JP2005106775A - 荷重センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で耐久性、検出精度および感度に優れた荷重センサを提供する。
【解決手段】 操作体１５に荷重を与えると、可動体１４が突起２０ｂを加圧してダイヤフラム２０が変位する。このとき、ブリッジ回路を構成する第１ないし第４の歪みセンサＧ１ないしＧ４（感圧手段２１）に歪みが生じるため、前記荷重Ｆを検出することができる。前記感圧手段２１はダイヤフラム２０のＺ２側の面に設けられており、ダイヤフラム２０のＺ１側の面に設けられた前記突起２０ｂが前記感圧手段２１を直接押圧することがない。よって、感圧手段２１に機械的なストレスが加わらず、荷重センサ１０の耐久性を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダイヤフラムに感圧手段が設けられ、前記ダイヤフラムの変形量に応じた出力が前記感圧手段から得られる荷重センサに関する。

ダイヤフラム型の荷重センサは、荷重によって変形するダイヤフラムに歪みセンサなどの感圧手段が設けられ、前記荷重に応じたダイヤフラムの変形量が前記感圧手段により検出される。この種の荷重センサは、例えば下記の特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載の荷重センサは、荷重が金属ダイヤフラムを介して圧力伝達用突起に与えられ、この圧力伝達用突起で半導体圧力センサチップが押圧される。半導体圧力センサチップは、シリコンダイヤフラムと、前記シリコンダイヤフラムに与えられる圧力を検出するセンシング部を有しており、前記センシング部からの出力により前記荷重が検出されるものとなっている。
特開２００１−５９７９２号公報

しかし、上記従来の荷重センサは、圧力伝達用突起で半導体圧力センサチップのシリコンダイヤフラムが押圧される構造であるため、長期間にわたり荷重が繰り返し与えられると、シリコンダイヤフラムに機械的なストレスが蓄積されて変形が生じ半導体圧力センサチップに加わる荷重が安定せず、出力が不安定となりやすい。しかも圧力伝達用突起から前記シリコンダイヤフラムを介して半導体圧力センサチップに荷重が直接に作用するため、半導体圧力センサチップが機械的なストレスにより破損しやすい構造である。

また前記半導体圧力センサチップは、圧力伝達用突起からの荷重によりシリコンダイヤフラムが下方向へ単純に曲げ変形する構造であるため、荷重の変化に対するダイヤフラムの伸び歪み量の変動が微小であるため、荷重の変化を広い帯域で高精度に検出するのが困難であり、測定感度が劣る欠点がある。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、耐久性に優れ、また荷重の変化に対する測定感度に優れた荷重センサを提供することを目的としている。

本発明は、ダイヤフラムと、与えられる押圧力を前記ダイヤフラムに伝える可動体と、前記ダイヤフラムの変形量に応じて電気特性が変化する感圧手段と、を有する荷重センサにおいて、
前記ダイヤフラムの上面または下面に前記感圧手段が設けられ、前記可動体と前記ダイヤフラムとが対向する面のいずれか一方の中央部に突起が設けられており、前記可動体に与えられる押圧力により前記ダイヤフラムが変形させられることを特徴とするものである。

この荷重センサは、可動体から伝えられる荷重（押圧力）がダイヤフラムの中央に配置された突起に集中して作用する構造であるため、荷重の変化に対するダイヤフラムの歪み変形量を大きくでき、高感度な荷重測定が可能になる。また可動体からの荷重で感圧手段が直接に押されることがないため、繰り返し荷重が作用したときの感圧手段の損傷を防止でき、長寿命化を図ることができる。

また、本発明は、前記感圧手段は、外側に位置する少なくとも１つの歪みセンサと、内側に位置する少なくとも１つの歪みセンサを有し、前記内側の歪みセンサは、前記外側の歪みセンサよりも前記突起の中心に近い位置に配置されているものとして構成できる。

例えば、前記外側には第１の組の複数の歪みセンサが、前記中心から等距離に配置され、前記内側には第２の組の複数の歪みセンサが、前記中心から等距離に配置されている。

そして本発明では、前記ダイヤフラムは、前記突起に近い位置に曲げ歪み量が極大となる内側極大部を有し、前記内側極大部よりも前記突起から離れた位置に、前記内側極大部と逆極性の曲げ歪み量が極大となる外側極大部を有しており、前記外側の歪みセンサが前記外側極大部と重なる位置またはその近傍に配置され、前記内側の歪みセンサが前記内側極大部と重なる位置またはその近傍に配置されている。

このように、構成することにより、荷重の変化に対して歪みセンサの抵抗値の変化の帯域を広くでき、高感度な荷重センサを得ることができる。

また、本発明では、前記外側の歪みセンサと前記内側の歪みセンサとが直列に接続されており、前記直列に接続された歪みセンサの列の両端に電圧が印加され、前記両歪みセンサの中点から出力が得られる。

前記構造では、内側の歪みセンサと外側の歪みセンサとで、抵抗値の変化が逆極性となるため、両歪みセンサの中点から出力を得ることにより、ダイヤフラムの変形量を、温度変化などの変動要素の影響を受けることなく安定した出力として取り出すことができる。

また、前記歪みセンサは、曲げ歪み量の変化に応じて電気抵抗が変化する抵抗体を有するものである。

本発明では、弾性部材を介して前記可動体に押圧力を与える操作体が設けられていることが好ましい。前記弾性部材を設けることにより、操作体に過大な荷重が作用したときでも、前記ダイヤフラムに与える荷重を測定に適した値にできる。

本発明では、高感度で長寿命の荷重センサを得ることができる。

図１は本発明の実施の形態を示す荷重センサの外観斜視図、図２は図１の２−２線における荷重センサの断面図、図３Ａはダイヤフラムの一方の面（Ｚ１側の面）を示す斜視図、図３Ｂはダイヤフラムの他方の面（Ｚ２側の面）を示す平面図である。

図１に示す荷重センサ１０は、例えばクリーンルーム内の圧力監視用、あるいはガスメータの圧力スイッチ等として用いられるものである。

図１および図２に示すように、前記荷重センサ１０は、中央に円形に貫通する開口部１１Ａが設けられた金属製の係止部材１１と、この係止部材１１内に保持される支持部材１２とを有している。前記係止部材１１の両側にはＸ１およびＸ２方向に延びる複数の係止片１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよび１１ｄが設けられている。前記各係止片１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよび１１ｄは折り曲げられ、前記支持部材１２の底面に嵌着されている。

図２に示すように、前記支持部材１２には図示Ｚ２方向に凹状に窪む第１の陥凹部１２Ａが形成されている。また第１の陥凹部１２Ａの底面１２ａには、前記底面１２ａの外周部を除き中心部がさらに図示Ｚ２方向に凹状に落ち込む第２の陥凹部１２Ｂが形成されている。

前記第１の陥凹部１２Ａの内部にはステンレスなど比較的高い硬度を有する金属で形成されたダイヤフラム２０が設けられている。図３Ａ、図３Ｂに示すように、ダイヤフラム２０は一体に形成された長方形状の基部２０Ａと円形状の変位部２０Ｂとを有している。

図３Ａに示すように、前記変位部２０Ｂの一方の面（Ｚ１側の面）には、円盤状に刳り貫かれ薄い肉厚寸法で形成された平面形状が円形のダイヤフラム部２０ａが形成され、その中心Ｏには図示Ｚ１方向に突出する円形の突起２０ｂが一体に形成されている。前記突起２０ｂの円形の中心は、前記ダイヤフラム部２０ａの円形の中心Ｏに一致している。ダイヤフラム部２０ａの周囲には、前記ダイヤフラム部２０ａよりも肉厚寸法が厚く且つリング状に形成された規制部２０ｃが一体に設けられている。前記ダイヤフラム２０は、粉末冶金法などで形成されたものであり、各部分が同時に一体成形されている。ただし、前記ダイヤフラム２０は、板状のダイヤフラム部２０ａの周囲が規制部２０ｃに溶接などの手段で固定され、中央部に前記突起２０ｂが溶接などの手段で固定されているものであってもよい。

図２に示すように、前記ダイヤフラム２０の上方（Ｚ１側）には金属製の可動体１４が設けられている。前記可動体１４は断面凸形状に形成されており、図示Ｚ１側の細い部分が挿入凸部１４Ａ、図示Ｚ２側の太い部分が加圧部１４Ｂである。また前記挿入凸部１４Ａから加圧部１４Ｂに段差的に連続する部分が段差部１４Ｃである。前記加圧部１４Ｂの底面である加圧面は、前記ダイヤフラム２０の突起２０ｂの端面に対向するとともに前記端面よりも大きな対向面積を有している。

前記可動体１４の上部には操作体１５が設けられている。前記操作体１５は金属製あるいは硬質の合成樹脂材料製であり、前記係止部材１１に形成された開口部１１Ａから図示Ｚ１方向に突出する操作部１５Ａと、前記操作部１５Ａの周囲に周設されたフランジ部１５Ｂとを有している。前記フランジ部１５Ｂは開口部１１Ａの下部に設けられることにより、操作体１５の抜けを防止している。

前記操作体１５の内部には凹状に窪んだ被挿入部１５Ｃが形成されており、この被挿入部１５Ｃに前記可動体１４の挿入凸部１４Ａが挿入されている。この状態で、前記操作体１５は、図示Ｚ１方向および図示Ｚ２方向である加圧方向に自在に移動可能とされている。

前記操作体１５の下面と前記可動体１４の段差部１４Ｃとの間には弾性部材である弾性付勢部材１６が設けられている。例えば図２に示すものでは、前記弾性付勢部材１６がリング形状の皿ばねで形成されている。前記皿ばねからなる弾性付勢部材１６は、内周側よりよりも外周端側が反り返えった状態で前記可動体１４の挿入凸部１４Ａの周囲に嵌着されている。すなわち、前記弾性付勢部材１６が前記操作体１５を図示Ｚ１方向に持ち上げており、この状態では前記操作体１５のフランジ部１５Ｂの下面と前記ダイヤフラム２０の規制部２０ｃの上面とは所定の隙間寸法ｄからなるクリアランス１７を介して対向している。

図４は、ダイヤフラムの変位特性を示すグラフ、図５は図３Ｂに示す感圧手段を構成する各歪みセンサの回路構成を示すブロック回路図である。

図４は、ダイヤフラム部２０ａを、その中心Ｏを通る垂直面で切断した断面において、突起２０ｂにＺ２方向の荷重Ｆが与えられたときの前記ダイヤフラム部２０ａのＺ２方向に向く下面の各部における曲げ歪み量を示している。すなわち図４の横軸が突起２０ｂの中心Ｏからの半径方向の距離を示し、縦軸がダイヤフラム部２０ａの下面の各部分の曲げ歪み量を示している。

なお、前記縦軸は、ダイヤフラム部２０ａの下面に伸び歪みが作用している状態を正（＋）、前記下面に圧縮歪みが作用している状態を負（−）で示している。

前記ダイヤフラム部２０ａは、その周囲に実質的に弾性変形しない規制部２０ｃが一体に形成され、中央部に実質的に弾性変形しない突起２０ｂが一体に形成されている。そのため、突起２０ｂにＺ２方向の荷重Ｆが作用すると、突起２０ｂの周囲で、ダイヤフラム部２０ａの下面に伸び歪み（＋）が作用する。そして、突起２０ｂに接近する位置（中心Ｏからの半径がｒ１の位置）に、前記伸び歪み（＋）が極大となる内側極大部Ｐ１が存在する。

また、前記内側極大部Ｐ１よりも外側で且つ規制部２０ｃの内側においては、ダイヤフラム部２０の下面に圧縮歪み（−）が作用する。そして、前記規制部２０ｃの内側位置（中心からの半径がｒ２の位置）に、前記圧縮歪み（−）が極大となる外側極大部Ｐ２が存在している。

また、図４の実施の形態では、内側極大部Ｐ１に向かう伸び歪みの変化曲線の半値幅Ｗ１が、外側極大部Ｐ２に向かう圧縮歪みの変化曲線の半値幅Ｗ２よりも小さくなっている。

図３Ｂに示すように、前記ダイヤフラム部２０ａのＺ２方向に向く前記ダイヤフラム部２０ａの前記下面には、第１の歪みセンサＧ１、第２の歪みセンサＧ２、第３の歪みセンサＧ３、第４の歪みセンサＧ４から成る感圧手段２１と、パターン線２２，２３，２４および２５が設けられている。

前記パターン線２２，２３，２４および２５は銅などの導電性材料で薄膜状に形成されている。また感圧手段２１を構成する個々の第１ないし第４の歪みセンサＧ１，Ｇ２，Ｇ３およびＧ４は、例えば銅・ニッケル合金などからなるサーメット抵抗体で形成されており、伸長方向および圧縮方向の力が作用すると電気抵抗が変化するという電気特性を有している。前記パターン線２２，２３，２４および２５は前記ダイヤフラム２０の下面に印刷され、前記第１ないし第４の歪みセンサＧ１，Ｇ２，Ｇ３およびＧ４は前記パターン線２２，２３，２４および２５上の所定の位置に印刷されている。

さらに、前記第１ないし第４の歪みセンサＧ１，Ｇ２，Ｇ３およびＧ４と、前記パターン線２２，２３，２４および２５とは有機系（シリコン、エポキシ、フェノール）またはガラス系の絶縁材２７で絶縁コートされている。なお、図２に示すように前記感圧手段２１は前記支持部材１２に形成された前記第２の陥凹部１２Ｂ内に配置されている。

それぞれの歪みセンサを形成する前記サーメット抵抗体は、その両端端部が前記パターン線に重ねられ、且つパターン線は所定幅寸法を有している。よって、パターン線は各サーメット抵抗体を接続する機能を発揮するとともに、それぞれの歪みセンサの電極として機能している。例えば、第１の歪みセンサＧ１では、パターン線２２とパターン線２３が電極として機能している。そして第１の歪みセンサＧ１は、前記パターン線２２と２３との間で且つそれぞれのパターン線と重ならない部分が、伸びまたは圧縮により抵抗値が変化する感知部となる。これはその他の歪みセンサＧ２，Ｇ３およびＧ４においても同じである。

図３Ｂに示すように、内側に位置する第２の組を成す前記第２の歪みセンサＧ２と第３の歪みセンサＧ３は、それらの中心が前記ダイヤフラム部２０ａの中心、すなわち前記突起２０ｂの中心Ｏから前記半径ｒ１で描かれる第１の同心円Ｃ１上に設けられている。また外側に位置する第１の組を成す前記第１の歪みセンサＧ１と第４の歪みセンサＧ４は、それらの中心が前記中心Ｏから前記半径ｒ２で描かれる第２の同心円Ｃ２上に設けられている。

すなわち、第２の組を成す前記第２の歪みセンサＧ２と第３の歪みセンサＧ３のそれぞれの中心は、内側極大部Ｐ１の真上に設けられ、第１の組を成す前記第１の歪みセンサＧ１と第４の歪みセンサＧ４のそれぞれの中心は、前記外側極大部Ｐ２の真上に設けられている。

このように配置することにより、第２の組を成す前記第２の歪みセンサＧ２と第３の歪みセンサＧ３が、内側極大部Ｐ１におけるダイヤフラム部２０ａの下面の伸び歪みを検出し、第１の組を成す前記第１の歪みセンサＧ１と第４の歪みセンサＧ４が、外側極大部Ｐ２におけるダイヤフラム部２０ａの下面の圧縮歪みを検出するため、前記荷重Ｆの変化に対する各歪みセンサの抵抗値の変化量を大きくとることができ、荷重の検出感度が高くなる。

ただし、本発明の荷重センサでは、必ずしも歪みセンサの中心が内側極大部Ｐ１、外側極大部Ｐ２に一致する必要はなく、内側極大部Ｐ１が、第２の歪みセンサＧ２と第３の歪みセンサＧ３の前記感知部の内部に位置し、外側極大部Ｐ２が、前記第１の歪みセンサＧ１と第４の歪みセンサＧ４の前記感知部の内部に位置していればよい。

あるいは、第２の歪みセンサＧ２と第３の歪みセンサＧ３のそれぞれの前記感知部の一部が、図４に示す半値幅Ｗ１と重なり、前記第１の歪みセンサＧ１と第４の歪みセンサＧ４のそれぞれの前記感知部の一部が図４に示す半値幅Ｗ２と重なっていれば、ダイヤフラムの変形量を高感度に検出することができる。

図３Ｂに示すように、前記パターン線２２は第１，第３の歪みセンサＧ１，Ｇ３の一方の端部に接続され、前記パターン線２３は第１の歪みセンサＧ１の他方の端部と第２の歪みセンサＧ２の一方の端部に接続されている。また前記パターン線２４は第２の歪みセンサＧ２の他方の端部と第４の歪みセンサＧ４の一方の端部に接続され、前記パターン線２５は第４の歪みセンサＧ４の他方の端部と第３の歪みセンサＧ３の他方の端部に接続されている。

その結果、図５に示すように、感圧手段２１を構成する第１ないし第４の歪みセンサＧ１，Ｇ２，Ｇ３およびＧ４は、前記パターン線２２，２３，２４および２５を介してブリッジ回路を構成している。このブリッジ回路では、内側に位置する第２の歪みセンサＧ２と外側に位置する第４の歪みセンサＧ４とが直列に接続され、且つ内側に位置する第３の歪みセンサＧ３と外側に位置する第１の歪みセンサＧ１とが直列に接続されている。そして直列に接続された歪みセンサ列の両端に電圧Ｅが印加され、直列に接続された内側の歪みセンサＧ２と外側の歪みセンサＧ４の中点、および内側の歪みセンサＧ３と外側の歪みセンサＧ１の中点からそれぞれ出力が得られる。

なお、図３Ｂでは、第１ないし第４の歪みセンサＧ１，Ｇ２，Ｇ３およびＧ４が、前記突起２０ｂの中心を通る一直線上に設けられているが、本発明ではこれに限られるものではなく、ダイヤフラム部２０ａが円形である場合には、第１の歪みセンサＧ１と第４の歪みセンサＧ４が、中心Ｏから等距離に配置され、第２の歪みセンサＧ２と第３の歪みセンサＧ３が中心Ｏから等距離に配置されていれば、配列形態は任意である。

次に、上記荷重センサの動作を説明する。

外部からの荷重（押圧力）が、操作体１５の操作面１５Ａに図示Ｚ２方向（荷重方向）へ向けて与えられると、前記荷重は、操作体１５から前記弾性付勢部材１６を介して可動体１４に与えられる。よって、可動体１４には弾性付勢部材１６の弾性力が作用するようになる。

前記荷重は、前記可動体１４の加圧面からダイヤフラム２０の突起２０ｂに荷重Ｆとして作用する。前記荷重Ｆは突起２０ｂの全面に作用し、ダイヤフラム部２０ａに対しては、突起２０ｂの面積の範囲にのみ前記荷重Ｆが集中して作用することになる。その結果、荷重Ｆの変化に追従してダイヤフラム部２０ａが撓み変形するようになり、ダイヤフラム部２０ａの下面には、図４に示した伸び歪み（＋）と圧縮歪み（−）が発生する。

前記半径ｒ１の同心円Ｃ１の部分に第２の組を成す第２，第３の歪みセンサＧ２，Ｇ３が設けられており、これら歪みセンサＧ２，Ｇ３には伸び歪みが与えられる。また、前記半径ｒ２からなる同心円Ｃ２の部分に第１の組を成す第１，第４の歪みセンサＧ１，Ｇ４には圧縮歪みが与えられる。

この荷重センサでは、突起２０ｂがダイヤフラム部２０ａの上面に形成され、各歪みセンサＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４がダイヤフラム部２０ａの下面に配置されているため、各歪みセンサが可動体１４で直接に押圧されることがなく、歪みセンサの耐久性を高め、長寿命化を図ることができる。

なお、操作体１５に一定の大きさを超える荷重が加えられると、操作体１５のフランジ部１５Ｂが、ダイヤフラム２０の規制部２０ｃに当接するため、前記操作体１５のＺ２方向への移動量を前記クリアランス１７の隙間寸法ｄ以下に規制することができる。よって、過大な荷重や衝撃荷重が前記ダイヤフラム部２０ａに作用することがない。

前記第１の歪みセンサＧ１、第２の歪みセンサＧ２、第３の歪みセンサＧ３、第４の歪みセンサＧ４の抵抗体は、それぞれ同じ膜厚で且つ同じ幅寸法で形成されており、伸び歪みが与えられると抵抗値が高くなり、圧縮歪みが与えられると抵抗値が低くなる。

図５に示すブリッジ回路において、内側の第３の歪みセンサＧ３と外側の第１の歪みセンサＧ１との歪みセンサ列の両端に位置するパターン線２３のランド部２３ａとパターン線２５のランド部２５ａとの間に電圧Ｅが与えられる。この状態で前記荷重Ｆが作用すると、第３の歪みセンサＧ３の抵抗値が高くなり、第１の歪みセンサＧ１の抵抗値が小さくなる。よって、両歪みセンサＧ１とＧ３の中点に位置するパターン線２２のランド部２２ａの出力電圧Ｖ１が荷重Ｆの大きなに追従して変化する。

同様に、内側の第２の歪みセンサＧ２と外側の第４の歪みセンサＧ４との歪みセンサ列の両端に位置するパターン線２３のランド部２３ａとパターン線２５のランド部２５ａとの間に電圧Ｅが与えられる。この状態で前記荷重Ｆが作用すると、第２の歪みセンサＧ２の抵抗値が高くなり、第４の歪みセンサＧ４の抵抗値が小さくなる。よって、両歪みセンサＧ２とＧ４の中点に位置するパターン線２４のランド部２４ａの出力電圧Ｖ２が荷重Ｆの大きなに追従して変化する。

このように、抵抗値の変化が逆となる内側の歪みセンサと外側の歪みセンサとの中点から出力を得ることにより、歪みセンサを構成する抵抗体の温度変化などによる抵抗値の変動をキャンセルでき、荷重の増減に追従した安定した出力を得ることができる。

図５に示すブリッジ回路では、ランド部２２ａから得られる出力電圧Ｖ１と、ランド部２４ａから得られる出力電圧Ｖ２とが、荷重の増減に対して逆極性で変化するため、前記出力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２との差を求めることにより、大きな出力を得ることができる。なお、図５において第２の歪みセンサＧ２と第４の歪みセンサＧ４の配置を入れ替えれば、前記出力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２とが、荷重の増減に対して同じ極性で変化するため、この場合には、出力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２を加算すればよい。

前記のように、前記第２の歪みセンサＧ２と第３の歪みセンサＧ３が、内側極大部Ｐ１と重なる位置またはその近傍に設けられ、前記第１の歪みセンサＧ１と第４の歪みセンサＧ４が外側極大部Ｐ２と重なる位置またはその近傍に設けられているため、高感度な荷重検出出力を得ることができる。

また歪みセンサとしてはサーメット抵抗体を示したが、本発明はこれに限られるものではなく歪みに応じて静電容量が変化する構成であってもよい。

また上記実施の形態では、突起２０ｂが可動体１４と対向するダイヤフラム部２０ａの上面側の中心部に設けられている構成を示したが、本発明はこれに限られるものではなく突起２０ｂがダイヤフラム部２０ａの中心Ｏに一致するように配置される構成であれば、前記ダイヤフラム部２０ａと対向する可動体１４の下面側の中央部に設けてよく、また別個の部材とする構成であってもよい。

さらにダイヤフラム部２０ａの下面に感圧手段２１が設けられている構成を示したが、本発明はこれに限られるものではなく内側極大部Ｐ１及び外側極大部Ｐ２に対応する位置に配置すればダイヤフラム部２０ａのＺ１方向に向くダイヤフラム部２０ａの上面に感圧部材２１を設ける構成であってもよい。

本発明の実施の形態を示す荷重センサの外観斜視図 図１の２−２線における荷重センサの断面図 ダイヤフラムの一方の面（Ｚ１側の面）を示す斜視図 ダイヤフラムの他方の面（Ｚ２側の面）を示す平面図 ダイヤフラムの変位特性を示すグラフ 図３Ｂの各歪みセンサで構成する回路ブロック回路

符号の説明

１０ 荷重センサ
１１ 係止部材
１２ 支持部材
１４ 可動体
１５ 操作体
１６ 弾性付勢部材（弾性部材）
１７ クリアランス
２０ ダイヤフラム
２０ｂ 突起
２０ｃ 規制部
２１ 感圧手段
２２，２３，２４，２５ パターン線
Ｇ１ 第１の歪みセンサ
Ｇ２ 第２の歪みセンサ
Ｇ３ 第３の歪みセンサ
Ｇ４ 第４の歪みセンサ
Ｃ１ 第１の同心円
Ｃ２ 第２の同心円
Ｐ１ 内側極大部
Ｐ２ 外側極大部

Claims (7)

1. ダイヤフラムと、与えられる押圧力を前記ダイヤフラムに伝える可動体と、前記ダイヤフラムの変形量に応じて電気特性が変化する感圧手段と、を有する荷重センサにおいて、
   前記ダイヤフラムの上面または下面に前記感圧手段が設けられ、前記可動体と前記ダイヤフラムとが対向する面のいずれか一方の中央部に突起が設けられており、前記可動体に与えられる押圧力により前記ダイヤフラムが変形させられることを特徴とする荷重センサ。
2. 前記感圧手段は、外側に位置する少なくとも１つの歪みセンサと、内側に位置する少なくとも１つの歪みセンサを有し、前記内側の歪みセンサは、前記外側のセンサよりも前記突起の中心に近い位置に配置されている請求項１記載の荷重センサ。
3. 前記外側には第１の組の複数の歪みセンサが、前記中心から等距離に配置され、前記内側には第２の組の複数の歪みセンサが、前記中心から等距離に配置されている請求項２記載の荷重センサ。
4. 前記ダイヤフラムは、前記突起に近い位置に曲げ歪み量が極大となる内側極大部を有し、前記内側極大部よりも前記突起から離れた位置に、前記内側極大部と逆極性の曲げ歪み量が極大となる外側極大部を有しており、前記外側の歪みセンサが前記外側極大部と重なる位置またはその近傍に配置され、前記内側の歪みセンサが前記内側極大部と重なる位置またはその近傍に配置されている請求項２または３記載の荷重センサ。
5. 前記外側の歪みセンサと前記内側の歪みセンサとが直列に接続されており、前記直列に接続された歪みセンサの列の両端に電圧が印加され、前記両歪みセンサの中点から出力が得られる請求項２ないし４のいずれかに記載の荷重センサ。
6. 前記歪みセンサは、曲げ歪み量の変化に応じて電気抵抗が変化する抵抗体を有する請求項２ないし５のいずれか記載の荷重センサ。
7. 弾性部材を介して前記可動体に押圧力を与える操作体が設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の荷重センサ。
   
   

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