[发明专利]罗伯瓦尔型测力传感器

说明书

通过在测力传感器的四处薄壁部中的两处设置大致圆形的孔来提高测力传感器的基本性能。测力传感器(10)具备在长边方向的两处形成有薄壁部(18)的上下一对平行梁(14、15)的各自的端部借助固定部(16)和可动部(17)连接而一体化的应变体(12)、和粘合于薄壁部(18)的应变仪(20)，在拉伸侧薄壁部(18a)的一方和压缩侧薄壁部(18b)的一方分别粘合应变仪(20)，在其余的两处薄壁部(18)上设置圆孔(100)。由于在设置有圆孔(100)的薄壁部(18)产生的边缘载荷降低，因此测定误差减小、测定开始时间缩短等测力传感器的性能提高。

技术领域

本发明涉及测力传感器，尤其涉及具备在长边方向前后两处分别设置有薄壁部的上下一对平行梁的端部借助固定部和可动部连接一体化而构成罗伯瓦尔(roberval)机构的应变体的罗伯瓦尔型测力传感器。

背景技术

这种测力传感器在例如商业、工业用秤等中使用，例如，如下述专利文献1所示，具备在上下各自两处的总计四处具有薄壁部的罗伯瓦尔机构即应变体。应变体的根部侧被固定于壳体等而呈悬臂状地配设，在其前端侧加载有载荷。对于四处薄壁部，当在应变体上加载载荷时，两处成为拉伸侧，其余两处成为压缩侧，在拉伸侧和压缩侧的各自的薄壁部粘接有应变仪。四个应变仪连接而构成惠斯登电桥电路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8－184510

发明内容

发明所要解决的课题

然而，以往的测力传感器由设置有侧面贯通孔的矩形状块体构成，虽然因制造容易和具有实际成果的原因而具有稍许的大小上的差异，但一直以来都保持似乎相同的形状。

因此，测力传感器的性能也一直以来仅有微量的提高。该微量的性能的提高也主要是源自应变仪的性能、应变体的材料的改进、测力传感器制造技术的进歩，而并非源自对测力传感器(应变体)的形状的研究。

这样，此前完全没有进行过欲通过对测力传感器(应变体)的形状进行研究来改进测力传感器的性能的尝试。在这样的背景下，在具备测力传感器的电子天平中，虽然在刚刚将称量物载置于电子天平的计量皿之后测定值不稳，但不久就稳定。这是由于在薄壁部产生的应变(应力)至稳定为止需要花费时间，但可以说至该测定值稳定为止的时间越短则测力传感器的性能越高。

因此，发明人考虑能否通过对薄壁部的形状进行研究来缩短至测定值稳定为止的时间(至在薄壁部产生的应力稳定为止的时间)。

而且，发明人首先使用在上下各有两处总计四处薄壁部粘合有应变仪的以往构造的测力传感器(应变体)，利用有限元法对当在测力传感器加载载荷的情况下在薄壁部产生的应力进行解析。

于是，如图7(c)所示，对于在薄壁部产生的应力，在宽度方向中央部附近呈现几乎一定的大小，与此相对，在宽度方向两端部，呈现比中央部附近的值大的值。虽然在薄壁部产生的应力的值理论上应当在宽度方向均匀，但实际上在两端部变大。

发明人进行了考察，结果，认为在测力传感器(应变体)的薄壁部的宽度方向两端部产生的该大的应力相当于在“滚子轴承”的业界公知的“边缘载荷(edge load)”。

即，例如在构成为圆筒状的“滚子”在内圈与外圈之间滚动的“滚子轴承”中，圆筒状的“滚子”与内圈的接触应力应当在“滚子”的宽度方向上是均匀的，但实际上并不是均匀的，公知“滚子”的两端部的应力比中央部附近的应力大，在“滚子”的两端部产生的该大的应力被称为“边缘载荷”。

而且，在对测力传感器(应变体)加载载荷的情况下的薄壁部上，也与“滚子轴承”同样，认为会在薄壁部的端部(以下称为边缘部)产生“边缘载荷”。