compression side, and strain gauges are bonded to the thin-walled portions on the tension side and the compression side. Yes.
  • the four strain gauges are connected to form a Wheatstone bridge circuit.
  • the conventional load cell is composed of a rectangular block body provided with side through-holes, and there are some differences in size because it is easy to manufacture and has a track record. It remained in shape.
  • the measured value fluctuates immediately after placing the weight on the weighing pan of the electronic balance, but stabilizes for a while. This is because it takes time until the strain (stress) generated in the thin-walled portion becomes stable. However, the shorter the time until the measured value becomes stable, the higher the performance of the load cell.
  • the inventor thought that by devising the shape of the thin portion, the time until the measured value is stabilized (the time until the stress generated in the thin portion is stabilized) can be shortened.
  • the inventor first uses a load cell (straining body) having a conventional structure in which strain gauges are bonded to all four thin portions at two upper and lower portions, and the load cell is loaded with a load.
  • the stress to be analyzed was analyzed by finite element method.
  • the stress generated in the thin portion shows a substantially constant magnitude in the vicinity of the central portion in the width direction, whereas the stress in the width direction both ends is greater than the value in the vicinity of the central portion. Shows a large value.
  • the value of the stress generated in the thin-walled portion should theoretically be uniform in the width direction, but in reality, it increased at both ends.
  • edge load is generated at the end portion of the thin wall portion (hereinafter referred to as the edge portion) similarly to the “roller bearing”. It is conceivable that.
  • the stress generated in the thin part when a load is applied to the load cell (straining body) causes an edge load at both ends of the thin part. Become. For this reason, when the strain gauge bonded near the center of the thin part senses stress, it is affected by the edge load, resulting in a measurement error, and the stress in the width direction in the thin part is balanced and stabilized. It is considered that the measured value is not stable until the measured value is stabilized (it takes a predetermined time until the measured value is stabilized).
  • the load cell (straining body) is twisted.
  • the stress generated in the thin part is also considered to be affected by the edge load.
  • the deformation of the thin portion starts from one end in the width direction of the thin portion, the plastic deformation is transmitted to the opposite end, and a linear streak is generated near the center of the thin portion. That is, the streaks are generated starting from one end in the width direction of the thin portion and extending to the opposite end, suggesting that an edge load has occurred at the end of the thin portion in the width direction. is doing.
  • the edge load generated in the thin portion is related to the performance of the load cell such as “measurement error” and “time until the measurement value is stabilized”. I thought that if the generated edge load could be reduced, the performance of the load cell could be improved.
  • the inventor firstly looks at the edge load generated in the thin portion when the circular hole is provided in the thin portion, how the time until the stress generated in the thin portion is stabilized, etc.
  • the Roverval mechanism with a circular hole provided only in two thin portions of the lower beam of the strain-generating body constituting the load cell having the conventional structure was prototyped.
  • the strain gauges are bonded to the two thin portions of the upper beam of the strain generating body (thin portions where no circular holes are provided), and the widthwise central portions of the two thin portions of the lower beam where the strain gauge is not bonded.
  • the load cell provided with each circular hole was made as a prototype, and the stress generated in the thin part provided with the hole and the thin part provided with no hole was analyzed by the finite element method.
  • the edge load value H3 was a value (H3 ⁇ H1) lower than the edge load value H1 (see FIG. 7C) generated in the thin portion of the conventional load cell (strain body).
  • the stress distribution similar to the stress distribution (see FIG. 7C) generated in the thin wall portion of the conventional load cell is obtained in the thin wall portion where no hole is provided.
  • the edge load value H2 generated in the portion (edge portion) was slightly lower than the edge load value H1 of the conventional load cell (H3 ⁇ H2 ⁇ H1).
  • the prototype load cell has been confirmed to be effective in improving load cell performance, such as fewer measurement errors than the conventional load cell and shortening the time until the measurement value stabilizes. As a result, this patent application has been completed.
  • the present invention has been made on the basis of the above-mentioned conventional problems and the above-mentioned knowledge of the inventor.
  • the purpose of the present invention is to provide holes in two of the four thin-walled portions of the load cell. It is to improve basic performance.
  • the ends of a pair of upper and lower parallel beams each provided with a thin portion at two locations in the longitudinal direction are connected by a fixed portion and a movable portion.
  • the Rovalval type load cell comprising a strain body constituting the Rovalval mechanism and a strain gauge bonded to the thin part
  • the tensile stress acts on the thin part near the fixed part of the upper beam and the thin part near the movable part of the lower beam,
  • the strain gauge is bonded to either one of the two thin portions where the tensile stress acts and either one of the two thin portions where the compressive stress acts, and the strain gauge is A substantially circular hole was provided in each of the remaining two thin-walled portions that are not bonded in the center in the width direction.
  • the two thin portions (thin portions where no holes are provided) to which the strain gauges are bonded are described as “the edge load having a relatively large value at both ends of the thin portion.
  • the remaining two thin portions provided with substantially circular holes have the original characteristic of ⁇ relatively long time until the stress in the width direction of the thin portion is balanced and stabilized ''.
  • edge loads occur at four locations on the peripheral edge of the hole in addition to both ends of the thin wall portion, the size of each edge load is relatively small, and the stress in the width direction of the thin wall portion is balanced and stabilized. It has the original characteristic of “relatively short time until”.
  • the load cell constitutes a Roverval mechanism having four thin portions as fulcrums
  • the four thin portions are automatically adjusted so as to have almost the same characteristics.
  • the original characteristics of the thin portions provided with holes are affected by the characteristics of the two thin portions (thin portions not provided with holes) to which the strain gauges are bonded.
  • the edge load value becomes larger and the time until the stress in the width direction of the thin portion balances and stabilizes is increased, whereas the two thin portions to which the strain gauges are bonded (thin portions without holes) Then, under the influence of the characteristics of the two thin portions provided with holes, the edge load value becomes smaller than the original characteristics of the thin portions where no holes are provided, and the stress in the width direction of the thin portions is balanced. The time until stabilization is also shortened.
  • the value of the edge load generated in the thin wall portion to which the strain gauge is bonded becomes smaller (H2 ⁇ H1), and the strain gauge is sensitive to stress.
  • the measurement error is less likely to be affected by edge loading.
  • the value of the edge load with the strain gauge bonded becomes smaller (H2 ⁇ H1) until the stress in the width direction of the thin portion is balanced and stabilized. Time is shortened (time until measurement can be started is shortened).
  • the size of the edge load, the rigidity and the weight of the thin portion differ depending on the presence or absence of holes.
  • the thin part moves differently depending on the presence or absence of a hole, and the force that converges the movement of the thin part (the movement of the Roverval mechanism) works due to the different movements interfering with each other. .
  • the movement of the thin portion stops and the time until the stress stable state is reached is shortened.
  • the thin wall portion is formed in an outer straight line / inner arc shape when viewed from the side, and is designed to generate the maximum stress at the apex of the inner arc, and is also the starting point of the Robert deformation. And since the stress generated at the apex of the inner arc when the thin part deforms is almost the same thickness near the apex of the inner arc, the thin part is deformed starting from the apex of the inner arc Conceivable.
  • the thin portion since the thin portion has a hole in the center in the width direction of the strain generating body in plan view, it is a left and right region sandwiching the hole in the thin portion, and passes through the center of the hole.
  • the maximum stress is generated in the cross section extending to the minimum area. Furthermore, this cross-sectional position coincides with the apex of the inner arc when the thin portion is viewed from the side.
  • the substantially circular hole includes not only an elliptical hole but also a long hole extending in the width direction of the strain generating body.
  • the strain gauges are respectively bonded to the two thin portions of the upper beam, and the approximately two thin portions of the lower beam are bonded to each other. A circular hole was provided.
  • the strain gauges are respectively bonded to the two thin portions of the lower beam, and the abbreviations are attached to the two thin portions of the upper beam.
  • a circular hole was provided.
  • the strain gauge is bonded to each thin portion near the fixed portion of the pair of upper and lower beams, and the movable pair of the upper and lower beams is movable.
  • the substantially circular holes are respectively provided in the thin wall portions near the portion.
  • the strain gauges are respectively bonded to the thin-walled portions near the movable portions of the upper and lower beams, and closer to the fixed portions of the upper and lower beams.
  • Each of the thin-walled portions is provided with the substantially circular holes.
  • the Robert load cell of the present invention a load cell excellent in basic performance such as measurement error, measurement startable time, accuracy and reproducibility of Robert deformation can be provided.
  • an electronic balance in which the load cell is exposed to the outside of the main body case such as the Roverval type load cell according to the present invention disposed on the main body case, the electronic balance capable of washing the peripheral area of the load cell, Since the hole provided in the thin part of the lower beam functions as a drainage hole, water is unlikely to remain in the lower beam of the load cell (straining body), and moreover, it is difficult to apply water to the strain gauge during washing.
  • the invention of item 2 is particularly effective.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the load cell taken along line III-III in FIG. It is a perspective view of the load cell seen from the bottom side.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view (sectional view taken along line VV in FIG. 2) of the load cell (strain body). It is a figure which expands and shows the thin part of the same load cell (distortion body), (a) is a top view (sectional view which follows the VI-VI line of FIG. 5) of a thin part, (b) is a side view of a thin part It is.
  • FIG. 1 The figure which shows the stress which generate
  • the four-corner error measuring device incorporating the load cell is shown, (a) is a cross-sectional view of the measuring device, and (b) is a plan view of the measuring device showing an operation position of an offset load.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the electronic balance (a sectional view taken along line XI-XI shown in FIG. 10). It is a longitudinal cross-sectional view of the load cell of 2nd Embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view of the load cell of 3rd Embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view of the load cell of 4th Embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a robust load cell 10 according to a first embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the load cell.
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view of the load cell.
  • 4 is a perspective view of the load cell viewed from the bottom side
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the load cell (cross sectional view taken along line VV in FIG. 2).
  • 6 is an enlarged view of the thin portion of the load cell (strain body), (a) is a plan view of the thin portion (sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5), and (b) is a thin portion. It is a side view of a part.
  • the load cell 10 is mainly composed of a strain generating body 12, a strain gauge 20, and an overload prevention stopper 30.
  • the strain body 12 is made of a metal material such as aluminum, and is manufactured, for example, by cutting an extruded product into a certain shape with a certain width and cutting it as necessary.
  • the strain body 12 is formed with a substantially glasses-like through hole 13 penetrating in the width direction (arrow ⁇ direction). By forming the through hole 13, the strain body 12 is parallel to the strain body 12.
  • the upper beam 14 and the lower beam 15, and the fixed portion 16 and the movable portion 17 that connect both ends of the pair of upper and lower beams 14 and 15, respectively, and the upper beam 14 and the lower beam 15 are respectively opposed to each other.
  • a Roverval mechanism having two thin portions 18 is formed. Four thin portions 18 are formed in total, and when the strain generating body 12 is deformed by applying a load to the movable portion 17, the two thin portions 18 are pulled, and the remaining two thin portions 18 are compressed.
  • the thin portion on the tension side is shown as 18a
  • the thin portion on the compression side is shown as 18b.
  • the thin portion 18 (18a) on the tension side (right side in the drawing) of the upper beam 14 and the compression portion are shown.
  • Two strain gauges 20 are attached to the thin portion 18 (18b) on the side (left side in the figure). The strain gauge 20 is electrically connected to form a bridge circuit.
  • the fixing portion 16 is a portion that is fixed to an apparatus main body (not shown) such as a case.
  • a screw hole (not shown) is formed on the bottom surface and is screwed from the lower side.
  • a movable portion 17 is provided on the opposite side of the fixed body 16 in the strain body 12.
  • the movable portion 17 is a portion to which a weighing pan (not shown) is connected.
  • a screw hole 21 is formed on the upper surface, and a supporting member of the weighing pan (not shown) is fixed by screwing from above. Is done.
  • a stopper engaging recess 19 is formed extending in the width direction of the strain generating body 12.
  • the recess 19 is formed in a certain shape in the width direction of the strain body 12, and a part of the tip 32 of the stopper 30 is disposed inside the recess 19.
  • the overload prevention stopper 30 includes a distal end portion 32 disposed in the recess 19 and a base end portion 34 fixed to a side surface of the fixing portion of the strain generating body 12, and is made of the same material (for example, aluminum as the strain generating body 12). Material).
  • the stopper tip 32 is formed in a shape that can be arranged in a non-contact manner inside the through hole 13 (for example, a plate having a predetermined thickness). Further, the distal end portion 32 is formed to have a width larger than the width of the strain body 12, and when the stopper 30 is fixed to the strain body 12, the width direction of the movable portion 17 is indicated by a reference numeral 32b in FIG. Projects outward. Further, the tip 32 a of the stopper tip 32 is disposed in a non-contact manner in the recess 19 of the movable portion 17, and the tip 32 having a flat upper surface and a lower surface formed in parallel is flat when the tip 32 is disposed in the recess 19. A predetermined clearance is formed between the upper and lower surfaces of the recess 19.
  • the stopper base end portion 34 includes a wide plate-like side plate portion 36 that is in surface contact with the outer surface of the fixed portion 16 of the strain body 12 and is connected to one end side in the width direction of the stopper distal end portion 32. ing. Therefore, as shown in FIG. 3, the stopper 30 is formed in the horizontal cross-section L shape as a whole. Further, as shown in FIG. 2, the side plate portion 36 is formed larger (wider) in the vertical direction than the thickness (vertical dimension) of the distal end portion 32, and the screws 25 are inserted through the upper and lower portions. A hole 35 is formed. A screw hole 22 is formed on the outer surface of the fixing portion 16 in accordance with the position of the insertion hole 35.
  • the stopper 30 configured as described above is inserted into the through-hole 13 of the strain body 12 at the tip 32 thereof, and the tip 32a of the tip 32 is disposed in the recess 19 of the movable portion 17 so as to form the side plate portion. 36 is brought into surface contact with the outer surface of the fixing portion 16.
  • the left and right side edge portions 32 b of the distal end portion 32 of the stopper 30 are on both sides of the movable portion 17 of the strain generating body 12. Protruding state.
  • a positioning jig (not shown) is applied to the side edge 32b (see FIG.
  • the distal end portion 32 of the stopper 30 is formed wider than the movable portion 17 of the strain body 12, and the left and right side edge portions 32b of the stopper distal end portion 32 are movable as indicated by reference numeral 32b in FIG. It has a form projecting to both outer sides of the portion 17. For this reason, in the load cell 10, when an overload in the vertical direction acts on the movable portion 17, the lower surface or the upper surface of the concave portion 19 of the movable portion 17 contacts the upper surface or the lower surface of the tip portion 32 of the stopper 30. The overload is prevented from being transmitted to the thin wall portion 18 and the excessive deformation of the thin portion 18 is suppressed.
  • an end portion (edge portion) 19 a in the extending direction of the concave portion 19, which is an end portion in the width direction of the strain body 12, is formed.
  • the maximum load is transmitted to a position where the edge portion 19a abuts against the stopper tip portion 32, and the tip portion 32 of the stopper 30 has an area at a position facing the top and bottom of the edge portion 19a. ing. That is, the planar area of the tip end portion 32 of the stopper portion 30 extends at a position opposed to the top and bottom of the edge portion 19a.
  • the present embodiment it is effective in suppressing the excessive deformation of the thin portion not only with respect to the overload in the vertical direction but also with respect to the overload in the torsional direction.
  • the thin-walled portion 18 (18a, 18b) of the lower beam 15 is provided with a circular hole 100 at the center in the width direction of the strain-generating body 12, so that the edge load generated in each thin-walled portion 18 of the load cell 10 is reduced.
  • the performance of the load cell 10 such as the time until the size is reduced and the measurement error and the measurement value are stabilized is improved.
  • the upper two thin portions (thin portions not provided with the holes 100) 18 to which the strain gauges 20 are bonded are described as “both ends of the thin portion 18. 7C, a relatively large value of edge load occurs, and the time until the stress in the width direction of the thin portion 18 is balanced and stabilized is relatively long.
  • the edge load is applied to the four peripheral edge portions of the circular holes 100 in addition to the both end portions of the thin wall portions 18.
  • the size of each edge load is smaller than the size of the edge load generated in the upper thin portion 18, and the time until the stress in the width direction of the thin portion 18 is balanced and stabilized is relative. It has the original characteristic of being “short”.
  • the load cell 10 constitutes a Roverval mechanism having the thin portion 18 as a fulcrum
  • the four thin portions 18 are automatically adjusted so as to have almost the same characteristics.
  • the two thin portions 18 provided with the holes 100 are affected by the characteristics of the two thin portions 18 to which the strain gauges 20 are bonded (thin portions 18 where the holes 100 are not provided).
  • the value of the edge load becomes larger than the original characteristic of the thin wall portion 18 provided, and the time until the stress in the width direction of the thin wall portion 18 is balanced and stabilized is extended, whereas two strain gauges 20 are bonded.
  • the thin wall portion (thin wall portion 18 not provided with the hole 100) is affected by the characteristics of the two thin wall portions 18 provided with the hole 100, and the edge load is less than the original characteristic of the thin wall portion 18 where the hole 100 is not provided. The value is reduced, and the time until the stress in the width direction of the thin portion 18 is balanced and stabilized is also shortened.
  • the original characteristics of the two thin portions 18 to which the strain gauge 20 is bonded (the edge load value is relatively large and the time until the stress in the width direction of the thin portion is stabilized is relatively long)
  • the original characteristics of the two thin portions 18 provided with the circular holes 100 (the edge load value is relatively small and the time until the stress in the width direction of the thin portion is stabilized is relatively short).
  • the two thin portions 18 on the upper side as indicated by reference numeral H2 in FIG. 7B, exhibit edge load more than the original characteristics (see reference numeral H1 in FIG. 7C).
  • the value becomes smaller (H2 ⁇ H1), and the time until the stress in the width direction of the thin portion is balanced and stabilized is also shortened.
  • the strain gauge 20 senses stress, the value of the edge load generated in the upper thin portion 18 is reduced from H1 to H2. It is less susceptible to edge loading and the measurement error is reduced accordingly.
  • the edge load generated in the upper thin portion 18 is smaller in the width direction of the thin portion because the value H2 of each edge load is smaller (H2 ⁇ H1) than the conventional load cell (strain body). The time until the stress is balanced and stabilized is shortened.
  • the size of the edge load and the rigidity and weight of the thin portion differ depending on the presence or absence of the circular hole 100.
  • the thin portion 18 moves differently depending on the presence or absence of the circular hole 100, and the different movements interfere with each other to cause movement of the thin portion 18 (movement of the Roverval mechanism). Power to converge works. As a result, it is considered that the movement of the thin portion 18 (movement of the Roverval mechanism) stops and the time until the stress stable state is reached is shortened.
  • the thin-walled portion 18 is formed in an outer straight line / inner arc shape when viewed from the side (side), and is designed so that the maximum stress is generated at the apex P of the inner arc R. is there.
  • the stress generated at the apex P of the arc R when the thin-walled portion 18 is deformed is almost the same in the vicinity of the apex P of the inner arc R, and therefore, the Roverval deformation starts from the vicinity of the apex P of the inner arc R. it seems to do.
  • the lower thin portion 18 provided with the circular hole 100 has the circular hole 100 at the center in the width direction of the strain body 12 when the thin portion 18 is viewed in plan as shown in FIG.
  • the maximum stress is generated in a lateral section (cross section indicated by reference sign LL) which is a left and right region of the thin portion 18 sandwiching the circular hole 100 and extends to the left and right through the center O1 of the circular hole 100.
  • the cross-sectional position LL coincides with the apex P of the inner arc R when the thin portion 18 is viewed from the side (side).
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams showing the four-corner error of the load cell 10 compared with the four-corner error of the conventional load cell (comparative example).
  • FIG. 9A shows the four-corner error of the load cell 10, and FIG. The four corner error of Comparative Example) is shown.
  • the four-corner error measuring apparatus is configured such that the load cell 10 is horizontally arranged in a cantilever manner with its fixed portion 16 fixed to a base plate. 17 is a structure in which a square weighing dish in plan view is fixed. As shown in FIG. 8B, reference numerals A, B, and C are used with reference to values when a load is applied to the center of the weighing dish. , D, each “deviation amount” when a load is applied to the four locations is measured by the load cell 10.
  • the deviation in the + direction and the deviation in the ⁇ direction both increase approximately two-dimensionally as the load increases.
  • the rate of increase in the deviation in the + direction and the deviation in the ⁇ direction with the increase in the load is smaller than in the case of the conventional load cell.
  • up to 1/3 weighing shows almost the same amount of deviation as the conventional load cell, but when the 2/3 weighing, 3/3 weighing and sequential weighing increase, in the conventional load cell, either + direction or-direction
  • the “shift” increases rapidly, whereas the load cell 10 of the present embodiment increases only slightly.
  • the four-corner error when an unbalanced load is applied is overwhelmingly smaller than that of the conventional load cell.
  • the load cell 10 When an unbalanced load is applied, the load cell 10 (strain body 12) rotates about a virtual neutral axis extending back and forth at the center in the width direction of the load cell 10 (strain body 12).
  • this virtual neutral axis is only near the center in the width direction of the load cell (distortion body), and its position is not clearly determined.
  • the edge load generated at both ends in the width direction of the thin part affects the stress near the center, which causes a measurement error, and the measurement value is stable until the stress in the width direction in the thin part is balanced and stable. No (even when an unbalanced load acts as a load, it takes a predetermined time until the measured value stabilizes).
  • the circular holes 100 are provided in the center portions in the width direction of the two thin portions 18 (18a, 18b) in the front-rear direction on the lower side.
  • the virtual neutral axis extending in the front-rear direction serving as the center of rotation of the torsion is accurately positioned at the center in the width direction of the load cell 10 (distortion body 12), so that the load cell 10 (distortion body) during the unbalanced load action It is considered that the accuracy and reproducibility of the torsional rotation of 12) are improved and the error is reduced.
  • FIG. 10 and 11 show an electronic balance to which the load cell 10 of the first embodiment is applied.
  • FIG. 10 is a perspective view of the electronic balance.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the electronic balance (XI-XI shown in FIG. 10). It is sectional drawing which follows a line.
  • the electronic balance 90 includes a load cell 10 that is horizontally arranged in a cantilever shape with a fixed portion 16 fixed to the upper surface of a synthetic resin scale body case 102 formed in a substantially rectangular shape in plan view, and a load cell.
  • 10 is an electronic circuit board that is provided in a weighing pan 130 connected to the movable unit 17 and a hollow vertical wall-shaped display unit 105 that is integrally formed with the scale body case 102 and that performs arithmetic processing on the output detected by the load cell 10. (Not shown).
  • Reference numeral 131 denotes a fixing screw for fixing the weighing pan 130 (the plate main body 132) to the movable portion 17 of the load cell 10
  • reference numeral 104 denotes a fixing screw for fixing the fixing portion 16 of the load cell 10 to the upper wall of the scale body case 102. is there. Further, in FIG. 11, the illustration of the overload prevention stopper 30 is omitted.
  • the fixing portion 16 of the load cell 10 (strain body 12) is provided with upper and lower through holes 16a for inserting the electric wiring 110 connecting the load cell 20 and the electronic circuit board. It communicates with the case 102.
  • strain gauge 20 is attached to the upper surface of the thin portion 18, 18 on the upper side of the load cell 10 (strain body 12), and the strain gauge 20 is electrically connected to the upper surface of the fixed portion 16.
  • a flexible printed wiring board 120 constituting a bridge circuit such as an output compensation resistor is attached.
  • the electric wiring 122 led out from the flexible printed wiring board 120 passes through the upper and lower through holes 16 a and is led out into the scale body case 102, and the electronic circuit board in the hollow display unit 50 integrated with the scale body case 102. (Not shown).
  • a silicon insulating coating 124 is formed to cover the electrical components (strain gauge 20 and flexible printed wiring board 120) and the electrical wiring 122, and in the conductive portion of these electrical components. Insulation and waterproofing are ensured.
  • the upper and lower through holes 16a are filled with a silicon material 124a which is a sealing means, and the inside of the scale body case 12 is securely sealed.
  • a display unit 105 having a hollow standing wall shape extending along one side surface of the load cell 10 is provided integrally with the scale body case 102.
  • a liquid crystal screen 106 is provided on the front side of the hollow display unit 105, and an output detected by the load cell 10 is processed on the back side of the liquid crystal screen 106 in the display unit 105 and data displayed on the liquid crystal screen 106 is displayed.
  • An electronic circuit board (not shown) for controlling is arranged.
  • a pair of left and right hollow protrusions 107 are formed at the same height as the hollow display portion 105 at the corner portion on the back side of the balance main body case 102.
  • a load cell storage chamber S surrounded by a pair of left and right hollow protrusions 107 is formed.
  • the outer surface of the hollow projecting portion 105 is formed flush with the outer surface of the balance body case 102 so that the appearance design from the side and rear of the electronic balance 100 is unified.
  • the weighing pan 130 on which the object to be measured is placed is composed of a transparent synthetic resin plate body 132 connected to the movable portion 17 of the load cell 10 and a synthetic resin plate cover 134 that covers the upper surface side of the plate body 132. .
  • the dish main body 132 is integrally formed with a stepped plate-shaped top plate portion 135 and a cylindrical transparent cover 136.
  • the top plate part 135 is connected to the upper surface of the movable part 17 of the load cell 10.
  • the top plate part 135 is formed in substantially the same shape as the plate cover 134, and the plate cover 134 is detachably attached to the plate main body 132 (top plate unit 135).
  • the transparent cover 136 is formed in a size that can surround the load cell 10 disposed in the load cell arrangement space S with a margin.
  • the transparent cover 136 has a lower end disposed above the scale body case 102 and a predetermined clearance with respect to the upper surface of the scale body case 102.
  • the transparent cover 136 is removed integrally with the weighing pan 130 (the plate main body 132), and the load cell is removed.
  • the entire arrangement space S can be opened, and dirt around the load cell 20 can be easily washed with water or the like.
  • the two thin portions 18 of the lower beam 15 are each provided with a circular hole 100. Since the circular hole 100 functions as a drainage hole for washing water, the load cell arrangement space S is washed with water. In this case, it is difficult for water droplets to remain at the position where the through hole 13 is formed in the thin portion 18.
  • strain gauge 20 and the flexible printed wiring board 120 that require waterproofing are provided on the upper surface of the load cell 10 (strain body 12), there is a risk of getting wet when the area around the load cell 20 is washed with water or the like. Nor.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a load cell according to a second embodiment corresponding to claim 2.
  • the strain gauges 20 are bonded to the two thin portions 18 (18a, 18b) of the lower beam 15, and the two thin portions 18 ( 18a and 18b) are each provided with a circular hole 100 at the central position in the width direction of the strain generating body 12.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a load cell according to a third embodiment corresponding to claim 3.
  • a strain gauge 20 is bonded to the thin portion 18 (18a, 18b) near the fixing portion 16 of the pair of upper and lower beams 14, 15, and the pair of upper and lower beams 14 are also provided.
  • , 15 have thin holes 18 (18a, 18b) near the movable portion 17, and a circular hole 100 is provided at a central position in the width direction of the strain generating body 12, respectively.
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a load cell according to a fourth embodiment corresponding to claim 5.
  • a strain gauge 20 is bonded to the thin portion 18 (18a, 18b) near the movable portion 17 of the pair of upper and lower beams 14, 15, and the pair of upper and lower beams 14 is provided.
  • , 15 have thin holes 18 (18a, 18b) near the fixed portion 16 provided with circular holes 100 at the center in the width direction of the strain-generating body.
  • the hole 100 provided in the thin portion 18 has been described as being circular, but may be “substantially circular” such as an ellipse.
  • the shape of the hole 100 provided in the thin wall portion 18 is a shape other than a substantially circular shape such as a rectangle, the same action and effect as the circular hole 100 can be obtained. Since processing for providing a hole other than “substantially circular” is difficult and costly and time-consuming, a “substantially circular” hole is desirable.
  • the length W1 in the width direction of a substantially circular hole such as the circular hole 100 provided in the thin wall portion 18 is the edge load generated in the thin wall portion 18 to which the strain gauge 20 is bonded, as shown in FIG.
  • the size of the load cell (straining body 12) may be small enough to ensure proper operation of the load cell (straining body 12) as a robust mechanism.
  • the width W of the straining body 12 is approximately 0, 1W to approximately 0. A range of 8W is desirable.
  • the length W1 in the width direction of the substantially circular hole is less than about 0, 1W, the hole is too small, and the peripheral edge of the hole is not an edge load, but an excessive stress due to stress concentration occurs, and the Roverval mechanism Not satisfied.
  • the length W1 in the width direction of the substantially circular hole exceeds about 0.8 W, the distance between the peripheral edge portion of the hole and the left and right ends of the thin portion is too close, so that the edge generated by approaching Loads overlap each other, causing excessive stress due to stress concentration in the thin-walled portion, and the Roverval mechanism is not established.
  • the thickness of the thin portion 18 provided with the substantially circular hole is formed to be thicker than the thin portion (thin portion not provided with the substantially circular hole) 18 to which the strain gauge 20 is bonded in order to supplement the strength of the thin portion. May be.

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Abstract

【課題】ロードセルの４箇所の薄肉部のうちの２箇所にほぼ円形の孔を設けることで、ロードセルの基本性能を向上させる。 【解決手段】ロードセル１０は、長手方向の２箇所に薄肉部１８が形成された上下一対の平行ビーム１４，１５のそれぞれの端部が固定部１６と可動部１７で接続一体化された起歪体１２と、薄肉部１８に接着された歪ゲージ２０とを備え、引張側薄肉部１８ａの一方と圧縮側薄肉部１８ｂの一方に歪ゲージ２０をそれぞれ接着し、残りの２箇所の薄肉部１８に円孔１００を設ける。円孔１００を設けた薄肉部１８に発生するエッジロードが低下することに起因して、測定誤差の低減、測定開始時間の短縮等のロードセルの性能が向上する。

Description

ロバーバル型ロードセル
　本発明はロードセルに係り、特に、長手方向前後２箇所に薄肉部をそれぞれ設けた上下一対の平行ビームの端部が固定部と可動部で接続一体化されてロバーバル機構を構成する起歪体を備えたロバーバル型ロードセルに関する。
　この種のロードセルは、例えば商工業用はかり等に使用されており、たとえば、下記特許文献１に示すように、上下それぞれ２ヶ所の合計４箇所に薄肉部を有するロバーバル機構である起歪体を備えている。起歪体は、その根元側がハウジングなどに固定されて片持ち状に配設され、その先端側に荷重が負荷される。４箇所の薄肉部は、起歪体に荷重を負荷した際に、２箇所が引張側、残り２箇所が圧縮側となり、引張側と圧縮側のそれぞれの薄肉部には歪ゲージが接着されている。４つの歪ゲージは接続されてホイートストンブリッジ回路を構成している。
特開平８－１８４５１０
　しかしながら、従来のロードセルは、側面貫通孔を設けた矩形状ブロック体で構成されており、製造し易いことと実績があるという理由で、多少の大きさの違いが有るものの、昔から同じ様な形状のままであった。
　このため、ロードセルの性能も昔からわずかに向上しているに過ぎない。このわずかな性能の向上も、主に歪ゲージの性能、起歪体の素材の改良、ロードセル製造技術の進歩によるものであって、ロードセル（起歪体）の形状の工夫によるものではなかった。
　このように、ロードセル（起歪体）の形状を工夫することによってロードセルの性能を改善しようとする試みは、現在まで全くなされていなかった。
このような背景の下、ロードセルを備えた電子天秤では、秤量物を電子天秤の計量皿に載せた直後は測定値がふらつくものの、暫くして安定する。これは、薄肉部に発生する歪（応力）が安定するまで時間がかかるためであるが、この測定値が安定するまでの時間が短いほどロードセルが高性能といえる。
　そこで、発明者は、薄肉部の形状を工夫することで、測定値が安定するまでの時間（薄肉部に発生する応力が安定するまでの時間）を短縮できないか、と考えた。
　そして、発明者は、まず、上下２箇所ずつ全４箇所の薄肉部に歪ゲージを接着した従来構造のロードセル（起歪体）を用いて、ロードセルに荷重を負荷させた場合の薄肉部に発生する応力を有限要素法により解析した。
　すると、図７（ｃ）に示すように、薄肉部に発生する応力は、幅方向中央部付近では、ほぼ一定の大きさを示すのに対し、幅方向両端部では、中央部付近の値よりも大きな値を示す。薄肉部に発生する応力の値は、理屈上は幅方向に均一となるはずであるが、実際には、両端部において大きくなった。
　発明者が考察した結果、ロードセル（起歪体）の薄肉部の幅方向両端部に発生するこの大きな応力は、「ころ軸受け」業界では周知の「エッジロード」に相当すると考えられる。
　即ち、例えば、円筒状の「ころ」が内輪と外輪の間で転がるように構成されている「ころ軸受け」では、円筒状の「ころ」と内輪の接触応力は、「ころ」の幅方向で均一なはずであるが、実際には均一ではなく、「ころ」の両端部の応力が中央部付近の応力よりも大きくなることが知られており、「ころ」の両端部に発生するこの大きな応力は、「エッジロード」と呼ばれている。
　そして、ロードセル（起歪体）に荷重を負荷した場合の薄肉部にも、「ころ軸受け」と同様に、薄肉部の端部（以下、エッジ部という）に「エッジロード」が発生していると考えられる。
　このように、ロードセル（起歪体）に荷重を負荷したときの薄肉部に発生する応力は、薄肉部の両端部にエッジロードが発生するため、幅中央部付近と両端部付近で不均衡となる。このため、薄肉部中央部付近に接着されている歪ゲージが応力を感受するときに、エッジロードの影響を受けて、測定誤差となるし、薄肉部における幅方向の応力がバランスして安定するまで測定値も安定しない（測定値が安定するまで所定時間がかかる）、と考えられる。
　また、計量皿の四隅などに偏荷重を加えるとロードセル（起歪体）がねじられるが、この場合の薄肉部に発生する応力もエッジロードの影響を受けると考えられる。
　即ち、ロードセル（起歪体）がねじられる場合は、ロードセル（起歪体）の幅方向中央に前後に延びる仮想中立軸が存在し、ロードセル（起歪体）はこの仮想中立軸を中心として回転する。しかし、この仮想中立軸はロードセル（起歪体）の幅方向中央付近というだけで、その位置は明確に決まっているものではない。しかも薄肉部の幅方向両端部に発生したエッジロードがやはり中央部付近の応力に影響を及ぼすため、これが測定誤差となるし、薄肉部における幅方向の応力がバランスして安定するまで測定値も安定しない（偏荷重が負荷として作用する場合も、測定値が安定するまで所定の時間がかかる）、と考えられる。
　また、ロードセルが過負荷によって破損する実験を行なったところ、ロードセルの薄肉部に塑性変形が生じ、これによりロードセル（薄肉部）が破損した。
　このときの薄肉部の変形は、薄肉部の幅方向の一方の端部から変形が始まり、塑性変形が反対側端部まで伝わり、薄肉部中央付近に直線状の筋が発生する。即ち、筋は、薄肉部の幅方向の一方の端部を起点として発生し、反対側の端部に延びることも、薄肉部の幅方向の端部にエッジロードが発生していることを示唆している。
　このように、従来のロードセルでは、薄肉部に発生するエッジロードが「測定誤差」や「測定値が安定するまでの時間」といった、ロードセルの性能に関連することから、発明者は、薄肉部に発生するエッジロードを小さくできれば、ロードセルの性能を改善できるのではないかと考えた。
　そこで、発明者は、先ず、薄肉部に円孔を設けた場合に、薄肉部に発生するエッジロードがどのようになるか、薄肉部に発生する応力が安定するまでの時間はどう変わるか等を検討する過程で、従来構造のロードセルを構成する起歪体の下ビームの２箇所の薄肉部にだけ円孔を設けたロバーバル機構を試作した。
　即ち、起歪体の上ビームの２箇所の薄肉部（円孔を設けない薄肉部）には歪ゲージをそれぞれ接着し、歪ゲージを接着しない下ビームの２箇所の薄肉部の幅方向中央部には円孔をそれぞれ設けたロードセルを試作し、孔を設けた薄肉部および孔を設けない薄肉部にそれぞれ発生する応力を有限要素法により解析した。
　すると、孔を設けた薄肉部では、図７（ａ）に示すように、孔周縁部の２箇所が新たな端部（エッジ部）となって、全４箇所の端部（エッジ部）においてエッジロードが発生した。このエッジロードの値Ｈ３は、従来のロードセル（起歪体）の薄肉部に発生するエッジロードの値Ｈ１（図７（ｃ）参照）よりも低い値（Ｈ３＜Ｈ１）であった。
　一方、孔を設けない薄肉部では、図７（ｂ）に示すように、従来のロードセルにおける薄肉部で発生する応力分布（図７（ｃ）参照）と同じような応力分布となるが、端部（エッジ部）に発生するエッジロードの値Ｈ２が、従来のロードセルのエッジロードの値Ｈ１よりも僅かに低かった（Ｈ３＜Ｈ２＜Ｈ１）。
　これは、孔を設けることでエッジロードの値が小さくなる等、２箇所の薄肉部の特性が変化することで、孔を設けない他の２箇所の薄肉部の特性に影響を与えたものと推察される。
　そして、試作したロードセルでは、従来のロードセルに比べて測定誤差が少なく、測定値が安定するまでの時間も短縮される等、ロードセルの性能を改善する上で有効であることが確認されたことを受けて、この度の特許出願に至ったものである。
　本発明は、前記した従来の問題点および発明者の前記した知見に基づいてなされたもので、その目的は、ロードセルの４箇所の薄肉部のうちの２箇所に孔を設けることで、ロードセルの基本性能を向上させることにある。
　前記した目的を達成するために、請求項１に係るロバーバル型ロードセルにおいては、長手方向前後２箇所に薄肉部をそれぞれ設けた上下一対の平行ビームの端部が固定部と可動部で接続されてロバーバル機構を構成する起歪体と、前記薄肉部に接着された歪ゲージとを備えたロバーバル型ロードセルにおいて、
　前記可動部に下向き荷重が作用した場合には、前記全４箇所の薄肉部のうち、上ビームの可動部寄りの薄肉部および下ビームの固定部寄りの薄肉部には圧縮応力がそれぞれ作用し、上ビームの固定部寄りの薄肉部および下ビームの可動部寄りの薄肉部には引張応力がそれぞれ作用するが、
　前記引張応力が作用する薄肉部２箇所のうちのいずれか一方、および前記圧縮応力が作用する薄肉部２箇所のうちのいずれか一方には、前記歪ゲージをそれぞれ接着するとともに、前記歪ゲージを接着しない残りの薄肉部２箇所の幅方向中央部には、略円形の孔をそれぞれ設けるように構成した。
　（作用）従来のロードセル（起歪体）に荷重を負荷すると、薄肉部の両端部の２箇所にエッジロードが発生する（図７（ｃ）参照）。一方、従来のロードセル（起歪体）の薄肉部の幅方向中央部に略円形の孔を設けると、薄肉部の両端部と孔の周縁端部の全４箇所にエッジロードが発生し、従来のロードセルの薄肉部で発生するエッジロードよりもその値が小さくなる。
　即ち、本発明のロードセル（起歪体）における、歪ゲージが接着された２箇所の薄肉部（孔を設けない薄肉部）では、「薄肉部の両端部で相対的に値の大きいエッジロードが発生し、薄肉部の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間が相対的に長い」という本来の特性をもち、略円形の孔が設けられた残りの２箇所の薄肉部では、「薄肉部の両端部に加えて孔の周縁端部の４箇所でエッジロードが発生するものの、それぞれのエッジロードの大きさは相対的に小さく、薄肉部の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間が相対的に短い」という本来の特性をもつ。
　然るに、ロードセル（起歪体）は、４箇所の薄肉部を支点とするロバーバル機構を構成するため、４箇所の薄肉部が全てほぼ同一の特性となるように自動的に調整される。詳しくは、孔を設けた２箇所の薄肉部では、歪ゲージが接着された２箇所の薄肉部（孔を設けない薄肉部）の特性の影響を受けて、孔を設けた薄肉部本来の特性よりも、エッジロードの値が大きくなり、薄肉部の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間が延びるの対し、歪ゲージを接着した２箇所の薄肉部（孔を設けない薄肉部）では、孔を設けた２箇所の薄肉部の特性の影響を受けて、孔を設けない薄肉部本来の特性よりも、エッジロードの値が小さくなり、薄肉部の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間も短縮されたものとなる。
　この結果、第１には、従来のロードセル（起歪体）に比べて、歪ゲージを接着した薄肉部に発生するエッジロードの値が小さくなる（Ｈ２＜Ｈ１）分、歪ゲージが応力を感受するときに、エッジロードの影響を受けにくく、測定誤差が少なくなる。
　第２には、従来のロードセル（起歪体）に比べて、歪ゲージを接着したエッジロードの値が小さくなる（Ｈ２＜Ｈ１）分、薄肉部の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間が短縮される（測定を開始できるまでの時間が短縮される）。
　また、歪ゲージを接着した薄肉部の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間（測定を開始できるまでの時間）が短縮されることについては、以下のように説明することもできる。
　即ち、ロードセル（起歪体）の４箇所の薄肉部では、孔の有無によってエッジロードの大きさ、薄肉部の剛性および重さが異なる。このため、ロードセルに荷重が負荷された場合、孔の有無によって薄肉部がそれぞれ違う動きをし、相互の異なる動きが干渉し合って薄肉部の動き（ロバーバル機構の動き）を収束する力が働く。この結果、薄肉部の動き（ロバーバル機構の動き）が止まり、応力安定状態に達するまでの時間が短縮される、と考えられる。
　また、薄肉部は、横から見て、外側直線・内側円弧状に形成されて、内側円弧の頂点に最大応力が発生するように設計されて、ロバーバル変形の起点でもある。そして、薄肉部が変形する際の内側円弧の頂点に発生する応力は、内側円弧の頂点近傍では厚さがほほ同じであるため、薄肉部は内側円弧の頂点近辺を起点として変形していると考えられる。
　然るに、孔を設けた薄肉部では、薄肉部を平面視して起歪体の幅方向の中心に孔があるため、薄肉部における孔を挟んだ左右の領域であって孔の中心を通り左右に延びる、最小面積となる横断面に最大応力が発生する。さらにこの横断面位置は、薄肉部を横から見た場合の内側円弧の頂点と一致する。
　従って、内側円弧の頂点に一致するこの横断面には確実に最大応力が生じ、この横断面が確実にロバーバル変形の起点となる。そして、孔を設けた薄肉部２箇所の内側円弧のそれぞれの頂点が必ずロバーバル変形の起点となることで、歪ゲージを接着した２箇所の薄肉部（孔を設けない薄肉部）も、孔を設けた２箇所の薄肉部に倣うように、内側円弧のそれぞれの頂点を起点としてロバーバル変形する。即ち、全ての薄肉部に孔を設けていない従来のロードセル（起歪体）に比べて、ロバーバル変形の正確性および再現性も上がる。
　なお、薄肉部に設ける孔を略円形として説明したが、孔の形状は、矩形であっても、略円形の孔と同様の作用・効果が奏されるが、薄肉部に矩形の孔を設けることは可能ではあるが、加工が難しく、それだけ費用と時間がかかるため、略円形の孔が望ましい。そして、略円形の孔には、楕円形の孔は勿論、起歪体の幅方向に伸びる長孔も含まれる。
　また、起歪体の４箇所の薄肉部のうちのどの薄肉部２箇所に孔を設けるかによって、請求項２～５に示す、以下の４つの形態がある。
　即ち、請求項２においては、請求項１に記載のロバーバル型ロードセルにおいて、前記上ビームの２箇所の薄肉部に前記歪ゲージをそれぞれ接着するとともに、前記下ビームの２箇所の薄肉部に前記略円形の孔をそれぞれ設けるように構成した。
　また、請求項３においては、請求項１に記載のロバーバル型ロードセルにおいて、前記下ビームの２箇所の薄肉部に前記歪ゲージをそれぞれ接着するとともに、前記上ビームの２箇所の薄肉部に前記略円形の孔をそれぞれ設けるように構成した。
　また、請求項４においては、請求項１に記載のロバーバル型ロードセルにおいて、前記上下一対のビームの固定部寄りのそれぞれの薄肉部に前記歪ゲージをそれぞれ接着するとともに、前記上下一対のビームの可動部寄りのそれぞれの薄肉部に前記略円形の孔をそれぞれ設けるように構成した。
　また、請求項５においては、請求項１に記載のロバーバル型ロードセルにおいて、前記上下のビームの可動部寄りのそれぞれの薄肉部に前記歪ゲージをそれぞれ接着するとともに、前記上下のビームの固定部寄りのそれぞれの薄肉部に前記略円形の孔をそれぞれ設けるように構成した。
　本発明のロバーバル型ロードセルによれば、測定誤差、測定開始可能時間、ロバーバル変形の正確性や再現性等の基本性能に優れたロードセルが提供される。
　また、本体ケース上に本発明に係るロバーバル型ロードセルが配設されるなど、本体ケースの外部にロードセルが露呈している電子天秤であって、ロードセルの周辺領域の水洗いが可能な電子天秤では、下ビームの薄肉部に設けた孔が排水孔として機能するので、ロードセル（起歪体）の下ビームに水が残りにくく、さらに、水洗いの際に歪ゲージに水がかかりにくいという点で、請求項２の発明が特に有効である。
第１の実施形態のロードセルを示す斜視図である。 同ロードセルの分解斜視図である。 図１のIII－III線に沿うロードセルの断面図である。 底面側から見た同ロードセルの斜視図である。 同ロードセル（起歪体）の縦断面図（図２のＶ－Ｖ線に沿う断面図）である。 同ロードセル（起歪体）の薄肉部を拡大して示す図で、（ａ）は薄肉部の平面図（図５のＶI－ＶI線に沿う断面図）、（ｂ）は薄肉部の側面図である。 同ロードセルの薄肉部に発生する応力を従来のロードセル（比較例）の薄肉部に発生する応力と比較して示す図で、（ａ）は同ロードセルの上ビームの薄肉部に発生する応力を示す斜視図、（ｂ）は同ロードセルの下ビームの薄肉部（孔を設けた薄肉部）に発生する応力を示す斜視図、（ｃ）は従来のロードセル（比較例）の薄肉部に発生する応力を示す斜視図である。 同ロードセルを組み込んだ四隅誤差測定装置を示し、（ａ）は同測定装置の断面図、（ｂ）は偏荷重の作用位置を示す同測定装置の平面図である。 同ロードセルの四隅誤差を従来のロードセル（比較例）の四隅誤差と比較して示す図で、（ａ）は同ロードセルの四隅誤差を示す図、（ｂ）は従来のロードセル（比較例）の四隅誤差を示す図である。 第１の実施形態のロードセルを適用した電子天秤の斜視図である。 同電子天秤の縦断面図（図１０に示すＸＩ－ＸＩ線に沿う断面図）である。 第２の実施形態のロードセルの縦断面図である。 第３の実施形態のロードセルの縦断面図である。 第４の実施形態のロードセルの縦断面図である。
　以下、添付図面に従って、本発明に係るロードセルの好ましい実施形態について説明する。図１は、本発明が適用された第１の実施形態のロバーバル型ロードセル１０を示す斜視図であり、図２は、同ロードセルの分解斜視図、図３は、同ロードセルの水平断面図（図１のIII－III線に沿う断面図）、図４は、底面側から見た同ロードセルの斜視図、図５は、同ロードセルの縦断面図（図２のＶ－Ｖ線に沿う断面図）、図６は同ロードセル（起歪体）の薄肉部を拡大して示す図で、（ａ）は薄肉部の平面図（図５のＶI－ＶI線に沿う断面図）、（ｂ）は薄肉部の側面図である。
　これらの図に示すように、ロードセル１０は主として、起歪体１２、歪ゲージ２０、過荷重防止用ストッパ３０で構成される。
　起歪体１２は、アルミ等の金属材から成り、たとえば一定形状に押し出し成形したものを一定の幅で切断し、必要に応じて切削加工することによって製造される。この起歪体１２には、幅方向（矢印α方向）に貫通する略眼鏡状の貫通孔１３が形成されており、この貫通孔１３が形成されることによって、起歪体１２は、平行に配設された上ビーム１４と下ビーム１５、上下一対のビーム１４，１５の両端部をそれぞれ接続する固定部１６と可動部１７、上ビーム１４と下ビーム１５のそれぞれ対向する位置に設けられた２個所の薄肉部１８を備えたロバーバル機構を構成している。薄肉部１８は合計４個所形成されており、可動部１７に負荷をかけて起歪体１２が変形した際に２個の薄肉部１８は引っ張られ、残りの２個の薄肉部１８は圧縮される。
　図では、引張側の薄肉部は１８ａ、圧縮側の薄肉部は１８ｂとして示されており、本実施の形態では、上ビーム１４の引張側（図の右側）の薄肉部１８（１８ａ）および圧縮側（図の左側）の薄肉部１８（１８ｂ）にそれぞれ２個の歪ゲージ２０が貼り付けられている。歪ゲージ２０は、電気的に接続されてブリッジ回路が構成されている。
　一方、固定部１６は、ケース等の装置本体（不図示）に固定される部分であり、本実施の形態では、底面にネジ孔（不図示）が形成され、下側からネジ止めされて装置本体に固定される。起歪体１２における固定部１６の反対側には、可動部１７が設けられている。可動部１７は、秤量皿（不図示）が接続される部分であり、本実施の形態では上面にネジ孔２１が形成され、秤量皿（不図示）の支持部材等が上側からネジ止めにより固定される。この可動部１７の内側の側面（貫通孔１３に臨む側面）には、起歪体１２の幅方向に延びるストッパ係合用凹部１９が形成されている。凹部１９は、起歪体１２の幅方向において一定の形状に形成されており、凹部１９の内側には、ストッパ３０の先端部３２の一部が配置されている。
　過荷重防止用ストッパ３０は、凹部１９内に配置される先端部３２と、起歪体１２の固定部の側面に固定される基端部３４を備え、起歪体１２と同じ材質（たとえばアルミ材）によって一体的に形成されている。
　ストッパ先端部３２は、貫通孔１３の内側に非接触で配置可能な形状（例えば所定の厚みをもったプレート状）に形成されている。また、先端部３２は、起歪体１２の幅よりも大きい幅に形成されており、ストッパ３０を起歪体１２に固定した時に、図３符号３２ｂで示すように、可動部１７の幅方向外側に突出する。さらにストッパ先端部３２の先端３２ａは、可動部１７の凹部１９内に非接触で配置され、上面および下面が平行で平坦に形成された先端部３２は、凹部１９内に配置された際に、凹部１９の上下面との間に所定のクリアランスが形成される。
　一方、ストッパ基端部３４は、起歪体１２の固定部１６の外側面に面接触する部位である幅広板状の側板部３６を備え、ストッパ先端部３２の幅方向の一方端側に繋がっている。したがって、図３に示すように、ストッパ３０は全体として水平断面Ｌ型に形成されている。また、側板部３６は、図２に示すように、先端部３２の厚さ（上下方向の寸法）よりも上下方向に大きく（幅広に）形成されるとともに、上下２箇所にネジ２５用の挿通孔３５が形成されている。この挿通孔３５の位置に合わせて、固定部１６の外側面にネジ孔２２が形成されている。
　このように構成されたストッパ３０は、まず、その先端部３２を起歪体１２の貫通孔１３に挿通させるとともに、先端部３２の先端３２ａを可動部１７の凹部１９内に配置し、側板部３６を固定部１６の外側面に面接触させる。このとき、ストッパ３０の先端部３２が起歪体１２よりも幅広に形成されているので、ストッパ３０の先端部３２の左右の側縁部３２ｂは、起歪体１２の可動部１７の両側に突出した状態になる。次に、突出部分である側縁部３２ｂ（図３参照）に位置決め用の治具（不図示）を当てて、先端部３２と凹部１９の上下面とのクリアランスを調整した後、その状態を保ったまま、ネジ２５を挿通孔３５に挿通しネジ孔２２に締め付ける。これにより、ストッパ３０が起歪体１２（の凹部１９）に対し位置決めされた状態で固定される。
　次に、ストッパ３０の作用について説明する。
　ロードセル１０では、ストッパ３０の先端部３２が起歪体１２の可動部１７よりも幅広に形成されて、ストッパ先端部３２の左右の側縁部３２ｂが、図３符号３２ｂに示すように、可動部１７の両外側に突出した形態になっている。このため、ロードセル１０において、可動部１７に垂直方向の過荷重が作用した場合、可動部１７の凹部１９の下面または上面がストッパ３０の先端部３２の上面または下面に当接し、起歪体１２への過荷重の伝達が防止されて、薄肉部１８の過剰変形が抑制される。
　また、このロードセル１０において、可動部１７にねじれ方向の過荷重が作用した場合には、起歪体１２の幅方向端部である、凹部１９の延在方向の端部（エッジ部）１９ａが最大に変位して、このエッジ部１９ａがストッパ先端部３２に当接する位置に最大荷重が伝達されるが、エッジ部１９ａの上下に対向する位置では、ストッパ３０の先端部３２が面積を有している。即ち、エッジ部１９ａの上下に対向する位置には、ストッパ部３０の先端部３２の平面領域が延在している。このため、起歪体１２にねじれ方向の過荷重が加わった場合には、エッジ部１９ａがストッパ３０の先端部３２（の平面領域）に必ず当接して、所定値以上の過過荷重が起歪体１２に伝達されず、薄肉部１８の過剰変形が抑制される。
　このように本実施の形態によれば、垂直方向の過荷重に対してだけでなく、ねじれ方向の過荷重に対しても、薄肉部の過剰変形を抑制する上で有効である。
　また、下ビーム１５の薄肉部１８（１８ａ，１８ｂ）には、起歪体１２の幅方向中央位置に円孔１００が設けられることで、ロードセル１０のそれぞれの薄肉部１８に発生するエッジロードの大きさが小さくなって、測定誤差、測定値が安定するまでの時間等のロードセル１０の性能が改善されている。
　即ち、前記したように、上ビーム１４の引張側の薄肉部１８（１８ａ）および圧縮側の薄肉部１８（１８ｂ）には、それぞれ２個の歪ゲージ２０が貼り付けられているが、歪ゲージ２０を接着しない下ビーム１５の引張側の薄肉部１８（１８ａ）および圧縮側の薄肉部１８（１８ｂ）には、円孔１００がそれぞれ設けられている。
　以下、下ビーム１５の薄肉部１８（１８ａ，１８ｂ）に円孔１００を設けることで、ロードセル１０の性能が改善されるという作用について説明する。
　ロードセル（起歪体）１０の４箇所の薄肉部１８のうち、歪ゲージ２０が接着された上側の２箇所の薄肉部（孔１００を設けない薄肉部）１８では、「薄肉部１８の両端部には、図７（ｃ）の符号Ｈ１に示すように、相対的に大きい値のエッジロードが発生し、薄肉部１８の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間は相対的に長い」という本来の特性もちち、一方、円孔１００を設けた下側の２箇所の薄肉部１８では、「薄肉部１８の両端部に加えて円孔１００の周縁端部の４箇所でエッジロードが発生するものの、それぞれのエッジロードの大きさは、上側の薄肉部１８で発生するエッジロードの大きさよりも小さく、薄肉部１８の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間は相対的に短い」という本来の特性をもつ。
　然るに、ロードセル１０（起歪体１２）は、薄肉部１８を支点とするロバーバル機構を構成するため、４箇所の薄肉部１８は全てほぼ同一の特性となるように自動的に調整される。詳しくは、孔１００を設けた２箇所の薄肉部１８では、歪ゲージ２０が接着された２箇所の薄肉部１８（孔１００を設けない薄肉部１８）の特性の影響を受けて、孔１００を設けた薄肉部１８本来の特性よりも、エッジロードの値が大きくなり、薄肉部１８の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間が延びるの対し、歪ゲージ２０を接着した２箇所の薄肉部（孔１００を設けない薄肉部１８）では、孔１００を設けた２箇所の薄肉部１８の特性の影響を受けて、孔１００を設けない薄肉部１８本来の特性よりも、エッジロードの値が小さくなり、薄肉部１８の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間も短縮されたものとなる。
　詳しくは、歪ゲージ２０を接着した上側２箇所の薄肉部１８の本来の特性（エッジロードの値が相対的に大きく、薄肉部の幅方向の応力が安定するまでの時間が相対的に長い）と、円孔１００を設けた下側２箇所の薄肉部１８の本来の特性（エッジロードの値が相対的に小さく、薄肉部の幅方向の応力が安定するまでの時間が相対的に短い）が互いに影響を受けることで、上側２箇所の薄肉部１８では、図７（ｂ）の符号Ｈ２に示すように、本来の特性（図７（ｃ）の符号Ｈ１参照）よりも、エッジロードの値が小さく（Ｈ２＜Ｈ１）なり、薄肉部の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間も短くなる。
　即ち、従来のロードセル（起歪体）に比べて、第１には、上側の薄肉部１８に発生するエッジロードの値がＨ１からＨ２に低下する分、歪ゲージ２０が応力を感受するときに、エッジロードの影響を受けにくく、それだけ測定誤差が少なくなる。
　第２には、上側の薄肉部１８に発生するエッジロードは、従来のロードセル（起歪体）に比べて各エッジロードの値Ｈ２が小さく（Ｈ２＜Ｈ１）なる分、薄肉部の幅方向の応力がバランスして安定するまでの時間が短縮される。
　また、薄肉部１８に発生する応力がバランスして安定するまでの時間（測定を開始できるまでの時間）が短縮されることについては、以下のように説明することもできる。
　即ち、ロードセル１０の４箇所の薄肉部１８では、円孔１００の有無によってエッジロードの大きさ、薄肉部の剛性および重さが異なる。このため、ロードセル１０に荷重が負荷された場合、円孔１００の有無によって薄肉部１８がそれぞれ違う動きをし、相互の異なる動きが干渉し合って薄肉部１８の動き（ロバーバル機構の動き）を収束する力が働く。この結果、薄肉部１８の動き（ロバーバル機構の動き）が止まり、応力安定状態に達するまでの時間が短縮される、とも考えられる。
　また、薄肉部１８は、横（側方）から見て、外側直線・内側円弧状に形成されて、内側円弧Ｒの頂点Ｐに最大応力が発生するように設計されて、ロバーバル変形の起点でもある。そして、薄肉部１８が変形する際の円弧Ｒの頂点Ｐに発生する応力は、内側円弧Ｒの頂点Ｐ近傍では厚さがほほ同じであるため、内側円弧Ｒの頂点Ｐ近辺を起点としてロバーバル変形していると考えられる。
　然るに、円孔１００を設けた下側の薄肉部１８では、図６（ａ）に示すように、薄肉部１８を平面視して起歪体１２の幅方向の中心に円孔１００があるため、薄肉部１８における円孔１００を挟んだ左右の領域であって円孔１００の中心Ｏ１を通り左右に延びる最小面積となる横断面（符号Ｌ－Ｌで示す断面）に最大応力が発生する。さらにこの横断面位置Ｌ－Ｌは、薄肉部１８を横（側方）から見た場合の内側円弧Ｒの頂点Ｐと一致する。
　従って、内側円弧Ｒの頂点Ｐに一致するこの横断面には確実に最大応力が生じ、この横断面が確実にロバーバル変形の起点となる。そして、下側の２箇所の薄肉部１８の内側円弧Ｒのそれぞれの頂点Ｐが必ずロバーバル変形の起点となることで、上側の２箇所の薄肉部１８も下側の２箇所の薄肉部１８に倣うように、薄肉部１８の内側円弧Ｒのそれぞれの頂点Ｐを起点としてロバーバル変形する。即ち、薄肉部に円孔１００を設けていない従来のロードセル（起歪体）に比べて、ロバーバル変形の正確性および再現性も上がる、と考えられる。
　また、図８は、第１の実施の形態のロードセル１０を組み込んだ四隅誤差測定装置を示し、（ａ）は同装置の断面図、（ｂ）は偏荷重の作用位置を示す同装置の平面図、図９は、ロードセル１０の四隅誤差を従来のロードセル（比較例）の四隅誤差と比較して示す図で、（ａ）はロードセル１０の四隅誤差を示し、（ｂ）は従来のロードセル（比較例）の四隅誤差を示す。
　これらの図において、四隅誤差測定装置は、図８（ａ）に示すように、ロードセル１０は、その固定部１６がベースプレートに固定されて片持ち状に水平に配設され、ロードセル１０の可動部１７に平面視正方形状の秤量皿が固定された構造で、図８（ｂ）に示すように、秤量皿の中央部に荷重を作用させたときの値を基準として、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示す四箇所に荷重を作用させた場合のそれぞれの「ずれ量」をロードセル１０で測定するように構成されている。
　従来のロードセルの場合は、図９（ｂ）に示すように、負荷荷重の増加に伴って、＋方向のずれ，－方向のずれがいずれも略二次元的に増加するのに対し、本実施の形態のロードセル１０では、図９（ａ）に示すように、負荷荷重の増加に伴って、＋方向のずれ，－方向のずれの増加の割合が、従来のロードセルの場合と比べて少ない。特に、１／３秤量までは、従来のロードセルとほぼ同じずれ量を示すが、２／３秤量，３／３秤量と順次秤量が増加すると、従来のロードセルでは、＋方向、－方向いずれの方向の「ずれ」も急激に増加するのに対し、本実施の形態のロードセル１０では、僅かに増加するにとどまる。
　即ち、本実施の形態のロードセル１０では、偏荷重が作用した場合の四隅誤差が従来のロードセルに比べて圧倒的に少ない。
　この偏荷重が作用した場合の四隅誤差が従来のロードセルと比べて少なくなることは、以下のように説明できる。
　偏荷重が作用するとロードセル１０（起歪体１２）は、ロードセル１０（起歪体１２）の幅方向中央に前後に延びる仮想中立軸を中心として回転する。従来のロードセルでは、この仮想中立軸はロードセル（起歪体）の幅方向中央付近というだけで、その位置は明確に決まっているものではない。しかも薄肉部の幅方向両端部に発生したエッジロードが中央部付近の応力に影響を及ぼすため、これが測定誤差となるし、薄肉部における幅方向の応力がバランスして安定するまで測定値も安定しない（偏荷重が負荷として作用する場合も、測定値が安定するまで所定の時間がかかる）。
　然るに、ロードセル１０（起歪体１２）では、下側の前後方向の２箇所の薄肉部１８（１８ａ，１８ｂ）の幅方向中央部に円孔１００をそれぞれ設けることで、従来のロードセルでは明確でなかった、ねじりの回転中心となる前後に延びる仮想中立軸がロードセル１０（起歪体１２）の幅方向中央に正確に位置決めされることとなって、偏荷重作用時のロードセル１０（起歪体１２）のねじり回転の正確性および再現性が上がり、誤差が低減する、と考えられる。
　図１０，１１は、第１の実施形態のロードセル１０を適用した電子天秤を示し、図１０は同電子天秤の斜視図、図１１は同電子天秤の縦断面図（図１０に示すＸＩ－ＸＩ線に沿う断面図）である。
　電子天秤９０は、平面視略矩形状に形成された合成樹脂製の秤本体ケース１０２の上面にその固定部１６が固定されて、水平に片持ち梁状に配設されたロードセル１０と、ロードセル１０の可動部１７に連結された計量皿１３０と、秤本体ケース１０２に一体成形された中空立壁状の表示部１０５内に設けられて、ロードセル１０で検出した出力を演算処理等する電子回路基板（図示せず）とを備えて構成されている。なお、符号１３１は、計量皿１３０（皿本体１３２）をロードセル１０の可動部１７に固定する固定ネジ、符号１０４は、ロードセル１０の固定部１６を秤本体ケース１０２上面壁に固定する固定ネジである。また、図１１において、過荷重防止用ストッパ３０については、図示を省略している。
　ロードセル１０（起歪体１２）の固定部１６には、ロードセル２０と電子回路基板とを接続する電気配線１１０を挿通するための上下貫通孔１６ａが設けられ、該上下貫通孔１６ａは、秤本体ケース１０２内に連通している。
　即ち、ロードセル１０（起歪体１２）の上側の薄肉部１８，１８の上面には歪ゲージ２０が貼り付けられるとともに、固定部１６の上面には、歪ゲージ２０と電気的に接続された、出力補償用抵抗等のブリッジ回路を構成するフレキシブルプリント配線板１２０が貼り付けられている。
　そして、フレキシブルプリント配線板１２０から導出する電気配線１２２が上下貫通孔１６ａを貫通して秤本体ケース１０２内に導出し、秤本体ケース１０２に一体化された中空の表示部５０内の電子回路基板（図示せず）に接続されている。
　ロードセル１０（起歪体１２）の上面側には、電装部品（歪ゲージ２０やフレキシブルプリント配線板１２０）や電気配線１２２を覆うシリコン絶縁被覆１２４が形成されて、これらの電装部品の導電部における絶縁と防水が確保されている。
　さらには、上下貫通孔１６ａには、密閉手段であるシリコン材１２４ａが装填されて、秤本体ケース１２内が確実に密閉されている。
　また、秤本体ケース１０２の正面側には、ロードセル１０の一側面に沿って延在する中空立壁状の表示部１０５が該秤本体ケース１０２に一体的に設けられている。中空の表示部１０５の前面側には、液晶画面１０６が設けられ、表示部１０５内の液晶画面１０６裏面側には、ロードセル１０で検出した出力を演算処理するとともに、液晶画面１０６に表示するデータを制御する電子回路基板（図示せず）が配置されている。
　一方、秤本体ケース１０２背面側のコーナ部には、左右一対の中空突出部１０７が中空の表示部１０５と同一高さに形成されて、秤本体ケース１０２の上面に、中空の表示部１０５と左右一対の中空突出部１０７，１０７に囲まれたロードセル収容室Ｓが形成されている。中空突出部１０５の外側面は、秤本体ケース１０２の外側面と面一に形成されて、電子天秤１００の側方および後方からの外観意匠の統一が図られている。
　被測定物を載せる計量皿１３０は、ロードセル１０の可動部１７に連結される透明合成樹脂製の皿本体１３２と、皿本体１３２の上面側を覆う合成樹脂製の皿カバー１３４で構成されている。皿本体１３２は、段付きプレート状の天板部１３５と筒形状の透明カバー１３６が一体成形されている。天板部１３５は、ロードセル１０の可動部１７の上面に連結される。また、天板部１３５は皿カバー１３４と略同形状に形成されており、皿本体１３２（天板部１３５）に対し皿カバー１３４が着脱自在に被着されている。
　透明カバー１３６は、ロードセル配設空間Ｓに配設されるロードセル１０の周りを余裕をもって囲むことのできる大きさに形成される。また、透明カバー１３６は、その下端が秤本体ケース１０２の上方に配置されるとともに秤本体ケース１０２の上面に対して所定のクリアランスを持って配置されている。
　このため、ロードセル配設空間Ｓが汚れた場合には、透明カバー１３６を通して外部から汚れが視認できるので、必要に応じて計量皿１３０（皿本体１３２）と一体に透明カバー１３６を取り外して、ロードセル配設空間Ｓ全体を開放し、ロードセル２０周辺領域の汚れを水等で簡単に洗浄できる。
　また、下ビーム１５の２箇所の薄肉部１８には、それぞれ円孔１００が設けられているが、この円孔１００が洗浄水の排水孔として作用するので、ロードセル配設空間Ｓを水で洗浄する場合、薄肉部１８の貫通孔１３形成位置に水滴が残りにくい。
　また、防水を必要とする歪ゲージ２０やフレキシブルプリント配線板１２０等は、ロードセル１０（起歪体１２）の上面に設けられているので、ロードセル２０周辺領域を水等で洗浄する際に濡れるおそれもない。
　図１０は、請求項２に対応する第２の実施形態のロードセルの縦断面図である。
　この第２の実施形態のロードセル１０Ａでは、下ビーム１５の２箇所の薄肉部１８（１８ａ，１８ｂ）には、歪ゲージ２０がそれぞれ接着されるとともに、上ビーム１４の２箇所の薄肉部１８（１８ａ，１８ｂ）には、起歪体１２の幅方向中央位置に円孔１００がそれぞれ設けられている。
　その他の構造は、前記した第１の実施形態のロードセル１０と同一であるので、同様の構成・作用を有する部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
　図１２は、請求項３に対応する第３の実施形態のロードセルの縦断面図である。
　この第３の実施形態のロードセル１０Ｂでは、上下一対のビーム１４，１５の固定部１６寄りの薄肉部１８（１８ａ，１８ｂ）には、歪ゲージ２０がそれぞれ接着されるとともに、上下一対のビーム１４，１５の可動部１７寄りの薄肉部１８（１８ａ，１８ｂ）には、起歪体１２の幅方向中央位置に円孔１００がそれぞれ設けられている。
　その他の構造は、前記した第１の実施形態のロードセル１０と同一であるので、同様の構成・作用を有する部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
　図１４は、請求項５に対応する第４の実施形態のロードセルの縦断面図である。
　この第４の実施形態のロードセル１０ｃでは、上下一対のビーム１４，１５の可動部１７寄りの薄肉部１８（１８ａ，１８ｂ）には、歪ゲージ２０がそれぞれ接着されるとともに、上下一対のビーム１４，１５の固定部１６寄りの薄肉部１８（１８ａ，１８ｂ）には、起歪体の幅方向中央位置に円孔１００がそれぞれ設けられている。
　その他の構造は、前記した第１の実施形態のロードセル１０と同一であるので、同様の構成・作用を有する部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
　なお、前記した第１～第４の実施の形態では、薄肉部１８に設ける孔１００を円形として説明したが、楕円などの「略円形」であればよい。
　また、薄肉部１８に設ける孔１００の形状は、矩形などの略円形以外の形状であっても、円孔１００と同様の作用・効果が奏されるが、薄肉部１８に矩形の孔等の「略円形」以外の孔を設けるための加工が難しく、それだけ費用と時間がかかるため、「略円形」の孔であることが望ましい。
　また、薄肉部１８に設ける円孔１００などの略円形の孔の幅方向の長さＷ１は、図６（ａ）に示すように、歪ゲージ２０を接着する薄肉部１８に発生するエッジロードの値が小さくなって、ロードセル（起歪体１２）のロバーバル機構としての適正な動作を保証できる大きさであればよく、例えば、起歪体１２の幅Ｗに対し略０，１Ｗ～略０．８Ｗの範囲が望ましい。
　略円形の孔の幅方向の長さＷ１が略０，１Ｗ未満では、孔が小さすぎて、孔の周縁端部にはエッジロードではなく、応力集中に伴う過大応力が発生し、ロバーバル機構が成立しない。一方、略円形の孔の幅方向の長さＷ１が略０．８Ｗを超えると、孔の周縁端部と薄肉部の左右の端部間の距離が接近し過ぎるため、接近して発生するエッジロード同士が重なり合って、薄肉部に応力集中に伴う過大応力が発生し、ロバーバル機構が成立しない。
　また、略円形の孔を設ける薄肉部１８の厚さについては、薄肉部の強度を補うために、歪ゲージ２０を接着する薄肉部（略円形の孔を設けない薄肉部）１８よりも厚く形成してもよい。
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ　ロードセル
１２　起歪体
１３　貫通孔
１４　上ビーム
１５　下ビーム
１６　固定部
１７　可動部
１８　薄肉部
１８ａ　引張側薄肉部
１８ｂ　圧縮側薄肉部
１９　凹部
１９ａ　凹部のエッジ部
２０　歪ゲージ
３０　過荷重防止用ストッパ
３２　ストッパ先端部
９０　電子天秤
１００　円孔

Claims (5)

  1. 　長手方向前後２箇所に薄肉部をそれぞれ設けた上下一対の平行ビームの端部が固定部と可動部で接続されてロバーバル機構を構成する起歪体と、前記薄肉部に接着された歪ゲージとを備えたロバーバル型ロードセルにおいて、
    　前記可動部に下向き荷重が作用した場合には、前記全４箇所の薄肉部のうち、上ビームの可動部寄りの薄肉部および下ビームの固定部寄りの薄肉部には圧縮応力がそれぞれ作用し、上ビームの固定部寄りの薄肉部および下ビームの可動部寄りの薄肉部には引張応力がそれぞれ作用するが、
    　前記引張応力が作用する薄肉部２箇所のうちのいずれか一方、および前記圧縮応力が作用する薄肉部２箇所のうちのいずれか一方には、前記歪ゲージがそれぞれ接着されるとともに、前記歪ゲージを接着しない残りの薄肉部２箇所の幅方向中央部には、略円形の孔がそれぞれ設けられたことを特徴とするロバーバル型ロードセル。
  2. 　前記上ビームの２箇所の薄肉部には、前記歪ゲージがそれぞれ接着されるとともに、前記下ビームの２箇所の薄肉部には、前記略円形の孔がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１に記載のロバーバル型ロードセル。
  3. 　前記下ビームの２箇所の薄肉部には、前記歪ゲージがそれぞれ接着されるとともに、前記上ビームの２箇所の薄肉部には、前記略円形の孔がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１に記載のロバーバル型ロードセル。
  4. 　前記上下一対のビームの固定部寄りのそれぞれの薄肉部には、前記歪ゲージがそれぞれ接着されるとともに、前記上下一対のビームの可動部寄りのそれぞれの薄肉部には、前記略円形の孔がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１に記載のロバーバル型ロードセル。
  5. 　前記上下のビームの可動部寄りのそれぞれの薄肉部には、前記歪ゲージがそれぞれ接着されるとともに、前記上下のビームの固定部寄りのそれぞれの薄肉部には、前記略円形の孔がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１に記載のロバーバル型ロードセル。
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