JPH05332853A - Load cell - Google Patents
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- JPH05332853A JPH05332853A JP13886692A JP13886692A JPH05332853A JP H05332853 A JPH05332853 A JP H05332853A JP 13886692 A JP13886692 A JP 13886692A JP 13886692 A JP13886692 A JP 13886692A JP H05332853 A JPH05332853 A JP H05332853A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子秤、圧縮試験機、
引っ張り試験機などに使用されるロードセルに関し、特
に長時間使用による精度の低下を防止できるとともに測
定精度を高められるようにしたロードセルに関するもの
である。The present invention relates to an electronic scale, a compression tester,
The present invention relates to a load cell used in a tensile tester or the like, and particularly relates to a load cell capable of preventing a decrease in accuracy due to long-term use and enhancing a measurement accuracy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のいわゆるストレンゲージ式ロード
セルは、肉薄部を有し、ジュラルミン等のアルミニウム
合金からなる起歪部材と、前記肉薄部に接着剤によって
貼り合わせらさたストレーンゲージとを備える。この従
来のロードセルは、起歪部材の一端をベース部材に固定
し、他端に荷重を加えて肉薄部に撓みを発生させ、この
肉薄部の撓みをストレンゲージの抵抗値の変化として検
出することにより、その荷重を計測するようにしてい
る。2. Description of the Related Art A conventional so-called strain gauge type load cell has a thin portion and is provided with a strain-generating member made of an aluminum alloy such as duralumin, and a strain gauge attached to the thin portion with an adhesive. In this conventional load cell, one end of a strain-flexing member is fixed to a base member, a load is applied to the other end to cause a thin portion to bend, and the bending of the thin portion can be detected as a change in the resistance value of a strain gauge. Therefore, the load is measured.
【０００３】しかしながら、この従来のロードセルは、
起歪部材が塑性変形しやすく、起歪部材の塑性変形によ
る誤差が集積されるクリープ特性が劣っており、長時間
使用によって測定精度が低下するという問題がある。そ
こで、例えば特開昭63−273029号公報に開示するよう
に、セラミックスからなる肉薄部を有する起歪部材と、
前記肉薄部の表面に形成されるストレンゲージとを備え
るロードセルが知られている。However, this conventional load cell is
There is a problem that the strain-generating member is likely to be plastically deformed, the creep characteristics in which errors due to the plastic deformation of the strain-generating member are accumulated are inferior, and the measurement accuracy is deteriorated by long-term use. Therefore, for example, as disclosed in JP-A-63-273029, a strain-flexing member having a thin portion made of ceramics,
A load cell including a strain gauge formed on the surface of the thin portion is known.
【０００４】上記肉薄部を形成するセラミックスとして
は、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素などが用いら
れ、ストレンゲージとしては、櫛形状の金属抵抗体を前
記肉薄部に接着剤を用いて貼り付けるか、または薄膜手
段を用いて金属抵抗体を直接肉薄部に蒸着している。Alumina, zirconia, silicon carbide, etc. are used as the ceramics for forming the thin portion, and as a strain gauge, a comb-shaped metal resistor is attached to the thin portion with an adhesive, or The metal resistor is directly vapor-deposited on the thin portion using a thin film means.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このセラミ
ックスを使ったロードセルにおいても、経時的に誤差が
集積されるクリープ現象が発生することが発見され、そ
の原因を求めたところ、セラミックスに特有のマイクロ
クラックが経時的に成長することにあることが分かっ
た。However, even in the load cell using this ceramic, it has been discovered that a creep phenomenon in which errors are accumulated over time occurs, and the cause thereof was found. It was found that the cracks were to grow over time.
【０００６】また、ストレンゲージとして、セラミック
ス上に直接金属抵抗体を付けているため、金属抵抗体が
剥離しやすいという問題もある。本発明は、上記の事情
に鑑み、長時間使用による精度の低下を防止できるとと
もに測定精度を高められるようにしたロードセルを提供
することを目的とするものである。Further, since the metal resistor is directly attached to the ceramic as the strain gauge, there is a problem that the metal resistor is easily peeled off. In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a load cell capable of preventing a decrease in accuracy due to long-term use and enhancing the measurement accuracy.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係るロードセル
は、起歪部材のクリープ特性を高めてロードセルの経時
的な計測誤差を少なくするため、セラミックスからなる
肉薄部を有する起歪部材を備えるロードセルにおいて、
前記セラミックスを焼成後再度熱処理することを特徴と
する。SUMMARY OF THE INVENTION A load cell according to the present invention is provided with a strain-generating member having a thin portion made of ceramics in order to enhance creep characteristics of the strain-generating member and reduce measurement error of the load cell over time. At
After the ceramics are fired, they are heat treated again.
【０００８】また、本発明に係るもう一つのロードセル
は、起歪部材のクリープ特性を高めてロードセルの経時
的な計測誤差を少なくするため、セラミックスからなる
肉薄部を有する起歪部材を備えるロードセルにおいて、
前記セラミックスが単結晶サファイヤで構成される。さ
らに、本発明に係るまた他のロードセルは、起歪部材と
ストレンゲージとの密着性を高めて起歪部材からストレ
ンゲージへの歪み伝達誤差による計測誤差を少なくする
ため、セラミックスからなる肉薄部を有する起歪部材
と、前記肉薄部の表面に形成されるストレンゲージとを
備えるロードセルにおいて、前記肉薄部の表面に形成さ
れた金属酸化膜を設け、上記ストレンゲージが、この金
属酸化膜の表面に形成された金属薄膜からなることを特
徴とする。Another load cell according to the present invention is a load cell provided with a strain-generating member having a thin portion made of ceramics in order to enhance creep characteristics of the strain-generating member and reduce measurement error of the load cell over time. ,
The ceramic is composed of single crystal sapphire. Furthermore, yet another load cell according to the present invention, in order to reduce the measurement error due to the strain transmission error from the strain generating member to the strain gauge by increasing the adhesion between the strain generating member and the strain gauge, a thin portion made of ceramics is used. In a load cell comprising a strain member having and a strain gauge formed on the surface of the thin portion, a metal oxide film formed on the surface of the thin portion is provided, and the strain gauge is formed on the surface of the metal oxide film. It is characterized by comprising a formed metal thin film.
【０００９】[0009]
【作用】本発明に係るロードセルにおいては、セラミッ
クスを焼成温度と同程度の温度で熱処理することによ
り、セラミックスの表面のマイクロクラックの先端か鈍
化され、クリープが小さくなる。また、本発明に係るも
う一つのロードセルにおいては、肉薄部がヤング率が高
く、また、振動減衰特性が優れた単結晶サファイヤで構
成されるので、荷重に対するヒステリシスが低く、塑性
変形を起こし難く、また、荷重を加えた時に生じる振動
が速く減衰し、測定を早めることができる。さらに、単
結晶であるため、表面にマイクロクラックが少なく、ス
トレンゲージの密着強度が高くなる。In the load cell according to the present invention, the tip of the microcrack on the surface of the ceramic is blunted by heat-treating the ceramic at a temperature about the same as the firing temperature, and the creep is reduced. Further, in another load cell according to the present invention, the thin portion has a high Young's modulus and is composed of single crystal sapphire having excellent vibration damping characteristics, so that the hysteresis with respect to the load is low and plastic deformation is unlikely to occur. Further, the vibration generated when a load is applied is quickly damped, and the measurement can be accelerated. Furthermore, since it is a single crystal, there are few microcracks on the surface, and the adhesion strength of the strain gauge becomes high.
【００１０】さらに、本発明に係るまた他のロードセル
によれば、肉薄部の表面にガラスグレーズ層および金属
酸化膜を形成することにより、肉薄部の表面のマイクロ
クラックがガラスグレーズによって埋められ、成長し難
くなるとともに、上記ストレーンゲージがこの金属酸化
膜の表面に形成される金属薄膜で構成さるれので、肉薄
部とストレンゲージとの密着強度が高く、肉薄部の歪み
が確実にストレンゲージに伝達される。Further, according to still another load cell of the present invention, by forming a glass glaze layer and a metal oxide film on the surface of the thin portion, the micro cracks on the surface of the thin portion are filled with the glass glaze and grow. In addition, since the strain gauge is made up of a metal thin film formed on the surface of this metal oxide film, the adhesion strength between the thin portion and the strain gauge is high, and distortion of the thin portion is reliably transmitted to the strain gauge. To be done.
【００１１】[0011]
【実施例】 （実施例１）本発明の実施例を図面に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。純度99.5重量％、粒径１μｍ程
度の高純度アルミナ原料に適量のパインダーを添加し、
所定の形状に成形した後、1500℃〜1800℃で焼成するこ
とにより起歪部材を得た。Embodiment 1 The following will describe an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Add an appropriate amount of pinder to a high-purity alumina raw material with a purity of 99.5% by weight and a particle size of about 1 μm,
After being formed into a predetermined shape, it was fired at 1500 ° C to 1800 ° C to obtain a flexure member.
【００１２】図２に示すように、起歪部材１の形状は、
高さ25mm、幅15mm、長さ95mm程度の直方形に形成され、
その長さ方向の中間部にひょうたん形の孔２を幅方向に
貫通させることにより、上下に４つの肉薄部３を形成し
ている。この起歪部材１を1600℃で熱処理し、クリープ
特性の評価を行った。また、比較のため、熱処理をしな
い起歪部材１（比較例１）についてもクリープ特性の評
価を行った。As shown in FIG. 2, the shape of the strain-flexing member 1 is
It is formed in a rectangular shape with a height of 25 mm, a width of 15 mm and a length of about 95 mm,
A gourd-shaped hole 2 is penetrated in the widthwise direction at an intermediate portion in the lengthwise direction to form four thinned portions 3 at the top and bottom. The strain member 1 was heat-treated at 1600 ° C. to evaluate the creep characteristics. For comparison, the creep characteristics of the strain-generating member 1 (Comparative Example 1) not subjected to heat treatment were also evaluated.
【００１３】クリープ特性の評価は、無負荷状態より３
kgf の荷重を負荷し、負荷後30分間の荷重負荷方向のた
わみ量をレーザー干渉偏位測定機によって測定し、荷重
を除去した後再度同様の測定を行うことによったもの
で、その結果は表１に示す通りである。The evaluation of creep characteristics is 3 from the unloaded state.
A load of kgf was applied, the amount of deflection in the load application direction for 30 minutes after loading was measured with a laser interference deviation measuring machine, and after removing the load, the same measurement was performed again. It is as shown in Table 1.
【００１４】[0014]
【表１】 [Table 1]
【００１５】表１から、焼成温度と同程度の温度で熱処
理を行うことによりマイクロクラックが鈍化され、クリ
ープ特性が高められることが分かる。なお、このように
クリープ特性を高めるためには、熱処理時の温度をセラ
ミックスの焼成温度-200℃〜焼成温度の範囲内とすれば
よい。 （実施例２）同様にして純度99.9重量％、粒径１μｍ程
度の高純度アルミナ原料に適量のパインダーを添加し、
所定の形状に成形した後、1500℃〜1800℃で焼成するこ
とにより図２に示す形状および大きさを有する起歪部材
１を得た。From Table 1, it can be seen that the microcracks are blunted and the creep characteristics are enhanced by performing the heat treatment at a temperature similar to the firing temperature. In order to improve the creep characteristics, the temperature during the heat treatment may be set within the range of the firing temperature of ceramics −200 ° C. to the firing temperature. (Example 2) In the same manner, an appropriate amount of a pinder was added to a high-purity alumina raw material having a purity of 99.9% by weight and a particle size of about 1 μm,
After being formed into a predetermined shape, it was fired at 1500 ° C. to 1800 ° C. to obtain a strain generating member 1 having the shape and size shown in FIG.
【００１６】この起歪部材１を1600℃で熱処理し、クリ
ープ特性の評価を行った。また、比較のため、熱処理を
しない起歪部材１（比較例２）についてもクリープ特性
の評価を行った。これらの結果は表１に示す通りであ
る。表１から、焼成温度と同程度の温度で熱処理を行う
ことによりマイクロクラックが鈍化され、クリープ特性
が高められることが分かる。 （実施例３〜５）次に、図１に示すように、上記熱処理
をした起歪部材１の肉薄部３の表面にガラスグレーズ層
４を形成する。これにより、起歪部材１の中心線平均粗
さ(Ra)が0.2μｍ〜 0.4μｍ程度から0.01μｍ以下にな
るので、起歪部材１のクリープ特性およびストレンゲー
ジ６の密着性が高められる。The strain member 1 was heat-treated at 1600 ° C. and the creep characteristics were evaluated. For comparison, the creep characteristics of the strain-generating member 1 (Comparative Example 2) not subjected to heat treatment were also evaluated. The results are shown in Table 1. It can be seen from Table 1 that the microcracks are blunted and the creep characteristics are enhanced by performing the heat treatment at a temperature similar to the firing temperature. (Examples 3 to 5) Next, as shown in FIG. 1, a glass glaze layer 4 is formed on the surface of the thin portion 3 of the flexure member 1 that has been subjected to the heat treatment. As a result, the centerline average roughness (Ra) of the strain-flexing member 1 is reduced from about 0.2 μm to 0.4 μm to 0.01 μm or less, so that the creep characteristic of the strain-generating member 1 and the adhesion of the strain gauge 6 are enhanced.
【００１７】上記ガラスグレーズ層４の上に薄膜状の酸
化物層５を成膜し、さらにその上に抵抗体金属の薄膜か
らなるストレンゲージ６を成膜する。なお、この酸化物
層５はガラスグレーズ層４中に含まれる金属元素の酸化
物、またはストレンゲージ６をなす抵抗体金属の酸化物
からなるものである。薄膜の形成方法は、一般に薄膜形
成方法として知られているスパッタリング、真空蒸着、
イオンプレーティング等の方法を採用することか可能で
あり、ここでは、減圧されたアルゴン(Ar)雰囲気中でス
パッタリングによって抵抗体金属の酸化物および抵抗体
金属の薄膜を形成した。A thin film oxide layer 5 is formed on the glass glaze layer 4, and a strain gauge 6 made of a resistor metal thin film is further formed thereon. The oxide layer 5 is made of an oxide of a metal element contained in the glass glaze layer 4 or an oxide of a resistor metal forming the strain gauge 6. The thin film forming method is generally known as a thin film forming method such as sputtering, vacuum deposition,
It is possible to adopt a method such as ion plating. In this case, the oxide of the resistor metal and the thin film of the resistor metal are formed by sputtering in a reduced pressure argon (Ar) atmosphere.
【００１８】すなわち、ガラスグレーズ層４の上にスパ
ッタリング法により膜厚0.01μｍの酸化ケイ素(SiO2)膜
からなる酸化物層５を形成し、その上にスパッタリング
法により厚さ0.05μｍをＮｉ−Ｃｒ金属抵抗膜からなる
ストレンゲージ６を成膜したもの（実施例３）を作っ
た。また、ガラスグレーズ層４の上にＮｉ−Ｃｒ合金ス
パッタリングにより薄膜を形成する時に不活性Ａｒガス
雰囲気中に酸素吸入させることにより厚さ 0.005μｍの
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｏ膜からなる酸化物層５を形成し、雰囲気
を不活性Ａｒガス雰囲気にしてスパッタリングを続行さ
せることによりＮｉ−Ｃｒ−Ｏ膜からなる酸化物層５の
上に厚さ0.05μｍのＮｉ−Ｃｒ金属抵抗膜からなるスト
レンゲージ６を形成したもの（実施例４）を作り、同様
にして厚さ 0.015μｍのＮｉ−Ｃｒ−Ｏ膜からなる酸化
物層５を形成し、その上に厚さ 0.035μｍのＮｉ−Ｃｒ
金属抵抗膜からなるストレンゲージ６を形成したもの
（実施例５）を作った。That is, an oxide layer 5 made of a silicon oxide (SiO 2 ) film having a thickness of 0.01 μm is formed on the glass glaze layer 4 by a sputtering method, and a 0.05 μm-thick Ni-layer is formed on the oxide layer 5 by a sputtering method. A strain gauge 6 made of a Cr metal resistance film was formed (Example 3). Further, when a thin film is formed on the glass glaze layer 4 by Ni—Cr alloy sputtering, oxygen is sucked into an inert Ar gas atmosphere to form an oxide layer 5 made of a Ni—Cr—O film having a thickness of 0.005 μm. A strain gauge 6 made of a Ni—Cr metal resistance film having a thickness of 0.05 μm is formed on the oxide layer 5 made of a Ni—Cr—O film by forming the atmosphere and making the atmosphere an inert Ar gas atmosphere and continuing the sputtering. The formed layer (Example 4) was prepared, and an oxide layer 5 made of a Ni—Cr—O film having a thickness of 0.015 μm was formed in the same manner, and a Ni—Cr layer having a thickness of 0.035 μm was formed thereon.
A strain gauge 6 formed of a metal resistance film was formed (Example 5).
【００１９】さらに、比較のため、起歪部材１の表面に
直接にスパッタリング法によりＮｉ−Ｃｒ金属抵抗膜を
0.05μｍに成膜したもの（比較例３）を作った。これら
の比較例３、実施例３、実施例４、実施例５についてス
クラッチテスト（Scratch test）を行った結果を図３に
示す。なお、スクラッチテストとは、25μｍＲのダイヤ
モンド圧子にて、金属抵抗巻くをひっかくように可変荷
重100 〜600g/0〜25mmを負荷し、その摩擦抵抗を測定し
たものである。図３のグラフにおいて横軸が荷重、縦軸
が摩擦抵抗を表しており、摩擦抵抗が大きいほど密着強
度が高いことを意味する。Further, for comparison, a Ni—Cr metal resistance film is directly formed on the surface of the strain-generating member 1 by a sputtering method.
A film having a thickness of 0.05 μm (Comparative Example 3) was prepared. FIG. 3 shows the results of a scratch test performed on Comparative Example 3, Example 3, Example 4, and Example 5. The scratch test is a test in which a variable load of 100 to 600 g / 0 to 25 mm is applied with a diamond indenter of 25 .mu.mR and a variable resistance of 100 to 600 g / 0 to 25 mm is applied so that the metal resistance winding is scratched. In the graph of FIG. 3, the horizontal axis represents the load and the vertical axis represents the frictional resistance. The larger the frictional resistance, the higher the adhesion strength.
【００２０】図３から、起歪部材１に直接Ｎｉ−Ｃｒ金
属抵抗膜を形成した比較例１の場合には摩擦抵抗が小さ
く、密着強度が低いが、SiO2膜、あるいはＮｉ−Ｃｒ−
Ｏ膜等の酸化膜５を介在させた実施例３、実施例４、実
施例５は比較例３に比べて密着強度が高められているこ
とが分かる。すなわち、起歪部材１とストレンゲージ６
との間に酸化物層５を介在させることによりストレンゲ
ージの密着強度が高められることが分かる。また、起歪
部材１とストレンゲージ６との間にＮｉ−Ｃｒ−Ｏ膜か
らなる酸化物層５を介在させる場合には、Ｎｉ−Ｃｒ−
Ｏ膜が分厚い方（実施例５の方）が密着強度が高められ
ている。From FIG. 3, in the case of Comparative Example 1 in which the Ni—Cr metal resistance film was directly formed on the strain-generating member 1, the friction resistance was low and the adhesion strength was low, but the SiO 2 film or the Ni—Cr— film was used.
It can be seen that the adhesive strength of Examples 3, 4, and 5 in which the oxide film 5 such as an O film is interposed is higher than that of Comparative Example 3. That is, the strain generating member 1 and the strain gauge 6
It is understood that the adhesion strength of the strain gauge is increased by interposing the oxide layer 5 between and. Moreover, when the oxide layer 5 made of a Ni—Cr—O film is interposed between the strain-flexing member 1 and the strain gauge 6, the Ni—Cr—
The thicker the O film (Example 5), the higher the adhesion strength.
【００２１】上記の実施例３〜５にかかるロードセルの
実機評価を行った結果、起歪部材の塑性変形が起こら
ず、また、起歪部材とストレンゲージとの密着性が高め
られているので、起歪部材の歪みが確実にストレンゲー
ジに伝達され、より精密な測定が可能になった。 （実施例６〜８）本発明の他の実施例においては、純度
100重量％のアルミナ原料を用い、ダイ上面規正毛管液
供給法（ＥＦＧ）法により形成した単結晶サファイヤを
育成した後、図１に示す所定の形状に成形して得た起歪
部材１が用いられる。As a result of the actual evaluation of the load cells according to Examples 3 to 5 as described above, the plastic deformation of the strain-flexing member did not occur, and the adhesion between the strain-defining member and the strain gauge was improved. The strain of the strain-flexing member was reliably transmitted to the strain gauge, enabling more precise measurement. (Examples 6 to 8) In another example of the present invention, the purity
A strain-generating member 1 obtained by growing a single crystal sapphire formed by a die upper surface regulated capillary liquid supply method (EFG) method using 100% by weight of an alumina raw material and then molding the single crystal sapphire into a predetermined shape shown in FIG. 1 is used. Be done.
【００２２】なお、ＥＦＧ法とは、加熱コイルにより覆
われたルツボ内にアルミナ融液を入れ、サファイヤリボ
ン結晶を引き上げる方法である。この起歪部材１と、従
来のジュラルミンからなる起歪部材とについてヤング率
および振動減衰特性の測定を行った。その結果を表２に
示す。ヤング率が高い単結晶サファイヤで作られた起歪
部材１は、ヒステリシスは低く、直線性の高い計測が行
える。また、塑性変形し難く、復元性が高いので、長時
間使用しても精度の低下が生じない。The EFG method is a method in which an alumina melt is put in a crucible covered with a heating coil and a sapphire ribbon crystal is pulled up. The Young's modulus and vibration damping characteristics of the strain-flexing member 1 and the conventional strain-generating member made of duralumin were measured. The results are shown in Table 2. The strain generating member 1 made of single crystal sapphire having a high Young's modulus has low hysteresis and can perform measurement with high linearity. Further, since it is hard to be plastically deformed and has high resilience, the accuracy is not deteriorated even if it is used for a long time.
【００２３】[0023]
【表２】 [Table 2]
【００２４】また、単結晶サファイヤで作られた起歪部
材１は振動減衰特性が高いことから、荷重を加えた時に
生じる振動が速く減衰し、測定を速めることができる。
さらに、単結晶であることから表面のマイクロクラック
が少なく、表面粗さ(Ra) 0.01 μｍ以下となめらかにで
きるため、金属抵抗膜からなるストレンゲージ６との密
着強度が高められる。Further, since the strain generating member 1 made of single crystal sapphire has a high vibration damping characteristic, the vibration generated when a load is applied is quickly damped, and the measurement can be speeded up.
Further, since it is a single crystal, it has few microcracks on the surface and can be made to have a surface roughness (Ra) of 0.01 μm or less, so that the adhesion strength with the strain gauge 6 made of a metal resistance film is enhanced.
【００２５】上記単結晶サファイヤで作られた起歪部材
１の肉薄部３に酸化物層５と抵抗体金属の薄膜からなる
ストレンゲージ６が形成される。すなわち、起歪部材１
の上にスパッタリング法により膜厚0.01μｍの酸化ケイ
素(SiO2)膜からなる酸化物層５を形成し、その上にスパ
ッタリング法により厚さ0.05μｍのＮｉ−Ｃｒ金属抵抗
膜からなるストレンゲージ６を成膜したもの（実施例
６）を作った。A strain gauge 6 composed of an oxide layer 5 and a thin film of a resistor metal is formed on the thin portion 3 of the strain generating member 1 made of single crystal sapphire. That is, the flexure member 1
An oxide layer 5 made of a silicon oxide (SiO 2 ) film having a thickness of 0.01 μm is formed on the above by a sputtering method, and a strain gauge 6 made of a Ni—Cr metal resistance film having a thickness of 0.05 μm is formed thereon by a sputtering method. A film was formed (Example 6).
【００２６】また、Ｎｉ−Ｃｒ合金スパッタリング中に
不活性Ａｒガス雰囲気中に酸素吸入させることにより厚
さ 0.005μｍのＮｉ−Ｃｒ−Ｏ膜からなる酸化物層５を
形成し、雰囲気を不活性Ａｒガス雰囲気にしてスパッタ
リングを続行させることによりＮｉ−Ｃｒ−Ｏ膜の上に
厚さ0.05μｍのＮｉ−Ｃｒ金属抵抗膜からなるストレン
ゲージ６を形成したもの（実施例７）、同様にして厚さ
0.015μｍのＮｉ−Ｃｒ−Ｏ膜からなる酸化物層５を形
成し、その上に厚さ 0.035μｍのＮｉ−Ｃｒ金属抵抗膜
からなるストレンゲージ６を形成したもの（実施例８）
を作った。Further, oxygen is sucked into an inert Ar gas atmosphere during the Ni—Cr alloy sputtering to form an oxide layer 5 made of a Ni—Cr—O film having a thickness of 0.005 μm, and the atmosphere is kept under an inert Ar gas atmosphere. A strain gauge 6 made of a Ni—Cr metal resistance film having a thickness of 0.05 μm is formed on the Ni—Cr—O film by continuing the sputtering in a gas atmosphere (Example 7).
An oxide layer 5 made of a 0.015 μm Ni—Cr—O film was formed, and a strain gauge 6 made of a Ni—Cr metal resistance film having a thickness of 0.035 μm was formed thereon (Example 8).
made.
【００２７】また、比較のため、起歪部材１の表面に直
接にスパッタリング法によりＮｉ−Ｃｒ金属抵抗膜を0.
05μｍに成膜したもの（比較例４）を作った。これらの
比較例４、実施例６、実施例７、実施例８についてスク
ラッチテスト（Scratch test）を行った結果、図３と同
様の傾向があることが確認できた。上記の各実施例６〜
８にかかるロードセルの実機評価を行った結果、起歪部
材の塑性変形が起こらず、また、起歪部材とストレンゲ
ージとの密着性が高められているので、起歪部材の歪み
が確実にストレンゲージに伝達され、より精密な測定が
可能になった。For comparison, a Ni--Cr metal resistance film was directly formed on the surface of the strain-generating member 1 by a sputtering method.
A film having a thickness of 05 μm (Comparative Example 4) was prepared. As a result of performing a scratch test on Comparative Example 4, Example 6, Example 7, and Example 8, it was confirmed that the same tendency as in FIG. 3 was observed. Each of the above Examples 6 to
As a result of performing an actual evaluation of the load cell according to 8, the plastic deformation of the strain generating member did not occur, and the adhesion between the strain generating member and the strain gauge was enhanced, so that the strain of the strain generating member was reliably strained. It was transmitted to the gauge and more precise measurement became possible.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のロード
セルは、肉薄部を構成するセラミックスを焼成後、再度
熱処理し、マイクロクラックを鈍化させるので、マイク
ロクラックの成長による塑性変形が生じ難くなり、長時
間使用による精度の低下を少なくできる。As described above, in the load cell of the present invention, the ceramics constituting the thin portion are fired and then heat-treated again to blunt the microcracks, so that plastic deformation due to the growth of the microcracks hardly occurs. It is possible to reduce the deterioration of accuracy due to long-term use.
【００２９】また、マイクロクラックを鈍化させること
により、薄膜状の金属抵抗体からなるストレンゲージと
の密着性が高められ、起歪部材の歪みが正確にストレン
ゲージに伝達されるようになり、計測精度を高めること
ができる。本発明のもう一つのロードセルによれば、起
歪部材が単結晶サファイヤで構成されるので、塑性変形
が起こり難く、長期間使用による精度の低下が生じなく
なる。また、表面にマイクロクラックが少ないので、薄
膜状の金属抵抗体からなるストレンゲージとの密着性が
高められ、起歪部材の歪みが正確にストレンゲージに伝
達されるようになり、計測精度を高めることができる。
さらに、振動減衰特性が優れているので、荷重を加えた
後の振動の消失で速くなり、測定を速めることができ
る。Further, by blunting the microcracks, the adhesion with the strain gauge made of a thin-film metal resistor is enhanced, and the strain of the strain-generating member is accurately transmitted to the strain gauge. The accuracy can be increased. According to another load cell of the present invention, since the strain generating member is composed of single crystal sapphire, plastic deformation is unlikely to occur, and deterioration in accuracy due to long-term use does not occur. Also, since there are few microcracks on the surface, the adhesion with the strain gauge made of a thin film metal resistor is enhanced, and the strain of the strain-flexing member is accurately transmitted to the strain gauge, improving the measurement accuracy. be able to.
Furthermore, since the vibration damping property is excellent, the vibration disappears after the load is applied, which accelerates the measurement.
【００３０】本発明の他のロードセルにおいては、起歪
部材の表面にガラスグレーズ層を形成するので、起歪部
材の表面のマイクロクラックがガラスグレーズ層によっ
て埋められる。これにより、薄膜状の金属抵抗体からな
るストレンゲージとの密着性が高められ、起歪部材の歪
みが正確にストレンゲージに伝達されるようになり、計
測精度を高めることができる。In the other load cell of the present invention, since the glass glaze layer is formed on the surface of the strain generating member, the micro cracks on the surface of the strain generating member are filled with the glass glaze layer. As a result, the adhesion with the strain gauge made of a thin-film metal resistor is enhanced, the strain of the strain generating member is accurately transmitted to the strain gauge, and the measurement accuracy can be enhanced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の要部の拡大側面図である。FIG. 1 is an enlarged side view of a main part of the present invention.
【図２】本発明の起歪部材の(a)平面図および(b)側面図
である。FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view of a flexure member of the present invention.
【図３】本発明の実施例と比較例とのスクラッチテスト
の結果を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a result of a scratch test between an example of the present invention and a comparative example.
１…起歪部材 ３…肉薄部 ４…ガラスグレーズ層 ５…酸化物層 ６…ストレンゲージ 1 ... Strain member 3 ... Thin part 4 ... Glass glaze layer 5 ... Oxide layer 6 ... Strain gauge
Claims (3)
歪部材を備えるロードセルにおいて、前記セラミックス
が焼成後再度熱処理したものであることを特徴とするロ
ードセル。1. A load cell provided with a strain-flexing member having a thin portion made of ceramics, wherein the ceramic is fired and then heat-treated again.
歪部材を備えるロードセルにおいて、前記セラミックス
が単結晶サファイヤからなることを特徴とするロードセ
ル。2. A load cell provided with a strain-flexing member having a thin portion made of ceramics, wherein the ceramics is made of single crystal sapphire.
歪部材と、前記肉薄部の表面に形成されるストレンゲー
ジとを備えるロードセルにおいて、前記肉薄部の表面と
ストレンゲージとの間に金属酸化膜を介在させることを
特徴とするロードセル。3. A load cell comprising a strain-flexing member having a thin portion made of ceramics and a strain gauge formed on the surface of the thin portion, wherein a metal oxide film is provided between the surface of the thin portion and the strain gauge. A load cell characterized by being interposed.
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3179565B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006215032A (en) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Siemens Ag | Stress sensor |
| JP2009519444A (en) * | 2005-12-16 | 2009-05-14 | ザトーリウス アクチエン ゲゼルシャフト | Precision force transducer with strain gauge elements |
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