JPH05141907A - 歪センサ及びその製造方法並びにその歪センサを使用したロードセル秤 - Google Patents
歪センサ及びその製造方法並びにその歪センサを使用したロードセル秤Info
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- JPH05141907A JPH05141907A JP4037573A JP3757392A JPH05141907A JP H05141907 A JPH05141907 A JP H05141907A JP 4037573 A JP4037573 A JP 4037573A JP 3757392 A JP3757392 A JP 3757392A JP H05141907 A JPH05141907 A JP H05141907A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
- G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
- G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
- G01G3/1402—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01G3/1412—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram shaped
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2243—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】十分な量産化を図り、大幅なコスト低下を図
る。 【構成】基板材に対して多数のストレンゲージ回路パタ
ーンを形成し、それを分離してそれぞれストレンゲージ
回路パターン1が形成された多数の金属弾性体基板2を
製造する。そしてその金属弾性体基板をその基板と同一
の熱膨張係数を有するビーム体3の変形部位にストレン
ゲージ回路のストレンゲージが位置するようにエポキシ
樹脂等の接着剤を使用して接着固定し歪センサを製造す
る。
る。 【構成】基板材に対して多数のストレンゲージ回路パタ
ーンを形成し、それを分離してそれぞれストレンゲージ
回路パターン1が形成された多数の金属弾性体基板2を
製造する。そしてその金属弾性体基板をその基板と同一
の熱膨張係数を有するビーム体3の変形部位にストレン
ゲージ回路のストレンゲージが位置するようにエポキシ
樹脂等の接着剤を使用して接着固定し歪センサを製造す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ストレンゲージ回路を
使用した歪センサ及びその製造方法並びにその歪センサ
を使用したロードセル秤に関する。
使用した歪センサ及びその製造方法並びにその歪センサ
を使用したロードセル秤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ストレンゲージ回路を使用した歪
センサは、ビーム体にストレンゲージを接着した後、リ
ード配線を施してストレンゲージ回路を形成したものが
知られている。しかしこの歪センサはビーム体毎にスト
レンゲージを接着し、リード配線を施すことになり量産
化することは困難であった。
センサは、ビーム体にストレンゲージを接着した後、リ
ード配線を施してストレンゲージ回路を形成したものが
知られている。しかしこの歪センサはビーム体毎にスト
レンゲージを接着し、リード配線を施すことになり量産
化することは困難であった。
【0003】これを解決するために例えば特開昭57−
93220号公報に見られるようにビーム体表面に薄膜
プロセスにより直接ストレンゲージ回路をパターンとし
て形成するものが知られている。
93220号公報に見られるようにビーム体表面に薄膜
プロセスにより直接ストレンゲージ回路をパターンとし
て形成するものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしビーム体表面に
薄膜プロセスによりストレンゲージ回路パターンを形成
するものでは、各ビーム毎にパターン形成を行なうた
め、集積回路形成プロセスのような十分な量産化を図る
ことができなかった。またビーム体が比較的大きい場合
には成膜装置に一度に投入できる数量が制限されるた
め、この点においても十分な量産化を図ることができな
かった。従って大幅なコスト低下を図ることができなか
った。
薄膜プロセスによりストレンゲージ回路パターンを形成
するものでは、各ビーム毎にパターン形成を行なうた
め、集積回路形成プロセスのような十分な量産化を図る
ことができなかった。またビーム体が比較的大きい場合
には成膜装置に一度に投入できる数量が制限されるた
め、この点においても十分な量産化を図ることができな
かった。従って大幅なコスト低下を図ることができなか
った。
【0005】そこで本発明は、十分な量産化を図ること
ができ、従って大幅なコスト低下を図ることができる歪
センサ及びその製造方法並びにその歪センサを使用した
ロードセル秤を提供しようとするものである。
ができ、従って大幅なコスト低下を図ることができる歪
センサ及びその製造方法並びにその歪センサを使用した
ロードセル秤を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1対応の発明は、
ストレンゲージ回路パターンが形成された金属又はセラ
ミックの弾性体基板を、その基板と同一の熱膨張係数を
有するビーム体の変形部位にストレンゲージ回路のスト
レンゲージが位置するように接着又は接合した歪センサ
にある。
ストレンゲージ回路パターンが形成された金属又はセラ
ミックの弾性体基板を、その基板と同一の熱膨張係数を
有するビーム体の変形部位にストレンゲージ回路のスト
レンゲージが位置するように接着又は接合した歪センサ
にある。
【0007】請求項2対応の発明は、請求項1対応の発
明において、ビーム体における弾性体基板の接着又は接
合面にその弾性体基板の一端を位置決めする段差部を形
成したものである。
明において、ビーム体における弾性体基板の接着又は接
合面にその弾性体基板の一端を位置決めする段差部を形
成したものである。
【0008】請求項3対応の発明は、金属又はセラミッ
クの弾性体基板上に多数個のストレンゲージ回路パター
ンを形成した後、個々のストレンゲージ回路パターンを
切り離し、ビーム体の変形部位にストレンゲージ回路の
ストレンゲージが位置するように接着又は接合して製造
する歪センサの製造方法にある。
クの弾性体基板上に多数個のストレンゲージ回路パター
ンを形成した後、個々のストレンゲージ回路パターンを
切り離し、ビーム体の変形部位にストレンゲージ回路の
ストレンゲージが位置するように接着又は接合して製造
する歪センサの製造方法にある。
【0009】請求項4対応の発明は、ストレンゲージ回
路パターンが形成された1対の金属又はセラミックの弾
性体基板を、その基板と同一の熱膨張係数を有するロバ
ーバル機構からなるビーム体の各変形部位にそれぞれス
トレンゲージ回路のストレンゲージが位置するように接
着又は接合して歪センサを形成し、その歪センサの各ス
トレンゲージ回路出力を増幅回路でそれぞれ増幅した後
加算器で加算し、その加算器出力をA/Dコンバータで
デジタル変換して重量値を得るロードセル秤にある。
路パターンが形成された1対の金属又はセラミックの弾
性体基板を、その基板と同一の熱膨張係数を有するロバ
ーバル機構からなるビーム体の各変形部位にそれぞれス
トレンゲージ回路のストレンゲージが位置するように接
着又は接合して歪センサを形成し、その歪センサの各ス
トレンゲージ回路出力を増幅回路でそれぞれ増幅した後
加算器で加算し、その加算器出力をA/Dコンバータで
デジタル変換して重量値を得るロードセル秤にある。
【0010】
【作用】このような構成の本発明においては、金属又は
セラミックの弾性体基板に予めストレンゲージ回路パタ
ーンを形成した後、その基板と同一の熱膨張係数を有す
るビーム体の変形部位にストレンゲージ回路のストレン
ゲージが位置するように接着又は接合しているので、基
板に対するストレンゲージ回路パターンの形成が一度に
大量にでき、十分な量産化を図ることができる。またビ
ーム体に弾性体基板を接着又は接合するとき段差部によ
って弾性体基板の位置決めができる。
セラミックの弾性体基板に予めストレンゲージ回路パタ
ーンを形成した後、その基板と同一の熱膨張係数を有す
るビーム体の変形部位にストレンゲージ回路のストレン
ゲージが位置するように接着又は接合しているので、基
板に対するストレンゲージ回路パターンの形成が一度に
大量にでき、十分な量産化を図ることができる。またビ
ーム体に弾性体基板を接着又は接合するとき段差部によ
って弾性体基板の位置決めができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【0012】図1及び図2に示すように、ストレンゲー
ジ回路パターン1が形成された金属弾性体基板2を、そ
の基板2と同一の熱膨張係数を有するロバーバル機構を
有するビーム体3の変形部位にストレンゲージ回路のス
トレンゲージが位置するように接着剤を使用して接着固
定している。接着剤として例えばエポキシ樹脂に数μ程
度のセラミックの微細な粉末を混合したものを使用すれ
ば、金属弾性体基板2及びビーム体3と共に接着剤の熱
膨張も同一にできる。
ジ回路パターン1が形成された金属弾性体基板2を、そ
の基板2と同一の熱膨張係数を有するロバーバル機構を
有するビーム体3の変形部位にストレンゲージ回路のス
トレンゲージが位置するように接着剤を使用して接着固
定している。接着剤として例えばエポキシ樹脂に数μ程
度のセラミックの微細な粉末を混合したものを使用すれ
ば、金属弾性体基板2及びビーム体3と共に接着剤の熱
膨張も同一にできる。
【0013】すなわち前記ビーム体3は中央側面に2つ
の孔4,5を連通溝6を介して連通し、変形部位を形成
する薄肉の起歪部7,8,9,10が形成されている。
そして前記ビーム体3における一端の固定部11にはネ
ジ12によりベース13に取付けられる取付孔14が形
成され、他端の受圧部15には載せ皿16が取付けられ
る取付孔17が形成されている。前記金属弾性体基板2
に対するストレンゲージ回路パターン1の形成は以下の
通り行われる。
の孔4,5を連通溝6を介して連通し、変形部位を形成
する薄肉の起歪部7,8,9,10が形成されている。
そして前記ビーム体3における一端の固定部11にはネ
ジ12によりベース13に取付けられる取付孔14が形
成され、他端の受圧部15には載せ皿16が取付けられ
る取付孔17が形成されている。前記金属弾性体基板2
に対するストレンゲージ回路パターン1の形成は以下の
通り行われる。
【0014】図3に示すように1枚の比較的大きな基板
材21を用意する。この基板材としては例えばジュラル
ミン、Be-Cu 、ベリリウム・カッパー、ステンレス材
等の金属弾性体基板材を使用する。すなわちビーム体3
に荷重を加えたときに生じる歪量をストレンゲージによ
り検出するが、その出力電圧は歪量に比例する。従って
歪量をできるだけ大きく取れる材料を選べば出力電圧を
大きく取れる。そしてこの条件に合う材料として上記材
料が適している。
材21を用意する。この基板材としては例えばジュラル
ミン、Be-Cu 、ベリリウム・カッパー、ステンレス材
等の金属弾性体基板材を使用する。すなわちビーム体3
に荷重を加えたときに生じる歪量をストレンゲージによ
り検出するが、その出力電圧は歪量に比例する。従って
歪量をできるだけ大きく取れる材料を選べば出力電圧を
大きく取れる。そしてこの条件に合う材料として上記材
料が適している。
【0015】また基板材としてジュラルミン、Be-Cu
、ベリリウム・カッパー、ステンレス材等の金属弾性
体基板材を使用したときにはビーム体3としてもジュラ
ルミン、Be-Cu 、ベリリウム・カッパー、ステンレス
材等を使用する。
、ベリリウム・カッパー、ステンレス材等の金属弾性
体基板材を使用したときにはビーム体3としてもジュラ
ルミン、Be-Cu 、ベリリウム・カッパー、ステンレス
材等を使用する。
【0016】基板材21を使用する金属弾性体基板2の
サイズにブロック化し、その各ブロックに対して薄膜成
形工程によりストレンゲージ回路パターン1をそれぞれ
形成する。
サイズにブロック化し、その各ブロックに対して薄膜成
形工程によりストレンゲージ回路パターン1をそれぞれ
形成する。
【0017】これは図4の(a) に示すように、基板材2
1の表面を研磨加工して洗浄した後、絶縁樹脂層22を
形成する。この絶縁樹脂層22は例えばポリミイドワニ
スを塗布し加熱硬化して形成する。
1の表面を研磨加工して洗浄した後、絶縁樹脂層22を
形成する。この絶縁樹脂層22は例えばポリミイドワニ
スを塗布し加熱硬化して形成する。
【0018】次にスパッタリングによりストレンゲージ
抵抗層23を形成する。この抵抗層23は例えばNi ・
Cr ・Si で構成される。そしてそのストレンゲージ抵
抗層23の上に温度補償抵抗層24を形成する。この抵
抗層23は例えばTi で構成される。さらにその温度補
償抵抗層24の上にリード配線層25を形成する。この
配線層25は例えばCu で構成される。
抵抗層23を形成する。この抵抗層23は例えばNi ・
Cr ・Si で構成される。そしてそのストレンゲージ抵
抗層23の上に温度補償抵抗層24を形成する。この抵
抗層23は例えばTi で構成される。さらにその温度補
償抵抗層24の上にリード配線層25を形成する。この
配線層25は例えばCu で構成される。
【0019】これら各薄膜層22〜25は連続的に同一
真空槽で形成される。これらの各膜厚はパターンの形状
や歪センサの信号を検出する回路条件により異なるが、
一例を述べると、ポリミイド層が4μm、Ni ・Cr ・
Si 層が1,000オングストローム、Ti 層が5,0
00オングストローム、Cu 層が2μm程度となる。
真空槽で形成される。これらの各膜厚はパターンの形状
や歪センサの信号を検出する回路条件により異なるが、
一例を述べると、ポリミイド層が4μm、Ni ・Cr ・
Si 層が1,000オングストローム、Ti 層が5,0
00オングストローム、Cu 層が2μm程度となる。
【0020】この状態で続いて選択エッチング手法を使
用したフォトエッチングプロセスでストレンゲージ回路
パターン1を形成する。なお、エッチングを行なう前に
はフォトレジストを塗布形成後、所定パターンを有する
露光マスクを用いてパターン焼き付けして現像を行ない
レジストパターンを形成することになる。そして図4の
(b) に示すように、回路パターン部以外の層を上層から
順次それぞれのエッチャントでエッチングし回路パター
ン部のみを残す。
用したフォトエッチングプロセスでストレンゲージ回路
パターン1を形成する。なお、エッチングを行なう前に
はフォトレジストを塗布形成後、所定パターンを有する
露光マスクを用いてパターン焼き付けして現像を行ない
レジストパターンを形成することになる。そして図4の
(b) に示すように、回路パターン部以外の層を上層から
順次それぞれのエッチャントでエッチングし回路パター
ン部のみを残す。
【0021】次に同様なプロセスでストレンゲージ部、
スパン温度補償抵抗部に積層されているCu 層をエッチ
ングし図4の(c) に示すように4つのストレンゲージパ
ターン1a、スパン温度補償抵抗パターン1bを露出さ
せる。これによりスパン温度補償抵抗パターン1bは完
成する。続いて同様なプロセスでストレンゲージパター
ン1aの上層に積層されているTi 層をエッチングする
ことによりNi ・Cr・Si 層を露出させ図4の(d) に
示すようにストレンゲージパターン1aを完成させる。
スパン温度補償抵抗部に積層されているCu 層をエッチ
ングし図4の(c) に示すように4つのストレンゲージパ
ターン1a、スパン温度補償抵抗パターン1bを露出さ
せる。これによりスパン温度補償抵抗パターン1bは完
成する。続いて同様なプロセスでストレンゲージパター
ン1aの上層に積層されているTi 層をエッチングする
ことによりNi ・Cr・Si 層を露出させ図4の(d) に
示すようにストレンゲージパターン1aを完成させる。
【0022】こうして基板材21の各ブロック上にリー
ド電極Ve1,Ve2,Vo1,Vo2、ストレンゲージパター
ン1a、スパン温度補償抵抗パターン1b、リード配線
パターン1cからなるストレンゲージ回路パターン1が
形成される。なお、この後ストレンゲージ回路パターン
1の上に保護層を形成したり、検査等を行なう。
ド電極Ve1,Ve2,Vo1,Vo2、ストレンゲージパター
ン1a、スパン温度補償抵抗パターン1b、リード配線
パターン1cからなるストレンゲージ回路パターン1が
形成される。なお、この後ストレンゲージ回路パターン
1の上に保護層を形成したり、検査等を行なう。
【0023】こうしてストレンゲージ回路パターン1が
形成された基板材21から各ブロックを切り離すことに
より図5に示すような金属弾性体基板2が得られること
になる。そしてその基板2のストレンゲージ回路パター
ン1の等価回路は図6に示すようになる。なお、4つの
ストレンゲージパターン1aはそれぞれ抵抗R1 ,R2
,R3 ,R4 でブリッジ回路を構成し、スパン温度補
償抵抗パターン1bは抵抗Rs となっている。
形成された基板材21から各ブロックを切り離すことに
より図5に示すような金属弾性体基板2が得られること
になる。そしてその基板2のストレンゲージ回路パター
ン1の等価回路は図6に示すようになる。なお、4つの
ストレンゲージパターン1aはそれぞれ抵抗R1 ,R2
,R3 ,R4 でブリッジ回路を構成し、スパン温度補
償抵抗パターン1bは抵抗Rs となっている。
【0024】このようにして得られた金属弾性体基板2
を図7に示すようにストレンゲージパターン1aがビー
ム体3の起歪部8(7)に位置するようにして接着固定
する。この接着固定はエポキシ樹脂等の接着剤を使用し
て行われるが、金属弾性体基板2及びビーム体3がステ
ンレス材のように耐熱性を有するものであれば、互いの
面に金をメッキなどにより形成した後、加熱しながら加
圧することにより接合接着してもよい。また接着後の安
定性を得るためにセラミックの微細粉末からなるフィラ
ーを接着剤に混合してもよい。
を図7に示すようにストレンゲージパターン1aがビー
ム体3の起歪部8(7)に位置するようにして接着固定
する。この接着固定はエポキシ樹脂等の接着剤を使用し
て行われるが、金属弾性体基板2及びビーム体3がステ
ンレス材のように耐熱性を有するものであれば、互いの
面に金をメッキなどにより形成した後、加熱しながら加
圧することにより接合接着してもよい。また接着後の安
定性を得るためにセラミックの微細粉末からなるフィラ
ーを接着剤に混合してもよい。
【0025】このように予め基板材21上に多数のスト
レンゲージ回路パターン1を薄膜プロセスによって形成
し、それをブロック毎に分離して多数個の金属弾性体基
板2を形成し、その各金属弾性体基板2を各ビーム体3
に接着又は接合固定して多数の歪センサを製造するよう
にしているので、薄膜プロセスの量産性を高めることが
できて歪センサの十分な量産化を図ることができ、製造
コストの低下を図ることができる。すなわち基板材21
上に多数のストレンゲージ回路パターン1を薄膜プロセ
スによって形成する工程においては基板材21が薄くて
小さいので、成膜装置によって一度に多数の金属弾性体
基板2を製造することが可能となり、量産性を高めるこ
とができる。
レンゲージ回路パターン1を薄膜プロセスによって形成
し、それをブロック毎に分離して多数個の金属弾性体基
板2を形成し、その各金属弾性体基板2を各ビーム体3
に接着又は接合固定して多数の歪センサを製造するよう
にしているので、薄膜プロセスの量産性を高めることが
できて歪センサの十分な量産化を図ることができ、製造
コストの低下を図ることができる。すなわち基板材21
上に多数のストレンゲージ回路パターン1を薄膜プロセ
スによって形成する工程においては基板材21が薄くて
小さいので、成膜装置によって一度に多数の金属弾性体
基板2を製造することが可能となり、量産性を高めるこ
とができる。
【0026】またビーム体3と金属弾性体基板2の互い
の材質の熱膨張の温度係数が異なると、その接着面にス
トレスが発生し出力電圧のドリフト等の現象が発生す
る。例えばストレンゲージ回路に入力電圧10Vが印加
されたとき接着面に1μストレスが生じると出力電圧は
約20μV変化する。このようにストレスの影響に非常
に敏感なためビーム体と金属弾性体基板は同一材料で構
成されることが望ましい。
の材質の熱膨張の温度係数が異なると、その接着面にス
トレスが発生し出力電圧のドリフト等の現象が発生す
る。例えばストレンゲージ回路に入力電圧10Vが印加
されたとき接着面に1μストレスが生じると出力電圧は
約20μV変化する。このようにストレスの影響に非常
に敏感なためビーム体と金属弾性体基板は同一材料で構
成されることが望ましい。
【0027】なお、前記実施例ではビーム体としてロバ
ーバル機構を有するビーム体を使用したものについて述
べたが必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば
図8の(a) 及び(b) に示すようなロバーバル機構を持た
ないビーム体3a,3bを使用しても、また図8の(c)
に示すように形状の異なるロバーバル機構を有するビー
ム体3cを使用したものであってもよい。次に本発明の
他の実施例を図面を参照して説明する。なお、この実施
例は本発明の歪センサを秤に適用したものについて述べ
る。
ーバル機構を有するビーム体を使用したものについて述
べたが必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば
図8の(a) 及び(b) に示すようなロバーバル機構を持た
ないビーム体3a,3bを使用しても、また図8の(c)
に示すように形状の異なるロバーバル機構を有するビー
ム体3cを使用したものであってもよい。次に本発明の
他の実施例を図面を参照して説明する。なお、この実施
例は本発明の歪センサを秤に適用したものについて述べ
る。
【0028】これは図9に示すように薄膜プロセスで形
成され、ブロック毎に切り離された1対の金属弾性体基
板2a,2bをロバーバル機構を有するビーム体3の上
下両面にそれぞれ接着剤で接着固定している。
成され、ブロック毎に切り離された1対の金属弾性体基
板2a,2bをロバーバル機構を有するビーム体3の上
下両面にそれぞれ接着剤で接着固定している。
【0029】そして図10に示すように各金属弾性体基
板2a,2bに形成されたストレンゲージ回路パターン
で構成されたブリッジ回路31,32の入力端子を抵抗
を介して直流電源33に接続し、その各ブリッジ回路3
1,32の出力端子からの出力Vout1、Vout2をそれぞ
れ増幅回路40,41で増幅した後、その各増幅出力V
out1′、Vout2′を加算器42で加算して荷重に対応し
た出力電圧Vout を取出すようにしている。そしてその
出力電圧Vout を図11に示すように、ローパスフイル
タ35を介してA/Dコンバータ36に供給している。
板2a,2bに形成されたストレンゲージ回路パターン
で構成されたブリッジ回路31,32の入力端子を抵抗
を介して直流電源33に接続し、その各ブリッジ回路3
1,32の出力端子からの出力Vout1、Vout2をそれぞ
れ増幅回路40,41で増幅した後、その各増幅出力V
out1′、Vout2′を加算器42で加算して荷重に対応し
た出力電圧Vout を取出すようにしている。そしてその
出力電圧Vout を図11に示すように、ローパスフイル
タ35を介してA/Dコンバータ36に供給している。
【0030】前記A/Dコンバータ36は入力電圧に対
応したカウントデータを出力するもので、そのカウント
データをマイクロコンピュータ37に供給している。前
記マイクロコンピュータ37は入力されるカウントデー
タを例えばグラム単位の重量値データにまるめ処理を行
い、その重量値データを表示器38に表示させるように
している。
応したカウントデータを出力するもので、そのカウント
データをマイクロコンピュータ37に供給している。前
記マイクロコンピュータ37は入力されるカウントデー
タを例えばグラム単位の重量値データにまるめ処理を行
い、その重量値データを表示器38に表示させるように
している。
【0031】この実施例においても予め基板材上に多数
のストレンゲージ回路パターンを薄膜プロセスによって
形成し、それをブロック毎に分離した金属弾性体基板2
a,2bをビーム体3の両面に接着固定した歪センサを
使用しているので、前記実施例と同様、金属弾性体基板
の量産化ができ、従って歪センサの量産化ができる。
のストレンゲージ回路パターンを薄膜プロセスによって
形成し、それをブロック毎に分離した金属弾性体基板2
a,2bをビーム体3の両面に接着固定した歪センサを
使用しているので、前記実施例と同様、金属弾性体基板
の量産化ができ、従って歪センサの量産化ができる。
【0032】また2個の金属弾性体基板2a,2bを使
用し、この各金属弾性体基板2a,2bのストレンゲー
ジ回路出力をそれぞれ増幅した後加算して取出している
ので、感度を2倍に向上できる。しかも使用する後段の
回路は1系統でよくコスト低下を図ることができる。ま
たこのようにロバーバル機構を有するビーム体3の両面
に金属弾性体基板2a,2bを接着固定しているので、
荷重に対する直線性を得ることができる。またこのよう
にロバーバル機構を有するビーム体3の両面に金属弾性
体基板2a,2bを接着固定しているので、荷重に対す
る直線性を得ることができる。
用し、この各金属弾性体基板2a,2bのストレンゲー
ジ回路出力をそれぞれ増幅した後加算して取出している
ので、感度を2倍に向上できる。しかも使用する後段の
回路は1系統でよくコスト低下を図ることができる。ま
たこのようにロバーバル機構を有するビーム体3の両面
に金属弾性体基板2a,2bを接着固定しているので、
荷重に対する直線性を得ることができる。またこのよう
にロバーバル機構を有するビーム体3の両面に金属弾性
体基板2a,2bを接着固定しているので、荷重に対す
る直線性を得ることができる。
【0033】すなわちこのようにして構成された歪セン
サ41の下部一端をベース42に固定し、歪センサ41
の上部他端に載せ皿43を取付けて図12に示すように
載せ皿43の外側端部に荷重Wがかかったときにはビー
ム体3はベンディング(曲げ)の影響を受け、金属弾性
体基板2a,2bの荷重Wに対する器差カーブは図13
の(a) 及び(b) に示すように互いに逆側に膨らむ。しか
し各金属弾性体基板2a,2bのストレンゲージ回路出
力を加算して取出しているので、2つのストレンゲージ
回路の直列回路からの出力における器差カーブは図13
の(c) に示すように互いに打消されて直線的になる。こ
こで荷重に対する器差カーブとは0グラムと秤量値とを
直線近似させた値とのずれを示したものである。
サ41の下部一端をベース42に固定し、歪センサ41
の上部他端に載せ皿43を取付けて図12に示すように
載せ皿43の外側端部に荷重Wがかかったときにはビー
ム体3はベンディング(曲げ)の影響を受け、金属弾性
体基板2a,2bの荷重Wに対する器差カーブは図13
の(a) 及び(b) に示すように互いに逆側に膨らむ。しか
し各金属弾性体基板2a,2bのストレンゲージ回路出
力を加算して取出しているので、2つのストレンゲージ
回路の直列回路からの出力における器差カーブは図13
の(c) に示すように互いに打消されて直線的になる。こ
こで荷重に対する器差カーブとは0グラムと秤量値とを
直線近似させた値とのずれを示したものである。
【0034】また図14に示すように載せ皿43の内側
端部に荷重Wがかかったときにはビーム体3はベンディ
ングの影響を受け、金属弾性体基板2a,2bの荷重W
に対する器差カーブは今度は図12のときとは逆に膨ら
む。すなわち図15の(a) 及び(b) に示すように膨ら
む。しかしこの場合も各金属弾性体基板2a,2bのス
トレンゲージ回路出力を加算して取出しているので、2
つのストレンゲージ回路の直列回路からの出力における
器差カーブは図15の(c) に示すように互いに打消され
て直線的になる。
端部に荷重Wがかかったときにはビーム体3はベンディ
ングの影響を受け、金属弾性体基板2a,2bの荷重W
に対する器差カーブは今度は図12のときとは逆に膨ら
む。すなわち図15の(a) 及び(b) に示すように膨ら
む。しかしこの場合も各金属弾性体基板2a,2bのス
トレンゲージ回路出力を加算して取出しているので、2
つのストレンゲージ回路の直列回路からの出力における
器差カーブは図15の(c) に示すように互いに打消され
て直線的になる。
【0035】このようにビーム体3の両面に金属弾性体
基板2a,2bを接着固定し出力を加算して取出すこと
により荷重に対する直線性を得ることができる。従って
荷重を載せ皿43のどの位置にかかっても荷重に対する
直線性が得られ正確な計量ができる。
基板2a,2bを接着固定し出力を加算して取出すこと
により荷重に対する直線性を得ることができる。従って
荷重を載せ皿43のどの位置にかかっても荷重に対する
直線性が得られ正確な計量ができる。
【0036】前記実施例では各金属弾性体基板2a,2
bに形成されたストレンゲージ回路パターンで構成され
たブリッジ回路31,32の出力端子からの出力Vout
1、Vout2をそれぞれ増幅回路40,41で増幅した
後、その各増幅出力Vout1′、Vout2′を加算器42で
加算して取出すようにしたが、図16に示すように各ブ
リッジ回路31,32の出力端子から個々に出力電圧V
out1、Vout2を取出し、この出力電圧Vout1、Vout2を
図17に示すようにアナログスイッチ39に供給し、そ
のアナログスイッチ39から出力電圧Vout1、Vout2を
増幅回路34に選択的に供給するようにしてもよい。
bに形成されたストレンゲージ回路パターンで構成され
たブリッジ回路31,32の出力端子からの出力Vout
1、Vout2をそれぞれ増幅回路40,41で増幅した
後、その各増幅出力Vout1′、Vout2′を加算器42で
加算して取出すようにしたが、図16に示すように各ブ
リッジ回路31,32の出力端子から個々に出力電圧V
out1、Vout2を取出し、この出力電圧Vout1、Vout2を
図17に示すようにアナログスイッチ39に供給し、そ
のアナログスイッチ39から出力電圧Vout1、Vout2を
増幅回路34に選択的に供給するようにしてもよい。
【0037】この場合はマイクロコンピュータ37に個
々の出力電圧Vout1、Vout2に対応するカウントデータ
を取込んだ後、両方のカウントデータを加算処理して重
量値を算出すれば荷重に対する直線性を得ることができ
る。なお、アナログスイッチ39を切替える速度は、載
せ皿43に荷重がかかってから重量値が確定するまで計
量器の規格により1秒以内にすることから、それに対応
できる速度にする必要がある。すなわち50〜100ms
ec程度にする必要がある。
々の出力電圧Vout1、Vout2に対応するカウントデータ
を取込んだ後、両方のカウントデータを加算処理して重
量値を算出すれば荷重に対する直線性を得ることができ
る。なお、アナログスイッチ39を切替える速度は、載
せ皿43に荷重がかかってから重量値が確定するまで計
量器の規格により1秒以内にすることから、それに対応
できる速度にする必要がある。すなわち50〜100ms
ec程度にする必要がある。
【0038】前記各実施例において金属弾性体基板2、
2a,2bをビーム体3の表面に接着固定する場合に、
ビーム体3の変形部位がストレンゲージ回路のストレン
ゲージが位置するように接着固定する必要があり、その
位置決めが面倒となる。
2a,2bをビーム体3の表面に接着固定する場合に、
ビーム体3の変形部位がストレンゲージ回路のストレン
ゲージが位置するように接着固定する必要があり、その
位置決めが面倒となる。
【0039】そこで図18及び図19に示すように、ビ
ーム体3における金属弾性体基板2の接着面に段差部1
8を形成し、金属弾性体基板2をビーム体3に接着固定
する場合に、金属弾性体基板2の一端を段差部18に当
接させて位置決めし、そのときビーム体3の変形部位に
ストレンゲージ回路のストレンゲージが位置するように
なっていれば金属弾性体基板2のビーム体3に対する接
着固定が容易となり、しかもビーム体3の変形部位とス
トレンゲージ回路のストレンゲージとの位置合わせが精
度よくできる。なお、ビーム体3に対して金属弾性体基
板を図9に示すように両面に接着固定する場合にはその
両面に段差部を形成すればよい。
ーム体3における金属弾性体基板2の接着面に段差部1
8を形成し、金属弾性体基板2をビーム体3に接着固定
する場合に、金属弾性体基板2の一端を段差部18に当
接させて位置決めし、そのときビーム体3の変形部位に
ストレンゲージ回路のストレンゲージが位置するように
なっていれば金属弾性体基板2のビーム体3に対する接
着固定が容易となり、しかもビーム体3の変形部位とス
トレンゲージ回路のストレンゲージとの位置合わせが精
度よくできる。なお、ビーム体3に対して金属弾性体基
板を図9に示すように両面に接着固定する場合にはその
両面に段差部を形成すればよい。
【0040】また図20及び図21に示すように、ビー
ム体3の同一面において金属弾性体基板2の一端を当接
させる段差部18の反対側に、その段差部18からの距
離が金属弾性体基板2の長さよりも十分に長い位置に別
の段差部19を形成し、この各段差部18,19の間
に、金属弾性体基板2を接着固定するようにすれば金属
弾性体基板2か各段差部18,19によって外部から保
護されるようになり、製造中に外部からの衝撃により金
属弾性体基板2が剥がれるなどの事故を極力防止でき
る。なお、この場合、段差部19についてはビーム体3
と一体のものではなく、別部材をビーム体3の表面に貼
付けて形成してもよい。
ム体3の同一面において金属弾性体基板2の一端を当接
させる段差部18の反対側に、その段差部18からの距
離が金属弾性体基板2の長さよりも十分に長い位置に別
の段差部19を形成し、この各段差部18,19の間
に、金属弾性体基板2を接着固定するようにすれば金属
弾性体基板2か各段差部18,19によって外部から保
護されるようになり、製造中に外部からの衝撃により金
属弾性体基板2が剥がれるなどの事故を極力防止でき
る。なお、この場合、段差部19についてはビーム体3
と一体のものではなく、別部材をビーム体3の表面に貼
付けて形成してもよい。
【0041】なお、前記各実施例においては弾性体基板
として金属弾性体基板を使用したが必ずしもこれに限定
されるものではなく、セラミック基板を使用してもよ
く、この場合にはビーム体3の材料によりガラス接着す
ることもある。
として金属弾性体基板を使用したが必ずしもこれに限定
されるものではなく、セラミック基板を使用してもよ
く、この場合にはビーム体3の材料によりガラス接着す
ることもある。
【0042】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、十
分な量産化を図ることができ、従って大幅なコスト低下
を図ることができる歪センサ及びその製造方法並びにそ
の歪センサを使用したロードセル秤を提供できるもので
ある。
分な量産化を図ることができ、従って大幅なコスト低下
を図ることができる歪センサ及びその製造方法並びにそ
の歪センサを使用したロードセル秤を提供できるもので
ある。
【図1】本発明の一実施例を示す歪センサの斜視図。
【図2】同実施例の歪センサの側面図。
【図3】同実施例におけるストレンゲージ回路パターン
を形成する基板材を示す図。
を形成する基板材を示す図。
【図4】同実施例におけるストレンゲージ回路パターン
の形成プロセスを説明するための図。
の形成プロセスを説明するための図。
【図5】同実施例における金属弾性体基板を示す図。
【図6】同実施例におけるストレンゲージ回路パターン
の等価回路を示す図。
の等価回路を示す図。
【図7】同実施例におけるビーム体に対する金属弾性体
基板の取付け状態を示す部分拡大図。
基板の取付け状態を示す部分拡大図。
【図8】本発明の他の実施例を示す歪センサの側面図。
【図9】本発明の他の実施例を示す歪センサの分解斜視
図。
図。
【図10】同実施例におけるストレンゲージ回路パター
ンの等価回路を示す図。
ンの等価回路を示す図。
【図11】同実施例における秤部のブロック図。
【図12】同実施例における荷重例を示す側面図。
【図13】同荷重例の荷重に対する器差カーブ特性を示
すグラフ。
すグラフ。
【図14】同実施例における他の荷重例を示す側面図。
【図15】同荷重例の荷重に対する器差カーブ特性を示
すグラフ。
すグラフ。
【図16】本発明の他の実施例を示すストレンゲージ回
路パターンの等価回路図。
路パターンの等価回路図。
【図17】同実施例における秤部のブロック図。
【図18】本発明の他の実施例を示す歪センサの斜視
図。
図。
【図19】同実施例の歪センサの側面図。
【図20】本発明の他の実施例を示す歪センサの斜視
図。
図。
【図21】同実施例の歪センサの側面図。
1…ストレンゲージ回路パターン、2,2a,2b…金
属弾性体基板、3…ビーム体、18…段差部、21…基
板材。
属弾性体基板、3…ビーム体、18…段差部、21…基
板材。
Claims (4)
- 【請求項1】 ストレンゲージ回路パターンが形成され
た金属又はセラミックの弾性体基板を、その基板と同一
の熱膨張係数を有するビーム体の変形部位に前記ストレ
ンゲージ回路のストレンゲージが位置するように接着又
は接合したことを特徴とする歪センサ。 - 【請求項2】 ビーム体における弾性体基板の接着又は
接合面にその弾性体基板の一端を位置決めする段差部を
形成したことを特徴とする請求項1記載の歪センサ。 - 【請求項3】 金属又はセラミックの弾性体基板上に多
数個のストレンゲージ回路パターンを形成した後、個々
のストレンゲージ回路パターンを切り離し、ビーム体の
変形部位に前記ストレンゲージ回路のストレンゲージが
位置するように接着又は接合して製造することを特徴と
する歪センサの製造方法。 - 【請求項4】 ストレンゲージ回路パターンが形成され
た1対の金属又はセラミックの弾性体基板を、その基板
と同一の熱膨張係数を有するロバーバル機構からなるビ
ーム体の各変形部位にそれぞれ前記ストレンゲージ回路
のストレンゲージが位置するように接着又は接合して歪
センサを形成し、その歪センサの前記各ストレンゲージ
回路出力を増幅回路でそれぞれ増幅した後加算器で加算
し、その加算器出力をA/Dコンバータでデジタル変換
して重量値を得ることを特徴とするロードセル秤。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4037573A JPH05141907A (ja) | 1991-09-24 | 1992-02-25 | 歪センサ及びその製造方法並びにその歪センサを使用したロードセル秤 |
EP92115345A EP0534226B1 (en) | 1991-09-24 | 1992-09-08 | Strain sensor using a strain gauge circuit and load cell balance using the strain sensor |
DE69215814T DE69215814T2 (de) | 1991-09-24 | 1992-09-08 | Dehnungssensor mit einer Dehnungsmessstreifenschaltung und Kraftmesszellenwaage mit diesem Dehnungssensor |
KR1019920017362A KR960013675B1 (ko) | 1991-09-24 | 1992-09-23 | 변형센서 및 그 제조방법과 그 변형센서를 사용한 로드셀 저울 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3-243142 | 1991-09-24 | ||
JP24314291 | 1991-09-24 | ||
JP4037573A JPH05141907A (ja) | 1991-09-24 | 1992-02-25 | 歪センサ及びその製造方法並びにその歪センサを使用したロードセル秤 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05141907A true JPH05141907A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=26376702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4037573A Pending JPH05141907A (ja) | 1991-09-24 | 1992-02-25 | 歪センサ及びその製造方法並びにその歪センサを使用したロードセル秤 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0534226B1 (ja) |
JP (1) | JPH05141907A (ja) |
KR (1) | KR960013675B1 (ja) |
DE (1) | DE69215814T2 (ja) |
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WO1996013703A1 (en) * | 1994-10-28 | 1996-05-09 | Komatsu Ltd. | Load sensor substrate and load sensor |
JP2001272203A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-05 | Olympus Optical Co Ltd | 歪み測定装置 |
WO2006101275A1 (en) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | Showa Denko K.K. | Bed load detector |
JP2007147346A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Ono Sokki Co Ltd | 歪みゲージ式荷重計及びシャシーダイナモメータ |
JP2007526994A (ja) * | 2003-08-12 | 2007-09-20 | ジュン パク,フン | 弾性構造物と誘導電圧を用いたゲージを含む荷重測定トランスデューサ、及びそのトランスデューサを用いた荷重測定システム |
JP2011154715A (ja) * | 2005-03-24 | 2011-08-11 | Showa Denko Kk | ベッドの在床監視システム |
WO2014188678A1 (ja) * | 2013-05-21 | 2014-11-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 荷重検出装置 |
WO2017094368A1 (ja) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | 日本写真印刷株式会社 | 多点計測用のひずみセンサとその製造方法 |
WO2017094365A1 (ja) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | 日本写真印刷株式会社 | 多点計測用のひずみセンサとその製造方法 |
KR102179016B1 (ko) * | 2019-06-18 | 2020-11-16 | 주식회사 멤스팩 | 반도체형 스트레인 게이지를 적용한 로드셀 |
KR20220017107A (ko) | 2020-08-04 | 2022-02-11 | 주식회사 멤스팩 | 반도체형 풀 브리지 스트레인 게이지 모듈 및 이를 적용한 로드셀 |
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US6764094B1 (en) * | 1999-06-25 | 2004-07-20 | Siemens Vdo Automotive Corporation | Weight sensor assembly for determining seat occupant weight |
JP4179546B2 (ja) | 2003-08-26 | 2008-11-12 | タカタ株式会社 | シート重量計測装置 |
DE10360309B4 (de) * | 2003-12-18 | 2015-01-22 | Horst Ahlers | Resistiver Dehnungssensor |
FR2882821B1 (fr) * | 2005-03-01 | 2007-04-27 | Acfg Snc | Capteur d'une grandeur physique, telle qu'une force, une pression ou une acceleration |
EP2067728A1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-10 | L.G.L. Electronics S.p.A. | Yarn tension sensor for yarn-feeding devices |
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DE102017002747A1 (de) | 2017-03-22 | 2018-09-27 | Bizerba SE & Co. KG | ANORDNUNG FÜR EINEN DEHNUNGSMESSSTRElFEN |
CN113063342B (zh) * | 2021-03-22 | 2022-06-07 | 华南理工大学 | 基于同种导电材料的柔性应变传感器及其制备方法 |
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JPS61246631A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-01 | Tokyo Electric Co Ltd | マルチレンジロ−ドセル秤 |
IT206727Z2 (it) * | 1985-09-17 | 1987-10-01 | Marelli Autronica | Sensore estensimetrico a film spesso per la rilevazione di sforzi e deformazioni in organi o strutture meccaniche |
EP0227850B1 (de) * | 1985-12-20 | 1988-06-15 | Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh | Kraftaufnehmer |
JPS62226029A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Tokyo Electric Co Ltd | ロ−ドセルの温度補正方法 |
JPH02150537U (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-26 | ||
US5154247A (en) * | 1989-10-31 | 1992-10-13 | Teraoka Seiko Co., Limited | Load cell |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP4037573A patent/JPH05141907A/ja active Pending
- 1992-09-08 EP EP92115345A patent/EP0534226B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-08 DE DE69215814T patent/DE69215814T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-23 KR KR1019920017362A patent/KR960013675B1/ko not_active IP Right Cessation
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EP0534226B1 (en) | 1996-12-11 |
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