JP2012207959A

JP2012207959A - ひずみゲージ

Info

Publication number: JP2012207959A
Application number: JP2011072423A
Authority: JP
Inventors: Michinori Inamori; 道伯稲森
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】特に高感度で抵抗温度係数の大きなひずみゲージ材料を採用した場合においても、温度勾配に起因する熱見かけひずみを低減可能なひずみゲージを提供することである。
【解決手段】主ひずみを受感する素子１１と、副ひずみを受感する素子１２および１３と、で形成されるひずみゲージ１０であって、前記主ひずみを受感する素子１１と一対の前記副ひずみを受感する素子１２および１３とが各々直交する２方向から成り、前記主ひずみを受感する素子１１の左右に一対の前記副ひずみを受感する素子１２および１３を対称に配置し、両側の前記副ひずみを受感する素子１２および１３方向からの熱による見かけひずみを相殺する構成にしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はひずみゲージに関し、特に、例えば射出成形機の型締装置におけるタイバーのひずみを検出するひずみゲージに関する。

従来、例えば射出成形機の型締装置におけるタイバーのひずみを検出するひずみゲージが知られている（例えば特許文献１）。

特許文献１に記載の発明は、タイバー用の着脱型センサを開示するものであり、１枚のゲージベース上に互いに直交する一対のひずみゲージを有し、互いに１８０°方向に対向するように張り付けられたフルブリッジ回路で構成し、単ゲージのブリッジ回路と比較してポアソン比分の出力を増大することを特徴としている。

特開２００４−３０９４００号公報

ところで、元来タイバーに発生するひずみは非常に小さいため、従来、タイバー用ひずみゲージにおいては、その出力向上が望まれていた。

そこで、出力を上げるため、高感度で抵抗温度係数の大きなひずみゲージ材料を採用すると、感度は高いが同時に、抵抗温度係数も大きくなるものであった。タイバーには、射出成形時の熱による温度勾配が生じるものである。

例えば、特許文献１に記載の、１枚のゲージベース上に互いに直交する一対のひずみゲージに高感度で抵抗温度係数の大きなひずみゲージ材料を採用すると、特に温度過渡時の微小部位のわずかな温度勾配が一対のひずみゲージに亘って発生した場合、直行２素子の温度差により熱見かけひずみを生じ、エラーの要因となり測定精度が低下するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、特に高感度で抵抗温度係数の大きなひずみゲージ材料を採用した場合においても、温度勾配に起因する熱見かけひずみを低減可能なひずみゲージを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、主ひずみを受感する素子と、副ひずみを受感する素子と、で形成されるひずみゲージであって、前記主ひずみを受感する素子と一対の前記副ひずみを受感する素子とが各々直交する２方向から成り、前記主ひずみを受感する素子の左右に一対の前記副ひずみを受感する素子を対称に配置し、両側の前記副ひずみを受感する素子方向からの熱による見かけひずみを相殺する構成にしたことを特徴とする。

また本発明は、前記主ひずみを受感する素子と、一対の前記副ひずみを受感する素子と、でハーフブリッジ回路を構成したことを特徴とする。

また本発明は、前記主ひずみを受感する素子と、一対の前記副ひずみを受感する素子と、からなるひずみゲージで、少なくとも２枚からなるフルブリッジ回路を構成したことを特徴とする。

また本発明は、ひずみの測定対象に対して脱着可能であることを特徴とする。

また本発明は、ひずみの測定対象であるタイバーに対して脱着可能であることを特徴とする。

本発明によれば、特に高感度で抵抗温度係数の大きなひずみゲージ材料を採用した場合においても、温度勾配に起因する熱見かけひずみを低減可能なひずみゲージを提供することができる。

本発明によるひずみゲージの一実施の形態のパターンを示す平面図である。図１に示したひずみゲージ１０の回路図の一例を示す図である。図１に示したひずみゲージ１０の回路図の図２とは別の例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明によるひずみゲージの一実施の形態のパターンを示す平面図である。

本実施の形態のひずみゲージ１０は、パターンの材質について特に問わないものではあるが、高感度で抵抗温度係数の大きなひずみゲージ材料を用いた場合、その効果がより顕著なものである。高感度で抵抗温度係数の大きなひずみゲージ材料としては、例えばＦｅ−Ｎｉ系の合金、Ｆｅ−Ｃｒ系の合金等が挙げられる。

ひずみゲージ１０は、例えばポリイミド樹脂材料をシート状にしたフレキシブル基板上に形成されるが、基板材料の種類は特には問わない。ただし、本実施の形態のひずみゲージ１０を例えば射出成形機の型締装置におけるタイバーのひずみを検出するひずみゲージとして用いる場合には、タイバーに対して着脱可能であることが求められるとともにタイバーの外周に密着可能であることが望ましいので、タイバーの外径に応じて撓むことができるようにひずみゲージ１０の基板としては可撓性を有するものを用いるのがよい。

本実施形態のひずみゲージ１０は、基板上に電極１４、１５および１６を形成し、ゲージ抵抗素子（受感素子）である素子１１、１２および１３を有して成る。素子１３の一端は電極１４に接続され、素子１３の他端は素子１２の一端に接続される。素子１２の他端は電極１６に接続されるとともに素子１１の一端に接続される。素子１１の他端は電極１５に接続される。

ひずみゲージ１０を図示しないタイバーに取り付ける場合には、図示しない取り付け具を用いて、タイバーの外周に密着させる。このときのひずみゲージ１０の向きは、図１の上下方向がタイバーの軸方向と一致するようにする。

素子１１は、タイバーの主ひずみを感知する素子であり、素子１２および１３は、タイバーの副ひずみを感知する素子である。すなわち、素子１１は、タイバーの軸方向と一致する向きに配置し、素子１２および１３は、タイバーの軸方向と直交する向きに配置する。また、素子１２と素子１３とは素子１１を挟んで左右に一対で設け、対称な位置に配置している。

図２は、図１に示したひずみゲージ１０の回路図の一例を示す図である。

図２の例は、本実施形態のひずみゲージ１０によってハーフブリッジ回路を構成した例である。

図２において、抵抗Ｒ１およびＲ２は、素子１１、１２および１３とともにホイートストンブリッジを形成するように定めた所定の抵抗値の抵抗器である。

この図２のハーフブリッジ回路においては、既知のホイートストンブリッジの原理により所定電極間に入力電圧２１を印加し、所定電極間から出力を得て例えばアンプ２２によって増幅してひずみの検出結果として利用する。

図３は、図１に示したひずみゲージ１０の回路図の図２とは別の例を示す図である。

図３の例は、本実施形態のひずみゲージ１０のほかに、ひずみゲージ１０と同様の構成のひずみゲージ１０ａをさらに１枚設け、これをひずみゲージ１０と同様にタイバーに取り付け、このひずみゲージ１０とひずみゲージ１０ａとでフルブリッジ回路を構成した例である。

図３において、ひずみゲージ１０ａは、ひずみゲージ１０と同様の構成であり、ひずみゲージ１０とともにホイートストンブリッジを形成するように定めた所定の抵抗値である。

この図３のフルブリッジ回路においては、既知のホイートストンブリッジの原理により所定電極間に入力電圧２１を印加し、所定電極間から出力を得て例えばアンプ２２によって増幅してひずみの検出結果として利用する。

以上説明した本実施の形態によれば、主ひずみを感知する素子１１の両側に副ひずみを感知する素子１２および１３を対称的に配置したことにより、平面的に温度勾配が発生存在する場合でも、ブリッジを校正する隣り合う辺の見かけひずみが等価となり、ブリッジの熱出力を相殺し、温度補償することができる。

例えば図１の左右方向で温度勾配が存在する場合、素子１１、１２および１３の平面位置のそれぞれで温度の違いがあるが、副ひずみを感知する素子１２および１３が主ひずみを感知する素子１１の左右に位置しているので、素子１１、１２および１３の平均温度は、主ひずみを感知する素子１１と同じ温度となり、熱による見かけひずみは、同等の値を示し相殺される。

以上説明した本発明は、この説明に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で数々の変形および組み合わせが出来ることは勿論である。

１０ひずみゲージ
１１、１２、１３受感素子（ゲージ抵抗素子）
１４、１５、１６電極
２１入力電圧
２２アンプ

Claims

主ひずみを受感する素子と、
副ひずみを受感する素子と、
で形成されるひずみゲージであって、
前記主ひずみを受感する素子と一対の前記副ひずみを受感する素子とが各々直交する２方向から成り、
前記主ひずみを受感する素子の左右に一対の前記副ひずみを受感する素子を対称に配置し、
両側の前記副ひずみを受感する素子方向からの熱による見かけひずみを相殺する構成にしたことを特徴とするひずみゲージ。
前記主ひずみを受感する素子と、
一対の前記副ひずみを受感する素子と、
でハーフブリッジ回路を構成したことを特徴とする請求項１に記載のひずみゲージ。
前記主ひずみを受感する素子と、
一対の前記副ひずみを受感する素子と、
からなるひずみゲージで、少なくとも２枚からなるフルブリッジ回路を構成したことを特徴とする請求項１に記載のひずみゲージ。
ひずみの測定対象に対して脱着可能であることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のひずみゲージ。
ひずみの測定対象であるタイバーに対して脱着可能であることを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載のひずみゲージ。