JPH0495738A - Load cell - Google Patents

Load cell

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JPH0495738A
JPH0495738A JP20865290A JP20865290A JPH0495738A JP H0495738 A JPH0495738 A JP H0495738A JP 20865290 A JP20865290 A JP 20865290A JP 20865290 A JP20865290 A JP 20865290A JP H0495738 A JPH0495738 A JP H0495738A
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JP
Japan
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strain
load cell
strain gauge
gauge
generating
Prior art date
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Application number
JP20865290A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tanaka
博 田中
Naoji Nakamura
直司 中村
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.)
Research Institute of Electric and Magnetic Alloys
Teraoka Seiko Co Ltd
Research Institute for Electromagnetic Materials
Original Assignee
Research Institute of Electric and Magnetic Alloys
Teraoka Seiko Co Ltd
Research Institute for Electromagnetic Materials
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Filing date
Publication date
Application filed by Research Institute of Electric and Magnetic Alloys, Teraoka Seiko Co Ltd, Research Institute for Electromagnetic Materials filed Critical Research Institute of Electric and Magnetic Alloys
Priority to JP20865290A priority Critical patent/JPH0495738A/en
Priority to US07/605,326 priority patent/US5154247A/en
Priority to EP90311908A priority patent/EP0426442B1/en
Priority to DE69015121T priority patent/DE69015121T2/en
Publication of JPH0495738A publication Critical patent/JPH0495738A/en
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  • Measurement Of Force In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a load cell having the high gauge rate by using cobalt, tungsten, molybdenum, niobium or tantalum and iron containing the small amount of impurities for a strain yielding part comprising ceramics. CONSTITUTION:This load cell has the structure wherein one end of a strain yielding body 1 is fixed to a supporting member 11, and the other end is made to be the free end. The strain yielding body 10 comprises ceramic material. Both ends of an upper beam 10a and a lower beam 10b which are in parallel to each other are connected with linking parts 10c and 10d in this structure. Strain yielding parts 10e, 10f, 10g and 10h which are arc-shaped recess pats are provided at the upper and lower beams 10a and 10b at the four corners of a rectangular hole 12 formed of the upper beam 10a, the lower beam 10b and the linking parts 10c and 10c. The strain gauge material comprises one kind, two kinds or more of chromium, cobalt, tungsten molybdenum, niobium and tantalum, a small amount of impurities and iron for a remaining part.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は起歪体の少なくとも起歪部(たわみ部)がセラ
ミック材からなるロードセルに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a load cell in which at least a strain-generating portion (flexible portion) of a strain-generating body is made of a ceramic material.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、例えば特開昭63−273029号公報に開示き
れているように少なくとも起歪体の起歪部にセラミック
材を用いたロードセルがある。このロードセルは起歪部
がセラミックよりなっているため、層性変形を起こさず
、また、温度の影響を受は難く、耐環境性も最も大きい
。更にセラミック体の表面に直接歪ゲージとなる抵抗体
パターンを形成すると、たわみを歪ゲージに伝達させや
すい、従って、ロードセルとしての重要な特性である直
線性、耐クリープ性、ヒステリシス性、耐繰り返し性等
を向上させることができ、高精度の測定が可能なロード
セルが提供できる。
BACKGROUND ART Conventionally, there is a load cell using a ceramic material at least in the strain-generating portion of a strain-generating body, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-273029. Since the strain-generating part of this load cell is made of ceramic, it does not undergo layer deformation, is hardly affected by temperature, and has the highest environmental resistance. Furthermore, by forming a resistor pattern that serves as a strain gauge directly on the surface of the ceramic body, it is easier to transmit deflection to the strain gauge, which improves linearity, creep resistance, hysteresis, and repetition resistance, which are important characteristics for a load cell. A load cell capable of highly accurate measurement can be provided.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、起歪体にセラミックを用いたロードセル
は上記のような利点があるも、例えばこれまで起歪体材
として、一般に使用きれているA2024材(ジュラル
ミン)を用いた場合に比較し、下記のような問題があっ
た。
However, although load cells using ceramic for the flexure element have the above-mentioned advantages, they have the following advantages compared to, for example, the case where A2024 material (duralumin), which is generally used up, is used as the flexure element material. There was a problem like this.

アルミナセラミックの場合は、ヤング率及び曲げ強きは
それぞれ、 ヤング率E r −37、000)cg / wn ”
曲強さ一33kg/Ill” であり、A2024材の場合は、ヤング率及び曲げ強さ
はそれぞれ、 ヤング率E、−7.350kg/■8 曲げ強き一33kg/MID” である。
In the case of alumina ceramic, Young's modulus and bending strength are respectively Young's modulus E r -37,000) cg/wn"
In the case of A2024 material, the Young's modulus and bending strength are Young's modulus E, -7.350 kg/■8 and bending strength -33 kg/MID, respectively.

圧縮、引張の歪ゲージを第5図に示すように組み合わせ
た時の出力V。tJTは、 voIj、= V IN’ K f/ E      
    (1)σ−34!w/2bh”(近似式)(2
)ここで、v、Hは印加電圧、Kはケージ率、Eはヤン
グ率、!は第6図に示す起歪体101の起歪部102の
ピッチ(起歪部102と起歪部102の水平方向間隔)
、bは起歪部102の幅、hは起歪部102の厚みであ
る。
Output V when compressive and tensile strain gauges are combined as shown in Figure 5. tJT is voIj, = V IN' K f/E
(1) σ-34! w/2bh” (approximate formula) (2
) Here, v, H are applied voltages, K is cage modulus, E is Young's modulus, ! is the pitch of the strain-generating portions 102 of the strain-generating body 101 shown in FIG. 6 (horizontal interval between strain-generating portions 102)
, b is the width of the strain-generating portion 102, and h is the thickness of the strain-generating portion 102.

今、入力条件v4は同一、ゲージ率には通常2.0近辺
の値で等しいとし、アルミナセラミック の曲げ強きとA2024材の耐力も略等しい事から、起
歪部の幅す、厚みり、ピッチ!も等しくして応力を同等
にすると、アルミナセラミック材を起歪体に用いたロー
ドセルの出力V。tlYlとA2024材を起歪体に用
いたロードセル出力■。、J□の比は、 V ouy I/ V oars −E −/ E 。
Now, assume that the input condition v4 is the same, the gauge factor is usually equal to a value around 2.0, and the bending strength of alumina ceramic and the yield strength of A2024 material are also approximately equal, so the width, thickness, and pitch of the strain-generating part are ! If both are made equal and the stress is made the same, then the output V of a load cell using an alumina ceramic material as a strain body. Load cell output ■ using tlYl and A2024 material for the strain body. , J□ is V ouy I/V oars −E −/E.

肱7350/37000 F115 となり、アルミナセラミックロードセル出力V。0ts
ハA 20240−ドセル出力V oats(7) 1
 / 5 トなる。従って、A/D変換後の読み取り精
度が著しく低下する。また、A2024材の仕様は通常
1〜2 m V / Vの出力で使用きれる事が多く、
仮に1mV/V出力と仮定すると、 V out/ V IN−K (1/ E−10−” σ−E/Kxto−’ アルミナセラミックロードセルを1mV/V出力で使用
しようとすると、 σ−37000/2.OX 10−” −18,5kg/■1 の応力値にもなってしまい、安全率は2倍以下となる。
7350/37000 F115, alumina ceramic load cell output V. 0ts
HA 20240-Docell output V oats (7) 1
/ 5 It becomes. Therefore, the reading accuracy after A/D conversion is significantly reduced. In addition, the specifications of A2024 material can usually be used at an output of 1 to 2 mV/V,
Assuming an output of 1 mV/V, V out/ V IN-K (1/ E-10-"σ-E/Kxto-' If you try to use an alumina ceramic load cell with an output of 1 mV/V, σ-37000/2 The stress value becomes .OX 10-''-18.5kg/■1, and the safety factor becomes less than twice as high.

従って、若干の衝撃が加わっただけで破断してしまう恐
れがある。勿論、この場合、鉛直下方の刀身外の曲モー
メントやねじりモーメントを加えることはできない。
Therefore, there is a risk that it will break even if a slight impact is applied to it. Of course, in this case, it is not possible to add a vertically downward bending moment or twisting moment outside the blade.

また、現在、ロードセルの温度保障抵抗をホイートスト
ンブリッジの入力側に入れる事から、1mV/Vの出力
を保持しようとする場合、実際はもっと応力値は高くな
る(2割程度)、従って、もしゲージ率が10近い値で
あれば、これまでの安全率と同等で同じ出力値を得るこ
とができる。更には経験的にA20240−ドセルの起
歪部の厚みは0.5−程度が限界であり、これ以下の厚
みでは仮に加工できたとしても、取り扱い中に非常に変
形し易く、実際困難であるが、セラミックの場合は加工
限界がきらに1ull程度である。従って、出力が11
5で良いとした場合でも、定格荷重はA20240−ド
セルの最低でも4倍の定格荷重のロードセルまでしか作
れず、それ以下の低秤量には対応できないという問題が
あった。即ち、ロードセルの起歪体にセラミックを用い
ると上記のような利点があるにもかかわらず、上記のよ
うな問題点があるため起歪体にセラミックを用いたロー
ドセルは今だに実用化きれないのが現状である。
Additionally, since the temperature guarantee resistor of the load cell is currently placed on the input side of the Wheatstone bridge, when trying to maintain an output of 1 mV/V, the stress value will actually be higher (about 20%), so if the gauge factor If the value is close to 10, it is possible to obtain the same output value as the conventional safety factor. Furthermore, experience has shown that the limit for the thickness of the strain-generating part of A20240-Docelle is about 0.5-, and even if it were possible to process a material with a thickness less than this, it would be extremely susceptible to deformation during handling, making it actually difficult. However, in the case of ceramic, the processing limit is approximately 1 µl. Therefore, the output is 11
Even if 5 were acceptable, there was a problem that the load cell could only have a rated load at least 4 times that of A20240-Docell, and could not handle lower weights. In other words, despite the advantages mentioned above when using ceramic for the strain body of a load cell, load cells using ceramic for the strain body still cannot be put into practical use due to the problems mentioned above. is the current situation.

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、起歪体の材
料として極めて優れた特性を有するセラミック材を起歪
体全体又は少なくとも起歪部に用いた実用性の極めて高
いロードセルを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and provides an extremely highly practical load cell in which a ceramic material having extremely excellent properties is used as a material for the strain-generating body or at least in the strain-generating part. The purpose is to

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題を解決するため本発明は、少なくとも起歪部が
セラミックからなる起歪体を具備するロードセルにおい
て、起歪体の少なくとも歪ゲージを形成する部分の表面
を研摩又は表面に非晶質のガラスコーティングを施し、
該研摩面又はガラスコーティング面にクローム、コバル
ト、タングステン、モリブデン、ニオブ及びタンタルの
うち1種又は2種以上と少量の不純物と残部が鉄とから
なる合金を用いた歪ゲージを直接蓋、看又はスパッタ法
によって形成したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a load cell equipped with a strain-generating body in which at least a strain-generating part is made of ceramic, by polishing the surface of at least a portion of the strain-generating body that forms a strain gauge, or by applying amorphous glass to the surface. Coating is applied,
A strain gauge made of an alloy consisting of one or more of chromium, cobalt, tungsten, molybdenum, niobium, and tantalum, a small amount of impurities, and the remainder iron is directly placed on the polished surface or glass-coated surface with a lid, a lid, or a lid. It is characterized by being formed by a sputtering method.

また、起歪部の歪ゲージを形成する上面又は下面に荷重
検出用歪ゲージと共に、ねじりモーメント検出用歪ゲー
ジ及び曲げモーメント検出用歪ゲージを形成したことを
特徴とする。
Further, it is characterized in that a strain gauge for detecting a torsional moment and a strain gauge for detecting a bending moment are formed in addition to a strain gauge for detecting a load on the upper surface or the lower surface forming the strain gauge of the strain generating part.

〔作用〕[Effect]

上記のようにセラミックからなる起歪部にコバルト、タ
ングステン、モリブデン、ニオブ及びタンタルのうち1
種又は2種以上と少量の不純物を含んだ鉄からなる合金
を用いた歪ゲージを形成することにより、ヤング率に比
して許容応力が低く、非常に脆い性質を備えているセラ
ミックを起歪体に用いた場合はその厚みをアルミ合金の
ように薄くできず、応力は小さくなるものの、この歪ゲ
ージはゲージ率が高いから高出力を得ることができるの
で実用化が極めて高いロードセルとなる。
As mentioned above, one of cobalt, tungsten, molybdenum, niobium, and tantalum is added to the strain-generating part made of ceramic.
By forming a strain gauge using an alloy made of iron containing one or more species and a small amount of impurity, it is possible to strain ceramics, which have a low allowable stress compared to Young's modulus and are extremely brittle. When used in a body, the thickness cannot be made as thin as an aluminum alloy, and the stress will be small. However, this strain gauge has a high gauge factor and can produce high output, making it an extremely practical load cell.

また、セラミック材からなる起歪体の歪ゲージを形成す
る部分の表面を研摩又は表面に非晶質のガラスコーティ
ングを施すことにより、歪ゲージ形成面が極めてなめら
かになり、蒸着又はスパッタ法によって形成した歪ゲー
ジパターンは断線やこれに近い状態がなくなり、抵抗値
が極めて均一になる。
In addition, by polishing the surface of the strain gauge forming part of the strain-generating body made of ceramic material or applying an amorphous glass coating to the surface, the strain gauge forming surface becomes extremely smooth, and it can be formed by vapor deposition or sputtering. The resulting strain gauge pattern has no disconnections or similar conditions, and the resistance value is extremely uniform.

また、上記歪ゲージは比抵抗が大きいので、必要な出力
を得るための歪ゲージの面積が小さくなる。
Further, since the strain gauge has a large specific resistance, the area of the strain gauge to obtain the necessary output becomes small.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は本発明のロードセルの構造を示す図で、同図(
a)はロードセルの平面図、同図(b)は正面図、同図
(c)は右側面図である。
Figure 1 is a diagram showing the structure of the load cell of the present invention.
Figure a) is a plan view of the load cell, Figure (b) is a front view, and Figure (c) is a right side view.

本ロードセルは起歪体10の一端を支持部材11に固定
した、他端を自由端にした構造である。起歪体10はセ
ラミック材からなり、互いに平行な上部ビーム10mと
下部ビーム10bがその両端を互いに連結部10c、1
0dで一体に形成した構造で、これら上部ビーム10a
、下部ビーム10b、連結部10e、10dで形成され
た矩形状の穴12の四隅部の上下部ビーム10@、10
bに円弧状の凹部を形成した起歪部10e、10f、1
0g、10hが設けられた構造である。ここで、起歪部
10eと1Ofの間隔及び起歪部10gと10hの間隔
は!、起歪部10e、10f’、10g、10hの厚み
り、起歪体10の幅すとする。起歪体10の起歪部10
e、10fの上面には歪ゲージA、B、C,D、E、F
、G。
This load cell has a structure in which one end of the strain body 10 is fixed to a support member 11 and the other end is a free end. The strain body 10 is made of a ceramic material, and has an upper beam 10m and a lower beam 10b that are parallel to each other, and their ends are connected to connecting parts 10c and 1.
These upper beams 10a are integrally formed at 0d.
, the upper and lower beams 10@, 10 at the four corners of the rectangular hole 12 formed by the lower beam 10b and the connecting parts 10e, 10d.
Strain generating parts 10e, 10f, 1 with arc-shaped recesses formed in b
This is a structure in which 0g and 10h are provided. Here, the distance between the strain-generating portions 10e and 1Of and the distance between the strain-generating portions 10g and 10h are! , the thickness of the strain-generating parts 10e, 10f', 10g, and 10h, and the width of the strain-generating body 10. Strain-generating portion 10 of strain-generating body 10
e, strain gauges A, B, C, D, E, F are on the top surface of 10f.
,G.

H,P、Q、R,Sが形成されている。この歪ゲージA
、B、C,D、E、F、G、H,P。
H, P, Q, R, and S are formed. This strain gauge A
, B, C, D, E, F, G, H, P.

よって形成する。この形成に先立つ起歪体の上面は充分
研摩するか又は非晶質のガラスコーティングを施し、歪
ゲージを形成した際、該歪ゲージにピンホールが発生し
たり厚さが不均一にならないようにする。歪ゲージP、
Q、R,Sは荷重検出用歪ゲージであり、起歪体10の
軸線に平行に配置している。歪ゲージA、B、G、Hは
ねじりモーメント検出用歪ゲージであり、起歪体10の
軸線に対して所定の角傾斜啓せて配置している。
Therefore, form. Prior to this formation, the upper surface of the strain-generating body is sufficiently polished or coated with amorphous glass to prevent pinholes from forming in the strain gauge or uneven thickness when the strain gauge is formed. do. strain gauge P,
Q, R, and S are load detection strain gauges, which are arranged parallel to the axis of the strain body 10. Strain gauges A, B, G, and H are strain gauges for detecting torsional moments, and are arranged at a predetermined angle with respect to the axis of the strain body 10.

歪ゲージC,Dは曲げモーメント検出用歪ゲージであり
、起歪体10の軸線に対して所定の角傾斜させて配置し
ている。歪ゲージE、Fはダミー抵抗であり、起歪体1
0の中央部分に軸線に対して直角に配置している。
Strain gauges C and D are strain gauges for detecting bending moments, and are arranged to be inclined at a predetermined angle with respect to the axis of the strain body 10. Strain gauges E and F are dummy resistors, and strain body 1
It is placed in the center of 0 at right angles to the axis.

歪ゲージ用材料はクローム(Cr)、コバルト少量の不
純物を含んだ鉄からなる歪ゲージ用材料を起歪体10の
上面に直接蒸着又はスパッタ法に1種又は2種以上と、
少量の不純物と、残部は鉄(Fe)からなる合金の歪ゲ
ージ用材料を構成する成分及び製造方法等は特開昭61
−15914に開示きれているものと同一であるのでそ
の詳細は省略する。
The strain gauge material is chromium (Cr), one or more strain gauge materials made of iron containing a small amount of cobalt impurity are deposited directly on the upper surface of the strain body 10 by vapor deposition or sputtering,
The ingredients and manufacturing method of an alloy strain gauge material consisting of a small amount of impurities and the remainder iron (Fe) are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1982.
15914, the details thereof will be omitted.

上記構成のロードセルにおいて、起歪体10の自由端に
荷重を作用きせると、起歪体10は第1図(b)の−点
鎖線に示すように変位し、起歪部10eに対応するゲー
ジ面に圧縮応力、起歪部10fに対応すするゲージ面に
引っ張応力が作用する。従って、この圧縮応力、引っ張
応力に応じた力が歪ゲージP、Q、R,Sに作用し、そ
の抵抗値が変化するので、第2図(i)に示すように歪
ゲージP、Q、R,Sをホイートストンブリッジに組み
込むことによって荷重のみを検出できる。
In the load cell configured as described above, when a load is applied to the free end of the strain-generating body 10, the strain-generating body 10 is displaced as shown by the dashed line in FIG. Compressive stress acts on the surface, and tensile stress acts on the gauge surface corresponding to the strain-generating portion 10f. Therefore, forces corresponding to the compressive stress and tensile stress act on the strain gauges P, Q, R, and S, and their resistance values change, so that the strain gauges P, Q, and By incorporating R and S into the Wheatstone bridge, only the load can be detected.

また、荷重の作用する点によって起歪体10に第1図(
@)、(C)の矢印に示すようなねじりモーメントが作
用し、このねじりモーメントにより起歪体10の起歪部
10e、10fに対応するゲージ面に応力が作用し、こ
の応力に応じた力が歪ゲージA、B、H,Gに作用し、
その抵抗値が変化する。よってそれらと第2図(b)に
示すホイートストンブリッジに組み合わせることによっ
てねじりモーメントのみを検知できる。また、起歪体1
0に曲げモーメントMが作用することにより、起歪体1
0は第1図(b)の破線に示すように変位し、この応力
に応じた力が歪ゲージC,Dに作用し、その抵抗値が変
化する。よってこれら第2図・(C)に示すようにホイ
ートストンブリッジに組み込むことによって曲げモーメ
ントを検出できる。
Also, depending on the point at which the load acts, the strain body 10 may be affected as shown in FIG.
A torsional moment as shown by the arrows @) and (C) acts, and this torsional moment causes stress to act on the gauge surface corresponding to the strain-generating parts 10e and 10f of the strain-generating body 10, and a force corresponding to this stress is generated. acts on strain gauges A, B, H, and G,
Its resistance value changes. Therefore, by combining these with the Wheatstone bridge shown in FIG. 2(b), only the torsional moment can be detected. In addition, the strain body 1
By the bending moment M acting on the strain body 1
0 is displaced as shown by the broken line in FIG. 1(b), a force corresponding to this stress acts on the strain gauges C and D, and their resistance values change. Therefore, the bending moment can be detected by incorporating it into the Wheatstone bridge as shown in FIG. 2 (C).

不純物と、残部は鉄からなる合金の歪ゲージ用材料を用
いた歪ゲージは比抵抗が大きいので、必要な出力を得る
ための歪ゲージの面積が小きくて済む、従って、第1図
(a)に示すように起歪体10の上面にのみ多数の歪ゲ
ージを形成することは充分可能である。このように上面
にのみ歪ゲージを形成するようにすることにより、歪ゲ
ージパターンの形成が容易で、且つ配線も容易となり、
生産性も向上する。
A strain gauge using an alloy strain gauge material consisting of impurities and the rest iron has a high specific resistance, so the area of the strain gauge is small to obtain the required output. ), it is quite possible to form a large number of strain gauges only on the upper surface of the strain-generating body 10. By forming the strain gauge only on the top surface in this way, it is easy to form the strain gauge pattern, and the wiring is also easy.
Productivity will also improve.

第3図は本発明の他のロードセルの構造を示す図で、同
図(1&)はロードセルの平面図、同図(b)は正面図
、同図(c)は右側面図、同図(d)は底面図である0
本ロードセルは第1図と同一のセラミック材からなる起
歪体10の上面と底面に第1図の歪ゲージ用材料と同じ
材料の歪ゲージA、B、C,D、E、F、G、H,P。
FIG. 3 is a diagram showing the structure of another load cell according to the present invention, where (1 &) is a plan view of the load cell, (b) is a front view, (c) is a right side view, and ( d) is the bottom view 0
This load cell has strain gauges A, B, C, D, E, F, G made of the same material as the strain gauge material shown in FIG. H,P.

Q、R,Sを形成したものである。同図において、歪ゲ
ージP、Q、R,Sは荷重検出用歪ゲージであり、歪ゲ
ージA、B、G、Hはねじりモーメント検出用歪ゲージ
、歪ゲージC,D、E、Fは曲げモーメント検出用歪ゲ
ージである。
It is formed by Q, R, and S. In the figure, strain gauges P, Q, R, and S are strain gauges for detecting loads, strain gauges A, B, G, and H are strain gauges for detecting torsional moments, and strain gauges C, D, E, and F are strain gauges for bending. This is a strain gauge for moment detection.

第4図(a)、(b)、(c)はそれぞれ荷重検出、ね
じりモーメント検出、曲げモーメント検出のためのブリ
ッジ構成を示す図である。歪ゲージP、Q、R,Sを第
3図(m)に示すブリッジに組むことにより荷重に応じ
た出力V。UTmが出力され、歪ゲージA、B、H,G
を同図(b)に示すように組むことによりねじりモーメ
ントに応じた出力V outhカ出力8 ft、H’l
−ジC#D#E。
FIGS. 4(a), 4(b), and 4(c) are diagrams showing bridge configurations for load detection, torsional moment detection, and bending moment detection, respectively. By assembling strain gauges P, Q, R, and S into the bridge shown in Fig. 3(m), the output V can be adjusted according to the load. UTm is output, strain gauges A, B, H, G
By assembling as shown in the same figure (b), the output V out according to the torsional moment is 8 ft, H'l
-DiC#D#E.

Fを同図(c)に示すように組むことにより曲げモーメ
ントに応じた出力V。。1が出力きれる。
By assembling F as shown in the same figure (c), output V can be obtained according to the bending moment. . 1 can be output.

なお、従来実用化きれているCu−Ni系やNI−CT
系合金或いは特殊用途のFe−Cr−Al系合金やpt
基合金等歪ゲージ用材料でも歪ゲージの膜厚をかなり薄
くすることによって、熱処理等を施さなくてもゲージ率
を向上きせることができるため、この歪ゲージを本発明
のロードセルの少なくとも起歪部がセラミック材からな
る起歪体に使用することも可能であるが、本発明のロー
ドセルに使用した10以上の高いゲージ率の合金によっ
る歪ゲージの場合は、更により良い効果を期待できる。
In addition, Cu-Ni system and NI-CT, which have not been put into practical use so far,
system alloy or special purpose Fe-Cr-Al system alloy or PT
Even with strain gauge materials such as base alloys, by making the film thickness of the strain gauge considerably thinner, the gauge factor can be improved without heat treatment. Although it is possible to use strain gauges made of ceramic materials, even better effects can be expected in the case of strain gauges made of alloys with a high gauge factor of 10 or more used in the load cell of the present invention.

また、ロードセルの形状は上記実施例に示す形状に限定
きれるものではなく、所謂シングルビーム型、剪断型、
コラム型部任意の形状のものでもよい。
In addition, the shape of the load cell is not limited to the shape shown in the above embodiments, and may be a so-called single beam type, shear type,
The column-shaped portion may have any shape.

起歪体に用いるセラミックは実施例ではアルミナセラミ
ックを示したが、その他室化珪素、ジルコニア等のセラ
ミックでもよい。
Although the ceramic used for the strain body is alumina ceramic in the embodiment, other ceramics such as silicon chamber, zirconia, etc. may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、少なくとも起歪部
がセラミック材からなる起歪体の少なくとも歪ゲージを
形成する部分の表面を研摩又は表面に非晶質のガラスコ
ーティングし、該研摩面又はガラスコーティング面にク
ローム、コバルト。
As explained above, according to the present invention, the surface of at least the portion forming the strain gauge of the strain-generating body whose strain-generating portion is made of a ceramic material is polished or the surface is coated with amorphous glass, and the polished surface or Chrome and cobalt on the glass coating surface.

タングステン、モリブデン、ニオブ及びタンタルのうち
1種又は2種以上と少量の不純物と、残部が鉄からなる
合金を直接蒸着又はスパッタ法によって歪ゲージとして
形成したもので下記のような優れた効果が得られる。
An alloy made of one or more of tungsten, molybdenum, niobium, and tantalum, a small amount of impurities, and the balance iron is formed as a strain gauge by direct vapor deposition or sputtering, and the following excellent effects can be obtained. It will be done.

(1)起歪体にセラミック材を用いたロードセルの特性
である、 ■ヒステリシスが季びく直線性が高い、■温度変化に伴
う出力の変動が小さい、■固有振動数が高い、 ■耐腐食性に優れる、 に加えて、この歪ゲージはゲージ率の高い歪ゲージであ
るので、起歪部の応力が小さくても通常以上の出力を、
得ることができ、更に許容応力範囲内まで起歪部の厚き
を増すことができるため、強度も十分で且つ加工が容易
になり、従来のアルミニュウム合金や高張力鋼などの金
属を起歪体にしたロードセルに比べ非常に特性の優れた
ロードセルを実用かすることができる。更に、起歪部の
厚きを増すことができるから、起歪体にセラミックを用
いたロードセルにおいて不可能であった低秤量のロード
セルにか可能となる。
(1) Characteristics of a load cell using ceramic material for the strain body: ■High linearity with no hysteresis; ■Small output fluctuations due to temperature changes; ■High natural frequency; ■Corrosion resistance. In addition, this strain gauge has a high gauge factor, so even if the stress in the strain-generating part is small, it can output more than normal.
Furthermore, since the thickness of the strain-generating part can be increased to within the allowable stress range, it has sufficient strength and is easy to process. It is possible to put into practical use a load cell with much superior characteristics compared to a load cell made using the same method. Furthermore, since the thickness of the strain-generating portion can be increased, it becomes possible to create a load cell with a low basis weight, which was not possible with a load cell using ceramic for the strain-generating body.

(2)起歪体の歪ゲージを形成する面を研摩して平滑に
するか又は非晶質のガラスコーティングを施すことによ
り、形成きれた歪ゲージがピンホールの無い薄膜抵抗体
となり、応力集中による断線や歪ゲージパターンの抵抗
値にバラツキが少なくなりロードセルの性能が向上する
(2) By polishing and smoothing the surface of the strain-generating body on which the strain gauge will be formed, or by applying an amorphous glass coating, the formed strain gauge becomes a thin-film resistor without pinholes, which concentrates stress. The performance of the load cell is improved by reducing wire breakage and variations in the resistance value of the strain gauge pattern.

(3)歪ゲージパターンの内部抵抗値が均一となり器差
に対する直線性、再現性、ヒステリシスの性能も向上す
る。
(3) The internal resistance value of the strain gauge pattern becomes uniform, and the linearity, reproducibility, and hysteresis performance against instrumental errors are also improved.

(4)比抵抗の高い材料からなる歪ゲージを用いるので
、歪ゲージ部の面積が少なくなるため、各歪ゲージを片
面に形成することができ、歪ゲージパターンの配置等が
容易となり、生産性が向上きれることができ、更に、起
歪体の幅も従来と同等若しくは細くすることができる、
高性能のロードセルを安価に提供できる。
(4) Since strain gauges made of materials with high specific resistance are used, the area of the strain gauge part is reduced, so each strain gauge can be formed on one side, making it easier to arrange the strain gauge pattern, increasing productivity. can be improved, and the width of the strain-generating body can also be made thinner or the same as before.
High performance load cells can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のロードセルの構造を示す図で、同・図
(a)はロードセルの平面図、同図(b)は正面図、同
図(c)は右側面図、第2図(a)、(b)、(c)は
それぞれ第1図のロードセルの橋重検出□、ねじりモー
メント検出9曲げモーメント検出のためのブリッジ構成
を示す図、第3図は本発明の他のロードセルの構造を示
す図で、同図(a)はロードセルの平面図、同図(b)
は正面図、同図(c)は右側面図、同図(d)は底面図
、第4図(a)、(b)、(c)はそれぞれ第゛3図の
ロードセルの荷重検出、ねじりモーメント検出2曲げモ
ーメント検出のためのブリッジ構成を示す図、第5図は
圧縮・引張歪ゲージの組合例を示す図、第6図はロード
セルの概略構造“を水筆図である。 (a) わj”’Jt−メンF羽しt#Iην・/ン(b) 一+j”i−メントネli’tjl17リノン。 (C) 第2図 本穿朗のローF(ル禰遣 第1 図 tb) (a) bLIJt−メl)4賞を−1すソ/ CC) 第4図
Fig. 1 shows the structure of the load cell of the present invention, in which Fig. 1(a) is a plan view of the load cell, Fig. 1(b) is a front view, Fig. 1(c) is a right side view, and Fig. 2(a) is a plan view of the load cell. a), (b), and (c) are diagrams showing the bridge configuration for detecting the bridge weight and torsion moment detection 9 and bending moment of the load cell in Figure 1, respectively, and Figure 3 is a diagram showing the bridge configuration for detecting the bending moment of the load cell of the other load cell of the present invention. The diagrams show the structure. Figure (a) is a plan view of the load cell, Figure (b) is a plan view of the load cell.
is a front view, (c) is a right side view, (d) is a bottom view, and Figures 4 (a), (b), and (c) are load detection and torsion of the load cell in Figure 3, respectively. Moment Detection 2 A diagram showing a bridge configuration for detecting a bending moment, Figure 5 is a diagram showing an example of a combination of compressive and tensile strain gauges, and Figure 6 is a watercolor drawing of the schematic structure of a load cell. j"'Jt-men F feathers t#Iην・/n (b) 1+j"i-mentoneli'tjl17 rinon. (C) Figure 2 Honkuro's low F (Le Nechiro 1st Figure tb) (a) bLIJt-Mel) 4 prizes -1 So/CC) Figure 4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも起歪部がセラミック材からなる起歪体
を具備するロードセルにおいて、 前記起歪体の少なくとも歪ゲージを形成する部分の表面
を研摩又は表面に非晶質のガラスコーティングを施し、 該研摩面又はガラスコーティング面にクローム、コバル
ト,タングステン、モリブデン,ニオブ及びタンタルの
うち1種又は2種以上と、少量の不純物と、残部が鉄と
からなる合金を直接蒸着又はスパッタ法によって歪ゲー
ジとして形成したことを特徴とするロードセル。
(1) In a load cell including a strain-generating body in which at least the strain-generating portion is made of a ceramic material, the surface of at least the portion forming the strain gauge of the strain-generating body is polished or coated with amorphous glass, and An alloy consisting of one or more of chromium, cobalt, tungsten, molybdenum, niobium, and tantalum, a small amount of impurities, and the balance iron is applied to the polished surface or glass coating surface by direct vapor deposition or sputtering as a strain gauge. A load cell characterized by the following:
(2)前記起歪部の歪ゲージを形成する少なくとも上面
又は下面に荷重検出用歪ゲージと共に、ねじりモーメン
ト検出用歪ゲージ及び曲げモーメント検出用歪ゲージを
形成したことを特徴とする請求項(1)記載のロードセ
ル。
(2) Claim (1) characterized in that a strain gauge for detecting a torsional moment and a strain gauge for detecting a bending moment are formed on at least the upper surface or the lower surface of the strain-generating portion forming a strain gauge, together with a strain gauge for detecting a load. ) Load cell listed.
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