CN203732140U - 变形元件、测压元件及重量测定装置 - Google Patents

Abstract

一种变形元件、测压元件及重量测定装置，该变形元件包括：载荷承受部，载荷施加于该载荷承受部上；受支承部，该受支承部由支承件支承；和变形部分，该变形部分连接于所述载荷承受部和所述受支承部，该变形部分附着有应变片。所述载荷承受部、所述受支承部和所述变形部分包括位于相同平面上的表面。所述变形部分的厚度小于所述载荷承受部的厚度和所述受支承部的厚度。所述变形部分在与所述平面相反的一侧上形成有凹部，该凹部位于所述载荷承受部和所述受支承部之间。

Description

变形元件、测压元件及重量测定装置

技术领域

本实用新型涉及用于测定重量的测压元件（load cell）中且传递至其上的载荷而产生变形的变形元件（flexure element）、包括所述变形元件的测压元件以及包括所述测压元件的重量测定装置。

背景技术

例如像体重计一样的重量测定装置，包括至少一个传递施加于平台上的载荷的测压元件。测压元件包括随载荷的施加而产生变形的变形元件和多个附着于变形元件上的应变片（strain gauges）。专利文献1中公开了这种变形元件。

专利文献2公开了一种变形元件，该变形元件包括第一端部、第二端部和设于第一端部和第二端部之间的变形部，其中变形部的厚度小于第一端部和第二端部的厚度。载荷施加于第一端部，而第二端部由支承件来支承。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:JP-B-2977278

专利文献2:JP-A-2008-309578

然而，专利文献2公开的变形元件中，变形部的上侧和下侧中的每一个上各自形成有凹部。因此，由于需要在两侧形成凹部，该变形元件的生产成本较高。

实用新型内容

因此，本实用新型提供了一种生产成本较低的变形元件、包括该变形元件的测压元件以及包括该测压元件的重量测定装置。

根据本实用新型的变形元件包括：载荷承受部（load-applied part），载荷施加于该载荷承受部上；受支承部（supported part），该受支承部由支承件支承；和变形部分（flexure part），该变形部分连接于所述载荷承受部和所述受支承部，该变形部分附着有应变片。所述载荷承受部、所述受支承部和所述变形部分包括位于相同平面上的表面。所述变形部分的厚度小于所述载荷承受部的厚度和所述受支承部的厚度。所述变形部分在与所述平面相反的一侧上形成有凹部，该凹部位于所述载荷承受部和所述受支承部之间。

本实用新型中，所述载荷承受部、所述受支承部和所述变形部分包括位于相同平面上的表面。所述凹部形成于所述变形部分的与所述平面相反的一侧上，位于所述载荷承受部和所述受支承部之间，并且对应于所述变形部分。因此，所述凹部形成于所述变形元件的一个侧面上，从而减小变形部分的厚度而使得所述变形部分的厚度小于所述载荷承受部的厚度和所述受支承部分的厚度。当凹部仅形成于变形元件的一个侧面上时，该变形元件的生产成本可低于凹部形成于变形元件的两个侧面的结构的生产成本。通过减小变形部分的厚度，而使变形部分的厚度小于其他部分的厚度，能够减小变形部分的截面二次力矩，变形部分能够更容易随载荷的施加而变形。因此，当多个应变片附着于以维持应变片之间的间隔这种方式形成的变形部分时，多个应变片之间的位置差异将不会明显影响测定精度，从而得到更高精度的重量测定。进一步地，通过在变形部分设凹部，以及通过减小变形部分的厚度而使变形部分的厚度小于其他部分的厚度，能够减小包括该变形元件的测压元件的厚度。

根据本实用新型的变形元件可为关于对称轴的轴对称形状，其中所述变形部分设于该变形元件的中央、沿与所述对称轴的延伸方向相同的方向延伸并且包括第一端部和第二端部。所述变形元件还包括：两个第一臂部，该两个第一臂部平行于所述对称轴延伸；第一连接部，该第一连接部沿横穿所述对称轴的方向延伸，并且连接于所述第一臂部和所述变形部分的所述第一端部；两个第二臂部，该第二臂部设置为比所述第一臂部更接近所述变形部分，并且平行于所述对称轴延伸；以及，第二连接部，该第二连接部沿横穿所述对称轴的方向延伸，并且连接于所述第二臂部和所述变形部分的所述第二端部。在包括所述两个第一臂部和所述第一连接部的组件和包括所述两个第二臂部和所述第二连接部的组件中，其中一者为所述载荷承受部，另一者为所述受支承部。所述凹部仅形成于所述变形部分的具有复杂形状的一侧上。因此，所述变形元件的生产成本可低于凹部形成于变形元件的两个侧面的结构的生产成本。

优选地，所述变形元件由粉末冶金制成。这种情况下，所述变形元件的尺寸可减小同时可确保机械强度。进一步地，因为所述变形元件的厚度和宽度的尺寸精度高，从而能够提高测压元件的重量测定精度。所述变形元件可通过压力成型和烧结金属粉末而获得，或者可通过金属射出成型（metalinjection molding）而获得。换句话说，粉末冶金的方法可以是压力成型和烧结金属粉末，或者是金属射出成型。在粉末冶金中，当对成型的金属粉末压块（metallic powder compact）进行烧结时，将一块压力成型的金属粉末压块放置在平板（flat plane）上。因本实用新型中仅在所述变形部分的一侧上形成有所述凹部，金属粉末块（即变形元件的材料），能够以所述载荷承受部、受支承部和变形部分的与所述凹部相反一侧的表面与所述平板接触的方式放置。如果金属粉末块与所述平板之间有间隙，变形元件将会产生不需要的变形。然而，如果金属粉末块以所述载荷承受部、受支承部和变形部分的与所述凹部相反一侧的表面与所述平板接触的方式放置，其可以防止变形元件产生不需要的变形，该变形可能因烧结而产生。

优选地，所述凹部包括靠近所述载荷承受部的第一倾斜面和靠近所述受支承部的第二倾斜面，所述第一倾斜面倾斜为使得越靠近所述载荷承受部，就越远离所述平面，并且所述第二倾斜面倾斜为使得越靠近所述受支承部，就越远离所述平面。通过在所述凹部内设置如此的第一倾斜面和第二倾斜面，所述变形元件具有随载荷的施加而产生应变变化较小的部分（对应所述第一倾斜面和所述第二倾斜面的部分）。通过将应变片设置于所述部分，能够减小由所述应变片的位置的误差产生的测定误差。

所述载荷承受部可包括设置于与所述平面相反的一侧上的加强筋，且所述受支承部可包括设置于与所述平面相反的一侧上的加强筋。这些加强筋能够提高所述载荷承受部和所述受支承部的变形刚度。

根据本实用新型的测压元件，该测压元件包括上述的变形元件以及应变片，该应变片附着于所述变形元件的所述变形部分，并且该应变片响应于所述变形部分的变形产生信号。

本实用新型的测压元件还包括连接于所述应变片的外部缆线。各个所述应变片可设置于柔性基板上，该柔性基板包括连接所述应变片的线路，并且各个所述应变片可位于所述变形部分上。所述柔性基板从所述变形部分向所述载荷承受部或所述受支承部延伸。各个所述柔性基板内的所述线路可连接于位于所述载荷承受部或所述受支承部处于所述载荷承受部或所述受支承部的厚度范围内的部分上的所述外部缆线中的任意一根。在这种情况下，各个柔性基板内的所述线路连接于位于所述载荷承受部或所述受支承部处于所述载荷承受部或所述受支承部的厚度范围内的部分的所述外部缆线中的一根。因此，所述线路与所述缆线的电连接部不会沿厚度方向从所述载荷承受部或所述受支承部突出来。因此，所述测压元件可以更薄。

并且其中各个所述柔性基板内的所述线路连接于位于所述载荷承受部或所述受支承部处于所述载荷承受部或所述受支承部的厚度范围内的部分上的所述外部缆线中的任意一根。

根据本实用新型的重量测定装置包括上述的测压元件和平台（platform），该平台用于将载荷传递给变形元件的载荷承受部。

附图说明

下面，将结合附图对本实用新型的多种实施方式进行描述。图中：

图1是从斜上方观察本实用新型第一种实施方式的重量测定装置的立体图；

图2是从斜下方观察图1的重量测定装置的立体图；

图3是图1的重量测定装置的俯视图；

图4是图1的重量测定装置内测压元件的俯视图；

图5是图4的测压元件的仰视图；

图6是图4的测压元件的主视图；

图7是所述测压元件的分解立体图；

图8是从斜下方观察所述测压元件内的变形元件的立体图；

图9是所述变形元件的仰视图；

图10是所述变形元件的俯视图；

图11是安装有连接桥的所述变形元件的立体图；

图12是所述连接桥的立体图；

图13是所述连接桥的剖视图；

图14是所述测压元件的支脚的剖视图；

图15是所述测压元件的剖视图；

图16是沿图3中的线XVI-XVI所截的剖视图；

图17是显示用第一种实施方式的变形元件和用对比例的变形元件进行重量测定时的应变分布的图表；

图18是制造中的第一种实施方式的变形元件的剖视图；

图19是制造中的另一种变形元件的剖视图；

图20是从斜下方观察本实用新型第二种实施方式的变形元件的立体图；

图21是从斜下方观察本实用新型第三种实施方式的变形元件的立体图；

图22是从斜下方观察本实用新型第四种实施方式的变形元件的立体图；

图23是从斜下方观察本实用新型第五种实施方式的变形元件的立体图；

图24是第五种实施方式的变形元件的仰视图；

图25是沿图23和图24中的线XXV-XXV所截的剖视图；

图26是显示用第一种实施方式的变形元件和用第五种实施方式的变形元件进行重量测定时的应变分布的图表；

图27是显示重量测定时第一种实施方式的变形元件内产生的应力的分布的图表；图28是显示重量测定时第五种实施方式的变形元件内产生的应力的分布的图表；

图29是显示用第一种实施方式的变形元件和用第五种实施方式的变形元件进行重量测定时应变片的位置与测定误差之间的关系的图表；

图30是显示第一种实施方式的变形元件和第五种实施方式的变形元件中应变片的位置与应变片的输出之间的关系的图表；

图31是第一种实施方式中具有外部缆线的变形元件的立体图；

图32是作为第一种实施方式的一种变化形式的具有外部缆线的变形元件的立体图；

图33是作为第一种实施方式的另一种变化形式的具有外部缆线的变形元件的立体图；

图34是作为第一种实施方式的另一种变化形式的具有外部缆线的变形元件的立体图；

图35是作为第一种实施方式的另一种变化形式的具有外部缆线的变形元件的立体图；

图36是作为第一种实施方式的另一种变化形式的具有外部缆线的变形元件的立体图；

图37是作为第一种实施方式的另一种变化形式的具有外部缆线的变形元件的立体图；

图38是作为第一种实施方式另一种变化形式的具有外部缆线的变形元件的立体图；

图39是所述连接桥的一种变化形式的立体图；

图40是图39的连接桥的剖视图。

参考标记说明

11：壳体；12：平台；13：内侧罩；14：外侧罩；15：基座；16：支腿；17：电源开关；19：操作单元；20：操作箱；21、22：手柄；23：显示器；24、25：操作按钮；27：容纳空间；28：基板；29：缆线；32：载荷传递部件；34：测压元件；36：变形元件；38：应变片；40：连接桥；42：支脚加强件；42a：通孔；44：两面带粘性的胶带；44a：通孔；47、48：铆钉；50：胶带；55：安装台；56：材料块；58：材料块；60：柔性基板；62：内部线路；64：电连接部；160：圆筒部分；162：圆板部分；164：通孔；321：上壁；322：突出部；324：盖帽；361：变形部分；361a：第一端部；361b：第二端部；362：第一臂部（载荷承受部）；363：第一连接部（载荷承受部）；363：第二臂部（受支承部）；365：第二连接部（受支承部）；361U、362U、363U、364U、365U：上表面；361L、362L、363L、364L、365L：下表面；368：标记；366：第一通孔；367：第二通孔；369：槽；370：凹部；370A：凹部；371：第一倾斜面；372：第二倾斜面；373：中央水平面；375、376：端部水平面；390、392：加强筋（厚度较大的部分）；396：凹部；397：凹部；402：中央部分；404：端部；403：凸台；405：通孔；406：通孔；FL：地板。

具体实施方式

第一种实施方式

图1和图2显示了本实用新型的第一种实施方式的重量测定装置。重量测定装置1是用于测量人体重量的体重计，也是测定人体身体组成（如身体脂肪率）的身体组成计。重量测定装置1包括壳体11，壳体11包括平台（platform）12和固定于平台12的基座15。如图1所示，平台12包括在重量测定时沿水平方向扩展的大体平坦的上表面。人体站立于平台12的上表面上。即，物体放置于平台12上，物体的载荷施加于平台12上。

如图2所示，基座15大体为矩形，其可由刚性材料（如不锈钢或者树脂等）制成。基座15的底表面的四角设置有支脚16。当进行重量测定时，使这些支脚16与地板接触。支脚16与地板之间也可以插入其他部件。每个支脚16既作为支承重量测定装置1的支承件使用，又作为后述测压元件的支脚使用。当进行重量测定时，包括有平台12和基座15的整个壳体11根据平台12上的重量而相对于由地板支承的支脚16改变位置。

壳体11上安装有启动重量测定装置1的电源开关17，电源开关17从平台12的侧面突出。由于重量测定装置1作为身体组成计使用，如图1所示，在平台12的上表面上设置有多个电极板18。这些电极板18用于测定受试者的生物阻抗。受试者站立于平台12上且双脚踩在这些电极板18上。

图3为重量测定装置1的俯视图，图3中未示出电极板18。如图3所示，平台12包括由刚性金属材料（如钢铁）制成的盒状内侧罩13和设置于内侧罩13外侧的由树脂制成的外侧罩14。外侧罩14作为平台12的外壳使用，同时使由金属制成的内侧罩13与电极板18绝缘。

重量测定装置1包括操作单元19。操作单元19通过缆线（图中未示出）与壳体11连接。操作单元19包括中央的操作箱20和从操作箱20两侧延伸出的手柄21、22。操作箱20上设置有显示受试者的重量以及身体组成的显示器23和操作按钮24、25。各手柄21、22上设置有用于测定受试者的生物阻抗的电极。站立于平台12上的受试者双手握住这些电极。本实施方式的重量测定装置1虽然也能够作为身体组成计使用，但当本实施方式用于重量测定时，是不需要电极板18以及操作单元19的。

如图3所示，平台12的内侧罩13和与平台12连接的基座15共同限定容纳空间27。该容纳空间27的内部设置有四个用于测定重量的测压元件34。但是，如图2所示，测压元件34的支脚16从基座15向下突出。

容纳空间27的内部设置有基板28，该基板28上安装有处理从测压元件34的应变片得到的信号的处理回路。基板28和应变片通过缆线29连接。基板28上的处理回路能够基于从测压元件34的应变片得到的信号，来计算受试者的重量。另外，基板28上的处理回路分别与平台12上的电极板18和操作单元19的电极电连接，基于受试者的重量以及各处的生物阻抗的变化，来计算受试者的身体组成。上述计算出来的重量以及身体组成显示于显示器23上。

如图4至图6所示，各测压元件34包括因从平台12传递的载荷而产生变形的变形元件36、附着于变形元件36上的多个应变片38和支承变形元件36的支脚16。更准确地说，如图7的测压元件的分解立体图所示，测压元件34包括变形元件36、支承变形元件36的连接桥40、支承连接桥40的支脚16和加强支脚16的支脚加强件42。如图4所示，为应变片38提供电源的缆线（外部缆线）29通过胶带50粘附于变形元件36。

如图8至图9所示，变形元件36为具有轴对称形状的单一部件。变形元件36由高刚度材料如碳素工具钢制成。变形元件36包括设置于中央的变形部分361、两个第一臂部362、两个第二臂部364、连接变形部分361与第一臂部362的第一连接部363以及连接变形部分361与第二臂部364的第二连接部365。

变形部分361为沿与变形元件36的对称轴Ax的延伸方向相同的方向延伸，且具有第一端部361a和第二端部361b的矩形部分。变形部分361为由于平台12传递的载荷而产生最多变形的部分。变形部分361安装有应变片38（参照图4）。变形部分361的上表面设置有标记368以作为附着的应变片38的参考。

两个第一臂部362沿与变形元件36对称轴Ax平行的方向延伸。第一连接部363沿垂直地横穿变形元件36对称轴Ax的方向延伸，并连接变形部分361的第一端部361a和两侧的第一臂部362。

两个第二臂部364设置为比第一臂部362更接近变形部分361，并沿与变形元件36对称轴Ax平行的方向延伸。第二连接部365沿垂直地横穿变形元件36对称轴Ax的方向延伸，并连接变形部分361的第二端部361b和两侧的第二臂部364。

各第一臂部362的一个端部形成为半圆形，该端部上形成有圆形的第一通孔366。各第二臂部364的一个端部也形成为半圆形，该端部上形成有圆形的第二通孔367。这些第一通孔366以及第二通孔367的中心轴线设置于垂直地横穿变形元件36对称轴Ax的一条直线Ay上。变形元件36包括设置于变形部分361两侧的大体为J字形的槽369和对称的大体为J字形的槽369，各个槽369被变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365所环绕。

在第二臂部364由设置于变形元件36下方的支承件（后述的连接桥40）大体水平地支承的状态下，垂直向下的载荷集中地施加于大体水平放置的第一臂部362，从而使得变形部分361产生变形（沿图9和图10中直线Ay观察，变形部分361变形成S形）。各应变片38响应变形元件36的变形部分361的变形产生信号。

本实施方式中，垂直向下的载荷集中地施加于第一臂部362。第二臂部364固定在设置于变形元件36下方的支承件（后述的连接桥40）上。即，由两个第一臂部362和第一连接部363构成的组件即为载荷承受部（load-applied part），载荷施加于载荷承受部上，然而，由两个第二臂部364和第二连接部365构成的组件即为由支承件来支承的受支承部（supportedpart）。

变形元件36的如图10所示的表面（上表面）位于单一的平面上。即，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面361U、362U、363U、364U、365U。

另一方面，如图8和图9所示，凹部370形成在变形元件36的与这些上表面361U、362U、363U、364U、365U相反的一侧上。凹部370形成于第一连接部363与第二连接部365之间，凹部370的位置对应于变形部分361。本实施方式中，凹部370不仅覆盖变形部分361，还延伸到第一连接部363的一部分与第二连接部365一部分。第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的下表面362L、363L、364L、365L。然而，因为变形部分361设有凹部370，变形部分361的下表面361L所处于的平面不同且平行于这些下表面362L、363L、364L、365L所处于的平面。

如图4、图7和图11所示，变形元件36由连接桥40固定地支承。连接桥40为由刚性材料（如钢铁）制成的单一部件。如图12和图13所示，连接桥40为厚度大体一样的板材（plate），且为旋转对称的形状。连接桥40包括中央部分402和两个端部404，两个端部404位于同一个平面上，该平面与中央部分402所处于的平面不同。两个端部404所处于的平面与中央部分402所处于的平面平行。连接桥40可由压力加工等成形。

连接桥40的中央部分402的中央形成有轮廓为圆形的凸台403。凸台403的中央形成有通孔405。连接桥40的各个端部404形成有通孔406。

如图7所示，连接桥40的两个端部404的通孔406，与变形元件36的两个第二臂部364的第二通孔367分别对齐，铆钉47穿过通孔406与第二通孔367。变形元件36与连接桥40由两个铆钉47固定。连接桥40的两个端部404与变形元件36的两个第二臂部364接触，因为变形元件36上形成有凹部370，且连接桥40的两个端部404与中央部分402之间设置有台阶，使得连接桥40的中央部分402即使挠曲也不会与变形元件36接触。

如图7和图14所示，支脚16具有大体为圆形的轮廓。支脚16具有中空的圆筒部分160和连接于圆筒部分160一端的圆板部分162。圆板部分162的中央形成有通孔164。支脚16可由高挠性材料（如树脂或者橡胶）制成。

如图7所示，支脚加强件42即大体为圆形的板，通过大体为圆形的两面带粘性的胶带44粘附于支脚16的圆板部分162的内侧面。两面带粘性的胶带44的中央形成有通孔44a，然而，支脚加强件42的中央同样形成有通孔42a。为加强由高挠性材料制成的支脚16，支脚加强件42由刚性金属材料（如钢铁）制成。

铆钉48穿过支脚加强件42的通孔42a和连接桥40的通孔405。支脚加强件42通过铆钉48固定于连接桥40。因为支脚加强件42通过两面带粘性的胶带44固定于支脚16，连接桥40固定于支脚16。铆钉48的一个头部设置于两面带粘性的胶带44的通孔44a和支脚16的通孔164内部。

这样就构成了如图15的剖视图所示的测压元件34。图16为重量测定装置1的一个测压元件34的周围的剖视图。在图16中，箭头表示载荷。施加于平台12的外侧壁14的载荷经内侧壁13和载荷传递部件32传递给变形元件36的大体水平设置的第一臂部362。然后，载荷从变形元件36的大体水平设置的第一臂部362经连接桥40传递给支脚加强件42和支脚16，直到被地板FL接受。

载荷传递部件32包括与平台12的内侧壁13接触的上壁321和多个突出部322。这些突出部322插入形成于变形元件36的第一臂部362上的第一通孔366内。突出部322的下端从第一通孔366突出来，嵌入设置于基座15上的盖帽324中。

因此，施加于载荷传递部件32的载荷也会传递给基座15。然而，支脚16没有固定于基座15或者平台12，而是相对于基座15和平台12独立，由于基座15和平台12相对于支脚16发生位移。因此插入支脚16与平台12之间的变形元件36，根据从平台12施加于变形元件36的载荷和从放置支脚16的地板施加于变形元件36的力而产生变形。

在本实施方式中，载荷承受部（第一臂部362和第一连接部363）、受支承部（第二臂部364以及第二连接部365）和变形部分361具有位于同一平面上的上表面362U、363U、364U、365U和361U，对应变形部分361的凹部370形成于与上表面362U、363U、364U、365U和361U相反的一侧，且位于载荷承受部（第一臂部362和第一连接部363）与受支承部（第二臂部364以及第二连接部365）之间。因此，凹部370形成于变形元件36的单侧，从而减小变形部分361的厚度，使得变形部分361的厚度比载荷承受部以及受支承部的厚度都要小。

因减小变形部分361的厚度使其小于其他部分的厚度，变形部分361的截面二次力矩会减小（变形刚度会减小），变形部分361更容易根据载荷进行变形。因此，安装于变形部分361的多个应变片38的安装位置的偏差不会明显地影响测定精度，从而可进行更高精度的重量测定。图17为用第一种实施方式的变形元件36以及用对比例的变形元件进行重量测定时的应变的分布图表。在此，对比例的变形元件为具有与第一种实施方式的变形元件36一样的轮廓，与第一种实施方式的变形元件36的厚度一样但没有凹部370的变形元件。图17的横坐标表示到图9和图10中的变形元件36的对称轴Ax上的直线Ay（中心）的距离。其中，标记“+”表示第二连接部365一侧，标记“－”表示第一连接部363一侧。纵坐标表示变形元件实际产生的应变。而实线表示第一种实施方式的变形元件36上的应变分布，虚线表示对比例的变形元件上的应变分布。应变的分布通过由电脑模拟实验的某一个施加于变形元件的载荷而获得。变形部分361沿对称轴Ax方向的长度为13mm，凹部370沿对称轴Ax方向的长度为16.5mm。

从图17显然可知，对比例中，应变的分布只在较小范围内为直线状。因此，即使两个应变片38的间隔可保持预定的间隔，在应变片38安装到变形部分361的位置与理想的位置有偏差的情况，将会产生明显的测定偏差。例如，如果两侧的应变片38到中心的距离大约限定为1.5mm的范围，保持有间隔的两侧的应变片的输出之差为一定值，因此安装位置的偏差将不会明显影响测定精度。然而，在两侧的应变片的输出之差非恒定时，安装位置的偏差将明显影响测定精度。另一方面，第一种实施方式的变形元件36中，应变的分布在较大范围内为直线状。因此，只要两个应变片38的间隔可保持预定的间隔，即使应变片38安装到变形部分361的位置与理想的位置有偏差，也不会产生明显的测定偏差。例如，如果两侧的应变片38到中心的距离大约限定为6mm的范围，保持有间隔的两侧的应变片的输出之差为一定值，从而安装位置的偏差将不会明显影响测定精度。

当变形部分361的变形刚度高时，为使变形部分361的变形变大，载荷承受部（第一臂部362和第一连接部363）与受支承部（第二臂部364以及第二连接部365）的厚度和宽度，不得不相对于变形部分361变大。然而，本实施方式中，通过减小变形部分361的厚度使其小于其他部分的厚度，变形部分361的变形刚度会减小。因此，能够相对地减小载荷承受部与受支承部的厚度和宽度。而且，通过减小变形部分361的厚度使其小于其他部分的厚度，能够尽可能减小载荷承受部（第一臂部362和第一连接部363）与受支承部（第二臂部364以及第二连接部365）对变形部分361的应变的影响。

在本实施方式中，因为仅在变形元件36的变形部分361的单侧形成有凹部370，与在变形元件的变形部分的两侧形成凹部而减薄变形部分的情况相比，能够降低变形元件的制造成本。特别地，当变形元件36具有复杂的形状时，与在变形部分的两侧形成凹部而减薄变形部分的情况相比，可大幅度降低变形元件的制造成本。例如，若通过切削加工（cutting work）形成凹部，仅在单侧形成凹部的制造过程，比在变形部分的两侧形成凹部的制造过程更简单，且制作的失败更少。另外，若利用模具制造变形元件，因材料容易伸展到用于单侧凹槽的整个模具的内部，仅在单侧形成凹部的制造的失败，比在变形部分的两侧形成凹部的制造的失败更少。

进一步地，参照图18和图19来说明通过粉末冶金制造变形元件的本实施方式的优势。在粉末冶金中，利用模具成型金属粉末后，通过成型工艺得到的金属粉末的材料块（material block）放置在称为“安装台（setter）”的平台（stage）上，并烧结该材料块。在图18和图19中，附图标记55表示安装台。附图标记56表示由第一种实施方式的变形元件36材料经成型工艺得到的金属粉末的材料块，附图标记58表示在变形部分361的两侧形成凹部370A的由其他变形元件材料经成型工艺得到的金属粉末的材料块。

在图19所示的对比例中，材料块58的变形部分361的下表面上因设置有单侧的凹部370A，而不与安装台55的上表面接触。即使将材料块58上下倒置也一样。在这种状态下进行烧结，烧结过程中变形部分361因自身重量产生变形而使制造失败。在图18所示的第一种实施方式中，材料块58的变形部分361通过与第一连接部363以及第二连接部365一样的方式，能够与安装台55的上表面相接触。即，作为变形元件36的材料的金属粉末块能够以下述方式设置，该方式为载荷承受部、受支承部和变形部分361的与凹部370相反一侧的表面与安装台55平坦的上表面接触。当材料块56在这种状态下进行烧结时，因变形部分361通过与其他部分一样的方式由安装台55来支承，使得变形部分361不容易产生变形，且使制造不容易失败。

进一步地，在本实施方式中，通过在变形部分361设置有凹部370，并使变形部分361的厚度小于其他部分的厚度，能够使具有该变形部分361的测压元件34变得更薄。如图7、图12和图13所示，连接桥40的两个端部404和中央部分402之间形成有台阶，在图15和图16的剖视图中同样表示了连接桥40的台阶。如果不设置凹部370，为了避免变形元件36的变形部分361与连接桥40或者铆钉48接触而将载荷从变形部分361传递给连接桥40或者铆钉48，有必要使连接桥40的台阶更大。本实施方式中，因变形部分361的接近连接桥40的一侧设置有凹部370，不但能够尽可能减小连接桥40的台阶，还能够相应地减薄测压元件的厚度。

如果是在变形元件36的变形部分361的变形量（deformation amount）较小的情况下，也可以不在连接桥40的两个端部404与中央部分402之间形成有台阶。例如，本实施方式的重量测定装置的可测定的重量上限限制得较低的情况，变形部分361的变形量会较小，变形部分361与连接桥40或者铆钉48接触而使载荷从变形部分361传递给连接桥40或者铆钉48的可能性较小。如果能使连接桥40更薄，测压元件也能够变得更薄。

利用粉末冶金来制造变形元件36是更优选的。与冲压加工（punching）相比，利用粉末冶金来制造变形元件36，能够减小变形元件36的尺寸的同时确保变形元件36的机械强度。另外，当利用粉末冶金进行制造时，变形元件36的厚度和宽度的尺寸精度高，所以测压元件的重量测定的精度提高。另外在利用冲压加工变形元件36的情况下，因不能通过冲压加工来制造凹部370，凹部370需要通过切削加工来制造。然而，如果使用粉末冶金的话，具有凹部370的变形元件36能更容易制造。粉末冶金的方法可以是压力成型和烧结金属粉末，或者是金属射出成型法（MIM）。

第二种实施方式

图20为从斜下方观察本实用新型第二种实施方式的变形元件36的立体图。在图20中，使用同样的附图标记表示与第一种实施方式相同的构成要素。尽管在图20中未表示，通过与第一种实施方式一样的方式，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面361U、362U、363U、364U、365U（第二种实施方式的俯视图与图10相同）。

第一种实施方式的变形元件36中，凹部370不仅覆盖变形部分361，还延伸到第一连接部363的一部分与第二连接部365一部分（参照图8和图9）。图20表示的第二种实施方式的变形元件36中，凹部370仅在变形部分361的范围内延伸，没有延伸到第一连接部363和第二连接部365。因此，第一连接部363和第二连接部365具有一样的厚度。

本实施方式的变形元件36通过与第一种实施方式的变形元件36一样的方式用于测压元件和重量测定装置，并具有与第一种实施方式的变形元件36一样的优势。本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形元件36一样更优选利用粉末冶金来制造。

第三种实施方式

图21为从斜下方观察本实用新型第三种实施方式的变形元件36的立体图。在图21中，使用同样的附图标记表示与第一种实施方式相同的构成要素。尽管在图21中未表示，通过与第一种实施方式一样的方式，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面361U、362U、363U、364U、365U（第三种实施方式的俯视图与图10相同）。

在第三种实施方式中，变形元件36的载荷承受部（第一臂部362和第一连接部363）的下表面362L、363L上具有加强筋（厚度较大的部分）390。另外，受支承部（第二臂部364以及第二连接部365）的下表面364L、365L上也具有加强筋（厚度较大的部分）392。

本实施方式的变形元件36通过与第一种实施方式的变形元件36一样的方式用于测压元件和重量测定装置，并具有与第一种实施方式的变形元件36一样的优势。本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形元件36一样更优选利用粉末冶金来制造。在本实施方式中，能够通过加强筋390、392来提高载荷承受部和受支承部的变形刚度。因此，变形部分361相对地变得更易变形。

第四种实施方式

图22为从斜下方观察本实用新型第四种实施方式的变形元件36的立体图。在图22中，使用同样的附图标记表示与第三种实施方式相同的构成要素。尽管在图22中未表示，通过与第一种实施方式一样的方式，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面361U、362U、363U、364U、365U（第四种实施方式的俯视图与图10相同）。通过与第三种实施方式一样的方式，在变形元件36上形成有加强筋390、392。

本实施方式的变形元件36通过与第一种实施方式的变形元件36一样的方式用于测压元件和重量测定装置，并具有与第一种实施方式的变形元件36一样的优势。本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形元件36一样更优选利用粉末冶金来制造。在本实施方式中，通过加强筋390、392能够提高载荷承受部和受支承部的变形刚度。因此，变形部分361相对地变得更易变形。

在本实施方式中，通过加强筋390、392来限定凹部370。即，通过加强筋390、392来包围凹部370，凹部370延伸到第一臂部362以及第二臂部364上。变形元件36上包含变形部分361的部分（除加强筋390、392以外）具有一样的厚度。因此，与图21所示的第三实施方式不同，在本实施方式中，无需因凹部370而进一步形成的不同平面（台阶）。

第五种实施方式

图23为从斜下方观察本实用新型第五种实施方式的变形元件36的立体图。图24为该变形元件36的仰视图。图25为沿图23和图24中的线XXV-XXV的剖视图。在这些图23至25中，使用同样的附图标记表示与第三种实施方式相同的构成要素。尽管在图23和图24中未表示，通过与第一种实施方式一样的方式，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面361U、362U、363U、364U、365U（第五种实施方式的俯视图与图10相同）。

在变形元件36的单侧形成凹部370。在本实施方式中，凹部370包括第一倾斜面371、第二倾斜面372、中央水平面373、端部水平面375和端部水平面376。凹部370不仅在变形部分361，还延伸到第一连接部363的一部分与第二连接部365一部分。中央水平面373设置于凹部370的中央（变形部分361的沿对称轴Ax方向的中央）。端部水平面375包括变形部分361的第一端部361a，而端部水平面376包括变形部分361的第二端部361b。第一倾斜面371的一端与中央水平面373连接，而第一倾斜面371的另一端与端部水平面375连接。第二倾斜面372的一端与中央水平面373连接，而第二倾斜面372的另一端与端部水平面376连接。中央水平面373和端部水平面375、376平行于下表面362L、363L、364L、365L。

第一倾斜面371和端部水平面375与中央水平面373相比设置为更接近第一连接部363，而第二倾斜面372和端部水平面376与中央水平面373相比设置为更接近第二连接部365。第一倾斜面371越靠近第一连接部363也就是载荷承受部，也就越向靠近第一连接部363的下表面363L的方向倾斜。换言之，第一倾斜面371越靠近第一连接部363也就是载荷承受部，也就越向远离第一连接部363的上表面363U的方向倾斜。第二倾斜面372越靠近第二连接部365也就是受支承部，也就越向靠近第二连接部365的下表面365L的方向倾斜。换而言之，第二倾斜面372越靠近第二连接部365也就是受支承部，也就越向远离第二连接部365的上表面365U的方向倾斜。

通过在凹部370上设置这样的第一倾斜面371和第二倾斜面372，变形部分361具有因载荷的施加而发生应变变化较小的部分（与第一倾斜面371和第二倾斜面372相对应）。通过在这样的部分设置各个应变片38，能够减小由应变片38的位置的误差产生的测定误差。该优势将在下文中进行说明。

图26为用第一种实施方式的变形元件36以及用第五种实施方式的变形元件36进行重量测定时的应变的分布图表。图26的横坐标表示到图9、图10和图24的变形元件36的对称轴Ax上的直线Ay（中心）的距离。其中，标记“+”表示第二连接部365一侧，标记“－”表示第一连接部363一侧。纵坐标表示变形元件实际产生的应变。而实线表示第一种实施方式的变形元件36上的应变分布，点划线表示第五种实施方式的变形元件36上的应变分布。应变的分布通过由电脑模拟实验的某一个施加于变形元件的载荷而获得。第一种实施方式和第五种实施方式的变形元件36，除了凹部370的具体形状外，具有同样大小和同样形状。变形部分361沿对称轴Ax方向的长度为13mm，凹部370沿对称轴Ax方向的长度为16.5mm。

从图26显然可知，第一种实施方式的变形元件36中，应变的分布在较大范围内为直线状。另一方面，第五种实施方式的变形元件36中，应变的分布在较小范围内为直线状。第五种实施方式的变形元件36中，到中心的距离大约为2mm处应变大体达到最大或者最小，到中心的距离大约在2mm～6mm之间的位置应变大体一定。通过在随载荷的施加而产生应变变化较小的部分（即到中心的距离大约在2mm～6mm之间的部分）设置的各个应变片38，能够减小由应变片38的位置的误差产生的测定误差。

图27为重量测定时第一种实施方式的变形元件36内产生应力的分布示意图，图28为重量测定时第五种实施方式的变形元件36内产生应力的分布示意图。应力分布由电脑模拟实验得到。区域A1为最低应力区域，而区域A9为最高应力区域。附加于区域A的数字越小，产生的应力值越小。应力分布等同于应变的分布。在两个变形元件上，应力分布都是左右对称的。

如图27和图28所示，在两个变形元件36的变形部分361的中央有一个区域A1，区域A2、A3、A4、A5沿着变形部分361的对称轴大体设置为等间隔。在图27中这个间隔比图28大。因此，在第一种实施方式的变形元件36上，应变的分布在较大范围内为直线状（图26）。在图28中区域A6分布广泛。因此，在第五种实施方式中，某种程度上远离中心的部分，应变变化较小。应力变化（应变变化）较小的区域A6，对应于第一倾斜面371和第二倾斜面372。

图29为第一种实施方式的变形元件36以及第五种实施方式的变形元件36中应变片38的位置与重量测定时的测定误差的关系的图表。图30为第一种实施方式的变形元件36以及第五种实施方式的变形元件36中应变片38的位置与应变片的输出的关系的图表。图29和图30中各自的横坐标表示沿对称轴Ax的方向两个应变片38到设计位置的偏差。在设计中，两个应变片38设置于变形元件36的对称轴Ax上，一个应变片38的中心设置于离直线Ay（中心）+2.7mm的位置，而另一个应变片38的中心设置于离直线Ay（中心）－2.7mm的位置。“+”表示第二连接部365一侧，“－”表示第一连接部363一侧。

图29的纵坐标表示由两个应变片38测定的重量误差。从图29显然可知，无论在哪一个变形元件36上，两个应变片38越远离设计位置，误差越大。然而，第五种实施方式的变形元件36中位置的偏差没有明显影响测定误差。因为在第五种实施方式中，某种程度上远离中心的部分，应变变化较小。

图30的纵坐标表示两个应变片38得到的输出。第五种实施方式中的输出为第一种实施方式中的输出的两倍。因为在第五种实施方式中，到中心的距离大约为2mm处应变大体达到最大或者最小（参照图26）。

因此，能够认为第五种实施方式比第一种实施方式具有更大优势。

实施方式的变形元件36通过与第一种实施方式的变形元件36一样的方式用于测压元件和重量测定装置，并具有与第一种实施方式的变形元件36一样的优势。本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形元件36一样更优选利用粉末冶金来制造。

第五种实施方式的具有倾斜面371、372的凹部370，也能够适用于第二种实施方式（图20）、第三种实施方式（图21）以及第四种实施方式（图22）的凹部370。即，第二至第四种实施方式的凹部370也能够变形为具有倾斜面371、372。

关于外部缆线的变化形式

图31为第一种实施方式中变形元件36与缆线（外部缆线）29的立体图。两个应变片38设置于柔性基板60上，柔性基板60上具有为应变片38提供电源的内部线路62。包括应变片38的柔性基板60附着于变形元件36的变形部分361的上表面361U上。在第一种实施方式中，柔性基板60仅附着于变形部分361上，没有延伸到第一连接部363或第二连接部365上。

在变形部分361上，各缆线29的一个端部与柔性基板60的内部线路62连接。附图标记64表示缆线29与内部线路62的电连接部。缆线29与内部线路62以例如焊接的方式连接。缆线29从变形部分361延伸通过第一连接部363，通过胶带50粘附于第一连接部363的上表面363U。缆线29也可从变形部分361延伸通过第二连接部365。无论如何，由于缆线29和电连接部64设置在变形元件36上，有可能导致测压元件34的厚度不利地变大。

在第二至第五种实施方式中，缆线29通过图31所示的方式与柔性基板60的内部线路62连接。

图32为作为显示第一种实施方式的变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。在这种变化形式中，柔性基板60从变形部分361延伸到载荷承受部即第一连接部363，柔性基板60的内部线路62与缆线29在第一连接部363上的位于第一连接部363厚度方向的内的区域中连接。更具体地，在第一连接部363的上表面363U的边缘形成有凹部396，柔性基板60终止于凹部396。柔性基板60的内部线路62与缆线29在凹部396内连接。如图33所示，在受支承部即第二连接部365的上表面365U的边缘上可以形成有凹部，柔性基板60可终止于该凹部，柔性基板60的内部线路62与缆线29也可在该凹部内连接。通过柔性基板60的内部线路62与缆线29，在载荷承受部或者受支承部上的载荷承受部或者受支承部的厚度范围的区域中连接，电连接部64不会从载荷承受部或者受支承部的厚度方向突出来。因此，测压元件能够制造得更薄。

图34为作为显示第一种实施方式的其他变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。在这种变形方式中，柔性基板60终止于第一连接部363的端面。柔性基板60的内部线路62与缆线29在第一连接部363的端面连接。如图35所示，柔性基板60可终止于受支承部即第二连接部365的端面，柔性基板60的内部线路62与缆线29也可在该端面连接。通过柔性基板60的内部线路62与缆线29，在载荷承受部或者受支承部上的载荷承受部或者受支承部的厚度范围内的区域中连接，电连接部64不会从载荷承受部或者受支承部的厚度方向突出来。因此，测压元件能够制造得更薄。

图36为作为显示第一种实施方式的其他变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。与图31不同的是，柔性基板60设置于凹部370内，并附着于变形部分361的下表面361L上。在变形部分361上，缆线29的一个端部与柔性基板60的内部线路62连接。缆线29从变形部分361延伸通过第一连接部363，通过胶带50粘附于第一连接部363的上表面363U。缆线29也可从变形部分361延伸通过第二连接部365。无论如何，由于连接部64设置于变形元件36的凹部370内，尽管厚度也取决于连接桥40的形状、位置以及尺寸，测压元件34的厚度也有变小的可能性。

图37为作为显示第一种实施方式的其他变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。在这种变形方式中，柔性基板60从变形部分361延伸到载荷承受部即第一连接部363，柔性基板60的内部线路62与缆线29在第一连接部363上的第一连接部363厚度范围内的区域中连接。与图32不同的是，应变片38设置于凹部370内，柔性基板60附着于变形部分361的下表面361L上。在第一连接部363的下表面363L上形成有凹部397，柔性基板60终止于凹部397内。柔性基板60的内部线路62与缆线29在凹部397内连接。在受支承部即第二连接部365的下表面365L的边缘上形成有凹部，柔性基板60可终止于该凹部，柔性基板60的内部线路62与缆线29也可在该凹部内连接。通过柔性基板60的内部线路62与缆线29，在载荷承受部或者受支承部上的载荷承受部或者受支承部的厚度范围内的区域中连接，电连接部64不会从载荷承受部或者受支承部的厚度方向突出来。因此，测压元件能够制造得更薄。

图38为作为显示第一种实施方式的其他变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。与图34不同的是，应变片38设置于凹部370内，柔性基板60附着于变形部分361的下表面361L上。在这种变形方式中，柔性基板60终止于第一连接部363的端面。柔性基板60的内部线路62与缆线29在第一连接部363的端面连接。柔性基板60可终止于受支承部即第二连接部365的端面，柔性基板60的内部线路62与缆线29也可在该端面连接。通过柔性基板60的内部线路62与缆线29，在载荷承受部或者受支承部上的载荷承受部或者受支承部的厚度范围内的区域中连接，电连接部64不会从载荷承受部或者受支承部的厚度方向突出来。因此，测压元件能够制造得更薄。

参考图32至图38的上述变化形式可适用于第二至第四种实施方式。

其他的变化形式

在上述的实施方式中，由两个第一臂部362和第一连接部363构成的组件即为载荷承受部，载荷施加于载荷承受部上，而由两个第二臂部364和第二连接部365构成的组件即为由支承件来支承的受支承部。然而，变形元件36自身并不仅限于这种用途，而是变形元件36可以用于，将沿垂直方向向下的载荷施加于第二臂部364，第一臂部362固定在的支承件上。即，由两个第一臂部362和第一连接部363构成的组件可为由支承件来支承的受支承部，由两个第二臂部364和第二连接部365构成的组件可为载荷承受部，载荷施加于载荷承受部上。这种情况下，图17和图26的示意图的正负标记颠倒。无论如何，变形元件36可通过载荷承受部和受支承部保持大体水平的状态，且变形部分361变形成S形的方式来使用。

在上述的实施方式中，如图12和图13所示，使用在中央部分402形成有凸台403的连接桥40。然而，如图39和图40所示，也可使用在中央部分402没有形成凸台403的另一种连接桥40。这种情况下，因中央部分402没有因凸台形成的台阶，能够使连接桥40变薄。因此，测压元件34也可以进一步地变薄。

在上述的实施方式中，尽管变形元件36和其他部分通过使用铆钉47、48来固定，也可使用螺丝机构（例如螺栓与螺母的组件）来代替至少一个铆钉。

虽然参考优选实施方式对本实用新型进行了详细地展示和说明，但应该理解的是，在不脱离由权利要求限定的本实用新型的范围的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种变形。这些变形、替换和修改应包含于本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种变形元件，该变形元件包括：

载荷承受部，载荷施加于该载荷承受部上；

受支承部，该受支承部由支承件支承；

变形部分，该变形部分连接于所述载荷承受部和所述受支承部，该变形部分附着有应变片；

其中，所述载荷承受部、所述受支承部和所述变形部分包括位于相同平面上的表面；

其中，所述变形部分的厚度小于所述载荷承受部的厚度和所述受支承部的厚度，并且所述变形部分在与所述平面相反的一侧上形成有凹部，该凹部位于所述载荷承受部和所述受支承部之间。

2.根据权利要求1所述的变形元件，其中，该变形元件为关于对称轴的轴对称形状，其中所述变形部分设置于该变形元件的中央、沿与所述对称轴的延伸方向相同的方向延伸并且包括第一端部和第二端部，该变形元件还包括：

两个第一臂部，该两个第一臂部平行于所述对称轴延伸；

第一连接部，该第一连接部沿横穿所述对称轴的方向延伸，并且连接于所述第一臂部和所述变形部分的所述第一端部；

两个第二臂部，该第二臂部设置为比所述第一臂部更接近所述变形部分，并且平行于所述对称轴的延伸；以及

第二连接部，该第二连接部沿横穿所述对称轴的方向延伸，并且连接于所述第二臂部和所述变形部分的所述第二端部；

在包括所述两个第一臂部和所述第一连接部的组件和包括所述两个第二臂部和所述第二连接部的组件中，其中一者为所述载荷承受部，另一者为所述受支承部。

3.根据权利要求1或2所述的变形元件，其中，该变形元件由粉末冶金制成。

4.根据权利要求3所述的变形元件，其中，该变形元件通过压力成型和烧结金属粉末而获得。

5.根据权利要求3所述的变形元件，其中，该变形元件通过金属射出成型而获得。

6.根据权利要求1或2所述的变形元件，其中，所述凹部包括靠近所述载荷承受部的第一倾斜面和靠近所述受支承部的第二倾斜面，所述第一倾斜面倾斜为使得越靠近所述载荷承受部就越远离所述平面，且所述第二倾斜面倾斜为越靠近所述受支承部就越远离所述平面。

7.根据权利要求1或2所述的变形元件，其中，所述载荷承受部包括设置于与所述平面相反的一侧上的加强筋，并且所述受支承部包括设置于与所述平面相反的一侧上的加强筋。

8.一种测压元件，该测压元件包括：

根据权利要求1-7中任一项所述的变形元件；以及

应变片，该应变片附着于所述变形元件的所述变形部分，并且响应于所述变形部分的变形而产生信号。

9.根据权利要求8所述的测压元件，其中，该测压元件还包括连接于所述应变片的外部缆线，其中各个所述应变片设置于柔性基板上，该柔性基板包括连接于所述应变片的线路，并且各个所述应变片位于所述变形部分上，所述柔性基板从所述变形部分向所述载荷承受部或所述受支承部延伸，并且其中各个所述柔性基板内的所述线路连接于位于所述载荷承受部或所述受支承部处于所述载荷承受部或所述受支承部的厚度范围内的部分上的所述外部缆线中的任意一根。

10.一种重量测定装置，该重量测定装置包括：

根据权利要求8所述的测压元件；以及

平台，该平台用于将载荷传递给所述变形元件的载荷承受部。