JPH067030U - 荷重計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出精度を高め、信頼性を向上させる。 【構成】 中心部２ａおよび周縁部２ｂが厚肉に形成さ
れ、かつ両者間が薄肉の起歪部４に形成されているダイ
アフラム２をケース１内に設けるとともに、起歪部４上
に感圧素子７を設ける。一方、感圧素子７をダイアフラ
ム２上のブリッジ回路６に接続し、ブリッジ回路６をケ
ース１内の回路部材８の回路に接続する。ダイアフラム
２の中心部２ａにプランジャー２０の一端を固定し、他
端をケース１の外側に向かって開放する。プランジャー
２０の他端に荷重が作用すると、それに応じてプランジ
ャー２０およびダイアフラム２の中心部２ａが一体に変
位し、この中心部２ａの変位に追従して起歪部４が変位
するとともに、起歪部４の変位に追従して起歪部４上の
感圧素子７がその抵抗値を変化させ、この抵抗値の変化
をブリッジ回路６を介することにより荷重が検出され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は荷重計に関し、特に、歪みゲージ等の感圧素子の抵抗値の変化をブ リッジ回路を介して電圧値の変化として取り出すことにより、荷重を検出するよ うにした荷重計に関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】

従来、荷重を検出するには種々の荷重計が用いられており、例えば、ばね計り にあっては、荷重とばねの伸びが比例することを利用して荷重を検出するように したものであるが、ばねの伸びを荷重に換算するための伝達機構等を必要とし、 機械的に荷重を検出するため、応答性が非常に悪く、検出精度も低く、信頼性に 欠けるものである。また、伝達機構等の設置スペースを必要とするため、全体が 大型化してしまう。さらに、繰り返し使用することにより、ばねが劣化したり変 形したり、伝達機構の可動部が歪んだりするため、長期的に安定した検出精度を 得ることができないという問題点があった。

【０００３】 この考案は前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、応 答性に優れ、精度が高く、信頼性が高く、かつ耐久性にも優れる荷重計を提供す ることを目的とするものである。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】

上記の問題点を解決するためにこの考案は、一端が閉塞されたケースと、この ケース内に、外周部が固定され、かつ中心部がフリーの状態で設けられるととも に、外周部と中心部との間が薄肉の起歪部に形成されているダイアフラムと、前 記起歪部上に設けられるとともに、起歪部の変位に追従して抵抗値を変化させる 感圧素子と、前記ケース内に設けられるとともに、前記感圧素子の信号に応じた 信号を出力する回路部材と、前記ダイアフラムの中心部に一端が固定され、他端 が前記ケースの外側に向かって開放されているプランジャーとを具えた手段を採 用したものである。

【０００５】

【作用】

この考案は前記のような手段を採用したことにより、プランジャーの他端に荷 重が作用すると、その荷重の大きさに応じてプランジャーが変位し、このプラン ジャーの変位に追従してダイアフラムの中心部が変位する。そして、ダイアフラ ムの中心部の変位に追従して起歪部が変位するとともに、起歪部上の感圧素子が その抵抗値を変化させ、この感圧素子の抵抗値の変化を回路部材を介して取り出 すことによって、プランジャーに作用する荷重が検出されることになる。

【０００６】

【実施例】

以下、図面に示すこの考案の実施例について説明する。 図１には、この考案による荷重計の第１の実施例による概略断面図が示されて いて、この実施例に示す荷重計は、ダイアフラム２と、感圧素子７、例えば歪み ゲージと、感圧素子７からの信号を増幅する回路等が組み込まれている回路部材 ８と、荷重をダイアフラム２に伝達するプランジャー２０とを具えている。

【０００７】 前記ダイアフラム２は、円板状をなすとともに、裏面側にホトエッチングや機 械加工等によりリング状の溝部３が穿設され、この溝部３によりダイアフラム２ の中心部２ａおよび周縁部２ｂは厚肉に形成されるとともに、溝部３に対応する 部分、すなわち中心部２ａと周縁部２ｂとの間は、薄肉の起歪部４に形成され、 前記中心部２ａには適宜のねじ穴５が貫通した状態で螺設されている。

【０００８】 前記感圧素子７は、前記ダイアフラム２の表面側の起歪部４上の適宜の位置に 、真空蒸着やスパッタリング等によって適宜の形状に設けられ、この感圧素子７ は、ダイアフラム２の表面側にアルミ等を蒸着することにより形成されているブ リッジ回路６に接続されるようになっている。

【０００９】 前記回路部材８は、前記感圧素子７に接続するブリッジ回路６に安定した電圧 を供給する回路等が組み込まれている電源回路基板１０と、感圧素子７からの信 号を増幅する増幅回路等が組み込まれている増幅回路基板９と、ゼロ調整するゼ ロ調整回路やゲイン調整回路等が組み込まれている調整回路基板１１とから構成 され、各基板間は連結ピン１３を介して互いに接続されるとともに、電源回路基 板１０には、調整回路基板１１を貫通しているターミナルピン１４の一端が接続 され、ターミナルピン１４の他端にはリード線１５が接続されるようになってい る。

【００１０】 前記プランジャー２０は、棒状をなすとともに、先端部に前記ダイアフラム２ の中心部２ａのねじ穴５に合致するねじ部２１が螺設され、後端部には半球状の 荷重受け部２２が一体に形成されている。

【００１１】 そして、上記のように構成したダイアフラム２、回路部材８、プランジャー２ ０を一体に組み立てるには、まず、一端が閉塞された筒状をなすケース１内の底 面に、前記ダイアフラム２を、表面（感圧素子７が設けられている側の面）を上 側にして位置させ、この状態でダイアフラム２の下面側周縁部を電子ビーム溶接 等によりケース１の底面に溶着する。

【００１２】 次に、ケース１内の適宜の位置に、回路部材８の電源回路基板１０、増幅回路 基板９、調整回路基板１１をそれぞれ装着し、増幅回路基板９の回路とダイアフ ラム２の起歪部４上のブリッジ回路６との間をボンディングワイヤ２４で接続す る。

【００１３】 次に、ケース１の開口部に、中央部に挿通孔１７が穿設されているとともに、 挿通孔１７の内面側にＯリング２３が装着され、かつ、適宜の位置に前記ターミ ナルピン１４を挿通させるための貫通孔１８が穿設されている円板状のキャップ １６を装着し、このキャップ１６の貫通孔１８内に前記ターミナルピン１４を挿 通させ、キャップ１６の周縁部にケース１の開口端部をかしめつける。

【００１４】 次に、前記キャップ１６の中央部の挿通孔１７内にプランジャー２０を挿通し 、その先端部のねじ部２１を前記ダイアフラム２の中心部２ａのねじ穴５に螺合 させて両者を一体とし、さらに、キャップ１６の貫通孔１８から突出しているタ ーミナルピン１４をグロメット等の固定部材２５でキャップ１６側に固定する。

【００１５】 このようにして、この実施例による荷重計が組み立てられることになる。

【００１６】 次に、前記に示すものの作用について説明する。 まず、プランジャー２０の荷重受け部２２に荷重が作用すると、その荷重の大 きさに応じてプランジャー２０がキャップ１６の挿通孔１７内を図中下方に移動 し、プランジャー２０の移動量に応じてダイアフラム２の中心部２ａが図中下方 に変位するとともに、ダイアフラム２の中心部２ａに追従して起歪部４が変位し 、この起歪部４の変位に応じて起歪部４上の感圧素子７がその抵抗値を変化させ る。

【００１７】 そして、感圧素子７の抵抗値の変化をダイアフラム２上のブリッジ回路６を介 して電圧値の変化に変換し、この電圧値の変化を回路部材８の増幅回路基板９で 増幅して出力することにより、プランジャー２０に作用する荷重を検出すること ができることになる。

【００１８】 上記のようにこの実施例による荷重計にあっては、プランジャー２０に作用す る荷重をダイアフラム２の起歪部４の変位に変換するとともに、起歪部４の変位 を起歪部４上の感圧素子７の抵抗値の変化に変換し、さらに、感圧素子７の抵抗 値の変化をブリッジ回路６を介することにより、電圧値の変化として取り出すよ うにしたことにより、応答性が高まるとともに、検出精度も高まることになる。

【００１９】 また、従来のばね計りのように、ばねの伸びを荷重に変換するための伝達機構 等を一切必要としなくなるので、全体を小型化することができるとともに、繰り 返し使用しても許容限度内で使用している限り、ダイアフラム２やプランジャー ２０等に歪みが蓄積されるようなこともないので、長期的に安定した検出精度が 得られ、信頼性が高まることになる。

【００２０】 図２には、この考案による荷重計の第２の実施例による概略断面図が示されて いて、この実施例に示す荷重計は、ダイアフラム２の中心部２ａに一体に取り付 けられるプランジャー２０の上端部の荷重受け部２２をフック状に形成して、引 っ張り荷重に対応できるようにしたものであって、そのほかの構成は前記第１の 実施例に示すものと同様の構成を有しているので、前記第１の実施例に示すもの と同一の部分には、同一の番号を付してその構成の詳細な説明は省略するものと する。

【００２１】 そして、この実施例に示すものにあっても、前記第１の実施例に示すものと同 様の作用効果を示すことになり、プランジャー２０に作用する荷重をダイアフラ ム２の起歪部４の変位に変換するとともに、起歪部４の変位を起歪部４上の感圧 素子７の抵抗値の変化に変換し、さらに、感圧素子７の抵抗値の変化をブリッジ 回路６を介することにより、電圧値の変化として取り出すようにしたので、応答 性が高まるとともに、検出精度も高まることになる。

【００２２】 また、従来のばね計りのように、ばねの伸びを荷重に変換するための伝達機構 等を一切必要としなくなるので、全体を小型化することができるとともに、繰り 返し使用しても許容限度内で使用している限り、ダイアフラム２やプランジャー ２０に歪みが蓄積されるようなこともないので、長期的に安定した検出精度が得 られ、信頼性が著しく高まることになる。

【００２３】 なお、前記各実施例においては、プランジャー２０の上端部（荷重受け部２２ ）がケース１外に突出するようにしたが、これに限定することなく、プランジャ ー２０の上端部（荷重受け部２２）がケース１内に位置するようにしてもよいも のであり、要は、プランジャー２０の上端部をケース１の外側に向かって開放さ せて、上端部に荷重を作用させることができればよいものである。

【００２４】 また、前記各実施例においては、回路部材８を増幅回路基板９と電源回路基板 １０と調整回路基板１１の３枚の基板で構成したが、これに限定することなく、 一枚の基板に全ての回路を集約してもよいものであり、２枚又は３枚以上の基板 に集約するようにしてもよいものである。

【００２５】

【考案の効果】

この考案は前記のように構成して、プランジャーの一端をダイアフラムの中心 部に固定し、他端をケースの外側に向かって開放するようにして、プランジャー の他端に荷重が作用するようにしたので、プランジャーの他端に荷重が作用する と、その荷重に応じてプランジャーが変位するとともに、プランジャーの変位に 追従してダイアフラムの中心部が変位し、ダイアフラムの中心部の変位に追従し てダイアフラムの起歪部が変位し、起歪部の変位に追従して起歪部上の感圧素子 がその抵抗値を変化させる。そして、この感圧素子の抵抗値の変化を回路部材を 介することによって、作用する荷重に応じた歪みを電気信号に直接変換して取り 出すことができることになる。したがって、荷重を電気的に検出することができ ることになるので、荷重を検出するのに機械的な可動部が一切必要なくなり、こ れにより、応答性が著しく向上するとともに、検出精度も著しく高まり、信頼性 が向上することになる。また、荷重を伝達させるための伝達機構等も必要なくな るので、それ用の設置スペースがいらなくなり、これにより、全体を著しく小型 化することもできることになる等の優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による荷重計の第１の実施例を示した
概略断面図である。

【図２】この考案による荷重計の第２の実施例を示した
概略断面図である。

【符号の説明】

１……ケース ２……ダイアフラム ２ａ……中心部 ２ｂ……周縁部 ３……溝部 ４……起歪部 ５……ねじ穴 ６……ブリッジ回路 ７……感圧素子（歪みゲージ） ８……回路部材 ９……増幅回路基板 １０……電源回路基板 １１……調整回路基板 １３……連結ピン １４……ターミナルピン １５……リード線 １６……キャップ １７……挿通孔 １８……貫通孔 ２０……プランジャー ２１……ねじ部 ２２……荷重受け部 ２３……Ｏリング ２４……ボンディングワイヤ ２５……固定部材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が閉塞されたケース（１）と、この
   ケース（１）内に、外周部が固定され、かつ中心部（２
   ａ）がフリーの状態で設けられるとともに、外周部と中
   心部（２ａ）との間が薄肉の起歪部（４）に形成されて
   いるダイアフラム（２）と、前記起歪部（４）上に設け
   られるとともに、起歪部（４）の変位に追従して抵抗値
   を変化させる感圧素子（７）と、前記ケース（１）内に
   設けられるとともに、前記感圧素子（７）の信号に応じ
   た信号を出力する回路部材（８）と、前記ダイアフラム
   （２）の中心部（２ａ）に一端が固定され、他端が前記
   ケース（１）の外側に向かって開放されているプランジ
   ャー（２０）とを具えたことを特徴とする荷重計。