JPH06103213B2 - 歪ゲ−ジ式ロ−ドセル - Google Patents
歪ゲ−ジ式ロ−ドセルInfo
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- JPH06103213B2 JPH06103213B2 JP62154962A JP15496287A JPH06103213B2 JP H06103213 B2 JPH06103213 B2 JP H06103213B2 JP 62154962 A JP62154962 A JP 62154962A JP 15496287 A JP15496287 A JP 15496287A JP H06103213 B2 JPH06103213 B2 JP H06103213B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は起歪体の主軸方向又はねじり方向又は該両方向
の偏荷重による出力誤差を補正した歪ゲージ式ロードセ
ルに関する。
の偏荷重による出力誤差を補正した歪ゲージ式ロードセ
ルに関する。
従来、上下ビーム型の起歪体の起歪部に貼付けられると
共にホイートストンブリッジに組み込まれた複数の歪ゲ
ージを具備する歪ゲージ式ロードセルの偏荷重による出
力誤差を補正する方法としては、下記の方法がある。
共にホイートストンブリッジに組み込まれた複数の歪ゲ
ージを具備する歪ゲージ式ロードセルの偏荷重による出
力誤差を補正する方法としては、下記の方法がある。
上下ビームの起歪部の一部を取り去り起歪部の断面形
状を変えて偏荷重に対して不感になるようにする。
状を変えて偏荷重に対して不感になるようにする。
また、歪ゲージを予め傾ける等して補正可能な出力応
答を発生し得る様にし、補償手段として抵抗器をブリッ
シジ回路上に付加する方法がある。
答を発生し得る様にし、補償手段として抵抗器をブリッ
シジ回路上に付加する方法がある。
しかしながら上記及びの方法はいずれも下記のよう
な欠点があった。
な欠点があった。
について、 ａ）上下ビームの起歪部を削り取って行くため設計通り
の出力が得られず、個々のロードセルの出力のバラツが
大きくなる。
の出力が得られず、個々のロードセルの出力のバラツが
大きくなる。
ｂ）起歪部を削り取って行くため起歪体の強度が弱くな
る。
る。
ｃ）メカニカル的シンメトリーを崩しているため、ねじ
り程度が一定にならず皿の四隅のストッパークリアラン
スが一定にならない。
り程度が一定にならず皿の四隅のストッパークリアラン
スが一定にならない。
ｄ）ロードセルの製造を無人化工程しにくい。
ｅ）零点が大幅にずれる。
ｆ）何回も繰り返し調整確認する必要がある。
について、 ａ）所定の抵抗値が得にくく補正精度が粗くなる。
ｂ）ロードセルの製造を無人化工程しにくい。
ｃ）零点が大幅にずれる。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点
を除去し、起歪体の主軸方向の偏荷重又はねじれ方向の
偏荷重又はその両方の偏荷重による出力誤差を容易に補
正することができる歪ゲージ式ロードセルを提供するこ
とにある。
を除去し、起歪体の主軸方向の偏荷重又はねじれ方向の
偏荷重又はその両方の偏荷重による出力誤差を容易に補
正することができる歪ゲージ式ロードセルを提供するこ
とにある。
上記問題点を解決するため本発明は、起歪体の所定位置
に貼付けられると共にホイートストンブリッジに組み込
まれた複数の歪ゲージの前記起歪体主軸方向に折り返し
往復するパターンを設け、該パターンの任意部分に該パ
ターンが数個所にわたり短絡或いは該短絡を切離すこと
によって抵抗値を必要量変える抵抗値調整個所を設け、
予め測定された起歪体の主軸方向の偏荷重の誤差に応じ
て選択された所定の歪ゲージの抵抗値を必要量変えるこ
とによって偏荷重の誤差を補正して歪ゲージ式ロードセ
ルを構成した。
に貼付けられると共にホイートストンブリッジに組み込
まれた複数の歪ゲージの前記起歪体主軸方向に折り返し
往復するパターンを設け、該パターンの任意部分に該パ
ターンが数個所にわたり短絡或いは該短絡を切離すこと
によって抵抗値を必要量変える抵抗値調整個所を設け、
予め測定された起歪体の主軸方向の偏荷重の誤差に応じ
て選択された所定の歪ゲージの抵抗値を必要量変えるこ
とによって偏荷重の誤差を補正して歪ゲージ式ロードセ
ルを構成した。
また、起歪体の所定位置に貼付けられると共にホイート
ストンブリッジに組み込まれた複数の歪ゲージの起歪体
主軸方向に折り返し往復するパターンと主軸に対してあ
る角度を持って折り返し往復するパターンを設け、該パ
ターンの任意部分に該パターンが数個所にわたり短絡或
いは該短絡を切離すことによって抵抗値を必要量変える
抵抗値調整個所を設け、主軸方向の偏荷重の誤差の補正
に対しては予め測定された起歪体の主軸方向の誤差に応
じて、ねじれ方向の偏荷重の誤差の補正に対しては予め
測定された起歪体のねじれ方向の誤差に応じて、主軸方
向及びねじれ方向の偏荷重の補正に対しては予め測定さ
れた起歪体の主軸方向とねじれ方向の誤差に応じて選択
される所定のパターン部分の抵抗値を必要量変えること
によって偏荷重の誤差を補正して歪ゲージ式ロードセル
を構成した。
ストンブリッジに組み込まれた複数の歪ゲージの起歪体
主軸方向に折り返し往復するパターンと主軸に対してあ
る角度を持って折り返し往復するパターンを設け、該パ
ターンの任意部分に該パターンが数個所にわたり短絡或
いは該短絡を切離すことによって抵抗値を必要量変える
抵抗値調整個所を設け、主軸方向の偏荷重の誤差の補正
に対しては予め測定された起歪体の主軸方向の誤差に応
じて、ねじれ方向の偏荷重の誤差の補正に対しては予め
測定された起歪体のねじれ方向の誤差に応じて、主軸方
向及びねじれ方向の偏荷重の補正に対しては予め測定さ
れた起歪体の主軸方向とねじれ方向の誤差に応じて選択
される所定のパターン部分の抵抗値を必要量変えること
によって偏荷重の誤差を補正して歪ゲージ式ロードセル
を構成した。
歪ゲージ式ロードセルを上記の如く構成することによ
り、所定の歪ゲージのパターンの必要個所に設けられた
抵抗値調整個所を切断し、抵抗値を変えることによって
主軸方向の偏荷重又はねじれ方向の偏荷重又はその両方
をも容易にしかも予め１回の偏荷重の誤差測定をするだ
けで高精度に偏荷重の補正が行な得る。
り、所定の歪ゲージのパターンの必要個所に設けられた
抵抗値調整個所を切断し、抵抗値を変えることによって
主軸方向の偏荷重又はねじれ方向の偏荷重又はその両方
をも容易にしかも予め１回の偏荷重の誤差測定をするだ
けで高精度に偏荷重の補正が行な得る。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明の第１の実施例である歪ゲージ式ロー
ドセルに用いる歪ゲージＺの形状を示す図である。歪ゲ
ージは図示するように、起歪体の起歪部を貼り付けた際
主軸方向に折り返し往復するパターン104が形成され、
該パターン104の任意部分にパターンを短絡し、切離す
ことによって端子101と端子102と間の抵抗値を必要量変
える抵抗値調整個所103が設けられている。即ち抵抗値
調整個所103を切り離すことにより、端子101と端子102
との間の抵抗値が増加する。上記構成の歪ゲージＺを用
いた歪ゲージ式ロードセルを説明する。
ドセルに用いる歪ゲージＺの形状を示す図である。歪ゲ
ージは図示するように、起歪体の起歪部を貼り付けた際
主軸方向に折り返し往復するパターン104が形成され、
該パターン104の任意部分にパターンを短絡し、切離す
ことによって端子101と端子102と間の抵抗値を必要量変
える抵抗値調整個所103が設けられている。即ち抵抗値
調整個所103を切り離すことにより、端子101と端子102
との間の抵抗値が増加する。上記構成の歪ゲージＺを用
いた歪ゲージ式ロードセルを説明する。
上記形状の歪ゲージZA，ZB，ZC，ZDを第３図に示すよう
に上下ビームB1，B2を具備する起歪体10の起歪部に貼り
付けてロードセルを構成している。
に上下ビームB1，B2を具備する起歪体10の起歪部に貼り
付けてロードセルを構成している。
なお、第３図において、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面
図、（ｃ）は底面図である。
図、（ｃ）は底面図である。
第11図（ａ），（ｂ）に示す上下にビームB1，B2を有す
る起歪体10の起歪部に歪ゲージZA，ZB，ZC，ZDを貼り付
けた構造の所謂ダブルビーム型のロードセルは、第12図
に示すようにホイートストンブリッジに組んで出力を取
り出すために、原理的には仮に起歪体10に曲げモーメン
トやねじりモーメントが働いた場合においても、これら
が歪ゲージに与える変化を相殺するから、曲げモーメン
トやねじりモーメントに不感なロードセルとなってい
る。なお、第12図において、１は増幅器、２はA/D変換
器、３はCPUである。
る起歪体10の起歪部に歪ゲージZA，ZB，ZC，ZDを貼り付
けた構造の所謂ダブルビーム型のロードセルは、第12図
に示すようにホイートストンブリッジに組んで出力を取
り出すために、原理的には仮に起歪体10に曲げモーメン
トやねじりモーメントが働いた場合においても、これら
が歪ゲージに与える変化を相殺するから、曲げモーメン
トやねじりモーメントに不感なロードセルとなってい
る。なお、第12図において、１は増幅器、２はA/D変換
器、３はCPUである。
しかしながら実際には起歪体10の加工にバラツキが生じ
たり、その他歪ゲージの感度バラツキや歪ゲージの非対
象等から無視できない誤差が生じる。そこで、従来より
上記又はに示すような四隅調整方法が実施されてい
るが、いずれも上記のような欠点を有している。以下本
発明の実施例を説明する。
たり、その他歪ゲージの感度バラツキや歪ゲージの非対
象等から無視できない誤差が生じる。そこで、従来より
上記又はに示すような四隅調整方法が実施されてい
るが、いずれも上記のような欠点を有している。以下本
発明の実施例を説明する。
先ず、一般的に知られている内容としてロードセルの結
線に利用されるホイートストンブリッジの隣り合う辺の
等量の変化は、相殺される性質がある。ロードセルの出
力をVOUT、入力をVINとし、ゲージZA，ZB，ZC，ZDのそ
れぞれの抵抗値をRA，RB，RC，RDとすると、第12図の回
路では、 VOUT＝VP−VQ ＝VIN｛RD／（RA＋RD）−RC／（RB＋RC）｝ （１） となる。
線に利用されるホイートストンブリッジの隣り合う辺の
等量の変化は、相殺される性質がある。ロードセルの出
力をVOUT、入力をVINとし、ゲージZA，ZB，ZC，ZDのそ
れぞれの抵抗値をRA，RB，RC，RDとすると、第12図の回
路では、 VOUT＝VP−VQ ＝VIN｛RD／（RA＋RD）−RC／（RB＋RC）｝ （１） となる。
今仮に個々の歪ゲージZA，ZB，ZC，ZDの抵抗値が全てＲ
の値から、歪ゲージZA，ZBの抵抗値がΔＲの変化をした
とすると、 VOUT＝VIN｛R/（2RA＋ΔＲ）−R/（2R＋ΔＲ）｝ ＝０ となって、歪ゲージZA，ZBの抵抗値がＲの時と出力は変
わらない。また、歪ゲージZB，ZCの抵抗値がΔＲの変化
をしたとすると、 VOUT＝VIN｛R/2R−（Ｒ＋ΔＲ）／（2R＋２ΔＲ）｝ ＝VIN｛1/2−1/2｝ ＝０ となって、隣り合う辺の変化は相殺されることが証明さ
れる。
の値から、歪ゲージZA，ZBの抵抗値がΔＲの変化をした
とすると、 VOUT＝VIN｛R/（2RA＋ΔＲ）−R/（2R＋ΔＲ）｝ ＝０ となって、歪ゲージZA，ZBの抵抗値がＲの時と出力は変
わらない。また、歪ゲージZB，ZCの抵抗値がΔＲの変化
をしたとすると、 VOUT＝VIN｛R/2R−（Ｒ＋ΔＲ）／（2R＋２ΔＲ）｝ ＝VIN｛1/2−1/2｝ ＝０ となって、隣り合う辺の変化は相殺されることが証明さ
れる。
今ここで、起歪体の主軸方向のモーメント即ちロードセ
ルの曲げモーメントが増す方向を正の偏荷重の方向とす
ると、第11図（ａ）のｘ方向の正の偏荷重に対して出力
が減少する固有の誤差特性を有するロードセルがあった
とする。この場合、第１図に示す歪ゲージを第３図に示
すように起歪体10の起歪部に貼り付け、第６図に示すよ
うに配線した場合、第５図（ａ）の計量皿11のｍ点にお
ける出力をVM、０点における出力をV0とすると、補正前
は第６図に示すようにVM＜V0と表わせる。歪ゲージZ
B（歪ゲージZCでも良い）の抵抗値調整個所103を切り離
し歪ゲージZBの抵抗値を増すと、計量皿11のｍ点への負
荷における曲げモーメントＭのみ捉えて見れば、歪ゲー
ジZA，ZB共曲げモーメントＭに対し第５図（ｃ）に示す
ように引張力Ｔを受けるが、抵抗値の大きい歪ゲージZB
の方が抵抗値の増加の絶対値も大きく、また歪ゲージ
ZC，ZDは曲げモーメントに対し圧縮力Ｃを受けるものの
抵抗値が等しい。
ルの曲げモーメントが増す方向を正の偏荷重の方向とす
ると、第11図（ａ）のｘ方向の正の偏荷重に対して出力
が減少する固有の誤差特性を有するロードセルがあった
とする。この場合、第１図に示す歪ゲージを第３図に示
すように起歪体10の起歪部に貼り付け、第６図に示すよ
うに配線した場合、第５図（ａ）の計量皿11のｍ点にお
ける出力をVM、０点における出力をV0とすると、補正前
は第６図に示すようにVM＜V0と表わせる。歪ゲージZ
B（歪ゲージZCでも良い）の抵抗値調整個所103を切り離
し歪ゲージZBの抵抗値を増すと、計量皿11のｍ点への負
荷における曲げモーメントＭのみ捉えて見れば、歪ゲー
ジZA，ZB共曲げモーメントＭに対し第５図（ｃ）に示す
ように引張力Ｔを受けるが、抵抗値の大きい歪ゲージZB
の方が抵抗値の増加の絶対値も大きく、また歪ゲージ
ZC，ZDは曲げモーメントに対し圧縮力Ｃを受けるものの
抵抗値が等しい。
従って、第６図のＳ点の電位VSはＰ点の電位VPより小さ
くなり、出力VM′＝VP′−VS′は増加し、VM′＝VO′と
することができる。
くなり、出力VM′＝VP′−VS′は増加し、VM′＝VO′と
することができる。
なお、第５図（ｂ）は起歪体10に曲げモーメントが作用
しない場合を示し、歪ゲージZA，ZCは圧縮力Ｃが作用
し、歪ゲージZB，ZDは引張力Ｔが作用する。
しない場合を示し、歪ゲージZA，ZCは圧縮力Ｃが作用
し、歪ゲージZB，ZDは引張力Ｔが作用する。
歪ゲージZCの抵抗値調整個所103を切り離した場合は、
歪ゲージZCは曲げモーメントＭに対して圧縮力Ｃを受け
るから、歪ゲージZDに比べて抵抗値の減少の絶対値は大
きくＳ点における電位VSの方がＰ点における電位VPより
小さくなる。従って、第７図に示すようにVM′＝VO′と
することができる。
歪ゲージZCは曲げモーメントＭに対して圧縮力Ｃを受け
るから、歪ゲージZDに比べて抵抗値の減少の絶対値は大
きくＳ点における電位VSの方がＰ点における電位VPより
小さくなる。従って、第７図に示すようにVM′＝VO′と
することができる。
上記歪ゲージZB，ZCの抵抗値調整個所103部を過度に切
り離した場合は、歪ゲージZA又は歪ゲージZDの抵抗値調
整個所103を切り離せば、逆方向の補正が行なえ、過度
な補正状態からVM′≒VO′とすることができる。
り離した場合は、歪ゲージZA又は歪ゲージZDの抵抗値調
整個所103を切り離せば、逆方向の補正が行なえ、過度
な補正状態からVM′≒VO′とすることができる。
第２図は本発明の第２の実施例である歪ゲージ式ロード
セルに用いる歪ゲージＺの形状を示す図である。歪ゲー
ジＺは起歪体に貼付けられた場合、前記起歪体主軸方向
に折り返し往復するパターン203と、主軸に対してある
角度を持って折り返し往復するパターン204,205と、該
パターン204,205の任意部分にパターンを短絡し、切離
すことによって端子201と端子202と間の抵抗値を必要量
変える抵抗値調整個所206,207が形成されている。即ち
抵抗値調整個所206,207を切り離すことにより、端子201
と端子202との間の抵抗値が増加する。上記形状の歪ゲ
ージZA，ZB，ZC，ZDを第４図に示すように起歪体10の起
歪部に貼り付けてロードセルを構成する。なお、第４図
において、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は
底面図である。
セルに用いる歪ゲージＺの形状を示す図である。歪ゲー
ジＺは起歪体に貼付けられた場合、前記起歪体主軸方向
に折り返し往復するパターン203と、主軸に対してある
角度を持って折り返し往復するパターン204,205と、該
パターン204,205の任意部分にパターンを短絡し、切離
すことによって端子201と端子202と間の抵抗値を必要量
変える抵抗値調整個所206,207が形成されている。即ち
抵抗値調整個所206,207を切り離すことにより、端子201
と端子202との間の抵抗値が増加する。上記形状の歪ゲ
ージZA，ZB，ZC，ZDを第４図に示すように起歪体10の起
歪部に貼り付けてロードセルを構成する。なお、第４図
において、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は
底面図である。
第11図のｘ方向,y方向の正の偏荷重に対して出力が減少
する固有の誤差特性を有するロードセルがあったとす
る。この場合、上記第２図に示す形状の歪ゲージＺを、
第４図に示すように起歪体10の起歪部に貼り付け、第８
−１図（ａ）のm,q点における出力をVMQ、Ｏ点における
出力をVOとすると、VMQ＜VOであり、歪ゲージZBのＬ側
の抵抗値調整個所207（第２図参照）を切り離すと、歪
ゲージZBのＬ側のパターン205は第８−２図（ｃ）に示
すように主軸方向にもねじり方向へも引張応力Ｔを得て
歪ゲージZAに比べて抵抗値を増す。従って、第９図のＳ
点の電位VS′はＰ点の電位VP′に比べて下がり出力
VMQ′＝VP′−VS′は増加する。
する固有の誤差特性を有するロードセルがあったとす
る。この場合、上記第２図に示す形状の歪ゲージＺを、
第４図に示すように起歪体10の起歪部に貼り付け、第８
−１図（ａ）のm,q点における出力をVMQ、Ｏ点における
出力をVOとすると、VMQ＜VOであり、歪ゲージZBのＬ側
の抵抗値調整個所207（第２図参照）を切り離すと、歪
ゲージZBのＬ側のパターン205は第８−２図（ｃ）に示
すように主軸方向にもねじり方向へも引張応力Ｔを得て
歪ゲージZAに比べて抵抗値を増す。従って、第９図のＳ
点の電位VS′はＰ点の電位VP′に比べて下がり出力
VMQ′＝VP′−VS′は増加する。
なお、第８−１図において、（ａ）は本実施例の歪ゲー
ジ式ロードセルを用いた荷重計の概略を示す側面図、
（ｂ）は起歪体10に曲モーメントＭが作用しない場合の
状態を示す側面図、（ｃ）は起歪体10に曲モーメントＭ
が作用した場合の状態を示す側面図である。また、第８
−２図において、（ａ）は第８−１図（ａ）のＸ矢視
図、（ｂ）は起歪体10にねじりモーメントＱが作用する
場合の第８−１図（ａ）のＺ矢視図、同図（ｃ），
（ｄ），（ｅ）はそれぞれの平面、側面、底面図を示
す。
ジ式ロードセルを用いた荷重計の概略を示す側面図、
（ｂ）は起歪体10に曲モーメントＭが作用しない場合の
状態を示す側面図、（ｃ）は起歪体10に曲モーメントＭ
が作用した場合の状態を示す側面図である。また、第８
−２図において、（ａ）は第８−１図（ａ）のＸ矢視
図、（ｂ）は起歪体10にねじりモーメントＱが作用する
場合の第８−１図（ａ）のＺ矢視図、同図（ｃ），
（ｄ），（ｅ）はそれぞれの平面、側面、底面図を示
す。
また、第４図及び第８−２図においては、起歪体10の主
軸に対してある角度をもって折り返し往復するパターン
において、支点側から重点側を見て右側をＲ側、左側を
Ｌ側とする。
軸に対してある角度をもって折り返し往復するパターン
において、支点側から重点側を見て右側をＲ側、左側を
Ｌ側とする。
話を分かり易くするために、仮に歪ゲージZBのＬ側の抵
抗値調整個所207を切り離した時に曲げモーメントによ
る出力誤差とをねじりモーメントによる出力誤差が1:1
の対応で補正されると、上記抵抗値調整個所207（第２
図参照）を適当に切り離すことによって、第10図の如く
VMQ′≒VO′とすることができる。
抗値調整個所207を切り離した時に曲げモーメントによ
る出力誤差とをねじりモーメントによる出力誤差が1:1
の対応で補正されると、上記抵抗値調整個所207（第２
図参照）を適当に切り離すことによって、第10図の如く
VMQ′≒VO′とすることができる。
しかしながら一般には、曲げモーメントによる出力誤差
やねじりモーメントによる出力誤差の生じ方はまちまち
で、符号さえそれぞれ異なる。従って、上記２つのモー
メントによる出力誤差が1:1の対応で補正されることは
ごくまれである。その場合、仮にねじりモーメントに対
してより大きく補正要素を持つ場合は、歪ゲージZBのＲ
側の抵抗値調整個所206（第２図，第４図参照）を切り
離せば結果として曲げモーメントの補正要素が強くな
る。また、曲げモーメントに対しより大きく補正要素を
持つ場合は、歪ゲージZAのＲ側の抵抗値調整個所207を
補助的に必要なだけ切り離せば、結果としてねじりモー
メントの補正要素が強くなる。こうして上記適当な切り
離しをすることによってVMQ′≒VO′とすることができ
る。
やねじりモーメントによる出力誤差の生じ方はまちまち
で、符号さえそれぞれ異なる。従って、上記２つのモー
メントによる出力誤差が1:1の対応で補正されることは
ごくまれである。その場合、仮にねじりモーメントに対
してより大きく補正要素を持つ場合は、歪ゲージZBのＲ
側の抵抗値調整個所206（第２図，第４図参照）を切り
離せば結果として曲げモーメントの補正要素が強くな
る。また、曲げモーメントに対しより大きく補正要素を
持つ場合は、歪ゲージZAのＲ側の抵抗値調整個所207を
補助的に必要なだけ切り離せば、結果としてねじりモー
メントの補正要素が強くなる。こうして上記適当な切り
離しをすることによってVMQ′≒VO′とすることができ
る。
また、上記のままでは零出力は補正前と比べて大きく崩
れてしまう。ロードセルの性能としては、零出力も大き
な要素となるため、前記の処置でモーメントの補正が正
確に行なえても、逆に短所をその補正のために作ってし
まうことになる。従来技術では、この問題が未解決であ
ったが、本実施例では、更にこの問題にも対処できる。
図示はしないが、歪ゲージＺに主軸方向と主軸に対して
ある角度をなすパターンを形成し、この両パターンに抵
抗値調整個所を設けた歪ゲージを使用して説明する。
れてしまう。ロードセルの性能としては、零出力も大き
な要素となるため、前記の処置でモーメントの補正が正
確に行なえても、逆に短所をその補正のために作ってし
まうことになる。従来技術では、この問題が未解決であ
ったが、本実施例では、更にこの問題にも対処できる。
図示はしないが、歪ゲージＺに主軸方向と主軸に対して
ある角度をなすパターンを形成し、この両パターンに抵
抗値調整個所を設けた歪ゲージを使用して説明する。
今、話しをわかり易くするために、歪ゲージZBと歪ゲー
ジZAにてモーメント補正と零点補正を行なうものとす
る。この際、相方の歪ゲージZA，ZBの抵抗値の変化を等
しければ零点はかわらないから、 ΔrB＋ΔrBL−（ΔrAL＋ΔrAR）＝０ ……（２） となる。
ジZAにてモーメント補正と零点補正を行なうものとす
る。この際、相方の歪ゲージZA，ZBの抵抗値の変化を等
しければ零点はかわらないから、 ΔrB＋ΔrBL−（ΔrAL＋ΔrAR）＝０ ……（２） となる。
ここで、ΔrB・・・・歪ゲージZBの主軸方向パターンの
抵抗値調整幅 ΔrBL・・・・歪ゲージZBの左側斜めパターンの抵抗値
調整幅 ΔrAL・・・・歪ゲージZAの左側斜めパターンの抵抗値
調整幅 ΔrAR・・・・歪ゲージZAの右側斜めパターンの抵抗値
調整幅 更に、主軸方向の偏荷重に対し、主軸方向のパターンの
抵抗値調変化による偏荷重補正効果と斜めパターンの抵
抗値変化による偏荷重補正効果が同じ抵抗変化に対し、
1:aの比を持って調整効果を有するものとすると、 （ΔrB＋ａΔrBL）−ａ（ΔrAL＋ΔrAR）＝Δrx ……
（３） ここで、Δrxは、主軸方向の偏荷重同時に出力がマイナ
スする誤差を補正するのに必要な主軸方向のパターンの
抵抗値調整幅。さらにねじり方向の偏荷重の時に出力が
マイナスする誤差を補正するのに必要な斜めパターンの
抵抗値調整幅をΔryとすると、 ΔrBL−ΔrAL＋ΔrAR＝Δry ……（４） さらに条件を簡略化して、具体的数値を入れて説明する
と、 ｉ）歪ゲージZAの斜めパターンは左右を等しく調整する
こととする（ΔrAL＝ΔrAR＝ΔrAZとおく）。
抵抗値調整幅 ΔrBL・・・・歪ゲージZBの左側斜めパターンの抵抗値
調整幅 ΔrAL・・・・歪ゲージZAの左側斜めパターンの抵抗値
調整幅 ΔrAR・・・・歪ゲージZAの右側斜めパターンの抵抗値
調整幅 更に、主軸方向の偏荷重に対し、主軸方向のパターンの
抵抗値調変化による偏荷重補正効果と斜めパターンの抵
抗値変化による偏荷重補正効果が同じ抵抗変化に対し、
1:aの比を持って調整効果を有するものとすると、 （ΔrB＋ａΔrBL）−ａ（ΔrAL＋ΔrAR）＝Δrx ……
（３） ここで、Δrxは、主軸方向の偏荷重同時に出力がマイナ
スする誤差を補正するのに必要な主軸方向のパターンの
抵抗値調整幅。さらにねじり方向の偏荷重の時に出力が
マイナスする誤差を補正するのに必要な斜めパターンの
抵抗値調整幅をΔryとすると、 ΔrBL−ΔrAL＋ΔrAR＝Δry ……（４） さらに条件を簡略化して、具体的数値を入れて説明する
と、 ｉ）歪ゲージZAの斜めパターンは左右を等しく調整する
こととする（ΔrAL＝ΔrAR＝ΔrAZとおく）。
ii）Δrx＝0.015Ω，Δry＝0.03Ω ａ＝0.5と仮定する。
上記（２），（３），（４）式はそれぞれ ΔrB＋ΔrBL−２ΔrAZ＝０ ……（５） ΔrB＋0.5ΔrBL−0.5・２ΔrAZ＝0.015 ……（６） ΔrB＝0.03 ……（７） また、（６）式は ΔrB＋0.5ΔrBL−ΔrAZ＝0.015 ……（６）′ （５），（６）′，（７）式により ΔrB＝ΔrBL＝ΔrAL＝ΔrAR＝0.03Ω となり、それぞれ抵抗調整個所を0.03Ωつづ増やしてや
れば主軸方向、ねじり方向の偏荷重の誤差を補正しつつ
零点を変えない補正方法が得られる。
れば主軸方向、ねじり方向の偏荷重の誤差を補正しつつ
零点を変えない補正方法が得られる。
また、モーメント補正と零点補正を主軸方向と主軸に対
してある角度をなすパターンの両方に抵抗値調整個所を
持つ歪ゲージにて説明したが、主軸に対しある角度をな
すパターンのみに抵抗値調整個所を持つ歪ゲージでも可
能である。この場合は、ΔrBに変えて1/2a（ΔrBL′＋
ΔrBR′）・・・・但し｜ΔrBL′｜＝｜ΔrBR′｜を用
いれば等価である。
してある角度をなすパターンの両方に抵抗値調整個所を
持つ歪ゲージにて説明したが、主軸に対しある角度をな
すパターンのみに抵抗値調整個所を持つ歪ゲージでも可
能である。この場合は、ΔrBに変えて1/2a（ΔrBL′＋
ΔrBR′）・・・・但し｜ΔrBL′｜＝｜ΔrBR′｜を用
いれば等価である。
また、歪ゲージZBのＬ側の抵抗値調整個所207を切り離
すかわりに、歪ゲージZCのＬ側の抵抗値調整個所207を
切り離しても同様の効果が得られれる。上記の場合、曲
げモーメント、ねじりモーメントに対し、歪ゲージZCの
Ｌ側の抵抗パターン205は主軸方向にもねじり方向へも
圧縮力Ｃを得て、抵抗値を減じる。従ってＳ点の電位
VS′は下がり、出力VMQ′は大きくなる。よって各モー
メントに対して出力誤差が1:1の対応で補正されると、V
MQ′＝VO′とすることができる。また、1:1に対応する
場合も前記歪ゲージZBのＬ側の抵抗値調整個所207を切
り離す場合において説明したと同様の論理でりVMQ′＝V
O′とすることができる。
すかわりに、歪ゲージZCのＬ側の抵抗値調整個所207を
切り離しても同様の効果が得られれる。上記の場合、曲
げモーメント、ねじりモーメントに対し、歪ゲージZCの
Ｌ側の抵抗パターン205は主軸方向にもねじり方向へも
圧縮力Ｃを得て、抵抗値を減じる。従ってＳ点の電位
VS′は下がり、出力VMQ′は大きくなる。よって各モー
メントに対して出力誤差が1:1の対応で補正されると、V
MQ′＝VO′とすることができる。また、1:1に対応する
場合も前記歪ゲージZBのＬ側の抵抗値調整個所207を切
り離す場合において説明したと同様の論理でりVMQ′＝V
O′とすることができる。
また、主軸に対するある角度をなすパターンが歪ゲージ
の片側にしかない場合や、主軸に対しある感度をなすパ
ターンが歪ゲージの両側にあっても、抵抗値調整個所が
歪ゲージの片側のパターンにしかない場合でも前記論理
の応用から適宜必要な歪ゲージの抵抗値調整個所を切り
離すことにより目的を達成することができる。また、過
度な補正をした時などで短絡させてもとの状態に戻して
もよい。また、上記実施例では、４枚の歪ゲージZA，
ZB，ZC，ZDがアクテブゲージであったが、その内の２枚
のダミー抵抗に置き換えてブリッシジを形成してもよ
い。
の片側にしかない場合や、主軸に対しある感度をなすパ
ターンが歪ゲージの両側にあっても、抵抗値調整個所が
歪ゲージの片側のパターンにしかない場合でも前記論理
の応用から適宜必要な歪ゲージの抵抗値調整個所を切り
離すことにより目的を達成することができる。また、過
度な補正をした時などで短絡させてもとの状態に戻して
もよい。また、上記実施例では、４枚の歪ゲージZA，
ZB，ZC，ZDがアクテブゲージであったが、その内の２枚
のダミー抵抗に置き換えてブリッシジを形成してもよ
い。
また、上記実施例ではダブルビーム型ロードセルで説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく剪断型
ロードセルやコラム型ロードセルなど他の歪ゲージ式ロ
ードセルであっても良い。
したが、本発明はこれに限定されるものではなく剪断型
ロードセルやコラム型ロードセルなど他の歪ゲージ式ロ
ードセルであっても良い。
また、主軸方向にある角度を持って折り返し往復するパ
ターンのある角度とは曲げモーメントによる誤差を最も
効率よく調整できる角度、例えば30°〜45°が適当であ
るが、それ以外であっても良い。
ターンのある角度とは曲げモーメントによる誤差を最も
効率よく調整できる角度、例えば30°〜45°が適当であ
るが、それ以外であっても良い。
また、第２図の歪ゲージＺとは直角方向に異なるパター
ンであってもよいが、この場合は上記実施例と異なるこ
とに注意しさえすれば何らさしつかえない。抵抗値調整
個所の調整の感度変化は1,2,4,8,16・・・・といった倍
々で増える調整要素が効果的であるが、とくにこれに限
定されない。
ンであってもよいが、この場合は上記実施例と異なるこ
とに注意しさえすれば何らさしつかえない。抵抗値調整
個所の調整の感度変化は1,2,4,8,16・・・・といった倍
々で増える調整要素が効果的であるが、とくにこれに限
定されない。
抵抗値調整として歪ゲージのパターンを切り離す以外の
他の方法としては、予め歪ゲージのパターンを半田ブリ
ッジしやすい形状に端子部を近接して設けておき、半田
ブリッジによって抵抗値を減じてモーメント感度を調節
してもよい。
他の方法としては、予め歪ゲージのパターンを半田ブリ
ッジしやすい形状に端子部を近接して設けておき、半田
ブリッジによって抵抗値を減じてモーメント感度を調節
してもよい。
また、歪ゲージのパターン幅や厚みをトリミング等の手
法で減じて抵抗値を増加させ、調整しても良い。よって
歪ゲージパターンの任意部分の抵抗値調整個所の抵抗値
並びに調整手段には限定されない。
法で減じて抵抗値を増加させ、調整しても良い。よって
歪ゲージパターンの任意部分の抵抗値調整個所の抵抗値
並びに調整手段には限定されない。
以上説明したように上記実施例に示す歪ゲージ式ロード
セルは、偏荷重による誤差に対する補正が極めて簡単に
できると共に、起歪体の力学的バランスを崩すことなく
高精度に調整を行なうことが可能である。
セルは、偏荷重による誤差に対する補正が極めて簡単に
できると共に、起歪体の力学的バランスを崩すことなく
高精度に調整を行なうことが可能である。
また、最近徐々に出始めて薄膜ロードセル（良導体から
なる起歪体には、ポリミド等の高分子樹脂やセラミック
コーティングなどを施したり、アルミニウム起歪体の場
合はアルマイト等の処理をして絶縁被膜を形成し、エッ
チグなどでパターン化してロードセルを形成するもの。
絶縁体でなるものとしては、セラミックの起歪体なども
ある。この場合は直接薄膜を形成できる。）は、極力人
手を省いてIC製造技術の応用でロードセルを作成し、コ
ストダウンを計ろうとするもので、従来技術では曲げモ
ーメントやねじりモーメントの補正が無人化しにいく傾
向にあったが、上記実施例の場合は曲げモーメントやね
じりモーメントの誤差の大きさによって、歪ケージパタ
ーンの抵抗値調整個所のどことどこを切り離せばよいの
かをコンピュータ等に入力しておくことは極めて容易で
あるので、こうして無人化への工程に移行する際に極め
て都合良く、抵抗値調整個所の切り離しもレーザートリ
ミング等の手法であれば、IC技術の延長線上で行なうこ
とが可能となる。
なる起歪体には、ポリミド等の高分子樹脂やセラミック
コーティングなどを施したり、アルミニウム起歪体の場
合はアルマイト等の処理をして絶縁被膜を形成し、エッ
チグなどでパターン化してロードセルを形成するもの。
絶縁体でなるものとしては、セラミックの起歪体なども
ある。この場合は直接薄膜を形成できる。）は、極力人
手を省いてIC製造技術の応用でロードセルを作成し、コ
ストダウンを計ろうとするもので、従来技術では曲げモ
ーメントやねじりモーメントの補正が無人化しにいく傾
向にあったが、上記実施例の場合は曲げモーメントやね
じりモーメントの誤差の大きさによって、歪ケージパタ
ーンの抵抗値調整個所のどことどこを切り離せばよいの
かをコンピュータ等に入力しておくことは極めて容易で
あるので、こうして無人化への工程に移行する際に極め
て都合良く、抵抗値調整個所の切り離しもレーザートリ
ミング等の手法であれば、IC技術の延長線上で行なうこ
とが可能となる。
以上説明したように本発明によれば、下記のような極め
て優れた効果が得られる。
て優れた効果が得られる。
所定の歪ゲージのパターンの必要個所に設けられた抵
抗値調整個所を調整し、抵抗値を変えることによって主
軸方向の偏荷重又はねじれ方向の偏荷重又はその両方を
も容易にしかも予め１回の偏荷重の誤差測定をするだけ
で、起歪体を削って強度を下げることなく、また多数の
補正抵抗器を用意しておきロードセルの回路内に組み込
むことなく、高精度に偏荷重の補正が行える。
抗値調整個所を調整し、抵抗値を変えることによって主
軸方向の偏荷重又はねじれ方向の偏荷重又はその両方を
も容易にしかも予め１回の偏荷重の誤差測定をするだけ
で、起歪体を削って強度を下げることなく、また多数の
補正抵抗器を用意しておきロードセルの回路内に組み込
むことなく、高精度に偏荷重の補正が行える。
歪ゲージ式ロードセルの製造工程の無人化に大きく寄
与する。
与する。
第１図及び第２図は本発明に係る歪ゲージ式ロードセル
に用いる歪ゲージの形状を示す図、第３図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本発明に係る歪ゲージ式ロー
ドセルの平面，側面，底面図、第４図（ａ），（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ本発明に係る歪ゲージ式ロードセルの
平面，側面，底面図、第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）は
それぞれ第３図に示すロードセルの動作を示す図、第６
図は第５図（ａ）のｍ点に荷重が作用した場合の補正前
の出力状態を示す図、第７図はその補正後の出力状態を
示す図、第８−１図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ
第４図に示すロードセルの動作を示す図、第８−２図
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ第
４図に示すロードセルの動作を示す図、第９図は第８−
１図（ａ）のm,q点に荷重が作用した場合の補正前の出
力状態を示す図、第10図はその補正後の出力状態を示す
図、第11図は通常の歪ゲージ式ロードセルを用いた荷重
計の概略構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は側面図、第12図は歪ゲージの結線状態を示す回
路図である。 図中、Ｚ……歪ゲージ、101,102……端子、103……抵抗
値調整個所、104……パターン、201,202……端子、203,
204,205……パターン、206,207……抵抗値調整個所、
ZA，ZB，ZC，ZD……歪ゲージ。
に用いる歪ゲージの形状を示す図、第３図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本発明に係る歪ゲージ式ロー
ドセルの平面，側面，底面図、第４図（ａ），（ｂ），
（ｃ）はそれぞれ本発明に係る歪ゲージ式ロードセルの
平面，側面，底面図、第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）は
それぞれ第３図に示すロードセルの動作を示す図、第６
図は第５図（ａ）のｍ点に荷重が作用した場合の補正前
の出力状態を示す図、第７図はその補正後の出力状態を
示す図、第８−１図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ
第４図に示すロードセルの動作を示す図、第８−２図
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ第
４図に示すロードセルの動作を示す図、第９図は第８−
１図（ａ）のm,q点に荷重が作用した場合の補正前の出
力状態を示す図、第10図はその補正後の出力状態を示す
図、第11図は通常の歪ゲージ式ロードセルを用いた荷重
計の概略構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は側面図、第12図は歪ゲージの結線状態を示す回
路図である。 図中、Ｚ……歪ゲージ、101,102……端子、103……抵抗
値調整個所、104……パターン、201,202……端子、203,
204,205……パターン、206,207……抵抗値調整個所、
ZA，ZB，ZC，ZD……歪ゲージ。
Claims (2)
- 【請求項１】起歪体の所定位置に貼付けられると共にホ
イートストンブリッジに組み込まれた複数の歪ゲージの
前記起歪体主軸方向に折り返し往復するパターンを設
け、該パターンの任意部分に該パターンが数個所にわた
り短絡或いは該短絡を切離すことによって抵抗値を必要
量変える抵抗調値整個所を設け、予め測定された前記起
歪体の主軸方向の偏荷重の誤差に応じて選択された所定
の歪ゲージの抵抗値を必要量変えることによって前記偏
荷重の誤差を補正したことを特徴とする歪ゲージ式ロー
ドセル。 - 【請求項２】起歪体の所定位置に貼付けられると共にホ
イートストンブリッジに組み込まれた複数の歪ゲージの
前記起歪体主軸方向に折り返し往復するパターンと主軸
に対してある角度を持って折り返し往復するパターンを
設け、該パターンの任意部分に該パターンが数個所にわ
たり短絡或いは該短絡を切離すことによって抵抗値を必
要量変える抵抗値調整個所を設け、主軸方向の偏荷重の
誤差の補正に対しては予め測定された前記起歪体の主軸
方向の誤差に応じて、ねじれ方向の偏荷重の誤差の補正
に対しては予め測定された前記起歪体のねじれ方向の誤
差に応じて、主軸方向及びねじれ方向の偏荷重の補正に
対しては予め測定された前記起歪体の主軸方向とねじれ
方向の誤差に応じて選択される所定のパターン部分の抵
抗値を必要量変えることによって前記偏荷重の誤差を補
正したことを特徴とする歪ゲージ式ロードセル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62154962A JPH06103213B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 歪ゲ−ジ式ロ−ドセル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62154962A JPH06103213B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 歪ゲ−ジ式ロ−ドセル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63317728A JPS63317728A (ja) | 1988-12-26 |
| JPH06103213B2 true JPH06103213B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=15595711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62154962A Expired - Fee Related JPH06103213B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 歪ゲ−ジ式ロ−ドセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103213B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5154247A (en) * | 1989-10-31 | 1992-10-13 | Teraoka Seiko Co., Limited | Load cell |
| JP6842622B2 (ja) * | 2015-11-18 | 2021-03-17 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | フローセンサ及びその製造方法 |
| JP6569947B2 (ja) * | 2016-03-08 | 2019-09-04 | ユニパルス株式会社 | 歪みゲージ及びこれを用いた力変換器 |
| KR102053740B1 (ko) * | 2018-05-14 | 2020-01-22 | 대양전기공업 주식회사 | 반도체 압력센서 |
| JP2020053433A (ja) * | 2018-09-21 | 2020-04-02 | Koa株式会社 | 歪センサ抵抗器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1234589A (en) * | 1984-02-13 | 1988-03-29 | Reliance Electric Company | Load cell |
| JPH0690097B2 (ja) * | 1985-06-29 | 1994-11-14 | 株式会社寺岡精工 | ロードセルの出力調整用パターン抵抗器 |
-
1987
- 1987-06-22 JP JP62154962A patent/JPH06103213B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63317728A (ja) | 1988-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |