JP5713615B2 - Load cell - Google Patents

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本発明は、耐環境対策が施されてなるロードセルに関するものである。   The present invention relates to a load cell to which environmental measures are taken.

一般に、ロードセルは金属弾性体を備えてなり、この金属弾性体には被計量物の荷重の作用にて伸縮歪みを生じる起歪部が形成され、該起歪部上には伸び歪み量および縮み歪み量をそれぞれ検出する基本的に4枚のストレインゲージが貼り付けられている。これら4枚のストレインゲージは伸び歪み量を検出する2枚と縮み歪み量を検出する2枚とを対辺に置くブリッジ回路に接続され、該ブリッジ回路の入力端子に所定の電圧が与えられる。   Generally, a load cell is provided with a metal elastic body, and a strain generating portion that generates a stretching strain by the action of a load of an object to be weighed is formed on the metal elastic body. Four strain gauges are basically attached to detect the amount of strain. These four strain gauges are connected to a bridge circuit having two sheets for detecting the amount of elongation strain and two sheets for detecting the amount of contraction strain on opposite sides, and a predetermined voltage is applied to the input terminal of the bridge circuit.

そして、金属弾性体へ荷重が負荷されると、荷重の大きさに比例して起歪部の伸縮歪み量が変化し、それに対応してストレインゲージ抵抗が変化して、ブリッジ回路の出力端子に荷重の大きさに応じた出力電圧信号が発生する。計量装置においては、該出力電圧信号を荷重信号として被計量物の重量測定値の算出に利用するようにされている。   When a load is applied to the metal elastic body, the amount of expansion / contraction strain of the strain generating portion changes in proportion to the magnitude of the load, and the strain gauge resistance changes correspondingly to the output terminal of the bridge circuit. An output voltage signal corresponding to the magnitude of the load is generated. In the weighing device, the output voltage signal is used as a load signal for calculating the weight measurement value of the object to be weighed.

図5(a)には、従来の平行四辺形型(ロバーバル型)のロードセルの全体斜視図が示されている。
図5(a)に示されるロードセル100は、貫通孔101を有する平行四辺形状に形成されたアルミニウム合金製の金属弾性体102を備えている。この金属弾性体102は、貫通孔101の内壁面と外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部103を上下左右に合計4つ有し、各起歪部103には、ストレインゲージ104が接着剤で貼り付けられている。
FIG. 5A shows an overall perspective view of a conventional parallelogram type (roberval type) load cell.
A load cell 100 shown in FIG. 5A includes a metal elastic body 102 made of an aluminum alloy formed in a parallelogram shape having a through hole 101. This elastic metal body 102 has a total of four thin strain-generating portions 103 sandwiched between the inner wall surface and the outer peripheral surface of the through-hole 101 in the vertical and horizontal directions, and each strain-generating portion 103 has a strain gauge 104. It is pasted with an adhesive.

図5(b)には、従来のロードセルにおいて用いられているストレインゲージの平面図が示されている。
この図5(b)に示されるストレインゲージ104は、グリッド105と呼ばれるCu−Ni合金などで作製される抵抗線を、ベース106と呼ばれるイミドアミド樹脂などの材質による薄い板の上に形成し、カバー107と呼ばれるポリエステル樹脂などの材質によるやはり薄い板によって保護された構造をなしている。
FIG. 5B shows a plan view of a strain gauge used in a conventional load cell.
The strain gauge 104 shown in FIG. 5B is formed by forming resistance wires made of a Cu—Ni alloy called a grid 105 on a thin plate made of a material such as an imidoamide resin called a base 106. The structure is also protected by a thin plate made of a material such as polyester resin 107.

図5(a)に示されるロードセル100において、(A)金属弾性体に施される従来の耐環境対策と、(B)ストレインゲージに施される従来の耐環境対策とについて以下に説明する。   In the load cell 100 shown in FIG. 5A, (A) conventional environmental resistance measures applied to the metal elastic body and (B) conventional environmental resistance measures applied to the strain gauge will be described below.

<金属弾性体の従来の耐環境対策>
金属弾性体102は、アルミニウム合金であるため、極めて腐食し易い。ロードセル100が外部環境に晒されて使用される場合には、金属弾性体102に対して、例えば、以下の(1)〜(3)のような対策が施される。
(1)アルマイト加工を施した上に更にシリコン樹脂で塗装する。
(2)化学皮膜処理であるアロジン処理を行う。
(3)アルマイト加工を施した上に更にフッ素樹脂を浸透させるタフラム加工を行う。
<Conventional environmental resistance measures for metal elastic bodies>
Since the metal elastic body 102 is an aluminum alloy, it is very easily corroded. When the load cell 100 is used by being exposed to the external environment, the following measures (1) to (3) are performed on the metal elastic body 102, for example.
(1) After anodized, it is further coated with silicon resin.
(2) The allodin process which is a chemical film process is performed.
(3) After alumite processing, further taffram processing for infiltrating the fluororesin is performed.

上記(1)のアルマイト加工による対策では、次亜塩素酸で洗浄する環境での使用の場合、残留付着した塩素によって腐食が起きるという問題点がある。
上記(2)のアロジン処理による対策では、化学皮膜にはピンホールが存在し、このピンホールを通して直接アルミニウム合金が大気に晒され、その部分から腐食が起きるという問題点がある。
なお、シリコン樹脂をアルマイト処理またはアロジン処理した全属弾性体の上に塗布しても、シリコン樹脂は多孔質でガス遮断性が低いため、次亜塩素酸水が計量部の洗浄液として使用されると、全属弾性体のシリコン樹脂塗布膜の上にも付着するが、次亜塩素酸水中の遊離残留塩素が次亜塩素酸水の乾燥過程において他に付着した硫黄酸化物などの物質とによって、次亜塩素酸水のpHが低くなるとガス化し水蒸気などの気体と共に金属弾性体の金属表面にまで侵入するので腐食が起きてしまう。
The countermeasure (1) by the alumite processing has a problem that, when used in an environment cleaned with hypochlorous acid, corrosion occurs due to residual adhered chlorine.
The countermeasure by the allodynic treatment (2) has a problem that a pinhole is present in the chemical film, and the aluminum alloy is directly exposed to the atmosphere through the pinhole, and corrosion occurs from that portion.
Note that even if silicon resin is applied on all anodized or allodynic elastic bodies, the silicon resin is porous and has a low gas barrier property. Therefore, hypochlorous acid water is used as a cleaning liquid for the measuring section. And free residual chlorine in hypochlorous acid water adheres to other substances such as sulfur oxides that adhere to the hypochlorous acid water during the drying process. When the pH of hypochlorous acid water is lowered, it gasifies and enters into the metal surface of the metal elastic body together with gas such as water vapor, so that corrosion occurs.

また、上記(3)のタフラム加工による対策でも、フッ素には完全な気体遮断性がないため、フッ素の含浸部を通し多孔質アルマイトの内部に水蒸気が侵入して水分化すると、合金内に含まれるCuによってアルミニウムが陽極、Cuが陰極となって電流が流れ、アルミニウムがイオン化され、腐食するという問題点がある。   In addition, even with the above-mentioned countermeasures by means of the taphram processing of (3), fluorine does not have a complete gas barrier property. Therefore, if water enters the porous anodized through the fluorine-impregnated portion and becomes moisture, it is contained in the alloy. There is a problem that the aluminum flows as an anode and Cu acts as a cathode due to the Cu, and the current flows and the aluminum is ionized and corroded.

なお、全属弾性体の上に直接シリコン、樹脂などを塗布しても、これらの高分子材料は多孔質であるため、後述するストレインゲージカバーやベース材料における問題点と同様に気体遮断性が無く水蒸気やガスの侵入を防止することができないので耐環境性が著しく向上しない。   Even if silicon, resin, etc. are applied directly on the all-genus elastic body, these polymer materials are porous, so that they have gas barrier properties as well as problems in strain gauge covers and base materials described later. Since the invasion of water vapor and gas cannot be prevented, the environmental resistance is not significantly improved.

ところで、アルミニウム合金に比べれば遥かに耐食性の高いSUS合金を全属弾性体として使用するようにしたロードセルもあるが、SUS合金は加工が難しい。また、材料コストが高いうえに金属弾性体材料としての応力歪み特性におけるヒステリシス特性やクリープ特性がアルミニウム合金に比べて大きく現れ計量精度を低下させるので用途に制限がある。また、SUS合金といえども塩素成分を含んだ液体、たとえば洗浄に用いられる次亜塩素酸の水溶液が付着したりするとやはり腐食を起こす。   By the way, there is a load cell in which a SUS alloy having a much higher corrosion resistance than an aluminum alloy is used as the all-genus elastic body, but the SUS alloy is difficult to process. In addition, the material cost is high, and hysteresis characteristics and creep characteristics in the stress-strain characteristic as a metal elastic body material appear more than aluminum alloy, and the measurement accuracy is lowered, so that there is a limit to applications. Further, even a SUS alloy causes corrosion when a liquid containing a chlorine component, for example, an aqueous solution of hypochlorous acid used for cleaning adheres.

<ストレインゲージの従来の耐環境対策>
ストレインゲージ104において、ベース106やカバー107の材料は樹脂であるため、水蒸気や塩素、硫黄成分などを含むガスなどが侵入し、気温低下によって露点を結び水分化すると、ベース106の厚みや硬度が変化したり、グリッド105の抵抗線に腐食が起きたりするので、荷重信号に零点変化やスパン変化が生じる。そこで、ストレインゲージ104の上にガス浸透性のない層を形成するといった対策が施されている。
<Conventional environmental measures for strain gauges>
In the strain gauge 104, since the material of the base 106 and the cover 107 is a resin, when the gas including water vapor, chlorine, sulfur component, etc. enters and dehydrates due to a decrease in temperature, the thickness and hardness of the base 106 are reduced. Since the change or the corrosion of the resistance wire of the grid 105 occurs, a zero point change or a span change occurs in the load signal. Therefore, measures are taken such as forming a layer having no gas permeability on the strain gauge 104.

ストレインゲージ104の防湿対策として、例えばストレインゲージ104の上にガス浸透性のないカバーを被着する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。その具体策として、樹脂層への金属の真空蒸着、スパッタリング、厚さ2乃至3μmの金属箔などによる金属層の貼着の技術が提案されている(例えば、特許文献2,3参照。)。   As a moisture-proof measure for the strain gauge 104, for example, a technique for attaching a non-gas permeable cover on the strain gauge 104 has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As specific measures, techniques of vacuum deposition of metal on a resin layer, sputtering, and adhesion of a metal layer with a metal foil having a thickness of 2 to 3 μm have been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3).

実開昭57−201909号公報Japanese Utility Model Publication No. 57-201909 特開昭60−227129号公報JP-A-60-227129 特開昭60−227140号公報JP-A-60-227140

上記の特許文献2,3に係る技術では、金属を樹脂表面に真空蒸着やスパッタリングさせても樹脂表面に付着した金属粒子には間隙が存在して気体遮断性が十分には得られないという問題点がある。また、金属箔は薄く伸ばしすぎると基本的に箔板として剛性が弱くなりすぎて貼付の際に取り扱いが難しくという問題点がある。
また、金属箔を薄くしすぎると微小空隙が生じるなどがあって2乃至3μmの厚みが限界で、これ以上薄くすることはできない。そうすると金属箔が金属弾性体に力学的な影響によってたとえば容量が5kg前後の小さいロードセルでは金属箔によるヒステリシスやクリープ特性によって計量精度が低下するという問題点がある。
In the techniques according to Patent Documents 2 and 3 described above, there is a problem that even if the metal is vacuum-deposited or sputtered on the resin surface, there is a gap in the metal particles attached to the resin surface and gas barrier properties cannot be sufficiently obtained. There is a point. Further, if the metal foil is too thin and stretched, there is a problem that the rigidity of the foil plate is basically too weak to be handled at the time of sticking.
Further, if the metal foil is made too thin, there is a minute gap and the thickness is limited to 2 to 3 μm, and cannot be made thinner than this. As a result, the metal foil mechanically affects the metal elastic body. For example, in a small load cell having a capacity of about 5 kg, there is a problem that the measurement accuracy is lowered due to hysteresis and creep characteristics of the metal foil.

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、外部環境に晒した状態での使用にも耐え得る耐環境性に優れたロードセルを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a load cell excellent in environmental resistance that can withstand use in a state exposed to an external environment.

前記目的を達成するために、発明によるロードセルは、
起歪部を有する金属弾性体を備えてなり、前記起歪部を外気に露出させた状態で使用されるロードセルにおいて、
樹脂からなる絶縁基板の上面に、金属箔からなる抵抗線部とその抵抗線部に繋がるリード線接続部が一体的に形成されたストレインゲージ単体品であって、前記リード線接続部におけるはんだ接合部を残して、外形の全面にDLC膜を成膜してなるストレインゲージ単体品を前記起歪部に貼り付けたことを特徴とするものである。
ここで、DLCとは、ダイヤモンドライクカーボン(Diamond Like Carbon)の略称である。
In order to achieve the above object, a load cell according to the present invention comprises:
In a load cell comprising a metal elastic body having a strain generating portion, and used in a state where the strain generating portion is exposed to the outside air,
A strain gauge unit product in which a resistance wire portion made of metal foil and a lead wire connection portion connected to the resistance wire portion are integrally formed on the upper surface of an insulating substrate made of resin, and solder bonding in the lead wire connection portion A strain gauge unit product formed by forming a DLC film on the entire surface of the outer shape is pasted on the strain generating portion , leaving the portion .
Here, DLC is an abbreviation for diamond-like carbon.

発明においては、起歪部に、はんだ接合部を残して、外形の全面にDLC膜を成膜してなるストレインゲージの単体品が貼り付けられる。
ここで、DLC膜は、炭素、炭素結合を持った非結晶炭素膜の総称で、イオンプレーティング法、スパッタ法などの物理的蒸着法やプラズマCVD法、化学蒸着法によって作られ、材質の均一性が高く結晶粒界が存在しないため、気体の遮断性が高いという特徴があり、摺動部に使用される金属や樹脂・ゴム材の摩耗防止用のコーティングとして好適に用いられるものである。
したがって、発明によれば、外部環境に晒した状態での使用にも耐え得る耐環境性に優れたロードセルを得ることができるという効果がある。
In the present invention, a strain gauge single-piece formed by depositing a DLC film on the entire outer surface is attached to the strain generating portion, leaving a solder joint.
Here, the DLC film is a general term for carbon and an amorphous carbon film having a carbon bond, and is formed by a physical vapor deposition method such as an ion plating method or a sputtering method, a plasma CVD method, or a chemical vapor deposition method. Since it has high properties and no crystal grain boundaries, it has a feature of high gas barrier properties, and is suitably used as a coating for preventing wear of metals, resins and rubber materials used in sliding parts.
Therefore, according to the present invention, there is an effect that it is possible to obtain a load cell excellent in environmental resistance that can withstand use in a state exposed to the external environment.

本発明の一実施形態に係るロードセルが組み込まれた計量装置の概略構造説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 金属弾性体単体またはストレインゲージとのセットでの耐環境性向上手段の説明図Explanatory drawing of the environmental resistance improvement means with a metal elastic body alone or a set with a strain gauge ストレインゲージ単体の耐環境性向上手段の説明図Explanatory diagram of measures to improve environmental resistance of strain gauge alone 起歪部に貼り付けられたストレインゲージの耐環境性向上手段の説明図Explanatory drawing of the environmental resistance improvement means of the strain gauge affixed to the strain generating part 従来のロードセルの全体斜視図(a)およびストレインゲージの平面図(b)Overall perspective view of conventional load cell (a) and plan view of strain gauge (b)

次に、本発明によるロードセルの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Next, specific embodiments of the load cell according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1には、本発明の一実施形態に係るロードセルが組み込まれた計量器の概略構造説明図が示されている。   FIG. 1 is a schematic structural explanatory diagram of a measuring instrument incorporating a load cell according to an embodiment of the present invention.

<計量装置の概略構成の説明>
図1に示される計量装置1は、筐体2と、ロードセル3と、計量皿4とを備えて構成されている。
<Description of schematic configuration of weighing device>
A weighing device 1 shown in FIG. 1 includes a housing 2, a load cell 3, and a weighing pan 4.

<ロードセルの概略構成の説明>
ロードセル3は、主として、金属弾性体5と、複数のストレインゲージ6a,6b,6c,6dとを備えている。なお、これらストレインゲージ6a,6b,6c,6dを必要に応じ総称して、「ストレインゲージ6」と表現することとする。
<Description of schematic configuration of load cell>
The load cell 3 mainly includes a metal elastic body 5 and a plurality of strain gauges 6a, 6b, 6c, 6d. These strain gauges 6a, 6b, 6c, and 6d are collectively referred to as “strain gauge 6” as necessary.

金属弾性体5は、例えばアルミニウム合金製で、貫通孔7が設けられた平行四辺形型(ロバーバル型)の形状とされている。この金属弾性体5は、貫通孔7の内壁面と外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部8a,8b,8c,8dを上下左右に合計4つ有している。なお、これら起歪部8a,8b,8c,8dを必要に応じ総称して、「起歪部8」と表現することとする。
金属弾性体5の一端側は弾性体支持金具9を介して筐体2に固定されている。
金属弾性体5の他端側には計量皿支持金具10を介して計量皿4が取り付けられている。この計量皿4上に被計量物11が載せられて、計量皿支持金具10を介して金属弾性体5に被計量物11の荷重が作用すると、その負荷荷重に応じて、起歪部8a,8cには伸張歪みが生じ、起歪部8b,8dには圧縮歪みが生じる。
The metal elastic body 5 is made of, for example, an aluminum alloy and has a parallelogram type (Roberval type) provided with a through hole 7. The metal elastic body 5 has a total of four strain-generating portions 8a, 8b, 8c, and 8d that are sandwiched between the inner wall surface and the outer peripheral surface of the through hole 7 in the vertical and horizontal directions. These strain generating portions 8a, 8b, 8c and 8d are collectively referred to as “strain generating portion 8” as necessary.
One end side of the metal elastic body 5 is fixed to the housing 2 via an elastic body support fitting 9.
A weighing pan 4 is attached to the other end of the metal elastic body 5 via a weighing pan support fitting 10. When the object to be weighed 11 is placed on the weighing pan 4 and the load of the object to be weighed 11 acts on the metal elastic body 5 via the weighing pan support fitting 10, the strain generating portions 8a, Elongation distortion occurs in 8c, and compression distortion occurs in the strain generating portions 8b and 8d.

ストレインゲージ6a,6bは、起歪部8a,8bに対応させて金属弾性体5の上面に接着手段を用いて貼り付けられ、ストレインゲージ6c,6dは、起歪部8c,8dに対応させて金属弾性体5の下面に接着手段を用いて貼り付けられている。   The strain gauges 6a and 6b are attached to the upper surface of the metal elastic body 5 by using an adhesive means so as to correspond to the strain generating portions 8a and 8b, and the strain gauges 6c and 6d correspond to the strain generating portions 8c and 8d. It is affixed on the lower surface of the metal elastic body 5 using an adhesive means.

<耐環境性向上手段の概略説明>
本実施形態においては、DLC膜、すなわちダイヤモンドライクカーボン(Diamond Like Carbon)膜の性質を利用し、起歪部8が外気に露出されるロードセル3の金属弾性体5や、該ロードセル3に使用されるストレインゲージ6、ストレインゲージ貼付部に対して以下のような耐環境性向上手段が施される。
<Overview of environmental resistance improving means>
In the present embodiment, the properties of a DLC film, that is, a diamond-like carbon film, are used for the metal elastic body 5 of the load cell 3 in which the strain-generating portion 8 is exposed to the outside air, and the load cell 3. The following environmental resistance improving means is applied to the strain gauge 6 and the strain gauge attaching part.

<DLC膜の説明>
ここで、DLC膜とは、炭素、炭素結合を持った非結晶炭素膜の総称で、イオンプレーティング法、スパッタ法などの物理的蒸着法やプラズマCVD法、化学蒸着法によって作られ、材質の均一性が高く結晶粒界が存在しないため、気体の遮断性が高いという特徴があり、摺動部に使用される金属や樹脂・ゴム材の摩耗防止用のコーティングとして好適に用いられるものである。
DLC膜を用いたコーティング技術によれば、200Åの薄膜でPET(ポリエチレンテレフタレート樹脂製)ボトルのガス遮断性を20倍以上に向上させることができる。なお、成膜時の温度が60℃以下と低温であるから、金属弾性体5やストレインゲージ6上にDLC膜を直接成膜させてもそれらが変質することはない。
<Description of DLC film>
Here, the DLC film is a generic term for carbon and an amorphous carbon film having a carbon bond, and is formed by a physical vapor deposition method such as an ion plating method or a sputtering method, a plasma CVD method, or a chemical vapor deposition method. Since it has high uniformity and no crystal grain boundaries, it has the characteristic of high gas barrier properties, and is suitable for use as a coating for preventing wear of metals, resins and rubber materials used in sliding parts. .
According to the coating technique using a DLC film, the gas barrier property of a PET (made of polyethylene terephthalate resin) bottle can be improved by 20 times or more with a thin film of 200 mm. In addition, since the temperature at the time of film formation is as low as 60 ° C. or less, even if the DLC film is directly formed on the metal elastic body 5 or the strain gauge 6, they are not altered.

<金属弾性体の耐環境性向上手段の説明>
図2(a)(a)´に示されるように、金属弾性体5の全体に直接、または金属弾性体5がアルミニウム合金製である場合はアルマイト加工を施した上で全体に、更にはタフラム加工を施したアルミニウム合金製の金属弾性体5の全体にDLC膜12Aを成膜させる。要するにストレインゲージ6を貼り付ける前の金属弾性体5上にDLC膜12Aを成膜させる。なお、起歪部8およびその周辺のみにDLC膜12Aを成膜させてコストを低減させてもよい。
<Description of means for improving environmental resistance of metal elastic body>
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (a) ', the entire metal elastic body 5 is directly or, if the metal elastic body 5 is made of an aluminum alloy, anodized, and then the entire trum A DLC film 12A is formed on the entire metal elastic body 5 made of aluminum alloy that has been processed. In short, the DLC film 12A is formed on the metal elastic body 5 before the strain gauge 6 is attached. The cost may be reduced by forming the DLC film 12A only on the strain generating portion 8 and its periphery.

<金属弾性体とストレインゲージのセットでの耐環境性向上手段の説明>
図2(b)(b)´に示されるように、まず金属弾性体5にストレインゲージ6を貼り付け、その後、金属弾性体5とストレインゲージ6の表面全体にDLC膜12Bを成膜させる。
なお、ストレインゲージ6の貼付部分の近傍には図示されない温度補償抵抗等の電子部品も装着される場合があり、これらの電子部品も含めてDLC膜12Bを成膜させる。また、ストレインゲージ6の表面を覆う保護用のカバーの有無、更には金属弾性体5とストレインゲージ6の全体に何らかの樹脂の塗布の有無は別にして、金属弾性体5にストレインゲージ6を貼り付けた上にDLC膜12Bを成膜させる。
<Explanation of means for improving environmental resistance with metal elastic body and strain gauge set>
As shown in FIGS. 2B and 2B ′, a strain gauge 6 is first attached to the metal elastic body 5, and then a DLC film 12 B is formed on the entire surface of the metal elastic body 5 and the strain gauge 6.
Note that electronic components such as a temperature compensation resistor (not shown) may be mounted in the vicinity of the attached portion of the strain gauge 6, and the DLC film 12B is formed including these electronic components. Further, the strain gauge 6 is affixed to the metal elastic body 5 with or without a protective cover covering the surface of the strain gauge 6, and whether or not any resin is applied to the entire metal elastic body 5 and the strain gauge 6. Then, a DLC film 12B is formed.

<ストレインゲージ単体の耐環境性向上手段の説明>
図3(a)に示されるストレインゲージ6Aは、イミドアミド樹脂などの材質による薄い矩形板状の絶縁基板(ベース)13の上面に、Cu−Ni合金などの金属箔で作製される抵抗線部(グリッド)14と、このグリッド14に繋がるリード線接続部15とが一体的に形成され、更にリード線接続部15にリード線16がはんだ17によって接続された構造のものである。
図3(b)に示されるストレインゲージ6Bは、ベース13の上面にグリッド14とリード線接続部15とが一体的に形成されたのみの単純な構造のものである。
図3(c)に示されるストレインゲージ6Cは、同図(a)に示されるストレインゲージ6Aの表面上に、ポリエステル樹脂などの材質による薄い板状の保護用のカバー18が装着された構造のものである。
図3(d)に示されるストレインゲージ6Dは、同図(b)に示されるストレインゲージ6Bの表面上に、リード線接続部15を除いて保護用のカバー19が装着された構造のものである。
<Explanation of the environmental resistance improvement means of the strain gauge alone>
A strain gauge 6A shown in FIG. 3A is a resistance wire portion (made of a metal foil such as a Cu-Ni alloy) formed on a thin rectangular plate-like insulating substrate (base) 13 made of a material such as imidoamide resin. (Grid) 14 and a lead wire connecting portion 15 connected to the grid 14 are integrally formed, and a lead wire 16 is connected to the lead wire connecting portion 15 by solder 17.
The strain gauge 6B shown in FIG. 3B has a simple structure in which the grid 14 and the lead wire connecting portion 15 are integrally formed on the upper surface of the base 13.
The strain gauge 6C shown in FIG. 3C has a structure in which a thin plate-like protective cover 18 made of a material such as polyester resin is mounted on the surface of the strain gauge 6A shown in FIG. Is.
The strain gauge 6D shown in FIG. 3 (d) has a structure in which a protective cover 19 is mounted on the surface of the strain gauge 6B shown in FIG. 3 (b) except for the lead wire connecting portion 15. is there.

図3(a)(c)に示されるように、リード線16が配線された構造のストレインゲージ6A,6Cであれば、同図(a)´(c)´に示されるように全面に、周囲、裏面も含めてDLC膜20Aを成膜させる。
一方、図3(b)(d)に示されるように、リード線16が未配線の構造のストレインゲージ6B,6Dであれば、同図(b´)(d´)に示されるように、リード線接続部15におけるはんだ付けに必要とされるはんだ接合部21を残して全面に、周囲、裏面も含めてDLC膜20Bを成膜させる。
As shown in FIGS. 3A and 3C, if the strain gauges 6A and 6C have a structure in which the lead wires 16 are wired, the entire surface as shown in FIGS. A DLC film 20A is formed including the periphery and back surface.
On the other hand, as shown in FIGS. 3B and 3D, if the lead wires 16 are strain gauges 6B and 6D having an unwired structure, as shown in FIGS. A DLC film 20B is formed on the entire surface, including the periphery and the back surface, leaving the solder joints 21 required for soldering in the lead wire connection portions 15.

<起歪部に貼り付けられたストレインゲージの耐環境性向上手段の説明>
金属弾性体5の起歪部8に図3(a)〜(d)に示されるいずれかのストレインゲージ6A〜6Bが貼り付けられている場合の耐環境性向上手段として次のようなものが挙げられる。
代表例として、金属弾性体5の起歪部8に図3(a)に示されるストレインゲージ6Aが貼り付けられている場合の耐環境性向上手段としては、図4(a)に示されるように、金属弾性体5の起歪部8に貼り付けられるストレインゲージ6Aの全体とその周辺部を覆うことのできる樹脂シート上にDLC膜を成膜させてなる保護カバー22を作製し、この保護カバー22をストレインゲージ6Aを覆うようにして起歪部8に貼り付けるようにしたものが挙げられる。
なお、図4(b)には、金属弾性体5の起歪部8上に既に成膜されたDLC膜23上に上記代表例に係る図3(a)のストレインゲージ6Aが貼り付けられている場合の耐環境性向上手段の態様例が示されており、保護カバー22を同様にして適用可能である。
従来のニッケル箔などは数ミクロンの厚みを持つのに対してDLC膜は数100Å程度の厚みに成膜し、起歪部8において金属弾性体5としての特性を劣化させないようにしながら気体を遮断する。
<Explanation of the environmental resistance improvement means of the strain gauge affixed to the strain generating part>
As the environmental resistance improving means when any of the strain gauges 6A to 6B shown in FIGS. 3A to 3D is attached to the strain generating portion 8 of the metal elastic body 5, the following is provided. Can be mentioned.
As a representative example, as shown in FIG. 4A, the environment resistance improving means when the strain gauge 6A shown in FIG. 3A is attached to the strain-generating portion 8 of the metal elastic body 5 is shown. A protective cover 22 is produced by forming a DLC film on a resin sheet that can cover the entire strain gauge 6A attached to the strain-generating portion 8 of the metal elastic body 5 and its peripheral portion. The cover 22 may be affixed to the strain generating portion 8 so as to cover the strain gauge 6A.
In FIG. 4B, the strain gauge 6A of FIG. 3A according to the above representative example is pasted on the DLC film 23 already formed on the strain-generating portion 8 of the metal elastic body 5. The example of an aspect of the environment-proof improvement means in the case of being present is shown, and the protective cover 22 can be similarly applied.
Whereas conventional nickel foil has a thickness of several microns, the DLC film is formed to a thickness of several hundreds of millimeters, and the gas is blocked while preventing the characteristics of the metal elastic body 5 from deteriorating in the strained portion 8. To do.

<本実施形態の作用効果の説明>
本実施形態においては、金属弾性体5の全面または少なくとも起歪部8を含む周辺部に対してDLC膜12Aが成膜される。また、起歪部8に貼り付けられるストレインゲージ6を含む電子部品が装着された金属弾性体5に対して直接、あるいは電子部品を保護する樹脂層上にDLC膜12Bが成膜される。また、起歪部8に、外形表面の全部または一部にDLC膜20A;20Bを成膜してなるストレインゲージ6A´,6C´;6B´,6D´が貼り付けられる。また、起歪部8に貼り付けられるストレインゲージ6Aおよびそのストレインゲージ6Aの周辺部が、DLC膜を成膜してなる樹脂製の保護カバー22にて被覆される。したがって、外部環境に晒した状態での使用にも耐え得る耐環境性に優れたロードセル3を得ることができるという効果がある。
<Description of the effects of this embodiment>
In the present embodiment, the DLC film 12A is formed on the entire surface of the metal elastic body 5 or on the peripheral portion including at least the strain-generating portion 8. Further, the DLC film 12B is formed directly on the metal elastic body 5 on which the electronic component including the strain gauge 6 attached to the strain generating portion 8 is mounted or on the resin layer protecting the electronic component. Further, strain gauges 6A ′, 6C ′; 6B ′, 6D ′ formed by forming DLC films 20A; 20B on all or part of the outer surface of the strain generating portion 8 are attached. Further, the strain gauge 6A attached to the strain generating portion 8 and the peripheral portion of the strain gauge 6A are covered with a protective cover 22 made of a resin formed with a DLC film. Therefore, there is an effect that it is possible to obtain the load cell 3 excellent in environmental resistance that can withstand use in a state exposed to the external environment.

以上、本発明のロードセルについて、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。   As mentioned above, although the load cell of the present invention has been described based on one embodiment, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the configuration is appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. It is something that can be done.

本発明のロードセルは、耐環境性に優れるという特性を有していることから、外部環境に晒した状態で使用される計量装置の荷重センサとしての用途に好適に用いることができる。   Since the load cell of the present invention has the property of being excellent in environmental resistance, it can be suitably used as a load sensor of a weighing device used in a state exposed to the external environment.

1 計量装置
3 ロードセル
5 金属弾性体
6 ストレインゲージ
8 起歪部
12A,12B DLC膜
20A,20B DLC膜
22 保護カバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Weighing device 3 Load cell 5 Metal elastic body 6 Strain gauge 8 Strain part 12A, 12B DLC film 20A, 20B DLC film 22 Protective cover

Claims (1)

起歪部を有する金属弾性体を備えてなり、前記起歪部を外気に露出させた状態で使用されるロードセルにおいて、
樹脂からなる絶縁基板の上面に、金属箔からなる抵抗線部とその抵抗線部に繋がるリード線接続部が一体的に形成されたストレインゲージ単体品であって、前記リード線接続部におけるはんだ接合部を残して、外形の全面にDLC膜を成膜してなるストレインゲージ単体品を前記起歪部に貼り付けたことを特徴とするロードセル。
In a load cell comprising a metal elastic body having a strain generating portion, and used in a state where the strain generating portion is exposed to the outside air,
A strain gauge unit product in which a resistance wire portion made of metal foil and a lead wire connection portion connected to the resistance wire portion are integrally formed on the upper surface of an insulating substrate made of resin, and solder bonding in the lead wire connection portion A load cell in which a strain gauge unit product formed by forming a DLC film on the entire surface of the outer shape is pasted on the strain generating portion , leaving a portion .
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