JPS5940103A - Strain sensor - Google Patents
Strain sensorInfo
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- JPS5940103A JPS5940103A JP15039382A JP15039382A JPS5940103A JP S5940103 A JPS5940103 A JP S5940103A JP 15039382 A JP15039382 A JP 15039382A JP 15039382 A JP15039382 A JP 15039382A JP S5940103 A JPS5940103 A JP S5940103A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、たとえば電子秤、荷重検出部等に使用される
歪センサに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a strain sensor used, for example, in electronic scales, load detection units, and the like.
〔発明の衣術的背景およびその問題点〕従来の歪センサ
は、ストレンゲージ・ブリッジ回路においてビームの変
形部に引張シ歪および圧縮歪を同時に発生するような構
造を有しているものが一般に用いられている。このよう
なビームにおいては、ビームの変形部の４個所を平行四
辺形状に配置し、いわゆるロバ−パル機構を有する形状
のものがある。ところが、この方式の場合、ビーム加工
のコストが高い。[Technical background of the invention and its problems] Conventional strain sensors generally have a structure that simultaneously generates tensile strain and compressive strain in the deformed portion of the beam in a strain gauge bridge circuit. It is used. Among such beams, there is one in which the four deformed portions of the beam are arranged in a parallelogram shape and have a so-called donkey pal mechanism. However, in this method, the cost of beam processing is high.
一方、安価なビームを形成するものとして、板状のビー
ムを用いたものがあるが、単純な曲げビームタイプとし
た場合、上面と下面に引張シ歪および圧縮歪が発生する
ので、両面にストレンゲージを設けているものである。On the other hand, a plate-shaped beam is used to form an inexpensive beam, but if a simple bent beam type is used, tensile strain and compressive strain occur on the top and bottom surfaces, so strain is applied to both sides. It is equipped with a gauge.
このように両面にストレンゲージを形成するものは、蒸
着やスパッタリング法などによる薄膜ストレンゲージ・
タイプには不向きである。Thin film strain gauges formed by vapor deposition or sputtering are used to form strain gauges on both sides.
Not suitable for type.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、簡単で
安価な構造にして薄膜ストレンゲージ・タイプ向きの歪
センサを得ることを目的とする。The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to obtain a strain sensor suitable for a thin film strain gauge type with a simple and inexpensive structure.
本発明は、基体となるビームを板状としてその固定部・
受圧部間に変形部を形成し、この変形部と固定部とを利
用してビームの片面にストレンゲージをブリッジ回路と
して接続しつつ設けることによシ、板状のビームで安価
としつつその片面のみにストレンゲージを形成すること
が可能で、薄膜ストレンゲージ・タイプ向きとなるよう
に構成したものである。In the present invention, the beam serving as the base is plate-shaped, and its fixing part and
By forming a deformed part between the pressure-receiving parts, and using this deformed part and the fixing part to connect and provide a strain gauge on one side of the beam as a bridge circuit, it is possible to reduce the cost by using a plate-shaped beam while also providing a strain gauge on one side of the beam. It is possible to form a strain gauge only on the thin film strain gauge type.
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
まず、ステンレス材などをプレス加工して形成される板
状のビーム（１）の一端は固定部（２）とされ、ねじ（
３）によυベース（４）に取付けられる取付孔（５）が
形成されている。このように片持ち支持されたビーム（
１）の他端はフリ一端となる受圧部（６）とされ、秤量
物（７）の荷重が印加される孔（８）が形成されている
。First, one end of a plate-shaped beam (1) formed by pressing stainless steel material is used as a fixed part (2), and a screw (
3), a mounting hole (5) is formed to be mounted on the υ base (4). A beam cantilevered in this way (
1) The other end is used as a pressure receiving part (6) serving as a free end, and has a hole (8) formed therein to which the load of the weighed object (7) is applied.
しかして、固定部（２）・受圧部（６）間に位置させて
ビーム（１）両側には切欠（９）が形成され、この切欠
（９）によｐ幅狭となる変形部（６）が形成されている
。ついで、ビーム（１）の上面には４個のストレンゲー
ジＲ１ｓ ＲＺ ｓ ＆ 、Ｒ４が設けられている。こ
こで、ストレンゲージＲ１、Ｒ２は固定部（２）に設け
られ、ストレンゲージＲ８ｓ Ｒ４は変形部四に設けら
れており、こしＣ） （Ｄ −Ｘ ） Ｖ ７ ケージ
Ｒ１、Ｒ１、Ｒｓ 、 Ｒ４ハ導［ｆｆ１ｓｃＬ：Ｉ）
によシ第１図に示すようなパターンをもって接続この第
１図から明らかなように、ストレンゲージＲ１、Ｒ２の
長さ方向はビーム（１）の変形方向と直交するように配
置され、一方、ストレンゲージＲ８ｓ Ｒ４の長さ方向
はビーム（１）の変形方向に沿うように配置されている
。なお、ストレンゲージ”３ ｓ Ｒ２にはそれぞれブ
リッジのゼロバランス補正用の抵抗ｒ１、ｒ２が直列に
接続されている。また、Ｖ−１ｖｅ−はブリッジ回路に
）の入力端子で、ｖｏ＋、Ｖｏ−はその出力端子である
。Therefore, a notch (9) is formed on both sides of the beam (1) located between the fixed part (2) and the pressure receiving part (6), and the deformed part (6) which becomes narrower due to the notch (9) is formed on both sides of the beam (1). ) is formed. Next, four strain gauges R1s RZ s & , R4 are provided on the upper surface of the beam (1). Here, strain gauges R1 and R2 are provided on the fixed part (2), strain gauges R8s and R4 are provided on the deformable part 4, and strain gauges R1, R1, Rs, R4 Ha conduct [ff1scL:I)
As is clear from FIG. 1, the length directions of the strain gauges R1 and R2 are arranged perpendicular to the deformation direction of the beam (1), and on the other hand, The length direction of the strain gauge R8s R4 is arranged along the deformation direction of the beam (1). In addition, resistors r1 and r2 for zero balance correction of the bridge are connected in series to the strain gauge "3s R2, respectively. Also, V-1ve- is an input terminal of the bridge circuit), and vo+, Vo- is its output terminal.
このような構成において、今、出力端子ＶＯ＋、ｖｏ−
間の出力電圧Ｖｏを求めると、
となる。ここで、ストレンゲージＲ１、Ｒ２ｓ Ｒ８ｓ
Ｒ４の抵抗値はその抵抗温度係数が小さく、かつ、バ
ラツキの少ないことが出力電圧Ｖｏの安定性につながる
。なぜなら、ビーム（１）の温度変化によシ抵抗温度係
数が大きく、かつ、バラツキを生ずると、出力電圧Ｖｏ
が変化し、そのドリフトが大きくなるからである。この
点、本実施０例によれば後述する歪センサの形成方法で
説明するようにストレンゲージＲ１、馬ｓ Ｒ１ｓ Ｒ
４が同時に形成されるため抵抗温度係数のバラツキは極
めて小さい。また、ストレンゲージＲ１ｓ Ｒ１ｓ Ｒ
ＩＩ 、Ｒ４の抵抗体としてＮｉＣｒ （Ｎｌ：５０、
Ｃｒ ： ５０ ）が選定されているため、抵抗温度係
数も一２０〜＋２０％と小さい。よって、出力電圧Ｖｏ
の安定性は極めて良好である。In such a configuration, now the output terminals VO+, vo-
The output voltage Vo between is calculated as follows. Here, strain gauges R1, R2s R8s
The resistance value of R4 has a small resistance temperature coefficient and little variation, which leads to stability of the output voltage Vo. This is because if the temperature coefficient of resistance becomes large and varies due to temperature changes in the beam (1), the output voltage Vo
This is because the drift becomes large as the current changes. In this respect, according to this embodiment 0, the strain gauge R1, the horse s R1s R
4 are formed at the same time, the variation in the temperature coefficient of resistance is extremely small. In addition, strain gauge R1s R1s R
II, NiCr (Nl: 50,
Since Cr: 50) is selected, the temperature coefficient of resistance is also small at -20 to +20%. Therefore, the output voltage Vo
The stability of is extremely good.
しかして、第２図に示すようにビーム（１）に対し秤量
物（７）によシ荷重Ｗを印加した場合を考える。As shown in FIG. 2, consider the case where a load W is applied to the beam (1) due to the weighing object (7).
このとき、ストレンゲージＲ８、Ｒ４には引張シ応力が
作用してその抵抗値はそれぞれΔ−１ΔＲ４だけ増加ス
る。一方、ストレンゲージＲ１、Ｒ２はビーム（１）の
固定部（２）に設けられているため、ΔＲ１＝ΔＲ２＝
０となる。よって１、出力電圧の増加量ΔＶｏはとなる
。この場合、厳密にはストレンゲージＲ１、Ｒ２にもわ
ずかではあるが引張シ応力が作用するが、第４図に矢印
で示す引張シ歪方向に対しストレンゲージＲ１、Ｒ２の
長さ方向が直交する方向に配置されているたＶ、ストレ
ンゲージＲ１、Ｒ２はこの引張シ歪の影響を殆んど受け
ずその抵抗値は一定となる。すなわち、ストレンゲージ
Ｒ１、ＲＺが引張シ歪を受けたならば出力電圧Ｖｏを減
する方向に作用して好ましくないが、このようなストレ
ンゲージＲ１ｓ馬の所定の方向性によシ斯る不都合を伴
なうことがない。At this time, tensile stress acts on the strain gauges R8 and R4, and their resistance values increase by Δ-1ΔR4, respectively. On the other hand, since the strain gauges R1 and R2 are provided on the fixed part (2) of the beam (1), ΔR1=ΔR2=
It becomes 0. Therefore, the amount of increase ΔVo in the output voltage is 1. In this case, strictly speaking, a slight tensile stress acts on the strain gauges R1 and R2, but the length direction of the strain gauges R1 and R2 is perpendicular to the tensile strain direction shown by the arrow in FIG. The V, strain gauges R1 and R2, which are arranged in the same direction, are hardly affected by this tensile strain and their resistance values remain constant. That is, if the strain gauges R1 and RZ are subjected to tensile strain, it will act in a direction to reduce the output voltage Vo, which is not preferable. There is nothing to accompany it.
このように、本実施例によれば、単純な曲げビームタイ
プのビーム（１）の片面（上面）にのみストレンゲージ
Ｒ１、Ｒ２ｓ ＲＪＩ 、Ｒ４のパターンを形成するこ
とによシ歪センサとしての機能を十分に発揮させること
が可能でアシ、簡単で安価にして薄膜ストレンゲージ・
タイプ向きのものとすることができる。As described above, according to this embodiment, the function as a strain sensor is achieved by forming the pattern of strain gauges R1, R2s RJI, and R4 only on one side (upper surface) of the beam (1) of a simple bent beam type. It is possible to make full use of the thin film strain gauge, which is simple and inexpensive.
It can be of any type.
ところで、このような歪センサの形成方法の一例を第５
図ないし第７図によシ説明する。まず、第５図に示すよ
うにビーム（１）の平坦加工されたパターン形成面を清
浄に脱脂洗浄した後、絶縁層（ロ）としてボリイミ・ド
樹脂をディップ法により塗布形成し、１００’Ｃでその
溶剤を乾燥除去し、ｚｓｏ’ｃにて１時間加熱硬化する
ことによシ厚さ約５μ程度に形成する。ついで、抵抗体
αゆとしてスパッタリング法によＩＣＮｉＣｒ （Ｎｉ
： ５０、Ｃｒ：’５０）をｔｏｏｏ Ｘの厚さに形
成した後、導電層四としてＣｕを２μの厚さに積層する
。ついで、フォトエツチングによジストレンゲージＲ１
等のパターン部以外のＣｕオよｑＮｉＣｒ （導電層（
ト）および抵抗体α４）を順次それぞれのエッチャント
を用いてエツチングし、第６図のようなパターンを作成
する。したがって、この第６図に示されるパターン部は
ＮｉＣｒとＣＵとの積層体である。つぎに、ストレンゲ
ージＲ１１，Ｒ２ｓ Ｒ１ｓ Ｒ４、抵抗ｒｌ、ｒ２の
部分に積層されているＣｕをＣｕのエッチャントによシ
選択゛エツチングして、第７図に示すような所定のパタ
ーンを作成する。ここで、ブリッジのゼロバランス補正
用の抵抗ｒ１、ｒ３は第８図（ａｌに示すように抵抗体
α櫂のパターンが並列に配列されておシ、同図（４）に
示すようにその片側を切断することによシ抵抗ｒ８、ｒ
、としての抵抗値が上昇することになる。したがって、
抵抗ｒ８、ｒ３におけるパターンを適宜切断調整するこ
とによシ、ブリッジ回路（６）のゼロバランスを調整す
ることができる。By the way, an example of a method for forming such a strain sensor is described in the fifth section.
This will be explained with reference to FIGS. 7 to 7. First, as shown in Fig. 5, the flattened pattern forming surface of the beam (1) is thoroughly degreased and cleaned, and then a polyimide resin is applied as an insulating layer (b) by a dipping method and heated to 100°C. The solvent is removed by drying, and the film is heated and cured in a zso'c for 1 hour to form a film with a thickness of about 5 μm. Then, as a resistor α, ICNiCr (Ni
: 50, Cr:'50) is formed to a thickness of too X, and then Cu is laminated to a thickness of 2 μm as a conductive layer 4. Next, the strain gauge R1 was photo-etched.
Cu, qNiCr (conductive layer (
The resistor α4) and the resistor α4) are sequentially etched using the respective etchants to create a pattern as shown in FIG. Therefore, the pattern portion shown in FIG. 6 is a laminate of NiCr and CU. Next, the Cu layered on the strain gauges R11, R2s, R1s, R4 and the resistors rl, r2 is selectively etched using a Cu etchant to create a predetermined pattern as shown in FIG. Here, the resistors r1 and r3 for zero balance correction of the bridge are arranged in parallel patterns of resistor α paddles as shown in Fig. 8 (al), and on one side as shown in Fig. By cutting the resistor r8, r
, the resistance value will increase. therefore,
The zero balance of the bridge circuit (6) can be adjusted by appropriately cutting and adjusting the patterns in the resistors r8 and r3.
なお、これら第５図ないし第８図に示す工程は一つの歪
センサの形成を示すものであるが、第９図に示すように
１枚のビーム基板（ロ）の板抜きによシ複数個（たとえ
ば８個）のビーム（１）のパターンを形成し、各ビーム
（１）につき上述した第５図ないし第８図に示した工程
を同時に行ない、抵抗ｒｉ。Note that the steps shown in FIGS. 5 to 8 show the formation of one strain sensor, but as shown in FIG. A pattern of (for example, 8) beams (1) is formed, and the steps shown in FIGS. 5 to 8 described above are simultaneously performed for each beam (1) to form a resistor ri.
ｒ３等の調整がすべて終了してから、その切取片α力を
カットするようにすれば、複数個の歪センサを同時に得
ることができ、大量に安価に供することができる。また
、抵抗ｒユ等の調整作業も１枚のビーム基板（ト）上で
複数個分を効率よく行なうことができる。If the cutout piece α force is cut after all adjustments such as r3 are completed, a plurality of strain sensors can be obtained at the same time, and a large number of strain sensors can be provided at low cost. Further, adjustment work for a plurality of resistors, etc., can be efficiently performed on one beam substrate (G).
本発明は、上述したように基本となるビームを板状とし
てその固定部・受圧部間に変形部を形成し、この変形部
と固定部とを利用してビームの片面にストレンゲージを
ブリッジ回路として接続し９つ設けたので、板状のビー
ムで安価としつつその片面にのみストレンゲージを形成
することが可能で、スパッタリング法等の薄膜ストレン
ゲージ・タイプ向きのものとすることができるものであ
る。As described above, the present invention uses a plate-shaped basic beam to form a deformed part between the fixed part and the pressure receiving part, and uses this deformed part and the fixed part to connect a strain gauge to one side of the beam in a bridge circuit. Since nine of them are connected as a plate, it is possible to form a strain gauge on only one side of the plate-shaped beam at low cost, making it suitable for thin film strain gauge types such as sputtering methods. be.
図面は本発明の一実施例を示５すも−ので、第１図は斜
視図、第２図は秤量状態を示す側面図、第３図は回路図
、第４図は説明図、第５図は製造工程を示す縦断側面図
、第６図および第７図は次工程を示す平面図、第８図（
ａ） ＜４）は説明図、第９図社平面図である。
１・・・ビーム、２・・・固定部、６・・・受圧部、１
０・・・変形部、１２・・・ブリッジ回路、Ｒ１−Ｒ４
・・・ストレンゲージ
出 願 人 東京電気株式会社
−床６昆
ごも ７図
（Ｑ） ＜ｅ）
Ｚも ｑ 図The drawings show one embodiment of the present invention, so FIG. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a side view showing a weighing state, FIG. 3 is a circuit diagram, FIG. 4 is an explanatory diagram, and FIG. The figure is a vertical side view showing the manufacturing process, Figures 6 and 7 are plan views showing the next process, and Figure 8 (
a) <4) is an explanatory drawing, and Figure 9 is a plan view of the company. 1... Beam, 2... Fixed part, 6... Pressure receiving part, 1
0...Deformation part, 12...Bridge circuit, R1-R4
...Strain gauge applicant Tokyo Electric Co., Ltd. - Floor 6 Kogomo Fig. 7 (Q) <e) Z also q Fig.
Claims (1)
のビームを設け、このビームの同一面上の前記固定部お
よび変形部にそれぞれ２個ずつストレンゲージを設け、
これらの固定部および変形部−のストレンゲージを交互
に接続したブリッジ回路を形成したことを特徴とする歪
センサ。A plate-shaped beam in which a narrow deformed part is formed between a fixed part and a pressure-receiving part is provided, and two strain gauges are provided in each of the fixed part and the deformed part on the same surface of the beam,
A strain sensor characterized in that a bridge circuit is formed by alternately connecting strain gauges in the fixed part and the deformable part.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15039382A JPS5940103A (en) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | Strain sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15039382A JPS5940103A (en) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | Strain sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5940103A true JPS5940103A (en) | 1984-03-05 |
Family
ID=15496003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15039382A Pending JPS5940103A (en) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | Strain sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5940103A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61261053A (en) * | 1985-05-15 | 1986-11-19 | 住友金属工業株式会社 | Production unit for composite metallic plate |
| JPH02502941A (en) * | 1987-10-09 | 1990-09-13 | マーポス、ソチエタ、ペル、アツィオーニ | Device for checking linear dimensions of parts |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4917777A (en) * | 1972-06-07 | 1974-02-16 |
-
1982
- 1982-08-30 JP JP15039382A patent/JPS5940103A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4917777A (en) * | 1972-06-07 | 1974-02-16 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61261053A (en) * | 1985-05-15 | 1986-11-19 | 住友金属工業株式会社 | Production unit for composite metallic plate |
| JPH0462266B2 (en) * | 1985-05-15 | 1992-10-05 | Sumitomo Metal Ind | |
| JPH02502941A (en) * | 1987-10-09 | 1990-09-13 | マーポス、ソチエタ、ペル、アツィオーニ | Device for checking linear dimensions of parts |
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