JPH03282224A - Semiconductor type load cell - Google Patents
Semiconductor type load cellInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、シリコン圧力センサを用いた半導体式荷重計
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor load cell using a silicon pressure sensor.
（従来の技術）
従来、荷重計においては、センサまての荷重の伝達を機
械的な接触を介して行なっていた。(Prior Art) Conventionally, in a load cell, the load from a sensor is transmitted through mechanical contact.
（発明が解決しようとする課題）
よって、摩擦・磨耗・接触点のずれ等により測定精度が
変化し、長期安定性かよくないという問題点がある。(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, there is a problem that measurement accuracy changes due to friction, wear, displacement of contact points, etc., and long-term stability is poor.
又、振動によって接触部に外力か加わると、測定精度が
低下するという問題点がある。Furthermore, when an external force is applied to the contact portion due to vibration, there is a problem in that measurement accuracy decreases.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は、小型で、高精度であって、長期安定性がよい半導体
式荷重計を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a semiconductor type load cell that is small, highly accurate, and has good long-term stability.
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決する本発明は、圧力室と、該圧力室の開
口部に設けられたダイアフラムと、前記圧力室内に充填
されたシリコンオイルと、前記ダイアフラムへ荷重を伝
達する受力部と、前記シリコンオイルの内圧を測定する
シリコン圧力センサとを備えたものである。(Means for Solving the Problems) The present invention for solving the above problems includes a pressure chamber, a diaphragm provided at an opening of the pressure chamber, silicone oil filled in the pressure chamber, and a load applied to the diaphragm. and a silicon pressure sensor that measures the internal pressure of the silicone oil.
（作用）
本発明の半導体式荷重計において、受力部に作用した荷
重は、ダイアフラムに伝達される。二二でダイアフラム
に伝達された荷重は圧力に変換されて、シリコンオイル
に伝達される。そして、シリコン圧力センサによって、
シリコンオイルの内圧が測定される。(Function) In the semiconductor type load cell of the present invention, the load acting on the force receiving portion is transmitted to the diaphragm. The load transferred to the diaphragm at 22 is converted into pressure and transferred to the silicone oil. And with silicon pressure sensor,
The internal pressure of the silicone oil is measured.
（実施例） 次に図面を用いて本発明の一実施例を説明する。(Example) Next, one embodiment of the present invention will be described using the drawings.
第１図は本発明の第１の実施例を示す構成断面図、第２
図は第１図における要部構成拡大図、第３図は本発明の
第２の実施例を示す部分断面構成図、第４図は本発明の
第３の実施例を示す部分断面構成図、第５図は本発明の
第４の実施例を示す断面構成図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the first embodiment of the present invention;
The figure is an enlarged view of the main part configuration in FIG. 1, FIG. 3 is a partial cross-sectional configuration diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a partial cross-sectional configuration diagram showing a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
最初に、第１図及び第２図を用いて本発明の第１の実施
例を説明する。先ず、第１図において、１はケーシング
である。このケーシング１には、第１室（圧力室）ｌａ
と、第２室ｌｂとが形成されている。第１室１ａの開口
部には、この開口部を覆う金属のダイアフラム２が溶接
によって固着されている。更に、第１室１ａにはシリコ
ンオイルＳが充填されている。First, a first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1 and 2. First, in FIG. 1, 1 is a casing. This casing 1 includes a first chamber (pressure chamber) la
and a second chamber lb are formed. A metal diaphragm 2 covering the opening of the first chamber 1a is fixed by welding. Furthermore, silicone oil S is filled in the first chamber 1a.
３は前重合４とこの前重合４の略中心に一端部が固着さ
れ、他端部はダイアフラム２に固着された荷重伝達棒５
とから構成される受力部である。3 is a prepolymerization 4 and a load transmission rod 5 whose one end is fixed approximately at the center of the prepolymerization 4 and whose other end is fixed to the diaphragm 2.
The force receiving part is composed of the following.
第１室１ａの底部には、シリコンオイルＳの内圧を測定
するシリコン圧力センサ６が取り付けられている。A silicon pressure sensor 6 for measuring the internal pressure of the silicone oil S is attached to the bottom of the first chamber 1a.
７は第２室ｌｂに設けられ、シリコン圧力センサ６の出
力信号から前重合に４に作用する荷重値に対応した信号
に変換する信号処理回路である。7 is a signal processing circuit provided in the second chamber 1b, which converts the output signal of the silicon pressure sensor 6 into a signal corresponding to the load value acting on 4 during prepolymerization.
８は信号処理回路７の出力を表示する表示部である。A display section 8 displays the output of the signal processing circuit 7.
次に、第２図を用いて、シリコン圧力センサ６の取り付
けを説明する。ケーシング１の第１室１ａと第２室ｌｂ
との隔壁にはシリコンセンサ取り付は用の四部ＩＣが形
成されている。この四部ＩＣには、大気導入口１ｄが穿
設されている。Next, the installation of the silicon pressure sensor 6 will be explained using FIG. 2. First chamber 1a and second chamber lb of casing 1
A four-part IC for mounting a silicon sensor is formed on the partition wall between the two. This four-part IC is provided with an air inlet 1d.
シリコン圧力センサ６は、凹部１ｃに設けられたガラス
ベース９上に取り付けられている。よって、シリコン圧
力センサ６の一方の面にシリコンオイルＳが接するよう
になっている。そして、このガラスベース９には、大気
導入口１ｄに対向する貫通穴９ａか設けられ、シリコン
圧力センサ６の一方の面に大気圧を導入している。The silicon pressure sensor 6 is mounted on a glass base 9 provided in the recess 1c. Therefore, one surface of the silicon pressure sensor 6 is brought into contact with the silicon oil S. The glass base 9 is provided with a through hole 9a facing the atmospheric air inlet 1d to introduce atmospheric pressure into one surface of the silicon pressure sensor 6.
１０はシリコン圧力センサ６のリード線である。10 is a lead wire of the silicon pressure sensor 6.
このり−ト線１０の信号は、ｌ＼−メチツクシール１１
及びリード線１２を介して、信号処理回路７に伝達され
るようになっている。The signal on this path line 10 is
and is transmitted to the signal processing circuit 7 via the lead wire 12.
次に、上記構成の作用を説明する。前重合４に作用した
荷重は、荷重伝達棒５を介してダイアフラム２に伝達さ
れる。この荷重によって、ダイアフラム２は変形し、こ
の変形はシリコンオイルＳを圧縮し、シリコンオイルＳ
中に圧力が発生する。Next, the operation of the above configuration will be explained. The load acting on the prepolymerization 4 is transmitted to the diaphragm 2 via the load transmission rod 5. This load deforms the diaphragm 2, and this deformation compresses the silicone oil S.
Pressure is generated inside.
この圧力かシリコン圧力センサ６によって電気信号に変
換され、信号処理回路７て前重合４に作用する荷重値に
変換され、表示部８に表示される。This pressure is converted into an electrical signal by the silicon pressure sensor 6, converted into a load value acting on the prepolymerization 4 by the signal processing circuit 7, and displayed on the display section 8.
次に、本実施例における圧力センサ６の選定方法につい
て説明する。Next, a method for selecting the pressure sensor 6 in this embodiment will be explained.
シリコン圧力センサ６に作用する圧力（内圧）をＰ（Ｋ
ｇ／ ｃｍ２）とすると、
Ｐ−＾・Ｗ／ （π・ Ｄ２／４）・・・（１）ここで
、＾・・係数
Ｗ・・測定物の荷重
Ｄ・・・第１室の径
次に、シリコン圧力センサ６が荷重Ｗを検出てきるよう
に、ダイアフラム２の厚さｄ及び係数＾を選択する。ｄ
の大きさで係数への値が０〜１まて変わる。普通は、ｄ
−ＩＩｍｍ 、＾−０，５程度とする。The pressure (internal pressure) acting on the silicon pressure sensor 6 is P(K
g/cm2), P-^・W/ (π・D2/4)...(1) Here, ^...Coefficient W...Load of the object to be measured D...Diameter of the first chamber Then, the thickness d and the coefficient ^ of the diaphragm 2 are selected so that the silicon pressure sensor 6 can detect the load W. d
The value for the coefficient changes from 0 to 1 depending on the size of . Normally, d
-IImm, approximately ^-0.5.
最大荷重 Ｗ−１００Ｋｇ用の荷重計では、＾−０．５
．Ｄ−４０１ｍｍとすると、
Ｐ＝４Ｋｇ／ｃｍ２となり、４Ｋｇ／ｃｆｆ１２用のシ
リコン圧力センサを用いればよい。For the load cell for maximum load W-100Kg, ^-0.5
．． If D-401mm, then P=4Kg/cm2, and a silicon pressure sensor for 4Kg/cff12 may be used.
上記構成によれば、シリコン圧力センサ６への荷重の伝
達は、シリコンオイルＳを介して行なったので、機械的
摩耗、機械的な接触部のずれが無く、長期安定性かよい
。又、シリコンオイルＳは外部からの振動を減衰させる
ので、耐震性にも優れている。更に、シリコン圧力セン
サ６は、優れた弾性材料で、ヒステリシスも小さく、圧
力測定精度が高く、荷重を高精度に測定することができ
る。According to the above configuration, since the load is transmitted to the silicon pressure sensor 6 via the silicon oil S, there is no mechanical wear or mechanical displacement of the contact portion, and long-term stability is good. Furthermore, since silicone oil S damps vibrations from the outside, it also has excellent earthquake resistance. Furthermore, the silicon pressure sensor 6 is made of an excellent elastic material, has low hysteresis, has high pressure measurement accuracy, and can measure load with high precision.
次に、第３図を用いて本発明の第２の実施例を説明する
。本実施例において、第１の実施例と同一部分には同一
符号を付して、それらの説明は省略する。図において、
ダイアフラム２には複数のガイド１０が設けられている
。又、前重合４には一端部が前重合４に取り付けられ、
他端部かガイド１０に係合し、案内されるロッド１１が
取り付けられている。Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. In this embodiment, the same parts as in the first embodiment are given the same reference numerals, and their explanation will be omitted. In the figure,
The diaphragm 2 is provided with a plurality of guides 10. Further, one end portion is attached to the prepolymerization 4,
A rod 11 is attached to the other end which engages and is guided by the guide 10.
このような構成にすることにより、第１の実施例の効果
に加え、前重合４が傾くのを防止することができる。By adopting such a configuration, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to prevent the prepolymerization 4 from tilting.
次に、第４図を用いて本発明の第３の実施例を説明する
。本実施例において、第１の実施例と同一部分には同一
符号を付して、それらの説明は省略する。図において、
前重合４とダイアフラム２とは複数の荷重伝達棒２１で
接続されている。Next, a third embodiment of the present invention will be described using FIG. 4. In this embodiment, the same parts as in the first embodiment are given the same reference numerals, and their explanation will be omitted. In the figure,
The prepolymerization 4 and the diaphragm 2 are connected by a plurality of load transmission rods 21.
このような構成にすることにより、第１の実施例の効果
に加え、前重合４か傾くのを防止することができる。By adopting such a configuration, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to prevent the prepolymerization 4 from tilting.
次に、第５図を用いて、本発明の第４の実施例を説明す
る。本実施例において、第１の実施例と同一部分には同
一符号を付して、それらの説明は省略する。図において
、１１はケーシンつてある。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described using FIG. 5. In this embodiment, the same parts as in the first embodiment are given the same reference numerals, and their explanation will be omitted. In the figure, 11 is a casing.
このケーシング１１には、第１室（圧力室）１１ａと、
第２室１１ｂとが形成されている。第１室１１ａの開口
部には、この開口部を覆う金属のダイアフラム１２が溶
接によって固着されている。This casing 11 includes a first chamber (pressure chamber) 11a,
A second chamber 11b is formed. A metal diaphragm 12 covering the opening of the first chamber 11a is fixed by welding.
又、第１室１１ｂには、信号処理回路１３とシリコン圧
力センサが内部に設けられた圧力測定ブロック１５が設
けられている。Further, the first chamber 11b is provided with a pressure measurement block 15 in which a signal processing circuit 13 and a silicon pressure sensor are provided.
第１室１１ａの底部には穴１１ｃが設けられている。１
６は一端部が穴１１ｃに、他端部か圧力測定ブロック１
５にそれぞれ接続された導圧パイプである。そして、第
１室１１ａ及び導圧パイプ１６にはシリコンオイルＳが
充填されている。A hole 11c is provided at the bottom of the first chamber 11a. 1
6 has one end connected to the hole 11c and the other end connected to the pressure measurement block 1.
5, respectively. The first chamber 11a and the pressure guiding pipe 16 are filled with silicone oil S.
１７は前重合１８とこの前重合１８の略中心に一端部が
固着され、他端部はダイアフラム１２に固着された荷重
伝達棒１９とから構成される受力部である。Reference numeral 17 denotes a force-receiving portion that is composed of a prepolymer 18 and a load transmitting rod 19 whose one end is fixed approximately at the center of the prepolymer 18 and whose other end is fixed to the diaphragm 12 .
次に、上記構成の作用を説明する。前重合１８に作用し
た荷重は、荷重伝達棒１９を介してダイアフラム１２に
伝達される。この荷重によって、ダイアフラム１２は変
形し、この変形はシリコンオイルＳを圧縮し、シリコン
オイルＳ中に圧力か発生する。この圧力は圧力導入パイ
プ１６を介して、圧力測定ブロック１５へ伝達され、こ
の圧力測定ブロック１５内に設けられたシリコン圧力セ
ンサによって、電気信号に変換され、信号処理回路７で
前重合４に作用する荷重値に変換される。Next, the operation of the above configuration will be explained. The load acting on the prepolymerization 18 is transmitted to the diaphragm 12 via the load transmission rod 19. This load deforms the diaphragm 12, and this deformation compresses the silicone oil S, generating pressure in the silicone oil S. This pressure is transmitted to the pressure measurement block 15 via the pressure introduction pipe 16, converted into an electrical signal by a silicon pressure sensor provided in the pressure measurement block 15, and applied to the prepolymerization 4 in the signal processing circuit 7. is converted into a load value.
上記構成によれば、第１の実施例の効果に加え、圧力測
定ブロック１５を所望の位置に配置できるので、半導体
式荷重計の小型・薄型化が可能となる。According to the above configuration, in addition to the effects of the first embodiment, the pressure measurement block 15 can be placed at a desired position, so that the semiconductor load cell can be made smaller and thinner.
又、本発明は上記実施例に限るものではない。Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiments.
例えば、シリコン圧力センサ上に温度センサを集積化し
てもよい。For example, a temperature sensor may be integrated onto a silicon pressure sensor.
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば、圧力室と、圧力室の
開口部に設けられたダイアフラムと、圧力室内に充填さ
れたシリコンオイルと、ダイアフラムへ荷重を伝達する
受力部と、シリコンオイルの内圧を測定するシリコン圧
力センサとを備えたことにより、小型で、高精度であっ
て、長期安定性がよい半導体式荷重計を実現できる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, there is provided a pressure chamber, a diaphragm provided at the opening of the pressure chamber, silicone oil filled in the pressure chamber, and a receiving force that transmits a load to the diaphragm. By providing a silicon pressure sensor for measuring the internal pressure of silicone oil, it is possible to realize a semiconductor-type load cell that is small, highly accurate, and has good long-term stability.
第１図は本発明の第１の実施例を示す構成断面図、
第２図は第１図における要部構成拡大図、第３図は本発
明の第２の実施例を示す部分断面構成図、
第４図は本発明の第３の実施例を示す部分断面構成図、
第５図は本発明の第４の実施例を示す断面構成図である
。
これらの図において、
ｌａ、ｌｌａ・−・第１室（圧力室）Fig. 1 is a cross-sectional view of the configuration of a first embodiment of the present invention, Fig. 2 is an enlarged view of the main part configuration in Fig. 1, and Fig. 3 is a partial cross-sectional view of the configuration of a second embodiment of the present invention. , FIG. 4 is a partial cross-sectional configuration diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In these figures, la, lla --- 1st chamber (pressure chamber)
Claims (1)
）と、 前記ダイアフラム（２）へ荷重を伝達する受力部（３）
と、 前記シリコンオイル（Ｓ）の内圧を測定するシリコン圧
力センサ（６）とを備えたことを特徴とする半導体式荷
重計。[Claims] A pressure chamber (1a), a diaphragm (2) provided at the opening of the pressure chamber, and a silicone oil (S) filled in the pressure chamber (1a).
), and a force receiving part (3) that transmits the load to the diaphragm (2).
A semiconductor type load cell comprising: and a silicon pressure sensor (6) that measures the internal pressure of the silicon oil (S).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8247690A JPH03282224A (en) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | Semiconductor type load cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8247690A JPH03282224A (en) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | Semiconductor type load cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03282224A true JPH03282224A (en) | 1991-12-12 |
Family
ID=13775570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8247690A Pending JPH03282224A (en) | 1990-03-29 | 1990-03-29 | Semiconductor type load cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03282224A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488868A (en) * | 1993-06-01 | 1996-02-06 | Nippondenso Co., Ltd. | High-temperature pressure sensor |
| KR100495816B1 (en) * | 2002-07-09 | 2005-06-16 | 한홍석 | Weighting Signal Transducer using Pressure Signal Transduction |
| JP2007333725A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | National Applied Research Laboratories | Landform monitoring system and pressure sensing device used for landform monitoring system |
| JP2017187368A (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 日本電産コパル電子株式会社 | Load sensor |
-
1990
- 1990-03-29 JP JP8247690A patent/JPH03282224A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488868A (en) * | 1993-06-01 | 1996-02-06 | Nippondenso Co., Ltd. | High-temperature pressure sensor |
| KR100495816B1 (en) * | 2002-07-09 | 2005-06-16 | 한홍석 | Weighting Signal Transducer using Pressure Signal Transduction |
| JP2007333725A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | National Applied Research Laboratories | Landform monitoring system and pressure sensing device used for landform monitoring system |
| JP2017187368A (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 日本電産コパル電子株式会社 | Load sensor |
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