JPH0339569B2 - - Google Patents

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JPH0339569B2
JPH0339569B2 JP59004007A JP400784A JPH0339569B2 JP H0339569 B2 JPH0339569 B2 JP H0339569B2 JP 59004007 A JP59004007 A JP 59004007A JP 400784 A JP400784 A JP 400784A JP H0339569 B2 JPH0339569 B2 JP H0339569B2
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JP
Japan
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load
strain gauge
load cell
output
thin
Prior art date
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Application number
JP59004007A
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English (en)
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JPS60147616A (ja
Inventor
Koichiro Sakamoto
Yoshihisa Nishama
Tooru Kitagawa
Kosuke Ushijima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Tokyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Electric Co Ltd
Priority to JP400784A priority Critical patent/JPS60147616A/ja
Publication of JPS60147616A publication Critical patent/JPS60147616A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ブリツジ回路を形成するストレンゲ
ージをビームの片面に形成したロードセルに関す
るものである。
技術的背景およびその問題点 従来のこの種のロードセルは、ビームを利用し
たものとして第1図に示す形式のものと第3図に
示す形式のものとの二種のものがある。すなわ
ち、第1図に示すものは、一端が固定されたビー
ム1に四個の薄肉変形部2を形成し、上下面のそ
れぞれの薄肉変形部2にブリツジ回路を形成する
四個のストレンゲージ3を設けている。そして、
自由端には受皿4を連結している。この受皿4に
は図示のようにWO,WL,WRなる荷重が位置を
変えて印加されるが、荷重と出力電圧との関係は
第2図に示すようにいずれの位置においても一定
の状態であり、しかも直接性は良好である。しか
しながら、ビーム1の両面にストレンゲージ3を
配設することは配線が複雑になり、しかも薄膜形
成プロセスによつてストレンゲージ3を形成する
場合には両面に同様な加工を施こさなければなら
ずコストアツプすると云う欠点を有する。
このようなことから、第3図に示すようにビー
ム1の片面のみにストレンゲージ3を設けること
が行なわれている。こ場合、ストレンゲージ3は
四個であるため、一個所の薄肉変形部2に二個ず
つ並設されているものである。
このようなロードセルにおいては、第4図a,
b,cに示すような出力変化を示す。すなわち、
応力中心LδOにWOが印加されたときには、第4図
aに示すように荷重と出力電圧との関係は直線的
であり、第2図に示したものと同様である。とこ
ろが、WRに荷重が位置するときには第4図bに
示すようになかぶくれであり、WLの場合には第
4図cに示すようになかへこみになる。このよう
に直線性が悪くなるのは偏荷重によるモーメント
のためであり、第1図に示すもののようにモーメ
ントの影響が相殺されないためである。したがつ
て、片面にのみストレンゲージ3を配設したもの
においては高精度のものが得られないものであ
る。
発明の目的 本発明は、ブリツジ回路を形成するストレンゲ
ージをビームの片面に形成したものにおいて、偏
荷重が作用しても荷重に対する出力電圧の変化の
直線性を向上させたロードセルを得ることを目的
とする。
発明の概要 本発明は、ブリツジ結合されて荷重に対応する
出力を発生する第一のストレンゲージをビームの
片面に設けるとともに同一面に第二のストレンゲ
ージロードセル信号増幅器の利得決定用帰還回路
網に挿入してビームに発生するモーメントを検出
し、これにより、偏荷重に基づく直線性の狂いを
補正するようにして、受皿上のどの位置に荷重が
作用しても荷重と出力電圧との直接性を維持する
ことができるように構成したものである。
発明の実施例 本発明の第一の実施例を第5図ないし第8図に
基いて説明する。まず、ビーム5は角柱状のもの
で、ステンレス材や高力アルミニウムを機械加工
して形成されている。すなわち、二個の孔6,7
を溝8により連通して形成し、四個の薄肉変形部
9,10,11,12を形成している。これらの
薄肉変形部9,10,11,12により変形可能
な平行四辺形部13が形成されている。そして、
前記ビーム5の一端には固定用の二個の支持孔1
4が形成され、他端には受皿15を連結するため
の連結孔16が形成されている。
ついで、前記ビーム5の上面には、二個所の前
記薄肉変形部9,10に一致させて、RA,RB
RC,RDと表示した四個の第一のストレンゲージ
17が設けられ、これらのストレンゲージ17の
引張歪側と圧縮歪側との間にはRXと表示した第
二のストレンゲージ18が設けられている。そし
て、前記ストレンゲージ17は、Ve+,Ve-なる
入力端子19とVo+,Vo-なる出力端子20とに
リード線21によつて接続されている。このよう
なストレンゲージ17,18、入力端子19、出
力端子20、リード線21は蒸着やスパツタリン
グ等の薄膜形成プロセスにより一体的に形成され
ている。
つぎに、第7図に基いて秤として機能させるた
めの電気的な接続状態を説明する。まず、第一の
ストレンゲージ17による検出部22はVEなる
電源23に接続されている。そして、その検出部
22には零点設定器24、ロードセル信号増幅器
25、A/Dコンバータ26が順次接続され、こ
のA/Dコンバータ26にはCPU27が接続さ
れ、このCPU27にはキー28および表示部2
9が接続されている。また、前記電源23にはリ
フアレンス増幅器30、スパン設定器31が順次
接続され、このスパン設定器31は前記零点設定
器24と前記A/Dコンバータ26とに接続され
ている。しかして、前記検出部22の出力はVL
であり、前記ロードセル信号増幅器25の出力は
VINである。そして、このロードセル信号増幅器
25の利得決定用帰還回路網32はR1,R2なる
抵抗とともにRXなる前記形成第二のストレンゲ
ージ18により形成されている。
そこで、検出部22の出力VLとロードセル信
号増幅器25の出力VINとの関係は次式で示され
る。
VIN=R2+RX+R1/R2・VL …… ここで、ロードセル信号増幅器25の利得G
は、 G=R2+RX+R1/R2 であり、ストレンゲージ18がそのまま抵抗値
RXをΔRX変化させたときの利得変化ΔGを求める
と次式のようになる。
ΔG=1/R2・ΔRX …… したがつて、ΔG/Gは次式のようになる。
ΔG/G=RX/R2+RX+R1・ΔRX/RX …… ここで、RXの値とVLの値とは、検出部22に
印加された荷重が全て有効成分とはならずに無効
成分が発生する。これによつて、VLの値は−
ΔVLだけ変化することになる。この変化率を−
ΔVL/VLとする。この無効成分をRXにより検出
し、無効成分によるVLの変化を補正することが
本発明の特長である。
そこで、VINの変化をみれば、第6図における
WRに荷重があると第8図aのようになり、第6
図におけるWLに荷重があると第8図bのように
なる。したがつて、VINの変化率を求めると、 ΔVIN/VIN=RX/R2+RX+R1・ΔRX/RX+ΔVL/VL……
となる。ここで、ΔVLはΔRXに対して変化する方
向が逆であるため、 ΔVIN/VIN=RX/R2+RX+R1・ΔRX/RX −ΔVL/V
L…… となる。
しかして、ΔVINVIN=0とすることが荷重印加
位置の影響を受けない状態であるので、 RX/R2+RX+R1・ΔRX/RX=ΔVL/VL …… なる関係が成立する。この式は、RXの変化でVL
の変化を補正することができることを示してい
る。
つぎに、実施例を示す。まず、ビーム5を高力
アルミニウムとし、そのヤング率Eは7×105
Kg/cm2であり、ビーム5の幅bは20mm、厚さhは
8mmとする。そして、8Kgの荷重Wが応力中心
OからWRとして150mmLの一に作用しているも
のとする。
この状態でRxに加わるモーメントは、M=W
×Lになる。一方、ビーム5に加わる応力δは、
δ=W×L/Z(Zは断面二次モーメントI=
bh3/12である)である。εを歪量としたとき、
δ=εEであるため、ε=1.9×10-4になり、ΔR/
R=Kε(Kはゲージフアクタで信頼のおけるとこ
ろは2が採用される)なる関係式より、 ΔR/R=2×1.9×10-4=3.8×10-4 …… となる。
また、上述の条件でΔVIN/VINを実測したとこ
ろ、 ΔVIN/VIN=−1/3000 が求められた。
ここで、式で示すR2,R1,RX,ΔRX/RX
適当に運ぶことにより、前述のΔVIN/VIN=−
1/3000の非直線性は補正することが可能であ
る。そこで、R1=1.8KΩ、R2=100Ω、RX
13.9KΩを選ぶことにより、式の第1項の値が
+1/3000になり、第8図Cに示すような直線性
の良好な状態が得られる。
つぎに、第9図に基づいて本発明の第二の実施
例を説明する。本実施例はロードセル信号増幅器
25がR2=R2′、RX=RX′、R1=R1′の関係を有
する反転側と非反転側との利得決定用帰還回路網
32を設けたものである。ここで、零点設定器2
4の出力をVBとしたとき、VINとVLとの関係は次
式のようになる。
VIN=RX+R1/R2・VL+VB …… ここで、RVがΔRX、VLがΔVLだけ変化したと
きのVINの変化ΔXINを求めると次式のようにな
る。
ΔVIN=VL/R2・ΔRX+RX+R1/R2・ΔVL …… したがつて、VINがΔVINだけ変化したときの変
化率を求めると次式のようになる。
ΔVIN/VIN=RX/RX+R1・ΔRX/RX+ΔVL/VL……
ここで、ΔRXに対してΔVLは逆方向に変化する
ので、−ΔVLとしてΔVIN/VIN=0となる条件を
求めると、 RX/RX+R1・ΔRX/RX=ΔVL/VL…… となる。この式の関係を満足させるようにR1
とRXとを選定すればΔVL/VLを補正することが
できるものである。
なお、実施に当つては第一および第二のストレ
ンゲージ17,18のみならず利得決定用帰還回
路網32の抵抗R1,R2をも含めて薄膜形成プロ
セスで同時に形成してもよい。これにより同一プ
ロセス、同一工数で製作でき、安価に製作でき
る。また、材質のバラツキが少なく、たとえば
TCR(抵抗温度係数)のバラツキは±1ppm/℃
以下の値が得られる。そのため、利得Gも温度の
影響を受けず安定しており、高精度の回路を形成
することができる。
発明の効果 本発明は、上述のようにビームの片面にブリツ
ジ回路を形成する第一のストレンゲージを設ける
とともにビームに作用すモーメントの影響で出力
が非直線的になるのをロードセル信号増幅器の利
得決定用帰還回路網に挿入した第二のストレンゲ
ージにより補正するようにしたので、ビームの片
面のみにストレンゲージが形成されているもので
あるが、この状態で偏荷重が作用してもその荷重
に対する出力電圧の変化の直線性を向上させて高
い精度を保つことができ、これにより、受皿のど
の位置に荷重を作用させても正確な測定値を得る
ことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の一例を示す側面図、第2図はそ
の荷重と出力電圧との関係を示すグラフ、第3図
は従来の他の例の側面図、第4図a,b,cはそ
の荷重と出力電圧との関係を示すグラフ、第5図
は本発明の第一の実施例を示すビームの斜視図、
第6図は側面図、第7図は回路図、第8図a,
b,cは荷重と出力電圧との関係を示すグラフ、
第9図は本発明の第二の実施例を示す回路図であ
る。 5……ビーム、9〜12……薄肉変形部、13
……平行四辺形部、17……第一のストレンゲー
ジ、18……第二のストレンゲージ、25……ロ
ードセル信号増幅器、32……利得決定用帰還回
路網。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ビームに四個所の薄肉変形部を形成して荷重
    に応じた変形をする平行四辺形を形成し、前記ビ
    ームの片面の薄肉変形部にのみブリツジ回路を形
    成する第一のストレンゲージを設けたものにおい
    て、前記ブリツジ回路とは直接接続されずに前記
    ブリツジ回路の出力の非直線性を補正するための
    第二のストレンゲージを前記第一のストレンゲー
    ジと同一面上に設け、前記第二のストレンゲージ
    をロードセル信号増幅器の利得決定用帰還回路網
    に挿入したことを特徴とするロードセル。
JP400784A 1984-01-12 1984-01-12 ロ−ドセル Granted JPS60147616A (ja)

Priority Applications (1)

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JP400784A JPS60147616A (ja) 1984-01-12 1984-01-12 ロ−ドセル

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JP400784A JPS60147616A (ja) 1984-01-12 1984-01-12 ロ−ドセル

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JPS60147616A JPS60147616A (ja) 1985-08-03
JPH0339569B2 true JPH0339569B2 (ja) 1991-06-14

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ID=11572918

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JP400784A Granted JPS60147616A (ja) 1984-01-12 1984-01-12 ロ−ドセル

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007526994A (ja) * 2003-08-12 2007-09-20 ジュン パク,フン 弾性構造物と誘導電圧を用いたゲージを含む荷重測定トランスデューサ、及びそのトランスデューサを用いた荷重測定システム

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4799558A (en) * 1987-06-12 1989-01-24 Toledo Scale Corporation Digital load shift compensation
JP5060992B2 (ja) * 2008-03-04 2012-10-31 大和製衡株式会社 計量器
KR100919478B1 (ko) 2009-06-16 2009-09-28 박흥준 편심 오차를 극복하기 위한 유도 전압을 이용한 하중 측정 트랜스듀서 및 그 트랜스듀서를 이용한 하중 측정 시스템
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5842941A (ja) * 1981-09-07 1983-03-12 Toshiba Corp ロ−ドセル

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5842941A (ja) * 1981-09-07 1983-03-12 Toshiba Corp ロ−ドセル

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007526994A (ja) * 2003-08-12 2007-09-20 ジュン パク,フン 弾性構造物と誘導電圧を用いたゲージを含む荷重測定トランスデューサ、及びそのトランスデューサを用いた荷重測定システム

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