JPH0225141Y2

JPH0225141Y2 -

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Publication number: JPH0225141Y2
Application number: JP1984147149U
Authority: JP
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1990-07-11
Also published as: JPS6161427U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は静電容量形ロードセル、詳しくは同軸
２円筒コンデンサを用いた静電容量形ロードセル
の改良に関する。

（従来技術とその課題）従来、ロバーバル機構を形成する四角枠形状の
一側辺部を重点側、他の側辺部を支点側とし、そ
の重点側と支点側とに夫々コンデンサ構成部材を
設けてコンデンサを構成し、前記起歪体にかかる
荷重に応じたコンデンサの静電容量の変化を検出
して重量検出信号とする静電容量形ロードセルは
知られている（特開昭55−134330号公報）。

上記従来のロードセルは、コンデンサの電極間
距離の変化による静電容量の変化を利用したもの
である。

コンデンサの静電容量は、電極間距離ｄあるい
は電極の対向面積Ｓによつて変化する。そして、
一般に上記ロードセルのように平行板タイプのコ
ンデンサの場合、静電容量は距離ｄに反比例する
ので、距離ｄの変化を利用するセンサーの場合、
変化量は大きくとれるが正確に測定できる範囲が
狭いといわれている。また距離ｄの変化に対する
静電容量の変化量が大きいため、電極の取付け誤
差による誤差の発生や温度による出力変動が大き
いという欠点がある。

したがつて、上述した従来のロードセルの場
合、その測定精度を高めるためには、電極の取付
を正確に行なわなければならず、組立調整が面倒
な上、原理上、温度による出力の変動補償に限界
があり、充分な精度が得られなかつた。

而して本考案は組立調整が簡単な上、測定精度
の高い静電容量形ロードセルを提供することを目
的とする。

（課題を解決するための技術的手段）斯る本考案のロードセルは、起歪体の支点側に
取付けた支点側部材には、同軸２円筒コンデンサ
の固定電極を支持する固定コンデンサ構成部材を
設け、前記重点側には前記固定コンデンサ構成部
材上に延在する取付部材、その先端下面に設けた
補助部材および該補助部材に接着面を介して連結
される前記２円筒コンデンサの可動電極からなる
可動コンデンサ構成部材を設け、前記起歪体の上
面、支点側部材の上面、固定コンデンサ構成部材
の上端面および接着面を略同一面に配置するとと
もに前記取付部材と補助部材とが同一材料によつ
て一体に形成されたことを特徴とする。

（作用）本考案によれば、固定電極と可動電極が垂直方
向に関し多少傾いて取付けられた場合でも誤差の
発生が低減されるとともに支点側部材、固定およ
び可動コンデンサ構成部材の配置と材質とによ
り、温度変化による静電容量の変動が相殺され
る。

（実施例）本考案の実施例を図面により説明すれば、図中
１は四角枠形状に一体に形成されロバーバル機構
を構成する起歪体であり、各側辺に各々重点側部
材４又は支点側部材５を設けて、重点側２、支点
側３を各々構成する。

支点側部材５は平面コの字形のブロツクであ
り、図示せぬボルトにより起歪体１に、その上端
面が起歪体１の上面と略同一面となるように取付
けられるとともに、ボルトB₁，B₁にてベース６
上に取付けられている。

重点側部材４は平面逆コの字形に折曲げた板材
の上部に水平状の皿受部を形成して計量皿１０を
設けたもので、ボルトB₂，B₂にて起歪体１に取
付けられている。

上記支点側部材５には固定コンデンサ構成部材
１０７を取付け、起歪体１の重点側２上面に可動
コンデンサ構成部材１０８を取付けて設け、その
構成部材１０７の固定電極１０７ｂ，１０７b′と
構成部材１０８の可動電極１０８ｂとにより同軸
２円筒コンデンサ１００を構成する。

上記２円筒コンデンサは、ｌ：２円筒の対向部分の長さ（ｍ） γ₁：内部円筒の半径（ｍ） γ₂：外部円筒の内側の半径（ｍ）とすれば、Ｃ＝2πεl／logr₂／r₁ であり、２円筒の対向部分の長さｌを変化させる
ことによつて静電容量Ｃを変化させる。

固定コンデンサ構成部材１０７は、熱膨張係数
の小さい材料、例えばガラスを円筒状に形成した
取付部材１０７ａの内面に上下２段の円筒状電極
１０７ｂ，１０７b′を蒸着したものでその上端面
が支点側部材５および起歪体１の上面とほぼ同一
面となるように取付けられる。

可動コンデンサ構成部材１０８は取付部材１０
８ａと電極１０８ｂとからなり、電極１０８ｂは
ガラス円筒１０８ｃの大径の電極形成部１０８
c′に円筒状電極１０８ｂを蒸着させたものであ
る。

このガラス円筒１０８ｃは、取付部材１０８ａ
の先端部下面に一体に形成された取付補助部材１
０８ｄに接着されており、この接着面１０８ｅ
は、上記固定コンデンサ構成部材１０７の上端面
と同一面となるように構成されている。すなわ
ち、起歪体１の上面、支点側部材５の上面、固定
コンデンサ構成部材１０７の上端面、およびガラ
ス円筒１０８ｃの上端面はほぼ同一面となるよう
に構成されている。また、取付部材１０８ａと取
付補助部材１０８ｄとは同一の材料によつて一体
に形成されている。したがつて、温度変化によつ
て、起歪体１、支点側部材５、取付部材１０８ａ
が膨張した場合でも、電極１０７ｂと１０８ｂと
の相対的位置には大きな影響を与えない。なお、
この場合起歪体１、支点側部材５、取付部材１０
８ｂを同じ材料で構成すれば、上記の効果はより
顕著なものとなる。

尚、図中１０７ｃはゴムベローズ製のキヤツプ
であり取付部材１０７ａ上部に封着される。この
ようにすることによつて防水・防塵を図ることが
できる。

また上記取付部材１０７ａ，１０８ａ間にシリ
コンオイル等の誘電率の高い液状絶縁体を充填す
ることにより、ダンバー効果を得るとともに、静
電容量の値を大きくすることができる。

本実施例では、円筒電極１０７ｂ，１０７b′内
に円筒電極１０８ｂを挿入したので、外側の電極
１０７ｂ，１０７ｂと内側の電極１０８ｂとが垂
直方向に関して多少傾いて取付けられた場合であ
つても電極間距離は全体で平潤化され、誤差の発
生が低減される。

また電極１０７ｂと電極１０８ｂ、電極１０７
b′と電極１０８ｂとで各々コンデンサを構成させ
て両者の差を検出する差動式の為、変化量が大き
くとれる。

第４図はコンデンサ１００の静電容量を重量値
に換算する電気的構成を示す。発信器２０１′，
２０１″は電極１０７ｂ，１０８ｂ及び１０７b′，
１０８b′の各静電容量に応じた振動数でそれぞれ
発信する。

混合回路２００は発信器２０１′，２０１′の各
振動数の差の振動数の信号を発生し、この発振信
号を波形回路２０２にてパルス信号に波形整形す
る。計数回路２０３は入力するパルス信号を所定
時間カウントする。補正回路２０４は前記カウン
ト結果を重量値に補正変換し、表示回路２０５に
て表示する。なお、前記カウント結果の重量値へ
の補正変換は、マイクロコンピユータにより、ソ
フト的な処理で行なうことも考えられる。

（効果）本考案によれば、起歪体に同軸２円筒コンデン
サを付設したので、固定電極と可動電極とが垂直
方向に関し多少傾いて取付けられても電極間距離
は全体で平滑化されて誤差の発生が低減され、ま
た起歪体の上面、支点側部材の上面、固定コンデ
ンサ構成部材の上端面及び補助部材と可動電極と
の接着面を略同一面に配置するとともに取付部材
と補助部材とが同一材料によつて一体に形成され
ているので、温度変化によつて前記各部材が膨張
した場合でも固定電極、可動電極の相対的位置に
大きな影響を与えない。

従つて、組立調整が簡単であるとともに測定精
度の高い静電容量形ロードセルが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案ロードセルを示す平面図、第２
図はその一部切欠せる正面図、第３図は同側面
図、第４図は電気的構成を示すブロツク図であ
る。図中、１……起歪体、２……重点側、３……支
点側、５……支点側部材、６……ベース、１０７
……固定コンデンサ構成部材、１０８……可動コ
ンデンサ構成部材、１０７ｂ，１０７b′……固定
電極、１０８ｂ……可動電極、１０８ａ……取付
部材、１０８ｄ……補助部材、１０８ｅ……接着
面。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ロバーバル機構を形成する四角枠形状の起歪体
の一側辺部を重点側、他の側辺部を支点側とし、
その支点側をベースに固定せる支点側部材に取付
け、該支点側部材には同軸２円筒コンデンサの固
定電極を支持する固定コンデンサ構成部材を設
け、前記重点側には前記固定コンデンサ構成部材
上に延在する取付部材、その先端下面に設けた補
助部材および該補助部材に接着面を介して連結さ
れる前記２円筒コンデンサの可動電極からなる可
動コンデンサ構成部材を設け、前記起歪体の上
面、支点側部材の上面、固定コンデンサ構成部材
の上端面および接着面を略同一面に配置するとと
もに前記取付部材と補助部材とが同一材料によつ
て一体に形成された静電容量形ロードセル。