JP2010101678A

JP2010101678A - 歪検出装置

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Publication number: JP2010101678A
Application number: JP2008271698A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Suejima; 利文末嶋; Hiroaki Ishida; 裕昭石田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-05-06

Abstract

【課題】本発明は、押圧部材にどの方向の偏芯荷重が加わっても、出力信号の感度が劣化することがない歪検出装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明の歪検出装置は、第１、第２の圧縮側歪抵抗素子２７，３２における複数の歪抵抗素子２８，２９，３０および第１、第２の引張側歪抵抗素子３３，３７における複数の歪抵抗素子３４，３５，３６を絶縁基板２１における抵抗配置部２１ｂの全周にわたって設けるように構成したものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、特に荷重を付加することによって発生する歪を検出する歪検出装置に関するものである。

従来のこの種の歪検出装置は、図４、図５に示すように構成されていた。

図４は従来の歪検出装置の側断面図、図５は同歪検出装置における絶縁基板の下面図である。

図４、図５において、１は弾性材料からなる絶縁基板で、この絶縁基板１の下面には銀からなる電源電極２、第１の出力電極３、第２の出力電極４およびＧＮＤ電極５を設けている。また、前記絶縁基板１の下面には、一端を回路パターン６により前記電源電極２と電気的に接続し、かつ他端を前記第１の出力電極３と電気的に接続した第１の圧縮側歪抵抗素子７を設けている。そしてまた、前記絶縁基板１には上面から下面にわたって検出孔８を設けている。さらに、前記絶縁基板１の下面には、検出孔８を中心にして、前記第１の圧縮側歪抵抗素子７と点対称の位置に第２の圧縮側歪抵抗素子９を設けており、そして、この第２の圧縮側歪抵抗素子９は、一端を第２の出力電極４と電気的に接続し、かつ他端をＧＮＤ電極５と電気的に接続している。また、前記絶縁基板１の下面には、第１の圧縮側歪抵抗素子７の外周側に位置して第１の引張側歪抵抗素子１０を設けており、そして、この第１の引張側歪抵抗素子１０は、一端を第１の出力電極３と電気的に接続し、かつ他端をＧＮＤ電極５と電気的に接続している。そしてまた、前記絶縁基板１の上面には、検出孔８を中心にして、前記第１の引張側歪抵抗素子１０と点対称の位置に第２の引張側歪抵抗素子１１を設けており、そして、この第２の引張側歪抵抗素子１１は、一端を電源電極２と電気的に接続し、かつ他端を第２の出力電極４と電気的に接続している。すなわち、前記第１の圧縮側歪抵抗素子７、第２の圧縮側歪抵抗素子９、第１の引張側歪抵抗素子１０、第２の引張側歪抵抗素子１１、電源電極２、第１の出力電極３、第２の出力電極４、ＧＮＤ電極５および回路パターン６によりブリッジ回路を構成しているものである。また、前記絶縁基板１の上面には押圧部材１２を当接させるとともに、この押圧部材１２により前記検出孔８の周囲を押圧している。そしてまた、前記絶縁基板１の下面には固定部材１３を設けており、この固定部材１３を前記押圧部材１２に螺合させている。さらに、前記絶縁基板１の下側には、第１の圧縮側歪抵抗素子７、第２の圧縮側歪抵抗素子９、第１の引張歪抵抗素子１０および第２の引張歪抵抗素子１１を覆うように支持部材１４を設けるとともに、この支持部材１４の上端を前記絶縁基板１の下面と当接させているものである。

以上のように構成された従来の歪検出装置について、次にその動作を説明する。

絶縁基板１の略中央の上面に押圧部材１２により押圧力が付加されると、この押圧力により前記絶縁基板１には曲げモーメントが発生し、この曲げモーメントにより前記絶縁基板１の下面に設けた第１の圧縮側歪抵抗素子７、第２の圧縮側歪抵抗素子９、第１の引張側歪抵抗素子１０および第２の引張側歪抵抗素子１１にも曲げモーメントが発生する。そして、この第１の圧縮側歪抵抗素子７、第２の圧縮側歪抵抗素子９、第１の引張側歪抵抗素子１０および第２の引張側歪抵抗素子１１に曲げモーメントが生じると、第１の圧縮側歪抵抗素子７、第２の圧縮側歪抵抗素子９、第１の引張側歪抵抗素子１０および第２の引張側歪抵抗素子１１の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を第１の出力電極３または第２の出力電極４と接続したリード線（図示せず）を介して外部のコンピュータ（図示せず）等に出力することにより、絶縁基板１に加わる押圧力を測定するものである。

ここで、押圧部材１２に第１の圧縮側歪抵抗素子７または第２の圧縮側歪抵抗素子９側に偏芯した荷重が加わった場合を考えて見ると、この場合は、第１の圧縮側歪抵抗素子７、第２の圧縮側歪抵抗素子９、第１の引張側歪抵抗素子１０および第２の引張側歪抵抗素子１１が大きく撓むため、歪検出装置からの出力信号の感度は劣化しないものであった。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−１０６８００号公報

しかしながら、上記した従来の構成においては、押圧部材１２に第１の圧縮側歪抵抗素子７、第２の圧縮側歪抵抗素子９、第１の引張側歪抵抗素子１０および第２の引張側歪抵抗素子１１を設けた方向と垂直な方向に偏芯した荷重が加わった場合、押圧部材１２に加わる荷重の絶縁基板１に対する鉛直方向の荷重ベクトルが小さくなるため、歪検出装置からの出力信号の感度が劣化してしまうという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、押圧部材にどの方向の偏芯荷重が加わっても、出力信号の感度が劣化することがない歪検出装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、円板形状の抵抗配置部と電極部とを設けた絶縁基板と、この絶縁基板における抵抗配置部の上面に設けられるとともに複数の歪抵抗素子を同心円状にかつ並列に接続して構成した一対の圧縮側歪抵抗素子と、前記絶縁基板の上面に設けられるとともに前記圧縮側歪抵抗素子の外周側に位置して設けられかつ複数の歪抵抗素子を同心円状に並列に接続した一対の引張側歪抵抗素子と、前記絶縁基板における電極部の上面に設けられるとともに、前記圧縮側歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続されてブリッジ回路を構成する電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と、前記絶縁基板の外周側を支持する支持部材と、前記絶縁基板の内周側を押圧する押圧部材とを備え、前記圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子を前記絶縁基板における抵抗配置部の全周にわたって設けるように構成したもので、この構成によれば、圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子を絶縁基板における抵抗配置部の全周にわたって設けるように構成しているため、押圧部材に偏芯した荷重が加わっても荷重の絶縁基板に対する鉛直方向の荷重ベクトルが小さくなるということはなくなり、これにより、偏芯荷重に対する出力信号の感度が劣化することはないという作用効果を有するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、円板形状の抵抗配置部と電極部とを設けた絶縁基板と、この絶縁基板における抵抗配置部の上面に設けられるとともに複数の歪抵抗素子を同心円状にかつ並列に接続して構成した一対の圧縮側歪抵抗素子と、前記絶縁基板の上面に設けられるとともに圧縮側歪抵抗素子の外周側に位置して設けられかつ複数の歪抵抗素子を同心円状に並列に接続した一対の引張側歪抵抗素子と、前記絶縁基板における電極部の上面に設けられるとともに、前記圧縮側歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続されてブリッジ回路を構成する電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と、前記絶縁基板の外周側を支持する支持部材と、前記絶縁基板の内周側を押圧する押圧部材とを備え、前記一対の圧縮側歪抵抗素子間および一対の引張側歪抵抗素子間に回路パターン引出部を設けるとともに、前記圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子の抵抗値が回路パターン引出部側に行くに従い大きくなるように構成したもので、この構成によれば、一対の圧縮側歪抵抗素子間および一対の引張側歪抵抗素子間に回路パターン引出部を設けるとともに、前記圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子の抵抗値が回路パターン引出部側に行くに従い大きくなるように構成しているため、電流は絶縁基板における電極部による変形抵抗の影響を受けづらい、中央の歪抵抗素子に集中することになり、これにより、歪検出装置の出力感度の精度はさらに向上するという作用効果を有するものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子の幅が回路パターン引出部側に行くに従い小さくなるように構成したもので、この構成によれば、歪抵抗素子を印刷するだけで、圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子の抵抗値を回路パターン引出部側に行くに従い大きくすることができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の歪検出装置は、円板形状の抵抗配置部と電極部とを設けた絶縁基板と、この絶縁基板における抵抗配置部の上面に設けられるとともに複数の歪抵抗素子を同心円状にかつ並列に接続して構成した一対の圧縮側歪抵抗素子と、前記絶縁基板における電極部の上面に設けられるとともに前記圧縮側歪抵抗素子の外周側に位置して設けられかつ複数の歪抵抗素子を同心円状に並列に接続した一対の引張側歪抵抗素子と、前記絶縁基板の上面に設けられるとともに、前記圧縮側歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続されてブリッジ回路を構成する電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と、前記絶縁基板の外周側を支持する支持部材と、前記絶縁基板の内周側を押圧する押圧部材とを備え、前記圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子を前記絶縁基板における抵抗配置部の全周にわたって設けるように構成しているため、押圧部材に偏芯した荷重が加わっても荷重の絶縁基板に対する鉛直方向の荷重ベクトルが小さくなるということはなくなり、これにより、偏芯荷重に対する出力信号の感度が劣化するということがない歪検出装置を提供することができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の一実施の形態における歪検出装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における歪検出装置の分解斜視図、図２は同歪検出装置の側断面図、図３は同歪検出装置における保護層を取り外した状態を示す絶縁基板の上面図である。

図１〜図３において、２１はニッケルを約０．１重量％含有するステンレスからなる円板形状の絶縁基板で、この絶縁基板２１の一方の面である上面の１辺側には方形状の電極部２１ａを設け、かつこの電極部２１ａには、図３に示すように、銀からなる電源電極２２、第１の出力電極２３、第２の出力電極２４およびＧＮＤ電極２５を設けている。また、前記絶縁基板２１の上面における円板形状の抵抗配置部２１ｂには、一端が回路パターン２６により前記電源２２と電気的に接続され、かつ他端が第１の出力電極２３と電気的に接続された第１の圧縮側歪抵抗素子２７を設けている。そして、この第１の圧縮側歪抵抗素子２７は幅が０．３ｍｍの４０ｋΩからなる一対の最外部歪抵抗素子２８と、幅が２．９ｍｍの４ｋΩからなる中央部歪抵抗素子２９と、幅が１．３ｍｍの１０ｋΩからなる中間部歪抵抗素子３０を同心円状に並列に接続しているものである。そしてまた、前記絶縁基板２１には上面から下面にわたって検出孔３１を設けている。さらに、前記絶縁基板２１における抵抗配置部２１ｂの上面には、検出孔３１を中心にして、前記第１の圧縮側歪抵抗素子２７と点対称の位置に第２の圧縮側歪抵抗素子３２を設けており、そして、この第２の圧縮側歪抵抗素子３２は、一端を第２の出力電極２４と電気的に接続し、かつ他端をＧＮＤ電極２５と電気的に接続しているものである。

また、前記第２の圧縮側歪抵抗素子３２は、前記第１の圧縮側歪抵抗素子２７と同様に、幅が０．３ｍｍの４０ｋΩからなる一対の最外部歪抵抗素子２８と、幅が２．９ｍｍの４ｋΩからなる中央部歪抵抗素子２９と、幅が１．３ｍｍの１０ｋΩからなる中間部歪抵抗素子３０とにより構成され、さらに、前記絶縁基板２１における抵抗配置部２１ｂの上面には、前記第１の圧縮側歪抵抗素子２７の外周側に位置して第１の引張側歪抵抗素子３３を設けており、そして、この第１の引張側歪抵抗素子３３は、一端を第１の出力電極２３と電気的に接続し、かつ他端をＧＮＤ電極２５と電気的に接続しているものである。そしてまた、この第１の引張側歪抵抗素子３３も前記第１の圧縮側歪抵抗素子２７と同様に、幅が０．３ｍｍの４０ｋΩからなる一対の最外部歪抵抗素子３４と、幅が２．９ｍｍの４ｋΩからなる中央部歪抵抗素子３５と、幅が１．３ｍｍの１０ｋΩからなる中間部歪抵抗素子３６とにより構成され、さらに、前記絶縁基板２１の上面には、検出孔３１を中心にして、前記第１の引張側歪抵抗素子３３と点対称の位置に第２の引張側歪抵抗素子３７を設けており、そして、この第２の引張側歪抵抗素子３７は、一端を電源電極２２と電気的に接続し、かつ他端を第２の出力電極２４と電気的に接続しているものである。

そしてまた、この第２の引張側歪抵抗素子３７も前記第１の引張側歪抵抗素子３３と同様に、幅が０．３ｍｍの４０ｋΩからなる一対の最外部歪抵抗素子３４と、幅が２．９ｍｍの４ｋΩからなる中央部歪抵抗素子３５と、幅が１．３ｍｍの１０ｋΩからなる中間部歪抵抗素子３６とにより構成されているものである。すなわち、前記第１の圧縮側歪抵抗素子２７、第２の圧縮側歪抵抗素子３２、第１の引張側歪抵抗素子３３、第２の引張側歪抵抗素子３７、電源電極２２、第１の出力電極２３、第２の出力電極２４、ＧＮＤ電極２５および回路パターン２６によりブリッジ回路を構成しているものである。また、第１の圧縮側歪抵抗素子２７と第２の圧縮側歪抵抗素子３２との間および第１の引張側歪抵抗素子３３と第２の引張側歪抵抗素子３７との間には回路パターン引出部３８を設けているものである。そしてまた、前記絶縁基板２１の上面には、図２に示すように、図３に示した第１の圧縮側歪抵抗素子２７、第２の圧縮側歪抵抗素子３２、第１の引張側歪抵抗素子３３、第２の引張側歪抵抗素子３７および回路パターン２６を覆うように保護層（図示せず）を設けているものである。

４０はニッケルを約４重量％含有するステンレス材料からなる押圧部材で、この押圧部材４０は絶縁基板２１の他方の面である下面側から絶縁基板２１の検出孔３１に挿入され、さらにこの押圧部材４０には、前記絶縁基板２１における検出孔３１の近傍を絶縁基板２１の他方の面である下面側から押圧する当接部４１を設けるとともに、図２に示すように、上部の外側面全体に雄ネジ４２を設け、かつ下端部に外方に突出するフランジ状のストッパー４３を設けている。４４はナットからなる金属製の固定部材で、この固定部材４４は内周部に設けた雌ネジ４４ａを前記押圧部材４０に設けた雄ネジ４２に螺合させることにより、前記絶縁基板２１を前記押圧部材４０とで挟持しているものである。

４５は凹部形状をなす金属製の支持部材で、この支持部材４５は外底面に固定部４６を形成するとともに、この固定部４６の外側面全体には雄ネジ４７を設けている。また、前記凹部形状をなす支持部材４５の内底面には凸形状の下方ストッパー４８を設けており、そしてこの下方ストッパー４８は前記押圧部材４０における下端面に対向するものである。

４９は前記支持部材４５を絶縁基板２１に固着するために用いられる円筒形状の固着部材で、この固着部材４９は図１に示すように、下部の外側面全体に雄ネジ４９ａを設けており、この雄ネジ４９ａに前記支持部材４５の内周部に設けた雌ネジ４５ａを螺合させることにより、この固着部材４９に前記支持部材４５を取り付けるようにしている。また、前記固着部材４９には、図１、図２に示すように、前記押圧部材４０の下端部に形成した外方に突出するストッパー４３と対向する上方ストッパー５０を設けている。

そして前記固着部材４９は、図２に示すように、絶縁基板２１における第１の圧縮側歪抵抗素子２７、第２の圧縮側歪抵抗素子３２、第１の引張側歪抵抗素子３３、第２の引張側歪抵抗素子３４を設けた一方の面とは反対側の他方の面の周縁部全周に上面円形部４９ｂを溶接によって固着しているもので、これにより、絶縁基板２１の周縁部は、固着部材４９に取り付けられた支持部材４５により支持されるものである。そして、この固着部材４９に設けた上方ストッパー５０は、図２に示すように、前記押圧部材４０を絶縁基板２１の検出孔３１に挿入した場合、押圧部材４０の下端部に形成した外方に突出するストッパー４３と前記絶縁基板２１との間に位置するように構成されているものである。

５１は金属製の取付板で、この取付板５１は支持部５２を一体的に形成しており、そしてこの支持部５２は図２に示すように、前記固着部材４９と支持部材４５とにより挟持されるものである。５３は回路基板で、この回路基板５３は上面にＩＣからなる処理回路５４を設けており、そしてこの処理回路５４は接続端子５５を介して前記絶縁基板２１における電源電極２２、第１の出力電極２３、第２の出力電極２４、ＧＮＤ電極２５と電気的に接続するようにしている。また、前記回路基板５３における処理回路５４は電源電極２２に電圧を負荷するとともに、ブリッジ回路を構成する第１の圧縮側歪抵抗素子２７、第２の圧縮側歪抵抗素子３２、第１の引張側歪抵抗素子３３、第２の引張側歪抵抗素子３７からの出力信号を処理している。

５６は樹脂製のケースで、このケース５６は内側にコネクタ端子５７を設けており、このコネクタ端子５７は前記回路基板５３における処理回路５４と電気的に接続されている。また、前記ケース５６は外底部に位置決め用の突部５８を設けており、そしてこの突部５８を前記取付板５１に設けた位置決め穴５９に挿入することにより、取付板５１に取り付けているものである。

以上のように構成された本発明の一実施の形態における歪検出装置について、次にその組立方法について説明する。

まず、ステンレス板（図示せず）の下面にガラスペースト（図示せず）を印刷した後、約８５０℃で約１０分間焼成して絶縁基板２１を形成する。

次に、前記絶縁基板２１の上面に位置して銀のペースト（図示せず）を印刷し、約８５０℃で約１０分間焼成することにより、前記絶縁基板２１の上面に電源電極２２、第１の出力電極２３、第２の出力電極２４、ＧＮＤ電極２５および回路パターン２６を形成する。

次に、前記絶縁基板２１の上面の第１の圧縮側歪抵抗素子２７、第２の圧縮側歪抵抗素子３２、第１の引張側歪抵抗素子３３、第２の引張側歪抵抗素子３７を設ける位置にメタルグレーズ系ペースト（図示せず）を印刷した後、約１３０℃で約１０分間乾燥した後、絶縁基板２１を約８５０℃で約１０分間焼成することにより、絶縁基板２１に第１の圧縮側歪抵抗素子２７、第２の圧縮側歪抵抗素子３２、第１の引張側歪抵抗素子３３、第２の引張側歪抵抗素子３７を形成する。

次に、前記電源電極２２、第１の出力電極２３、第２の出力電極２４、ＧＮＤ電極２５を除くように絶縁基板２１の上面にガラスからなるペースト（図示せず）を印刷した後、約６４０℃で約１０分間焼成することにより、絶縁基板２１の上面に保護層（図示せず）を形成する。

次に、前記絶縁基板２１の下面の周縁部全周に固着部材４９の上面円形部４９ｂを当接させた後、溶接により固着部材４９を絶縁基板２１の下面に固着する。

次に、前記円筒形状の固着部材４９の内側に押圧部材４０を位置させるとともに、この押圧部材４０を絶縁基板２１の下面側から絶縁基板２１の検出孔３１に挿入する。これにより、押圧部材４０は当接部４１が絶縁基板２１の下面側における検出孔３１の周辺部に当接するとともに、雄ネジ４２を設けた押圧部材４０の上部が絶縁基板２１の上面側に突出するため、この突出した上部の雄ネジ４２に固定部材４４の雌ネジ４４ａを螺合させることにより、押圧部材４０を絶縁基板２１に取り付ける。

次に、取付板５１の支持部５２を固着部材４９の雄ネジ４９ａの外周に装着し、そして固着部材４９の雄ネジ４９ａに支持部材４５の内周部に設けた雌ネジ４５ａを螺合させることにより、取付板５１を固着部材４９と支持部材４５との間に挟持する。

次に、取付板５１の位置決め穴５９にケース５６の外底部に設けた位置決め用の突部５８を合わせて挿入することにより、ケース５６を取付板５１に取り付ける。

次に、ケース５６の内側に位置するコネクタ端子５７と回路基板５３とをはんだ付けにより接続する。

最後に、接続端子５５の一端側を回路基板５３とはんだ付けした後、接続端子５５の他端側を絶縁基板２１の電源電極２２、第１の出力電極２３、第２の出力電極２４、ＧＮＤ電極２５にそれぞれはんだ付けする。

以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における歪検出装置について、次に、その動作を説明する。

まず、押圧部材４０における雄ネジ４２を相手側取付部材（図示せず）に取り付ける。この状態で、押圧部材４０に上方より押圧力が作用すると、この押圧力により前記絶縁基板２１の表面に歪が発生し、絶縁基板２１の上面に設けた第１の圧縮側歪抵抗素子２７および第２の圧縮側歪抵抗素子３２に圧縮応力が作用するとともに、第１の引張側歪抵抗素子３３および第２の引張側歪抵抗素子３７に引張応力が作用する。そして、この第１の圧縮側歪抵抗素子２７、第２の圧縮側歪抵抗素子３２、第１の引張側歪抵抗素子３３、第２の引張側歪抵抗素子３７に歪が発生すると、この第１の圧縮側歪抵抗素子２７、第２の圧縮側歪抵抗素子３２、第１の引張側歪抵抗素子３３、第２の引張側歪抵抗素子３７の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を第１の出力電極２３および第２の出力電極２４からブリッジ回路としての出力を外部のコンピュータ（図示せず）に出力し、これにより、絶縁基板２１に加わる荷重を測定するものである。

ここで、押圧部材４０に、偏芯した荷重が加わる場合を考えて見ると、本発明の一実施の形態における歪検出装置においては、第１の圧縮側歪抵抗素子２７、第２の圧縮側歪抵抗素子３２、第１の歪引張側抵抗素子３３および第２の引張側歪抵抗素子３７を絶縁基板２１の略全周にわたって設けているため、偏芯荷重が絶縁基板２１におけるいずれの方向に加わっても、歪抵抗素子が一方向にのみ配設された場合の出力変動値が約６％であるのに比較して、約３％の出力変動値となって、出力信号の精度が安定するものである。

また、上記本発明の一実施の形態における歪検出装置においては、円板形状の抵抗配置部２１ｂに対して、電極部２１ａを方形状としているため、押圧部材４０において、電極部２１ａ側に偏芯荷重が加わった場合、電極部２１ａが変形の抵抗となって、歪検出装置の出力信号の精度が劣化するが、第１の圧縮側歪抵抗素子２７および第２の圧縮側歪抵抗素子３２における中央部歪抵抗素子２９に対して中間部歪抵抗素子３０、最外部歪抵抗素子２８の抵抗値が順次大きくなるように構成するとともに、第１の引張側歪抵抗素子３３および第２の引張側歪抵抗素子３７における中央部歪抵抗素子３５に対して中間部歪抵抗素子３６、最外部歪抵抗素子３４の抵抗値が順次大きくなるように構成しているため、電流は電極部２１ｂによる変形抵抗の影響を受けづらくなって、中央部歪抵抗素子２９，３５に集中することになり、これにより、歪検出装置の出力感度の精度がさらに向上するため、出力変動値は約２％となるものである。

そしてまた、上記本発明の一実施の形態における歪検出装置においては、第１、第２の圧縮側歪抵抗素子２７，３２における複数の歪抵抗素子２９，３０，２８および第１、第２の引張側歪抵抗素子３３，３７における複数の歪抵抗素子３５，３６，３４の幅が回路パターン２６の引出部側に行くに従い小さくなるように構成しているため、歪抵抗素子を印刷するだけで、第１、第２の圧縮側歪抵抗素子２７，３２における複数の歪抵抗素子２９，３０，２８および第１、第２の引張側歪抵抗素子３３，３７における複数の歪抵抗素子３５，３６，３４の抵抗値を回路パターン２６の引出部側に行くに従い大きくすることができるという効果が得られるものである。

本発明に係る歪検出装置は、押圧部材にどの方向の偏芯荷重が加わっても、出力信号の感度が劣化することはないという効果を有するものであり、特に荷重を付加することによって発生する歪を検出する歪検出装置として有用なものである。

本発明の一実施の形態における歪検出装置の分解斜視図同歪検出装置における側断面図同歪検出装置における保護層を取り外した状態を示す絶縁基板の上面図従来の歪検出装置を示す側断面図同歪検出装置における絶縁基板の下面図

符号の説明

２１絶縁基板
２１ａ電極部
２１ｂ抵抗配置部
２２電源電極
２３第１の出力電極
２４第２の出力電極
２５ＧＮＤ電極
２７第１の圧縮側歪抵抗素子
２８，２９，３０歪抵抗素子
３２第２の圧縮側歪抵抗素子
３３第１の引張側歪抵抗素子
３４，３５，３６歪抵抗素子
３７第２の引張側歪抵抗素子
３８回路パターン引出部
４０押圧部材
４５支持部材

Claims

円板形状の抵抗配置部と電極部とを設けた絶縁基板と、この絶縁基板における抵抗配置部の上面に設けられるとともに複数の歪抵抗素子を同心円状にかつ並列に接続して構成した一対の圧縮側歪抵抗素子と、前記絶縁基板の上面に設けられるとともに前記圧縮側歪抵抗素子の外周側に位置して設けられかつ複数の歪抵抗素子を同心円状に並列に接続した一対の引張側歪抵抗素子と、前記絶縁基板における電極部の上面に設けられるとともに、前記圧縮側歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続されてブリッジ回路を構成する電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と、前記絶縁基板の外周側を支持する支持部材と、前記絶縁基板の内周側を押圧する押圧部材とを備え、前記圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および前記引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子を前記絶縁基板における抵抗配置部の全周にわたって設けるように構成した歪検出装置。
円板形状の抵抗配置部と電極部とを設けた絶縁基板と、この絶縁基板における抵抗配置部の上面に設けられるとともに複数の歪抵抗素子を同心円状にかつ並列に接続して構成した一対の圧縮側歪抵抗素子と、前記絶縁基板における電極部の上面に設けられるとともに圧縮側歪抵抗素子の外周側に位置して設けられかつ複数の歪抵抗素子を同心円状に並列に接続した一対の引張側歪抵抗素子と、前記絶縁基板の上面に設けられるとともに、前記圧縮側歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子と回路パターンにより電気的に接続されてブリッジ回路を構成する電源電極、ＧＮＤ電極および出力電極と、前記絶縁基板の外周側を支持する支持部材と、前記絶縁基板の内周側を押圧する押圧部材とを備え、前記一対の圧縮側歪抵抗素子間および一対の引張側歪抵抗素子間に回路パターン引出部を設けるとともに、前記圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子の抵抗値が回路パターン引出部側に行くに従い大きくなるように構成した歪検出装置。
圧縮側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子および引張側歪抵抗素子における複数の歪抵抗素子の幅が回路パターン引出部側に行くに従い小さくなるように構成した請求項２記載の歪検出装置。