JP2009198324A - 荷重センサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】荷重検出素子10と、荷重検出素子10を固定する台座部材20と、台座部材20との間で荷重検出素子10を挟持する挟持部32と台座部材20に結合される結合部31と挟持部32及び結合部31の間を接続する接続部材33とをもつバネ部材30とを備え、台座部材20、バネ部材30及び荷重検出素子10は、台座部材20及びバネ部材30の間に荷重検出素子10を挟持して接続部材33が塑性域まで変形する形態であり、台座部材20及びバネ部材30の間に荷重検出素子10を挟持した状態に結合部31及び台座部材20の間を結合して接続部材33を塑性域まで変形させる結合工程(I及びII)と、挟持部32を押圧して荷重検出素子10に接触する接触面近傍を塑性変形させ、接続部材33の変形を弾性域にまで戻す戻し工程(III)とを有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
前記荷重検出素子を一面に固定する台座部材と、前記台座部材の一面との間で前記荷重検出素子を挟持する挟持部と前記台座部材に結合される結合部と前記挟持部及び前記結合部の間を接続する接続部材とをもち前記荷重検出素子に予荷重を印加するバネ部材とを備え、前記台座部材及び前記バネ部材を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する支持部材と、
を有する荷重センサの製造方法であって、
前記台座部材、前記バネ部材及び前記荷重検出素子は、前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟持して前記バネ部材の前記結合部及び前記台座の間を結合すると前記バネ部材の接続部材が塑性域まで変形する形態であり、
前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟持した状態に前記バネ部材の結合部及び前記台座部材の間を結合して前記接続部材を塑性域まで変形させる結合工程と、
前記挟持部を押圧して前記荷重検出素子に接触する接触面近傍を塑性変形させ、前記接続部材の変形を弾性域にまで戻す戻し工程と、を有することにある。
前記挟持部はステンレス鋼から形成され、
前記接続部材は炭素鋼から形成されることにある。
前記挟持部の形態は円柱状であり、前記結合部の形態は前記台座部材の周辺部に軸方向の一端部が密着できる円筒状であり、前記接続部材の形態は前記結合部の他端部を塞ぐように設けられた薄板からなるダイヤフラム状であることにある。
前記荷重検出素子を一面に固定する台座部材と、押圧により接触面近傍が塑性変形した状態で前記台座部材の一面との間で前記荷重検出素子を挟持する挟持部と前記台座部材に結合される結合部と前記挟持部及び前記結合部の間を接続する接続部材とをもち且つ検知を想定する荷重の範囲内において弾性域に保つ量で自身が変形することにより前記荷重検出素子に予荷重を印加するバネ部材とを備え、前記台座部材及び前記バネ部材を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する支持部材と、を有することにある。
前記挟持部はステンレス鋼から形成され、
前記接続部材は炭素鋼から形成されることにある。
前記挟持部の形態は円柱状であり、前記結合部の形態は前記台座部材の周辺部に軸方向の一端部が密着できる円筒状であり、前記接続部材の形態は前記結合部の他端部を塞ぐように設けられた薄板からなるダイヤフラム状であることにある。
本発明の荷重センサ及びその製造方法について以下実施例に基づき説明する。
ことができる。上記感圧体と上記絶縁体を同じプロセスで作製することもできるし、異なるプロセスで作製することもできる。
本実施例の荷重センサの製造方法は結合工程と戻し工程とを有する。
結合工程は台座部材20及びバネ部材30の間を結合する工程である。具体的にはバネ部材30の結合部31の一端部と台座部材20のフランジ部21との間を溶接により結合する。結合工程は台座部材20の一面側の略中央とバネ部材30の挟持部32との間に荷重検出素子10を挟持した状態で行う。
戻し工程は挟持部32を押圧して荷重検出素子10に接触する接触面近傍を塑性変形させて窪みを大きくする工程である。塑性変形させる程度としては、接続部材33の変形を弾性域にまで戻すまで行う。その結果、接続部材33がもつ応力を制御して予荷重の大きさを制御できる(図1〜3のIIIの工程)。また、挟持部32に対して再度塑性変形を行っていることから加工硬化も更に進行することが期待できる。
前述の実施例におけるバネ部材30及び台座20に替えて、バネ部材50及び台座22を採用することができる(図5)。バネ部材50はいわゆる両もち梁構造を採っている。バネ部材50と台座部材22とはバネ部材50の結合部51と台座部材22の結合部23との間を溶接することで行う。バネ部材30と比べてバネ部材50の接続部材53は厚み(荷重検出素子10を挟持する方向)が厚くなっている。なお、図5中のI〜IIIの記号は実施例に付したものと同じ工程にて製造されることを表している(図6についても同じ)。
20、22、24…台座部材(支持部材) 21…フランジ部 23、25…結合部
30、50、60…バネ部材(支持部材) 31、51、61…結合部 32、52、62…挟持部 33、53、63…接続部材 34、54、64…荷重伝達部
40…信号処理回路
Claims (11)
- 荷重検出素子と、
前記荷重検出素子を一面に固定する台座部材と、前記台座部材の一面との間で前記荷重検出素子を挟持する挟持部と前記台座部材に結合される結合部と前記挟持部及び前記結合部の間を接続する接続部材とをもち前記荷重検出素子に予荷重を印加するバネ部材とを備え、前記台座部材及び前記バネ部材を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する支持部材と、
を有する荷重センサの製造方法であって、
前記台座部材、前記バネ部材及び前記荷重検出素子は、前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟持して前記バネ部材の前記結合部及び前記台座の間を結合すると前記バネ部材の接続部材が塑性域まで変形する形態であり、
前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟持した状態に前記バネ部材の結合部及び前記台座部材の間を結合して前記接続部材を塑性域まで変形させる結合工程と、
前記挟持部を押圧して前記荷重検出素子に接触する接触面近傍を塑性変形させ、前記接続部材の変形を弾性域にまで戻す戻し工程と、を有することを特徴とする荷重センサの製造方法。 - 前記戻し工程は、前記接続部材の変形を、検知を想定する荷重の範囲内及び温度変化による変位の範囲内において弾性域に保つ量にまで戻すように前記挟持部の前記接触面近傍を塑性変形させる請求項1に記載の荷重センサの製造方法。
- 前記荷重検出素子は前記挟持部に接する部分がアルミナから形成され、
前記挟持部はステンレス鋼から形成され、
前記接続部材は炭素鋼から形成される請求項1又は2に記載の荷重センサの製造方法。 - 前記バネ部材は前記荷重検出素子を前記台座部材に押しつける所定方向における剛性が他の方向に比べて小さい請求項1〜3の何れか1項に記載の荷重センサの製造方法。
- 前記台座部材は円盤状の部材であり、
前記挟持部の形態は円柱状であり、前記結合部の形態は前記台座部材の周辺部に軸方向の一端部が密着できる円筒状であり、前記接続部材の形態は前記結合部の他端部を塞ぐように設けられた薄板からなるダイヤフラム状である請求項4に記載の荷重センサの製造方法。 - 前記荷重検出素子は、ガラスよりなるマトリックスに導電性を有するRuO2よりなる導電性粒子を分散してなり且つ応力の印加によって電気的特性が変化する感圧体と、前記感圧体の対向する2つの表面に、それぞれ一体的に形成された電気絶縁性の絶縁体とを有する請求項1〜5の何れか1項に記載の荷重センサの製造方法。
- 荷重検出素子と、
前記荷重検出素子を一面に固定する台座部材と、押圧により接触面近傍が塑性変形した状態で前記台座部材の一面との間で前記荷重検出素子を挟持する挟持部と前記台座部材に結合される結合部と前記挟持部及び前記結合部の間を接続する接続部材とをもち且つ検知を想定する荷重の範囲内において弾性域に保つ量で自身が変形することにより前記荷重検出素子に予荷重を印加するバネ部材とを備え、前記台座部材及び前記バネ部材を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する支持部材と、を有することを特徴とする荷重センサ。 - 前記荷重検出素子は前記挟持部に接する部分がアルミナから形成され、
前記挟持部はステンレス鋼から形成され、
前記接続部材は炭素鋼から形成される請求項7に記載の荷重センサ。 - 前記バネ部材は前記荷重検出素子を前記台座部材に押しつける所定方向における剛性が他の方向に比べて小さい請求項7又は8に記載の荷重センサ。
- 前記台座部材は円盤状の部材であり、
前記挟持部の形態は円柱状であり、前記結合部の形態は前記台座部材の周辺部に軸方向の一端部が密着できる円筒状であり、前記接続部材の形態は前記結合部の他端部を塞ぐように設けられた薄板からなるダイヤフラム状である請求項9に記載の荷重センサ。 - 前記荷重検出素子は、ガラスよりなるマトリックスに導電性を有するRuO2よりなる導電性粒子を分散してなり且つ応力の印加によって電気的特性が変化する感圧体と、前記感圧体の対向する2つの表面に、それぞれ一体的に形成された電気絶縁性の絶縁体とを有する請求項7〜10の何れか1項に記載の荷重センサ。
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