JP2001201410A - 重量センサ - Google Patents
重量センサInfo
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Abstract
で、その重量センサを利用した体重計も大きくなる。 【解決手段】 凹形の部材の内側中央にI形の部材を連
結した形状とし、凹形の部材の2つの側片を固定し、I
形の部材の自由端側に荷重を印加する荷重部9を設け、
I形の部材を起歪体10としたものである。したがっ
て、小型で、薄い重量センサが実現できる。
Description
センサー改良に関し、特に薄型の重量計に適した重量セ
ンサーの製作及びコスト低減に関するものである。
の片持梁式起歪体は特開昭56−107127号公報、
特開平1−212327号公報、特開平2−3123号
公報等にみられるように、固定部,荷重部,起歪部を起
歪体の歪み方向に平行に見たとき、固定部と荷重部,固
定部と起歪部,荷重部と起歪部との間に距離があり固定
部、荷重部に回転モーメントが働いている。又、固定
部,荷重部に回転モーメントが働かない己形の起歪体で
上下に固定部,荷重部を設ける方法は既に提案されてい
るが、この方法は厚さが極めて厚くなり、薄型の重量計
には適さない。このために、新開平4−30449号公
報、特開平9−21682号公報等に見られるように4
角形の板バネ材に切溝をつくり、大きい凹部と小さい凹
部材の中央にI形の連結部材で連結した形状とし、大き
い凹部の側片に固定部、小さい凹部の側片に荷重部を設
ける方法が既に提案されているが、この方法は幅が極め
て大きくなり、小型の重量計には適さないものであっ
た。
された重量センサの起歪体は第13図に示すように、4
角形の板バネ材に切溝をつくり、大きい凹部21と小さ
い凹部22の中央をI形の連結部材23で連結した形状
とし、大きい凹部21の側片24を固定部とし、小さい
凹部22の側片25を荷重部とするため、重量センサの
幅が極めて大きくなり、小型の重量計には適さないとい
う問題があった。本考案はこれらの問題点を解決するも
のである。
I形の部材を連結した形状とし、凹形の部材の2つの側
片を固定し、前記I形の部材の自由端側に荷重を印加す
る荷重部を設け、I形の部材を起歪体とする。これによ
り、小型の重量計にも適する小型の重量センサが実現で
きる。
の部材の内側中央にI形の部材を連結した形状とし、凹
形の部材の2つの側片を固定し、前記I形の部材の自由
端側に荷重を印加する荷重部を設け、前記I形の部材を
起歪体としたものである。これにより重量センサを小
型、薄型にできる。
重印加の位置を固定するための切り欠き部を設けたもの
である。これにより切り欠き部で荷重部の位置決めがで
き、より正確な荷重測定が行えるようになる。
重印加の位置を固定するための、起歪体より幅の広い幅
広部を設けたものである。これにより、幅広部で荷重部
の位置決めができ、より正確な荷重測定が行えるように
なる。
重印加の位置を固定するための孔部を、少なくとも1つ
以上設けたものである。これにより、孔部で荷重部の位
置決めができ、より正確な荷重測定が行えるようにな
る。
重印加の位置を固定するための突起部を、少なくとも1
つ以上設けたものである。これにより、突起部で荷重部
の位置決めができ、より正確な荷重測定が行えるように
なる。
ージを、起歪体のほぼ中央に前記起歪体と平行に設けた
ものである。これにより、荷重部と歪みゲージとの位置
関係には無関係に、偶数の歪みゲージの距離と歪み量と
により、より正確な荷重測定が行えるようになる。
ージを、起歪体と平行に前記起歪体に一直線上に設けた
ものである。これにより、起歪体がねじれの影響を受け
にくくなり、より正確な荷重測定が行えるようになる。
を備えた脚部を有し、前記第2の突起部で荷重部に荷重
を印加するように構成したものである。これにより、荷
重部の位置ずれを小さくでき、より正確な荷重測定が行
えるようになる。
ついて図面を参照しながら説明する。図1は本実施例の
重量センサを組み込んだ体重計の構成を示す図である。
この図1を使って説明する。重量センサは、一般家庭等
で使用される体重計やトワレ等に組み込まれた体重計等
に利用され、印加された体重を電圧に変換する機能を有
している。
重の測定開始を指示する体重測定開始ボタン2、測定し
た体重値を表示する表示部3、4つの各重量センサ4に
印加された体重を演算して求める回路部5が組み込まれ
ている。体重計本体1の裏側には、4隅近辺に重量セン
サ4が4カ所配設され、各重量センサ4の一部に図示し
ていない脚部を配置する構成にしている。
解斜視図である。重量センサ4は、鉄、ステンレス、ア
ルミ等の四角形の板バネ材からなり、凹形の支持部6
と、凹形の支持部6の内側中央をI形の部材で連結した
形状で構成されている。前記凹形の支持部6両側2つの
側片を、ねじ、接着等で固定し、体重が印加されたとき
に重量センサ4を支持する役目を有する固定部7が、体
重計本体1側に配設されている。重量センサ4のI形部
材の自由端側に前記記載の脚部8を配設し、この脚部8
に印加された体重が荷重部9を通して重量センサ4に伝
達される。
にあるI形の部材を起歪体10とし、起歪体10のほぼ
中央に歪みゲージ11を張り付けてある。歪みゲージ1
1は、起歪体10の歪み量に比例して抵抗が変化する様
になっている。起歪体10は、体重を重量センサ4に直
接印加する脚部8と、体重計本体1とに挟まれて上下方
向に自由に動く(歪む)ように構成されており、スライ
ド方式等により荷重部9に取り付けられている。体重に
より印加される力の方向は、脚部8で荷重部9を下から
上の方向に向かって押し、支持部6を体重計本体1が上
から下に向かって押すように構成されている。
体重計として説明する。体重を測定するために、使用者
が、体重測定開始ボタン2をONにすると、体重計は測
定を開始する。体重計に載ると、体重計本体1と脚部8
の間にある各重量センサ4は体重に応じて歪むことにな
る。重量センサ4の荷重部9は上向き、支持部6は下向
きの力が働き、重量センサ4は、片持ち梁となり、支持
部6を支点、荷重部9を力点として、起歪体10が歪む
ことになる。この起歪体10の歪み量εに比例して歪み
ゲージ抵抗Rが変化する。
8から受けた荷重をP、荷重部9から歪みゲージの中心
までの距離をL、起歪体10の厚みをh、起歪体10の
幅をb、ヤング率をEとすると、起歪体10に加わった
荷重Pで歪んだ歪み量εは、 ε=6・P・L/(b・h・h・E) (1) で表される。
付けられた歪みゲージ11も歪み、その歪み量εに比例
して歪みゲージ11の抵抗が変化する。
電圧に変換する基本回路の図である。直列に接続された
抵抗Rと歪みゲージ11に定電圧Eが印加され、抵抗R
間の電圧をアンプで増幅する。歪みゲージ11の抵抗が
変化すると、その分割電圧が変化し、その結果、アンプ
の出力電圧が変化する。その歪む前、歪み中の電圧を測
定し、その電圧差を計算することで、歪み量εを電圧に
変換することができる。その出力電圧は、V=K・εで
表される。このKはゲージ固有の歪み感度でゲージ率と
いう。ゲージ率Kはゲージの材質によって定まるが、金
属の場合には2に近い数値をもっている。回路部5で
は、その出力電圧を測定し、体重値を演算し表示部3に
表示するように動作する。
を支点として、荷重部9を力点として体重を印加するよ
うに構成することで、I形の部材を起歪体10とでき、
従来の小さい凹部よりも起歪体10を細くできる。これ
により、重量センサ本体の幅も細くでき、小型で、か
つ、薄型の重量センサを実現できるものである。
リベット等が無くてよく、極めて薄型の起歪体組立を提
供することができる。
く、I形の組み合わせで重量センサの支持部6を支えて
も良い。
て説明する。図4は本実施例の重量センサまわりの構成
を示す分解斜視図である。本実施例では、実施例1で説
明した構成に加えて、I形の部材の自由端側にある荷重
部9近傍に切り欠き部12を設けた形状にしている。脚
部8をその切り欠き部12を使って位置決めし、荷重部
9に接着、ねじ等で固定した構成にしている。
体重を測定するために、使用者が、体重測定開始ボタン
2をONにし、体重計に載ると、体重計本体1と脚部8
の間にある4つの重量センサ4は体重に応じて歪むこと
になる。重量センサ4の荷重部9は上向き、支持部6は
下向きの力が働き、重量センサ4の起歪体10は片持ち
梁として歪むことになる。脚部8が押す荷重部9の位置
は、切り欠き部12で位置決めされて、いつも同じ荷重
部9に体重が印加されるようになる。この位置決めで、
脚部8に印加された力は、荷重部9の同じ場所に力が加
わり、体重が印加された時、荷重部9からゲージの中心
までの距離Lの変動が少なくなり、より正確な荷重測定
ができる様になっている。
押す箇所より、歪みゲージ11から遠い位置に切り欠き
部12を配置することにより、切り欠き部12にかかる
応力を小さくする事ができ、歪み量εも前記(式1)に
より計算することができる。
て説明する。図5は本実施例の重量センサまわりの構成
を示す分解斜視図である。本実施例では、図2で説明し
た構成に加えて、I形の部材の自由端側にある荷重部9
近傍に幅広部13を設けた形状にしている。脚部8をそ
の幅広部13を使って位置決めし、荷重部9に接着、ね
じ等で固定した構成にしている。
定開始ボタン2をONにし、体重計に載ると、体重計本
体1と脚部8の間にある4つの重量センサ4は体重に応
じて歪むことになる。重量センサ4の荷重部9は上向
き、支持部6は下向きの力が働き、重量センサ4の起歪
体10は片持ち梁として歪むことになる。脚部8が押す
荷重部9の位置は、幅広部13で位置決めされて、いつ
も同じ荷重部9に体重が印加されるようになる。この位
置決めで、脚部8に印加された力は、荷重部9の同じ場
所に力が加わり、体重が印加された時、荷重部9からゲ
ージの中心までの距離Lの変動が少なくなり、より正確
な荷重測定ができる様になっている。
押す場所より歪みゲージ11から遠い位置に幅広部13
を配置することにより、幅広部13にかかる応力が集中
しないようにする事ができ、歪み量εも前記(式1)に
より計算することができる。
について説明する。図6は本実施例の重量センサまわり
の構成を示す分解斜視図である。本実施例では、図2で
説明した構成に加えて、I形の部材の自由端側にある荷
重部9近傍に孔部14を設けた形状にしている。脚部8
をその孔部14を使って位置決めし、荷重部9に接着、
ねじ等で固定した構成にしている。
定開始ボタン2をONにし、体重計に載ると、体重計本
体1と脚部8の間にある4つの重量センサ4は体重に応
じて歪むことになる。重量センサ4の荷重部9は上向
き、支持部6は下向きの力が働き、重量センサ4の起歪
体10は片持ち梁として歪むことになる。脚部8が押す
荷重部9の位置は、孔部14で位置決めされて、いつも
同じ荷重部9の位置に体重が印加されるようになる。こ
の位置決めで、脚部14に印加された力は、荷重部9の
同じ場所に力が加わり、体重が印加された時、荷重部9
から歪みゲージ11の中心までの距離Lの変動は少なく
なり、より正確な荷重測定ができる様になっている。
押す場所より歪みゲージ11から遠い位置に孔部14を
配置することにより、孔部14にかかる応力が集中しな
いようにする事ができ、歪み量εも前記(式1)により
計算することができる。
よく、半抜きにしても良い。
について説明する。図7は本実施例の重量センサまわり
の構成を示す分解斜視図である。本実施例では、図2で
説明した構成に加えて、I形の部材の自由端側にある荷
重部9近傍に突起部15を設けた形状にしている。脚部
8をその突起部15を使って位置決めし、荷重部9に接
着、ねじ等で固定した構成にしている。
定開始ボタン2をONにし、体重計に載ると、体重計本
体1と脚部8の間にある4つの重量センサ4は体重に応
じて歪むことになる。
部6には下向きの力が働き、重量センサ4の起歪体10
は片持ち梁として歪むことになる。脚部8が押す荷重部
9の位置は、突起部15で位置決めされて、いつも同じ
荷重部9の位置に体重が印加されるようになる。この位
置決めで、脚部8に印加された力は、荷重部9の同じ場
所に力が加わり、体重が印加された時、荷重部9から歪
みゲージ11の中心までの距離Lの変動が少なくなり、
より正確な荷重測定ができる様になっている。
起部15、リブ等を設け、突起部15やリブを直接脚部
8で押すことで、荷重点9の位置を明確にすることも出
来、より精度の高い体重の測定ができる。
押す場所より歪みゲージ11から遠い位置に突起部15
を配置することにより、突起部15にかかる応力が集中
しないようにする事ができ、歪み量εも前記(式1)に
より計算することができる。
について説明する。
である。本実施例では、図2で説明した構成に加えて、
起歪体10に、2つの偶数の歪みゲージを同一パッケー
ジ内でセットにした歪みゲージA16を張り付けて構成
する。
体重を測定するために、使用者が、体重測定開始ボタン
2をONにし体重計に載ると、体重計本体1と脚部8の
間にある4つの重量センサ4は体重に応じて歪むことに
なる。重量センサ4の荷重部9には上向き、支持部6に
は下向きの力が働き、重量センサ4の起歪体10が片持
ち梁のように歪むことになる。荷重部9に力が加わる
と、起歪体10が変形し歪みゲージ11が歪み、歪み量
εに応じた出力電圧が発生する。歪み量εは(式1)で
計算できる。
もので、歪みゲージA1の位置をL1、歪みゲージA2
の位置をL2とすると各々の歪み量ε1、ε2は ε1=6・P・L1/(b・h・h・E) (2) ε2=6・P・L2/(b・h・h・E) (3) となる。
歪み、かつ、直列に接続されているので、その歪みゲー
ジAの出力電圧Vは V=K(ε2−ε1) (4) となる。
と出力電圧Vは V=K・6・P・(L2−L1)/(b・h・h・E) (5) となる。
11を張り付けることで、歪みゲージ11と荷重部9で
ある力点の位置関係が無関係になり、脚部8の位置が少
しずれても、2つの歪みゲージ間の距離さえ一定にして
おけば出力電圧は変化しない。そのために体重計の組立
に特別なノウハウが必要ではなくなり、簡単に、正確な
体重計ができる。
ジを構成させて説明したが、2つの歪みゲージ11を起
歪体10に張り付けても良い。
ジA16をさらに追加して並べ、4ゲージで出力電圧を
見ても良い。歪みゲージは、個々の歪みゲージを貼り付
けて組み合わせても良いし、1つの部品に2または4つ
のゲージを入れたゲージでも良い。
について説明する。本実施例では、起歪体10に、複数
の歪みゲージ11を同一パッケージ内でセットにした歪
みゲージB17を張り付けて構成されているものであ
る。図11は本実施例の歪みゲージの配置図である。歪
みゲージ二組を交互に、一直線上にならべて歪みゲージ
を構成したものである。
脚部8に印加された荷重は、理想的には荷重部9に垂直
に荷重が印加されることが望ましい。しかし、脚部8に
かかる荷重は、左右均等ではなく、重心の移動で、起歪
体10は、ねじれが生ずることになる。従来の歪みゲー
ジ11を平行に並べることで、ねじれ荷重により、歪み
ゲージ11が影響を受け、この平行間隔が広いほど、そ
の影響が出やすくなる。
に並べることで、ねじれの影響が非常に少なくなる。
1は、エッチング等で作成されたものであったが、起歪
体10に直接印刷したものでも良いし、セラミックに印
刷した歪みゲージを起歪体10に直接張り付けても良
い。
でなく、丸形、多角形でも良い。
について説明する。
触部形状を示した図である。脚部8に第2の突起部18
を配置し、前記第2の突起部18で荷重部9に力を印加
する様に構成されている。
脚部8に印加された荷重は、第2の突起部18により荷
重部9に力を印加するようにしていて、平面部で荷重を
印加するより、荷重点9の位置ずれを小さくでき、より
精度の高い体重計とすることができる。
してさらに荷重部9の位置ずれを少なくすることもでき
る。
1は、エッチング等で作成されたものであったが、起歪
体10に直接印刷したものでも良いし、セラミックに印
刷した歪みゲージを起歪体10に直接張り付けても良
い。
でなく、丸形、多角形でも良い。
脚部8に突起部、リブ等を設けても良い。
説明したが、下面でもよい。
重部間のI形の部材を起歪体とすることで、重量センサ
の幅を小さくでき、重量センサを小型で、かつ薄型にで
きる。
荷重部の位置決めができ、より正確な荷重測定が行える
ようになる。
部の位置決めができ、より正確な荷重測定が行えるよう
になる。
の位置決めができ、より正確な荷重測定が行えるように
なる。
部の位置決めができ、より正確な荷重測定が行えるよう
になる。
荷重部と歪みゲージとの位置関係には無関係に、偶数の
歪みゲージの距離と歪み量とにより、より正確な荷重測
定が行えるようになる。
れの影響を受けにくくなり、より正確な荷重測定が行え
るようになる。
ずれを小さくでき、より正確な荷重測定が行えるように
なる。
した体重計の斜視図
重量センサの歪み量を電圧に変換する基本回路図
の構成を示す分解斜視図
の構成を示す分解斜視図
の構成を示す分解斜視図
の構成を示す分解斜視図
図
みゲージBの平面図
の脚部の側面図
Claims (8)
- 【請求項1】凹形の部材の内側中央にI形の部材を連結
した形状とし、凹形の部材の2つの側片を固定し、前記
I形の部材の自由端側に荷重を印加する荷重部を設け、
前記I形の部材を起歪体とする重量センサ。 - 【請求項2】荷重部に、荷重印加の位置を固定するため
の切り欠き部を設けた請求項1記載の重量センサ。 - 【請求項3】荷重部に、荷重印加の位置を固定するため
の、起歪体より幅の広い幅広部を設けた請求項1または
2記載の重量センサ。 - 【請求項4】荷重部に、荷重印加の位置を固定するため
の孔部を、少なくとも1つ以上設けた請求項1ないし3
のいずれか1項記載の重量センサ。 - 【請求項5】荷重部に、荷重印加の位置を固定するため
の突起部を、少なくとも1つ以上設けた請求項1ないし
4のいずれか1項記載の重量センサ。 - 【請求項6】偶数の歪みゲージを、起歪体のほぼ中央に
前記起歪体と平行に設けた請求項1ないし5のいずれか
1項記載の重量センサ。 - 【請求項7】複数の歪みゲージを、起歪体と平行に前記
起歪体に一直線上に設けた請求項1ないし5のいずれか
1項記載の重量センサ。 - 【請求項8】第2の突起部を備えた脚部を有し、前記第
2の突起部で荷重部に荷重を印加する請求項1ないし7
のいずれか1項記載の重量センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000012541A JP2001201410A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 重量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000012541A JP2001201410A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 重量センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001201410A true JP2001201410A (ja) | 2001-07-27 |
Family
ID=18540246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000012541A Pending JP2001201410A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 重量センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001201410A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011247658A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Tohoku Univ | はり構造起歪体および荷重測定法 |
-
2000
- 2000-01-21 JP JP2000012541A patent/JP2001201410A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011247658A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Tohoku Univ | はり構造起歪体および荷重測定法 |
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