测压元件及重量测定装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种测压元件和重量测定装置。测压元件包括变形元件、柔性基板和外部缆线，所述变形元件包括被施加载荷的载荷承受部、由支承件支承的受支承部和连接所述载荷承受部和所述受支承部的变形区域；所述柔性基板包括设置于所述变形元件的所述变形区域的应变片和连接所述应变片的线路；所述柔性基板从所述变形区域延伸到所述载荷承受部或者所述受支承部，且所述柔性基板的所述线路与所述外部缆线，在所述载荷承受部或者所述受支承部上的所述载荷承受部或者所述受支承部的厚度方向的内侧连接。
【专利说明】测压元件及重量测定装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于测定重量的测压元件以及包括该测压元件的重量测定装置。【背景技术】
[0002]例如像体重计一样的重量测定装置，包括至少一个传递施加于平台的载荷的测压元件。测压元件包括随载荷的施加而产生变形的变形元件和多个附着于变形元件上的应变片。专利文献I中公开了这种测压元件。这种测压元件的变形元件包括被施加载荷的部分、由支承件支承的部分和设于这些部分之间的中央部分。多个应变片安装于中央部分上。
[0003]现有技术文献:专利文献I特开第2977278号公报。
实用新型内容
[0004]在这种测压元件中必须将用于传递应变片信号的外部缆线与应变片连接。在以前的测压元件中，为了将外部缆线与应变片的连接部设于变形元件的一个面或者两个面上，连接部从变形元件的厚度方向突出来。由于连接部的原因有可能使得测压元件的厚度变大。
[0005]于是，本实用新型提供一种可变薄的测压元件以及具有该测压元件的重量测定装置。
[0006]本实用新型的测压元件包括变形元件,该变形元件包括被施加载荷的载荷承受部、由支承件支承的受支承部和连接所述载荷承受部和所述受支承部的变形部分；柔性基板，该柔性基板包括设置于所述变形元件的所述变形部分的应变片和连接所述应变片的线路；外部缆线，该外部缆线连接所述柔性基板的所述线路；所述柔性基板从所述变形部分延伸到所述载荷承受部或者所述受支承部；所述柔性基板的所述线路与所述外部缆线，在所述载荷承受部或者所述受支承部上的所述载荷承受部或者所述受支承部的厚度方向的内侧连接。
[0007]在本实用新型中，通过所述柔性基板的所述线路与所述外部缆线，在所述载荷承受部或者所述受支承部上的所述载荷承受部或者所述受支承部的厚度方向的内侧连接，使得连接部不会从所述载荷承受部或者所述受支承部的厚度方向突出来。因此，能够使测压元件变薄。
[0008]本实用新型提供一种重量测定装置，其包括上述的测压元件和平台(^ 〃卜7* 一 Λ )，该平台将载荷传递给变形元件的载荷承受部。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是从斜上方观察本实用新型第一种实施方式的重量测定装置的立体图；
[0010]图2是从斜下方观察图1的重量测定装置的立体图；
[0011]图3是图1的重量测定装置的俯视图；
[0012]图4是图1的重量测定装置内测压元件的俯视图；[0013]图5是图4的测压元件的仰视图；
[0014]图6是图4的测压元件的主视图；
[0015]图7是分解状态的所述测压元件的立体图；
[0016]图8是从斜下方观察所述测压元件的变形元件的立体图；
[0017]图9是所述变形元件的仰视图；
[0018]图10是所述变形元件的俯视图；
[0019]图11是安装有连接桥的所述变形元件的立体图；
[0020]图12是所述连接桥的立体图；
[0021]图13是所述连接桥的剖视图；
[0022]图14是所述测压元件的支脚的剖视图；
[0023]图15是所述测压元件的剖视图；
[0024]图16是沿图3的X V1- X VI剖视图；
[0025]图17是用第一种实施方式的变形元件以及用对比例的变形元件进行重量测定时的应变分布的图表；
[0026]图18是制造中的第一种实施方式的变形元件的剖视图；
[0027]图19是制造中的其他变形元件的剖视图；
[0028]图20是从斜下方观察本实用新型第二种实施方式的变形元件的立体图；
[0029]图21是从斜下方观察本实用新型第三种实施方式的变形元件的立体图；
[0030]图22是从斜下方观察本实用新型第四种实施方式的变形元件的立体图；
[0031]图23是从斜下方观察本实用新型第五种实施方式的变形元件的立体图；
[0032]图24是第五种实施方式的变形元件的仰视图；
[0033]图25是图23和图24的X X V - X X V的剖视图；
[0034]图26是用第一种实施方式的变形元件以及用第五种实施方式的变形元件进行重量测定时的应变分布的图表；
[0035]图27是重量测定时第一种实施方式的变形兀件内产生应力的分布不意图；
[0036]图28是重量测定时第五种实施方式的变形兀件内产生应力的分布不意图；
[0037]图29是第一种实施方式的变形元件以及第五种实施方式的变形元件中应变片的位置与重量测定时的测定误差的关系的图表；
[0038]图30是第一种实施方式的变形元件以及第五种实施方式的变形元件中应变片的位置与应变片的输出的关系的图表；
[0039]图31是第一种实施方式中变形元件与外部缆线的立体图；
[0040]图32是作为第一种实施方式一种变化形式的变形元件与外部缆线的立体图；
[0041]图33是作为第一种实施方式的其他变化形式的变形元件与外部缆线的立体图；
[0042]图34是作为第一种实施方式的其他变化形式的变形元件与外部缆线的立体图；
[0043]图35是作为第一种实施方式的其他变化形式的变形元件与外部缆线的立体图；
[0044]图36是作为第一种实施方式的其他变化形式的变形元件与外部缆线的立体图；
[0045]图37是作为第一种实施方式的其他变化形式的变形元件与外部缆线的立体图；
[0046]图38是作为第一种实施方式的其他变化形式的变形元件与外部缆线的立体图；
[0047]图39是所述连接桥的一种变化形式的立体图；[0048]图40是图39的连接桥的剖视图。
[0049]附图标记说明
[0050]11:壳体；12:平台；13:内侧罩；14:外侧罩；15:基座；16:支腿；17:电源开关；19:操作单元；20:操作箱；21、22:手柄；23:显示器；24、25:操作按钮；27:容纳空间；28:基板；29:缆线；32:载荷传递部件；34:测压兀件；36:变形兀件；38:应变片；40:连接桥；42:支脚加强件；42a:通孔；44:两面带粘性的胶带；44a:通孔;47、48:铆钉；50:胶带；55:安装台；56:材料块；58:材料块；60:柔性基板；62:内部线路；64:连接部；160:圆筒部分；162:圆板部分；164:通孔；321:上壁；322:突出部；324:盖帽；361:变形部分；361a:第一端部；361b:第二端部；362:第一臂部(载荷承受部)；363:第一连接部(载荷承受部)；363:第二臂部(受支承部)；365:第二连接部(受支承部)；361U、362U、363U、364U、365U:上表面；361L、362L、363L、364L、365L:下表面；368:标记；366:第一通孔；367:第二通孔；369:槽；370:凹部；370A:凹部；371:第一倾斜面；372:第二倾斜面；373:中央水平面；375、376:端部水平面；390、392:加强筋(厚度较大的部分)；396:凹部；397:凹部；402:中央部分；404:端部；403:凸台；405:通孔；406:通孔；FL:地板。
【具体实施方式】
[0051 ] 结合以下附图对本实用新型的【具体实施方式】进行说明。
[0052]第一种实施方式
[0053]图1和图2表示本实用新型的第一种实施方式的重量测定装置。重量测定装置I是用于测定人体重量的体重计，并且是测定人体的体脂肪率这样的身体组成的身体组成计。重量测定装置I包括壳体11，壳体11包括平台12和固定于平台12的基座15。如图1所示，平台12包括在重量测定时沿水平方向扩展的大体平坦的上表面。人体可站立在平台12的上表面上。即，物体放置在平台12上以将物体的载荷施加于平台12。
[0054]如图2所示，基座15大体为矩形，其能够由如不锈钢或者树脂等的刚性材料制成。基座15的底表面的四角设置有支脚16。当进行重量测定时，使这些支脚16与地板接触。支脚16与地板之间也能够插入其他部件。支脚16既作为支承重量测定装置I的支承件使用，又作为后述测压元件的支脚使用。当进行重量测定时，包括有平台12和基座15的整个壳体11根据平台12上的重量而相对于由地板支承的支脚16改变位置。
[0055]壳体11上安装有启动重量测定装置I的电源开关17，电源开关17从平台12的侧面突出。为了使重量测定装置I作为身体组成计使用，如图1所示，在平台12的上表面上设置有多个电极板18。这些电极板18用于测定受试者的生物阻抗。站立于平台12上的受试者的双脚踩在这些电极板18上。
[0056]图3为重量测定装置I的俯视图，图3中省略了电极板18的描述。如图3所示，平台12包括由刚性金属材料如钢铁制成的盒状内侧罩13和设置在内侧罩13的外侧的由树脂制成的外侧罩14。外侧罩14作为平台12的外壳使用的同时，并与由金属制成的内侧罩13和电极板18绝缘。
[0057]重量测定装置I包括操作单元19。操作单元19通过图中未表示出的缆线与壳体11连接。操作单元19包括中央的操作箱20和从操作箱20两侧延伸出的手柄21、22。操作箱20上设置有显示受试者的重量以及身体组成的显示器23和操作按钮24、25。各手柄21、22上设置有用于测定受试者的生物阻抗的电极。站立于平台12上的受试者以双手握住这些电极。本实施方式的重量测定装置I虽然能够作为身体组成计使用，但当本实用新型用于重量测定时，是不需要电极板18以及操作单元19的。
[0058]如图3所示，平台12的内侧壁13和与平台12连接的基座15共同限定容纳空间27。该容纳空间27的内部设置有四个用于测定重量的测压元件34。但是，如图2所示，测压元件34的支脚16从基座15向下方突出。
[0059]另外，容纳空间27的内部设置有基板28，该基板28上安装有处理从测压元件34的应变片得到的信号的处理回路。基板28和应变片通过缆线29连接。基板28上的处理回路能够基于从测压元件34的应变片得到的信号，来计算受试者的重量。另外，基板28上的处理回路分别与平台12上的电极板18和操作单元19的电极进行电连接，基于受试者的重量以及各处的生物阻抗的变化，来计算受试者的身体组成。计算出来的重量以及身体组成显示在显示器23上。
[0060]如图4至图6所示，各测压元件34包括因从平台12传递的载荷而产生变形的变形元件36、附着于变形元件36上的多个应变片38和支承变形元件36的支脚16。更准确地说，如图7的分解状态的测压元件的立体图所示，测压元件34包括变形元件36、支承变形元件36的连接桥40、支承连接桥40的支脚16和加强支脚16的支脚加强件42。如图4所示，给应变片38提供电源的缆线(外部缆线)29通过胶带50粘附于变形元件36。
[0061]如图8至9所示，变形元件36为具有轴对称形状的单一部件。变形元件36由高刚度材料如碳素工具钢的板材制成。变形元件36包括设置在中央的变形部分361、两个第一臂部362、两个第二臂部364、连接变形部分361与第一臂部362的第一连接部363以及连接变形部分361与第二臂部364的第二连接部365。
[0062]变形部分361为具有第一端部361a和第二端部361b的矩形部分，该第一端部361a和第二端部361b与变形元件36对称轴Ax沿同一方向延伸。变形部分361为由于平台12传递的载荷而产生最多变形的部分。变形部分361安装有应变片38 (参照图4)。变形部分361的上表面设置有标记368以用作附着应变片38的参考。
[0063]两个第一臂部362沿与变形元件36对称轴Ax平行的方向延伸。第一连接部363沿垂直地横穿变形元件36对称轴Ax的方向延伸，并连接变形部分361的第一端部361a和两侧的第一臂部362。
[0064]两个第二臂部364设置为比第一臂部362更接近变形部分361，并沿与变形元件36对称轴Ax平行的方向延伸。第二连接部365沿垂直地横穿变形元件36对称轴Ax的方向延伸，并连接变形部分361的第二端部361b和第二臂部364。
[0065]各第一臂部362的一个端部形成为半圆形,该端部上形成有圆形的第一通孔366。各第二臂部364的一个端部也形成为半圆形，该端部上形成有圆形的第二通孔367。这些第一通孔366以及第二通孔367的中心轴线，设置在垂直地横穿变形元件36对称轴Ax的一条直线Ay上。变形元件36在变形部分361的两侧设置有大体为J字形的槽369以及大体为J字形的对称形的槽369，各个槽369被变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365所环绕。
[0066]第二臂部364由设置于变形元件36下方的支承件(后述的连接桥40)支承而保持大体水平的状态，根据从上方集中地沿垂直方向向下施加于大体水平的第一臂部362的载荷，变形部分361产生变形(沿图9和图10中直线Ay观察变形部分361变形成S字形)。应变片38根据变形元件36的变形部分361的变形产生信号。
[0067]本实施方式中，第一臂部362上被施加有集中地沿垂直方向向下的载荷。第二臂部364固定在设置于变形元件36下方的支承件(后述的连接桥40)上。S卩，由两个第一臂部362和第一连接部363构成的组件即为载荷承受部，载荷施加于载荷承受部上，由两个第二臂部364和第二连接部365构成的组件即为由支承件来支承的受支承部。
[0068]变形元件36的如图10所示的表面(上表面)位于单一的平面上。即，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面 361U、362U、363U、364U、365U。
[0069]另一方面，如图8和图9所示，凹部370形成于变形元件36的与这些上表面361U、362U、363U、364U、365U相反的一侧，在第一连接部363与第二连接部365之间，且与变形部分361对应的位置上。本实施方式中，凹部370不仅覆盖变形部分361，还延伸到第一连接部363的一部分与第二连接部365 —部分。第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的下表面362L、363L、364L、365L。然而，因为变形部分361设置有凹部370，变形部分361的下表面361L所处于的平面，不同且平行于设置这些下表面362L、363L、364L、365L的平面。
[0070]如图4、图7和图11所示，变形元件36由连接桥40固定地支承。连接桥40为由刚性材料如钢铁制成的单一部件。如图12和图13所示，连接桥40为厚度大体一样的板材，且具有旋转对称的形状。连接桥40包括中央部分402和两个端部404，两个端部404设置于同一个平面上，该平面与设置中央部分402的平面不同。设置两个端部404的平面与设置中央部分402的平面平行。连接桥40能够由压力加工等成形。
[0071]连接桥40的中央部分402的中央形成有轮廓为圆形的凸台403。凸台403的中央形成有通孔405。另外，连接桥40的各个端部404形成有通孔406。
[0072]如图7所示，连接桥40的两个端部404的通孔406，与变形元件36的两个第二臂部364的第二通孔367分别重合，铆钉47穿过通孔406与第二通孔367。变形元件36通过两个铆钉47固定于连接桥40。连接桥40的两个端部404与变形元件36的两个第二臂部364接触，因为变形元件36上形成有凹部370，且连接桥40的两个端部404与中央部分402之间设置有台阶，使得连接桥40的中央部分402即使挠曲也不会与变形元件36接触。
[0073]如图7和图14所示，支脚16具有大体为圆形的轮廓。支脚16具有中空的圆筒部分160和连接于圆筒部分160 —端的圆板部分162。圆板部分162的中央形成有通孔164。支脚16可由高挠性材料如树脂或者橡胶制成。
[0074]如图7所示，支脚加强件42即大体为圆形的板，通过大体为圆形的两面带粘性的胶带44粘附于支脚16的圆板部分162的内侧面。两面带粘性的胶带44的中央形成有通孔44a，支脚加强件42的中央同样形成有通孔42a。为加强由高挠性材料制成的支脚16，支脚加强件42由刚性金属材料如钢铁制成。
[0075]铆钉48穿过支脚加强件42的通孔42a和连接桥40的通孔405。支脚加强件42通过铆钉48固定于连接桥40。因为支脚加强件42通过两面带粘性的胶带44固定于支脚16，连接桥40与支脚16固定。铆钉48的一个头部设置于两面带粘性的胶带44的通孔44a和支脚16的通孔164内部。[0076]这样就构成了如图15的剖视图所示的测压元件34。图16为重量测定装置I的一个测压元件34的周围的剖视图。在图16中，箭头表示载荷。施加于平台12的外侧壁14的载荷，经内侧壁13和载荷传递部件32，传递给变形元件36的大体水平设置的第一臂部362。然后，载荷从变形元件36的大体水平设置的第一臂部362，经连接桥40，传递给支脚加强件42和支脚16，直到被地板FL接受。
[0077]载荷传递部件32包括与平台12的内侧壁13接触的上壁321和多个突出部322。这些突出部322插入形成于变形元件36的第一臂部362上的第一通孔366内。突出部322的下端从第一通孔366突出来，嵌入设置在基座15上的盖帽324中。
[0078]因此，施加于载荷传递部件32的载荷也会传递给基座15，支脚16没有固定于基座15和平台12，而是相对于基座15和平台12独立，由于基座15和平台12 —起相对于支脚16发生位移，因此插入支脚16与平台12之间的变形元件36，根据从平台12施加于变形元件36的载荷和从放置支脚16的地板施加于变形元件36的力而产生变形。
[0079]在本实施方式中，载荷承受部(第一臂部362和第一连接部363)、受支承部(第二臂部364以及第二连接部365)和变形部分361具有位于同一平面上的上表面362U、363U、364U、365U和361U，凹部370形成于与上表面362U、363U、364U、365U和361U相反的一侧，载荷承受部(第一臂部362和第一连接部363)与受支承部(第二臂部364以及第二连接部365)之间且与变形部分361对应的位置上。因此，由于在变形元件36的单侧形成有凹部370，从而使变形部分361的厚度比载荷承受部以及受支承部的厚度都要小。
[0080]因使变形部分361的厚度小于其他部分的厚度，变形部分361的截面二次力矩会减小(变形刚度会减小)，变形部分361更容易根据载荷进行变形。因此，安装于变形部分361的多个应变片38的安装位置的偏差对测定精度的影响变小，从而能够进行更高精度的重量测定。图17为用第一种实施方式的变形元件36以及用对比例的变形元件进行重量测定时的应变的分布图表。在此，对比例的变形元件为具有与第一种实施方式的变形元件36一样的轮廓，但没有形成凹部370，与第一种实施方式的变形元件36的厚度一样的变形元件。图17的横坐标表示到图9和图10的变形元件36的对称轴Ax上的直线Ay (中心)的距离。“ + ”表示第二连接部365 —侧，“一”表示第一连接部363 —侧。纵坐标表示变形元件实际产生的应变。实线表示第一种实施方式的变形元件36上的应变分布，虚线表示对比例的变形元件上的应变分布。应变的分布通过由电脑模拟实验的某一个施加于变形元件的载荷而获得。变形部分361沿对称轴Ax方向的长度为13_，凹部370沿对称轴Ax方向的长度为16.5_。
[0081]从图17显然可知，对比例中，应变的分布只在较小范围内为直线状。因此，即使两个应变片38的间隔可保持预定的间隔，在应变片38安装到变形部分361的位置与理想的位置有偏差的情况，可认为测定误差很大。例如，如果两侧的应变片38到中心的距离大约设置为1.5_的范围，保持有间隔的两侧的应变片的输出之差为一定值，安装位置的偏差对测定精度影响很小。然而，在非上述情况时，两侧的应变片的输出之差不是上述的一定值，安装位置的偏差对测定精度影响很大。另一方面，第一种实施方式的变形元件36中，应变的分布在较大范围内为直线状。因此，如果两个应变片38的间隔能够保持预定的间隔，即使应变片38安装到变形部分361的位置与理想的位置有偏差的情况，也可认为测定误差很小。例如，如果两侧的应变片38到中心的距离大约设置为6mm的范围，保持有间隔的两侧的应变片的输出之差为一定值，安装位置的偏差对测定精度影响很小。
[0082]另外，在变形部分361的变形刚度高的情况下，为使变形部分361的变形变大，载荷承受部(第一臂部362和第一连接部363)与受支承部(第二臂部364以及第二连接部365)的厚度和宽度，不得不相对于变形部分361变大。然而，本实施方式中，通过使变形部分361的厚度小于其他部分的厚度，来减小变形部分361的变形刚度。因此，能够相对地减小载荷承受部与受支承部的厚度和宽度。另外，通过使变形部分361的厚度小于其他部分的厚度，能够减小载荷承受部(第一臂部362和第一连接部363)与受支承部(第二臂部364以及第二连接部365)对变形部分361的应变的影响。
[0083]在本实施方式中，因为仅在变形元件36的变形部分361的单侧形成有凹部370，与在变形元件的变形部分的两侧形成凹部而减薄变形部分的情况相比，能够降低变形元件的制造成本。特别地，对于复杂形状的变形元件36，与在变形部分的两侧形成凹部而减薄变形部分的情况相比，可大幅度降低变形元件的制造成本。例如，在通过切削加工形成凹部的情况下，与在变形部分的两侧形成凹部相比，仅在单侧形成凹部时，不但制造工序简单，而且能够减少制造的失败。另外，在利用模具制造变形元件的情况下，与在变形部分的两侧形成凹部相比，由于仅在单侧形成凹部时材料容易伸展到整个模具的内部而减少制造的失败。
[0084]另外，参照图18和图19来说明通过粉末冶金制造变形元件时的实施方式的效果。在粉末冶金中，利用模具成型金属粉末后，在称为安装台(七y夕一)的平台(平坦々台)上设置通过成型得到的金属粉末的材料块(材料y n 'y々)，并烧结该材料块。在图18和图19中，附图标记55表安装台。附图标记56表由第一种实施方式的变形兀件36的材料成型得到的金属粉末的材料块，附图标记58表示在变形部分361的两侧形成凹部370A的由其他变形元件的材料成型得到的金属粉末的材料块。
[0085]在图19所示的对比例中，因材料块58的变形部分361的下表面上设置有单侧的凹部370A，而不与安装台55的上表面接触。即使将材料块58上下倒置也一样。在这种状态下进行烧结，烧结过程中变形部分361因自身重量产生变形而产生制造的失败。在图18所示的第一种实施方式中，材料块56的变形部分361与第一连接部363以及第二连接部365 一样，能够与安装台55的上表面相接触。即，作为变形元件36的材料的金属粉末块能够以下述状态设置，该状态为载荷承受部、受支承部和变形部分的与凹部370相反一侧的表面与安装台55平坦的上表面接触。在这种状态下进行烧结，因变形部分361与其他部分一样由安装台55来支承，使得变形部分361不容易产生变形，从而使制造不容易失败。
[0086]另外，在本实施方式中，通过在变形部分361设置有凹部370，并使变形部分361的厚度小于其他部分的厚度，能够使具有该变形部分361的测压元件34变得更薄。如图7、图12和图13所示，连接桥40的两个端部404和中央部分402之间形成有台阶，在图15和图16的剖视图中同样表示了连接桥40的台阶。如果在不设置凹部370的情况下，为了避免变形元件36的变形部分361与连接桥40或者铆钉48接触而将载荷从变形部分361传递给连接桥40或者铆钉48，有必要使连接桥40的台阶更大。本实施方式中，因变形部分361的接近连接桥40的一侧设置有凹部370，不但能够减小连接桥40的台阶，还能够相应地减薄测压元件的厚度。
[0087]如果是在变形元件36的变形部分361的变形量较小的情况下，也能够不在连接桥40的两个端部404与中央部分402之间形成有台阶。例如，本实施方式的重量测定装置的可测定的重量上限限制得较低的情况，变形部分361的变形量较小，变形部分361与连接桥40或者铆钉48接触而使载荷从变形部分361传递给连接桥40或者铆钉48的可能性较小。如果能使连接桥40更薄，测压元件也能够变得更薄。
[0088]利用粉末冶金来制造变形元件36是更优选的。优选利用粉末冶金进行制造。与冲压加工(打孔加工)(打6抜务加工(^)相比，利用粉末冶金进行制造能够在实现变形元件36的小型化的同时，确保变形元件36的机械强度。另外因变形元件36的厚度和宽度的尺寸精度高，所以能够提高测压元件的重量测定的精度。另外在利用冲压加工的情况下，因不能通过冲压加工来制造凹部370，需要进行进一步的切削加工。然而，如果使用粉末冶金的话，具有凹部370的变形元件36能容易地制造。作为粉末冶金的方法，既能够利用将烧结金属粉末压力成型后进行烧结，也能够利用金属射出成型法(MM)。
[0089]第二种实施方式
[0090]图20为从斜下方观察本实用新型第二种实施方式的变形元件36的立体图。在图20中，使用同样的附图标记表不与第一种实施方式相同的构成要素。尽管在图20中未表不，与第一种实施方式一样，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面361U、362U、363U、364U、365U(第二种实施方式的俯视图与图10相同)。
[0091]第一种实施方式的变形元件36，凹部370不仅在变形部分361，还延伸到第一连接部363的一部分与第二连接部365 —部分(参照图8和图9)。图20表不的第二种实施方式的变形元件36中，凹部370仅在变形部分361的范围内延伸，没有延伸到第一连接部363和第二连接部365。因此，第一连接部363和第二连接部365具有一样的厚度。
[0092]本实施方式的 变形元件36与第一种实施方式的变形元件36 —样用于测压元件和重量测定装置，并能够与第一种实施方式起到同样的效果。本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形兀件36 —样更优选利用粉末冶金来制造。
[0093]第三种实施方式
[0094]图21为从斜下方观察本实用新型第三种实施方式的变形元件36的立体图。在图21中，使用同样的附图标记表不与第一种实施方式相同的构成要素。尽管在图21中未表不，与第一种实施方式一样，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面361U、362U、363U、364U、365U(第三种实施方式的俯视图与图10相同)。
[0095]在第三种实施方式中，变形元件36的载荷承受部(第一臂部362和第一连接部363)的下表面362L、363L上具有加强筋(厚度较大的部分)390。另外，受支承部(第二臂部364以及第二连接部365)的下表面364L、365L上也具有加强筋(厚度较大的部分)392。
[0096]本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形元件36 —样用于测压元件和重量测定装置，并可与第一种实施方式起到同样的效果。本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形元件36 —样更优选利用粉末冶金来制造。在本实施方式中，通过加强筋390,392,能够使载荷承受部和受支承部的变形刚度提高。因此，变形部分361相对地变得更易变形。
[0097]第四种实施方式
[0098]图22为从斜下方观察本实用新型第四种实施方式的变形元件36的立体图。在图22中，使用同样的附图标记表不与第三种实施方式相同的构成要素。尽管在图22中未表不，与第一种实施方式一样，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面361U、362U、363U、364U、365U(第四种实施方式的俯视图与图10相同)。与第三种实施方式一样,在变形兀件36上形成有加强筋390、392。
[0099]本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形元件36 —样用于测压元件和重量测定装置，并能够与第一种实施方式起到同样的效果。本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形元件36 —样更优选利用粉末冶金来制造。在本实施方式中，通过加强筋390、392，能够提高载荷承受部和受支承部的变形刚度。因此，变形部分361相对地变得更易变形。
[0100]在本实施方式中，通过加强筋390、392来限定凹部370。即，通过加强筋390、392来包围凹部370，凹部370延伸到第一臂部362以及第二臂部364上。变形元件36除加强筋390、392以外的部分(包括变形部分361)具有一样的厚度。因此，与图21所示的第三实施方式不同，在本实施方式中，无需因凹部370而进一步地形成台阶。
[0101]第五种实施方式
[0102]图23为从斜下方观察本实用新型第五种实施方式的变形元件36的立体图。图24为该变形元件36的仰视图。图25为沿图23和图24中线XX V - XX V的剖视图。在这些图中，使用同样的附图标记表示与第一种实施方式相同的构成要素。尽管在图23和图24中未表不，与第一种实施方式一样，变形部分361、第一臂部362、第一连接部363、第二臂部364以及第二连接部365具有位于同一平面上的上表面361U、362U、363U、364U、365U (第五种实施方式的俯视图与图10相同)。
[0103]在变形元件36的单侧形成凹部370。在本实施方式中，凹部370由第一倾斜面371、第二倾斜面372、中央水平面373、端部水平面375和端部水平面376形成。凹部370不仅在变形部分361，还延伸到第一连接部363的一部分与第二连接部365 —部分，且中央水平面373设置于凹部370的中央(变形部分361的对称轴Ax的中央)。端部水平面375包括变形部分361的第一端部361a，端部水平面376包括变形部分361的第二端部361b。第一倾斜面371的一端与中央水平面373连接，第一倾斜面371的另一端与端部水平面375连接。第二倾斜面372的一端与中央水平面373连接，第二倾斜面372的另一端与端部水平面376连接。中央水平面373和端部水平面375、376，平行于下表面362L、363L、364L、365L。
[0104]第一倾斜面371和端部水平面375，与中央水平面373相比设置为更接近第一连接部363，第二倾斜面372和端部水平面376，与中央水平面373相比设置为更接近第二连接部365。第一倾斜面371越靠近载荷承受部也就是第一连接部363，也就越向靠近第一连接部363的下表面363L的方向倾斜。换而言之，第一倾斜面371越靠近载荷承受部也就是第一连接部363，也就越向远离第一连接部363的上表面363U的方向倾斜。第二倾斜面372越靠近受支承部也就是第二连接部365，也就越向靠近第二连接部365的下表面365L的方向倾斜。换而言之，第二倾斜面372越靠近受支承部也就是第二连接部365，也就越向远离第二连接部365的上表面365U的方向倾斜。
[0105]通过在凹部370上设置这样的第一倾斜面371和第二倾斜面372，变形部分361具有因载荷的施加而发生应变变化较小的部分(与第一倾斜面371和第二倾斜面372相对应)。通过在这样的部分设置各个应变片38，能够减小由应变片38的位置的误差产生的测定误差。该效果将在下文中进行说明。
[0106]图26为用第一种实施方式的变形元件36以及用第五种实施方式的变形元件36进行重量测定时的应变的分布图表。图26的横坐标表示到图9、图10和图24的变形元件36的对称轴Ax上的直线Ay (中心)的距离。“ + ”表示第二连接部365 —侧，“一”表示第一连接部363 —侧。纵坐标表示变形元件实际产生的应变。实线表示第一种实施方式的变形元件36上的应变分布，点划线表示第五种实施方式的变形元件36上的应变分布。应变的分布通过由电脑模拟实验的某一个施加于变形兀件的载荷而获得。第一种实施方式和第五种实施方式的变形元件36，除了凹部370的具体形状外，具有同样大小和同样形状。变形部分361沿对称轴Ax方向的长度为13mm，凹部370沿对称轴Ax方向的长度为16.5mm。
[0107]从图26显然可知，第一种实施方式的变形元件36中，应变的分布在较大范围内为直线状。另一方面，第五种实施方式的变形兀件36中,应变的分布在较小范围内为直线状，到中心的距离大约为2mm处应变大体达到最大，到中心的距离大约在2mm?6mm之间的位置应变大体一定。通过在应变变化较小的部分即到中心的距离大约在2mm?6mm之间的部分设置各个应变片38，能够减小由应变片38的位置的误差产生的测定误差。
[0108]图27为重量测定时第一种实施方式的变形兀件36内产生应力的分布不意图，图28为重量测定时第五种实施方式的变形元件36内产生应力的分布示意图。应力分布由电脑模拟实验得到。区域Al为最低应力区域，区域A9为最高应力区域。附加于区域A的数字越小，产生的应力越小。应力分布等同于应变的分布。无论在哪一个变形元件上，应力分布都是左右对称的。
[0109]如图27和图28所示，在两个变形元件36的变形部分361上，在中央有区域Al，区域A2、A3、A4、A5沿着变形元件36的对称轴大体设置为等间隔。在图27中这个间隔比图28大。因此，在第一种实施方式的变形元件36上，应变的分布在较大范围内为直线状(图26)。在图28中区域A6分布广泛。因此，在第五种实施方式中，某种程度上远离中心的部分，应变变化较小。应力变化(应变变化)较小的区域A6，对应于第一倾斜面371和第二倾斜面372。
[0110]图29为第一种实施方式的变形元件36以及第五种实施方式的变形元件36中应变片38的位置与重量测定时的测定误差的关系的图表。图30为第一种实施方式的变形元件36以及第五种实施方式的变形兀件36中应变片38的位置与应变片的输出的关系的图表。图29和图30中各自的横坐标表示到两个应变片38的设计位置的偏差(沿对称轴Ax的方向)。在设计中，两个应变片38设置于变形元件36的对称轴Ax上，一个应变片38的中心设置于离直线Ay (中心)+2.7mm的位置，另一个应变片38的中心设置于离直线Ay (中心)一 2.7mm的位置。“ + ”表不第二连接部365 —侧，“一”表不第一连接部363 —侧。
[0111]图29的纵坐标表示由两个应变片38测定的重量误差。从图29显然可知，无论在哪一个变形元件36上，两个应变片38越远离设计位置，误差越大。然而，第五种实施方式的变形元件36中位置的偏差对测定误差的影响较小。因为在第五种实施方式中，某种程度上远离中心的部分，应变变化较小。
[0112]图30的纵坐标表示两个应变片38得到的输出。第五种实施方式中的输出为第一种实施方式中的输出的两倍。因为在第五种实施方式中，到中心的距离大约为2mm处应变大体达到最大(参照图26)。
[0113]因此，能够认为第五种实施方式比第一种实施方式具有更多优点。
[0114]本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形元件36—样用于测压元件和重量测定装置，并能够与第一种实施方式起到同样的效果。本实施方式的变形元件36与第一种实施方式的变形兀件36 —样更优选利用粉末冶金来制造。
[0115]第五种实施方式的具有倾斜面371、372的凹部370，也能够适用于第二种实施方式(图20)、第三种实施方式(图21)以及第四种实施方式(图22)的凹部370。S卩，第二至第四种实施方式的凹部370也能够变形为具有倾斜面371、372。
[0116]关于外部缆线的变化形式
[0117]图31为第一种实施方式中变形元件36与缆线(外部缆线)29的立体图。两个应变片38设置于柔性基板60上，柔性基板60上具有为应变片38提供电源的内部线路62。包括应变片38在内的柔性基板60附着于变形元件36的变形部分361的上表面36IU上。在第一种实施方式中，柔性基板60仅附着于变形部分361上，没有延伸到第一连接部363和第二连接部365上。
[0118]在变形部分361上，缆线29的端部与柔性基板60的内部线路62连接。附图标记64表示缆线29与内部线路62的连接部。缆线29与内部线路62以例如焊接的方式连接。缆线29从变形部分361延伸通过第一连接部363，通过胶带50粘附于第一连接部363的上表面363U。缆线29也能够从变形部分361延伸通过第二连接部365。无论如何，为了在变形元件36上设置缆线29和连接部64，有可能导致测压元件34的厚度变大。
[0119]在第二至第五种实施方式中，缆线29通过图31所示的方式与柔性基板60的内部线路62连接。
[0120]图32为作为表示第一种实施方式的变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。在这种变化形式中，柔性基板60从变形部分361延伸到载荷承受部即第一连接部363，柔性基板60的内部线路62与缆线29在第一连接部363上的第一连接部363厚度方向的内侧连接。更具体地，在第一连接部363的上表面363U的端部形成有凹部396，柔性基板60终止于凹部396。柔性基板60的内部线路62与缆线29在凹部396内连接。如图33所示，在受支承部即第二连接部365的上表面365U的端部上，形成有终止柔性基板60的凹部，柔性基板60的内部线路62与缆线29也能够在该凹部内连接。通过柔性基板60的内部线路62与缆线29,在载荷承受部或者受支承部上的载荷承受部或者受支承部的厚度方向的内侧连接，连接部64不会从载荷承受部或者受支承部的厚度方向突出来。因此，能够使测压元件变薄。
[0121]图34为作为表示第一种实施方式的其他变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。在这种变形方式中，柔性基板60终止于第一连接部363的端面。柔性基板60的内部线路62与缆线29在第一连接部363的端面连接。如图35所示，柔性基板60能够终止于受支承部即第二连接部365的端面，柔性基板60的内部线路62与缆线29也能够在该端面连接。通过柔性基板60的内部线路62与缆线29，在载荷承受部或者受支承部上的载荷承受部或者受支承部的厚度方向的内侧连接，连接部64不会从载荷承受部或者受支承部的厚度方向突出来。因此，能够使测压元件变薄。
[0122]图36为作为表示第一种实施方式的其他变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。与图31不同的是，柔性基板60设置于凹部370内，并附着于变形部分361的下表面361L上。在变形部分361上，缆线29的端部与柔性基板60的内部线路62连接。缆线29从变形部分361延伸通过第一连接部363，通过胶带50粘附于第一连接部363的下表面363L。缆线29也能够从变形部分361延伸通过第二连接部365。无论如何，因使连接部64设置于变形元件36的凹部370内，尽管测压元件34的厚度也依靠连接桥40的形状、位置以及尺寸，测压元件34的厚度也有变小的可能性。
[0123]图37为作为第一种实施方式的其他变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。在这种变形方式中，柔性基板60从变形部分361延伸到载荷承受部即第一连接部363，柔性基板60的内部线路62与缆线29在第一连接部363上的第一连接部363厚度方向的内侧连接。与图32不同的是，应变片38设置于凹部370内，柔性基板60附着于变形部分361的下表面361L上。在第一连接部363的下表面363L的端部上形成有凹部397，柔性基板60终止于凹部397内。柔性基板60的内部线路62与缆线29在凹部397内连接。在受支承部即第二连接部365的下表面365L的端部上，形成有终止柔性基板60的凹部，柔性基板60的内部线路62与缆线29也能够在该凹部内连接。通过柔性基板60的内部线路62与缆线29,在载荷承受部或者受支承部上的载荷承受部或者受支承部的厚度方向的内侧连接,连接部64不会从载荷承受部或者受支承部的厚度方向突出来。因此，能够使测压元件变薄。
[0124]图38为作为第一种实施方式的其他变化形式的变形元件36与缆线29的立体图。与图34不同的是，应变片38设置于凹部370内，柔性基板60附着于变形部分361的下表面361L上。在这种变形方式中，柔性基板60终止于第一连接部363的端面。柔性基板60的内部线路62与缆线29在第一连接部363的端面连接。柔性基板60能够终止于受支承部即第二连接部365的端面，柔性基板60的内部线路62与缆线29也能够在该端面连接。通过柔性基板60的内部线路62与缆线29，在载荷承受部或者受支承部上的载荷承受部或者受支承部的厚度方向的内侧连接，连接部64不会从载荷承受部或者受支承部的厚度方向突出来。因此，能够使测压元件变薄。
[0125]参考图32至38的上述变化形式，也能够适用于第二至第四种实施方式。
[0126]其他的变化形式
[0127]在上述的变化形式中，由两个第一臂部362和第一连接部363构成的组件即为载荷承受部，载荷施加于载荷承受部上，由两个第二臂部364和第二连接部365构成的组件即为由支承件来支承的受支承部。然而，变形元件36自身并不仅限于这种用途，且变形元件36也能够如此使用，将沿垂直方向向下的载荷施加于第二臂部364，第一臂部362固定在的支承件上。即，由两个第一臂部362和第一连接部363构成的组件能够为由支承件来支承的受支承部，由两个第二臂部364和第二连接部365构成的组件能够为载荷承受部，载荷施加于载荷承受部上。这种情况下，图17和图26的示意图的应变的正负颠倒。无论如何，变形元件36能够通过载荷承受部和受支承部保持大体水平的状态，且变形部分361变形成较大的S字形的方式来使用。
[0128]在上述的实施方式中，如图12和图13所示，能够使用在中央部分402形成有凸台403的连接桥40。然而，如图39和图40所示，也能够使用在中央部分402没有形成凸台403的连接桥40。这种情况下，因中央部分402没有因凸台形成的台阶，能够使连接桥40变薄。因此，测压元件34也能够进一步地变薄。[0129]在上述的实施方式中，尽管变形元件36和其他部分通过使用铆钉47、48来固定，也能够使用螺接结构(例如螺栓与螺母的组件)来代替铆钉。
[0130]在上述的实施方式中，在变形元件36上，既对应变形部分361形成有凹部370，也能够不形成该凹部370。例如，变形元件36能够具有一样的厚度。
【权利要求】
1.一种测压元件，其特征在于，所述测压元件包括: 变形元件,该变形元件包括被施加载荷的载荷承受部、由支承件支承的受支承部和连接所述载荷承受部和所述受支承部的变形部分； 柔性基板，该柔性基板包括设置于所述变形元件的所述变形部分的应变片和连接所述应变片的线路； 外部缆线，该外部缆线连接所述柔性基板的所述线路； 所述柔性基板从所述变形部分延伸到所述载荷承受部或者所述受支承部； 所述柔性基板的所述线路与所述外部缆线，在所述载荷承受部或者所述受支承部上的所述载荷承受部或者所述受支承部的厚度方向的内侧连接。
2.—种重量测定装置，其特征在于，所述重量测定装置包括根据权利要求1所述的测压元件和平台，该平台将载荷传递给变形元件的载荷承受部。
【文档编号】G01G3/12GK203732148SQ201420084245
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2013年3月27日
【发明者】小林広拓, 茑谷孝夫, 佐佐木伸治 申请人:株式会社百利达