JP3570588B2

JP3570588B2 - Tuning fork type load cell and weighing device using the same

Info

Publication number: JP3570588B2
Application number: JP02468996A
Authority: JP
Inventors: 道人宇都宮; 嘉宏中村; 洋宮本
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2016-01-17
Also published as: JPH09196741A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、音叉式ロードセルおよびこれを用いた計量装置に関し、特に、その小型化、低コスト化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、固有振動数で振動する音叉振動子に、外力を加えるとその外力に対応して固有振動数が高くなり、この音叉振動子に加えられる外力Ｆと音叉振動子の固有振動数ｆにおいて、およそ次の式（１）の関係が成立する。
Ｆ＝Ｃ１・ｆ^２−Ｃ２（Ｃ１，Ｃ２；定数）（１）
このように固有振動数が変化するのは、音叉振動子の形状が変化するのではなく、振動する物体の力学的状態（外力付加状態）により変化するものであり、音叉振動子は入力に対して敏感であるので、従来から、この入力に敏感な音叉振動子を利用した荷重検出機構が微量な質量（ｍｇ単位）を高精度に測定する電子てんびん秤等の計量装置に利用されてきた。
【０００３】
また、高度な荷重検出精度を達成するためには、音叉振動子に対し所定の一方向にのみ荷重が加えられるように、音叉振動子を組み込んだ荷重付加機構を構成する必要がある。このため、別部品である２枚の板バネからなるビームを用い、これらを平行に連結するために２個の連結支持部品を用いて合計４個の部品により荷重付加機構を構成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、音叉振動子は入力に対して敏感であるので、この敏感な特性を生かすべく、これを組み込んで荷重付加機構を製作するには、上記の構成部品を精密に加工し、正確に組み立てて、微妙な調整を行うといった高度な熟練性を要していた。このため、製作が煩雑となり結合部品も必要となるので、小型化や低コスト化が困難であった。
【０００５】
そこで、荷重付加機構に一体型の起歪体を使用することが考えられるが、起歪体に組み込んだとき、音叉振動子が取り付けられる起歪体との熱膨張係数の差により、荷重検出誤差が生じる問題がある。すなわち、起歪体は、加工性，材料コスト面を考慮して、通常アルミ合金や鉄鋼を用いているが、音叉振動子は、温度によってバネ定数が変化しないようにヤング率の温度係数の小さいエリンバー等の恒弾性合金を用いている。従って、起歪体の材料の熱膨張係数が音叉振動子の材料の熱膨張係数よりも大きく、起歪体寸法の温度による変化が音叉振動子よりも大きい。このような起歪体と音叉振動子とでロードセルを構成する場合、周囲温度が変化すると両者の材料の熱膨張係数の違いによってゼロ点が変わってしまい、ロードセルのゼロ点の温度依存性（温度係数）が大きくなるので、荷重検出精度の確保が困難になる。
【０００６】
この発明は、上記の問題点を解決して、小型かつ低コストで温度変化に影響されることなく高精度を維持できる音叉式ロードセルとこれを用いた計量装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一構成に係るロードセルは、左右に固定部と荷重が加えられる可動部とが配置され、可動部が上下のビーム部を介して固定部に支持された起歪体と、この起歪体の前後面の一方に装着された第１荷重検出機構および他方に装着された第２荷重検出機構とを有するロードセルであって、
第１荷重検出機構は、前記起歪体の固定部に取り付けられた基部と、この基部の上方に支点を介して支持されたてこ部と、前記基部とてこ部との間に取り付けられ、加えられた荷重に応じて固有振動数が変化する音叉振動子とを備え、前記てこ部の荷重点がその下方で前記起歪体の可動部に連結されており、
第２荷重検出機構は、前記起歪体の固定部に取り付けられた基部と、この基部の下方に支点を介して支持されたてこ部と、前記基部とてこ部との間に取り付けられ、加えられた荷重に応じて固有振動数が変化する音叉振動子とを備え、前記てこ部の荷重点がその上方で前記起歪体の可動部に連結されている。
【０００８】
上記構成によれば、第１および第２荷重検出機構の音叉振動子の一方が引張型で他方が圧縮型となるので、両音叉振動子の周波数変化から荷重を差動型で求めることにより、周囲温度が変化した場合に、起歪体と音叉振動子の熱膨張係数が異なっていても、両者の温度変化が打ち消されるから、温度変化による影響を受けないので高い荷重検出精度を得ることができる。また、起歪体を一体型構造にしているので、小型化、低コスト化を図ることができる。
【０００９】
好ましくは、前記第１，第２荷重検出機構の音叉振動子のうち圧縮力を受ける音叉振動子に予め所定の引張力が付加されている。従って、音叉振動子の圧縮力による座屈を防止することができるので、高い荷重検出精度を確保できる。
【００１０】
また、好ましくは、前記第１，第２荷重検出機構の少なくとも一方に、両音叉振動子の変位のゼロ点が同一になるように調整するゼロ点調整機構を有している。従って、組付け後に両音叉振動子の変位のゼロ点を同一に調整できるので、音叉振動子の組付けに精密性を要せず、製作が容易になり低コスト化を図ることができる。
【００１１】
好ましくは、計量装置は、上記ロードセルと、このロードセルの両荷重検出機構のそれぞれで得られた信号の差から計量値を求める計量値生成回路とを有し、基台に前記ロードセルの固定部が固定され、可動部に被計量物を支持する計量台が固定されている。従って、計量装置の小型化、低コスト化を図ることができるとともに、微小質量を高精度に計量できる。
【００１２】
本発明の他の構成に係るロードセルは、固定部、上下のビーム部、およびこれらビーム部を介して固定部に支持され荷重が加えられる可動部を有する起歪体と、この起歪体に装着された荷重検出機構とを有するロードセルであって、
前記荷重検出機構は、前記起歪体の固定部に取り付けられた基部と、この基部に支点を介して支持されたてこ部と、前記基部とてこ部との間に取り付けられ、加えられた荷重に応じて固有振動数が変化する音叉振動子とを備え、前記てこ部の荷重点が前記起歪体の可動部に連結されており、前記固定部への基部の取り付け位置と、前記可動部への荷重点の連結位置とが、ほぼ同一の水平面上に設定されている。
【００１３】
上記構成によれば、固定部への基部の取り付け位置と、可動部への荷重点の連結位置とが、ほぼ同一の水平面上に設定されているので、周囲温度が変化した場合に、起歪体と音叉振動子の熱膨張係数が異なっていても、起歪体および音叉振動子は同一の水平面上の位置を基点として熱膨張するので、両取り付け位置に高さ方向の変位は生ぜず、温度変化による影響を受けないので、高い荷重検出精度を得ることができる。また、起歪体を一体型構造にしているので、小型化、低コスト化を図ることができる。
【００１４】
好ましくは、計量装置は、基台に上記ロードセルの固定部が固定され、可動部に被計量物を支持する計量台が固定されている。従って、計量装置の小型化、低コスト化を図ることができるとともに、微小質量を高精度に計量できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の一実施形態に係る音叉式ロードセルの斜視図を示し、図２に、図１のロードセルを用いた計量装置の信号処理部を示す。この計量装置は、図１に示す起歪体２およびこの起歪体２に装着された荷重検出機構３（第１，第２荷重検出機構３Ａ，３Ｂ）からなる音叉式ロードセル１と、図２に示す発振回路１４，サイクルカウンタ１６，ディジタル信号処理回路（ＤＳＰ＝ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）１８および引算器２０からなる計量値生成回路１５とを備え、さらに、図１の二点鎖線で示す基台Ｆに起歪体の固定部２ａが固定され、可動部２ｂに被計量物を支持する同様に二点鎖線で示す計量台Ｋが固定されている。
【００１６】
図１において、起歪体２は、前後に対称で、固定部２ａ，可動部２ｂに一体形成された取付用突部Ｔ１，Ｔ２を除いて、上下にも対称な形状になっており、左右に固定部２ａと荷重が加えられる可動部２ｂとが配置され、可動部２ｂが上下のビーム部２ｃを介して固定部２ａに支持されている。左右の固定部２ａ，可動部２ｂと上下のビーム部２ｃにより囲まれた部分には４隅がそれぞれ半円球状の中空部９が形成されている。この中空部９の中央に向かって、固定部２ａから第１取付フランジ８Ａが延び、可動部２ｂから２つの第２取付フランジ８Ｂが延びており、これら取付フランジ８Ａ，８Ｂは、起歪体２の前後面から凹入した位置に形成されている。これは、各荷重検出機構３Ａ，３Ｂを起歪体２から前後方向に出張ることなくこの凹部に収納するためである。また、第２取付フランジ８Ｂの根元部は上下にえぐられて穴Ｈ２を形成しており、起歪体２の上面および底面にそれぞれ２つ形成した中空部９に達する楕円状の穴Ｈ１とともに、この起歪体２全体のバネ定数を小さくしている。
【００１７】
この起歪体２は、従来のように４個の構成部品により荷重付加機構を構成したものと異なり、例えばアルミ合金材料や鉄系材料で一体型に形成されたパラレログラム（平行四辺形）構造になっている。この起歪体２に荷重検出機構３を装着したロードセル１は、付加される荷重を受けて、音叉振動子６に対し、所定の一方向のみに力を伝達することになる。この荷重付加機構を一体型構造にしたことにより、荷重検出機構との組み立てが容易になり、寸法精度も機械加工時に作り込まれるので、精度の高いロードセル１を低コストで容易に製作できる。また、一体型構造のため結合部品がなくなるので、ロードセル１の小型化も図れる。
【００１８】
ところで、起歪体２を一体型のパラレログラム構造にすると、以下のような問題がある。すなわち、起歪体２は、加工性、材料コスト面を考慮して、通常アルミ合金や鉄鋼を用いているが、音叉振動子６は温度によってバネ定数が変化しないようにヤング率の温度係数の小さいエリンバー等の恒弾性合金を用いている。従って、起歪体２の材料の熱膨張係数が音叉振動子６の材料の熱膨張係数よりも大きく、起歪体寸法の温度による変化が音叉振動子６よりも大きい。例えば、起歪体２の材料がアルミ合金の場合、起歪体２の熱膨張係数は音叉振動子６の約３倍になる。このような起歪体２と音叉振動子６とでロードセルを構成する場合、温度が変化すると、両者の材料の熱膨張係数の違いによってゼロ点が変わってしまい、ロードセルのゼロ点の温度依存性（温度係数）が大きくなるので、荷重検出精度の確保が困難になる問題がある。
【００１９】
このため、この実施形態においては、第１，第２荷重検出機構３Ａ，３Ｂを、それぞれ同一形状、同一寸法で、同一外力によって同一の周波数変化を生じるように一体構造で形成し、起歪体２の前後面の一方に第１荷重検出機構３Ａを装着し、他方にこれと上下逆向きの第２荷重検出機構３Ｂを装着して、両荷重検出機構３Ａ，３Ｂを差動型にすることにより、両者の材料の熱膨張係数差によるゼロ点の温度依存性を補償している。
【００２０】
第１荷重検出機構３Ａは、起歪体２の前面側に装着されており、その基部４Ａが、起歪体の固定部２ａから延びた第１取付フランジ８ＡにネジＢ１のような締結手段で取り付けられ、この基部４Ａの上方に支点Ｐ１を介して、てこ部５Ａが支持されている。てこ部５Ａの荷重点Ｐ２が、支持片７Ｂを介して、てこ部５Ａの下方位置で起歪体の可動部２ｂから延びた下側の第２取付フランジ８ＢにネジＢ２のような締結手段で連結されている。そして、てこ部５Ａの下方に位置する音叉振動子６は、基部４Ａとてこ部５Ａとの間にそれぞれ支持片７Ａを介して取り付けられ、加えられた外力（引張力Ｆｐ）に応じて固有振動数が変化する。
【００２１】
第２荷重検出機構３Ｂは、点線で示すように、起歪体２の後面側に装着されている。基部４Ｂが、上記と同様に第１取付フランジ８Ａにネジ締結等で、前面のネジＢ１締結位置のほぼ反対側の位置に取り付けられており、この基部４Ｂの下方に支点Ｐ１を介して、てこ部５Ｂが支持されている。てこ部５Ｂの荷重点Ｐ２が、支持片７Ｂを介して、てこ部５Ｂの上方位置で上記と同様に、上方の第２取付フランジ８Ｂにネジ締結等で連結されている。そして、てこ部５の上方に位置する音叉振動子６は、基部４とてこ部５との間にそれぞれ支持片７Ａを介して取り付けられ、加えられた外力（圧縮力Ｆｃ）に応じて固有振動数が変化する。すなわち、第１荷重検出機構３Ａと第２荷重検出機構３Ｂとは、起歪体２の前後面に上下逆向きに装着されている。なお、第１荷重検出機構３Ａを起歪体２の後面側に、第２荷重検出機構３Ｂを前面側に装着するようにしてもよい。また、両荷重検出機構３Ａ，３Ｂにおいて、第１取付フランジ８Ａへの基部４Ａのネジ締結位置と、第２取付フランジ８Ｂへの支持片７Ｂのネジ締結位置とは、前後面で左右方向にほぼ一致していればよく上下方向に多少ずれていてもよい。
【００２２】
図２において、各荷重検出機構の音叉振動子６は、中心軸に対称にかつ平行して設けられた２枚の振動片１０と、これらの両端部同士をそれぞれ結合する２個の結合部１１とを備えており、結合部１１の両側面にそれぞれ圧電素子１２ａ，１２ｂが接着や蒸着により取り付けられている。各圧電素子１２ａ，１２ｂは外部に設置した発振回路１４に接続されている。外力を加える前に、発振回路１４により圧電素子１２ａを励振させて２枚の振動片１０を固有振動数で発振させその固有振動数が発振回路１４に入力される。この状態で外力が加えられると、振動片１０が軸方向に加えられた外力（引張力Ｆｐまたは圧縮力Ｆｃ）に応じて変化した固有振動数で振動し、その固有振動数は圧電素子１２ｂから発振回路１４へ出力されて取り出される。
【００２３】
以下、この装置の動作を説明する。
まず、図１の計量台Ｋに被計量物が載せられてその荷重Ｗが加えられたときに、可動部２ｂは矢印方向に変位する。そうすると、起歪体２の前面側に装着された第１荷重検出機構３Ａの音叉振動子６には、てこの原理で上方向に荷重Ｗによる引張力Ｆｐが作用する。一方、図２の圧電素子１２ａは発振回路１４により励振されており、振動片１０がその引張力Ｆｐに応じて増加した固有振動数ｆ１で振動すると、その固有振動数ｆ１は圧電素子１２ｂから発振回路１４へ出力されて取り出される。
【００２４】
この固有振動数ｆ１は、サイクルカウンタ１６に入力して、クロック入力Ｃに基づいてその周期Ｔ１（１／ｆ１）によるサイクル回数がカウントされ、ＤＳＰ１８に入力される。固有振動数ｆ１（周期Ｔ１）と引張力Ｆｐとは、上記の式（１）のＦ＝Ｃ１・ｆ１^２−Ｃ２（ｆ１＝１／Ｔ１）の関係にあるので、ＤＳＰ１８の線形化手段２２により、式（１）を満たすように固有振動数ｆ１（周期Ｔ１）を２乗したものと引張力Ｆｐとをリニアに関係させ、さらに、２段に設けたローパスフィルタのようなフィルタリング手段２４，２５によりロードセル１の固有振動数等の不要分が取り除かれる。そして、音叉振動子６の増加した固有振動数ｆ１（周期Ｔ１）の２乗値に対応した引張力Ｆｐが引算器２０の一方の入力に出力される。
【００２５】
一方、計量台Ｋに被計量物が載せられて可動部２ｂが矢印方向に変位すると、後面側に装着された第２荷重検出機構３Ｂの音叉振動子６には、てこの原理で上方向に荷重Ｗによる圧縮力Ｆｃが作用する。そして、圧電素子１２ａを励振させた状態で、振動片１０がその圧縮力Ｆｃに応じて減少した固有振動数ｆ２で振動すると、その固有振動数ｆ２は圧電素子１２ｂから発振回路１４へ出力されて取り出される。次に、上記と同様に、サイクルカウンタ１６およびＤＳＰ１８を介して、音叉振動子６の減少した固有振動数ｆ２（周期Ｔ２）の２乗値に対応した圧縮力−Ｆｃが引算器２０の他方の入力に出力される。
【００２６】
引算器２０において、第１荷重検出機構３Ａからの増加した固有振動数ｆ１の２乗値に対応する引張力Ｆｐから、第２荷重検出機構３Ｂからの減少した固有振動数ｆ２の２乗値に対応する圧縮力−Ｆｃを差し引きすれば、（Ｆｐ＋Ｆｃ）となる。従って、被計量物の荷重Ｗに対応した計量値として引算器２０から出力する。
【００２７】
ここで、材料の熱膨張係数の差によって生じる起歪体２と音叉振動子６の温度変化の差は、第１，第２荷重検出機構３Ａ，３Ｂを差動型にしているので、以下のように打ち消され、ロードセル１のゼロ点の温度依存性が補償される。
【００２８】
すなわち、このロードセル１の周囲温度が変化した場合、起歪体２と音叉振動子６の材料の熱膨張係数の差によってロードセル１内に熱応力が発生し、それは２個の起歪体２の前後面に装着された音叉振動子６に外力として伝達される。しかし、その外力は、２個の音叉振動子６に対し、同方向でかつ同じ大きさの力であるので、その力によるそれぞれの音叉振動子６の固有振動数の変化分と変化方向は同じになる。そこで、引算器２０により、一方の第１荷重検出機構３Ａの音叉振動子６からの変化した固有振動数に対応する力から、第２荷重検出機構３Ｂの音叉振動子６からの変化した固有振動数に対応する力を差し引くと、この温度変化による変化分は打ち消されて最終的な出力には現れない。従って、ロードセル１のゼロ点の温度依存性を十分に小さくすることができ、高精度化を図ることができる。
【００２９】
また、音叉振動子６に圧縮力Ｆｃを加えようとすると、座屈を起こす可能性がある。座屈を起こすと、音叉振動子６の振動モードが変化して、圧縮力Ｆｃと固有振動数ｆとの関係において誤差を生じるので、計量精度を確保できない。そこで、本装置においては、この座屈を起こさせないために、圧縮力Ｆｃが作用する第２荷重検出機構３Ｂ側の音叉振動子６に予め一定の引張力を与えるように、基部４Ａの固定部２ａへの取付位置を調節しておく。そうすると、ロードセル１に荷重が加えられた場合、音叉振動子６に加えられる圧縮力Ｆｃがこの引張力により緩められ、座屈を起こすような圧縮力Ｆｃが生じないので、音叉振動子６の座屈を防止することができる。
【００３０】
さらに、この発明では、第１荷重検出機構３Ａのてこ部５Ａの荷重点Ｐ２が支持片７Ｂを介して第２取付フランジ８Ｂに連結する連結点近傍（第２荷重検出機構３Ｂも同様）に、二点鎖線で示したゼロ点調整機構３０を設けている。このロードセル１は差動型としているので、２個の音叉振動子６の固有振動数を差し引きしてその結果を出力する。上記のゼロ点の温度依存性を補償するためには、温度環境下における２個の音叉振動子の力学的状態、すなわち各音叉振動子６に作用している力が等しいかあるいはできるだけ近接していることが望ましい。しかしながら、起歪体２に２個の音叉振動子６を支持片７Ａを介してネジ締結等で組み付ける際に、両者に全く同じ外力を作用させるのは困難である。そこで、組み付けた後に、両者の力学的状態を同一または近接させるためにゼロ点調整機構３０を設けている。このゼロ点調整機構３０には、例えば、マイクロメータ・ヘッドのような微小変位機構が用いられる。マイクロメータ・ヘッドによる変位をバネ系を介して力に変換し音叉振動子６に入力して両者の力学的状態を同一または近接させる。これにより、組付け後に両音叉振動子６の変位のゼロ点を同一に調整できるので、音叉振動子の組付けに精密性を要せず、ロードセル１の製作が容易になり低コスト化を図ることができる。なお、バネ系を工夫して音叉振動子６の力の方向に対し直角方向の変位によって調節することにより、さらに小型化を図ることができる。
【００３１】
この計量装置により、例えば、数１０〜数１００ｍｇの重量の被計量物を、１００〜３００回／分の高速で、かつ、１／５０００〜１／１００００の高精度で計量することができる。
【００３２】
図３に、第２実施形態に係る音叉式ロードセルの斜視図を示し、図４に、図３のロードセルを用いた計量装置の構成図を示す。この装置は、起歪体２およびこの起歪体に装着された荷重検出機構３とを有する音叉式ロードセル３１と、発振回路１４、サイクルカウンタ１６およびディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）１８からなる計量値生成回路３５とを備えている。
【００３３】
この実施形態に係る音叉式ロードセル３１は、図３に示すように、第１実施形態に係る荷重検出機構３を１つだけ起歪体２の片面に装着したものである。このロードセル３１は、起歪体２と音叉振動子６の材料の熱膨張係数の差を解決する手段として、起歪体の固定部２ａ（第１取付フランジ８Ａ）への基部４のネジＢ１による取り付け位置と、起歪体の可動部２ｂ（第２取付フランジ８Ｂ）への荷重点Ｐ２の支持片７Ｂを介したネジＢ２による連結位置とを、起歪体２の底面から高さｈのほぼ同一の水平面上に設定している。このため、周囲温度により起歪体２と荷重検出機構３とが熱膨張しても、両者は相似形で拡大するのでその両取り付け位置の高さは左右で変化しない。なお、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、その詳しい説明を省略する。
【００３４】
図３，４において、計量台Ｋに被計量物が載せられてその荷重Ｗが加えられると、起歪体２の前面側に装着された荷重検出機構３の音叉振動子６には、上方向に荷重Ｗによる引張力Ｆｐが作用する。この場合、温度変化があっても、上記のように荷重検出機構３を起歪体２に取り付けているので、荷重Ｗに対して引張力Ｆｐは正確に作用する。振動片１０がその引張力Ｆｐに応じて増加した固有振動数ｆ１で振動すると、その固有振動数ｆ１は発振回路１４へ出力されて取り出される。この固有振動数ｆ１は、サイクルカウンタ１６に入力して、クロック入力Ｃに基づいてその周期Ｔ１によるサイクル回数がカウントされ、ＤＳＰ１８に入力される。そして、ＤＳＰ１８の線形化手段２２により、式（１）のＦ＝Ｃ１・ｆ１^２−Ｃ２（ｆ１＝１／Ｔ１）を満たすように固有振動数ｆ１（周期Ｔ１）を２乗したものと引張力Ｆｐとをリニアに関係させ、２段に設けたローパスフィルタのようなフィルタリング手段２４，２５によりロードセル１の固有振動数等の不要分が取り除かれる。こうして、ＤＳＰ１８から被計量物の荷重Ｗに対応した計量値として出力する。
【００３５】
このように、起歪体２と音叉振動子６の材料の熱膨張係数の差があっても、固定部２ａへの基部４Ａの取り付け位置と、可動部２ｂへの荷重点の連結位置とが、ほぼ同一の水平面上にすることにより、温度変化による影響を受けないので高い荷重検出精度を得ることができる。また、この起歪体２も一体型構造にしているので、小型化、低コスト化を図ることができる。
【００３６】
なお、この発明では、計量装置は静止計量を行う秤量装置に適用されているが、被計量物の重量を選別する重量選別機や組合せ計量機に適用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
この発明の一構成によれば、第１および第２荷重検出機構の音叉振動子の一方が引張型で他方が圧縮型となるので、両音叉振動子の周波数変化から荷重を差動型で求めることにより、周囲温度が変化した場合に、起歪体と音叉振動子の熱膨張係数が異なっていても、両者の温度変化が打ち消されるから、温度変化による影響を受けないので高い荷重検出精度を得ることができる。また、起歪体を一体型構造にしているので、小型化、低コスト化を図ることができる。
【００３８】
また、他の構成によれば、固定部への基部の取り付け位置と、可動部への荷重点の連結位置とが、ほぼ同一の水平面上に設定されているので、周囲温度が変化した場合に、起歪体と音叉振動子の熱膨張係数が異なっていても、起歪体および音叉振動子は相似形で熱変形するので、両取り付け位置の高さは変化せず、温度変化による影響を受けないので高い荷重検出精度を得ることができる。また、起歪体を一体型構造にしているので、小型化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る音叉式ロードセルを示す斜視図である。
【図２】上記のロードセルを用いた計量装置の信号処理部を示す構成図である。
【図３】第２実施形態に係る音叉式ロードセルを示す斜視図である。
【図４】上記のロードセルを用いた計量装置の信号処理部を示す構成図である。
【符号の説明】
１…音叉式ロードセル、２…起歪体、２ａ…固定部、２ｂ…可動部、２ｃ…ビーム部、３Ａ…第１荷重検出機構、３Ｂ…第２荷重検出機構、４Ａ，４Ｂ…基部、５Ａ，５Ｂ…てこ部、６…音叉振動子。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tuning fork type load cell and a weighing device using the same, and more particularly, to a reduction in size and cost.
[0002]
[Prior art]
In general, when an external force is applied to a tuning fork vibrator that vibrates at a natural frequency, the natural frequency increases in response to the external force. In the external force F applied to the tuning fork vibrator and the natural frequency f of the tuning fork vibrator, Approximately the following equation (1) holds.
^{F = C1 · f 2 -C2 (} C1, C2; constant) (1)
Such a change in the natural frequency is not due to a change in the shape of the tuning fork vibrator, but to a change in the mechanical state of the vibrating object (external force applied state). Conventionally, a load detection mechanism using a tuning fork vibrator sensitive to this input has been used for a weighing device such as an electronic balance scale for measuring a very small amount of mass (mg unit) with high accuracy. .
[0003]
Further, in order to achieve high load detection accuracy, it is necessary to configure a load applying mechanism incorporating the tuning fork vibrator so that a load is applied to the tuning fork vibrator in only one predetermined direction. For this reason, a beam applying mechanism is constituted by a total of four parts using a beam composed of two leaf springs, which are separate parts, and using two connection supporting parts to connect them in parallel.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, since the tuning fork vibrator is sensitive to input, in order to take advantage of this sensitive characteristic, in order to manufacture a load applying mechanism by incorporating the same, the above-described components must be precisely machined and accurately processed. It required a high degree of skill, such as assembling and making subtle adjustments. For this reason, the production is complicated and a coupling component is required, so that it has been difficult to reduce the size and cost.
[0005]
Therefore, it is conceivable to use an integrated strain body for the load applying mechanism. However, when incorporated in the strain body, the difference in thermal expansion coefficient from the strain body to which the tuning fork vibrator is attached causes a load detection error. There is a problem that occurs. In other words, the strain body usually uses an aluminum alloy or steel in consideration of workability and material cost, but the tuning fork vibrator has a small temperature coefficient of Young's modulus so that the spring constant does not change with temperature. A constant elastic alloy such as Elinvar is used. Therefore, the thermal expansion coefficient of the material of the strain body is larger than the thermal expansion coefficient of the material of the tuning fork vibrator, and the change in the size of the strain body due to temperature is larger than that of the tuning fork vibrator. When a load cell is composed of such a flexure element and a tuning fork vibrator, if the ambient temperature changes, the zero point changes due to the difference in the thermal expansion coefficient between the two materials, and the temperature dependence of the zero point of the load cell (temperature Coefficient), it becomes difficult to secure load detection accuracy.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a tuning fork type load cell which is small and inexpensive and can maintain high accuracy without being affected by a temperature change, and a weighing device using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in a load cell according to one configuration of the present invention, a fixed part and a movable part to which a load is applied are disposed on the left and right, and the movable part is supported by the fixed part via upper and lower beam parts. A load cell having a strain body, a first load detection mechanism mounted on one of the front and rear surfaces of the strain body, and a second load detection mechanism mounted on the other,
The first load detecting mechanism is attached to a base attached to the fixing portion of the strain body, a lever supported above the base via a fulcrum, and attached between the base and the lever. A tuning fork vibrator whose natural frequency changes according to the applied load, wherein the load point of the lever is connected to the movable part of the strain body below the load point,
A second load detecting mechanism attached to the fixed portion of the strain body, a lever supported below the base via a fulcrum, and mounted between the base and the lever; A tuning fork vibrator whose natural frequency changes according to the applied load, and the load point of the lever is connected to the movable part of the strain body above it.
[0008]
According to the above configuration, since one of the tuning fork vibrators of the first and second load detecting mechanisms is of a tension type and the other is of a compression type, the load is obtained by a differential type from a frequency change of both tuning fork vibrators. When the ambient temperature changes, even if the flexural element and the tuning fork vibrator have different coefficients of thermal expansion, the temperature changes of the two elements are canceled out. it can. Further, since the flexure element has an integral structure, size reduction and cost reduction can be achieved.
[0009]
Preferably, a predetermined tensile force is previously applied to a tuning fork vibrator that receives a compressive force among the tuning fork vibrators of the first and second load detection mechanisms. Therefore, buckling due to the compressive force of the tuning fork vibrator can be prevented, and high load detection accuracy can be secured.
[0010]
Preferably, at least one of the first and second load detecting mechanisms has a zero point adjusting mechanism for adjusting the zero points of the displacements of both tuning fork vibrators to be the same. Accordingly, the zero point of the displacement of the tuning fork vibrators can be adjusted to the same value after the assembling, so that the assembling of the tuning fork vibrators does not require precision, and the manufacturing is facilitated and the cost can be reduced.
[0011]
Preferably, the weighing device includes the load cell, and a weighing value generation circuit that obtains a weighing value from a difference between signals obtained by the two load detection mechanisms of the load cell. A weighing table that is fixed and supports the object to be weighed is fixed to the movable part. Therefore, the size and cost of the weighing device can be reduced, and the minute mass can be weighed with high accuracy.
[0012]
A load cell according to another configuration of the present invention is a flexure element having a fixed portion, upper and lower beam portions, a movable portion supported by the fixed portion via these beam portions, and to which a load is applied, and a load cell attached to the flexure member. Load cell having a load detection mechanism,
The load detecting mechanism includes a base attached to a fixing portion of the strain body, a lever supported on the base via a fulcrum, and a load applied between the base and the lever. A tuning fork vibrator whose natural frequency changes according to the load point of the lever portion is connected to the movable portion of the strain body, and a mounting position of the base portion to the fixed portion, the movable portion And the connecting position of the load point to are set on substantially the same horizontal plane.
[0013]
According to the above configuration, since the position at which the base is attached to the fixed portion and the position at which the load point is connected to the movable portion are set on substantially the same horizontal plane, when the ambient temperature changes, strain can be generated. Even if the body and the tuning fork vibrator have different thermal expansion coefficients, the flexure element and the tuning fork vibrator thermally expand from the same horizontal position as a base point, so that no height displacement occurs at both mounting positions, Since it is not affected by the temperature change, high load detection accuracy can be obtained. Further, since the flexure element has an integral structure, size reduction and cost reduction can be achieved.
[0014]
Preferably, in the weighing device, a fixed portion of the load cell is fixed to a base, and a weighing table that supports an object to be weighed is fixed to a movable portion. Therefore, the size and cost of the weighing device can be reduced, and the minute mass can be weighed with high accuracy.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a tuning fork type load cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a signal processing unit of a weighing device using the load cell of FIG. This weighing device comprises a tuning fork type load cell 1 comprising a strain body 2 shown in FIG. 1 and a load detection mechanism 3 (first and second load detection mechanisms 3A and 3B) mounted on the strain body 2; And a weighing value generating circuit 15 including a digital signal processor (DSP = Digital Signal Processor) 18 and a subtractor 20, and a base indicated by a two-dot chain line in FIG. A fixed portion 2a of the strain body is fixed to F, and a weighing table K, which is also indicated by a two-dot chain line and supports the object to be weighed, is fixed to the movable portion 2b.
[0016]
In FIG. 1, the flexure element 2 is symmetrical in the front-rear direction, and has a vertically symmetric shape except for the mounting projections T1 and T2 integrally formed on the fixed portion 2a and the movable portion 2b. And a movable portion 2b to which a load is applied is disposed, and the movable portion 2b is supported by the fixed portion 2a via upper and lower beam portions 2c. In a portion surrounded by the left and right fixed portions 2a, the movable portion 2b, and the upper and lower beam portions 2c, hollow portions 9 each having a hemispherical shape at four corners are formed. A first mounting flange 8A extends from the fixed portion 2a toward the center of the hollow portion 9, and two second mounting flanges 8B extend from the movable portion 2b. The mounting flanges 8A and 8B Is formed at a position recessed from the front and rear surfaces of the base. This is because the load detecting mechanisms 3A and 3B are stored in the recesses without traveling in the front-rear direction from the strain body 2. Also, the root of the second mounting flange 8B is cut out up and down to form a hole H2, and together with an oval hole H1 reaching two hollow portions 9 formed on the upper surface and the bottom surface of the strain body 2, respectively, The spring constant of the entire flexure element 2 is reduced.
[0017]
The flexure element 2 is different from the conventional one in which a load applying mechanism is constituted by four components, and is, for example, a parallelogram (parallelogram) structure integrally formed of an aluminum alloy material or an iron-based material. It has become. The load cell 1 in which the load detecting mechanism 3 is mounted on the flexure element 2 receives an applied load and transmits a force to the tuning fork vibrator 6 in only one predetermined direction. Since the load applying mechanism has an integral structure, assembly with the load detecting mechanism is facilitated, and dimensional accuracy is made during machining, so that the load cell 1 with high accuracy can be easily manufactured at low cost. In addition, since there is no connecting part due to the integral structure, the size of the load cell 1 can be reduced.
[0018]
By the way, when the flexure element 2 has an integrated parallelogram structure, there are the following problems. That is, the strain generating element 2 is usually made of aluminum alloy or steel in consideration of workability and material cost, but the tuning fork vibrator 6 has a temperature coefficient of Young's modulus so that the spring constant does not change with temperature. A constant elastic alloy such as a small Elinvar is used. Therefore, the thermal expansion coefficient of the material of the flexure element 2 is larger than the thermal expansion coefficient of the material of the tuning fork vibrator 6, and the change in the size of the flexure element due to temperature is larger than that of the tuning fork vibrator 6. For example, when the material of the flexure element 2 is an aluminum alloy, the thermal expansion coefficient of the flexure element 2 is about three times that of the tuning fork vibrator 6. When a load cell is constituted by the strain body 2 and the tuning fork vibrator 6, when the temperature changes, the zero point changes due to the difference in the thermal expansion coefficient between the two materials, and the temperature dependence of the zero point of the load cell. (Temperature Coefficient) becomes large, and there is a problem that it is difficult to secure load detection accuracy.
[0019]
For this reason, in this embodiment, the first and second load detecting mechanisms 3A and 3B have the same shape and the same size, and are formed in an integrated structure so that the same frequency change is caused by the same external force. The first load detecting mechanism 3A is mounted on one of the front and rear surfaces of the second 2, and the second load detecting mechanism 3B, which is upside down, is mounted on the other, and the two load detecting mechanisms 3A and 3B are of a differential type. Thus, the temperature dependence of the zero point due to the difference between the thermal expansion coefficients of the two materials is compensated.
[0020]
The first load detecting mechanism 3A is mounted on the front side of the flexure element 2, and its base 4A is connected to the first mounting flange 8A extending from the fixing section 2a of the flexure element by a fastening means such as a screw B1. A lever 5A is mounted above the base 4A via a fulcrum P1. The load point P2 of the lever portion 5A is connected to the lower second mounting flange 8B extending from the movable portion 2b of the strain body at a position below the lever portion 5A via a support piece 7B by a fastening means such as a screw B2. Are linked. The tuning fork vibrator 6 located below the lever 5A is mounted between the base 4A and the lever 5A via a support piece 7A, and has a natural vibration according to an applied external force (tensile force Fp). The numbers change.
[0021]
The second load detection mechanism 3B is mounted on the rear surface side of the strain body 2 as indicated by a dotted line. The base 4B is attached to the first mounting flange 8A by screwing or the like at a position substantially opposite to the fastening position of the front screw B1 in the same manner as described above, and the lever is provided below the base 4B via the fulcrum P1. The portion 5B is supported. Similarly to the above, the load point P2 of the lever 5B is connected to the upper second mounting flange 8B above the lever 5B via a support piece 7B by screwing or the like. The tuning fork vibrator 6 located above the lever portion 5 is attached between the base portion 4 and the lever portion 5 via a support piece 7A, and has a natural vibration according to an applied external force (compression force Fc). The numbers change. In other words, the first load detection mechanism 3A and the second load detection mechanism 3B are mounted on the front and rear surfaces of the strain body 2 upside down. The first load detection mechanism 3A may be mounted on the rear side of the strain body 2, and the second load detection mechanism 3B may be mounted on the front side. In both load detecting mechanisms 3A and 3B, the screw fastening position of the base 4A to the first mounting flange 8A and the screw fastening position of the support piece 7B to the second mounting flange 8B are substantially left and right in the front and rear surfaces. As long as they match, they may be slightly shifted in the vertical direction.
[0022]
In FIG. 2, the tuning fork vibrator 6 of each load detecting mechanism includes two vibrating reeds 10 provided symmetrically and parallel to the central axis, and two connecting portions 11 for connecting both ends thereof. The piezoelectric elements 12a and 12b are attached to both side surfaces of the coupling portion 11 by bonding or vapor deposition, respectively. Each of the piezoelectric elements 12a and 12b is connected to an oscillation circuit 14 provided outside. Before the external force is applied, the piezoelectric element 12a is excited by the oscillation circuit 14 to oscillate the two vibrating pieces 10 at a natural frequency, and the natural frequency is input to the oscillation circuit 14. When an external force is applied in this state, the vibrating piece 10 vibrates at a natural frequency changed according to the external force (tensile force Fp or compressive force Fc) applied in the axial direction, and the natural frequency is changed from the piezoelectric element 12b. The signal is output to the oscillation circuit 14 and taken out.
[0023]
Hereinafter, the operation of this device will be described.
First, when an object to be weighed is placed on the weighing table K in FIG. 1 and the load W is applied, the movable portion 2b is displaced in the direction of the arrow. Then, the pulling force Fp due to the load W acts upward on the tuning fork vibrator 6 of the first load detecting mechanism 3A mounted on the front side of the flexure element 2 by the leverage principle. On the other hand, the piezoelectric element 12a in FIG. 2 is excited by the oscillation circuit 14, and when the vibrating piece 10 vibrates at the natural frequency f1 increased according to the tensile force Fp, the natural frequency f1 is oscillated from the piezoelectric element 12b. It is output to the circuit 14 and taken out.
[0024]
The natural frequency f1 is input to the cycle counter 16, the number of cycles of the cycle T1 (1 / f1) is counted based on the clock input C, and input to the DSP 18. And tensile force Fp is the natural frequency f1 (cycle T1), since the relationship of ^{F = C1 · f1 2 -C2 (} f1 = 1 / T1) of the above formula (1), the linearization means 22 of DSP18 , The tensile force Fp is linearly related to the square of the natural frequency f1 (period T1) so as to satisfy Expression (1), and further, filtering means 24 and 25 such as low-pass filters provided in two stages. Thus, unnecessary components such as the natural frequency of the load cell 1 are removed. Then, a tensile force Fp corresponding to the square value of the increased natural frequency f1 (period T1) of the tuning fork vibrator 6 is output to one input of the subtracter 20.
[0025]
On the other hand, when the object to be weighed is placed on the weighing table K and the movable part 2b is displaced in the direction of the arrow, the tuning fork vibrator 6 of the second load detecting mechanism 3B mounted on the rear side is moved upward by the principle of leverage. A compressive force Fc due to the load W acts. Then, when the vibrating reed 10 vibrates at the natural frequency f2 reduced according to the compressive force Fc in a state where the piezoelectric element 12a is excited, the natural frequency f2 is output from the piezoelectric element 12b to the oscillation circuit 14. Taken out. Next, in the same manner as described above, the compression force -Fc corresponding to the square value of the reduced natural frequency f2 (period T2) of the tuning fork vibrator 6 is calculated via the cycle counter 16 and the DSP 18 on the other side of the subtracter 20. Is output to the input.
[0026]
In the subtractor 20, the square value of the reduced natural frequency f2 from the second load detection mechanism 3B is calculated from the tensile force Fp corresponding to the square value of the increased natural frequency f1 from the first load detection mechanism 3A. (Fp + Fc) by subtracting the compression force -Fc corresponding to. Therefore, the subtractor 20 outputs the measured value corresponding to the load W of the object to be weighed.
[0027]
Here, the difference in temperature change between the flexure element 2 and the tuning fork vibrator 6 caused by the difference in the coefficient of thermal expansion of the material is as follows because the first and second load detecting mechanisms 3A and 3B are of a differential type. Thus, the temperature dependence of the zero point of the load cell 1 is compensated.
[0028]
That is, when the ambient temperature of the load cell 1 changes, a thermal stress is generated in the load cell 1 due to a difference in the thermal expansion coefficient between the material of the flexure element 2 and the material of the tuning fork vibrator 6. It is transmitted as an external force to the tuning fork vibrator 6 mounted on the front and rear surfaces. However, since the external force is a force in the same direction and the same magnitude with respect to the two tuning fork vibrators 6, the change amount and the change direction of the natural frequency of each tuning fork vibrator 6 due to the force are the same. become. Therefore, the subtractor 20 uses the force corresponding to the changed natural frequency from the tuning fork vibrator 6 of the first load detecting mechanism 3A to change the changed natural frequency from the tuning fork vibrator 6 of the second load detecting mechanism 3B. If the force corresponding to the frequency is subtracted, the change due to the temperature change is canceled out and does not appear in the final output. Therefore, the temperature dependency of the zero point of the load cell 1 can be sufficiently reduced, and high accuracy can be achieved.
[0029]
Further, if a compression force Fc is applied to the tuning fork vibrator 6, buckling may occur. When buckling occurs, the vibration mode of the tuning fork vibrator 6 changes, and an error occurs in the relationship between the compressive force Fc and the natural frequency f, so that the measurement accuracy cannot be ensured. Therefore, in the present apparatus, in order to prevent this buckling, the fixed portion of the base 4A is fixed so as to apply a predetermined tensile force to the tuning fork vibrator 6 on the side of the second load detecting mechanism 3B on which the compressive force Fc acts. Adjust the attachment position to 2a. Then, when a load is applied to the load cell 1, the compressive force Fc applied to the tuning fork vibrator 6 is relaxed by the tensile force, and the compressive force Fc that causes buckling is not generated. Bowing can be prevented.
[0030]
Further, in the present invention, near the connection point where the load point P2 of the lever 5A of the first load detection mechanism 3A is connected to the second mounting flange 8B via the support piece 7B (the same applies to the second load detection mechanism 3B), A zero point adjustment mechanism 30 indicated by a two-dot chain line is provided. Since the load cell 1 is of a differential type, it subtracts the natural frequencies of the two tuning fork vibrators 6 and outputs the result. To compensate for the temperature dependence of the zero point, the mechanical state of the two tuning fork vibrators in a temperature environment, that is, the forces acting on each tuning fork vibrator 6 are equal or as close as possible. Is desirable. However, when assembling the two tuning fork vibrators 6 to the flexure element 2 by screwing or the like via the support pieces 7A, it is difficult to apply completely the same external force to both. Therefore, after assembling, the zero point adjusting mechanism 30 is provided to make the two mechanical states the same or close to each other. As the zero point adjusting mechanism 30, for example, a minute displacement mechanism such as a micrometer head is used. The displacement by the micrometer head is converted into a force via a spring system and input to the tuning fork vibrator 6 to make the two mechanical states the same or close. As a result, the zero point of the displacement of the tuning fork vibrators 6 can be adjusted to the same value after the assembling, so that precision of the assembling of the tuning fork vibrators is not required, the production of the load cell 1 is facilitated, and the cost is reduced. be able to. The size can be further reduced by devising a spring system and adjusting it by a displacement in a direction perpendicular to the direction of the force of the tuning fork vibrator 6.
[0031]
With this weighing device, for example, an object to be weighed having a weight of several tens to several hundreds mg can be weighed at a high speed of 100 to 300 times / minute and with a high precision of 1/5000 to 1/10000.
[0032]
FIG. 3 shows a perspective view of a tuning fork type load cell according to the second embodiment, and FIG. 4 shows a configuration diagram of a weighing device using the load cell of FIG. This apparatus comprises a tuning fork type load cell 31 having a flexure element 2 and a load detecting mechanism 3 mounted on the flexure element, a weighing value comprising an oscillation circuit 14, a cycle counter 16, and a digital signal processing circuit (DSP) 18. And a generation circuit 35.
[0033]
As shown in FIG. 3, a tuning fork type load cell 31 according to this embodiment is configured such that only one load detection mechanism 3 according to the first embodiment is mounted on one surface of the strain body 2. The load cell 31 is provided by means of a screw B1 of the base 4 to the fixing portion 2a (first mounting flange 8A) of the flexure element as a means for solving the difference in thermal expansion coefficient between the material of the flexure element 2 and the tuning fork vibrator 6. The attachment position and the connection position of the load point P2 to the movable part 2b (second mounting flange 8B) of the strain body by the screw B2 via the support piece 7B at the load point P2 are substantially the same as the height h from the bottom surface of the strain body 2 They are set on the same horizontal plane. For this reason, even if the strain body 2 and the load detection mechanism 3 thermally expand due to the ambient temperature, the two expand in a similar manner, and the heights of the two mounting positions do not change from side to side. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
[0034]
3 and 4, when the object to be weighed is placed on the weighing table K and the load W is applied, the tuning fork vibrator 6 of the load detecting mechanism 3 mounted on the front side of the strain body 2 is moved upward. , A tensile force Fp due to the load W acts. In this case, even if there is a temperature change, since the load detection mechanism 3 is attached to the strain body 2 as described above, the tensile force Fp acts on the load W accurately. When the resonator element 10 vibrates at the natural frequency f1 increased according to the tensile force Fp, the natural frequency f1 is output to the oscillation circuit 14 and taken out. The natural frequency f1 is input to the cycle counter 16, the number of cycles in the cycle T1 is counted based on the clock input C, and input to the DSP 18. Then, the linearization means 22 of the DSP 18 squares the natural frequency f1 (period T1) so as to satisfy F = C1 · f1 ² −C2 (f1 = 1 / T1) in Expression (1), and the tensile force. Fp is linearly related, and unnecessary parts such as the natural frequency of the load cell 1 are removed by filtering means 24 and 25 such as low-pass filters provided in two stages. Thus, the DSP 18 outputs a weighed value corresponding to the load W of the object to be weighed.
[0035]
Thus, even if there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the material of the flexure element 2 and the material of the tuning fork vibrator 6, the attachment position of the base 4A to the fixed portion 2a and the connection position of the load point to the movable portion 2b are different. By setting them on substantially the same horizontal plane, high load detection accuracy can be obtained because they are not affected by temperature changes. Further, since the strain body 2 also has an integral structure, the size and cost can be reduced.
[0036]
In the present invention, the weighing device is applied to a weighing device that performs static weighing. However, the weighing device may be applied to a weight sorter or a combination weigher that sorts the weight of an object to be weighed.
[0037]
【The invention's effect】
According to one configuration of the present invention, one of the tuning fork vibrators of the first and second load detecting mechanisms is of a tension type and the other is of a compression type, so that the load is obtained in a differential type from the frequency change of both tuning fork vibrators. Thus, when the ambient temperature changes, even if the thermal expansion coefficients of the flexure element and the tuning fork vibrator are different, both temperature changes are canceled out. Obtainable. Further, since the flexure element has an integral structure, size reduction and cost reduction can be achieved.
[0038]
According to another configuration, the mounting position of the base to the fixed portion and the connecting position of the load point to the movable portion are set on substantially the same horizontal plane, so that when the ambient temperature changes, Even if the flexural element and the tuning fork vibrator have different thermal expansion coefficients, the flexural element and the tuning fork vibrator are thermally deformed in a similar shape. Since it is not received, a high load detection accuracy can be obtained. Further, since the flexure element has an integral structure, size reduction and cost reduction can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a tuning fork type load cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a signal processing unit of a weighing device using the above load cell.
FIG. 3 is a perspective view showing a tuning fork type load cell according to a second embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a signal processing unit of a weighing device using the above load cell.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Tuning fork type load cell, 2 ... Distortion body, 2a ... Fixed part, 2b ... Movable part, 2c ... Beam part, 3A ... 1st load detection mechanism, 3B ... 2nd load detection mechanism, 4A, 4B ... Base part, 5A , 5B ... lever part, 6 ... tuning fork vibrator.

Claims

A fixed part and a movable part to which a load is applied are disposed on the left and right, and the movable part is mounted on one of the front and rear surfaces of the strain body supported by the fixed part via the upper and lower beam parts. A load cell having a first load detection mechanism and a second load detection mechanism mounted on the other,
The first load detection mechanism is
A base attached to the fixing portion of the strain body, a lever supported above the base via a fulcrum, and attached between the base and the lever, and each of which is unique in accordance with an applied load. A tuning fork vibrator whose frequency changes,
The load point of the lever portion is connected to the movable portion of the strain body below it,
The second load detection mechanism is
A base attached to the fixing portion of the strain body, a lever supported below the base via a fulcrum, and attached between the base and the lever, and each of which is unique in accordance with an applied load. A tuning fork vibrator whose frequency changes,
A tuning fork type load cell wherein a load point of the lever is connected to a movable portion of the strain body above the lever.

In claim 1,
A tuning fork type load cell in which a predetermined tensile force is previously applied to a tuning fork vibrator that receives a compressive force among the tuning fork vibrators of the first and second load detecting mechanisms.

In claim 1,
A tuning fork type load cell having a zero point adjusting mechanism for adjusting at least one of the first and second load detecting mechanisms so that zero points of displacement of both tuning fork vibrators are the same.

A load cell having a fixed portion, upper and lower beam portions, a strain body having a movable portion supported by the fixed portion via these beam portions and to which a load is applied, and a load detection mechanism attached to the strain body. hand,
The load detection mechanism,
A base attached to the fixing part of the strain body, a lever supported on the base via a fulcrum, and a natural frequency attached between the base and the lever, depending on an applied load. And a tuning fork vibrator that changes
The load point of the lever portion is connected to the movable portion of the strain body,
A tuning fork type load cell, wherein a mounting position of a base on the fixed portion and a connecting position of a load point on the movable portion are set on substantially the same horizontal plane.

A load cell according to any one of claims 1 to 3, and a weighing value generation circuit for obtaining a weighing value from a difference between signals obtained by each of the load detection mechanisms of the load cell, wherein a fixed portion of the load cell is fixed to a base. A weighing device in which a weighing table for supporting an object to be weighed is fixed to a movable portion.

5. A load cell according to claim 4, further comprising: a weighing value generation circuit for obtaining a weighing value from a signal obtained by a load detection mechanism of the load cell, wherein a fixed portion of the load cell is fixed to a base, and an object to be weighed is mounted on a movable portion. A weighing device to which a weighing table that supports is fixed.