JPS5857695B2 - load cell - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は歪ゲージを使用して荷重を検知するロードセル
に関し、薄形にして全体を小型にすることを目的とする
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a load cell that detects a load using a strain gauge, and an object of the present invention is to make the load cell thin and compact as a whole.

一般にビーム型ロードセルといわれる従来例は第１図に
示すように直方体のビーム１に、孔２゜３と、この孔を
結ぶスリット４が設けられ、それぞれの孔２，３は外周
との間に断面係数の小さい薄肉部５ 、６ 、７． 、
８を形成して全体として、ひとつの平行四辺形撓み機構
を構成する。In the conventional example, which is generally called a beam type load cell, as shown in Fig. 1, a rectangular parallelepiped beam 1 is provided with a hole 2. Thin wall portions 5, 6, 7 with small section modulus. ,
8 to form one parallelogram flexure mechanism as a whole.

そして、それぞれの薄肉部５，６，７．８の上下面には
歪ゲージ９，１０，１１．１２を貼付し、それぞれの個
所に発生する歪を、電気信号として検知するのである。Strain gauges 9, 10, 11.12 are affixed to the upper and lower surfaces of each of the thin sections 5, 6, 7.8, and the strain occurring at each location is detected as an electrical signal.

すなわち、ビーム１の一端１３を固定し、他端１４に例
えば第１図矢印Ａ方向の荷重を加えると、そのビーム１
は薄肉部５，６，７，８を支点として平行四辺形を保ち
ながら変形し、それぞれの歪ゲージ９，１０，１１．１
２に歪を生じさせる。That is, if one end 13 of the beam 1 is fixed and a load is applied to the other end 14 in the direction of arrow A in FIG.
is deformed while maintaining a parallelogram using the thin parts 5, 6, 7, and 8 as fulcrums, and the respective strain gauges 9, 10, and 11.1
2 to cause distortion.

この様なロードセルは正確な荷重検知が行なえるので、
多く使用されてはおるものの、次のような欠点をもって
いた。This kind of load cell can perform accurate load detection, so
Although it is widely used, it has the following drawbacks.

■ 歪ゲージ９〜１２を取付けるビームの側面幅が大き
くなり、全体として大型になりうる。- The side width of the beam on which the strain gauges 9 to 12 are attached increases, and the beam as a whole can become large.

２ 荷重を加えられたビーム１の他端１４側における歪
ゲ゛−ジ１０，１２の出力を取りだすためのリード線の
曲げ剛さが、前記出力に悪影響を与える。2. The bending stiffness of the lead wires for extracting the output of the strain gauges 10 and 12 at the other end 14 side of the beam 1 to which a load is applied adversely affects the output.

３ 歪ゲージ９〜１２をビーム１に貼付する際に加圧す
る必要があるけれども、加圧した場合にビーム１が変形
し、安定した貼付が困難であった。3. Although it is necessary to apply pressure when attaching the strain gauges 9 to 12 to the beam 1, the beam 1 deforms when pressure is applied, making stable attachment difficult.

本発明は上記従来例の欠点を解消するもので、以下図面
にしたがい一実施例を説明する。The present invention eliminates the drawbacks of the above-mentioned conventional example, and one embodiment will be described below with reference to the drawings.

第２図において例えば、厚さ２闘程度の平板１５で構成
されており、平板１５を固定するための固定端１６には
ボルト等で固定するための孔１８が設けられている。In FIG. 2, for example, it is made up of a flat plate 15 with a thickness of about 2 mm, and a fixed end 16 for fixing the flat plate 15 is provided with a hole 18 for fixing with a bolt or the like.

また、他端には、測定すべき荷重を受けるべき自由端１
７と孔１９が設けられている。In addition, the other end has a free end 1 to receive the load to be measured.
7 and a hole 19 are provided.

さらに平板１５の中央部には、２ケのスリット２０．２
１が設けられており、このスリットは、平板１５の外周
部との間に断面係数の極小部２２．２３，２４．２５が
形成されるべく、略コ状の不連続な形状をなしている。Furthermore, two slits 20.2 are provided in the center of the flat plate 15.
1 is provided, and this slit has a substantially U-shaped discontinuous shape so that minimum section modulus parts 22.23 and 24.25 are formed between the slit and the outer peripheral part of the flat plate 15. .

さらに、このスリット２０．２１との各一方の端部は、
互いに対抗して、自由端１７の近辺で断面係数の極小部
２６を形成している。Furthermore, one end of each of the slits 20 and 21 is
Opposed to each other, a minimum section modulus portion 26 is formed near the free end 17.

一方、スリンｌ−２０，２１の他方の端部は、互いに対
抗して固定端１８の近辺で、断面係数の比較的に小さい
部分２７を形成している。On the other hand, the other end portions of the sulins 1-20 and 21 form a portion 27 having a relatively small section modulus in the vicinity of the fixed end 18 in opposition to each other.

そして、断面係数の小さい部分２７の表裏両面に、対を
なして歪ゲージ２８．２９．２８ａ 、２９ａが貼付さ
れている。A pair of strain gauges 28, 29, 28a and 29a are attached to both the front and back surfaces of the portion 27 having a small section modulus.

この歪ゲージは、断面係数の小さい部分２７に発生する
引張り、または、圧縮歪を検知するためのものであり、
各歪ゲージは、第３図のようにブリッジ結線されている
。This strain gauge is for detecting the tensile or compressive strain occurring in the portion 27 with a small section modulus,
Each strain gauge is bridge-connected as shown in FIG.

さて、第２図において、固定端１６が固定され、自由端
１７に荷重が加えられると、第４図に示したように変形
する。Now, in FIG. 2, when the fixed end 16 is fixed and a load is applied to the free end 17, it deforms as shown in FIG. 4.

すなわち、断面係数の極小部２２〜２５を支点として、
自由端１７、固定端１６、連結梁３０．３１が平行四辺
形たわみ機構としての挙動を示す。That is, with the minimum sections 22 to 25 of the section modulus as the fulcrum,
The free end 17, the fixed end 16 and the connecting beams 30, 31 behave as a parallelogram deflection mechanism.

一方、荷重梁３２は、断面係数の極小部２６を介して荷
重を受け、断面係数の比較的に小さい部分３２に曲げモ
ーメントＭ２を受ける。On the other hand, the load beam 32 receives a load through the minimum section modulus section 26, and receives a bending moment M2 at the section 32 where the section modulus is relatively small.

ここで、荷重Ｗは、極小部２６近辺における下方向の力
Ｆと、曲げモーメンｌ−Ｍ、とに置換しうるが、曲げモ
ーメントＭ１はほぼ、平行四辺形たわみ機構に吸収され
る。Here, the load W can be replaced by a downward force F near the minimum portion 26 and a bending moment l-M, but the bending moment M1 is almost absorbed by the parallelogram deflection mechanism.

すなわち、連結梁３０に対する引張り荷重と、連結梁３
１に対する圧縮荷重として吸収される。That is, the tensile load on the connecting beam 30 and the tensile load on the connecting beam 3
It is absorbed as a compressive load for 1.

この結果、荷重梁３２には、はぼ下方向の荷重Ｆのみが
負荷される。As a result, only the load F in the downward direction is applied to the load beam 32.

かくして、歪ゲージの貼付した部分２７には、荷重Ｗに
比例した曲げ歪が発生する。Thus, a bending strain proportional to the load W is generated in the portion 27 to which the strain gauge is attached.

このようにして得られた曲げ歪は各歪ゲージ２８．２８
ａ、２９．２９ａが第３図のようにブリッジ回路に結線
されているので、端子３４゜３５間より入力電圧を加え
ると出力側の端子３６゜３１間から、歪に応じた出力電
圧を取りだすことができる。The bending strain obtained in this way is 28.28 for each strain gauge.
Since a and 29 and 29a are connected to the bridge circuit as shown in Figure 3, when input voltage is applied between terminals 34 and 35, an output voltage corresponding to the distortion is taken out from between terminals 36 and 31 on the output side. be able to.

第５図は本発明の他実施例で、第４図における一実施例
と同一部分には同一図番をつけて説明を略し、異なる部
分のみを説明する。FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, in which parts that are the same as those in the embodiment shown in FIG. 4 are given the same reference numbers and their explanation will be omitted, and only different parts will be explained.

すなわち、第４図のように変形した時、平行四辺形撓み
機構による横方向の変位置と、荷重梁３２による横方向
変位置とに若干の差異があるため、断面係数の比較的に
小さい部分３３に圧縮荷重が加わる。In other words, when deformed as shown in Fig. 4, there is a slight difference between the lateral displacement position due to the parallelogram bending mechanism and the lateral displacement position due to the load beam 32, so the section modulus is relatively small. A compressive load is applied to 33.

そこで、この圧縮荷重を吸収するために第５図では極小
部２６よりにおいてスリット２０．２１に連続して荷重
梁３２の部分にスリンｌ−３８，３９を設けたものであ
る。Therefore, in order to absorb this compressive load, in FIG. 5, slits 1-38 and 39 are provided in the load beam 32 in succession to the slits 20 and 21 from the minimum portion 26.

これにより、断面係数の比較的に小さい部分３３は荷重
Ｗによる下方向の力Ｆにより発生する曲げモーメントＭ
２のみを受けることになる。As a result, the portion 33 with a relatively small section modulus is affected by the bending moment M generated by the downward force F due to the load W.
You will receive only 2.

なお、歪ゲージ２８．２８ａ、２９゜２９ａを貼付して
いる断面係数の小さい部分には各ゲージ間に位置してス
リット４０を設け、歪ゲージの貼付部に応力が集中する
ようにさせている。In addition, slits 40 are provided between each gauge in the parts with small section modulus where the strain gauges 28, 28a and 29° 29a are attached, so that stress is concentrated on the parts where the strain gauges are attached. .

なお、上記二実施例における歪ゲージを貼付するかわり
に、蒸着等の手段で金属抵抗体を直接平板に形成する場
合にも、上記二実施例と同様の効果を得ることができる
。Note that the same effects as in the above two embodiments can be obtained even when the metal resistor is directly formed on a flat plate by means such as vapor deposition instead of attaching the strain gauge in the above two embodiments.

このように本発明によれば次のような効果を有する。As described above, the present invention has the following effects.

１ 歪ゲージは板体の平面に取付けるので、従来例に比
較し極めて簿く形成でき、かつ狭いスペースでも多くの
ロードセルを並置することが可能になる。1. Since the strain gauge is attached to the flat surface of the plate, it can be formed much more compactly than the conventional example, and many load cells can be arranged side by side even in a narrow space.

２ 歪ゲージを取付けるのに加圧する必要があるが、従
来例ではロードセルそのものが加圧方向に変形するため
、歪ゲージ全体を均一に加圧し、正確な取付けが困難で
ある。2. It is necessary to apply pressure to attach the strain gauge, but in conventional examples, the load cell itself deforms in the direction of application of pressure, making it difficult to uniformly apply pressure to the entire strain gauge and to attach it accurately.

しかし、本発明では歪ゲージの加圧方向にはロードセル
が変形しないため、正確な取付けができる。However, in the present invention, the load cell is not deformed in the direction in which the strain gauge is applied, so that accurate mounting is possible.

３ 歪ゲージは板体の固定側に配置しているので、歪ゲ
ージを結線するリード線の曲げ剛さが出力信号に悪影響
を与えることがないとともに歪ゲージがねじりをうける
こともない。3. Since the strain gauge is placed on the fixed side of the plate, the bending stiffness of the lead wire connecting the strain gauge will not adversely affect the output signal, and the strain gauge will not be twisted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は従来例を示す断面図、第２図イは本発明ロード
セルの一実施例を示す平面図、第２図口は同側面図、第
３図は第２図に示した歪ゲージの結線図、第４図は第２
図のロードセルへ荷重を加えた時の変形状態を示す図、
第５図は本発明の他実施例を示す平面図である。 １５・・・・・・平板、１６・・・・・・固定端、１７
・・・・・泪由端、２０．２１・・・・・・スリット、
２２，２５・・・・・・極小部、２７・・・・・・部分
、２８．２８ａ、２９，２９ａ。 ・・・・・・歪ゲージ、３８．３９・・・・・・スリッ
ト。Fig. 1 is a sectional view showing a conventional example, Fig. 2 A is a plan view showing an embodiment of the load cell of the present invention, Fig. 2 is a side view of the same, and Fig. 3 is a cross-sectional view of the strain gauge shown in Fig. 2. Wiring diagram, Figure 4 is the 2nd
A diagram showing the deformation state when a load is applied to the load cell shown in the figure.
FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the present invention. 15... Flat plate, 16... Fixed end, 17
...Yuyutan, 20.21...Slit,
22, 25... Minimum portion, 27... Portion, 28.28a, 29, 29a. ...Strain gauge, 38.39...Slit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 平板の相幻向する両辺の部分に、前記両辺に沿いス
リットをそれぞれ設けるとともにスリットと辺の外周と
の間に断面係数の極少部を少なくとも４個所に設けて平
行四辺形撓み機構を構成し、上記スリットを有する両辺
に隣接する一方の辺を固定端、他方の辺を平板の平面と
平行に荷重をかける自由端とするとともに固定端に近い
上記スリットの間の部分に歪ゲージを設けたロードセル
。 ２ 上記スリットに連続して、前記スリットの間の部分
にスリットを設けた特許請求の範囲第１項に記載のロー
ドセル。[Scope of Claims] 1. Slits are provided along both sides of the flat plate in opposite sides, and at least four portions with minimum section modulus are provided between the slits and the outer periphery of the sides to form a parallelogram. Constructing a shape bending mechanism, one side adjacent to both sides having the slit is a fixed end, the other side is a free end that applies a load parallel to the plane of the flat plate, and the part between the slits near the fixed end A load cell equipped with a strain gauge. 2. The load cell according to claim 1, wherein a slit is provided in a portion between the slits, following the slits.