JPH1164125A - ロードセルおよびその製造方法 - Google Patents
ロードセルおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 起歪体の歪み発生部に電気抵抗線式の歪みゲ
ージを固定してなるロードセル、特に低定格荷重のロー
ドセルとして、クリープ特性がほぼゼロのものを提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 起歪体の歪み発生部に固定される歪みゲ
ージの合成樹脂製のベース部材に含有されるフィラーの
量と、該ベース部材上に蛇行状に配設される金属箔製抵
抗線のタブ比とを適切に設定することにより、低定格荷
重のロードセルとして、クリープ率がほぼゼロのものを
得る。
ージを固定してなるロードセル、特に低定格荷重のロー
ドセルとして、クリープ特性がほぼゼロのものを提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 起歪体の歪み発生部に固定される歪みゲ
ージの合成樹脂製のベース部材に含有されるフィラーの
量と、該ベース部材上に蛇行状に配設される金属箔製抵
抗線のタブ比とを適切に設定することにより、低定格荷
重のロードセルとして、クリープ率がほぼゼロのものを
得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の計量機等に
用いられるロードセルおよびその製造方法に関する。
用いられるロードセルおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、計量機等で用いられるロードセ
ル１は、図５に示すように、固定剛体部２と、可動剛体
部３と、肉厚を薄くした歪み発生部４ａ，４ａ，５ａ，
５ａを有する上下のビーム部４，５とにより中空四角形
状とされた起歪体６を用い、この起歪体６における上記
各歪み発生部４ａ，４ａ，５ａ，５ａにそれぞれ歪みゲ
ージ７…７を貼り付けた構成で、荷重を負荷することに
より、上記可動剛体部３が固定剛体部２に対して相対的
に下方に変位することに伴って各歪み発生部４ａ，４
ａ，５ａ，５ａに圧縮歪みまたは引張り歪みが生じたと
きに、これを歪みゲージ７…７によって検出することに
より、負荷された荷重を測定するようになっている。
ル１は、図５に示すように、固定剛体部２と、可動剛体
部３と、肉厚を薄くした歪み発生部４ａ，４ａ，５ａ，
５ａを有する上下のビーム部４，５とにより中空四角形
状とされた起歪体６を用い、この起歪体６における上記
各歪み発生部４ａ，４ａ，５ａ，５ａにそれぞれ歪みゲ
ージ７…７を貼り付けた構成で、荷重を負荷することに
より、上記可動剛体部３が固定剛体部２に対して相対的
に下方に変位することに伴って各歪み発生部４ａ，４
ａ，５ａ，５ａに圧縮歪みまたは引張り歪みが生じたと
きに、これを歪みゲージ７…７によって検出することに
より、負荷された荷重を測定するようになっている。
【０００３】その場合に、上記歪みゲージ７としては、
例えば特公平８−１２１０１号公報に示されているよう
な電気抵抗線式のものが広く用いられているが、この電
気抵抗線式の歪みゲージ７は、図６に示すように、合成
樹脂製のベース部材８に金属箔製抵抗線９を蛇行状に配
設した構成とされて、上記抵抗線９の両端部にそれぞれ
リード線１０，１０が半田付けにより接続される。そし
て、起歪体６の歪み発生部４ａ，４ａ，５ａ，５ａの表
面に発生する歪みに応じてＸ−Ｘ方向に伸縮することに
より上記抵抗線９の抵抗値が増減し、これを検出するこ
とにより歪みの大きさが検出されるようになっている。
例えば特公平８−１２１０１号公報に示されているよう
な電気抵抗線式のものが広く用いられているが、この電
気抵抗線式の歪みゲージ７は、図６に示すように、合成
樹脂製のベース部材８に金属箔製抵抗線９を蛇行状に配
設した構成とされて、上記抵抗線９の両端部にそれぞれ
リード線１０，１０が半田付けにより接続される。そし
て、起歪体６の歪み発生部４ａ，４ａ，５ａ，５ａの表
面に発生する歪みに応じてＸ−Ｘ方向に伸縮することに
より上記抵抗線９の抵抗値が増減し、これを検出するこ
とにより歪みの大きさが検出されるようになっている。
【０００４】ところで、上記のような構成のロードセル
においては、その構造上、所謂クリープ現象の発生を回
避することができない。このクリープ現象は、一定荷重
を負荷した状態を持続させたときに、負荷した時点から
の時間の経過に伴って出力値が変化する現象をいい、起
歪体、歪みゲージ、これらを接合する接着剤、および歪
みゲージを含む電気回路を保護するコーティング材等に
それぞれ起因する原因が複合して発生する。
においては、その構造上、所謂クリープ現象の発生を回
避することができない。このクリープ現象は、一定荷重
を負荷した状態を持続させたときに、負荷した時点から
の時間の経過に伴って出力値が変化する現象をいい、起
歪体、歪みゲージ、これらを接合する接着剤、および歪
みゲージを含む電気回路を保護するコーティング材等に
それぞれ起因する原因が複合して発生する。
【０００５】そして、このクリープ現象は、定格荷重の
大きな高秤量のロードセルの場合には、時間経過と共に
出力値が減少するマイナスクリープとして、定格荷重の
小さな低秤量のロードセルの場合には、時間経過と共に
出力値が増大するプラスクリープとして現れる傾向があ
るが、いずれの場合にも、このクリープ現象を極力抑制
することが当該ロードセルないし計量機の精度を向上さ
せる上で重要な課題となる。
大きな高秤量のロードセルの場合には、時間経過と共に
出力値が減少するマイナスクリープとして、定格荷重の
小さな低秤量のロードセルの場合には、時間経過と共に
出力値が増大するプラスクリープとして現れる傾向があ
るが、いずれの場合にも、このクリープ現象を極力抑制
することが当該ロードセルないし計量機の精度を向上さ
せる上で重要な課題となる。
【０００６】そこで、従来においては、歪みゲージにお
ける抵抗線の蛇行状パターンにおけるタブ比、即ち、図
６に示す抵抗線９におけるＸ−Ｘ方向に平行な部分の幅
寸法ａに対する蛇行部におけるＸ−Ｘ方向の寸法ｂの倍
率（ｂ／ａ）を調整することによりクリープ特性を調整
することが行われており、起歪体の形状、寸法等や、歪
みゲージにおけるベース部材の材質、厚さ等、さらには
その他の条件を同一に設定して、歪みゲージの抵抗線に
おけるタブ比のみを変化させたときに、タブ比が大きく
なるほどクリープがプラスになるという結果が得られて
いる。
ける抵抗線の蛇行状パターンにおけるタブ比、即ち、図
６に示す抵抗線９におけるＸ−Ｘ方向に平行な部分の幅
寸法ａに対する蛇行部におけるＸ−Ｘ方向の寸法ｂの倍
率（ｂ／ａ）を調整することによりクリープ特性を調整
することが行われており、起歪体の形状、寸法等や、歪
みゲージにおけるベース部材の材質、厚さ等、さらには
その他の条件を同一に設定して、歪みゲージの抵抗線に
おけるタブ比のみを変化させたときに、タブ比が大きく
なるほどクリープがプラスになるという結果が得られて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
に、歪みゲージのタブ比を変化させることによりロード
セルのクリープ特性を調整しようとしても、このタブ比
だけでは調整できる範囲が限られており、前述のよう
に、定格荷重によってクリープ特性が異なるから、広範
囲の定格荷重のロードセルについてクリープ特性を最適
に調整することはできず、また、各定格荷重のロードセ
ル毎に異なるタブ比の歪みゲージを選択して使用するこ
とになるから、多種の歪みゲージを用意する必要が生じ
てコストの上昇を招くことになる。
に、歪みゲージのタブ比を変化させることによりロード
セルのクリープ特性を調整しようとしても、このタブ比
だけでは調整できる範囲が限られており、前述のよう
に、定格荷重によってクリープ特性が異なるから、広範
囲の定格荷重のロードセルについてクリープ特性を最適
に調整することはできず、また、各定格荷重のロードセ
ル毎に異なるタブ比の歪みゲージを選択して使用するこ
とになるから、多種の歪みゲージを用意する必要が生じ
てコストの上昇を招くことになる。
【０００８】特に、歪みゲージの抵抗線は、エッチング
処理により所定のパターンに成形されるので、上記のよ
うにタブ比の異なる多種の歪みゲージを製造しようとす
ると、エッチング時に用いるマスクも多数用意する必要
が生じて生産管理が複雑化し、そのためコストが一層上
昇すると共に、タブ比を細かく設定して各タブ比毎に多
数のマスクを用意しても、オーバーエッチングやアンダ
ーエッチング等のエッチング量のばらつきにより所望の
タブ比が精度よく得られず、そのため、タブ比の調整だ
けでは各定格荷重のロードセル毎にクリープ特性を適切
に調整することが困難であった。特に、定格荷重６ｋｇ
以下の低定格荷重のロードセルについては、この方法で
はクリープ特性をゼロにすることはできなかった。
処理により所定のパターンに成形されるので、上記のよ
うにタブ比の異なる多種の歪みゲージを製造しようとす
ると、エッチング時に用いるマスクも多数用意する必要
が生じて生産管理が複雑化し、そのためコストが一層上
昇すると共に、タブ比を細かく設定して各タブ比毎に多
数のマスクを用意しても、オーバーエッチングやアンダ
ーエッチング等のエッチング量のばらつきにより所望の
タブ比が精度よく得られず、そのため、タブ比の調整だ
けでは各定格荷重のロードセル毎にクリープ特性を適切
に調整することが困難であった。特に、定格荷重６ｋｇ
以下の低定格荷重のロードセルについては、この方法で
はクリープ特性をゼロにすることはできなかった。
【０００９】そこで、本発明の課題の一つは、クリープ
特性がほぼゼロであるロードセル、特にクリープ特性が
ほぼゼロの低定格荷重のロードセルを提供することであ
る。また、本発明の課題の他の一つは、クリープ特性が
ほぼゼロであるロードセルの製造方法を提供することで
ある。
特性がほぼゼロであるロードセル、特にクリープ特性が
ほぼゼロの低定格荷重のロードセルを提供することであ
る。また、本発明の課題の他の一つは、クリープ特性が
ほぼゼロであるロードセルの製造方法を提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
め、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１１】まず、本願の請求項１に記載の発明（以
下、第１発明という）に係るロードセルは、合成樹脂に
少量のフィラーを混合してなるベース部材上に形成され
た金属箔をパターニングすることにより得られる歪みゲ
ージを起歪体の歪み発生部に固定してなる定格荷重６ｋ
ｇ以下でクリープ特性がほぼゼロのロードセルであるこ
とを特徴とする。
下、第１発明という）に係るロードセルは、合成樹脂に
少量のフィラーを混合してなるベース部材上に形成され
た金属箔をパターニングすることにより得られる歪みゲ
ージを起歪体の歪み発生部に固定してなる定格荷重６ｋ
ｇ以下でクリープ特性がほぼゼロのロードセルであるこ
とを特徴とする。
【００１２】また、請求項２に記載の発明（以下、第２
発明という）に係るロードセルは、合成樹脂とフィラー
とからなるベース部材上に形成された金属箔をパターニ
ングすることにより得られる歪みゲージを起歪体の歪み
発生部に固定してなるロードセルであって、上記ベース
部材が、合成樹脂とフィラーとからなる組成物１００ｖ
ｏｌ％に対してフィラーの混合割合を１５ｖｏｌ％以下
として構成されていることを特徴とする。
発明という）に係るロードセルは、合成樹脂とフィラー
とからなるベース部材上に形成された金属箔をパターニ
ングすることにより得られる歪みゲージを起歪体の歪み
発生部に固定してなるロードセルであって、上記ベース
部材が、合成樹脂とフィラーとからなる組成物１００ｖ
ｏｌ％に対してフィラーの混合割合を１５ｖｏｌ％以下
として構成されていることを特徴とする。
【００１３】一方、請求項３に記載の発明（以下、第３
発明という）はロードセルの製造方法に関するもので、
合成樹脂とフィラーとからなるベース部材上に形成され
た金属箔をパターニングすることにより得られる歪みゲ
ージを起歪体の歪み発生部に固定してなるロードセルの
製造方法において、上記ベース部材を構成する合成樹脂
とフィラーの混合割合を調節することにより、ロードセ
ルのクリープ特性をほぼゼロとすることを特徴とする。
発明という）はロードセルの製造方法に関するもので、
合成樹脂とフィラーとからなるベース部材上に形成され
た金属箔をパターニングすることにより得られる歪みゲ
ージを起歪体の歪み発生部に固定してなるロードセルの
製造方法において、上記ベース部材を構成する合成樹脂
とフィラーの混合割合を調節することにより、ロードセ
ルのクリープ特性をほぼゼロとすることを特徴とする。
【００１４】さらに、請求項４に記載の発明（以下、第
４発明という）に係るロードセルの製造方法は、合成樹
脂とフィラーとからなるベース部材上に形成された金属
箔をパターニングすることにより得られる抵抗線が蛇行
状に配設された歪みゲージを起歪体の歪み発生部に固定
してなるロードセルの製造方法において、上記ベース部
材を構成する合成樹脂とフィラーの混合割合と、上記抵
抗線のタブ比とを調節することにより、ロードセルのク
リープ特性をほぼゼロとすることを特徴とする。
４発明という）に係るロードセルの製造方法は、合成樹
脂とフィラーとからなるベース部材上に形成された金属
箔をパターニングすることにより得られる抵抗線が蛇行
状に配設された歪みゲージを起歪体の歪み発生部に固定
してなるロードセルの製造方法において、上記ベース部
材を構成する合成樹脂とフィラーの混合割合と、上記抵
抗線のタブ比とを調節することにより、ロードセルのク
リープ特性をほぼゼロとすることを特徴とする。
【００１５】ここで、上記ベース部材に用いられる合成
樹脂としては、電気絶縁材料として用いられる各種の樹
脂が使用可能であるが、特にポリイミド樹脂が好まし
く、このポリイミド樹脂には、ポリアミド・イミド等の
ポリイミド系樹脂も含まれる。また、上記フィラーとし
ては、電気絶縁材料に用いられるアルミナ、シリカ、窒
化珪素、窒化ホウ素、マイカ等の各種のフィラーが使用
可能である。
樹脂としては、電気絶縁材料として用いられる各種の樹
脂が使用可能であるが、特にポリイミド樹脂が好まし
く、このポリイミド樹脂には、ポリアミド・イミド等の
ポリイミド系樹脂も含まれる。また、上記フィラーとし
ては、電気絶縁材料に用いられるアルミナ、シリカ、窒
化珪素、窒化ホウ素、マイカ等の各種のフィラーが使用
可能である。
【００１６】上記の合成樹脂とフィラーとの配合は、樹
脂のプレポリマー溶液に所定量のフィラー粉末を混合撹
拌して均一に配合することにより行われ、得られた配合
物をシート状に成形しつつ樹脂を加熱硬化することによ
りベース部材が得られる。このベース部材に銅・ニッケ
ル、ニッケル・クロム合金等の金属箔を接着または加熱
状態で圧着し、その後、金属箔をパターニングすること
により歪みゲージが形成される。なお、歪みゲージの表
面は、ブタジエンゴムまたはポリイミド等のポリマーで
コーティングを行ってもよい。
脂のプレポリマー溶液に所定量のフィラー粉末を混合撹
拌して均一に配合することにより行われ、得られた配合
物をシート状に成形しつつ樹脂を加熱硬化することによ
りベース部材が得られる。このベース部材に銅・ニッケ
ル、ニッケル・クロム合金等の金属箔を接着または加熱
状態で圧着し、その後、金属箔をパターニングすること
により歪みゲージが形成される。なお、歪みゲージの表
面は、ブタジエンゴムまたはポリイミド等のポリマーで
コーティングを行ってもよい。
【００１７】ところで、従来から、歪ゲージを構成する
金属と合成樹脂ベース部材との熱膨張係数を合わせるた
め、合成樹脂にフィラーを約２０ｖｏｌ％程度（樹脂と
フィラーとからなる組成物１００ｖｏｌ％に対して）混
合することは行われていたが、本発明者らは、フィラー
量がクリープ特性に関係しているとの驚くべき知見を得
て本発明に到達したもので、特にフィラーの混合を１５
ｖｏｌ％以下、さらに好ましくは１０ｖｏｌ％の少量に
とどめることにより、従来技術では達成できなかった定
格荷重６ｋｇ以下の低定格荷重のロードセルについて、
クリープ率をゼロにすることができた。
金属と合成樹脂ベース部材との熱膨張係数を合わせるた
め、合成樹脂にフィラーを約２０ｖｏｌ％程度（樹脂と
フィラーとからなる組成物１００ｖｏｌ％に対して）混
合することは行われていたが、本発明者らは、フィラー
量がクリープ特性に関係しているとの驚くべき知見を得
て本発明に到達したもので、特にフィラーの混合を１５
ｖｏｌ％以下、さらに好ましくは１０ｖｏｌ％の少量に
とどめることにより、従来技術では達成できなかった定
格荷重６ｋｇ以下の低定格荷重のロードセルについて、
クリープ率をゼロにすることができた。
【００１８】本発明では、クリープ特性がゼロになるよ
うにフィラーの混合量が選択されるが、この混合量は所
望のロードセルの定格荷重に応じて異なり、定格荷重の
小さいロードセルについてクリープ特性をゼロにするた
めには、フィラーの混合量は少なくてよい。
うにフィラーの混合量が選択されるが、この混合量は所
望のロードセルの定格荷重に応じて異なり、定格荷重の
小さいロードセルについてクリープ特性をゼロにするた
めには、フィラーの混合量は少なくてよい。
【００１９】一例を示すと、 定格荷重：３ｋｇ フィラーの混合量：１０ｖｏｌ％ １．５ｋｇ ５ｖｏｌ％ ０．７５ｋｇ ２．５ｖｏｌ％ フィラー量と定格荷重との関係は、用いられる合成樹脂
の種類、フィラーの種類、金属箔の種類等により異な
り、一義的に定めることは困難であるので、個々に応じ
て決めなければならないが、上記のように、本発明にお
けるフィラー量は従来技術におけるフィラー量とは著し
く異なり、非常に少ない量である。
の種類、フィラーの種類、金属箔の種類等により異な
り、一義的に定めることは困難であるので、個々に応じ
て決めなければならないが、上記のように、本発明にお
けるフィラー量は従来技術におけるフィラー量とは著し
く異なり、非常に少ない量である。
【００２０】したがって、本発明では、金属箔と合成樹
脂ベース部材とは熱膨張係数が異なることになるが、金
属箔のパターニングを行う際に、金属箔が圧着されたベ
ース部材を基台等に仮固定または枠にはめた状態で、反
りをなくしてパターニングを行い、その後に基台から外
すことによって、反りの影響を受けることなく歪みゲー
ジを製造することができる。そして、得られた歪みゲー
ジは常法により起歪体に取り付けられる。
脂ベース部材とは熱膨張係数が異なることになるが、金
属箔のパターニングを行う際に、金属箔が圧着されたベ
ース部材を基台等に仮固定または枠にはめた状態で、反
りをなくしてパターニングを行い、その後に基台から外
すことによって、反りの影響を受けることなく歪みゲー
ジを製造することができる。そして、得られた歪みゲー
ジは常法により起歪体に取り付けられる。
【００２１】そして、上記の構成により、本願発明によ
れば次の作用が得られる。
れば次の作用が得られる。
【００２２】まず、第１発明によれば、起歪体の歪み発
生部に歪みゲージを固定してなるロードセルとして、ク
リープ特性がほぼゼロのものが得られることになるが、
その場合におけるクリープ特性の調整が上記ベース部材
に混合するフィラーの量によって行われ、その量を少量
とすることによって、定格荷重が６ｋｇ以下の低定格荷
重のロードセルについて、クリープ特性をほぼゼロとす
ることができる。そして、クリープ特性の調整を、ベー
ス部材の成形時に溶融樹脂素材中へのフィラーの添加量
を異ならせるだけで行うことができるから、定格荷重に
応じてクリープ特性を調整した多種のロードセルを製造
する場合に、生産管理が容易となり、しかも精度よく調
整できることになる。
生部に歪みゲージを固定してなるロードセルとして、ク
リープ特性がほぼゼロのものが得られることになるが、
その場合におけるクリープ特性の調整が上記ベース部材
に混合するフィラーの量によって行われ、その量を少量
とすることによって、定格荷重が６ｋｇ以下の低定格荷
重のロードセルについて、クリープ特性をほぼゼロとす
ることができる。そして、クリープ特性の調整を、ベー
ス部材の成形時に溶融樹脂素材中へのフィラーの添加量
を異ならせるだけで行うことができるから、定格荷重に
応じてクリープ特性を調整した多種のロードセルを製造
する場合に、生産管理が容易となり、しかも精度よく調
整できることになる。
【００２３】また、第２発明によれば、ベース部材を、
合成樹脂とフィラーとからなる組成物１００ｖｏｌ％に
対してフィラーの混合割合を１５ｖｏｌ％以下として構
成したことにより、上記のような低定格荷重のロードセ
ルにおいて、そのクリープ特性をほぼゼロとすることが
可能となる。
合成樹脂とフィラーとからなる組成物１００ｖｏｌ％に
対してフィラーの混合割合を１５ｖｏｌ％以下として構
成したことにより、上記のような低定格荷重のロードセ
ルにおいて、そのクリープ特性をほぼゼロとすることが
可能となる。
【００２４】一方、第３発明に係るロードセルの製造方
法によれば、歪みゲージのベース部材を構成する合成樹
脂とフィラーの混合割合を調節することにより、クリー
プ特性がほぼゼロのロードセルが得られることになる。
法によれば、歪みゲージのベース部材を構成する合成樹
脂とフィラーの混合割合を調節することにより、クリー
プ特性がほぼゼロのロードセルが得られることになる。
【００２５】また、第４発明に係るロードセルの製造方
法によれば、歪みゲージのベース部材を構成する合成樹
脂とフィラーの混合割合と、該ベース部材上に形成され
る蛇行状の金属箔抵抗線のタブ比とを調節することによ
り、クリープ特性がほぼゼロのロードセルが得られるこ
とになる。
法によれば、歪みゲージのベース部材を構成する合成樹
脂とフィラーの混合割合と、該ベース部材上に形成され
る蛇行状の金属箔抵抗線のタブ比とを調節することによ
り、クリープ特性がほぼゼロのロードセルが得られるこ
とになる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例の説明として、主とし
て歪みゲージのベース部材に含有されるフィラーの量と
当該ロードセルのクリープ特性との関係を確認した試験
について説明する。
て歪みゲージのベース部材に含有されるフィラーの量と
当該ロードセルのクリープ特性との関係を確認した試験
について説明する。
【００２７】（１）実施例１ ベース部材の合成樹脂材料としてポリイミドを用い、フ
ィラーとして窒化ホウ素を用いた歪みゲージについて、
次の通り試験を行った。
ィラーとして窒化ホウ素を用いた歪みゲージについて、
次の通り試験を行った。
【００２８】供試品 ポリイミド樹脂９５、９０、８５、８０ｖｏｌ％に、窒
化ホウ素をそれぞれ５、１０、１５、２０ｖｏｌ％（樹
脂とフィラー合わせて１００ｖｏｌ％）配合したシート
状のベース部材を用意し、この上にニッケル・クロムを
主成分とする金属箔を接着固定し、その後、金属箔をパ
ターニングすることにより歪みゲージを作成し、これを
起歪体に貼り付けてなるロードセル（定格荷重１０ｋ
ｇ）を試験に供した。
化ホウ素をそれぞれ５、１０、１５、２０ｖｏｌ％（樹
脂とフィラー合わせて１００ｖｏｌ％）配合したシート
状のベース部材を用意し、この上にニッケル・クロムを
主成分とする金属箔を接着固定し、その後、金属箔をパ
ターニングすることにより歪みゲージを作成し、これを
起歪体に貼り付けてなるロードセル（定格荷重１０ｋ
ｇ）を試験に供した。
【００２９】上記ベース部材は、市販のポリイミドのプ
レポリマー溶液に所定量の窒化ホウ素粉末を添加撹拌し
てポリマー中に均一に配合させた後、厚み２５ミクロン
のシート状に成形し、その後、これを加熱して樹脂を硬
化させることにより作成した。
レポリマー溶液に所定量の窒化ホウ素粉末を添加撹拌し
てポリマー中に均一に配合させた後、厚み２５ミクロン
のシート状に成形し、その後、これを加熱して樹脂を硬
化させることにより作成した。
【００３０】ここで、フィラー配合比が２０ｖｏｌ％の
ものは従来品であって、歪みゲージのベース部材がゲー
ジ箔と同等の熱膨張率を有するようにフィラーを配合し
たものである。そして、フィラー配合比が５、１０およ
び１５ｖｏｌ％のものは、フィラー配合比を少なくした
ときに、クリープ率がどのように変化するかを調べるた
めに用意したものである。なお、歪みゲージにおける抵
抗線のタブ比は３．７４（ａ＝２１．１ミクロン、ｂ＝
７９．０ミクロン）である。
ものは従来品であって、歪みゲージのベース部材がゲー
ジ箔と同等の熱膨張率を有するようにフィラーを配合し
たものである。そして、フィラー配合比が５、１０およ
び１５ｖｏｌ％のものは、フィラー配合比を少なくした
ときに、クリープ率がどのように変化するかを調べるた
めに用意したものである。なお、歪みゲージにおける抵
抗線のタブ比は３．７４（ａ＝２１．１ミクロン、ｂ＝
７９．０ミクロン）である。
【００３１】試験条件 各ロードセルについて、その定格荷重（１０ｋｇ）の負
荷を５分間印加し、その間における出力値の変化量の初
期値に対する割合、即ちクリープ率を求めた。
荷を５分間印加し、その間における出力値の変化量の初
期値に対する割合、即ちクリープ率を求めた。
【００３２】結果 試験の結果は図１に示す通りであって、歪みゲージのベ
ース部材に含有させるフィラーの配合比を従来品より少
なくするに従ってクリープ率が減少し、特に、５ｖｏｌ
％、１０ｖｏｌ％ではマイナスクリープを示し、１５ｖ
ｏｌ％でクリープ率がほぼ０となった。
ース部材に含有させるフィラーの配合比を従来品より少
なくするに従ってクリープ率が減少し、特に、５ｖｏｌ
％、１０ｖｏｌ％ではマイナスクリープを示し、１５ｖ
ｏｌ％でクリープ率がほぼ０となった。
【００３３】なお、フィラー配合比を従来品より少なく
したものは、熱膨張係数がゲージ箔よりも大きくなるの
で、ゲージ箔を接着固定したときにベース部材が反ると
いう問題が生じるが、ゲージ箔を接着固定したものを基
台に仮固定することにより、反りをなくしてゲージパタ
ーンの形成ができるので、実用上の問題がないことが確
認された。なお、ゲージパターンを形成した後に仮固定
を除き、得られた 歪みゲージを起歪体に取り付けるこ
とによりロードセルが得られる。
したものは、熱膨張係数がゲージ箔よりも大きくなるの
で、ゲージ箔を接着固定したときにベース部材が反ると
いう問題が生じるが、ゲージ箔を接着固定したものを基
台に仮固定することにより、反りをなくしてゲージパタ
ーンの形成ができるので、実用上の問題がないことが確
認された。なお、ゲージパターンを形成した後に仮固定
を除き、得られた 歪みゲージを起歪体に取り付けるこ
とによりロードセルが得られる。
【００３４】（２）参考例 上記実施例１に対する参考例として、従来品に対して歪
みゲージの抵抗線のタブ比を変化させたときに、クリー
プ率がどのように変化するかを確認する試験を行った。
みゲージの抵抗線のタブ比を変化させたときに、クリー
プ率がどのように変化するかを確認する試験を行った。
【００３５】供試品 定格荷重が１０ｋｇのロードセルについて、抵抗線のタ
ブ比が３．７４（ａ＝２１．１ミクロン、ｂ＝７９．０
ミクロン）および２．４９（ａ＝１９．５ミクロン、ｂ
＝４８．５ミクロン）の歪みゲージを用いたものを用意
した。ベース部材へのフィラーの配合比はいずれも２０
ｖｏｌ％であり、タブ比３．７４のものが上記実施例１
における従来品に相当する。
ブ比が３．７４（ａ＝２１．１ミクロン、ｂ＝７９．０
ミクロン）および２．４９（ａ＝１９．５ミクロン、ｂ
＝４８．５ミクロン）の歪みゲージを用いたものを用意
した。ベース部材へのフィラーの配合比はいずれも２０
ｖｏｌ％であり、タブ比３．７４のものが上記実施例１
における従来品に相当する。
【００３６】なお、上記実施例１と同様に、ベース部材
の合成樹脂材料はポリイミド樹脂であって、その厚さは
２５ミクロンである。また、含有させたフィラーは窒化
ホウ素の粉末である。
の合成樹脂材料はポリイミド樹脂であって、その厚さは
２５ミクロンである。また、含有させたフィラーは窒化
ホウ素の粉末である。
【００３７】試験条件 実施例１と同じ結果 試験の結果は図２に示す通りであって、従来品よりタブ
比を小さくすることによりクリープ率が小さくなること
が確認されたが、試験を行った範囲では、ゼロクリープ
ないしマイナスクリープには至らなかった。
比を小さくすることによりクリープ率が小さくなること
が確認されたが、試験を行った範囲では、ゼロクリープ
ないしマイナスクリープには至らなかった。
【００３８】（３）実施例２供試品 図１に示す構成を有し、定格荷重が１ｋｇ、２ｋｇ、４
ｋｇ、６ｋｇ、１０ｋｇ、５０ｋｇ、１００ｋｇのロー
ドセルのそれぞれについて、ベース部材へのフィラー配
合比が２０ｖｏｌ％で、抵抗線のタブ比が３．７４（ａ
＝２１．１ミクロン、ｂ＝７９．０ミクロン）の歪みゲ
ージを用いたものと、ベース部材へのフィラー配合比が
１０ｖｏｌ％で、抵抗線のタブ比が２．４９（ａ＝１
９．５ミクロン、ｂ＝４８．５ミクロン）の歪みゲージ
を用いたものとを用意した。
ｋｇ、６ｋｇ、１０ｋｇ、５０ｋｇ、１００ｋｇのロー
ドセルのそれぞれについて、ベース部材へのフィラー配
合比が２０ｖｏｌ％で、抵抗線のタブ比が３．７４（ａ
＝２１．１ミクロン、ｂ＝７９．０ミクロン）の歪みゲ
ージを用いたものと、ベース部材へのフィラー配合比が
１０ｖｏｌ％で、抵抗線のタブ比が２．４９（ａ＝１
９．５ミクロン、ｂ＝４８．５ミクロン）の歪みゲージ
を用いたものとを用意した。
【００３９】ここで、前者の供試品は実施例１における
従来品に相当するものであるが、ここでは、歪みゲージ
の表面がブタジエンゴムでコーティングされた製品を用
いた。また、後者の供試品は実施例品であって、上記従
来品に対し、ベース部材のフィラー配分比および抵抗線
のタブ比をクリープ率が小さく変化するように設定した
ものである。
従来品に相当するものであるが、ここでは、歪みゲージ
の表面がブタジエンゴムでコーティングされた製品を用
いた。また、後者の供試品は実施例品であって、上記従
来品に対し、ベース部材のフィラー配分比および抵抗線
のタブ比をクリープ率が小さく変化するように設定した
ものである。
【００４０】なお、ベース部材の母材、厚さ、フィラー
の材料等は各ロードセルについて共通であり、前記実施
例１と同じである。
の材料等は各ロードセルについて共通であり、前記実施
例１と同じである。
【００４１】試験条件 各ロードセルについて、そのロードセルの定格荷重の負
荷を５分間印加したときのクリープ率を求めた。
荷を５分間印加したときのクリープ率を求めた。
【００４２】結果 試験の結果は図３に示す通りであって、実施例品の場
合、全定格荷重において従来品よりクリープ率が小さく
なることが確認された。特に、図４に拡大して示すよう
に、実施例品では、定格荷重４ｋｇのものと２ｋｇのも
のとの間でクリープの方向がプラスからマイナスに転じ
るから、定格荷重３ｋｇでクリープ率がほぼ０となるロ
ードセルが実現されることが推測される。
合、全定格荷重において従来品よりクリープ率が小さく
なることが確認された。特に、図４に拡大して示すよう
に、実施例品では、定格荷重４ｋｇのものと２ｋｇのも
のとの間でクリープの方向がプラスからマイナスに転じ
るから、定格荷重３ｋｇでクリープ率がほぼ０となるロ
ードセルが実現されることが推測される。
【００４３】また、従来品では、図３に示すように、定
格荷重が５０ｋｇのものと１００ｋｇのものとの間でク
リープの方向がプラスからマイナスに転じ、定格荷重７
０ｋｇで、クリープ率がほぼ０のものが実現されること
が推測される。
格荷重が５０ｋｇのものと１００ｋｇのものとの間でク
リープの方向がプラスからマイナスに転じ、定格荷重７
０ｋｇで、クリープ率がほぼ０のものが実現されること
が推測される。
【００４４】したがって、上記の結果から、ベース部材
へのフィラー配合比を２０ｖｏｌ％から５ｖｏｌ％に減
少させ、抵抗線のタブ比を３．７４から２．４９に小さ
くする範囲で、定格荷重７０ｋｇから１ｋｇまでのロー
ドセルについて、クリープ率をゼロにすることが可能と
なることが推測される。
へのフィラー配合比を２０ｖｏｌ％から５ｖｏｌ％に減
少させ、抵抗線のタブ比を３．７４から２．４９に小さ
くする範囲で、定格荷重７０ｋｇから１ｋｇまでのロー
ドセルについて、クリープ率をゼロにすることが可能と
なることが推測される。
【００４５】
【発明の効果】以上のように、本願の第１発明によれ
ば、起歪体の歪み発生部に、合成樹脂製ベース部材に金
属箔をパターニングすることにより得られる抵抗線を配
設した歪みゲージを固定してなるロードセルとして、ク
リープ特性がほぼゼロのものが得られることになるが、
その場合におけるクリープ特性の調整が上記ベース部材
に混合するフィラーの量によって行われ。その量を少量
とすることにより、定格荷重が６ｋｇ以下の低定格荷重
のロードセルについて、クリープ特性をほぼゼロとする
ことが可能となる。また、クリープ特性の調整を、ベー
ス部材の成形時に溶融樹脂素材中へのフィラーの添加量
を異ならせるだけで行うことができるから、定格荷重に
応じてクリープ特性を調整した多種のロードセルを製造
する場合に、生産管理が容易となり、しかも精度よく調
整できることになる。
ば、起歪体の歪み発生部に、合成樹脂製ベース部材に金
属箔をパターニングすることにより得られる抵抗線を配
設した歪みゲージを固定してなるロードセルとして、ク
リープ特性がほぼゼロのものが得られることになるが、
その場合におけるクリープ特性の調整が上記ベース部材
に混合するフィラーの量によって行われ。その量を少量
とすることにより、定格荷重が６ｋｇ以下の低定格荷重
のロードセルについて、クリープ特性をほぼゼロとする
ことが可能となる。また、クリープ特性の調整を、ベー
ス部材の成形時に溶融樹脂素材中へのフィラーの添加量
を異ならせるだけで行うことができるから、定格荷重に
応じてクリープ特性を調整した多種のロードセルを製造
する場合に、生産管理が容易となり、しかも精度よく調
整できることになる。
【００４６】また、第２発明によれば、ベース部材を、
合成樹脂とフィラーとからなる組成物１００ｖｏｌ％に
対してフィラーの混合割合を１５ｖｏｌ％以下として構
成したことにより、上記のような低定格荷重のロードセ
ルにおいて、そのクリープ特性をほぼゼロとすることが
可能となる。
合成樹脂とフィラーとからなる組成物１００ｖｏｌ％に
対してフィラーの混合割合を１５ｖｏｌ％以下として構
成したことにより、上記のような低定格荷重のロードセ
ルにおいて、そのクリープ特性をほぼゼロとすることが
可能となる。
【００４７】さらに、第３発明に係るロードセルの製造
方法によれば、歪みゲージのベース部材を構成する合成
樹脂とフィラーの混合割合を調節することにより、クリ
ープ特性がほぼゼロのロードセルが得られることにな
る。
方法によれば、歪みゲージのベース部材を構成する合成
樹脂とフィラーの混合割合を調節することにより、クリ
ープ特性がほぼゼロのロードセルが得られることにな
る。
【００４８】また、第４発明に係るロードセルの製造方
法によれば、歪みゲージのベース部材を構成する合成樹
脂とフィラーの混合割合と、該ベース部材上に形成され
る蛇行状の金属箔抵抗線のタブ比とを調節することによ
り、クリープ特性がほぼゼロのロードセルが得られるこ
とになる。
法によれば、歪みゲージのベース部材を構成する合成樹
脂とフィラーの混合割合と、該ベース部材上に形成され
る蛇行状の金属箔抵抗線のタブ比とを調節することによ
り、クリープ特性がほぼゼロのロードセルが得られるこ
とになる。
【図１】 本発明の実施例１のデータを示すグラフであ
る。
る。
【図２】 本発明の参考例のデータを示すグラフであ
る。
る。
【図３】 本発明の実施例２のデータを示すグラフであ
る。
る。
【図４】 図３のグラフの要部を拡大して示すグラフで
ある。
ある。
【図５】 本発明が適用されるロードセルを示す斜視図
である。
である。
【図６】 同ロードセルにおける歪みゲージの拡大図で
ある。
ある。
１ ロードセル ７ 歪みゲージ ８ ベース部材 ９ 抵抗線
フロントページの続き (72)発明者 座間 松雄 秋田県由利郡大内町中田代字板井沢238番 地の１ アルファ・エレクトロニクス株式 会社秋田工場内 (72)発明者 佐々木 直樹 秋田県由利郡大内町中田代字板井沢238番 地の１ アルファ・エレクトロニクス株式 会社秋田工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 合成樹脂に少量のフィラーを混合してな
るベース部材上に形成された金属箔をパターニングする
ことにより得られる歪みゲージを起歪体の歪み発生部に
固定してなる定格荷重６ｋｇ以下でクリープ特性がほぼ
ゼロのロードセル。 - 【請求項２】 合成樹脂とフィラーとからなるベース部
材上に形成された金属箔をパターニングすることにより
得られる歪みゲージを起歪体の歪み発生部に固定してな
るロードセルであって、上記ベース部材が、合成樹脂と
フィラーとからなる組成物１００ｖｏｌ％に対してフィ
ラーの混合割合を１５ｖｏｌ％以下として構成されてい
ることを特徴とするロードセル。 - 【請求項３】 合成樹脂とフィラーとからなるベース部
材上に形成された金属箔をパターニングすることにより
得られる歪みゲージを起歪体の歪み発生部に固定してな
るロードセルの製造方法であって、上記ベース部材を構
成する合成樹脂とフィラーの混合割合を調節することに
より、ロードセルのクリープ特性をほぼゼロとすること
を特徴とするロードセルの製造方法。 - 【請求項４】 合成樹脂とフィラーとからなるベース部
材上に形成された金属箔をパターニングすることにより
得られる抵抗線が蛇行状に配設された歪みゲージを起歪
体の歪み発生部に固定してなるロードセルの製造方法で
あって、上記ベース部材を構成する合成樹脂とフィラー
の混合割合と、上記抵抗線のタブ比とを調節することに
より、ロードセルのクリープ特性をほぼゼロとすること
を特徴とするロードセルの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24214097A JP3998046B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | ロードセルの製造方法およびロードセル |
| DE69820937T DE69820937T2 (de) | 1997-08-22 | 1998-08-19 | Kriechfreier Folien Dehnungsmesstreifen durch Füllstoffanteil und Umkehrstellenverhältnis |
| EP98306625A EP0899551B1 (en) | 1997-08-22 | 1998-08-19 | Zero creep foil strain gauge by filler amount and tab ratio |
| KR1019980034102A KR100535897B1 (ko) | 1997-08-22 | 1998-08-21 | 로드셀및그제조방법 |
| CN98118707A CN1111724C (zh) | 1997-08-22 | 1998-08-24 | 承重盒及其制造方法 |
| US09/974,802 US6684487B2 (en) | 1997-08-22 | 2001-10-12 | Method of producing a load cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24214097A JP3998046B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | ロードセルの製造方法およびロードセル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164125A true JPH1164125A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3998046B2 JP3998046B2 (ja) | 2007-10-24 |
Family
ID=17084916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24214097A Expired - Fee Related JP3998046B2 (ja) | 1997-08-22 | 1997-08-22 | ロードセルの製造方法およびロードセル |
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| Country | Link |
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| US (1) | US6684487B2 (ja) |
| EP (1) | EP0899551B1 (ja) |
| JP (1) | JP3998046B2 (ja) |
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| CN (1) | CN1111724C (ja) |
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| US7961074B2 (en) | 2007-02-02 | 2011-06-14 | Ishida Co., Ltd. | Load cell |
| JPWO2011161917A1 (ja) * | 2010-06-25 | 2013-08-19 | パナソニック株式会社 | 加速度センサ |
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| USD946432S1 (en) | 2019-10-15 | 2022-03-22 | FUTEK Advanced Sensor Technology | Guide jacket force sensor |
| US11639879B2 (en) | 2019-10-15 | 2023-05-02 | FUTEK Advanced Sensor Technology | Linear force sensor and method of use |
| CN115030942B (zh) * | 2022-06-08 | 2023-08-18 | 深圳市力合鑫源智能技术有限公司 | 导热膜基底金属电阻应变计及其制备方法 |
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| US4325048A (en) * | 1980-02-29 | 1982-04-13 | Gould Inc. | Deformable flexure element for strain gage transducer and method of manufacture |
| EP0053337B1 (en) * | 1980-11-29 | 1987-05-20 | Tokyo Electric Co., Ltd. | Load cell and method of manufacturing the same |
| JPS58142206A (ja) * | 1982-02-18 | 1983-08-24 | Tokyo Electric Co Ltd | 歪センサ |
| JP2734009B2 (ja) * | 1988-10-06 | 1998-03-30 | 日本電気株式会社 | 電圧変換回路 |
| JPH02150537U (ja) | 1989-05-24 | 1990-12-26 | ||
| US5031463A (en) | 1990-03-20 | 1991-07-16 | Sensortronics, Inc. | Load cell output correction circuitry |
| JPH0438402A (ja) | 1990-06-02 | 1992-02-07 | Kyowa Electron Instr Co Ltd | ひずみゲージとその製造方法 |
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| JPH0812101A (ja) | 1994-07-04 | 1996-01-16 | Canon Inc | シート給送装置及び画像形成装置 |
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1997
- 1997-08-22 JP JP24214097A patent/JP3998046B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-08-19 DE DE69820937T patent/DE69820937T2/de not_active Expired - Lifetime
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- 1998-08-21 KR KR1019980034102A patent/KR100535897B1/ko not_active Expired - Fee Related
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- 2001-10-12 US US09/974,802 patent/US6684487B2/en not_active Expired - Fee Related
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