JPH11201837A - ロードセル及びロードセルの温度補償方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブリッジ回路の所定位置に温度補償抵抗線を
付加する場合、その温度補償抵抗線の切断誤差や半田付
けによる影響等で温度補償抵抗線の抵抗値がばらついて
も、効果的に温度補償をしうるロードセルの温度補償方
法を提供することを課題とする。 【解決手段】 温度変化によるブリッジ回路１の無負荷
時の出力電圧の変化を測定し、その測定結果に基づいて
ブリッジ回路１に付加する温度補償抵抗線の抵抗値を決
定する時に、この温度補償抵抗線として単位長さ当りの
抵抗値の小さいものを用いると共に、ブリッジ回路１の
端子３，３間の導線５を除去した上で、その位置に半田
付けにより接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子秤等に用いら
れるロードセルと、そのロードセルの温度補償方法とに
関し、荷重計測技術の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子秤においては荷重検出器と
してロードセルが使われる。図９に示すように、このロ
ードセルＡは、一端の固定剛体部Ｂと他端の可動剛体部
Ｃと両端の剛体部間に上下平行に設けられた２本のビー
ム部Ｄ，Ｅよりなる中空直方体状の起歪体Ｆと、該起歪
体Ｆにおけるビーム部Ｄ，Ｅの肉厚が薄くされた起歪部
Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ２の表面に設けられて、その歪み
を電気信号に変換する歪みゲージＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ
４とで構成されている。

【０００３】そして、図１０に示すように、これら歪み
ゲージＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を用いてブリッジ回路Ｈ
が構成され、その対向する頂点の二つの組の一方に一定
電圧Ｖｉｎを印加した状態における他方の組の出力電圧
Ｖｏｕｔが荷重検出信号として取り出されるようになっ
ている。

【０００４】このロードセルＡによれば、可動剛体部Ｃ
に荷重が負荷された時に、起歪部Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｅ
２に歪みが生じ、これに伴う歪みゲージＧ１，Ｇ２，Ｇ
３，Ｇ４の抵抗値の変化によりその歪みに対応した出力
電圧Ｖｏｕｔが検出されることになる。

【０００５】ところで、この種のロードセルＡにおいて
は、無負荷時においても、周囲の温度変化に対して出力
電圧Ｖｏｕｔが変化する性質があり、そのため同一荷重
に対する測定値が一定の値を示さないという問題があ
る。

【０００６】この問題に対しては、従来、温度補償抵抗
線をブリッジ回路Ｈの所定位置に付加することにより温
度変化によって起こる無負荷時の出力変化を抑制するこ
とが行なわれている。

【０００７】つまり、ブリッジ回路Ｈに一定電圧Ｖｉｎ
を印加した状態で、温度Ｔの変化によって変化する無負
荷時の出力電圧Ｖｏｕｔの測定結果から図１１に示すよ
うな曲線Ｉを求め、この曲線Ｉにおける温度Ｔの変化分
△Ｔに対する無負荷時の出力電圧Ｖｏｕｔの変化分△Ｖ
に基づいて温度補償抵抗線Ｊの抵抗値Ｊｒを決定すると
共に、使用する抵抗線の単位長さ当りの抵抗値を考慮し
て上記抵抗値Ｊｒが得られる長さＫとなるように上記温
度補償抵抗線Ｊを切断する。そして、その温度補償抵抗
線Ｊをブリッジ回路Ｈの所定位置に付加することにより
温度変化によって起こる無負荷時の出力電圧の変化を抑
制するのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記補温度
償抵抗線Ｊはブリッジ回路Ｈの所定位置における導線を
除去した後、その位置に半田付けによって接続されるこ
とになるが、この時、次のような問題が発生するのであ
る。

【０００９】つまり、図１２に示すように、半田付けに
よって上記温度補償抵抗線Ｊの所要長さＫが確保されて
ブリッジ回路Ｈの所定位置に接続されるならば、該温度
補償抵抗線Ｊの抵抗値Ｊｒは設定通りとなり、問題はな
いのだが、半田が二点鎖線の付き方のようになると有効
長さがＫ１となって、該温度補償抵抗線Ｊの所要長さＫ
が確保されず、該温度補償抵抗線Ｊの抵抗値が変化する
ことになり、そのため、温度変化によって起こる無負荷
時の出力電圧の変化を計算通りに抑制することが困難と
なる。

【００１０】そこで、本願発明は、ブリッジ回路の所定
位置に温度補償抵抗線を付加する場合、その温度補償抵
抗線の切断誤差や半田付けによる影響等で温度補償抵抗
線の抵抗値がばらついても、効果的に温度補償をしうる
ロードセルの温度補償方法を提供することを課題とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のように構成したことを特徴とする。

【００１２】即ち、本願の請求項１に係る発明（以下、
第１発明という）は、起歪体に固定された複数の歪みゲ
ージで構成したブリッジ回路の出力電圧の零点の温度特
性を抑制するように温度補償されたロードセルにおい
て、上記ブリッジ回路の所定位置に単位長さ当りの抵抗
値の小さい温度補償抵抗線が付加されていることを特徴
とする。

【００１３】また、請求項２に係る発明（以下、第２発
明という）は、起歪体に固定された複数の歪みゲージで
構成したブリッジ回路の出力電圧の零点の温度特性を抑
制するロードセルの温度補償方法に関するものであっ
て、温度補償抵抗線として単位長さ当りの抵抗値の小さ
いものを用いると共に、上記ブリッジ回路の所定位置に
この補償抵抗線を付加することを特徴とする。

【００１４】なお、第１、第２発明に用いる温度補償抵
抗線としては、１ｍ当りの抵抗値が歪みゲージの抵抗値
の１／７００〜１／３５０の範囲のものが望ましい。つ
まり、１ｍ当りの抵抗値が上記範囲より大きくなると、
温度補償抵抗線の切断誤差や半田付けによる有効長さの
ばらつき等により抵抗値を精度良く設定することが困難
となり、また、１ｍ当りの抵抗値が上記範囲より小さく
なると、補償抵抗線の抵抗値を精度良く設定することが
できるが、該補償抵抗線が長くなりすぎることになるの
である。

【００１５】上記のように、第１発明に係るロードセル
によれば、温度変化によるブリッジ回路の無負荷時の出
力電圧の変化を抑制するために、該ブリッジ回路に付加
される温度補償抵抗線として、単位長さ当りの抵抗値の
小さいものが用いられているので、その温度補償抵抗線
の切断誤差や半田付けによる有効長さのばらつき等が生
じても、これによる該温度補償抵抗線の抵抗値の変化が
小さく、温度変化によって起こる無負荷時の出力電圧の
変化が少ないロードセルが得られることになる。

【００１６】また、第２発明に係る温度補償方法によれ
ば、上記第１発明と同様に、温度補償抵抗線として単位
長さ当りの抵抗値の小さいものを用いる。その温度補償
抵抗線の切断誤差や半田付けにおける有効長さのばらつ
き等が生じても、これに対する該温度補償抵抗線の抵抗
値の変化が小さくなり、温度変化によって起こる無負荷
時の出力電圧の変化を計算通りに抑制することが可能と
なる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
ロードセルの温度補償方法について説明する。

【００１８】なお、以下の説明は本発明に係るロードセ
ルの温度補償方法についてのものであるが、その温度補
償方法が実施されたロードセルは本発明に係るロードセ
ルの実施の形態となる。

【００１９】すなわち、本実施の形態に係る温度補償方
法が実施されるロードセルの起歪体は、図示しないが図
８に示した従来例と同様な構成とされていると共に、該
起歪体における各起歪部の表面に設けられる歪みゲージ
は、例えば図１に示すように接続されてブリッジ回路１
が構成されている。

【００２０】つまり、このブリッジ回路１は、図１、２
に示すように、４つの歪みゲージＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ
４が４角形の各辺に位置するように、接続点ｊ１，ｊ
２，ｊ３，ｊ４で互いに接続されると共に、歪みゲージ
Ｒ２，Ｒ４が位置する接続点ｊ２寄りに、温度補償抵抗
線２を接続するための端子３，３、４，４が設けられた
構成とされている。 そして、接続点ｊ１，ｊ３に一定
電圧Ｖｉｎが印加され、接続点ｊ２，ｊ４から歪みに対
応した出力電圧Ｖｏｕｔが荷重検出信号として取り出さ
れるように回路が構成されている。

【００２１】つぎに、このロードセルの温度補償方法に
ついて説明する。

【００２２】まず、第１段階として、上記ブリッジ回路
１の零点の温度特性を求める。この零点の温度特性は、
ブリッジ回路１に一定電圧Ｖｉｎを印加した状態で、温
度ｔによって変化する無負荷時の出力電圧Ｖｏｕｔの測
定結果を、横軸に温度ｔ（℃）をとり、縦軸に無負荷時
の出力電圧Ｖｏｕｔ（Ｖ）をとって連続的にプロットし
たものが、図３に示す右上りの曲線アである。

【００２３】次に、第２段階として、上記温度補償抵抗
線２をブリッジ回路１に付加する位置を求める。この位
置は、上記曲線アに基づいて、該曲線アの傾きによって
端子３，３と端子４，４のどちらかに決定され、上記曲
線アの傾きが右上りの場合は、端子３，３間に温度補償
抵抗線２が付加され、傾きが左上りの場合は、端子４，
４間に温度補償抵抗線２が付加される。なお、上記温度
補償抵抗線２は、上記曲線アの傾きが右上りになってい
るので、端子３，３間に付加される。なお、上記端子
３，３間、４，４間には、予め、導線５，６が接続され
ている。

【００２４】また、第３段階として、上記温度補償抵抗
線２の抵抗値２ａを求める。この抵抗値２ａは、図３に
示す温度ｔの変化分△ｔと無負荷時の出力電圧Ｖｏｕｔ
の変化分△Ｖに基づいて決定され、温度変化によって起
こる無負荷時の出力電圧の変化が該温度補償抵抗線２の
抵抗値２ａによって抑制される。なお、上記温度補償抵
抗線２として単位長さ当りの抵抗値αの小さいものが用
いられており、この抵抗値２ａは、該温度補償抵抗線２
の単位長さ当りの抵抗値αを考慮して上記抵抗値２ａが
確保される長さａが決定され、その長さａとなるように
上記温度補償抵抗線２が切断される。

【００２５】さらに、第４段階として、図４に示すよう
に、上記の長さａとなるように切断した温度補償抵抗線
２が、上記ブリッジ回路１内に設けられた端子３，３間
の導線５を除去した上で、これら端子３，３間に、半田
７，７によって接続される。

【００２６】これにより、当該ロードセルのブリッジ回
路１が温度補償されることになり、このブリッジ回路１
に一定電圧Ｖｉｎを印加した状態で、温度ｔによって変
化する無負荷時の出力電圧Ｖｏｕｔの測定結果を、横軸
に温度ｔ（℃）をとり、縦軸に無負荷時の出力電圧Ｖｏ
ｕｔ（Ｖ）をとって連続的プロットすれば、図５に示す
ようにほぼ水平な直線イが得られて、温度ｔの変化によ
って変化する無負荷時の出力電圧Ｖｏｕｔが抑制された
ことがわかる。

【００２７】ところで、図４に示すように、上記温度補
償抵抗線２が半田７，７によってブリッジ回路１に接続
された時、該温度補償抵抗線２の有効長さとして、算出
された長さａが確保されておれば、その抵抗値２ａも計
算通りとなるが、例えば、図６に示すように、温度補償
抵抗線２が半田８，８によって接続された時に、その半
田付けの状態によって有効長さが例えばａ１となり、上
記抵抗値２ａが確保されないことがある。

【００２８】しかし、このロードセルにおいては、上記
温度補償抵抗線２として単位長さ当りの抵抗値αの小さ
いものが用いられているので、該温度補償抵抗線２の有
効長さがばらついても抵抗値２ａのばらつきは小さく、
温度ｔによって変化する無負荷時の出力電圧Ｖｏｕｔが
設定通りに抑制されることになる。また、上記温度補償
抵抗線２の切断時に、その長さに誤差が生じても、上記
と同様に温度ｔによって変化する無負荷時の出力電圧Ｖ
ｏｕｔがほぼ設定通りに抑制することができる。

【００２９】なお、この実施の形態の一例として、ブリ
ッジ回路１に印加される電圧はＤＣ１２Ｖ、歪みゲージ
Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は３５０Ωであり、これに対して用
いた温度補償抵抗線２は、銅線で直径０．２ｍｍ、単位
長さ当りの抵抗値０．５５Ω／ｍのものがある。この場
合、この温度補償抵抗線２の単位長さ当りの抵抗値は、
１ｍ当りの抵抗値が歪みゲージＲ１〜Ｒ４の抵抗値の約
１／６３６となっている。

【００３０】また、ブリッジ回路１の回路構成を、図７
に示すように、変更してもよい。その場合には、歪みゲ
ージＲ３が設けられたブリッジ辺の接続点ｊ４寄りに補
償抵抗線２を接続するための接続端子３′，３′が配置
され、また歪みゲージＲ１が設けられたブリッジ辺の接
続点ｊ４寄りにも補償抵抗線を接続するための接続端子
４′，４′が配置された構成とされる。

【００３１】つぎに、本発明に係るロードセルの更に別
の実施の形態について説明する。

【００３２】すなわち、例えば図８に示すように、この
実施の形態に係るロードセル１０は、一端の固定剛体部
１１と他端の可動剛体部１２と両端の剛体部間に上下平
行に設けられた２本のビーム部１３，１４よりなる中空
直方体状の起歪体１５とを有していると共に、この起歪
体１５における上下２本のビーム部１３，１４には、そ
れぞれ長手方向の二箇所に肉厚が薄くされた起歪部１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂが設けられている。

【００３３】そして、この実施の形態においては、上記
起歪体１５における上下側のビーム部１３の起歪部１３
ａ，１３ｂの表面に、例えば前述の図１に示したブリッ
ジ回路１を構成する４つの歪みゲージＲ１，Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ４が設けられている。その場合に、例えば固定剛
体部１１側に位置する起歪部１３ａには歪みゲージＲ
１，Ｒ４が幅方向に並列して設けられ、また他方の可動
剛体部１２側に位置する起歪部１３ｂには歪みゲージＲ
２，Ｒ３が幅方向に並列して設けられる。そして、これ
ら歪みゲージＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、図１に示すよ
うに４角形の各辺に位置するように、接続点ｊ１，ｊ
２，ｊ３，ｊ４で互いに接続されると共に、歪みゲージ
Ｒ２，Ｒ４が位置する接続点ｊ２寄りに、温度補償抵抗
線２を接続するための端子３，３、４，４が設けられた
構成とされることになる。

【００３４】この実施の形態に係るロードセル１０にお
いても、前述の方法で温度補償が行なわれることにな
る。

【００３５】なお、上記起歪体１５における下側のビー
ム部１４の起歪部１４ａ，１４ｂの表面に、４つの歪み
ゲージＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を設けるようにしてもよ
い。その場合には、例えば固定剛体部１１側に位置する
起歪部１４ａには歪みゲージＲ１，Ｒ４が幅方向に並列
して設けられると共に、他方の可動剛体部１２側に位置
する起歪部１４ｂには歪みゲージＲ２，Ｒ３が幅方向に
並列して設けられることになる。

【００３６】さらに、上記温度補償線２として、１ｍ当
りの抵抗値が歪みゲージＲ１〜Ｒ４の抵抗値の１／７０
０〜１／３５０の範囲のもので、所要長さａに対して有
効長さａ１が１ｍｍ以内の誤差ならば上記実施の形態の
作用を効果的に得ることができる。

【００３７】また、導線５，６を上記温度補償抵抗線２
と同じ抵抗温度特性をもつ単位長さ当りの抵抗値αの小
さいものにすれば、決定された温度補償抵抗線２の抵抗
値２ａは、抵抗線の長さのみを変更するだけとなり簡単
に設定することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本願発明によれば、温度
変化によって起こる無負荷時の出力電圧の変化を抑制す
る温度補償抵抗線として、単位長さ当りの抵抗値の小さ
いものを用いるので、その温度補償抵抗線の切断誤差や
半田付けにおける有効長さのばらつき等が生じても、こ
れ対する該温度補償抵抗線の抵抗値の変化が小さくな
り、温度変化によって起こる無負荷時の出力電圧の変化
を計算通りに抑制することができ、その結果、温度変化
によって起こる測定誤差の少ないロードセルを製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るロードセルに用い
られる歪みゲージのブリッジ回路を示す図である。

【図２】 図１の要部拡大図である。

【図３】 実施の形態おける温度補償前の温度と無負荷
時の出力電圧の関係を示す図である。

【図４】 実施の形態における補償抵抗線がブリッジ回
路に付加された状態を示す要部拡大図である。

【図５】 実施の形態における温度補償後の温度と無負
荷時の出力電圧の関係を示す図である。

【図６】 実施の形態における補償抵抗線がブリッジ回
路に付加された他の状態を示す要部拡大図である。

【図７】 別の実施の形態に係るロードセルに用いられ
る歪みゲージのブリッジ回路を示す図である。

【図８】 さらに別の実施の形態に係るロードセルを示
す斜視図である。

【図９】 従来のロードセルを示す斜視図である。

【図１０】 従来のロードセルに用いられる歪みゲージ
のブリッジ回路を示す図である。

【図１１】 従来のロードセルにおける温度補償前の温
度と無負荷時の出力電圧の関係を示す図である。

【図１２】 従来のロードセルにおける補償抵抗線がブ
リッジ回路に付加された状態を示す要部拡大図である。

【符号の説明】 １ ブリッジ回路 ２ 温度補償抵抗線 ２ａ 温度補償抵抗線の抵抗値 ５，６ 導線 Ｖｏｕｔ 出力電圧 Ｒ１〜Ｒ４ 歪みゲージ α 単位長さ当りの抵抗値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 起歪体に固定された複数の歪みゲージで
   構成したブリッジ回路の出力電圧の零点の温度特性を抑
   制するように温度補償されたロードセルであって、上記
   ブリッジ回路の所定位置に単位長さ当りの抵抗値の小さ
   い温度補償抵抗線が付加されていることを特徴とするロ
   ードセル。
2. 【請求項２】 起歪体に固定された複数の歪みゲージで
   構成したブリッジ回路の出力電圧の零点の温度特性を抑
   制するロードセルの温度補償方法であって、温度補償抵
   抗線として単位長さ当りの抵抗値の小さいものを用いる
   と共に、上記ブリッジ回路の所定位置にこの補償抵抗線
   を付加することを特徴とするロードセルの温度補償方
   法。