JP2016125977A - 歪ゲージ接着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歪検出器の製造不良を低減することのできる歪ゲージの接着方法を提供する。【解決手段】歪ゲージ接着方法は、ベース部３１およびリード線３３を有する歪ゲージ３と起歪体１を接着するものであって、前記ベース部３１の裏面、或いは前記起歪体１の前記歪ゲージ３接着箇所に低粘度の接着剤２を塗布し、前記接着剤２が乾燥または固化する前に前記起歪体１に前記歪ゲージ３を配置して、前記ベース部３１の寸法よりも大きい寸法の固定用テープ４で前記ベース部３１の全面を覆うように貼着して前記起歪体１に仮固定し、前記固定用テープ４上に加圧部材５を積層して前記ベース部３１の全面を加圧して、前記起歪体１に密着固定させる。【選択図】図３

Description

本発明は、起歪体に接着固定される歪ゲージの接着方法に関する。

従来、ベッドなどの構造物や材料に掛かる荷重を測定するために、荷重による構造物や材料に生じる歪を検知する歪ゲージが広く利用されている。

特許文献１，２には、起歪体における歪ゲージを接着する箇所に、歪ゲージよりも広い範囲で熱硬化性接着剤を塗布し、また歪ゲージにも同様に接着剤を塗布して、所定時間放置した後、両者の接着剤を塗布した面同士で当接させた状態で耐熱性接着テープによって仮固定し、塗布した接着剤を加熱硬化させて接着固定する歪検出器の製造方法が開示されている。

特開平１−１６９３０２号公報 特開平１−１６９３０３号公報

歪ゲージを用いて荷重を測定する場合には、起歪体の歪を検知する歪ゲージの検知感度が重要であるところ、従来の歪ゲージの接着方法では、歪ゲージと起歪体との間に気泡が生じて歪ゲージの検知感度が低下する、歪ゲージの一部が剥離することにより出力信号にノイズが混入するなど、不良品が発生するという問題があった。

本発明は、上述した技術背景に鑑み、歪検出器の製造不良を低減することのできる歪ゲージの接着方法の提供を目的とする。

即ち、本発明は下記［１］〜［５］に記載の構成を有する。

［１］ ベース部およびリード線を有する歪ゲージと起歪体を接着する接着方法であって、
前記ベース部の裏面、或いは前記起歪体の前記歪ゲージ接着箇所に低粘度の接着剤を塗布し、
前記接着剤が乾燥または固化する前に前記起歪体に前記歪ゲージを配置して、前記ベース部の寸法よりも大きい寸法の固定用テープで前記ベース部の全面を覆うように貼着して前記起歪体に仮固定し、
前記固定用テープ上に加圧部材を積層して前記ベース部の全面を加圧して、前記起歪体に密着固定させることを特徴とする歪ゲージ接着方法。

［２］ 前記接着剤は、前記ベース部の寸法よりも広い範囲に塗布されることを特徴とする前項１に記載の歪ゲージ接着方法。

［３］ 前記固定用テープは、前記リード線の端部にかからない部位に貼着されることを特徴とする前項１または２に記載の歪ゲージ接着方法。

［４］ 前記加圧部材は、前記ベース部の寸法よりも大きく、且つ前記固定用テープの寸法よりも小さいことを特徴とする前項３に記載の歪ゲージ接着方法。

［５］ 前記加圧部材は、ショアＡ硬度１０度〜３０度であることを特徴とする前項１〜４のいずれかに記載の歪ゲージ接着方法。

上記［１］に記載の発明によれば、ベース部およびリード線を有する歪ゲージと起歪体を接着する接着方法であって、ベース部の裏面、或いは起歪体の歪ゲージ接着箇所に低粘度の接着剤を塗布し、接着剤が乾燥または固化する前に起歪体に歪ゲージを配置して、ベース部の寸法よりも大きい寸法の固定用テープでベース部の全面を覆うように貼着して起歪体に仮固定し、固定用テープ上に加圧部材を積層してベース部の全面を加圧して、起歪体に密着固定させるので、低粘度の接着剤を用いて、接着剤が乾燥または固化する前に起歪体と歪ゲージが仮固定されてベース部の全面が加圧されることによって、接着剤を薄く広げることができるようになり、起歪体と歪ゲージとの間に薄く均一な接着層を形成することができるようになる。

固定用テープがベース部の全面を覆うように貼着されるので、塗布した接着剤がベース部の上面に回り込むなどすることがない。

低粘度の接着剤を加圧して薄く均一な接着層を形成するので、起歪体と歪ゲージとの間に気泡が含まれている場合であっても、接着剤の外側に気泡を押し出して脱気させ易い。

上記［２］に記載の発明によれば、接着剤は、ベース部の寸法よりも広い範囲に塗布されるので、ベース部の周縁部に接着剤が存在するようになるため、歪ゲージと接着剤との間への気泡の混入を防止することができ、ベース部の端部が剥がれ難くなる。

上記［３］に記載の発明によれば、固定用テープは、リード線の端部にかからない部位に貼着されるので、リード線の端部が固定用テープによって押さえつけられるなどされることがないため、歪ゲージのリード線が接着剤に埋没する虞が低減する。

上記［４］に記載の発明によれば、加圧部材は、ベース部の寸法よりも大きく、且つ固定用テープの寸法よりも小さいので、加圧部材がベース部の寸法よりも大きいためベース部の全面を加圧することが出来る。また、加圧部材が固定用テープの寸法よりも小さいため、リード線の端部が加圧部材によって押さえつけられるなどされることがないので、歪ゲージのリード線が接着剤に埋没することを防止することができる。

上記［５］に記載の発明によれば、加圧部材は、ショアＡ硬度１０度〜３０度であるので、歪ゲージ上に積層された加圧部材が、歪ゲージの有する凹凸を吸収して被覆しているため、加圧部材と固定用テープとの間に隙間などが生じることなく、歪ゲージに対して均一に圧力を付与することができる。

本発明の歪ゲージの構成例を示す模式図である。 本発明の歪ゲージ接着方法を説明するための説明図である。 本発明の歪ゲージ接着方法を説明するための説明図である。 本発明の歪ゲージに対する固定用テープ及び加圧部材の寸法について説明するための説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、歪ゲージ３の構成例を示す模式図、図２，３は、歪ゲージ３接着方法を説明するための説明図、図４は、歪ゲージ３に対する固定用テープ４及び加圧部材５の寸法について説明するための説明図である。

以降では、起歪体１と当接する歪ゲージ３の面を裏面或いは下面とし、歪ゲージ３の固定用テープ４が貼着される面を上面とする。

まず、図１を参照して、ベッドなどの構造物である起歪体１に接着される歪ゲージ３の構成の一例について説明する。

歪ゲージ３は、ベース部３１と、ベース部３１上に形成されたパターン部３２と、パターン部３２の端部に接続されたリード線３３と、を有する。

パターン部３２は、歪受感素子３２１と、リード線３３が接続されるゲージタブ３２２と、を有している。

リード線３３は、一端部３３１がゲージタブ３２２に接続され、一端部３３１からベース部３１の長手方向に対して平行に延びて、他端部３３２がベース部３１から離間した位置に設けられる。

図３に示すように、歪ゲージ３は、測定対象物である起歪体１に接着層を介して配置された状態で、歪ゲージ３の上面に固定用テープ４が貼着されて仮固定され、更に固定用テープ４上に加圧部材５が積層されて、接着層を硬化させることによって起歪体１と接着固定される。

歪ゲージ３と起歪体１とを接着する接着剤２としては、例えば、熱硬化性樹脂からなる熱硬化型接着剤２が好適に用いられ、特に、低粘度の熱硬化型透明エポキシ樹脂などがより好適に用いられる。

低粘度の接着剤２を用いて、接着剤２が乾燥または固化する前に起歪体１と歪ゲージ３が仮固定されてベース部３１の全面が加圧されることによって、接着剤２を薄く広げることができるようになり、起歪体１と歪ゲージ３との間に薄く均一な接着層を形成することができるようになる。

尚、低粘度とは、ここでは２５℃において１０００ｍＰａｓ以下の粘度を意味している。

熱硬化型接着剤を用いることにより、入熱により乾燥または固化するまでの時間の短縮を図ることが可能になるため、効率よく作業を行うことができる。

接着剤２は、ベース部３１の裏面、或いは起歪体１の歪ゲージ３接着箇所の何れか、またはその両方に予め塗布され、塗布した接着剤２が乾燥または固化する前に起歪体１に配置された歪ゲージ３を仮固定させる。

接着剤２が半乾きの状態で起歪体１と歪ゲージ３を仮固定させると、接着剤２の粘度が高くなることにより、薄く均一な接着剤２の層を形成することや、起歪体１と歪ゲージ３の間に混入した気泡の脱気が困難となってしまう。

接着剤２は、ベース部３１の寸法よりも広い範囲に塗布されるようにすることが好ましい。

これにより、ベース部３１の周縁部に接着剤２が存在するようになるため、起歪体１と歪ゲージ３の間への気泡の混入を防止することができ、ベース部３１の端部が剥がれ難くなる。

尚、ベース部３１の裏面に接着剤２が塗布されて起歪体１の表面に接着される場合には、予め充分な量の接着剤２を塗布しておき、起歪体１の表面に貼り付けられる際に押し付けられることにより、接着剤２が、ベース部３１の寸法よりも広い範囲に押し広げられて伸びるようにするとよい。

乾燥または固化する前の接着剤２を介して起歪体１の表面に歪ゲージ３が仮固定された状態で、歪ゲージ３のベース部３１の全面を覆うように固定用テープ４が貼着される。

固定用テープ４は、ベース部３１の寸法よりも大きい寸法に設定され、少なくともリード線３３の他端部３３２にかからないように歪ゲージ３の上から貼着される。

固定用テープ４は、リード線３３の端部３３２にかからない部位に貼着されるので、リード線３３の端部３３２が固定用テープ４によって押さえつけられるなどされることがないため、歪ゲージ３のリード線３３が接着剤２に埋没する虞が低減する。

図２（ｂ）のＸ−Ｘ断面図及び図２（ｃ）のＹ−Ｙ断面に示すように、固定用テープ４は、ベース部３１の上面全面を覆うように貼着して、ベース部３１の上面との間に隙間が生じることがないため、ベース部３１の下面に塗布された接着剤２がベース部３１の上面に回り込むなどすることがない。

図４に示すように、固定用テープ４は、ベース部３１の全体を覆うように貼着した状態で、ベース部３１の短手方向端部から固定用テープ４の端部までの長さがＷ_ＳＷ≧１ｍｍに設定され、且つベース部３１の長手方向端部から固定用テープ４の端部までの長さが、Ｗ_ＳＨ≧１ｍｍに設定されることが好ましい。

固定用テープ４は、ポリイミドテープなどの耐熱性を有するテープが好適に用いられ、後述するように、起歪体１及び歪ゲージ３が仮固定されて固定用テープ４で貼着された状態で加熱されることによって、熱硬化型接着剤２が硬化されて起歪体１及び歪ゲージ３が強固に接着される。

加圧部材５としては、シリコン樹脂などの軟性材料が用いられる。

加圧部材５は、例えば、ＪＩＳ Ｋ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて測定されたショアＡ硬度が１０度〜３０度に設定されたものが加圧部材５として用いられることが好ましい。

加圧部材５は、起歪体１及び歪ゲージ３が接着剤２を介して固定用テープ４によって仮固定された状態で、固定用テープ４上に積層されてベース部３１の全面を加圧するために用いられる。

図３（ｂ）のＺ−Ｚ断面図で示すように、加圧部材５が可撓性を有する素材からなるため、リード線３３により僅かに凹凸が生じている部位であっても、ベース部３１の上面の凹凸に応じて加圧部材５の裏面形状が変形するので、図３（ｃ）に示すような硬質の部材が固定用テープ４の上面に載置された場合のように、固定用テープ４の上面と加圧部材５の裏面との間に隙間が生じることがない。

加圧部材５は、ショアＡ硬度１０度〜３０度であるので、歪ゲージ３上に積層された加圧部材５が、歪ゲージ３の有する凹凸を吸収して被覆しているため、加圧部材５と固定用テープ４との間に隙間などが生じることなく、歪ゲージ３に対して均一に圧力を付与することができる。

加圧部材５は、ベース部３１の全面を加圧して、起歪体１に密着固定させる必要があるため、ベース部３１の寸法よりも大きく、固定用テープ４の寸法よりも小さい寸法に設定されて用いられることが好ましい。

これにより、加圧部材５がベース部３１の寸法よりも大きいためベース部３１の全面を加圧することが出来る。また、加圧部材５が固定用テープ４の寸法よりも小さいため、リード線３３の端部が加圧部材５によって押さえつけられるなどされることがないので、歪ゲージ３のリード線３３が接着剤２に埋没することを防止することができる。

以降では、本発明の歪ゲージ３接着方法を用いて得られる歪検出器と、本発明の歪ゲージ３接着方法を用いないで得られた歪検出器と、を比較した。

比較に用いた本発明の歪ゲージ３接着方法による歪検出器は、以下のようにして製造される。

最初に、起歪体１の表面歪ゲージ３接着箇所が、サンドペーパーなどで方向性をもたないように他方向に磨き仕上げられる。

次に、アセトンやエタノールなどの溶剤を用いて、起歪体１の歪ゲージ３接着箇所の脱脂及び洗浄を行った後、起歪体１の表面の歪ゲージ３接着箇所をけがく。

起歪体１の歪ゲージ３接着箇所をけがいた後、起歪体１の歪ゲージ３接着箇所において歪ゲージ３のベース部３１の寸法よりも広い範囲に接着剤２を塗布する。

起歪体１と歪ゲージ３とを接着する接着剤２の一例として、２液混合タイプの熱硬化性透明エポキシ樹脂（ＬＯＣＴＩＴＥ ＳＴＹＣＡＳＴ（登録商標） １２６４）が用いられる。

透明の接着剤２を用いることにより、目視による接着剤の乾燥または固化後の歪ゲージの接着状態の確認が行い易くなる。

その後、塗布した接着剤２が乾く前に歪ゲージ３を起歪体１に配置して、固定用テープ４でベース部３１の全面を覆うように貼着させ、起歪体１と歪ゲージ３とを仮固定させる。

図２に示すように、固定用テープ４は、歪ゲージ３のベース部３１よりも大きい寸法に設定されたものが貼着される。

起歪体１及び歪ゲージ３が固定用テープ４で仮固定された状態で、固定用テープ４上に加圧部材５を積層してベース部３１の全面を加圧して、起歪体１に密着固定させる。

加圧部材５としては、例えば、ＪＩＳ Ｋ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に準じて測定されたショアＡ硬度が１０度〜３０度に設定されたシリコンラバーを用いる。

歪ゲージ３は、加圧部材５を積層した上に更にアルミニウム板などの錘が重ねて加圧されて、起歪体１と歪ゲージ３とをより密着固定させる。

以上のようにして、本願発明の歪ゲージ３接着方法を用いた歪検出器が得られた。

尚、上述した歪検出器の製造方法は一例であり、必ずしもこれに限定されるものではない。

以下に示す表１は、接着工程において、上述した接着方法が施された本願発明品及び上述した以外の接着方法が施された比較例を比較した結果を示している。

比較例１は、固定用テープ４の寸法が歪ゲージ３のベース部３１寸法よりも小さい寸法に設定されたもの、比較例２は、固定用テープ４の寸法が歪ゲージ３のベース部３１寸法よりも小さい寸法に設定され、且つ加圧部材５の硬度がショアＡ硬度３０度よりも高い（硬い）もの、比較例３は、加工材の硬度がショアＡ硬度３０度よりも高い（硬い）もの、比較例４は、接着剤２の塗布量が多いものとしてそれぞれ製造したものである。

比較結果によれば、固定用テープ４の歪ゲージ３のベース部３１寸法よりも小さい寸法に設定された比較例１，２では、歪ゲージ３のベース部３１の一部が剥がれたり、破れたりした不良品が見られた。

これは、固定用テープ４の寸法が、ベース部３１の一部が露出するような寸法に設定されているため、ベース部３１の露出した部分が剥がれや破れに繋がったものと考えられる。

また、固定用テープ４の歪ゲージ３のベース部３１寸法よりも小さい寸法に設定された、或いは加圧部材５の硬度が硬い（ショアＡ硬度＞３０度）比較例１〜３では、起歪体１表面と歪ゲージ３のベース部３１の裏面との間に空気が混入した不良品が生じた。

これは、固定用テープ４によりベース部３１の全面が覆われていない状態、及び加圧部材５によって歪ゲージ３の全面が均一に加圧されていない場合には、接着層を介した起歪体１の表面と歪ゲージ３のベース部３１の裏面が上手く密着しなかったためと考えられる。

接着剤２の塗布量が多い比較例４では、ベース部３１の一部の剥がれ、破れ、或いは起歪体１と歪ゲージ３との間に気泡が生じるといった不良品は認められなかったものの、リード線３３が接着剤２の中に埋没してしまい、接着工程後の工程においてリード線３３が欠損した不良品が発生した。

比較例１〜４の中でも特に、固定用テープ４の歪ゲージ３のベース部３１寸法よりも小さい寸法に設定されたものでは、不良品発生率が著しく高くなることがわかった。

一方、上述した歪ゲージ３接着方法を用いた歪検出器（本願発明品）においては、不良品が発生することはなかった。

上述した加圧部材５は、シリコン樹脂などの軟性材料からなるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、固定用テープ４が貼着されたベース部３１の凹凸形状に合わせて当接面の表面形状が変化するような軟性素材であれば、金属軟性素材であっても良いし、軟質合成樹脂などが用いられるであってもよい。

上述では、起歪体１がベッドなどの構造物としたが、歪ゲージ３を接着させてその荷重を測定することができるものであれば、特に特定されるものではなく、本願発明の歪ゲージ３接着方法を適用することが可能である。

尚、本願発明の接着方法を用いて製造された歪検出器においても、本願発明の接着方法によって得られる効果と同様の効果を奏することは明らかである。

上述した歪ゲージ３接着方法によれば、ベース部３１およびリード線３３を有する歪ゲージ３と起歪体１を接着する接着方法であって、ベース部３１の裏面、或いは起歪体１の歪ゲージ３接着箇所に低粘度の接着剤２を塗布し、接着剤２が乾燥または固化する前に起歪体１に歪ゲージ３を配置して、ベース部３１の寸法よりも大きい寸法の固定用テープ４でベース部３１の全面を覆うように貼着して起歪体１に仮固定し、固定用テープ４上に加圧部材５を積層してベース部３１の全面を加圧して、起歪体１に密着固定させるので、低粘度の接着剤２を用いて、接着剤２が乾燥または固化する前に起歪体１と歪ゲージ３が仮固定されてベース部３１の全面が加圧されることによって、接着剤２を薄く広げることができるようになり、起歪体１と歪ゲージ３との間に薄く均一な接着層を形成することができるようになる。

固定用テープ４がベース部３１の全面を覆うように貼着されるので、塗布した接着剤２がベース部３１の上面に回り込むなどすることがない。

低粘度の接着剤２を加圧して薄く均一な接着層を形成するので、起歪体１と歪ゲージ３の間に気泡が含まれている場合であっても、接着剤２の外側に気泡を押し出して脱気させ易い。

以上説明した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において具体的構成などを適宜変更設計できることは言うまでもない。

本発明は、起歪体に生じる歪を検知する歪ゲージを起歪体に接着固定する方法を提供することにより、歪検出器の製造の効率化に寄与する点で、産業上の利用可能性を有する。

１…起歪体
２…接着剤
３…歪ゲージ
４…固定用テープ
５…加圧部材
３１…ベース部
３２…パターン部
３３…リード線

Claims (5)

1. ベース部およびリード線を有する歪ゲージと起歪体を接着する接着方法であって、
   前記ベース部の裏面、或いは前記起歪体の前記歪ゲージ接着箇所に低粘度の接着剤を塗布し、
   前記接着剤が乾燥または固化する前に前記起歪体に前記歪ゲージを配置して、前記ベース部の寸法よりも大きい寸法の固定用テープで前記ベース部の全面を覆うように貼着して前記起歪体に仮固定し、
   前記固定用テープ上に加圧部材を積層して前記ベース部の全面を加圧して、前記起歪体に密着固定させることを特徴とする歪ゲージ接着方法。
2. 前記接着剤は、前記ベース部の寸法よりも広い範囲に塗布されることを特徴とする請求項１に記載の歪ゲージ接着方法。
3. 前記固定用テープは、前記リード線の端部にかからない部位に貼着されることを特徴とする請求項１または２に記載の歪ゲージ接着方法。
4. 前記加圧部材は、前記ベース部の寸法よりも大きく、且つ前記固定用テープの寸法よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の歪ゲージ接着方法。
5. 前記加圧部材は、ショアＡ硬度１０度〜３０度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の歪ゲージ接着方法。
   

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