JPH0752127B2 - 荷重センサ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、荷重（或いは位置）の変化を抵抗値の変化に
変換する小形で安価な荷重センサーに関するものであ
る。

〔背景技術〕

従来、この種荷重センサーは歪抵抗式のもので荷重或い
は位置の変化及び抵抗値の変化が少ないため大きな変化
量を得るには、増巾器を必要とし非常にコスト高とな
り、安価で小形なものが見当らなかった。

〔発明の概要〕

本発明の荷重センサーは、電気絶縁物製のベース上にカ
ーボンなどの抵抗体をプリントしてその抵抗体の上に予
め湾曲した形状の弾性金属で作られた短絡片を置き、そ
の短絡片に荷重を印加して抵抗体の表面に沿って変形さ
せ、抵抗体を短絡片が接触して順次荷重に応じて接触位
置を変化して行く事により、又は抵抗体を有するベース
を予め湾曲させておきこれに沿って最初直線状の弾性金
属で作った短絡片をベース上の抵抗体の湾曲に沿って順
次荷重に応じて短絡部の位置を移動し短絡面積を変えて
行く事により抵抗体の実質的な抵抗値を変化させ、この
抵抗変化を定電圧電源によって電流の変化に置換してア
ナログ又はデジタル表示計により荷重を表示させるもの
であって、非常に小形で安価な荷重センサーを得る事が
出来る。

〔発明の実施例〕

第１図乃至第４図は、本発明の荷重センサーの一実施例
を示すもので、これら各図に於て、基体１は強度や成形
性などに秀れた合成樹脂例えばPBT樹脂などで作られ、
底部1Aと側壁部1B及び取付部1Cなどを有している。底部
1Aの内側のほぼ中心にはコイル状のバネ２を受け、かつ
短絡片４を位置決めする支承部1Dが形成されている。支
承部1Dは第２図及び第３図によく判るようにほぼ半月形
をした２個の突起で、その一対の対向する面のほぼ中心
にそれぞれ一対の溝部1Eが形成されている。ベース３は
薄い合成樹脂など電気絶縁物で作られ、その平面形状は
第４図に示す如くである。ベース３の外形は基体１の側
壁部1Bの内腔面に沿って２個の突起3Eを有するほぼ円形
であって、直径部分に記号3Aなる抵抗被膜が印刷などに
より固着されている。抵抗体3Aの両端には銀などの良導
電性の電極接続部3Bが電気的に接続され配設されてい
る。さらに抵抗体3Aの両側ほぼ中央部分に２個の半月形
の孔3Dが穿たれているが、この孔3Dは支承部1Dが挿入さ
れるためのものである。端子板3Cは側壁部1Bの孔を貫通
してベース３の電極接続部3Bの孔にカシメとか半田付け
などの方法により固着接続されている。短絡片４はリン
青銅板あるいはステンレス鋼板などの弾性のある金属板
で作られ、第１図に示す如く上に凹の状態に湾曲してい
て、その中央部は抵抗体3Aに接触し両端部は可動蓋５の
下側の平坦面5Aに接している。尚、短絡片４のほぼ中央
には２個の小突起4Aがありこれが支承部1Dの溝部1Eに遊
嵌されて位置決めがなされている。

可動蓋５はコイル状のバネ２により常に上向きの力を受
けているが、可動蓋５の外周近傍の上面5Bは基体１の側
壁部1Bに固着された枠体６により所定の位置に予め設定
する事が出来る。第１図の実線で示した位置に可動蓋５
がある時、短絡片４は実線で示されるようにベース３上
の抵抗体3Aを短絡する部分が最少であるような状態で接
触しているから、端子部3C間の抵抗値は最大を示す。基
体１の底部1Aと可動蓋５の上面5Cとの間にバネ２の反撥
力に抗して荷重を印加すると、可動蓋５は荷重に応答し
て下方へ移動しその移動量に応じて短絡片４の湾曲状態
は平坦に近づき、短絡片４による抵抗体3Aの短絡距離が
変化し短絡される面積は増加する。従って抵抗体3Aは短
絡片４によって短絡された部分の抵抗が短絡片４自身の
低い抵抗に置き換えられるから、端子部3C間の抵抗値は
荷重に応じて下がり、可動蓋５が下方へ移動し初める初
期荷重値を越える荷重に対してほぼ比例して抵抗値の減
少する特性を有する荷重センサーとして動作する。可動
蓋５がその上面5Cよりも面積の広い平面で押されると仮
定すれば可動蓋５の上面5Cが点線で示される位置で、こ
のセンサーの抵抗値は最小値となる。ここで前述の初期
荷重値はバネ２及び短絡片４の初期荷重の与え方でどの
様にでも設計可能であるが、次の様な用途にこの荷重セ
ンサーを用いる時にはこの初期荷重値の与え方は重要な
意味を有する。即ち風袋が例えば1Kgの容器の中の液体
の量を測定したい場合に、容器の中に液体が充満すると
全体で5Kgとなると仮定すると、この荷重センサーの初
期荷重値として1Kgとしておけば、容器内の液体の重量
に比例してこの荷重センサーの抵抗値を変化させる事が
出来る。

第５図に示す如き電気回路に於て、荷重センサーをWSに
て示し、電源Ｅとして直流10ボルトを与え直流電流計DA
として内部抵抗1.35キロオーム、ツェナーダイオードZD
としてツェナー電圧８ボルトのものを直列に接続し、こ
の電流計DAとツェナーダイオードZDとの直列回路部分に
１キロオームの抵抗器Ｒを並列に接続して荷重センサー
の可動蓋５に変位を与えた時センサーWSを250オームか
ら１オームに変化させた時の変位対電流計の指示は第６
図の線Ｌに示す如く比例させる事が出来る。勿論電流計
はアナログ式でもデジタル式のどちらでもかまわない。

尚この荷重センサーが非常に多くの回数繰り返し使用さ
れる場合に、可動蓋５の短絡片４を押す面5Aとの摩耗に
よる微粉が重力でベース３上の抵抗体3A上に落下して付
着するのを防止する為には基体１の底部1A側を上に可動
蓋側を下側（重力の方向）にすれば問題はない。

第１図乃至第４図に示した荷重センサーの他の実施例と
してセンサーの使用される荷重の絶対値が小さい範囲の
場合には、短絡片４の反撥力だけでコイル状のバネ２は
省略出来、内部の構造が簡素化出来る。又、バネ２の無
い荷重センサーの外側にバネ２に代るものを設けた構造
であってもよい。さらに他の変形として考えられるもの
は、短絡片４に相当する部分が直線状の弾性線条であっ
て、ベース３に相当する抵抗体を有する部材が湾曲して
おり短絡片は直線状態から荷重を受けて変形する時に前
記湾曲した抵抗体に沿って湾曲して抵抗体を短絡して行
くものであってもよい事は容易に理解出来る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の荷重センサーは、構成が簡
単で小形安価に製作可能であり、可動蓋の変位量が比較
的小さくても大きな抵抗値の変化が得られる上に堅牢で
あり、例えば石油ファンヒーターの燃料を表示するため
カートリッジタンクの中の灯油の重量に対して可動蓋が
移動せられるように構成すれば、安価な燃料計としても
使えるなどその利用範囲は非常に大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る荷重センサーの縦断面図
を示し、第２図は第１図の×−×線矢印方向の横断面
図、第３図は一部の部品を除きかつ一部を破断面とした
斜視図、第４図は第１図の実施例に使用される部品の平
面図、第５図は使用例としての電気回路図、第６図はそ
の変位対電流値特性を示すグラフである。 １……基体、３……ベース、3A……抵抗体、４……短絡
片、５……可動蓋。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 新井 重雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体内に、抵抗体を固着したベースとその
   抵抗体の上に置かれた弾性のある金属で作られた短絡片
   とその短絡片を荷重により前記抵抗体に沿って変形させ
   て短絡片による抵抗体の短絡部分を移動し抵抗体上の短
   絡される面積を変えるための可動蓋を収納して構成され
   た事を特徴とする荷重センサー。