JPS6016562B2 - 集積型屈曲梁ロ−ドセル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は力又は力による歪を電気抵抗により測定する時
受感体の熱膨張により誘起される力や抵抗体の温度によ
る抵抗変化により、力の正確な測定に誤差を起す傾向が
あるのを電気の集積回路の原理を用いて除去するに関す
。

周知のように集積回路ＩＣは増中度の高い微小トランジ
スタを微少空間に集積するので、同一条件で製作可能で
、従って同一寸度で同一性能にすることが出来て最も多
く用いられる差動増中用の対のトランジスタが完全に同
一に作製せられ、高感度性能となる上に自己発熱や周囲
温度による温度の作用を差動により除去することにより
温度依存性の強い半導体を用いても温度誤差の少ない増
中器を作り近代技術革新を可能にしたものである。

力の測定に用いる歪ゲージロードセルは増中作用はない
が歪を正確に電気抵抗変化に変換するために常に対照な
電橋回路とし無負荷又は風袋負荷の時に出力を零にする
ように平衡させ差動測定を行う点は上述の集積回路の差
動増中器と同一であり、又検出に抵抗変化を用いるので
温度依存性が大きいことも集積回路と同じである。

そこで本発明では屈曲梁受感体上の起歪部となる両端の
貫通孔の間隔を縮め、その頂底と梁の片側とを覆うこと
の出来る１枚のベースの４隅に該孔に合せ歪ゲージを貼
り各種補償校正抵抗とを加え、従来個別ゲージを個別ベ
ース上に形成したのを改ため１枚のベースに霞橋を接続
完結したゲージ電辞喬ベースを歪ゲージを該孔に合せて
接着し、その外周表面を絶縁したな良導体薄膜にて包っ
み内部の温度の均一化を図り温度誤差の少ない集積型ロ
ードセルを提供するものである。

これによって雷橋各辺の温度誤差は集積回路差動増中器
と同様に相殺されて正しい力の測定を行うことができる
。以下図面により本発明の好ましい実施例を説明する。

第１図１０は従来屡々用いられた平行ビーム屈曲モーメ
ント型力測定器でビームの両側に２つの円孔１２，１４
を設け両者を平行辺の溝１６で接続し１２，１４の上下
表面上に夫々歪ゲージＸ′，Ｘ″とＹ′，Ｙ″を接着し
図のような荷重を加えるとＸ′，Ｙ″が引張りでＸ′′
，Ｙ′は圧縮となるので夫々２図のような亀封葱を作る
時、歪による抵抗変化は和となり不平衡電圧として増中
された出力となる。

この時Ｘ′，Ｘ″間に温度変化があっても各変化に差が
なければ平衡電圧としては出力には現われず、誤差にな
らないがＸ′，Ｘ″温度に差があると抵抗差ができ誤差
となる。Ｙ′，Ｙ″も同機であり×とＹ間に温度差があ
っても同様でこれまでこの誤差を補正するのに苦心を払
って来たものである。本発明は電気の集積回路の原理を
用いて歪ゲージを第３図に示すように溝１６の長さを感
度を犠牲にしても縮め反対極性の起歪部を近ずけその上
に置くべき各歪ゲージを同一ベース上に配置可能にした
受感部の形として個別ゲージの温度差を少なくする設計
とする。更に従来ゲージの製作には個別のゲージＸ′，
Ｘ′′，Ｙ，Ｙ′を夫々個別のベース上に接着したもの
を起歪部１８′，１８″，２０′，２０″上に接着した
後温度補償２４を経てロードセルの端子より接続線でロ
ードセル外の前層増中回路などで第２図のように電橋の
零平衡２６などの補償抵抗を加えて竜橋を完結した後、
鮫正抵抗３０、入力電圧補償３２などの抵抗を加えて電
橋とした。

こうした在来の方法ではゲージ抵抗自身や超歪部の温度
差が考慮されていないので抵抗が既に異なる上に各種補
償抵抗は夫々ゲージと離れ異なる温度にさらされるので
夫々異なる温度で異なる抵抗となり温度誤差を生ずるの
みかその為に電橋の雰平衡まで狂わし二重の誤差を発生
する。そこで本発明では起歪部１８′，１８″を同一温
度になる様感度を犠牲にしても近接するよう設計し４つ
のゲージ抵抗、温度補償２４、零平衡補償２６、ヤング
率補償２８、校正抵抗３０、入力電圧補償３２等を総べ
て同一温度変化を受るように同一ベース上に置き霞橋に
接続完結し接着したゲージ電橋ベースを該起歪部１８′
，１８″に各歪ゲージを合せ接着可能にし入出力線３４
′，３４″，３６′，３６″と鮫正抵抗端子線３８など
の最小必要のみをロードセル外に引き出す。

更にこの回路の上に絶縁膜を置きその上に熱伝導の良好
な銅又はアルミ箔４０を１枚以上広く重ね、各回路部分
が受感部の温度に近い一様な温度になるように接着する
。こうして作製したロードセル内部に最近は不活性ガス
を密封し腐勉を防止するのが普通である。但し上記温度
を均一にする金属箔はベース上に霜橋完成した素子上に
被覆するか、素子を受感部に援着後に行うかの順序は自
由である。以上は一例として平行ビーム曲げモーメント
型を示したが平行ビームに限るものではなく柱状受感部
引張圧縮ロードセルにも同様に応用可能である。上述の
ように本発明は歪ゲージ軍討議を同じベース上に構成し
、各種補償抵抗を加えて露橋として完全に平衡さして富
む喬感度をあげた上更に温度を一様にする熱良導体で被
覆する方法を用いて各部を均一温度にし温度誤差と温度
不均一の為に生じる霞む喬平衡誤差などを集積回路の原
理を用いて除去するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は在釆の平行ビーム型ロードセル側面図。 第２図はそのロードセル外歪ゲージ電橋回路。第３図は
本発明のロードセル側面図。第４図は１枚のベース上に
接着せられたゲージに近接して所要の抵抗を付加して完
結された電橋とそれを被覆する灼熱体（但し、均熱体は
内部を示すため点線のみにて位置と大きさを示す）。図
中、１０・・…・ロードセル、１２，１４……円孔、１
６・・・・・・平行線、Ｘ′，Ｘ″，Ｙ′，Ｙ″・…・
・歪ゲージ、１８′，１８″，２０′，２０″・・・・
・・起歪部、２２・・・・・・ベース、２４・・・・・
・温度補償抵抗、２６・・．・・・０平衡補償抵抗、２
８・・・・・・ヤング率補償抵抗、３０・・・・・・鮫
正抵抗、３２・・・・・・入力電圧調整抵抗、３４′，
３４″・・・・・・入力線、３６′，３６″・・・…出
力線、３８・・・…鮫正抵抗端子線、４０・・・・・・
熱良導体。 第１図 第３図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 屈曲梁受感体上の起歪部となる両端の貫通孔の間隔
   を孔の１部が重さなるまで縮め、その頂底と梁の片側と
   を覆うことの出来る１枚のベースの４隅に該孔に合せ歪
   ゲージを貼り、各種補償校正抵抗を加え、電橋に接続完
   結したゲージ電橋ベースを歪ゲージを該孔に合せて接着
   し、その外周表面を絶縁した熱良導体にて包つみ内部を
   一様温度化してなる集積型屈曲梁ロードセル。