專利名稱：載重檢測(cè)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于臺(tái)秤等中的載重檢測(cè)傳感器，能夠進(jìn)行高精度的計(jì)量。
背景技術(shù)：
作為電子秤的主要方式，有使用應(yīng)變片的測(cè)力傳感器方式、使用音叉的音叉振動(dòng)方式、使用電磁鐵及電磁線圈的電磁力平衡方式。測(cè)力傳感器方式根據(jù)應(yīng)變片因載重而產(chǎn)生的變形量測(cè)定出載重。音叉振動(dòng)方式如下述專利文獻(xiàn)I所記載的那樣，利用音叉的振動(dòng)頻率與施加在音叉兩端的載重的大小成正比例變化的原理進(jìn)行載重測(cè)定。而電磁力平衡方式則是向電磁線圈中通入電流以使得因載
重而失去平衡狀態(tài)的機(jī)械式平衡機(jī)構(gòu)回到平衡狀態(tài)，根據(jù)此時(shí)的電流的大小求出載重的大小。關(guān)于秤的精度，與測(cè)力傳感器方式相比，音叉振動(dòng)方式和電磁力平衡方式的精度要高，而關(guān)于秤的制造成本，機(jī)構(gòu)復(fù)雜的電磁力平衡方式最高，構(gòu)造簡(jiǎn)單的測(cè)力傳感器方式最低。目前，量程(測(cè)定范圍)達(dá)到300kg的臺(tái)秤多采用測(cè)力傳感器方式。專利文獻(xiàn)I :特開2004-239827號(hào)公報(bào)但是，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，例如對(duì)鼓形桶裝的藥液原料等進(jìn)行計(jì)量的情況那樣，高精度地測(cè)定重量物重量的必要性在增加，要求臺(tái)秤高精度化。臺(tái)秤精度的提高僅通過(guò)簡(jiǎn)單地采用精度高的計(jì)量方式并不能夠?qū)崿F(xiàn)。還必須確保具有能夠承受重量物的機(jī)械強(qiáng)度，而且，即使所施加的載重很大也能夠進(jìn)行穩(wěn)定的計(jì)量動(dòng)作的載重檢測(cè)傳感器是必不可少的。此外，為了容易進(jìn)行重量物在臺(tái)秤的載物臺(tái)上搬上搬下的作業(yè)，還必須使臺(tái)秤低矮化。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是考慮到上述情況而創(chuàng)造出來(lái)的，其目的是提供能夠高精度且穩(wěn)定地進(jìn)行重量物的計(jì)量的載重檢測(cè)傳感器。本實(shí)用新型的載重檢測(cè)傳感器的特征是，包括具備音叉振子的力傳感器，和具有長(zhǎng)方體狀外形、通過(guò)杠桿將施加在其上的載重縮小后傳遞給前述力傳感器的塊體，前述塊體內(nèi)置有從順沿于長(zhǎng)度方向的側(cè)面加工而形成的杠桿機(jī)構(gòu)與羅伯瓦爾(Roberval)機(jī)構(gòu)，前述力傳感器結(jié)合在前述塊體的前述側(cè)面上。該塊體為了制作出杠桿機(jī)構(gòu)及羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)而從側(cè)面進(jìn)行了切入或刮入，但由于保持著長(zhǎng)方體狀的外形，因而具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行施加在其上的載重的縮小動(dòng)作。此外，由于將力傳感器結(jié)合在塊體的側(cè)面上，因而不會(huì)因該力傳感器而產(chǎn)生載重檢測(cè)傳感器的高度增加。這對(duì)于謀求臺(tái)秤的低矮化是有利的。此外，在本實(shí)用新型的載重檢測(cè)傳感器中，在前述塊體的內(nèi)部與前述杠桿的力點(diǎn)相連接的連結(jié)片是從前述塊體的相向的兩側(cè)面刮入而形成在前述塊體的寬度方向的中央附近。這樣，通過(guò)將與杠桿的力點(diǎn)相連接的連結(jié)片僅設(shè)置在塊體的寬度方向的中央附近，即便是在塊體承受偏置載重而扭轉(zhuǎn)的情況下，也能夠消除波及力傳感器的扭轉(zhuǎn)的影響。本實(shí)用新型的載重檢測(cè)傳感器能夠穩(wěn)定地進(jìn)行高精度的計(jì)量。此外，通過(guò)使用該載重檢測(cè)傳感器來(lái)構(gòu)成臺(tái)秤，使得臺(tái)秤的低矮化成為可能。

圖I是本實(shí)用新型的實(shí)施方式的載重檢測(cè)傳感器的立體圖；圖2是展示圖I的載重檢測(cè)傳感器的塊體的立體圖；圖3是圖2的塊體上的加工部位的俯視圖；圖4是展示圖2的塊體的內(nèi)部構(gòu)造的附圖；圖5是圖2的塊體的側(cè)視圖；圖6是圖5的塊體的A-A向剖視圖；圖7是圖5的塊體的B-B向剖視圖；圖8是展示圖I的載重檢測(cè)傳感器的力傳感器的俯視圖；圖9是圖8的力傳感器的立體圖；圖10是使用圖I的載重檢測(cè)傳感器的臺(tái)秤的分解立體圖；圖11是使用圖I的載重檢測(cè)傳感器的載重檢測(cè)組件的分解立體圖；圖12是使用圖I的載重檢測(cè)傳感器的臺(tái)秤的傳感器外殼的分解立體圖；圖13是圖2的塊體的斷面A-A的變形圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10 :上框架，20 :基礎(chǔ)框架，30 :載重檢測(cè)組件，31 :頂面支撐部件，32 :分力緩沖裝置，33 :傳感器外殼，35 :蓋體，37 :螺栓，41 :力傳感器，42 :塊體，43 :螺栓，51 :隔膜，52 :安裝板，53 :夾持板；61 :平行連桿部，62 :杠桿部，63 :固定部，64 :薄壁部，65 :連結(jié)片，66 :固定結(jié)合孔，67 :作用點(diǎn)結(jié)合部，71 :基部，72 :連結(jié)部，73 :力作用部，74 :螺栓孔，75 :桿部，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 :螺紋孔。
具體實(shí)施方式
圖10示出使用本實(shí)用新型的載重傳感器而構(gòu)成的臺(tái)秤的一個(gè)例子。該臺(tái)秤具有支撐載物臺(tái)(未圖示)的上框架10，兩根并行的基礎(chǔ)框架20、20，以及橫跨在基礎(chǔ)框架20、20之間的載重檢測(cè)組件30，上框架10放置在載重檢測(cè)組件30之上。載重檢測(cè)組件30如圖11所示，具有支撐上框架10的頂面支持部件31，以及容納載重檢測(cè)傳感器和線路板的傳感器外殼33。圖12以分解立體圖示出傳感器外殼33的容納物。傳感器外殼33中容納有由包含音叉振子的力傳感器41，和用鋁合金制作的塊體42構(gòu)成的載重傳感器40，該塊體42的固定側(cè)被螺栓43固定在傳感器外殼33的底部，在塊體42的活動(dòng)側(cè)固定有傳遞載重的螺栓37。[0037]此外,容納有載重傳感器40的傳感器外殼33的開口被蓋體35封閉，從蓋體35的孔351中穿過(guò)的螺栓37與孔351之間的間隙被由隔膜51，以兩片圓板夾持隔膜51的內(nèi)圓的周緣的夾持板53，和將隔膜51的外緣固定在蓋體35的背面上的安裝板52所構(gòu)成的封閉機(jī)構(gòu)封閉。夾持板53具有螺栓37緊密嵌合在其中的孔531，從該孔531中穿過(guò)的螺栓37的前端與塊體42的活動(dòng)側(cè)的螺紋孔422結(jié)合。因此，在該臺(tái)秤中，施加在上框架10上的載重傳遞到與上框架10接觸的兩個(gè)載重檢測(cè)組件30的頂面支撐部件31上，再?gòu)捻斆嬷尾考?1傳遞到對(duì)頂面支撐部件31進(jìn)行支撐的螺栓37上，載重傳感器40的塊體42的活動(dòng)側(cè)因施加在螺栓37上的載重而位移，從力傳感器41的音叉振子輸出與該位移相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)容納在傳感器外殼33中的線路板的電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出，從兩個(gè)載重檢測(cè)組件30輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)加法運(yùn)算，將被計(jì)量物的載重顯示在顯示器(未圖示)上。為了將從上框架10作用到頂面支撐部件31上的水平方向的分力釋放，在上框架10與頂面支撐部件31之間中介有分力緩沖裝置32。圖I示出在塊體42的側(cè)面上結(jié)合有力傳感器41的載重傳感器40的實(shí)施方式。圖2示出拆下力傳感器41后的塊體42，圖8及圖9示出拆下來(lái)的力傳感器41。圖8是力傳感器41的俯視圖，圖9是力傳感器41的立體圖。塊體42由具有長(zhǎng)方體外形的鋁合金構(gòu)成，在塊體42的上表面上，形成有螺栓43穿過(guò)其中的螺栓孔421以及螺栓37擰入其中的螺紋孔422，此外，從順沿于長(zhǎng)度方向的側(cè)面實(shí)施切入或刮入的加工，在塊體42的中央內(nèi)部制作出杠桿機(jī)構(gòu)及羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)。圖3是從塊體42的加工面看過(guò)去的加工部位的俯視圖。通過(guò)該加工,在塊體42上形成構(gòu)成羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)的平行連桿部61，構(gòu)成杠桿機(jī)構(gòu)的杠桿部62，與塊體42的固定側(cè)為一體的固定部63，構(gòu)成杠桿部62的支點(diǎn)的薄壁部64，以及與杠桿部62的力點(diǎn)相連接的連結(jié)片65。構(gòu)成杠桿部62的支點(diǎn)的薄壁部64形成在固定部63與杠桿部62之間，此外，一端與杠桿部62的力點(diǎn)相連接的連結(jié)片65的另一端與塊體42的活動(dòng)側(cè)的塊結(jié)合。此外，在固定部63上形成有用于與力傳感器41進(jìn)行結(jié)合的固定結(jié)合孔66，在杠桿部62的作用點(diǎn)上形成有結(jié)合力傳感器41的作用點(diǎn)結(jié)合部67。杠桿機(jī)構(gòu)如下進(jìn)行動(dòng)作。當(dāng)塊體42的活動(dòng)側(cè)承受載重而向下方位移時(shí)，連結(jié)片65被拉向下側(cè)，隨之在杠桿部62的力點(diǎn)上施加向下的力。因此，受到支點(diǎn)(薄壁部64)支撐的杠桿部62的作用點(diǎn)(作用點(diǎn)結(jié)合部67的位置)向上方位移。此時(shí)，若設(shè)支點(diǎn)與力點(diǎn)二者的距離為L(zhǎng)I、支點(diǎn)與作用點(diǎn)二者的距離為L(zhǎng)2、作用在力點(diǎn)上的朝下的力為Fl、作用在作用點(diǎn)上的力為F2，則由于存在LI X F1=L2 X F2這樣的關(guān)系，因而作用在力點(diǎn)上的力Fl將按照L1/L2的值縮小后作用在作用點(diǎn)上。圖4中將塊體42內(nèi)部的杠桿機(jī)構(gòu)和羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)、以及螺栓孔421和螺紋孔422以可視化方式加以展示。此外，將圖5所示塊體42的A-A向剖視圖(連結(jié)片65位置處的垂直剖視圖)示于圖6，將B-B向剖視圖(支點(diǎn)64位置處的水平剖視圖)示于圖7。[0050]由圖4、圖6、圖7可知，平行連桿部61、杠桿部62、固定部63及薄壁部64以與長(zhǎng)方體的寬度相同的寬度形成，而連結(jié)片65從塊體42的相向的兩側(cè)面僅刮入相等的長(zhǎng)度，以具有長(zhǎng)方體寬度的大約1/3的寬度。這樣，通過(guò)將與杠桿部62的力點(diǎn)相連接的連結(jié)片65僅設(shè)置在塊體42的寬度方向的中央附近，即便是在塊體42承受偏置載重而扭轉(zhuǎn)的情況下，扭轉(zhuǎn)的影響也不易出現(xiàn)在作用點(diǎn)結(jié)合部67上。另一方面，如圖8、圖9所示，力傳感器41是對(duì)一個(gè)較薄的金屬塊體進(jìn)行摳挖而制成，具有與塊體42的固定部63結(jié)合的基部71、與塊體42的杠桿部62的作用點(diǎn)結(jié)合部67結(jié)合的力作用部73、作為杠桿發(fā)揮功能的桿部75、將力作用部73和桿部75之間連接在一起的連結(jié)部72、以及音叉振子78?；?1具有螺栓孔74，穿過(guò)該螺栓孔74的螺栓91 (圖I)擰在塊體42的固定部 63的固定結(jié)合孔66中，使基部71與固定部63結(jié)合。此外，力作用部73具有螺栓孔79，從該螺栓孔79中穿過(guò)的螺栓92 (圖I)擰在塊體42的作用點(diǎn)結(jié)合部67的孔中，使力作用部73與作用點(diǎn)結(jié)合部67結(jié)合。連結(jié)部72將力作用部73與桿部75的一端連接在一起。基部71中間隔著作為桿部75的支點(diǎn)而起作用的薄壁部77與桿部75相連接，中間隔著薄壁部80將音叉振子78的一端固定。此外，桿部75的前端中間隔著薄壁部81與音叉振子78的另一端相連接。該力傳感器41如下進(jìn)行動(dòng)作。當(dāng)載重F施加在塊體42的活動(dòng)部上時(shí)，該載重F乘以L1/L2而被縮小了的力f將從杠桿部62的作用點(diǎn)結(jié)合部67傳遞到力作用部73上，力作用部73被上拉。因此，連結(jié)部72以力f將桿部75的端部上拉。桿部75以連接在基部71上的薄壁部77為支點(diǎn)、以與桿長(zhǎng)比相應(yīng)的力將連接在音叉振子78上的薄壁部81下拉。音叉振子78按照施加在兩端上的張力的變化改變振動(dòng)頻率。該音叉振子78的振動(dòng)頻率的變化經(jīng)被容納在傳感器外殼33中的線路板的電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出。這樣，在該載重傳感器40中，雖然塊體42為了在其內(nèi)部制作出杠桿機(jī)構(gòu)和羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)而從側(cè)面實(shí)施了切入或刮入等加工，但保持著長(zhǎng)方體的外形，具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。因此，即使從螺栓37傳遞的載重較大，也能夠穩(wěn)定地進(jìn)行該載重的縮小動(dòng)作，能夠?qū)⒖s小了的載重傳遞到力傳感器41上。此外，該載重傳感器40的力傳感器41能夠?qū)⒆詨K體42傳遞過(guò)來(lái)的載重以高的精度轉(zhuǎn)變成音叉振子78的振動(dòng)頻率的變化。此外，在該載重傳感器40中，由于通過(guò)從塊體42相向的兩側(cè)面僅刮入相等的長(zhǎng)度而將在塊體42的內(nèi)部與杠桿的力點(diǎn)相連接的連結(jié)片65僅配置在塊體42的寬度方向的中央附近，所以即便是在塊體42承受偏置載重(從嵌合在4個(gè)螺紋孔422中的4根螺栓37分別傳遞大小不同的載重)而扭轉(zhuǎn)的情況下，也能夠使波及力傳感器41的扭轉(zhuǎn)的影響極小化。因此，通過(guò)使用該載重傳感器40，使得高精度的載重檢測(cè)成為可能。圖6中，塊體42內(nèi)部的連結(jié)片65的位置形成在塊體42的寬度方向的中央位置，但也可以如圖13所示，通過(guò)自塊體42的寬度方向的中央位置向力傳感器41的相反一側(cè)偏離，還能夠?qū)τ捎趯⒘鞲衅?1安裝在塊體42的側(cè)面上而發(fā)生的偏力進(jìn)行補(bǔ)償，防止承受偏置載重時(shí)杠桿部62發(fā)生扭轉(zhuǎn)。此外，在該載重傳感器40中，由于是將力傳感器41固定在塊體42的側(cè)面上的，因而載重傳感器40的高度不會(huì)超過(guò)塊體42的高度。這點(diǎn)有利于謀求臺(tái)秤的低矮化。本實(shí)用新型的載重檢測(cè)傳感器不僅能夠組裝在臺(tái)秤中提供給用戶，而且還能夠以圖11所示的載重檢測(cè)組件30的方式提供給用戶。得到該載重檢測(cè)組件30的用戶例如只需將兩個(gè)載重檢測(cè)組件30并行配置在水平面上，再在它們上面放置平板，便能夠構(gòu)成其方式適合于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的臺(tái)秤。本實(shí)用新型的載重檢測(cè)傳感器能夠進(jìn)行高精度的計(jì)量，能夠廣泛應(yīng)用在工廠的生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)以及流通領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、教育和研究領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)和漁業(yè)領(lǐng)域、家庭等各領(lǐng)域中所使用的臺(tái)秤或與之類似的秤量裝置中。
權(quán)利要求1.一種載重檢測(cè)傳感器，其特征是， 包括具備音叉振子的力傳感器，和具有長(zhǎng)方體狀外形、通過(guò)杠桿將施加在其上的載重縮小后傳遞給前述力傳感器的塊體， 前述塊體內(nèi)置有從順沿于長(zhǎng)度方向的側(cè)面加工而形成的杠桿機(jī)構(gòu)與羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)，前述力傳感器結(jié)合在前述塊體的前述側(cè)面上。
2.如權(quán)利要求I所記載的載重檢測(cè)傳感器，其特征是，在前述塊體的內(nèi)部與前述杠桿的力點(diǎn)相連接的連結(jié)片是從前述塊體的相向的兩側(cè)面刮入而形成在前述塊體的寬度方向的中央附近。
專利摘要本實(shí)用新型提供能夠高精度且穩(wěn)定地進(jìn)行重量物的計(jì)量的載重檢測(cè)傳感器。該載重檢測(cè)傳感器(40)包括具備音叉振子的力傳感器(41)，和具有長(zhǎng)方體狀外形、通過(guò)杠桿將施加在其上的載重縮小后傳遞給前述力傳感器的塊體(42)，該塊體(42)內(nèi)置有從順沿于長(zhǎng)度方向的側(cè)面加工而形成的杠桿機(jī)構(gòu)與羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)，力傳感器(41)結(jié)合在塊體(42)的前述側(cè)面上。該塊體(42)為了制作出杠桿機(jī)構(gòu)及羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)而從側(cè)面進(jìn)行了切入或刮入，但由于保持著長(zhǎng)方體狀的外形，因而具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行施加在其上的載重的縮小動(dòng)作。
文檔編號(hào)G01G3/16GK202661203SQ20109000096
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者筱崎直也 申請(qǐng)人:新光電子株式會(huì)社