JP5372411B2 - ひずみゲージ及びその製造方法並びにひずみゲージの取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、ひずみゲージを起歪体に取付ける際に用いて好適なひずみゲージ，ひずみゲージの製造方法及びひずみゲージの取付方法に関する。

従来、起歪体（被測定対象物）に取付けることにより当該起歪体の歪を検出（測定）するひずみゲージは知られている。ところで、一般的なひずみゲージは、厚さが数〔μｍ〕程度の薄い抵抗体フィルムにより形成したひずみゲージ素子を用いるとともに、金属製（導電性）の起歪体に取付けて使用することも多いため、ひずみゲージ素子は、電気的絶縁性を有するフレキシブルなゲージベース（キャリア）上にパターン形成し、このゲージベースを起歪体に取付けている。しかし、この場合、ひずみゲージ素子と起歪体間にゲージベースが介在し、起歪体の歪をひずみゲージ素子に直接伝達できないことから、ゲージベースの存在がひずみゲージ素子の誤差要因になってしまう問題がある。

このため、ひずみゲージ素子に対して、起歪体の歪をより直接的に作用させることができるようにしたひずみゲージの製造方法も知られており、特許文献１には、起歪部の表面に直接又はこの表面に形成される絶縁層を介して薄層抵抗材料を添着し、この薄層抵抗材料の表面に一様にフォトレジスト材を塗布し、このフォトレジスト材に、ゲージグリッド部とその両端部に連接されるゲージタブとを有するひずみゲージ素子部の形状を有するフォトマスクを介して露光を与え、この露光が与えられたフォトレジスト材の現像を行い、薄層抵抗材料をフォトエッチングして形成するようにしたひずみゲージの製造方法が開示され、また、特許文献２には、接着樹脂フィルム上に抵抗性材料からなる箔がコーティングされた転写箔フィルムを準備し、ひずみの被測定物の外表面上の所望の部分に、転写箔フィルムの接着樹脂フィルムを面を当接させ、この転写箔フィルムを処理し、当該接着樹脂フィルムを介して箔ゲージパターンを被測定物に転写できるようにしたひずみゲージの製造方法が開示されている。
特開平９−３０４００６号公報 特開２００７−２７１２８５号公報

しかし、上述した従来のひずみゲージ及びひずみゲージの製造方法は、次のような問題点があった。

第一に、特許文献１及び２に開示されるいずれの製造方法も、いわばひずみゲージの製造と起歪体に対する取付けを同時に（一緒に）行うものである。即ち、特許文献１では、起歪体の表面に直接ひずみゲージ（素子）を形成するとともに、特許文献２では、起歪体の表面にて特別の転写処理を行うものである。したがって、ひずみゲージの製造時には、起歪体の存在が必須となるため、起歪体の形状や構成，材質などによっては、これらの製造方法を適用できない場合も多々発生する。結局、用途が著しく限定されてしまうなど、汎用性に劣る。

第二に、特許文献１及び２に開示されるひずみゲージの製造方法は、起歪体の種類毎に製造方法を変更したり起歪体の材質などによって処理条件を変更する必要がある。したがって、製造方法の実施が面倒であり、製造コストの上昇を招く。しかも、ひずみゲージが故障したような場合には、起歪体を含む全体の交換が必要となるなど、メンテナンスも大変となり、メンテナンスコストも無視できない。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したひずみゲージ及びその製造方法並びにひずみゲージの取付方法の提供を目的とするものである。

本発明に係るひずみゲージ１は、上述した課題を解決するため、起歪体Ｍに取付けることにより当該起歪体Ｍの歪を検出する少なくともひずみゲージ素子２を備えるひずみゲージであって、ベースシート３ｓの一面に微粘着性の着脱面３ｆを設けた少なくともフォトエッチング加工に耐え得る耐薬品性を有する微粘着シート３を備えるとともに、この微粘着シート３における着脱面３ｆに貼着したひずみゲージ素子材料２ｏを、フォトエッチング加工処理によりパターン形成したひずみゲージ素子２を備えてなることを特徴とする。この場合、発明の好適な態様により、透明又は半透明の微粘着シート３を用いることができる。

一方、本発明に係るひずみゲージの製造方法は、上述した課題を解決するため、起歪体Ｍに取付けることにより当該起歪体Ｍの歪を検出する少なくともひずみゲージ素子２を備えるひずみゲージ１を製造するに際し、ベースシート３ｓの一面に微粘着性の着脱面３ｆを設けた少なくともフォトエッチング加工処理に耐え得る耐薬品性を有する微粘着シート３の当該着脱面３ｆに、ひずみゲージ素子材料２ｏを貼着し、このひずみゲージ素子材料２ｏに対してフォトエッチング加工処理により、ひずみゲージ素子２をパターン形成するようにしたことを特徴とする。

他方、本発明に係るひずみゲージの取付方法は、上述した課題を解決するため、起歪体Ｍの歪を検出するひずみゲージ素子２を当該起歪体Ｍに取付けるに際し、予め、ベースシート３ｓの一面に微粘着性の着脱面３ｆを設けた少なくともフォトエッチング加工に耐え得る耐薬品性を有する微粘着シート３を備えるとともに、この微粘着シート３における着脱面３ｆに貼着したひずみゲージ素子材料２ｏを、フォトエッチング加工処理によりパターン形成したひずみゲージ素子２を備えるひずみゲージ１を用意し、ひずみゲージ１におけるひずみゲージ素子２を接着剤Ｃにより起歪体Ｍに接着し、この後、微粘着シート３を、起歪体Ｍ及びひずみゲージ素子２から離脱するようにしたことを特徴とする。この場合、発明の好適な態様により、ひずみゲージ１は、ベースシート３ｓの一面に微粘着性の着脱面３ｆを設けた微粘着シート３の当該着脱面３ｆに、ひずみゲージ素子材料２ｏを貼着し、このひずみゲージ素子材料２ｏに対してフォトエッチング加工処理により、ひずみゲージ素子２をパターン形成して得ることができる。なお、微粘着シート３は、透明又は半透明に形成することが望ましい。

このような本発明に係るひずみゲージ及びその製造方法並びにひずみゲージの取付方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 微粘着性の着脱面３ｆを有する微粘着シート３の当該着脱面３ｆに、フォトエッチング加工処理によりパターン形成したひずみゲージ素子２を設けたひずみゲージ１を用いるため、起歪体Ｍに対して、微粘着シート３を除去したひずみゲージ素子２のみを容易に取付けることができる。したがって、従来のような、ひずみゲージの製造時における起歪体の存在が不要になり、基本的には一般的なひずみゲージの取付手法に準じて起歪体への取付けを行うことができるため、ひずみゲージ素子２のみの取付けが、様々な種類の起歪体に対して可能となり、汎用性及び取付容易性に優れる。

（２） 従来のような、ひずみゲージの製造時における起歪体の存在が不要となることから、一般的なひずみゲージと同水準の製造工程により製造することができ、製造の容易化及びコストダウンを図ることができる。しかも、ひずみゲージ素子２が故障した場合であっても、ひずみゲージ素子２（ひずみゲージ１）のみの交換で足りるため、メンテナンスの容易化及びメンテナンスのコスト削減にも寄与できる。

（３） 微粘着シート３は、少なくともフォトエッチング加工処理に耐え得る耐薬品性を有するため、同加工処理を確実に行うことができるとともに、製造時の信頼性を高めることができる。

（４） 好適な態様により、透明又は半透明の微粘着シート３を用いれば、微粘着シート３を通してひずみゲージ素子２を視認できるため、起歪体Ｍへの取付けに際し、ひずみゲージ素子２の位置合わせを容易かつ正確に行うことができる。

次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

最初に、本実施形態に係るひずみゲージ１を製造する際に使用する主要材料について説明する。

ひずみゲージ１には、主要材料として、ひずみゲージ素子材料２ｏと微粘着シート３を使用する（図３（ａ）参照）。ひずみゲージ素子材料２ｏには、抵抗体材料である銅ニッケル合金を使用し、厚さ１．５〔μｍ〕の薄い箔（フィルム）に形成したものを用いた。なお、ひずみゲージ素子材料２ｏとしては、その他、ニッケルクロム合金等の他の各種抵抗素材を利用できるとともに、厚さも０．０５〜３〔μｍ〕程度の任意の厚さに選定できる。なお、一般的なひずみゲージ素子では、真空蒸着によりキャリア（ゲージベース）上に形成する場合もあるが、本実施形態に係るひずみゲージ１の場合、このような真空蒸着は原理的に適さない。

微粘着シート３は、ベースシート３ｓの一面に微粘着性の着脱面３ｆを設けたものである。微粘着シート３は、本実施形態に係るひずみゲージ１を製造する際の固有の材料となるが、従来のゲージベース（キャリア）の機能も兼ね備える必要があるため、基本的には、次の（Ｃ１）〜（Ｃ４）の条件を満たすことが望ましい。

（Ｃ１） フォトエッチング（フォトリソグラフティ）加工処理によりゲージ素子材料２ｏからひずみゲージ素子２をパターン形成する際に、当該ひずみゲージ素子材料２ｏ及びひずみゲージ素子２を安定に保持する機能を備えること、

（Ｃ２） フォトエッチング加工処理では、塩化鉄，塩化銅，水酸化ナトリウム等の酸アルカリ性薬品を使用するが、このような薬品に耐え得る耐薬品性を備えること、

（Ｃ３） ひずみゲージの取付時に、微粘着シート３は、起歪体Ｍ及びひずみゲージ素子２から離脱させるため、この際、起歪体Ｍ及びひずみゲージ素子２から容易に剥離できる良好な剥離性を備えること、

（Ｃ４） 透明又は半透明であること、

特に、剥離性については、起歪体Ｍへの貼付時に、起歪体Ｍに接着した薄いフィルム状のひずみゲージ素子２に対して悪影響を与えることなく容易かつ確実に剥離できる必要があるとともに、他方、製造時には、ひずみゲージ素子材料２ｏ（ひずみゲージ素子２）に対して容易に剥離することなく安定かつ確実に保持する必要があるため、これらの相反する条件をバランス良く満たす材料を選定することが望ましい。

このような条件を満たす材料としては、「フジコピアン株式会社」製の「フィックスフィルム（登録商標）ＨＧ１」を用いることができる。同フィルムは、厚さが５０〜１００〔μｍ〕の透明なポリエステルフィルム（ベースシート３ｓ）を使用し、このポリエステルフィルムの片面（一面）に厚さが２５〔μｍ〕の微粘着性の着脱面３ｆを設けたものである。同フィルムは、主に携帯電話やテレビ等に使用する液晶画面の保護フィルムとして提供されているが、本実施形態に係る微粘着シート３に用いても好適であり、良好な耐薬品性及び剥離性を備えている。

次に、本実施形態に係るひずみゲージの製造方法について、図３〜図５を参照しつつ図１に示す工程図に従って説明する。

本実施形態に係るひずみゲージ１は、主にフォトエッチング加工法を用いて製造を行う。まず、上述した材料、即ち、ひずみゲージ素子材料２ｏと微粘着シート３を準備する（工程Ｓ１）。ひずみゲージ素子材料２ｏと微粘着シート３は、双方とも、１００×１００〔ｍｍ〕の正方形にカットしたものを用いる。そして、図３（ａ）に示すように、微粘着シート３の着脱面３ｆに、ひずみゲージ素子材料２ｏを重ね合わせ、微粘着シート３の着脱面３ｆとひずみゲージ素子材料２ｏの貼合わせを行う（工程Ｓ２）。この際、ひずみゲージ素子材料２ｏに折れ曲がりや皺等が発生しないように留意する。なお、ひずみゲージ素子材料２ｏからは、後述するひずみゲージ素子２…を多数個取り（例示の場合、１０×１０個）するため、図３（ａ）〜（ｆ）は、多数個取りする際における一個分のみを示している。

次いで、図３（ｂ）に示すように、工程Ｓ２で得られた第一中間製造体Ｘａ（積層材）のひずみゲージ素子材料２ｏに対して、フォトレジスト１１の塗布又は貼付けを行う（工程Ｓ３）。フォトレジスト１１には、液状レジスト，ドライフィルムレジスト等があるがいずれを用いてもよいし、また、ネガタイプ又はポジタイプのいずれであってもよい。なお、フォトレジスト１１の塗布又は貼付けを行う際には、予め、ひずみゲージ素子材料２ｏの表面に対して物理的又は化学的な前処理を施すことにより、フォトレジスト１１とひずみゲージ素子材料２ｏの密着性を高め、エッチング処理時のフォトレジスト１１とひずみゲージ素子材料２ｏ間の侵食を防止することが望ましい。なお、物理的な前処理としては研磨を用いることができるとともに、化学的な前処理としては有機溶剤による蒸気脱脂，弱アルカリ性脱脂剤による水性脱脂及び酸中和，硝酸・塩酸等による腐食研磨などを用いることができる。

次いで、工程Ｓ３で得られた第二中間製造体Ｘｂ（積層材）に対するＵＶ露光を行う（工程Ｓ４）。この場合、図３（ｃ）に示すように、複数のひずみゲージ素子のパターンが描画されたフォトマスク１２を使用し、第二中間製造体Ｘｂのフォトレジスト１１に対してＵＶ露光を行う。この場合、フォトレジスト１１が、例えば、ネガタイプの場合には、ＵＶ露光によりフォトレジスト１１は硬化する。そして、ＵＶ露光が終了したなら、ＵＶ露光されたフォトレジスト１１の現像を行う（工程Ｓ５）。本実施形態では、浸漬揺動法を用いて現像を行った。具体的には、タンクに現像液を入れ、その中にＵＶ露光した第二中間製造体Ｘｂを浸漬し、現像液を揺動させながら現像を行った。なお、現像後は、純水掛け流し法により現像液を洗浄除去した。現像後における第三中間製造体Ｘｃを図３（ｄ）に示す。

次いで、第三中間製造体Ｘｃに対するフォトエッチングを行い、図３（ｅ）に示す第四中間製造体Ｘｄを得る（工程Ｓ６）。フォトエッチングは、塩化第二銅，塩化第二鉄等のエッチング液を使用するとともに、浸漬揺動法によるフォトエッチングを行う。これにより、微粘着シート３上には、ひずみゲージ素子材料２ｏからパターン形成された複数のひずみゲージ素子２…が得られる。一方、フォトエッチングの終了後は純水掛け流し法を用いてエッチング液を洗浄除去するとともに、露光されたひずみゲージ素子２…のフォトレジスト１１を除去する（工程Ｓ７）。これにより、図３（ｆ）に示すひずみゲージ１が複数連続したひずみゲージ集合体を得ることができる。なお、微粘着シート３には、少なくともフォトエッチング加工処理に耐え得る耐薬品性をもたせているため、同処理を確実に行うことができるとともに、製造時の信頼性を高めることができる。

そして、得られたひずみゲージ集合体に対しては、外観及び電気性能等の必要な製品検査を行う（工程Ｓ８）。良品であれば、当該ひずみゲージ集合体に対して、フォトマスク等により指定する大きさにトリミング（カッティング）する（工程Ｓ９）。以上の処理工程を経て、最終製品となるひずみゲージ１を得ることができる（工程Ｓ１０）。

図４及び図５に、ひずみゲージ１の具体的な構成を示す。このひずみゲージ１は、ベースシート３ｓの一面に微粘着性の着脱面３ｆを設けた微粘着シート３がそのまま残存し、着脱面３ｆ上にフォトエッチング加工処理によりパターン形成したひずみゲージ素子２が設けられる。ひずみゲージ素子２は、ゲージ素子パターン２ｇ及び一対のタブパターン２ｔ，２ｔを有し、一対のタブパターン２ｔ，２ｔは左右対称に形成するとともに、一つのタブパターン２ｔは、矩形状のタブ本体部２ｔｍ及びこのタブ本体部２ｔｍにおける一端辺の一側の端部から連続形成した接続部２ｔｃを有する。また、ゲージ素子パターン２ｇはジグザグ状に形成し、一端を、一方のタブパターン２ｔの接続部２ｔｃに連続させるとともに、他端を、他方のタブパターン２ｔの接続部２ｔｃに連続させる。なお、各タブパターン２ｔ，２ｔのタブ本体部２ｔｍ，２ｔｍには、各タブ本体部２ｔｍ，２ｔｍから引き出す外部接続用のリード線６１，６１（図７参照）の一端を半田付けにより接合することができる。

次に、このように製造されたひずみゲージ１を起歪体（被測定対象物）Ｍに取付ける際の取付方法について、図６を参照しつつ図２に示す工程図に従って説明する。

ひずみゲージ１は、本実施形態に係る取付方法を利用して起歪体Ｍに取付けることができる。なお、図２中、ステップＳＭは、図１中の工程Ｓ１〜Ｓ１０を示し、図１中、ステップＳＣは、図２中の工程Ｓ２１〜Ｓ２９を示す。したがって、各工程図は、工程Ｓ１〜Ｓ１０を経て製造したひずみゲージ１を、工程Ｓ２１〜Ｓ２８を経て起歪体Ｍに取付けることができることを意味する。

以下、具体的な取付手順について説明する。まず、ひずみゲージ１を取付ける起歪体Ｍの素材が電気的絶縁性を有するものであれば、ひずみゲージ１をそのまま取付けることができる。これに対して、起歪体Ｍの素材が電気的絶縁性を有しないものであれば、起歪体Ｍの表面に絶縁処理を施した後、ひずみゲージ１を取付けることができる。この場合、絶縁処理を施す表面は、起歪体Ｍにおける少なくともひずみゲージ素子２を接着する取付部位Ａｃで足り、絶縁処理としては、例えば、後述するアルマイト処理等の表面処理をはじめ、起歪体Ｍの表面に不導体皮膜を形成することにより絶縁を確保できる各種表面処理を行うことができる。なお、ひずみゲージ１の作動電圧は比較的低いため、大きな耐電圧は要求されない。このように、起歪体Ｍが電気的絶縁性を有するものであれば、ひずみゲージ１をそのまま取付けることができるため、本発明に係るひずみゲージ１のより大きなパフォーマンス（作用効果）を期待できる。

さらに、ひずみゲージ１を取付ける起歪体Ｍの取付部位Ａｃに対しては、必要な表面改善処理を行う（工程Ｓ２１）。表面改善処理には、サンドペーパ処理，サンドブラスト処理，紫外線照射処理，プラズマ処理，有機溶剤洗浄処理等の物理的又は化学的な処理が含まれる。起歪体Ｍにおける取付部位Ａｃの表面は、汚れをはじめ、凹凸，酸化皮膜等があるため、表面改善処理を施すことにより、接着強度に悪影響を及ぼす要素を除去することができる。

そして、表面改善処理を施した起歪体Ｍにおける取付部位Ａｃの表面には、罫書き針を用いたマーキング（目印）を施す（工程Ｓ２２）。他方、ひずみゲージ１におけるひずみゲージ素子２の表面には接着剤Ｃを塗布する（工程Ｓ２３）。接着剤Ｃを塗布した状態のひずみゲージ１を図６（ｂ）に示すとともに、接着剤Ｃを塗布する前のひずみゲージ１を図６（ａ）に示す。この場合、接着剤Ｃには、例えば、シアノアクリレート接着剤（液体）等を用いることができるが、起歪体Ｍ側の材質やひずみゲージ素子２側の素材等に応じた各種接着剤を適用できる。なお、ひずみゲージ素子２の表面に接着剤Ｃを塗布する際は、微粘着シート３側にはみ出さないように留意する。

また、接着剤Ｃを塗布したなら、図６（ｃ）に示すように、接着剤Ｃが付着したひずみゲージ素子２を起歪体Ｍの取付部位Ａｃの表面に押し当てて接着する（工程Ｓ２４）。この際、微粘着シート３は透明なため、微粘着シート３を通してひずみゲージ素子２の位置と起歪体Ｍに設けたマーキング（目印）を視認しながら両者の位置合わせを容易かつ正確に行うことができる。なお、接着時には、ひずみゲージ１を均等加圧する（工程Ｓ２５）。このため、例えば、図６（ｃ）に示すような押え治具２１により、ひずみゲージ１を上から均等に加圧することも可能であり、これにより、均一な接着層を形成することができる。この後、所定時間自然放置して接着剤Ｃを固化させる（工程Ｓ２６）。そして、接着剤Ｃが固化したなら、図６（ｄ）に示すように、微粘着シート３を手で剥離し、起歪体Ｍ及びひずみゲージ素子２から微粘着シート３を離脱する（工程Ｓ２７）。

この後、取付状態に対する外観及び取付強度等の必要な検査を行う（工程Ｓ２８）。以上により、本実施形態に係る取付方法を用いた起歪体Ｍに対するひずみゲージ１の一連の取付工程が終了する。なお、取付環境によっては、ひずみゲージ素子２を保護シートなどにより覆い、ひずみゲージ素子２を外部の環境から保護することもできる（工程Ｓ２９）。このような保護シートとしては、防水用保護シートなど、取付環境に応じた各種保護シートを利用できる。

このように取付けたひずみゲージ１、即ち、ひずみゲージ素子２は、次のように機能する。今、取付けた起歪体Ｍに歪が発生すれば、この歪（伸縮変位等）は、ひずみゲージ素子２に対して直接作用し、歪に応じた荷重（応力）がひずみゲージ素子２に付与される。これにより、ひずみゲージ素子２の抵抗値が変化するため、この抵抗値を静ひずみ計等の検出手段により検出（測定）すれば、起歪体Ｍに発生した歪に対応したひずみ量を検出（測定）することができる。

よって、このような本実施形態に係るひずみゲージ１及びその製造方法並びにひずみゲージ１の取付方法によれば、微粘着性の着脱面３ｆを有する微粘着シート３にフォトエッチング加工処理によりパターン形成したひずみゲージ素子２を設けたひずみゲージ１を用いるため、起歪体Ｍに対しては、微粘着シート３を除去したひずみゲージ素子２のみを取付けることができる。したがって、従来のような、ひずみゲージの製造時における起歪体の存在が不要になるとともに、基本的には一般的なひずみゲージの取付手法に準じて起歪体への取付けを行うことができるため、様々な種類の起歪体に対してひずみゲージ１の取付けを容易に行うことができ、汎用性及び取付容易性に優れる。また、従来のような、ひずみゲージの製造時における起歪体の存在が不要となることから、一般的なひずみゲージと同水準の製造工程により容易に製造することができ、製造コストのコストダウンを図ることができる。しかも、ひずみゲージ素子２が故障した場合であっても、ひずみゲージ素子２（ひずみゲージ１）のみを交換すれば足りるため、メンテナンスの容易化及びメンテナンスのコスト削減にも寄与できる。

次に、本実施形態に係る製造方法及び取付方法を経て取付けを行ったひずみゲージ１の性能（特性）を検証した実験結果について、図７〜図１０を参照して説明する。

実験では、上述した本実施形態の製造方法、即ち、図１に示す工程Ｓ１〜Ｓ１０に基づいて製造したひずみゲージ１を「実施例」とし、一般的に普及しているゲージベースを有するタイプのひずみゲージを「比較例」として用いた。一般的に普及しているひずみゲージは、図７に抽出拡大断面図により示すひずみゲージ５０のように、ポリイミド樹脂等により形成したフレキシブルなゲージベース５１の上面にひずみゲージ素子５２をパターン形成し、タブパターンを除くゲージ素子パターンをゲージカバー５３により覆ったものであり、ひずみゲージ素子５２のディメンションは、実施例のひずみゲージ素子２と同じである。

（実験１）
実験１は、引張方向の歪に対する実験である。この場合、実験具として、図７に示すＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製プレートＭｐ（起歪体Ｍ）を使用し、このＦＲＰ製プレートＭｐの中間位置に、実施例に係るひずみゲージ１と比較例に係るひずみゲージ５０を取付けた。

ＦＲＰ製プレートＭｐに対するひずみゲージ１及び５０の取付けは、次のように行った。まず、ひずみゲージ１は、上述した本実施形態の取付方法、即ち、図２に示す工程Ｓ２１〜Ｓ２７に基づいて取付け、特に、次の点を留意した。ＦＲＰ製プレートＭｐの表面改善処理は、サンドペーパ処理により均一化し、有機溶剤により洗浄脱脂した。また、ＦＲＰ製プレートＭｐに対するマーキングは、表面変化を避けるため、鉛筆によりマーキングした。ひずみゲージ素子２の接着には、ひずみゲージ素子２の表面に、シアノアクリレート接着剤を一滴垂らし、ＦＲＰ製プレートＭｐ上に接着するとともに、接着剤の固化後、微粘着シート３をＦＲＰ製プレートＭｐ及びひずみゲージ素子２から離脱（剥離）した。一方、ひずみゲージ５０は、ゲージベース５１の底面に、シアノアクリレート接着剤を一滴垂らし、ＦＲＰ製プレートＭｐ上に接着した。そして、ひずみゲージ素子２の一対のタブパターン（図４中、２ｔ，２ｔ参照）に、リード線６１，６１をそれぞれ半田接合し、このリード線６１，６１を不図示の静ひずみ計に接続するとともに、ひずみゲージ素子５２の一対のタブパターンに、リード線６２，６２をそれぞれ半田接合し、このリード線６２，６２を不図示の静ひずみ計に接続した。

以上のようにセッティングし、実験では、図７に示すＦＲＰ製プレートＭｐの長手方向（点線矢印方向）に引張方向の応力Ｐｓ〔ＭＰａ〕を付加したときのひずみ量εを測定した。この場合、一定の速度により引張方向の応力Ｐｓを付加するとともに、ひずみ量εが１０００〔×１０^-6ひずみ〕になる付近まで付加し、この間における応力Ｐｓ〔ＭＰａ〕とひずみ量ε〔×１０^-6ひずみ〕を測定した。

図８は、ひずみ量εと応力Ｐｓの関係を示す測定結果である。なお、図８では、８００〔×１０^-6ひずみ〕を超えるひずみ量εについては図示を省略した。測定結果では、実施例（ひずみゲージ１）のヤング率Ｅが１３９．７４２〔ＧＰａ〕、比較例（ひずみゲージ５０）のヤング率Ｅが１３８．４５３〔ＧＰａ〕となり、実施例のヤング率Ｅが比較例のヤング率Ｅよりも大きい結果となった。この理由は、比較例の場合、作用する応力Ｐｓが引張方向であっても、ひずみゲージ素子５２に対しては、ゲージベース５１の存在により発生する僅かな曲げ荷重の作用が考えられる。しかし、実施例では、このようなゲージベース５１は存在しないため、無用な曲げ荷重の影響は回避される。したがって、実施例の場合、比較例に対してゲージベースの影響を受けない分、精度の高い測定が可能になるとともに、そのリニアリティ性も高くなる。このように、引張方向の歪に対しては、本実施形態に係る製造方法及び取付方法に基づく実施例を利用することにより、少なくとも比較例を超える測定性能を確保できる。

（実験２）
実験２は、曲げ方向の歪に対する実験である。この場合、実験具として、図９に示すアルミニウム製プレートＭａ（起歪体Ｍ）を使用した。アルミニウム製プレートＭａは、厚さｈが１〔ｍｍ〕、幅Ｌが１００〔ｍｍ〕であり、表面はアルマイト処理による絶縁処理を施した。そして、アルミニウム製プレートＭａの一端は、クランプ機構７１によりクランプすることにより固定端Ｍａｃとし、他端（先端）を自由端Ｍａｆとした。また、アルミニウム製プレートＭａの上面であって、自由端Ｍａｆから固定端Ｍａｃ側へ距離Ｌｄ（＝９７〔ｍｍ〕）だけ離間した位置に、実施例に係るひずみゲージ１と比較例に係るひずみゲージ５０を取付けた。アルミニウム製プレートＭａに対するひずみゲージ１及び５０の取付けは、基本的に、実験１の取付方法と同じであるが、使用する起歪体Ｍは、アルマイト処理したアルミニウム製プレートＭａであるため、表面改善処理では、サンドペーパ処理を行わず、有機溶剤による洗浄脱脂のみを行った。

実験では、最初に、静ひずみ計のゲージファクタを２．０７にセットし、無負荷時のひずみ量εの読み取りを行った。このゲージファクタは、ひずみ量と抵抗値変化率の関係を結び付ける比例定数であり、予め機械的ひずみ量が既知の材料にひずみゲージ１及び５０をそれぞれ貼付けて求めた。そして、図９に示すアルミニウム製プレートＭａの自由端Ｍａｆに対して曲げモーメントを付加、即ち、自由端Ｍａｆに対して、直角方向（点線矢印方向）に荷重Ｗ〔Ｎ〕を付加した。この場合、荷重Ｗ〔Ｎ〕は、「０」，「１．１１」，「２．２２」，「４．４５」，「８．９０（最大荷重）」の順に付加するとともに、「８．９０（最大荷重）」から同間隔でゼロまで除荷した。そして、この間におけるひずみゲージ１及び５０のひずみ量εを測定した。

図１０は、荷重Ｗ〔Ｎ〕に対するひずみ量ε〔×１０^-6ひずみ〕の測定結果を示す。図１０に示すデータ表において、「非直線性」は、０から最大荷重（８．９０〔Ｎ〕）までのひずみ量εを直線で表したとき、途中の各荷重で測定した実際のひずみ量εと当該直線間の誤差を示し、「ヒステリシス」は、測定時の荷重時となる往路と除荷時となる復路の誤差を示す。また、曲げ応力〔ＭＰａ〕は、（曲げモーメント）／（断面係数）により算出した。この場合、曲げモーメントは、（荷重Ｗ〔Ｎ〕）／（距離Ｌｄ〔ｍｍ〕）により求めることができるとともに、断面係数は、（（幅Ｌ〔ｍｍ〕）×（厚さｈ²〔ｍｍ²〕）／６）により求めることができる。さらに、ヤング率Ｅは、（曲げ応力〔ＭＰａ〕）／（ひずみ量ε）により求めた。

測定結果では、実施例（ひずみゲージ１）のヤング率Ｅが６９．５〔ＧＰａ〕、比較例（ひずみゲージ５０）のヤング率Ｅが６８．３〔ＧＰａ〕となり、実施例のヤング率Ｅが比較例のヤング率Ｅよりも大きい結果となった。この理由は、比較例の場合、ゲージベース５１の存在により、ひずみゲージ素子５２がゲージベース５１の厚さ分だけアルミニウム製プレートＭａから離間し、ゲージベース５１上の断面係数が増加していることが考えられる。しかし、実施例の場合には、このようなゲージベース５１の存在による断面係数の変化は０に近くなるため、アルミニウム製プレートＭａ本来の歪を忠実に測定できる。このため、得られた「非直線性」に係わる誤差も、実施例では０．９１〔％〕、比較例では１．０６〔％〕となり、実施例のリニアリティが良好となっている。したがって、実施例の場合、比較例に対してゲージベースの影響を受けない分、精度の高い測定が可能になるとともに、そのリニアリティ性も高くなっている。このように、曲げ方向の歪に対しては、本実施形態に係る製造方法及び取付方法に基づく実施例を使用することにより、引張方向の歪に対する実験１の結果と同様に、少なくとも比較例を超える測定性能を確保できる。

以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値，手法，手順等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、微粘着シート３は、透明に形成することが望ましいが、半透明に形成してもよい。なお、不透明の微粘着シート３を排除するものではない。また、フォトエッチング加工処理は、公知の各種フォトエッチング加工法（フォトリソグラフティ）を利用できる。さらに、微粘着シート３には、フォトエッチング加工処理に耐え得る耐薬品性をもたせることが望ましいが、微粘着シート３は最終的に廃棄されるため、フォトエッチング加工処理中に物性が変化するものであっても、基本的には前述した（Ｃ１）〜（Ｃ４）の条件を満たすものであればよい。一方、ひずみゲージ１のパターンは例示であり、様々な形態（形状）のひずみゲージ１に適用できるとともに、ひずみゲージ１を取付ける起歪体Ｍも様々な用途の起歪体Ｍに利用することができる。

本発明の最良の実施形態に係るひずみゲージの製造方法を説明するための工程図、 本発明の最良の実施形態に係るひずみゲージの取付方法を説明するための工程図、 同ひずみゲージの製造方法を実施する際における各工程の説明図、 同ひずみゲージの製造方法により製造したひずみゲージの平面図、 同ひずみゲージの製造方法により製造したひずみゲージの正面図、 同ひずみゲージの取付方法を実施する際における各工程の説明図、 同ひずみゲージの製造方法により製造したひずみゲージの性能を検証する実験１に用いる実験具の説明図、 同実験１の測定結果によるひずみ量と応力の関係を示す特性図、 同ひずみゲージの製造方法により製造したひずみゲージの性能を検証する実験２に用いる実験具の説明図、 同実験２の測定結果による荷重（曲げ応力）とひずみ量の関係を示すデータ表、

符号の説明

１：ひずみゲージ，２：ひずみゲージ素子，２ｏ：ひずみゲージ素子材料，３：微粘着シート，３ｓ：ベースシート，３ｆ：着脱面，Ｍ：起歪体，Ｃ：接着剤

Claims (6)

1. 起歪体に取付けることにより当該起歪体の歪を検出する少なくともひずみゲージ素子を備えるひずみゲージにおいて、ベースシートの一面に微粘着性の着脱面を設けた少なくともフォトエッチング加工に耐え得る耐薬品性を有する微粘着シートを備えるとともに、この微粘着シートにおける前記着脱面に貼着したひずみゲージ素子材料を、フォトエッチング加工処理によりパターン形成したひずみゲージ素子を備えることを特徴とするひずみゲージ。
2. 前記微粘着シートは、透明又は半透明であることを特徴とする請求項１記載のひずみゲージ。
3. 起歪体に取付けることにより当該起歪体の歪を検出する少なくともひずみゲージ素子を備えるひずみゲージの製造方法において、ベースシートの一面に微粘着性の着脱面を設けた少なくともフォトエッチング加工に耐え得る耐薬品性を有する微粘着シートの当該着脱面に、ひずみゲージ素子材料を貼着し、このひずみゲージ素子材料に対してフォトエッチング加工処理により、前記ひずみゲージ素子をパターン形成することを特徴とするひずみゲージの製造方法。
4. 起歪体の歪を検出するひずみゲージ素子を当該起歪体に取付けるひずみゲージの取付方法において、予め、ベースシートの一面に微粘着性の着脱面を設けた少なくともフォトエッチング加工に耐え得る耐薬品性を有する微粘着シートを備えるとともに、この微粘着シートにおける前記着脱面に貼着したひずみゲージ素子材料を、フォトエッチング加工処理によりパターン形成したひずみゲージ素子を備えるひずみゲージを用意し、前記ひずみゲージにおけるひずみゲージ素子を接着剤により前記起歪体に接着し、この後、前記微粘着シートを、前記起歪体及び前記ひずみゲージ素子から離脱することを特徴とするひずみゲージの取付方法。
5. 前記ひずみゲージは、前記ベースシートの一面に微粘着性の着脱面を設けた微粘着シートの当該着脱面に、前記ひずみゲージ素子材料を貼着し、このひずみゲージ素子材料に対してフォトエッチング加工処理により、前記ひずみゲージ素子をパターン形成して得ることを特徴とする請求項４記載のひずみゲージの取付方法。
6. 前記微粘着シートは、透明又は半透明であることを特徴とする請求項４又は５記載のひずみゲージの取付方法。

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