专利名称：载重检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于台秤等中的载重检测传感器，能够进行高精度的计量。
背景技术：
作为电子秤的主要方式，有使用应变片的测力传感器方式、使用音叉的音叉振动方式、使用电磁铁及电磁线圈的电磁力平衡方式。测力传感器方式根据应变片因载重而产生的变形量测定出载重。音叉振动方式如下述专利文献I所记载的那样，利用音叉的振动频率与施加在音叉两端的载重的大小成正比例变化的原理进行载重测定。而电磁力平衡方式则是向电磁线圈中通入电流以使得因载
重而失去平衡状态的机械式平衡机构回到平衡状态，根据此时的电流的大小求出载重的大小。关于秤的精度，与测力传感器方式相比，音叉振动方式和电磁力平衡方式的精度要高，而关于秤的制造成本，机构复杂的电磁力平衡方式最高，构造简单的测力传感器方式最低。目前，量程(测定范围)达到300kg的台秤多采用测力传感器方式。专利文献I :特开2004-239827号公报但是，在生产现场，例如对鼓形桶装的药液原料等进行计量的情况那样，高精度地测定重量物重量的必要性在增加，要求台秤高精度化。台秤精度的提高仅通过简单地采用精度高的计量方式并不能够实现。还必须确保具有能够承受重量物的机械强度，而且，即使所施加的载重很大也能够进行稳定的计量动作的载重检测传感器是必不可少的。此外，为了容易进行重量物在台秤的载物台上搬上搬下的作业，还必须使台秤低矮化。
实用新型内容本实用新型是考虑到上述情况而创造出来的，其目的是提供能够高精度且稳定地进行重量物的计量的载重检测传感器。本实用新型的载重检测传感器的特征是，包括具备音叉振子的力传感器，和具有长方体状外形、通过杠杆将施加在其上的载重缩小后传递给前述力传感器的块体，前述块体内置有从顺沿于长度方向的侧面加工而形成的杠杆机构与罗伯瓦尔(Roberval)机构，前述力传感器结合在前述块体的前述侧面上。该块体为了制作出杠杆机构及罗伯瓦尔机构而从侧面进行了切入或刮入，但由于保持着长方体状的外形，因而具有足够的机械强度，能够稳定地进行施加在其上的载重的缩小动作。此外，由于将力传感器结合在块体的侧面上，因而不会因该力传感器而产生载重检测传感器的高度增加。这对于谋求台秤的低矮化是有利的。此外，在本实用新型的载重检测传感器中，在前述块体的内部与前述杠杆的力点相连接的连结片是从前述块体的相向的两侧面刮入而形成在前述块体的宽度方向的中央附近。这样，通过将与杠杆的力点相连接的连结片仅设置在块体的宽度方向的中央附近，即便是在块体承受偏置载重而扭转的情况下，也能够消除波及力传感器的扭转的影响。本实用新型的载重检测传感器能够稳定地进行高精度的计量。此外，通过使用该载重检测传感器来构成台秤，使得台秤的低矮化成为可能。
图I是本实用新型的实施方式的载重检测传感器的立体图；图2是展示图I的载重检测传感器的块体的立体图；图3是图2的块体上的加工部位的俯视图；图4是展示图2的块体的内部构造的附图；图5是图2的块体的侧视图；图6是图5的块体的A-A向剖视图；图7是图5的块体的B-B向剖视图；图8是展示图I的载重检测传感器的力传感器的俯视图；图9是图8的力传感器的立体图；图10是使用图I的载重检测传感器的台秤的分解立体图；图11是使用图I的载重检测传感器的载重检测组件的分解立体图；图12是使用图I的载重检测传感器的台秤的传感器外壳的分解立体图；图13是图2的块体的断面A-A的变形图。附图标记说明10 :上框架，20 :基础框架，30 :载重检测组件，31 :顶面支撑部件，32 :分力缓冲装置，33 :传感器外壳，35 :盖体，37 :螺栓，41 :力传感器，42 :块体，43 :螺栓，51 :隔膜，52 :安装板，53 :夹持板；61 :平行连杆部，62 :杠杆部，63 :固定部，64 :薄壁部，65 :连结片，66 :固定结合孔，67 :作用点结合部，71 :基部，72 :连结部，73 :力作用部，74 :螺栓孔，75 :杆部，77 :薄壁部，78 :音叉振子，79 :螺栓孔，80 :薄壁部，81 :薄壁部，91 :螺栓，92 :螺栓，351 :孔，421 :螺栓孔，422 :螺纹孔。
具体实施方式
图10示出使用本实用新型的载重传感器而构成的台秤的一个例子。该台秤具有支撑载物台(未图示)的上框架10，两根并行的基础框架20、20，以及横跨在基础框架20、20之间的载重检测组件30，上框架10放置在载重检测组件30之上。载重检测组件30如图11所示，具有支撑上框架10的顶面支持部件31，以及容纳载重检测传感器和线路板的传感器外壳33。图12以分解立体图示出传感器外壳33的容纳物。传感器外壳33中容纳有由包含音叉振子的力传感器41，和用铝合金制作的块体42构成的载重传感器40，该块体42的固定侧被螺栓43固定在传感器外壳33的底部，在块体42的活动侧固定有传递载重的螺栓37。[0037]此外,容纳有载重传感器40的传感器外壳33的开口被盖体35封闭，从盖体35的孔351中穿过的螺栓37与孔351之间的间隙被由隔膜51，以两片圆板夹持隔膜51的内圆的周缘的夹持板53，和将隔膜51的外缘固定在盖体35的背面上的安装板52所构成的封闭机构封闭。夹持板53具有螺栓37紧密嵌合在其中的孔531，从该孔531中穿过的螺栓37的前端与块体42的活动侧的螺纹孔422结合。因此，在该台秤中，施加在上框架10上的载重传递到与上框架10接触的两个载重检测组件30的顶面支撑部件31上，再从顶面支撑部件31传递到对顶面支撑部件31进行支撑的螺栓37上，载重传感器40的块体42的活动侧因施加在螺栓37上的载重而位移，从力传感器41的音叉振子输出与该位移相对应的信号。该信号经容纳在传感器外壳33中的线路板的电路转换为数字信号输出，从两个载重检测组件30输出的数字信号经过加法运算，将被计量物的载重显示在显示器(未图示)上。为了将从上框架10作用到顶面支撑部件31上的水平方向的分力释放，在上框架10与顶面支撑部件31之间中介有分力缓冲装置32。图I示出在块体42的侧面上结合有力传感器41的载重传感器40的实施方式。图2示出拆下力传感器41后的块体42，图8及图9示出拆下来的力传感器41。图8是力传感器41的俯视图，图9是力传感器41的立体图。块体42由具有长方体外形的铝合金构成，在块体42的上表面上，形成有螺栓43穿过其中的螺栓孔421以及螺栓37拧入其中的螺纹孔422，此外，从顺沿于长度方向的侧面实施切入或刮入的加工，在块体42的中央内部制作出杠杆机构及罗伯瓦尔机构。图3是从块体42的加工面看过去的加工部位的俯视图。通过该加工,在块体42上形成构成罗伯瓦尔机构的平行连杆部61，构成杠杆机构的杠杆部62，与块体42的固定侧为一体的固定部63，构成杠杆部62的支点的薄壁部64，以及与杠杆部62的力点相连接的连结片65。构成杠杆部62的支点的薄壁部64形成在固定部63与杠杆部62之间，此外，一端与杠杆部62的力点相连接的连结片65的另一端与块体42的活动侧的块结合。此外，在固定部63上形成有用于与力传感器41进行结合的固定结合孔66，在杠杆部62的作用点上形成有结合力传感器41的作用点结合部67。杠杆机构如下进行动作。当块体42的活动侧承受载重而向下方位移时，连结片65被拉向下侧，随之在杠杆部62的力点上施加向下的力。因此，受到支点(薄壁部64)支撑的杠杆部62的作用点(作用点结合部67的位置)向上方位移。此时，若设支点与力点二者的距离为LI、支点与作用点二者的距离为L2、作用在力点上的朝下的力为Fl、作用在作用点上的力为F2，则由于存在LI X F1=L2 X F2这样的关系，因而作用在力点上的力Fl将按照L1/L2的值缩小后作用在作用点上。图4中将块体42内部的杠杆机构和罗伯瓦尔机构、以及螺栓孔421和螺纹孔422以可视化方式加以展示。此外，将图5所示块体42的A-A向剖视图(连结片65位置处的垂直剖视图)示于图6，将B-B向剖视图(支点64位置处的水平剖视图)示于图7。[0050]由图4、图6、图7可知，平行连杆部61、杠杆部62、固定部63及薄壁部64以与长方体的宽度相同的宽度形成，而连结片65从块体42的相向的两侧面仅刮入相等的长度，以具有长方体宽度的大约1/3的宽度。这样，通过将与杠杆部62的力点相连接的连结片65仅设置在块体42的宽度方向的中央附近，即便是在块体42承受偏置载重而扭转的情况下，扭转的影响也不易出现在作用点结合部67上。另一方面，如图8、图9所示，力传感器41是对一个较薄的金属块体进行抠挖而制成，具有与块体42的固定部63结合的基部71、与块体42的杠杆部62的作用点结合部67结合的力作用部73、作为杠杆发挥功能的杆部75、将力作用部73和杆部75之间连接在一起的连结部72、以及音叉振子78。基部71具有螺栓孔74，穿过该螺栓孔74的螺栓91 (图I)拧在块体42的固定部 63的固定结合孔66中，使基部71与固定部63结合。此外，力作用部73具有螺栓孔79，从该螺栓孔79中穿过的螺栓92 (图I)拧在块体42的作用点结合部67的孔中，使力作用部73与作用点结合部67结合。连结部72将力作用部73与杆部75的一端连接在一起。基部71中间隔着作为杆部75的支点而起作用的薄壁部77与杆部75相连接，中间隔着薄壁部80将音叉振子78的一端固定。此外，杆部75的前端中间隔着薄壁部81与音叉振子78的另一端相连接。该力传感器41如下进行动作。当载重F施加在块体42的活动部上时，该载重F乘以L1/L2而被缩小了的力f将从杠杆部62的作用点结合部67传递到力作用部73上，力作用部73被上拉。因此，连结部72以力f将杆部75的端部上拉。杆部75以连接在基部71上的薄壁部77为支点、以与杆长比相应的力将连接在音叉振子78上的薄壁部81下拉。音叉振子78按照施加在两端上的张力的变化改变振动频率。该音叉振子78的振动频率的变化经被容纳在传感器外壳33中的线路板的电路转换成数字信号后输出。这样，在该载重传感器40中，虽然块体42为了在其内部制作出杠杆机构和罗伯瓦尔机构而从侧面实施了切入或刮入等加工，但保持着长方体的外形，具有足够的机械强度。因此，即使从螺栓37传递的载重较大，也能够稳定地进行该载重的缩小动作，能够将缩小了的载重传递到力传感器41上。此外，该载重传感器40的力传感器41能够将自块体42传递过来的载重以高的精度转变成音叉振子78的振动频率的变化。此外，在该载重传感器40中，由于通过从块体42相向的两侧面仅刮入相等的长度而将在块体42的内部与杠杆的力点相连接的连结片65仅配置在块体42的宽度方向的中央附近，所以即便是在块体42承受偏置载重(从嵌合在4个螺纹孔422中的4根螺栓37分别传递大小不同的载重)而扭转的情况下，也能够使波及力传感器41的扭转的影响极小化。因此，通过使用该载重传感器40，使得高精度的载重检测成为可能。图6中，块体42内部的连结片65的位置形成在块体42的宽度方向的中央位置，但也可以如图13所示，通过自块体42的宽度方向的中央位置向力传感器41的相反一侧偏离，还能够对由于将力传感器41安装在块体42的侧面上而发生的偏力进行补偿，防止承受偏置载重时杠杆部62发生扭转。此外，在该载重传感器40中，由于是将力传感器41固定在块体42的侧面上的，因而载重传感器40的高度不会超过块体42的高度。这点有利于谋求台秤的低矮化。本实用新型的载重检测传感器不仅能够组装在台秤中提供给用户，而且还能够以图11所示的载重检测组件30的方式提供给用户。得到该载重检测组件30的用户例如只需将两个载重检测组件30并行配置在水平面上，再在它们上面放置平板，便能够构成其方式适合于作业现场的台秤。本实用新型的载重检测传感器能够进行高精度的计量，能够广泛应用在工厂的生 产现场以及流通领域、医疗领域、教育和研究领域、农业和渔业领域、家庭等各领域中所使用的台秤或与之类似的秤量装置中。
权利要求1.一种载重检测传感器，其特征是， 包括具备音叉振子的力传感器，和具有长方体状外形、通过杠杆将施加在其上的载重缩小后传递给前述力传感器的块体， 前述块体内置有从顺沿于长度方向的侧面加工而形成的杠杆机构与罗伯瓦尔机构，前述力传感器结合在前述块体的前述侧面上。
2.如权利要求I所记载的载重检测传感器，其特征是，在前述块体的内部与前述杠杆的力点相连接的连结片是从前述块体的相向的两侧面刮入而形成在前述块体的宽度方向的中央附近。
专利摘要本实用新型提供能够高精度且稳定地进行重量物的计量的载重检测传感器。该载重检测传感器(40)包括具备音叉振子的力传感器(41)，和具有长方体状外形、通过杠杆将施加在其上的载重缩小后传递给前述力传感器的块体(42)，该块体(42)内置有从顺沿于长度方向的侧面加工而形成的杠杆机构与罗伯瓦尔机构，力传感器(41)结合在块体(42)的前述侧面上。该块体(42)为了制作出杠杆机构及罗伯瓦尔机构而从侧面进行了切入或刮入，但由于保持着长方体状的外形，因而具有足够的机械强度，能够稳定地进行施加在其上的载重的缩小动作。
文档编号G01G3/16GK202661203SQ20109000096
公开日2013年1月9日 申请日期2010年6月23日 优先权日2009年6月30日
发明者筱崎直也 申请人:新光电子株式会社