JP3419408B2 - 歪検出装置 - Google Patents
歪検出装置Info
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Description
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。
開平8−87375号公報に開示されたものが知られて
いる。
照しながら説明する。
同歪検出装置の側断面図である。
る絶縁基板で、この絶縁基板1はスティック部材2の上
面に絶縁層3を設けることにより形成されている。4は
4つの歪抵抗素子で、この歪抵抗素子4は前記絶縁基板
1の上面に設けるとともに、この歪抵抗素子4をそれぞ
れ一対の電源電極5、一対の出力電極6および一対のG
ND電極7と電気的に接続することにより、ブリッジ回
路を構成している。8は樹脂製の保護層で、この保護層
8は前記歪抵抗素子4、電源電極5、一対の出力電極
6、一対のGND電極7およびその他の絶縁基板1の上
面を覆うように設けられている。
について、次にその動作を説明する。
が付加されると、このせん断荷重により前記絶縁基板1
に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の上面に設けられた4つの歪抵抗素子4
にも曲げモーメントが発生する。この歪抵抗素子4に曲
げモーメントが生じると歪抵抗素子4の抵抗値が変化す
るため、この抵抗値の変化を一対の出力電極6により外
部のコンピュータ(図示せず)等に出力し、絶縁基板1
に加わる荷重を測定するものである。
来の構成においては、絶縁基板1、一対の電源電極5、
一対の出力電極6、一対のGND電極7の上面に樹脂製
の保護層8のみを設けた構成であるため、この樹脂製の
保護層8はわずかながら水を吸収することになり、そし
て高湿雰囲気中で歪検出装置を長時間使用すると、歪抵
抗素子4に水が到達し、これにより、歪抵抗素子4の抵
抗値が変動するため、歪検出装置の出力が不安定になっ
てしまうという課題を有していた。
で、歪抵抗素子に水が到達するということはなく、常に
安定した出力特性を有する歪検出装置を提供することを
目的とするものである。
に本発明は、以下の構成を有する。
テンレス板の上面にこのステンレス板と電気的に接続さ
れるフレームGND電極を設けるとともに、このフレー
ムGND電極とGND電極とを電気的に接続したもの
で、ステンレス板の上面にこのステンレス板と電気的に
接続されるフレームGND電極を設けるとともに、この
フレームGND電極とGND電極とを電気的に接続して
いるため、静電気がGND電極に印加されても静電気の
電荷はフレームGND電極を通り、ステンレス板を介し
てGNDに流れるため、絶縁層の絶縁破壊を防止するこ
とができるという作用を有するものである。
GND電極とGND電極との間にコンデンサおよび静電
気放電用抵抗を電気的に並列に接続したもので、ステン
レス板の上面にこのステンレス板と電気的に接続される
フレームGND電極を設け、このフレームGND電極と
GND電極との間にコンデンサおよび静電気放電用抵抗
を電気的に並列に接続しているため、静電気がGND電
極に印加されても静電気の電荷はコンデンサに吸収さ
れ、これにより、静電気の電圧が低く抑えられるため、
絶縁層の絶縁破壊を防止することができるとともに、コ
ンデンサに蓄積される電荷を静電気放電用抵抗により放
電することにより、GND電極とフレームGND電極の
電位差を零にし、かつステンレス板とGND電極を別系
統にしているため、ステンレス板の電位が変動してもG
ND電極の電位が変動しなくなり、これにより、一対の
出力電圧からの出力信号が安定するという作用を有する
ものである。
とGND電極との間、一対の出力電極とGND電極との
間にコンデンサをそれぞれ接続したもので、電源電極と
GND電極との間、一対の出力電極とGND電極との間
にコンデンサをそれぞれ接続しているため、各電極に静
電気が印加されても静電気の電荷はそれぞれのコンデン
サに吸収されることになり、これにより、静電気の電圧
を低く抑えることができるため、歪抵抗素子に過大な電
流が流れるということはなくなり、その結果、歪抵抗素
子の抵抗値が安定するという作用を有するものである。
ける歪検出装置について、図面を参照しながら説明す
る。
出装置の上面図、図2は同歪検出装置における歪抵抗素
子を設けた位置の側断面図、図3は同歪検出装置におけ
る各電極を設けた位置の側断面図、図4は同歪検出装置
における絶縁基板のスリット部に導電性接着剤を設けた
状態を示す上面図である。
なる絶縁基板で、この絶縁基板11はアルミニウムを含
有するステンレス板12と、このステンレス板12の上
面に設けられたアルミナからなる保護皮膜13と、この
保護皮膜13の上面に設けたガラスからなる絶縁層13
aとにより構成されている。また前記絶縁基板11の上
面に銀からなる電源電極14、一対の出力電極15、G
ND電極16および4つの歪抵抗素子17を回路パター
ン18により電気的に接続するように設けることにより
ブリッジ回路を構成している。さらに前記絶縁基板11
の上面には少なくとも一対の温度特性調整抵抗19を設
けており、この温度特性調整抵抗19は一端を前記電源
電極14と電気的に接続するとともに、他端を一対の抵
抗値測定電極20を介して前記歪抵抗素子17と電気的
に接続している。21はフレームGND電極で、このフ
レームGND電極21はステンレス板12の上面に設け
られるとともに、このフレームGND電極21とGND
電極16との間に回路パターン18を介してコンデンサ
22および静電気放電用抵抗23を電気的に並列に接続
している。また前記絶縁基板11における回路パターン
18には、この回路パターン18の一部を断線させるよ
うにスリット部24を設けるとともに、このスリット部
24に位置して、回路パターン18と電気的に接続され
る一対の銀からなるスリット電極25を設けており、そ
してこの一対のスリット電極25を電気的に接続するよ
うに導電性接着剤26を設けている。そしてまた前記電
源電極14、一対の出力電極15、GND電極16の上
面にはニッケルからなる第1のめっき層27を設けてお
り、そしてこの第1のめっき層27の上面にはんだから
なる第2のめっき層28を設けている。さらに前記絶縁
基板11の上面に設けた4つの歪抵抗素子17を分離
し、この分離された二対の歪抵抗素子17のそれぞれの
歪抵抗素子17間に位置して絶縁基板11に細幅部11
aを設けている。29はガラスからなる第1の保護層
で、この第1の保護層29は前記絶縁基板11、少なく
とも歪抵抗素子17および一対の温度特性調整抵抗19
の上面を覆うように設けている。30は樹脂製の第2の
保護層で、この第2の保護層30は前記第1の保護層2
9の上面を覆うように設けている。また前記絶縁基板1
1の上面に設けた電源電極14とGND電極16との
間、一対の出力電極15とGND電極16との間にはコ
ンデンサ22をそれぞれ接続している。
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。
ステンレス板12の上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、絶縁基
板11を形成する。
子17および静電気放電用抵抗23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1
30℃で約10分間乾燥する。
ず)を前記絶縁基板11の上面の温度特性調整抵抗19
を設ける位置に印刷した後、この絶縁基板11を約85
0℃で約10分間焼成し、絶縁基板11に4つの歪抵抗
素子17、静電気放電用抵抗23および温度調整用抵抗
19を形成する。
銀のペースト(図示せず)を印刷し、約600℃で約1
0分間焼成し、前記絶縁基板11の上面に電源電極1
4、一対の出力電極15、GND電極16、抵抗値測定
電極20、回路パターン18、フレームGND電極21
およびスリット電極25を形成する。
ウムを含有するステンレス板12の上面は熱によって酸
化されそうになるが、ステンレス板12の上面にアルミ
ナからなる保護皮膜13を形成しており、そしてこのア
ルミナからなる保護皮膜13が熱に対して極めて安定し
たものであるため、絶縁基板11の上面に歪抵抗素子1
7、電源電極14、出力電極15およびGND電極16
を形成する際に、前記絶縁基板11が焼成時の高温にさ
らされてもステンレス板12の内部が酸化されるという
ことはなくなり、その結果として、絶縁基板11の弾性
特性が安定するため、歪検出装置の出力が安定するとい
う作用効果を有するものである。
一対の出力電極15、GND電極16、抵抗値測定電極
20およびスリット電極25を除く絶縁基板11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600℃で約10分間焼成し、絶縁基板11の上面に
第1の保護層29を形成する。
ず)に接続し、電圧を印加するとともに、GND電極1
6を接地した状態において、絶縁基板11の周囲温度を
変化させて一対の出力電極15の温度変化による出力変
化が互いに等しくなるように前記一対の温度特性調整抵
抗19をトリミングする。
11の上面に樹脂からなるペースト(図示せず)を印刷
し、約200℃で30分間焼成することにより、前記絶
縁基板11の上面に第2の保護層30を形成する。
およびGND電極16の上面にニッケルからなる第1の
めっき層27を形成した後、この第1のめっき層27の
上面にはんだからなる第2のめっき層28を形成する。
させるようにスリット部24を設け、かつこのスリット
部24に位置して導電性接着剤26を設けているため、
歪検出装置の組立工程において、スリット部24の近傍
に位置して導電性接着剤26が設けられていない状態
で、電源電極14、一対の出力電極15およびGND電
極16にニッケルからなる第1のめっき層27およびは
んだからなる第2のめっき層28を形成した後、前記ス
リット部24に位置して導電性接着剤26を設けること
ができ、これにより、電源電極14、一対の出力電極1
5およびGND電極16とステンレス板12とを電気的
に接続しない状態において、電源電極14、一対の出力
電極15およびGND電極16に第1のめっき層27お
よび第2のめっき層28を形成することができるため、
ステンレス板12の露出部分にめっきが付着するという
ことがなくなり、その結果として、各電極のみにめっき
を形成することができるため、各電極に付着するめっき
の量が安定するという作用効果を有するものである。
リット部24およびこのスリット部24の近傍に位置し
た回路パターン18の端部の上面に導電性接着剤26を
塗布する。
源電極14とGND電極16とに電気的に接続された双
方の回路パターン18間を接続するようにコンデンサ2
2を実装した後、回路パターン18とコンデンサ22と
をはんだ付けする。
出力電極15とGND電極16とに電気的に接続された
双方の回路パターン18間を接続するようにコンデンサ
22を実装した後、回路パターン18とコンデンサ22
とをはんだ付けする。
ームGND電極21とGND電極16とに電気的に接続
された双方の回路パターン18間を接続するようにコン
デンサ22を実装した後、回路パターン18とコンデン
サ22とをはんだ付けする。
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。
されると、このせん断荷重により前記絶縁基板11の表
面に歪が発生し、絶縁基板11の上面に設けられた4つ
の歪抵抗素子17にも歪が発生する。この歪抵抗素子1
7に歪が発生すると、この歪抵抗素子17の抵抗値が変
化するため、この抵抗値の変化を一対の出力電極15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、絶縁基板11に加わる荷重を測定す
るものである。
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、ガラスからなる第1の保護層29
の上面を覆うように樹脂製の第2の保護層30を設けて
いるため、高湿雰囲気中で歪検出装置を長時間使用する
ことにより、水が第2の保護層30中を浸透したとして
もガラスからなる第1の保護層29を通過することはな
く、その結果、歪抵抗素子17に水が侵入するというこ
とはないため、水による歪抵抗素子17の抵抗値変動も
なく、常に安定した出力特性を有する歪検出装置を提供
することができるという作用効果を有するものである。
め、第2の保護層30の焼成温度は約200℃と低く、
これにより、第2の保護層30を焼成する際には、歪抵
抗素子17および温度特性調整抵抗19の抵抗値はほと
んど変化しないという作用効果を有するものである。
る歪検出装置においては、温度特性調整抵抗19を絶縁
基板11の上面に設けた構成としたが、図5に示すよう
に、絶縁基板11の上面にサーミスタ31を設けても良
いもので、このサーミスタ31の場合は、絶縁基板11
の温度を測定することが可能となるため、温度の変化す
る雰囲気中で歪検出装置を使用した際に歪抵抗素子17
の抵抗値が変化しても、サーミスタ31により歪抵抗素
子17の温度変化を検出できるため、相手側コンピュー
タ(図示せず)により歪抵抗素子17の抵抗値の変化を
補正できることになり、その結果、歪検出装置に付加さ
れる荷重を正確に検出できるという作用効果を有するも
のである。
に加わる応力を分析すると、図6に示すように、絶縁基
板11の形状を長方形状とした場合は、絶縁基板11の
端部に曲げ応力が集中するため、絶縁基板11の弾性係
数が劣化するという課題を有していたが、本発明の一実
施の形態における歪検出装置においては、4つの歪抵抗
素子17を二対の歪抵抗素子17に分離し、この分離さ
れた二対の歪抵抗素子17のそれぞれの歪抵抗素子17
間に位置して絶縁基板11に細幅部11aを設けている
ため、歪検出装置の略中央に荷重が加わった場合には、
絶縁基板11の表面に表われる歪が図7に示すように、
絶縁基板11の端部から細幅部11aに向かって分散す
ることになり、その結果として、絶縁基板11の両端に
歪が集中するということはなくなるため、絶縁基板11
の歪抵抗素子17を設ける位置に余裕度が生じ、組立性
が向上するという作用効果を有するものである。
16に人間が手で触るなどして、このGND電極16に
5kV以上の静電気が印加された場合を考えて見ると、
従来の歪検出装置においては、絶縁基板11における絶
縁層13aが破壊してしまう可能性があるため、静電気
がGND電極に印加されない構造とする必要があった。
しかるに、本発明の一実施の形態における歪検出装置に
おいては、ステンレス板12の上面にこのステンレス板
12と電気的に接続されるフレームGND電極21を設
けるとともに、このフレームGND電極21とGND電
極16とを電気的に接続しているため、静電気がGND
電極16に印加されても静電気の電荷はフレームGND
電極21を通り、ステンレス板12を介してGNDに流
れるため、絶縁層13aの絶縁破壊を防止することがで
きるという作用効果を有するものである。
れるとともに、ステンレス板12の電位が変動する場合
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、ステンレス板12の上面にこのステン
レス板12と電気的に接続されるフレームGND電極2
1を設け、このフレームGND電極21とGND電極1
6との間にコンデンサ22および静電気放電用抵抗23
を電気的に並列に接続しているため、静電気がGND電
極16に印加されても静電気の電荷はコンデンサ22に
吸収され、これにより、静電気の電圧が低く抑えられる
ため、絶縁層13aの絶縁破壊を防止することができる
とともに、コンデンサ22に蓄積される電荷を静電気放
電用抵抗23により放電することにより、GND電極1
6とフレームGND電極21の電位差を零にし、かつス
テンレス板12とGND電極16を別系統にしているた
め、ステンレス板12の電位が変動してもGND電極1
6の電位が変動しなくなり、これにより、一対の出力電
圧15からの出力信号が安定するという作用効果を有す
るものである。
電極14あるいは一対の出力電極15に例えば人間が指
で触るなどして、外部より静電気が侵入する場合を考え
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、電源電極14とGND電極16との間、一対
の出力電極15とGND電極16との間にコンデンサ2
2をそれぞれ接続しているため、電源電極14あるいは
一対の出力電極15に静電気が印加されても静電気の電
荷はそれぞれのコンデンサ22に吸収されることにな
り、これにより、静電気の電圧を低く抑えることができ
るため、歪抵抗素子17に過大な電流が流れるというこ
とはなく、その結果、歪抵抗素子17の抵抗値が安定す
るという作用効果を有するものである。
源電極14、GND電極16、一対の出力電極15を相
手側端子(図示せず)に接続す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、
電源電極14、GND電極16、一対の出力電極15の
上面にニッケルからなる第1のめっき層27を設けると
ともに、この第1のめっき層27の上面にはんだからな
る第2のめっき層28を設けているため、電源電極1
4、GND電極16、一対の出力電極15から銀がはん
だからなる第2のめっき層28に移行するということは
なくなり、その結果、電源電極14、GND電極16、
一対の出力電極15の相手側端子(図示せず)への電気
的な接続の信頼性が向上するという作用効果を有するも
のである。
上面を覆うように第2の保護層を設けているため、高湿
雰囲気中で歪検出装置を長時間使用することにより、水
が第2の保護層中を浸透したとしても第1の保護層を通
過することはなく、その結果、水による歪抵抗素子の抵
抗値変動もなくなるため、常に安定した出力特性を有す
る歪検出装置を提供することができるという効果を有す
るものである。
面図
の側断面図
断面図
導電性接着剤を設けた状態を示す上面図
上面図
形状の場合に絶縁基板に発生する応力状態を示す図
縁基板に細幅部を設けた状態において、絶縁基板に発生
する応力状態を示した図
Claims (3)
- 【請求項1】 基板と、この基板の上面に設けた電源電
極、一対の出力電極およびGND電極に電気的に接続す
るブリッジ回路を構成する4つの歪抵抗素子と、少なく
とも前記歪抵抗素子を覆う複数層の保護層とを備え、基
板はステンレス板と、このステンレス板の上面に設けた
保護皮膜と、この保護皮膜の上面に設けた絶縁層とから
なり、前記基板のステンレス板に電気的に接続するフレ
ームGND電極を設けるとともに、このフレームGND
電極とGND電極とを電気的に接続した歪検出装置。 - 【請求項2】 フレームGND電極とGND電極との間
に、コンデンサおよび静電気放電用抵抗を電気的に並列
に接続してなる請求項1記載の歪検出装置。 - 【請求項3】 電源電極とGND電極との間、一対の出
力電極と前記GND電極との間にコンデンサを各々電気
的に接続してなる請求項1記載の歪検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002320907A JP3419408B2 (ja) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | 歪検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002320907A JP3419408B2 (ja) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | 歪検出装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11105156A Division JP2000292283A (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 歪検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003130716A JP2003130716A (ja) | 2003-05-08 |
JP3419408B2 true JP3419408B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=19197589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002320907A Expired - Lifetime JP3419408B2 (ja) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | 歪検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3419408B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9885624B2 (en) | 2014-03-28 | 2018-02-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Strain sensor, and load detection device using same |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005106634A (ja) | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Takata Corp | シート重量計測装置 |
-
2002
- 2002-11-05 JP JP2002320907A patent/JP3419408B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9885624B2 (en) | 2014-03-28 | 2018-02-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Strain sensor, and load detection device using same |
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JP2003130716A (ja) | 2003-05-08 |
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