JPH0812101B2 - ロードセル - Google Patents
ロードセルInfo
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- JPH0812101B2 JPH0812101B2 JP28434889A JP28434889A JPH0812101B2 JP H0812101 B2 JPH0812101 B2 JP H0812101B2 JP 28434889 A JP28434889 A JP 28434889A JP 28434889 A JP28434889 A JP 28434889A JP H0812101 B2 JPH0812101 B2 JP H0812101B2
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- Japan
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子秤やその他の計量器に用いられるロー
ドセル、特に所定形状の起歪体に貼着したストレインゲ
ージ等の歪検出素子の電気特性の変化により、上記起歪
体に負荷された荷重を電気的に検出するロードセルに関
する。
ドセル、特に所定形状の起歪体に貼着したストレインゲ
ージ等の歪検出素子の電気特性の変化により、上記起歪
体に負荷された荷重を電気的に検出するロードセルに関
する。
（従来の技術） 一般に、電子秤等に用いられる２ビーム片持ち式のロ
ードセルは、両端の剛体部と両剛体部の間に平行に架設
された２本のビーム部とを有し、かつこれらのビーム部
に切欠により薄肉とされた歪発生部が２箇所ずつ設けら
れた起歪体を用い、この起歪体における上記各歪発生部
の表面にストレインゲージ等の歪検出素子をそれぞれ貼
着し、該起歪体に負荷される荷重に応じた上記歪発生部
に生じる引張歪及び圧縮歪を上記歪検出素子によって検
出することにより、上記荷重を測定するように構成され
る。
ードセルは、両端の剛体部と両剛体部の間に平行に架設
された２本のビーム部とを有し、かつこれらのビーム部
に切欠により薄肉とされた歪発生部が２箇所ずつ設けら
れた起歪体を用い、この起歪体における上記各歪発生部
の表面にストレインゲージ等の歪検出素子をそれぞれ貼
着し、該起歪体に負荷される荷重に応じた上記歪発生部
に生じる引張歪及び圧縮歪を上記歪検出素子によって検
出することにより、上記荷重を測定するように構成され
る。
従来、この種のロードセルにおいては、例えば第12図
に示されているように、起歪体１における歪発生部2a,2
b,3a,3bが、両端の剛体部4,5の間に架設された上下のビ
ーム部6,7にそれぞれ設けた単一円弧の切欠８…８によ
って構成されるようになっている。
に示されているように、起歪体１における歪発生部2a,2
b,3a,3bが、両端の剛体部4,5の間に架設された上下のビ
ーム部6,7にそれぞれ設けた単一円弧の切欠８…８によ
って構成されるようになっている。
（発明が解決しようとする課題） しかし、上記のように起歪体１におけるビーム部6,7
に設けた単一円弧の切欠８…８で歪発生部2a,2b,3a,3b
を構成したロードセル９にあっては、次のような問題を
発生することがある。その問題を第12図を用いて説明す
る。すなわち、例えば電子秤用のロードセル９は、図の
ように本体を構成する起歪体１の一端の剛体部（以下、
固定剛体部という）４が秤本体11に取り付けられると共
に、他端の剛体部（以下、可動剛体部という）５にブラ
ケット12を介して計量皿13が取り付けられるようになっ
ている。そして、上記起歪体１における上下のビーム部
6,7の上面及び下面には、該起歪体１の中心線lCを基準
として測った上記円弧による切欠８…８の中心位置を示
すラインl,l′上に位置してストレインゲージ14…14が
それぞれ貼り付けられることになる。
に設けた単一円弧の切欠８…８で歪発生部2a,2b,3a,3b
を構成したロードセル９にあっては、次のような問題を
発生することがある。その問題を第12図を用いて説明す
る。すなわち、例えば電子秤用のロードセル９は、図の
ように本体を構成する起歪体１の一端の剛体部（以下、
固定剛体部という）４が秤本体11に取り付けられると共
に、他端の剛体部（以下、可動剛体部という）５にブラ
ケット12を介して計量皿13が取り付けられるようになっ
ている。そして、上記起歪体１における上下のビーム部
6,7の上面及び下面には、該起歪体１の中心線lCを基準
として測った上記円弧による切欠８…８の中心位置を示
すラインl,l′上に位置してストレインゲージ14…14が
それぞれ貼り付けられることになる。
ところで、上記のような形状をした起歪体１において
は、該起歪体１の上面における長手方向の位置と当該部
位の歪量との関係をあらわす歪分布が、例えば第13図に
示されるように上記ラインl,l′に対応して急峻なピー
クを示すことが多い。ここで歪量は引張歪を＋側にとっ
て示している。
は、該起歪体１の上面における長手方向の位置と当該部
位の歪量との関係をあらわす歪分布が、例えば第13図に
示されるように上記ラインl,l′に対応して急峻なピー
クを示すことが多い。ここで歪量は引張歪を＋側にとっ
て示している。
一方、上記ロードセル９に使用されるストレインゲー
ジ14は、例えば第14,15図に示すように、ベース15に導
電性の回路パターン16がエッチングによって蛇行状に形
成されていると共に、リード線17,17が上記回路パター
ン16の端部16a,16bにそれぞれ接続されている。そし
て、このストレインゲージ14が起歪体１における歪発生
部2a,2b,3a,3bの表面にそれぞれ貼り付けられるのであ
るが、その際ストレインゲージ14の上記回路パターン16
における反転部（タブ）16c…16cの長さをｘとし、各反
転部16c…16cを結ぶ直線部（フィラメント）16d…16dの
幅をｙとすると、タブ比（＝x/y）の値がロードセル９
のクリープ特性に影響を与えることが知られている。
ジ14は、例えば第14,15図に示すように、ベース15に導
電性の回路パターン16がエッチングによって蛇行状に形
成されていると共に、リード線17,17が上記回路パター
ン16の端部16a,16bにそれぞれ接続されている。そし
て、このストレインゲージ14が起歪体１における歪発生
部2a,2b,3a,3bの表面にそれぞれ貼り付けられるのであ
るが、その際ストレインゲージ14の上記回路パターン16
における反転部（タブ）16c…16cの長さをｘとし、各反
転部16c…16cを結ぶ直線部（フィラメント）16d…16dの
幅をｙとすると、タブ比（＝x/y）の値がロードセル９
のクリープ特性に影響を与えることが知られている。
したがって、上記のように起歪体１の歪分布が歪発生
部位2a,2b,3a,3bにおいて急峻なピークを示すと、製造
工程におけるストレインゲージ14…14を貼着する過程で
位置が少しでも狂うとクリープ特性が大きく変わってし
まい、製品間の品質にバラツキを生じさせるという問題
を抱えていたのである。
部位2a,2b,3a,3bにおいて急峻なピークを示すと、製造
工程におけるストレインゲージ14…14を貼着する過程で
位置が少しでも狂うとクリープ特性が大きく変わってし
まい、製品間の品質にバラツキを生じさせるという問題
を抱えていたのである。
本発明は、２ビーム片持ち式ロードセルにおける上記
の実情に対処するもので、この種のロードセルの製造時
に製品間に品質のバラツキを生じることのないようにす
ることを課題とする。
の実情に対処するもので、この種のロードセルの製造時
に製品間に品質のバラツキを生じることのないようにす
ることを課題とする。
（課題を解決するための手段） まず、本願の請求項１に係る発明（以下、第１発明と
いう）では、両端の剛体部と両剛体部の間に平行に架設
された２本のビーム部とを有し、かつこれらのビーム部
に切欠により薄肉とされた歪発生部が２箇所ずつ設けら
れた起歪体を用い、この起歪体における上記各歪発生部
の表面に歪検出素子をそれぞれ設けてなるロードセルに
おいて、上記歪発生部をそれぞれ形成する切欠を、例え
ばビーム部の長手方向に中心位置をずらせた複数の円弧
部で構成する。そして、各歪発生部の表面における歪分
布が均一となる領域にそれぞれ歪検出素子を設ける。な
お、歪検出素子としては、従来と同様に起歪体に接着剤
を介して貼り付けられるストレインゲージのような歪を
検出するエレメントでもよく、また薄膜回路技術を利用
して起歪体に直接形成された回路パターンであってもよ
い。また、上記切欠を、ビーム部の長手方向に中心位置
をずらせた２つの円弧部とその両者間を結ぶ直線部とで
構成してもよい。
いう）では、両端の剛体部と両剛体部の間に平行に架設
された２本のビーム部とを有し、かつこれらのビーム部
に切欠により薄肉とされた歪発生部が２箇所ずつ設けら
れた起歪体を用い、この起歪体における上記各歪発生部
の表面に歪検出素子をそれぞれ設けてなるロードセルに
おいて、上記歪発生部をそれぞれ形成する切欠を、例え
ばビーム部の長手方向に中心位置をずらせた複数の円弧
部で構成する。そして、各歪発生部の表面における歪分
布が均一となる領域にそれぞれ歪検出素子を設ける。な
お、歪検出素子としては、従来と同様に起歪体に接着剤
を介して貼り付けられるストレインゲージのような歪を
検出するエレメントでもよく、また薄膜回路技術を利用
して起歪体に直接形成された回路パターンであってもよ
い。また、上記切欠を、ビーム部の長手方向に中心位置
をずらせた２つの円弧部とその両者間を結ぶ直線部とで
構成してもよい。
また、本願の請求項２に係る発明（以下、第２発明と
いう）においては、上記第１発明と同様に、両端の剛体
部と両剛体部の間に平行に架設された２本のビーム部と
を有し、かつこれらのビーム部に切欠により薄肉とされ
た歪発生部が２箇所ずつ設けられた起歪体を用い、この
起歪体における上記各歪発生部の表面に歪検出素子をそ
れぞれ設けてなるロードセルにおいて、上記歪発生部を
それぞれ形成する切欠を、ビーム部の長手方向に中心位
置をずらせた複数の円弧部、もしくは２つの円弧部とそ
の両者間を結ぶ直線部とで構成する。そして、上記起歪
体における各歪発生部において、該起歪体の端部側に位
置する円弧部に対応する部位の肉厚を中央側に位置する
円弧部に対応する部位よりも厚くすると共に、各歪発生
部の表面における歪分布が均一になる領域にそれぞれ歪
検出素子を設ける。
いう）においては、上記第１発明と同様に、両端の剛体
部と両剛体部の間に平行に架設された２本のビーム部と
を有し、かつこれらのビーム部に切欠により薄肉とされ
た歪発生部が２箇所ずつ設けられた起歪体を用い、この
起歪体における上記各歪発生部の表面に歪検出素子をそ
れぞれ設けてなるロードセルにおいて、上記歪発生部を
それぞれ形成する切欠を、ビーム部の長手方向に中心位
置をずらせた複数の円弧部、もしくは２つの円弧部とそ
の両者間を結ぶ直線部とで構成する。そして、上記起歪
体における各歪発生部において、該起歪体の端部側に位
置する円弧部に対応する部位の肉厚を中央側に位置する
円弧部に対応する部位よりも厚くすると共に、各歪発生
部の表面における歪分布が均一になる領域にそれぞれ歪
検出素子を設ける。
（作用） 上記第１、第２発明によれば、起歪体の歪発生部にお
ける歪量が均一に変化することになるので、歪検出素子
を設ける位置が若干量ずれたとしてもクリープ特性が大
きく変わることがなく、したがって出来上がった製品間
に品質のバラツキの少ないロードセルが得られることに
なる。しかも、歪検出素子を設ける作業の際に厳密な位
置合せを必要としないことから、この種のロードセルの
量産性が向上するという実益がある。
ける歪量が均一に変化することになるので、歪検出素子
を設ける位置が若干量ずれたとしてもクリープ特性が大
きく変わることがなく、したがって出来上がった製品間
に品質のバラツキの少ないロードセルが得られることに
なる。しかも、歪検出素子を設ける作業の際に厳密な位
置合せを必要としないことから、この種のロードセルの
量産性が向上するという実益がある。
特に、第２発明によれば、起歪体の端部側に位置する
円弧部に対応する部位の肉厚を中央側に位置する円弧部
に対応する部位よりも厚くしているので、歪発生部にお
ける歪分布特性がフラットになって、その結果クリープ
特性がさらに均一化することになる。
円弧部に対応する部位の肉厚を中央側に位置する円弧部
に対応する部位よりも厚くしているので、歪発生部にお
ける歪分布特性がフラットになって、その結果クリープ
特性がさらに均一化することになる。
（実 施 例） 以下、本発明の実施例について説明する。
第１図に示すように、ロードセル20の本体を構成する
起歪体21は、左右両端の固定剛体部22及び可動剛体部23
と、これら両剛体部間に設けられた上下１対のビーム部
24,25とにより全体形状が中空の長方形とされていると
共に、上記ビーム部24,25の両端における固定剛体部22
及び可動剛体部23との各連結部分には、内面側に概略半
円状の切欠26…26が設けられて、これらの切欠26…26に
より肉厚が薄くされた歪発生部27a,27b,28a,28bが形成
されている。したがって、荷重の負荷により可動剛体部
23が固定剛体部22に対して下方に変位したときに、上方
のビーム部24における固定剛体部22側の歪発生部27a
と、下方のビーム部25における可動剛体部23側の歪発生
部28bとに引張歪が発生し、また上方のビーム部24にお
ける可動剛体部23側の歪発生部27bと、下方のビーム部2
5における固定剛体部22側の歪発生部28aとに圧縮歪が発
生するようになっている。
起歪体21は、左右両端の固定剛体部22及び可動剛体部23
と、これら両剛体部間に設けられた上下１対のビーム部
24,25とにより全体形状が中空の長方形とされていると
共に、上記ビーム部24,25の両端における固定剛体部22
及び可動剛体部23との各連結部分には、内面側に概略半
円状の切欠26…26が設けられて、これらの切欠26…26に
より肉厚が薄くされた歪発生部27a,27b,28a,28bが形成
されている。したがって、荷重の負荷により可動剛体部
23が固定剛体部22に対して下方に変位したときに、上方
のビーム部24における固定剛体部22側の歪発生部27a
と、下方のビーム部25における可動剛体部23側の歪発生
部28bとに引張歪が発生し、また上方のビーム部24にお
ける可動剛体部23側の歪発生部27bと、下方のビーム部2
5における固定剛体部22側の歪発生部28aとに圧縮歪が発
生するようになっている。
本実施例においては、上記起歪体21における切欠26
が、例えば第２図に示すように、該起歪体21の端部側に
位置する第１中心O1を起点とする半径r1の第１円弧部26
aと、中央側に位置する第２中心O2を起点とする半径r2
の第２円弧部26bとで構成されている。これら第１、第
２円弧部26a,26bの半径r1,r2はそれぞれ等しくされてい
ると共に、上記第２中心O2は、第１中心O1に対してビー
ム部24,25の長手方向に距離ｄだけ偏心し、またビーム
部24の表面側に向かって偏心量δｓだけ偏心した位置に
設けられている。したがって、これらの第１、第２円弧
部26a,26bによって形成される歪発生部27aにおける第１
円弧部26aによるノッチ厚をt1とし、第２円弧部26bによ
るノッチ厚をt2とすると、次の関係式、 t1＝t2＋δｓ ……（１） が成立する。つまり、上記歪発生部27aにおいては、起
歪体21の端部側に位置する第１円弧部26aに対応する部
位の方が中央側に位置する第２円弧部26bに対応する部
位よりも上記偏心量δｓに相当する分だけ肉厚が厚くな
っている。
が、例えば第２図に示すように、該起歪体21の端部側に
位置する第１中心O1を起点とする半径r1の第１円弧部26
aと、中央側に位置する第２中心O2を起点とする半径r2
の第２円弧部26bとで構成されている。これら第１、第
２円弧部26a,26bの半径r1,r2はそれぞれ等しくされてい
ると共に、上記第２中心O2は、第１中心O1に対してビー
ム部24,25の長手方向に距離ｄだけ偏心し、またビーム
部24の表面側に向かって偏心量δｓだけ偏心した位置に
設けられている。したがって、これらの第１、第２円弧
部26a,26bによって形成される歪発生部27aにおける第１
円弧部26aによるノッチ厚をt1とし、第２円弧部26bによ
るノッチ厚をt2とすると、次の関係式、 t1＝t2＋δｓ ……（１） が成立する。つまり、上記歪発生部27aにおいては、起
歪体21の端部側に位置する第１円弧部26aに対応する部
位の方が中央側に位置する第２円弧部26bに対応する部
位よりも上記偏心量δｓに相当する分だけ肉厚が厚くな
っている。
そして、このような構成とされた歪発生部27aの表面
には、上記第１、第２円弧部26a,26b間に位置してスト
レインゲージ29が貼着されている。なお、第１図に示す
ように、上記起歪体21における他の３箇所の歪発生部27
b,28a,28bも同様な構成とされていると共に、各歪発生
部27b,28a,28bの表面にはそれぞれストレインゲージ29
…29が貼着される。
には、上記第１、第２円弧部26a,26b間に位置してスト
レインゲージ29が貼着されている。なお、第１図に示す
ように、上記起歪体21における他の３箇所の歪発生部27
b,28a,28bも同様な構成とされていると共に、各歪発生
部27b,28a,28bの表面にはそれぞれストレインゲージ29
…29が貼着される。
次に、本実施例の作用を説明する。
このロードセル20が例えば電子秤で用いられる場合に
は、第３（Ａ）（Ｂ）図に示すように、起歪体21におけ
る固定剛体部22が秤本体30に固定されると共に、可動剛
体部23にはブラケット31を介して計量皿32が取り付けら
れる。なお、第１図に示すように、起歪体21における可
動剛体部の側面には、上記ブラケット31を取り付けるた
めのボルト穴33,33が穿設されている。
は、第３（Ａ）（Ｂ）図に示すように、起歪体21におけ
る固定剛体部22が秤本体30に固定されると共に、可動剛
体部23にはブラケット31を介して計量皿32が取り付けら
れる。なお、第１図に示すように、起歪体21における可
動剛体部の側面には、上記ブラケット31を取り付けるた
めのボルト穴33,33が穿設されている。
したがって、上記計量皿32に被計量物を載置すると、
その重量が上記ブラケット31を介して起歪体21の一方の
端部の可動剛体部23に負荷され、これに伴って該可動剛
体部23が他方の端部の固定剛体部22に対して下方に変位
することになるので、上方のビーム部24においては、固
定剛体部22側の歪発生部27cの表面に引張歪が、また可
動剛体部23側の歪発生部27bの表面に圧縮歪がそれぞれ
発生する一方、下方のビーム部25においては、固定剛体
部22側の歪発生部28aの表面に圧縮歪が、また可動剛体
部23側の歪発生部28bの表面に引張歪がそれぞれ発生す
ることになる。そして、これらの歪に応じて各ストレイ
ンゲージ29…29の抵抗が変化することになるので、これ
ら４つのストレインゲージ29…29がホイートストンブリ
ッジ回路を構成するように結線すれば、該回路から上記
荷重に応じた電圧が出力され、この出力電圧を換算する
ことにより、上記被計量物の重量が求められることにな
る。
その重量が上記ブラケット31を介して起歪体21の一方の
端部の可動剛体部23に負荷され、これに伴って該可動剛
体部23が他方の端部の固定剛体部22に対して下方に変位
することになるので、上方のビーム部24においては、固
定剛体部22側の歪発生部27cの表面に引張歪が、また可
動剛体部23側の歪発生部27bの表面に圧縮歪がそれぞれ
発生する一方、下方のビーム部25においては、固定剛体
部22側の歪発生部28aの表面に圧縮歪が、また可動剛体
部23側の歪発生部28bの表面に引張歪がそれぞれ発生す
ることになる。そして、これらの歪に応じて各ストレイ
ンゲージ29…29の抵抗が変化することになるので、これ
ら４つのストレインゲージ29…29がホイートストンブリ
ッジ回路を構成するように結線すれば、該回路から上記
荷重に応じた電圧が出力され、この出力電圧を換算する
ことにより、上記被計量物の重量が求められることにな
る。
特に、上記起歪体21において歪発生部27a,27b,28a,28
bをそれぞれ形成する切欠26…26が、ビーム部24,25の長
手方向に中心位置をずらせた第１、第２円弧部26a,26b
で構成されていると共に、上記ストレインゲージ29…29
が、各歪発生部27a,27b,28a,28bの表面における両円弧
部26a,26bに対応する位置に貼着されていることによ
り、起歪体21に荷重を負荷したときには、各歪発生部27
a,27b,28a,28bにはビーム部24,25の長手方向に沿ってほ
ぼ一定した歪が発生することになり、各歪発生部27a,27
b,28a,28bの表面に貼着したストレインゲージ29…29の
位置が所定位置よりも若干量ずれていたとしてもクリー
プ特性が大きく変わることがなく、したがって出来上が
った製品間に品質のバラツキの少ないロードセル20が実
現されることになる。しかも、ストレインゲージ29…29
を貼り付ける際に精密な位置合せを必要としないことか
ら、この種のロードセル20の量産性が向上するという実
益がある。
bをそれぞれ形成する切欠26…26が、ビーム部24,25の長
手方向に中心位置をずらせた第１、第２円弧部26a,26b
で構成されていると共に、上記ストレインゲージ29…29
が、各歪発生部27a,27b,28a,28bの表面における両円弧
部26a,26bに対応する位置に貼着されていることによ
り、起歪体21に荷重を負荷したときには、各歪発生部27
a,27b,28a,28bにはビーム部24,25の長手方向に沿ってほ
ぼ一定した歪が発生することになり、各歪発生部27a,27
b,28a,28bの表面に貼着したストレインゲージ29…29の
位置が所定位置よりも若干量ずれていたとしてもクリー
プ特性が大きく変わることがなく、したがって出来上が
った製品間に品質のバラツキの少ないロードセル20が実
現されることになる。しかも、ストレインゲージ29…29
を貼り付ける際に精密な位置合せを必要としないことか
ら、この種のロードセル20の量産性が向上するという実
益がある。
特に、本実施例においては、起歪体21の端部側に位置
する第１円弧部26aに対応する部位のノッチ厚t1を中央
側に位置する第２円弧部26bに対応する部位のノッチ厚t
2よりも厚くしているので、各歪発生部27a,27b,28a,28b
における歪分布特性がフラットになって、さらに均一な
クリープ特性が実現されることになる。
する第１円弧部26aに対応する部位のノッチ厚t1を中央
側に位置する第２円弧部26bに対応する部位のノッチ厚t
2よりも厚くしているので、各歪発生部27a,27b,28a,28b
における歪分布特性がフラットになって、さらに均一な
クリープ特性が実現されることになる。
次に、本実施例について有限要素法を用いて本件発明
者が行ったシミュレーション結果について説明する。
者が行ったシミュレーション結果について説明する。
第4,5図は、第３図に示された起歪体21における上面
の歪分布特性を示すもので、横軸は固定剛体部22の端面
からビーム部24,25の長手方向にとった距離を示し、縦
軸は引張歪を＋とした歪量を示している。ここで、ライ
ンl1は固定剛体部22側に設けられた切欠26における端部
側の第１円弧部26aの第１中心O1の位置、ラインl2は該
切欠26の中央側の第２円弧部26bの第２中心O2の位置、
ラインl3は可動剛体部23側に設けられた切欠26における
中央側の第２円弧部26bの第２中心O2の位置、ラインl4
は該切欠26の端部側の第１円弧部26aの第１中心O1の位
置をそれぞれ示している。また、実線は計量皿32の中央
部Ａに荷重FAを負荷した場合を想定して行ったシミュレ
ーション結果を示し、また破線は計量皿32の一つの隅角
部Ｂに荷重FBを負荷した場合を想定したシミュレーショ
ン結果、鎖線は上記隅角部Ｂの対角線方向に位置する隅
角部Ｃに荷重FCを負荷した場合を想定したシミュレーシ
ョン結果を示している。なお、この各シミュレーション
は、起歪体21の長さ、高さ及び幅をそれぞれ140mm、60m
m、15mmに設定すると共に、ラインl1,l4間の距離を54m
m、ラインl2,l3間の距離を46mm、また第１、第２円弧部
26a,26bの半径r1,r2をそれぞれ15mm、そして第１、第２
円弧部26a,26bによるノッチ厚t1,t2をそれぞれ2.60mm,
2.43mmとし、さらに上記荷重FA,FB,FCをそれぞれ10kg f
に設定した状態で行った。そして、このシミュレーショ
ンによっても、上記ラインl1,l2及びラインl3,l4の間に
均一な歪量を示す領域が生成されることが確認された。
の歪分布特性を示すもので、横軸は固定剛体部22の端面
からビーム部24,25の長手方向にとった距離を示し、縦
軸は引張歪を＋とした歪量を示している。ここで、ライ
ンl1は固定剛体部22側に設けられた切欠26における端部
側の第１円弧部26aの第１中心O1の位置、ラインl2は該
切欠26の中央側の第２円弧部26bの第２中心O2の位置、
ラインl3は可動剛体部23側に設けられた切欠26における
中央側の第２円弧部26bの第２中心O2の位置、ラインl4
は該切欠26の端部側の第１円弧部26aの第１中心O1の位
置をそれぞれ示している。また、実線は計量皿32の中央
部Ａに荷重FAを負荷した場合を想定して行ったシミュレ
ーション結果を示し、また破線は計量皿32の一つの隅角
部Ｂに荷重FBを負荷した場合を想定したシミュレーショ
ン結果、鎖線は上記隅角部Ｂの対角線方向に位置する隅
角部Ｃに荷重FCを負荷した場合を想定したシミュレーシ
ョン結果を示している。なお、この各シミュレーション
は、起歪体21の長さ、高さ及び幅をそれぞれ140mm、60m
m、15mmに設定すると共に、ラインl1,l4間の距離を54m
m、ラインl2,l3間の距離を46mm、また第１、第２円弧部
26a,26bの半径r1,r2をそれぞれ15mm、そして第１、第２
円弧部26a,26bによるノッチ厚t1,t2をそれぞれ2.60mm,
2.43mmとし、さらに上記荷重FA,FB,FCをそれぞれ10kg f
に設定した状態で行った。そして、このシミュレーショ
ンによっても、上記ラインl1,l2及びラインl3,l4の間に
均一な歪量を示す領域が生成されることが確認された。
なお、第6,7図は本実施例をパラメータを変更して行
ったシミュレーション結果を示すもので、上記シミュレ
ーションに使用したパラメータのうち、ラインl2,l3間
の距離を44mmと、第１、第２円弧部26a,26bによるノッ
チ厚t1,t2をそれぞれ3.20mm,2.93mmと、各荷重FA,FB,FC
の値をそれぞれ15kg fと変更した点が異なっている。こ
のシミュレーション結果によっても、上記ラインl1,l2
及びラインl3,l4の間に均一な歪量を示す領域が生成さ
れることの確認を行うことができた。
ったシミュレーション結果を示すもので、上記シミュレ
ーションに使用したパラメータのうち、ラインl2,l3間
の距離を44mmと、第１、第２円弧部26a,26bによるノッ
チ厚t1,t2をそれぞれ3.20mm,2.93mmと、各荷重FA,FB,FC
の値をそれぞれ15kg fと変更した点が異なっている。こ
のシミュレーション結果によっても、上記ラインl1,l2
及びラインl3,l4の間に均一な歪量を示す領域が生成さ
れることの確認を行うことができた。
次に、第8,9図により本発明の第２の実施例を説明す
る。この実施例においては、第８図に示すように、ロー
ドセル20′の本体を構成する起歪体21′における歪発生
部27a′を形成する切欠26′が、該起歪体21′の端部側
に位置する第１中心O1′を起点とする半径r1′の第１円
弧部26a′と、中央側に位置する第２中心O2′を起点と
する半径r2′の第２円弧部26b′と、両円弧部26a′,26
b′を結ぶ直線部26c′とで構成されている。そして、こ
の実施例においても、上記実施例と同様に、上記第１、
第２円弧部26a′,26b′の半径r1′,r2′がそれぞれ等し
くされていると共に、上記第２中心O2′は、第１中心
O1′よりもビーム部24′の長手方向に向かって距離ｄ′
だけ偏心し、またビーム部24′の表面側に向かって偏心
量δｓ′だけ偏心した位置に設けられている。したがっ
て、この場合においても、上記歪発生部27a′において
は、起歪体21′の端部側に位置する第１円弧部26a′に
対応する部位の方が中央側に位置する第２円弧部26′に
対応する部位よりも上記偏心量δｓ′に相当する分だけ
肉厚が厚くなっている。そして、このような構成とされ
た歪発生部27a′の表面に、上記第１、第２円弧部26
a′,26b′の間に位置してストレインゲージ29′が貼着
されるようになっている。なお、第９図に示すように、
起歪体21′における他の３箇所の歪発生部27b′,28a′,
28b′も同様な構成とされていると共に、各歪発生部27
b′,28a′,28b′の表面にそれぞれストレインゲージ2
9′…29′が貼着されることになる。
る。この実施例においては、第８図に示すように、ロー
ドセル20′の本体を構成する起歪体21′における歪発生
部27a′を形成する切欠26′が、該起歪体21′の端部側
に位置する第１中心O1′を起点とする半径r1′の第１円
弧部26a′と、中央側に位置する第２中心O2′を起点と
する半径r2′の第２円弧部26b′と、両円弧部26a′,26
b′を結ぶ直線部26c′とで構成されている。そして、こ
の実施例においても、上記実施例と同様に、上記第１、
第２円弧部26a′,26b′の半径r1′,r2′がそれぞれ等し
くされていると共に、上記第２中心O2′は、第１中心
O1′よりもビーム部24′の長手方向に向かって距離ｄ′
だけ偏心し、またビーム部24′の表面側に向かって偏心
量δｓ′だけ偏心した位置に設けられている。したがっ
て、この場合においても、上記歪発生部27a′において
は、起歪体21′の端部側に位置する第１円弧部26a′に
対応する部位の方が中央側に位置する第２円弧部26′に
対応する部位よりも上記偏心量δｓ′に相当する分だけ
肉厚が厚くなっている。そして、このような構成とされ
た歪発生部27a′の表面に、上記第１、第２円弧部26
a′,26b′の間に位置してストレインゲージ29′が貼着
されるようになっている。なお、第９図に示すように、
起歪体21′における他の３箇所の歪発生部27b′,28a′,
28b′も同様な構成とされていると共に、各歪発生部27
b′,28a′,28b′の表面にそれぞれストレインゲージ2
9′…29′が貼着されることになる。
この実施例においても、上記実施例と同様なシミュレ
ーションを行った結果、第10,11図に示すように、固定
剛体部22′側に設けられた切欠26′における端部側の第
１円弧部26a′の第１中心O1の位置を示すラインl1′
と、該切欠26′の中央側の第２円弧部26b′の第２中心O
2′の位置を示すラインl2′との間、また可動剛体部2
3′側に設けられた切欠26′における中央側の第２円弧
部26b′の第２中心O2′の位置を示すラインl3′と、該
切欠26′の端部側の第１円弧部26a′の第１中心O1′の
位置を示すラインl4′との間を含む領域に、それぞれ均
一な歪量を示す領域が生成されることが確認された。
ーションを行った結果、第10,11図に示すように、固定
剛体部22′側に設けられた切欠26′における端部側の第
１円弧部26a′の第１中心O1の位置を示すラインl1′
と、該切欠26′の中央側の第２円弧部26b′の第２中心O
2′の位置を示すラインl2′との間、また可動剛体部2
3′側に設けられた切欠26′における中央側の第２円弧
部26b′の第２中心O2′の位置を示すラインl3′と、該
切欠26′の端部側の第１円弧部26a′の第１中心O1′の
位置を示すラインl4′との間を含む領域に、それぞれ均
一な歪量を示す領域が生成されることが確認された。
なお、この場合のシミュレーションは、起歪体21′に
おける固定剛体部22′を秤本体30′へ固定すると共に、
他端の可動剛体部23′にブラケット31′を介して計量皿
32′を固定し、この計量皿32′の中央に6kg fの荷重
FA′を負荷した条件で、起歪体21′の長さ、高さ及び幅
をそれぞれ140mm、60mm、15mmに設定すると共に、ライ
ンl1′,l4′間の距離を62mm、ラインl2′,l3′間の距離
を42mm、また第１、第２円弧部26a′,26b′の半径r1′,
r2′をそれぞれ15mm、そして第１、第２円弧部26a′,26
b′によるノッチ厚t1′,t2′をそれぞれ2.06mm、1.82mm
に設定した状態で行った。
おける固定剛体部22′を秤本体30′へ固定すると共に、
他端の可動剛体部23′にブラケット31′を介して計量皿
32′を固定し、この計量皿32′の中央に6kg fの荷重
FA′を負荷した条件で、起歪体21′の長さ、高さ及び幅
をそれぞれ140mm、60mm、15mmに設定すると共に、ライ
ンl1′,l4′間の距離を62mm、ラインl2′,l3′間の距離
を42mm、また第１、第２円弧部26a′,26b′の半径r1′,
r2′をそれぞれ15mm、そして第１、第２円弧部26a′,26
b′によるノッチ厚t1′,t2′をそれぞれ2.06mm、1.82mm
に設定した状態で行った。
なお、起歪体における歪発生部を形成する切欠を、ビ
ーム部の長手方向に沿って同一線上に中心位置をずらせ
た半径の異なる複数の円弧部で形成することにより、起
歪体の端部側に位置する円弧部に対応する部位を中央側
に位置する円弧部に対応する部位よりも肉厚を厚くする
ようにしてもよく、さらには上記切欠をビーム部の長手
方向に沿って同一線上に中心位置をずらせた半径の異な
る円弧部とその両者間を結ぶ直線部とで構成するように
してもよい。
ーム部の長手方向に沿って同一線上に中心位置をずらせ
た半径の異なる複数の円弧部で形成することにより、起
歪体の端部側に位置する円弧部に対応する部位を中央側
に位置する円弧部に対応する部位よりも肉厚を厚くする
ようにしてもよく、さらには上記切欠をビーム部の長手
方向に沿って同一線上に中心位置をずらせた半径の異な
る円弧部とその両者間を結ぶ直線部とで構成するように
してもよい。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、起歪体の歪発生部にお
ける歪量が均一に変化することになるので、歪検出素子
を設ける位置が若干量ずれたとしてもクリープ特性が大
きく変わることがなく、したがって出来上がった製品間
に品質のバラツキの少ないロードセルが得られることに
なる。しかも、歪検出素子を設ける作業の際に厳密な位
置合せを必要としないことから、この種のロードセルの
量産性が向上するという実益がある。
ける歪量が均一に変化することになるので、歪検出素子
を設ける位置が若干量ずれたとしてもクリープ特性が大
きく変わることがなく、したがって出来上がった製品間
に品質のバラツキの少ないロードセルが得られることに
なる。しかも、歪検出素子を設ける作業の際に厳密な位
置合せを必要としないことから、この種のロードセルの
量産性が向上するという実益がある。
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明の
第１実施例に係るロードセルの全体斜視図、第２図はそ
の要部拡大断面図、第３図（Ａ）図は使用状態を示す概
略平面図、第３（Ｂ）図は同じく概略正面図、第４図は
該実施例の歪分布のシミュレーション結果を示すグラ
フ、第５図はその一部を拡大したグラフ、第６図はパラ
メータを変更して行った歪分布のシミュレーション結果
を示すグラフ、第７図は同じくその一部を拡大したグラ
フ、第８図は本発明の第２の実施例を示す要部拡大断面
図、第９図は使用状態を示す概略正面図、第10図は該実
施例の歪分布のシミュレーション結果を示すグラフ、第
11図はその一部を拡大したグラフである。第12図は従来
例を示す使用状態の概略正面図、第13図はその歪分布特
性を示すグラフ、第14図はストレインゲージの概略平面
図、第15図は第14図をXV−XV線で切断した断面図であ
る。 20……ロードセル、21……起歪体、22,23……剛体部（2
2……固定剛体部、23……可動剛体部）、24,25……ビー
ム部、26……切欠、26a,26b……円弧部（26a……第１円
弧部,26b……第２円弧部）、26c′……直線部、27a,27
b,28a,28b……歪発生部、29……歪検出素子（ストレイ
ンゲージ）。
第１実施例に係るロードセルの全体斜視図、第２図はそ
の要部拡大断面図、第３図（Ａ）図は使用状態を示す概
略平面図、第３（Ｂ）図は同じく概略正面図、第４図は
該実施例の歪分布のシミュレーション結果を示すグラ
フ、第５図はその一部を拡大したグラフ、第６図はパラ
メータを変更して行った歪分布のシミュレーション結果
を示すグラフ、第７図は同じくその一部を拡大したグラ
フ、第８図は本発明の第２の実施例を示す要部拡大断面
図、第９図は使用状態を示す概略正面図、第10図は該実
施例の歪分布のシミュレーション結果を示すグラフ、第
11図はその一部を拡大したグラフである。第12図は従来
例を示す使用状態の概略正面図、第13図はその歪分布特
性を示すグラフ、第14図はストレインゲージの概略平面
図、第15図は第14図をXV−XV線で切断した断面図であ
る。 20……ロードセル、21……起歪体、22,23……剛体部（2
2……固定剛体部、23……可動剛体部）、24,25……ビー
ム部、26……切欠、26a,26b……円弧部（26a……第１円
弧部,26b……第２円弧部）、26c′……直線部、27a,27
b,28a,28b……歪発生部、29……歪検出素子（ストレイ
ンゲージ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 和文 滋賀県栗太郡栗東町下鈎959番地１ 株式 会社石田衡器製作所滋賀工場内 (56)参考文献 特開 昭59−67424（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−29076（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】両端の剛体部と両剛体部の間に平行に架設
された２本のビーム部とを有し、かつこれらのビーム部
に切欠により薄肉とされた歪発生部が２箇所ずつ設けら
れた起歪体を用い、この起歪体における上記各歪発生部
の表面に歪検出素子をそれぞれ設けてなるロードセルで
あって、上記歪発生部をそれぞれ形成する切欠が、ビー
ム部の長手方向に中心位置をずらせた複数の円弧部、も
しくは２つの円弧部とその両者間を結ぶ直線部とで構成
されていると共に、上記各歪検出素子が、各歪発生部の
表面における歪分布が均一になる領域に設けられている
ことを特徴とするロードセル。 - 【請求項２】両端の剛体部と両剛体部の間に平行に架設
された２本のビーム部とを有し、かつこれらのビーム部
に切欠により薄肉とされた歪発生部が２箇所ずつ設けら
れた起歪体を用い、この起歪体における上記各歪発生部
の表面に歪検出素子をそれぞれ設けてなるロードセルで
あって、上記歪発生部をそれぞれ形成する切欠が、ビー
ム部の長手方向に中心位置をずらせた複数の円弧部、も
しくは２つの円弧部とその両者間を結ぶ直線部とで構成
されていると共に、各歪発生部において、起歪体の端部
側に位置する円弧部に対応する部位が中央側に位置する
円弧部に対応する部位より肉厚で厚くされ、かつ上記各
歪検出素子が、各歪発生部の表面における歪分布が均一
になる領域に設けられていることを特徴とするロードセ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28434889A JPH0812101B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | ロードセル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28434889A JPH0812101B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | ロードセル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03144317A JPH03144317A (ja) | 1991-06-19 |
| JPH0812101B2 true JPH0812101B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=17677419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28434889A Expired - Fee Related JPH0812101B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | ロードセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812101B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4667765B2 (ja) * | 2004-05-21 | 2011-04-13 | 株式会社イシダ | 計量機構 |
| JP4919415B2 (ja) * | 2007-03-16 | 2012-04-18 | 株式会社東日製作所 | ひずみゲージ式トルク変換器の製作方法及びひずみゲージ式トルク変換器 |
| JP6084896B2 (ja) * | 2012-05-31 | 2017-02-22 | Ｊｆｅアドバンテック株式会社 | 固体流量計測装置 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP28434889A patent/JPH0812101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03144317A (ja) | 1991-06-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |