JPH01136041A - 静電容量式荷重センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、各種の重量を検出することに使用される静電
容量式の荷重センサに関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の静電容量式の荷重センサは。

第５図に示すように絶縁性の固定基板の片側面に電極３
１を設け、絶縁性のスペーサ１２．１３を用いて所定の
間隔を作ると゛共に片側面に電極３２を設けた絶縁性の
バネ基板１１を固着していた。

重量を検知する場合にはバネ基板１１の中央部に重量を
印加してバネ基板１１が重量に応じてたわみ、電極３２
と電極３１への静電容量を変化させ。

静電容量の値を検出する事によって１重量を検知してい
た。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記のような構成ではバネ基板１１に絶
縁性の弾性材９例えば、アルミナ等のセラミック材を使
用しているだめ、金属系の弾性材に比べ、抗曲力が金属
系の弾性材の弾性限界に比べ小さく、変位を大きくとれ
ないと共に大きな荷重が印加されると基板１１が破壊さ
れる−ことがあり、また焼結体のため、形状寸法にばら
つきが出やすく、加工性も悪いため、精度のよい形状を
作りに＜＜、そのだめ所定の電極間隔を作るためにはス
ペーサ１２．１３等の部品が必要となるという問題点を
有していた。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、大きな
変位がとれ９機械強度に優れ、かつ精度のよい電極間隔
を作る事によって、特性のばらつきの小さい静電容量式
の荷重センサを提供することを目的とする。

〈問題点を解決するだめの手段〉 少くとも片側表面に電極膜３を設けた絶縁性固定基板２
とバネ性を有する金属バネ基板１とからなる静電容量式
の荷重センサにおいて、前記電極膜に対向して配置され
た前記金属バネ基板の表面に段差を設け、前記電極膜と
前記金属バネ基板の表面に所定の間隔をもたせたことを
特徴とする静電容量式の荷重センサによる。

く作　用〉 金属バネ基板に荷重すると、このバネ基板はたわみ、金
属バネ基板とこれに対向して設けられた電極膜との間の
静電容量は変化する。これを測定して荷重の大きさを知
る。

〈実施例〉 以下１本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図（、）は本発明に基づく荷重センサの断面図、第１図
（ｂ）は斜視図を示す。同図において、１は金属の弾性
材よりなるバネ基板、２はセラミック等の絶縁材よシな
る固定基板でその表面の中央に電極膜３を焼付は等によ
って設けている。金属バネ基板１は固定基板側に対向す
る面にしぼシ、切削等の加工により０円板状の段差１２
が設けてあシ１段差面が電極膜３に対向するように固定
基板２の上に固定されている。

金属バネ基板１の段差１２は電極を兼ねており。

電極３との間に空気コンデンサが形成されている。信号
取出しワイヤは段差面とは反対側の面から、はんだ、溶
接等により接続されている。

固定基板２の電極３からの信号数シ出しは例えば、スル
ホール５により接続された電極３とは反対側の面上の外
部電極４１に信号取出しワイヤをはんだ付は等により接
続する事により行なわれる。バネ基板１のほぼ中央部に
荷重が印加されると固定基板２に接している段差のない
部分が支点となり段差面が荷重の大きさに応じてたわみ
、静電容量が変化する。

バネ基板に例えば、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系の恒弾性バネ材
を使用すると、熱弾性係数を零近辺でコントロール出来
ると共に、引張シ強さも１２０に？／２までにする事が
出来、従来使用しているアルミナ系のバネ基板に比べて
約３〜４倍となるだめ。

たわみの量も大きくとれ、感度を上げることができる。

又、バネ基板１が支点を兼ねることができ２段差１２の
加工精度により荷重センサの精度を上げることができる
。

次に、第２．３．４図に本発明の他の実施例を示す。い
ずれもバネ基板１を固定基板２に固定する方法について
示したものである。第２図に於いて、バネ基板１はシリ
コン等の弾性を有するガスケットと共に、金属あるいは
グラスチック等より出来たケース（上）６１．ケース（
下）６２によって固定基板２に固定されており、バネ基
板ｌと固定基板２の接触面は圧縮されたガスケット７に
より封止されている。ケース（ｎ６１とケース（Ｆ）６
２はハトメ、高周波溶着等により止められている。本実
施例ではバネ基板１と固定基板２とが封止されているに
も拘らず、接触面で固着していないため、バネ基板１と
固定基板２の線膨張係数に多少の異なりがあっても１周
囲温度の変化により、そシを生じないという特長を有す
る。

第３図（、）にバネ基板１の周辺を接着剤９により固定
基板２に固定した実施例を示す。接着に際しては、バネ
基板の上方より適当な荷重を印加し、バネ基板１と固定
基板２の接合面が密着している状態で固着することが好
ましい。第３図（ｂ）には、バネ基板の支点部の数箇所
に接着用の孔８を設けた実施例を示す。本実施例によれ
ば、接着剤の注入量、及び接着剤の流れ出しを防ぐ事が
でき１作業性の良好な荷重センサを提供できる。

第４図に、固定基板２の表面に例えばＡｇ−Ｐｄの印刷
膜からできた固定用金属膜＝１４を焼付し。

バネ基板１をはんだ１０により固着した実施例を示す。

本実施例によれば、固定用金属膜・１４の上にはんだ印
刷によりリフローにてバネ基板を固着することができ、
量産性に適した製品を得ることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように９本発明の静電容量式荷重センサに
よれば次の効果が得られる。

１　バネ基板として金属の弾性材を使用しておシ、かつ
段差を設けているため、大きなたわみみを生ずることが
出来、高感度とすると共に高精度の段差加工によりバラ
ツキの小さい荷重センサを得ることができる。

２　バネ基板に段差をもつため、支点となるスペーサが
不要である。

３　バネ基板として恒弾性材を用いることにより、温度
特性の良好な荷重センサが実現できる。

４　バネ基板と固定基板をガスケット、接着剤。

はんだにより固着することが出来、封止性。

量産性が浸れた荷重センサを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例を示す静電容量である
。第５図は従来の静電容量式荷重センサを示す側断面図
を示す。 図において １・・・金属バネ基板、２・・・絶縁性固定基板。 ３・・・電極膜、４１・・・外部電極、５・・・スルホ
ール。 １２・・・段差。 第５図 ｉ（＾

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも片側表面に電極膜３を設けた絶縁性固定
   基板２とバネ性を有する金属バネ基板とからなる静電容
   量式の荷重センサにおいて、前記電極膜に対向して配置
   された前記金属バネ基板の表面に段差を設け、前記電極
   膜と前記金属バネ基板の表面に所定の間隔をもたせたこ
   とを特徴とする静電容量式の荷重センサ。
2. （２）前記金属バネ基板は前記絶縁性固定基板にガスケ
   ットと共に圧着されている特許請求の範囲第１項記載の
   静電容量式荷重センサ。
3. （３）前記金属バネ基板は前記絶縁性固定基板に接着剤
   により固着されている特許請求の範囲第１項記載の静電
   容量式の荷重センサ。
4. （４）前記金属バネ基板に接着用の接着孔を設けた特許
   請求の範囲第３項記載の静電容量式の荷重センサ。
5. （５）前記金属バネ基板は前記絶縁性固定基板の表面に
   固着された金属性膜にはんだにより固着されている特許
   請求の範囲第１項記載の静電容量式の荷重センサ。
6. （６）前記金属バネ基板は恒弾性バネ材料から出来てい
   る特許請求の範囲第１項乃至第５項記載の静電容量式の
   荷重センサ。