KR100191261B1

KR100191261B1 - 로드셀 유닛

Info

Publication number: KR100191261B1
Application number: KR1019950018167A
Authority: KR
Inventors: 도루 기타가와; 요시히사 니시야마; 슈지 다카바야시
Original assignee: 구보 미츠오; 가부시기가이샤 테크
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1999-06-15
Also published as: GB2293453B; KR970004983A; GB2293453A; GB9513516D0; DE19523523A1; GB2293453A8; US5723826A

Abstract

본 발명의 로드셀 유닛은, 로드셀과 회로기판과를 구비한다. 로드셀은, 고정끝과 가동끝과의 사이에 기왜부를 형성하는 관통구멍이 설치된 기왜체와, 기왜부에 장착된 스트레인 게이지로 구성된다. 회로기판은, 스트레인 게이지에 접속되어 이 스트레인 게이지와 함께 구성되는 브리지 회로와, 이 브리지 회로에 접속되는 필름 컨텍서를 포함하는 처리회로와를 구성한다. 회로기판은 그 외관상, 한쪽면에 제1면을 갖고, 다른 면에 제2면을 갖는다. 처리회로를 구성하는 회로부품중, 적어도 필름 컨덴서는 회로기판의 제1면에 실장되어 있다. 회로기판에는 제1면에는, 각 회로부품을 덮는 제1실드커버가 장착되고, 제2면에 제2실드커버가 장착되어 있다. 회로기판은 로드셀의 관통구멍내에 제1실드커버를 위치시킨 상태에서, 로드셀의 측방에 배치되어 있다. 따라서, 회로기판에 대하여 실드효과를 갖는 로드셀 유닛의 전체를 소형화할 수 있다.

Description

로드셀 유닛

제1도는 본 발명의 일실시예를 도시하는 로드셀 유닛의 사시도.

제2도는 로드셀 유닛을 제1도와는 별도의 각도에서 본 사시도.

제3도는 회로유닛을 도시하는 종단정면도.

제4도는 회로유닛을 도시하는 사시도.

제5도는 종래의 일예로서, 로드셀 유닛을 일부에 포함하는 로드셀 저울을 도시하는 분해사시도.

제6도는 종래의 타의 일예로서, 로드셀 유닛을 도시하는 분해사시도.

본 발명은 기왜(起歪)체의 기왜부에 스트레인 게이지가 장착된 로드셀과 스트레인 게이지에 리드선을 사이에 두고 접속된 회로기판과를 구비한 로드셀 유닛에 관한 것이다.

현재, 물품의 중량을 전기적인 데이터로서 산출하는 로드셀 저울이 실용화되어 있다. 이 로드셀 저울은 스트레인 게이지를 기왜체의 기왜부에 설치하여 로드셀을 형성하고, 본체 하우징에 고정 끝을 연결한 로드셀의 가동 끝에 받침 접시를 연결하고, 스트레인 게이지에 리드선을 접속하여 브리지 회로를 형성한 구조로 되어있고, 받침접시상에 적재한 물품의 중량에 의하여 로드셀에 생기는 비뚤어짐양(歪量)을 스트레인 게이지로 전기적으로 계측하여 계량을 실행한다.

로드셀 저울의 종래예를 제5도에 의거하여 이하에 설명한다.

로드셀 저울(1)은 본체 베이스(10)와, 이 본체 베이스(10)에 고정 끝(3)이 연결된 로드셀(9)과, 이 로드셀(9)의 가동끝(4)에 도시하지 않는 지지 프레임을 사이에 두고 연결된 받침접시(11)와, 로드셀(9)에 고정된 회로기판(14)에 의하여 구성되어 있다.

로드셀(9)은 고정 끝(3)과 가동끝(4)과를 한쌍의 빔(5)으로 연결한 것과 같은 형상의 기왜체(6)를 갖는다. 이 기왜체(6)는, 빔(5)에 위치하는 4개의 기왜부(7)를 형성하는 관통구멍(2)이 금속재에 형성되어 있다. 기왜체(6)의 4개의 기왜부(7)에는 따로따로 4개의 스트레인 게이지(8)가 장착되고, 이로서 로드셀(9)이 구성되어 있다.

회로기판(14)은, 로드셀(9)의 고정 끝(3)의 측면에 스페이서(12)를 사이에 두고 볼트(13)로 고정되어 있다. 따라서, 로드셀(9)과 회로기판(14)과는 일체로 유닛화되어 로드셀 유닛(18)으로 되어 있다. 회로기판(14)에서는, 그 접속단자(15)에 리드선(16)을 사이에 두고 로드셀(9)의 스트레인 게이지(8)가 접속되어 있다. 각 스트레인 게이지(8)는 리드선(16)과 회로기판(14)의 프린트 배선으로 도시하지 않는 브리지 회로를 구성하여 있고, 이 브리지 회로에는 처리회로인 A/DC(Analog/Digital Convertor)가 접속되어 있다. A/DC는, 필름 컨덴서(17)를 회로부품으로 갖고, 이 필름 컨덴서(17)는 회로기판(14)에 실장되어 있다.

이와같은 구조의 것은, 받침접시(11)에 적재하는 계량물(도시하지 않음)의 중량에 대응하는 로드셀(9)의 4개의 기왜부(7)에 비뚤어짐이 생기면, 이들의 기왜부(7)와 함께 비뚤어짐이 생기는 4개의 스트레인 게이지(8)의 저항치가 변화하고, 이에 따라 스트레인 게이지(8)를 포함하는 브리지 회로의 아날로그 출력치가 변화한다. 브리지 회로의 아날로그 치는, 회로기판(14)의 A/DC에서 디지탈치로 변환되고, 이 회로기판(14)이 출력하는 디지탈치가 도시하지 않는 CPU(Central Processing Unit) 등의 연산회로(도시하지 않음)에 수신되어 연산처리된다. 이로써 계량물의 중량이 전기적으로 산정된다. 이와 같은 계량물의 계량에 있어서, 필름 컨덴서(17)는 회로기판(14)에 설치된 A/DC에 의한 A/D 변환의 특성을 양호하게 한다.

로드셀 저울(1)은 A/DC에 외란전파가 진입함으로써 노이즈를 발생하는 일이 있다. 여기서, A/DC에 대한 노이즈의 침입을 방지하기 위하여, 로드셀 유닛(19)의 전체를 실드박스로 차폐한 기종(도시하지 않음)이 있다. 그런데, 이것으로는 로드셀 유닛(18)의 소형 경량화가 저해된다. 특히, 필름 컨덴서(17)는 A/DC에 의한 A/D 변환의 특성을 양호하게 하는 반면, 그 자체가 대형의 회로부품이므로, 실장된 회로기판(14)의 표면으로부터 크게 돌출한다. 이 때문에 A/DC에 필름 컨덴서(17)를 사용한 기종에서는, 필름 컨덴서(17)가 크게 돌출하는 회로기판(14)을 실드박스로 포위하면, 장치 전체가 극히 대형화해 버린다.

이 문제의 해결을 의도하고 있는 종래예로서, 본 출원인이 일본국 특허청에 특허출원하여 일본 특개소 63-52025호 공보에 개시된 로드셀 유닛(19)을, 제6도에 의거하여 이하에 설명한다. 이 로드셀 유닛(19)에서는, 필름 컨덴서(17)가 실장된 회로기판(14)을 실드박스(20)에 수납하는 것으로 회로유닛(21)이 형성되어 있고, 이 회로유닛(21)이 지지 플레이트(22)로 지지되어 로드셀(9)의 관통구멍(2)의 내부에 배치되어 있다. 실드박스(20)에 형성된 다수의 관통구멍(23)에는 관통 컨덴서(24)가 장착되어 있고, 이들의 관통 컨덴서(24)에 끼워 통하게 된 리드선(25)으로 회로기판(24)과 FPC(Flexible Printed Circuit)(26)가 접속되어 있다.

이와 같은 로드셀 유닛(19)에서는, 회로기판(14)이 실드박스(20)로 차폐되어 있으므로 외란전파가 A/DC에 침입하는 것을 방지할 수 있고, 필름 컨덴서(17)가 크게 돌출한 회로기판(14)이 로드셀(9)의 관통구멍(2)의 내부에 위치하여 있으므로, 필름 컨덴서(17)를 위한 장치 전체의 대형화가 억제된다.

그러나, 상술한 로드셀 유닛(19)은 필연적으로 회로기판(14)으로 인하여 실드박스(20)가 대형으로 되고, 이 실드박스(20)로 인하여 로드셀(9)이 대형으로 되므로, 장치 전체의 소형화를 그다지 촉진할 수가 없다.

본 발명은 이와 같은 점에 비추어 이루어졌으므로, 회로기판에 대하여 실드 효과를 갖추면서 장치 전체를 소형화할 수가 있고, 게다가, 제조 및 조립이 용이한 로드셀 유닛을 얻는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 로드셀과 회로기판과를 포함하는 로드셀 유닛을 전제로 하여 구성되어 있다. 로드셀은, 고정끝과 가동끝과의 사이에 4개의 기왜부를 형성하는 관통구멍이 설치된 기왜체와, 기왜부에 장착된 스트레인 게이지에 의하여 구성되어 있다.

회로기판은 로드셀의 스트레인 게이지에 접속되어 이 스트레인 게이지와 함께 구성되는 브리지 회로 및 이 브리지 회로에 접속되는 처리회로를 포함한다. 이와 같은 로드셀 유닛에 있어서, 회로기판은 그 외관상, 제1면과 제2면과를 갖고, 처리회로를 구성하는 회로부품중 적어도 필름 컨덴서가 제1면에 실장되고, 로드셀의 관통구멍내에 필름 컨덴서를 위치시킨 상태에서 로드셀의 측방에 병설되어 있다. 이와 같은 회로기판에는, 제1실드커버와 제2실드커버가 고정되어 있다. 제1실드커버는, 로드셀과 간섭하는 일없이 회로기판의 제1면에 장착되어 이 제1면에 실장된 회로부품을 덮고, 제2실드커버는 회로기판의 제2면에 장착되어 이 제2면을 덮는다. 따라서, 회로기판이 제1 및 제2실드커버에 실드된 상태에서, 두께가 없는 회로기판은 로드셀에 따라 배치되어, 회로기판에서 크게 돌출하는 필름 컨덴서는 기왜체에 형성된 관통구멍내에 배치되어, 로드셀 유닛 전체가 극히 소형화된다.

본 발명의 1실시예를 제1도 내지 제4도에 의거하여 이하에 설명한다. 더욱, 본 실시예에서 예시되는 로드셀 유닛(27)에 관하여, 제1 및 제2의 종래예로서 상술한 로드셀 유닛(18,19)과 동일한 부분은, 동일의 명칭과 부호와를 이용하여 상세한 설명은 생략한다.

우선, 이 로드셀 유닛(27)에서는, 처리회로인 A/DC의 회로부품인 필름 컨덴서(17)가 회로기판(14)의 제1면에 실장되어 있고, 이 회로기판(14)의 제1면에 제1실드커버(28)가 장착됨과 동시에 제2면에 제2실드커버(29)가 장착되는 것으로, 회로유닛(30)이 형성되어 있다. 그리고, 제1 및 제2도에 예시하는 바와 같이, 이 회로유닛(30)의 제1실드커버(28)가 지지 플레이트(22)로 로드셀(9)에 연결되는 것으로, 이 로드셀(9)의 관통구멍(2)의 내부에 상기 제1실드커버(28)가 배치되고, 로드셀(9)의 측방에 회로기판(14)이 배치되어 있다.

더욱, 제4도에 도시하는 바와 같이, 상기 제2실드커버(29)는 3방향으로 개구부(31)가 형성되어 있고, 이들의 개구부(31)의 위치에서 회로기판(14)의 제2면에 관통 컨덴서(32)가 실장되어 있다. 더욱더, 회로기판(14)의 제2면의 끝부에는 접속 커넥터(33)가 실장되어 있고, 이 접속 커넥터(33)나 로드셀(9)의 스트레인 게이지(8)는 회로기판(14)의 A/DC에 상기 관통 컨덴서(32)를 관통한 리드선(16)으로 결선되어 있다.

더욱, 제3도에 도시하는 바와 같이, 회로기판(14)에는 쓰루홀(34)이 형성되어 있고, 이 쓰루홀(34)을 사이에 두고 회로기판(14)의 제1면과 제2면에 형성된 도전부재인 어쓰배선(35)이 도통하고 있다. 그리고 상기 제1실드커버(28)의 관통구멍(36)과 상기 회로기판(14)의 쓰루홀(34)과 상기 제2실드커버(29)의 관통구멍(37)과를 차례로 관통한 비스(38)가 너트(39)에 체결되는 것으로, 상기 제1·제2실드커버(28,29)는 상기 어쓰배선(35)에 접속되어 있다. 이들 어쓰배선(35)은 로드셀(9)에 도통상태로 접속되어 있기 때문에, 상기 제1·제2실드커버(28,29)는 접지상태로 된다.

제3도는 구조를 간명하게 하기 위하여 상기 어쓰배선(35)을 상기 회로기판(14) 등과 동등한 두께로 도시하고 있지만, 실제에는 상기 어쓰배선(35)은 박막으로 형성되어 있다. 또 도면에서는 도시를 간략화하기 위하여, 상기 접속 커넥터(33)에 접속되는 상기 관통 컨덴서(32)를 3개로 하고 있지만, 이 관통 컨덴서(32)는 실제에는 상기 접속 커넥터(33)의 단자와 꼭같이 입출력에 필요한 개수만큼 상기 회로기판(14)에 실장된다.

이와 같은 구성에 있어서, 이 로드셀 유닛(27)을 이용한 로드셀 저울(도시하지 않음)은, 계량물(도시하지 않음)의 중량에 대응하여 로드셀(9)의 4개의 기왜부(7)에 비뚤어짐이 생겨 4개의 스트레인 게이지(8)의 저항치가 변화하면, 이들의 스트레인 게이지(8)로 이루어지는 브리지 회로의 아날로그 출력이 회로기판(14)의 A/DC로 디지탈치로 변환되므로, 이 디지탈치를 연산처리함으로써 계량물의 중량이 전기적으로 산정된다.

여기서, 로드셀 유닛(27)은 회로기판(14)에 실장한 A/DC의 필름 컨덴서(17)를 제1실드커버(28)로 차폐하고, 회로기판(14)의 프린트 배선을 제2실드커버(29)로 차폐하는 것으로 외란 전파 등에 의한 노이즈의 발생을 방지하고 있다. 게다가, 회로유닛(30)의 제1실드커버(28)가 로드셀(9)의 관통구멍(2)의 내부에 배치되어, 회로기판(14)은 로드셀(9)의 측방에 배치되는 것으로, 전체가 양호하게 소형화되어 있다.

결국, 이 로드셀 유닛(27)에는, 특성이 양호한 A/DC을 형성하기 위하여 회로기판(14)에 실장한 필름 컨덴서(17)가 크게 돌출하고 있지만, 이 필름 컨덴서(17)를 차폐한 제1실드커버(28)는 로드셀(9)의 관통구멍(2)의 내부에 배치되어 있으므로, 필름 컨덴서(17)의 돌출 때문에 로드셀 유닛(27)이 대형화하는 것이 방지되고 있다.

그리고, 상술한 바와 같이, 필름 컨덴서(17)가 실장된 대면적으로 편평한 회로기판(14)은 로드셀(9)의 관통구멍(2)의 내부에 배치되는 일은 없고 측방으로 평행하게 배치되어 있으므로, 회로기판(14)에 관통구멍(2)의 내부에 배치될 수 있도록 로드셀(9)을 대형화할 필요가 없고, 이 로드셀 유닛(27)은 전체가 양호하게 소형화되고 있다.

게다가, 실드박스(28,29)는 회로기판(14)의 쓰루홀(34)을 관통한 어쓰배선(35)에 접속되어 있다. 이 때문에, 2개의 실드박스(28,29)는 전기적으로 일체화되어 함께 접지되어 있다. 따라서, 회로기판(14)의 A/DC가 확실히 실드되고 이 때문에 구조가 간단히 되어 회로유닛(30)의 조립이 용이하게 된다. 회로유닛(30)의 조립의 용이화에 기여하는 타의 구조로서는, 회로유닛(30)의 제1실드커버(28)가 지지 플레이트(22)로 로드셀(9)에 연결되는 것뿐으로 회로유닛(30)이 로드셀(9)에 연결되어 있을 것과, 접속 커넥터(33)가 그 접속면을 수직방향으로 향하여 배치되어 있는 것이 열거된다.

더욱, 회로기판(14)의 제1면에 모든 회로부품이 실장되어 있기 때문에, 장치의 제조의 용이화가 도모된다.

본 발명은 회로기판이 제1·제2실드커버로 덮고, 회로기판의 제1면에 실장된 필름 컨덴서를 로드셀의 관통구멍내에 배치한 상태에서 회로기판을 로드셀에 병설하였으므로, 회로기판에 대하여 실드효과를 갖는 로드셀 유닛의 전체를 소형화할 수 있는 등의 효과를 갖는다.

Claims

고정끝과 가동끝과의 사이에 4개의 기왜부를 형성하는 관통구멍이 설치된 기왜체와 상기 기왜부에 장착된 스트레인 게이지로 이루어지는 로드셀과, 이 로드셀의 스트레인 게이지에 접속되어 이 스트레인 게이지와 함께 구성되는 브리지 회로 및 이 브리지 회로에 접속되는 처리회로를 포함하는 회로기판과를 구비하는 로드셀 유닛에 있어서, 상기 회로기판은 외관상, 제1면과 제2면과를 갖고, 상기 처리회로를 구성하는 회로부품중 적어도 필름 컨덴서가 상기 제1면에 실장되고, 상기 로드셀의 상기 관통구멍내에 상기 필름 컨덴서를 위치시킨 상태에서 상기 로드셀의 측방에 병설되고, 상기 회로기판의 상기 제1면에는 이 제1면에 실장된 상기 회로부품을 덮는 제1실드커버가 상기 로드셀과 간섭하는 일없이 장착되고, 상기 회로기판의 상기 제2면에는, 이 제2면을 덮는 제2실드커버가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 로드셀 유닛.
제1항에 있어서, 상기 처리회로를 구성하는 모든 상기 회로부품이 상기 회로기판의 상기 제1면에 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 로드셀 유닛.
제1항에 있어서, 상기 로드셀에 대하여 상기 제1실드커버의 선단부가 지지플레이트로 연결됨으로써 상기 회로기판이 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 로드셀 유닛.
제1항에 있어서, 상기 회로기판에 형성된 쓰루홀과, 이 쓰루홀을 사이에 두고 상기 제1실드커버와 상기 제2실드커버와를 접속하는 도전부재와를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 로드셀 유닛.
제4항에 있어서, 상기 쓰루홀은, 상기 회로기판중의 어쓰배선을 상기 제1면측과 제2면측 때문에 도통시키고 있는 것을 특징으로 하는 로드셀 유닛.
제1항에 있어서, 상기 회로기판에 실장되고, 상기 회로기판에 설치된 상기 처리회로에 각부를 접속시키는 리드선을 관통시키는 관통 컨덴서를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 로드셀 유닛.
제6항에 있어서, 상기 제2실드커버에는 상기 회로기판의 상기 제2면과의 사이에 틈새를 형성하는 개구부가 형성되고, 이 개구부의 위치에서 상기 관통 컨덴서가 상기 제2면에 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 로드셀 유닛.
제1항에 있어서, 상기 회로기판의 상기 제2면에 실장되어 상기 처리회로에 리드선을 사이에 두고 접속된 커넥터를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 로드셀 유닛.
제8항에 있어서, 상기 커넥터는 접속면을 수직방향으로 향하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 로드셀 유닛.