专利名称：整体构成的薄型重量传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用在重量计上的重量传感器，特别是涉及整体构成的薄型重量传感器。
背景技术：
薄型重量计因其重量传感器的厚度受到限制，在使用一个重量传感器时，会由于负荷位置的不同而产生测量值的偏差，即所谓偏置误差。因此，对于扁平型重量计一般采用将载台放置于四个负荷传感器上，合计各传感器输出的方法。这种方法要使用多个传感器，并要克服各传感器的输出不均衡，故成本高。
以体重计为代表的称量上限为100kg—200kg的简易型重量计，采用在四个角部设置重力点和支点，将重量分散承受，利用杠杆(负荷传递梁)将负荷集中于一点，使力作用于一个传感器上的方式。
这种简易薄型重量计的重力点和支点通常采用刀口支点结构。但是，采用这种刀口支点的重量计，在结构上总存在不稳定性，而且构成的零件多，装配时费工费力。因此，以克服先有装置结构上存在的这种不稳定性、减少构成的零件数量及降低组装工时为目的，提出了各种有关使用整体型重量传感器的薄型重量计的设计方案，其中，支点和重力点的结构采用在成为杠杆的部件的一部分上设置挠曲的铰链结会部，即所谓弹簧弹性支点。
采用这种弹簧弹性支点的先有的整体型重量传感器，有例如实公昭61—36891公报、特开昭64—43729号公报、实公昭62—3697号公报及特开昭63—205524号公报中所公开的装置。
由实公昭61—36891号公报所公开的先有的重量计重量传感器，其铰链结合部是利用板簧的挠曲。特别在小称量的重量计中，板簧的挠曲应力变成负荷，妨碍负荷的正确传递，给测量结果带来不良的影响。
由特开昭64—43729号公报中公开的重量计重量传感器所代表的传感器，是利用冲压机加工成薄壁状的弹性部构成铰链结合部，不能对付因挠曲而产生长度(水平距离)的变化，挠曲部分的负荷增大。由实公昭61—36891号公报中公开的传感器所代表的在上下方设置平行的槽且装设纵型板簧的结构，为了增加板簧的长度，其母材必须较厚，该厚度成为制作薄型量计的必备条件，而且成形纵型板簧又需要进行特别的加工。实公昭62—3697号公报中公开的传感器，也存在着同样的问题。
发明的概述本发明的目的在于提供一种薄型重量传感器，可以克服构成先有杠杆式重量计的支点部的铰链结合部所存在的缺点，可制成更薄型、精确度更高、价格更低的重量计。
本发明是用于具有基台和载台的重量计的薄型重量传感器，其特征在于具有装设于上述基台上的外框；与上述载台连接的载台安装部件；受感部；以及位于上述外框和上述载台安装部件之间，将施加于上述载台上的负荷通过上述载台安装部件在多个重力点分散承受，将该负荷在多个支点分散支承，并且将该负荷集中使其作用于受感部，使受感部产生相应于该负荷的应变或变形的多个负荷传递梁；该负荷传递梁分别通过扭转弹簧支点部连接于上述的外框及载台安装部件。
根据本发明，除去一片平板的不需要部分，或通过成形加工形成外框、载台安装部件、受感部、负荷传递梁及扭转弹簧支点部的全部构件，扭转弹簧支点部是由左右相反方向的平行槽孔所挟持的细长针状构件形成，且由于针状部件的扭转而发生变形。
根据本发明，扭转弹簧支点部的灵敏度比先有的挠曲弹簧支点的灵敏度高许多(数百倍)，而且由左右相反方向的平行槽孔形成弹簧部，因此，虽然是薄形但可以确保弹簧部的长度，又可以随动于梁的水平距离的偏移，成为薄形而传递损失小的机构。
产业上利用的可能性本发明的薄型重量传感器，因以各支点部作为扭转弹簧支点，构成传递损失极小的力传递机构，尤其适用于小称量的重量计。另外，上述扭转弹簧支点是利用薄平板的一部分，可将耐负荷的厚度减小至极限。
又因为设置有左右相反方向的平行槽而形成扭转弹簧支点，在铰链部加工时，可同时且从同一方向进行其他部分的加工，不需要进行零件的装配，因此可以降低成本。
下面参照附图详细说明本发明的实施例。
附图的简单说明
图1是本发明一实施例的薄型重量传感器的俯视图；图2是装入图1中的薄型重量传感器的薄型重量计的示意剖面图；图3是本发明另一实施例的薄型重量传感器的俯视图；图4是本发明再一实施例的薄型重量传感器的俯视图；图5是本发明其他实施例的薄型重量传感器的俯视图；图6是装入图5中的薄型重量传感器的薄型重量计的剖视图。
实施本发明的最佳状态首先，在图1、图3、图4及图5中，画有斜线的部分表示对不需要的部分进行加工后所留下的各构件，或成形后的各构件。
图1表示本发明的薄型重量传感器的基本形。本实施例的薄型重量传感器由一片矩形平板20构成，该平板20被分离成外周部的相互垂直的四个槽15、15、16、16、，该槽16的端部16B折弯且从相反方向与平行接近的槽15相错开，留下并形成细长针状的部分，只由产生支点作用的4个第一扭转弹簧支点1、1、1、1连接基台安装用外框7，以及负荷传递部件群。
负荷传递部件群由中央部膨出的2个内部孔17、17分离成朝向相对的左右2个杠杆(负荷传递梁)5、5，及平行的前后2个载台安装部件6、6。杠杆5、5和载台安装部件6、6在第2扭转弹簧支点2处连接，该第2扭转弹簧支点2由槽17A和槽16A之间的细长针状部件构成，且起到重力点的作用。上述槽17A从内部孔17延伸出，而槽16A从外周的槽16延伸出，与槽17接近且平行，但朝向相反地相互错开。
对不需要部分的作业，除了采用冲压打穿及切削的机械式去除法之外，也可以采用药品腐刻的化学式去除法，或采用放电加工及溅射法等电气式去除法。此外，也可利用熔融材料或粉末材料的成形，形成所需的形状。
由中央部膨出的2个内部孔17、17所挟持的中心部，形成宽度较小的受感部4，与分离且彼此相对的负荷传递梁5、5的前端连接，在该受感部4的两面上粘贴有应变计10。
在外框7的4个角部上形成有载台安装用孔9，在载台安装部件6的两端上形成有载台安装用孔8。图2是装入图1所示薄型重量传感器20的薄型重量计的剖视图，如图2所示，薄型重量传感器20与重量计的基台21相距一定空隙且被固定。即，外框7由穿过基台安装用孔9的安装螺钉的拧入被固定在设置于基台21上的间隔物22上。另外，2个载台安装部件6、6由穿过载台安装用孔8的安装螺钉的拧入被固定在设置于载台23上的间隔物24上。
当负荷施加于载台23后，该负荷被分散于4个第二扭转弹簧支点2。杠杆5以第2扭转弹簧2作为负荷点，以第一扭转弹簧支点1为支点成为倾斜，而且在形成前端的受感部4受到负荷的作用。左右的杠杆5的前端倾倾而下降后，受感部4受到朝向下方凸出的弯曲力的作用，在受感部4的上面产生压缩应力，在下面产生拉伸应力，粘贴于两面上的应变计的电阻值产生对称的变化，根据惠斯登电桥法被转换成电量而输出。
在上述的作用中，由扭转弹簧支点构成杠杆5的重力点和支点，因此妨碍杠杆5倾斜的阻力极小，构成扭转弹簧支点的针状部分相应于水平距离的位移，载台23的负荷可极准确地传递到作为作用部的受感部4。
图3是本发明另一实施例的薄型重量传感器的俯视图。该实施例的重量传感器也由一片平板30构成，而且与图1所示实施例相同的方法构成。在本实施例中，将一方的杠杆在中央分割成2个副杠杆5B、5B，在前端部延伸至副杠杆5B、5B之间的主扛杆5A的大致中间位置，通过第三扭转弹簧支点3连接有副杠杆5B、5B的一端。另外，在主杠杆5A的前端和外框7之间形成宽度窄的受感部4，在其一面上粘贴应变计10。
图3的结构与图1的结构相同，扭转弹簧支点2产生重力点的作用，第一扭转弹簧支点1产生支点的作用，第三扭转弹簧支点3产生第二重力点的作用，副杠杆5B、5B的力被传递至主杠杆5，负荷被集中于主杠杆5A的前端，一端作用于固定在外框7上的受感部4的另一端。
图3所示的薄型重量传感器也与图1的重量传感器相同，如图2所示那样安装在重量计中。在这种情况下，当有负荷施加于载台23后，根据上述的作用，主杠杆5A以第一扭转弹簧支点1A为旋转中心倾斜，与受感部4连接的前端下降。因受感部4的一端固定在外框7上，故受到变形为S字形的力的作用，在受感部4的一面上产生压缩应力和拉伸应力，在一面上分开粘贴着的应变计10的电阻值变化成为对称状态，根据惠斯登电桥法，高效地被转换成电量而输出。各扭转弹簧支点的作用和效果与图1所示的结构完全相同。
在图1中，说明了在两面上粘贴应变计的例子；在图3中，说明了在一面上粘贴应变计的例子。但都是相对的比较，通过选择重力点、支点和作用点的位置以及应变计的结构，可以设计出适合各种目的输出，这是理所当然的。另外，以上示出粘贴应变计的例子，用薄膜或厚膜都可以形成应变计，而只在一面上形成时特别有效。
图4是本发明再一实施例的薄型重量传感器的俯视图。在本实施例中，受感部4的结构与图1和图3的实施例不同。本实施例的薄型重量传感器也利用与图1和图3相同的方法，由一片平板40构成。但是，在图4所示的实施例中，受感部4设在杠杆5、5的L字形前端部之间。因此，保持水平距离的平行杠杆5、5的前端倾斜而下降时，受感部4产生扭转应力，可由在一面上分开粘贴的应变计10产生对称的电阻值变化。
图5是本发明其它实施例的薄型重量传感器的俯视图。图6是表示将图5的重量传感器装入重量计的状态的剖视图。在图5的实施例中，作为将受感部的变形转换为电量的机构，采用静电容量变化的检测机构。在平板50的外框7上固定有固定电极11，通过绝缘部件14将臂13安装在杠杆5A的前端部。在该臂13的前端，在与固定电板11相对的位置上设置有可动电极12。在这样的实施例中，当负荷施加于载台18后，杠杆5倾斜，其前端下降，固定电极11与可动电极12之间的静电容量产生变化。
权利要求
1.薄型重量传感器，使用于具有基台和载台的重量计，其特征在于具有装设于上述基台上的外框；与上述载台连接的载台安装部件；受感部；以及位于上述外框和上述载台安装部件之间，将施加于上述载台上的负荷通过上述载台安装部件在多个重力点分散承受，将该负荷在多个支点分散支承，并且将该负荷集中使其作用于上述受感部，使受感部产生相应于该负荷的应变或变形的多个负荷传递梁；该负荷传递梁分别通过扭转弹簧支点部连接于上述的外框及载台安装部件。
2.如权利要求1所述的薄型重量传感器，其特征在于上述多个负荷传递梁中的数个负荷传递梁也是通过扭转弹簧支点部互相连接。
3.如权利要求1或2所述的薄型重量传感器，其特征在于上述扭转弹簧支点部由左右相反方向的平行且接近的槽孔所挟持的细长针状部件形成。
4.如权利要求1或3所述的薄型重量传感器，其特征在于重量传感器由一片平板构成，上述的外框、载台安装部件、负荷传递梁、受感部及扭转弹簧支点部通过机械方式对上述平板进行打穿或切削加工而形成。
5.如权利要求1或2或3所述的薄型重量传感器，其特征在于重量传感器由一片平板构成，上述的外框、载台安装部件、负荷传递梁，受感部及扭转弹簧支点部通过化学的方式对上述平板进行腐刻加工而形成。
6.如权利要求1或2或3所述的薄型重量传感器，其特征在于重量传感器由一片平板构成，上述的外框、载台安装部件、负荷传递梁，受感部及扭转弹簧支点部通过电气方式对上述平板进行放电加工而形成。
7.如权利要求1或2或3所述的薄型重量传感器，其特征在于重量传感器的外框、载台安装部件、负荷传递梁、受感部及扭转弹簧支点部，通过将熔融材料或粉末材料放入模具中成型而构成。
全文摘要
一种整体构成的薄型重量传感器，具有装设于重量计基台上的外框、与重量计载台连接的载台安装部件、受感部及多根负荷传递梁。该负荷传递梁位于外框和载台安装部件之间，将施加于载台上的负荷通过载台安装部件在多个重力点分散承受，将该负荷在多个支点分散支承，并且将该负荷集中使其作用于受感部，使受感部产生相应于该负荷的应变或变形。上述负荷传递梁分别通过扭转弹簧支点部连接外框及载台安装部件。
文档编号G01G3/12GK1129978SQ9519059
公开日1996年8月28日 申请日期1995年2月28日 优先权日1994年3月17日
发明者芹沢孝志 申请人:株式会社百利达