JP4574324B2 - Strain generating body, physical quantity / electric quantity converter, and method of manufacturing strain generating body - Google Patents

Strain generating body, physical quantity / electric quantity converter, and method of manufacturing strain generating body Download PDF

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本発明は、加速度、圧力、荷重、変位等の物理量を受けてひずみを生じる起歪体、この起歪体を有し、この起歪体の起歪部に添着され上記ひずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージが上記物理量を電気量に変換する加速度変換器、圧力変換器、荷重変換器、変位変換器等の物理量/電気量変換器および起歪体の製造方法に関する。  The present invention includes a strain generating body that generates strain upon receiving physical quantities such as acceleration, pressure, load, displacement, and the like, the strain generating body, and a resistance change corresponding to the strain that is attached to the strain generating section of the strain generating body. The present invention relates to a physical quantity / electric quantity converter such as an acceleration converter, a pressure converter, a load converter, a displacement converter, etc. for converting the physical quantity into an electric quantity and a method for producing a strain generating body.

物理量/電気量変換器の1つである加速度変換器は、自動車の衝突試験や操縦安定性試験を行ったり、構造物の衝撃強度を測定したり、あるいは構造物に生じた振動における加速度波形の解析を行うとき等、広範囲に亘って使用されている。このようにして使用されている従来の加速度変換器には、以下に示すような構造を有するものがある。
即ち、加速度変換器を構成する起歪体は、例えば、十文字ビーム状の両端固定型のものであり、その周縁部が被測定物と一体的に運動する従動部に固着され、中央部には重錘部が取り付けられ、この重錘部が被測定物の加速度運動によって起歪体における周縁部に対する中央部の位置を相対的に変位させる。起歪体の周縁部と中央部との間は、ビーム状に形成され、このビーム状とされた部分のうち、周縁部寄りの2つの起歪部および中央部寄りの2つの起歪部には4つのひずみゲージがそれぞれ接着その他の手段により添着されており、これらの各起歪部の各ひずみゲージが添着された部分に対応する裏面側部分は、断面半円状の凹状凹溝が、起歪体の軸を中心としてリング状に2条旋削されている。即ち、これら凹状凹溝が形成されることにより起歪部が薄肉とされる。
An acceleration converter, which is one of the physical quantity / electric quantity converters, performs crash tests and steering stability tests on automobiles, measures the impact strength of structures, and measures acceleration waveforms in vibrations generated in structures. It is used over a wide range, such as when performing analysis. Some conventional acceleration transducers used in this way have the following structure.
That is, the strain-generating body constituting the acceleration transducer is, for example, a cross-beam-fixed end-fixed type, and its peripheral portion is fixed to a driven portion that moves integrally with the object to be measured, and in the central portion. A weight portion is attached, and the weight portion relatively displaces the position of the central portion with respect to the peripheral portion of the strain body by the acceleration motion of the object to be measured. Between the peripheral part and the central part of the strain generating body, it is formed in a beam shape, and among the parts made into the beam shape, two strain generating parts near the peripheral part and two strain generating parts near the central part are formed. The four strain gauges are attached by bonding or other means, and the back side portion corresponding to the portion to which each strain gauge of each strain generating portion is attached has a concave groove having a semicircular cross section. Two strips are turned in a ring shape around the axis of the strain body. That is, the strained portion is thinned by forming these concave grooves.

被測定物が振動したり、衝撃を受けたり等することにより起歪体が被測定物から加速度を受けると、起歪体の中央部が変位しビーム状部分にひずみが生じる。例えば、起歪体の中央部が下側に撓むと、周縁部寄りの2つの起歪部は引張ひずみを生じ、そこに添着されたひずみゲージのひずみ出力は正の値となり、中央部寄りの2つの起歪部は圧縮ひずみを生じ、そこに添着されたひずみゲージのひずみ出力は負の値となる(例えば、特許文献1参照。)。  When the strain generating body receives acceleration from the measurement target due to vibration or shock of the measured object, the central portion of the strain generating body is displaced and distortion occurs in the beam-shaped portion. For example, when the central part of the strain generating body bends downward, the two strain generating parts near the peripheral part generate tensile strain, and the strain output of the strain gauge attached thereto becomes a positive value, The two strain generating portions generate compressive strain, and the strain output of the strain gauge attached thereto has a negative value (see, for example, Patent Document 1).

特開昭60−256066号公報(第4頁左下欄第16行目〜第5頁左下欄第8行目、第2図)JP-A-60-256066 (page 4, lower left column, line 16 to page 5, lower left column, line 8, line 2)

上記した特許文献1に記載の加速度変換器は、図16に模式的に示すように、被測定物の振動、衝撃等により上下方向の加速度が従動部1に加わったとき、重錘部2は、図16に、実線の矢印で示すように、振動する。これに伴って、ビーム状部分3には、重錘部2の上下動に基づく圧縮ひずみまたは引張ひずみが生じる。しかしながら、被測定物の振動には、上下方向のみならず、斜め方向の加速度が含まれる場合もあり、このような場合には、図16の円弧状の破線の矢印で示すように、重錘部2の左右動(揺動)に基づく圧縮ひずみまたは引張ひずみが生じる。したがって、ひずみゲージは、検出すべき上下方向の加速度に対応したひずみに基づく値だけでなく、ビーム状部分3の複雑な変形に対応したひずみに基づく値を出力してしまう。この現象を「干渉」と称する。尚、図16は、重錘部2の実際の挙動を忠実に表現したものではなく、具体的なイメージを抱かせるために誇張的に表現したものである。  As shown schematically in FIG. 16, the acceleration converter described in Patent Document 1 described above is such that when the acceleration in the vertical direction is applied to the driven unit 1 due to vibration, impact, etc. of the measured object, FIG. 16 vibrates as indicated by the solid line arrow. Accordingly, compressive strain or tensile strain based on the vertical movement of the weight portion 2 is generated in the beam-shaped portion 3. However, the vibration of the object to be measured may include not only the vertical direction but also the acceleration in the oblique direction. In such a case, as shown by the arc-shaped broken line arrow in FIG. A compressive strain or a tensile strain based on the left-right movement (swing) of the portion 2 occurs. Therefore, the strain gauge outputs not only a value based on the strain corresponding to the vertical acceleration to be detected but also a value based on the strain corresponding to the complex deformation of the beam-like portion 3. This phenomenon is called “interference”. Note that FIG. 16 does not faithfully represent the actual behavior of the weight portion 2, but exaggeratedly expresses it to give a specific image.

そこで、従来の加速度変換器の中には、ひずみゲージをビーム状部分3の表面および裏面の両方に添着し、且つ、これらのひずみゲージをブリッジに組み、各ひずみゲージから得られた抵抗値変化を電気的に処理することにより、上記干渉の影響を除去しているものもある。しかしながら、重錘部2の動きは、単純ではないし、この重錘部2の動きに応じたビーム状部分3の変形も単純なものではないため、各ひずみゲージから得られた抵抗値変化を電気的に処理しても、上記干渉の影響を完全には除去できない場合があり、得られたデータの信頼性が高いとはいえないという問題があった。また、 図16の加速度変換器のような形態のものに限らず、重錘部2がビーム状部分3の片面側、例えば、下側にのみ設けられた形態のものも同様の問題がある。
また、上記した特許文献1に記載の加速度変換器では、振動モードが安定せず、良好な周波数特性を得ることは困難であった。
Therefore, in some conventional acceleration transducers, strain gauges are attached to both the front and back surfaces of the beam-like portion 3, and these strain gauges are assembled into a bridge, and the resistance value obtained from each strain gauge is changed. In some cases, the influence of the interference is removed by electrically processing the. However, the movement of the weight portion 2 is not simple, and the deformation of the beam-like portion 3 according to the movement of the weight portion 2 is not simple. However, there is a case where the influence of the interference cannot be completely removed even if the processing is performed, and the reliability of the obtained data cannot be said to be high. Further, not limited to the good Una form of the acceleration transducer of FIG. 16, the weight portion 2 is one side of the beam-shaped part 3, for example, there are also similar problems in the form provided only on the lower side.
Further, in the acceleration converter described in Patent Document 1, the vibration mode is not stable, and it is difficult to obtain good frequency characteristics.

また、最近では、被測定物の小型化や構造の微細化・複雑化の傾向など様々な要因から、加速度変換器のより一層の小型化が望まれている。ところが、上記した特許文献1に記載の加速度変換器では、ゲージベースに抵抗体素子を接着してなるひずみゲージを起歪部に接着しているが、その工程は、ひずみゲージ接着面を研磨する工程、上記ひずみゲージ接着面を脱脂および洗浄する工程、ひずみゲージの裏面または上記ひずみゲージ接着面の一方または両方に接着剤を塗布する工程、接着剤が硬化するまでひずみゲージを上記ひずみゲージ接着面に押し付ける工程等からなり、それぞれの工程を作業者が手作業で行わなければならない。したがって、加速度変換器の小型化に伴ってひずみゲージ接着面が狭小化すると共にひずみゲージが小型化すればするほど、1つ1つの工程を処理するのに慎重を期す必要があり、その結果、加速度変換器の多くの組立時間がかかってしまうという問題があった。
また、上記した特許文献1に記載の加速度変換器は、機械で加工した機械加工部品を組み立てているので、加速度変換器を小型化するには限界があった。特に、ビーム状部分の裏面側部分に断面半円状の凹状溝を形成することにより起歪部を薄肉としているが、加速度変換器を小型化するためには、起歪部をより薄肉化する必要があるが、機械加工での薄肉化には限界がある。また、たとえ各部品を小型化できたとしても、各部品の形状が微細化しているため、組み立て時に大きな初期ひずみが発生し、さらには破損してしまう恐れがあり、歩留まりが良くないという問題がある。
In recent years, there has been a demand for further downsizing of the acceleration converter due to various factors such as downsizing of the object to be measured and the tendency of structure miniaturization / complication. However, in the acceleration converter described in Patent Document 1 described above, a strain gauge formed by bonding a resistor element to a gauge base is bonded to a strain generating portion. In this process, the strain gauge bonding surface is polished. A process, a step of degreasing and cleaning the strain gauge bonding surface, a step of applying an adhesive to one or both of the back surface of the strain gauge and the strain gauge bonding surface, and the strain gauge bonding surface until the adhesive is cured. The process must be performed manually by the operator. Therefore, the more strain gauges become smaller and the strain gauges become smaller as the acceleration transducers become smaller, the more care must be taken to process each process. There was a problem that it took much time to assemble the acceleration transducer.
Moreover, since the acceleration converter described in Patent Document 1 is assembled with machined parts machined by a machine, there is a limit to downsizing the acceleration converter. In particular, the strain-generating portion is made thin by forming a concave groove having a semicircular cross section in the back side portion of the beam-like portion, but in order to reduce the size of the acceleration converter, the strain-generating portion is made thinner. Although it is necessary, there is a limit to thinning by machining. Even if each part can be miniaturized, the shape of each part is miniaturized, so there is a risk that a large initial strain may occur during assembly and further damage may occur, resulting in poor yield. is there.

以上説明した問題点は、圧力を電気量に変換する圧力変換器、荷重を電気量に変換する荷重変換器、変位を電気量に変換する変位変換器等の他の物理量/電気量変換器においてもほぼ当てはまる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、測定すべき物理量の方向以外の方向への変位を抑制することができて干渉を極めて少なくすることができ、製造時の歩留まりが良く、製造時間を短縮することができて安価に大量生産することができ、耐久性も良く、良好な周波数特性が得られ、応答性が良く、小型化を実現することができる起歪体、物理量/電気量変換器、起歪体の製造方法および物理量/電気量変換器の製造方法を提供することを目的としている。
本発明の請求項1の目的は、特に、測定すべき物理量の方向以外の方向への変位を抑制することができて干渉性を極めて少なくすることができ、応答周波数範囲が広く且つ広範囲で良好な周波数特性が得られ、小型化と高出力化を実現することができ、さらには、製造時の歩留まりが良く、製造時間を短縮することができて安価に大量生産することができ、耐久性も良く、応答性が良く、ローコスト化を実現することができる物理量/電気量変換器を提供することにある。
The problems described above are in other physical quantity / electric quantity converters such as a pressure converter that converts pressure into an electric quantity, a load converter that converts a load into an electric quantity, and a displacement converter that converts displacement into an electric quantity. Is almost true.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, can suppress displacement in a direction other than the direction of the physical quantity to be measured, can extremely reduce interference, and has a good yield during manufacturing. A strain generating body that can shorten the manufacturing time, can be mass-produced at low cost, has good durability, has good frequency characteristics, has good responsiveness, and can be downsized. It is an object of the present invention to provide an electric quantity converter, a method for producing a strain generating body, and a method for producing a physical quantity / electric quantity converter.
The object of claim 1 of the present invention is particularly good in that the displacement in the direction other than the direction of the physical quantity to be measured can be suppressed, the coherence can be extremely reduced, the response frequency range is wide and wide. Frequency characteristics can be obtained, miniaturization and high output can be achieved, and furthermore, the yield during manufacturing is good, the manufacturing time can be shortened, mass production can be performed at low cost, and durability Another object of the present invention is to provide a physical quantity / electric quantity converter that is good, has good responsiveness, and can realize low cost.

発明の請求項の目的は、特に、安定した減衰特性が得られると共に、応答性の良い物理量/電気量変換器を提供することにある。 The purpose of the second aspect of the present invention, in particular, with stable damping characteristics can be obtained is to provide a good responsive physical quantity / electric quantity converters.

本発明の請求項3の目的は、特に、測定すべき物理量の方向以外の方向への変位を極めて少なくすることができて干渉性を極めて少なくすることができ、製造時の歩留まりが良く、製造時間を短縮することができて安価に大量生産することができ、耐久性も良く、良好な周波数特性が得られ、応答性が良く、小型化を実現することができる起歪体の製造方法を提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、特に、種々の加工方法を適用して、上述した特徴のある起歪体の製造方法を提供することにある。
本発明の請求項5の目的は、特に、ローコストで量産化が可能となる起歪体の製造方法を提供することにある。
本発明の請求項6の目的は、特に、種々の除去方法を用いて、上述した特徴のある起歪体の製造方法を提供することにある。
The object of claim 3 of the present invention is that, in particular, the displacement in a direction other than the direction of the physical quantity to be measured can be extremely reduced, the coherence can be extremely reduced, the production yield is good, and the production A method for producing a strain generating body capable of reducing time and mass production at low cost, having good durability, obtaining good frequency characteristics, good responsiveness, and realizing downsizing. It is to provide.
An object of claim 4 of the present invention is to provide a manufacturing method of a strain generating body having the above-mentioned characteristics by applying various processing methods.
The object of the fifth aspect of the present invention is to provide a method for producing a strain generating body that can be mass-produced at low cost.
An object of claim 6 of the present invention is to provide a method for producing a strain generating body having the above-described characteristics, in particular, using various removal methods .

請求項1に記載した本発明に係る起歪体は、上述した目的を達成するために、
金属の薄板からなり、物理量を受けてひずみを生じる起歪部を有する一対の起歪板と、
金属の薄板からなり、一体化されることにより前記起歪板に支持される重錘部を構成する複数枚の重錘板と、
金属の薄板からなり、前記一対の起歪板と前記重錘板との間にそれぞれ介挿されるスペーサ板とからなり、
これらの2枚の前記起歪板と、2枚の前記スペーサ板と、複数枚の前記重錘板とを積層した状態で一体化し、前記起歪体に印加される加速度を検出し得るように構成した起歪体と、
前記起歪体の前記起歪部に添着された複数のひずみゲージと、
前記起歪体の前記起歪部近傍に形成され、前記複数のひずみゲージをホイートストンブリッジ回路を構成するためにそれぞれ接続すると共に、前記ホイートストンブリッジ回路にブリッジ電圧を供給するための電源電極と前記ホイートストンブリッジ回路から出力電圧を取り出すための出力電極とを有するブリッジパターンと、
前記ブリッジパターンを構成する前記電源電極および前記出力電極と接続された複数の電極と、前記複数の電極とケーブルを構成する複数の金属線とを接続するためのパターンとがそれぞれ形成された基板と、
開口近傍の内周に雌ねじが形成された一端開口型のケーシングと、
前記ケーシングの内周に嵌合されると共に、内底面に形成された凹溝に第1のOリングが嵌入されたベースと、
下面に形成された凹溝に第2のOリングが嵌入された中蓋と、
前記ケーシングの前記雌ねじに螺合するリングナットと、
ケーシング蓋とを有し、
前記ベース内に、前記複数のひずみゲージおよび前記ブリッジパターンが形成され、且つ、前記ブリッジパターンに前記基板が接続された前記起歪体を収容し、前記起歪体および前記基板上に前記中蓋を載置し、前記リングナットを前記ケーシングの前記雌ねじに螺合させることにより、前記起歪体を前記ケーシング内に固定し、前記ケーシング蓋を固着することにより前記起歪体を外部と遮断状態に封止したことを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the strain body according to the present invention described in claim 1
A pair of strain-generating plates made of a thin metal plate and having a strain-generating portion that receives a physical quantity and generates strain;
A plurality of weight plates made of a thin metal plate and constituting a weight portion supported by the strain plate by being integrated,
It consists of a thin plate of metal, and consists of a spacer plate inserted between the pair of strain-generating plates and the weight plate,
The two strain generating plates, the two spacer plates, and the plurality of weight plates are integrated in a stacked state so that the acceleration applied to the strain generating body can be detected. configuration was the cause Ibitsutai,
A plurality of strain gauges attached to the strain-generating portion of the strain-generating body;
A power supply electrode formed in the vicinity of the strain-generating portion of the strain-generating body, connected to each of the plurality of strain gauges to constitute a Wheatstone bridge circuit, and for supplying a bridge voltage to the Wheatstone bridge circuit, and the Wheatstone A bridge pattern having an output electrode for extracting an output voltage from the bridge circuit;
A substrate on which a plurality of electrodes connected to the power supply electrode and the output electrode constituting the bridge pattern and a pattern for connecting the plurality of electrodes and a plurality of metal wires constituting a cable are formed, respectively. ,
A one-end opening type casing in which a female screw is formed on the inner periphery in the vicinity of the opening;
A base fitted into the inner periphery of the casing and having a first O-ring fitted in a groove formed in the inner bottom surface;
An inner lid in which a second O-ring is fitted in a concave groove formed on the lower surface;
A ring nut screwed into the female screw of the casing;
A casing lid,
The plurality of strain gauges and the bridge pattern are formed in the base, and the strain body in which the substrate is connected to the bridge pattern is accommodated, and the inner lid is formed on the strain body and the substrate. The strain nut is fixed in the casing by screwing the ring nut into the female screw of the casing, and the strain body is cut off from the outside by fixing the casing lid. It is characterized by sealing .

請求項2に記載した本発明に係る物理量/電気量変換器は、請求項3の物理量/電気量変換器であって、
前記起歪体は、周縁の固定部との間に空隙を介して中央部に前記重錘部が形成され、前記起歪体の空隙には、粘性流体が充填されていることを特徴としている。
請求項3に記載した本発明に係る起歪体の製造方法は、上述した目的を達成するために、
金属の薄板をもって、外周側に円環部が配設され中心部に小円盤部が配設され、該円環部と該小円盤部との間に該小円盤部の直径より狭い4つのビーム部が十文字状に配設され、前記各ビーム部の内方端と外方端に物理量を受けてひずみを生じる起歪部が一体にそれぞれ形成されてなる起歪板と、
金属の薄板をもって、一体化されることにより前記起歪板に支持される重錘部を構成することになる大円盤部が中心部に配設され、該大円盤部の外周側に円環部が配設され、該円環部と該大円盤部との間であって、前記起歪板の十文字状の前記ビーム部とは重ならない角度位置に幅狭の連接部が配設されてそれぞれ一体に形成された複数の重錘板と、
金属の薄板をもって、前記起歪板と前記重錘部との間隔を保持するための間隔保持部としての小円盤部が中心側に配設され、外周側に円環部が配設され、該円環部と該小円盤部との間であって、前記起歪板の十文字状の前記ビーム部とは重ならない角度位置に幅狭の連接部が配設されてそれぞれ一体に形成されたスペーサ板とをそれぞれ製作する加工工程と、
前記起歪板を前記複数の前記重錘板の両端側に前記スペーサ板を介してそれぞれ配置してこれらを一体化する接合工程と、
前記重錘板の前記大円盤部と前記円環部との連接部および前記スペーサ板の前記小円盤部と前記円環部との連接部のうち、前記円環部に近い部分を、それぞれ除去する連接部除去工程
を有することを特徴としている。
The physical quantity / electric quantity converter according to the present invention described in claim 2 is the physical quantity / electric quantity converter according to claim 3,
The strain body is characterized in that the weight portion is formed in the center portion with a gap between the fixed portion on the periphery and the space of the strain body is filled with a viscous fluid. .
In order to achieve the above-described object, the manufacturing method of the strain body according to the present invention described in claim 3
With a thin metal plate, an annular part is arranged on the outer peripheral side, a small disk part is arranged in the center part, and four beams narrower than the diameter of the small disk part between the annular part and the small disk part A strain plate in which the portions are arranged in a cross shape, and a strain generating portion that receives a physical quantity at the inner end and the outer end of each beam portion and generates strain is integrally formed;
A large disk part that constitutes a weight part supported by the strain-generating plate by being integrated with a thin metal plate is disposed in the center, and an annular part on the outer peripheral side of the large disk part A narrow connecting portion is disposed at an angular position between the annular portion and the large disc portion so as not to overlap the cross-shaped beam portion of the strain plate. A plurality of integrally formed weight plates;
With a thin metal plate, a small disk portion as a space holding portion for holding the space between the strain generating plate and the weight portion is disposed on the center side, and an annular portion is disposed on the outer peripheral side, Spacers formed between the annular portion and the small disc portion, each having a narrow connecting portion at an angular position that does not overlap with the cross-shaped beam portion of the strain plate, and are integrally formed. Processing steps to produce each plate,
A joining step in which the strain plates are respectively arranged on both end sides of the plurality of weight plates via the spacer plates and integrated with each other;
Of the connecting portion between the large disc portion and the annular portion of the weight plate and the connecting portion between the small disc portion and the annular portion of the spacer plate, portions close to the annular portion are respectively removed. And a connecting portion removing step .

請求項に記載した本発明に係る起歪体の製造方法は、請求項に記載の方法であって、前記加工工程は、エッチング加工、レーザ加工、機械加工のいずれかにより製作することを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係る起歪体の製造方法は、請求項に記載の方法であって、前記接合工程は、拡散接合、蝋付け、電子ビーム溶接、レーザ溶接のいずれかを用いることを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係る起歪体の製造方法は、請求項に記載の方法であって、前記連接部除去工程は、ワイヤー放電加工、レーザ加工および機械加工のいずれかを用いることを特徴としている。
Method for producing a flexure element according to the present invention described in claim 4 is the method of claim 3, wherein the processing step, etching, laser processing, that produced by either machining It is a feature.
The method for producing a strain body according to the present invention described in claim 5 is the method according to claim 3 , wherein the joining step is any one of diffusion joining, brazing, electron beam welding, and laser welding. It is characterized by use.
Method for producing a flexure element according to the present invention described in claim 6 is the method of claim 3, wherein the connecting portion removal step, either a wire electric discharge machining, Les chromatography The processing and machining It is characterized by using.

本発明によれば、測定すべき物理量の方向以外の方向への変位を抑制することができて干渉を極めて少なくすることができ、製造時の歩留まりが良く、製造時間を短縮することができて安価に大量生産することができ、耐久性も良く、良好な周波数特性が得られ、応答性が良く、小型化を実現することができる起歪体、物理量/電気量変換器、起歪体の製造方法および物理量/電気量変換器の製造方法を提供することができる。
すなわち、本発明の請求項1の起歪体によれば、金属の薄板からなり、物理量を受けてひずみを生じる起歪部を有する一対の起歪板と、
金属の薄板からなり、一体化されることにより前記起歪板に支持される重錘部を構成する複数枚の重錘板と、
金属の薄板からなり、前記一対の起歪板と前記重錘板との間にそれぞれ介挿されるスペーサ板とからなり、
これらの2枚の前記起歪板と、2枚の前記スペーサ板と、複数枚の前記重錘板とを積層した状態で一体化し、前記起歪体に印加される加速度を検出し得るように構成した起歪体と、
前記起歪体の前記起歪部に添着された複数のひずみゲージと、
前記起歪体の前記起歪部近傍に形成され、前記複数のひずみゲージをホイートストンブリッジ回路を構成するためにそれぞれ接続すると共に、前記ホイートストンブリッジ回路にブリッジ電圧を供給するための電源電極と前記ホイートストンブリッジ回路から出力電圧を取り出すための出力電極とを有するブリッジパターンと、
前記ブリッジパターンを構成する前記電源電極および前記出力電極と接続された複数の電極と、前記複数の電極とケーブルを構成する複数の金属線とを接続するためのパターンとがそれぞれ形成された基板と、
開口近傍の内周に雌ねじが形成された一端開口型のケーシングと、
前記ケーシングの内周に嵌合されると共に、内底面に形成された凹溝に第1のOリングが嵌入されたベースと、
下面に形成された凹溝に第2のOリングが嵌入された中蓋と、
前記ケーシングの前記雌ねじに螺合するリングナットと、
ケーシング蓋とを有し、
前記ベース内に、前記複数のひずみゲージおよび前記ブリッジパターンが形成され、且つ、前記ブリッジパターンに前記基板が接続された前記起歪体を収容し、前記起歪体および前記基板上に前記中蓋を載置し、前記リングナットを前記ケーシングの前記雌ねじに螺合させることにより、前記起歪体を前記ケーシング内に固定し、前記ケーシング蓋を固着することにより前記起歪体を外部と遮断状態に封止したことにより、測定すべき加速度の方向以外の方向への変位を極めて少なくすることができて干渉性を極めて少なくすることができ、応答周波数範囲が広く且つ広範囲で良好な周波数特性が得られ、小型化と高出力化を実現することができると共に、製造時の歩留まりが良く、製造時間を短縮することができて安価に大量生産することができ、耐久性も良く、ローコスト化を実現することができる
According to the present invention, the displacement in a direction other than the direction of the physical quantity to be measured can be suppressed, interference can be extremely reduced, the manufacturing yield can be improved, and the manufacturing time can be shortened. Mass production at low cost, good durability, good frequency characteristics, good responsiveness, miniaturization can be realized, strain-generating body, physical quantity / electric quantity converter, strain-generating body A manufacturing method and a manufacturing method of a physical quantity / electric quantity converter can be provided.
That is, according to the strain generating body of claim 1 of the present invention, a pair of strain generating plates that are made of a thin metal plate and have a strain generating portion that receives a physical quantity and generates strain,
A plurality of weight plates made of a thin metal plate and constituting a weight portion supported by the strain plate by being integrated,
It consists of a thin plate of metal, and consists of a spacer plate inserted between the pair of strain-generating plates and the weight plate,
The two strain generating plates, the two spacer plates, and the plurality of weight plates are integrated in a stacked state so that the acceleration applied to the strain generating body can be detected. configuration was the cause Ibitsutai,
A plurality of strain gauges attached to the strain-generating portion of the strain-generating body;
A power supply electrode formed in the vicinity of the strain-generating portion of the strain-generating body, connected to each of the plurality of strain gauges to constitute a Wheatstone bridge circuit, and for supplying a bridge voltage to the Wheatstone bridge circuit, and the Wheatstone A bridge pattern having an output electrode for extracting an output voltage from the bridge circuit;
A substrate on which a plurality of electrodes connected to the power supply electrode and the output electrode constituting the bridge pattern and a pattern for connecting the plurality of electrodes and a plurality of metal wires constituting a cable are formed, respectively. ,
A one-end opening type casing in which a female screw is formed on the inner periphery in the vicinity of the opening;
A base fitted into the inner periphery of the casing and having a first O-ring fitted in a groove formed in the inner bottom surface;
An inner lid in which a second O-ring is fitted in a concave groove formed on the lower surface;
A ring nut screwed into the female screw of the casing;
A casing lid,
The plurality of strain gauges and the bridge pattern are formed in the base, and the strain body in which the substrate is connected to the bridge pattern is accommodated, and the inner lid is formed on the strain body and the substrate. The strain nut is fixed in the casing by screwing the ring nut into the female screw of the casing, and the strain body is cut off from the outside by fixing the casing lid. in by the sealing, it can be extremely small displacement in the direction other than the direction to be measured acceleration can be extremely reduced coherence, it is wide and extensive and good frequency characteristic response frequency range the resulting, it is possible to realize miniaturization and high output, good yield during manufacture, be mass-produced inexpensively and be able to shorten the production time It can, durability is good, can be realized cost reduction.

本発明の請求項2の物理量/電気量変換器によれば、請求項1の変換器であって、前記起歪体は、周縁の固定部との間に空隙を介して中央部に前記重錘部が形成され、前記起歪体の空隙には、粘性流体が充填されていることにより、安定した減衰特性が得られると共に、応答性の良い物理量/電気量変換器を実現することがある。
本発明の請求項3の起歪体の製造方法によれば、金属の薄板をもって、外周側に円環部が配設され中心部に小円盤部が配設され、該円環部と該小円盤部との間に該小円盤部の直径より狭い4つのビーム部が十文字状に配設され、前記各ビーム部の内方端と外方端に物理量を受けてひずみを生じる起歪部が一体にそれぞれ形成されてなる起歪板と、
金属の薄板をもって、一体化されることにより前記起歪板に支持される重錘部を構成することになる大円盤部が中心部に配設され、該大円盤部の外周側に円環部が配設され該円環部と該大円盤部との間であって、前記起歪板の十文字状の前記ビーム部とは重ならない角度位置に幅狭の連接部が配設されてそれぞれ一体に形成された複数の重錘板と、
金属の薄板をもって、前記起歪板と前記重錘部との間隔を保持するための間隔保持部としての小円盤部が中心側に配設され、外周側に円環部が配設され、該円環部と該小円盤部との間であって、前記起歪板の十文字状の前記ビーム部とは重ならない角度位置に幅狭の連接部が配設されてそれぞれ一体に形成されたスペーサ板とをそれぞれ製作する加工工程と、
前記起歪板を前記複数の前記重錘板の両端側に前記スペーサ板を介してそれぞれ配置してこれらを一体化する接合工程と、
前記重錘板の前記大円盤部と前記円環部との連接部および前記スペーサ板の前記小円盤部と前記円環部との連接部のうち、前記円環部に近い部分を、それぞれ除去する連接部除去工程
を有することにより、測定すべき物理量の方向以外の方向への変位を極めて少なくすることができて干渉性を極めて少なくすることができ、製造時の歩留まりが良く、製造時間を短縮することができて安価に大量生産することができ、耐久性も良く、良好な周波数特性が得られ、応答性が良く、小型化を実現することができる。
According to the physical quantity / electric quantity converter of claim 2 of the present invention, it is the converter of claim 1, wherein the strain generating body is placed in the central portion with a gap between the fixed portion and the peripheral fixed portion. A weight part is formed, and the space of the strain generating body is filled with a viscous fluid, so that a stable attenuation characteristic can be obtained and a responsive physical quantity / electric quantity converter may be realized. .
According to the manufacturing method of the strain body of claim 3 of the present invention, the annular portion is disposed on the outer peripheral side and the small disc portion is disposed in the central portion with a thin metal plate, and the annular portion and the small portion are disposed. Four beam parts narrower than the diameter of the small disk part are arranged between the disk parts in a cross shape, and a strain generating part that generates a strain by receiving physical quantities at the inner and outer ends of each beam part is provided. A strain plate formed integrally with each other;
A large disk part that constitutes a weight part supported by the strain-generating plate by being integrated with a thin metal plate is disposed in the center, and an annular part on the outer peripheral side of the large disk part A narrow connecting portion is disposed at an angular position between the annular portion and the large disc portion so as not to overlap the cross-shaped beam portion of the strain plate. A plurality of weight plates formed on,
With a thin metal plate, a small disk portion as a space holding portion for holding the space between the strain generating plate and the weight portion is disposed on the center side, and an annular portion is disposed on the outer peripheral side, Spacers formed between the annular portion and the small disc portion, each having a narrow connecting portion at an angular position that does not overlap with the cross-shaped beam portion of the strain plate, and are integrally formed. Processing steps to produce each plate,
A joining step in which the strain plates are respectively arranged on both end sides of the plurality of weight plates via the spacer plates and integrated with each other;
Of the connecting portion between the large disc portion and the annular portion of the weight plate and the connecting portion between the small disc portion and the annular portion of the spacer plate, portions close to the annular portion are respectively removed. The joint removal step , the displacement in the direction other than the direction of the physical quantity to be measured can be extremely reduced, the interference can be extremely reduced, the manufacturing yield is good, and the manufacturing time is improved. Can be manufactured at low cost, and can be mass-produced at low cost, with good durability, good frequency characteristics, good response, and downsizing.

本発明の請求項4の起歪体の製造方法によれば、特に、種々の加工方法を適用して、上述した特徴のある起歪体の製造方法を提供することができる。
本発明の請求項5の起歪体の製造方法によれば、特に、ローコストで量産化が可能となる起歪体の製造方法を提供することができる。
本発明の請求項6の起歪体の製造方法によれば、特に、種々の除去方法を用いて、上述した特徴のある起歪体の製造方法を提供することができる。
According to the method for manufacturing a strain-generating body according to claim 4 of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a strain-generating body having the characteristics described above, particularly by applying various processing methods.
According to the method for manufacturing a strain-generating body of claim 5 of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a strain-generating body that can be mass-produced particularly at low cost.
According to the method for manufacturing a strain-generating body of claim 6 of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a strain-generating body having the characteristics described above, particularly using various removal methods .

以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の物理量/電気量変換器を詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る加速度変換器の外観構成を示す拡大断面図、図2は、図1に示す加速度変換器の平面図である。この加速度変換器のケーシング11は、上端開口の直方体状(略角升状)を呈する本体部11aと、断面長矩形筒状を呈する張出部11bとが一体に形成されて構成されている。ケーシング11の四隅には、4つ(2つであってもよい)の取付けねじ孔(取付けねじの挿通孔)11cがそれぞれ穿設されている。この4つ(または2つ)のねじ孔11cに挿通された取付けねじ(図示せず)を、被測定物に形成された4つ(または2つ)の雌ねじ孔に螺合することにより、この加速度変換器を被測定物に取り付けることができる。本体部11aの内周には、上記ケーシング11よりも高さの低い円筒状を呈するベース12が嵌合されている。ベース12の内底面に形成された凹溝12aには、Oリング13が嵌合されている。ベース12の内部には、その底面との間にOリング13を介して全体形状が略円柱状を呈する起歪体14が収容されている。起歪体14の詳細な構造については後述する。
Hereinafter, based on the embodiment concerning the present invention, the physical quantity / quantity-of-electricity converter of the present invention is explained in detail with reference to drawings.
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing the external configuration of the acceleration converter according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the acceleration converter shown in FIG. A casing 11 of this acceleration converter is formed by integrally forming a main body portion 11a that has a rectangular parallelepiped shape (substantially square hook shape) with an upper end opening, and an overhang portion 11b that has a long rectangular cross section. Four (or two) attachment screw holes (attachment screw insertion holes) 11c are formed in the four corners of the casing 11, respectively. The mounting screws (not shown) inserted through the four (or two) screw holes 11c are screwed into the four (or two) female screw holes formed in the object to be measured. An acceleration transducer can be attached to the object to be measured. A base 12 having a cylindrical shape lower than the casing 11 is fitted to the inner periphery of the main body 11a. An O-ring 13 is fitted in the concave groove 12 a formed on the inner bottom surface of the base 12. Inside the base 12 is accommodated a strain generating body 14 whose overall shape is substantially cylindrical via an O-ring 13 between the bottom surface thereof. The detailed structure of the strain body 14 will be described later.

起歪体14の上面には、図3に示すように、8個のひずみゲージSG1〜SG8とブリッジパターンBPとがそれぞれ形成されている。ブリッジパターンBPは、図4に示すホイートストンブリッジ回路を構成するように各ひずみゲージSG1〜SG8をそれぞれ接続するものである。ひずみゲージSG1〜SG8およびブリッジパターンBPは、スパッタや真空蒸着等の物理的蒸着(PVD:Physical Vapor Deposition)により起歪体14の上面に形成されるが、具体的な形成位置については後述する。  As shown in FIG. 3, eight strain gauges SG1 to SG8 and a bridge pattern BP are formed on the upper surface of the strain generating body 14, respectively. The bridge pattern BP connects the strain gauges SG1 to SG8 so as to constitute the Wheatstone bridge circuit shown in FIG. The strain gauges SG1 to SG8 and the bridge pattern BP are formed on the upper surface of the strain generating body 14 by physical vapor deposition (PVD) such as sputtering or vacuum vapor deposition, and specific formation positions will be described later.

図3に示すブリッジパターンBPの5つの電極P11〜P15には、図5に示すフレキシブル基板(またはフレキシブルプリント基板)15の対応する5つの電極P21〜P25が半田付けによりそれぞれ接続される。図3および図4において、電極P11およびP14は、ホイートストンブリッジ回路にブリッジ電圧BVを供給するための+電源電極および−電源電極、電極P15およびP12は、ホイートストンブリッジ回路から出力電圧eoを取り出すための+出力電極および−出力電極、電極P13は、アース電極である。フレキシブル基板15には、5つの銅箔パターンCP1〜CP5がそれぞれ形成されており、各銅箔パターンCP1〜CP5の各一端には電極P21〜P25がそれぞれ形成され、各銅箔パターンCP1、CP2、CP3、CP4およびCP5の各他端には、ランドL11とL12、L21とL22、L31、L41とL42およびL51がそれぞれ形成されている。フレキシブル基板15は、図1に示すように、張出部11bの開口部11ba近傍まで延伸しており、図1では示していないが、ランドL11、L12、L21、L22、L31、L41、L42およびL51には、ケーブル22の先端部から突出する複数本の金属線(芯線)およびシールド線の各一端がそれぞれ接続されている。張出部11bの外周とケーブル22の先端部外周は、ゴムキャップ23で覆われている。  The corresponding five electrodes P21 to P25 of the flexible substrate (or flexible printed circuit board) 15 shown in FIG. 5 are connected to the five electrodes P11 to P15 of the bridge pattern BP shown in FIG. 3 by soldering, respectively. 3 and 4, electrodes P11 and P14 are a + power supply electrode and a − power supply electrode for supplying a bridge voltage BV to the Wheatstone bridge circuit, and electrodes P15 and P12 are for extracting an output voltage eo from the Wheatstone bridge circuit. The + output electrode, the −output electrode, and the electrode P13 are ground electrodes. Five flexible foil patterns CP1 to CP5 are respectively formed on the flexible substrate 15, and electrodes P21 to P25 are respectively formed at one ends of the respective copper foil patterns CP1 to CP5, and the respective copper foil patterns CP1, CP2, Lands L11 and L12, L21 and L22, L31, L41, L42 and L51 are formed at the other ends of CP3, CP4 and CP5, respectively. As shown in FIG. 1, the flexible substrate 15 extends to the vicinity of the opening 11ba of the overhanging portion 11b. Although not shown in FIG. 1, the lands L11, L12, L21, L22, L31, L41, L42 and L51 is connected to each end of a plurality of metal wires (core wires) and shield wires protruding from the tip of the cable 22. The outer periphery of the overhang portion 11 b and the outer periphery of the tip end portion of the cable 22 are covered with a rubber cap 23.

また、図1において、起歪体14の上面には、略リング状を呈する中蓋16が設けられている。中蓋16の下面に形成された凹溝16aには、Oリング17が嵌合されている。また、中蓋16の略中央部には、略円形状を呈する貫通孔16bが形成されており、封止ゴム18が嵌合されている。貫通孔16bは、起歪体14に形成された空隙APに充填されてダンパーとして機能するシリコンオイルなどの液体またはアルゴンや窒素等の不活性ガス(共に図示略)などの気体を注入するためのものである。  In FIG. 1, an inner lid 16 having a substantially ring shape is provided on the upper surface of the strain body 14. An O-ring 17 is fitted in the concave groove 16 a formed on the lower surface of the inner lid 16. In addition, a substantially circular through hole 16b is formed in a substantially central portion of the inner lid 16, and a sealing rubber 18 is fitted therein. The through hole 16b is for injecting a liquid such as silicon oil or an inert gas such as argon or nitrogen (both not shown) that fills the gap AP formed in the strain body 14 and functions as a damper. Is.

ケーシング11の開口端近傍の内周には、雌ねじが形成されており、リングナット19が螺合されている。リングナット19には、軸方向に円形貫通孔19aおよび19bが穿設されており、円形貫通孔19aまたは19bに円柱状を呈した2本の締付治具ピン(図示略)を嵌合させて、回動させることによりリングナット19がさらに強固に締め付けられる。封止ゴム18の上面には、略円盤状を呈する押さえ板20が載置されており、円形状を呈するケーシング蓋21が接着剤によりケーシング11の上端に強固に固着されることにより、押さえ板20が封止ゴム18を押圧して起歪体14の周囲の機密性が保たれる。図2に示すように、ケーシング蓋21の四隅には、4つの円形貫通孔21aが穿設されている。  A female thread is formed on the inner periphery of the casing 11 in the vicinity of the opening end, and a ring nut 19 is screwed together. The ring nut 19 is provided with circular through holes 19a and 19b in the axial direction, and two cylindrical fastening jig pins (not shown) are fitted in the circular through holes 19a or 19b. Thus, the ring nut 19 is tightened more firmly by turning. A pressing plate 20 having a substantially disc shape is placed on the upper surface of the sealing rubber 18, and a pressing plate is formed by firmly fixing a circular casing lid 21 to the upper end of the casing 11 with an adhesive. 20 presses the sealing rubber 18 and the confidentiality around the strain generating body 14 is maintained. As shown in FIG. 2, four circular through holes 21 a are formed at the four corners of the casing lid 21.

次に、起歪体14の詳細な構造について説明する。図6は、起歪体14の拡大平面図、図7は、起歪体14の拡大断面図、図8は、起歪体14を接合したものを、仮に分解した状態の分解斜視図である。起歪体14は、接合前は、図8に示すように、ステンレス等の金属をもって、十文字ビーム状に形成された2枚の起歪板31と、スペーサ板32と、複数枚の重錘板33とが別々に形成された後に一体に接合されて構成されるものである。起歪板31は、接合された後は、剛性の大きな固定となる外周側に配設された円環部31aと、中心部に配設された小円盤部31bと、円環部31aと小円盤部31bとの間に配設された4つのビーム部31cと、円環部31aの内周部と各ビーム部31cの外方端とをくびれた状態で連設する4つの起歪部31dと、各ビーム部31cの内方端と小円盤部31bとをくびれた状態で連設する4つの起歪部31eとが一体にそれぞれ形成されている。各ビーム部31cの幅は、小円盤部31bの直径より僅かに狭い。各ビーム部31cは、小円盤部31bの中心に関して90度間隔でそれぞれ設けられている。  Next, the detailed structure of the strain body 14 will be described. 6 is an enlarged plan view of the strain-generating body 14, FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the strain-generating body 14, and FIG. 8 is an exploded perspective view of a state in which the strain-generating body 14 is joined. . Prior to joining, as shown in FIG. 8, the strain generating body 14 is composed of two strain generating plates 31, which are formed in a cross beam shape with a metal such as stainless steel, a spacer plate 32, and a plurality of weight plates. 33 is formed separately and then joined together. After joining, the strain-generating plate 31 has an annular portion 31a disposed on the outer peripheral side which is fixed with high rigidity, a small disc portion 31b disposed at the center portion, an annular portion 31a and a small annular portion 31a. Four beam portions 31c disposed between the disk portion 31b, and four strain generating portions 31d that are connected in a constricted state with the inner peripheral portion of the annular portion 31a and the outer end of each beam portion 31c. In addition, four strain-generating portions 31e are formed integrally with each other so that the inner end of each beam portion 31c and the small disk portion 31b are constricted. The width of each beam portion 31c is slightly narrower than the diameter of the small disk portion 31b. Each beam portion 31c is provided at an interval of 90 degrees with respect to the center of the small disk portion 31b.

上下2枚の起歪板31のうち、上側の起歪板31の上記各起歪部31dおよび上記各起歪部31eの表面には、図3に示すように、対応する起歪部31dおよび31eの曲げひずみを検出する上記したひずみゲージSG1〜SG8が添着される。また、各ひずみゲージSG1〜SG8を接続するブリッジパターンBPは、円環部31aでは、図5に示すフレキシブル基板15と対向する部分とは反対側の部分を略扇形状に残して円環部31aのほぼ3/4を覆うように、また小円盤部31bでは、中心部および図3において左右方向を残して小円盤部31bを上下それぞれ略扇形状に覆うように、各ビーム部31cでは、長手方向の両端部を残してほぼ全面を覆うように、それぞれ形成されている。円環部31aの小円盤部31bの中心に関して対称となる位置には、2つの切欠部31abがそれぞれ形成される。  Of the two upper and lower strain generating plates 31, on the surface of each strain generating portion 31d and each strain generating portion 31e of the upper strain generating plate 31, as shown in FIG. The strain gauges SG1 to SG8 described above for detecting the bending strain of 31e are attached. Further, the bridge pattern BP connecting the strain gauges SG1 to SG8 has an annular portion 31a in which the portion opposite to the portion facing the flexible substrate 15 shown in FIG. In each of the beam portions 31c, the small disc portion 31b covers the central portion and the left and right directions in FIG. 3 so that the small disc portion 31b is covered in a substantially fan shape. Each is formed so as to cover almost the entire surface, leaving both ends in the direction. Two notches 31ab are formed at positions symmetrical with respect to the center of the small disk portion 31b of the annular portion 31a.

図8は、後述する方法によって形成された起歪板31を、仮に分解して示す分解斜視図である。
図8において、スペーサ板32は、外周側に配設された円環部32aと、中心部に配設された小円盤部32bと、小円盤部32bの中心に関して対称となる位置であって、内方端が小円盤部32bの外周に連設され、外方端が円環部32aの内周近傍まで延伸した2つの連結部32cとを有している。円環部32aの小円盤部32bの中心に関して対称(180度間隔)となる位置には、切欠部32abがそれぞれ形成されている。スペーサ板32は、複数の大円盤部33bが接合されて形成される重錘部Wの振幅が大きくても起歪板31に衝突することを防止するために設けられている。即ち、重錘部Wが加速度により変位するのを妨げない間隙を設けている。重錘板33は、外周側に配設された円環部33aと、中心部に配設された大円盤部33bとを有している。同一平面上にある円環部33aと大円盤部33bとの間には、空隙APが設けられている。各円環部33aの大円盤部33bの中心に関して対称となる位置(180度間隔)には、切欠部33abがそれぞれ形成される。
FIG. 8 is an exploded perspective view showing the strain-generating plate 31 formed by a method described later in a disassembled state.
In FIG. 8, the spacer plate 32 is a symmetric position with respect to the center of the annular portion 32a disposed on the outer peripheral side, the small disk portion 32b disposed in the center portion, and the small disk portion 32b. The inner end is connected to the outer periphery of the small disk portion 32b, and the outer end has two connecting portions 32c extending to the vicinity of the inner periphery of the annular portion 32a. Cutout portions 32ab are formed at positions that are symmetrical (180 degree intervals) with respect to the center of the small disk portion 32b of the annular portion 32a. The spacer plate 32 is provided in order to prevent the spacer plate 32 from colliding with the strain-generating plate 31 even if the weight portion W formed by joining a plurality of large disk portions 33b has a large amplitude. That is, a gap that does not prevent the weight portion W from being displaced by acceleration is provided. The weight plate 33 has an annular part 33a disposed on the outer peripheral side and a large disk part 33b disposed in the center. A gap AP is provided between the annular portion 33a and the large disc portion 33b on the same plane. Cutout portions 33ab are formed at positions (180 degree intervals) that are symmetrical with respect to the center of the large disk portion 33b of each annular portion 33a.

次に、加速度を検出する起歪体14を構成する変形部T、重錘部W、固定部Fおよびスペーサ部S並びに起歪板14の製造方法について、図9および図10を参照して説明する。
(1)先ず、冷間圧延により製造された厚さ100μmのステンレス鋼板を研磨により任意の厚さの薄板とする。
(2)次に、薄板41について前処理(例えば、アルカリ脱脂、酸洗、水洗および乾燥)を施す。アルカリ脱脂は、薄板41の表面に付着した圧延油やその他の汚染物質を除去するための処理である。酸洗は、図9(a)に示すように、液槽42に満たされた酸洗液43に薄板41を浸漬する処理であり、薄板41の表面に残留したアルカリ分を中和し、且つ、酸化皮膜を溶解して薄板41の表面を活性化させることにより、薄板41の表面と有機樹脂との密着性を高めることを目的としている。酸洗液43には、塩酸、硫酸、硝酸および弗酸の1種または2種以上を含む水溶液が用いられることが多い。
Next, a method for manufacturing the deformable portion T, the weight portion W, the fixed portion F, the spacer portion S, and the strain plate 14 constituting the strain body 14 for detecting acceleration will be described with reference to FIGS. 9 and 10. To do.
(1) First, a stainless steel plate having a thickness of 100 μm manufactured by cold rolling is formed into a thin plate having an arbitrary thickness by polishing.
(2) Next, the thin plate 41 is subjected to pretreatment (for example, alkaline degreasing, pickling, water washing and drying). Alkaline degreasing is a process for removing rolling oil and other contaminants attached to the surface of the thin plate 41. As shown in FIG. 9A, the pickling is a process of immersing the thin plate 41 in the pickling solution 43 filled in the liquid tank 42, neutralizing the alkali content remaining on the surface of the thin plate 41, and The purpose is to enhance the adhesion between the surface of the thin plate 41 and the organic resin by dissolving the oxide film and activating the surface of the thin plate 41. As the pickling solution 43, an aqueous solution containing one or more of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and hydrofluoric acid is often used.

(3)次に、図9(b)に示すように、薄板41の表面41aおよび裏面41bに、予めフィルム状に成形されたフォトレジスト膜44aおよび44bをそれぞれ貼り付ける。フォトレジスト膜44aおよび44bは、例えば、カゼインあるいはアクリル樹脂系の感光性の有機樹脂である。
(4)次に、図9(c)に示すように、フォトレジスト膜44aおよび44bの上に、図8に示す起歪板31の円環部31a、小円盤部31b、4つのビーム部31cおよび8つの起歪部31dと31eを残すための露光用マスク45aおよび45bをそれぞれ重ねた後、紫外線ランプ46aおよび46bにより紫外線を照射する。
(5)次に、上記工程(1)〜(4)を経た中間加工物を現像液に浸漬して現像する。これにより、紫外線が照射されなかった部分のフォトレジスト膜44aおよび44bが溶けて除去され、その部分の薄板41が露出して、図9(d)に示すように、薄板41の表面41aおよび裏面41bに露光用マスク45aおよび45bと同一平面形状のフォトレジストパターン47aおよび47bが形成される。
(3) Next, as shown in FIG. 9B, photoresist films 44a and 44b previously formed into a film shape are attached to the front surface 41a and the back surface 41b of the thin plate 41, respectively. The photoresist films 44a and 44b are, for example, casein or acrylic photosensitive organic resin.
(4) Next, as shown in FIG. 9C, on the photoresist films 44a and 44b, the annular portion 31a, the small disc portion 31b, and the four beam portions 31c of the strain plate 31 shown in FIG. After the exposure masks 45a and 45b for leaving the eight strain generating portions 31d and 31e are overlaid, ultraviolet rays are irradiated by the ultraviolet lamps 46a and 46b.
(5) Next, the intermediate processed product that has undergone the above-described steps (1) to (4) is developed by being immersed in a developer. As a result, the portions of the photoresist films 44a and 44b that have not been irradiated with the ultraviolet rays are melted and removed, and the portion of the thin plate 41 is exposed. As shown in FIG. 9D, the front surface 41a and the back surface of the thin plate 41 are exposed. Photoresist patterns 47a and 47b having the same planar shape as the exposure masks 45a and 45b are formed on 41b.

(6)次に、図10(a)に示すように、フォトレジストパターン47aおよび47bが形成された薄板41の表面41aおよび裏面41bに、塩化第二鉄溶液などのエッチング液48をスプレーノズル49より噴露してスプレーエッチング加工を行い、薄板41の露出した部分を溶解することにより、中間加工物50を得る。
(7)次に、図10(b)に示すように、中間加工物50を剥離液51に浸漬して、上記したフォトレジストパターン47aおよび47bを除去することにより、エッチング加工物52を得る。尚、この実施の形態の場合、エッチング加工物52は、1枚の起歪板31ではなく、図11に示すように、全体の平面形状が略矩形状であって、略中央部に複数個(図11の例では、10個)の起歪板31が周縁部とワイヤカット予定部52aで連接して形成され、且つ、四隅に後述する拡散接合において位置決め孔となる貫通孔52bが形成されている。尚、起歪体14を構成するスペーサ板32および重錘板33の製造方法については、各エッチング加工物の形成すべき形状が異なる点と、上記した工程(1)を行わない点以外は上記した起歪板31の製造方法と同様であるので、その説明を省略する。尚、ステンレスのエッチング加工の詳細については、例えば、特開平8−225960号公報や特開2002−275541号公報に開示されている。この工程を、「エッチング加工工程」と称する。
(6) Next, as shown in FIG. 10A, an etching solution 48 such as a ferric chloride solution is sprayed on the front surface 41a and the back surface 41b of the thin plate 41 on which the photoresist patterns 47a and 47b are formed. The intermediate workpiece 50 is obtained by performing spray etching processing by spraying more and dissolving the exposed portion of the thin plate 41.
(7) Next, as shown in FIG. 10B, the intermediate workpiece 50 is immersed in a stripping solution 51 to remove the photoresist patterns 47a and 47b, thereby obtaining an etched workpiece 52. In the case of this embodiment, the etched workpiece 52 is not a single strain plate 31 but an overall planar shape as shown in FIG. (In the example of FIG. 11, ten strain generating plates 31 are formed to be connected to the peripheral portion and the wire cutting scheduled portion 52a, and through holes 52b that are positioning holes in diffusion bonding described later are formed at the four corners. ing. In addition, about the manufacturing method of the spacer board 32 and the weight board 33 which comprise the strain body 14, it is the above except that the shape which each etching processed material should form differs, and the above-mentioned process (1) is not performed. Since it is the same as the manufacturing method of the distorted plate 31 performed, the description is omitted. The details of the etching process of stainless steel are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-225960 and 2002-275541. This process is referred to as an “etching process”.

以上説明した工程(1)〜(7)を経ることにより得られた起歪板31としてのエッチング加工物52と、以上説明した工程(2)〜(7)を経ることにより得られたスペーサ板32としてのエッチング加工物53および重錘板33としてのエッチング加工物54とを、図12(b)に示すように、下から起歪板31としてのエッチング加工物52、スペーサ板32としてのエッチング加工物53、重錘板33としての複数のエッチング加工物54、スペーサ板32としてのエッチング加工物53および起歪板31としてのエッチング加工物52の順に、各エッチング加工物52〜54に形成された貫通孔が一致するように、積み重ねる。図12(a)は、各エッチング加工物52〜54を積み重ねた状態の平面図、図12(b)は、各エッチング加工物52〜54を積み重ねた状態の正面図である。尚、図12(a)に示す各エッチング加工物52〜54のそれぞれの縦寸法および横寸法の縮尺と、図12(b)に示す各エッチング加工物52〜54のそれぞれの厚さ寸法の縮尺とは同一ではない。  Etched workpiece 52 as strain generating plate 31 obtained through steps (1) to (7) described above, and spacer plate obtained through steps (2) to (7) described above. The etched workpiece 53 as 32 and the etched workpiece 54 as the weight plate 33 are etched into the etched workpiece 52 as the strain plate 31 and the spacer plate 32 from below as shown in FIG. The workpiece 53, the plurality of etched workpieces 54 as the weight plate 33, the etched workpiece 53 as the spacer plate 32, and the etched workpiece 52 as the strain generating plate 31 are formed in the respective etched workpieces 52 to 54 in this order. Stack them so that the through-holes match. FIG. 12A is a plan view of a state in which the etched workpieces 52 to 54 are stacked, and FIG. 12B is a front view of a state in which the etched workpieces 52 to 54 are stacked. It should be noted that each of the etched workpieces 52 to 54 shown in FIG. 12A has a vertical dimension and a horizontal scale, and each of the etched workpieces 52 to 54 shown in FIG. Is not the same.

図13は、各エッチング加工物52〜54をそれぞれ構成され且つ、単一に分割された状態の半製品55〜57の積み重ねる順序を示す斜視図である。但し、図8と図13とを比較して分かるように、各半製品55〜57には、図8における起歪板31、スペーサ板32および重錘板33のそれぞれに形成されている切欠部31ab、32abおよび33abが形成されていない。また、半製品56では、2つの連結部32cは、2つのワイヤカット予定部56aを介して円環部32aの内周と連設している。一方、半製品57では、大円盤部33bは、2つのワイヤカット予定部57aを介して円環部33aの内周と連設している。尚、図13に示す各半製品55〜57は、図11に示すエッチング加工物52〜54からワイヤカット予定部52aを切除して得られたものに相当する。  FIG. 13 is a perspective view showing the order of stacking the semi-finished products 55 to 57 in a state where each of the etched workpieces 52 to 54 is configured and divided into a single piece. However, as can be seen by comparing FIG. 8 and FIG. 13, each semi-finished product 55 to 57 has a notch formed in each of the strain generating plate 31, the spacer plate 32 and the weight plate 33 in FIG. 8. 31ab, 32ab and 33ab are not formed. In the semi-finished product 56, the two connecting portions 32c are connected to the inner periphery of the annular portion 32a via two wire cut scheduled portions 56a. On the other hand, in the semi-finished product 57, the large disk part 33b is connected to the inner periphery of the annular part 33a via two wire cut scheduled parts 57a. In addition, each semi-finished product 55-57 shown in FIG. 13 is corresponded to what was obtained by excising the wire cut scheduled part 52a from the etching processed products 52-54 shown in FIG.

次に、図12に示すように積み重ねられ、且つ、合致された貫通孔に図示せぬ位置決め用の円柱棒が挿入されたエッチング加工物52〜54を、図14に示すように、拡散接合装置の真空炉61内に載置し、所定時間を掛けて所定の真空度の真空状態にした後、真空炉61内の温度をステンレスの溶体化温度(例えば、1050℃程度)に加熱しつつ、所定の圧力が隣接するエッチング加工物52〜54の接合面に加わるように加圧する。これにより、隣接するエッチング加工物52〜54の接合面において、隣接するエッチング加工物52〜54相互間の元素の拡散により接合が行われる。尚、ステンレスの拡散接合の詳細については、例えば、特開昭和62−199277号公報に開示されている。この工程を、「拡散接合工程」と称する。  Next, as shown in FIG. 14, diffusion-bonded apparatuses 52 to 54, which are stacked as shown in FIG. 12, and etched workpieces 52 to 54 in which cylindrical rods for positioning (not shown) are inserted into the matched through holes, are shown. The vacuum furnace 61 is placed in a vacuum furnace 61, and a predetermined vacuum degree is taken for a predetermined time, and then the temperature in the vacuum furnace 61 is heated to a solution temperature of stainless steel (for example, about 1050 ° C.) Pressurization is performed so that a predetermined pressure is applied to the bonding surfaces of the adjacent etched workpieces 52 to 54. Thereby, joining is performed by the diffusion of the elements between the adjacent etched workpieces 52 to 54 on the bonding surfaces of the adjacent etched workpieces 52 to 54. The details of stainless steel diffusion bonding are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-199277. This process is referred to as a “diffusion bonding process”.

次に、ひずみゲージおよびブリッジパターンの形成方法について説明する。上記拡散接合工程が終了し、一体に接合されたエッチング加工物52〜54の上面のうち、半製品55の電極P13が形成される予定の部分(図3参照)以外の領域に、例えば、二酸化シリコン膜等の絶縁膜を形成する。次に、図3に示すひずみゲージSG1〜SG8およびブリッジパターンBPを、スパッタリングや真空蒸着等のPVDにより、上記絶縁膜上(電極P13については、半製品55上)に形成する。即ち、例えば、スパッタリング装置のベルジャー内に固定治具に絶縁膜が形成され且つ一体に接合されたエッチング加工物52〜54を取り付け、ベルジャー内を所定の真空度の真空状態にした後、一体に接合されたエッチング加工物52〜54を所定温度に加熱する。  Next, a method for forming a strain gauge and a bridge pattern will be described. After the diffusion bonding step is completed, in the upper surface of the etched workpieces 52 to 54 that are integrally bonded, a region other than a portion (see FIG. 3) where the electrode P13 of the semi-finished product 55 is to be formed is formed, for example, An insulating film such as a silicon film is formed. Next, the strain gauges SG1 to SG8 and the bridge pattern BP shown in FIG. 3 are formed on the insulating film (for the electrode P13 on the semi-finished product 55) by PVD such as sputtering or vacuum deposition. That is, for example, an etching processed product 52 to 54 in which an insulating film is formed on a fixing jig and integrally joined to a bell jar of a sputtering apparatus is attached, and after the inside of the bell jar is evacuated to a predetermined vacuum degree, The bonded etched workpieces 52 to 54 are heated to a predetermined temperature.

この状態において、ターゲットをスパッタリングし、上記絶縁膜上に抵抗体として所定膜厚の薄膜を添着、形成する。次に、金属電極を真空蒸着により上記薄膜形成済の絶縁膜上に順次形成する。その後、ウェットエッチング法によりひずみゲージSG1〜SG8と電極P11〜P15を添着、形成する。必要に応じて、熱処理やレーザートリミングによりひずみゲージSG1〜SG8の抵抗値調整を行う。尚、ひずみゲージSG1〜SG8およびブリッジパターンBPの形成方法の詳細については、例えば、特開平6−137804号公報に開示されている。この工程を、「物理的蒸着工程」と称する。  In this state, the target is sputtered, and a thin film having a predetermined thickness is attached and formed as a resistor on the insulating film. Next, metal electrodes are sequentially formed on the thin film-formed insulating film by vacuum deposition. Thereafter, strain gauges SG1 to SG8 and electrodes P11 to P15 are attached and formed by a wet etching method. If necessary, the resistance values of the strain gauges SG1 to SG8 are adjusted by heat treatment or laser trimming. The details of the methods for forming the strain gauges SG1 to SG8 and the bridge pattern BP are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-137804. This process is referred to as a “physical vapor deposition process”.

次に、一体に接合され、且つ、エッチング加工物52の上面にひずみゲージSG1〜SG8およびブリッジパターンBPが形成されたエッチング加工物52〜54(以下、「被加工物」と称する)について、ワイヤ放電加工を施して、半製品56の幅狭の連結部32cの外端部(円環部32aに近い部分)である2つのワイヤカット予定部56aおよび半製品57の幅狭の連結部である2つのワイヤカット予定部57aを除去(切断)することにより、空隙APを形成すると共に、小円盤部32bと円環部32aとを連結する連結部32cの外端部、即ち、円環部32aに近い部分を切断して分離し、且つ大円盤部33bと円環部33aとの連結部を切断して分離する。また、図11に示すワイヤカット予定部52aを除去(切断)することにより、10個の起歪体14を分離する。即ち、黄銅、銅、タングステン、モリブデン、ステンレス等の細いワイヤ(通常φ0.2mm程度)を電極線として、加工液(純度の高い水)を放電部位に供給し、電極線と被加工物に電圧を印加し、電極線に張力をかけた状態で連続走行させながら、被加工物と電極線間で加工液中においてパルス状の放電を繰り返し発生させ、この放電エネルギにより、ワイヤカット予定部56aおよび57aを除去して空隙APを形成した後、図6に示す切欠部31ab、32abおよび33abをそれぞれ形成して被加工物から10個の起歪体14を分離する。尚、ワイヤ放電加工の詳細については、例えば、特開平9−103922号公報に開示されている。この工程を、「連接部除去工程」と称する。 Next, regarding the etched workpieces 52 to 54 (hereinafter referred to as “workpieces”) in which the strain gauges SG1 to SG8 and the bridge pattern BP are formed on the upper surface of the etched workpiece 52, the wires are joined together. subjected to electric discharge machining, is narrow connecting portion having a width which is outer end of the narrow connecting portion 32c (a portion close to the annular portion 32a) 2 one wire cutting scheduled portion 56a and the workpiece 57 in the workpiece 56 By removing (cutting) the two scheduled wire cut portions 57a, an air gap AP is formed, and the outer end portion of the connecting portion 32c that connects the small disk portion 32b and the annular portion 32a, that is, the annular portion 32a. The portion close to is cut and separated, and the connecting portion between the large disc portion 33b and the annular portion 33a is cut and separated. Further, the ten strain generating bodies 14 are separated by removing (cutting) the wire cut scheduled portion 52a shown in FIG. That is, a thin wire such as brass, copper, tungsten, molybdenum, or stainless steel (usually about φ0.2 mm) is used as an electrode wire, and a machining liquid (high purity water) is supplied to the discharge site, and voltage is applied to the electrode wire and workpiece. Is applied, and a pulsed discharge is repeatedly generated in the machining fluid between the workpiece and the electrode wire while continuously running in a state where tension is applied to the electrode wire. After removing 57a to form the gap AP, notches 31ab, 32ab and 33ab shown in FIG. 6 are formed to separate the ten strain bodies 14 from the workpiece. The details of wire electric discharge machining are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-103922. This process is referred to as a “joint part removing process”.

次に、加速度変換器の組立方法について、図1および図2を参照して説明する。先ず、ケーシング11を構成する本体部11aの内周に、凹溝12aにOリング13が嵌入されたベース12を嵌合させる。次に、ベース12の内部にOリング13を介して起歪体14を収容した後、起歪体14の上面に形成されているブリッジパターンBPを構成する5つの電極P11〜P15と、フレキシブル基板15の対応する5つの電極P21〜P25とを半田付けによりそれぞれ接続する。
次に、起歪体14の上面に、凹溝16aにOリング17が嵌入された中蓋16を載置した後、ケーシング11の上端近傍の内周に形成された雌ねじにリングナット19を螺合させる。次いで、リングナット19に穿設された円形貫通孔19aまたは19bに円柱状を呈した締付治具ピン(図示略)を嵌合させて、回動させることによりリングナット19をさらに強固に締め付ける。これにより、起歪体14は、ベース12との当接部分と、中蓋16との当接部分とによりケーシング11に強固に固着されると共に、Oリング13と17とにより封止される。次に、中蓋16の略中央部に形成された貫通孔16bから起歪体14に形成された空隙APに充填されてダンパーとして機能するシリコンオイル(図示略)を注入した後、貫通孔16bに封止ゴム18を嵌合させる。尚、空隙APやシリコンオイルの粘性を調整することによりダンピング比を0.7程度にすることができる。
Next, a method for assembling the acceleration transducer will be described with reference to FIGS. First, the base 12 in which the O-ring 13 is fitted in the concave groove 12a is fitted to the inner periphery of the main body 11a constituting the casing 11. Next, after accommodating the strain generating body 14 in the base 12 via the O-ring 13, the five electrodes P11 to P15 constituting the bridge pattern BP formed on the top surface of the strain generating body 14, and the flexible substrate Fifteen corresponding five electrodes P21 to P25 are respectively connected by soldering.
Next, after placing the inner lid 16 in which the O-ring 17 is fitted in the concave groove 16 a on the upper surface of the strain generating body 14, the ring nut 19 is screwed into the female screw formed on the inner periphery near the upper end of the casing 11. Combine. Next, a cylindrical tightening jig pin (not shown) is fitted into the circular through hole 19a or 19b drilled in the ring nut 19, and the ring nut 19 is further tightened by rotating the pin. . Thereby, the strain body 14 is firmly fixed to the casing 11 by the contact portion with the base 12 and the contact portion with the inner lid 16 and is sealed by the O-rings 13 and 17. Next, silicon oil (not shown) that fills the gap AP formed in the strain body 14 and functions as a damper from the through hole 16b formed in the substantially central portion of the inner lid 16 is injected, and then the through hole 16b. The sealing rubber 18 is fitted into the. It should be noted that the damping ratio can be reduced to about 0.7 by adjusting the viscosity of the gap AP or silicon oil.

次に、封止ゴム18の上面に押さえ板20を載置した後、ケーシング蓋21を接着剤によりケーシング11の上端に強固に固着する。これにより、押さえ板20が封止ゴム18を押圧してケーシング11の機密性が保たれる。一方、フレキシブル基板15に形成されたランドL11、L12、L21、L22、L31、L41、L42およびL51にケーブル22の先端部から突出する複数本の金属線(芯線)の各一端をそれぞれ接続した後、張出部11bの外周とケーブル22の先端部外周をゴムキャップ23で覆う。
以上のように組み立てられた加速度変換器は、図示せぬ4つの取付けねじを、ケーシング蓋21の四隅に穿設された4つの円形貫通孔21aに挿入し、ケーシング11の四隅に穿設された4つの図示せぬ取付けねじ孔に挿通し、さらに被測定物に形成された雌ねじ穴に螺合させることにより取り付ける。
Next, after the pressing plate 20 is placed on the upper surface of the sealing rubber 18, the casing lid 21 is firmly fixed to the upper end of the casing 11 with an adhesive. Thereby, the presser plate 20 presses the sealing rubber 18, and the confidentiality of the casing 11 is maintained. On the other hand, after connecting each end of a plurality of metal wires (core wires) protruding from the tip of the cable 22 to the lands L11, L12, L21, L22, L31, L41, L42 and L51 formed on the flexible substrate 15, respectively. The outer periphery of the overhang portion 11 b and the outer periphery of the tip end portion of the cable 22 are covered with a rubber cap 23.
The acceleration transducer assembled as described above was inserted into four circular through holes 21a drilled in the four corners of the casing lid 21 by inserting four mounting screws (not shown) into the four corners of the casing 11. It is attached by being inserted into four attachment screw holes (not shown) and screwed into female screw holes formed in the object to be measured.

図15に模式的に示すように、被測定物の振動、衝撃等により加速度がケーシング11に加わり、ケーシング11が加速度運動を行うと、複数の大円盤部33bが一体に接合してなる重錘部Wは、上下2つの起歪板31にそれぞれ連設されているので、ケーシング11に対し相対的に重錘部Wの中心軸に沿うように変位して上側の起歪板31を構成する起歪部31dおよび31eにひずみを生じさせる。したがって、上記起歪部31dおよび31eの表面に添着されたひずみゲージSG1〜SG8は、重錘部62の中心軸方向に沿って作用する加速度で起歪部31dおよび31eが変形して生じるひずみのみを、干渉を受けることなく検出して、その抵抗値が変化するので、被測定対象物から受ける加速度を高精度に検出することができる。  As schematically shown in FIG. 15, when the acceleration is applied to the casing 11 due to the vibration, impact, etc. of the object to be measured and the casing 11 performs an acceleration motion, a weight formed by integrally joining a plurality of large disk portions 33b. Since the portion W is connected to the two upper and lower strain generating plates 31, the portion W is displaced relative to the casing 11 along the central axis of the weight portion W to form the upper strain generating plate 31. Strain is generated in the strain generating portions 31d and 31e. Therefore, the strain gauges SG1 to SG8 attached to the surfaces of the strain generating portions 31d and 31e are only strains generated by the deformation of the strain generating portions 31d and 31e by the acceleration acting along the central axis direction of the weight portion 62. Is detected without interference, and its resistance value changes, so that the acceleration received from the object to be measured can be detected with high accuracy.

このように、本発明の上述の実施の形態によれば、加速度を受けてひずみを生じる起歪部31dおよび31eを有する上下一対の起歪板31の間に、上下一対のスペーサ板32を介して重錘部Wとしての重錘構成部を挟み、これらを拡散接合により一体化することにより、起歪体14を形成しているため、極めて、小型化を実現でき、また、起歪体14の起歪部31dおよび31e上にひずみゲージSG1〜SG8をそれぞれスパッタリングにより添着し、且つ、起歪体14の起歪部31dおよび31e近傍に8枚のひずみゲージSG1〜SG8をもってホイートストンブリッジ回路を構成するため電源電極P11およびP14と、出力電極P12およびP15と、アース電極P13とを有するブリッジパターンBPを形成している。  Thus, according to the above-described embodiment of the present invention, the pair of upper and lower strain generating plates 31 having the strain generating portions 31d and 31e that generate strain upon receiving acceleration are interposed between the pair of upper and lower spacer plates 32. Since the strain generating body 14 is formed by sandwiching the weight constituting portion as the weight portion W and integrating them by diffusion bonding, the size can be extremely reduced, and the strain generating body 14 can be realized. Strain gauges SG1 to SG8 are sputtered on the strain generating portions 31d and 31e, respectively, and a Wheatstone bridge circuit is configured with eight strain gauges SG1 to SG8 in the vicinity of the strain generating portions 31d and 31e of the strain generating body 14. Therefore, a bridge pattern BP having power supply electrodes P11 and P14, output electrodes P12 and P15, and a ground electrode P13 is formed.

したがって、この実施の形態の加速度変換器は、図15に模式的に示すように、被測定物の振動、衝撃等により上下方向のほか斜め方向の加速度が加わったとしても、重錘部Wは、上側の起歪板31と下側の起歪板31によりその左右方向の揺動が殆ど抑制される。このため、上側の起歪板31の起歪部31dおよび31eには、重錘部62の上下動に基づく圧縮ひずみまたは引張ひずみの他、重錘部62の左右動に基づく僅かな圧縮ひずみまたは引張ひずみが生じる可能性はないとはいえないが、極めて僅かに過ぎない。したがって、ひずみゲージSG1〜SG8から出力される値は、ほとんどが検出すべき上下方向の加速度に対応したひずみに基づく値となり、効果的に干渉を抑制することができる。この結果、従来の加速度変換器のように、ひずみゲージを下側の起歪板31の起歪部31dおよび31e上に添着し、上側の起歪板31の起歪部31dおよび31e上に添着されたひずみゲージと、下側の起歪板31の起歪部31dおよび31e上に添着されたひずみゲージとから得られた抵抗値変化を電気的に処理しなくても、信頼性が高いデータが得られる。尚、ひずみゲージを上側および下側の起歪板31の起歪部31dおよび31e上に添着し、各ひずみゲージから得られた抵抗値変化を電気的に処理すれば、より一層信頼性が高いデータが得られることは勿論である。従って、一平面(この場合、上面)内で、図3に示すようなブリッジ回路を構成することができ、配線処理が容易でコストダウンを実現することができる。  Therefore, as shown schematically in FIG. 15, the acceleration converter according to this embodiment has a weight portion W that is equal to the weight W even if acceleration in the vertical direction is applied due to vibration, impact, etc. of the object to be measured. The upper and lower strain-generating plates 31 and the lower strain-generating plate 31 almost suppress the swinging in the left-right direction. For this reason, the strain generating portions 31d and 31e of the upper strain generating plate 31 include a small compressive strain based on the lateral movement of the weight portion 62 in addition to a compressive strain or a tensile strain based on the vertical motion of the weight portion 62. Although it cannot be said that there is no possibility of tensile strain, it is very slight. Therefore, the values output from the strain gauges SG1 to SG8 are values based on the strain corresponding to the vertical acceleration to be detected by most, and interference can be effectively suppressed. As a result, as in the conventional acceleration transducer, the strain gauge is attached on the strain generating portions 31d and 31e of the lower strain generating plate 31, and is attached on the strain generating portions 31d and 31e of the upper strain generating plate 31. Data with high reliability without electrical processing of resistance value changes obtained from the strain gauges and the strain gauges attached to the strain-generating portions 31d and 31e of the lower strain-generating plate 31 Is obtained. If the strain gauges are attached to the strain generating portions 31d and 31e of the upper and lower strain generating plates 31, and the resistance value change obtained from each strain gauge is electrically processed, the reliability is further improved. Of course, data can be obtained. Therefore, a bridge circuit as shown in FIG. 3 can be configured in one plane (in this case, the upper surface), wiring processing is easy, and cost reduction can be realized.

また、この実施の形態の加速度変換器では、重錘部Wの振動モードは感度方向である上下方向の振動モードが支配的であるため、重錘部Wの振動が安定し易く、良好な周波数特性を得ることができると共に、軽量な重錘部Wと極薄の変形部Tが相俟って、周波数応答範囲を拡大することができる。
また、本発明の上述の実施の形態によれば、起歪板31、スペーサ板32および重錘板33のそれぞれについてのエッチング加工物52〜54をエッチング加工により製作した後、エッチング加工物52〜54を拡散接合により一体化し、一体に接合されたエッチング加工物52〜54の上面にひずみゲージSG1〜SG8およびブリッジパターンBPを物理的蒸着により形成している。したがって、従来の機械加工(限界0.2mm程度)では製作困難な厚さ(0.1mm程度)の起歪板31で、微少質量(例えば、0.1g程度)の重錘部62を上下に挟み込む一体化構造の起歪体14を製作することができる。
In the acceleration converter according to this embodiment, the vibration mode of the weight portion W is dominated by the vibration mode in the vertical direction, which is the sensitivity direction. The characteristics can be obtained and the light weight part W and the ultra-thin deformed part T can be combined to expand the frequency response range.
In addition, according to the above-described embodiment of the present invention, after the etched workpieces 52 to 54 for the strain generating plate 31, the spacer plate 32, and the weight plate 33 are manufactured by etching, the etched workpieces 52 to 54 are integrated by diffusion bonding, and strain gauges SG1 to SG8 and a bridge pattern BP are formed by physical vapor deposition on the upper surfaces of the etched workpieces 52 to 54 that are integrally bonded. Accordingly, the weight portion 62 having a minute mass (for example, about 0.1 g) is vertically moved by the strain plate 31 having a thickness (about 0.1 mm) that is difficult to manufacture by conventional machining (limit of about 0.2 mm). The strain body 14 having an integrated structure to be sandwiched can be manufactured.

即ち、加速度変換器の小型化が容易である。一例としてあげると、従来の加速度変換器では、縦寸法が約16mm、横寸法が約16mm、厚さ寸法が約16mmであったが、この実施の形態の加速度変換器では、縦寸法を約10mm、横寸法を約10mm、厚さ寸法を約5mmとすることができる。また、エッチング加工工程、拡散接合工程、物理的蒸着工程がすべてバッチ処理が可能であるので、ローコストで製作することが可能となる。さらに、エッチング加工による部品製作は、加工形状の自由度が高いので、低容量から大容量(例えば、1G〜100G)までの加速度変換器を製作可能である。この場合、空隙APの微調整をすることができるので、所望のダンピング比を得ることができる。また、シリコンオイルによるオイルダンピングを施した場合には、粘性摩擦面間距離のバラツキが少なく、安定した減衰特性が得られる。この加速度変換器の用途としては、例えば、自動車の衝突試験や操縦安定性試験、振動計測、さらに今まで測定できなかったような被測定物の箇所、例えば、狭小空間個所に取り付けることができる。  That is, the acceleration transducer can be easily downsized. As an example, in the conventional acceleration transducer, the vertical dimension is about 16 mm, the horizontal dimension is about 16 mm, and the thickness dimension is about 16 mm. However, in the acceleration transducer of this embodiment, the vertical dimension is about 10 mm. The lateral dimension can be about 10 mm and the thickness dimension can be about 5 mm. Further, since the etching process, the diffusion bonding process, and the physical vapor deposition process can all be batch-processed, it can be manufactured at a low cost. Furthermore, since parts are manufactured by etching with a high degree of freedom in processing shape, acceleration converters having a low capacity to a large capacity (for example, 1G to 100G) can be manufactured. In this case, since the gap AP can be finely adjusted, a desired damping ratio can be obtained. In addition, when oil damping is performed with silicon oil, there is little variation in the distance between the viscous friction surfaces, and stable damping characteristics can be obtained. As an application of this acceleration converter, for example, it can be attached to a location of an object to be measured that has not been able to be measured, for example, a narrow space location, such as an automobile crash test, steering stability test, vibration measurement, and the like.

また、本発明の上述の実施の形態によれば、図1に示すように、加速度変換器は、ケーシング11の本体部11aの内周に、ベース12を嵌合させ、ベース12の内部にOリング13を介して起歪体14を収容した後、この起歪体14の上面と中蓋16との間にフレキシブル基板15が挟持した状態でOリング17が嵌合された中蓋16をリングナット19を締め付けて押さえ、封止ゴム18、押さえ板20、ケースシング蓋21で押さえ且つ、ケーシング蓋21を接着剤により封入し、起歪体14の周囲を強固に密閉している。一方、フレキシブル基板15に形成されたランドL11、L12、L21、L22、L31、L41、L42およびL51にケーブル22の先端部から突出する複数本の金属線(芯線)の各一端をそれぞれ接続した後、張出部11bの外周とケーブル22の先端部外周をゴムキャップ23で覆っている。したがって、従来の加速度変換器のように、複雑で嵩張る上、コストのかかるケーブルグランドや気密端子が不要であるので、この面でも加速度変換器の小型化、ローコスト化を図ることができる。  Further, according to the above-described embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the acceleration converter has the base 12 fitted to the inner periphery of the main body 11 a of the casing 11, and the base 12 has the O After accommodating the strain generating body 14 via the ring 13, the inner lid 16 fitted with the O-ring 17 in a state where the flexible substrate 15 is sandwiched between the upper surface of the strain generating body 14 and the inner lid 16 is used as the ring. The nut 19 is tightened and pressed, pressed by the sealing rubber 18, the pressing plate 20, and the case-singing lid 21, and the casing lid 21 is sealed with an adhesive, so that the periphery of the strain body 14 is tightly sealed. On the other hand, after connecting each end of a plurality of metal wires (core wires) protruding from the tip of the cable 22 to the lands L11, L12, L21, L22, L31, L41, L42 and L51 formed on the flexible substrate 15, respectively. The outer periphery of the overhang 11b and the outer periphery of the tip of the cable 22 are covered with a rubber cap 23. Therefore, unlike the conventional acceleration converter, a complicated, bulky, and expensive cable gland and an airtight terminal are unnecessary, so that the acceleration converter can be downsized and reduced in cost.

以上、この実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施ができることは勿論である。
例えば、上述した実施の形態では、本発明をケーシング11内に収容した加速度変換器に適用する例を示したが、これに限定されない。すなわち、起歪体14の上面または下面のいずれか一方あるいは両方にひずみゲージSG1〜SG8およびブリッジパターンBPを物理的蒸着したものを単体で用いても良い。この場合、ひずみゲージの劣化を防止するために、ひずみゲージおよびブリッジパターンBPの表面に酸化防止膜等のコーティングを施して使用することが望ましい。
また、本発明を圧力変換器に適用する場合には、厚さの薄いステンレス等の金属からなるダイヤフラムをエッチング加工で製作したものの周縁部を圧力変換器の本体部(剛体部)と拡散接合により一体化した後、ダイヤフラムの表面にひずみゲージおよびブリッジパターンBPをスパッタリングにより添着してもよい。本発明を荷重変換器に適用する場合には、図1に示す加速度変換器の重錘部Wを細径として力伝達棒を形成すると共に上方の変形部Tの中央部に円柱状の荷重導入部をさらに付加するように、薄板を順次重ね合わせて拡散接合により一体化すればよい。
The embodiment has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the invention. Of course you can.
For example, in the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the acceleration converter accommodated in the casing 11 is shown, but the present invention is not limited to this. That is, a material obtained by physically depositing strain gauges SG1 to SG8 and the bridge pattern BP on either one or both of the upper surface and the lower surface of the strain generating body 14 may be used alone. In this case, in order to prevent deterioration of the strain gauge, it is desirable to use the surface of the strain gauge and the bridge pattern BP with a coating such as an antioxidant film.
In addition, when the present invention is applied to a pressure transducer, a peripheral portion of a diaphragm made of a metal such as a thin stainless steel is etched by diffusion bonding with a main body (rigid body) of the pressure transducer. After the integration, a strain gauge and a bridge pattern BP may be attached to the surface of the diaphragm by sputtering. When the present invention is applied to a load transducer, a force transmission rod is formed with the weight portion W of the acceleration transducer shown in FIG. 1 as a small diameter, and a cylindrical load is introduced into the central portion of the upper deformation portion T. The thin plates may be sequentially overlapped and integrated by diffusion bonding so as to further add a portion.

また、2つのダイヤフラムの周縁部と荷重変換器の本体部も拡散接合により一体化した後、ダイヤフラムの表面にひずみゲージおよびブリッジパターンBPを物理的蒸着で製作する。このように圧力変換器および荷重変換器を製作することにより、タイヤフラムを圧力変換器の本体部または荷重変換器の本体部に溶接により固着する場合に比べて熱ひずみの発生を低減することができるので、初期ひずみも低減することができる。
また、上述した実施の形態では、十文字ビーム31の表面に8つのひずみゲージSG1〜SG8を形成する例を示したが、これに限定されず、図3に示す4つのひずみゲージSG8、SG1、SG5およびSG4または、4つのひずみゲージSG3、SG2、SG6およびSG7だけを形成しても良い。
また、上述した実施の形態では、起歪体14をステンレス等の金属からなる例を示したが、これに限定されず、例えば、弾性限界が広い、強度が大きい、防錆性が良好、エッチング加工が容易等、起歪体として用いるのに適すると共に、拡散接合が可能である材料であればどのようなものでも良い。このような材料としては、例えば、ベリリウム(Be)・銅(Cu)等がある。
Further, after the peripheral portions of the two diaphragms and the main body of the load transducer are integrated by diffusion bonding, a strain gauge and a bridge pattern BP are manufactured by physical vapor deposition on the surface of the diaphragm. By producing the pressure transducer and the load transducer in this way, the generation of thermal strain can be reduced compared to the case where the tire frame is fixed to the main body of the pressure transducer or the main body of the load transducer by welding. Therefore, the initial strain can be reduced.
Moreover, although the example which forms eight strain gauges SG1-SG8 in the surface of the cross beam 31 was shown in embodiment mentioned above, it is not limited to this, Four strain gauges SG8, SG1, SG5 shown in FIG. And SG4 or only four strain gauges SG3, SG2, SG6 and SG7 may be formed.
In the above-described embodiment, the strain generating body 14 is made of a metal such as stainless steel. However, the present invention is not limited to this. For example, the elastic body has a wide elastic limit, high strength, good rust prevention, and etching. Any material can be used as long as it is suitable for use as a strain generating body, such as easy to process, and can be diffusion bonded. Examples of such a material include beryllium (Be) and copper (Cu).

また、上述した実施の形態では、起歪体14は、起歪板31、スペーサ板32および重錘板33のそれぞれについてのエッチング加工物52〜54を拡散接合により一体化する例を示したが、これに限定されず、蝋付けや電子ビーム溶接を用いたり、円環部31a、32aおよび33a同士をレーザ溶接したりしても良い。
また、この発明は、小型の物理量/電気量変換器だけでなく、大型の物理量/電気量変換器にも適用することができることは勿論であり、これは小型化という点を除いては、上述した利点がそのまま得られる。また、大型の物理量/電気量変換器においては、スパッタゲージに限るものではない。
また、本発明は、起歪板、重錘板およびスペーサ板を、拡散接合により一体化する実施の形態について説明したが、一体化する接合手段として、拡散接合の他、蝋付け、電子ビーム溶接、レーザ溶接およびスポット溶接のいずれかを用いることができる。但し、拡散接合による一体化が、高精度で、初期ひずみが小さく歩止まりがよい、安価に製造できる点において優れている。
In the above-described embodiment, the strain generating body 14 shows an example in which the etching processed products 52 to 54 for the strain generating plate 31, the spacer plate 32, and the weight plate 33 are integrated by diffusion bonding. However, the present invention is not limited to this, and brazing or electron beam welding may be used, or the annular portions 31a, 32a and 33a may be laser welded together.
Further, the present invention can be applied not only to a small physical quantity / electric quantity converter but also to a large physical quantity / electric quantity converter. The advantages obtained can be obtained as they are. Further, a large physical quantity / electric quantity converter is not limited to a sputter gauge.
In the present invention, the strain plate, the weight plate, and the spacer plate are integrated by diffusion bonding. However, in addition to diffusion bonding, brazing, electron beam welding is used as an integration bonding means. Either laser welding or spot welding can be used. However, integration by diffusion bonding is excellent in that it can be manufactured at low cost with high accuracy, small initial strain, good yield.

また、本発明は、上記起歪板、スペーサ板、重錘板の加工工程において、エッチング加工について例示したが、例えば、エッチング加工の他、レーザ加工、機械加工のいずれかでも可能である。ここで機械加工とは、切削、研磨加工を含むものとする。
但し、エッチング加工により得られた起歪板、重錘板、スペーサ板の方が、極薄肉なひずみゲージを形成することができ、且つ、ゲージ率も大幅に増大させることができる。
また、前記連接部除去工程は、ワイヤー放電加工による他、レーザ加工、機械加工のいずれによってもよい。尚、ワイヤー放電による場合、その切断分離が容易で且つ美麗に行うことができる。
また、起歪体の周辺の空隙には、シリコンオイルまたは不活性ガスのような粘性流体を充填することが望ましい
Moreover, although this invention illustrated about the etching process in the manufacturing process of the said strain generating board, a spacer board, and a weight board, for example, in addition to an etching process, any of laser processing and machining are also possible. Here, the machining includes cutting and polishing.
However, the strain-generating plate, the weight plate, and the spacer plate obtained by the etching process can form a very thin strain gauge and can also greatly increase the gauge factor.
Moreover, the said connection part removal process is good also by any of laser processing and machining other than wire electrical discharge machining. In the case of wire discharge, the cutting and separation can be easily and beautifully performed.
Moreover, it is desirable to fill a void around the strain generating body with a viscous fluid such as silicon oil or an inert gas .

本発明の第1の実施の形態に係る加速度変換器の外観構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing the appearance composition of the acceleration converter concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に示す加速度変換器の平面図である。It is a top view of the acceleration converter shown in FIG. 図1の加速度変換器を構成する起歪体の上面に形成されたひずみゲージSG1〜SG8およびブリッジパターンBPの外観構成を示す平面図である。It is a top view which shows the external appearance structure of the strain gauges SG1-SG8 and bridge | bridging pattern BP which were formed in the upper surface of the strain body which comprises the acceleration converter of FIG. 図3に示すひずみゲージSG1〜SG8およびブリッジパターンBPにより構成されるホイートストンブリッジ回路の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the Wheatstone bridge circuit comprised by the strain gauges SG1-SG8 and bridge pattern BP shown in FIG. 図3に示すブリッジパターンBPを構成する電極P11〜P15と接続されるフレキシブル基板の外観構成を示す平面図である。It is a top view which shows the external appearance structure of the flexible substrate connected with the electrodes P11-P15 which comprise the bridge pattern BP shown in FIG. 図1に示す加速度変換器を構成する起歪体の拡大平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view of a strain generating body constituting the acceleration converter shown in FIG. 1. 図6に示す起歪体の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the strain body shown in FIG. 図6に示す起歪体の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the strain body shown in FIG. この図の(a)〜(d)は、図6に示す起歪体を構成する起歪板の製造工程図である。(A)-(d) of this figure is a manufacturing-process figure of the strain generating board which comprises the strain generating body shown in FIG. この図の(a)、(b)は、図6の起歪体を構成する起歪板の製造工程図である。(A), (b) of this figure is a manufacturing-process figure of the strain generating board which comprises the strain generating body of FIG. 図8の中、起歪板が多数形成されたエッチング加工物の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the etching processed material in which many strain generating plates were formed in FIG. この図の(a)および(b)は、図6に示す起歪体の製造方法を説明するための平面図および正面図である。(A) And (b) of this figure is the top view and front view for demonstrating the manufacturing method of the strain body shown in FIG. 図6に示す起歪体の製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the strain body shown in FIG. 起歪板、スペーサおよび中間部についてのそれぞれのエッチング加工物を拡散接合する方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the method of carrying out the diffusion bonding of each etching processed material about a strain generating board, a spacer, and an intermediate part. 図1に示す加速度変換器の模式的な構造を示す図である。It is a figure which shows the typical structure of the acceleration converter shown in FIG. 従来の加速度変換器の模式的な構造およびこの加速度変換器を構成する重錘部の揺れの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the typical structure of the conventional acceleration converter, and the shaking of the weight part which comprises this acceleration converter.

符号の説明Explanation of symbols

11 ケーシング
11a 本体部
11b 張出部
11ba 開口部
12 ベース
12a,16a 凹溝
13,17 Oリング
14 起歪体
15 フレキシブル基板
16 中蓋
16b 貫通孔
18 封止ゴム
19 リングナット
19a,19b,21a 円形貫通孔
20 押さえ板
21 ケーシング蓋
22 ケーブル
23 ゴムキャップ
31 起歪板
31a,32a,33a 円環部
31ab,32ab,33ab 切欠部
31b,32b 小円盤部
33b 大円盤部
31c ビーム部
31d,31e 起歪部
32 スペーサ板
32c,33c 連結部
33 重錘板
41 薄板
41a 表面
41b 裏面
42 液槽
43 酸洗液
44a,44b フォトレジスト膜
45a,45b 露光用マスク
46a,46b 紫外線ランプ
47a,47b フォトレジストパターン
48 エッチング液
49 スプレーノズル
50 中間加工物
51 剥離液
52〜54 エッチング加工物
52a,56a,57a ワイヤカット予定部
52b 貫通孔
55〜57 半製品
61 真空炉
W 重錘部
T 変形部
AP 空隙
S スペーサ部
BP ブリッジパターン
BV ブリッジ電圧
CP1〜CP5 銅箔パターン
eo 出力電圧
L11,L12,L21,L22,L31,L41,L42,L51 ランド
P11〜P15,P21〜P25 電極
SG1〜SG8 ひずみゲージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Casing 11a Main-body part 11b Overhang | projection part 11ba Opening part 12 Base 12a, 16a Groove | groove 13, 17 O ring 14 Strain body 15 Flexible board 16 Inner lid 16b Through-hole 18 Sealing rubber 19 Ring nut 19a, 19b, 21a Circular Through hole 20 Presser plate 21 Casing lid 22 Cable 23 Rubber cap 31 Strain plate 31a, 32a, 33a Ring part 31ab, 32ab, 33ab Notch part 31b, 32b Small disk part 33b Large disk part 31c Beam part 31d, 31e Portion 32 Spacer plates 32c, 33c Connection portion 33 Weight plate 41 Thin plate 41a Front surface 41b Back surface 42 Liquid tank 43 Pickling solutions 44a, 44b Photoresist films 45a, 45b Exposure masks 46a, 46b Ultraviolet lamps 47a, 47b Photoresist pattern 48 Etching solution 49 spray Nozzle 50 Intermediate workpiece 51 Stripping solution 52-54 Etched workpieces 52a, 56a, 57a Wire cut scheduled portion 52b Through hole 55-57 Semi-finished product 61 Vacuum furnace W Weight portion T Deformed portion AP Space S Spacer portion BP Bridge pattern BV Bridge voltage CP1 to CP5 Copper foil pattern eo Output voltage L11, L12, L21, L22, L31, L41, L42, L51 Lands P11 to P15, P21 to P25 Electrodes SG1 to SG8 Strain gauge

Claims (6)

金属の薄板からなり、物理量を受けてひずみを生じる起歪部を有する一対の起歪板と、
金属の薄板からなり、一体化されることにより前記起歪板に支持される重錘部を構成する複数枚の重錘板と、
金属の薄板からなり、前記一対の起歪板と前記重錘板との間にそれぞれ介挿されるスペーサ板とからなり、
これらの2枚の前記起歪板と、2枚の前記スペーサ板と、複数枚の前記重錘板とを積層した状態で一体化し、前記起歪体に印加される加速度を検出し得るように構成した起歪体と、
前記起歪体の前記起歪部に添着された複数のひずみゲージと、
前記起歪体の前記起歪部近傍に形成され、前記複数のひずみゲージをホイートストンブリッジ回路を構成するためにそれぞれ接続すると共に、前記ホイートストンブリッジ回路にブリッジ電圧を供給するための電源電極と前記ホイートストンブリッジ回路から出力電圧を取り出すための出力電極とを有するブリッジパターンと、
前記ブリッジパターンを構成する前記電源電極および前記出力電極と接続された複数の電極と、前記複数の電極とケーブルを構成する複数の金属線とを接続するためのパターンとがそれぞれ形成された基板と、
開口近傍の内周に雌ねじが形成された一端開口型のケーシングと、
前記ケーシングの内周に嵌合されると共に、内底面に形成された凹溝に第1のOリングが嵌入されたベースと、
下面に形成された凹溝に第2のOリングが嵌入された中蓋と、
前記ケーシングの前記雌ねじに螺合するリングナットと、
ケーシング蓋とを有し、
前記ベース内に、前記複数のひずみゲージおよび前記ブリッジパターンが形成され、且つ、前記ブリッジパターンに前記基板が接続された前記起歪体を収容し、前記起歪体および前記基板上に前記中蓋を載置し、前記リングナットを前記ケーシングの前記雌ねじに螺合させることにより、前記起歪体を前記ケーシング内に固定し、前記ケーシング蓋を固着することにより前記起歪体を外部と遮断状態に封止したことを特徴とする物理量/電気量変換器。
A pair of strain-generating plates made of a thin metal plate and having a strain-generating portion that receives a physical quantity and generates strain;
A plurality of weight plates made of a thin metal plate and constituting a weight portion supported by the strain plate by being integrated,
It consists of a thin plate of metal, and consists of a spacer plate inserted between the pair of strain-generating plates and the weight plate,
The two strain generating plates, the two spacer plates, and the plurality of weight plates are integrated in a stacked state so that the acceleration applied to the strain generating body can be detected. A strain generating body,
A plurality of strain gauges attached to the strain-generating portion of the strain-generating body;
A power supply electrode formed in the vicinity of the strain-generating portion of the strain-generating body, connected to each of the plurality of strain gauges to constitute a Wheatstone bridge circuit, and for supplying a bridge voltage to the Wheatstone bridge circuit, and the Wheatstone A bridge pattern having an output electrode for extracting an output voltage from the bridge circuit;
A substrate on which a plurality of electrodes connected to the power supply electrode and the output electrode constituting the bridge pattern and a pattern for connecting the plurality of electrodes and a plurality of metal wires constituting a cable are formed, respectively. ,
A one-end opening type casing in which a female screw is formed on the inner periphery in the vicinity of the opening;
A base fitted into the inner periphery of the casing and having a first O-ring fitted in a groove formed in the inner bottom surface;
An inner lid in which a second O-ring is fitted in a concave groove formed on the lower surface;
A ring nut screwed into the female screw of the casing;
A casing lid,
The plurality of strain gauges and the bridge pattern are formed in the base, and the strain body in which the substrate is connected to the bridge pattern is accommodated, and the inner lid is formed on the strain body and the substrate. The strain nut is fixed in the casing by screwing the ring nut into the female screw of the casing, and the strain body is cut off from the outside by fixing the casing lid. A physical quantity / electric quantity converter characterized by being sealed.
前記起歪体は、周縁の固定部との間に空隙を介して中央部に前記重錘部が形成され、前記起歪体の空隙には、粘性流体が充填されていることを特徴とする請求項1に記載の物理量/電気量変換器。   The strain body is formed such that the weight portion is formed in the central portion with a gap between the periphery and the fixed portion, and the void of the strain body is filled with a viscous fluid. The physical quantity / electric quantity converter according to claim 1. 金属の薄板をもって、外周側に円環部が配設され中心部に小円盤部が配設され、該円環部と該小円盤部との間に該小円盤部の直径より狭い4つのビーム部が十文字状に配設され、前記各ビーム部の内方端と外方端に物理量を受けてひずみを生じる起歪部が一体にそれぞれ形成されてなる起歪板と、
金属の薄板をもって、一体化されることにより前記起歪板に支持される重錘部を構成することになる大円盤部が中心部に配設され、該大円盤部の外周側に円環部が配設され、該円環部と該大円盤部との間であって、前記起歪板の十文字状の前記ビーム部とは重ならない角度位置に幅狭の連接部が配設されてそれぞれ一体に形成された複数の重錘板と、
金属の薄板をもって、前記起歪板と前記重錘部との間隔を保持するための間隔保持部としての小円盤部が中心側に配設され、外周側に円環部が配設され、該円環部と該小円盤部との間であって、前記起歪板の十文字状の前記ビーム部とは重ならない角度位置に幅狭の連接部が配設されてそれぞれ一体に形成されたスペーサ板とをそれぞれ製作する加工工程と、
前記起歪板を前記複数の前記重錘板の両端側に前記スペーサ板を介してそれぞれ配置してこれらを一体化する接合工程と、
前記重錘板の前記大円盤部と前記円環部との連接部および前記スペーサ板の前記小円盤部と前記円環部との連接部のうち、前記円環部に近い部分を、それぞれ除去する連接部除去工程
を有することを特徴とする起歪体の製造方法。
With a thin metal plate, an annular part is arranged on the outer peripheral side, a small disk part is arranged in the center part, and four beams narrower than the diameter of the small disk part between the annular part and the small disk part A strain plate in which the portions are arranged in a cross shape, and a strain generating portion that receives a physical quantity at the inner end and the outer end of each beam portion and generates strain is integrally formed;
A large disk part that constitutes a weight part supported by the strain-generating plate by being integrated with a thin metal plate is disposed in the center, and an annular part on the outer peripheral side of the large disk part A narrow connecting portion is disposed at an angular position between the annular portion and the large disc portion so as not to overlap the cross-shaped beam portion of the strain plate. A plurality of integrally formed weight plates;
With a thin metal plate, a small disk portion as a space holding portion for holding the space between the strain generating plate and the weight portion is disposed on the center side, and an annular portion is disposed on the outer peripheral side, Spacers formed between the annular portion and the small disc portion, each having a narrow connecting portion at an angular position that does not overlap with the cross-shaped beam portion of the strain plate, and are integrally formed. Processing steps to produce each plate,
A joining step in which the strain plates are respectively arranged on both end sides of the plurality of weight plates via the spacer plates and integrated with each other;
Of the connecting portion between the large disc portion and the annular portion of the weight plate and the connecting portion between the small disc portion and the annular portion of the spacer plate, portions close to the annular portion are respectively removed. And a connecting part removing step .
前記加工工程は、エッチング加工、レーザ加工、機械加工のいずれかにより製作することを特徴とする請求項3に記載の起歪体の製造方法。   The manufacturing method of the strain body according to claim 3, wherein the processing step is manufactured by any one of etching processing, laser processing, and machining. 前記接合工程は、拡散接合、蝋付け、電子ビーム溶接、レーザ溶接のいずれかを用いることを特徴とする請求項3に記載の起歪体の製造方法。   The method for producing a strain generating body according to claim 3, wherein the joining step uses any one of diffusion joining, brazing, electron beam welding, and laser welding. 前記連接部除去工程は、ワイヤー放電加工、レーザ加工および機械加工のいずれかを用いることを特徴とする請求項3に記載の起歪体の製造方法。 The method for manufacturing a strain generating body according to claim 3, wherein the connecting portion removing step uses any one of wire electric discharge machining, laser machining, and machining.
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