JPH08166300A - 多軸荷重検出器 - Google Patents

多軸荷重検出器

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Publication number
JPH08166300A
JPH08166300A JP6311900A JP31190094A JPH08166300A JP H08166300 A JPH08166300 A JP H08166300A JP 6311900 A JP6311900 A JP 6311900A JP 31190094 A JP31190094 A JP 31190094A JP H08166300 A JPH08166300 A JP H08166300A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance wire
land
strain gauge
wiring
bridge circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP6311900A
Other languages
English (en)
Inventor
Takami Kusaki
貴巳 草木
Yoshihiro Aihara
富浩 相原
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.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP6311900A priority Critical patent/JPH08166300A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ひずみゲージの貼着位置の位置ずれのおそれ
がなく、かつ、複数の絶縁シートを用意しなくても適切
な補償用抵抗を用いることができる多軸荷重検出器の配
線シートを提供すること。 【構成】 配線シートSは、絶縁シート11上に、ブリ
ッジ回路構成用の配線12、その先端のランド13、ひ
ずみゲージ6の補償用抵抗線を接続するランド14、ス
パンの温度補償用抵抗線を接続するランド15を配置し
て構成される。各ランドは絶縁シート11の両端部11
a、11bに集められる。配線シートSを両端部11
a、11bがひずみゲージの貼着面と一致する面に位置
するように多軸荷重検出器の構造体に装着した後、各ひ
ずみゲージ6を対応するランド13に接続する。必要に
応じて、ランド14、15に適切な補償用抵抗線を接続
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、力又はモーメント或い
はそれら両者を検出する多軸荷重検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】荷重検出器には種々の型のものが提供さ
れているが、平行平板構造、放射平板構造、又はそれら
を組み合わせた構造のものが、特に、検出対象軸以外の
軸の干渉が少ない点で優れている。これら構造のうち、
平行平板構造を用いた多軸荷重検出器を図により説明す
る。
【0003】図6は従来の荷重検出器の斜視図である。
この図で、X、Y、Zは座標軸を示す。1は方形の剛体
ブロック、2はこの剛体ブロック1においてX軸方向に
明けられた貫通孔、3はY軸方向に明けられた貫通孔で
ある。貫通孔2によりその両側に、実質的に互いに平行
な薄肉部2a、2bが形成され、貫通孔3によりその両
側に、実質的に互いに平行な薄肉部3a、3bが形成さ
れる。これらにより、平行平板構造が構成される。
【0004】4は電源に接続されるケーブルであり、後
述する各ブリッジ回路に接続される電源ラインおよび接
地ラインを含み、各電源ラインはブリッジ電源供給端子
群5の所定の端子に接続される。6は各平板2a、2
b、3a、3bに貼着されたひずみゲージである。各ひ
ずみゲージ6は、検出対象軸に応じて定められている薄
肉部の所定個所に貼着されている。7は各ひずみゲージ
のリード線、8はこれらリード線を接続する端子群を示
す。9はこの荷重検出器を他の荷重検出対象構造物に取
り付けるフランジであり、通常は上記平行平板構造と一
体構成される。
【0005】上記平行平板構造を用いた荷重検出器は、
ひずみゲージ6を適切な位置に貼着することにより、
X、Y、Z軸方向に作用する力、およびX、Y、Z軸ま
わりに作用するモーメントの最大6軸の荷重を検出する
ことができる。
【0006】図7は図6に示す荷重検出器の1つの検出
対象軸の荷重を検出するブリッジ回路の回路図である。
この図で、6はひずみゲージ、7はそれらのリード線を
示し、図6に示すものと同じである。Eは電源を示し、
図6に示す電源供給端子群5のうちの所定の端子に接続
される。図示の場合、4つのひずみゲージ6、それらの
リード線7、および電源Eにより1つのブリッジ回路が
形成されている。Vout はブリッジ回路の出力を示し、
この出力Vout が検出対象軸の荷重に比例した出力とな
る。
【0007】ブリッジ回路の出力Vout は、図6に示す
平行平板構造に荷重が作用しない状態において0になる
ように予め調整(零点調整)されている。平行平板構造
に荷重が作用すると、当該荷重に応じて平板2a、2
b、3a、3bに曲げ変形等の変形が生じ、この変形に
応じてひずみゲージ6の抵抗値が変化する。したがっ
て、この抵抗値の変化に応じて、ブリッジ回路の出力V
out が変化し、検出対象軸の荷重に比例した出力を得る
ことができる。
【0008】上記ブリッジ回路は各検出対象軸毎に構成
され、ブリッジ回路を構成するために端子群8への配線
が手作業でなされる。又、配線後は必要に応じて、上述
の零点調整のための抵抗線、各ひずみゲージの抵抗値の
温度特性の差を調整する零点の温度補償用の抵抗線、ス
パンの温度補償用の抵抗線の挿入が行われる。なお、ス
パンの温度補償の抵抗線とは、荷重が同じでも温度によ
り出力Vout が変化する現象を補償するための抵抗線で
ある。零点調整用抵抗線および零点の温度補償用抵抗線
は、通常、ひずみゲージに直列に接続され、スパンの温
度補償用抵抗線は電源を接続する回路に挿入される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の荷重検出器
においては、ブリッジ回路を構成するための配線作業、
および各種補償用抵抗線の挿入のための端子の貼り付け
作業に多大の人手と時間を要するという問題があった。
この問題を解決するため、例えば、特開昭62−284
231号公報で、1つの絶縁シート上に、ひずみゲー
ジ、ブリッジ回路の配線、出力端子を配置し、この絶縁
シートを平行平板構造等の構造体に貼着する手段が提案
され、又、特開昭54−11777号公報では、目的は
異なるものの、同一ベース上に、ひずみゲージ、ブリッ
ジ回路の配線、出力端子、温度補償用抵抗線を配置し、
このベースを平行平板構造等の構造体に貼着する手段が
提案されている。しかし、このような構成は、全てのひ
ずみゲージが1つの絶縁シート又はベースに配置されて
いるので、それらを、それぞれ構造体の所定位置に正確
に位置せしめることが困難であり、又、温度補償用抵抗
線を配置したものでは、異なる温度補償用抵抗線を配置
したベースを用意してそのうちの最も適切な抵抗線が配
置されたベースを用いなければならないという問題があ
る。
【0010】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、ひずみゲージの貼着位置の位置ずれのおそ
れがなく、かつ、複数の絶縁シートを用意しなくても適
切な補償用抵抗線を用いることができる多軸荷重検出器
を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、剛体ブロックに貫通孔を明けて薄肉部を
形成し、この薄肉部における各検出軸毎に定められた個
所にひずみゲージを設けた荷重検出器において、前記検
出軸の荷重の検出を担当する前記各ひずみゲージ相互を
ブリッジ回路に接続するための各検出軸毎の配線と、こ
れら配線に接続されており、かつ、対応する前記各ひず
みゲージを接続するための各ゲージ接続端子と、前記各
検出軸の各ブリッジ回路における補償用抵抗線を接続す
るための各抵抗接続端子とを絶縁シート上に配置すると
ともに、前記各ゲージ接続端子および前記各抵抗線接続
端子が対応する前記ひずみゲージの設置面と同一面内に
位置するように前記絶縁シートを前記剛体ブロックに装
着したことを特徴とする。
【0012】
【作用】絶縁シートは、そのゲージ接続端子の端子群と
抵抗線接続端子の端子群とがひずみゲージの貼着面と同
一面内に位置するように剛体ブロックに貼着される。そ
して、各ひずみゲージのリード線が対応するゲージ接続
端子に接続され、この接続の結果構成されるブリッジ回
路に対し、必要に応じて、適切な零点補償用や温度補償
用の抵抗線がゲージ接続端子を用いて接続される。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図1は本発明の実施例に係る多軸荷重検出器の配
線シートの平面図である。この図で、6は図6に示す平
行平板構造の薄肉部2a、2b、3a、3bの所定個所
に貼着されたひずみゲージである。Sは本実施例の配線
シートを示す。配線シートSは1枚の絶縁シート11を
用いて構成される。11a、11bは絶縁シート11の
両端部を示し、図で上下に張り出している。12はブリ
ッジ回路を構成するための配線であり、絶縁シート11
の縁部を通って配置されている。各配線12は抵抗が等
しくなるように調整され、かつ、それら配線12は同一
材料を用いることにより温度係数が等しくなるようにさ
れている。13は各配線12の終端に形成されたランド
(ひずみゲージの接続端子となる)であり、各ランド1
3は両端部11a、11bに配置される。14、15は
絶縁シート11に配置された補償用抵抗線の挿入のため
のランド(補償用抵抗線の接続端子となる)を示す。な
お、図中の破線は、絶縁シート11の裏面の配線を示
す。
【0014】図2は図1に示す配線シートSを平行平板
構造に装着した状態の斜視図である。この図で、図1お
よび図6に示す部分と同一部分には同一符号が付してあ
る。1つの配線シートSは、貫通孔2を通って両端部1
1a、11bがひずみゲージ6の貼着面と同一面に位置
するように装着され(端部11bは図に現れていな
い)、又、他の配線シートSは、貫通孔3を通って両端
部11a、11bがひずみゲージ6の貼着面と同一面に
位置するように装着される(端部11bは図に現れてい
ない)。これら配線シートSは、配線シートSの裏面全
体又は両端部11a、11bの裏面のみに接着剤を塗布
して平行平板構造に貼着することにより装着される。こ
れら配線シートSを平行平板構造に装着した後、図1に
示すように、各ひずみゲージ6を対応するランド13に
接続する。
【0015】図3は1つの検出対象軸の荷重を検出する
ブリッジ回路の回路図である。この図で、図1に示す部
分と同一部分には同一符号が付してある。このブリッジ
回路の例では、2つのランド14と1つのランド15が
用いられる。各ランド14には、ブリッジ回路の零点調
整と温度の零点変動の補償を行う抵抗線が接続される。
又、ランド15には、スパンの温度補償を行う抵抗線が
接続される。これらの抵抗線の接続を、図4および図5
により説明する。
【0016】図4は零点調整と温度の零点変動の補償を
行う抵抗線の接続を説明する図である。この図は、図1
および図3のランド14の一部を示す図であり、t1
ブリッジ回路の1辺(図でt1 の上側に接続されてい
る)と電源(図で右側に接続されている)との接続点、
2 はブリッジ回路の他辺(図でt2 の下側に接続され
ている)と電源(図で右側に接続されている)との接続
点を示す。
【0017】図4の(a)は適切な抵抗線R1 が接続さ
れる前のランド14の状態を示し、(b)は抵抗線R1
を接続したランド14の状態を示す。図4の(b)に示
すように、抵抗線R1 は接続点t1 と接続点t2 との間
に半田付けで接続され、接続点t1 側のランドの一部が
切除される。この切除は図示のようにランドの所定部分
を絶縁シートと一緒に切り取ることにより行われる。接
続点t1 側のランドが切り取られることにより、抵抗線
1 はブリッジ回路の接続点t1 の上側の1辺に挿入さ
れることになる。なお、接続点t2 側のランドの一部を
切り取れば、抵抗線R1 はブリッジ回路の接続点t2
下側の他辺に挿入されることになる。
【0018】図5はスパンの補償を行う抵抗線の接続を
説明する図である。この図は、図1および図3のランド
15の一部を示す図であり、t3 はひずみゲージ側の突
出接続点、t4 は電源側の突出接続点を示す。図5の
(a)は適切な抵抗線R2 が接続される前のランド15
の状態を示し、(b)は抵抗線R2 を接続したランド1
5の状態を示す。図5の(b)に示すように、抵抗線R
2 は接続点t3 と接続点t4 との間に半田付けで接続さ
れ、接続点t3 と接続点t4 との間のランドの一部が切
除される。この切除はさきの場合と同じく、図示のよう
に両者間のランドの一部を絶縁シートと一緒に切り取る
ことにより行われる。
【0019】このように、本実施例では、絶縁シートに
ブリッジ回路の配線、ひずみゲージ接続用のランド(端
子)、および補償用抵抗線の接続用のランド(端子)を
配置して配線シートを構成したので、ひずみゲージの貼
着位置の精度を損なうことなく、かつ、異なる補償用抵
抗線が配置された絶縁シートを複数枚用意する必要もな
く、簡単にブリッジ回路の配線を行うことができ、か
つ、適切な補償用抵抗線を用いることができる。
【0020】又、ブリッジ回路の各配線は抵抗が等しく
なるように調整され、かつ、それら配線は同一材料を用
いることにより温度係数が等しくなるようにされている
ので、補償対象はひずみゲージの抵抗値だけとなる。し
たがって、配線時の特性の不良の原因を、ゲージの抵抗
値又は半田付けの不良に限定することができ、不良の発
見や調整作業が容易になる。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、絶縁シ
ートにブリッジ回路の配線、ひずみゲージ接続用の端
子、および補償用抵抗線の接続用の端子を配置して配線
シートを構成したので、ひずみゲージの貼着位置の精度
を損なうことなく、かつ、異なる補償用抵抗線が配置さ
れた絶縁シートを複数枚用意する必要もなく、簡単にブ
リッジ回路の配線を行うことができ、かつ、適切な補償
用抵抗線を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る多軸荷重検出器の配線シ
ートの平面図である。
【図2】図1に示す配線シートを用いた多軸荷重検出器
の斜視図である。
【図3】図2に示す多軸荷重検出器のブリッジ回路の回
路図である。
【図4】補償用抵抗線の接続を説明する図である。
【図5】補償用抵抗線の接続を説明する図である。
【図6】従来の多軸荷重検出器の斜視図である。
【図7】図6に示す多軸荷重検出器のブリッジ回路の回
路図である。
【符号の説明】
6 ひずみゲージ 11 絶縁シート 12 配線 13、14、15 ランド S 配線シート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 剛体ブロックに貫通孔を明けて薄肉部を
    形成し、この薄肉部における各検出軸毎に定められた個
    所にひずみゲージを設けた荷重検出器において、前記検
    出軸の荷重の検出を担当する前記各ひずみゲージ相互を
    ブリッジ回路に接続するための各検出軸毎の配線と、こ
    れら配線に接続されており、かつ、対応する前記各ひず
    みゲージを接続するための各ゲージ接続端子と、前記各
    検出軸の各ブリッジ回路における補償用抵抗線を接続す
    るための各抵抗接続端子とを絶縁シート上に配置すると
    ともに、前記各ゲージ接続端子および前記各抵抗線接続
    端子が対応する前記ひずみゲージの設置面と同一面内に
    位置するように前記絶縁シートを前記剛体ブロックに装
    着したことを特徴とする多軸荷重検出器。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記各配線は、同一
    材料が用いられ、かつ、それらの抵抗値が同一になるよ
    うに調整されていることを特徴とする多軸荷重検出器。
JP6311900A 1994-12-15 1994-12-15 多軸荷重検出器 Pending JPH08166300A (ja)

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