JPS60123735A - 荷重検出器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分類・分野〉 開示技術は、物体の重量、又は力を測定する場合に使用
される荷重検出器の技術分野に属する。

く要旨の解説〉 而して、この発明は、起歪体に歪ゲージが一体付設され
、該歪ゲージが増幅回路を介して制打装置に接続されて
いる荷重検出器に関する発明であり、特に、上記起歪体
が溶融石英によって形成され、更に、歪ゲージの材質が
アモルファスシリコンである荷重検出器に係る発明であ
る。

〈従来技術〉 一般に、重量変化に起因する起歪体の比例変形範囲内の
撓み量に基づぎ、該起歪体に付設した歪ゲージを介して
重両変化量を測定するロードセル等の荷重検出器が広く
使用されている。

即ち、第１〜４図に示す様に、荷車検出器１は、計量装
置２の機構中心部として使用される場合が多く、被検出
体としてのｉ１Ｍ１Ｍホッパ重量変化を比例変化範囲で
の起歪体４の撓み量に変換し、該起歪体４に付設された
歪ゲージ５．５・・・の撓み変化による電気抵抗変化を
利用して計量ホッパ３に投入された被測定材料重量を１
広し、制ｉｌｌ装置７によってモータ　８を稼動させて
、該計量ホッパ３を開放する一連の作動の中でも該荷重
検出器１は重要な位置を占めている。

ところで、従来より、上記荷重検出器１は第２図に示す
様にアルミ合金製等の起歪体４を所定の形状に成形し、
該起歪体４の上下両面に、歪ゲージ５を接着手段９によ
って貼付け、起歪体４の上下面に各々２枚貼付けられた
歪ゲージ５によってブリッジ回路を形成させた構成とし
ているものである。

〈従来技術の問題点〉 さりながら、上述従来の荷重検出器１においては、接着
手段９を介して歪ゲージ５を起歪体４に貼付ける際に、
気泡が混入して歪ゲージ５が起歪体４に一体化されず、
測定時に起歪体４が撓んだ場合に、歪ゲージ５が起歪体
４に対して正確に追従動作せず、精度が低下する欠点が
あった。

又、起歪体４、及び、歪ゲージ５が金属で形成されてい
たため、応力、ひずみ特性の中で比例限度内でしか使用
できずレンジが狭いばかりでなく歪ゲージのゲージ感度
も小さく、繰り返し荷重による疲労状態等が外部からは
確認することができないという難点があった。

更に、歪ゲージ５．５・・・を起歪体４に接着するる業
に相当な熟練と複雑な工程を要覆ることに加えて、抵抗
値、及び、感度を向上させる理由がら加工が難しいのに
もかかわらず金属細線を反復蛇行させて長さを稼いで形
成した歪ゲージ５を起歪体４の上下面に付設して、圧縮
側と引張側の両方から測定しなければならず、製造コス
トが高くなるという不利点もあった。

〈発明の目的〉 この発明の目的は上述従来技術に基づく荷重検出器の問
題点を解決すべき技術的課題とし、起歪体に対して確実
に歪ゲージが付設でき、起歪体の測定範囲を広くして歪
ゲージの感度を向上させ各種産業における測定装置利用
分野に益する優れた荷重検出器を提供せんとするもので
ある。

〈発明の構成〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの発
明の構成は、前述問題点を解決するために、荷重を負荷
され荷重量に比例して撓む起歪体を破断点まで比例的に
撓む特性を有する溶融石英によって形成し、該溶融石英
よって形成された起歪体に対してアモルファスシリコン
製の歪ゲージを化学気相成長法（プラズマＣＶＤ法）に
より付設した技術的手段を講じたものである。

〈実施例−構成〉 次に、この発明の１実施例を第１図を援用し、第５図以
下の図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚
、第１〜４図の従来態様と同一部分ついては同一符号を
付して説明するものとする一０第５図に示すのは、この
発明の要旨を成す荷重検出器１′であり、起歪体４′は
溶融石英を型成形や加工成形によって撓みやすい所定形
状にされている。

そして、起歪体４′を形成している溶融石英はその物理
的性質のうち荷重変形特性については金属一般とは非常
に異なり、破断荷重点まで比例限界範囲を有するという
起歪体にとって優れた特性を備えている。

したがって、溶融石英製の起歪体４′を使用した場合に
は、その起歪体４′が外部から見て機械的に破断してい
なければ比例限界範囲内であることになり、使用可能で
あるという確認が行なえる。

一方、歪ゲージ５′は、従来の金属細線に相当する部分
がアモルファスシリコンによって直接起歪体上に付設さ
れている。

而して、アモルファスシリコンは薄膜状として起歪体上
に直接堆積できるため、材料費がかからず、製造が簡単
であり、伸びに対する抵抗の変化が大きいことにより金
属細線を使用した場合のように蛇行させる必要もない。

このように、上記アモルファスシリコン製の歪ゲージ５
′を前記溶融石英によって形成された起歪体４′に付設
させれば、起歪体４′が非導電性であることからアモル
ファスシリコン製の歪ゲージ５′を化学気相成長法によ
って直接堆積できる。

而して、第６図に示す様に起歪体４′の上面に化学気相
成長法によって堆積された４個のアモルファスシリコン
製歪ゲージ５パによって第８図に示すブリッジ回路１０
を形成させておく。

尚、第６図においては、４個の歪ゲージ５′を起歪体４
′の上面に堆積させているが、これは４個の歪ゲージ５
′を一度に堆積させるための配置であって、二度に分け
て行う場合は、歪ゲージ５′を起歪体４′の上下面に堆
積させても良い。

〈実施例−作用〉 上述構成において、被検出体どしての計量ホッパ３に対
して被測定材料が供給されると、増加した重量によって
起歪体４′が撓み、その上面に堆積された各歪ゲージ５
′がそれぞれ引張り、及び、圧縮荷重を受ける。

この際、歪ゲージ５′は起歪体４′の上面に化学気相成
長法によって堆積されているため、接着剤等によって接
着された場合のようにピンホール等もなく、起歪体４′
と共に一体的に撓み起歪体４′に正確に追従し、起歪体
４′の上面側の測定のみでも正確に測定できる。

そして、ブリッジ回路１０は構成づる各歪ゲージ５′の
抵抗値の変化によりその出力端子間に電位差を生ずるた
め、その電位差に基づいて被測定材料重量を検出するこ
とができる。

尚、起歪体４′の熱膨張による電気抵抗変化はブリッジ
回路１０によってキャンセルされるため、その出力電圧
には影響を生じない。

而して、起歪体４′の荷重変形特性は破断点まで比例限
界範囲を有していることにより、外部から確認して破断
していない限り、荷重に対して適性に対応することにな
り極め−Ｃ信頼性が高い。

〈他の実施例〉 尚、この発明の実施態様は上述実施例に限られるもので
ないことは勿論であり、例えば、起歪体に対して付設覆
る４コの歪ゲージとブリッジ回路とを１ユニツトとして
組み込む等種々の態様が採用可能である。

〈発明の効果〉 以上、この発明によれば、基本的に計量装置等の中心部
として機能する荷重検出器の精度をより高く、且つ、耐
久性をより向上させることができる優れた効果が奏され
る。

又、荷重が負荷される起歪体が溶融石英によって形成さ
れているため、破断荷重点まで比例限界範囲を有するこ
とにより、外部から確認して破断していない限りは、起
歪体として充分に機能し、荷重変形状態が外部から確認
できない一般金属製の起歪体に比し極めて信頼性が高い
という優れた効果が奏される。

更に、該起歪体に堆積される歪ゲージの材質がアモルフ
ァスシリコンであることにより、起歪体に対して化学気
相成長させることが可能となり、接着剤等によって付設
していた従来の歪ゲージに比べ起歪体に対する一体性が
向上し、起歪体に正確に追従することによって誤差が少
なくなるという優れた効果が奏される。

又、歪ゲージを化学気相成長法によって起歪体上に直接
堆積さけるので、従来の歪ゲージの貼付作業をなくすこ
とができ、製造の完全自動化と加工のバラツキの減少、
更にはゲージ精度の向上等を図ることができる。

更に又、従来金属細線製の歪ゲージに比べ伸びに対する
抵抗の変化が大きいことにより、荷重検出器としての分
解能を向上させることができ、又、ゲージ細線を蛇行さ
せて付設する必要がなく、化学気相成長によって薄膜状
に堆積できるため、材料費もかからず、製造も容易であ
り、たとえ、化学気相成長が失敗した場合にも起歪体を
損傷させることなくエツチング液等で容易に落とすこと
ができ種々のコストを低減させることができる優れた効
果が奏される。

加えて、溶融石英が非導電体であることにより、該溶融
石英起歪体に歪ゲージや配線パターンを直接添着させて
も電気的に何ら問題とならない利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は計量装置の全体図、第２．３図は従来の荷重検
出器の斜視図と側面図、第４図は歪ゲージの平面図、第
５図以下はこの発明の１実施例を。 示し、第５．６図は荷重検出器の斜視図と側面図、第７
図はアモルファスシリコン製の歪ゲージの平面図、第８
図はブリッジ回路図である。 ３・・・被検出体（計量ホッパ）、 ４′・・・溶融石英製起歪体、 ５′・・・アモルファスシリコン製歪ゲージ、７・・・
制御装置、　１′・・・荷重検出器第１図 第　２ｒｙＪ 第３図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 荷重が負荷される起歪体表面に歪ゲージが一体付設され
   て被測定材料重量に比例した電気信号を出力する荷重検
   出器において、上記起歪体が溶融石英によって形成され
   、更に歪ゲージの材質がアモルファスシリコンであるこ
   とを特徴とづ°る荷重検出器。