JP2001153735A - Load cell - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、変位または力の大
きさを電気信号に変換する装置の変換部に使用されるロ
ードセルに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load cell used in a converter of a device for converting the magnitude of displacement or force into an electric signal.
【０００２】[0002]
【従来技術】従来から、変位や力、重さなどを計測する
目的で、金属導体の歪みによる抵抗変化を利用するスト
レインゲージを弾性体の表面に貼付したり、表面を絶縁
体化した弾性体に薄膜技術や厚膜印刷技術によって抵抗
体パターンを直接形成したロードセルが使用されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, for the purpose of measuring displacement, force, weight, etc., a strain gauge utilizing a resistance change due to distortion of a metal conductor is attached to the surface of an elastic body, or an elastic body having an insulating surface. A load cell in which a resistor pattern is directly formed by a thin film technique or a thick film printing technique is used.
【０００３】歪みによるストレインゲージの抵抗変化を
電気信号として取り出す際には、一般に、４つのストレ
インゲージによってホイートストンブリッヂ回路を構成
する方法が用いられる。この方法では、ブリッヂ回路上
の相対する２つのストレインゲージをひと組とした時、
ふた組のストレインゲージに大きさが等しく、符号が反
対の抵抗変化が現れた場合が最も検出感度が高いことが
知られている。In order to extract a change in resistance of a strain gauge due to a strain as an electric signal, a method of forming a Wheatstone bridge circuit using four strain gauges is generally used. In this method, when two sets of opposing strain gauges on the bridge circuit are paired,
It is known that the detection sensitivity is the highest when resistance changes with the same size and opposite signs appear in the two strain gauges.
【０００４】そこで、板状の起歪体の曲げ変形を利用
し、その両面にストレインゲージを形成して、引張りと
圧縮の歪みを検出する様に構成したロードセルが多く提
案されている。図７〜９にその代表的なものを示す。図
７のロードセルは、下面を支持面となし、２つの板状起
歪体３２、３３を荷重印加部３１で接続し、起歪体３
２、３３の両面にストレインゲージを３４、３５を形成
したもので『直線はり受感型』と呼ばれる。図８は図７
を改良し、ロードセル外側のケース３７を完全に分離
し、ねじ止めや外力によってロードセル外側ケース３７
に発生する変形がストレインゲージ３８に影響を及ぼさ
ないようにしたもので、『曲げ受感型』と呼ばれる。[0004] Therefore, many load cells have been proposed which utilize a bending deformation of a plate-shaped strain-generating body and form strain gauges on both sides thereof to detect tensile and compressive strain. 7 to 9 show typical ones. The load cell shown in FIG. 7 has a lower surface serving as a support surface, and connects two plate-like strain bodies 32 and 33 with a load applying unit 31 to form a strain body 3.
The strain gauges 34 and 35 are formed on both sides of the straight gauges 2 and 33, and are called "straight beam sensing type". FIG. 8 shows FIG.
And the case 37 outside the load cell is completely separated, and the case 37 outside the load cell is fixed by screwing or external force.
The deformation caused in the strain gauge does not affect the strain gauge 38, and is called "bending sensitive type".
【０００５】さらに図３は、ビーム状の起歪体３９を使
用して片持ち梁構造とし、小型化や構造の簡略化を行っ
たもので『ビーム型』と呼ばれる。この他にも、上記の
構造を基本とし、種々の特性を改善されたものが作られ
ている。FIG. 3 shows a cantilever structure using a beam-shaped flexure element 39, which is reduced in size and simplified in structure, and is called a "beam type". In addition, there have been made ones based on the above structure and having improved various characteristics.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】 ところが、これら従
来のロロードセルでは、ストレインゲージ形成に狭隘部
を設け、歪みを局所に集中させている為、起歪体にスト
レインゲージを貼付する際の位置ずれによって感度特性
がばらつくという問題があった。However, in these conventional low load cells, a narrow portion is provided in the strain gauge formation, and the strain is concentrated locally, so that the displacement when attaching the strain gauge to the strain generating element is displaced. However, there is a problem that the sensitivity characteristics vary.
【０００７】この問題を改善する為、例えば特開昭５７
−１９１５２７号では、ビーム状起歪体の表面に絶縁体
皮膜を形成し、その上にストレインゲージを蒸着、スパ
ッタなどで薄膜技術を用いて形成する事によって、従来
の抵抗体パターンを設けた絶縁フィルムをビーム体の起
歪部に接着する方法に比べて製造工程数を削減すると同
時に、高精度な測定を可能とする構造が提案されてい
る。In order to improve this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open
In JP-A-191527, a conventional resistor pattern is provided by forming an insulator film on the surface of a beam-like strain body and forming a strain gauge thereon by using thin film technology such as evaporation or sputtering. A structure has been proposed that enables a reduction in the number of manufacturing steps and a high-precision measurement, as compared with a method in which a film is bonded to a strain generating portion of a beam body.
【０００８】しかしながらこの方法を用いても、抵抗体
パターンの位置精度は厳密に管理する必要があり、更に
薄膜技術を使用する事による設備投資がコストを上昇さ
せる要因となっていた。However, even with this method, it is necessary to strictly control the positional accuracy of the resistor pattern, and the capital investment due to the use of the thin film technology has caused a rise in cost.
【０００９】また、特開昭６２−４９２２８号ではビー
ム型起歪体に薄膜技術によってストレインゲージを形成
したロードセルにおいて、ビーム状起歪体を予め半分に
分割した形状の半ビーム体に薄膜技術を用いてストレイ
ンゲージをそれぞれ形成したのち半ビーム体を組み合わ
せることによって、半分に分割しない一体化されたビー
ム体の両面にストレインゲージを形成する場合に比較し
て短時間で製造する方法が提案されている。しかしなが
ら、この方法では、半ビーム体の組み立て精度を高精度
に維持する必要があり、結果として生産性、コストを悪
化させる問題があった。Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-49228 discloses a load cell in which a strain gauge is formed on a beam-type strain body by a thin-film technique. A method has been proposed in which, by forming the strain gauges respectively and then combining the half beam members, the manufacturing is performed in a shorter time as compared with the case where the strain gauges are formed on both surfaces of the integrated beam member which is not divided into half. I have. However, in this method, it is necessary to maintain the assembling accuracy of the half beam body with high accuracy, and as a result, there is a problem that productivity and cost are deteriorated.
【００１０】このように、従来のロードセル構造におい
ては、起歪体の歪み発生部において歪みが局所に集中し
ており、わずかな位置の違いで歪量が大きく変化するた
めに、ストレインゲージの位置ずれに対して歪み感度が
大きく変化しやすいという問題があった。As described above, in the conventional load cell structure, the strain is locally concentrated at the strain generating portion of the strain generating element, and the amount of strain changes greatly due to a slight difference in position. There is a problem that the distortion sensitivity is easily changed greatly due to the displacement.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】 本発明者は、上記の問
題について種々検討したところ、起歪体を正方形状と
し、その一方の対角２点を支持点とし、もう一方の対角
２点を荷重印加点とする形状が好適であることを見出し
た。この構造は、略起歪体の変形が乗馬用の鞍の形状に
なることから、いわゆる『鞍状曲げ』と呼ばれるもので
ある。Means for Solving the Problems The inventor of the present invention has conducted various studies on the above-mentioned problems, and found that the flexure element has a square shape, one of which has two diagonal points as support points, and the other has two diagonal points. It has been found that a shape having a load application point is preferable. This structure is so-called "saddle-shaped bending" because the deformation of the strain body becomes a saddle shape for riding.
【００１２】即ち、本発明のロードセルは、弾性体より
なり、且つ２つの主面を具備する正方形状の起歪体を具
備し、前記起歪体の一主面内の対角２頂点を支持点と
し、他主面内の他の対角２頂点を荷重印加点となし、前
記起歪体の一方または両方の主面にストレインゲージを
形成し、前記起歪体に生じた歪による前記ストレインゲ
ージの抵抗変化をホイートストンブリッヂ回路で検出す
ることを特徴とするものである。That is, the load cell according to the present invention includes a square-shaped flexure element made of an elastic body and having two main surfaces, and supports two diagonal vertexes in one principal plane of the flexure element. A point, and the other diagonal vertices in the other main surface are set as load application points, and a strain gauge is formed on one or both main surfaces of the strain body, and the strain caused by strain generated in the strain body is formed. It is characterized in that a resistance change of a gauge is detected by a Wheatstone bridge circuit.
【００１３】また、かかるロードセルにおいては、前記
ストレインゲージは、前記起歪体の一方または両方の主
面の対角線上に少なくとも４個形成し、前記起歪体の２
本の対角線と平行な方向の歪を検出するように構成する
か、または、前記起歪体の一方または両方の主面に合計
２個以上形成し１つのストレインゲージによってＸ−Ｙ
方向の２軸の歪を同時に検出せしめるように構成するこ
ともできる。In this load cell, at least four strain gauges are formed on a diagonal line of one or both main surfaces of the strain body, and two strain gauges are formed.
The strain in a direction parallel to the diagonal of the book is detected, or two or more strain sensors are formed on one or both principal surfaces of the strain body and a total of two or more strain gauges are used to detect XY.
It is also possible to configure so that distortions in two directions can be detected simultaneously.
【００１４】本発明によれば、上記の正方形状の起歪体
は、図１の有限要素法によって計算した歪み状態の概略
図に示すように、起歪体の両主面の至るところで発生す
る引っ張り歪みと圧縮歪みが互いに直行し、その絶対値
が等しい『２軸引っ張り圧縮歪み状態』になっているこ
とが判る。この時、引っ張り／圧縮の歪み主軸は起歪体
の対角方向に向いており、両主面で方向は９０度回転し
ている。しかも材料力学理論によれば、両主面の全面で
歪みの大きさは等しいとされている。According to the present invention, the above-described square-shaped flexure element is generated throughout both principal surfaces of the flexure element as shown in the schematic diagram of the strain state calculated by the finite element method in FIG. It can be seen that the tensile strain and the compressive strain are perpendicular to each other, and the absolute value of the tensile strain and the compressive strain are equal to each other. At this time, the principal axes of strain in tension / compression are in the diagonal direction of the flexure element, and the directions are rotated by 90 degrees on both principal surfaces. Moreover, according to the theory of material mechanics, the magnitude of the strain is equal over the entire surface of both principal surfaces.
【００１５】従って、本発明によるロードセルによれ
ば、主面上において歪みが一定であり、ストレインゲー
ジの位置が多少ずれても検出される歪みの値は変化しな
い。また、歪みが局所に集中していないため、起歪体全
面にストレインゲージを形成しても高い歪み検出感度を
得ることができ、ロードセルを小型に構成することがで
きる。Therefore, according to the load cell of the present invention, the distortion is constant on the main surface, and the value of the detected distortion does not change even if the position of the strain gauge is slightly shifted. In addition, since the strain is not concentrated locally, a high strain detection sensitivity can be obtained even if a strain gauge is formed on the entire surface of the strain body, and the load cell can be made compact.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】 図２、３は、本発明のロードセ
ルの一実施形態を示すものであり、図２はその概略斜視
図、図６はその概略平面図である。2 and 3 show an embodiment of a load cell according to the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view, and FIG. 6 is a schematic plan view.
【００１７】このロードセルＡは、弾性体よりなる正方
形状の起歪体１の裏側の主面において対向する２頂点
２、３は下側から支持される支持点を構成し表面側の残
る２頂点４、５に対して上方から荷重が印加される荷重
印加点を構成している。In the load cell A, two opposing vertices 2 and 3 on the back main surface of the square-shaped strain-generating body 1 made of an elastic body constitute support points supported from below, and the remaining two vertices on the surface side. A load application point to which a load is applied from above is configured for 4 and 5.
【００１８】起歪体１の両主面の外縁部を除く内側の領
域６では、前述したように均一な２軸の引っ張り圧縮ひ
ずみ状態が発生している。即ち、荷重印加面６ａ側で
は、２つの荷重印加点となる頂点４、５を結ぶ対角線方
向と平行な向きに引っ張りの主軸が、これと直行する対
角線方向には圧縮歪みの主軸が向いており、反対側の支
持面側６ｂではこれと９０度回転した方向に引っ張り、
圧縮のそれぞれの歪みの主軸が向いている。そして起歪
体１の両主面の外縁部を除く内側の領域では、歪みの絶
対値は等しい。In the inner region 6 excluding the outer edges of both main surfaces of the strain generating element 1, a uniform biaxial tensile compression strain state is generated as described above. That is, on the side of the load application surface 6a, the main axis of tension is parallel to the diagonal direction connecting the vertices 4 and 5, which are two load application points, and the main axis of compressive strain is orthogonal to the diagonal direction. On the opposite support surface side 6b, it is pulled in a direction rotated by 90 degrees with respect to this,
The main axis of each strain of compression is oriented. The absolute value of the strain is equal in the inner region except for the outer edges of both principal surfaces of the strain body 1.
【００１９】本発明によれば、この内側領域６の範囲
に、４つのストレインゲージ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが
形成され、ホイートストンブリッヂ回路を構成する。こ
のストレインゲージ７ａ、７ｂは、起歪体１の中心から
角部２、３、４、５に向かって発する４本の対角線上に
配置されている。このようなストレインゲージの配置に
よって、ストレインゲージ７ａ，７ｂは引っ張りの歪み
が、ストレインゲージ８ａ，８ｂには圧縮の歪みが検出
される。According to the present invention, four strain gauges 7a, 7b, 8a, 8b are formed in the area of the inner region 6, and constitute a Wheatstone bridge circuit. The strain gauges 7a, 7b are arranged on four diagonal lines emitted from the center of the strain body 1 toward the corners 2, 3, 4, 5. With such arrangement of the strain gauges, tensile strain is detected in the strain gauges 7a and 7b, and compressive strain is detected in the strain gauges 8a and 8b.
【００２０】なお、上記図３のストレインゲージの配置
においては、荷重印加面６ａ側のみに、４つのストレイ
ンゲージを形成したが、支持面側６ｂのみ、または荷重
印加面６ａおよび支持面６ｂの両主面に形成しても良
い。その場合は、両主面上の歪みの方向は９０度回転し
ている為、ストレインゲージを片方の主面のみに形成し
た場合は、図３に示したようにストレインゲージは２個
ずつが違いに９０度直行する方向に位置するが、ストレ
インゲージを両主面に形成した場合には、（１）各主面
にストレインゲージを２個ずつ表裏で互いに直交する主
対角線上に配置し、一方の主面で引っ張り引張りの歪み
を検出し、他方の主面で圧縮の歪みを検出する構成、
（２）両主面に図３と同じ配置でストレインゲージを形
成して、各主面で引張りと圧縮の歪みを検出する構成、
（３）一方の主面に３個のストレインゲージを形成し、
もう他方の主面に引っ張り歪みまたは圧縮歪みを検出す
る１個のストレインゲージを形成する構成、等が可能で
ある。In the arrangement of the strain gauges shown in FIG. 3, four strain gauges are formed only on the load application surface 6a side. However, only the support surface side 6b or both of the load application surface 6a and the support surface 6b are provided. It may be formed on the main surface. In this case, since the directions of the distortion on both the main surfaces are rotated by 90 degrees, when the strain gauges are formed on only one of the main surfaces, the strain gauges differ by two as shown in FIG. When the strain gauges are formed on both main surfaces, (1) two strain gauges are arranged on each main surface on the main diagonal orthogonal to each other on the front and back sides. A configuration that detects tensile strain on the main surface of the device and detects compression strain on the other main surface,
(2) A configuration in which strain gauges are formed on both main surfaces in the same arrangement as in FIG. 3 to detect tensile and compressive strain on each main surface;
(3) Three strain gauges are formed on one main surface,
A configuration in which one strain gauge for detecting tensile strain or compressive strain is formed on the other main surface, or the like is possible.
【００２１】また、ストレインゲージ７ａ，７ｂ，８
ａ，８ｂの位置は図３の様に、必ずしも対角線上にある
必要は無く、検出する歪みの方向がこれと平行であれば
領域６のどこに配置しても良い。The strain gauges 7a, 7b, 8
The positions of a and 8b do not necessarily have to be on a diagonal line as shown in FIG. 3, and may be arranged anywhere in the region 6 if the direction of the distortion to be detected is parallel to this.
【００２２】このストレインゲージは、絶縁フィルム上
に金属抵抗体パターンを設け、金属導体の歪みによる抵
抗変化を利用したストレインゲージを、起歪体の表面に
接着したり、薄膜技術や厚膜印刷技術によって抵抗体パ
ターンを表面を絶縁体化した弾性体に直接形成して作製
することができる。In this strain gauge, a metal resistor pattern is provided on an insulating film, and a strain gauge utilizing a resistance change due to distortion of a metal conductor is adhered to the surface of the strain generating element, a thin film technique or a thick film printing technique. Thus, the resistor pattern can be formed by directly forming the resistor on an elastic body having an insulating surface.
【００２３】ストレインゲージの起歪体への接着には、
樹脂接着剤などを使用するが、高湿度環境下や有機溶媒
環境下などでこの樹脂接着剤が膨潤して検出値に誤差が
発生するなどの不具合を防ぐ上で、例えば起歪体を構成
する弾性体として絶縁性のセラミックスを使用し、上記
ストレインゲージを薄膜技術や厚膜印刷技術で起歪体１
の表面に印刷焼き付け形成することが望ましい。For bonding the strain gauge to the strain body,
A resin adhesive is used, but in order to prevent such a problem that the resin adhesive swells in a high humidity environment or an organic solvent environment and an error occurs in a detection value, for example, a strain generating body is formed. Using an insulating ceramic as the elastic body, the strain gauge is made of a strain-generating body 1 by thin-film technology or thick-film printing technology.
It is desirable to print and form it on the surface of the substrate.
【００２４】なお、ストレインゲージを設ける主面の内
側領域６は、均一な２軸の引っ張り歪みや圧縮歪みが発
生する領域であることが必要であり、起歪体１の両主面
の外縁部は除くことが望ましい。これは外縁部の歪み状
態は縁端効果によって２軸の引張り圧縮応力状態となら
ないからである。両主面の外辺から支持点または荷重印
加点までの距離をａとすると領域６の外側の外縁部の幅
ｗは２ａ以上であることが望ましい。The inner region 6 of the main surface on which the strain gauge is provided needs to be a region where uniform biaxial tensile strain and compressive strain are generated. Should be removed. This is because the outer edge does not become a biaxial tensile / compression stress state due to the edge effect. Assuming that the distance from the outer sides of the two main surfaces to the support point or the load application point is a, the width w of the outer edge portion outside the region 6 is desirably 2a or more.
【００２５】図４は、本発明のロードセルの他の実施形
態を示す概略平面図である。この図４では、荷重印加面
６ａに２つのストレインゲージ９ａ，９ｂが形成されて
いる。このストレインゲージ９ａ，９ｂは、２つの抵抗
体パターンが直交するように積層形成されているもので
あり、これによって、それぞれ２軸方向の歪みを検出す
ることができる。合計４つの抵抗変化によってホイート
ストンブリッヂ回路を構成する。FIG. 4 is a schematic plan view showing another embodiment of the load cell of the present invention. In FIG. 4, two strain gauges 9a and 9b are formed on the load application surface 6a. The strain gauges 9a and 9b are formed by laminating two resistor patterns so as to be orthogonal to each other, whereby it is possible to detect strains in two axial directions. A Wheatstone bridge circuit is formed by a total of four resistance changes.
【００２６】前記図４のストレインゲージ９ａ，９ｂ
は、内部領域６ａのどこに配置してもよい。かかる構成
によれば、図６の構成の場合に比較して起歪体１をより
小型化、最終的にはロードセル自体を小型化することが
できる。The strain gauges 9a and 9b shown in FIG.
May be arranged anywhere in the internal region 6a. According to such a configuration, it is possible to further reduce the size of the flexure element 1 and finally reduce the size of the load cell itself as compared with the configuration of FIG.
【００２７】図５は、本発明のロードセルのさらに他の
実施形態を示す概略平面図である。この図５では、起歪
体１の両主面に、図４のロードセルで用られたストレイ
ンゲージ９が形成されており、この両主面に形成された
２つのストレインゲージ９によってホーイトストンブリ
ッジ回路を構成する。このストレインゲージ９は、内部
領域６ａ、６ｂのどこに配置してもよい。このような構
成によれば、図４のロードセルに比較してさらに小型化
を図ることが可能となる。FIG. 5 is a schematic plan view showing still another embodiment of the load cell of the present invention. In FIG. 5, strain gauges 9 used in the load cell of FIG. 4 are formed on both main surfaces of the flexure element 1, and the Wightstone bridge is formed by the two strain gauges 9 formed on both main surfaces. Configure the circuit. This strain gauge 9 may be arranged anywhere in the internal regions 6a and 6b. According to such a configuration, it is possible to further reduce the size as compared with the load cell of FIG.
【００２８】本発明のロードセルにおいて用いられる起
歪体としては、弾性変形可能なものであれば、あらゆる
ものが使用でき、例えば、セラミックス、有機樹脂、金
属のうちの１種または２種以上の複合体のいずれでもよ
いが、少なくともストレインゲージは起歪体と絶縁化さ
れていることが必要である。As the flexure element used in the load cell of the present invention, any one can be used as long as it can be elastically deformed. For example, one or more of ceramics, organic resins, and metals can be used. Any strain may be used, but at least the strain gauge needs to be insulated from the strain generating body.
【００２９】[0029]
【実施例】一辺２０ミリメートル、厚さ２ミリメートル
のステンレスを起歪体として用いた。その一方の主面に
市販の４つの抵抗線ストレインゲージをシアノアクリレ
ート接着材によって貼付した。このストレインゲージは
Ｃｕ−Ｎｉ系合金箔をポリイミドフィルム上に接着し、
フォトエッチングによってゲージパターンを形成したも
ので、ゲージ面が長さ１ミリメートル、幅０．６５ミリ
メートル、抵抗値１２０オームのものを使用した。これ
を起歪体の中心から角部に向かって発する４本の対角線
上に配置し、図３の如く接続して、ホイートストンブリ
ッヂ回路を構成した。このロードセルを図６に示す治具
内に配置した。この図６に示すように、ロードセルＡの
支持点となる頂点２、３を支持台１０、１０に載置し
て、ロードセルＡの支持面と反対側の面より、圧力印加
部材１１の作用部１２によってロードセルの起歪体１の
中心に圧力を印加して、支持面側に形成されたストレイ
ンゲージによるホイートストンブリッヂ回路の出力電圧
を測定した（実験１）。EXAMPLE Stainless steel having a side length of 20 mm and a thickness of 2 mm was used as a strain body. On one main surface, four commercially available resistance wire strain gauges were attached with a cyanoacrylate adhesive. This strain gauge adheres Cu-Ni alloy foil on polyimide film,
A gauge pattern was formed by photoetching. The gauge surface had a length of 1 mm, a width of 0.65 mm, and a resistance value of 120 ohm. These were arranged on four diagonals extending from the center of the strain body toward the corners, and connected as shown in FIG. 3 to form a Wheatstone bridge circuit. This load cell was placed in a jig shown in FIG. As shown in FIG. 6, the vertices 2 and 3 serving as the support points of the load cell A are placed on the support bases 10 and 10, and the working portion of the pressure applying member 11 is moved from the surface opposite to the support surface of the load cell A. 12, a pressure was applied to the center of the flexure element 1 of the load cell, and the output voltage of the Wheatstone bridge circuit by the strain gauge formed on the support surface side was measured (Experiment 1).
【００３０】また、前記４個のストレインゲージの内、
１つの位置を横にずらして貼付し直し、ホイートストン
ブリッヂの出力電圧を測定し、その結果を表１に示す。Further, of the four strain gauges,
One of the positions was shifted sideways and reattached, the output voltage of the Wheatstone bridge was measured, and the results are shown in Table 1.
【００３１】[0031]
【表１】 [Table 1]
【００３２】表１より、ストレインゲージの位置が２ｍ
ｍずれても出力電圧に大きな変化は無く、この構造のロ
ードセルがストレインゲージの位置ずれに対してきわめ
て鈍感であることが判った。According to Table 1, the position of the strain gauge is 2 m.
There was no significant change in the output voltage even if the distance was shifted by m, indicating that the load cell having this structure was extremely insensitive to the displacement of the strain gauge.
【００３３】また、２軸方向の歪みを検出することがで
きるストレインゲージを使用した図４のロードセル（実
験４）を作製し、図６と同様な方法で測定を行った。こ
の時、起歪体としてステンレスを使用して一辺１０ミリ
メートル、厚さ２ミリメートルの起歪体を作成し、その
結果を表２に示す。A load cell (Experiment 4) shown in FIG. 4 using a strain gauge capable of detecting distortion in two axial directions was manufactured, and measurement was performed in the same manner as in FIG. At this time, a stainless steel body having a side length of 10 mm and a thickness of 2 mm was prepared using stainless steel as the strain body, and the results are shown in Table 2.
【００３４】[0034]
【表２】 [Table 2]
【００３５】表２より、本発明によるロードセルを用い
れば、起歪体の大きさを小さくしても、充分な出力が得
られることが判る。As can be seen from Table 2, a sufficient output can be obtained by using the load cell according to the present invention even if the size of the strain body is reduced.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上のように、本発明のロードセルによ
れば、起歪体の表面に形成されたストレインゲージの位
置が多少ずれても検出される歪みの値に変化が無く、ま
た歪みが局所に集中していないため、起歪体全面にスト
レインゲージを形成しても高い歪み検出感度を得ること
ができ、ロードセルを小型に構成することができる。As described above, according to the load cell of the present invention, even if the position of the strain gauge formed on the surface of the flexure element is slightly displaced, there is no change in the detected distortion value, and the distortion is not changed. Since the strain is not concentrated locally, a high strain detection sensitivity can be obtained even if a strain gauge is formed on the entire surface of the strain generating element, and the load cell can be made compact.
【図１】本発明によるロードセル用起歪体の歪み発生状
態を示す図である。FIG. 1 is a view showing a state in which strain is generated in a load cell flexure element according to the present invention.
【図２】本発明による請求項１のロードセルの構造を示
す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the load cell according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明による請求項１のロードセルの構造を示
す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the structure of the load cell according to the first embodiment of the present invention;
【図４】本発明による請求項２のロードセルの構造を示
す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a structure of a load cell according to claim 2 of the present invention.
【図５】本発明による請求項３のロードセルの構造を示
す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a structure of a load cell according to claim 3 of the present invention.
【図６】本発明の効果を調べる為に使用した測定治具の
構造を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing the structure of a measuring jig used to check the effect of the present invention.
【図７】従来の直線はり受感型ロードセルの構造を示す
概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional linear beam-sensitive load cell.
【図８】従来の曲げ受感型ロードセルの構造を示す概略
断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view showing the structure of a conventional bending-sensitive load cell.
【図９】従来のビーム型ロードセルの構造を示す概略断
面図である。FIG. 9 is a schematic sectional view showing the structure of a conventional beam type load cell.
１・・・起歪体 ２，３・・・支持点 ４，５・・・荷重点 ６・・・内側領域 ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，９・・・ストレインゲージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flexure element 2, 3 ... Support point 4, 5 ... Load point 6 ... Inner area 7a, 7b, 8a, 8b, 9 ... Strain gauge
Claims (3)
正方形状の起歪体を具備し、前記起歪体の一主面内の対
角２頂点を支持点とし、他主面内の他の対角２頂点を荷
重印加点となし、前記起歪体の一方または両方の主面に
ストレインゲージを形成し、前記起歪体に生じた歪によ
る前記ストレインゲージの抵抗変化をホイートストンブ
リッヂ回路で検出することを特徴とするロードセル。1. A square strain body made of an elastic body and having two main surfaces, wherein two diagonal vertices in one main surface of the strain body are set as support points, and in another main surface. The other two diagonal vertices are defined as a load application point, a strain gauge is formed on one or both main surfaces of the strain generating element, and a change in resistance of the strain gauge due to strain generated in the strain generating element is detected by a Wheatstone bridge. A load cell detected by a circuit.
方または両方の主面に少なくとも４個形成し、前記起歪
体の２本の対角線と平行な２つの方向の歪を検出するよ
うに配置したことを特徴とする請求項１記載のロードセ
ル。2. The strain gauge according to claim 1, wherein at least four strain gauges are formed on one or both principal surfaces of said strain body so as to detect strains in two directions parallel to two diagonal lines of said strain body. The load cell according to claim 1, wherein the load cell is arranged.
方または両方の主面に少なくとも２個形成し、各ストレ
インゲージによって２軸方向の歪を同時に検出できるこ
と特徴とする請求項１記載のロードセル。3. The load cell according to claim 1, wherein at least two strain gauges are formed on one or both main surfaces of the strain body, and strains in two axial directions can be simultaneously detected by each strain gauge. .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP33988299A JP2001153735A (en) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | Load cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33988299A JP2001153735A (en) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | Load cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001153735A true JP2001153735A (en) | 2001-06-08 |
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ID=18331720
Family Applications (1)
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| JP33988299A Pending JP2001153735A (en) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | Load cell |
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|---|---|
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-
1999
- 1999-11-30 JP JP33988299A patent/JP2001153735A/en active Pending
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