JPS6379027A - ロ−ドセル - Google Patents
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- JPS6379027A JPS6379027A JP61224574A JP22457486A JPS6379027A JP S6379027 A JPS6379027 A JP S6379027A JP 61224574 A JP61224574 A JP 61224574A JP 22457486 A JP22457486 A JP 22457486A JP S6379027 A JPS6379027 A JP S6379027A
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- Japan
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- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
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- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
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- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G21/00—Details of weighing apparatus
- G01G21/24—Guides or linkages for ensuring parallel motion of the weigh-pans
-
- 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
- G01G3/1412—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram shaped
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、荷重により変形する機械的歪をストレンゲー
ジで電気的信号に変換して荷重計測をするロードセルに
関するものである。
ジで電気的信号に変換して荷重計測をするロードセルに
関するものである。
従来の技術
一般に、この種のロードセルにおいては、固定部と荷重
が印加される可動部との間に平行な二本のアーム部を形
成し、平行四辺形の四隅に相当する位置に対応させて前
記アーム部のそれぞれに二個所ずつの薄肉変形部を形成
した起歪体を金属材料により形成し、二本のアームの薄
肉変形部のそれぞれにストレンゲージを貼着した構造が
採用されている。すなわち、起歪体の両面にストレンゲ
ージが貼着されているものである。
が印加される可動部との間に平行な二本のアーム部を形
成し、平行四辺形の四隅に相当する位置に対応させて前
記アーム部のそれぞれに二個所ずつの薄肉変形部を形成
した起歪体を金属材料により形成し、二本のアームの薄
肉変形部のそれぞれにストレンゲージを貼着した構造が
採用されている。すなわち、起歪体の両面にストレンゲ
ージが貼着されているものである。
しかしながら、このような構造であると、その製作時に
工程が複雑になり、歩留まりが低下し、コスト高になる
と云う欠点があるため、M膜技術を応用して起歪体の一
面にストレンゲージを形成することが行われている。す
なわち、二本のフーム部の内、片側のアーム部の二個所
の薄肉変形部のそれぞれに二個ずつのストレンゲージを
形成し、全部で四個のストレンゲージをブリッジ結合し
ているものである。
工程が複雑になり、歩留まりが低下し、コスト高になる
と云う欠点があるため、M膜技術を応用して起歪体の一
面にストレンゲージを形成することが行われている。す
なわち、二本のフーム部の内、片側のアーム部の二個所
の薄肉変形部のそれぞれに二個ずつのストレンゲージを
形成し、全部で四個のストレンゲージをブリッジ結合し
ているものである。
このようなロードセルの構造を第10図と第11図(a
)(b)(c)に基づいて説明する。まず、起歪体1は
ステンレス材や高力アルミニウム材料等で形成されるも
のであるが、ベース等の固定部分に固定される固定部2
と受皿3が連結された可動部4との間に二本のアーム部
5が平行に形成され、平行四辺形の隅部に相当する位置
に対応して前記アーム部5にそれぞれ二個ずつの薄肉変
形部6が形成されている。そして、前記固定部2と前記
可動部4とにはそれぞれ連結孔7,8が形成されている
。また、前記起歪体1の片面には、前記薄肉変形部6の
表面に位置させて薄膜技術により四個のストレンゲージ
9が形成されている。これらのストレンゲージ9はやは
り薄膜技術で形成されたリード部10でブリッジ結合さ
れ、端子部11で外部回路に接続されている。
)(b)(c)に基づいて説明する。まず、起歪体1は
ステンレス材や高力アルミニウム材料等で形成されるも
のであるが、ベース等の固定部分に固定される固定部2
と受皿3が連結された可動部4との間に二本のアーム部
5が平行に形成され、平行四辺形の隅部に相当する位置
に対応して前記アーム部5にそれぞれ二個ずつの薄肉変
形部6が形成されている。そして、前記固定部2と前記
可動部4とにはそれぞれ連結孔7,8が形成されている
。また、前記起歪体1の片面には、前記薄肉変形部6の
表面に位置させて薄膜技術により四個のストレンゲージ
9が形成されている。これらのストレンゲージ9はやは
り薄膜技術で形成されたリード部10でブリッジ結合さ
れ、端子部11で外部回路に接続されている。
発明が解決しようとする問題点
起歪体1の片面にストレンゲージ9を形成した場合には
、その起歪体1に偏荷重が作用した時に、種々の歪モー
ドの影響をキャンセルすることができず、荷重と出力電
圧との関係の直線性が悪くなり、精度の低いロードセル
しか供給することができないものである。
、その起歪体1に偏荷重が作用した時に、種々の歪モー
ドの影響をキャンセルすることができず、荷重と出力電
圧との関係の直線性が悪くなり、精度の低いロードセル
しか供給することができないものである。
まず、第11図(a)に示す状態は起歪体1に偏荷重が
作用していない状態であり、荷重と出力電圧との関係は
直線性を示している。しかしながら、第11図(b)及
び第11図(C)の場合には、荷重と出力電圧との関係
は非直線性を示すことになる。
作用していない状態であり、荷重と出力電圧との関係は
直線性を示している。しかしながら、第11図(b)及
び第11図(C)の場合には、荷重と出力電圧との関係
は非直線性を示すことになる。
ここで、点線で示した変化は起歪体1の形状により反対
の方向の非直線性が発生することを示している。
の方向の非直線性が発生することを示している。
問題点を解決するための手段
起歪体1に偏荷重が印加されている状態でも、荷重と出
力電圧との関係はその起歪体lの形状により大きく影響
される。したがって、薄肉変形部の厚さをXとし、アー
ム部の厚さをyとした時に。
力電圧との関係はその起歪体lの形状により大きく影響
される。したがって、薄肉変形部の厚さをXとし、アー
ム部の厚さをyとした時に。
秤量に従って定めた前記Xの値に対してy=ax十b
(a、bは定数) なる関係に基づいて前記yの値を定める。
(a、bは定数) なる関係に基づいて前記yの値を定める。
作用
薄肉変形部の厚さXは、ロードセルの秤量により自ずか
ら規制されてしまうが、その厚さXを基準にしたときに
、アーム部の厚さyをXとの一次関数で定めることによ
り、種々の歪モードにおいて偏荷重の影響を相殺するこ
とができて荷重と出力電圧との直線性を維持することが
できるものである。
ら規制されてしまうが、その厚さXを基準にしたときに
、アーム部の厚さyをXとの一次関数で定めることによ
り、種々の歪モードにおいて偏荷重の影響を相殺するこ
とができて荷重と出力電圧との直線性を維持することが
できるものである。
実施例
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第10図と第11図とにおいて説明した部分と同一部分
は同一符号を用い、説明も省略する。まず、第3図に示
すものは、起歪体1の中心線上に荷重Wが印加されてい
るものであり、この荷重Wにより薄肉変形部6には荷重
QとモーメントMとが発生し、これらの荷重Qとモーメ
ントMとにより歪δPが発生する。この歪δPは荷重W
に比例し、荷重と出力電圧との関係は直線性を示す。
は同一符号を用い、説明も省略する。まず、第3図に示
すものは、起歪体1の中心線上に荷重Wが印加されてい
るものであり、この荷重Wにより薄肉変形部6には荷重
QとモーメントMとが発生し、これらの荷重Qとモーメ
ントMとにより歪δPが発生する。この歪δPは荷重W
に比例し、荷重と出力電圧との関係は直線性を示す。
つぎに、第4図に示すものは、起歪体1の中心軸より1
.たけ変位した位置に荷重Wが印加されている状態であ
り、歪δP以外に”vVl、=ml。
.たけ変位した位置に荷重Wが印加されている状態であ
り、歪δP以外に”vVl、=ml。
となる0点を中心にしたモーメントmが発生し、上方の
アーム部5には引張力が作用し、下方のアーム部5には
圧縮力が作用して歪δmが発生する。
アーム部5には引張力が作用し、下方のアーム部5には
圧縮力が作用して歪δmが発生する。
また、このモーメントmによりアーム部5には第5図に
示すように、MB=mεで与えられるモーメントが作用
し、これにより、歪δBが発生する。この歪δBは荷重
Wの変化に対して非直線性となる。
示すように、MB=mεで与えられるモーメントが作用
し、これにより、歪δBが発生する。この歪δBは荷重
Wの変化に対して非直線性となる。
さらに、薄肉変形部6の厚さをXとし、アーム部5の厚
さをyとした時に、このX、yの値により変位εの値は
変化し、偏荷重印加時の荷重変化に対する歪δBの非直
線性の状態は変わる。
さをyとした時に、このX、yの値により変位εの値は
変化し、偏荷重印加時の荷重変化に対する歪δBの非直
線性の状態は変わる。
また、モーメントmにより薄肉変形部6にのそれぞれに
歪δSが発生するが、薄肉変形部6の位置が荷重Wによ
る変形により位置が微妙に変化し、歪δSは非直線性と
なる。この歪δSは薄肉変形部6の形状により非直線性
が変化するものである。
歪δSが発生するが、薄肉変形部6の位置が荷重Wによ
る変形により位置が微妙に変化し、歪δSは非直線性と
なる。この歪δSは薄肉変形部6の形状により非直線性
が変化するものである。
そして、薄肉変形部6の形状を変えることにより偏荷重
時の荷重変化に対する歪δSの非直線性の状態は変化す
る。
時の荷重変化に対する歪δSの非直線性の状態は変化す
る。
以上のような歪モードに基づいて、第1図において、A
、B、C,Dと示した各薄肉変形部6毎にそれらの歪に
起因した変化の状態を示したのが。
、B、C,Dと示した各薄肉変形部6毎にそれらの歪に
起因した変化の状態を示したのが。
第1表乃至第3表である。すなわち、荷重Wの印加点が
■の場合が第1表であり、荷重Wの印加点が■の場合が
第2表であり、荷重Wの印加点が■の場合が第3表であ
る。また、荷重増加に対して歪の変化の状態は、第2図
に示すように、荷重増加に従って伸びる方向に対しては
直線的な変化をする場合と、漸増する場合と、漸減する
場合との三態様がある。また、縮む方向に対しては直線
的な変化をする場合と、漸増する場合と、漸減する場合
との三態様がある。さらに、第1乃至3表において、水
平の矢印で示したのは、変化がない状態である。
■の場合が第1表であり、荷重Wの印加点が■の場合が
第2表であり、荷重Wの印加点が■の場合が第3表であ
る。また、荷重増加に対して歪の変化の状態は、第2図
に示すように、荷重増加に従って伸びる方向に対しては
直線的な変化をする場合と、漸増する場合と、漸減する
場合との三態様がある。また、縮む方向に対しては直線
的な変化をする場合と、漸増する場合と、漸減する場合
との三態様がある。さらに、第1乃至3表において、水
平の矢印で示したのは、変化がない状態である。
第1表
第2表
第3表
まず、第2表から明らかなように、起歪体1の中心部に
荷重Wが印加されている場合には、総合の歪モードはδ
Pのみであり、これは荷重Wに比例して大きくなり、直
線性のあることを示している。
荷重Wが印加されている場合には、総合の歪モードはδ
Pのみであり、これは荷重Wに比例して大きくなり、直
線性のあることを示している。
しかるに、偏荷重が印加された第1表及び第2表に示す
状態において、δBとδBとの歪モードが荷重Wの変化
に比例せず、非直線性の誤差とんで発生する。ところで
、δBとδBどの歪モードは前述のように起歪体1のア
ーム部5と薄肉変形部6との形状により変化する。この
ため、起歪体1の形状を変化させることによりδBとδ
Bとを相殺させることが可能である筈である。
状態において、δBとδBとの歪モードが荷重Wの変化
に比例せず、非直線性の誤差とんで発生する。ところで
、δBとδBどの歪モードは前述のように起歪体1のア
ーム部5と薄肉変形部6との形状により変化する。この
ため、起歪体1の形状を変化させることによりδBとδ
Bとを相殺させることが可能である筈である。
このような観点から、第6図に示す起歪体1をタイプ]
とし、第7図に示す起歪体1をタイプ2としてそれぞれ
の秤量が、3kg、6 kg、15kgとした場合の実
測値を第8図に示した。
とし、第7図に示す起歪体1をタイプ2としてそれぞれ
の秤量が、3kg、6 kg、15kgとした場合の実
測値を第8図に示した。
しかして、タイプ1の起歪体1は、長さが148mm、
高さが25mm、幅が20mmであり、薄肉変形部6の
間隔が40+nmであり、その薄肉変形部6の厚さXを
秤量が3 kgの時には、L、2mmであり、秤量が6
廟の時には、1.61であり、秤量が15kgの時には
、2.2mmとしたものである。この時にそれぞれが直
線性をもって変化するアーム部5の厚さyを求めて第8
図に示すと、三種のものが略直線上にのった変化を示し
ている。このような変化は、 y=ax+c、(a、c、は定数) として認識される。
高さが25mm、幅が20mmであり、薄肉変形部6の
間隔が40+nmであり、その薄肉変形部6の厚さXを
秤量が3 kgの時には、L、2mmであり、秤量が6
廟の時には、1.61であり、秤量が15kgの時には
、2.2mmとしたものである。この時にそれぞれが直
線性をもって変化するアーム部5の厚さyを求めて第8
図に示すと、三種のものが略直線上にのった変化を示し
ている。このような変化は、 y=ax+c、(a、c、は定数) として認識される。
同様に、タイプ2の起歪体1は、その長さが148mm
、高さが45mm、幅が2On++nであり、薄肉変形
部6の間隔が40mmであり、その薄肉変形部6の厚さ
Xを秤量が3kgの時には、1.2++onであり、秤
量が6′Kgの時には、1.6mmであり、秤量が15
kgの時には、2.45mmとしたものであるが、前述
のタイプ1の場合と同様にXとyとの関係は y=ax十c、(a、C2は定数) なる−次式の関係にある。
、高さが45mm、幅が2On++nであり、薄肉変形
部6の間隔が40mmであり、その薄肉変形部6の厚さ
Xを秤量が3kgの時には、1.2++onであり、秤
量が6′Kgの時には、1.6mmであり、秤量が15
kgの時には、2.45mmとしたものであるが、前述
のタイプ1の場合と同様にXとyとの関係は y=ax十c、(a、C2は定数) なる−次式の関係にある。
したがって、
y=ax十b (a、bは定数)
と普遍することができ、秤量により必然的に定まるX寸
法を基準にして前述の式に基づいてX寸法を定めれば、
起歪体1に偏荷重が印加されても非直線性の要因が相殺
されて良好な直線性を具備することになる。
法を基準にして前述の式に基づいてX寸法を定めれば、
起歪体1に偏荷重が印加されても非直線性の要因が相殺
されて良好な直線性を具備することになる。
つぎに、起歪体lに形成したストレンゲージ9の位置は
、表面に存するものとして説明したが、実施に当っては
、第9図に示すように、薄肉変形部6を形成するための
凹部を外側面に形成し、アーム部5と薄肉変形部6との
内面Aか内面Bかのいずれか一方にストレンゲージ9を
形成するようにしても良いものである。
、表面に存するものとして説明したが、実施に当っては
、第9図に示すように、薄肉変形部6を形成するための
凹部を外側面に形成し、アーム部5と薄肉変形部6との
内面Aか内面Bかのいずれか一方にストレンゲージ9を
形成するようにしても良いものである。
発明の効果
本発明は、上述のように薄肉変形部の厚さをXとし、ア
ーム部の厚さをyとした時に、秤量に従って定めた前記
Xの値に対して y=ax十b (a、bは定数) なる関係に基づいて前記yの値を定めるようにしたので
、起歪体に偏荷重が印加されてもその偏荷重の影響のな
い荷重と出力電圧との関係を得ることができ、これによ
り、ストレンゲージを片面にのみ形成しても特性の良好
な計測値を得ることができるものである。
ーム部の厚さをyとした時に、秤量に従って定めた前記
Xの値に対して y=ax十b (a、bは定数) なる関係に基づいて前記yの値を定めるようにしたので
、起歪体に偏荷重が印加されてもその偏荷重の影響のな
い荷重と出力電圧との関係を得ることができ、これによ
り、ストレンゲージを片面にのみ形成しても特性の良好
な計測値を得ることができるものである。
第1図は本発明の一実施例を示す正面図、第2図は荷重
変化に対して歪の変化の種々の態様を示すグラフ、第3
図は起歪体の中心線に荷重が印加された状態の正面図、
第4図は起歪体に偏荷重が印加された状態の薄肉変形部
に作用する力の関係を示す正面図、第5図は第4図に示
す状態において起歪体が変形することにより薄肉変形部
に作用する力の状態を示す正面図、第6図及び第7図は
実測に使用した起歪体の形状を示す正面図、第8図は実
測値を表示したグラフ、第9図は起歪体の変形例を示す
斜視図、第10図は起歪体の片面にストレンゲージを形
成したロードセルの斜視図、第11図(a)(b)(c
)は起歪体に対する荷重印加位置とそれに伴う荷重と出
力電圧との関係を示す正面図である。 2・・・固定部、4・・・可動部、5・・・アーム部、
6・・・薄肉変形部、9・・・スト1ノンゲージ出 願
人 東京電気株式会社 3 u図 J5フ と下刃図
変化に対して歪の変化の種々の態様を示すグラフ、第3
図は起歪体の中心線に荷重が印加された状態の正面図、
第4図は起歪体に偏荷重が印加された状態の薄肉変形部
に作用する力の関係を示す正面図、第5図は第4図に示
す状態において起歪体が変形することにより薄肉変形部
に作用する力の状態を示す正面図、第6図及び第7図は
実測に使用した起歪体の形状を示す正面図、第8図は実
測値を表示したグラフ、第9図は起歪体の変形例を示す
斜視図、第10図は起歪体の片面にストレンゲージを形
成したロードセルの斜視図、第11図(a)(b)(c
)は起歪体に対する荷重印加位置とそれに伴う荷重と出
力電圧との関係を示す正面図である。 2・・・固定部、4・・・可動部、5・・・アーム部、
6・・・薄肉変形部、9・・・スト1ノンゲージ出 願
人 東京電気株式会社 3 u図 J5フ と下刃図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 固定部と荷重が印加される可動部との間に平行な二本の
アーム部を形成し、平行四辺形の四隅に相当する位置に
対応させて前記アーム部のそれぞれに二個所ずつの薄肉
変形部を形成し、前記アーム部の片側の薄肉変形部にス
トレンゲージを形成したロードセルにおいて、前記薄肉
変形部の厚さをxとし、前記アーム部の厚さをyとした
時に、秤量に従つて定めた前記xの値に対して y=ax+b(a、bは定数) なる関係に基づいて前記yの値を定めたことを特徴とす
るロードセル。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61224574A JP2666209B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | ロードセルの製造方法 |
EP87113833A EP0261641A3 (en) | 1986-09-22 | 1987-09-22 | Load cell |
US07/418,712 US4951027A (en) | 1986-09-22 | 1989-10-03 | Load cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61224574A JP2666209B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | ロードセルの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6379027A true JPS6379027A (ja) | 1988-04-09 |
JP2666209B2 JP2666209B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=16815881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61224574A Expired - Lifetime JP2666209B2 (ja) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | ロードセルの製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4951027A (ja) |
EP (1) | EP0261641A3 (ja) |
JP (1) | JP2666209B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7334487B2 (en) | 2004-08-05 | 2008-02-26 | Tanita Corporation | Load cell with roberval mechanism |
WO2008099577A1 (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Ishida Co., Ltd. | ロードセル |
JP2011075494A (ja) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Tohoku Univ | 荷重センサ |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102519568A (zh) * | 2012-01-05 | 2012-06-27 | 郑州恒科实业有限公司 | 阵列式称重棒 |
GB201207656D0 (en) | 2012-05-02 | 2012-06-13 | Shekel Scales Co 2008 Ltd | Load cell device |
US9709436B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-07-18 | Illinois Tool Works Inc. | Load cell that is symmetrical about a central vertical axis |
GB2528897A (en) * | 2014-08-03 | 2016-02-10 | Shekel Scales Co 2008 Ltd | Low-profile load cell assembly |
DE102017002747A1 (de) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | Bizerba SE & Co. KG | ANORDNUNG FÜR EINEN DEHNUNGSMESSSTRElFEN |
DE102017002746A1 (de) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | Bizerba SE & Co. KG | ANORDNUNG FÜR EINEN DEHNUNGSMESSSTRElFEN |
CN108489578B (zh) * | 2018-04-01 | 2019-07-26 | 徐州工程学院 | 多支点称重***一维角度线性称重方法 |
KR102273245B1 (ko) * | 2020-02-17 | 2021-07-06 | 대양전기공업 주식회사 | 압력 센서 구조체 및 그 제조방법 |
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