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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- 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) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19730891C2 (de) * | 1997-07-18 | 2000-08-31 | Format Messtechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Druckkrafterfassung bei Schäumen |
| 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 |
| KR101149503B1 (ko) * | 2009-12-09 | 2012-05-25 | 삼성중공업 주식회사 | 휴대용 스트레인 계측 장치. |
| US9709436B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-07-18 | Illinois Tool Works Inc. | Load cell that is symmetrical about a central vertical axis |
| US9562802B2 (en) * | 2013-07-22 | 2017-02-07 | Illinois Tool Works Inc. | Flex circuit interface for strain gauges |
| 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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|---|---|---|---|---|
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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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| DE69215814T2 (de) | 1997-04-03 |
| EP0534226B1 (en) | 1996-12-11 |
| KR960013675B1 (ko) | 1996-10-10 |
| EP0534226A1 (en) | 1993-03-31 |
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