JP3584790B2

JP3584790B2 - Manufacturing method of load cell

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Publication number: JP3584790B2
Application number: JP20298699A
Authority: JP
Inventors: 幹雄長沼
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2001033319A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロードセルの製造方法に係り、特に起歪部が形成された感度部材の変位をストレインゲージにより検出して荷重測定を行うロードセルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、荷重測定を行う測定機としてロードセルが知られている。このロードセルは、大略すると荷重が印加された時に歪みを発する起歪部を有する感度部材と、この起歪部に配設されており起歪部に発生する歪みを検出する歪み検出素子とにより構成されており、歪み検出素子の出力に基づき荷重測定を行う構成とされている。また、歪み検出素子としては、安価で測定精度の高いストレインゲージ（抵抗線歪み計）が一般に用いられている。
【０００３】
この種のロードセルとしては、例えば特開平７−３１８４３９号公報に開示されたものが知られている。図１３及び図１４は、同公報に開示されたロードセル１を示している。
このロードセル１は矩形状の感度部材２を有しており、その内側には空間部９が形成されている。この空間部９の特に四隅近傍には、感度部材２の肉厚を薄くすことにより荷重印可時に歪みを発生させる起歪部３が形成されている。また、感度部材２の起歪部３と対向する位置には、ストレインゲージ４（歪みゲージ）が配設されている。
【０００４】
この感度部材２は、その一方の短辺２Ａが基台５に配設された略Ｌ字状の支持部材６に固定されている。これにより、感度部材２は基板５に対し浮いた状態、即ち可撓変形可能な状態で固定された構成となっている。また、感度部材２の他方の短辺２Ｂには、同じく略Ｌ字状をした皿取付部材７が固定されている。この皿取付部材７の水平部分には、被測定物が載置される秤量皿８が固定される。
【０００５】
上記構成とされたロードセル１において、秤量皿８に被測定物が載置されると、被測定部の重さに対応した荷重が皿取付部材７を介して感度部材２に印加される。前記したように、感度部材２には起歪部３が形成されているため、この各起歪部３には印加された荷重に対応した歪みが発生する。
各起歪部３に発生した歪みは、各起歪部３と対向するよう配設されたストレインゲージ４により検出される。４個のストレインゲージ４はブリッジ回路（ホイートストーンブリッジ）を構成しており、各ストレインゲージ４で検出された歪みは電気的な信号に変換され、この電気信号に基づき被測定部の重量が求められる。
【０００６】
一方、図１３及び図１４に示すロードセル１を製造するには、次のように行われる。先ず、感度部材２となる矩形ブロック材（例えば、アルミニウムよりなる）を用意し、これに切削加工を行うことにより矩形状の空間部９を形成し、これと同時に空間部９の四隅位置に特に肉薄とした起歪部３を形成することにより感度部材２を形成する。
【０００７】
次に、感度部材２の起歪部３と対向する位置にストレインゲージ４を配設すると共に、ストレインゲージ４が配設された感度部材２の一方の短辺２Ａを支持部材６に固定する。この支持部材６は、予め基台５に固定されている。これにより、感度部材２は基台５から離間した状態で、かつ片持ち梁状に支持された構成となる。次に、感度部材２の他方の短辺２Ｂに、秤量皿８が取り付けられた皿取付部材７を固定する。以上の手順を経ることにより、ロードセル１が製造される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記したロードセル１の製造方法では、起歪部３を形成した後に感度部材２を支持部材６に片持ち梁状となるよう固定するため、この固定時に感度部材２に過大な力（外力）が印加されるおそれがある。そして、感度部材２に過大な外力印加があった場合には、感度部材２の内、特に肉薄とされた起歪部３に塑性変形（永久歪み）が発生してしまう。
【０００９】
また、この塑性変形は、片持ち梁状に支持部材６に支持された構成とされた感度部材２に、皿取付部材７を固定する時にも発生するおそれがある。特に、ロードセル１が５０ｇ以下の軽荷重を測定するものである場合には、感度部材２自体が小さく、またこれに伴い起歪部４における肉厚は非常に薄く、上記の塑性変形（永久歪み）は発生し易い。
【００１０】
このように、起歪部４に塑性変形（永久歪み）が発生すると、外力印加が解除された状態でも起歪部３（感度部材２）は元の状態まで復元せず変形したままの状態となり、正確な荷重測定を行うことができなってしまうという問題点があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、製造工程中において感度部材に塑性変形（永久歪み）が発生することを防止しうるロードセルの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
請求項１記載の発明は、
ベースと感度アームとを有しており荷重が印加された時に歪みを発する起歪部を有する感度部材と、該起歪部に配設された歪み検出素子とを備えており、該歪み検出素子の出力に基づき荷重測定を行うロードセルの製造方法において、
前記起歪部及び該起歪部の変形を防止する仮支持部を前記感度部材に一体的に形成する第１の工程と、
前記感度部材に前記仮支持部を残した状態で、前記感度部材に対して所定の作業を行う第２の工程と、
前記感度部材から前記仮支持部を切除する第３の工程とを含み、
前記第１の工程後、前記感度アームは、その一端がベースに一体的に接続され、他端が前記仮支持部により前記ベースに一体的に接続されることにより、両端部が前記ベースに支持された形状とされることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載のロードセルの製造方法において、
前記仮支持部は、前記感度アームに対して感度アーム延出方向に略直交する方向に延出するよう形成され、
かつ、前記第３の工程では、前記仮支持部を、前記感度アームの延出方向に切除することを特徴とするものである。
また、請求項３記載の発明は、
荷重が印加された時に歪みを発する起歪部を有する感度部材と、該起歪部に配設された歪み検出素子とを備えており、該歪み検出素子の出力に基づき荷重測定を行うロードセルの製造方法において、
前記起歪部及び該起歪部の変形を防止する仮支持部を、前記感度部材と該感度部材を支持する基台部との間に形成する第１の工程と、
前記感度部材に前記仮支持部を残した状態で、前記感度部材に対して所定の作業を行う第２の工程と、
前記感度部材から前記仮支持部を切除する第３の工程とを含み、
かつ、
前記第３の工程で前記仮支持部を切除する際、前記仮支持部の一部を残して切除することにより、過大な荷重印加時に前記感度部材または前記基台部に当接して前記起歪部の所定変形量以上の変形を防止するストッパを形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１及び２記載の発明によれば、
上記の方法によれば、第３の工程を実施し仮支持部を切除するまでは、起歪部の変形は仮支持部により防止される。よって、第２の工程において、感度部材に外力が印加されても、起歪部が塑性的に変形することを防止することができる。
【００１４】
また、仮支持部は第１の工程において感度部材に一体的に形成されるため、仮支持部を形成するために別個に工程を設ける必要はなく、仮支持部の形成により製造工程が複雑化するようなことはない。
更に、第３の工程が終了した後は仮支持部は除去されるため、印加された被測定物の荷重により感度部材に形成された起歪部は、確実に歪みを発生させる。よって、仮支持部を設けることにより、荷重の測定精度が低下するようなことはない。
【００１５】
また、請求項３記載の発明によれば、
第３の工程で仮支持部を切除する際、仮支持部の一部を残して切除することによりストッパを形成し、このストッパが過大な荷重印加時に感度部材または基台部に当接することにより起歪部の所定変形量以上の変形を防止するため、誤って定格荷重を越えた荷重が印加されたような場合であっても、起歪部に発生する歪は弾性限度内に留まり、起歪部が塑性変形（永久変形）することが防止される。
【００１６】
また、ストッパは仮支持部の除去処理と同時に形成されるため、ストッパを設けるために上記した第１乃至第３の工程と別個に新たな工程を設ける必要はなく、ストッパを低コストで形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１及び図２は本発明の一実施例であるロードセル１０を示しており、また図４乃至図９は本発明の一実施例であるロードセル１０の製造方法を示している。ロードセル１０は、大略するとロードセル本体１１，カバー１２，上蓋１３，及び下蓋１４等により構成されている。このロードセル１０は、例えば測定荷重が５０ｇ以下の軽荷重を測定するものである。
【００１８】
尚、説明及び図示の便宜上、図１には仮支持部３０を図示しているが、後に詳述するように、製造工程が終了しロードセル１０が製造された状態（完成した状態）では、この仮支持部３０は切除されている。
カバー１２はアルミニウム製（他の金属の使用も可能である）の円筒形状部材であり、その内部にロードセル本体１１を収納する構成とされている。このカバー１２の上部外周縁には上蓋１３が装着される取付段部１６Ａが形成されており、また下部外周縁には後述するベース２４が取り付けられる取付段部１６Ｂが形成されている。更に、側面の一部には、ケーブルカバー部１５が配設されている。後述するストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄの配線は、このケーブルカバー部１５を介してロードセル１０の外部に引き出される。
【００１９】
上蓋１３及び下蓋１４は共にアルミニウム製（他の金属の使用も可能である）の円盤形状を有した部材であり、上蓋１３の中央位置には中央孔１７が形成されている。前記したように、上蓋１３はカバー１２に形成された取付段部１６Ａに装着され、また下蓋１４はベース２４の下面に形成された取付段部２４Ａに装着される（図９参照）。また、上蓋１３に形成された中央孔１７には、後述する荷重印加部３３が挿通され、この荷重印加部３３に印加される荷重が測定される構成となっている。
【００２０】
よって、組み立てられた状態において、ロードセル本体１１は、カバー１２，上蓋１３，及び下蓋１４により構成される空間内に収納された状態となり、塵埃の侵入及び外力が直接ロードセル本体１１（特に、後述する感度アーム２５）に印加されることを防止することができる。
続いて、ロードセル本体１１について詳述する。
【００２１】
ロードセル本体１１は、大略すると感度部材２０，ストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄ，荷重印加アーム２２，及びストッパ２３Ａ等により構成されている。感度部材２０は、例えばアルミニウム製のブロック材から削り出したものであり、一体構成とされたベース２４と感度アーム２５とにより構成されている。
尚、削り出された状態では、図１に示すようにベース２４と感度アーム２５は、仮支持部３０により接続され、感度アーム２５はベース２４に対する変位が規制された構成となっている（これについては、後に詳述する）。しかるに、完成品であるロードセル１０では、後述するように仮支持部３０は除去され、感度アーム２５の先端部とベース２４との間には間隙３７が形成されている（図８及び図９参照）。よって、完成品であるロードセル１０は、ベース２４に対し感度アーム２５は変位可能な構成となっている。
【００２２】
ベース２４は環状形状を有しており、その内部には円形の開口２６が形成されている。このベース２４には前記したカバー１２の取付段部１６Ｂと係合する段部２８が形成されると共に、ロードセル１０を実装機器に取り付けるための取付用孔２７が複数形成されている。
感度アーム２５は角柱形状を有しており、接合部２５Ａにおいてベース２４に一体的に接合すると共に、この位置よりベース２４の直径方向に延出した構成とされている。即ち、感度アーム２５は片持ち梁状となっており、荷重印加により変形可能な構成となっている。
【００２３】
この感度アーム２５の先端部には、荷重印加アーム２２を固定するためのアーム用ネジ孔３１（第２のネジ孔）が形成されている。また、ベース２４のアーム用ネジ孔３１と対向する位置には、ストッパ用ネジ３６が螺着されるストッパ用ネジ孔３２（第１のネジ孔）が形成されている。このストッパ用ネジ３６とストッパ用ネジ孔３２は、協働してストッパ２３Ａを構成する。
【００２４】
よって、ストッパ２３Ａは、片持ち梁状の感度アーム２５の自由端とされた先端部と対向する位置に設けられた構成となっている。また、上記したアーム用ネジ孔３１とストッパ用ネジ孔３２は、同心となるよう同一直線上に形成されている（図４に各ネジ孔３１，３２の中心軸を一点鎖線Ａで示す）。
また、感度アーム２５には、空間部３９が形成されている。この空間部３９の特に四隅近傍には、感度アーム２５の肉厚を薄くすことにより荷重印可時に歪みを発生させる起歪部２９Ａ〜２９Ｄが形成されている。また、感度アーム２５の起歪部２９Ａ〜２９Ｄと対向する位置には、ストレインゲージ（歪みゲージ）２１Ａ〜２１Ｄが配設されている。
【００２５】
各ストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄは、例えば薄いプラスチック材で形成されたシートベースにラミネートフィルム，抵抗箔とが互いに接着された構成とされており、配設された部位における歪みを検出し電気抵抗を変化させる構成とされている。また、４個のストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄは、図３に示されるように、ブリッジ回路（ホイートストーンブリッジ）を構成しており、起歪部２９Ａ〜２９Ｄで発生する歪み量を電気信号に変換する。
【００２６】
具体的には、図３におけるＡ端子とＣ端子の間に所定電圧が印加され、また図中Ｂ端子とＤ端子から出力信号を得る構成となっている。尚、各端子Ａ〜Ｄに接続されるケーブル４０は、カバー１２に形成されたケーブルカバー部１５からロードセル１０の外部に引き出される。
荷重印加アーム２２は、上記構成とされた感度アーム２５の先端部に取り付けられる。荷重印加アーム２２は、その一端に感度アーム２５に固定するためのアーム固定ネジ３４が挿通される挿通孔３５が形成されている。よって、この挿通孔３５にアーム固定ネジ３４を挿通し、感度アーム２５の先端部に形成されているアーム固定用ネジ孔３１に螺着することにより、荷重印加アーム２２は感度アーム２５に固定される。
【００２７】
また、荷重印加アーム２２の他端部には、荷重印加部３３が配設されている。この荷重印加部３３は荷重測定を行う被測定物が当接される部位であり、よって完成状態において前記した上蓋１３の中央孔１７から図中上方に突出するよう構成されている（図２及び図９参照）。また、荷重印加部３３の先端は半球形状とされており、被測定物が荷重印加部３３に対して若干傾いて当接したとしても、測定を行いうる構成となっている。
【００２８】
上記構成において、荷重印加部３３に被測定物の荷重が印加されると、この荷重は荷重印加アーム２２を介して感度アーム２５の先端部に印加される。感度アーム２５は、ベース２４に対して片持ち梁状とされており、かつ起歪部２９Ａ〜２９Ｄが形成されているため、印加された荷重に応じて可撓変形する。よって、各起歪部２９Ａ〜２９Ｄには印加された荷重に応じた歪みが発生し、この歪み量はストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄにより測定される。
【００２９】
ところで、上記の感度アーム２５（起歪部２９Ａ〜２９Ｄ）は、荷重印加部３３にロードセル１０の定格荷重以下の荷重が作用している場合は勿論、荷重印加部３３にかかる荷重がロードセル１０の定格荷重の例えば１５０〜２００％増しの荷重である場合には、歪が弾性変形限度内であるように定めてある。
ここで、起歪部２９Ａ〜２９Ｄが弾性変形限度の直前まで歪ませる荷重を、「弾性変形限度荷重」と定義する。従って、荷重印加部３３に印加される荷重が弾性変形限度荷重を越えない場合には、荷重を取り去ると各起歪部２９Ａ〜２９Ｄは完全に弾性復元し、永久歪み（塑性変形）は発生しない。
【００３０】
しかるに、弾性変形限度荷重以上の荷重が荷重印加部３３に印加されると、起歪部２９Ａ〜２９Ｄに永久歪み（塑性変形）が発生するおそれがある。このため、本実施例に係るロードセル１０は、ストッパ２３Ａを設けている。以下、このストッパ２３Ａについて、主に図９を用いて説明する。尚、図９はロードセル１０の断面図である。
【００３１】
前記したように、ストッパ２３Ａはストッパ用ネジ３６とストッパ用ネジ孔３２とにより構成されており、極めて簡単な構成とされている。ストッパ用ネジ孔３２はベース２４を貫通するよう形成されているため、ストッパ用ネジ３６はベース２４の下面２４Ｂ（感度アーム２５と対向する面に対し反対側面）からストッパ用ネジ孔３２に螺着できる。また、ストッパ用ネジ３６の螺進度の調整も、ベース２４の下面２４Ｂから行うことができる。よって、本実施例では、ストッパ用ネジ孔３２の取り付け及び調整をロードセル１０の外側から行えるため、この取り付け処理及び調整処理を容易に行うことができる。
【００３２】
具体的な調整処理は、弾性変形限度荷重に近づくよう徐々に荷重を荷重印加部３３にを印加すると共に、ストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄから出力される信号に基づき、起歪部２９Ａ〜２９Ｄに発生している歪み量を測定する。そして、印加荷重が所定の弾性変形限度荷重（例えば、１２０％〜１４０％の過負荷）となった時、或いはストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄからの出力が既定の最大限度歪みとなった時に、ストッパ用ネジ３６が感度アーム２５と当接するようストッパ用ネジ３６の螺進度を調節する。
【００３３】
これにより、感度アーム２５に弾性変形限度荷重を越えた過大な荷重が印加されても、ストッパ用ネジ３６が感度アーム２５と当接することにより、感度アーム２５の過剰な変形を防止することができる。よって、誤って弾性変形限度荷重（定格荷重）を越えた荷重が印加されても、起歪部２９Ａ〜２９Ｄに発生する歪は弾性限度内に留まり、起歪部が塑性変形（永久変形）することが防止される。
【００３４】
また、上記のようにストッパ２３Ａは、感度アーム２５との当接位置を調整可能な構成とされているため、感度アーム２５或いは起歪部２９Ａ〜２９Ｄに製造誤差が存在し、これに起因して弾性限度にバラツキがあるような場合であっても、ストッパ用ネジ３６の螺進度を調整し感度アーム２５との当接位置を調整することにより起歪部２９Ａ〜２９Ｄに発生する歪を確実に弾性限度内とすることができる。
【００３５】
更に本実施例では、ストッパ２３Ａの配設位置が、片持ち梁状とされた感度アーム２５の先端部位置（自由端側の先端部）に設けた構成としている。この構成とすることにより、荷重印加時に最も変位量の大きい感度アーム２５の先端部で調整処理を行う構成となり、調整処理を容易に行うことができる。
即ち、感度アーム２５のベース２４に接合された接合位置２５Ａの近傍でストッパ２３Ａを用いて当接位置を調整しようとした場合、感度アーム２５の変位量は小さいため、よって調整時においてストッパ用ネジ３６の調整変位量も小さくなり調整処理が困難になる。
【００３６】
しかるに、感度アーム２５の先端部における変位量は大きいため、感度アーム２５の先端部で調整処理を行う構成とすることにより、調整時におけるストッパ用ネジ３６の調整変位量を大きくすることができ、調整処理を容易にかつ正確に行うことが可能となる。
尚、上記した実施例では、ストッパ２３Ａをベース２４に配設する構成を示したが、ストッパ２３Ａの配設位置はベース２４に限定されるものではなく、感度アーム２５に配設する構成とすることも可能である。
【００３７】
また、上記した実施例では、ストッパ２３Ａをストッパ用ネジ３６とストッパ用ネジ孔３２とにより構成したが、ストッパはこれに限定されるものではなく、例えばストッパ用ネジ３６に代えてストッパピン（ネジが形成されていないピン）を用いると共に、ストッパ用ネジ孔３２に代えて孔（ネジが形成されていない孔）を用い、ストッパピンを孔内の最適な位置に接着することによりストッパを構成してもよい。
【００３８】
続いて、上記構成とされたロードセル１０の製造方法について、図４乃至図９を用いて説明する。
尚、前記したようにロードセル１０はロードセル本体１１，カバー１２，上蓋１３，及び下蓋１４等により構成されているが、ロードセル本体１１を除く他の構成については周知の工法を用いて容易に製造することが可能である。よって、以下の説明では、特にロードセル本体１１の製造方法を中心として説明を行うものとする。また、先に説明した図１及び図２に示した構成と同一構成については同一符合を附して説明するものとする。
【００３９】
ロードセル本体１１を製造するには、例えばアルミニウム製の棒状ブロック材或いは円盤状ブロック材に対し機械加工（削り出し加工，切削加工，ドリル加工等）を行うことにより、ベース２４と感度アーム２５とが一体的な構成とされた感度部材２０を製造する（第１の工程）。図４は、上記ブロック材に機械加工を行うことにより製造された感度部材２０を示している。
【００４０】
この第１の工程では、上記のようにベース２４と感度アーム２５とが一体的に形成すると共に、空間部３９を形成することにより起歪部２９Ａ〜２９Ｄが形成され、またベース２４に開口２６，取付用孔２７，及びストッパ用ネジ孔３２が形成され、また感度アーム２５の先端部にアーム用ネジ孔３１が形成される。
更に、第１の工程では、ベース２４と感度アーム２５との間に、両者２４，２５と一体的な構成で仮支持部３０が形成される。この仮支持部３０を設けることにより、感度アーム２５はその一端部を接合部２５Ａによりベース２４と一体的に接合され、他端部を仮支持部３０によりベース２４と一体的に接合された構成となる。
【００４１】
よって、感度アーム２５はその両端部をベース２４に支持された構成となり、感度アーム２５に荷重印加されても容易に変形するようなことはなく、肉薄とされた起歪部２９Ａ〜２９Ｄに塑性変形（永久歪み）が発生することを防止することができる。尚、上記のように仮支持部３０は第１の工程において感度部材２０に一体的に形成されるため、仮支持部３０を形成するために別個に工程を設ける必要はなく、仮支持部３０を形成してもロードセル１０の製造工程が複雑化するようなことはない。
【００４２】
また、前記したようにベース２４に形成されるストッパ用ネジ孔３２と、感度アーム２５の先端に形成されるアーム用ネジ孔３１は、同心となるよう同一直線Ａ上に位置するようにしている。このため、アーム用ネジ孔３１とストッパ用ネジ孔３２とを同一のドリルで穴あけ加工し、同一のタップでネジ切り加工を行うことができる。即ち、アーム用ネジ孔３１とストッパ用ネジ孔３２とを一括的に同時形成することが可能となり、よって各ネジ孔３１，３２の加工に要する工数及び時間の短縮を図ることが可能となる。
【００４３】
上記した第１の工程が終了すると、続いてストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄの配設処理，荷重印加アーム２２の取付処理が実施される（第２の工程）。
ストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄの配設処理では、図４に示すように、ストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄを感度アーム２５の各起因部２９Ａ〜２９Ｄと対向する位置に接着する。
【００４４】
この際、本実施例例では荷重印加アーム２２が感度アーム２５に対し別体とされた構成であるため、荷重印加アーム２２を感度アーム２５に取り付ける前に、感度アーム２５の上面にストレインゲージ２１Ａ，２１Ｂを接着することができ、ストレインゲージ２１Ａ，２１Ｂを接着作業を容易に行うことができる。また、ベース２４には開口２６が形成されているため、感度アーム２５の下面に配設されるストレインゲージ２１Ｃ，２１Ｄはこの開口２６を介して接着処理することができる。よって、感度アーム２５の下面にストレインゲージ２１Ｃ，２１Ｄを接着する処理も容易に行うことができる。
【００４５】
一方、各ストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄを感度アーム２５に接着した後、ストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄの接着状態を確認するため、ホイートストーンブリッジのゼロバランスのずれ調整及び温度変化による零点移動を修正する処理を行う。
また、荷重印加アーム２２の取付処理では、荷重印加アーム２２に設けられた荷重印加部３３の位置が上蓋１３の中央孔１７の位置と一致するよう位置決めを行いつつ、図５及び図６に示すように、アーム固定ネジ３４を荷重印加アーム２２に形成された挿通孔３５に挿通して感度アーム２５に形成されたアーム用ネジ孔３１に螺着する。これにより、荷重印加アーム２２は感度アーム２５に固定された構成となり、荷重印加部３３に印加された荷重は荷重印加アーム２２を介して感度アーム２５に伝達される。
【００４６】
上記した第２の工程が終了すると、感度部材２０から仮支持部３０を切除する処理を行う（第３の工程）。この仮支持部３０を切除する処理は、例えば糸鋸を用いて実施される。図７に示すように、仮支持部３０を切除する処理を実施することにより、始めて感度アーム２５は片持ち梁の状態となる。
このように、本実施例の製造方法では、第３の工程を実施し仮支持部３０を切除するまでは、感度アーム２５はその両端をベース２４に支持された構成となっており、過荷重が印加されても起歪部２９Ａ〜２９Ｄの塑性変形（永久歪み）の発生は防止されている。よって、第２の工程において、感度部材２０（特に、感度アーム２５）に外力が印加されても、起歪部２９Ａ〜２９Ｄが塑性的に変形することを防止することができる。
【００４７】
特に、ストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄを感度アーム２５に接着する際には、接着剤が固化するまでストレインゲージ２１Ａ〜２１Ｄを感度アーム２５に向け押圧する必要があり、また荷重印加アーム２２の取付処理においては、アーム固定ネジ３４をアーム用ネジ孔３１に螺着する際に感度アーム２５に必然的に力が印加されてしまう。このように第２の工程は感度アーム２５に対して外力が印加され易い工程であるが、この第２の工程が終了するまでは仮支持部３０により感度アーム２５は支持されるため、起歪部２９Ａ〜２９Ｄの塑性変形を確実に防止することができる。
【００４８】
また、第３の工程が終了した後は、仮支持部３０は除去されて感度アーム２５は片持ち梁状の変形可能な構成となるため、印加された被測定物の荷重に対応して感度アーム２５は確実に変形し、よって起歪部２９Ａ〜２９Ｄには被測定物の荷重に対応した歪みが確実に発生する。よって、仮支持部３０を設けても、荷重の測定精度が低下するようなことはない。
【００４９】
上記した第３の工程が終了すると、図８に示すように、感度部材２０にカバー１２，上蓋１３，及び下蓋１４を組み付ける処理が行われる（第４の工程）。続いて、このように製造されたロードセル１０に対し荷重試験を行うことにより性能の確認を行う。
続いて、図９に示すように、ロードセル１０（ベース２４）の下面側からストッパ用ネジ孔３２にストッパ用ネジ３６を螺着し、前記した方法によりベース２４からのストッパ用ネジ３６の突出量（図９に矢印Ｈで示す）を調整する。以上の各工程を実施することにより、図１及び図２に示すロードセル１０は製造される。
【００５０】
図１０乃至図１２は、第２実施例であるロードセルの製造方法の変形例を示している。尚、図１０乃至図１２において、先に説明した図４乃至図９に示した構成と同一構成については同一符合を附してのその説明を省略する。
本実施例に係る製造方法は、図１０に示す第１及び第２の工程が終了した後、第３の工程を実施する際、仮支持部３０の一部を残して切除することを特徴とするものである（以下、この仮支持部３０の残存部分をストッパ２３Ｂという）。図１１はストッパ２３Ｂが形成されたロードセル本体１１を示しており、また図１２は本実施例により製造されたロードセル１０を示している。
【００５１】
ストッパ２３Ｂを形成する処理は、糸鋸の歯幅を選定することにより容易に行うことができる。また、糸鋸の歯幅を変化させることにより、ストッパ２３Ｂの高さも変化させることが可能である。
ストッパ２３Ｂは、感度部材２０（特に、感度アーム２５）に過大な荷重が印加された時に、ベース２４に当接することにより起歪部２９Ａ〜２９Ｄの所定変形量以上の変形を防止する機能を奏する。よって、誤って定格荷重を越えた荷重が感度部材２０（感度アーム２５）印加されたような場合であっても、起歪部２９Ａ〜２９Ｄに発生する歪は弾性限度内に留まり、起歪部２９Ａ〜２９Ｄに塑性変形（永久歪み）が発生することを防止することができる。
【００５２】
また、ストッパ２３Ｂは仮支持部３０の除去処理と同時に形成されるため、ストッパ２３Ｂを設けるために上記た第１乃至第３の工程と別個に新たな工程を設ける必要はなく、ストッパ２３Ｂを低コストで形成することができる。尚、本実実施例ではストッパ２３Ｂを感度アーム２５に形成した例を示したが、ストッパ２３Ｂをベース２４に形成することも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
請求項１及び２記載の発明によれば、第３の工程を実施し仮支持部を切除するまでは起歪部の変形は仮支持部により防止されるため、第２の工程において感度部材に外力が印加されても起歪部が塑性的に変形することを防止することができ、ロードセルの製造歩留りの向上を図ることができる。
【００５４】
また、仮支持部は第１の工程において感度部材に一体的に形成されるため、仮支持部を形成するために別個に工程を設ける必要はなく、仮支持部の形成により製造工程が複雑化するようなことはない。
更に、第３の工程が終了した後は仮支持部は除去されるため、印加された被測定物の荷重により感度部材に形成された起歪部は確実に歪みを発生させる。よって、仮支持部を設けても荷重の測定精度を高く維持することができる。
【００５５】
また、請求項３記載の発明によれば、ストッパが過大な荷重印加時に感度部材または基台部に当接することにより起歪部の所定変形量以上の変形を防止するため、誤って定格荷重を越えた荷重が印加されたような場合であっても、起歪部に発生する歪は弾性限度内に留まり、起歪部が塑性変形（永久変形）することが防止される。
【００５６】
また、ストッパは仮支持部の除去処理と同時に形成されるため、ストッパを設けるために上記た第１乃至第３の工程と別個に新たな工程を設ける必要はなく、ストッパを低コストで形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるロードセルの分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例であるロードセルの部分切截した斜視図である。
【図３】ストレインゲージの回路構成を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例であるロードセルの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図５】本発明の第１実施例であるロードセルの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図６】本発明の第１実施例であるロードセルの製造方法を説明するための図である（その３）。
【図７】本発明の第１実施例であるロードセルの製造方法を説明するための図である（その４）。
【図８】本発明の第１実施例であるロードセルの製造方法を説明するための図である（その５）。
【図９】本発明の第１実施例であるロードセルの製造方法を説明するための図である（その６）。
【図１０】本発明の第２実施例であるロードセルの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図１１】本発明の第２実施例であるロードセルの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図１２】本発明の第２実施例であるロードセルの製造方法を説明するための図である（その３）。
【図１３】従来の一例であるロードセルの構成及び製造方法を説明するための図である（その１）。
【図１４】従来の一例であるロードセルの構成及び製造方法を説明するための図である（その２）。
【符号の説明】
１０ロードセル
１１ロードセル本体
１２カバー
２０感度部材
２１Ａ〜２１Ｄストレインゲージ
２２荷重印加アーム
２３Ａ，２３Ｂストッパ
２４ベース
２５感度アーム
２７取付用孔
２９Ａ〜２９Ｄ起歪部
３０仮支持部
３１アーム用ネジ孔
３２ストッパ用ネジ孔
３３荷重印加部
３４アーム固定ネジ
３６ストッパ用ネジ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a load cell, and more particularly, to a method of manufacturing a load cell that measures a load by detecting a displacement of a sensitive member on which a strain generating portion is formed by a strain gauge.
[0002]
[Prior art]
Generally, a load cell is known as a measuring instrument for performing load measurement. This load cell is composed of a sensitivity member having a strain-generating portion that generates a strain when a load is applied, and a strain detecting element disposed in the strain-generating portion and detecting the strain generated in the strain-generating portion. The load is measured based on the output of the strain detecting element. As a strain detecting element, a strain gauge (resistance wire strain meter) which is inexpensive and has high measurement accuracy is generally used.
[0003]
As this type of load cell, for example, a load cell disclosed in JP-A-7-318439 is known. FIGS. 13 and 14 show a load cell 1 disclosed in the publication.
The load cell 1 has a rectangular sensitivity member 2, and a space 9 is formed inside the sensitivity member 2. In the vicinity of the four corners of the space portion 9 in particular, there are formed strain-generating portions 3 that generate strain when a load is applied by reducing the thickness of the sensitivity member 2. A strain gauge 4 (strain gauge) is provided at a position of the sensitivity member 2 facing the strain generating section 3.
[0004]
The sensitivity member 2 has one short side 2A fixed to a substantially L-shaped support member 6 provided on the base 5. Thereby, the sensitivity member 2 is fixed to the substrate 5 in a floating state, that is, in a state capable of being flexibly deformed. A dish attachment member 7 also having a substantially L-shape is fixed to the other short side 2B of the sensitivity member 2. A weighing dish 8 on which an object to be measured is placed is fixed to a horizontal portion of the dish mounting member 7.
[0005]
In the load cell 1 configured as described above, when an object to be measured is placed on the weighing dish 8, a load corresponding to the weight of the measured section is applied to the sensitivity member 2 via the dish mounting member 7. As described above, since the strain-generating portions 3 are formed in the sensitivity member 2, a strain corresponding to the applied load is generated in each of the strain-generating portions 3.
The strain generated in each strain generating portion 3 is detected by a strain gauge 4 arranged to face each strain generating portion 3. The four strain gauges 4 constitute a bridge circuit (Wheatstone bridge), and the strain detected by each strain gauge 4 is converted into an electric signal, and the weight of the measured portion is reduced based on the electric signal. Desired.
[0006]
On the other hand, manufacturing the load cell 1 shown in FIGS. 13 and 14 is performed as follows. First, a rectangular block material (for example, made of aluminum) serving as the sensitivity member 2 is prepared, and cut into the rectangular block material to form a rectangular space portion 9, and at the same time, particularly at the four corner positions of the space portion 9. The sensitivity member 2 is formed by forming the thin strain generating portion 3.
[0007]
Next, a strain gauge 4 is disposed at a position facing the strain-generating portion 3 of the sensitivity member 2, and one short side 2 A of the sensitivity member 2 on which the strain gauge 4 is disposed is fixed to the support member 6. The support member 6 is fixed to the base 5 in advance. Thereby, the sensitivity member 2 is configured to be supported in a cantilever shape while being separated from the base 5. Next, the dish mounting member 7 to which the weighing dish 8 is mounted is fixed to the other short side 2B of the sensitivity member 2. Through the above procedure, the load cell 1 is manufactured.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method for manufacturing the load cell 1, since the sensitive member 2 is fixed to the support member 6 in a cantilever shape after the strain generating portion 3 is formed, excessive force (external force) is applied to the sensitive member 2 at the time of fixing. ) May be applied. If an excessive external force is applied to the sensitivity member 2, plastic deformation (permanent strain) is generated in the strain generating portion 3 which is particularly thin in the sensitivity member 2.
[0009]
This plastic deformation may also occur when the dish attachment member 7 is fixed to the sensitivity member 2 configured to be supported by the support member 6 in a cantilever manner. In particular, when the load cell 1 is to measure a light load of 50 g or less, the sensitivity member 2 itself is small, and the thickness of the strain generating portion 4 is extremely small. ) Is easy to occur.
[0010]
As described above, when plastic deformation (permanent strain) occurs in the strain generating portion 4, the strain generating portion 3 (the sensitivity member 2) remains deformed without restoring to the original state even when the application of the external force is released. However, there is a problem that accurate load measurement cannot be performed.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a load cell that can prevent plastic deformation (permanent strain) from occurring in a sensitive member during a manufacturing process.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by taking the following means.
The invention according to claim 1 is
It has a base and a sensitivity armA load cell that includes a sensitivity member having a strain-generating portion that generates a strain when a load is applied, and a strain detecting element disposed in the strain-generating portion, and that performs load measurement based on an output of the strain detecting element. In the manufacturing method,
A first step of integrally forming the strain generating portion and a temporary support portion for preventing deformation of the strain generating portion with the sensitivity member;
A second step of performing a predetermined operation on the sensitivity member while leaving the temporary support portion on the sensitivity member;
A third step of cutting off the temporary support from the sensitivity memberAnd
After the first step, one end of the sensitivity arm is integrally connected to the base, and the other end is integrally connected to the base by the temporary support, so that both ends are supported by the base. ShapeIt is characterized by the following.
[0012]
The invention according to claim 2 is
The method for manufacturing a load cell according to claim 1,
The temporary support portion is formed to extend in a direction substantially perpendicular to the sensitivity arm extending direction with respect to the sensitivity arm,
In the third step, the temporary support portion is cut off in a direction in which the sensitivity arm extends.It is characterized by the following.
The invention according to claim 3 is:
A load cell that includes a sensitivity member having a strain-generating portion that generates a strain when a load is applied, and a strain detecting element disposed in the strain-generating portion, and that performs load measurement based on an output of the strain detecting element. In the manufacturing method,
A first step of forming a temporary supporting portion for preventing deformation of the strain generating portion and the strain generating portion, between the sensitivity member and a base portion supporting the sensitivity member;
A second step of performing a predetermined operation on the sensitivity member while leaving the temporary support portion on the sensitivity member;
A third step of cutting off the temporary support portion from the sensitivity member,
And,
When cutting off the temporary support portion in the third step, the temporary support portion is cut off while leaving a part of the temporary support portion, so that the strain member is brought into contact with the sensitivity member or the base portion when an excessive load is applied. A stopper for preventing deformation of the portion beyond a predetermined deformation amount is formed.
[0013]
Claims 1 and 2According to the described invention,
According to the above method, the deformation of the strain generating portion is prevented by the temporary support portion until the third step is performed and the temporary support portion is cut off. Therefore, in the second step, even if an external force is applied to the sensitivity member, it is possible to prevent the strain generating portion from being plastically deformed.
[0014]
In addition, since the temporary support is formed integrally with the sensitivity member in the first step, there is no need to provide a separate process for forming the temporary support, and the formation of the temporary support complicates the manufacturing process. There is nothing to do.
Further, after the third step is completed, the temporary supporting portion is removed, so that the strain generating portion formed on the sensitive member due to the applied load of the measured object surely generates distortion. Therefore, the provision of the temporary support does not lower the load measurement accuracy.
[0015]
Also,Claim 3According to the described invention,
When the temporary support portion is cut off in the third step, a stopper is formed by cutting off a part of the temporary support portion, and the stopper comes into contact with the sensitive member or the base portion when an excessive load is applied. In order to prevent deformation of the strain-generating part beyond a predetermined amount, even if a load exceeding the rated load is applied by mistake, the strain generated in the strain-generating part remains within the elastic limit, Plastic deformation (permanent deformation) of the distorted portion is prevented.
[0016]
Also, since the stopper is formed simultaneously with the process of removing the temporary support portion, it is necessary to provide the stopper.AboveIt is not necessary to provide a new step separately from the first to third steps, and the stopper can be formed at low cost.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a load cell 10 according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 9 show a method of manufacturing the load cell 10 according to one embodiment of the present invention. The load cell 10 generally includes a load cell main body 11, a cover 12, an upper lid 13, a lower lid 14, and the like. The load cell 10 measures a light load having a measured load of 50 g or less, for example.
[0018]
Note that, for convenience of explanation and illustration, FIG. 1 illustrates the temporary support portion 30, but as described in detail later, in a state where the manufacturing process is completed and the load cell 10 is manufactured (completed state), The temporary support 30 has been cut away.
The cover 12 is a cylindrical member made of aluminum (other metals can be used), and is configured to house the load cell body 11 therein. A mounting step 16A to which the upper lid 13 is attached is formed on the upper outer peripheral edge of the cover 12, and the lower outer peripheral edge is described later.Base 24A mounting step 16B to which is mounted is formed. Further, a cable cover portion 15 is provided on a part of the side surface. The wires of the strain gauges 21 A to 21 D described later are drawn out of the load cell 10 via the cable cover 15.
[0019]
The upper lid 13 and the lower lid 14 are both disc-shaped members made of aluminum (other metals can be used), and a central hole 17 is formed at a central position of the upper lid 13. As described above, the upper lid 13 is mounted on the mounting step 16A formed on the cover 12, and the lower lid 14 is mounted on the mounting step 24A formed on the lower surface of the base 24 (see FIG. 9). Further, a load applying unit 33 described later is inserted into the central hole 17 formed in the upper lid 13, and the load applied to the load applying unit 33 is measured.
[0020]
Therefore, in the assembled state, the load cell main body 11 is housed in the space formed by the cover 12, the upper lid 13, and the lower lid 14, and the intrusion of dust and external force are directly applied to the load cell main body 11 (particularly, Applied to the sensitivity arm 25).
Next, the load cell body 11 will be described in detail.
[0021]
The load cell main body 11 is generally composed of a sensitivity member 20, strain gauges 21A to 21D, a load application arm 22, a stopper 23A, and the like. The sensitivity member 20 is, for example, formed by cutting a block material made of aluminum, and includes a base 24 and a sensitivity arm 25 which are integrally formed.
In the cut-out state, as shown in FIG. 1, the base 24 and the sensitivity arm 25 are connected by a temporary support portion 30, and the sensitivity arm 25 has a configuration in which the displacement with respect to the base 24 is restricted. Will be described later in detail). However, in the completed load cell 10, the temporary support portion 30 is removed as described later, and a gap 37 is formed between the distal end portion of the sensitivity arm 25 and the base 24 (see FIGS. 8 and 9). ). Therefore, the completed load cell 10 has a configuration in which the sensitivity arm 25 can be displaced with respect to the base 24.
[0022]
The base 24 has an annular shape, and has a circular opening 26 formed therein. The base 24 is formed with a step 28 that engages with the mounting step 16B of the cover 12, and has a plurality of mounting holes 27 for mounting the load cell 10 to a mounting device.
The sensitivity arm 25 has a prismatic shape, is integrally joined to the base 24 at a joint 25A, and extends from this position in the diameter direction of the base 24. That is, the sensitivity arm 25 has a cantilever shape, and is configured to be deformable by applying a load.
[0023]
An arm screw hole 31 (second screw hole) for fixing the load applying arm 22 is formed at the tip of the sensitivity arm 25. A stopper screw hole 32 (first screw hole) into which the stopper screw 36 is screwed is formed at a position of the base 24 facing the arm screw hole 31. The stopper screw 36 and the stopper screw hole 32 cooperate to form the stopper 23A.
[0024]
Therefore, the stopper 23 A is configured to be provided at a position facing the free end of the cantilever-shaped sensitivity arm 25. The arm screw holes 31 and the stopper screw holes 32 are formed on the same straight line so as to be concentric (the center axes of the screw holes 31 and 32 are indicated by dashed lines A in FIG. 4).
The sensitivity arm 25 has a space 39 formed therein. In the vicinity of the four corners of the space portion 39, in particular, strain-generating portions 29A to 29D for generating a distortion when a load is applied by reducing the thickness of the sensitivity arm 25 are formed. Strain gauges (strain gauges) 21A to 21D are provided at positions of the sensitivity arm 25 facing the strain generating portions 29A to 29D.
[0025]
Each of the strain gauges 21A to 21D has a configuration in which a laminate film and a resistance foil are bonded to each other on a sheet base formed of, for example, a thin plastic material.Detect strain and change electrical resistanceIt is configured. As shown in FIG. 3, the four strain gauges 21A to 21D constitute a bridge circuit (Wheatstone bridge), and convert the amount of distortion generated in the strain generating sections 29A to 29D into an electric signal. I do.
[0026]
Specifically, a predetermined voltage is applied between the A terminal and the C terminal in FIG. 3, and an output signal is obtained from the B terminal and the D terminal in the drawing. The cable 40 connected to each of the terminals A to D is drawn out of the load cell 10 from the cable cover 15 formed on the cover 12.
The load applying arm 22 is attached to the tip of the sensitivity arm 25 having the above configuration. The load applying arm 22 is formed at one end thereof with an insertion hole 35 through which an arm fixing screw 34 for fixing to the sensitivity arm 25 is inserted. Therefore, the load applying arm 22 is fixed to the sensitivity arm 25 by inserting the arm fixing screw 34 into the insertion hole 35 and screwing it into the arm fixing screw hole 31 formed at the tip of the sensitivity arm 25. You.
[0027]
A load application unit 33 is provided at the other end of the load application arm 22. The load applying portion 33 is a portion to which an object to be subjected to load measurement is brought into contact, and is configured to protrude upward from the central hole 17 of the upper lid 13 in the completed state in FIGS. (See FIG. 9). Further, the tip of the load applying unit 33 is formed in a hemispherical shape, so that the measurement can be performed even if the measured object comes into contact with the load applying unit 33 while being slightly inclined.
[0028]
In the above configuration, when a load of the object to be measured is applied to the load application unit 33, the load is applied to the tip of the sensitivity arm 25 via the load application arm 22. The sensitivity arm 25 has a cantilever shape with respect to the base 24 and is formed with strain generating portions 29A to 29D, so that the sensitivity arm 25 is flexibly deformed in response to an applied load. Therefore, strain corresponding to the applied load is generated in each of the strain generating portions 29A to 29D, and the amount of the strain is measured by the strain gauges 21A to 21D.
[0029]
The above-described sensitivity arm 25 (strain-flexing portions 29A to 29D) applies the load applied to the load applying portion 33 to the load applying portion 33 as well as the load applied to the load applying portion 33. When the load is, for example, 150 to 200% higher than the rated load, the strain is set to be within the elastic deformation limit.
Here, the load that the strain generating portions 29A to 29D distort immediately before the elastic deformation limit is defined as "elastic deformation limit load". Therefore, when the load applied to the load application unit 33 does not exceed the elastic deformation limit load, when the load is removed, each of the strain generating parts 29A to 29D is completely elastically restored, and no permanent strain (plastic deformation) occurs. .
[0030]
However, when a load equal to or more than the elastic deformation limit load is applied to the load application unit 33, permanent deformation (plastic deformation) may occur in the strain generating units 29A to 29D. For this reason, the load cell 10 according to the present embodiment is provided with the stopper 23A. Hereinafter, the stopper 23A will be described mainly with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional view of the load cell 10.
[0031]
As described above, the stopper 23A is constituted by the stopper screw 36 and the stopper screw hole 32, and has an extremely simple structure. Screw hole 32 for stopperBase 24The stopper screw 36 can be screwed into the stopper screw hole 32 from the lower surface 24B of the base 24 (the side opposite to the surface facing the sensitivity arm 25). Adjustment of the degree of screwing of the stopper screw 36 can also be performed from the lower surface 24B of the base 24. Therefore, in this embodiment, since the attachment and adjustment of the stopper screw hole 32 can be performed from outside the load cell 10, the attachment process and the adjustment process can be easily performed.
[0032]
The specific adjustment process applies a load gradually to the load application unit 33 so as to approach the elastic deformation limit load, and generates the load in the strain generating units 29A to 29D based on signals output from the strain gauges 21A to 21D. Measure the amount of distortion. When the applied load reaches a predetermined elastic deformation limit load (for example, an overload of 120% to 140%), or when the output from the strain gauges 21A to 21D becomes a predetermined maximum distortion, the stopper is used. The degree of screwing of the stopper screw 36 is adjusted so that the screw 36 comes into contact with the sensitivity arm 25.
[0033]
Accordingly, even if an excessive load exceeding the elastic deformation limit load is applied to the sensitivity arm 25, the stopper screw 36 comes into contact with the sensitivity arm 25, so that the sensitivity arm 25 can be prevented from being excessively deformed. . Therefore, even if a load exceeding the elastic deformation limit load (rated load) is applied by mistake, the strain generated in the strain generating portions 29A to 29D remains within the elastic limit, and the strain generating portion undergoes plastic deformation (permanent deformation). Is prevented.
[0034]
Further, as described above, since the stopper 23A is configured such that the contact position with the sensitivity arm 25 can be adjusted, there is a manufacturing error in the sensitivity arm 25 or the strain generating portions 29A to 29D. Even if the elastic limit varies, the distortion generated in the strain generating portions 29A to 29D can be surely controlled by adjusting the degree of screwing of the stopper screw 36 and adjusting the contact position with the sensitivity arm 25. Within the elastic limit.
[0035]
Further, in the present embodiment, the position where the stopper 23A is provided is provided at the tip end position (the tip end on the free end side) of the cantilever-shaped sensitivity arm 25. With this configuration, the adjustment process is performed at the tip of the sensitivity arm 25 having the largest displacement amount when a load is applied, and the adjustment process can be easily performed.
That is, when the contact position is adjusted using the stopper 23A in the vicinity of the joining position 25A joined to the base 24 of the sensitivity arm 25, the displacement amount of the sensitivity arm 25 is small. The amount of adjustment displacement of 36 also becomes small, and adjustment processing becomes difficult.
[0036]
However, since the amount of displacement at the tip of the sensitivity arm 25 is large, the adjustment displacement of the stopper screw 36 during adjustment can be increased by performing the adjustment process at the tip of the sensitivity arm 25. The adjustment process can be performed easily and accurately.
In the above-described embodiment, the configuration in which the stopper 23A is disposed on the base 24 has been described. However, the position of the stopper 23A is not limited to the base 24, and the stopper 23A is disposed on the sensitivity arm 25. It is also possible.
[0037]
Further, in the above-described embodiment, the stopper 23A is constituted by the stopper screw 36 and the stopper screw hole 32. However, the stopper is not limited to this. A stopper is formed by bonding a stopper pin to an optimum position in the hole while using a hole (a hole without a screw) in place of the stopper screw hole 32 and using the screw hole 32 for the stopper. You may.
[0038]
Subsequently, a method of manufacturing the load cell 10 having the above configuration will be described with reference to FIGS.
As described above, the load cell 10 includes the load cell body 11, the cover 12, the upper cover 13, the lower cover 14, and the like. However, the other components except the load cell body 11 are easily manufactured using a known method. It is possible to do. Therefore, in the following description, the description will be made focusing on the method of manufacturing the load cell body 11 in particular. The same components as those shown in FIGS. 1 and 2 described above are denoted by the same reference numerals.
[0039]
In order to manufacture the load cell body 11, for example, the base 24 and the sensitivity arm 25 are formed by performing machining (cutting, cutting, drilling, or the like) on a rod-shaped block material or a disc-shaped block material made of aluminum. The integrated sensitivity member 20 is manufactured (first step). FIG. 4 shows the sensitivity member 20 manufactured by machining the block material.
[0040]
In the first step, as described above, the base 24 and the sensitivity arm 25 are formed integrally, and the space portions 39 are formed to form the strain generating portions 29A to 29D. , A mounting hole 27, and a screw hole 32 for a stopper, and a screw hole 31 for an arm at the tip of the sensitivity arm 25.
Further, in the first step, the temporary support portion 30 is formed between the base 24 and the sensitivity arm 25 in a structure integral with the two. By providing the temporary support portion 30, the sensitivity arm 25 has one end integrally joined to the base 24 by the joint portion 25A and the other end integrally joined to the base 24 by the temporary support portion 30. It becomes.
[0041]
Therefore, the sensitivity arm 25 has a configuration in which both ends are supported by the base 24, does not easily deform even when a load is applied to the sensitivity arm 25, and has plasticity in the thin strain generating portions 29 A to 29 D. Deformation (permanent strain) can be prevented from occurring. Since the temporary support 30 is formed integrally with the sensitivity member 20 in the first step as described above, there is no need to provide a separate step for forming the temporary support 30. Does not complicate the manufacturing process of the load cell 10.
[0042]
The stopper screw hole 32 formed in the base 24 and the arm screw hole 31 formed at the tip of the sensitivity arm 25 are located on the same straight line A so as to be concentric as described above. . Therefore, the screw hole 31 for the arm and the screw hole 32 for the stopper can be drilled with the same drill, and the screw tapping can be performed with the same tap. That is, the screw hole 31 for the arm and the screw hole 32 for the stopper can be formed simultaneously at the same time, so that the man-hour and time required for processing the screw holes 31 and 32 can be reduced.
[0043]
When the above-described first step is completed, subsequently, the processing of disposing the strain gauges 21A to 21D and the processing of attaching the load applying arm 22 are performed (second step).
In the process of disposing the strain gauges 21A to 21D, as shown in FIG. 4, the strain gauges 21A to 21D are bonded to the positions of the sensitivity arms 25 facing the respective origin portions 29A to 29D.
[0044]
At this time, in this embodiment, since the load application arm 22 is configured separately from the sensitivity arm 25, the strain gauge 21A is attached to the upper surface of the sensitivity arm 25 before the load application arm 22 is attached to the sensitivity arm 25. , 21B can be bonded, and the bonding of the strain gauges 21A, 21B can be easily performed. Further, since the opening 24 is formed in the base 24, the strain gauges 21 C and 21 D disposed on the lower surface of the sensitivity arm 25 can be bonded through the opening 26. Therefore, the process of bonding the strain gauges 21C and 21D to the lower surface of the sensitivity arm 25 can be easily performed.
[0045]
On the other hand, after bonding each of the strain gauges 21A to 21D to the sensitivity arm 25, in order to check the bonding state of the strain gauges 21A to 21D, a process of adjusting the deviation of the zero balance of the Wheatstone bridge and correcting the zero point movement due to the temperature change. I do.
In addition, in the mounting process of the load applying arm 22, while performing positioning so that the position of the load applying unit 33 provided on the load applying arm 22 matches the position of the central hole 17 of the upper lid 13, FIGS. As described above, the arm fixing screw 34 is inserted into the insertion hole 35 formed in the load applying arm 22 and screwed into the arm screw hole 31 formed in the sensitivity arm 25. Thus, the load application arm 22 is fixed to the sensitivity arm 25, and the load applied to the load application unit 33 is transmitted to the sensitivity arm 25 via the load application arm 22.
[0046]
When the above-described second step is completed, a process of cutting off the temporary support portion 30 from the sensitivity member 20 is performed (third step). The process of cutting off the temporary support portion 30 is performed using, for example, a thread saw. As shown in FIG. 7, the sensitivity arm 25 is in a cantilever state for the first time by performing a process of cutting off the temporary support portion 30.
As described above, in the manufacturing method of the present embodiment, the sensitivity arm 25 has a configuration in which both ends thereof are supported by the base 24 until the third step is performed and the temporary support portion 30 is cut off. Is applied, plastic deformation (permanent strain) of the strain generating portions 29A to 29D is prevented. Therefore, in the second step, even if an external force is applied to the sensitivity member 20 (particularly, the sensitivity arm 25), it is possible to prevent the strain generating portions 29A to 29D from being plastically deformed.
[0047]
In particular, when bonding the strain gauges 21A to 21D to the sensitivity arm 25, it is necessary to press the strain gauges 21A to 21D toward the sensitivity arm 25 until the adhesive is solidified. However, when the arm fixing screw 34 is screwed into the arm screw hole 31, a force is inevitably applied to the sensitivity arm 25. As described above, the second step is a step in which an external force is easily applied to the sensitivity arm 25. However, the sensitivity arm 25 is supported by the temporary support portion 30 until the second step is completed. The plastic deformation of the portions 29A to 29D can be reliably prevented.
[0048]
After the third step is completed, the temporary support portion 30 is removed, and the sensitivity arm 25 has a cantilever-like deformable configuration. The arm 25 is surely deformed, so that strain corresponding to the load of the object to be measured is reliably generated in the strain generating portions 29A to 29D. Therefore, even if the temporary support portion 30 is provided, the measurement accuracy of the load does not decrease.
[0049]
When the above-described third step is completed, as shown in FIG. 8, a process of assembling the cover 12, the upper cover 13, and the lower cover 14 to the sensitivity member 20 is performed (fourth step). Subsequently, performance is confirmed by performing a load test on the load cell 10 manufactured as described above.
Subsequently, as shown in FIG. 9, a stopper screw 36 is screwed into the stopper screw hole 32 from the lower surface side of the load cell 10 (base 24), and the amount of protrusion of the stopper screw 36 from the base 24 by the method described above. (Indicated by arrow H in FIG. 9). By performing the above steps, the load cell 10 shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured.
[0050]
10 to 12 show a modification of the method of manufacturing the load cell according to the second embodiment. 10 to 12, the same components as those shown in FIGS. 4 to 9 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The manufacturing method according to the present embodiment is characterized in that when the third step is performed after the first and second steps shown in FIG. (The remaining portion of the temporary support portion 30 is hereinafter referred to as a stopper 23B). FIG. 11 shows the load cell body 11 on which the stopper 23B is formed, and FIG. 12 shows the load cell 10 manufactured according to the present embodiment.
[0051]
The process of forming the stopper 23B can be easily performed by selecting the tooth width of the thread saw. The height of the stopper 23B can be changed by changing the tooth width of the thread saw.
The stopper 23B has a function of preventing deformation of the strain generating portions 29A to 29D by a predetermined amount or more by coming into contact with the base 24 when an excessive load is applied to the sensitivity member 20 (especially, the sensitivity arm 25). . Therefore, even if a load exceeding the rated load is erroneously applied to the sensitivity member 20 (sensitivity arm 25), the strain generated in the strain generating portions 29A to 29D remains within the elastic limit, and the strain generating portion It is possible to prevent plastic deformation (permanent strain) from occurring in 29A to 29D.
[0052]
Further, since the stopper 23B is formed simultaneously with the removal of the temporary support portion 30, it is not necessary to provide a new step separately from the above-described first to third steps to provide the stopper 23B. It can be formed at cost. In the present embodiment, the stopper 23B is formed on the sensitivity arm 25. However, the stopper 23B may be formed on the base 24.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following various effects can be realized.
Claims 1 and 2According to the invention, the deformation of the strain generating portion is prevented by the temporary support portion until the temporary support portion is cut off after the third step is performed. Therefore, even if an external force is applied to the sensitivity member in the second process, the deformation is prevented. The strained portion can be prevented from being plastically deformed, and the production yield of the load cell can be improved.
[0054]
In addition, since the temporary support is formed integrally with the sensitivity member in the first step, there is no need to provide a separate process for forming the temporary support, and the formation of the temporary support complicates the manufacturing process. There is nothing to do.
Further, after the third step is completed, the temporary supporting portion is removed, so that the strain generating portion formed on the sensitivity member due to the applied load of the measured object surely generates distortion. Therefore, even if the temporary support portion is provided, the measurement accuracy of the load can be kept high.
[0055]
Also,Claim 3According to the described invention, a load exceeding the rated load is erroneously applied in order to prevent the deformation of the strain generating portion from exceeding a predetermined amount of deformation by contacting the stopper with the sensitive member or the base portion when an excessive load is applied. Even in such a case, the strain generated in the strain generating portion remains within the elastic limit, and the plastic deformation (permanent deformation) of the strain generating portion is prevented.
[0056]
Further, since the stopper is formed at the same time as the removal of the temporary support portion, it is not necessary to provide a new step separately from the above-described first to third steps to provide the stopper, and the stopper is formed at low cost. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a load cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a load cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a strain gauge.
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing the load cell according to the first embodiment of the present invention (part 1).
FIG. 5 is a view for explaining the method of manufacturing the load cell according to the first embodiment of the present invention (part 2);
FIG. 6 is a view for explaining the method of manufacturing the load cell according to the first embodiment of the present invention (part 3);
FIG. 7 is a view for explaining the method of manufacturing the load cell according to the first embodiment of the present invention (part 4);
FIG. 8 is a view for explaining the method of manufacturing the load cell according to the first embodiment of the present invention (part 5);
FIG. 9 is a view for explaining the method of manufacturing the load cell according to the first embodiment of the present invention (part 6);
FIG. 10 is a drawing for explaining the method of manufacturing the load cell according to the second embodiment of the present invention (part 1).
FIG. 11 is a drawing for explaining the method of manufacturing the load cell according to the second embodiment of the present invention (part 2).
FIG. 12 is a drawing for explaining the method of manufacturing the load cell according to the second embodiment of the present invention (part 3).
FIG. 13 is a diagram for explaining a configuration and a manufacturing method of a load cell as an example of the related art (part 1).
FIG. 14 is a view for explaining a configuration and a manufacturing method of a load cell as an example of the related art (part 2).
[Explanation of symbols]
10 Load cell
11 Load cell body
12 Cover
20 Sensitivity member
21A ~ 21D Strain gauge
22 Load application arm
23A, 23B Stopper
24 base
25 Sensitivity arm
27 Mounting hole
29A-29D Strain-flexing part
30 Temporary support
31 Screw hole for arm
32 Screw hole for stopper
33 Load application section
34 Arm fixing screw
36 Stopper Screw

Claims

A sensitivity member having a base and a sensitivity arm and having a strain-generating portion that generates a strain when a load is applied, and a strain detection element disposed in the strain-generating portion; In a method of manufacturing a load cell that performs load measurement based on the output of
A first step of integrally forming the strain generating portion and a temporary support portion for preventing deformation of the strain generating portion with the sensitivity member;
A second step of performing a predetermined operation on the sensitivity member while leaving the temporary support portion on the sensitivity member;
A third step of cutting off the temporary support portion from the sensitivity member ,
After the first step, the sensitivity arm has one end integrally connected to the base and the other end integrally connected to the base by the temporary support portion, so that both ends are supported by the base. A method for manufacturing a load cell, characterized in that the load cell has a shaped shape .

The method for manufacturing a load cell according to claim 1,
The temporary support portion is formed to extend in a direction substantially perpendicular to the sensitivity arm extending direction with respect to the sensitivity arm,
Further, in the third step, a method of manufacturing a load cell , wherein the temporary support portion is cut off in a direction in which the sensitivity arm extends .

  A load cell that includes a sensitivity member having a strain-generating portion that generates a strain when a load is applied, and a strain detecting element disposed in the strain-generating portion, and that performs load measurement based on an output of the strain detecting element. In the manufacturing method,
  A first step of forming a temporary support portion for preventing deformation of the strain generating portion and the strain generating portion between the sensitivity member and a base portion supporting the sensitivity member;
  A second step of performing a predetermined operation on the sensitivity member while leaving the temporary support portion on the sensitivity member;
  A third step of cutting off the temporary support portion from the sensitivity member,
  And,
  When cutting off the temporary support portion in the third step, the temporary support portion is cut off while leaving a part of the temporary support portion. A method for manufacturing a load cell, comprising forming a stopper for preventing deformation of a portion beyond a predetermined deformation amount.