JP2000292273A - ロードセル - Google Patents
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Abstract
提供することを目的とする。 【解決手段】 起歪部に歪ゲージ2−1〜2−4を貼着
した起歪体1を具備するロードセルにおいて、温度補償
抵抗又はダミーゲージとして使用する抵抗器5−1、5
−2を実装したハード基板3を起歪体1の側面に該抵抗
器5−1、5−2が起歪体1表面に直接接触するように
取り付けた。これにより温度補償抵抗又はダミーゲージ
への起歪体の熱伝達性が向上する。
Description
出手段として用いられるロードセル、特に歪ゲージ式の
ロードセルの構造に関するものである。
配置されたビーム103、104の所定位置に起歪部1
02、102を形成してなる平行四辺形型の起歪体10
1を具備し、該起歪部102、102の上下表面に歪ゲ
ージ105、105を貼着した構成のロードセルにおい
ては、配線基板としてフレキシブルの絶縁体上に箔状の
導線パターン及び抵抗体(温度補償用抵抗体)を形成し
たフレキシブル基板106、107、108を用いてい
た。そして歪ゲージ105、105、フレキシブル基板
106、107、108及び歪ゲージ105と歪ゲージ
105を接続する絶縁樹脂被覆銅線109の全体をブチ
ルゴムシート110で被覆していた。なお、図1におい
て、同図(a)はロードセルの正面図、同図(b)はA
−A断面図、同図(c)は平面図、同図(d)は背面図
である。
の場合は、図2に示すように、ブチルゴムシート110
で被覆する面を小さくしている。しかしながら、このよ
うな従来構成のロードセルでは下記のような問題点があ
った。
ターン及び抵抗体が形成されたフレキシブル基板10
6、107、108を用いるが、型代などのイニシャル
・コストが高いという問題がある。また、秤の形状に左
右されるため、ロードセル(起歪体)の形状に合わせて
フレキシブル基板106、107、108を設計する必
要がある。また、温度補償抵抗体がフレキシブル基板の
素材上に形成されているため、起歪体101の温度変化
が歪ゲージ105より遅れて、或いは早く該温度補償抵
抗体に伝わるため、温度変化の追随性が良くない。
ル基板106と、支点側のフレキシブル基板107をポ
リウレタンなどの薄い絶縁被膜で被覆された絶縁樹脂被
覆銅線109を歪ゲージ105、105の表面を引き回
しているため、歪ゲージ105、105の接着面の面荒
し等により、絶縁樹脂被覆銅線109の被覆が傷つき、
絶縁不良の原因となる。
(例えば、JIS C3211 0.2Φ)を使用して
も、低秤量のロードセルでは該絶縁樹脂被覆銅線109
をブチルゴムシート110等の被覆材で覆うことによ
り、該絶縁樹脂被覆銅線109に張力が発生しクリープ
の原因となる。従って、低秤量では特性の良いロードセ
ルを作ることが困難であった。
みてなされたもので、上記問題点を除去し、特にクリー
プ特性が良好な低秤量のロードセルを提供することを目
的とする。
請求項1に記載の発明は、起歪部に歪ゲージを貼着した
起歪体を具備するロードセルにおいて、温度補償抵抗及
び/又はダミーゲージとして使用する抵抗器を実装した
ハード基板を起歪体の側面に該抵抗器が該起歪体表面に
直接接触するように取り付けたことを特徴とする。
ミーゲージとして使用する抵抗器を起歪体の側面に直接
接触させることにより、該温度補償抵抗及び/又はダミ
ーゲージへの起歪体の熱伝達性が向上する。
に記載のロードセルにおいて、起歪体は少なくとも抵抗
器が接触する部分に絶縁処理を施していることを特徴と
する。
接触する部分に絶縁処理を施しているので、抵抗器の表
面に絶縁被覆等の処理が施されていなくとも、絶縁不良
となることはない。
又は2に記載のロードセルにおいて、起歪体は所定位置
に起歪部を形成した2本の平行ビームを具備する四辺形
型の起歪体であり、該起歪体の重点側(負荷作用点側)
の歪ゲージとハード基板とを接続する配線に絶縁樹脂被
覆線を用い、該絶縁樹脂被覆線を該ハード基板と該起歪
体の側面の間の空間部を通して湾曲させて配置したこと
を特徴とする。
とハード基板とを接続する配線に絶縁樹脂被覆線を用
い、該絶縁樹脂被覆線を該ハード基板と該起歪体の側面
の間の空間部を通して湾曲させて配置したので、絶縁樹
脂被覆線に張力が加わることなく、被覆の厚い絶縁樹脂
被覆線を使用してもクリープが発生しない。また、絶縁
樹脂被覆線をハード基板と起歪体の側面の間の空間部を
通すので、絶縁不良が発生することもない。
に記載のロードセルにおいて、ハード基板の起歪体と対
向する面とは反対側の面に絶縁樹脂被覆線を接続する歪
ゲージ接続用の端子部が形成されていることを特徴とす
る。
又は4に記載のロードセルにおいて、ハード基板は防湿
性樹脂又はゴムで被覆されていることを特徴とする。
ゴムで被覆されているので、防湿性の優れたロードセル
となる。
又は4又は5に記載のロードセルにおいて、起歪体の取
付け部を除く部分の表面及びハード基板の表面を少なく
とも抗菌材及び昆虫忌避材を含む樹脂材で被覆したこと
を特徴とする。
は、配線、部品等が外部に出ていたため、昆虫などが寄
り付きその糞などで汚染され、またこのため細菌が繁殖
して、腐食したり、汚染物などにより、絶縁不良の要因
となる。ここでは上記のように起歪体の取付け部を除く
部分の表面及びハード基板の表面を少なくとも抗菌材及
び昆虫忌避材を含む樹脂材で被覆するのでこのような問
題は発生しない。
面に基づいて説明する。図3は本発明に係るロードセル
の構成例を示す図で、同図(a)は平面図、同図(b)
は同図(a)のB−B断面図、同図(c)は正面図であ
る。
1は図1の起歪体101と同様、2本の平行に配置され
たビームの所定位置に起歪部を形成してなる平行四辺形
型の起歪体である。該起歪部の上表面に歪ゲージ2−
1、2−2、下表面に歪ゲージ2−3、2−4(図示せ
ず)が貼着されている。
ー4a、4aを介してハード基板3がボルト4、4で取
り付け固定されている。このハード基板3はガラス布入
りエポキシ樹脂材等からなり、起歪体1の長さと略同程
度の長さを有しており、その一方の端部が上記の如く、
ボルト4、4で起歪体1の支点側の側面に固定され、他
方の端部は起歪体1の重点側に位置している。そして、
起歪体1とハード基板3との間には、上記のカラー4
a、4aによって所定の空間部(間隙)Gが設けられて
いる。
1、5−2が実装されており、該ハード基板3を起歪体
1に取り付け固定した時、該温度補償抵抗器5−1、5
−2が起歪体1の支点側の側面に直接接触するように配
設されている。
表面にはアルマイト処理が施され、温度補償抵抗器5−
1、5−2と起歪体1との間が電気的に絶縁されるよう
になっている。なお、絶縁手段としてはアルマイト処理
に限定されるものではなく、例えば起歪体1の温度補償
抵抗器5−1、5−2と接触する部分に絶縁塗料を塗布
して絶縁処理を施してもよく、また、温度補償抵抗器5
−1、5−2の表面に絶縁処理を施している場合、起歪
体1の外表面には必ずしも絶縁処理を施す必要はない。
ージ2−2及び歪ゲージ2−4とハード基板3とを接続
する配線に絶縁樹脂被覆銅線6を用い、絶縁樹脂被覆銅
線6をハード基板3と起歪体1の側面の間の空間部Gを
通して湾曲させて配置している。また、ハード基板3の
起歪体1と対向する面とは反対側の面の重点側に絶縁樹
脂被覆銅線(例えば、厚さ0.15mmのテフロン被覆
を施した0.2Φ撚り線)6を接続する端子13が形成
されている。また、ハード基板3の起歪体1と対向する
面とは反対側の面にロードセルの出力調整用部品である
抵抗器7−1、可変抵抗器7−2、ディップスイッチ7
−3等が実装されている。
2の貼着部及び歪ゲージ2−1、2−2に絶縁樹脂被覆
銅線9、6を接続した接続基板10−1、10−2の外
表面はブチルゴム11で被覆している。また、図示は省
略するが、起歪体1の下表面も同様に構成され、外表面
はブチルゴム11で被覆している。また、ハード基板3
の外表面はシリコーン、ウレタン、ブチルゴム等の防湿
性樹脂又はゴムの被覆材(図示せず)で被覆し防湿して
いる。また、起歪体1の取付け部を除く部分の表面及び
ハード基板3の表面を少なくとも抗菌材及び昆虫忌避材
を含むシリコーン樹脂等の樹脂材8で被覆している。但
し、絶縁樹脂被覆銅線6は除いて被覆する。
で、図示するように歪ゲージ2−1〜2−4はブリッジ
に接続され、その接続点aにディップスイッチ7−3、
抵抗器7−1及び可変抵抗器7−2等で構成される出力
調整用部品が接続され、更に端子Aが接続される。又、
接続点bには温度補償抵抗器5−1と5−2が直列に接
続され、更に端子Bが接続される。又、接続点cには端
子Cが接続され、接続点dには端子Dが接続される。端
子DとCの間に所定の直流電圧を印加し、端子AとBの
間から測定出力を得る。
例を示す図で、同図(a)は平面図、同図(b)は同図
(a)のC−C断面図、同図(c)は正面図である。図
5において、図3と同一符号を付した部分は同一又は相
当部分を示す。
ド基板3にダミー抵抗器12−1、12−2を実装し、
該ダミー抵抗器12−1、12−2及び温度補償抵抗器
5−1、5−2が起歪体1の側面に直接接触するよう
に、ハード基板3を起歪体1の側面に所定の空間部(間
隙)Gを設けて起歪体1の支点側の側面に取り付けてい
る。歪ゲージ2−2及び歪ゲージ2−4は起歪体1の重
点側(負荷作用点側)の起歪部の上下表面に貼着してい
る。そして歪ゲージ2−2及び歪ゲージ2−4とハード
基板3とを接続する配線に絶縁樹脂被覆銅線6を用い、
該絶縁樹脂被覆銅線6をハード基板3と起歪体1の側面
の間の空間部Gを通して湾曲させて配置している。
覆している。また、図示は省略するがハード基板3の外
表面はシリコーン、ウレタン、ブチルゴム等の防湿性樹
脂又はゴムの被覆材で被覆し防湿している。また、起歪
体1の取付け部を除く部分の表面及びハード基板3の表
面を少なくとも抗菌材及び昆虫忌避材を含む樹脂材で被
覆している。但し、絶縁樹脂被覆銅線6は除いて被覆す
る。
で、図示するように、ダミー抵抗器12−1、12−
2、歪ゲージ2−3、2−4はブリッジに接続され、そ
の接続点aにディップスイッチ7−3、抵抗器7−1及
び可変抵抗器7−2等で構成される出力調整用部品が接
続され、更に端子Aが接続される。又、接続点bには温
度補償抵抗器5−1と5−2が直列に接続され、更に端
子Bが接続される。又、接続点cには端子Cが接続さ
れ、接続点dには端子Dが接続される。端子DとCの間
に所定の直流電圧を印加し、端子AとBの間から測定出
力を得る。
に、起歪体101の形状にフィットしたフレキシブルで
配線及び抵抗パターンが形成されたフレキシブル基板1
06、107、108を用いた場合は、起歪体101の
形状が変わる毎にフレキシブル基板106、107、1
08を新規に製作する必要があった。そのため試作費用
(版代、型代、例えば30〜50万円)、及び量産費用
(版代、型代、例えば100万円)が必要であった。ま
た、起歪体101の幅・高さが異なる毎に、新規にフレ
キシブル基板を作製するため、そのたびに上記試作費用
及び量産費用が必要であった。
は、形状が異なる起歪体或いは仕様の異なるロードセル
に対しても共通に使用可能なハード基板3を用いるの
で、製作費用の低減が図れる。ハード基板3の上記の試
作及び量産費用は、例えば15万円で1回で済む。ま
た、フレキシブル基板では1枚当りのコストが、例えば
150〜200円かかるのに対して、ハード基板の場合
は1枚当りのコストが100円(取付けビス、カラー、
ワイヤーを含めて)で済む。
更にも柔軟に対処することが可能である。例えば、出力
調整抵抗を取り付けたロードセルには、ハード基板3に
出力調整用抵抗器を実装することで対応できる。また、
ハーフブリッジ回路のロードセルにもハード基板3にダ
ミー抵抗器を実装することで対応できる。
ル基板上に温度補償抵抗を配置しているが、フレキシブ
ル基板の素材であるポリイミド樹脂(厚さ0.5mm)
上に置かれているため、起歪体1からの熱伝達が遅れる
という問題があった。これに対して本実施形態では、温
度補償抵抗器5−1、5−2やダミー抵抗器12−1、
12−2をアルマイト処理等の絶縁処理された起歪体1
の側面に直接接触させているので、温度補償抵抗器5−
1、5−2やダミー抵抗器12−1、12−2への起歪
体1の熱伝達性の向上が図れる。
体に直接接着して、起歪体の表面温度をセンシングして
いるが、接着という手法を用いるため、補償が適性でな
い場合の交換性がよくなく、又接着層、ベース樹脂層
(厚さ数十μ)による温度非導体性のため完全な起歪体
の表面温度のセンシングができないという問題があっ
た。これに対して、本実施形態例では、絶縁表面処理
{(耐蝕アルマイト処理(厚さ3〜5μ)等}を施した
起歪体1の表面に温度補償抵抗器5−1、5−2やダミ
ー抵抗器12−1、12−2を直接接触させるので、交
換性が良く、起歪体の表面温度のセンシング性もよい。
は、歪ゲージ間の配線を図1に示すようにポリウレタン
の薄い被膜で被覆した絶縁樹脂被覆銅線(JIS C3
211−0.22種 被覆厚さ0.008mm 0.2
mmΦ銅単線)109を歪ゲージ105、105上を引
き回していた。絶縁樹脂被覆銅線109のポリウレタン
被覆が薄いため、ピンホール等のある場合があり、これ
が起歪体101の歪ゲージ接着面の荒し加工面(サンド
・ブラスト加工面等)と接触して絶縁不良を生じる場合
があり、歩留まりが100%にならなかった(現状では
99%程度)。
を絶縁樹脂被覆銅線109が通過する箇所で張力の発生
を防ぐため、円弧状の引き回しをするが、ブチルゴム等
のコーティングを施すと、コーティングの影響と合わさ
り6kg程度の中秤量のロードセルでは、低温時クリー
プを発生する要因となっていた。また、低秤量(3kg
以下)では常温でもクリープを発生し、図2に示すよう
に絶縁樹脂被覆銅線109にコーティングがかからない
ようにする必要があった。
1の側面に該側面から所定の空間(間隙)を設けて取付
け、起歪体1の重点側に貼着した歪ゲージ2−2、2−
4に一端が接続された絶縁樹脂被覆銅線6を該ハード基
板3と起歪体1の側面の間の空間部を通してハード基板
3の重点側に配置したので、被覆の厚い絶縁樹脂被覆銅
線6(例えば0.15mmのテフロン被覆の撚り線)を
使用しても、低秤量(3kg以下)のロードセルでクリ
ープが生じない。また、従来のように絶縁樹脂被覆銅線
が起歪体の歪ゲージ貼着部の荒し面に接触して絶縁不良
を起こすという問題もない。
け部を除く部分の表面及びハード基板3の表面を少なく
とも抗菌材及び昆虫忌避材を含むシリコーン等の撥水性
の樹脂材8で被覆しているので、ハード基板3に実装し
た配線、部品等にゴキブリ等の昆虫が寄り付き糞等で汚
染し、またこの為に雑菌が繁殖し、腐食したり、汚染物
により絶縁不良となったりすることがない。
発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
抵抗及び/又はダミーゲージとして使用する抵抗器を起
歪体の側面に直接接触させることにより、該温度補償抵
抗及び/又はダミーゲージへの起歪体の熱伝達性が向上
する。
歪体は少なくとも抵抗器が接触する部分に絶縁処理を施
しているので、抵抗器の表面に絶縁被覆等の処理が施さ
れていなくとも、絶縁不良となることはない。
ば、起歪体の重点側の歪ゲージとハード基板とを接続す
る配線に絶縁樹脂被覆線を用い、該絶縁樹脂被覆線を該
ハード基板と該起歪体の側面の間の空間部を通して湾曲
させて配置したので、絶縁樹脂被覆線に張力が加わるこ
となく、被覆の厚い絶縁樹脂被覆線を使用してもクリー
プが発生しない。また、絶縁樹脂被覆線をハード基板と
起歪体の側面の間の空間部を通すので、絶縁不良が発生
することもない。
ード基板が防湿性樹脂又はゴムで被覆されているので、
防湿性の優れたロードセルとなる。
歪体の取付け部を除く部分の表面及びハード基板の表面
を少なくとも抗菌材及び昆虫忌避材を含む樹脂材で被覆
したので、ハード基板に実装した配線、部品等に昆虫な
どが寄り付きその糞などで汚染され、またこのため細菌
が繁殖して、腐食したり、汚染物などにより、絶縁不良
の要因となる問題は発生しない。
(a)はロードセルの正面図、図1(b)は図1(a)
のA−A断面図、図1(c)は平面図、図1(d)は背
面図である。
る。
図3(a)は平面図、図3(b)は図3(a)のB−B
断面図、図3(c)は正面図である。
ある。
図5(a)は平面図、図5(b)は図5(a)のC−C
断面図、図5(c)は正面図である。
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】 起歪部に歪ゲージを貼着した起歪体を具
備するロードセルにおいて、 温度補償抵抗及び/又はダミーゲージとして使用する抵
抗器を実装したハード基板を前記起歪体の側面に該抵抗
器が該起歪体表面に直接接触するように取り付けたこと
を特徴とするロードセル。 - 【請求項2】 請求項1に記載のロードセルにおいて、 前記起歪体は少なくとも前記抵抗器が接触する部分に絶
縁処理を施していることを特徴とするロードセル。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のロードセルにお
いて、 前記起歪体は所定位置に起歪部を形成した2本の平行ビ
ームを具備する四辺形型の起歪体であり、該起歪体の重
点側(負荷作用点側)の歪ゲージと前記ハード基板とを
接続する配線に絶縁樹脂被覆線を用い、該絶縁樹脂被覆
線を該ハード基板と該起歪体の側面の間の空間部を通し
て湾曲させて配置したことを特徴とするロードセル。 - 【請求項4】 請求項3に記載のロードセルにおいて、 前記ハード基板の前記起歪体と対向する面とは反対側の
面に前記絶縁樹脂被覆線を接続する歪ゲージ接続用の端
子部が形成されていることを特徴とするロードセル。 - 【請求項5】 請求項3又は4に記載のロードセルにお
いて、 前記ハード基板は防湿性樹脂又はゴムで被覆されている
ことを特徴とするロードセル。 - 【請求項6】 請求項3又は4又は5に記載のロードセ
ルにおいて、 前記起歪体の取付け部を除く部分の表面及び前記ハード
基板の表面を少なくとも抗菌材及び昆虫忌避材を含む樹
脂材で被覆したことを特徴とするロードセル。
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