JP2598484B2 - ロードセル - Google Patents
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- JP2598484B2 JP2598484B2 JP63224855A JP22485588A JP2598484B2 JP 2598484 B2 JP2598484 B2 JP 2598484B2 JP 63224855 A JP63224855 A JP 63224855A JP 22485588 A JP22485588 A JP 22485588A JP 2598484 B2 JP2598484 B2 JP 2598484B2
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- 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
- G01G3/1408—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric
-
- 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
- G01L1/2218—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、力の方向に直交する方向に延在する開口を
有する変形可能部材を具え、前記開口の断面に相当し、
開口の軸線に直交する少なくとも１個のディスク状壁に
より開口を閉鎖し、前記壁に薄膜技術により堆積させる
歪みゲージを収容させた特に計量装置のためのロードセ
ルに関するものである。
有する変形可能部材を具え、前記開口の断面に相当し、
開口の軸線に直交する少なくとも１個のディスク状壁に
より開口を閉鎖し、前記壁に薄膜技術により堆積させる
歪みゲージを収容させた特に計量装置のためのロードセ
ルに関するものである。
このような計量装置のためのロードセルは、ヨーロッ
パ特許第105564号に記載されている。従来技術のロード
セルは被圧縮荷重部材としての円筒形の変形可能部材を
有し、この部材において力の方向に直交する貫通孔を設
けている。貫通孔の軸線に直交するディスク状の壁をこ
の貫通孔に同心状に溶着する。歪みゲージを薄膜技術に
より壁上に堆積させる。貫通孔に直交する方向に力が作
用するとき、壁は加わる力の方向に圧縮されるとともに
力の方向に直交する方向に膨らむ。この圧縮および膨張
により歪みゲージの抵抗を変化させる。ディスク状壁を
貫通孔の中心位置に配置することは、貫通孔内での溶着
点にアクセスするのが困難であるため複雑になる。更
に、薄膜技術で堆積させる歪みゲージは湿気に敏感であ
るため歪みゲージをカバーすることにより腐食から保護
しなければならない。
パ特許第105564号に記載されている。従来技術のロード
セルは被圧縮荷重部材としての円筒形の変形可能部材を
有し、この部材において力の方向に直交する貫通孔を設
けている。貫通孔の軸線に直交するディスク状の壁をこ
の貫通孔に同心状に溶着する。歪みゲージを薄膜技術に
より壁上に堆積させる。貫通孔に直交する方向に力が作
用するとき、壁は加わる力の方向に圧縮されるとともに
力の方向に直交する方向に膨らむ。この圧縮および膨張
により歪みゲージの抵抗を変化させる。ディスク状壁を
貫通孔の中心位置に配置することは、貫通孔内での溶着
点にアクセスするのが困難であるため複雑になる。更
に、薄膜技術で堆積させる歪みゲージは湿気に敏感であ
るため歪みゲージをカバーすることにより腐食から保護
しなければならない。
本発明の目的は、壁を開口に簡単に取付けることがで
き、壁に設ける歪みゲージがカバーを設ける必要なく腐
食から保護することができるロードセルを得るにある。
き、壁に設ける歪みゲージがカバーを設ける必要なく腐
食から保護することができるロードセルを得るにある。
この目的を達成するため、本発明ロードセルは、前記
変形可能部材を互いに溶着する２個のサブ部材により形
成し、これらサブ部材は前記開口の軸線に直交する平面
上に存在させ、前記開口を完全に閉鎖する壁を各サブ部
材の開口に設け、少なくとも１個の壁の内側面に歪みゲ
ージを設けたことを特徴とする。
変形可能部材を互いに溶着する２個のサブ部材により形
成し、これらサブ部材は前記開口の軸線に直交する平面
上に存在させ、前記開口を完全に閉鎖する壁を各サブ部
材の開口に設け、少なくとも１個の壁の内側面に歪みゲ
ージを設けたことを特徴とする。
本発明によるロードセルは、溶着によって互いに連結
する２個のサブ部材により構成するとよい。各サブ部材
は開口を有し、この開口に壁を設け、この壁により開口
を完全に閉鎖する。一体部材に比べるとサブ部材の開口
の長さは短かいため壁を開口に取付けるのが容易にな
る。支持部材即ち壁はサブ部材の開口を外端縁または内
端縁に簡単に設けることができる。このような開口の断
面は、方形、矩形または円形とすることができる。歪み
ゲージは壁の内壁面即ち壁の他方のサブ部材に指向する
側の側面に設けるため、腐食物質が歪みゲージに作用す
ることがない。変形可能部材は被圧縮荷重（圧縮荷重を
受ける）部材または被剪断（剪断力を受ける）部材のい
ずれかとするとができる。被圧縮荷重部材は、例えば立
方体形状部材または円筒形部材により構成することがで
きる。部材を円筒形とし、壁を外端縁に設ける場合、部
材の外面における開口の外端縁は、開口の端縁曲線が平
面上に存在する形状としなければならない。
する２個のサブ部材により構成するとよい。各サブ部材
は開口を有し、この開口に壁を設け、この壁により開口
を完全に閉鎖する。一体部材に比べるとサブ部材の開口
の長さは短かいため壁を開口に取付けるのが容易にな
る。支持部材即ち壁はサブ部材の開口を外端縁または内
端縁に簡単に設けることができる。このような開口の断
面は、方形、矩形または円形とすることができる。歪み
ゲージは壁の内壁面即ち壁の他方のサブ部材に指向する
側の側面に設けるため、腐食物質が歪みゲージに作用す
ることがない。変形可能部材は被圧縮荷重（圧縮荷重を
受ける）部材または被剪断（剪断力を受ける）部材のい
ずれかとするとができる。被圧縮荷重部材は、例えば立
方体形状部材または円筒形部材により構成することがで
きる。部材を円筒形とし、壁を外端縁に設ける場合、部
材の外面における開口の外端縁は、開口の端縁曲線が平
面上に存在する形状としなければならない。
被圧縮荷重部材に設ける開口は円筒形の貫通孔とする
ロードセルの製造が容易になる。この場合、貫通孔は、
歪みゲージを設けかつ外端縁に溶着した２個の壁により
閉鎖するか、または２個のサブ部材の内側に溶着した２
個の壁により閉鎖する。２個のサブ部材は対称的構造に
するとよい。
ロードセルの製造が容易になる。この場合、貫通孔は、
歪みゲージを設けかつ外端縁に溶着した２個の壁により
閉鎖するか、または２個のサブ部材の内側に溶着した２
個の壁により閉鎖する。２個のサブ部材は対称的構造に
するとよい。
本発明によるロードセルの他の実施例においては、歪
みゲージを設けた壁を一方のサブ部材の内端縁に配置
し、歪みゲージを設けない壁を他方のサブ部材の開口の
内部に配置する。この場合、壁は個別の溶着ディスクと
することもできる。しかし、代案として壁はサブ部材に
開口をミリング加工することにより形成することもでき
る。歪みゲージを設けない壁が他方の壁の歪みゲージに
接触しないようにするため開口の両側にミリング加工に
より壁を形成しなければならない。サブ部材の開口は円
筒形にすると好適である。
みゲージを設けた壁を一方のサブ部材の内端縁に配置
し、歪みゲージを設けない壁を他方のサブ部材の開口の
内部に配置する。この場合、壁は個別の溶着ディスクと
することもできる。しかし、代案として壁はサブ部材に
開口をミリング加工することにより形成することもでき
る。歪みゲージを設けない壁が他方の壁の歪みゲージに
接触しないようにするため開口の両側にミリング加工に
より壁を形成しなければならない。サブ部材の開口は円
筒形にすると好適である。
壁および変形可能部材を同一材料で形成すると有利で
ある。このことにより温度変化によって測定誤差を生ず
ることがなくなる。即ち壁および変形可能部材は同一材
料であり膨張係数が同一であるためである。
ある。このことにより温度変化によって測定誤差を生ず
ることがなくなる。即ち壁および変形可能部材は同一材
料であり膨張係数が同一であるためである。
次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
第１図には、立方体形状の被圧縮荷重部材１を有する
計量装置のためのロードセルを示す。この被圧縮荷重部
材１は開口２を有し、この開口２は縦方向軸線に直交す
る円筒形の貫通孔（第２図参照）として設ける。立方体
形状の被圧縮荷重部材１は、２個の対称的に構成したサ
ブ部材3,4を溶着部５により相互連結して形成する平面
上に配置する。本明細書中用語「溶着」は、材料の溶融
または連結点における合金化により生ずるのが好ましい
分離不能な連結を意味するものと理解されたい。２個の
サブ部材は、マイクロプラズマ溶着、レーザー溶着、エ
レクトロンビーム溶着、またはろう付けにより互いに連
結することができる。
計量装置のためのロードセルを示す。この被圧縮荷重部
材１は開口２を有し、この開口２は縦方向軸線に直交す
る円筒形の貫通孔（第２図参照）として設ける。立方体
形状の被圧縮荷重部材１は、２個の対称的に構成したサ
ブ部材3,4を溶着部５により相互連結して形成する平面
上に配置する。本明細書中用語「溶着」は、材料の溶融
または連結点における合金化により生ずるのが好ましい
分離不能な連結を意味するものと理解されたい。２個の
サブ部材は、マイクロプラズマ溶着、レーザー溶着、エ
レクトロンビーム溶着、またはろう付けにより互いに連
結することができる。
開口２は両側をそれぞれディスク状の金属壁6,7によ
り溶着により閉鎖する。壁6,7の表面は貫通孔２の断面
に等しくする。ディスク状壁6,7と貫通孔２の端縁を相
互連結する溶着は壁6,7の全周に沿って行う。壁6,7の内
側面に歪みゲージ8,9をそれぞれ薄膜技術即ち、例えば
真空蒸着またはスパッタィングを用いて設ける。代案と
して、歪みゲージは厚膜技術により堆積させることもで
き、この場合歪みゲージは抵抗ペーストとして壁6,7上
にスクリーン印刷法によりプリントしてベークする。更
に、歪みゲージ8,9はリード線10,11に接続し、これらリ
ード線は被圧縮荷重部材１に設けたチャンネルを経て外
部に引き出す。
り溶着により閉鎖する。壁6,7の表面は貫通孔２の断面
に等しくする。ディスク状壁6,7と貫通孔２の端縁を相
互連結する溶着は壁6,7の全周に沿って行う。壁6,7の内
側面に歪みゲージ8,9をそれぞれ薄膜技術即ち、例えば
真空蒸着またはスパッタィングを用いて設ける。代案と
して、歪みゲージは厚膜技術により堆積させることもで
き、この場合歪みゲージは抵抗ペーストとして壁6,7上
にスクリーン印刷法によりプリントしてベークする。更
に、歪みゲージ8,9はリード線10,11に接続し、これらリ
ード線は被圧縮荷重部材１に設けたチャンネルを経て外
部に引き出す。
力Ｆが被圧縮荷重部材１に作用するとき、この部材は
力Ｆの方向に圧縮され、またこの力の方向に直交する方
向に外方に膨らむ。被圧縮荷重部材１の形状変化により
壁6,7は力Ｆに平行な方向に平行に圧縮され、また力Ｆ
に直交する方向に壁6,7は膨らむ。壁6,7の圧縮によりそ
れぞれの歪みゲージ8,9の力の方向に平行に堆積してい
る構成成分の抵抗を減少する。壁6,7の膨張によりそれ
ぞれの歪みゲージの力の方向に直交して堆積している構
成成分の抵抗を増加させる。図示しない評価回路によ
り、歪みゲージ8,9の抵抗の変化を、力Ｆに比例する電
気測定信号に変換する。
力Ｆの方向に圧縮され、またこの力の方向に直交する方
向に外方に膨らむ。被圧縮荷重部材１の形状変化により
壁6,7は力Ｆに平行な方向に平行に圧縮され、また力Ｆ
に直交する方向に壁6,7は膨らむ。壁6,7の圧縮によりそ
れぞれの歪みゲージ8,9の力の方向に平行に堆積してい
る構成成分の抵抗を減少する。壁6,7の膨張によりそれ
ぞれの歪みゲージの力の方向に直交して堆積している構
成成分の抵抗を増加させる。図示しない評価回路によ
り、歪みゲージ8,9の抵抗の変化を、力Ｆに比例する電
気測定信号に変換する。
壁を貫通孔２に配置するのは、異なる方法でも行うこ
とができる（第３図参照）。開口２は両端をそれぞれデ
ィスク状の金属壁13,14により溶着により閉鎖する。こ
の場合、各壁13,14は２個のサブ部材3,4の各々の内端縁
に設ける。歪みゲージ15,16は、やはりそれぞれ壁13,14
の内側面に設ける。歪みゲージは、図示しないリード線
に接続し、このリード線は被圧縮荷重部材１に設けたチ
ャンネルを経て外部に引き出す。２個の壁13,14間の間
隔は歪みゲージ15,16およびリード線を中間の空間に収
納できる程度に選択する。
とができる（第３図参照）。開口２は両端をそれぞれデ
ィスク状の金属壁13,14により溶着により閉鎖する。こ
の場合、各壁13,14は２個のサブ部材3,4の各々の内端縁
に設ける。歪みゲージ15,16は、やはりそれぞれ壁13,14
の内側面に設ける。歪みゲージは、図示しないリード線
に接続し、このリード線は被圧縮荷重部材１に設けたチ
ャンネルを経て外部に引き出す。２個の壁13,14間の間
隔は歪みゲージ15,16およびリード線を中間の空間に収
納できる程度に選択する。
ロードセルの他の実施例を第４図に示す。立方体形状
の被圧縮荷重部材１を２個のほぼ対称的な形状のサブ部
材20,21により形成し、これらサブ部材は溶着部22によ
り互いに連結し、壁23,26を設ける点で上述の実施例と
は異なる。サブ部材20は内側に壁23を設け、この壁23に
は溶着部22に向う方向に円筒形の穴24をミリング加工に
より形成する。歪みゲージ25を内壁23に設け、この歪み
ゲージを図示しない電気リード線に接続する。リード線
はそれぞれ被圧縮荷重部材１に設けたチャンネルを経て
外部に引き出す。他方のサブ部材21において壁26をミリ
ング加工により形成する。この場合、円筒形の穴27,28
がサブ部材21の両側に形成される。サブ部材21の内部に
指向する穴27は、壁26のよび歪みゲージ25が互いに接触
しないようにするために設けなければならない。
の被圧縮荷重部材１を２個のほぼ対称的な形状のサブ部
材20,21により形成し、これらサブ部材は溶着部22によ
り互いに連結し、壁23,26を設ける点で上述の実施例と
は異なる。サブ部材20は内側に壁23を設け、この壁23に
は溶着部22に向う方向に円筒形の穴24をミリング加工に
より形成する。歪みゲージ25を内壁23に設け、この歪み
ゲージを図示しない電気リード線に接続する。リード線
はそれぞれ被圧縮荷重部材１に設けたチャンネルを経て
外部に引き出す。他方のサブ部材21において壁26をミリ
ング加工により形成する。この場合、円筒形の穴27,28
がサブ部材21の両側に形成される。サブ部材21の内部に
指向する穴27は、壁26のよび歪みゲージ25が互いに接触
しないようにするために設けなければならない。
第４図のロードセルにおいては、先ず各サブ部材20,2
1に貫通孔を形成し、この後金属ディスク状壁23,26をサ
ブ部材20,21に溶着することもできる。
1に貫通孔を形成し、この後金属ディスク状壁23,26をサ
ブ部材20,21に溶着することもできる。
第１図は、矩形断面の被圧縮荷重部材の側面図、 第２図は、貫通孔の外端縁に設けた壁を有する実施例の
第１図のII−II線上の横断面図、 第３図は、貫通孔の内端縁に設けた壁を有する実施例の
第１図のII−II線上の横断面図、 第４図は、一方のサブ部材の開口の内端縁に壁を設け、
他方のサブ部材の開口に壁を設けた実施例の第１図のII
−II線上の横断面図である。 １……被圧縮荷重部材、２……開口（貫通孔） 3,4,20,21……サブ部材 5,22……溶着部、6,7,13,14……金属壁 8,9,15,16,25……歪みゲージ 10,11……リード線、23,26……壁 24,27,28……穴（開口）
第１図のII−II線上の横断面図、 第３図は、貫通孔の内端縁に設けた壁を有する実施例の
第１図のII−II線上の横断面図、 第４図は、一方のサブ部材の開口の内端縁に壁を設け、
他方のサブ部材の開口に壁を設けた実施例の第１図のII
−II線上の横断面図である。 １……被圧縮荷重部材、２……開口（貫通孔） 3,4,20,21……サブ部材 5,22……溶着部、6,7,13,14……金属壁 8,9,15,16,25……歪みゲージ 10,11……リード線、23,26……壁 24,27,28……穴（開口）
Claims (6)
- 【請求項１】力の方向に直交する方向に延在する開口を
有する変形可能部材を具え、前記開口の断面に相当し、
開口の軸線に直交する少なくとも１個のディスク状壁に
より開口を閉鎖し、前記壁に薄膜技術により堆積させる
歪みゲージを収容させた特に計量装置のためのロードセ
ルにおいて、前記変形可能部材（１）を互いに溶着する
２個のサブ部材（3,4;20,21）により形成し、これらサ
ブ部材は前記開口の軸線に直交する平面上に存在させ、
前記開口（2;24,27,28）を完全に閉鎖する壁（6,7;13,1
4;23,26）を各サブ部材の開口に設け、少なくとも１個
の壁の内側面に歪みゲージ（8,9;15,16;25）を設けたこ
とを特徴とするロードセル。 - 【請求項２】２個のサブ部材（3,4）を対称的な構造と
した請求項１記載のロードセル。 - 【請求項３】前記変形部材に形成する開口は円筒形の貫
通孔（２）とし、この貫通孔を２個の壁（13,14）によ
り閉鎖し、各壁は２個のサブ部材（3,4）の内端縁に溶
着し、また各壁に歪みゲージ（15,16）を設けた請求項
１または２記載のロードセル。 - 【請求項４】歪みゲージ（25）を設けた壁（23）を一方
のサブ部材（20）の内端縁に配置し、歪みゲージを設け
ない壁（26）を他方のサブ部材（21）の開口（27,28）
の内部に配置した請求項１記載のロードセル。 - 【請求項５】各サブ部材の開口（24,27,28）を円筒形状
にした請求項４記載のロードセル。 - 【請求項６】壁（6,7;13,14;23,26）および変形可能部
材（１）を同一材料で形成した請求項１乃至５のうちの
いずれか一項に記載のロードセル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873730702 DE3730702A1 (de) | 1987-09-12 | 1987-09-12 | Kraftaufnehmer |
| DE3730702.9 | 1987-09-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01100429A JPH01100429A (ja) | 1989-04-18 |
| JP2598484B2 true JP2598484B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=6335888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63224855A Expired - Lifetime JP2598484B2 (ja) | 1987-09-12 | 1988-09-09 | ロードセル |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4858710A (ja) |
| EP (1) | EP0307999B1 (ja) |
| JP (1) | JP2598484B2 (ja) |
| DE (2) | DE3730702A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5199518A (en) * | 1992-02-19 | 1993-04-06 | Sheldon Woodle | Load cell |
| US5313022A (en) * | 1992-11-12 | 1994-05-17 | Kistler-Morse Corporation | Load cell for weighing the contents of storage vessels |
| DE29510678U1 (de) * | 1995-07-07 | 1995-08-17 | Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, 64293 Darmstadt | Wägezelle |
| FR2851428B1 (fr) * | 2003-02-26 | 2005-05-20 | Ass De Promotion De L I De Pro | Semelle instrumentee de chaussure et chaussure a semelle instrumentee. |
| US9121258B2 (en) | 2010-11-08 | 2015-09-01 | Baker Hughes Incorporated | Sensor on a drilling apparatus |
| US9057247B2 (en) * | 2012-02-21 | 2015-06-16 | Baker Hughes Incorporated | Measurement of downhole component stress and surface conditions |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3376537A (en) * | 1966-02-11 | 1968-04-02 | Bytrex Inc | Shear strain load cell |
| DE2314181A1 (de) * | 1973-03-22 | 1974-10-03 | Erich Brosa | Kraftmessdosen mit dehnungsmesstreifen |
| FR2306441A1 (fr) * | 1975-04-01 | 1976-10-29 | Charbonnages De France | Canne de mesure des contraintes dans un terrain |
| US4148219A (en) * | 1977-08-01 | 1979-04-10 | Transducers, Inc. | Strain gage load cell |
| JPS589033A (ja) * | 1981-07-10 | 1983-01-19 | Yamato Scale Co Ltd | ロ−ドセル |
| DE3236532A1 (de) * | 1982-10-02 | 1984-04-05 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Kraftaufnehmer |
| US4733571A (en) * | 1986-10-24 | 1988-03-29 | Ormond Alfred N | Linearization of column-type load cell |
-
1987
- 1987-09-12 DE DE19873730702 patent/DE3730702A1/de not_active Withdrawn
-
1988
- 1988-08-29 US US07/237,484 patent/US4858710A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-05 EP EP88201897A patent/EP0307999B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-05 DE DE8888201897T patent/DE3871676D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-09 JP JP63224855A patent/JP2598484B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0307999B1 (de) | 1992-06-03 |
| US4858710A (en) | 1989-08-22 |
| EP0307999A2 (de) | 1989-03-22 |
| JPH01100429A (ja) | 1989-04-18 |
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