JPH02128103A - ひずみゲージ式変換器の接続構造 - Google Patents

ひずみゲージ式変換器の接続構造

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JPH02128103A
JPH02128103A JP28029388A JP28029388A JPH02128103A JP H02128103 A JPH02128103 A JP H02128103A JP 28029388 A JP28029388 A JP 28029388A JP 28029388 A JP28029388 A JP 28029388A JP H02128103 A JPH02128103 A JP H02128103A
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庄司 義男
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ひずみゲージ式変換器の接続構造に関し、よ
り詳細には、起歪体の負荷導入部に印加される負荷の大
きさを該起歪体の受感部に添着されたひずみゲージによ
って電気量に変換するひずみゲージ式変換器の上記ひず
みゲージのゲージ側接続線と前記電気量を外部に導出す
る接続ケーブルとを接続する接続構造に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来のひずみゲージ式変換器の接続構造として、第11
図および第12図に示すようなものがあった。すなわち
、第11図および第12図に、いわゆるS字形の荷重変
換器に適用された従来の接続構造の分解斜視図および一
部破断した正面図を示す。
第11図、第12図において、50は荷重変換器の本体
をなす起歪体であり、全体形状が長方形で且つ適宜なる
厚みをする角板状の部材の中央に円形の貫通孔51を形
成し、この貫通孔51を挟んで上下に互いに平行で且つ
互いに反対側の側端面から貫通孔51の上下を通り過ぎ
る中間部位まで水平方向(荷重軸方向と直交する方向)
に延びる一対のスリット52.53を形成し、さらに。
上端面および下端面からそれぞれ所定深さに達する雌ね
じ穴54(下端面側の雌ねじ穴は、図には現われていな
い)を形成しである。
このように形成された起歪体50において、中央部のビ
ームは、その中央に貫通孔51が穿設されて他の部分(
後述する荷重導入ビーム、荷重支持ビーム、連結剛体部
)より肉厚が薄く荷重により変形して起歪部として機能
する受感部を有する受感ビーム55とされている。この
受感ビーム55の上方に平行に配置され且つ一端が受感
ビーム55の一端と剛性大なる連結剛体部56を介して
一体に連結された荷重導入ビーム57が設けられている
。一方、受感ビーム55の下方に平行に配置され且つ一
端が受感ビーム55の他端と剛性大なる連結剛体部58
を介して一体に連結された荷重支持ビーム59が設けら
れている。
受感ビーム55の貫通孔51の内壁面には、4枚のひず
みゲージSGI〜SG4が第12図に示すように接着さ
れている。
60は荷重支持ビーム59、受感ビーム55および連結
剛体部58の側端面(外周)から内部に向かって所定の
深さに達するまで穿設された小判形の端子室、60aは
取付ねじ穴、61は上記端子室60内に収納する小判形
のプリント基板、62および62aはこのプリント基板
61と起歪体50との絶縁を保持するスペーサ、63は
端子室60を閉塞するカバー(蓋)、64は上記スペー
サ62および上記カバー63を取付固定する取付ビスで
ある。
65は受感ビーム55の端子室60とは逆の側面(外周
)から貫通孔51に連通するように穿設されたケーブル
引出穴、66はこのケーブル引出穴65に挿通された接
続ケーブル、66aはこの接続ケーブル66を保護する
スリーブである。
67は貫通孔51から端子室60に連通ずるように穿設
された連絡穴、68はモールド材である。
このように構成された従来の接続構造においては、接続
ケーブル66を構成する接続線(図示せず)はケーブル
引出穴65から一旦貫通孔51を経由してさらに連絡穴
67に挿通されて端子室60に至り、プリント基板61
に接続される。一方、ひずみゲージ5GI−8G4のゲ
ージリードは。
ゲージ端子によりブリッジを構成され、ゲージ側接続線
と接続される。ゲージ側接続線は、まとめられて連絡穴
67に挿通され、端子室60内のプリント基板61に接
続することで上記接続ケーブル66の各接続線と接続さ
れる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の接続構造には、次に述べるように、主に製作上お
よび作業上の開運があった。
即ち、端子室60を形成(穿設)するのに小判形の加工
、すなわち長円の機械加工が必要となり製作コストが高
くなるという問題、さらにケーブル引出穴65と連絡穴
67との二つの連通穴および取付ねじ六等が必要となり
機械加工が複雑化するという問題、スペーサ62.62
a、取付ビス64等の補助部材が多く、全体の部品点数
が多くなるという問題、後述するようにプリント基板6
1の裏面61bには切断された抵抗のリード線等が露出
しているので、起歪体50との絶縁を保持するため、端
子室60の底部60bとの間にスペーサ62aを設けな
ければならないという問題。
等々がある。勿論、スペーサ62aの代りに底部60b
周縁部に段部を形成することも可能であるが、そのよう
にした場合、加工が複雑化するという新たな問題が生じ
る。
一方、上記接続ケーブルおよびゲージ側接続線(いずれ
も図示せず)をプリント基板61に接続するためには、
第11図に示すようにプリント基板61を端子室60か
ら外部に取り出さなければならず、そして、この状態を
保持するためにプリント基板61を支持する治具が必要
となるという問題、ケーブル引出穴65が端子室60の
反対側にあるため、接続ケーブル66の上記接続線が端
子室60に至るまでの経路が長く配線処理が煩雑になる
という問題、またプリント基板61は上述のように接続
線とゲージ側接続線を接続(中継)する他に調整用およ
び補償用の抵抗等を取付けることがあるが、この場合、
プリント基板61の実装面61a側から上記抵抗等のリ
ード線をスルーホール孔(図示せず)に挿通し裏面61
b側にてハンダ付は等をして、裏面61bに突出した上
記リード線を切断しなければならない、ところが、端子
室6oの開口部からプリント基板61までの距離、つま
りプリント基板61を端子室60の外部に引出せる距離
は、上記接続線および上記ゲージ側接続線の余長分しか
なく、しかもこの余長は。
接続後の収納を考慮すれば短いほど処理しやすいので、
あまり長くできないという制約がある。従って、上記切
断の作業がしにくいという問題等々の作業性の問題があ
った。
また、プリント基板61が端子室60の底面60bに平
行になるような収納の仕方なので、端子室60の平面形
状はプリント基板61の形状と同様の形状にせざるを得
す、小型化に不向きであり、従って作業性を良くするた
めにプリント基板61を大きくすると、端子室60が大
型化するという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、構成が簡略で信頼性に優れ、製造時、
特に配線処理での作業性が良く、小型でしかも安価に製
作できるひずみゲージ式変換器の接続構造を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上述の目的を達成するために、起歪体の負荷
導入部に印加される負荷の大きさを該起歪体の受感部に
添着されたひずみゲージによって電気量に変換するひず
みゲージ式変換器の上記ひずみゲージのゲージ側接続線
と前記電気量を外部に導出する接続ケーブルとを接続す
る接続構造において、上記起歪体の上記受感部の感度に
影響を与えない部位の一端面から他端面に貫通するよう
に穿設された貫通孔から成る端子室と、上記受感部の上
記ひずみゲージが添着されていない部位から上記端子室
に連通ずるように穿設された第1の連絡穴と、上記起歪
体の外周から上記端子室に連通ずるように穿設された第
2の連絡穴と、上記端子室内にその孔軸に沿うように収
納し得る形状で該端子室の上記両端面のいずれか一方に
対応する端縁部の表裏にそれぞれ端子部を有するプリン
ト基板とを具備し、上記ゲージ側接続線および上記接続
ケーブルをそれぞれ上記第1および第2の連絡穴を経由
して上記端子室外に導出し、上記端子室の一方の外部に
上記プリント基板の一部である上記端子部を引出した状
態で該ゲージ側接続線と該接続ケーブルとを接続し得る
と共に上記プリント基板を上記端子室の他方の外部に引
出した状態で各種補償抵抗等の電気素子を接続し得るよ
うに構成したことを特徴としたものである。
〔作 用〕
本発明は、上述のように構成したから、プリント基板を
端子室内にその孔壁に沿うように収納し、しかも該プリ
ント基板の一方の端縁部の表裏に端子部を有するから、
プリント基板を上記孔軸力にずらして該端子室の一方の
外部に上記端子部のみが突出するようにし、この状態で
接続ケーブルとゲージ側接続線との接続が行えると共に
、上記プリント基板を上記端子室の他方の外部に引出し
た状態で各種補償抵抗等の電気素子の接続を行える。
従って接続ケーブルおよびゲージ側接続線の余長を最短
にでき且つ接続の作業が頗る容易となる。
また、端子室は単なる貫通孔より成るから製作が容易で
ある。さらに、プリント基板は、孔壁に固定されるので
、耐振性がある。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に説
明するが、それに先立って1本発明が適用されるひずみ
ゲージ式変換器について説明する。
第8図〜第10図は、先に本出願人が特願昭63−12
1889号として提案したひずみゲージ式変換器として
の荷重変換器の構成を示し、このうち、第8図および第
9図はそれぞれ正面図および斜視図、第10図はブリッ
ジの回路図を示す。
第8図および第9図において、1は荷重変換器本体を構
成する起歪体であり、この起歪体1は、全体の外観形状
が略短円柱状または略円板状を呈しており、その中央部
に一端面から他端面(図において正面から裏面)に達す
る円形の貫通孔2を形成し、この貫通孔2を挟んで上お
よび下に互いに平行で且つ互いに反対側の側周面から貫
通孔2の上および下を通り過ぎる中間位置まで水平方向
(荷重軸方向に直交する方向)に延びる一対のスリット
3および4を形成し、さらに上端部および下端部を貫通
孔2の中心軸に沿って削成して平面状に形成し、その上
端面および下端面からそれぞれ所定深さに達する雌ねじ
穴5を形成しである。
尚、スリット3および4の最奥部3aおよヒ4 aには
、スリット3および4を形成するに先立って、例えばド
リル(およびリーマ)を用いてスリット3および4のス
リット幅よりも大きな直径の応力分散孔を形成しである
このように形成された起歪体1において、中央部のビー
ムは、その中央に上述の貫通孔2が穿設されて他の部分
(次遅する荷重導入ビーム、荷重支持ビーム、連結剛体
部)より肉厚が薄く、荷重により変形して起歪部として
機能する受感部を有する受感ビーム6とされている。
この受感ビーム6の上方に所定間隔を存して平行に配置
され且つ一端が受感ビーム6の一端と剛性大なる連結剛
体部7を介して一体に連接された負荷導入部としての荷
重導入ビーム8が設けられている。
一方、受感ビーム6の下方に所定間隔を存して平行に配
置され且つ一端が受感ビーム6の他端と剛性大なる連結
剛体部9を介して一体に連接された負荷支持部としての
荷重支持ビーム10が設けられている。
さらに、受感ビーム6の貫通孔2の内壁面には。
荷重軸方向に対して略+30@および略−30”それぞ
れずれた部位にひずみゲージSGIおよびSG2を、荷
重軸方向に対して略−150°および略+15o°それ
ぞれずれた部位にひずみゲージSG3およびSG4がそ
れぞれ、接着、蒸着、スパッタリング、溶着、その他の
手段により添着される。このように添着されたひずみゲ
ージSG1〜SG4は、第10図に示すようにブリッジ
結線される。
次に、このように構成された荷重変換器の作用について
説明する。
先ず、被測定対象物(図示せず)と起歪体1とは、図示
省略の取付ボルトを雌ねじ穴5に螺合することで、強固
に連結されているものとして以下説明する。
起歪体1の荷重導入ビーム8に、受感ビーム6の長手方
向と直交する方向(図においては上下方向)に沿う例え
ば引張荷重が印加されると、その荷重は剛性の大なる連
結剛体部7を介して受感ビーム6の一端(図においては
左端)に伝達される。
一方、この荷重の反力が荷重支持ビーム10から剛性の
大きい連結剛体部9を介して受感ビーム6の他端(図に
おいては右端)に伝達されるので、受感ビーム6の一端
側(図においては左端側)は、平行四辺形ビームの原理
により、荷重導入ビーム8および荷重支持ビーム10に
対しほぼ平行状態を維持しつつ上方へ移動変位する。こ
の受感ビーム6の変位(撓み)に伴ない貫通孔2の内壁
が変形し、この変形をひずみゲージSG1〜SG4で電
気的に検出する。
この検出作用をさらに詳しく説明すると、上述のように
受感ビーム6が例えば上方へ変位した場合には、ひずみ
ゲージSG1とSG3が圧縮されてその抵抗値が減少し
、ひずみゲージSG2とSG4が伸長されてその抵抗値
が増大する。このような抵抗値の変化を示すひずみゲー
ジSG1〜SG4をもって、第10図に示すようなブリ
ッジが形成されているので、ブリッジの入力端からブリ
ッジ電圧eiを供給することで、ブリッジの出力端から
印加荷重(被測定荷重)に対応した出力電圧eoを得る
ことができる。
また、荷重印加位置が、荷重導入ビーム8の中心部から
ずれた部位に印加されたとき、例えば荷重導入ビーム8
の長手方向(図においては左右方向)に移動した場合で
も受感ビーム6が平行四辺形ビーム構成とされているた
め、ブリッジから検出される出力電圧eoには殆ど変化
が起きない。
また、荷重印加位置が、荷重導入ビーム8の幅方向(図
においては紙面に垂直な方向)に移動した場合も同様で
ある。
一方、荷重導入ビーム8に横方向、例えば、図において
左右方向の荷重が印加された場合には。
ブリッジの相隣る辺に接続されたひずみゲージ(例えば
、SG1とSG4.SG2と5G3)がほぼ等しく変形
を受け、抵抗値を変化するので、電気的に相殺される。
さて、次に本実施例の構成について説明する。
第1図および第2図は1本発明に係るひずみゲージ式変
換器の接続構造の全体構成を示す正面図および分解斜視
図である。尚、第8図および第9図と共通の部位には同
一符号を付すものとする。
第1図および第2図において、11は上記起歪体1のス
リット3と連結剛体部9との間の位置に、該起歪体1の
一端面から他端面を貫通するように穿設された円形状の
貫通孔より成る端子室、12はこの端子室11から上記
貫通孔2に連通ずるように穿設された第1の連絡穴とし
ての連絡穴、13は起歪体1の外周から上記端子室11
に連通ずるように穿設された第2の連絡穴としてのケー
ブル引出穴、14はこのケーブル引出穴13に挿通され
た接続ケーブル、14aは接続ケーブル14の保護部材
であるスリーブ、15は上記端子室11の内径に略等し
い高さを有し、起歪体1の厚みより少し小さい幅を有す
るプリント基板、15aおよび15bはこのプリント基
板15の一方の端部の表裏にそれぞれ設けられた端子部
、15cおよび15dは上記端子部15a、15bの反
対側の端部側にプリントパターンによって抵抗等が実装
できるようになされた実装部、16は上記接続ケーブル
14を構成する接続線、17は上記ひずみゲージSGI
〜SG4のそれぞれのゲージ側接続線、18は蓋部材、
19は電気素子としての抵抗である。
尚、第1図および次に説明する第3図〜第7図よりわか
るように、ケーブル引出穴13と連絡穴12は、起歪体
1の図中右方外周から貫通孔2に向ってそれぞれの穴の
軸が略−直線になるように穿設されている。
また、プリント基板15は、上記端子部15a。
1.5bの他に、実装部15c、15dにプリントパタ
ーンおよびスルーホール等が形成され、上記抵抗19等
が該スルーホールに取付けられるように構成されている
。そして、上記プリントパターンおよびスルーホール等
は、プリント基板15の端子室11の内周に接する側部
の近傍には形成されておらず、この側部が端子室11の
内周に接しても絶縁は保持されるように構成されている
第3図〜第7図は、作用を説明するための第1図の縦断
面図である。第7図において1.20は防湿等のために
端子室11に充填するモールド材である。
このように構成された本実施例の接続手順を主に第3図
〜第7図に基づいて説明する。
まず、第3図に示すように、接続ケーブル14およびス
リーブ14aを第2の連絡穴としてのケーブル引出穴1
3に起歪体1の外周側から挿入し、さらに接続11A1
6を端子室11より少し図中上方に引出すと共に、プリ
ント基板15の端子部15a、15bを端子室11の孔
軸方向(図中上方)にずらして引き出す、プリント基板
15の図中下端部が少しだけ端子室11の上端側内部に
残るように引出し且つ矢印方向(第3図左方向)に倒す
ことによってプリント基板15の下端部が端子室11の
上端部内周壁に掛止される状態になり、図示のように傾
斜した状態が保持される。そこで接続線16の端部を端
子部15aに、ハンダ付は等によって接続する。
次に、第4図に示すように、第3図の状態から矢印方向
、つまり右方にプリント基板15を傾斜させ、貫通孔2
内に添着しであるひずみゲージ(図示せず)のゲージ側
接続線17を第1の連絡穴としての連絡穴12に挿通し
て端子室11に出し、さらに上方へ少しだけ引き出す。
そしてその端部を端子部15bに、ハンダ付は等によっ
て接続する。
次に、実装部15dに抵抗19等を取付けるときは、第
5図に示すようにプリント基板15を端子室11の下方
に引き出し、上述のようにプリント基板15の上端部が
端子室11の下端内部に残るように引出し且つ一方に倒
すことによってプリント基板15の上端部が端子室11
の下端内周壁に掛止される状態にし、実装面15dに所
望の抵抗19等を、そのリード線を上記スルーホール(
図示せず)に挿通した上でハンダ付は等によって取付け
る。尚、第3図〜第7図では、説明を煩雑にしないため
、起歪体1はすべて同一方向に位置しているが、実際の
作業では、第5図の抵抗9の取付けの時は、第3図およ
び第4図に対して起歪体1を裏返しにして作業する。
次に、接続および取付けの作業が完了すると第6図に示
すようにプリント基板15を端子室11に収納し、第7
図に示すように端子室11内の空間にモールド材20を
充填し、蓋部材18で端子室11の上下開口部を閉塞す
る。
このように、本実施例によれば、端子室11は、単なる
貫通孔、いわゆるキリ穴で済むので機械加工が容易にな
り、製作コストが安価になるという利点があり、さらに
、ケーブル引出穴13および連絡穴12もキリ穴であり
、両穴の軸が略−直線なので機械加工が容易になり、製
作コストが減少できるという利点がある。
また、作業時に、プリント基板15は、端子室11の孔
軸方向に移動させる方式なので、仮にプリント基板15
が従来と同じ面積であったとしても、端子室11の容積
(より詳しくは、内径)が従来よりはるかに小さく、端
子室11を小形化できるという利点がある。
また、接続RIA16およびゲージ側接続線17を接続
する接続作業のときは、図中上方に、また、抵抗19を
取付けたり、あるいは抵抗19を取替えたりする取付調
整作業のときは下方にプリント基板15を引き出すので
、つまり作業の内容によって引き出す方向が異なるので
、それぞれの作業において、互いが障害にならず円滑に
作業を進めることができ、作業性がすこぶる良好である
また、第3図〜第5図で説明したように、プリント基板
15を引き出したとき、これを片側押圧して傾斜させる
ことで端子室11端部内周壁に掛止させることができる
ので、特別な治具を用意することなくプリント基板15
を支持することができ、効率的な上記接続作業および上
記取付調整作業ができて1作業性が向上するという利点
がある。
また、抵抗19を取付けた後、完装面15c側に突出し
た抵抗19のリード線を切断するとき、第5図に示すよ
うに作業の障害になるものが実装面15c、15dいず
れの側にもないから、作業性が向上する。特に抵抗19
が金属被膜抵抗の場合この効果は著しい。
また、第7図のようにモールド材2oを充填し、さらに
蓋部材18で閉塞するので、防水性、防湿、性に優れて
いる。
また、第11図に示した従来例のように取付ねじ六60
a、スペーサ62,62a、取付ビス64等が不要にな
り、部品点数が減小するという利点がある。
また、モールド材20がプリント基板15の全表面を覆
い、しかもプリント基板15は端子室11内でその孔軸
を含む面内に位置するように内周壁に支持されるので絶
縁性および耐振性に優れている。
尚、本発明は、上述の実施例に限定されることなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施ができるも
のである。
例えば、本発明の適用対象は、いわゆるS字型荷重変換
器に限ることなく、端子室11、連絡穴12およびケー
ブル引出穴13を穿設してもその感度、耐久性、に影響
を与えないような部位を有する変換器すべてに適用でき
る。
また、第7図および第2図に示す蓋部材18は、要求さ
れる防水性の程度によって省略してもよい。
この場合、さらに部品点数が少なくなるという利点があ
る。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば、プリント基板を
端子室内にその孔軸に沿うように収納し。
該プリント基板の一方の端縁部の表裏に端子部を有し、
ゲージ側接続線および接続ケーブルをそれぞれ第1およ
び第2の連絡穴に挿通して上記端子室の一方の外部に上
記端子部を引出し、この状態で該ゲージ側接続線と該接
続ケーブルとを接続し、一方該プリント基板を端子室の
他方の外部に引出した状態で各種補償抵抗等の電気素子
を接続し得るように構成したから、作業性に優れ、簡略
な構成であるにもかかわらず、高い信頼性を有し、小型
でしかも製作コストを低減し得るひずみゲージ式変換器
の接続構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第7図は、本発明に係るひずみゲージ式変換器
の接続構造の実施例を示し、このうち、第1図および第
2図は、全体構成を示す平面図および分解斜視図、第3
図〜第7図は、いずれも同実施例の作用を説明するため
の縦断面図、第8図〜第10図は1本発明を適用するひ
ずみゲージ式変換器の構成を示し、このうち、第8図お
よび第9図は、それぞれ正面図および斜視図、第10図
は、ブリッジの回路図、第11図および第12図は、そ
れぞれ従来例を示す分解斜視図および一部破断して示す
正面図である。 1・・・・・・起歪体、 3.4・・・・・・スリット、 6・・・・・・受感ビーム、 8・・・・・・荷重導入ビーム、 10・・・・・・荷重支持ビーム、 SGI〜SG4・・・・・・ひずみゲージ、11・・・
・・・端子室、 12・・・・・・連絡穴、 13・・・・・・ケーブル引出穴、 14・・・・・・接続ケーブル、 15・・・・・・プリント基板。 5a、15b・・・・・・端子部、 5c、15d・・・・・・実装部、 6・・・・・・接続線、 7・・・・・・ゲージ側接続線、 8・・・・・・蓋部材、 9・・・・・・抵抗、 0・・・・・・モールド材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)起歪体の負荷導入部に印加される負荷の大きさを
    該起歪体の受感部に添着されたひずみゲージによって電
    気量に変換するひずみゲージ式変換器の上記ひずみゲー
    ジのゲージ側接続線と前記電気量を外部に導出する接続
    ケーブルとを接続する接続構造において、上記起歪体の
    上記受感部の感度に影響を与えない部位の一端面から他
    端面に貫通するように穿設された貫通孔から成る端子室
    と、上記受感部の上記ひずみゲージが添着されていない
    部位から上記端子室に連通するように穿設された第1の
    連絡穴と、上記起歪体の外周から上記端子室に連通する
    ように穿設された第2の連絡穴と、上記端子室内にその
    孔軸に沿うように収納し得る形状で該端子室の上記両端
    面のいずれか一方に対応する端縁部の表裏にそれぞれ端
    子部を有するプリント基板とを具備し、上記ゲージ側接
    続線および上記接続ケーブルをそれぞれ上記第1および
    第2の連絡穴を経由して上記端子室外に導出し、上記端
    子室の一方の外部に上記プリント基板の一部である上記
    端子部を引出した状態で該ゲージ側接続線と該接続ケー
    ブルとを接続し、一方上記プリント基板を上記端子室の
    他方の外部に引出した状態で各種補償抵抗等の電気素子
    を接続し得るように構成したことを特徴とするひずみゲ
    ージ式変換器の接続構造。
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