JP2002365146A

JP2002365146A - ロードセル

Info

Publication number: JP2002365146A
Application number: JP2001176780A
Authority: JP
Inventors: Sachiko Chimura; 幸子地村; Yukio Wakasa; 由喜夫若狭
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】防水性、防錆性が向上されかつ測定精度の高
いロードセルを提供することにある。【解決手段】このロードセル１は、起歪体２と、ブリ
ッジ回路と、被膜１０とを備えている。ブリッジ回路
は、起歪体２に設けられた歪ゲージ７からなる。被膜１
０は、起歪体２とは異なる金属材料からなる部材が取り
付けられる起歪体２の部位を少なくとも覆うよう起歪体
２に形成されるとともにガラス転移温度が４０℃以上の
樹脂からなる塗膜層を含み、電気絶縁性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロードセル、特
に、起歪体と、起歪体に設けられた歪ゲージからなるブ
リッジ回路とを備えたロードセルを提供することにあ
る。

【０００２】

【従来の技術】計量機器等に用いられるロードセルは、
一般に、可動部及び固定部を有する起歪体と、起歪体に
取り付けられたセンサとを備えている。起歪体の可動部
は、被計量物を支持する支持部材或いはこの支持部材と
起歪体とを接続する接続部材（以下、被計量物側部材）
に固定されている。起歪体の固定部は、固定ベース或い
はこの固定ベースと起歪体の固定部とを接続する接続部
材（以下、固定ベース側部材）に固定されている。

【０００３】このロードセルでは、被計量物からの荷重
が被計量物側部材を介して起歪体に作用すると、起歪体
の可動部は固定部に対し相対的に下方に変位するため、
その変位を歪ゲージ等のセンサにより検出して重量に変
換する。

【０００４】この種のロードセルでは、起歪体の材料と
しては、一般に、高精度化の要求や加工性を重視する観
点から、アルミニウム、アルミニウム合金等が用いら
れ、一方、被計量物側部材や固定ベース側部材として
は、主に、ステンレス、鉄等の材料が用いられている。

【０００５】このため、この種のロードセルは、空気中
の水分により、起歪体が腐食し、また、空気中の酸素に
より起歪体表面に錆が生じ易い状況にある。特に、高湿
度の環境下や海水のように塩分を含む水気の多い場所等
で計量機器が使用される場合は、このような腐食或いは
錆等が発生しやすく、その進行も早くなる。

【０００６】そこで、ゴム、ポリウレタン等のコーティ
ング材料で起歪体を被覆して起歪体表面に被膜を形成
し、これにより、起歪体の防水性、防錆性を向上させる
技術が既に提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
ゴム、ポリウレタン等の材料が弾性を有する点を考慮し
て、これらの材料が計量時における起歪体の変形に及ぼ
す影響を抑える配慮がなされている。

【０００８】しかし、このような補正が行われても、こ
れらの材料の変形量が依然大きいために、計量機器の測
定精度を維持できないという問題が生じていた。秤は、
通常、−１０℃〜４０℃の温度範囲で使用されるが（こ
の温度範囲を使用温度範囲という）、これらの材料は、
この使用温度範囲において温度依存性を有しており、特
に、被計量物の秤量が小さい場合（１０ｋｇ以下）は、
これらの材料の弾性に起因する影響が大きくなり、上記
従来の技術では、補正を行うことが実質的に不可能な状
況にある。

【０００９】また、上述のように、ロードセルは、起歪
体と、被計量物側部材及び固定ベース側部材とが異なる
金属材料で構成されるとともに、これらの部材同士が接
触する部分は異種金属が接触した状態にあるため、空気
中の酸素、水分等により異種金属接触腐食が生じ易い状
況にある。

【００１０】そこで、異種金属間を絶縁する目的で異種
金属接触部分に絶縁性フィルムを挿入する技術が既に提
案されている。しかし、この方法では、起歪体と被計量
物側部材等との間に僅かな隙間ができるため、この隙間
に水が浸入して腐食が発生するという問題がある。さら
に、絶縁性フィルムに代えてゴム、ポリウレタン等の材
料を採用した場合でも、荷重がロードセルに正確に伝わ
らず、計量誤差が生じるという問題が生じる。そして、
これらの問題は、秤の使用温度範囲では特に顕著に発生
する。

【００１１】本発明の目的は、防水性、防錆性が向上さ
れかつ測定精度の高いロードセルを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のロード
セルは、起歪体と、ブリッジ回路と、被膜とを備えてい
る。ブリッジ回路は、起歪体に設けられた歪ゲージから
なる。被膜は、起歪体とは異なる金属材料からなる部材
が取り付けられる起歪体の部位を少なくとも覆うよう起
歪体に形成されるとともにガラス転移温度が４０℃以上
の樹脂からなる塗膜層を含み、電気絶縁性を有する。

【００１３】このロードセルでは、被計量物からの荷重
が起歪体に作用すると、起歪体が変形して歪を生じ、こ
の歪を歪ゲージが検出する。起歪体の変形の度合いは、
被計量物の荷重の大きさによって異なるため、これを利
用して歪ゲージの検出結果から被計量物の重量が求めら
れる。

【００１４】そして、このロードセルでは、起歪体は樹
脂で被覆されているため、防水、防錆性能が向上されて
いるが、この樹脂は、ガラス転移温度が４０℃以上の樹
脂であり、上記使用温度範囲における粘弾性の変化が極
めて小さい。このため、上記使用温度範囲における歪ゲ
ージの電気抵抗の変化に及ぼす影響が小さくなり、従来
のゴム、ポリウレタン等のコーティング材料で被膜を形
成した場合に比べ、重量検出精度に対する影響が抑えら
れる。

【００１５】したがって、このロードセルでは、防水
性、防錆性が向上しており、かつ、秤の精度が高い水準
で維持されている。また、被膜は、絶縁性のある硬い樹
脂が起歪体表面に塗布等されることにより形成された塗
膜層を有しているため、起歪体と被膜との間に隙間が生
じず、このため、従来のように水が浸入することがな
い。したがって、このロードセルでは、異種金属間にお
ける防水性も向上される。さらに、異種金属間には硬い
樹脂が介在しているため、被計量物からの荷重は確実に
起歪体に伝えられ、これにより、計量誤差の発生が抑え
られる。

【００１６】なお、このロードセルにおいて、塗膜層
は、塗布によって形成してもよく、また、蒸着、スパッ
タリング等により形成してもよい。また、被膜は、異種
金属が接触する起歪体の部位のみでなく、起歪体表面の
全面に形成されてもよい。この場合、異種金属接触面以
外の部分は、異種金属接触面と同じ材質の被膜であって
もよいが、異なる材質の被膜であってもよく、従来のモ
ールド材でモールドされてもよい。さらに、被膜は、後
述するように、有機塗料であってもよく、有機・無機ハ
イブリッド系塗料（セラミック塗料）であってもよい。

【００１７】したがって、例えば、異種金属接触面に
は、後述のように無機フィラーを充填したアクリル樹脂
を用いるとともに、これ以外の面には従来のゴム系の樹
脂を用いてもよい。

【００１８】請求項２に記載のロードセルは、起歪体
と、ブリッジ回路と、被膜とを備えている。ブリッジ回
路は、起歪体に設けられた歪ゲージからなる。被膜は、
起歪体の歪ゲージが取り付けられる部位を除く歪発生部
位を少なくとも覆うよう起歪体に形成されるとともにガ
ラス転移温度が４０℃以上の樹脂からなる塗膜層を含
み、電気絶縁性を有する。

【００１９】起歪体と歪ゲージとの間に被膜が存在する
と、被膜の特性や厚みによっては正確な起歪体の変位が
歪ゲージの出力値に反映されないこともあり得るため、
ここでは、歪ゲージが取り付けられる位置には被膜が形
成されないようにしている。具体的な手法としては、例
えば、歪ゲージが取り付けられる位置にマスキングをし
た状態で起歪体に塗料をコーティングすることが考えら
れる。

【００２０】なお、歪ゲージに配線が接続されている場
合は、この配線及び歪ゲージは、防水性を有する樹脂で
覆われるのが好ましい。この場合、歪ゲージ及び配線
は、少なくとも前記マスキングした部分を覆うよう防水
性を有する樹脂で覆われているため、大気中の湿気が歪
ゲージや配線に悪影響を与えるのが抑えられる。また、
歪ゲージが樹脂で覆われることにより、歪ゲージ付近に
おいても起歪体の表面（コーティングされていない生の
表面）が露出しなくなり、この場合も、起歪体の腐食の
発生や進行が抑えられる。

【００２１】なお、歪ゲージ及び配線は、例えば、防水
性を有するブチル系のゴムシートの上にシリコーン樹脂
を塗布することで覆うことができる。請求項３に記載の
ロードセルは、起歪体と、ブリッジ回路と、被膜とを備
えている。ブリッジ回路は、起歪体に設けられた歪ゲー
ジからなる。被膜は、起歪体とは異なる金属材料からな
る部材が取り付けられる起歪体の部位と起歪体の歪ゲー
ジが取り付けられる部位を除く歪発生部位とを少なくと
も覆うよう起歪体に形成されるとともにガラス転移温度
が４０℃以上の樹脂からなる塗膜層を含み、電気絶縁性
を有する。

【００２２】ここでは、特に、異種金属接触面と歪ゲー
ジ取り付け位置を除く歪発生部位とに少なくとも被膜を
形成する場合を対象としている。請求項４に記載のロー
ドセルは、請求項１から３のいずれかのロードセルにお
いて、塗膜層の樹脂はアクリル樹脂である。

【００２３】前述のガラス転移温度の高い樹脂として
は、具体的には、アクリル樹脂（Ｔｇ＝９０℃〜１０５
℃）、メラミン樹脂（熱硬化性）、フェノール樹脂（熱
硬化性）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロ
エチレン樹脂Ｔｇ＝１３０℃、ＰＦＡ：パーフルオロ
アルコキシエチレンＴｇ＝７５℃）等があるが、アク
リル樹脂は、架橋結合を導入させ易く、無機フィラーと
のハイブリッド化を容易に行うことができ、また、塗布
が容易である点で特に優れている。

【００２４】そこで、このロードセルでは、アクリル樹
脂を用いて起歪体を被覆することとし、このようなロー
ドセルにおいて、起歪体の防水性を向上させるとともに
秤の精度を維持することとしている。

【００２５】なお、アクリル樹脂としては、ＷＯ９６／
３４０６３号パンフレットに示されるようなものが用い
られるが、低級アルキルアルコールの（メタ）アクリル
酸エステルが好ましく、メタクリル酸メチルとヒドロキ
シエチルメタクリレートとの共重合体が特に好ましい。

【００２６】請求項５に記載のロードセルは、請求項４
のロードセルにおいて、アクリル樹脂は、架橋により三
次元化されている。架橋により三次元化された樹脂は、
使用環境の変化に対する塗膜層の安定性に優れ、特に、
耐水性、耐湿性の点で優れている。そこで、ここでは、
このような樹脂で起歪体を被覆することとし、これによ
り、起歪体の防水性が高められるようにしている。

【００２７】また、ここでは、架橋密度が高い樹脂を用
いることにより、硬く、外部からの衝撃等により傷が付
きにくい塗膜層を得ることができ、これにより、防水、
防錆性能を長期間にわたり保持することができる。

【００２８】なお、樹脂に架橋結合を導入するには、架
橋結合を形成し得る官能基を有するモノマー（メタクリ
ル酸ヒドロキシエチルメタクリレート等）を一部共重合
し、樹脂中にジイソシアネート系化合物を混合してお
き、塗布後、塗膜層を熱処理するのが好ましく、これに
より、架橋結合導入による三次元化を図ることができ
る。

【００２９】請求項６に記載のロードセルは、請求項１
から３のいずれかのロードセルにおいて、塗膜層の樹脂
は、粒子径５０μｍ以下の無機フィラーが混合されたも
のである。

【００３０】無機フィラーが充填された樹脂は、被膜に
更に硬さを与え、被膜が汚れにくくなる点で、より好ま
しい材料である。ここでは、このような樹脂で起歪体を
被覆することで、防水性能を高めつつ秤の精度を維持す
ることとしている。

【００３１】なお、無機フィラーとしては、具体的に
は、酸化アルミ、酸化ケイ素等の微粒子が好ましく用い
られる。また、無機フィラーは、樹脂中に均一に分散し
ていることが好ましいが、このために、粒子径５０μｍ
以下の微細フィラーが用いられ、樹脂中に５％〜６０％
程度配合される。

【００３２】請求項７に記載のロードセルは、請求項６
のロードセルにおいて、樹脂は、架橋により三次元化さ
れたアクリル樹脂からなる。このロードセルでは、請求
項５と同様の作用効果が得られる。

【００３３】請求項８に記載のロードセルは、請求項１
から３のいずれかのロードセルにおいて、塗膜層の樹脂
は粒子径５０μｍ以下の無機フィラーを含み、無機フィ
ラーは化学結合により樹脂と複合化されている。

【００３４】セラミック塗料（有機・無機ハイブリッド
系塗料）は、有機成分と無機成分とが化学結合により複
合化されてなる塗料であるが、両成分の間には化学結合
が導入されており、この結果、両者の特徴を併有する塗
料となっている。すなわち、セラミック塗料は、有機高
分子間及び有機高分子、無機微粒子間の架橋の密度がと
もに高く、塗膜が密であるために、耐湿性、耐水性に優
れている。したがって、このような塗料を用いて塗膜層
を形成した場合は、起歪体表面の防水性能、防錆性能が
向上される。

【００３５】また、セラミック塗料は、高い架橋密度を
有しているため、これを用いて塗膜層を形成した場合
は、硬い塗膜層が得られ、外部からの衝撃等により傷が
生じにくくなる。さらに、セラミック塗料の無機成分の
持つ耐汚染性、耐候性、耐薬品性により、防錆性能のよ
り高い塗膜層が得られる。

【００３６】そこで、ここでは、起歪体表面の適度な硬
度、耐汚染性（親水性）、電気絶縁性等を満足するよ
う、特に、セラミック塗料により塗膜層を形成すること
としている。

【００３７】請求項９に記載のロードセルは、請求項８
のロードセルにおいて、無機フィラーの表面はシラン処
理が施されている。樹脂中のフィラーは、樹脂と化学的
に結合した複合体となった場合は、樹脂の三次元化の程
度を高め、硬く、安定した塗膜を形成するのに寄与する
こととなる。

【００３８】そこで、ここでは、このような樹脂との間
で化学的に結合されるよう、無機フィラーの表面に所定
の処理を施すこととし、特に、ここでは、シラン処理を
施すこととしている。そして、これにより、フィラー表
面に、アミノ基、水酸基等の官能基を導入し、さらに、
塗布後に熱処理を行うことで、樹脂中の多官能性化合物
（通常、二官能性）（架橋剤）を介して無機フィラーと
樹脂との化学結合が促進させることができる。

【００３９】この場合、熱処理は、１５０℃〜２００
℃、１０分〜３０分程度行われる。なお、樹脂の塗布
は、スプレー、刷毛塗等で行うのが好ましい。請求項１
０に記載のロードセルは、請求項９のロードセルにおい
て、樹脂は、架橋により三次元化されたアクリル樹脂で
ある。

【００４０】このロードセルでは、請求項５及び７と同
様の作用効果が得られる。請求項１１に記載のロードセ
ルは、請求項１から１０のいずれかのロードセルにおい
て、被膜はアルマイト層をさらに有し、アルマイト層の
表面に塗膜層が形成されている。

【００４１】起歪体は、重量精度の確保の点で、アルミ
ニウム製のものが好ましく用いられるが、このようなア
ルミニウム製の起歪体に対しアルマイト処理を施した場
合は、金属アルミニウムの表面に耐食性酸化被膜が施さ
れ、起歪体表面に多数の微細な孔が形成される。これに
より、塗膜層の起歪体に対する密着強さが向上される。
また、塗膜層に傷が生じた場合でも、下地層である硬い
アルマイト層が存在することにより、腐食に弱いアルミ
合金の露出を防ぐことができる。このようなアルマイト
処理と塗料の塗布等との相乗作用により、異種金属接触
腐食がより有効に抑えられるとともに、起歪体表面に防
錆性能が与えられる。

【００４２】また、起歪体表面にアルマイト処理を施し
てから被膜の塗装を行うと、アルマイト処理単独では不
十分な酸、アルカリに対する耐性を補うことができる。
さらに、アルマイト層の電気絶縁性により、被膜全体に
対し電気絶縁性が向上されることとなる。

【００４３】また、ロードセルの一般的な材料である銅
系のアルミ合金では、表面にアルマイト処理を施して
も、形成されるアルマイト被膜には欠陥が多く、この結
果、異種金属接触に対する耐食性能が十分ではなかった
が、本発明のロードセルでは、アルマイト層の表面には
さらに塗膜層が形成されているため、アルマイト被膜の
欠陥も補充されることとなる。

【００４４】請求項１２に記載のロードセルは、請求項
１から１１のいずれかのロードセルにおいて、被膜の厚
みは１μｍ以上１００μｍ未満である。ここでは、起歪
体に取り付けられる異種金属部材と起歪体との固着度を
確保して重量検出精度を維持するために、被膜の厚みを
１００μｍ未満に抑えている。これにより、起歪体と異
種金属部材との間に被膜が介在することによる両者の固
着度の低下を、重量検出精度に殆ど影響のないレベルに
抑えることができる。

【００４５】したがって、従来のように数百μｍ〜数ｍ
ｍのモールド材料が両者間に存在する場合には重量検出
精度を維持できないおそれがあるが、本発明では１００
μｍ未満の厚みの被膜により絶縁を行っているため、重
量検出精度を維持しつつ防水性能を高めることができ
る。

【００４６】なお、適切な被膜の厚みはロードセルの種
類や大きさによって異なるが、被膜の厚みが１μｍ以下
と薄過ぎれば、塗膜に傷が生じやすくなり、この結果、
ロードセルの防水性に問題が生じ、１００μｍ以上と厚
過ぎれば、センサの検出性能の精度が低下する。このた
め、数μｍ〜数十μｍの範囲が望ましい。また、被膜の
膜厚は均一であることが好ましい。

【００４７】

【発明の実施の形態】＜ロードセルの概略構成＞本発明
の一実施形態に係るロードセル１を図１に示す。

【００４８】このロードセル１は、主に、起歪体２と、
４つの歪ゲージ（センサ）７とから構成されている。起
歪体２は、両端部がそれぞれ固定剛体部３及び可動剛体
部４となっており、両剛体部３，４は上下２本のビーム
部５，６で連結されている。また、起歪体２はアルミニ
ウム合金を原材料としている。

【００４９】２本のビーム部５，６にはそれぞれ、固定
剛体部３側に薄肉に形成された歪測定部５ａ，６ａと、
可動剛体部４側に薄肉に形成された歪測定部５ｂ，６ｂ
とが形成されている。これらの歪測定部５ａ，５ｂ，６
ａ，６ｂには、図１及び図６に示すように、それぞれ歪
ゲージ７が貼り付けられている。これらの歪ゲージ７
は、ホイーストンブリッジ（図示せず）に接続されてお
り、可動剛体部４に負荷される荷重Ｐにより生じた起歪
体２の歪の程度（変形度合い）を電気抵抗値の変化によ
って検出する。各歪ゲージ７の検出結果から、荷重（被
検出物の重量）が算出される。

【００５０】＜ロードセルを用いた秤の一例＞このロー
ドセル１は、例えば、図２に示すように、固定ベース８
０及び被計量物Ｇを支持する支持部材９０に取り付けら
れ、秤を構成する一要素となる。

【００５１】図２に示す例では、起歪体２の固定剛体部
３は固定ベース８０に固定された固定接続部材８１に取
り付けられ、起歪体２の可動剛体部４は支持部材９０に
固定された可動接続部材９１に取り付けられている。支
持部材９０上に被計量物Ｇが載置されると、被計量物Ｇ
の荷重Ｐ（図１参照）が可動接続部材９１を介して起歪
体２の可動剛体部４に作用し、可動剛体部４が下方に変
位する。すると、固定剛体部３が固定ベース８０に固定
されているため、歪測定部５ａ，６ｂが伸び、歪測定部
５ｂ，６ａが縮み、起歪体２が変形する。このとき、起
歪体２の歪が歪ゲージ７によって検出される。

【００５２】なお、固定接続部材８１及び可動接続部材
９１には、防錆性や耐腐食性に優れるステンレス製の部
材が用いられる。＜起歪体の詳細構成及びコーティング＞ロードセル１
は、起歪体２にコーティング等が施され、歪ゲージ７や
配線が取り付けられて完成する。ここで、この過程につ
いて説明する。

【００５３】（被膜の形成）図３に示す所定の形状に成
形されたアルミニウム合金からなる起歪体２には、最初
に、硫酸浴陽極酸化被膜（アルマイト層）を形成し、次
いで、無機・有機ハイブリッド系塗料（日本油脂株式会
社製「ベルクリーンＮｏ．１０００」）の吹き付け塗
装を行う。塗装後、１９０℃で３０分間、焼付処理を施
し、図４に示すような被膜１０を形成する。なお、焼付
処理は、１５０℃〜２００℃で１０分〜３０分間（被処
理体が所定の温度に達してからの時間）の範囲で行うの
が好ましい。

【００５４】基本的には、起歪体２表面の全体にアルマ
イト層及び塗膜層を形成するが、このとき、後で歪ゲー
ジ７を貼り付けることとなる、ビーム部５上面のエリア
Ａ１及びビーム部６下面のエリアＡ２については、マス
キングをしておく。これにより、図４に示すように、エ
リアＡ１，Ａ２を除く起歪体２の表面全体に被膜１０が
形成される。すなわち、歪ゲージ７が貼り付けられる部
位及びその周辺部位（エリアＡ１，Ａ２）を除く部分に
被膜１０が形成される。

【００５５】（硬い樹脂を被覆することによる影響の補
正）セラミック塗料のような硬い樹脂を被覆すると、ロ
ードセル１のクリープ特性に影響がでる。クリープ特性
とは、荷重による起歪体２（アルミ合金等）の変形を歪
ゲージ７が受感するときに時間の経過とともに歪ゲージ
７の受感する歪量が変化するために起こる、歪ゲージ７
の抵抗値変化に伴う電圧変化現象である。

【００５６】この現象に対する一般的な対策として、起
歪体２の変形の時定数と歪ゲージ７（接着層、コーティ
ング剤も含む）の歪受感時の時定数との組み合わせによ
り歪ゲージ７の受感する歪量が時間経過に依存しない状
態を作り出す方法が一般的である。

【００５７】具体的な方法としては、以下の方法が一般
的である。起歪体２の歪発生部の形状を変化させる。歪ゲージ７の抵抗体の形状を変化させる（長手方向
の寸法、折り返し部分の形状等）歪ゲージ７のベース材の材料、組成を変化させる
（特願平１１−６４１２５号（アルファ・エレクトロニ
クス社及びイシダ社の共同出願）公報参照）。

【００５８】本発明の硬い樹脂で起歪体２を被覆した場
合、起歪体２の変形の時定数が変化する。そのため、樹
脂の影響を含めた起歪体２の変形の時定数を上記，
の手法を用いて歪ゲージ７の時定数を変化させ、歪ゲー
ジ７の受感する歪量が時間経過に依存しない状態を作り
出した。

【００５９】図５に、被膜１０が形成された起歪体２の
断面の一部を示す。被膜１０の厚みｔは、アルマイト層
の厚み５μｍ±２μｍと、塗膜層の厚み１５μｍ±５μ
ｍとの和である。また、被膜１０は、電気絶縁性を有し
ており、後にネジやビス等の締結部材により、固定剛体
部３（可動剛体部４）に固定接続部材８１（可動接続部
材９１）が取り付けられた場合に、両者３，８１（４，
９１）間の電気的な遮断の役割を果たすことになる。な
お、図３に示すように、固定剛体部３及び可動剛体部４
には、固定接続部材８１や可動接続部材９１をネジ等に
より固定するための雌ネジ（ネジ穴）３ａ，４ａが形成
されている。

【００６０】（歪ゲージ及びフレキシブルプリント基板
の装着）図４のように起歪体２の表面に被膜１０を形成
した後、起歪体２には、図６に示すように、歪ゲージ７
及びフレキシブルプリント基板２０が貼り付けられる。
歪ゲージ７の端子は、フレキシブルプリント基板２０内
の配線に接続される。フレキシブルプリント基板２０
は、歪ゲージ７及び出力補償用の抵抗等からなるブリッ
ジ回路の配線作業の簡略化のために用いられている。

【００６１】図６のように歪ゲージ７及びフレキシブル
プリント基板２０を起歪体２の装着した後には、歪ゲー
ジ７、フレキシブルプリント基板２０、及び剥き出しに
なっている起歪体２のエリアＡ１，Ａ２の部分を樹脂で
覆う。具体的には、防水性を有するブチル系のゴムシー
トの上にシリコーン樹脂２５を塗布することで、図７に
示すように歪ゲージ７やフレキシブルプリント基板２０
を外側から覆う。

【００６２】＜本実施形態のロードセルの特徴＞（１）このロードセル１では、起歪体２は樹脂で被覆さ
れているため、防水、防錆性能が向上されているが、こ
の樹脂は、ガラス転移温度が４０℃以上の樹脂であり、
上記使用温度範囲における粘弾性の変化が極めて小さ
い。このため、歪ゲージ７の電気抵抗の変化に及ぼされ
る影響が小さくなり、従来のゴム、ポリウレタン等のコ
ーティング材料で被膜を形成した場合に比べ、重量検出
精度が抑えられる。

【００６３】したがって、このロードセル１では、防水
性、防錆性が向上しており、かつ、秤の精度が高い水準
で維持されている。（２）このロードセル１では、被膜１０は、絶縁性のあ
る硬い樹脂が起歪体２表面に塗布等されることにより形
成された塗膜層を有しているため、起歪体２と被膜１０
との間に隙間が生じず、このため、従来のように水が浸
入することがない。したがって、このロードセル１で
は、異種金属間における防水性も向上される。さらに、
異種金属間には硬い樹脂が介在しているため、被計量物
からの荷重は確実に起歪体２に伝えられ、これにより、
計量誤差の発生が抑えられる。

【００６４】（３）また、このロードセル１において、
塗膜層として用いられるセラミック塗料（有機・無機ハ
イブリッド系塗料）は、有機成分と無機成分とが化学結
合により複合化されてなる塗料であるが、両成分の間に
は化学結合が導入されており、この結果、両者の特徴を
併有する塗料となっている。すなわち、セラミック塗料
は、有機高分子間及び有機高分子、無機微粒子間の架橋
の密度がともに高く、塗膜が密であるために、耐湿性、
耐水性に優れている。したがって、このような塗料を用
いて塗膜層を形成した場合は、起歪体２表面の防水性
能、防錆性能が向上される。

【００６５】また、セラミック塗料は、高い架橋密度を
有しているため、これを用いて塗膜層を形成した場合
は、硬い塗膜層が得られ、外部からの衝撃等により傷が
生じにくくなる。さらに、セラミック塗料の無機成分の
持つ耐汚染性、耐候性、耐薬品性により、防錆性能のよ
り高い塗膜層が得られる。

【００６６】（４）このロードセル１の起歪体２は、重
量精度の確保の点で、アルミニウム製のものが好ましく
用いられるが、このようなアルミニウム製の起歪体に対
しアルマイト処理を施した場合は、金属アルミニウムの
表面に耐食性酸化被膜が施され、起歪体２表面に多数の
微細な孔が形成される。これにより、塗膜層の起歪体に
対する密着強さが向上される。また、塗膜層に傷が生じ
た場合でも、下地層である硬いアルマイト層が存在する
ことにより、腐食に弱いアルミ合金の露出を防ぐことが
できる。このようなアルマイト処理とセラミック塗料の
塗布との相乗作用により、異種金属接触腐食がより有効
に抑えられるとともに、起歪体２表面に防錆性能が与え
られる。

【００６７】（５）このロードセル１では、支持部材９
０等の異種金属部材と起歪体２との固着度を確保して重
量検出精度を維持するために、被膜１０の厚みを１００
μｍ未満に抑えている。これにより、起歪体２と異種金
属部材との間に被膜が介在することによる両者の固着度
の低下を、重量検出精度に殆ど影響のないレベルに抑え
ることができる。

【００６８】したがって、従来のように数百μｍ〜数ｍ
ｍのモールド材料が両者間に存在する場合には重量検出
精度を維持できないおそれがあるが、本実施形態では１
００μｍ未満の厚みの被膜１０により絶縁を行っている
ため、重量検出精度を維持しつつ防水性能を高めること
ができる。

【００６９】＜他の実施形態＞（Ａ）上記実施形態では、起歪体２に貼り付けるタイプ
の歪ゲージ７を用いているが、特許２５０６０６４号に
示すようにして起歪体２に歪ゲージを形成してもよい。

【００７０】（Ｂ）上記実施形態では、被膜１０を塗布
によって形成しているが、蒸着やスパッタリングなどの
手法を用いて被膜を形成することも考えられる。

【００７１】（Ｃ）上記実施形態では、起歪体２に取り
付けられる異種金属の部材として固定接続部材８１や可
動接続部材９１を挙げているが、ロードセル１の構造に
よっては、固定ベース８０及び支持部材９０の一部分や
起歪体２に過大な荷重が作用した場合に起歪体２の変形
を規制するためのネジや金属片等の限界止め部材あるい
は起歪体２とは異種の金属からなる基板なども考えられ
る。いずれの部材であっても、起歪体２の表面に被膜１
０が形成されていれば、異種金属接触による起歪体２の
腐食を抑えることができる。

【００７２】（Ｄ）上記実施形態では、一端に固定剛体
部３が位置し他端に可動剛体部４が位置しており２本の
ビーム部５，６を有する起歪体２を使ったロードセル１
を例示しているが、本発明は、固定剛体部３や可動剛体
部４の位置が異なる起歪体を使うものや、１本のビーム
部を有する起歪体を用いるもの、起歪体２の曲げ変形で
はなく圧縮変形を検出するものなど、種々のロードセル
に対して適用することが可能である。

【００７３】（Ｅ）上記実施形態では、図４に示すよう
に、歪ゲージ７が貼り付けられるエリアＡ１及びエリア
Ａ２にマスキングを行った状態でコーティングを行い、
被膜１０の存在によって歪ゲージ７の検出結果に悪影響
が出ないようにしている。

【００７４】しかし、被膜１０の厚みｔが十分に薄く被
膜１０の上から歪ゲージ７を貼り付けても検出結果への
悪影響が極めて小さい場合や、被膜１０の存在が歪ゲー
ジ７の検出結果に殆ど影響を与えない場合には、マスキ
ングせずに、起歪体２の表面全体に被膜１０を形成して
もよい。

【００７５】

【実施例】＜防水性能の評価＞ここでは、起歪体２に被
膜１０を形成した場合の防錆性能についての評価を行っ
た。

【００７６】まず、銅系のアルミ合金２０００番系を用
いて起歪体２を作成し、次いで、この起歪体２に対し、
歪ゲージ７を貼り付ける部分をマスキングしてアルマイ
ト処理を行った。そして、起歪体２に対し、アルマイト
処理された部分に有機・無機ハイブリッド系塗料（日本
油脂株式会社製「ベルクリーンＮｏ．１０００」）の
吹付塗装を行い、塗膜層を形成した。

【００７７】なお、本実施例では、ネジ穴３ａ，４ａの
周辺部等のネジ部分にも塗布を行ったが、必要でなけれ
ばこられらの部分には塗布は行わなくてもよい。塗料の
塗布後、起歪体２に歪ゲージ７を貼り付けた（実施例
１）。

【００７８】一方、上記有機・無機ハイブリッド塗料を
ゴム系素材（日東電工社製「ＳＢ２４３Ｌ」）に代えた
以外は実施例１と同様にして起歪体２の作成、起歪体２
に対する処理を行った（比較例１）。

【００７９】次に、実施例１及び比較例１について、秤
の使用温度範囲（−１０℃〜４０℃）において温度変化
させたときの、クリープ特性の変化を測定した。測定結
果を図９に示す。＜塩水噴霧試験＞ここでは、被膜１０を形成した起歪体
２に異種金属を接続した場合の被膜１０による異種金属
間の腐食抑制効果の評価を行った。

【００８０】まず、２枚のアルミ板に、有機・無機ハイ
ブリッド系塗料、従来の塗料（ここでは、クリア塗
装）９をそれぞれ塗布し、次いで、ＳＵＳ３０４を材質
とする板状部材をそれぞれに貼り付けた（前者を実施例
２、後者を比較例２）。このとき、図１０に示すよう
に、アルミ板とＳＵＳ板との間には、ＳＵＳ製の皿ビス
を介在させた。なお、図１０において、符号１１は，１
２，１３は、それぞれアルミ板、ＳＵＳ板、皿ビスを示
す。

【００８１】次に、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ−Ｚ−２３７
１）による方法で、実施例２及び比較例２に対し、塩水
を２００時間噴霧し、アルミ板とＳＵＳ板との接触部分
の腐食面積を測定した。測定結果を表１に示す。なお、
表中％で示す数字は、試験開始前の腐食のない面積に対
する試験終了後の腐食された部分の面積の割合である。

【００８２】

【表１】

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば、起歪体表面には、塗膜
層を含むが形成されているため、防水性、防錆性が向上
されるとともに、塗膜層はガラス転移温度が４０℃以上
の樹脂、即ち、硬い樹脂で形成されているため、特に秤
の使用温度範囲において重量検出精度が低下するのを有
効に抑えることができる。また、異種金属が接触する部
位にこのような被膜を形成した場合は、さらに異種金属
接触腐食を防止しつつ重量検出精度を有効に保持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るロードセルの側面
図。

【図２】ロードセルを用いた秤の概略図。

【図３】起歪体の斜視図。

【図４】コーティングを施した起歪体の斜視図。

【図５】コーティングを施した起歪体の一部断面図。

【図６】歪ゲージ及びフレキシブルプリント基板を貼り
付けた起歪体の斜視図。

【図７】歪ゲージ等の樹脂で覆った起歪体の斜視図。

【図８】異なる大きさの起歪体に同一のフレキシブルプ
リント基板を適用し得ることを示す図。

【図９】実施例での防水性能の評価結果を示すグラフ。

【図１０】図１０は、実施例での塩水噴霧試験に用いら
れる試料を示す断面図。

【符号の説明】

１ロードセル２起歪体３固定剛体部（起歪体の一部）４可動剛体部（起歪体の他部）５，６ビーム部７歪ゲージ（センサ）１０被膜２０フレキシブルプリント基板２５シリコーン樹脂８０固定ベース８１固定接続部材（固定部材）９０支持部材９１可動接続部材（可動部材）Ｇ被計量物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】起歪体と、前記起歪体に設けられた歪ゲージからなるブリッジ回路
と、前記起歪体とは異なる金属材料からなる部材が取り付け
られる前記起歪体の部位を少なくとも覆うよう前記起歪
体に形成されるとともにガラス転移温度が４０℃以上の
樹脂からなる塗膜層を含み、電気絶縁性を有する被膜
と、を備えたロードセル。
【請求項２】起歪体と、前記起歪体に設けられた歪ゲージからなるブリッジ回路
と、前記起歪体の前記歪ゲージが取り付けられる部位を除く
歪発生部位を少なくとも覆うよう前記起歪体に形成され
るとともにガラス転移温度が４０℃以上の樹脂からなる
塗膜層を含み、電気絶縁性を有する被膜と、を備えたロ
ードセル。
【請求項３】起歪体と、前記起歪体に設けられた歪ゲージからなるブリッジ回路
と、前記起歪体とは異なる金属材料からなる部材が取り付け
られる前記起歪体の部位と前記起歪体の前記歪ゲージが
取り付けられる部位を除く歪発生部位とを少なくとも覆
うよう前記起歪体に形成されるとともにガラス転移温度
が４０℃以上の樹脂からなる塗膜層を含み、電気絶縁性
を有する被膜と、を備えたロードセル。
【請求項４】前記塗膜層の樹脂はアクリル樹脂である、
請求項１から３のいずれかに記載のロードセル。
【請求項５】前記アクリル樹脂は、架橋により三次元化
されている、請求項４に記載のロードセル。
【請求項６】前記塗膜層の樹脂は、粒子径５０μｍ以下
の無機フィラーが混合されたものである、請求項１から
３のいずれかに記載のロードセル。
【請求項７】前記樹脂は、架橋により三次元化されたア
クリル樹脂からなる、請求項６に記載のロードセル。
【請求項８】前記塗膜層の樹脂は粒子径５０μｍ以下の
無機フィラーを含み、前記無機フィラーは化学結合によ
り前記樹脂と複合化されている、請求項１から３のいず
れかに記載のロードセル。
【請求項９】前記無機フィラーの表面はシラン処理が施
されている、請求項８に記載のロードセル。
【請求項１０】前記樹脂は、架橋により三次元化された
アクリル樹脂である、請求項９に記載のロードセル。
【請求項１１】前記被膜はアルマイト層をさらに有し、
前記アルマイト層の表面に前記塗膜層が形成されてい
る、請求項１から１０のいずれかに記載のロードセル。
【請求項１２】前記被膜の厚みは１μｍ以上１００μｍ
未満である、請求項１から１１のいずれかに記載のロー
ドセル。