JPS6337227A

JPS6337227A - ロ−ドセル

Info

Publication number: JPS6337227A
Application number: JP18111486A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Mori; 哲夫森; Hiroshi Tanaka; 博田中
Original assignee: Teraoka Seiko Co Ltd
Current assignee: Teraoka Seiko Co Ltd
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1988-02-17
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH0715416B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、荷重受体の所定部分に抵抗線歪ゲージを貼設
し、クリープ調整を施した構造のロードセルに関するも
のである。

〔従来技術〕

荷重受体の所定部分に抵抗線歪ゲージを貼設した構造の
ロードセルにおいて、その極めて重要な性能として、ロ
ードセルの出力値が時間経過に対して変化する所謂クリ
ープ特性がある。このクリープ特性が良くないと出力値
が安定しないばかりではなく、他の諸性能、特に器差（
特性）、零復帰、再現性等に大きな影響を与える。従っ
て、ロードセルを高精度、高性能化するためには、該ク
リープ特性を良くすることが必要である。

従来このクリープ特性改善のために用いられる手法の代
表的な方法は、第２図に示すようなフォイル歪ゲージ１
のグリッドの折り返しタブ２，３の長さｄ、、ｄ、を変
えてクリープ性能を改善する手法である。しかしながら
該手法は下記のような欠点があった。

〈１）種々の定格荷重のロードセルの要求に対して、そ
れぞれ適合したクリープ特性を持つ歪ゲージが必要とな
る。

（２）同一定格荷重のロードセルにおいても、設計条件
から荷重受体の形状を変えると、それに適合したクリー
プ特性を有する歪ゲージが必要となる。

（３）同一定格荷重、同一荷重受体のロードセルにおい
ても防湿処理を変えるとそれに適合したクリープ特性を
持つ歪ゲージが必要となる。

また、上記（１）〜（３）に加え更に、（４）上記（１
）〜（３）の如く数多くの歪ゲージが製造される結果、
歪ゲージ選択等の誤認によって不良のロードセルが製造
される恐れがある。

（５）開発に要する労力、開発費、開発日程等にかなり
の損失が生じる。

（６）また、ロードセルの製造数が少ない場合に歪ゲー
ジメーカーが上記ロードセルに適合する歪ゲージを開発
製造する意欲を損ない、制作しても高価な歪ゲージとな
ってロードセルを安価に製造できなくなる。

また、特開昭５５−２９７５６号公報には、予めストレ
ンゲージを接着してビームとの総合特性が負のクリープ
特性になる様に設定し、ストレンゲージを正のクリープ
特性を有する被覆層により覆う様にしたものが記載され
ている。

しかしながらこの方法ではマイナス側にクリープを移行
することができないという欠点がある。

さらに、本出願人は先に上記欠点のないクリープ性能改
善手法を開発し、特許出願（特願昭５９−２７７８００
号）している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、該クリープ特性改善手法においても、下
記のような不具合があった。

（ａ）マイナス側にクリープを移行させるためには、歪
ゲージの下に調整フィルムを設けなければならず、予め
調整フィルムを介在する前のクリープを同種の歪ゲージ
を貼って測定しなければならない。

（ｂ）同種の歪ゲージ中島クリープのバラツキはロット
の違いも考慮すると±０．０３％程の誤差となり、歪ゲ
ージのバラツキによる個々のロードセルのマイナス方向
へのクリープ特性の移行には対処できない。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、既に歪ゲー
ジの貼設された個々のロードセルの出力特性に合わせて
再度歪ゲージを貼り変える等の工程を加えることなく、
歪ゲージが貼設されたままでクリープ性能を調整したロ
ードセルを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明は、荷重受体の所定部
分に抵抗線歪ゲージを貼設した構造のロードセルにおい
て、歪ゲージの受感部上を除く歪ゲージ上の少なくとも
縦方向のいずれかの端部にロードセル出力のクリープ特
性が調整前に比較して負方向に変化するクリープ調整用
層を形成して、ロードセルの正方向のクリープ特性を調
整するようにした。また、前記クリープの調整が過度に
ｍ整された場合、再調整にクリープ特性が正方向になる
様子ゲージの受感部上を主とする歪ゲージ上面にクリー
プ調整用層を形成した。

〔作用〕

ロードセルを上記の如く構成することにより、荷重受体
に歪ゲージを貼設してなるロードセルの歪ゲージ上の端
部にクリープ調整用層を形成するだけで、上記のような
問題がなく極めて容易にクリープ特性を調整することが
可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るロードセルの起歪体の歪ゲージを
貼設した部分を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（
ｂ’）は側面図である。図示するように、歪ゲージ１は
ベース６と、該ベース６上の受感部７ａとターミナル部
７ｂからなるパターン部７と、該パターン部７のターミ
ナル部７ｂに接続されたリードワイヤ４と、該パターン
部７及びリードワイヤ４の上部に形成されたラミネート
８とで構成されている。ロードセルは上記の様に構成さ
れた歪ゲージ１を起歪体１１の薄肉部１１ａの−に部に
接着層５を形成して貼設している。歪ゲージ１の受感部
７ａを除く端部にロードセルの出力のクリープ特性が調
整前に比較して負方向に変化させるクリープ調整用の端
部層９を形成する。また、クリープ特性の微調整のため
に歪ゲージ１の受感部７ａ上を主とする歪ゲージ１の上
面にクリープ調整用の受感部層１０を形成する。端部層
９及び受感部層１０は、例えばエポキシ系の塗料を塗布
して形成する。

次に上記のように構成されたロードセルの動作を説明す
る。歪ゲージ１は、それが貼設された起歪体１１の薄肉
部１１ａの位置により引張力を受けるものと、圧縮力を
うけるものとがある。

先ず、歪ゲージ１に引張力が作用する場合について説明
する。第３図は起歪体１１の薄肉部に引張力がかかる場
合の変形過程を示す概念図で、同図（ａ）は引張力が加
わる前の状態、同図（ｂ）は引張力が加わって変形した
直後の状態、同図（ｃ）は引張力が加わって変形した後
、端部層９がクリープして受感部７ａが復帰する状態を
示す。今、起歪体１１の薄肉部に引張変形が生しると端
部層９は起歪体の変形に追随して延びるが、端部層９は
受感部７ａの端をラミネート８を介して間接的に保持し
ており（ラミネート８が無い歪ゲージ１では、ベース６
を介して受感部７ａの端を保持する）、受感部７ａは端
部層９が無い場合に比較し、更に引張りを縦方向から受
けることになる（第３図（ｂ）の矢印Ｂ参照）。更に、
その端部層９が徐々に応カー歪クリープを生じて伸びる
に従い、上記受感部７ａが縦方向から引張られる端部層
９の影響が薄れ、受感部７ａが縮んで行く（第３図（ｃ
）の矢印Ｃ参照）。従ってホイートストンブリッジの引
張力を受けた歪ゲージ辺の抵抗値が引張力を受ける前の
抵抗値に復帰する方向に（抵抗値が減少する方向）向か
うため、ロードセル出力はマイナスクリープとなる。

次に歪ゲージ１に圧縮力が作用する場合について説明す
る。第４図は起歪体１１の薄肉部に圧縮力がかかる場合
を示す概念図で、同図（ａ）は圧縮力が加わる前の初期
状態、同図（ｂ）は圧縮力が加わって変形した直後状態
、同図（ｃ）は圧縮力が加わって変形した後、端部層９
がクリープして受感部７ａが復帰する状態を示す。

今、起歪体１１の薄肉部に圧縮変形が生じると端部層９
は起歪体の変形に追随して縮むが、端部層９は受感部７
ａの端をラミネート８を介して間接的に押しており（ラ
ミネート８が無い歪ゲージ１では、ベース６を介して受
感部７ａの端を押す）、受感部７ａは端部層９が無い場
合に比較し、更に圧縮力を縦方向から受けることになる
（第４図（ｂ）の矢印り参照）。更にその端部層９が徐
々に応カー歪クリープを生じて縮むに従い、上記受感部
７ａが縦方向から圧縮される端部層９の影響が薄れ、受
感部７ａが伸びて行く（第４図（Ｃ）の矢印Ｅ参照）。

従ってホイートストンブリッジの圧縮力を受けた歪ゲー
ジ辺の抵抗値が圧縮を受ける前の抵抗値に復帰する方向
に（抵抗値が増す方向）に向かうため、ロードセル出力
はマイナスクリープとなる。

上記の如く、ホイートストンブリッジの引張力を受ける
歪ゲージ１及び圧縮力を受ける歪ゲージ１のいずれを取
ってもロードセル出力はマイナスクリープとなる。なお
、ホイートストンブリッジの１枚或いは２枚又は３枚が
アクチブゲージで他がダミー抵抗であっても作用効果は
何ら変わらず所定のマイナス方向へのクリープ特性の移
行が行なえる。従って初期において、プラスクリープの
ロードセルに前記処置を施せば総合的にクリープを零に
することが可能である。

また、前記処置を施してもまだプラスクリープ特性を相
殺しきらない場合は、前記端部層９の厚みを増すか、更
には他の種類のもっと応カー歪クリープを生じやすい材
質の層を形成しても良い。

また、歪ゲージ１の先端部側に分散きせると盛り上がり
が少なく実装上効果的である（第１図（ｂ）の一点鎖線
で囲まれた部分Ｂ参照）。

更に、前記処置を行なう事によってマイナスクリープに
行き過ぎが生じた場合は、受感部７ａの−１；に応カー
歪クリープを生じる層を微調整用として薄く形成してや
れば良い。第１図の受感部層１０は該微調整用の層であ
る。該受感部層１０を形成することにより、行き過ぎた
マイナスクリープを零に近付けることができる。

また、ロードセルは防湿及び防水のためのコーティング
を施したり、或いは密封処置を行なって使用されること
が多い。このように防湿及び防水処理を行なった場合、
防湿及び防水処理を行なう前はクリープの殆ど生じない
理想的なロードセルであっても該防湿及び防水処理を施
すと、殆どの場合プラスクリープが生じる。このような
場合、予め防湿及び防水処理をする事によってどの程度
クリープが動くかを見きわめた上でその分上記処置を施
してクリープ特性を所定量マイナス側にしておき、前記
防湿及び防水処理を施すことにより、マイナス側のクリ
ープ特性を相殺してクリープ特性を略零付近に移行きせ
ることができる。

また、低温、常温、高温で各ロードセルを構成する材料
の個々の物性（例えば、弾性係数や硬度及び応カー歪ク
リープ量）が変化する。そのためロードセルの特性とし
て各温度でのクリープ特性が変化することが普通である
。そして低温になるに伴いラミネート材の硬化によって
ラミネート材の応カー歪クリープの歪ゲージ１に与える
影響（＋クリープ）が相対的に強まり、またベース材、
接着層材の硬化によって受感部７ａの復帰現象（マイナ
スクリープ）が少なくなり、結果としてプラスクリープ
が増大する傾向となり、更に防湿及び防水処理を施す場
合は低温で防湿防水層が硬化し、歪ゲージ１で起歪体１
１に与える影響が強まるため低温でのプラスクリープ傾
向が顕著となる。この時上記端部層９はどのように作用
するかと言えば、低温になるに従い硬化するために、歪
ゲージ１を押さえる影響力が強まり、ロードセルに与え
る影響としては、低温になるに従いマイナスクリープが
増大する。従って、温度に対する物性変化の適切な材料
の端部層９を形成すれば、前記低温に向かうにつれてプ
ラスクリープが増大するロードセル、特に防湿及び防水
処理を施したロードセルに対して温度によるクリープ特
性の変化を良く相殺でき、低温でも高温でもクリープの
生じない優れたロードセルを提供することが可能となる
。第５図及び第６図は、上記処置を施した場合の実験結
果を示す図である。

第５図（ａ）、（ｂ）は、同図（ｃ）に示すように歪ゲ
ージ１の受感部７ａを除く端部にエポキシ系塗料により
厚さ１００μ程度の端部層９（硬化した後の端部層９の
硬度は鉛筆硬度Ｈ）を形成した場合のクリープ特性と零
復帰特性とを示す図である。（ａ）は補正前を示し、（
ｂ）は補正後を示す。図示するように端部層９を形成す
ることにより、クリープ特性及び零復帰特性が大幅に改
善されることが確認できる。

第６図（ａ）、（ｂ）は、同図（ｃ）に示すように歪ゲ
ージ１の受感部７ａを除く端部にエポキシ系塗料により
厚さ１００μ程度の端部層９（硬化した後の端部層９の
硬度は鉛筆硬度で４Ｈ）を形成した場合のクリープ特性
と零復帰特性とを示す図である。（ａ）は補正前を示し
、（ｂ）は補正後を示す。図示するように端部層９を形
成することによりクリープ特性及び零復帰特性が大幅に
改善されることが確認できる。

第５図及び第６図から端部層９の硬度が高い程プラスク
リープをマイナス方向に移行させる作用が大きいことも
確認できる。

第７図はクリープ補正が行き過ぎた場合の再補正の実験
結果を示す図である。同図（ａ）は補正前のクリープ特
性と零復帰特性とを示す。同図（ｂ）は、同図（ｅ）に
示すように歪ゲージ１の受感部７ａから０．５ｍｍの間
隔をおいて、ターミナル部７ｂにエポキシ系塗料により
厚さ１００μ程度の端部層９（硬化した後の端部層９の
硬度は鉛筆硬度で４Ｈ）を形成した場合のクリープ特性
と零復帰特性とを示す図である。図示するように、端部
層９を形成することにより、クリープ特性及び零復帰特
性がマイナス方向に行き過ぎてしまったことが確認でき
る。そこで同図（ｆ）に示すように歪ゲージ１の受感部
７ａに１．５ｍｍ食い込んでエポキシ系塗料により厚さ
１００μ程度の端部層９（硬化した後の端部層９の硬度
は鉛筆硬度で４Ｈ）を形成し、再補正した場合のクリー
プ特性及び零復帰特性とを同図（ｃ）に示ず。図示する
ように受感部７ａに食い込んで端部層９を形成すること
により、マイナス方向に移行し過ぎたクリープ特性及び
零復帰特性を零付近に戻すことができる。

第８図は、第９図に示すロードセルを用いて本発明に係
る上記処置を施した場合の実験結果を示す図である。第
９図に示すロードセルは支持部材１２に一端が支持され
た起歪体１１の薄肉部１１ａ〜ｌｉｄに歪ゲージ１を貼
設した構造のものであり、更に起歪体１１の上面をジル
バラ１３ａ。

１３ｂが形成されたアルミ箔１３で密封することにより
、歪ゲージ１に防湿及び防水処理を施した構造のもので
ある。第８図（ａ）はアルミ箔１３で密封しただけのク
リープ特性を示す図で、同図（ｂ）は更に歪ゲージ１の
端部に端部層９を形成した場合のクリープ特性を示す図
である。図示するように、端部層９を施すことによりク
リープ特性が改善され温度によるクリープのバラツキも
少なくなることが確認できる。

上記端部層９や受感部層１０の形成方法としては、下記
の方法が可能である。

（１）塗料を塗布する。

（２）受感部のみにマスキングして塗料の中に入れる。

（３）薄膜フィルムを接着或いは貼着する。

（４）金属をイオン化して投射するスパッタ、或いは蒸
着又はイオンブレーティング。

また、端部層９及び受感部層１０の材質としては下記の
ものが適する。

（１）エポキシ、ポリミド、シリコン、その他の高分子
化合物又は塗料。

（２）金属箔。

（３）上記（１）　、　（２）の併用又は多層化。

なお、上記実施例においては、端部層をクリープ調整用
としてのみ用いる場合を示したが、該端部層はターミナ
ル、配線部の防湿、防水、絶縁、傷等の保護層や起歪体
の防錆コートを兼ねることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、歪ゲージの受感部
上を除く歪ゲージ上の少なくとも主軸方向のいずれかの
端部にクリープ調整用層を形成する構成としたので下記
に示す等の優れた効果が得られる。

（１）少量多種のロードセルの要求にも労力、開発費、
開発日程をかけずに精度の良いロードセルを安価に供給
できる。

（２）歪ゲージを貼設した後にクリープ調整ができるか
らクリープ調整作業が極めて容易になる。

（３）同種の歪ゲージを貼設したロードセルの個々のク
リープ特性のバラツキにも対処できる。

（４）防湿、防水処理によるクリープ特性の移動を相殺
して調整できる。

（５）温度によって異なるクリープ特性を温度によって
もあまり変化しないものとすることができる。

（６）歪ゲージの端部に負方向に変化するクリープ調整
層又は受感部上に正方向に変化するクリープ調整層を設
けたので、例えば予め一方向のクリープを予想して起歪
体、歪ゲージを設定する必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロードセルの起歪体に歪ゲージを
貼設した部分を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（
ｂ）は側面図、第２図は歪ゲージの構造を示す平面図、
第３図（ａ）、（ｂ）。（ｃ）は起歪体の薄肉部に引張力がかかる場合の変形過
程を示す概念図、第４図は起歪体の薄肉部に圧縮力がか
かる場合の変形過程を示す概念図、第５図及び第６図は
歪ゲージの端部に端部層を形成してクリープ特性及び零
復帰特性を実測した結果を示す図、第７図は端部層の形
成範囲を変えクリープ調整及び再調整を行なった場合の
クリープ特性及び零復帰特性の実測結果を示す図、第８
図はアルミ箔で歪ゲージを密封したロードセルのクリー
プ調整の実測した結果を示す図、第９図は第８図の実測
に用いたロードセルの構造を示す図である。図中、１・・・・歪ゲージ、４・・・・端子、５・・・
・接着層、６・・・・ベース、８・・・・ラミネート、
９・・・・端部層、１０・・・・受感部層、１１・・・
・起歪体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）荷重受体の所定部分に抵抗線歪ゲージを貼設した
構造のロードセルにおいて、前記歪ゲージの受感部上を
除く歪ゲージ上の少なくとも主軸方向のいずれかの端部
にロードセル出力のクリープ特性が調整前に比較して負
方向に変化するクリープ調整用層を形成したことを特徴
とするロードセル。
（２）特許請求の範囲第（１）において、更に微調整の
ためロードセルの出力のクリープ特性が正方向になる様
歪ゲージの受感部上を主とする歪ゲージ上面にクリープ
調整用層を形成したことを特徴とするロードセル。
（３）特許請求の範囲第（１）又は（２）において、コ
ーティング材のクリープ特性を相殺するように予め更に
防湿のためのコーティングを歪ゲージ上に施したことを
特徴とするロードセル。