JP3614043B2

JP3614043B2 - Load cell

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Publication number: JP3614043B2
Application number: JP20298799A
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: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2001033299A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロードセルに係り、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】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の感度部材２は、秤量皿８にロードセル１の定格荷重以下の荷重が作用している場合においては、起歪部３に発生する歪が弾性変形限度内であるように定めてある。しかるに、上記したロードセル１は、片持ち梁状の感度部材２が基板５に対して大きく離間した構成となっているため、定格荷重以下の荷重が作用した場合、感度部材２が過剰に変位して起歪部３に塑性変形（永久歪み）が発生してしまうおそれがある。
【０００７】
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、定格荷重以上の荷重が印加された場合であっても、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を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記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、
前記ベースに一端が一体的に接続されると共に、荷重印加時に歪みを発生する起歪部が形成された片持ち梁状のアームと、
前記起歪部に設けられ、前記荷重の検出のために前記起歪部に発生する歪みを検出するストレインゲージとを備えてなるロードセルにおいて、
前記ベースに形成されており、ストッパとなる第１のネジを固定するための第１のネジ孔と、
前記アームに形成されており、荷重印加される第２のアームを接続するための第２のネジが螺合する第２のネジ孔とを設け、
前記第１のネジ孔と前記第２のネジ孔とを同心となるよう同一直線上に形成し、
かつ、前記起歪部が所定量変形した時に前記第１のネジと前記第２のネジが当接して前記起歪部がそれ以上変形することを防止する構成としたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載のロードセルにおいて、
前記第１のネジは、前記アームとの前記当接位置を調整可能な構成とされてい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、
請求項１または２記載のロードセルにおいて、
前記第１のネジを、前記ベースと前記アームとの対向面に対し反対側面から前記第１のネジ孔に装着し、該反対側面から螺進度を調整可能な構成としたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれかに記載のロードセルにおいて、
前記アームを片持ち梁状とすると共に、
前記第１のネジを前記アームの自由端とされた先端部位置に設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
上記の各手段は、次のように作用する。
請求項１記載の発明によれば、
起歪部が所定量変形した時に第１のネジと前記第２のネジが当接して前記起歪部がそれ以上変形することを防止することにより、アームの過剰な変形を防止することができる。よって、誤って定格荷重を越えた荷重が印加されても、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。
【００１３】
また、請求項２記載の発明によれば、
第１のネジと第２のネジとの当接位置を調整可能な構成とされているため、アーム或いは起歪部に製造誤差が存在し弾性限度にバラツキがあるような場合であっても、第１のネジで当接位置を調整することにより起歪部に発生する歪を確実に弾性限度内とすることができる。
【００１４】
また、請求項３記載の発明によれば、
簡単な構成でアームの過剰な変形を防止することができ、また第１のネジをベースとアームとの対向面に対し反対側面から螺進度の調整を行える構成としたことにより、ロードセルの外側から調整処理を行えるため、調整処理を容易に行うことができる。
【００１６】
また、請求項４記載の発明によれば、
片持ち梁状のアームの自由端とされた先端部位置に第１のネジを設けた構成としたことにより、荷重印加時に最も変位量の大きいアーム先端部で調整処理を行うため、調整処理を容易に行うことができる。
【００１７】
即ち、アームのベースに接続された位置の近傍でストッパを用いて当接位置を調整しようとした場合、アームの変位量は小さいため、調整時におけるストッパの調整変位量は小さくなり、調整処理が困難になる。
しかるに、アーム先端部で調整処理を行う構成とすることにより、アーム先端部におけるアームの変位量は大きく、よって調整時におけるストッパの調整変位量も大きくすることができる。これにより、ストッパによる当接位置の調整処理を容易化することができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
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ペース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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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するその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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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はペース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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
【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記載の発明によれば、第１のネジによりアームの過剰な変形を防止することができ、よって誤って定格荷重を越えた荷重が印加されても、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。
【００５５】
また、請求項２記載の発明によれば、アーム或いは起歪部に製造誤差が存在し弾性限度にバラツキがあるような場合であっても、第１のネジで当接位置を調整することにより起歪部に発生する歪を確実に弾性限度内とすることができる。
また、請求項３記載の発明によれば、簡単な構成でアームの過剰な変形を防止することができ、また第１のネジをベースとアームとの対向面に対し反対側面から螺進度の調整を行える構成としたことにより、ロードセルの外側から調整処理を行えるため、調整処理を容易に行うことができる。
【００５７】
また、請求項４記載の発明によれば、荷重印加時に大きく変位するアーム先端部で調整処理を行う構成であるため、調整時における第１のネジの調整変位量も大きくでき、よって第１のネジによる当接位置の調整処理を容易に行うことが可能となる。
【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]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a load cell, and more particularly, to a load cell that measures a load by detecting a displacement of a sensitive member having a strain-generating portion with a strain gauge.
[0002]
[Prior art]
In general, a load cell is known as a measuring machine that performs load measurement. In general, the load cell includes a sensitivity member having a strain generating portion that generates strain when a load is applied, and a strain detecting element that is disposed in the strain generating portion and detects strain generated in the strain generating portion. The load is measured based on the output of the strain detection element. As the strain detection element, a strain gauge (resistance wire strain gauge) that is inexpensive and has high measurement accuracy is generally used.
[0003]
As this type of load cell, for example, one disclosed in JP-A-7-318439 is known. 13 and 14 show the load cell 1 disclosed in the publication.
This load cell 1 has a rectangular-shaped sensitivity member 2, and a space portion 9 is formed inside thereof. In particular, in the vicinity of the four corners of the space portion 9, a strain generating portion 3 is formed that generates strain when a load is applied by reducing the thickness of the sensitivity member 2. Further, a strain gauge 4 (strain gauge) is disposed at a position facing the strain generating portion 3 of the sensitivity member 2.
[0004]
The sensitivity member 2 is fixed to a substantially L-shaped support member 6 having one short side 2 A disposed on the base 5. Thus, the sensitivity member 2 is fixed in a floating state with respect to the substrate 5, that is, in a state where it can be flexibly deformed. A plate mounting member 7 having a substantially L shape is fixed to the other short side 2B of the sensitivity member 2. A weighing pan 8 on which an object to be measured is placed is fixed to the horizontal portion of the pan mounting member 7.
[0005]
In the load cell 1 having the above-described configuration, when an object to be measured is placed on the weighing pan 8, a load corresponding to the weight of the portion to be measured is applied to the sensitivity member 2 via the pan 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 strain generating portion 3.
The strain generated in each strain generating portion 3 is detected by a strain gauge 4 disposed so as 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 electrical signal. Desired.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned sensitivity member 2 is determined so that the strain generated in the strain generating portion 3 is within the elastic deformation limit when a load equal to or lower than the rated load of the load cell 1 is acting on the weighing pan 8. . However, since the load cell 1 described above has a configuration in which the cantilevered sensitivity member 2 is largely separated from the substrate 5, when a load less than the rated load is applied, the sensitivity member 2 is excessively displaced. Thus, plastic deformation (permanent strain) may occur in the strain generating portion 3.
[0007]
As described above, when plastic deformation (permanent strain) occurs in the strain generating portion 4, the strain generating portion 3 (sensitivity member 2) remains in a deformed state without being restored to the original state even when the external force application is released. There was a problem that accurate load measurement could not be performed.
The present invention has been made in view of the above points, and provides a load cell capable of preventing plastic deformation (permanent strain) from occurring in a sensitive member even when a load higher than the rated load is applied. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized by the following measures.
The invention described in claim 1
Base and
One end is integrally connected to the base, and a cantilevered arm formed with a strain generating portion that generates strain when a load is applied;
In a load cell provided with a strain gauge that is provided in the strain generating portion and detects strain generated in the strain generating portion for detection of the load,
A first screw hole formed on the base for fixing a first screw serving as a stopper;
A second screw hole formed in the arm, and into which a second screw for connecting a second arm to which a load is applied is screwed;
Forming the first screw hole and the second screw hole on the same straight line so as to be concentric;
In addition, when the strain generating portion is deformed by a predetermined amount, the first screw and the second screw are brought into contact with each other to prevent further deformation of the strain generating portion.It is characterized by this.
[0009]
The invention according to claim 2
The load cell according to claim 1, wherein
The first screw isThe contact position with the arm is adjustable.
The invention according to claim 3
The load cell according to claim 1 or 2,
The first screw;From the opposite side to the opposing surface of the base and the armSaid first screw holeAnd is configured such that the screwing degree can be adjusted from the opposite side surface.
[0011]
The invention according to claim 4
The load cell according to any one of claims 1 to 3,
While making the arm cantilevered,
The first screw is provided at the position of the tip which is the free end of the arm.It is characterized by.
[0012]
Each means described above operates as follows.
According to invention of Claim 1,
When the strain generating portion is deformed by a predetermined amount, the first screw and the second screw are brought into contact with each other to prevent the strain generating portion from being further deformed.Thus, excessive deformation of the arm can be prevented. Therefore, even if a load exceeding the rated load is applied by mistake, the strain generated in the strain generating portion remains within the elastic limit, and the strain generating portion is prevented from being plastically deformed (permanently deformed).
[0013]
According to the invention of claim 2,
Since the contact position between the first screw and the second screw can be adjusted, even if there is a manufacturing error in the arm or the strain generating portion and the elastic limit varies, With the first screwBy adjusting the contact position, the strain generated in the strain-generating portion can be reliably within the elastic limit.
[0014]
According to the invention of claim 3,
Excessive deformation of the arm can be prevented with a simple configuration, and the screwing degree can be adjusted from the opposite side of the first screw with respect to the opposing surface of the base and the arm.By configuring, from the outside of the load cellAdjustment processTherefore, the adjustment process can be easily performed.
[0016]
Also,Claim 4According to the described invention,
By adopting a configuration in which the first screw is provided at the tip end position which is the free end of the cantilevered arm,Since the adjustment process is performed at the tip portion of the arm having the largest displacement amount when a load is applied, the adjustment process can be easily performed.
[0017]
That is, when trying to adjust the contact position using a stopper in the vicinity of the position connected to the base of the arm, the amount of displacement of the stopper at the time of adjustment becomes small because the amount of displacement of the arm is small. It becomes difficult.
However, by adopting a configuration in which adjustment processing is performed at the arm tip, the amount of arm displacement at the arm tip is large, and therefore the adjustment displacement of the stopper during adjustment can be increased. Thereby, the adjustment process of the contact position by a stopper can be facilitated.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF 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 an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 9 show a method of manufacturing the load cell 10 according to an 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 with a measurement load of 50 g or less, for example.
[0019]
For convenience of explanation and illustration, the temporary support portion 30 is illustrated in FIG. 1, 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 part 30 is excised.
The cover 12 is a cylindrical member made of aluminum (other metals can be used), and the load cell main body 11 is accommodated therein. An attachment step 16A to which the upper lid 13 is attached is formed on the upper outer periphery of the cover 12, and an attachment step 16B to which a pace 24 described later is attached is formed on the lower outer periphery. Further, a cable cover portion 15 is disposed on a part of the side surface. The wiring of strain gauges 21 A to 21 D, which will be described later, is drawn out of the load cell 10 through the cable cover portion 15.
[0020]
Each of the upper lid 13 and the lower lid 14 is a member having a disk shape 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 application unit 33 described later is inserted into the central hole 17 formed in the upper lid 13, and a load applied to the load application unit 33 is measured.
[0021]
Therefore, in the assembled state, the load cell main body 11 is housed in a space constituted 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 (especially described later). To be applied to the sensitivity arm 25).
Next, the load cell main body 11 will be described in detail.
[0022]
The load cell main body 11 generally includes 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 cut out from, for example, an aluminum block material, and includes a base 24 and a sensitivity arm 25 that are integrally formed.
In the machined 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 displacement relative to the base 24 is restricted (this). Will be described in detail later). However, in the load cell 10 that is a finished product, the temporary support portion 30 is removed as will be 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 load cell 10 which is a finished product is configured such that the sensitivity arm 25 can be displaced with respect to the base 24.
[0023]
The base 24 has an annular shape, and a circular opening 26 is formed therein. The base 24 is formed with a stepped portion 28 that engages with the mounting stepped portion 16B of the cover 12, and a plurality of mounting holes 27 for mounting the load cell 10 to a mounting device.
The sensitivity arm 25 has a prismatic shape. The sensitivity arm 25 is integrally joined to the base 24 at the joint portion 25A, and extends from the position in the diameter direction of the base 24. That is, the sensitivity arm 25 has a cantilever shape and can be deformed by applying a load.
[0024]
An arm screw hole 31 (second screw hole) for fixing the load application arm 22 is formed at the tip of the sensitivity arm 25. Further, a stopper screw hole 32 (first screw hole) into which the stopper screw 36 is screwed is formed at a position facing the arm screw hole 31 of the base 24. The stopper screw 36 and the stopper screw hole 32 cooperate to constitute a stopper 23A.
[0025]
Therefore, the stopper 23 A is configured to be provided at a position facing the free end of the cantilever-like sensitivity arm 25. The arm screw hole 31 and the stopper screw hole 32 are formed on the same straight line so as to be concentric (the center axis of each screw hole 31, 32 is indicated by a one-dot chain line A in FIG. 4).
In addition, a space 39 is formed in the sensitivity arm 25. In particular, in the vicinity of the four corners of the space portion 39, strain generating portions 29A to 29D that generate strain when a load is applied by reducing the thickness of the sensitivity arm 25 are formed. In addition, strain gauges (strain gauges) 21A to 21D are arranged at positions facing the strain generating portions 29A to 29D of the sensitivity arm 25.
[0026]
Each of the strain gauges 21A to 21D has a structure 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, and its electric resistance for detecting strain at the arranged portion is detected. It is configured to change. Further, as shown in FIG. 3, the four strain gauges 21A to 21D constitute a bridge circuit (Wheatstone bridge), and convert the strain generated in the strain generating portions 29A to 29D into electric signals. To do.
[0027]
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 figure. Note that the cable 40 connected to each of the terminals A to D is drawn out of the load cell 10 from the cable cover portion 15 formed on the cover 12.
The load application arm 22 is attached to the tip of the sensitivity arm 25 having the above-described configuration. The load application arm 22 has an insertion hole 35 through which an arm fixing screw 34 for fixing to the sensitivity arm 25 is inserted. Therefore, the load application arm 22 is fixed to the sensitivity arm 25 by inserting the arm fixing screw 34 through the insertion hole 35 and screwing it into the arm fixing screw hole 31 formed at the tip of the sensitivity arm 25. The
[0028]
A load application unit 33 is disposed at the other end of the load application arm 22. The load application portion 33 is a portion with which an object to be measured for contact is brought into contact, and is thus configured to protrude upward in the drawing from the central hole 17 of the upper lid 13 in the completed state (see FIGS. 2 and 2). (See FIG. 9). In addition, the tip of the load application unit 33 has a hemispherical shape, so that the measurement can be performed even when the object to be measured comes into contact with the load application unit 33 with a slight inclination.
[0029]
In the above configuration, when the load of the object to be measured is applied to the load application unit 33, this load is applied to the tip of the sensitivity arm 25 via the load application arm 22. Since the sensitivity arm 25 has a cantilever shape with respect to the base 24 and the strain generating portions 29A to 29D are formed, the sensitivity arm 25 is flexibly deformed in accordance with an applied load. Therefore, distortion corresponding to the applied load is generated in each of the strain generating portions 29A to 29D, and the amount of distortion is measured by the strain gauges 21A to 21D.
[0030]
By the way, the above-described sensitivity arm 25 (the strain generating portions 29A to 29D) has a load applied to the load application portion 33 of the load cell 10 as well as a load less than the rated load of the load cell 10 acting on the load application portion 33. When the load is, for example, 150 to 200% higher than the rated load, the strain is determined to be within the elastic deformation limit.
Here, the load that the strain generating portions 29A to 29D distort until just 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 portions 29A to 29D is completely elastically restored and permanent deformation (plastic deformation) does not occur. .
[0031]
However, when a load equal to or greater than the elastic deformation limit load is applied to the load application unit 33, permanent deformation (plastic deformation) may occur in the strain generating portions 29A to 29D. For this reason, the load cell 10 according to the present embodiment is provided with a stopper 23A. Hereinafter, the stopper 23A will be described mainly with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of the load cell 10.
[0032]
As described above, the stopper 23A is constituted by the stopper screw 36 and the stopper screw hole 32, and has a very simple configuration. Since the stopper screw hole 32 is formed so as to penetrate the pace 24, the stopper screw 36 is 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). it can. Further, the screwing degree of the stopper screw 36 can be adjusted from the lower surface 24 B of the base 24. Therefore, in the present embodiment, since the stopper screw hole 32 can be attached and adjusted from the outside of the load cell 10, this attachment process and adjustment process can be easily performed.
[0033]
A specific adjustment process gradually applies a load to the load application unit 33 so as to approach the elastic deformation limit load, and occurs 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 becomes a predetermined elastic deformation limit load (for example, 120% to 140% overload), or when the output from the strain gauges 21A to 21D becomes a predetermined maximum strain, it is for the stopper. The screwing degree of the stopper screw 36 is adjusted so that the screw 36 contacts the sensitivity arm 25.
[0034]
Thus, even when an excessive load exceeding the elastic deformation limit load is applied to the sensitivity arm 25, the stopper screw 36 contacts the sensitivity arm 25, thereby preventing excessive deformation of the sensitivity arm 25. . 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). It is prevented.
[0035]
Further, as described above, since the stopper 23A is configured to be able to adjust the contact position with the sensitivity arm 25, 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 ensured by adjusting the screwing degree of the stopper screw 36 and adjusting the contact position with the sensitivity arm 25. Can be within the elastic limit.
[0036]
Further, in the present embodiment, the stopper 23A is disposed at the tip end position (the tip end on the free end side) of the sensitivity arm 25 that has a cantilever shape. With this configuration, the adjustment process is performed at the distal end portion 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 adjustment displacement amount 36 is also reduced, and the adjustment process becomes difficult.
[0037]
However, since the displacement amount at the tip of the sensitivity arm 25 is large, the adjustment displacement amount of the stopper screw 36 at the time of adjustment can be increased by adopting a configuration in which adjustment processing is performed at the tip of the sensitivity arm 25. Adjustment processing can be performed easily and accurately.
In the above-described embodiment, the configuration in which the stopper 23A is disposed on the base 24 is shown. However, the position at which the stopper 23A is disposed is not limited to the base 24, and is configured to be disposed on the sensitivity arm 25. It is also possible.
[0038]
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. For example, instead of the stopper screw 36, a stopper pin (screw A stopper is configured by using a hole (a hole where no screw is formed) instead of the stopper screw hole 32 and bonding the stopper pin at an optimal position within the hole. May be.
[0039]
Next, a method for manufacturing the load cell 10 having the above configuration will be described with reference to FIGS.
As described above, the load cell 10 is composed of the load cell main body 11, the cover 12, the upper lid 13, the lower lid 14, and the like, but other configurations excluding the load cell main body 11 can be easily manufactured by using known construction methods. Is possible. Therefore, in the following description, the description will focus on the manufacturing method of the load cell body 11 in particular. Further, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 described above will be described with the same reference numerals.
[0040]
In order to manufacture the load cell main body 11, for example, the base 24 and the sensitivity arm 25 are made by performing machining (cutting, cutting, drilling, etc.) on a rod-shaped block material or a disk-shaped block material made of aluminum. The sensitivity member 20 having an integral structure is manufactured (first step). FIG. 4 shows a sensitivity member 20 manufactured by machining the block material.
[0041]
In the first step, the base 24 and the sensitivity arm 25 are integrally formed as described above, and the strain portions 29A to 29D are formed by forming the space 39, and the opening 24 is formed in the base 24. , The mounting hole 27 and the stopper screw hole 32 are formed, and the arm screw hole 31 is formed 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 configuration integral with both the members 24 and 25. By providing the temporary support portion 30, the sensitivity arm 25 has one end portion integrally joined to the base 24 by the joint portion 25 A and the other end portion joined integrally to the base 24 by the temporary support portion 30. It becomes.
[0042]
Therefore, the sensitivity arm 25 has a structure in which both ends thereof are supported by the base 24, and even when a load is applied to the sensitivity arm 25, the sensitivity arm 25 is not easily deformed, and the thin strain-generating portions 29A to 29D are plastic. It is possible to prevent deformation (permanent distortion) from occurring. In addition, since the temporary support part 30 is integrally formed in the sensitivity member 20 in the 1st process as mentioned above, it is not necessary to provide a process separately in order to form the temporary support part 30, and the temporary support part 30 Even if formed, the manufacturing process of the load cell 10 is not complicated.
[0043]
Further, as described above, 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 positioned on the same straight line A so as to be concentric. . For this reason, the screw hole 31 for the arm and the screw hole 32 for the stopper can be drilled with the same drill, and the thread can be cut with the same tap. That is, the arm screw hole 31 and the stopper screw hole 32 can be simultaneously formed at the same time, so that the man-hours and time required for processing the screw holes 31 and 32 can be reduced.
[0044]
When the above-described first step is completed, the strain gauges 21A to 21D are disposed and the load application arm 22 is attached (second step).
In the arrangement process of the strain gauges 21 A to 21 D, the strain gauges 21 A to 21 D are bonded at positions facing the respective causal portions 29 A to 29 D of the sensitivity arm 25 as shown in FIG. 4.
[0045]
At this time, since the load application arm 22 is configured separately from the sensitivity arm 25 in this embodiment, the strain gauge 21A is placed on the upper surface of the sensitivity arm 25 before the load application arm 22 is attached to the sensitivity arm 25. 21B and the strain gauges 21A and 21B can be easily bonded. Further, since the opening 26 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.
[0046]
On the other hand, after bonding 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, the zero balance shift adjustment of the Wheatstone bridge and the correction of the zero point movement due to the temperature change I do.
Further, in the mounting process of the load application arm 22, the load application unit 33 provided on the load application arm 22 is positioned so that the position of the load application part 33 coincides with the position of the central hole 17 of the upper lid 13, as shown in FIGS. 5 and 6. As described above, the arm fixing screw 34 is inserted into the insertion hole 35 formed in the load application 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.
[0047]
When the above-described second step is completed, a process of removing the temporary support portion 30 from the sensitivity member 20 is performed (third step). The process of cutting the temporary support portion 30 is performed using, for example, a yarn 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 the temporary support portion 30.
As described above, in the manufacturing method of the present embodiment, the sensitivity arm 25 is supported by the base 24 at both ends until the third step is performed and the temporary support portion 30 is cut off. The occurrence of plastic deformation (permanent strain) of the strain generating portions 29A to 29D is prevented even when is applied. Therefore, in the second step, even if an external force is applied to the sensitivity member 20 (particularly, the sensitivity arm 25), the strain generating portions 29A to 29D can be prevented from being plastically deformed.
[0048]
In particular, when the strain gauges 21A to 21D are bonded 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. 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, since the sensitivity arm 25 is supported by the temporary support portion 30 until the second step is completed, the strain is generated. The plastic deformation of the portions 29A to 29D can be reliably prevented.
[0049]
In addition, after the third step is completed, the temporary support portion 30 is removed and the sensitivity arm 25 has a cantilever-like deformable configuration, so that the sensitivity corresponds to the applied load of the object to be measured. The arm 25 is reliably deformed, so that distortion 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 load measurement accuracy does not decrease.
[0050]
When the above-described third step is completed, as shown in FIG. 8, a process of assembling the cover 12, the upper lid 13, and the lower lid 14 to the sensitivity member 20 is performed (fourth step). Subsequently, performance is confirmed by performing a load test on the load cell 10 thus manufactured.
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 protruding amount of the stopper screw 36 from the base 24 by the above-described method. (Indicated by arrow H in FIG. 9) is adjusted. The load cell 10 shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured by performing the above steps.
[0051]
10 to 12 show a modification of the load cell manufacturing method according to the second embodiment. 10 to 12, the same components as those shown in FIGS. 4 to 9 described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The manufacturing method according to the present embodiment is characterized in that after the first and second steps shown in FIG. 10 are completed, the third step is carried out while leaving a part of the temporary support portion 30. (Hereinafter, the remaining portion of the temporary support portion 30 is referred to as a stopper 23B). FIG. 11 shows the load cell main body 11 in which the stopper 23B is formed, and FIG. 12 shows the load cell 10 manufactured according to this embodiment.
[0052]
The process of forming the stopper 23B can be easily performed by selecting the tooth width of the yarn saw. Further, the height of the stopper 23B can be changed by changing the tooth width of the yarn saw.
The stopper 23 B has a function of preventing deformation of the strain generating portions 29 A to 29 D beyond a predetermined deformation amount by contacting the base 24 when an excessive load is applied to the sensitivity member 20 (particularly, the sensitivity arm 25). . Therefore, even when a load that exceeds the rated load is accidentally 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.
[0053]
Further, since the stopper 23B is formed simultaneously with the removal process of the temporary support portion 30, it is not necessary to provide a new process separately from the first to third processes to provide the stopper 23B. Can be formed at a cost. In this embodiment, the stopper 23B is formed on the sensitivity arm 25. However, the stopper 23B can be formed on the base 24.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, various effects described below can be realized.
According to invention of Claim 1,First screwTherefore, even if a load exceeding the rated load is applied by mistake, the strain generated in the strain-generating portion remains within the elastic limit, and the strain-generating portion is plastically deformed (permanently). Deformation) is prevented.
[0055]
Further, according to the invention of claim 2, even if there is a manufacturing error in the arm or the strain generating portion and there is a variation in the elastic limit,With the first screwBy adjusting the contact position, the strain generated in the strain-generating portion can be reliably within the elastic limit.
According to the invention of claim 3,It is possible to prevent excessive deformation of the arm with a simple configuration, and the first screw can be adjusted from the opposite side with respect to the opposing surface of the base and the arm, so that the degree of screwing can be adjusted from the outside of the load cell. Since the adjustment process can be performed, the adjustment process can be easily performed.
[0057]
Also,Claim 4According to the invention, the adjustment process is performed at the arm tip that is largely displaced when a load is applied.First screwThe adjustment displacement amount ofFirst screwIt is possible to easily perform the adjustment processing of the abutting position.
[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 drawing for explaining the method for manufacturing a load cell according to the first embodiment of the present invention (No. 1).
FIG. 5 is a drawing for explaining the load cell manufacturing method according to the first embodiment of the present invention (No. 2).
FIG. 6 is a view for explaining how to manufacture the load cell according to the first embodiment of the present invention (No. 3).
FIG. 7 is a drawing for explaining the load cell manufacturing method according to the first embodiment of the present invention (# 4).
FIG. 8 is a drawing for explaining the load cell manufacturing method according to the first embodiment of the present invention (# 5).
FIG. 9 is a view for explaining how to manufacture the load cell according to the first embodiment of the present invention (No. 6).
FIG. 10 is a drawing for explaining the method for manufacturing a load cell according to the second embodiment of the present invention (No. 1).
FIG. 11 is a drawing for explaining the method for manufacturing a load cell according to the second embodiment of the present invention (No. 2).
FIG. 12 is a drawing for explaining the method for manufacturing a load cell according to the second embodiment of the present invention (No. 3).
FIG. 13 is a diagram for explaining a configuration and a manufacturing method of a load cell which is a conventional example (part 1);
FIG. 14 is a diagram for explaining a configuration and a manufacturing method of a load cell which is a conventional example (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 generating part
30 Temporary support
31 Screw hole for arm
32 Stopper screw hole
33 Load application section
34 Arm fixing screw
36 Stopper screw

Claims

Base and
One end is integrally connected to the base, and a cantilevered arm formed with a strain generating portion that generates strain when a load is applied;
In the load cell provided with a strain gauge that is provided in the strain generating portion and detects strain generated in the strain generating portion for detection of the load,
A first screw hole formed on the base for fixing a first screw serving as a stopper;
A second screw hole formed in the arm, and into which a second screw for connecting a second arm to which a load is applied is screwed;
Forming the first screw hole and the second screw hole on the same straight line so as to be concentric;
In addition, the load cell is configured to prevent the strain generating portion from being further deformed by contacting the first screw and the second screw when the strain generating portion is deformed by a predetermined amount .

The load cell according to claim 1, wherein
The load cell, wherein the first screw is configured to be able to adjust the contact position with the arm.

The load cell according to claim 1 or 2,
Load cell, characterized in that said first screw, the mounting base and from the opposite side to the facing surfaces of the arm to the first screw hole, and can be adjusted according to the screw progress from the reflected-to-side .

The load cell according to any one of claims 1 to 3,
While making the arm cantilevered,
The load cell according to claim 1, wherein the first screw is provided at a position of a tip portion which is a free end of the arm .