JPH0559266U - Load cell - Google Patents

Load cell

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JPH0559266U
JPH0559266U JP253692U JP253692U JPH0559266U JP H0559266 U JPH0559266 U JP H0559266U JP 253692 U JP253692 U JP 253692U JP 253692 U JP253692 U JP 253692U JP H0559266 U JPH0559266 U JP H0559266U
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ストレインゲージと出力温度補償用抵抗の過
渡温度特性を一致させるようにして周囲環境の急激な温
度変化に対し、高精度で安定したロードセルを容易に実
現する。 【構成】 ロードセル本体1と出力温度補償部5との間
に熱的絶縁物6を挿入し、その絶縁物の厚み並びに材質
を変更することにより、出力温度補償用抵抗4とストレ
インゲージ2の過渡温度に対する応答特性がほぼ等しく
なるように形成した。
(57) [Abstract] [Purpose] The strain gauge and the resistance for output temperature compensation are made to match the transient temperature characteristics to easily realize a highly accurate and stable load cell against sudden temperature changes in the surrounding environment. [Structure] By inserting a thermal insulator 6 between the load cell body 1 and the output temperature compensating section 5 and changing the thickness and material of the insulator, the transient of the output temperature compensating resistor 4 and the strain gauge 2 is changed. It was formed so that the response characteristics with respect to temperature were almost equal.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この考案は、温度特性の補正を行なうロードセルに関する。 The present invention relates to a load cell that corrects temperature characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

従来のストレインゲージ式ロードセルとして図6に示すような構成のものがあ る。同図において1は、アルミニューム材等によるロードセル本体、2はストレ インゲージ、3は起歪部、4は出力温度補償用抵抗、5は出力温度補償部、7は 負荷可動部、8は固定部である。ロードセル本体1は、角形ロバーバル形状で、 上下に各2ケ所ずつ4ケ所の起歪部3を形成し、その各起歪部にストレインゲー ジ2が貼付されており、荷重を検知して電気信号に変換して取出すようになって いる。また、出力温度補償用抵抗4は、実開昭56−144332にも開示され ているように、ロードセル本体1の厚肉部に設置され、ロードセルの温度変化に 対して出力が変動するのを補正している。 As a conventional strain gauge type load cell, there is one having a structure as shown in FIG. In the figure, 1 is a load cell body made of aluminum or the like, 2 is a strain gauge, 3 is a strain generating part, 4 is an output temperature compensating resistor, 5 is an output temperature compensating part, 7 is a load moving part, and 8 is a fixed part. Is. The load cell body 1 has a rectangular Roberval shape, and has four strain-generating portions 3 at the upper and lower portions, and strain gauges 2 are attached to the respective strain-generating portions. It is designed to be converted into and taken out. Further, the output temperature compensating resistor 4 is installed in the thick portion of the load cell body 1 as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-144332, and corrects the output variation due to the temperature change of the load cell. is doing.

【0003】 通常、このような従来のロードセルは、温度が上がればロードセルの金属材質 の特性上、その出力はプラスへ移動する。そこでロードセルブリッジ回路の励磁 電圧側に温度上昇に伴いその抵抗値がプラスとなる補償用抵抗を設け、ロードセ ルの設置周囲温度がプラス側へ移動すればロードセルブリッジへ印加する励磁電 圧が下がるように回路を構成し、上記ロードセルの温度に対する出力値の変動を 相殺して所望の性能となるよう補正している。 そして高精度にロードセル出力 を補正するためには補償用抵抗はストレインゲージと温度に対して同一の挙動を 示す必要があり、そのため同一場所に設置するのが最適であるが、ストレインゲ ージを接着している起歪部は非常に薄く補償用抵抗を取付けると基本的な荷重検 出に支障をきたしロードセルの性能を満足に発揮できない。それ故薄肉起歪部に は補償用抵抗を設置しない構造となっている。実公昭62-17693では、上記のこと を考慮して起歪部に近い中央の剛体部に出力温度補償用抵抗を設けることにより ストレインゲージ部の温度との間に大きな差が出ることはないとされている。Usually, in such a conventional load cell, when the temperature rises, the output thereof shifts to the plus side due to the characteristics of the metal material of the load cell. Therefore, a compensating resistor is provided on the excitation voltage side of the load cell bridge circuit, whose resistance value becomes positive as the temperature rises, and if the ambient temperature around the load cell moves to the positive side, the excitation voltage applied to the load cell bridge will decrease. The circuit is configured in order to cancel the fluctuation of the output value with respect to the temperature of the load cell and correct it to obtain the desired performance. In order to correct the load cell output with high accuracy, the compensating resistor must behave the same with respect to the strain gauge and temperature, so it is optimal to install it in the same place, but the strain gauge is If the strained portion that is bonded is very thin and a compensating resistor is attached, basic load detection will be hindered and the load cell performance will not be fully exhibited. Therefore, the structure is such that no compensation resistor is installed in the thin-walled strain element. Considering the above, in Japanese Utility Model Publication No. 62-17693, there is no significant difference between the temperature of the strain gauge part and the output temperature compensating resistor provided in the rigid part in the center near the strain generating part. Has been done.

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

近年、高精度のロードセルが要望され、上記従来のロードセルの構造ではスト レインゲージが設置されている起歪部は薄く、温度補償用抵抗が設置されている 部分は厚肉部であるため両部間には熱容量的に差があり、たとえ両部間が比較的 接近していたとしても周囲温度が過渡的に変化したとき、それぞれの熱に対する 応答差が出力誤差となって正確な計量を行なうことが難しくなってきた。また、 出力温度補償部とロードセル本体とは、単に接着剤等により固着されているのみ で、周囲の過渡的な温度変化に対しては何の配慮もされていなかった。 In recent years, there has been a demand for high-precision load cells. In the conventional load cell structure described above, the strain gauge part where the strain gauge is installed is thin, and the part where the temperature compensation resistor is installed is a thick part There is a difference in heat capacity between them, and even if both parts are relatively close to each other, when the ambient temperature changes transiently, the difference in response to each heat causes an output error and accurate measurement is performed. Things are getting harder. Further, the output temperature compensator and the load cell body were simply fixed to each other with an adhesive or the like, and no consideration was given to transient temperature changes in the surroundings.

【0005】 ストレインゲージ式のロ−ドセルでは、従来出力温度特性の補償は定常温度状 態における補償のみを行っていたが、本考案は、出力温度補償用抵抗の過渡温度 特性がその設置のし方によりコントロールできることに着目し、ストレインゲー ジの過渡温度特性と出力温度補償用抵抗の特性との差を無くすることによって、 周囲温度が過渡的に変化したときでも適正な出力補正を行なうことにより,高精 度で安定したロ−ドセルを提供しようとするものである。In the strain gauge type load cell, the output temperature characteristic is conventionally compensated only in the steady temperature state, but in the present invention, the transient temperature characteristic of the output temperature compensating resistor is set. Focusing on the fact that it can be controlled by one side, by eliminating the difference between the transient temperature characteristic of the strain gauge and the characteristic of the output temperature compensation resistor, it is possible to perform appropriate output correction even when the ambient temperature changes transiently. The goal is to provide a highly accurate and stable load cell.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

この考案は、ストレインゲージ式ロードセルにおいて、ロードセル本体と出力 温度補償用抵抗の設置部との間に挿入した熱的絶縁物の厚み並びに材質を変更す ることにより、出力温度補償用抵抗とストレインゲージの過渡温度に対する応答 特性がほぼ等しくなるように形成していることを特徴とする。 This invention is a strain gauge type load cell, in which the resistance and strain gauge for output temperature compensation are changed by changing the thickness and material of the thermal insulator inserted between the load cell body and the installation portion of the resistance for output temperature compensation. It is characterized in that the response characteristics to the transient temperature of are formed to be almost equal.

【0007】[0007]

【作用】[Action]

出力温度補償用抵抗とロードセル厚肉部との間に挿入する熱的絶縁物の厚みお よび材質を選択することにより、ストレインゲージの過渡温度特性と出力温度補 償用抵抗の過渡温度特性とを一致させることができ、周囲環境の急激な温度変化 に対し安定なロードセルを実現できる。 By selecting the thickness and material of the thermal insulator to be inserted between the output temperature compensation resistor and the thick portion of the load cell, the transient temperature characteristic of the strain gauge and the transient temperature characteristic of the output temperature compensation resistor can be adjusted. They can be matched, and a stable load cell can be realized even when the ambient temperature changes rapidly.

【0008】[0008]

【実施例】【Example】

第1実施例を図1および図4に示す。図1において、この考案のロードセルは 、前述の図6で説明したロードセルと大部分が同じ構成であり、ロードセル本体 1、ストレインゲージ2、起歪部3、出力温度補償用抵抗4、出力温度補償部5 、負荷可動部7、固定部8は従来例と同じである。異なる点は、出力温度補償部 とロードセル本体との間に熱的絶縁物6を挿入し、その絶縁物の厚さおよび材質 を選択してストレインゲージ2の過渡温度特性と出力温度補償用抵抗4の過渡温 度特性を一致させている点である。図4は上記の回路図であり、4ケのストレイ ンゲージ2によってブリッジ回路を形成し、入力側に出力温度補償用抵抗4を接 続し、入力端子9に励磁電圧を通電することにより出力端子10よりロードセルに 負荷された荷重に相当する電圧を出力するように構成されている。 The first embodiment is shown in FIGS. 1 and 4. In FIG. 1, the load cell of the present invention has almost the same configuration as the load cell described in FIG. 6 described above, and includes a load cell body 1, a strain gauge 2, a strain-flexing portion 3, an output temperature compensation resistor 4, and an output temperature compensation. The part 5, the load movable part 7, and the fixed part 8 are the same as in the conventional example. The difference is that a thermal insulator 6 is inserted between the output temperature compensator and the load cell body, and the thickness and material of the insulator are selected to select the transient temperature characteristics of the strain gauge 2 and the output temperature compensating resistor 4. This is because the transient temperature characteristics of are matched. Fig. 4 is the circuit diagram above. A bridge circuit is formed by four strain gauges 2, an output temperature compensation resistor 4 is connected to the input side, and an exciting voltage is applied to the input terminal 9 to output the output terminal. It is configured to output a voltage corresponding to the load applied to the load cell from 10.

【0009】 第2実施例を図2に示す。この実施例の第1実施例と異なる点は、第1実施例 では出力温度補償部5を負荷可動部7と反対側の固定部8に近い厚肉部に設けた が、第2実施例では起歪部3の中間に位置する厚肉部に設けている点であり、こ の他は同じである。図1と同等部分は同一図面符号で示してある。また、回路も 図4と同じである。A second embodiment is shown in FIG. The difference between this embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, the output temperature compensator 5 is provided in the thick portion near the fixed portion 8 on the opposite side of the load movable portion 7, but in the second embodiment. This is the same as the other points except that it is provided in a thick portion located in the middle of the strain-flexing portion 3. The same parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. The circuit is also the same as in FIG.

【0010】 第3実施例を図3に示す。この実施例の第1実施例と異なる点は、第1実施例 では出力温度補償部5を、固定部8に近い厚肉部の中で起歪部3を含む穴と直角 な面に設けたが、第3実施例では起歪部3を含む穴の中で固定部8側の面に設け ている点であり、この他は同じである。図1と同等部分は同一図面符号で示して ある。また、回路も図4と同じである。A third embodiment is shown in FIG. The difference between this embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, the output temperature compensator 5 is provided on a surface perpendicular to the hole including the strain-flexing part 3 in the thick part near the fixing part 8. However, in the third embodiment, it is provided on the surface of the fixing portion 8 side in the hole including the strain-flexing portion 3, and the other points are the same. The same parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. The circuit is also the same as in FIG.

【0011】 上記各実施例において、出力温度補償用抵抗4が設置されるロードセル本体1 側は厚肉部となっており、熱容量的には温まりにくく冷めにくいという特性を持 つ。一方、出力温度補償部5は、薄い金属板上に設置されているため熱容量は小 さい。故に図1〜図3において、熱的絶縁物6がなく両者を接して配置したとき は、出力温度補償用抵抗4は熱容量的に厚肉部の影響を受け温度に対して鈍感と なり、逆に両者の間に空間を設ける等の処置で遠ざけて配置したときは、温度に 対して敏感になるという特性を持つ。そこで周囲温度が過渡的に上昇した場合を 考えると、ストレインゲージ2そのものの出力はプラス側へ増えようとするが、 ブリッジ回路両側に挿入した出力温度補償用抵抗4により、逆方向に抑えようと する。このとき、上記出力温度補償部5とロードセル本体1の厚肉部との位置関 係によって熱伝達特性が違ってくるため、出力温度補償用抵抗4の過渡温度特性 が微妙に変化し、両者の位置関係によって、補償不足、過補償が起ることが実験 でわかった。In each of the above-described embodiments, the load cell body 1 side on which the output temperature compensating resistor 4 is installed has a thick portion, and has a characteristic that it is hard to heat and cool in terms of heat capacity. On the other hand, the output temperature compensator 5 has a small heat capacity because it is installed on a thin metal plate. Therefore, in FIGS. 1 to 3, when there is no thermal insulator 6 and they are placed in contact with each other, the output temperature compensating resistor 4 becomes insensitive to temperature due to the influence of the thick portion in terms of heat capacity. When placed away from each other by, for example, providing a space between them, it has the property of becoming sensitive to temperature. Considering the case where the ambient temperature rises transiently, the output of the strain gauge 2 itself tries to increase to the positive side, but the output temperature compensating resistor 4 inserted on both sides of the bridge circuit tries to suppress it in the opposite direction. To do. At this time, since the heat transfer characteristics differ depending on the positional relationship between the output temperature compensating section 5 and the thick portion of the load cell main body 1, the transient temperature characteristic of the output temperature compensating resistor 4 slightly changes and both of them change. Experiments have shown that insufficient or over-compensation occurs depending on the positional relationship.

【0012】 上記実験結果を図5に示す。(a)は出力温度補償部5とロードセル本体1と を接して配置したときの特性図であり、ストレインゲージ2そのものの出力は上 から二つ目のグラフに示すようにプラス側へ増えようとする。一方出力温度補償 用抵抗4によるブリッジ回路への印加電圧は上から三つ目のグラフに示すように マイナス側へ増えようとするが、上述したように温まりにくいロードセル厚肉部 の熱容量のため温度変化に対する応答が遅れる。従って、ロードセルの出力は下 端のグラフに示すようにプラス側にピークを持つ過補償の過渡温度特性となる。 (b)は出力温度補償部5とロードセル本体1とを離して配置したときの特性図 であり、出力温度補償用抵抗が温度に対して敏感に反応するため、出力温度補償 用抵抗4によるブリッジ回路への印加電圧は急速にマイナス側へ増える。従って 、ロードセルの出力はマイナス側にピークを持つ補償不足の過渡温度特性となる 。(c)は出力温度補償部5とロードセル本体1との間に熱的絶縁物6を挿入し たときの特性図であり、出力温度補償用抵抗4によるブリッジ回路への印加電圧 は、熱的絶縁物6の影響でストレインゲージ2そのものの出力とほぼ逆相似に近 いようにマイナス側へ増えようとする。従って、ロードセルの出力は良好な過渡 温度特性となる。この熱的絶縁物6は例えば0.4mm〜0.6mm程度の厚み を持った両面テープを接着すればよいので極めて簡単である。The results of the above experiment are shown in FIG. (A) is a characteristic diagram when the output temperature compensator 5 and the load cell body 1 are arranged in contact with each other, and the output of the strain gauge 2 itself is increased to the positive side as shown in the second graph from the top. To do. On the other hand, the voltage applied to the bridge circuit by the output temperature compensating resistor 4 tends to increase to the negative side as shown in the third graph from the top, but as mentioned above, it is difficult to warm up due to the heat capacity of the thick portion of the load cell. Response to changes is delayed. Therefore, the output of the load cell has an overcompensated transient temperature characteristic with a peak on the positive side, as shown in the lower graph. (B) is a characteristic diagram when the output temperature compensating section 5 and the load cell body 1 are arranged apart from each other. Since the output temperature compensating resistor reacts sensitively to temperature, the bridge by the output temperature compensating resistor 4 is shown. The voltage applied to the circuit rapidly increases to the negative side. Therefore, the output of the load cell has a transient temperature characteristic with a peak on the negative side and insufficient compensation. (C) is a characteristic diagram when the thermal insulator 6 is inserted between the output temperature compensating section 5 and the load cell body 1, and the voltage applied to the bridge circuit by the output temperature compensating resistor 4 is thermal. Due to the influence of the insulator 6, the strain gauge 2 tries to increase to the minus side so as to be close to the output of the strain gauge 2 itself. Therefore, the output of the load cell has a good transient temperature characteristic. This thermal insulator 6 is extremely simple because a double-sided tape having a thickness of, for example, about 0.4 mm to 0.6 mm may be bonded.

【0013】[0013]

【考案の効果】[Effect of the device]

この考案によれば、出力温度補償用抵抗とロードセル本体の厚肉ブロック部と の間に熱的絶縁物を挿入し、その厚み並びに材質を変化させることにより、スト レインゲージと出力温度補償用抵抗の過渡温度特性をほぼ等しくすることができ るので周囲環境の急激な温度変化に対し高精度で安定したロードセルを容易に実 現できる効果がある。 According to this invention, by inserting a thermal insulator between the output temperature compensating resistor and the thick block portion of the load cell body and changing the thickness and the material, the strain gauge and the output temperature compensating resistor can be changed. Since the transient temperature characteristics of can be made almost equal, there is an effect that a highly accurate and stable load cell can be easily realized against a sudden temperature change of the surrounding environment.

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

【図1】この考案の第1実施例によるロードセルの正面
図及び側面図である。
FIG. 1 is a front view and a side view of a load cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この考案の第2実施例によるロードセルの正面
図及び側面図である。
FIG. 2 is a front view and a side view of a load cell according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この考案の第3実施例によるロードセルの正面
図とA−A断面図である。
FIG. 3 is a front view and an AA sectional view of a load cell according to a third embodiment of the present invention.

【図4】この考案の第1〜第3実施例における回路図で
ある。
FIG. 4 is a circuit diagram of the first to third embodiments of the present invention.

【図5】この考案の効果を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the effect of this invention.

【図6】従来のロードセルの正面図及び側面図である。FIG. 6 is a front view and a side view of a conventional load cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロードセル本体 2 ストレインゲージ 3 ロードセルの起歪部 4 出力温度補償用抵抗 5 出力温度補償部 6 熱的絶縁物 7 ロードセルの負荷可動部 8 ロードセルの固定部 9 ブリッジ回路の入力端子 10 ブリッジ回路の出力端子 1 Load cell main body 2 Strain gauge 3 Load cell strain element 4 Output temperature compensation resistor 5 Output temperature compensation part 6 Thermal insulator 7 Load cell load movable part 8 Load cell fixed part 9 Bridge circuit input terminal 10 Bridge circuit output Terminal

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 ロードセル本体と出力温度補償用抵抗の
設置部との間に挿入した熱的絶縁物の厚み並びに材質を
変更することにより、出力温度補償用抵抗とストレイン
ゲージ貼付部の過渡温度に対する応答特性がほぼ等しく
なるように形成したことを特徴とするストレインゲージ
式ロードセル。
1. The transient temperature of the output temperature compensating resistor and the strain gauge pasting part is changed by changing the thickness and material of the thermal insulator inserted between the load cell body and the installation part of the output temperature compensating resistor. A strain gauge type load cell characterized by being formed so that the response characteristics are substantially equal.
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