JPS60243529A - ロ−ドセル - Google Patents
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- JPS60243529A JPS60243529A JP9978384A JP9978384A JPS60243529A JP S60243529 A JPS60243529 A JP S60243529A JP 9978384 A JP9978384 A JP 9978384A JP 9978384 A JP9978384 A JP 9978384A JP S60243529 A JPS60243529 A JP S60243529A
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- Japan
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- load cell
- strain
- voltage
- resistors
- amplifier
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2243—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/225—Measuring circuits therefor
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、薄膜プロセスによりストレンゲーンを形成す
るようにしたロードセルに関するものである。
るようにしたロードセルに関するものである。
技術的背景およびその問題点
従来のロードセルは、起歪体の上下面に歪ゲージを貼付
けて形成しているものであるが、このような構造のもの
は製作上の手数が大変であり、電気的接続もわずられし
い等の理由がら、起歪体の一面にストレンゲージを薄膜
技術により形成することが行なわれている。そして、ス
トレンゲージの調整は、レーザートリマーなどによりト
リミングして行なっている。
けて形成しているものであるが、このような構造のもの
は製作上の手数が大変であり、電気的接続もわずられし
い等の理由がら、起歪体の一面にストレンゲージを薄膜
技術により形成することが行なわれている。そして、ス
トレンゲージの調整は、レーザートリマーなどによりト
リミングして行なっている。
発明の目的
本発明は、起歪体のストレンゲージが形成された同一面
にゼロ点設定器の抵抗を薄膜技術により形成し、これを
ストレンゲージの調整と同時に簡単に調整することを目
的とするものである。
にゼロ点設定器の抵抗を薄膜技術により形成し、これを
ストレンゲージの調整と同時に簡単に調整することを目
的とするものである。
発明の実施例
まず、機械的に強固に形成されたベース１にロードセル
部材２の一端下部が固定され、このロードセル部材２の
他端上部には荷重３が載置される荷重受は皿４が固定さ
れている。前記ロードセル部材２はステンレス材等より
なる起歪体５とこの起歪体５の側面に取付けられた電子
回路基板６とよりなる。前記起歪体５には孔７が形成さ
れて平行四辺形状に変形する四個の薄肉変形部８が設け
られている。そして、前記起歪体５の上面はパターン形
成面９とされ、このパターン形成面９に薄膜技術により
形成された後述の回路素子はリード線１０により前記電
子回路基板６上の必要部分に接続されている。
部材２の一端下部が固定され、このロードセル部材２の
他端上部には荷重３が載置される荷重受は皿４が固定さ
れている。前記ロードセル部材２はステンレス材等より
なる起歪体５とこの起歪体５の側面に取付けられた電子
回路基板６とよりなる。前記起歪体５には孔７が形成さ
れて平行四辺形状に変形する四個の薄肉変形部８が設け
られている。そして、前記起歪体５の上面はパターン形
成面９とされ、このパターン形成面９に薄膜技術により
形成された後述の回路素子はリード線１０により前記電
子回路基板６上の必要部分に接続されている。
つぎに、第２図に基いて電気回路を説明する。
まず、電圧ＶＥの電源１１は分圧器１２に接続さ牲、こ
の分圧器１２はロードセル部１３と差動増幅器１４とが
接続されている。このロードセル部１３と差動増幅器１
４とはゼロ点設定器１５を介して信号増幅器１６、フィ
ルター１７に順次接続されている。このフィルター１７
と前記差動増幅器１４とはＡ／Ｄコンバータ１８に接続
されている。このＡ／Ｄコンバータ１８は別に設けられ
たマイクロコンピュータシステム１９に接続され、この
マイクロコンピュータシステム１９には置数キー２０が
接続されているとともにその出力側は表示器２１に接続
されている。
の分圧器１２はロードセル部１３と差動増幅器１４とが
接続されている。このロードセル部１３と差動増幅器１
４とはゼロ点設定器１５を介して信号増幅器１６、フィ
ルター１７に順次接続されている。このフィルター１７
と前記差動増幅器１４とはＡ／Ｄコンバータ１８に接続
されている。このＡ／Ｄコンバータ１８は別に設けられ
たマイクロコンピュータシステム１９に接続され、この
マイクロコンピュータシステム１９には置数キー２０が
接続されているとともにその出力側は表示器２１に接続
されている。
しかして、前記分圧器１２はＲ’ｘ３． Ｒ１４、Ｒ１
６を直列接続してなる。
６を直列接続してなる。
また、前記ロードセル部１３は、調整抵抗Ｒｓを介して
前記電源１１に接続されているが、Ｒ５とＲｅとの直列
回路、ＲｅとＲＴとの直列回路。
前記電源１１に接続されているが、Ｒ５とＲｅとの直列
回路、ＲｅとＲＴとの直列回路。
Ｒ７，Ｒ８によりブリッジ結合されている。
ついで、前記差動増幅器１４は、コンパレータＱＬ、Ｑ
２の出力側にそれぞれ抵抗Ｒｔ ’、Ｒ２およびＲ３，
Ｒ４を接続し、Ｒ１とＲ２との接続点とＲ３とＲ４との
接続点とにそれぞれ入力側を接続したコンパレータＱ３
を有し、このコンパレータＱ３の出力側はＲ２の出力側
に接続し、Ｒ４の一端は接地したものである。そして、
前記コンパレータＱ１の入力側には前記分圧器１２のＲ
１４とＲ１６との電圧ｖ１の接続点が接続されており、
前記コンパレータＱ２の入力側には前記分圧器１２のＲ
１３とＲ１４との電圧ｖ２の接続点が接続されている。
２の出力側にそれぞれ抵抗Ｒｔ ’、Ｒ２およびＲ３，
Ｒ４を接続し、Ｒ１とＲ２との接続点とＲ３とＲ４との
接続点とにそれぞれ入力側を接続したコンパレータＱ３
を有し、このコンパレータＱ３の出力側はＲ２の出力側
に接続し、Ｒ４の一端は接地したものである。そして、
前記コンパレータＱ１の入力側には前記分圧器１２のＲ
１４とＲ１６との電圧ｖ１の接続点が接続されており、
前記コンパレータＱ２の入力側には前記分圧器１２のＲ
１３とＲ１４との電圧ｖ２の接続点が接続されている。
これらのコンパレータＱｌ、Ｑ２の出力電圧はＶ３．’
Ｖ４であり、これらのコンパレータＱ１、Ｑ２への入力
電圧はＶＥ ’である。また、差動増幅器１４の出力電
圧はＶｒｅｆである。
Ｖ４であり、これらのコンパレータＱ１、Ｑ２への入力
電圧はＶＥ ’である。また、差動増幅器１４の出力電
圧はＶｒｅｆである。
前記ゼロ点設定器１５は抵抗Ｒ９，Ｒｘｏの直列回路で
あり、Ｒ９は前記差動増幅器１４の出力側に接続され、
Ｒ１０は接地されている。抵抗Ｒｓ。
あり、Ｒ９は前記差動増幅器１４の出力側に接続され、
Ｒ１０は接地されている。抵抗Ｒｓ。
Ｒｒｏの接続中点には前記ロードセル部１３の一方の出
力が接続され、他方の出力は前記信号増幅器１６のコン
パレータＱ４の＋側入力に接続されている。前記抵抗Ｒ
１０の端子間電圧はＶ ２０であり、前記ロードセル部
１３の出力電圧はＶＬである。
力が接続され、他方の出力は前記信号増幅器１６のコン
パレータＱ４の＋側入力に接続されている。前記抵抗Ｒ
１０の端子間電圧はＶ ２０であり、前記ロードセル部
１３の出力電圧はＶＬである。
また、前記信号増幅器１６のコンパレータＱ４の一側入
力には抵抗Ｒｕが接地間に接続され、また、この−個入
力と出力側との間には抵抗Ｒ１２が接続されている。こ
の信号増幅器１６の出力電圧はＶ２Ｏである。
力には抵抗Ｒｕが接地間に接続され、また、この−個入
力と出力側との間には抵抗Ｒ１２が接続されている。こ
の信号増幅器１６の出力電圧はＶ２Ｏである。
なお、前記Ａ／Ｄコンバータ１８のＶＩＮ端子には前記
フィルター１７が接続され、ｖｒｅｆ端子には前記差動
増幅器１４が接続され、Ｃ０ＭＭ０Ｎ端子は接地されて
いる。
フィルター１７が接続され、ｖｒｅｆ端子には前記差動
増幅器１４が接続され、Ｃ０ＭＭ０Ｎ端子は接地されて
いる。
しかして、前記抵抗の中で、Ｒ５、Ｒａ 、 Ｒ７。
Ｒ８は前記薄肉変形部８に位置決めされてストレンゲー
ジとしてパターン形成面９に形成されているものである
が、このパターン形成面９の荷重によっては変形しない
部分に他の抵抗Ｒ１，Ｒ２。
ジとしてパターン形成面９に形成されているものである
が、このパターン形成面９の荷重によっては変形しない
部分に他の抵抗Ｒ１，Ｒ２。
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ９、Ｒｔｏ、 Ｒｔｔ、 ＲＬ２． Ｒ
１３，Ｒ１４、Ｒ１６，Ｒ３、Ｒｅ 、 ＲＴが形成さ
れている。
１３，Ｒ１４、Ｒ１６，Ｒ３、Ｒｅ 、 ＲＴが形成さ
れている。
さらに、述べると、起歪体５のパターン形成面９には絶
縁層が形成され、この絶縁層の上に温度特性の良好な金
属が蒸着され、これがホトエツチング等の手段により所
定の金属パターンを形成して必要な回路を形成している
ものである。そして、各抵抗はその形成が前述の如き薄
膜プロセスのためにそれらの抵抗値のバラツキは非常に
大きい。
縁層が形成され、この絶縁層の上に温度特性の良好な金
属が蒸着され、これがホトエツチング等の手段により所
定の金属パターンを形成して必要な回路を形成している
ものである。そして、各抵抗はその形成が前述の如き薄
膜プロセスのためにそれらの抵抗値のバラツキは非常に
大きい。
とくに、ブリッジ結合されるＲ５−Ｒ８においてはこの
バラツキは問題であり、ブリッジのバランスをとるため
にＲｓの値を調整する。このＲｅの調整に当っては一般
的にレーザートリマーが使用される。
バラツキは問題であり、ブリッジのバランスをとるため
にＲｓの値を調整する。このＲｅの調整に当っては一般
的にレーザートリマーが使用される。
このような構成において、まず、差動増幅器１４の動作
を説明する。この差動増幅器１４は安定した出力Ｖｒｅ
ｆを発生する必要が゛あるものであるが、これは次の０
式で示される。
を説明する。この差動増幅器１４は安定した出力Ｖｒｅ
ｆを発生する必要が゛あるものであるが、これは次の０
式で示される。
に１
ここで、ｅは信号電圧Ｖ１．Ｖ２に重畳された雑音電圧
であり、Ｖｒｅｆにはこのｅが零であることが必要であ
る。この雑音電圧ｅを零にするためには、Ｒ１−Ｒ４の
同相成分除去比を調整することにより可能であり、その
調整にはストレンゲージＲ５〜Ｒ８のレーザートリマー
を行なうときに同時に行なう。すなわち、■式を変形す
ると０式が成立する。
であり、Ｖｒｅｆにはこのｅが零であることが必要であ
る。この雑音電圧ｅを零にするためには、Ｒ１−Ｒ４の
同相成分除去比を調整することにより可能であり、その
調整にはストレンゲージＲ５〜Ｒ８のレーザートリマー
を行なうときに同時に行なう。すなわち、■式を変形す
ると０式が成立する。
２
を基準としてＲ２−Ｒ４の客死が等しくなるように調整
する。しかも、ａ″：ｌとすれば、となり、雑音電圧ｅ
の影響がない状態になる。
する。しかも、ａ″：ｌとすれば、となり、雑音電圧ｅ
の影響がない状態になる。
このようにすることにより、薄膜プロセスに起因するＲ
１−Ｒ４の抵抗値の絶対値は問題にする必要がなく、そ
の比率を調整すればよく、かつ、その温度特性だけを問
題にすればよいので差動増幅器１４の回路を安価に高精
度のものを得ることが可能である。
１−Ｒ４の抵抗値の絶対値は問題にする必要がなく、そ
の比率を調整すればよく、かつ、その温度特性だけを問
題にすればよいので差動増幅器１４の回路を安価に高精
度のものを得ることが可能である。
つぎに、ロードセル部１３の出力電圧Ｖｔ、はこれに印
加する駆動電圧ＶＥの大きさに比例する。
加する駆動電圧ＶＥの大きさに比例する。
そして、駆動電圧ＶＥは可能な限り大きい方がロードセ
ル部１３の信号対雑音比の関係上有利である。このとき
、駆動電圧ＶＥの上限はブリッジ抵抗で消費される電力
により発熱し、各抵抗の熱変形によるブリッジバランス
の大きさにより制限される。本実施例における抵抗Ｒ５
〜Ｒ８は薄膜プロセスで形成されるため、高抵抗とする
ことが可能であり、従来の貼付式ストレンゲージの場合
よりも何倍も大きい抵抗値とすることができる。
ル部１３の信号対雑音比の関係上有利である。このとき
、駆動電圧ＶＥの上限はブリッジ抵抗で消費される電力
により発熱し、各抵抗の熱変形によるブリッジバランス
の大きさにより制限される。本実施例における抵抗Ｒ５
〜Ｒ８は薄膜プロセスで形成されるため、高抵抗とする
ことが可能であり、従来の貼付式ストレンゲージの場合
よりも何倍も大きい抵抗値とすることができる。
その反面、差動増幅器１４のコンパレータＱ１ｔＱ２．
Ｑ３の入力電圧をその電源電圧以上としたときは差動増
幅器１４が動作不能になってしまうので、分圧器１２に
よりＶＥ ’を入力信号として与えている。すなわち、 であり、Ｒ１４を調整することにより、適当なＶＥ ’
を設定している。このＲ１４は薄膜プロセスによりスト
レンゲージＲ５〜Ｒ８と同じパターン形成面９に形成さ
れているので、レーザートリマーによりロードセル部１
３の調整と同時に行ないうる。
Ｑ３の入力電圧をその電源電圧以上としたときは差動増
幅器１４が動作不能になってしまうので、分圧器１２に
よりＶＥ ’を入力信号として与えている。すなわち、 であり、Ｒ１４を調整することにより、適当なＶＥ ’
を設定している。このＲ１４は薄膜プロセスによりスト
レンゲージＲ５〜Ｒ８と同じパターン形成面９に形成さ
れているので、レーザートリマーによりロードセル部１
３の調整と同時に行ないうる。
ついで、信号増幅器１６はロードセル部１３の出力信号
ｖしを増幅するためのものであるが、その利得Ｇは次の
０式により示される。
ｖしを増幅するためのものであるが、その利得Ｇは次の
０式により示される。
１（１１
ここで、抵抗Ｒｎ 、 Ｒ１２は薄膜プロセスにより形
成されているため、ＲｈとＲ１ｚとの比を規定の値にな
るように調整する必要がある。
成されているため、ＲｈとＲ１ｚとの比を規定の値にな
るように調整する必要がある。
また、ロードセル部１３の感度には個々のものでバラツ
キがあり、Ｒ１２／ Ｒｔｔが同一の値であっても同一
の荷重に対して信号増幅器１６の出力電圧Ｖ３Ｃ１にバ
ラツキが発生する。この出力電圧Ｖ３０を規定の値にす
るためには、ロードセル部１３の感度Ｋに対して利得Ｇ
を調整すればよい。
キがあり、Ｒ１２／ Ｒｔｔが同一の値であっても同一
の荷重に対して信号増幅器１６の出力電圧Ｖ３Ｃ１にバ
ラツキが発生する。この出力電圧Ｖ３０を規定の値にす
るためには、ロードセル部１３の感度Ｋに対して利得Ｇ
を調整すればよい。
このように、抵抗Ｒｕ 、 Ｒ１ｚはストレンゲージＲ
５〜Ｒ８と同様に薄膜プロセスによって同一パターン面
９に形成されているため、ロードセル部１３の調整を行
なうときに抵抗Ｒｎ 、 Ｒ１２もレーザートリマーに
よって調整を行なう。
５〜Ｒ８と同様に薄膜プロセスによって同一パターン面
９に形成されているため、ロードセル部１３の調整を行
なうときに抵抗Ｒｎ 、 Ｒ１２もレーザートリマーに
よって調整を行なう。
つぎに、ゼロ点設定器１５はロードセル部１３の印加荷
重が初期値のとき、信号増幅器１６の出力電圧Ｖ ３０
がある規定値になっているように設定するためのもので
ある。このゼロ点設定器１５の出力電圧Ｖ ２０は次の
０式で示される。
重が初期値のとき、信号増幅器１６の出力電圧Ｖ ３０
がある規定値になっているように設定するためのもので
ある。このゼロ点設定器１５の出力電圧Ｖ ２０は次の
０式で示される。
このとき、信号増幅器１６の出力電圧Ｖ ３０は次の０
式で示される。
式で示される。
Ｖ３ｏ ＝ （ＶＬ ＋ Ｖ２Ｏ） ・Ｇ ・＝■ここ
で、出力電圧Ｖ３０を規定値にするためには、Ｖ ２０
を調整すればよく、そのためには抵抗Ｒ９゜Ｒｌｏを調
整することにより行ないうる。そして、これらの抵抗Ｒ
９＊ Ｒｚｏの調整はストレンゲージＲ５〜Ｒ８の調整
と同時にレーザートリマーにより行ないつる。
で、出力電圧Ｖ３０を規定値にするためには、Ｖ ２０
を調整すればよく、そのためには抵抗Ｒ９゜Ｒｌｏを調
整することにより行ないうる。そして、これらの抵抗Ｒ
９＊ Ｒｚｏの調整はストレンゲージＲ５〜Ｒ８の調整
と同時にレーザートリマーにより行ないつる。
発明の効果
本発明は、ストレンゲージが形成されたパターン形成面
にゼロ点設定器の抵抗を薄膜プロセスにより形成したの
で、ストレンゲージの調整と同時にゼロ点設定器の抵抗
の調整を行なうことができ。
にゼロ点設定器の抵抗を薄膜プロセスにより形成したの
で、ストレンゲージの調整と同時にゼロ点設定器の抵抗
の調整を行なうことができ。
これにより、簡単に正確なゼロ点を定めることができる
ものである。
ものである。
図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は起歪体
部分の縦断側面図、第２図は電気回路図である。 ５・・・起歪体、８・・・薄肉変形部、９・・・パター
ン形成面、１５・・・ゼロ点設定器、Ｒ５−Ｒ８・・・
ストレンゲージ、Ｒｓ 、 Ｒｌｏ・・・抵抗比 願
人 東京電気株式会社
部分の縦断側面図、第２図は電気回路図である。 ５・・・起歪体、８・・・薄肉変形部、９・・・パター
ン形成面、１５・・・ゼロ点設定器、Ｒ５−Ｒ８・・・
ストレンゲージ、Ｒｓ 、 Ｒｌｏ・・・抵抗比 願
人 東京電気株式会社
Claims (1)
- 四個所の薄肉変形部を有して平行四辺形状に変形する起
歪体を設け、この起歪体の一面のパターン形成面に前記
薄肉変形部に対応させて位置決めされるとともにたがい
にブリッジ結合されたストレンゲージを薄膜プロセスに
より形成し、これらのストレンゲージが形成された前記
パターン形成面にゼロ点設定器の抵抗を薄膜プロセスに
より形成し、前記ストレンゲージのトリミングによる調
整と同時に前記ゼロ点設定器の抵抗を調整するようにし
たことを特徴とするロードセル。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9978384A JPS60243529A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | ロ−ドセル |
| EP85303070A EP0164862B1 (en) | 1984-05-17 | 1985-04-30 | Strain-gauged load cell |
| US06/729,362 US4633721A (en) | 1984-05-17 | 1985-05-01 | Load cell having a thin film strain-inducible element |
| CA000481093A CA1239427A (en) | 1984-05-17 | 1985-05-08 | Load cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9978384A JPS60243529A (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | ロ−ドセル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243529A true JPS60243529A (ja) | 1985-12-03 |
Family
ID=14256534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9978384A Pending JPS60243529A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-18 | ロ−ドセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60243529A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62222126A (ja) * | 1986-03-25 | 1987-09-30 | Tokyo Electric Co Ltd | ロ−ドセル式秤の抵抗調整方法 |
| JP2014149203A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Hirobumi Otsuka | ロードセル |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55151223A (en) * | 1979-05-15 | 1980-11-25 | Tokyo Electric Co Ltd | Electronic type weight measuring unit |
| JPS5842941A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-12 | Toshiba Corp | ロ−ドセル |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP9978384A patent/JPS60243529A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55151223A (en) * | 1979-05-15 | 1980-11-25 | Tokyo Electric Co Ltd | Electronic type weight measuring unit |
| JPS5842941A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-12 | Toshiba Corp | ロ−ドセル |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62222126A (ja) * | 1986-03-25 | 1987-09-30 | Tokyo Electric Co Ltd | ロ−ドセル式秤の抵抗調整方法 |
| JP2014149203A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Hirobumi Otsuka | ロードセル |
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