JP2006003295A - Load cell, and physical property evaluation-testing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure force without being affected by a lead wire from a sample, in a device for evaluating a physical property of the sample while applying the force. <P>SOLUTION: The sample S1 is a material with a resistance value varied in response to pressure, and a resistance value variation is measured while applying the force. The lead wire 8 from the sample S1 is connected to a pedestal receiving terminal part 5 of a load cell, and is connected to a measuring instrument 13 from a pedestal terminal part 6. Rigidity of a cable 12 brings no influence in the measurement of the force because a position of the pedestal terminal part 6 is not moved although a position of the sample S1 is moved downwards by a deformation of the load cell 1, when applying the force onto the sample S1 by a load part 11. The lead wire 8 led out from the sample S1 is not deformed because it is moved only such a manner as same to the sample S1 and the pedestal receiving terminal part 5, and rigidity of the lead wire 8 brings no influence in the measurement of the force by the load cell 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は力を検出するためのロードセルに関する。さらに、試験対象に力を加えながら試験する場合に、ロードセルを用いてこの力を検出しながら試験対象の各種の物性を電気的に検出して評価する物性評価試験装置に関する。この物性評価試験装置の中には強度評価試験装置、耐久性評価試験装置、導通試験装置、寿命評価試験装置など、試験対象の性質や状態を評価したり、試験したり、分析したりする装置一般をも含むものとする。   The present invention relates to a load cell for detecting force. Furthermore, the present invention relates to a physical property evaluation test apparatus that detects and evaluates various physical properties of a test object while detecting the force using a load cell when a test is performed while applying a force to the test object. Among these physical property evaluation test devices, devices that evaluate, test, and analyze the properties and conditions of test objects, such as strength evaluation test devices, durability evaluation test devices, continuity test devices, and life evaluation test devices Including general.

試験対象物の各種性質を評価するために、試験対象に対して力を加えながら試験対象からの電気的信号を取り出したい場合がある。試験対象に加えられる試験力をロードセルによって検出するために、試験対象はロードセルの荷重受座に固定され、力の大きさはロードセルからの出力として計測される。一方、試験対象からの電気的信号は、力の負荷および測定機構とは別に取り出す必要があるので、このための電気的接続は試験対象から直接的に引き出されたリード線を利用することが多い。このリード線を通じて電力を供給したり電気的信号を取り出したりしている。   In order to evaluate various properties of the test object, there are cases where it is desired to take out an electrical signal from the test object while applying a force to the test object. In order to detect the test force applied to the test object by the load cell, the test object is fixed to the load seat of the load cell, and the magnitude of the force is measured as an output from the load cell. On the other hand, since the electrical signal from the test object needs to be taken out separately from the force load and the measurement mechanism, the electrical connection for this purpose often uses a lead wire directly drawn from the test object. . Electric power is supplied through this lead wire or an electrical signal is taken out.

図4に、このような評価試験を行う場合の従来の構成を概略図で示す。装置フレーム51にロードセル52が固定され、その上に試料53が固定されている。試料に対して負荷部54が上から押圧し、その負荷力はロードセル52からの出力で計測される。このロードセルから出力に基づく力の計測部分については図4では省略している。一方、試料からは2本のリード線55が伸ばされており、これを計測装置56に接続することで試料53の電気的特性が測定される。この場合の電気的特性とは、たとえば、試料の抵抗値である。すなわち、図4に示された例は、試料53に力を加えて圧縮応力をかけながら抵抗を測定する装置の一例である。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a conventional configuration when such an evaluation test is performed. A load cell 52 is fixed to the apparatus frame 51, and a sample 53 is fixed thereon. The load portion 54 is pressed against the sample from above, and the load force is measured by the output from the load cell 52. The force measurement portion based on the output from the load cell is omitted in FIG. On the other hand, two lead wires 55 are extended from the sample, and the electrical characteristics of the sample 53 are measured by connecting them to the measuring device 56. The electrical characteristic in this case is, for example, the resistance value of the sample. That is, the example shown in FIG. 4 is an example of an apparatus that measures resistance while applying a compressive stress by applying force to the sample 53.

このような測定の一例は、たとえば特許文献1に記載されている。この文献では、材料試験機を用いて試験対象上の塗膜の亀裂を検出するために、亀裂発生検知回路を試験対象から直接的に出ているリード線に接続するようにしている。   An example of such measurement is described in Patent Document 1, for example. In this document, in order to detect a crack in a coating film on a test object using a material testing machine, a crack occurrence detection circuit is connected to a lead wire directly coming out of the test object.

特開2001−41869号公報(図1)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-41869 (FIG. 1)

ロードセルで測定する試験力が大きい場合、すなわちリード線の剛性が使用するロードセルの剛性に対して十分小さい場合には、従来のような接続の方法でもリード線の剛性が測定する試験力に与える影響は少ない。しかし小型電子部品やマイクロマシンなどを対象にして、測定したい試験力が小さい場合、つまりはリード線剛性が使用するロードセルの剛性に対して大きくかつ不安定な場合、リード線剛性が試験力測定に与える影響は大きく試験力を精度よく測定できない。小さな力による試験としては、試験力のフルスケールが0.5N程度の試験が必要とされ、小さな場合には2mN程度の試験力を精度よく負荷することが要求される場合もある。   If the test force measured by the load cell is large, that is, if the lead wire stiffness is sufficiently small compared to the stiffness of the load cell used, the influence of the lead wire stiffness on the test force measured even with the conventional connection method There are few. However, if the test force you want to measure is small for small electronic components or micromachines, that is, if the lead wire stiffness is large and unstable relative to the stiffness of the load cell used, the lead wire stiffness gives the test force measurement. The effect is large and the test force cannot be measured accurately. As a test with a small force, a test with a full scale of the test force of about 0.5 N is required, and when it is small, it may be required to load a test force of about 2 mN with high accuracy.

これは次の理由による。ロードセルは、一般的に、力を受けるための荷重受座と自分自身を他の部材に固定するための取付台座との間に起歪部を有する構造となっている。荷重受座に力を受けると起歪部が変形しその変形量を検出することで力を測定する。このとき測定対象が当接されている荷重受座がわずかながら移動するので測定対象も一緒に移動することになる。測定対象にリード線が付いているとこのリード線も引っ張られることとなり、この引張力が測定される力の誤差となる。   This is due to the following reason. Generally, the load cell has a structure having a strain generating portion between a load seat for receiving a force and a mounting base for fixing itself to another member. When a force is received by the load seat, the strain generating portion is deformed and the force is measured by detecting the amount of deformation. At this time, since the load seat on which the measurement object is in contact moves slightly, the measurement object also moves together. If a lead wire is attached to the object to be measured, this lead wire is also pulled, and this tensile force becomes an error in the measured force.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、リード線の剛性が試験力測定に影響しないようにしたロードセル、および、このロードセルを用いてリード線の影響が試験力の測定に影響しない物性評価試験装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a load cell in which the rigidity of the lead wire does not affect the test force measurement, and a physical property in which the influence of the lead wire using this load cell does not affect the test force measurement. An object is to provide an evaluation test apparatus.

本発明は、力を受けるための荷重受座と自分自身を他の部材に固定するための取付台座との間に起歪部を有するロードセルにおいて、ロードセル自体を電気的に導通性のある材料で形成し、電気的接続をするための端子として前記荷重受座に受座端子部と、前記取付台座に台座端子部を備え、この2つの端子部間で電気的導通があるようにしたことを特徴とする。(請求項1)   The present invention provides a load cell having a strain-generating portion between a load seat for receiving force and a mounting base for fixing itself to another member, and the load cell itself is made of an electrically conductive material. The load receiving seat has a receiving terminal portion and the mounting base has a pedestal terminal portion as terminals for electrical connection, and there is electrical continuity between the two terminal portions. Features. (Claim 1)

本発明のロードセルは自分自身を電気的導通を得るための導体とする。そして試験対象から出ているリード線はロードセルの荷重受座部分に接続するように受座端子部を設けてある。そうすればロードセルの起歪部が変形しても、試験対象と荷重受座は同じように一緒になって移動するだけなので、リード線が変形することがなく測定される力に影響を与えない。   The load cell of the present invention uses itself as a conductor for obtaining electrical continuity. And the lead wire which has come out from the test object is provided with a seat terminal portion so as to be connected to the load seat portion of the load cell. Then, even if the strained part of the load cell deforms, the test object and the load seat just move together in the same way, so the lead wire is not deformed and does not affect the measured force. .

本発明の物性評価試験装置は、試験対象に力を加えた状態で試験対象の電気的物性を評価する物性評価試験装置において、試験対象に加える力を検出するために上記のロードセルを備え、試験対象からのリード線を前記受座端子部に接続した状態で前記台座端子部から電気的信号を取り出すことを特徴とする。(請求項2)   A physical property evaluation test apparatus according to the present invention is a physical property evaluation test apparatus that evaluates an electrical property of a test object in a state where a force is applied to the test object, and includes the load cell described above to detect the force applied to the test object. An electrical signal is taken out from the pedestal terminal portion in a state where a lead wire from the object is connected to the receiving terminal portion. (Claim 2)

本発明の物性評価試験装置は、上述のロードセルを使用して試験対象からの電気的信号を受座端子部からロードセル本体を通じて、試験対象に力を加えても動くことのない台座端子部から取り出すようにする。こうすることで試験対象から出ているリード線を計測装置などに直接的につなぐ必要がないので、試験対象に力を加えてもリード線が変形することがなく力の測定に影響しない。   The physical property evaluation test apparatus of the present invention uses the load cell described above to take out an electrical signal from the test object from the seat terminal part through the load cell main body from the base terminal part that does not move even if a force is applied to the test object. Like that. By doing so, there is no need to directly connect the lead wire coming out of the test object to a measuring device or the like, so that even if a force is applied to the test object, the lead wire is not deformed and does not affect the force measurement.

さらに本発明の物性評価試験装置は、試験対象に力を加えた状態で試験対象の電気的物性を評価する物性評価試験装置において、試験対象からのリード線が複数であって、試験対象に加える力を検出するために上記のロードセルを前記リード線の数に対応した数以上備え、それぞれのリード線を別々のロードセルの前記受座端子部に接続した状態で、そのリード線が接続されたロードセルの前記台座端子部から電気的信号を取り出すことを特徴とする。(請求項3)   Furthermore, the physical property evaluation test apparatus of the present invention is a physical property evaluation test apparatus that evaluates the electrical physical property of a test object in a state where force is applied to the test object, and has a plurality of lead wires from the test object, and is applied to the test object. In order to detect force, the load cell is provided with the number corresponding to the number of the lead wires or more, and each lead wire is connected to the receiving terminal portion of a separate load cell, and the load cell to which the lead wire is connected An electrical signal is taken out from the pedestal terminal portion. (Claim 3)

試験対象からのリード線が複数必要な場合には、上記のロードセルを複数個使用することによって、全ての信号線をロードセルを介して外部に取り出すことができる。そうすることで全てのリード線はロードセルの荷重受座部との間で固定されているのでリード線が力の測定に影響することがない。この場合、リード線の数に合わせて上記ロードセルを使用すればよいが、リード線の数を越えた数量のロードセルを使用してもよい。また試験力の測定としては一つのロードセルからの出力で代表させることもでき、または、複数のロードセルからの出力を合算(平均化)してもよい。   When a plurality of lead wires are required from the test object, all the signal lines can be taken out through the load cell by using a plurality of the load cells. By doing so, since all the lead wires are fixed to the load seat portion of the load cell, the lead wires do not affect the force measurement. In this case, the load cells may be used according to the number of lead wires, but a number of load cells exceeding the number of lead wires may be used. Further, the measurement of the test force can be represented by the output from one load cell, or the outputs from a plurality of load cells may be added (averaged).

本発明のロードセルはロードセル自身を電気的導体として利用できるように、荷重受座部および固定台座部にそれぞれ電気的端子部を設けたので、試験対象からのリード線を荷重受座部の端子部に接続することができ、リード線が力の検出に影響を与えないようにして力を検出することができる。   Since the load cell of the present invention is provided with an electric terminal portion in each of the load receiving portion and the fixed base portion so that the load cell itself can be used as an electric conductor, the lead wire from the test object is connected to the terminal portion of the load receiving portion. The force can be detected such that the lead wire does not affect the force detection.

また、本発明の物性評価試験装置は上記のロードセルを使用して試験対象に試験力を加えながら電気的な物性評価をするので、試験対象からの電気信号を動くことのない台座端子部から取り出すことができ、試験対象から出ているリード線が試験力の測定に影響を与えることがなく精度の高い測定を行うことができる。とくに小さな試験力を用いて評価する小さな材料や部品の評価試験に有効である。   In addition, the physical property evaluation test apparatus of the present invention uses the above load cell to perform electrical property evaluation while applying a test force to the test object, so that an electric signal from the test object is taken out from the base terminal part that does not move. Therefore, it is possible to perform measurement with high accuracy without the lead wire coming out of the test object affecting the measurement of the test force. It is particularly effective for evaluation tests of small materials and parts that are evaluated using a small test force.

さらに、本発明の物性評価試験装置は、試験対象からのリード線が複数の場合に、複数の上記ロードセルを使用して試験対象に試験力を加えながら電気的な物性評価をするので、試験対象からの電気的リード線が試験力の測定に影響を与えることがなく精度の高い測定を行うことができる。リード線が2本あるいはそれ以上の本数だけ必要となっても、本発明のロードセルを複数個使用することで対応することができる。   Furthermore, the physical property evaluation test apparatus of the present invention performs electrical property evaluation while applying test force to a test object using a plurality of load cells when there are a plurality of lead wires from the test object. The electrical lead wires from the above do not affect the measurement of the test force, and a highly accurate measurement can be performed. Even if two or more lead wires are required, this can be dealt with by using a plurality of load cells of the present invention.

本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図1は本発明のロードセルを示している。ロードセル1は力を受けるための荷重受座部2とロードセルを装置フレーム等に固定するための固定台座部3との間に起歪部4を介在させた構成となっている。荷重受座部2はブロック状であり、それ自身は少なくとも定格の測定範囲内の力がかかった場合には変形しない程度の高剛性となっている。また固定台座部3も同様にブロック状でありそれ自身は変形しない。起歪部4は、荷重受座部2と固定台座部3との間に力がかかることによって変形し、その変形量が歪ゲージによって測定され力に換算される。図1に図示してあるロバーバル機構の例で説明すると、起歪部4は2本の平行バーの両端に変形しやすい窪みを作ってあり、荷重受座部2に力がかかると窪み部分が変形し、その付近に貼り付けてある歪ゲージ7の出力を図示していない計測装置によって計測することで力として測定される。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a load cell of the present invention. The load cell 1 has a configuration in which a strain generating portion 4 is interposed between a load receiving portion 2 for receiving a force and a fixed base portion 3 for fixing the load cell to an apparatus frame or the like. The load receiving portion 2 is in the form of a block, and the load receiving portion 2 itself has such a high rigidity that it does not deform at least when a force within the rated measurement range is applied. Similarly, the fixed pedestal portion 3 has a block shape and does not deform itself. The strain generating portion 4 is deformed when a force is applied between the load receiving portion 2 and the fixed pedestal portion 3, and the amount of deformation is measured by a strain gauge and converted into a force. In the example of the Roberval mechanism illustrated in FIG. 1, the strain generating portion 4 is formed with a dent that is easily deformed at both ends of two parallel bars. When a force is applied to the load receiving portion 2, the dent portion It is measured as a force by measuring the output of the strain gauge 7 which is deformed and pasted in the vicinity by a measuring device (not shown).

図1の荷重受座部2には受座端子部5が設けてある。この受座端子部5はこのロードセルを使用するときに荷重受け座部2に載置された試験対象の試料からリード線を接続する端子である。また、固定台座部3には台座端子部6が設けてある。この台座端子部6はこのロードセルを使用するときに計測装置に接続するための端子である。そしてロードセル1そのものは、金属などのようにそれ自身が電気的導通性のある材料で形成されている。このロードセルを使用する場合に試験対象試料から電気的信号はロードセル1を介して台座端子部6から取り出すことができる。   The load receiving portion 2 in FIG. 1 is provided with a receiving terminal portion 5. The seat terminal portion 5 is a terminal for connecting a lead wire from a sample to be tested placed on the load seat portion 2 when the load cell is used. Further, the fixed pedestal portion 3 is provided with a pedestal terminal portion 6. This pedestal terminal portion 6 is a terminal for connecting to a measuring device when using this load cell. The load cell 1 itself is formed of a material having electrical conductivity such as metal. When this load cell is used, an electrical signal can be taken out from the base terminal 6 via the load cell 1 from the test sample.

受座端子部5および台座端子部6の形状は、はんだ付けできるような金属製のタブとしたり、試料からのリード線あるいは計測装置へのケーブルをネジによって固定するためのタップ穴とすることができる。さらには単なる穴であって、バネ性のある端子を差し込むことで電気的導通を取れるようにしたものでもよい。また、荷重受座部2における受座端子部5の位置は側面でも上面でもよく、荷重受座部2に載置する試料との干渉を避けられる位置であれば任意の位置が採用できる。固定台座部3における台座端子部6の位置も同様に任意の位置を採用できる。   The shape of the receiving terminal portion 5 and the pedestal terminal portion 6 may be a metal tab that can be soldered, or a tapped hole for fixing a lead wire from the sample or a cable to the measuring device with a screw. it can. Furthermore, it may be a simple hole that can be electrically connected by inserting a springy terminal. Further, the position of the receiving terminal portion 5 in the load receiving portion 2 may be a side surface or an upper surface, and any position can be adopted as long as it can avoid interference with the sample placed on the load receiving portion 2. Similarly, any position of the base terminal portion 6 in the fixed base portion 3 can be adopted.

ロードセルの材料および機械的形状については、公知のさまざまな構成を採用できる。たとえば材料としては、アルミニウムやステンレス等の金属や、導電性プラスチック等の高分子材料でもよい。機械的形状や起歪部の形式は図1に図示した例にとどまらず、直線はり受感型や曲げ受感型、中空円筒受感型、せん断受感型等のようにあらゆる公知の形状や形式を採用することができる。また、ロードセルが検出する力は圧縮力に限られず、引張力を検出するタイプでもよいし、また、圧縮力と引張力の両方を検出できるタイプでもよい。   Various known configurations can be employed for the material and mechanical shape of the load cell. For example, the material may be a metal such as aluminum or stainless steel, or a polymer material such as conductive plastic. The form of the mechanical shape and the strain generating part is not limited to the example shown in FIG. 1, and any known shape such as a linear beam sensitive type, a bent sensitive type, a hollow cylindrical sensitive type, a shear sensitive type, etc. The format can be adopted. Further, the force detected by the load cell is not limited to the compressive force, but may be a type that detects a tensile force or a type that can detect both the compressive force and the tensile force.

図2は本発明の物性評価試験装置の要部を示す図である。装置のフレーム10に固定されたロードセル1に試料S1を載置し、負荷部11によって試料S1に力を加えながら試料S1からの電気的信号を取り出して物性評価をする装置である。ここで使用するロードセル1は上記で図1を用いて説明したロードセルである。負荷部11に記載してある矢印は負荷部11の動きおよび力のかける方向を示している。   FIG. 2 is a diagram showing a main part of the physical property evaluation test apparatus of the present invention. In this apparatus, the sample S1 is placed on the load cell 1 fixed to the frame 10 of the apparatus, and an electrical signal from the sample S1 is taken out while applying a force to the sample S1 by the load unit 11, and the physical properties are evaluated. The load cell 1 used here is the load cell described above with reference to FIG. The arrow described in the load unit 11 indicates the movement of the load unit 11 and the direction in which a force is applied.

装置のフレーム10とロードセル1との間には絶縁板9が入れてあり、これによってフレーム10とロードセル1が電気的に絶縁されている。この絶縁板9は電気的に高い抵抗値を持つ絶縁材料からなるものであり、機械的には高い剛性を持つ材料が望ましい。この電気的抵抗はロードセル自身の導体としての抵抗値よりも遥かに高い値であること、機械的剛性は少なくともロードセル1の起歪部の剛性よりも遥かに高い値であることが必要である。具体的には絶縁板9としてセラミック製の板やプラスチック製の板などが採用できる。   An insulating plate 9 is inserted between the frame 10 of the apparatus and the load cell 1 so that the frame 10 and the load cell 1 are electrically insulated. The insulating plate 9 is made of an insulating material having an electrically high resistance value, and is preferably a material having high rigidity mechanically. The electrical resistance needs to be a value far higher than the resistance value of the load cell itself as a conductor, and the mechanical rigidity needs to be at least a value much higher than the rigidity of the strain-generating portion of the load cell 1. Specifically, a ceramic plate, a plastic plate, or the like can be employed as the insulating plate 9.

ロードセル1の上に載置された試料S1からのリード線8はロードセル1に形成されている受座端子部5に接続されている。ロードセル1に形成された台座端子部6からはケーブル12を用いて計測装置13に電気的に接続されている。こうすることで試料S1からの電気的信号は、リード線8、受座端子部5、ロードセル1の本体、台座端子部6、ケーブル12、計測装置13の順番で流れることになる。   A lead wire 8 from the sample S1 placed on the load cell 1 is connected to a receiving terminal portion 5 formed on the load cell 1. A pedestal terminal portion 6 formed in the load cell 1 is electrically connected to a measuring device 13 using a cable 12. By doing so, the electrical signal from the sample S1 flows in the order of the lead wire 8, the receiving terminal portion 5, the main body of the load cell 1, the pedestal terminal portion 6, the cable 12, and the measuring device 13.

図2に示される構成の装置では次のような測定をすることができる。たとえば、試料S1は圧力によって抵抗値が変わる材料であり、力を加えながら抵抗値変化を測定すること目的とする。抵抗値測定の一端はリード線8から取り出し、他の一端は負荷部11の先端を電極の接点とする。計測装置13からの接続として、一端はケーブル12を介して台座端子部6に接続され、他端は図示していないケーブルを用いて負荷部11に接続する。こうすることで試料S1に対して負荷部11によって力を加えつつ、計測装置によって試料S1の抵抗値を測定することができる。力を試料S1に加えた場合に、試料S1の位置はロードセル1の起歪部の変形分だけ下方に移動するが、台座端子部6の位置は少しも動かないので、力の測定にケーブル12の剛性は全く影響しない。また、試料S1から出ているリード線8は試料S1および受座端子部5と同じように連れ立って移動するだけなので全く変形せず、リード線8の剛性がロードセル1による力測定には全く影響を与えない。   The apparatus having the configuration shown in FIG. 2 can perform the following measurement. For example, the sample S1 is a material whose resistance value changes with pressure, and the object is to measure the resistance value change while applying force. One end of the resistance value measurement is taken out from the lead wire 8 and the other end is set to the tip of the load portion 11 as a contact point of the electrode. As a connection from the measuring device 13, one end is connected to the pedestal terminal portion 6 via the cable 12, and the other end is connected to the load portion 11 using a cable (not shown). By doing so, the resistance value of the sample S1 can be measured by the measuring device while applying a force to the sample S1 by the load unit 11. When a force is applied to the sample S1, the position of the sample S1 moves downward by the amount of deformation of the strain generating portion of the load cell 1, but the position of the base terminal portion 6 does not move at all. There is no influence on the rigidity of the. Further, since the lead wire 8 coming out of the sample S1 moves together with the sample S1 and the receiving terminal portion 5, it does not deform at all, and the rigidity of the lead wire 8 has no influence on the force measurement by the load cell 1. Not give.

図3に示す実施の形態は試料S2からのリード線が複数ある場合の例である。この例では3本のリード線29が試料S2から出ている。装置のフレーム26の上に電気的な絶縁板24を介して図1で説明したロードセル21、22、23が固定され、その上に電気的な絶縁板25が固定されている。3つのロードセル21から23はその高さ寸法や力測定器としての特性などがそろえられており、絶縁板24と絶縁板25との間にかかる力が均等に3つのロードセルにかかるようになっている。   The embodiment shown in FIG. 3 is an example when there are a plurality of lead wires from the sample S2. In this example, three lead wires 29 exit from the sample S2. The load cells 21, 22, and 23 described with reference to FIG. 1 are fixed on the frame 26 of the apparatus via the electric insulating plate 24, and the electric insulating plate 25 is fixed thereon. The three load cells 21 to 23 have the same height and characteristics as a force measuring device, and the force applied between the insulating plate 24 and the insulating plate 25 is applied equally to the three load cells. Yes.

試料S2から出ている3本のリード線は、それぞれロードセル21から23の各受座端子部30に接続されている。一方、3つのロードセル21から23の各台座端子部31からのケーブル32は計測装置28に接続されている。すなわち、試料S2から出ている3本のリード線を通じて得られる3種類の信号は、各ロードセルの受座端子部30、ロードセル本体、台座端子部31を介して計測装置28にそれぞれ伝達される。3つのロードセル間は絶縁板24と絶縁板25とで電気的に絶縁されているので、互いに電気信号が干渉することはない。   The three lead wires coming out of the sample S2 are connected to the receiving terminal portions 30 of the load cells 21 to 23, respectively. On the other hand, the cables 32 from the base terminal portions 31 of the three load cells 21 to 23 are connected to the measuring device 28. That is, three types of signals obtained through the three lead wires coming out from the sample S2 are transmitted to the measuring device 28 via the receiving terminal portion 30, the load cell main body, and the pedestal terminal portion 31 of each load cell. Since the three load cells are electrically insulated by the insulating plate 24 and the insulating plate 25, electrical signals do not interfere with each other.

この絶縁板24および25は、電気的に高い抵抗値を持つ絶縁材料からなるものであり、機械的には高い剛性を持つ材料が望ましい。この電気的抵抗はロードセル自身の導体としての抵抗値よりも遥かに高い値であること、機械的剛性は少なくともロードセル1の起歪部の剛性よりも遥かに高い値であることが必要である。さらには複数のロードセルに均等に力がかかるようにするためにも高い機械的剛性が必要である。具体的には絶縁板24および25としてセラミック製の板やプラスチック製の板などが採用できる。   The insulating plates 24 and 25 are made of an insulating material having an electrically high resistance value, and a material having high rigidity is desirable mechanically. The electrical resistance needs to be a value far higher than the resistance value of the load cell itself as a conductor, and the mechanical rigidity needs to be at least a value much higher than the rigidity of the strain-generating portion of the load cell 1. Furthermore, high mechanical rigidity is required in order to apply a force evenly to a plurality of load cells. Specifically, ceramic plates, plastic plates, or the like can be used as the insulating plates 24 and 25.

図3では、リード線の数が3本なので3つのロードセルを使用してあるが、ロードセルの数としては4以上の数を使用してもよい。一般的にロードセルの数はリード線の数を越えた数量のロードセルを使用すればよいことになる。また試験力の測定としては、3つあるロードセルのうちの一つのロードセルからの出力で代表させることもできる。この場合たとえばロードセル21から出てくる力測定用の信号を力計測器に入力すればよい。または、2つあるいは3つのロードセルからの出力を合算あるいは平均化して力として計測してもよい。リード線が4本以上必要な場合も考え方は同じであり、リード線の数より多いロードセルを使用すればよい。   In FIG. 3, since there are three lead wires, three load cells are used. However, the number of load cells may be four or more. In general, the number of load cells may be a number of load cells exceeding the number of lead wires. Further, the measurement of the test force can be represented by the output from one of the three load cells. In this case, for example, a force measurement signal coming out of the load cell 21 may be input to the force measuring instrument. Alternatively, the outputs from two or three load cells may be added or averaged and measured as a force. The idea is the same when four or more lead wires are required, and more load cells than the number of lead wires may be used.

図3の構成で物性を測定する方法の一例を説明する。たとえば試料S2は圧電素子のような物質であって、力を加えることによって起電力を発生するものであるとする。図3に示すように接続された状態で負荷部27によって試料S2に圧縮応力をかける。負荷部27に記載してある矢印は負荷部27の動きおよび力のかける方向を示している。そのとき試料の2つの方向に発生する起電力を測定する場合を考えると、一つの端子を共通とすれば合計で3本のリード線が必要となる。試料S2から出ている3本のリード線をそれぞれ3つのロードセルの受座端子部30に接続してあるから、それぞれの信号はそれぞれのロードセルの台座端子部31を介して計測装置28に伝達され、2つの起電力が計測される。   An example of a method for measuring physical properties with the configuration of FIG. 3 will be described. For example, it is assumed that the sample S2 is a substance such as a piezoelectric element and generates an electromotive force when a force is applied. A compressive stress is applied to the sample S2 by the load portion 27 in the connected state as shown in FIG. The arrow described in the load part 27 indicates the movement of the load part 27 and the direction in which the force is applied. Considering the case where the electromotive force generated in two directions of the sample is measured at that time, if one terminal is used in common, three lead wires are required in total. Since the three lead wires coming out of the sample S2 are connected to the receiving terminal portions 30 of the three load cells, the respective signals are transmitted to the measuring device 28 via the base terminal portions 31 of the respective load cells. Two electromotive forces are measured.

力を試料S2に加えた場合に、試料S2の位置はロードセル21〜23の変形の分だけ下方に移動するが、台座端子部31の位置は少しも動かないので、力の測定にケーブル32の剛性は全く影響しない。また、試料S2から出ているリード線29は試料S2および受座端子部30と同じように移動するだけなので全く変形せず、リード線29の剛性がロードセル21〜23による力測定には全く影響を与えない。   When force is applied to the sample S2, the position of the sample S2 moves downward by the amount of deformation of the load cells 21 to 23, but the position of the pedestal terminal portion 31 does not move at all. Stiffness has no effect. Further, since the lead wire 29 coming out of the sample S2 only moves in the same manner as the sample S2 and the receiving terminal portion 30, it does not deform at all, and the rigidity of the lead wire 29 has no influence on the force measurement by the load cells 21-23. Not give.

本発明の物性評価試験装置は、上述の例に限られず、さまざまな具体的装置を包含するものである。試験対象の試料に対して引張または圧縮の力を加えつつ、試料からの電気的信号をリード線を使用して取り出す装置であって、力計測にロードセルを使用する装置を全て包含する。   The physical property evaluation test apparatus of the present invention is not limited to the above-described example, and includes various specific apparatuses. This includes all devices that use a lead wire to extract an electrical signal from a sample while applying a tensile or compressive force to the sample to be tested, and that use a load cell for force measurement.

たとえば本発明は次のような装置にも応用できる。試料は機械的接点を持つマイクロスイッチ等の電気スイッチであり、アクチュエータ部分にスイッチを入れる動作のように力を加えつつ接点間の抵抗値を測定する装置である。スイッチが入ったときの力の値やそのときの抵抗値がどのようになるかを評価する。スイッチを入れる動作を多数回繰り返すことで試料であるスイッチの耐久性試験装置にも利用できる。   For example, the present invention can be applied to the following apparatuses. The sample is an electrical switch such as a micro switch having a mechanical contact, and is a device that measures a resistance value between the contacts while applying a force like an operation of turning on the actuator part. Evaluate what happens to the force value when the switch is turned on and the resistance value at that time. By repeating the operation of turning on the switch many times, it can be used for a durability test device for the sample switch.

電気的なコネクタの挿抜に伴う接点の抵抗値測定および耐久性試験に応用する場合には、組み合わされるコネクタ接点間の抵抗値を測定する。IC内の配線のように小さな配線がどのくらいの引張力に耐えられるかというような機械的強度を測定する場合には、配線とその接続部分との抵抗値あるいは導通の有無を測定する。   In the case of application to contact resistance measurement and durability test associated with electrical connector insertion / extraction, the resistance value between the combined connector contacts is measured. When measuring the mechanical strength such as how much tensile force a small wiring can withstand, such as the wiring in an IC, the resistance value between the wiring and its connecting portion or the presence or absence of conduction is measured.

本発明のロードセルの一例である。It is an example of the load cell of this invention. 本発明の物性評価試験装置の一例である。It is an example of the physical property evaluation test apparatus of the present invention. 本発明の物性評価試験装置の他の例である。It is another example of the physical property evaluation test apparatus of this invention. 従来の試験装置の一例であるIt is an example of a conventional test apparatus

符号の説明Explanation of symbols

1…ロードセル、2…荷重受座部、3…固定台座部、4…起歪部、5…受座端子部、6…台座端子部、7…歪ゲージ、10…フレーム、11…負荷部、12…ケーブル、13…計測装置、21…ロードセル、22…ロードセル、23…ロードセル、24…絶縁板、25…絶縁板、26…フレーム、27…負荷部、28…計測装置、29…リード線、30…受座端子部、31…台座端子部、32…ケーブル、51…フレーム、52…ロードセル、53…試料、54…負荷部、55…リード線、56…計測装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Load cell, 2 ... Load receiving part, 3 ... Fixed base part, 4 ... Strain part, 5 ... Receiving terminal part, 6 ... Base terminal part, 7 ... Strain gauge, 10 ... Frame, 11 ... Load part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Cable, 13 ... Measuring device, 21 ... Load cell, 22 ... Load cell, 23 ... Load cell, 24 ... Insulating plate, 25 ... Insulating plate, 26 ... Frame, 27 ... Load part, 28 ... Measuring device, 29 ... Lead wire, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Receiving terminal part, 31 ... Base terminal part, 32 ... Cable, 51 ... Frame, 52 ... Load cell, 53 ... Sample, 54 ... Load part, 55 ... Lead wire, 56 ... Measuring device

Claims (3)

力を受けるための荷重受座と自分自身を他の部材に固定するための取付台座との間に起歪部を有するロードセルにおいて、ロードセル自体を電気的に導通性のある材料で形成し、電気的接続をするための端子として前記荷重受座に受座端子部と、前記取付台座に台座端子部を備え、この2つの端子部間で電気的導通があるようにしたことを特徴とするロードセル。   In a load cell having a strain-generating portion between a load seat for receiving a force and a mounting base for fixing itself to another member, the load cell itself is formed of an electrically conductive material, A load cell having a receiving terminal portion on the load seat and a pedestal terminal portion on the mounting base as electrical connection terminals, and an electrical continuity between the two terminal portions. . 試験対象に力を加えた状態で試験対象の電気的物性を評価する物性評価試験装置において、試験対象に加える力を検出するために請求項1記載のロードセルを備え、試験対象からのリード線を前記受座端子部に接続した状態で前記台座端子部から電気的信号を取り出すことを特徴とする物性評価試験装置。   A physical property evaluation test apparatus for evaluating electrical properties of a test object in a state where a force is applied to the test object, comprising the load cell according to claim 1 for detecting a force applied to the test object, wherein a lead wire from the test object is provided. An apparatus for evaluating physical properties, wherein an electrical signal is extracted from the pedestal terminal portion in a state of being connected to the receiving terminal portion. 試験対象に力を加えた状態で試験対象の電気的物性を評価する物性評価試験装置において、試験対象からのリード線が複数であって、試験対象に加える力を検出するために請求項1記載のロードセルを前記リード線の数に対応した数以上備え、それぞれのリード線を別々のロードセルの前記受座端子部に接続した状態で、そのリード線が接続されたロードセルの前記台座端子部から電気的信号を取り出すことを特徴とする物性評価試験装置。
2. A physical property evaluation test apparatus for evaluating an electrical property of a test object in a state where a force is applied to the test object, wherein there are a plurality of lead wires from the test object and the force applied to the test object is detected. More than the number of load cells corresponding to the number of the lead wires, and with each lead wire connected to the receiving terminal portion of a separate load cell, the load cell is electrically connected from the base terminal portion of the load cell to which the lead wire is connected. A physical property evaluation test apparatus characterized by taking out a physical signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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