JPH08136363A - ロードセルとこれを用いた計量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造工程を簡素化しつつ、歪検出精度を確保で
きるロードセルこれを用いた計量装置を提供する。 【解決手段】ロードセル３を構成する起歪体５が左右対
称形であり、かつ、ブリッジ回路８の一部８ａは左右の
歪発生部６，６間の中点Ｏ1 に対して、左右対称に形成
されているので、左右の歪ゲージＲA 〜ＲD 間、ブリッ
ジバランス調整用抵抗ＴA 〜ＴD 間および配線Ｌ間のそ
れぞれにおいて、抵抗値のばらつきが少なく、歪ゲージ
ＲA 〜ＲD に発生する熱の分布も左右で同一となる。柔
軟な配線シート１２におけるブリッジ回路８への接続部
１３を、左右の歪発生部６，６間の中点部Ｏに設ける。
これにより、ブリッジ回路８に左右対称性を持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、歪ゲージを含む
ブリッジ回路を起歪体の表面にパターン形成したロード
セルとこれを用いた計量装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の計量装置のロードセルは、荷重を
受けて歪を発生する起歪体と、この起歪体に支持された
フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）のような柔軟な配線シ
ートと、上記起歪体に接着された歪ゲージとを有し、歪
ゲージのリード線を上記配線シートに半田付けして、歪
検出用のブリッジ回路を形成している（特公昭５９−２
３３２号公報参照）。

【０００３】他方、ロードセルのコンパクト化のため、
起歪体の表面にエッチング加工を施し、ブリッジ回路を
薄膜形成することが行われている。しかしながら、ブリ
ッジ回路をエッチング加工により薄膜形成する場合、次
のような問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ブリッジ回路を構成す
る歪ゲージの抵抗体は、通常、銅・ニッケル合金のよう
な比較的抵抗値の大きい材料で形成されるのに対し、歪
ゲージのリード線と上記配線シート上の配線は金のよう
な比較的抵抗値の小さい材料で形成されるので、これら
を薄膜形成する場合、それぞれ別工程でエッチング加工
する必要があり、製造工程が複雑になる。

【０００５】一方、製造工程を簡素化するために、歪ゲ
ージと配線とを同じ銅・ニッケル合金のような材質にし
て同一工程でエッチング加工することも考えられるが、
こうすると、配線の抵抗値が大きくなる。そうすると、
歪ゲージだけでなく配線も起歪体の変位による影響を受
け易くなり、ブリッジ回路の出力誤差が発生してしま
い、ロードセルの歪検出精度を確保できない。

【０００６】また、起歪体は温度によっても変形するの
で、歪検出精度を確保するために、起歪体内の温度分布
も考慮する必要がある。例えば、冷凍食品のような低温
の物品が載せられた場合、物品の低温が計量台に伝わ
り、起歪体における計量台を支持する一端部に近い歪ゲ
ージと、他端部に近い歪ゲージとの間で温度が異なるこ
とになり、左右の歪ゲージ間で温度傾斜が生じる。従っ
て、歪ゲージの抵抗温度係数（ＴＣＲ）がゼロでない場
合、温度傾斜に相当した抵抗値変化が左右の歪ゲージに
発生し、これによりブリッジ回路の出力が変化し、計量
精度を維持できない。

【０００７】また、上記起歪体の一端部は温度下降とと
もにヤング率が上昇して歪量が減少し、これが計量誤差
となる。

【０００８】この発明は、上記の課題を解決して、製造
工程を簡素化しつつ、歪検出精度を確保できるロードセ
ルとこれを用いた計量装置を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一構成に係るロードセルは、固定剛体部
と、荷重が負荷される可動剛体部とが左右に配置され、
固定剛体部と可動剛体部とを連結する複数のビーム部が
上下に配置され、ビーム部と可動剛体部および固定剛体
部との間に歪発生部が形成され、左右対称な形状を持つ
起歪体と、上記歪発生部の歪に対応した荷重信号を出力
するブリッジ回路とを備えている。上記ブリッジ回路
は、歪発生部の歪を検出する歪ゲージ、ブリッジ回路の
バランスを調整する調整用素子、およびこれらを接続す
る配線を有している。上記ブリッジ回路における少なく
とも上記歪ゲージと配線の一部とを含む回路部分が、左
右の歪発生部間にまたがって起歪体の表面にパターン形
成され、かつ、左右の歪発生部間の中点に対して、左右
対称に設定されている。

【００１０】この構成によれば、ブリッジ回路における
歪ゲージと配線の一部とを含む回路部分が、左右の歪発
生部間の中点に対して、左右対称に形成されているの
で、例えばエッチングによりパターン形成する場合、歪
ゲージを含めた左右の回路パターン間で寸法差が小さく
なる。従って、左右の歪ゲージ間および配線間のそれぞ
れにおいて、抵抗値のばらつきが少なくなる。また、起
歪体が左右対称であり、かつ、ブリッジ回路の上記回路
部分も左右対称なので、歪ゲージから発生する熱の分布
も左右で同一となる。特に、製造工程の簡略化のために
歪ゲージと配線とを同じ材料で形成した結果、配線の抵
抗値が大きくなっても、上記のとおり左右間の誤差が少
ないので、起歪体の変位による抵抗値の変化も左右間で
同一となる。従って、ブリッジ回路の出力誤差を小さく
できる。

【００１１】本発明の他の構成に係るロードセルは、固
定剛体部と、荷重が負荷される可動剛体部とが左右に配
置され、固定剛体部と可動剛体部とを連結する複数のビ
ーム部が上下に配置され、ビーム部と可動剛体部および
固定剛体部との間に歪発生部が形成された起歪体と、上
記歪発生部の歪に対応した荷重信号を出力するブリッジ
回路とを備えている。このブリッジ回路は、歪発生部の
歪を検出する歪ゲージ、ブリッジ回路のバランスを調整
する調整用素子、およびこれらを接続する配線を有して
いる。上記ブリッジ回路における少なくとも上記歪ゲー
ジと配線の一部とを含む回路部分が、左右の歪発生部間
にまたがって起歪体の表面にパターン形成されている。
ブリッジ回路におけるパターン形成されていない部分と
ブリッジ回路を外部回路に接続する配線とが柔軟な配線
シートによって形成され、上記柔軟な配線シートにおけ
るブリッジ回路のパターン形成された部分への接続部
は、左右の歪発生部間の中点部に設けられ、この接続部
と外部回路への接続部の間に位置する中間部が、起歪体
の上記一面における固定剛体部に支持されている。

【００１２】この構成によれば、柔軟な配線シートにお
けるブリッジ回路のパターン形成された部分への接続部
は、左右の歪発生部間の中点部に設けられているので、
ブリッジ回路に左右対称性を持たせることができる。ま
た、歪ゲージから上記接続部までの配線は歪発生部を通
過しないから、起歪体の歪の影響を受けないとともに、
歪ゲージによるスペースの制約を受けないので、その幅
を広くすることができる。さらに、この接続部と外部回
路への接続部との間に位置する中間部が、起歪体の上記
一面における固定剛体部に支持されているので、柔軟な
配線シートを起歪体に取り付ける際、および起歪体の変
位の際に、ブリッジ回路のパターン形成された部分との
接続部に大きな応力が発生しないので、ブリッジ回路の
出力に影響を与えない。

【００１３】上記調整用素子は、上記歪ゲージと共に上
記起歪体の表面にパターン形成されるのが好ましい。

【００１４】本発明の好ましい実施形態では、上記起歪
体のヤング率が温度により変化するのを補償するヤング
率温度補償素子または／および上記ブリッジ回路の零点
が温度により変化するのを補償する零点温度補償素子
が、上記中点部に配置され、上記配線シート上の配線に
接続されている。この実施形態によれば、ヤング率温度
補償素子または零点温度補償素子が中点部に配置されて
いるから、起歪体の左右両端部間に温度差があっても、
両端部の平均温度に基づいて温度補償がなされるので、
この温度補償の精度が高い。

【００１５】他の好ましい実施形態では、上記ブリッジ
回路における少なくとも上記歪ゲージと配線の一部とを
含む回路部分が、起歪体の上面と下面にパターン形成さ
れた、いわゆる両面ゲージ型のロードセルとなってい
る。この両面ゲージ型のロードセルによれば、ロードセ
ルの一端部寄りまたは他端部寄りの部分において引張り
側歪ゲージと圧縮側歪ゲージとが上下に対向して位置す
るから、上記両端部間に温度の差があっても、上記両ゲ
ージが同一の温度になって、温度による同一の抵抗変化
を示すので、ブリッジ回路のバランスが保持される結
果、計量精度が高く維持される。

【００１６】本発明に係る計量装置は、前記本発明の一
構成または他の構成に係るロードセルを備え、さらに、
このロードセルの固定剛体部が固定される基台と、可動
剛体部に取り付けられて物品を支持する計量台とを備え
ている。この構成によれば、歪検出精度の高いロードセ
ルを備えているから、物品の計量精度が高くなる。

【００１７】好ましい実施態様に係る計量装置において
は、上記固定剛体部と基台との間および可動剛体部と計
量台との間に、それぞれ断熱材が介挿されている。この
実施形態によれば、計量台または基台から起歪体への熱
伝導が遮断されるので、計量台と基台との間の温度差に
起因して起歪体内の温度分布が不均一になるのが抑制さ
れる。さらに、歪ゲージの発熱による起歪体の熱が外部
との間で流動しないから、前記発熱による起歪体内の温
度分布も左右で対称化される。したがって、温度の相違
による計量精度の低下が抑制される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図１に、この発明の第１実施形態
に係る計量装置の概略正面図を示す。この計量装置１
は、物品を載せる計量台２と、物品の荷重を受けて歪を
発生し荷重信号を出力するロードセル３と、ロードセル
３を支持する基台４と、ロードセル３からの荷重信号を
処理して、物品の重量を示す計量信号を生成する外部回
路（信号処理回路および電源回路）１４とを備えてい
る。

【００１９】図２の概略斜視図に示すように、上記ロー
ドセル３は、物品の荷重を受けて歪を発生するアルミ合
金またはステンレスからなる起歪体５、この起歪体５の
表面にパターン形成された後述するブリッジ回路８の一
部の回路部分８ａ、およびこのブリッジ回路８における
パターン形成されていない他の部分とブリッジ回路８を
外部回路（信号処理回路および電源回路）１４に接続す
る配線１９とを含むフレキシブルプリント配線基板（Ｆ
ＰＣ）のような柔軟な配線シート１２を備えている。上
記配線シート１２の一端の接続部１３は、後述するよう
に、はんだ付けで上記パターン形成されたブリッジ回路
の一部８ａに接続され、他端部は、コネクタのような接
続部１７を介して上記外部回路１４に接続されている。
また、配線シート１２の接続部１３と外部回路１４への
接続部１７との間に位置する中間部１５は、起歪体５の
固定剛体部５ａの上面Ｕおよび側面Ｓに、例えば両面テ
ープのような固定手段によって支持されている。

【００２０】起歪体５は、計量装置の基台４に固定され
る固定剛体部５ａと、物品を支持する計量台２が取り付
けられる可動剛体部５ｂとが左右に配置され、固定剛体
部５ａと可動剛体部５ｂとを連結する２つのビーム部５
ｃ，５ｄが上下に配置されている。固定剛体部５ａ、可
動剛体部５ｂおよびビーム部５ｃ，５ｄにより囲まれた
中空部７の四隅の部分、つまり、ビーム部５ｃ，５ｄと
固定剛体部５ａおよび可動剛体部５ｂとの間の部分に、
ノッチ９，９が形成されており、これらノッチ９，９に
よって薄肉となった歪発生部６，６が形成されている。

【００２１】上記起歪体５は、左右対称形、つまり、図
１に示す左右方向の中央の垂直面ＶＰに関して面対称に
なっている。この実施の形態では、起歪体５は、左右対
称であるばかりか、その中心点Ｃに関して点対称に形成
されている。

【００２２】さらに、計量装置１の基台４と固定剛体部
５ａとの間および可動剛体部５ｂと計量台２との間に、
それぞれ断熱材１８が介挿されている。この断熱材１８
は、起歪体５がアルミ合金またはステンレス製であるの
で、熱伝導率が１．０ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以下、好ま
しくは０．１ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以下、さらに好まし
くは０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以下の材料が用いら
れ、例えば、ベークライト、その他の合成樹脂などが用
いられる。

【００２３】図３の平面図に示すように、ブリッジ回路
８は、歪発生部６，６の歪を検出する圧縮側歪ゲージＲ
A,ＲB および引張側歪ゲージＲC,ＲD と、ブリッジ回路
８の出力を調整する調整用素子であるブリッジバランス
調整用抵抗体ＴA 〜ＴD と、ブリッジ回路の零点が温度
により変化するのを補償する感温抵抗体からなる零点温
度補償素子Ｅ１，Ｅ２と、これらを接続する配線Ｌとを
有している。上記各歪ゲージＲA,ＲB,ＲC,ＲD は、対応
する各ブリッジバランス調整用抵抗体ＴA 〜ＴD と直列
に接続されて、ブリッジ回路８の４辺のそれぞれを形成
している。また、上記零点温度補償素子Ｅ１，Ｅ２は、
ブリッジ回路８における正出力側の接続点ＯＵＴ（＋）
に接続された２辺に介挿されている。なお、上記零点温
度補償素子Ｅ１，Ｅ２は、負出力側の接続点ＯＵＴ
（−）に接続された２辺、または、接続点（＋）に接続
された一辺と、ＯＵＴ（−）に接続されて上記一辺に対
向する一辺とにそれぞれ介挿してもよい。

【００２４】上記ブリッジ回路８のうち、上記歪ゲージ
ＲA,ＲB,ＲC,ＲD 、ブリッジバランス調整用抵抗体ＴA
〜ＴD 、および配線Ｌの一部、つまり、各歪ゲージＲA,
ＲB,ＲC,ＲD と対応する各ブリッジバランス調整用抵抗
体ＴA 〜ＴD とを直列接続するための直列配線部分を含
む回路部分８ａが、図２に示すように、左右の歪発生部
６，６間にまたがって起歪体５の表面に周知の印刷技術
であるフォトエッチング技術により、パターン形成され
ている。ここで、上記歪ゲージＲA,ＲB,ＲC,ＲD は、歪
発生部６の真上に位置している。

【００２５】図３から明らかなとおり、ブリッジ回路８
の一部の回路部分８ａを構成する各歪ゲージＲA 〜ＲD
，ブリッジバランス調整用抵抗ＴA 〜ＴD ，および配
線Ｌのうちの直列配線部分は、左右の歪発生部６間の中
点Ｏ1 に対して左右対称に配置されている。

【００２６】ブリッジ回路８の上記パターン形成された
回路部分８ａを除く他の配線部分は、前述のとおり、配
線シート１２に形成されている。上記零点温度補償素子
Ｅ１，Ｅ２は、パターン形成されないで、独立の部品と
して、上記中点Ｏ１の近傍である中点部Ｏに配置され、
リード線Ｌ１を介して、配線シート１２に形成された対
応する接続点２１，２２間または２３，２４間に接続さ
れている。さらに、上記起歪体５のヤング率が温度によ
り変化するのを補償する感温抵抗体からなるヤング率温
度補償素子Ｆが、パターン形成されないで、独立の部品
として、上記中点部Ｏに配置され、リード線Ｌ２を介し
て、配線シート１２上に形成された配線２６に接続され
ている。ブリッジ回路８のパターン形成された回路部分
８ａは、上記零点温度補償素子Ｅ１，Ｅ２およびヤング
率温度補償素子Ｆとともに、外部ストレスからの保護の
ため、シリコーンのような樹脂製の保護層１０によって
覆われている。

【００２７】図４に示すように、外部回路１４は信号処
理回路３０、電源回路３１および増幅器３２を有してお
り、上記電源回路３１から配線１９を介して、ブリッジ
回路８の入力側の接続点ＩＮ（＋），ＩＮ（−）に入力
電圧が印加されている。ブリッジ回路８の出力側の接続
点ＯＵＴ（＋），ＯＵＴ（−）間の電圧は、ロードセル
３からの荷重信号として、上記増幅回路３２を介して上
記信号処理回路３０に入力される。上記ヤング率温度補
償素子Ｆは、配線２６を介して上記増幅器３２に接続さ
れている。この増幅器３２において荷重信号に対するヤ
ング率の温度補償が行なわれたうえで、上記信号処理回
路３０によって、物品の重量を示す計量信号が生成され
る。なお、ブリッジ回路８の接続点ＩＮ（＋），ＯＵＴ
（＋）およびＯＵＴ（−）は配線シート１２に形成され
ており、ＩＮ（−）は回路部分８ａ内に形成されてい
る。

【００２８】上記構成において、ブリッジ回路８の一部
の回路部分８ａを構成する第１と第２の各歪ゲージＲA
〜ＲB ，ブリッジバランス調整用抵抗ＴA 〜ＴB および
一部の配線Ｌと、第３および第４の歪ゲージＲC,ＲD 、
ブリッジバランス調整用抵抗ＴC,ＴD および一部の配線
Ｌとが、左右の歪発生部６間の中点Ｏ1 に対して左右対
称に配置されている。これは、上記回路部分８ａの製造
工程において、例えば、マスクでウエットエッチングす
る場合に、このマスクを左右対称にできることを意味
し、これにより、左右のエッチングの溶け具合が均一に
なり、左右の歪ゲージの寸法、つまり抵抗値が同一に形
成される。従って、歪ゲージＲA 〜ＲD の発熱量も左右
で同一となって温度的にバランスされるため、温度によ
る誤差の少ない精度の高い荷重信号が得られる。しか
も、起歪体５が左右対称であり、かつ、ブリッジ回路８
の上記回路部分８ａも中心面ＶＰに対して左右対称なの
で、歪ゲージＲA 〜ＲD から発生した熱の分布も左右で
同一となるから、歪ゲージＲA〜ＲD ばかりでなく、配
線Ｌの温度分布も左右で同一となるので、一層精度の高
い荷重信号が得られる。

【００２９】また、歪ゲージＲA 〜ＲD と配線Ｌとを銅
・ニッケル合金のような同一材質に形成した場合、同一
工程でエッチング加工が可能となるので、生産性が向上
する。この場合、通常、厚みは同一にされるので、抵抗
値を小さくしたい配線Ｌは幅を広く形成しておく。ここ
で、このロードセル３は、配線Ｌも同様に左右対称に配
置されているので、配線Ｌの抵抗値も左右でバランスさ
れる。こうして、製造工程を簡素化しつつ、出力誤差の
小さいブリッジ回路８を薄膜形成できる。

【００３０】上記のように、ブリッジ回路８の一部８ａ
を左右対称に形成したことから、ブリッジ回路８の一部
８ａと配線シート１２との接続部１３は、図３に示すよ
うに、左右の歪発生部６間の中点部Ｏに設けられてお
り、これによって、ブリッジ回路８の左右対称性を確保
して、ブリッジ回路８の出力を誤差なく取り出すように
している。この結果、以下のような効果を生じる。

【００３１】例えば、接続部１３を起歪体５の左端部ま
たは右端部に設けた場合、配線Ｌが歪ゲージＲA 〜ＲD
周辺を通過して左端部または右端部へ引き出されるの
で、歪発生部６を通過する。従って、配線Ｌは、起歪体
５の歪の影響を受けやすくなるとともに、歪ゲージＲA
〜ＲD の側方の狭いスペースを通す必要からその幅を広
くできないことになる。これに対して、接続部１３を中
点部Ｏに設けた場合、配線Ｌは歪ゲージＲA 〜ＲD 周辺
を通過しないから起歪体５の歪の影響を受けないととも
に、歪ゲージによるスペースの制約を受けないので、そ
の幅を広くすることができるという効果が生じる。

【００３２】また、図１の計量装置１の基台４と固定剛
体部５ａとの間および可動剛体部５ｂと計量台２との間
に、それぞれ断熱材１８が介挿されているから、起歪体
５への熱伝達が抑制される。つまり、計量台２上に、例
えば冷凍食品のような低温の物品が載せられた場合、物
品の低温が計量台２を介して起歪体５に伝わろうとする
が、断熱材１８の断熱効果により、その熱伝導が遮断さ
れて起歪体５の可動剛体部５ｂ側に伝わらない。また、
固定剛体部５ａ側においても、断熱材１８が設けられて
いるので基台４から断熱される。

【００３３】従って、起歪体５と計量台２または基台４
との間の温度差に起因して起歪体５内の温度分布が不均
一になるのが抑制される。その結果、図３の可動剛体部
側５ｂの歪ゲージＲA,ＲB と固定剛体部５ａ側の歪ゲー
ジＲC,ＲD との間に大きな温度差が生じないので、各歪
ゲージＲA 〜ＲD の抵抗温度係数（ＴＣＲ）が０でなく
ても、左右の歪ゲージＲA 〜ＲD 間の抵抗値変化が抑制
される。また、左右の配線Ｌの間にも大きな温度差が生
じない。従って、図１の起歪体５と計量台２または基台
４との間の温度差に起因する計量精度の低下が抑制され
る。

【００３４】また、図２の起歪体５の固定剛体部５ａ側
と可動剛体部５ｂ側とは、同様に大きな温度差がなくヤ
ング率が一定になるので、歪量が同一になって荷重信号
のレベルが同一になるので、ブリッジ回路８の出力は変
化せず、計量精度を維持できる。

【００３５】また、計量開始時において歪ゲージＲA 〜
ＲD が発熱し、これに伴って歪ゲージＲA 〜ＲD の抵抗
値が変化し、ブリッジ回路８の出力が変化するが（パワ
ーオン・ドリフト）、従来、歪ゲージＲA 〜ＲD に発生
した熱は、基台４および計量台２を介して外部との間で
流動するため、温度が安定せず、パワーオン・ドリフト
の収束が遅くなっていた。そこで、この計量装置１にお
いて断熱材１８を設けたことにより、歪ゲージＲA 〜Ｒ
D に発生した熱が外部との間で流動せず、一定温度にな
るのが速くなる。このため、パワーオン・ドリフトの収
束が速くなり、計量装置１をオンしたのち直ちに計量が
可能となる。特に、起歪体５が左右対称形であることか
ら、歪ゲージＲA 〜ＲD の発熱による起歪体１の温度上
昇が左右対称に起こるので、起歪体１の温度が安定する
前に計量を開始しても、ブリッジ回路８から精度の高い
計量信号が得られる。したがって、一層の高速計量が可
能になる。

【００３６】さらに、計量装置１の外部温度を一定温度
ずつ上下に変化させて、ブリッジ回路８の出力を測定す
る温度サイクルテストにおいて、断熱材１８を設けた計
量装置１は、設けない従来装置に比較して、例えば、１
０℃，２０℃，３０℃と変化させ、また、３０℃，２０
℃，１０℃と変化させた場合の２０℃におけるブリッジ
回路８の出力値の温度ヒステリシスが小さくなること
が、実験データ上確認されている。すなわち、断熱材１
８を設けたことにより、零点の温度ヒステリシスが小さ
くなる利点がある。

【００３７】また、配線シート１２にはスルーホール１
６が設けられており、配線シート１２上の配線１９とブ
リッジ回路８の一部８ａとをこのスルーホール１６を介
して接続する。すなわち、このスルーホール１６を通し
て真下のブリッジ回路８の一部８ａの配線端子にハンダ
を落としてハンダ付けを行い、配線シート１２上の配線
１９とブリッジ回路８の一部８ａとを接続する。このた
め、従来のように、配線シート１２をブリッジ回路８の
一部８ａに取り付ける際に、ハンダごてのこて先でブリ
ッジ回路８の一部８ａの絶縁膜を破ってしまうことがな
く、確実なハンダ付けが可能で、かつ絶縁不良が生じな
い。

【００３８】ところで、ブリッジ回路８の一部８ａを配
線シート１２を介して外部回路１４に接続して回路調整
を済ませた後、配線シート１２を起歪体５に取り付ける
際に配線シート１２が変位したり、起歪体５の変位によ
って配線シート１２が変位すると、起歪体１に拘束力が
付加され、ブリッジ回路８の出力が変動するおそれがあ
る。そこで、これを防止するために、図１の配線シート
１２の接続部１３と外部回路１４への接続部１７との間
に位置する中間部１５が、起歪体５の固定剛体部５ａの
上面Ｕおよび側面Ｓに、例えば両面テープのような固定
手段によって支持されている。

【００３９】このように、配線シート１２の接続部１３
と中間部１５を起歪体５に固定することによって、従来
のように、配線シート１２の他端を直接外部回路１４に
接続した場合に比較して、配線シート１２を起歪体５に
取り付ける際の配線シート１２の変位、または起歪体５
の可動剛体部５ｂの上下変位に起因する配線シート１２
の上下変位により接続部１３に発生する応力を小さくで
きる結果、ブリッジ回路８の出力の誤差を極力小さくで
きる。また、配線シート１２は柔軟な材質であるから、
計量中の起歪体５の変位を拘束しないので、例えば最小
目盛り１０ｍｇの低容量高精度のロードセル３にも配線
シート１２を用いることができる。

【００４０】図５に第２実施形態を示す。この実施形態
においては、起歪体５の上面Ｕと下面Ｂの両方に分け
て、ブリッジ回路８のうちの歪ゲージを含む回路部分８
ａをパターン形成している。これは、いわゆる両面ゲー
ジ型のロードセルである。

【００４１】つまり、図６（Ａ）に示すように、上記回
路部分８ａのうち、起歪体５の上部の歪発生部６，６の
歪を検出する圧縮側歪ゲージＲA および引張側歪ゲージ
ＲCと、ブリッジバランス調整用抵抗体ＴA,ＴC と、こ
れらを接続する配線Ｌの大部分とを含む回路部分８au
が、左右の歪発生部６，６間にまたがって起歪体５の上
面Ｕに、周知の写真印刷技術によりパターン形成されて
いる。ここで、上記歪ゲージＲA,ＲC は、図５の歪発生
部６の真上に位置している。

【００４２】同様に、図６（Ｂ）に示すように、上記回
路部分８ａのうち、起歪体５の下部の歪発生部６，６の
歪を検出する圧縮側歪ゲージＲB および引張側歪ゲージ
ＲDと、ブリッジバランス調整用抵抗体ＴB,ＴD と、こ
れらを接続する配線Ｌの大部分とを含む回路部分８ab
が、左右の歪発生部６，６間にまたがって起歪体５の下
面Ｂにパターン形成されている。ここで、上記歪ゲージ
ＲB,ＲD は、図５の歪発生部６の真下に位置している。
ブリッジ回路８の回路構成は、図７に示すようであり、
上記回路部分８ａが２分割されている以外は、上記第１
実施形態における図４に示された回路と同一である。

【００４３】上記各回路部分８au, ８abは、やはり、左
右の歪発生部６，６間の対応する中点Ｏ1 ，Ｏ２のそれ
ぞれに対して左右対称に形成されている。さらに、ブリ
ッジ回路８の上記パターン形成された回路部分８ａ（８
au, ８ab）を除く他の配線部分は、配線シート１２に形
成されている。

【００４４】ブリッジ回路８の回路構成は、図７に示す
ようであり、上記第１実施形態における図４に示された
回路と同一である。ただし、第１実施形態の場合と異な
り、ブリッジ回路８の入力側の一方の接続点ＩＮ（＋）
は上面の回路部分８au内に、他方の接続点ＩＮ（−）は
下面の回路部分８ab内にそれぞれ形成されている。出力
側の２つの接続点ＯＵＴ（＋）およびＯＵＴ（−）が配
線シート１２に形成されている構成は、第１実施形態の
場合と同一である。

【００４５】零点温度補償素子Ｅ１，Ｅ２は、パターン
形成されないで、独立の部品として、上面Ｕと下面Ｂの
それぞれの中点Ｏ１，Ｏ２の近傍である中点部ＯＵ，Ｏ
Ｂに配置され、リード線Ｌ１を介して、配線シート１２
に形成された対応する接続点２１，２２間または２３，
２４間に接続されている。また、ヤング率温度補償素子
Ｆも、パターン形成されないで、独立の部品として、上
面Ｕの中点部ＯＵに配置され、リード線Ｌ２を介して、
配線シート１２上に形成された配線２６に接続されてい
る。勿論、ヤング率温度補償素子Ｆは、下面Ｂの中心部
ＯＢに配置してもよいし、さらには、温度ほ平均値をと
れることから、上面Ｕと下面Ｂのそれぞれの中心部Ｏ
Ｕ，ＯＢに１つずつ配置するのが好ましい。上記ブリッ
ジ回路８のパターン形成された回路部分８ａは、上記零
点温度補償素子Ｅ１，Ｅ２およびヤング率温度補償素子
Ｆとともに、外部ストレスからの保護のため、図５に示
すように、シリコーンのような樹脂製の保護層１０によ
って覆われている。

【００４６】上記配線シート１２は、図５の矢印VIII方
向から見た図８の正面図に示すように、中間部１５から
先端側が２又に分かれて分岐部１２ａ，１２ｂとなって
おり、各分岐部１２ａ，１２ｂの先端の接続部１３が、
パターン形成された回路部分８au, ８abに接続されてい
る。上記中間部１５における分岐点近傍と各分岐部１２
ａ，１２ｂは、起歪体５の固定剛体部５ａの側面Ｓおよ
び上下面Ｕ，Ｂに、例えば両面テープのような固定手段
によって支持されている。

【００４７】上記構成によれば、上記ブリッジ回路８に
おける少なくとも歪ゲージＲA 〜ＲD と配線Ｌの一部と
を含む回路部分が、起歪体の上面と下面にパターン形成
された、いわゆる両面ゲージ型のロードセルとなってい
る。すなわち、ロードセル３の固定剛体部５ａ側におい
て引張り側歪ゲージＲC と圧縮側歪ゲージＲB とが上下
に対向して位置し、さらに、可動剛体部５ｂ側において
圧縮側歪ゲージＲA と引張り側歪ゲージＲD とが上下に
対向して位置する。したがって、上記両端部５ａ，５ｂ
間に温度の差があっても、各端部５ａ，５ｂ側で上下に
位置する引張り側歪ゲージＲC と圧縮側歪ゲージＲB 、
または圧縮側歪ゲージＲA と引張り側歪ゲージＲD の各
ペアについては、ペア内で温度の差が小さい。その結
果、歪ゲージＲA 〜ＲD として、抵抗温度係数（ＴＣ
Ｒ）が厳密にゼロでない抵抗体を用いた場合でも、各ペ
ア内では温度による抵抗値変化が等しくなる。

【００４８】ブリッジ回路８は、図７に示したとおり、
ペアを構成する圧縮側歪ゲージＲA(ＲB)と引張側歪ゲー
ジＲD(ＲC)に、温度差による抵抗値の差が生じると、た
だちに出力端子ＯＵＴ（＋）−ＯＵＴ（−）間の出力電
圧の誤差となって現れて、ブリッジ回路８のバランスを
崩すので、上記のとおり、各ペア内の歪ゲージ間で温度
差がなくなることにより、ブリッジ回路のバランスが保
持される結果、計量精度が高く維持される。

【００４９】なお、上記各実施形態では、配線シート１
２の中間部１５を起歪体５の固定剛体部５ａの上面Ｕま
たは下面と側面Ｓとで支持しているが、側面Ｓで支持せ
ずに、上面Ｕまたは下面Ｂだけで支持してもよい。ま
た、上記各実施形態では、ブリッジ回路８の一部８ａを
パターン形成しているが、全部をパターン形成してもよ
い。さらに、起歪体５の左右両端面に配設された断熱材
１８は、計量台２または基台４が大きな温度変化を生じ
ないものであれば、割愛してもよい。

【００５０】また、本発明の計量装置１としては、計量
台２を形成する計量ホッパをロードセルの可動剛体部に
取り付けてなる計量器を基台４に複数個取り付け、各計
量器での計量値を組み合わせて、目標値の許容範囲内と
なる組合せを選択する組合せ計量装置も含まれる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明の一構成に係るロ
ードセルによれば、起歪体が左右対称形であり、かつ、
ブリッジ回路は左右の歪発生部間の中点に対して、左右
対称に形成されているので、左右の歪ゲージ間、調整用
素子間および配線間のそれぞれにおいて、抵抗値のばら
つきが少なく、歪ゲージに発生する熱の分布も左右で同
一となる。特に、製造工程の簡略化のために歪ゲージと
配線とを同じ材質に形成した結果、配線の抵抗値が大き
くなっても、上記のとおり左右間の誤差が少ないので、
起歪体の変位による配線の抵抗値の変化も左右間で同一
となる。従って、ブリッジ回路の出力誤差を小さくでき
る。これにより、製造工程を簡素化しつつ、高い歪検出
精度を確保できるロードセルを提供することができる。

【００５２】また、本発明の他の構成に係るロードセル
によれば、柔軟な配線シートにおけるブリッジ回路への
接続部は、左右の歪発生部間の中点部に設けられている
ので、ブリッジ回路に左右対称性を持たせることができ
る。また、歪ゲージから上記接続部までの配線は歪発生
部を通過しないから、起歪体の歪の影響を受けないとと
もに、歪ゲージによるスペースの制約を受けないので、
その幅を広くすることができる。さらに、この接続部と
外部回路への接続部の間に位置する中間部が、起歪体の
上記一面における固定剛体部に支持されているので、柔
軟な配線シートとブリッジ回路との接続部に大きな応力
が発生しないので、ブリッジ回路の出力に影響を与えな
い。従って、歪検出の精度が高くなる。

【００５３】本発明の計量装置によれば、上記歪検出精
度の高いロードセルを備えていることから、物品の計量
精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係るロードセルを備
えた計量装置を示す概略斜視図である。

【図２】図１のロードセルを示す斜視図である。

【図３】図１のロードセルの起歪体の上面にパターン形
成されたブリッジ回路を示す拡大した平面図である。

【図４】図１のロードセルのブリッジ回路を示す回路図
である。

【図５】第２実施形態に係るロードセルを示す斜視図で
ある。

【図６】（Ａ）は図５のロードセルの起歪体の上面にパ
ターン形成されたブリッジ回路を示す平面図、（Ｂ）は
同起歪体の下面にパターン形成されたブリッジ回路を示
す底面図である。

【図７】図５のロードセルのブリッジ回路を示す回路図
である。

【図８】図５のロードセルを示す正面図である。

【符号の説明】

１…計量装置、２…計量台、３…ロードセル、５…起歪
体、５ａ…固定剛体部、５ｂ…可動剛体部、６…歪発生
部、８…ブリッジ回路、８ａ…回路部分、１２…柔軟な
配線シート、１３，１７…接続部、１４…外部回路、１
８…断熱材、Ｅ１，Ｅ２…零点温度補償素子、Ｆ…ヤン
グ率温度補償素子、Ｏ１，Ｏ２…中点、Ｏ，ＯＵ，ＯＢ
…中点部、ＲA 〜ＲD …歪ゲージ、ＴA 〜ＴD …調整用
素子（ブリッジバランス調整用抵抗）、Ｌ…配線。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定剛体部と、荷重が負荷される可動剛
   体部とが左右に配置され、固定剛体部と可動剛体部とを
   連結する複数のビーム部が上下に配置され、ビーム部と
   可動剛体部および固定剛体部との間に歪発生部が形成さ
   れ、左右対称な形状を持つ起歪体と、 上記歪発生部の歪に対応した荷重信号を出力するブリッ
   ジ回路とを備え、 上記ブリッジ回路は、歪発生部の歪を検出する歪ゲー
   ジ、ブリッジ回路のバランスを調整する調整用素子、お
   よびこれらを接続する配線を有し、 上記ブリッジ回路における少なくとも上記歪ゲージと配
   線の一部とを含む回路部分が、左右の歪発生部間にまた
   がって起歪体の表面にパターン形成され、かつ、左右の
   歪発生部間の中点に対して、左右対称に設定されている
   ロードセル。
2. 【請求項２】 固定剛体部と、荷重が負荷される可動剛
   体部とが左右に配置され、固定剛体部と可動剛体部とを
   連結する複数のビーム部が上下に配置され、ビーム部と
   可動剛体部および固定剛体部との間に歪発生部が形成さ
   れた起歪体と、 上記歪発生部の歪に対応した荷重信号を出力するブリッ
   ジ回路とを備え、 このブリッジ回路は、歪発生部の歪を検出する歪ゲー
   ジ、ブリッジ回路のバランスを調整する調整用素子、お
   よびこれらを接続する配線を有し、 上記ブリッジ回路における少なくとも上記歪ゲージと配
   線の一部とを含む回路部分が、左右の歪発生部間にまた
   がって起歪体の表面にパターン形成され、 ブリッジ回路におけるパターン形成されていない部分と
   ブリッジ回路を外部回路に接続する配線とが柔軟な配線
   シートによって形成され、 上記柔軟な配線シートにおけるブリッジ回路のパターン
   形成された部分への接続部は、左右の歪発生部間の中点
   部に設けられ、この接続部と外部回路への接続部との間
   に位置する中間部が、起歪体の固定剛体部に支持されて
   いるロードセル。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、上記調整用
   素子が上記歪ゲージと共に上記起歪体の表面にパターン
   形成されているロードセル。
4. 【請求項４】 請求項１または３において、上記起歪体
   のヤング率が温度により変化するのを補償するヤング率
   温度補償素子が、上記左右の歪発生部間の中点部に設け
   られているロードセル。
5. 【請求項５】 請求項２または３において、上記起歪体
   のヤング率が温度により変化するのを補償するヤング率
   温度補償素子が上記中点部に配置され、上記配線シート
   上の配線に接続されているロードセル。
6. 【請求項６】 請求項１，３または４において、上記ブ
   リッジ回路の零点が温度により変化するのを補償する零
   点温度補償素子が、上記左右の歪発生部間の中点部に設
   けられているロードセル。
7. 【請求項７】 請求項２，３または５において、上記ブ
   リッジ回路の零点が温度により変化するのを補償する零
   点温度補償素子が上記中点部に配置され、上記配線シー
   ト上の配線に接続されているロードセル。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
   上記ブリッジ回路における少なくとも上記歪ゲージと配
   線の一部とを含む回路部分が、起歪体の上面と下面にパ
   ターン形成されているロードセル。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載のロ
   ードセルを備え、さらに、上記ロードセルの固定剛体部
   が固定される基台と、上記可動剛体部に取り付けられて
   物品を支持する計量台とを備えている計量装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、上記固定剛体部と
    基台との間および可動剛体部と計量台との間に、それぞ
    れ断熱材が介挿されている計量装置。