JPH0933366A - Load cell and load cell balance - Google Patents

Load cell and load cell balance

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JPH0933366A
JPH0933366A JP18584995A JP18584995A JPH0933366A JP H0933366 A JPH0933366 A JP H0933366A JP 18584995 A JP18584995 A JP 18584995A JP 18584995 A JP18584995 A JP 18584995A JP H0933366 A JPH0933366 A JP H0933366A
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JP
Japan
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strain
load
load cell
generating
strain gauges
Prior art date
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Application number
JP18584995A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Kitagawa
徹 北川
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TEC CORP
Original Assignee
TEC CORP
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the improvement of nonlinearity by offset load and the assembling working property such as installation of a strain gauge compatible. SOLUTION: Using paired first and second distorting bodies 12, 13 having quasi-Roberval mechanism, a load cell structure 14 formed into substantially U-shape by connecting a fixed support part 23 to a movable support part 18 within the horizontal plane is constituted as a base, thereby, the state where contrary stresses of tension and compression are generated in the first and second distorting bodies 12, 13, even if a moment by offset load acts thereon, is formed, so that the same canceling function of a bad effect by offset load as in the case where strain gauges are installed to distorting parts in four upper and lower positions of a single distorting body is ensured only in one surface of the upper surface (or lower surface) of the load cell structure 14, strain gauges R11 , R12-41 , R42 are arranged on distorting parts 20a, 20b, 26a, 26b in four positions of one surface of the upper surface (or lower surface) of the load cell structure 14, and the sum of strain outputs of the strain gauges R11 , R12-41 , R42 is outputted by a bridge arithmetic circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロードセル及びロ
ードセル秤に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a load cell and a load cell balance.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、商業用ないし工業用用途におい
て、歪ゲージを利用して物品の重量を電気的なデータと
して出力するロードセル秤が広く実用されている。
2. Description of the Related Art At present, load cell scales that utilize strain gauges to output the weight of an article as electrical data are widely used in commercial or industrial applications.

【0003】このようなロードセル秤の一例を図15に
示す。このロードセル秤は、荷重を歪量に変換する矩形
状の起歪体1をベースとして構成されている。即ち、こ
の起歪体1は、上下に対向する1対のビーム2,3によ
り一体に連結された固定支持部4と可動支持部5とを両
端に有し、かつ、これらのビーム2,3の上下に対称と
なる4箇所に半円弧状の薄肉切欠部6により形成された
起歪部7a〜7dを有する疑似ロバーバル機構のもので
ある。起歪体1の固定支持部4は秤本体の本体ベース8
の一部に固定されて片持ち支持され、実際の荷重を受け
る可動支持部5上には秤量皿9が連結されている。
An example of such a load cell balance is shown in FIG. This load cell scale is configured based on a rectangular strain element 1 that converts a load into a strain amount. That is, the flexure element 1 has a fixed support portion 4 and a movable support portion 5 which are integrally connected by a pair of vertically opposed beams 2 and 3 at both ends, and these beams 2 and 3 are provided. Of the pseudo-Roberval mechanism having strain-flexing portions 7a to 7d formed by thin semi-circular thin-walled notches 6 at four locations which are vertically symmetrical. The fixed support portion 4 of the strain body 1 is a main body base 8 of the balance main body.
A weighing pan 9 is connected to a movable support portion 5 which is fixed to a part of the above and is supported by a cantilever and receives an actual load.

【0004】ここに、起歪体1の上面(ビーム2外面)
側の2箇所の起歪部7a,7bには起歪体幅方向に1対
ずつで合計4個の歪ゲージr11,r12,r21,r22が装
着されている。これらの歪ゲージr11,r12,r21,r
22は対をなす歪ゲージr11,r12、歪ゲージr21,r22
が各々隣合うように接続されてブリッジ回路が形成され
ている。
Here, the upper surface of the flexure element 1 (the outer surface of the beam 2)
A total of four strain gauges r 11 , r 12 , r 21 , r 22 are attached to each of the two strain generating portions 7 a, 7 b on the side in pairs in the strain body width direction. These strain gauges r 11 , r 12 , r 21 , r
22 is a pair of strain gauges r 11 , r 12 , strain gauges r 21 , r 22
Are connected adjacent to each other to form a bridge circuit.

【0005】このような構成により、秤量皿9上に搭載
した物品の荷重が可動支持部5を通して起歪体1に加わ
ると、その荷重に応じて起歪部7a〜7dが引張又は圧
縮なる変形を生ずることにより、荷重が歪量に変換され
る。ここに、起歪部7a,7bにおける変形は歪ゲージ
11,r12,r21,r22の電気的な抵抗値変化を引き起
こす。よって、これらの歪ゲージr11,r12,r21,r
22の抵抗値変化をブリッジ回路により電圧信号として取
り出すことにより秤量が行われる。
With such a configuration, when the load of the article mounted on the weighing pan 9 is applied to the strain-flexing body 1 through the movable supporting portion 5, the strain-flexing portions 7a to 7d are deformed so as to be stretched or compressed according to the load. By generating, the load is converted into the amount of strain. Here, the strain generating portions 7a, deformation in 7b causes electrical resistance change of the strain gauge r 11, r 12, r 21 , r 22. Therefore, these strain gauges r 11 , r 12 , r 21 , r
Weighing is performed by taking out the change in resistance value of 22 as a voltage signal by the bridge circuit.

【0006】図15に示したロードセル秤の場合、歪ゲ
ージr11,r12,r21,r22及びブリッジ回路用の配線
(リード線)を、例えば、スパッタリング法等の薄膜技
術により薄膜としてビーム2面上に一体で形成すること
ができ、作製が容易である。これは、起歪部7a,7b
側に代えて、起歪部7c,7d側外面(ビーム3下面)
に2対の歪ゲージを形成する場合でも同様である。
In the case of the load cell balance shown in FIG. 15, the strain gauges r 11 , r 12 , r 21 , r 22 and the wiring (lead wire) for the bridge circuit are beamed as a thin film by a thin film technique such as a sputtering method. It can be formed integrally on two surfaces and is easy to manufacture. This is the strain-flexing parts 7a, 7b.
Instead of the side, the strain-flexing portions 7c and 7d side outer surface (the lower surface of the beam 3)
The same applies when forming two pairs of strain gauges.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図15に示
したロードセル秤によると、起歪体1に偏荷重が加わっ
た場合、この偏荷重によるモーメントの影響を受けてし
まい、ブリッジ回路から得られる出力の直線性が劣化し
てしまう問題がある。
However, according to the load cell balance shown in FIG. 15, when an eccentric load is applied to the flexure element 1, it is affected by the moment due to the eccentric load and is obtained from the bridge circuit. There is a problem that the linearity of the output deteriorates.

【0008】この点について、図15及び図16を参照
して詳細に説明する。なお、図16は荷重変化に対する
各歪ゲージr11,r12,r21,r22での歪量を図式化し
て示すものである。図16において、TS はシエアモー
ドによる引張応力、CS はシエアモードによる圧縮応
力、TM は偏荷重によるモーメントに基づく引張応力、
M は偏荷重によるモーメントに基づく圧縮応力を示
す。
This point will be described in detail with reference to FIGS. 15 and 16. Note that FIG. 16 is a schematic diagram showing the amount of strain at each of the strain gauges r 11 , r 12 , r 21 , r 22 with respect to the load change. In FIG. 16, T S is a tensile stress in the shear mode, C S is a compressive stress in the shear mode, T M is a tensile stress based on a moment due to an unbalanced load,
C M indicates a compressive stress based on the moment due to the unbalanced load.

【0009】まず、起歪体1の応力中心なる荷重位置a
へ荷重が負荷された場合には、起歪部7aの歪ゲージr
11,r12にはシエアモードの引張、起歪部7bの歪ゲー
ジr21,r22にはシエアモードの圧縮が発生するが、偏
荷重によるモーメントは発生しない。よって、荷重の変
化に対する歪量は直線性を示す。
First, a load position a, which is the stress center of the flexure element 1,
When a load is applied to the strain gauge r
Shear mode tension is generated in 11 and r 12, and shear mode compression is generated in the strain gauges r 21 and r 22 of the strain-flexing portion 7b, but a moment due to an unbalanced load is not generated. Therefore, the amount of strain with respect to changes in load exhibits linearity.

【0010】ところが、応力中心からずれた荷重位置b
へ荷重が負荷された場合には、起歪部7a,7bに偏荷
重によるモーメントに基づき引張応力、圧縮応力が発生
する。よって、図16中の荷重位置bの特性に示すよう
に、各歪ゲージr11,r12,r21,r22での荷重変化に
対する歪量は非直線性を示す。この結果、これらの歪ゲ
ージr11,r12,r21,r22の合成出力を得るブリッジ
回路の出力値も非直線性を示し、偏荷重による悪影響が
出てしまう。これは、応力中心から逆方向にずれた荷重
位置cへ荷重が負荷された場合も、その変形方向が異な
る(下膨らみから上膨らみに変わる)だけで同様の現象
を示すため、偏荷重による悪影響が出てしまう(図16
中の荷重位置cの特性参照)。
However, the load position b deviated from the stress center
When a load is applied to the strain generating portions 7a and 7b, a tensile stress and a compressive stress are generated on the basis of the moment due to the unbalanced load. Therefore, as shown in the characteristic of the load position b in FIG. 16, the strain amount with respect to the load change in each of the strain gauges r 11 , r 12 , r 21 , and r 22 shows non-linearity. As a result, the output value of the bridge circuit that obtains the combined output of the strain gauges r 11 , r 12 , r 21 , and r 22 also shows non-linearity, and the unbalanced load causes an adverse effect. This is because even when a load is applied to the load position c deviated from the stress center in the opposite direction, the same phenomenon is exhibited only by the deformation direction (changes from the lower bulge to the upper bulge), so that the unbalanced load adversely affects Comes out (Fig. 16
Refer to the characteristics of the load position c inside).

【0011】この点、起歪体1は元々偏荷重誤差を打ち
消す疑似ロバーバル機構として形成されており、例え
ば、上下4箇所に形成された起歪部7a〜7dの各々に
歪ゲージを装着し、これらの歪ゲージの抵抗値変化をブ
リッジ回路を通して電圧信号として取り出すようにすれ
ば、偏荷重によるモーメントの影響が相殺されることが
従来より知られている。
In this respect, the strain-flexing body 1 is originally formed as a pseudo-Roberval mechanism for canceling an eccentric load error. For example, strain gauges are attached to the respective strain-flexing portions 7a to 7d formed at four upper and lower positions, It is conventionally known that the influence of a moment due to an unbalanced load is canceled by extracting the resistance value change of these strain gauges as a voltage signal through a bridge circuit.

【0012】ところが、各起歪部7a〜7d毎に歪ゲー
ジを装着すると、起歪体1の上下両面に各々歪ゲージを
装着しなければならないととともに、起歪体1の上下面
間をリード線で結線してブリッジ回路を形成する必要が
あり、組立・作業性が悪い。よって、前述したように薄
膜技術を利用して歪ゲージとブリッジ回路用の配線とを
薄膜により一体で形成するようなことはできない。
However, when a strain gauge is attached to each of the strain-flexing parts 7a to 7d, it is necessary to attach the strain gauges to both upper and lower surfaces of the strain-generating element 1 and lead between the upper and lower surfaces of the strain-generating element 1 is obtained. Since it is necessary to connect the wires to form a bridge circuit, assembly and workability are poor. Therefore, as described above, it is impossible to integrally form the strain gauge and the wiring for the bridge circuit by the thin film by using the thin film technology.

【0013】よって、偏荷重による非直線性の改善と組
立・作業性とが両立していない現状にある。
Therefore, the improvement of the non-linearity due to the unbalanced load and the assembling / workability are not compatible at present.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のロードセル及び
ロードセル秤は、疑似ロバーバル機構を有して対をなす
第1,2の起歪体を用い、この第1の起歪体の可動支持
部に第2の起歪体の固定支持部を水平面内で連結して略
U字状としたロードセル構造体をベースとして構成して
おり、第1の起歪体の固定支持部を本体ベースに固定し
第2の起歪体の可動支持部に秤量皿を連結させて荷重を
負荷させた場合、偏荷重によるモーメントが作用して
も、第1の起歪体側と第2の起歪体側とでは引張・圧縮
の相反する応力が発生する。つまり、ロードセル構造体
の上面又は下面の何れか一方の一面だけにおいて、1つ
の起歪体の上下4箇所の起歪部に歪ゲージを装着した場
合と同様の偏荷重によるモーメントに起因する悪影響を
相殺する機能が得られる。よって、ロードセル構造体の
上面又は下面の何れか一方の一面の4箇所の起歪部に歪
ゲージを配置させ、これらの歪ゲージを電気的に接続し
てブリッジ演算回路によりこれらの歪ゲージの歪出力の
総和を出力させることにより、偏荷重によるモーメント
に基づく出力特性の非直線性が第1の起歪体側と第2の
起歪体側との相反する応力同士の相殺により改善され、
荷重変化に対する歪量が直線的となり、かつ、歪ゲージ
やブリッジ回路用の配線処理が一面で済むため組立・作
業性も改善される。
A load cell and a load cell balance according to the present invention use a pair of first and second flexure elements having a pseudo-Roberval mechanism, and a movable support portion of the first flexure element. The fixed support part of the second flexure element is connected in a horizontal plane to form a U-shaped load cell structure as a base, and the fixed support part of the first flexure element is fixed to the main body base. When a weighing tray is connected to the movable support portion of the second flexure element and a load is applied, even if a moment due to an unbalanced load acts, the first flexure element side and the second flexure element side do not Opposing stresses of tension and compression are generated. That is, the adverse effect caused by the moment due to the unbalanced load similar to the case where the strain gauges are attached to the upper and lower four strain generating portions of one strain generating body on only one of the upper surface and the lower surface of the load cell structure is adversely affected. The function of offsetting is obtained. Therefore, strain gauges are arranged at four strain generating portions on either one of the upper surface and the lower surface of the load cell structure, these strain gauges are electrically connected, and the strain of these strain gauges is corrected by the bridge arithmetic circuit. By outputting the sum of the outputs, the non-linearity of the output characteristics based on the moment due to the unbalanced load is improved by canceling the contradictory stresses on the first flexure body side and the second flexure body side,
Since the amount of strain with respect to load changes becomes linear and wiring processing for strain gauges and bridge circuits is completed on one side, assembly and workability are also improved.

【0015】特に、ロードセル秤において、歪ゲージを
4箇所の起歪部毎に起歪体幅方向に1対ずつ配置させ
て、起歪体毎にブリッジ回路を形成し、これらのブリッ
ジ回路の出力の加算値を歪出力の総和とすることによ
り、同じ荷重に対して実質的に2倍の出力結果が得られ
ることになり、偏荷重による非直線性の改善と組立・作
業性とを両立させつつ、秤量精度が向上する。また、歪
ゲージを4箇所の起歪部毎に1つずつ配置させて、2つ
の起歪体間で1つのブリッジ回路を形成し、このブリッ
ジ回路の出力値を歪出力の総和とすることにより、より
簡単な構成で、偏荷重による非直線性の改善と組立・作
業性とが両立する。
In particular, in a load cell balance, strain gauges are arranged in pairs at each of four strain generating portions in the strain generating element width direction to form a bridge circuit for each strain generating element, and the outputs of these bridge circuits are formed. By using the sum of the strain output as the sum of the strain output, it is possible to obtain a virtually double output result for the same load, making it possible to improve the non-linearity due to the unbalanced load and the assembly / workability at the same time. At the same time, the weighing accuracy is improved. In addition, by disposing one strain gauge for each of the four strain generating portions, forming one bridge circuit between the two strain generating bodies, and setting the output value of this bridge circuit as the total strain output. With a simpler structure, improvement of non-linearity due to eccentric load and assembly / workability are compatible.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図1
ないし図8に基づいて説明する。本実施の形態に示すロ
ードセル秤11は、1対の起歪体12,13を組み合わ
せたロードセル構造体14をベースとするロードセルを
用いて構成されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. The load cell balance 11 shown in the present embodiment is configured by using a load cell based on a load cell structure 14 in which a pair of flexure elements 12 and 13 are combined.

【0017】まず、第1の起歪体となる起歪体12は、
上下に対向する1対のビーム15,16により一体に連
結された固定支持部17と可動支持部18とを両端に有
する矩形状のものであり、これらのビーム15,16の
上下に対称となる4箇所に半円弧状の薄肉切欠部19に
より形成された起歪部20a〜20dを有する疑似ロバ
ーバル機構のものである。第2の起歪体となる起歪体1
3も同様であり、上下に対向する1対のビーム21,2
2により一体に連結された固定支持部23と可動支持部
24とを両端に有する矩形状のものであり、これらのビ
ーム21,22の上下に対称となる4箇所に半円弧状の
薄肉切欠部25により形成された起歪部26a〜26d
(図面では、26a,26bのみ図示する)を有する疑
似ロバーバル機構のものである。
First, the flexure element 12, which is the first flexure element, is
It is of a rectangular shape having a fixed support portion 17 and a movable support portion 18 which are integrally connected by a pair of vertically facing beams 15 and 16 at both ends, and these beams 15 and 16 are vertically symmetrical. This is a pseudo-roberval mechanism having strain-flexing portions 20a to 20d formed by four semicircular arc-shaped thin notches 19 at four locations. Strain element 1 as the second strain element
3 is also the same, and a pair of vertically facing beams 21, 2
It has a rectangular shape having a fixed support portion 23 and a movable support portion 24, which are integrally connected by two, at both ends, and thin semi-circular cutout portions at four positions which are vertically symmetrical with respect to these beams 21 and 22. Strain-flexing portions 26a to 26d formed by
(In the drawing, only 26a and 26b are shown) of the pseudo-Roberval mechanism.

【0018】これらの起歪体12,13は荷重を歪量に
変換するためのものであり、ジュラルミンやステンレス
材により形成されている。ここに、起歪体12,13
は、起歪体12の可動支持部18と起歪体13の固定支
持部23とが水平面内で隣合わせで連結されるように一
体に形成することにより、平面的に見て略U字状をなす
ロードセル構造体14が構成されている。即ち、ビーム
15,21の上面は同一面として平らに形成され、ビー
ム16,22の下面も同一面として平らに形成されてい
る。
These flexure elements 12 and 13 are for converting a load into a strain amount, and are made of duralumin or a stainless material. Here, the flexures 12, 13
Is integrally formed so that the movable support portion 18 of the flexure element 12 and the fixed support portion 23 of the flexure element 13 are connected next to each other in a horizontal plane, thereby forming a substantially U-shape in plan view. The eggplant load cell structure 14 is configured. That is, the upper surfaces of the beams 15 and 21 are formed flush with each other, and the lower surfaces of the beams 16 and 22 are also formed flush with each other.

【0019】このようなロードセル構造体14は、起歪
体12の固定支持部17が秤本体の本体ベース27の一
部に固定され、実際の荷重を受ける起歪体13の可動支
持部24上には秤量皿28が連結されている。
In such a load cell structure 14, the fixed supporting portion 17 of the strain-flexing body 12 is fixed to a part of the main body base 27 of the balance main body, and the movable supporting portion 24 of the strain-flexing body 13 receives an actual load. A weighing pan 28 is connected to the.

【0020】さらに、前記ロードセル構造体14の上面
(ビーム15,21の上面)において4箇所の起歪部2
0a,20b,26a,26bには、起歪体幅方向に対
をなす1対ずつの歪ゲージR11,R12,R21,R22,R
31,R32,R41,R42が装着されている。これらの歪ゲ
ージR11〜R42は、各々の起歪部20a,20b,26
a,26bで発生した歪量に応じて電気的な抵抗値変化
を示す。これらの歪ゲージR11〜R42はロードセル構造
体14の上面にてリード線29により適宜結線すること
によりブリッジ演算回路30を形成し、全ての歪ゲージ
11〜R42の歪出力の総和が得られるように構成されて
いる。31はビーム15端部に形成された入力端子部、
32は出力端子部である。
Further, four strain-generating portions 2 are formed on the upper surface of the load cell structure 14 (the upper surfaces of the beams 15 and 21).
The strain gauges R 11 , R 12 , R 21 , R 22 , R 22 , which are paired in the strain element width direction, are arranged at 0a, 20b, 26a, and 26b.
31 , R 32 , R 41 , and R 42 are attached. These strain gauges R 11 to R 42 are provided with the strain generating portions 20 a, 20 b, 26.
The electric resistance changes according to the amount of strain generated in a and b. These strain gauges R 11 to R 42 form a bridge arithmetic circuit 30 by appropriately connecting with lead wires 29 on the upper surface of the load cell structure 14, and the sum of strain outputs of all the strain gauges R 11 to R 42. Is configured to be obtained. 31 is an input terminal portion formed at the end of the beam 15;
32 is an output terminal section.

【0021】前記ブリッジ演算回路30は、起歪体12
側の4つの歪ゲージR11,R12,R21,R22により形成
された第1のブリッジ回路33と、起歪体13側の4つ
の歪ゲージR31,R32,R41,R42により形成された第
2のブリッジ回路34とを有している。ここに、第1の
ブリッジ回路33は図3に示すように対をなす歪ゲージ
11,R12、歪ゲージR21,R22が隣合うように接続さ
れて形成されており、入力端子部31を介して電源35
に接続されている。第2のブリッジ回路34側も同様で
あり、図3に示すように対をなす歪ゲージR31,R32
歪ゲージR41,R42が隣合うように接続されて形成され
ており、入力端子部31を介して電源35に接続されて
いる。これらのブリッジ回路33,34の出力端子部3
2に得られる出力は加算器を含む演算器36に入力さ
れ、この演算器36からロードセル秤11としての出力
が得られるように構成されている。
The bridge arithmetic circuit 30 includes a strain-generating element 12
The first bridge circuit 33 formed by the four strain gauges R 11 , R 12 , R 21 , and R 22 on the side, and the four strain gauges R 31 , R 32 , R 41 , and R 42 on the strain body 13 side. And a second bridge circuit 34 formed by. Here, the first bridge circuit 33 is formed by connecting paired strain gauges R 11 , R 12 and strain gauges R 21 , R 22 so as to be adjacent to each other as shown in FIG. Power supply 35 through 31
It is connected to the. The same applies to the second bridge circuit 34 side, and as shown in FIG. 3, a pair of strain gauges R 31 , R 32 ,
The strain gauges R 41 and R 42 are connected and formed so as to be adjacent to each other, and are connected to the power supply 35 via the input terminal portion 31. Output terminal section 3 of these bridge circuits 33, 34
The output obtained in 2 is input to an arithmetic unit 36 including an adder, and the arithmetic unit 36 is configured to obtain an output as the load cell balance 11.

【0022】これらの歪ゲージR11〜R42は一般的な接
着式のものとして各起歪部20a,20b,26a,2
6b上に装着し、ブリッジ回路33,34を形成するリ
ード線29として応力に影響を与えない一般的な被膜銅
線を用いたり、可撓性を有するフレキシブル配線基板を
用いたりしてもよいが、ここでは、これらの歪ゲージR
11〜R42及びリード線29が全て同一面上での処理で済
むため、薄膜技術を利用して形成されている。即ち、ス
パッタリング法、蒸着法等の薄膜技術を用いて、歪ゲー
ジR11〜R42及びリード線29を薄膜層として形成して
おき、選択エッチングにより歪ゲージR11〜R42及びリ
ード線29を各々所望のパターンにエッチングすること
により一体で形成されている。この際、ブリッジ回路3
3,34に対して補正抵抗を含めておいてもよい。
These strain gauges R 11 to R 42 are of a general adhesive type and each strain generating portion 20 a, 20 b, 26 a, 2 is formed.
A general coated copper wire that does not affect the stress may be used as the lead wire 29 that is mounted on the 6b and forms the bridge circuits 33 and 34, or a flexible wiring board having flexibility may be used. , Here these strain gauges R
All of 11 to R 42 and the lead wire 29 need only be processed on the same plane, and are therefore formed using thin film technology. Namely, a sputtering method, using a thin film technique deposition method, a strain gauge R 11 to R 42 and the lead wire 29 previously formed as a thin film layer, the strain gauge R 11 to R 42 and the lead wire 29 by selective etching Each is formed integrally by etching into a desired pattern. At this time, the bridge circuit 3
A correction resistor may be included for 3, 34.

【0023】このような構成において、ロードセル秤1
1は疑似ロバーバル機構を有する1対の起歪体12,1
3を略U字状に一体化させてなるロードセル構造体14
をベースとするため、基本的に、偏荷重によるモーメン
トが作用しても、起歪体12側と起歪体13とでは引張
・圧縮の相反する応力が発生することになり、第1のブ
リッジ回路33の出力、第2のブリッジ回路34の出力
は各々非直線性を示すが、これらのブリッジ回路33,
34の出力を演算器36中の加算器により加算すると、
各々の出力の非直線性が打ち消し合い、結果として、演
算器36から得られる最終的な出力は偏荷重の影響を受
けない直線性を示すことになる。即ち、起歪体12の起
歪部20a,20bと起歪体13の起歪部26a,26
bとの4箇所に歪ゲージを装着した場合、単一の起歪体
における上下4箇所の起歪部に歪ゲージを装着した場合
と等価的な偏荷重の打ち消し効果が得られる。
In such a configuration, the load cell balance 1
1 is a pair of flexure elements 12 and 1 having a pseudo-Roberval mechanism
Load cell structure 14 in which 3 is integrated into a substantially U shape
Therefore, even if a moment due to an unbalanced load is applied, tensions and compressions which are opposite to each other are generated between the strain generating body 12 side and the strain generating body 13, so that the first bridge The output of the circuit 33 and the output of the second bridge circuit 34 each show non-linearity.
When the output of 34 is added by the adder in the arithmetic unit 36,
The non-linearities of the respective outputs cancel each other out, and as a result, the final output obtained from the calculator 36 exhibits a linearity that is not affected by the unbalanced load. That is, the strain generating portions 20a and 20b of the strain generating body 12 and the strain generating portions 26a and 26 of the strain generating body 13
When strain gauges are attached at four positions b and b, the effect of canceling the unbalanced load equivalent to the case where strain gauges are attached at the upper and lower four strain generating portions of a single strain generating body is obtained.

【0024】ここで、ロードセル秤11により偏荷重時
の非直線性が改善される原理を詳細に説明する。まず、
起歪体12における起歪部20a,20b間の中心位置
及び起歪体13における起歪部26a,26b間の中心
位置となる応力中心に相当する荷重位置Aへ荷重が負荷
された場合を考える。この場合、起歪部20aの歪ゲー
ジR11,R12、起歪部26bの歪ゲージR41,R42には
シエアモードによる引張応力が発生し、逆に、起歪部2
0bの歪ゲージR21,R22、起歪部26aの歪ゲージR
31,R32にはシエアモードによる圧縮応力が発生する
が、偏荷重によるモーメントは発生しない。これらのシ
エアモードによる引張、圧縮応力に対する歪量は荷重の
変化に対して直線性を示す。よって、ブリッジ回路3
3,34の出力はともに直線性を示し、これらのブリッ
ジ回路33,34の出力の演算器36における加算値も
直線性を示す。
Here, the principle by which the load cell balance 11 improves the non-linearity under an eccentric load will be described in detail. First,
Consider a case where a load is applied to a load position A corresponding to the center of stress at the center position between the strain generating portions 20a and 20b of the strain generating body 12 and the center position between the strain generating portions 26a and 26b of the strain generating body 13. . In this case, tensile stress due to the shear mode is generated in the strain gauges R 11 and R 12 of the strain generating portion 20a and the strain gauges R 41 and R 42 of the strain generating portion 26b.
Strain gauges R 21 and R 22 of 0b and strain gauge R of the strain-flexing portion 26a.
A compressive stress due to shear mode is generated in 31 and R 32 , but a moment due to an unbalanced load is not generated. The strain amount with respect to the tensile and compressive stress in the shear mode shows linearity with respect to the change of the load. Therefore, the bridge circuit 3
The outputs of 3, 34 both show linearity, and the added value of the outputs of these bridge circuits 33, 34 in the arithmetic unit 36 also shows linearity.

【0025】図5は荷重位置Aにて荷重を変化させた時
の各起歪部20a,20b,26a,26bでの歪ゲー
ジR11,R21,R31,R41の歪量を重さに換算して解析
した結果を示す(歪ゲージR12,R22,R32,R42も同
じ特性を示す)。横軸が荷重量を示し、縦軸が正負の歪
量を示す。この場合、上述した通り、全ての起歪部20
a,20b,26a,26bにおいて歪ゲージR11,R
21,R31,R41は荷重の変化に対して直線性を示してい
る。
FIG. 5 shows the strain amounts of the strain gauges R 11 , R 21 , R 31 , and R 41 at the respective strain generating portions 20a, 20b, 26a, and 26b when the load is changed at the load position A. The results of analysis by converting to (strain gauges R 12 , R 22 , R 32 , and R 42 also show the same characteristics). The horizontal axis represents the load amount and the vertical axis represents the positive and negative strain amounts. In this case, as described above, all strain generating units 20
strain gauges R 11 , R at a, 20b, 26a, 26b
21 , R 31 and R 41 show linearity with respect to changes in load.

【0026】次に、応力中心からずれた荷重位置Bへ荷
重が負荷された場合を考える。この場合、偏荷重による
モーメント応力が発生し、起歪体12の上面には引張応
力、起歪体13の上面には圧縮応力を生ずる。また、応
力中心に負荷される場合と同様に、起歪部20aの歪ゲ
ージR11,R12、起歪部26bの歪ゲージR41,R42
はシエアモードによる引張応力が発生し、逆に、起歪部
20bの歪ゲージR21,R22、起歪部26aの歪ゲージ
31,R32にはシエアモードによる圧縮応力が発生す
る。よって、これらを総合すると、起歪部20aの歪ゲ
ージR11,R12には、シエアモードよる引張応力と偏荷
重による引張応力とが合成された歪が発生し、起歪部2
0bの歪ゲージR21,R22には、シエアモードよる圧縮
応力と偏荷重による引張応力とが合成された歪が発生
し、起歪部26aの歪ゲージR31,R32には、シエアモ
ードよる引張応力と偏荷重による圧縮応力とが合成され
た歪が発生し、起歪部26bの歪ゲージR41,R42
は、シエアモードよる圧縮応力と偏荷重による圧縮応力
とが合成された歪が発生する。
Next, consider the case where a load is applied to the load position B deviated from the stress center. In this case, a moment stress is generated due to an unbalanced load, a tensile stress is generated on the upper surface of the flexure element 12, and a compressive stress is generated on the upper surface of the flexure element 13. Further, as in the case where the stress is applied to the stress center, tensile stress due to the shear mode is generated in the strain gauges R 11 and R 12 of the strain generating section 20a and the strain gauges R 41 and R 42 of the strain generating section 26b, and conversely. A compressive stress due to the shear mode is generated in the strain gauges R 21 and R 22 of the strain generating portion 20b and the strain gauges R 31 and R 32 of the strain generating portion 26a. Therefore, when these are combined, the strain gauges R 11 and R 12 of the strain-flexing portion 20 a generate a strain that is a combination of the tensile stress due to the shear mode and the tensile stress due to the unbalanced load, and the strain-generating portion 2
The strain gauges R 21 and R 22 of 0b generate a strain that is a combination of the compressive stress due to the shear mode and the tensile stress due to the unbalanced load, and the strain gauges R 31 and R 32 of the strain-flexing portion 26a have the tensile stress due to the shear mode. A strain that is a combination of the stress and the compressive stress due to the eccentric load is generated, and a strain that is a combination of the compressive stress due to the shear mode and the compressive stress due to the eccentric load is generated at the strain gauges R 41 and R 42 of the strain-flexing portion 26b. To do.

【0027】図6に荷重位置Bにて荷重を変化させた時
の各起歪部20a,20b,26a,26bでの歪ゲー
ジR11,R21,R31,R41の歪量を重さに換算して解析
した結果を図5に準じて示す(歪ゲージR12,R22,R
32,R42も同じ特性を示す)。各歪ゲージR11,R21
31,R41の荷重変化に対する歪量は図示の如く個別の
非直線性を示している。まず、起歪体12上の歪ゲージ
11,R21は荷重の変化に対する歪量がともに上膨らみ
の非直線性を示しており、起歪体12側で形成した第1
のブリッジ回路33の出力も同様に上膨らみの非直線性
を示す。一方、起歪体13上の歪ゲージR31,R41は荷
重の変化に対する歪量がともに下膨らみの非直線性を示
しており、起歪体13側で形成した第2のブリッジ回路
34の出力も同様に下膨らみの非直線性を示す。しか
し、これらの第1,2のブリッジ回路33,34の出力
を演算器36中の加算器により加算すると、両者の非直
線性が打ち消し合って、最終的な出力は応力中心に負荷
した場合と同様の直線性を示すことになる。
In FIG. 6, the strain amounts of the strain gauges R 11 , R 21 , R 31 , R 41 at the respective strain generating portions 20a, 20b, 26a, 26b when the load is changed at the load position B are weighted. The results of analysis by converting to (strain gauge R 12 , R 22 , R
32 and R 42 also show the same characteristics). Each strain gauge R 11 , R 21 ,
The strain amount with respect to the load change of R 31 and R 41 shows individual non-linearity as shown in the figure. First, the strain gauges R 11 and R 21 on the strain-generating body 12 both show non-linearity of upward swelling with respect to the amount of strain with respect to a change in the load, and the strain gauges R 11 and R 21 formed on the strain-generating body 12 side are the first
Similarly, the output of the bridge circuit 33 of No. 2 also exhibits upward non-linearity. On the other hand, the strain gauges R 31 and R 41 on the strain-generating body 13 both show non-linearity of downward bulge in the strain amount with respect to the change of the load, and the strain gauges R 31 and R 41 of the second bridge circuit 34 formed on the strain-generating body 13 side. The output also exhibits a non-linear bulge. However, when the outputs of the first and second bridge circuits 33 and 34 are added by the adder in the arithmetic unit 36, the nonlinearities of the two cancel each other out, and the final output is the same as when the stress center is loaded. It will show similar linearity.

【0028】さらに、応力中心から逆方向にずれた荷重
位置Cへ荷重が負荷された場合を考える。この場合、荷
重位置Bの場合とは逆方向の偏荷重によるモーメント応
力が発生し、起歪体12の上面には圧縮応力、起歪体1
3の上面には引張応力を生ずる。また、応力中心に負荷
される場合と同様に、起歪部20aの歪ゲージR11,R
12、起歪部26bの歪ゲージR41,R42にはシエアモー
ドによる引張応力が発生し、逆に、起歪部20bの歪ゲ
ージR21,R22、起歪部26aの歪ゲージR31,R32
はシエアモードによる圧縮応力が発生する。よって、こ
れらを総合すると、起歪部20aの歪ゲージR11,R12
には、シエアモードよる引張応力と偏荷重による圧縮応
力とが合成された歪が発生し、起歪部20bの歪ゲージ
21,R22には、シエアモードよる圧縮応力と偏荷重に
よる圧縮応力とが合成された歪が発生し、起歪部26a
の歪ゲージR31,R32には、シエアモードよる引張応力
と偏荷重による引張応力とが合成された歪が発生し、起
歪部26bの歪ゲージR41,R42には、シエアモードよ
る圧縮応力と偏荷重による引張応力とが合成された歪が
発生する。
Further, consider a case where a load is applied to a load position C deviated from the stress center in the opposite direction. In this case, a moment stress is generated due to an eccentric load in the opposite direction to the case of the load position B, and the compressive stress and strain element 1 are generated on the upper surface of the strain element 12.
A tensile stress is generated on the upper surface of 3. Further, similarly to the case where the stress is applied to the stress center, the strain gauges R 11 , R of the strain-flexing portion 20a are
12 , tensile stress due to shear mode is generated in the strain gauges R 41 and R 42 of the strain generating portion 26b, and conversely, the strain gauges R 21 and R 22 of the strain generating portion 20b, and the strain gauge R 31 of the strain generating portion 26a, A compressive stress due to shear mode is generated in R 32 . Therefore, when these are combined, the strain gauges R 11 , R 12 of the strain-flexing part 20a are
In the strain gauges R 21 and R 22 of the strain generating part 20 b, the compressive stress due to the shear mode and the compressive stress due to the unbalanced load are generated. The combined strain is generated, and the strain generating portion 26a
Strain gauges R 31 and R 32 generate a strain that is a combination of the tensile stress due to the shear mode and the tensile stress due to an unbalanced load, and the strain gauges R 41 and R 42 of the strain-flexing portion 26 b have compressive stress due to the shear mode. A strain is generated by the combination of the tensile stress due to the unbalanced load and the tensile stress.

【0029】図7に荷重位置Cにて荷重を変化させた時
の各起歪部20a,20b,26a,26bでの歪ゲー
ジR11,R21,R31,R41の歪量を重さに換算して解析
した結果を図5、図6に準じて示す(歪ゲージR12,R
22,R32,R42も同じ特性を示す)。各歪ゲージR11
21,R31,R41の荷重変化に対する歪量は図示の如く
個別の非直線性を示している。まず、起歪体12上の歪
ゲージR11,R21は荷重の変化に対する歪量がともに下
膨らみの非直線性を示しており、起歪体12側で形成し
た第1のブリッジ回路33の出力も同様に下膨らみの非
直線性を示す。一方、起歪体13上の歪ゲージR31,R
41は荷重の変化に対する歪量がともに上膨らみの非直線
性を示しており、起歪体13側で形成した第2のブリッ
ジ回路34の出力も同様に上膨らみの非直線性を示す。
しかし、これらの第1,2のブリッジ回路33,34の
出力を演算器36中の加算器により加算すると、両者の
非直線性が打ち消し合って、演算器36から得られる最
終的な出力は応力中心に負荷した場合と同様の直線性を
示すことになる。
In FIG. 7, the strain amounts of the strain gauges R 11 , R 21 , R 31 , and R 41 at the respective strain generating portions 20a, 20b, 26a, and 26b when the load is changed at the load position C are weighted. The results of analysis by converting to () are shown in accordance with FIGS. 5 and 6 (strain gauges R 12 , R
22 , R 32 and R 42 also show the same characteristics). Each strain gauge R 11 ,
The strain amounts with respect to load changes of R 21 , R 31 , and R 41 show individual non-linearity as shown in the figure. First, the strain gauges R 11 and R 21 on the flexure element 12 both show a downward bulging non-linearity in the amount of strain with respect to a change in the load, and the strain gauges R 11 and R 21 of the first bridge circuit 33 formed on the flexure body 12 side. The output also exhibits a non-linear bulge. On the other hand, strain gauges R 31 , R on the flexure element 13
Reference numeral 41 shows the non-linearity of upward swelling with respect to both changes in load, and the output of the second bridge circuit 34 formed on the side of the flexure element 13 also shows non-linearity of upward swelling.
However, when the outputs of the first and second bridge circuits 33 and 34 are added by the adder in the arithmetic unit 36, the nonlinearities of the two cancel each other out, and the final output obtained from the arithmetic unit 36 is stressed. It will show the same linearity as when loaded in the center.

【0030】よって、ロードセル秤11に荷重位置A,
B,Cで各々荷重が負荷された場合の各部の歪ゲージで
の歪量の上述した特性をまとめて図式化すれば、図8の
ように表すことができる。図8において、TS はシエア
モードによる引張応力、CSはシエアモードによる圧縮
応力、TM は偏荷重によるモーメントに基づく引張応
力、CM は偏荷重によるモーメントに基づく圧縮応力を
示す。
Therefore, the load position A,
If the above-mentioned characteristics of the amount of strain in the strain gauges of the respective parts when loads are respectively applied in B and C are collectively illustrated, it can be represented as shown in FIG. In FIG. 8, T S is tensile stress due to shear mode, C S is compressive stress due to shear mode, T M is tensile stress due to moment due to unbalanced load, and C M is compressive stress due to moment due to unbalanced load.

【0031】即ち、荷重位置Aが応力中心の場合、偏荷
重によるモーメント応力TM ,CMが発生せず、シエア
モードによる応力TS ,CS のみであり、各歪ゲージR
11〜R42が荷重変化に対する歪量が直線性を示し、第
1,2のブリッジ回路33,34の各出力及び加算出力
も全て直線性を示す。一方、荷重位置B,Cにおいて
は、偏荷重によるモーメント応力TM ,CM が発生し、
(TS +TM )で少し上膨らみ特性、(CS +TM )で
大きな上膨らみ特性、(CS +CM )で少し下膨らみ特
性、(TS +CM )で大きな下膨らみ特性なる非直線性
を示す。荷重位置Bの場合であれば、起歪体12側の第
1のブリッジ回路33の出力が上膨らみ、起歪体13側
の第2のブリッジ回路34の出力が下膨らみなる非直線
性を示すが、これらのブリッジ回路33,34の出力の
演算器36による加算値は直線性を示すことになる。荷
重位置Cの場合には非直線性の方向が異なるだけで、荷
重位置Bの場合と同様である。このようにして、このロ
ードセル秤11による場合には、歪ゲージ等を同一面上
に形成でき組立・作業性を向上させ得る条件下で、偏荷
重の影響を見掛け上、受けないことになり、偏荷重によ
る非直線性が改善される。
That is, when the load position A is the stress center, the moment stresses T M and C M due to the eccentric load do not occur, only the stresses T S and C S due to the shear mode, and each strain gauge R
11 to R 42 show the linearity of the strain amount with respect to the load change, and the respective outputs of the first and second bridge circuits 33 and 34 and the addition output also show the linearity. On the other hand, at the load positions B and C, moment stresses T M and C M due to unbalanced loads occur,
Non-linearity with (T S + T M ), slightly upward bulge characteristic, (C S + T M ) with large upward bulge characteristic, (C S + C M ) with slightly downward bulge characteristic, and (T S + C M ) with large downward bulge characteristic Shows sex. In the case of the load position B, the output of the first bridge circuit 33 on the side of the strain generating body 12 swells upward, and the output of the second bridge circuit 34 on the side of the strain generating body 13 bulges downward, which is non-linear. However, the added value of the outputs of the bridge circuits 33 and 34 by the calculator 36 shows linearity. The load position C is similar to the load position B except that the direction of non-linearity is different. In this way, in the case of the load cell balance 11, it is apparently not affected by the unbalanced load under the condition that the strain gauge or the like can be formed on the same surface and the assembling / workability can be improved, Non-linearity due to eccentric load is improved.

【0032】特に、このロードセル秤11においては、
歪ゲージR11〜R42を4箇所の起歪部20a,20b,
26a,26b毎に起歪体幅方向に1対ずつ配置させ
て、起歪体12,13毎にブリッジ回路33,34を形
成し、これらのブリッジ回路33,34の出力の加算値
を歪出力の総和としているので、各ブリッジ回路33,
34において、同じ荷重に対して実質的に2倍の出力結
果が得られることになり、秤量精度も一層向上する。
Particularly, in this load cell balance 11,
The strain gauges R 11 to R 42 are provided at the four strain generating portions 20a, 20b,
26a and 26b are arranged in pairs in the width direction of the flexure element, and bridge circuits 33 and 34 are formed for each of the flexure elements 12 and 13. The added value of the outputs of these bridge circuits 33 and 34 is distorted and output. Therefore, each bridge circuit 33,
In 34, substantially double the output result is obtained for the same load, and the weighing accuracy is further improved.

【0033】なお、起歪部20a,20b,26a,2
6bに代えて、ロードセル構造体14の下面側となる4
箇所の起歪部20c,20d,26c,26dに歪ゲー
ジを装着するようにしてもよい。
The strain-generating parts 20a, 20b, 26a, 2
6b instead of 6b, which is the lower surface side of the load cell structure 14
Strain gauges may be attached to the strain-flexing portions 20c, 20d, 26c, 26d at the locations.

【0034】また、ロードセル構造体14も1対の起歪
体12,13を一体に形成した連結させたものに限ら
ず、例えば、図9に示すように、起歪体12の可動支持
部18と起歪体13の固定支持部23との間にスペーサ
37を介在させ、ねじ38等により連結することによ
り、平面的に見て略U字状のロードセル構造体39を構
成するようにしてもよい。
Further, the load cell structure 14 is not limited to the one in which the pair of flexure elements 12 and 13 are integrally formed and connected to each other. For example, as shown in FIG. 9, the movable support portion 18 of the flexure element 12 is provided. A spacer 37 is interposed between the fixing member 23 and the fixed supporting portion 23 of the flexure body 13 and is connected by a screw 38 or the like, so that a load cell structure 39 having a substantially U-shape in plan view is configured. Good.

【0035】本発明の実施の第二の形態を図10ないし
図14に基づいて説明する。図1ないし図9で示した部
分と同一機能を果たす部分は同一符号を用いて示し、説
明も省略する。本実施の形態に示すロードセル秤41
は、前述したロードセル秤11の場合と同じロードセル
構造体14をベースとするロードセルを用いて構成され
ているが、歪ゲージを含むブリッジ演算回路の構成が異
なっている。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Portions having the same functions as those shown in FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Load cell balance 41 shown in the present embodiment
Is configured by using a load cell based on the same load cell structure 14 as in the case of the load cell balance 11 described above, but the configuration of the bridge arithmetic circuit including the strain gauge is different.

【0036】まず、ロードセル構造体14の上面におい
て4箇所の起歪部20a,20b,26a,26bには
1つずつの歪ゲージR1 ,R2 ,R3 ,R4 が装着され
ている。これらの4つの歪ゲージR1 〜R4 はロードセ
ル構造体14の上面にてリード線29により適宜結線す
ることによりブリッジ演算回路を構成するブリッジ回路
42を形成し、このブリッジ回路42の出力値が全ての
歪ゲージR1 〜R4 の歪出力の総和となるように構成さ
れている。即ち、起歪体12,13間にまたがって1つ
のブリッジ回路42のみが形成されている。
First, on the upper surface of the load cell structure 14, strain gauges R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are attached to the four strain generating portions 20a, 20b, 26a and 26b, respectively. These four strain gauges R 1 to R 4 form a bridge circuit 42 forming a bridge arithmetic circuit by appropriately connecting the lead wires 29 on the upper surface of the load cell structure 14, and the output value of the bridge circuit 42 is It is configured to be the sum of the strain outputs of all strain gauges R 1 to R 4 . That is, only one bridge circuit 42 is formed across the flexure elements 12 and 13.

【0037】ここに、ブリッジ回路42は図13に示す
ように同一の起歪体12,13における歪ゲージ同士、
即ち、歪ゲージR1 とR2 、歪ゲージR3 とR4 、が各
々隣合い、かつ、固定支持部17,23側の歪ゲージR
1 とR3 、可動支持部18,24側の歪ゲージR2 とR
4 、が各々対辺に位置するように相互に接続されること
により形成されている。ブリッジ回路42の入力端子部
31は電源35に接続されている。ブリッジ回路42の
出力側にはロードセル秤41としての出力を出力する演
算器43が接続されている。この演算器43は加算器を
必要としない。
Here, as shown in FIG. 13, the bridge circuit 42 includes strain gauges in the same flexure element 12 and 13,
That is, the strain gauges R 1 and R 2 are adjacent to each other, and the strain gauges R 3 and R 4 are adjacent to each other, and the strain gauges R on the side of the fixed support portions 17 and 23.
1 and R 3 , strain gauges R 2 and R on the movable supporting portions 18 and 24 side
4 are connected to each other so that they are located on opposite sides, respectively. The input terminal portion 31 of the bridge circuit 42 is connected to the power supply 35. The output side of the bridge circuit 42 is connected to a computing unit 43 that outputs the output of the load cell balance 41. This calculator 43 does not need an adder.

【0038】これらの歪ゲージR1 〜R4 の場合も、一
般的な接着式のものとして各起歪部20a,20b,2
6a,26b上に装着し、ブリッジ回路42を形成する
リード線29として応力に影響を与えない一般的な被膜
銅線を用いたり、可撓性を有するフレキシブル配線基板
を用いたりしてもよいが、ここでは、これらの歪ゲージ
1 〜R4 及びリード線29が全て同一面上での処理で
済むため、薄膜技術を利用して形成されている。
In the case of these strain gauges R 1 to R 4 as well, the strain generating portions 20a, 20b, 2 are of the general adhesive type.
A general coated copper wire that does not affect the stress may be used as the lead wire 29 that is mounted on the wires 6a and 26b and forms the bridge circuit 42, or a flexible wiring board having flexibility may be used. Here, since all of these strain gauges R 1 to R 4 and the lead wire 29 need only be processed on the same plane, they are formed using the thin film technique.

【0039】このような構成において、ロードセル秤4
1は疑似ロバーバル機構を有する1対の起歪体12,1
3を略U字状に一体化させてなるロードセル構造体14
をベースとするため、基本的に、偏荷重によるモーメン
トが作用しても、起歪体12側と起歪体13とでは引張
・圧縮の相反する応力が発生し、各起歪体12,13側
で示す非直線性も相反することから、これらの合成出力
となるブリッジ回路42の出力は非直線性が打ち消し合
い、結果として、偏荷重の影響を受けない直線性を示す
ことになる。即ち、起歪体12の起歪部20a,20b
と起歪体13の起歪部26a,26bとの4箇所に歪ゲ
ージを装着した場合、単一の起歪体における上下4箇所
の起歪部に歪ゲージを装着した場合と等価的な偏荷重の
打ち消し効果が得られる。
In such a configuration, the load cell balance 4
1 is a pair of flexure elements 12 and 1 having a pseudo-Roberval mechanism
Load cell structure 14 in which 3 is integrated into a substantially U shape
Basically, even if a moment due to an eccentric load acts, tensions and compressions in opposite directions are generated between the strain element 12 side and the strain element 13, and the strain elements 12, 13 Since the non-linearities shown on the side are also contradictory, the outputs of the bridge circuit 42, which are the combined output of the two, cancel each other out, and as a result, the linearity is not affected by the unbalanced load. That is, the flexure portions 20a, 20b of the flexure body 12
When strain gauges are mounted at four places, namely, the strain generating parts 26a and 26b of the strain generating body 13, a strain gauge equivalent to the case where the strain gauges are mounted at four upper and lower strain generating parts of a single strain generating body. The effect of canceling the load is obtained.

【0040】ここで、ロードセル秤41により偏荷重時
の非直線性が改善される原理を詳細に説明する。まず、
応力中心に相当する荷重位置Aへ荷重が負荷された場合
を考える。この場合、起歪部20a,26bの歪ゲージ
1 ,R4 にはシエアモードによる引張応力が発生し、
逆に、起歪部20b,26aの歪ゲージR2 ,R3 には
シエアモードによる圧縮応力が発生するが、偏荷重によ
るモーメントは発生しない。これらのシエアモードによ
る引張、圧縮応力に対する歪量は荷重の変化に対して直
線性を示す。よって、ブリッジ回路42の出力ないしは
演算器43から得られる出力は直線性を示す。解析結果
は、図5に示した場合と同様である。
Here, the principle by which the load cell balance 41 improves the non-linearity under an eccentric load will be described in detail. First,
Consider a case where a load is applied to the load position A corresponding to the stress center. In this case, tensile stress due to shear mode occurs in the strain gauges R 1 and R 4 of the strain-flexing portions 20a and 26b,
On the contrary, compressive stress due to shear mode occurs in the strain gauges R 2 and R 3 of the strain-flexing portions 20b and 26a, but no moment due to eccentric load occurs. The strain amount with respect to the tensile and compressive stress in the shear mode shows linearity with respect to the change of the load. Therefore, the output of the bridge circuit 42 or the output obtained from the calculator 43 exhibits linearity. The analysis result is the same as that shown in FIG.

【0041】次に、応力中心からずれた荷重位置Bへ荷
重が負荷された場合を考える。この場合、偏荷重による
モーメント応力が発生し、起歪体12の上面には引張応
力、起歪体13の上面には圧縮応力を生ずる。また、応
力中心に負荷される場合と同様に、起歪部20a,26
bの歪ゲージR1 ,R4 にはシエアモードによる引張応
力が発生し、逆に、起歪部20b,26aの歪ゲージR
2 ,R3 にはシエアモードによる圧縮応力が発生する。
よって、これらを総合すると、起歪部20aの歪ゲージ
1 には、シエアモードよる引張応力と偏荷重による引
張応力とが合成された歪が発生し、起歪部20bの歪ゲ
ージR2 には、シエアモードよる圧縮応力と偏荷重によ
る引張応力とが合成された歪が発生し、起歪部26aの
歪ゲージR3 には、シエアモードよる引張応力と偏荷重
による圧縮応力とが合成された歪が発生し、起歪部26
bの歪ゲージR4 には、シエアモードよる圧縮応力と偏
荷重による圧縮応力とが合成された歪が発生する。
Next, consider the case where a load is applied to the load position B deviated from the stress center. In this case, a moment stress is generated due to an unbalanced load, a tensile stress is generated on the upper surface of the flexure element 12, and a compressive stress is generated on the upper surface of the flexure element 13. Further, similarly to the case where the strain is applied to the stress center,
A tensile stress due to shear mode is generated in the strain gauges R 1 and R 4 of b, and conversely, the strain gauges R of the strain generating portions 20 b and 26 a are
2 and R 3 generate compressive stress due to shear mode.
Therefore, when these are combined, the strain gauge R 1 of the strain-flexing portion 20 a generates a strain that is a combination of the tensile stress due to the shear mode and the tensile stress due to the unbalanced load, and the strain gauge R 2 of the strain-generating portion 20 b is at the strain gauge R 2 . The combined strain of the compressive stress due to the shear mode and the tensile stress due to the eccentric load causes a strain, and the strain gauge R 3 of the strain-flexing portion 26a has a strain resulting from the combination of the tensile stress due to the shear mode and the compressive stress due to the eccentric load. Occurs, and the strain generating portion 26
In the strain gauge R 4 of b, a strain that is a combination of the compressive stress due to the shear mode and the compressive stress due to the unbalanced load is generated.

【0042】よって、荷重位置Bにて荷重を変化させた
時の各起歪部20a,20b,26a,26bでの歪ゲ
ージR1 ,R2 ,R3 ,R4 の歪量を重さに換算して解
析した結果は図6に示した場合と同様となり、各歪ゲー
ジR1 ,R2 ,R3 ,R4 の荷重変化に対する歪量は個
別の非直線性を示す。即ち、図6を参照して説明すれ
ば、起歪体12上の歪ゲージR1 ,R2 は荷重の変化に
対する歪量がともに上膨らみの非直線性を示し、起歪体
13上の歪ゲージR3 ,R4 は荷重の変化に対する歪量
がともに下膨らみの非直線性を示す。しかし、これらの
歪ゲージR1 〜R4 の歪量の総和を合成出力とするブリ
ッジ回路42ないしは演算器43の出力で考えると、上
膨らみの非直線性と下膨らみの非直線性とが打ち消し合
って、合成出力は応力中心に負荷した場合と同様の直線
性を示すことになる。
Therefore, when the load is changed at the load position B, the strain amount of the strain gauges R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 at the respective strain generating portions 20a, 20b, 26a, and 26b is weighted. The results of conversion and analysis are the same as those shown in FIG. 6, and the strain amount with respect to the load change of each strain gauge R 1 , R 2 , R 3 , R 4 shows individual non-linearity. That is, referring to FIG. 6, the strain gauges R 1 and R 2 on the flexure element 12 both show upward swelling nonlinearity in the amount of strain with respect to a change in load, and the strain on the flexure element 13 is increased. The gauges R 3 and R 4 both show a downward bulging non-linearity in the amount of strain with respect to a change in load. However, considering the sum of the strain amounts of these strain gauges R 1 to R 4 as the combined output, the output of the bridge circuit 42 or the computing unit 43 cancels the nonlinearity of the upward bulge and the nonlinearity of the downward bulge. Together, the combined output shows the same linearity as when the stress center is loaded.

【0043】さらに、応力中心から逆方向にずれた荷重
位置Cへ荷重が負荷された場合を考える。この場合、荷
重位置Bの場合とは逆方向の偏荷重によるモーメント応
力が発生し、起歪体12の上面には圧縮応力、起歪体1
3の上面には引張応力を生ずる。また、応力中心に負荷
される場合と同様に、起歪部20a,26bの歪ゲージ
1 ,R4 にはシエアモードによる引張応力が発生し、
逆に、起歪部20b,26aの歪ゲージR2 ,歪ゲージ
3 にはシエアモードによる圧縮応力が発生する。よっ
て、これらを総合すると、起歪部20aの歪ゲージR1
には、シエアモードよる引張応力と偏荷重による圧縮応
力とが合成された歪が発生し、起歪部20bの歪ゲージ
2 には、シエアモードよる圧縮応力と偏荷重による圧
縮応力とが合成された歪が発生し、起歪部26aの歪ゲ
ージR3 には、シエアモードよる引張応力と偏荷重によ
る引張応力とが合成された歪が発生し、起歪部26bの
歪ゲージR4 には、シエアモードよる圧縮応力と偏荷重
による引張応力とが合成された歪が発生する。
Further, consider a case where a load is applied to a load position C deviated from the stress center in the opposite direction. In this case, a moment stress is generated due to an eccentric load in the opposite direction to the case of the load position B, and the compressive stress and strain element 1 are generated on the upper surface of the strain element 12.
A tensile stress is generated on the upper surface of 3. Further, as in the case where the stress is applied to the stress center, tensile stress due to shear mode is generated in the strain gauges R 1 and R 4 of the strain-flexing portions 20a and 26b,
Conversely, compressive stress due to shear mode is generated in the strain gauges R 2 and R 3 of the strain-flexing portions 20b and 26a. Therefore, when these are combined, the strain gauge R 1 of the strain-flexing part 20a is
In the strain gauge R 2 of the strain-flexing portion 20 b, the compressive stress due to the shear mode and the compressive stress due to the unbalanced load are combined. distortion occurs, the strain generating portions 26a strain gauges R 3, the strain tensile stress and the tensile by unbalanced load stress is synthesized is generated by Shieamodo, the strain gauges R 4 of the strain generating unit 26b, Shieamodo A strain is generated by the combination of the compressive stress due to the stress and the tensile stress due to the unbalanced load.

【0044】よって、荷重位置Cにて荷重を変化させた
時の各起歪部20a,20b,26a,26bでの歪ゲ
ージR1 ,R2 ,R3 ,R4 の歪量を重さに換算して解
析した結果は図7に示した場合と同様となり、各歪ゲー
ジR1 ,R2 ,R3 ,R4 の荷重変化に対する歪量は個
別の非直線性を示す。即ち、図7を参照して説明すれ
ば、起歪体12上の歪ゲージR1 ,R2 は荷重の変化に
対する歪量がともに下膨らみの非直線性を示し、起歪体
13上の歪ゲージR3 ,R4 は荷重の変化に対する歪量
がともに上膨らみの非直線性を示す。しかし、これらの
歪ゲージR1 〜R4 の歪量の総和を合成出力とするブリ
ッジ回路42ないしは演算器43の出力で考えると、下
膨らみの非直線性と上膨らみの非直線性とが打ち消し合
って、合成出力は応力中心に負荷した場合と同様の直線
性を示すことになる。
Therefore, when the load is changed at the load position C, the strain amount of the strain gauges R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 at the respective strain generating portions 20a, 20b, 26a, and 26b is weighted. The result of conversion and analysis is the same as that shown in FIG. 7, and the strain amount with respect to the load change of each strain gauge R 1 , R 2 , R 3 , R 4 shows individual non-linearity. That is, referring to FIG. 7, the strain gauges R 1 and R 2 on the flexure element 12 both show a downward bulging nonlinearity in the amount of strain with respect to a change in load, and the strain on the flexure element 13 is reduced. The gauges R 3 and R 4 both show upward swelling non-linearity in the amount of strain with respect to changes in load. However, considering the output of the bridge circuit 42 or the arithmetic unit 43 that uses the total sum of the strain amounts of the strain gauges R 1 to R 4 as a combined output, the nonlinearity of the lower bulge and the nonlinearity of the upper bulge cancel each other out. Together, the combined output shows the same linearity as when the stress center is loaded.

【0045】よって、ロードセル秤41に荷重位置A,
B,Cで各々荷重が負荷された場合の各部の歪ゲージで
の歪量の上述した特性をまとめて図式化すれば、図14
のように表すことができる。即ち、荷重位置Aが応力中
心の場合、偏荷重によるモーメント応力TM ,CM が発
生せず、シエアモードによる応力TS ,CS のみであ
り、各歪ゲージR1 〜R4 が荷重変化に対する歪量が直
線性を示し、ブリッジ回路42の合成出力も直線性を示
す。一方、荷重位置B,Cにおいては、偏荷重によるモ
ーメント応力TM ,CMが発生し、(TS +TM )で少
し上膨らみ特性、(CS +TM )で大きな上膨らみ特
性、(CS +CM )で少し下膨らみ特性、(TS
M )で大きな下膨らみ特性なる非直線性を示す。しか
し、荷重位置Bの場合であれば、ブリッジ回路42ない
しは演算器43の合成出力はこれらの非直線性が相殺さ
れて直線性を示すことになる。荷重位置Cの場合には非
直線性の方向が異なるだけで、荷重位置Bの場合と同様
である。このようにして、このロードセル秤41による
場合には、歪ゲージ等を同一面上に形成でき組立・作業
性を向上させ得る条件下で、偏荷重の影響を見掛け上、
受けないことになり、偏荷重による非直線性が改善され
る。特に、このロードセル秤41においては、4箇所の
起歪部20a,20b,26a,26b毎に1つずつの
歪ゲージR1 ,R2 ,R3 ,R4 を配置させて、起歪体
12,13間にまたがって1つのブリッジ回路42のみ
を形成しているので、簡単な構成で済む。
Therefore, the load position A,
If the above-mentioned characteristics of the strain amount in the strain gauges of the respective parts when loads are respectively applied in B and C are summarized in the diagram of FIG.
Can be expressed as That is, when the load position A is the stress center, the moment stresses T M and C M due to the eccentric load do not occur, only the stresses T S and C S due to the shear mode, and the strain gauges R 1 to R 4 respond to the load change. The amount of distortion exhibits linearity, and the combined output of the bridge circuit 42 also exhibits linearity. On the other hand, a load position B, in C, unbalanced load by moment stress T M, and C M is generated, (T S + T M) in bulge slightly above characteristics, (C S + T M) larger on bulge characteristics, (C S + C M ) slightly lower bulge characteristics, (T S +
C M ) shows non-linearity with a large downward swelling characteristic. However, in the case of the load position B, the nonlinear output of the bridge circuit 42 or the combined output of the calculator 43 cancels out these nonlinearities and shows linearity. The load position C is similar to the load position B except that the direction of non-linearity is different. In this way, in the case of the load cell balance 41, the influence of the unbalanced load is apparent under the condition that the strain gauges can be formed on the same surface and the assembling / workability can be improved.
It will not be received, and the nonlinearity due to the unbalanced load will be improved. In particular, in the load cell balance 41, one strain gauge R 1 , R 2 , R 3 , R 4 is arranged for each of the four strain generating parts 20a, 20b, 26a, 26b, and the strain generating body 12 is provided. , 13, and only one bridge circuit 42 is formed so as to straddle 13 and 13, so that a simple configuration is sufficient.

【0046】なお、ロードセル秤41の場合において
も、起歪部20a,20b,26a,26bに代えて、
ロードセル構造体14の下面側となる4箇所の起歪部2
0c,20d,26c,26dに歪ゲージを装着するよ
うにしてもよい。また、ロードセル構造体14を図9に
示したロードセル構造体38のように起歪体12,13
を別体とした構成としてもよい。
Even in the case of the load cell balance 41, instead of the strain-flexing parts 20a, 20b, 26a, 26b,
Four strain generating parts 2 on the lower surface side of the load cell structure 14
Strain gauges may be attached to 0c, 20d, 26c and 26d. In addition, the load cell structure 14 is replaced with the strain generating elements 12, 13 like the load cell structure 38 shown in FIG.
May be a separate body.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明のロードセル及びロードセル秤に
よれば、疑似ロバーバル機構を有して対をなす第1,2
の起歪体を用い、この第1の起歪体の可動支持部に第2
の起歪体の固定支持部を水平面内で連結して略U字状と
したロードセル構造体をベースとして構成したので、第
1の起歪体の固定支持部を本体ベースに固定し第2の起
歪体の可動支持部に秤量皿を連結させて荷重を負荷させ
た場合には偏荷重によるモーメントが作用しても、第1
の起歪体側と第2の起歪体側とでは引張・圧縮の相反す
る応力が発生する状態となり、ロードセル構造体の上面
又は下面の何れか一方の一面だけにおいて、単一の起歪
体の上下4箇所の起歪部に歪ゲージを装着した場合と同
様の偏荷重によるモーメントに起因する悪影響を相殺す
る機能を確保でき、よって、ロードセル構造体の上面又
は下面の何れか一方の一面の4箇所の起歪部に歪ゲージ
を配置させ、これらの歪ゲージを電気的に接続してブリ
ッジ演算回路によりこれらの歪ゲージの歪出力の総和を
出力させることにより、偏荷重によるモーメントに基づ
く出力特性の非直線性を第1の起歪体側と第2の起歪体
側との相反する応力同士の相殺により改善することがで
き、かつ、歪ゲージやブリッジ回路用の配線処理が一面
で済むため組立・作業性も改善することができる。
According to the load cell and the load cell balance of the present invention, a pair of first and second pairs having a pseudo-Roberval mechanism is provided.
The second strain is applied to the movable support portion of the first strain body by using the strain body of
Since the fixed supporting portions of the strain generating element of No. 1 are connected in a horizontal plane to form a U-shaped load cell structure as a base, the fixed supporting portion of the first strain generating element is fixed to the main body base. When a weighing tray is connected to the movable support portion of the strain generating body to apply a load, even if a moment due to an unbalanced load acts, the first
In the strain element side and the second strain element side of the load cell structure, opposite tensions and compression stresses are generated, and the upper and lower sides of the load cell structure have only one upper and lower sides of the single strain body. It is possible to secure the function of canceling the adverse effect caused by the moment due to the unbalanced load similar to the case where strain gauges are attached to the four strain generating parts, and therefore, the four positions on either one of the upper surface or the lower surface of the load cell structure. Strain gauges are placed in the strain-generating part of, the strain gauges are electrically connected, and the sum of the strain outputs of these strain gauges is output by the bridge arithmetic circuit. Non-linearity can be improved by canceling out the opposing stresses on the first and second strain generating body sides, and the wiring process for the strain gauge and bridge circuit can be completed on one side. Business property can also be improved.

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

【図1】本発明の実施の第一の形態を示すロードセル秤
の外観斜視図である。
FIG. 1 is an external perspective view of a load cell balance showing a first embodiment of the present invention.

【図2】その平面図である。FIG. 2 is a plan view thereof.

【図3】ブリッジ演算回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a bridge arithmetic circuit.

【図4】ロードセル秤に対する荷重位置を示す外観斜視
図である。
FIG. 4 is an external perspective view showing a load position on the load cell balance.

【図5】荷重位置Aで荷重を変化させた場合の各歪ゲー
ジにおける歪量の変化の様子を解析した結果を示す特性
図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a result of analyzing a state of change in strain amount in each strain gauge when the load is changed at the load position A.

【図6】荷重位置Bで荷重を変化させた場合の各歪ゲー
ジにおける歪量の変化の様子を解析した結果を示す特性
図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a result of analysis of changes in strain amount in each strain gauge when the load is changed at the load position B.

【図7】荷重位置Cで荷重を変化させた場合の各歪ゲー
ジにおける歪量の変化の様子を解析した結果を示す特性
図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a result of analysis of changes in strain amount in each strain gauge when a load is changed at a load position C.

【図8】荷重位置A,B,Cで荷重を変化させた場合の
各歪ゲージにおける歪量の変化の様子をまとめて図式化
して示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing how the amount of strain in each strain gauge changes when the load is changed at load positions A, B, and C in a diagram.

【図9】ロードセル構造体の変形例を示す外観斜視図で
ある。
FIG. 9 is an external perspective view showing a modified example of the load cell structure.

【図10】本発明の実施の第二の形態を示すロードセル
秤の外観斜視図である。
FIG. 10 is an external perspective view of a load cell balance according to a second embodiment of the present invention.

【図11】その平面図である。FIG. 11 is a plan view thereof.

【図12】ブリッジ回路を示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram showing a bridge circuit.

【図13】ロードセル秤に対する荷重位置を示す外観斜
視図である。
FIG. 13 is an external perspective view showing a load position on the load cell balance.

【図14】荷重位置A,B,Cで荷重を変化させた場合
の各歪ゲージにおける歪量の変化の様子をまとめて図式
化して示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram schematically showing how the amount of strain in each strain gauge changes when the load is changed at load positions A, B, and C in a diagram.

【図15】従来のロードセル秤を示す外観斜視図であ
る。
FIG. 15 is an external perspective view showing a conventional load cell balance.

【図16】荷重位置a,b,cで荷重を変化させた場合
の各歪ゲージにおける歪量の変化の様子をまとめて図式
化して示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram schematically showing how the strain amount changes in each strain gauge when the load is changed at the load positions a, b, and c.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 第1の起歪体 13 第2の起歪体 14 ロードセル構造体 15,16 ビーム 17 固定支持部 18 可動支持部 19 薄肉切欠部 20a〜20d 起歪部 21,22 ビーム 23 固定支持部 24 可動支持部 25 薄肉切欠部 26a〜26d 起歪部 27 本体ベース 28 秤量皿 30 ブリッジ演算回路 33 第1のブリッジ回路 34 第2のブリッジ回路 39 ロードセル構造体 42 ブリッジ回路(ブリッジ演算回路) R11〜R42,R1 〜R4 歪ゲージ12 1st strain body 13 2nd strain body 14 Load cell structure 15, 16 Beam 17 Fixed support part 18 Movable support part 19 Thin notch 20a-20d Strain part 21 and 22 Beam 23 Fixed support part 24 Movable support 25 thin notch 26a~26d strain generating portion 27 the main body base 28 weighing dish 30 bridge arithmetic circuit 33 first bridge circuit 34 and the second bridge circuit 39 load cell structure 42 bridge circuit (bridge operation circuit) R 11 to R 42 , R 1 ~ R 4 strain gauge

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年11月15日[Submission date] November 15, 1995

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0026】次に、応力中心からずれた荷重位置Bへ荷
重が負荷された場合を考える。この場合、偏荷重による
モーメント応力が発生し、起歪体12の上面には圧縮応
力C M 、起歪体13の上面には引張応力TM を生ずる。
また、応力中心に負荷される場合と同様に、起歪部20
aの歪ゲージR11,R12、起歪部26の歪ゲージ
31,R32 にはシエアモードによる引張応力が発生し、
逆に、起歪部20bの歪ゲージR21,R22、起歪部26
の歪ゲージ41,R42 にはシエアモードによる圧縮応
力が発生する。よって、これらを総合すると、起歪部2
0aの歪ゲージR11,R12には、シエアモードよる引
張応力と偏荷重による圧縮応力とが合成された歪が発生
し、起歪部20bの歪ゲージR21,R22には、シエアモ
ードよる圧縮応力と偏荷重による圧縮応力とが合成さ
れた歪が発生し、起歪部26aの歪ゲージR31,R32
は、シエアモードよる引張応力と偏荷重による引張
力とが合成された歪が発生し、起歪部26bの歪ゲージ
41,R42には、シエアモードよる圧縮応力と偏荷重
による引張応力とが合成された歪が発生する。
Next, consider the case where a load is applied to the load position B deviated from the stress center. In this case, a moment stress is generated due to the unbalanced load, and the upper surface of the flexure element 12 is compressed.
A force C M and a tensile stress T M are generated on the upper surface of the flexure element 13.
Further, as in the case where the strain is applied to the stress center,
a strain gauges R 11 and R 12 , strain gauges 26 a strain gauges
Tensile stress due to shear mode is generated in R 31 and R 32 ,
On the contrary, the strain gauges R 21 , R 22 of the strain-flexing portion 20b and the strain-flexing portion 26
Compressive stress due to shear mode is generated in the strain gauges R 41 and R 42 of b . Therefore, when these are put together, the strain generating section 2
The strain gauge R 11, R 12 of 0a, strain tensile stress and the compressive stress caused by the unbalanced load is synthesized is generated by Shieamodo, the strain gauges R 21, R 22 of the strain generating part 20b, the Shieamodo according strain and compressive stress is synthesized by the compression stress and unbalanced load occurs, the strain gauges R 31, R 32 of the strain generating portion 26a, the tensile response <br/> force by unbalanced load and the tensile stress due to Shieamodo DOO distortion synthesized occurs, the strain gauge R 41, R 42 of the strain generating portion 26b, strain and tensile stress due to unbalanced load and compressive stress due to Shieamodo is synthesized are generated.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0028】さらに、応力中心から逆方向にずれた荷重
位置Cへ荷重が負荷された場合を考える。この場合、荷
重位置Bの場合とは逆方向の偏荷重によるモーメント応
力が発生し、起歪体12の上面には引張応力TM 、起歪
体13の上面には圧縮応力C M を生ずる。また、応力中
心に負荷される場合と同様に、起歪部20aの歪ゲージ
11,R12、起歪部26の歪ゲージ31,R32 にはシ
エアモードによる引張応力が発生し、逆に、起歪部20
bの歪ゲージR21,R22、起歪部26の歪ゲージ
41,R42 にはシエアモードによる圧縮応力が発生す
る。よって、これらを総合すると、起歪部20aの歪ゲ
ージR11,R12には、シエアモードよる引張応力と偏
荷重による引張応力とが合成された歪が発生し、起歪部
20bの歪ゲージR21,R22には、シエアモードよる
圧縮応力と偏荷重による引張応力とが合成された歪が発
生し、起歪部26aの歪ゲージR31,R32には、シエア
モードよる引張応力と偏荷重による圧縮応力とが合成
された歪が発生し、起歪部26bの歪ゲージR41,R42
には、シエアモードよる圧縮応力と偏荷重による圧縮
応力とが合成された歪が発生する。
Further, consider a case where a load is applied to a load position C deviated from the stress center in the opposite direction. In this case, a moment stress is generated due to an eccentric load in the opposite direction to the case of the load position B, and a tensile stress T M is generated on the upper surface of the flexure element 12 and a compressive stress C M is generated on the upper surface of the flexure element 13. Also, as in the case where the load on the stress center, the strain gauges R 11, R 12 of the strain generating part 20a, a tensile stress is generated by Shieamodo the strain gauges R 31, R 32 of the strain generating portion 26 a, reverse In addition, the strain-flexing part 20
b strain gauges R 21 and R 22 , strain gauges 26 b strain gauges
Compressive stress due to shear mode is generated in R 41 and R 42 . Therefore, Taken together, the strain generating portions 20a strain gauge R 11, R 12, and strain tensile stress and the tensile by unbalanced load stress is synthesized is generated by Shieamodo strain gauge of the strain generating portion 20b the R 21, R 22 are, occurs strain compressive stress and the tensile by unbalanced load stress is synthesized by Shieamodo, the strain gauges R 31, R 32 of the strain generating unit 26a, a tensile stress due to Shieamodo A strain that is a combination of the compressive stress due to the unbalanced load is generated, and the strain gauges R 41 and R 42 of the strain-flexing portion 26b are generated.
, The strain and compressive <br/> stress due unbalanced load and compressive stress due to Shieamodo is synthesized are generated.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0041】次に、応力中心からずれた荷重位置Bへ荷
重が負荷された場合を考える。この場合、偏荷重による
モーメント応力が発生し、起歪体12の上面には圧縮応
力C M 、起歪体13の上面には引張応力TM を生ずる。
また、応力中心に負荷される場合と同様に、起歪部20
a,26の歪ゲージR13 にはシエアモードによ
る引張応力が発生し、逆に、起歪部20b,26の歪
ゲージR24 にはシエアモードによる圧縮応力が発
生する。よって、これらを総合すると、起歪部20aの
歪ゲージR1 には、シエアモードよる引張応力と偏荷
重による圧縮応力とが合成された歪が発生し、起歪部2
0bの歪ゲージR2 には、シエアモードよる圧縮応力
と偏荷重による圧縮応力とが合成された歪が発生し、起
歪部26aの歪ゲージR3 には、シエアモードよる引
張応力と偏荷重による引張応力とが合成された歪が発生
し、起歪部26bの歪ゲージR4 には、シエアモード
よる圧縮応力と偏荷重による引張応力とが合成された歪
が発生する。
Next, consider the case where a load is applied to the load position B deviated from the stress center. In this case, a moment stress is generated due to the unbalanced load, and the upper surface of the flexure element 12 is compressed.
A force C M and a tensile stress T M are generated on the upper surface of the flexure element 13.
Further, as in the case where the strain is applied to the stress center,
Tensile stress due to shear mode is generated in the strain gauges R 1 and R 3 of a and 26 a , and conversely, compressive stress due to shear mode is generated in the strain gauges R 2 and R 4 of the strain-flexing portions 20 b and 26 b . Therefore, Taken together, the strain gauges R 1 strain generating portion 20a, the strain and the compressive stress is synthesized by unbalanced load and the tensile stress due to Shieamodo occurs, the strain generating portion 2
The strain gauges R 2 = 0b, distortion and compressive stress is synthesized by the compression stress and unbalanced load is generated by Shieamodo, the strain gauges R 3 of the strain generating portion 26a, unbalanced load and the tensile stress due to Shieamodo strain and tensile stress is synthesized is generated by, the strain generating portion 26b strain gauges R 4 of strain and tensile stress due to compressive stress and unbalanced load by <br/> the Shieamodo is synthesized are generated.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0043[Correction target item name] 0043

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0043】さらに、応力中心から逆方向にずれた荷重
位置Cへ荷重が負荷された場合を考える。この場合、荷
重位置Bの場合とは逆方向の偏荷重によるモーメント応
力が発生し、起歪体12の上面には引張応力TM 、起歪
体13の上面には圧縮応力C M を生ずる。また、応力中
心に負荷される場合と同様に、起歪部20a,26
歪ゲージR13 にはシエアモードによる引張応力が
発生し、逆に、起歪部20b,26の歪ゲージR2
4 にはシエアモードによる圧縮応力が発生する。よっ
て、これらを総合すると、起歪部20aの歪ゲージR1
には、シエアモードよる引張応力と偏荷重による引張
応力とが合成された歪が発生し、起歪部20bの歪ゲー
ジR2 には、シエアモードよる圧縮応力と偏荷重によ
引張応力とが合成された歪が発生し、起歪部26aの
歪ゲージR3 には、シエアモードよる引張応力と偏荷
重による圧縮応力とが合成された歪が発生し、起歪部2
6bの歪ゲージR4 には、シエアモードよる圧縮応力
と偏荷重による圧縮応力とが合成された歪が発生する。
Further, consider a case where a load is applied to a load position C deviated from the stress center in the opposite direction. In this case, a moment stress is generated due to an eccentric load in the opposite direction to the case of the load position B, and a tensile stress T M is generated on the upper surface of the flexure element 12 and a compressive stress C M is generated on the upper surface of the flexure element 13. Also, as in the case where the load on the stress center, the tensile stress is generated by Shieamodo the strain gauges R 1, R 3 of the strain generating portion 20a, 26 a, conversely, the strain of the strain generating portion 20b, 26 b Gauge R 2 ,
A compressive stress due to shear mode is generated in R 4 . Therefore, when these are combined, the strain gauge R 1 of the strain-flexing part 20a is
The generates distortion of the tensile <br/> stress due unbalanced load and the tensile stress due to Shieamodo is synthesized, the strain gauges R 2 of the strain generating portion 20b, tensile by unbalanced load and compressive stress due to Shieamodo strain and the stress are combined is generated, the strain gauges R 3 of the strain generating portion 26a, the strain and the compressive stress is synthesized by unbalanced load and the tensile stress due to Shieamodo occurs, the strain generating portion 2
The 6b strain gauges R 4 of distortion and compressive stress due to unbalanced load and compressive stress due to Shieamodo is synthesized are generated.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上下に対向する1対のビームにより連結
された固定支持部と可動支持部とを有し、かつ、前記ビ
ームの上下に対称となる4箇所に薄肉切欠部により形成
された起歪部を有する1対の第1の起歪体及び第2の起
歪体を備え、この第1の起歪体の可動支持部に前記第2
の起歪体の固定支持部を水平面内で連結して略U字状と
したロードセル構造体と、 前記第1の起歪体の固定支持部が本体ベースに固定され
前記第2の起歪体の可動支持部に秤量皿が連結された前
記ロードセル構造体の上面又は下面の何れか一方の一面
の4箇所の起歪部に配置させた歪ゲージと、を有するこ
とを特徴とするロードセル。
1. A raised support having a fixed support portion and a movable support portion connected by a pair of vertically opposed beams and formed by thin cutouts at four symmetrical positions in the vertical direction of the beam. A pair of first and second strain-generating bodies having a strained portion are provided, and the second member is provided on the movable support portion of the first strain-generating body.
A U-shaped load cell structure in which the fixed support portions of the strain element are connected in a horizontal plane, and the fixed support portion of the first strain element is fixed to the main body base, and the second strain element is fixed. Of the load cell structure in which a weighing dish is connected to the movable support portion of the strain cell, and strain gauges arranged at four strain generating portions on one of the upper surface and the lower surface of the load cell structure.
【請求項2】 上下に対向する1対のビームにより連結
された固定支持部と可動支持部とを有し、かつ、前記ビ
ームの上下に対称となる4箇所に薄肉切欠部により形成
された起歪部を有する1対の第1の起歪体及び第2の起
歪体を備え、この第1の起歪体の可動支持部に前記第2
の起歪体の固定支持部を水平面内で連結して略U字状と
したロードセル構造体と、 前記第1の起歪体の固定支持部が本体ベースに固定され
前記第2の起歪体の可動支持部に秤量皿が連結された前
記ロードセル構造体の上面又は下面の何れか一方の一面
の4箇所の起歪部に配置させた歪ゲージと、 これらの歪ゲージを電気的に接続して4箇所の各起歪部
に配置させた歪ゲージの歪出力の総和を出力するブリッ
ジ演算回路と、を備えたことを特徴とするロードセル
秤。
2. A raised support having a fixed support portion and a movable support portion connected by a pair of vertically opposed beams and formed by thin cutouts at four symmetrical positions in the vertical direction of the beam. A pair of first and second strain-generating bodies having a strained portion are provided, and the second member is provided on the movable support portion of the first strain-generating body.
A U-shaped load cell structure in which the fixed support portions of the strain element are connected in a horizontal plane, and the fixed support portion of the first strain element is fixed to the main body base, and the second strain element is fixed. Of the load cell structure in which the weighing pan is connected to the movable support part of the strain gauges arranged at four strain generating parts on one of the upper surface and the lower surface of the load cell structure, and these strain gauges are electrically connected. And a bridge arithmetic circuit that outputs the sum of the strain outputs of the strain gauges arranged at each of the four strain generating sections.
【請求項3】 歪ゲージが、4箇所の起歪部毎に起歪体
幅方向に1対ずつ配置され、 ブリッジ演算回路が、第1の起歪体の2箇所の起歪部に
おける2対の歪ゲージにより形成された第1のブリッジ
回路と、第2の起歪体の2箇所の起歪部における2対の
歪ゲージにより形成された第2のブリッジ回路とを有し
て、これらの第1のブリッジ回路の出力と第2のブリッ
ジ回路の出力との加算値を歪出力の総和として出力する
ことを特徴とする請求項2記載のロードセル秤。
3. Strain gauges are arranged in pairs in the width direction of the strain-generating body for each of the four strain-generating portions, and the bridge arithmetic circuit has two pairs in two strain-generating portions of the first strain-generating body. And a second bridge circuit formed by two pairs of strain gauges at two strain generating portions of the second strain generating body. The load cell balance according to claim 2, wherein an added value of the output of the first bridge circuit and the output of the second bridge circuit is output as a sum of distortion outputs.
【請求項4】 歪ゲージが、4箇所の起歪部毎に1つず
つ配置され、 ブリッジ演算回路が、各起歪体における歪ゲージ同士が
隣合うようにこれらの4箇所の起歪部の歪ゲージが接続
されたブリッジ回路を有して、このブリッジ回路の出力
値を歪出力の総和として出力することを特徴とする請求
項2記載のロードセル秤。
4. Strain gauges are arranged one by one at each of the four strain generating portions, and the bridge arithmetic circuit is arranged so that the strain gauges at the four strain generating portions are adjacent to each other. The load cell balance according to claim 2, further comprising a bridge circuit to which a strain gauge is connected, and an output value of the bridge circuit is output as a sum of strain outputs.
【請求項5】 歪ゲージ及びブリッジ回路用の配線が薄
膜技術により薄膜としてロードセル構造体の一面に形成
されていることを特徴とする請求項3又は4記載のロー
ドセル秤。
5. The load cell balance according to claim 3, wherein the strain gauge and the wiring for the bridge circuit are formed as a thin film on one surface of the load cell structure by a thin film technique.
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