JP6632817B2

JP6632817B2 - Parallelogram load cell

Info

Publication number: JP6632817B2
Application number: JP2015127483A
Authority: JP
Inventors: 田中　祐介; 祐介田中
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2020-01-22
Anticipated expiration: 2035-06-25
Also published as: JP2017009518A

Description

本発明は、平行四辺形型のロードセルに関し、特に、荷重の印加に従って静電容量が変化する静電容量式のものに関する。 The present invention relates to a parallelogram type load cell, and more particularly to a capacitance type load cell in which capacitance changes according to application of a load.

静電容量式の平行四辺形型のロードセルの一例が特許文献１に開示されている。この静電容量式の平行四辺形型ロードセルは、その可動部と固定部とに電極板を対向させて設けたものである。具体的には、ロードセルの固定部にネジ取り付けした固定部側電極支持金具に、固定部側の電極板がネジによって取り付けられている。また、可動部にネジ取り付けされた可動部側電極支持金具に、可動部側電極板がネジによって取り付けられている。これら２つの電極板によって静電容量体が構成されている。 Patent Document 1 discloses an example of a parallelogram type load cell of a capacitance type. The parallelogram type load cell of the capacitance type has a movable part and a fixed part with electrode plates facing each other. Specifically, the fixed part side electrode plate is attached to the fixed part side electrode support fitting screwed to the fixed part of the load cell with screws. In addition, the movable-part-side electrode plate is attached to the movable-part-side electrode support fitting screwed to the movable part with screws. These two electrode plates constitute a capacitance body.

この平行四辺形型ロードセルでは、電極板間の距離δの変化量が印加荷重の変化量に比例し、距離δの変化によって静電容量体の静電容量が変化する。発振回路に、この静電容量体を組み込み、印加荷重の変化量の大きさに応じた静電容量の変化による発振回路の発振周波数の変化量を測定して、印加荷重に相当する重量値を求める。 In this parallelogram type load cell, the amount of change in the distance δ between the electrode plates is proportional to the amount of change in the applied load, and the change in the distance δ changes the capacitance of the capacitance body. This capacitance is incorporated in the oscillation circuit, and the amount of change in the oscillation frequency of the oscillation circuit due to the change in capacitance according to the magnitude of the change in the applied load is measured. Ask.

特公平３−４７６９３号公報Japanese Patent Publication No. 3-47693

２つの電極板間の物体の誘電率をε、２つの電極板の対向部分の面積をＳ、２つの電極板の間隔距離をδとすると、静電容量体の静電容量Ｃは、Ｃ＝ε・Ｓ／δで表される。δがΔδだけ増減すると、静電容量の値はε・Ｓ／（δ±Δδ）になる。従って１／Ｃの値は、δ／ε・Ｓから（δ±Δδ）／ε・Ｓに変化する。特許文献１に示されている発振回路では、１／Ｃと発振周波数ｆとが比例するので、発振周波数ｆの変化率Δｆ／ｆは、間隔距離δの変化率Δδ／δに等しい。同じ重量の被計量物品による印加荷重の変化量であっても、変化率Δδ／δが大きい程、発振周波数ｆの変化率Δｆ／ｆが大きくなるので、周波数を測定する際の分解能が上がり、測定重量値の分解能も上がる。従って、間隔距離の変化率Δδ／δが大きいことが望ましい。 Assuming that the dielectric constant of the object between the two electrode plates is ε, the area of the opposing portion of the two electrode plates is S, and the distance between the two electrode plates is δ, the capacitance C of the capacitance body is C = It is expressed by ε · S / δ. When δ increases or decreases by Δδ, the value of the capacitance becomes ε · S / (δ ± Δδ). Therefore, the value of 1 / C changes from δ / ε · S to (δ ± Δδ) / ε · S. In the oscillation circuit disclosed in Patent Document 1, since 1 / C is proportional to the oscillation frequency f, the change rate Δf / f of the oscillation frequency f is equal to the change rate Δδ / δ of the interval distance δ. Even when the applied load changes due to the same weight of the article to be weighed, the larger the change rate Δδ / δ, the larger the change rate Δf / f of the oscillation frequency f. The resolution of the measured weight value also increases. Therefore, it is desirable that the change rate Δδ / δ of the interval distance is large.

間隔距離δは、ロードセルの可動部に計量台などが取り付けられた初期荷重が加わった状態での電極板間の距離であるので、電極板間の距離が小さい程、即ち、無負荷状態のとき対向する電極板間の距離が短い程、分解能が高い発振周波数の変化率が得られる。 The interval distance δ is a distance between the electrode plates in a state where an initial load in which a weighing table or the like is attached to the movable portion of the load cell is applied, so that the smaller the distance between the electrode plates is, that is, when no load is applied. The shorter the distance between the opposed electrode plates, the higher the resolution and the higher the change rate of the oscillation frequency.

具体的な数値として、ロードセルの定格容量が定まると、定格容量に相当する印加荷重の大きさに対するロードセルの可動部の変位量が定まる。その大きさは、例えば１５０μｍ程度であり、ロードセルを計量器に使用する場合、可動部に取り付けられる計量ホッパや計量台の重量が定格容量の変位量に対する大きい比率、例えば８０μｍを占め、被計量物品の荷重のみによる変位の変化量は５０μｍ程度であることが多い。そして、耐ノイズ特性を揃える観点から、同じ形式及び同じ定格のロードセルにおいて分解能に差があってはならない。 As a specific numerical value, when the rated capacity of the load cell is determined, the displacement amount of the movable portion of the load cell with respect to the magnitude of the applied load corresponding to the rated capacity is determined. Its size is, for example, about 150 μm. When a load cell is used for a weighing device, the weight of a weighing hopper or a weighing table attached to a movable portion occupies a large ratio to the displacement of the rated capacity, for example, 80 μm, and In many cases, the amount of change in displacement due to only the load is about 50 μm. From the viewpoint of making the noise resistance characteristics uniform, there must be no difference in resolution between load cells of the same type and the same rating.

従って、可動部と固定部とに取り付けられる電極板間の距離は、印加荷重によって接触しない範囲でできるだけ短くなるように設定され、かつ計量台等の初期荷重が加わった状態での電極板間の距離が、ロードセルによってばらつきが無いようにする必要がある。 Therefore, the distance between the electrode plates attached to the movable portion and the fixed portion is set to be as short as possible within a range that does not make contact with the applied load, and between the electrode plates in a state where an initial load such as a weighing table is applied. It is necessary that the distance does not vary depending on the load cell.

しかし、特許文献１に記載されているように、取付金具を介して電極板を固定部及び可動部に取り付ける場合、取付金具の寸法精度、取付金具の取付孔の位置精度、取付金具の取付位置の寸法精度が電極板間距離の精度に影響を及ぼし、短い距離の割に距離のばらつきを小さく構成することは、容易ではなく、また、金具や電極板の取付工数も多く、製作に時間がかかる。 However, as described in Patent Literature 1, when the electrode plate is attached to the fixed part and the movable part via the fitting, the dimensional accuracy of the fitting, the positional accuracy of the mounting hole of the fitting, and the mounting position of the fitting. Dimensional accuracy affects the accuracy of the distance between the electrode plates, and it is not easy to make the dispersion of the distance small for a short distance. Take it.

本発明は、高精度に電極板間距離を設定することが可能で、かつ製作が容易な容量式の平行四辺形型ロードセルを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a capacitive parallelogram type load cell that can set the distance between electrode plates with high accuracy and is easy to manufacture.

本発明の一態様の平行四辺形型ロードセルは、ロバーバル機構を有している。このロバーバル機構は、上下に間隔を隔てて互いに平行に配置された１対の梁と、前記１対の梁の一端同士を結合し、基礎に固定される固定部と、前記１対の梁の他端同士を結合し、荷重が印加されると下降変位する可動部とを有している。可動部に荷重を印加するために、例えば計量台または計量ホッパ等が可動部に取り付けられる。前記固定部の内面から前記可動部側へ固定部延長部が、少なくとも前記１対の梁のうち隣接するものと間隔をおいて水平に延長されている。固定部延長部の先端は、前記可動部の内面との間に間隔を有している。前記可動部の内面から前記固定部側へ可動部延長部が、少なくとも前記１対の梁のうち隣接するものと間隔をおいて水平に延長されている。可動部延長部の先端は、前記固定部の内面との間に間隔を有している。前記固定部延長部と前記可動部延長部とは、それらの間に水平または鉛直方向の間隔を有している。固定部延長部は、固定部の内面のうち、１対の梁のうち上側の梁によった位置から延長されることがある。この場合、１対の梁のうち少なくとも隣接する梁は、上側梁である。また、下側の梁によった位置から固定部延長部が延長されることもある。この場合、１対の梁のうち少なくとも隣接する梁は下側梁である。また、固定部延長部が上述したように上側梁によった位置から延長される場合、可動部延長部は、下側梁によった位置から延長され、その場合、１対の梁のうち少なくとも隣接する梁は下側梁である。固定部延長部が下側梁によった位置から延長される場合、可動部延長部は上側梁に寄った位置から延長され、その場合、１対の梁のうち少なくとも隣接する梁は、上側梁である。このように、固定部延長部が上側梁及び下側梁の一方によった位置から延長される場合、可動部延長部は上側梁及び下側梁の他方によった位置から延長される。この場合、固定部延長部及び可動部延長部との間に水平方向の間隙が形成される。固定部延長部が上側梁によった位置に形成された場合、この水平方向の間隙は、可動部に荷重が印加された場合、可動部が下方に変位することにより広がる。固定部延長部が下側梁によった位置に形成された場合、この水平方向の間隙は、可動部に荷重が印加された場合、可動部が下方に変位することにより狭くなる。また、固定部延長部及び可動部延長部が、上側梁及び下側梁それぞれに間隔をおいて延長される場合もあり、この場合、固定部延長部と可動部延長部との先端間に鉛直方向の間隙が形成される。可動部に荷重が印加された場合、この鉛直方向の間隙は変化しないが、可動部が下方に変位するので、固定部延長部と可動部延長部との先端間の対向面積が変化する。前記固定部延長部と前記可動部延長部との間の前記水平または鉛直方向の間隙の対向面に、それぞれ静電容量体形成用の電極板が形成されている。静電容量体は、例えば、静電容量体の容量変化によって発振周波数が変化する発振回路に使用される。 A parallelogram load cell according to one embodiment of the present invention has a Roberval mechanism. The roberval mechanism includes a pair of beams arranged in parallel with each other at a distance from each other, a fixed portion that couples one end of the pair of beams, and is fixed to a foundation, A movable portion that connects the other ends to each other and that is displaced downward when a load is applied. In order to apply a load to the movable part, for example, a weighing table or a weighing hopper is attached to the movable part. A fixed portion extension portion extends horizontally from an inner surface of the fixed portion to the movable portion side at least with an interval between an adjacent one of the pair of beams. The distal end of the fixed part extension has a space between it and the inner surface of the movable part. A movable portion extension portion extends horizontally from an inner surface of the movable portion to the fixed portion side at a distance from an adjacent one of the pair of beams. The distal end of the movable portion extension has an interval with the inner surface of the fixed portion. The fixed portion extension and the movable portion extension have a horizontal or vertical gap therebetween. The fixed portion extension may be extended from a position by an upper beam of the pair of beams on the inner surface of the fixed portion. In this case, at least the adjacent beam of the pair of beams is the upper beam. Further, the fixed portion extension may be extended from the position of the lower beam. In this case, at least the adjacent beam of the pair of beams is the lower beam. Also, when the fixed portion extension is extended from the position by the upper beam as described above, the movable portion extension is extended from the position by the lower beam, in which case at least one of the pair of beams. The adjacent beam is the lower beam. When the fixed part extension is extended from the position by the lower beam, the movable part extension is extended from the position close to the upper beam, in which case at least the adjacent beam of the pair of beams is the upper beam. It is. As described above, when the fixed portion extension is extended from the position of one of the upper beam and the lower beam, the movable portion extension is extended from the position of the other of the upper beam and the lower beam. In this case, a horizontal gap is formed between the fixed portion extension and the movable portion extension. When the fixed portion extension is formed at a position defined by the upper beam, the horizontal gap widens due to the displacement of the movable portion downward when a load is applied to the movable portion. When the fixed portion extension is formed at a position defined by the lower beam, the horizontal gap becomes narrower when the movable portion is displaced downward when a load is applied to the movable portion. In some cases, the fixed portion extension and the movable portion extension may be extended with a space between the upper beam and the lower beam, respectively. In this case, a vertical portion is provided between the tip of the fixed portion extension and the movable portion extension. A directional gap is formed. When a load is applied to the movable part, this vertical gap does not change, but the movable part is displaced downward, so that the facing area between the tip of the fixed part extension and the movable part extension changes. Electrode plates for forming a capacitance body are formed on opposing surfaces of the horizontal or vertical gap between the fixed portion extension and the movable portion extension, respectively. The capacitance body is used, for example, in an oscillation circuit whose oscillation frequency changes due to a change in capacitance of the capacitance body.

このように構成された平行四辺形型ロードセルでは、可動部に荷重が印加されると、可動部が下方に変位する。それによって、固定部延長部と可動部延長部との間に水平方向の間隙がある場合、これが狭くなるか広くなり、電極板間の距離が変化し、静電容量体の容量が変化する。固定部延長部と可動部延長部との間に鉛直方向の間隙がある場合、電極板間の対向面積が変化し、静電容量体の容量が変化する。このように容量が変化することにより、例えば発振回路の発振周波数が変化し、個の変化に基づき印加された荷重を測定することができる。 In the parallelogram load cell configured as described above, when a load is applied to the movable part, the movable part is displaced downward. As a result, if there is a horizontal gap between the fixed portion extension and the movable portion extension, the gap becomes narrower or wider, the distance between the electrode plates changes, and the capacitance of the capacitor changes. If there is a vertical gap between the fixed part extension and the movable part extension, the facing area between the electrode plates changes, and the capacitance of the capacitance changes. When the capacitance changes in this way, for example, the oscillation frequency of the oscillation circuit changes, and the applied load can be measured based on the change in the oscillation frequency.

しかも、この平行四辺形型ロードセルでは、電極板は、固定部延長及び可動部延長部間の間隙の対向面間に取り付けられているので、電極板を取り付けるために取付金具を使用する必要が無いので、取付金具の寸法精度、取付金具の取付孔の位置精度、取付金具の取付位置の寸法精度の影響を受けることがなく、電極板間距離の精度を高めることができ、短い距離の割に電極板間距離のばらつきを容易に小さくすることができる。また、電極板を間壁の対向面に取り付けるだけであるので、取付工数も少ない。 Moreover, in this parallelogram type load cell, since the electrode plate is attached between the opposing surfaces of the gap between the fixed portion extension and the movable portion extension, there is no need to use a mounting bracket to attach the electrode plate. Therefore, the accuracy of the distance between the electrode plates can be improved without being affected by the dimensional accuracy of the mounting bracket, the positional accuracy of the mounting hole of the mounting bracket, and the dimensional accuracy of the mounting position of the mounting bracket, and the distance between the electrode plates can be increased. Variations in the distance between the electrode plates can be easily reduced. Also, since the electrode plate is merely attached to the opposing surface of the inter-wall, the number of attachment steps is small.

前記固定部延長部と前記可動部延長部とは、それらの厚さ方向に一定の厚さ寸法を隔てて２つの長手縁を、それぞれ有している。前記電極板は、前記２つの長手縁の１つから外方に突出した導線接続用パターンを有している。The fixed portion extension and the movable portion extension have two longitudinal edges separated by a certain thickness dimension in their thickness direction. The electrode plate has a conductor connection pattern protruding outward from one of the two longitudinal edges.

前記各電極板は、絶縁シートを基材とし、前記基材シート上に金属パターンを形成するものとすることができる。この場合、前記絶縁シートは、前記間隙の対向面それぞれに設けられている。前記２つの長手縁の１つから前記絶縁シートの長手縁がそれぞれ外方に突出している。前記金属パターンは、前記間隙内にそれぞれ位置している。前記導線接続用パターンは、前記絶縁シートの突出部分に位置するように、前記金属パターンに形成されている。 Each of the electrode plates may have an insulating sheet as a base material and a metal pattern formed on the base sheet. In this case, the insulating sheet is provided on each of the opposing surfaces of the gap . A longitudinal edge of the insulating sheet protrudes outward from one of the two longitudinal edges. The metal patterns are respectively located in the gaps . The conductive wire connection pattern is formed on the metal pattern so as to be located at a protruding portion of the insulating sheet.

更に、前記固定部延長部と前記可動部延長部との間の間隙が、鉛直方向の間隔であり、複数個の金属パターンを鉛直方向に配置することもできる。この場合、前記絶縁シートの突出部分は、前記固定部延長部と前記可動部延長部との同一側にある前記長手縁から突出している。 Further, the gap between the fixed portion extension and the movable portion extension is a vertical interval, and a plurality of metal patterns may be arranged in the vertical direction. In this case, the protruding portion of the insulating sheet protrudes from the longitudinal edge on the same side as the fixed portion extension and the movable portion extension.

また、前記固定部延長部と前記可動部延長部との間隙を、水平方向の間隙とすることができる。この場合、前記固定部延長部の前記絶縁シートの突出長手縁と、前記可動部延長部の前記絶縁シートの突出長手縁とは、互いに反対方向に突出している。 Further, the gap between the fixed portion extension and the movable portion extension can be a horizontal gap. In this case, the projecting longitudinal edge of the insulating sheet of the fixed portion extension and the projecting longitudinal edge of the insulating sheet of the movable portion extension project in opposite directions.

以上のように、本発明によれば、固定部延長部と可動部延長部との間の間隙に直接に電極板の取付を行えるので、電極板間距離の精度を高めることができ、短い距離の割に距離のばらつきを容易に小さくすることができる。また、電極板を間壁の対向面に取り付けるだけであるので、取付工数も少ない。更に、電極板が外方に突出した導線接続用パターンを有しているので、これらパターンへの導線の接続が容易である。 As described above, according to the present invention, since the electrode plate can be directly attached to the gap between the fixed portion extension and the movable portion extension, the accuracy of the distance between the electrode plates can be increased, and the short distance can be improved. Therefore, the variation in distance can be easily reduced. Also, since the electrode plate is merely attached to the opposing surface of the inter-wall, the number of attachment steps is small. Further, since the electrode plate has the conductive wire connection patterns protruding outward, it is easy to connect the conductive wires to these patterns.

本発明の第１の実施形態の平行四辺形型ロードセルの正面図、部分拡大正面図、固定部延長部の底面図及び部分省略拡大平面図である。It is the front view of the parallelogram type load cell of 1st Embodiment of this invention, the partially expanded front view, the bottom view of a fixed part extension part, and the partially omitted enlarged plan view. 図１のロードセルを使用した計量装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a weighing device using the load cell of FIG. 1. 図１のロードセルの電気回路のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an electric circuit of the load cell of FIG. 1. 本発明の第２の実施形態の平行四辺形型ロードセルの正面図、部分拡大正面図及び鉛直間隙の拡大図である。It is the front view of the parallelogram type load cell of 2nd Embodiment of this invention, the partial enlarged front view, and the enlarged view of a vertical gap. 図４のロードセルの荷重印加に伴う変位状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a displacement state of the load cell of FIG. 4 accompanying application of a load. 本発明の第３の実施形態の平行四辺形型ロードセルの正面図である。It is a front view of a parallelogram type load cell of a 3rd embodiment of the present invention.

本発明の第１の実施形態の平行四辺形型ロードセル２を、図１乃至図３に示す。図１（ａ）に示すように、平行四辺形型ロードセル２は、直方体状の金属弾性体ブロック４の４隅よりも幾分内側にそれぞれよった位置に貫通孔、例えば上側円形孔６ａ、６ｂ、下側円形孔８ａ、８ｂを、金属体ブロック４の厚さ方向に貫通するように形成している。上側円形孔６ａ、６ｂ間を繋ぐように細幅の上側水平間隔１０が金属体ブロック４の厚さ方向に貫通するように水平に形成されている。同様に、下側円形孔８ａ、８ｂ間を繋ぐように細幅の下側水平間隔１２が金属弾性体ブロック４の厚さ方向に貫通するように水平に形成されている。また、上側円形孔６ａ、６ｂと下側円形孔８ａ、８ｂを繋ぐ方向のほぼ中央に、上側水平間隔１０及び下側水平間隔１２と平行に、即ち水平に、水平間隙１４が、厚さ方向に貫通して形成されている。この水平間隙１４の一端部、例えば図１（ａ）における左端部と、上側円形孔６ａ及び下側円形孔８ａのうちの一方、例えば下側円形孔８ａとは、厚さ方向に貫通した鉛直間隙１６によって繋がれている。同様に、水平間隙１４の他端部、例えば図１（ａ）における右端部と、上側円形孔６ｂ及び下側円形孔８ｂのうちの他方、例えば上側円形孔６ｂとは、厚さ方向に貫通した鉛直間隙１８によって繋がれている。即ち、水平間隙１４の両端は、上側円形孔６ａ、６ｂ、下側円形孔８ａ、８ｂのうち、対角線上に位置する２つのものに、鉛直間隙１６、１８によって繋がれている。 FIGS. 1 to 3 show a parallelogram type load cell 2 according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 (a), the parallelogram type load cell 2 has through holes, for example, upper circular holes 6a, 6b, at positions respectively slightly inside the four corners of the rectangular metal elastic block 4. , Lower circular holes 8 a and 8 b are formed to penetrate in the thickness direction of the metal block 4. A narrow upper horizontal space 10 is formed horizontally so as to penetrate in the thickness direction of the metal block 4 so as to connect the upper circular holes 6a and 6b. Similarly, a narrow lower horizontal space 12 is formed horizontally so as to penetrate the metal elastic block 4 in the thickness direction so as to connect the lower circular holes 8a and 8b. A horizontal gap 14 is provided substantially at the center of the direction connecting the upper circular holes 6a, 6b and the lower circular holes 8a, 8b in parallel with the upper horizontal space 10 and the lower horizontal space 12, that is, horizontally, in the thickness direction. Is formed so as to pass through. One end of the horizontal gap 14, for example, the left end in FIG. 1A, and one of the upper circular hole 6a and the lower circular hole 8a, for example, the lower circular hole 8a are vertically penetrated in the thickness direction. They are connected by a gap 16. Similarly, the other end of the horizontal gap 14, for example, the right end in FIG. 1A, and the other of the upper circular hole 6b and the lower circular hole 8b, for example, the upper circular hole 6b penetrate in the thickness direction. Are connected by the vertical gap 18. That is, both ends of the horizontal gap 14 are connected to two diagonally located ones of the upper circular holes 6a and 6b and the lower circular holes 8a and 8b by the vertical gaps 16 and 18.

上側円形孔６ａ、６ｂ、下側円形孔８ａ、８ｂは、それらの周縁の一部が、金属弾性体ブロック４の上辺及び下辺に、薄肉の応力集中部２４、２４、２４、２４によって接するように設けられている。上側円形孔６ａ、６ｂと上側水平間隔１０とによって上側の応力集中部２４から上側の応力集中部２４まで伸びる上側梁２０が形成され、下側円形孔８ａ、８ｂと下側水平間隙１２とによって下側の一方の応力集中部２４から下側の他方の応力集中部２４まで伸びる下側梁２２が形成されている。 The upper circular holes 6a, 6b and the lower circular holes 8a, 8b have their peripheral edges partially in contact with the upper and lower sides of the metal elastic block 4 by the thin-walled stress concentration portions 24, 24, 24, 24. It is provided in. An upper beam 20 extending from the upper stress concentration portion 24 to the upper stress concentration portion 24 is formed by the upper circular holes 6a, 6b and the upper horizontal space 10, and is formed by the lower circular holes 8a, 8b and the lower horizontal gap 12. A lower beam 22 extending from one lower stress concentration portion 24 to another lower stress concentration portion 24 is formed.

上側梁２０の一端と下側梁２２の一端とを鉛直に繋ぐ部分が、例えば固定部２６である。上側梁２０の他端と下側梁２２の他端とを鉛直に繋ぐ部分が、例えば可動部２８である。そして、固定部２６と一体で、上側水平間隔１０と、鉛直間隙１８と、水平間隙１４とによって囲われており、上側梁２０側に位置して概略水平に可動部２８側に伸びた部分が、固定部延長部３０である。また、可動部２８と一体で、水平間隙１４と、鉛直間隙１６と、下側間隙１２とによって囲われており、下側梁２２側に位置して、概略水平に固定部２６側に伸びた部分が可動部延長部３２である。固定部延長部３０と可動部延長部３２とは水平間隙１４によって分離され、かつ固定部延長部３０は、鉛直間隙１８によって可動部２８の近傍で可動部２８と分離され、可動部延長部３２は、鉛直間隙１６によって固定部２６の近傍で固定部２６と分離されている。この構成により、上側梁２０と下側梁２２と固定部２６と可動部２８とを有し、応力集中部２４、２４、２４、２４をリンクとするロバーバル機構が構成されている。このロバーバル機構では、固定部２６の内面から可動部２８側に水平に伸びる固定部延長部３０と、可動部２８の内面から固定部２６側に水平に伸びる可動部延長部３２とが、形成されている。 A portion that vertically connects one end of the upper beam 20 and one end of the lower beam 22 is, for example, a fixing portion 26. A portion that vertically connects the other end of the upper beam 20 and the other end of the lower beam 22 is, for example, a movable portion 28. A portion that is integrated with the fixed portion 26, is surrounded by the upper horizontal gap 10, the vertical gap 18, and the horizontal gap 14, and a portion that is located on the upper beam 20 side and extends substantially horizontally to the movable portion 28 side. , A fixed portion extension 30. Further, it is surrounded by the horizontal gap 14, the vertical gap 16, and the lower gap 12 integrally with the movable portion 28, and is located on the lower beam 22 side and extends substantially horizontally to the fixed portion 26 side. The portion is the movable portion extension 32. The fixed part extension 30 and the movable part extension 32 are separated by the horizontal gap 14, and the fixed part extension 30 is separated from the movable part 28 near the movable part 28 by the vertical gap 18, and the movable part extension 32 Is separated from the fixed part 26 in the vicinity of the fixed part 26 by the vertical gap 16. With this configuration, a roberval mechanism having the upper beam 20, the lower beam 22, the fixed portion 26, and the movable portion 28 and having the stress concentration portions 24, 24, 24, 24 as links is configured. In this roberval mechanism, a fixed portion extension 30 extending horizontally from the inner surface of the fixed portion 26 toward the movable portion 28 and a movable portion extension 32 extending horizontally from the inner surface of the movable portion 28 toward the fixed portion 26 are formed. ing.

図１（ａ）のロバーバル機構を使用して、例えば図２に示すような計量装置が構成されている。固定部２６が基礎面３４の上に設けられた基礎取付金具３６に取り付けられ、可動部２８には、計量台支持金具３８が取り付けられている。計量台支持金具３８の上に計量台４０が水平に取り付けられている。計量台４０上に被計量物が載置されて、被計量物の重量が測定される。図１（ａ）及び図２に矢印で示す方向に、即ち基礎面３４に対して鉛直方向に荷重が印加されたとき、計量台４０上で被計量物の位置が実線で示す位置から破線で示す位置に移動しても、或いは被計量物の荷重の大小に拘わらず、可動部２８は鉛直下方向に移動する。これによって、図１において水平間隙１４を挟んで対向する固定部延長部３０の端面４２に対して可動部２８側の端面４４は、平行に下方に移動し、端面４２と端面４４との距離は広がる。
A metering device as shown in FIG. 2, for example, is configured using the roberval mechanism of FIG. The fixed portion 26 is attached to a base mounting bracket 36 provided on a base surface 34, and the movable section 28 is provided with a weighing table support bracket 38. A weighing table 40 is horizontally mounted on the weighing table support bracket 38. An object to be weighed is placed on the weighing table 40, and the weight of the object to be weighed is measured. When a load is applied in a direction indicated by an arrow in FIGS. 1A and 2, that is, in a direction perpendicular to the base surface 34 , the position of the object to be weighed on the weighing table 40 is changed from a position indicated by a solid line to a broken line. Even if the movable portion 28 moves to the position shown, or the magnitude of the load of the object to be weighed, the movable portion 28 moves vertically downward. As a result, the end surface 44 on the movable portion 28 side moves downward in parallel with respect to the end surface 42 of the fixed portion extension portion 30 opposed to the fixed portion extension portion 30 with the horizontal gap 14 therebetween in FIG. spread.

これら端面４２、４４に電極、例えば電極板を設けて対向させれば、固定部延長部３０側の端面４２上の電極板に対して、可動部２８側の端面４４上の電極板は、被計量物の印加荷重に比例した距離で鉛直方向に端面４８に対して平行移動する。その結果、２つの電極板の距離が荷重変化に比例して変化するので、２つの電極板を静電容量体とすると、静電容量体の静電容量が印加荷重の大きさに精確に比例して変化する。 If an electrode, for example, an electrode plate, is provided on these end faces 42, 44 and opposed to each other, the electrode plate on the end face 44 on the movable section 28 is covered with the electrode plate on the end face 42 on the fixed section extension 30 side. The object moves parallel to the end face 48 in the vertical direction at a distance proportional to the applied load of the weighing object. As a result, the distance between the two electrode plates changes in proportion to the change in the load. If the two electrode plates are made a capacitance, the capacitance of the capacitance is exactly proportional to the magnitude of the applied load. And change.

図１（ｂ）、（ｃ）に電極板の一例を示している。同図（ｂ）に示すように、固定部延長部３０側の側面４２と可動部延長部３２側の側面４４とには、樹脂製の絶縁シート４６、４８がそれぞれ設けられている。これら絶縁シート４６、４８は、水平間隙１４の長さ寸法に一致する長さ寸法を有し、同図（ｃ）に示すように金属弾性体ブロック４の厚さ方向寸法Ｗより幾分長い幅寸法を有している。これら絶縁シート４６、４８上に例えばそれぞれ１つの金属パターン５０、５２が互いに対向するように形成されている。金属パターン５０、５２は、同図（ｃ）に示すように、絶縁シート４６、４８の長さ寸法よりも幾分短い長さ寸法を有し、金属弾性体ブロック４の厚さ方向寸法Ｗより幾分短い幅寸法を有し、金属弾性体ブロック４の固定部延長部３０側の側面４２と可動部延長部３２側の側面４４とに絶縁シート４６、４８を設けたとき、金属弾性体ブロック４の両長手縁からそれぞれ同じ距離だけ内側に位置するように、絶縁シート４６、４８上に設けられている。そして、絶縁シート４６、４８は、固定部延長部３０側の側面４２と可動部延長部３２側の側面４４とに、同図（ｄ）に示すように、一方の長手縁が、金属弾性体ブロック４の長手縁から外方に突出するように設けられている。なお、絶縁シート４６と４８とでは、突出長手縁が反対方向になるように設けられている。この突出部分に位置するように、金属パターン５０、５２に、導線はんだ付け用のパターン５４が形成されている。 1B and 1C show an example of the electrode plate. As shown in FIG. 2B, resin side insulation sheets 46 and 48 are provided on the side surface 42 on the fixed portion extension portion 30 side and the side surface 44 on the movable portion extension portion 32 side, respectively. These insulating sheets 46 and 48 have a length corresponding to the length of the horizontal gap 14, and have a width somewhat longer than the thickness W of the metal elastic block 4 as shown in FIG. It has dimensions. For example, one metal pattern 50, 52 is formed on each of the insulating sheets 46, 48 so as to face each other. The metal patterns 50 and 52 have a length slightly shorter than the length of the insulating sheets 46 and 48, as shown in FIG. When the insulating sheets 46 and 48 have somewhat shorter width dimensions and are provided on the side surface 42 on the fixed portion extension 30 side and the side surface 44 on the movable portion extension portion 32 side of the metal elastic block 4, the metal elastic block 4 are provided on the insulating sheets 46 and 48 so as to be located inside by the same distance from both longitudinal edges. The insulating sheets 46 and 48 are provided on the side surface 42 on the fixed portion extension portion 30 side and the side surface 44 on the movable portion extension portion 32 side, as shown in FIG. The block 4 is provided so as to protrude outward from the longitudinal edge. The insulating sheets 46 and 48 are provided such that the protruding longitudinal edges are in opposite directions. A pattern 54 for conducting wire soldering is formed on the metal patterns 50 and 52 so as to be located at the protruding portion.

絶縁シート４６、４８上に金属パターン５０、５２、導線はんだ付け用のパターン５４を形成した後に、絶縁シート４６、４８が、固定部延長部３０の側面４２と、可動部延長部３２の側面４４とに、接着剤によって接着されて、金属パターン５０、５２が、細幅の間隙Ｄを隔てて対向する電極となる。そして、同図（ｄ）に示すように金属パターン５０、５２の導線はんだ付け用パターン５４は、それぞれ金属弾性体ブロック４の両長手縁から突出しているので、これらパターン５４へのはんだ付けが容易である。 After forming the metal patterns 50 and 52 and the pattern 54 for conducting wire soldering on the insulating sheets 46 and 48, the insulating sheets 46 and 48 are attached to the side surface 42 of the fixed portion extension 30 and the side surface 44 of the movable portion extension 32. Then, the metal patterns 50 and 52 become electrodes facing each other with a narrow gap D therebetween. Then, as shown in FIG. 3D, the conductor soldering patterns 54 of the metal patterns 50 and 52 project from both longitudinal edges of the metal elastic block 4, respectively, so that soldering to these patterns 54 is easy. It is.

間隙Ｄの寸法は、水平間隙１４の寸法ｄと、絶縁シート４６、４８の厚みｔａと金属パターン５０、５２の厚みｔｂとによって、Ｄ＝ｄ−２（ｔａ＋ｔｂ）と決まる。絶縁シート４６、４８の厚みｔａは、その製作時に、金属パターン５０、５２の厚みｔｂは、その製作時にそれぞれ管理されている。計量台支持金具３８及び計量台４０を可動部２８に取り付けることによって生じる初期荷重による変位量と、計量台４０上に載荷される被計量物品の最大荷重による変位量とをそれぞれ見込み、加えて２（ｔａ＋ｔｂ）を見込んで、最大荷重の被計量物品を計量台に載荷しても細幅の間隙Ｄが存在するように、水平間隙１４の寸法ｄが決定されている。従って、水平間隙１４の寸法ｄを精密に管理することによって、細幅の間隙Ｄを短く、精確に管理できる。なお、水平間隙１４の形成のための機械加工には、ワイヤーカット加工が望ましい。 The dimension of the gap D is determined as D = d−2 (ta + tb) by the dimension d of the horizontal gap 14, the thickness ta of the insulating sheets 46 and 48, and the thickness tb of the metal patterns 50 and 52. The thickness ta of the insulating sheets 46 and 48 is controlled at the time of manufacture thereof, and the thickness tb of the metal patterns 50 and 52 is controlled at the time of manufacture thereof. The amount of displacement due to the initial load caused by attaching the weighing table support bracket 38 and the weighing table 40 to the movable unit 28 and the amount of displacement of the article to be weighed loaded on the weighing table 40 due to the maximum load are estimated, and 2 in addition. In view of (ta + tb), the dimension d of the horizontal gap 14 is determined so that the narrow gap D exists even if the article to be weighed having the maximum load is loaded on the weighing platform. Therefore, by precisely managing the dimension d of the horizontal gap 14, the narrow gap D can be shortened and accurately managed. Note that, for the machining for forming the horizontal gap 14, wire cutting is desirable.

また、この平行四辺形型ロードセル２の組立も、金属弾性体ブロック４を図１（ａ）に示すように加工した後に、予め金属パターン５０、５２が形成された絶縁シート４６、４８を、固定延長部３０の側面４２と、可動部延長部３２の側面４４とに、接着するだけでよく、作業が容易であり、熟練度によって電極間寸法にばらつきが発生する要素が無いので、ばらつきが無く、しかも高分解能の荷重信号を得ることができる。 Also, in the assembly of the parallelogram type load cell 2, after the metal elastic block 4 is processed as shown in FIG. 1A, the insulating sheets 46 and 48 on which the metal patterns 50 and 52 are formed in advance are fixed. It is only necessary to adhere to the side surface 42 of the extension portion 30 and the side surface 44 of the movable portion extension portion 32, the work is easy, and there is no element in which the dimension between the electrodes varies depending on the skill level. In addition, a high-resolution load signal can be obtained.

荷重信号を得るために、図３に示すように、平行四辺形型ロードセル２において金属パターン５０、５２によって構成された静電容量体５８を含む発振回路６０が設けられている。この発振回路６０は、初期荷重のみが平行四辺形型ロードセル２に印加されているときと、初期荷重に加えて被計量物品による荷重も印加されたときとで、発振周波数が異なる。初期荷重に加えて被計量物品による荷重も印加されたとき、発振回路６０の発振出力信号は、波形整形回路６２によって波形整形された後、周期判定回路６４に供給されて、波形整形された発振出力信号の周期が判定される。判定された周期は、荷重信号算出回路６６に供給される。荷重信号算出回路６６は、今回判定された周期と、予め測定されて記憶されている初期荷重のみが印加されているときの周期とに基づいて、被計量物品の重量を表す荷重信号を算出する。 In order to obtain a load signal, as shown in FIG. 3, an oscillation circuit 60 including a capacitance body 58 constituted by metal patterns 50 and 52 in the parallelogram load cell 2 is provided. The oscillation frequency of the oscillation circuit 60 differs between when the initial load alone is applied to the parallelogram load cell 2 and when the load due to the article to be weighed is applied in addition to the initial load. When a load due to the article to be weighed is applied in addition to the initial load, the oscillation output signal of the oscillation circuit 60 is shaped by the waveform shaping circuit 62, and then supplied to the period determination circuit 64, where the oscillation of the waveform is shaped. The period of the output signal is determined. The determined cycle is supplied to the load signal calculation circuit 66. The load signal calculation circuit 66 calculates a load signal representing the weight of the article to be weighed based on the cycle determined this time and the cycle when only the initial load measured and stored in advance is applied. .

第２の実施形態のロードセルを図４及び図５に示す。この実施形態のロードセル２ａは、静電容量体を構成する電極板の対向面積を、荷重変化に応じて変化させるものである。即ち、背景技術の項で述べたように、２つの電極板間の物体の誘電率をε、２つの電極板の対向部分の面積をＳ、２つの対向電極間の距離をδとすると、静電容量体の静電容量Ｃは、Ｃ＝ε・Ｓ／δで表される。荷重印加の大きさに応じて対向面積をΔＳだけ増減させると、静電容量Ｃは、Ｃ＝ε・Ｓ／δからＣ＝ε・（Ｓ±ΔＳ）／δに変化する。従って、容量の変化に比例して周期Ｔ（１／発振周波数）が変化する発振回路を構成すれば、周期Ｔ、即ち静電容量Ｃの変化率が大きい程、測定分解能が上がることになり、同じ重量の被計量物品によって同じ荷重変化が生じても、面積変化率ΔＳ／Ｓが大きい方が測定分解能が上がる。 FIGS. 4 and 5 show a load cell according to the second embodiment. The load cell 2a of this embodiment changes the area of the electrode plate that constitutes the capacitance body according to the change in load. That is, as described in the Background Art section, if the dielectric constant of an object between two electrode plates is ε, the area of a facing portion of the two electrode plates is S, and the distance between the two facing electrodes is δ, static The capacitance C of the capacitor is represented by C = ε · S / δ. When the facing area is increased or decreased by ΔS according to the magnitude of the applied load, the capacitance C changes from C = ε · S / δ to C = ε · (S ± ΔS) / δ. Therefore, if an oscillating circuit whose period T (1 / oscillation frequency) changes in proportion to the change in capacitance is configured, the larger the period T, that is, the rate of change of the capacitance C, the higher the measurement resolution. Even when the same weight change occurs due to the same weight of the articles to be weighed, the larger the area change rate ΔS / S, the higher the measurement resolution.

そのため、ロードセル２ａでは、図４に示すように、第１の実施形態のロードセル２と同様に金属弾性体ブロック４に上側円形孔６ａ、６ｂ、下側円形孔８ａ、８ｂ、上側水平間隔１０、下側水平間隔１２が形成されて、上側梁２０、下側梁２２、応力集中部２４、２４、２４、２４が形成されている。上側水平間隔１０、下側水平間隔１２の中心付近同士を繋ぐように、金属弾性体ブロック４の厚さ方向に貫通した鉛直方向に伸びる鉛直間隙６８が形成されている。これによって、固定部２６及びこれに一体の固定部延長部３０ａと、可動部２８及びこれに一体の可動部延長部３２ａとが、形成される。固定部延長部３０ａ及び可動部延長部３２ａは、上側水平間隔１０によって上側梁２０と分離され、下側水平間隔１２によって下側梁１２と分離されている。そして、固定部延長部３０ａの鉛直間隙６８に面する先端面７０と、可動部延長部３２ａの鉛直間隙６８に面する先端面７２とが、互いに対向している。これら先端面７０と７２とは、互いに平行になるように加工されている。 Therefore, in the load cell 2a, the upper circular holes 6a and 6b, the lower circular holes 8a and 8b, the upper horizontal gap 10, The lower horizontal space 12 is formed, and the upper beam 20, the lower beam 22, and the stress concentration portions 24, 24, 24, 24 are formed. A vertical gap 68 penetrating in the thickness direction of the metal elastic block 4 and extending in the vertical direction is formed so as to connect the vicinity of the centers of the upper horizontal space 10 and the lower horizontal space 12. Thus, the fixed portion 26 and the fixed portion extension 30a integrated therewith, and the movable portion 28 and the movable portion extension 32a integrated therewith are formed. The fixed portion extension 30a and the movable portion extension 32a are separated from the upper beam 20 by the upper horizontal space 10 and separated from the lower beam 12 by the lower horizontal space 12. The distal end face 70 of the fixed extension 30a facing the vertical gap 68 and the distal end face 72 of the movable extension 32a facing the vertical gap 68 face each other. These tip surfaces 70 and 72 are processed so as to be parallel to each other.

このロードセル２ａでは、可動部２８に図２に示したのと同様に計量台支持金具３８を介して計量台４０を取り付けて、計量台４０上に被計量物品を載荷すると、図２に示す基礎面３４に対して鉛直方向に荷重が印加され、図４に矢印で示すように可動部２８が鉛直下方に移動する。これによって、固定部鉛直部３０ａの先端面７０と可動部延長部３２ａの先端面７２とは、平行を保ちつつ、先端面７２が鉛直下方に下降する。従って、先端面７０、７２に電極板を設けることによって、荷重変化に従って静電容量が変化する静電容量体が得られる。 In this load cell 2a, a weighing platform 40 is attached to the movable portion 28 via a weighing platform support fitting 38 in the same manner as shown in FIG. 2, and when the articles to be weighed are loaded on the weighing platform 40, the base shown in FIG. A load is applied to the surface 34 in the vertical direction, and the movable portion 28 moves vertically downward as indicated by an arrow in FIG. As a result, the front end surface 72 of the fixed portion vertical portion 30a and the front end surface 72 of the movable portion extension 32a are kept vertically parallel, and the front end surface 72 is lowered vertically downward. Therefore, by providing the electrode plates on the end surfaces 70 and 72, a capacitance body whose capacitance changes according to a change in load can be obtained.

図４（ｂ）に拡大して示すように、先端面７０、７２には絶縁シート４６ａ、４８ａが設けられている。絶縁シート４６ａ、４８ａは、同図（ａ）に示す固定部延長部３０ａ、可動部延長部３２ａの長さ寸法Ｌと同じ長さ寸法を有し、同図（ｃ）に示すように金属弾性体ブロック４の厚さ方向寸法Ｗよりも幾分長い幅寸法を有している。絶縁シート４６ａ、４８ａの厚さ寸法はｔａである。これら絶縁シート４６ａ、４８ａ上に、その中心及び上下両端近傍に、金属パターン５０ａ、５２ａが設けられている。金属パターン５０ａ、５２ａは、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、長さ寸法がＬ０で、幅寸法が金属弾性体ブロック４の厚さ方向寸法Ｗよりも若干短いＦ、厚さ寸法がｔｂのものである。これら金属パターン５０ａ、５０ｂは、絶縁シート４６ａ、４８ａ上に予め形成されており、金属パターン５０ａ、５０ｂが形成された絶縁シート４６ａ、４８ａが、先端面７０、７２に、それぞれ３つの金属パターン５０ａ、５０ｂが互いに対向するように接着されている。それぞれ３つの金属パターン５０ａ、５０ｂは、鉛直間隙６８の寸法（先端面７０、７２間の寸法）をｄとすると、鉛直間隙６８内において、δ＝ｄ−２（ｔａ＋ｔｂ）で対向している。なお、金属パターン５０ａ、５２ａには、同図（ｃ）に示すようにはんだ付け用パターン５４ａが第1の実施形態と同様に形成されている。このパターン５４ａを利用して、それぞれ３つの金属パターン５０ａ、５２ａによって構成された静電容量体を並列接続することによって、それぞれ１つの金属パターン５０ａ、５２ａによって構成された静電容量体の静電容量の３倍の静電容量が得られる。 As shown in FIG. 4B in an enlarged manner, insulating sheets 46a and 48a are provided on the end surfaces 70 and 72, respectively. The insulating sheets 46a and 48a have the same length L as the length L of the fixed portion extension 30a and the movable portion extension 32a shown in FIG. The body block 4 has a width dimension somewhat longer than the thickness dimension W. The thickness dimension of the insulating sheets 46a and 48a is ta. On these insulating sheets 46a, 48a, metal patterns 50a, 52a are provided near the center and near both upper and lower ends. As shown in FIGS. 4B and 4C, the metal patterns 50a and 52a have a length L0 and a width F that is slightly shorter than the width W of the metal elastic block 4 in the thickness direction. The dimensions are of tb. These metal patterns 50a and 50b are formed in advance on the insulating sheets 46a and 48a, and the insulating sheets 46a and 48a on which the metal patterns 50a and 50b are formed are respectively provided on the tip surfaces 70 and 72 with three metal patterns 50a. , 50b are adhered to face each other. The three metal patterns 50a and 50b oppose each other in the vertical gap 68 at δ = d−2 (ta + tb), where d is the dimension of the vertical gap 68 (dimension between the end surfaces 70 and 72). The metal patterns 50a and 52a are provided with soldering patterns 54a in the same manner as in the first embodiment, as shown in FIG. By using the pattern 54a and connecting the capacitances formed by the three metal patterns 50a and 52a in parallel, respectively, the capacitance of the capacitances formed by the one metal pattern 50a and 52a is A capacitance three times the capacitance is obtained.

図５は、それぞれ３つの金属パターン５０ａ、５２ａのうち、鉛直間隙６８の上端近傍にあるものが、ロードセル２ａへの荷重変化に従って変位する位置関係を表したもので、同図（ａ）は、ロードセル２ａに全く荷重が印加されていないときを表し、先端面７０、７２の上縁がｍｏラインで一致しているとする。この状態では、金属パターン５０ａ、５２ａの上端も一致している。図２に示すように可動部２８に計量台支持金具３８及び計量台４０を取り付け、固定部２６を基礎取付金具３６を介して基礎面３４に取り付けると、計量台支持金具３８及び計量台４０の重量、即ち初期荷重によって、図５（ｂ）に示すように、可動部延長部３２ａがｍ０ラインからｅ１だけ変位して、先端面７２はｍ１ラインに位置するとする。この状態では、金属パターン５２ａは、金属パターン５０ａよりもｅ１だけ下降している。金属パターン５０ａ、５２ａが互いに対向する部分の鉛直方向の寸法Ｌ１は、Ｌ１＝Ｌ０−ｅ１であるので、対向面積Ｓ１は、Ｓ１＝Ｆ・（Ｌ０−ｅ１）になり、この場合の静電容量Ｃ１は、Ｃ１＝（ε・Ｓ１）／δ＝ε・Ｆ・（Ｌ０−ｅ１）／δである。 FIG. 5 shows a positional relationship in which one of the three metal patterns 50a and 52a near the upper end of the vertical gap 68 is displaced in accordance with a change in load on the load cell 2a. This represents the case where no load is applied to the load cell 2a, and it is assumed that the upper edges of the front end surfaces 70 and 72 coincide with each other by the mo line. In this state, the upper ends of the metal patterns 50a and 52a also match. As shown in FIG. 2, when the weighing table support bracket 38 and the weighing table 40 are attached to the movable unit 28 and the fixing unit 26 is attached to the base surface 34 via the base mounting bracket 36, the weighing table support bracket 38 and the weighing table 40 are As shown in FIG. 5B, the movable portion extension 32a is displaced by e1 from the m0 line due to the weight, that is, the initial load, and the distal end surface 72 is located at the m1 line. In this state, the metal pattern 52a is lower than the metal pattern 50a by e1. Since the vertical dimension L1 of the portion where the metal patterns 50a and 52a face each other is L1 = L0−e1, the facing area S1 is S1 = F · (L0−e1). C1 is C1 = (ε · S1) / δ = ε · F · (L0−e1) / δ.

ｍ１ラインの位置から被計量物品を計量台４０に載置したとき、可動部２８の下降変位が開始される。計量台４０上に被計量物品が載置されると、図５（ｃ）に示すように可動部延長部３２ａは、ｍ１ラインからｅ２だけ下降し、ｍ２ラインに可動部延長部３２ａの上縁が位置する。このとき、金属パターン５２ａは、図５（ｂ）の金属パターン５２ａよりも更にｅ２だけ下降している。金属パターン５０ａ、５２ａが互いに対向する部分の鉛直方向寸法Ｌ２は、Ｌ２＝Ｌ０―ｅ１−ｅ２であるので、対向面積Ｓ２は、Ｓ２＝Ｆ・（Ｌ０―ｅ１−ｅ２）であり、この場合の静電容量Ｃ２は、Ｃ２＝（ε・Ｓ２）／δ＝ε・Ｆ・（Ｌ０―ｅ１−ｅ２）／δである。ｍ１ラインにおける対向電極面積Ｓ１に対して、被計量物品を計量台４０上に載置したときの対向電極面積Ｓ２を比較すると、面積変化量はｅ２・Ｆで、ｍ１ラインの位置での対向電極面積Ｓ１はＦ・（Ｌ０―ｅ１）であるので、面積変化率は、ｅ２／（Ｌ０−ｅ１）となる。この値がｍ１ラインにおける静電容量Ｃ１に対する被計量物品を計量台４０上に載置したときの静電容量の変化率を表す。 When the article to be weighed is placed on the weighing table 40 from the position of the m1 line, the downward displacement of the movable section 28 is started. When the article to be weighed is placed on the weighing table 40, the movable portion extension 32a descends from the m1 line by e2 as shown in FIG. 5C, and the upper edge of the movable portion extension 32a moves to the m2 line. Is located. At this time, the metal pattern 52a is further lowered by e2 than the metal pattern 52a of FIG. 5B. Since the vertical dimension L2 of the portion where the metal patterns 50a and 52a face each other is L2 = L0−e1−e2, the facing area S2 is S2 = F · (L0−e1−e2). The capacitance C2 is C2 = (ε · S2) / δ = ε · F · (L0−e1−e2) / δ. Comparing the counter electrode area S2 when the article to be weighed is placed on the weighing table 40 with respect to the counter electrode area S1 in the m1 line, the area change amount is e2 · F, and the counter electrode area at the m1 line position is e2 · F. Since the area S1 is F · (L0−e1), the area change rate is e2 / (L0−e1). This value indicates the rate of change of the capacitance when the article to be weighed is placed on the weighing platform 40 with respect to the capacitance C1 in the m1 line.

被計量物品の荷重に対する静電容量変化率を高めようとすると、ｅ２に対するＬ１（＝Ｌ０−ｅ１）の大きさを接近させればよい。即ち、初期荷重による可動部３２ａの変位量であるｅ１の大きさ、通常は１５０μｍと、被計量物品の重量による変位量であるｅ２の大きさ、通常は１００μｍ程度とを、考慮して、金属パターン５０ａ、５２ａの長さ寸法Ｌ０を定めればよい。 In order to increase the capacitance change rate with respect to the load of the article to be weighed, the magnitude of L1 (= L0−e1) with respect to e2 may be made closer. That is, taking into account the magnitude of e1, which is the displacement amount of the movable portion 32a due to the initial load, usually 150 μm, and the magnitude of e2, which is the displacement amount due to the weight of the article to be weighed, usually about 100 μm, The length L0 of the patterns 50a and 52a may be determined.

それぞれ３つの金属パターン５０ａ、５２ａによって３つの静電容量体を構成したが、その数は任意に増減することができる。例えば、同じ金属パターン５０ａ同士、金属パターン５２ａ同士の電気力線が互いに干渉しない範囲で、絶縁シート４６、４８上の金属パターン５０ａ、５２ａの個数を増やし、個数増加の結果として、金属パターン５０ａ、５２ａの長さＬ０を短くして静電容量体を構成し、これら静電容量体を並列接続すれば、印加荷重に対する静電容量変化率が大きく、かつ静電容量の変化量を大きくすることができる。また、金属パターン５０ａ、５２ａの幅寸法Ｆを短くして、金属弾性体ブロック４の厚さ方向に沿って複数の金属パターン５０ａ、５２ｂを設けることもできる。この場合、隣接する金属パターンに対向する金属パターンとの電気力線の干渉を小さくするため、対向する金属パターン５０ａ、５０ｂの間隙δを小さくするように鉛直間隙６８の寸法ｄを加工すればよい。 Although three capacitance members are formed by the three metal patterns 50a and 52a, respectively, the number can be arbitrarily increased or decreased. For example, the number of the metal patterns 50a and 52a on the insulating sheets 46 and 48 is increased as long as the lines of electric force between the same metal patterns 50a and between the metal patterns 52a do not interfere with each other. If the capacitances are formed by shortening the length L0 of 52a and these capacitances are connected in parallel, the rate of change of the capacitance with respect to the applied load is large, and the amount of change in the capacitance is increased. Can be. In addition, the width dimension F of the metal patterns 50a and 52a can be reduced, and a plurality of metal patterns 50a and 52b can be provided along the thickness direction of the metal elastic block 4. In this case, in order to reduce interference of lines of electric force with the metal pattern facing the adjacent metal pattern, the dimension d of the vertical gap 68 may be processed so as to reduce the gap δ between the facing metal patterns 50a and 50b. .

図６に第３の実施形態のロードセル２ｃを示す。第１の実施形態のロードセル２では、可動部２８に荷重が印加されたとき、水平間隙１４の間隔が広がったのに対し、このロードセル２ｃは、水平間隙１４の間隔が狭まるようにしたもので、水平間隙１４の一端が鉛直間隙１８ａを介して上側円形孔６ａに繋がれ、水平間隔１４の他端が鉛直間隙１６ａを介して下側円形孔８ｂに繋がれて、下側梁２２側に固定部延長部３０ｂが形成され、上側梁２０側に可動部延長部３２ｂが形成されている以外、第１の実施形態のロードセル２と同様に構成されている。同一部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 6 shows a load cell 2c according to the third embodiment. In the load cell 2 according to the first embodiment, when a load is applied to the movable portion 28, the interval between the horizontal gaps 14 is increased. On the other hand, in the load cell 2c, the interval between the horizontal gaps 14 is reduced. One end of the horizontal gap 14 is connected to the upper circular hole 6a via the vertical gap 18a, and the other end of the horizontal gap 14 is connected to the lower circular hole 8b via the vertical gap 16a. The configuration is the same as that of the load cell 2 of the first embodiment, except that a fixed portion extension 30b is formed and a movable portion extension 32b is formed on the upper beam 20 side. The same portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

第１の実施形態では、水平間隙１４の面する固定部延長部３０の側面及び可動部延長部３２の側面に、金属パターン５０、５２を形成したが、鉛直間隙１６内で対向する固定部２６側の面と可動部延長部３２の面とに対向するように金属パターンを設け、鉛直間隙１８内で対向する固定部延長部３０の面と可動部の面とに対向するように金属パターンを設けることもできる。第３の実施形態でも、同様に鉛直間隙１６ａ内で対向する固定部延長部３０ｂの面と可動部２８の面とに対向するように金属パターンを設け、鉛直間隙１８ａ内で対向する可動部鉛直部３２ｂの面と固定部２６の面とに対向するように金属パターンを設けることもできる。但し、この場合、鉛直間隙１６、１６ａ、１８、１８ａの寸法は精確に加工する必要がある。 In the first embodiment, the metal patterns 50 and 52 are formed on the side surface of the fixed portion extension 30 facing the horizontal gap 14 and the side surface of the movable portion extension 32. The metal pattern is provided so as to face the side surface and the surface of the movable portion extension portion 32, and the metal pattern is formed so as to face the surface of the fixed portion extension portion 30 and the surface of the movable portion in the vertical gap 18. It can also be provided. Also in the third embodiment, similarly, a metal pattern is provided so as to face the surface of the fixed portion extension 30b and the surface of the movable portion 28 which face each other in the vertical gap 16a, and the movable portion which faces the vertical portion 18a in the vertical gap 18a. A metal pattern may be provided so as to face the surface of the portion 32b and the surface of the fixing portion 26. However, in this case, the dimensions of the vertical gaps 16, 16a, 18, 18a need to be accurately processed.

２平行四辺形型ロードセル
４金属弾性体ブロック
１４水平間隙
２０上側梁
２２下側梁
２６固定部
２８可動部
３０３０ａ固定部延長部
３２３２ａ可動部延長部
５０５０ａ５２５２ａ金属パターン（電極板） 2 Parallelogram load cell 4 Metal elastic block 14 Horizontal gap 20 Upper beam 22 Lower beam 26 Fixed part 28 Movable part 30 30a Fixed part extension 32 32a Movable part extension 50 50a 52 52a Metal pattern (electrode plate)

Claims

上下に間隔を隔てて互いに平行に配置された１対の梁と、
前記１対の梁の一端同士を結合し、基礎に固定される固定部と、
前記１対の梁の他端同士を結合し、荷重が印加されると下降変位する可動部と、
前記固定部の内面から前記可動部側へ少なくとも前記１対の梁のうち隣接するものと間隔をおいて水平に延長された固定部延長部と、
前記可動部の内面から前記固定部側へ少なくとも前記１対の梁のうち隣接するものと間隔をおいて水平に延長された可動部延長部とを、
有し、前記固定部延長部と前記可動部延長部とは、それらの間に水平または鉛直方向の間隙を有するロバーバル機構と、
前記固定部延長部と前記可動部延長部との間の前記水平または鉛直方向の間隙の対向面にそれぞれ形成されている静電容量体形成用の電極板とを、
有し、前記固定部延長部と前記可動部延長部とは、それらの厚さ方向に一定の厚さ寸法を隔てて２つの長手縁を、それぞれ有し、前記電極板は、前記２つの長手縁の１つから外方に突出した導線接続用パターンを有している
平行四辺形型ロードセル。 A pair of beams arranged in parallel with each other at an interval above and below,
A fixing portion that couples one ends of the pair of beams and is fixed to a foundation;
A movable portion that couples the other ends of the pair of beams and that is displaced downward when a load is applied;
A fixed portion extending portion extending horizontally from the inner surface of the fixed portion to the movable portion side at least with a space between adjacent beams of the pair of beams;
A movable portion extension portion horizontally extended from an inner surface of the movable portion to the fixed portion side at least with an adjacent one of the pair of beams at an interval,
Having, the fixed part extension and the movable part extension, a roberval mechanism having a horizontal or vertical gap between them,
An electrode plate for forming a capacitance body, which is formed on an opposing surface of the horizontal or vertical gap between the fixed portion extension and the movable portion extension,
The fixed portion extension and the movable portion extension have two longitudinal edges separated by a constant thickness dimension in their thickness direction, respectively, and the electrode plate has the two longitudinal edges. A parallelogram load cell having a conductor connection pattern protruding outward from one of the edges .

請求項１記載の平行四辺形型ロードセルにおいて、前記電極板は、絶縁シートを基材とし、前記絶縁シート上に金属パターンを形成したもので、
前記絶縁シートは、前記間隙の対向面それぞれに設けられ、前記２つの長手縁の１つから前記絶縁シートの長手縁がそれぞれ外方に突出し、
前記金属パターンは、前記間隙内それぞれに位置し、
前記導線接続用パターンは、前記絶縁シートの突出部分に位置するように、前記金属パターンに形成されている
平行四辺形型ロードセル。 The parallelogram type load cell according to claim 1, wherein the electrode plate has an insulating sheet as a base material, and a metal pattern is formed on the insulating sheet.
The insulating sheet is provided on each of the opposing surfaces of the gap , and a longitudinal edge of the insulating sheet protrudes outward from one of the two longitudinal edges,
The metal pattern is located in each of the gaps ,
The parallelogram type load cell formed in the metal pattern so that the conductive wire connection pattern is located at a protruding portion of the insulating sheet.

請求項２記載の平行四辺形型ロードセルにおいて、前記固定部延長部と前記可動部延長部との間隙が、鉛直方向の間隙であり、前記金属パターンは、鉛直方向に複数個配置され、
前記絶縁シートの突出部分は、前記固定部延長部と前記可動部延長部との同一側にある前記長手縁から突出している
平行四辺形型ロードセル。 In the parallelogram type load cell according to claim 2 , a gap between the fixed part extension and the movable part extension is a gap in a vertical direction, and a plurality of the metal patterns are arranged in a vertical direction ,
A parallelogram type load cell in which a protruding portion of the insulating sheet protrudes from the longitudinal edge on the same side as the fixed portion extension and the movable portion extension .

請求項２記載の平行四辺形型ロードセルにおいて、前記固定部延長部と前記可動部延長部との間隙が、水平方向の間隙であり、
前記固定部延長部の前記絶縁シートの突出長手縁と、前記可動部延長部の前記絶縁シートの突出長手縁とは、互いに反対方向に突出している
平行四辺形型ロードセル。 3. The parallelogram type load cell according to claim 2, wherein a gap between the fixed portion extension and the movable portion extension is a horizontal gap,
A parallelogram type load cell in which a protruding longitudinal edge of the insulating sheet of the fixed portion extension and a protruding longitudinal edge of the insulating sheet of the movable portion extension project in opposite directions .