JPS5942401A - 歪センサ - Google Patents
歪センサInfo
- Publication number
- JPS5942401A JPS5942401A JP15307782A JP15307782A JPS5942401A JP S5942401 A JPS5942401 A JP S5942401A JP 15307782 A JP15307782 A JP 15307782A JP 15307782 A JP15307782 A JP 15307782A JP S5942401 A JPS5942401 A JP S5942401A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strain
- gages
- strain gauges
- longitudinal direction
- deforming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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。
歪センサに関する。
〔発明の技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・プリ４２回路においてビームの変
形部に引張り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。
は、ストレンゲージ・プリ４２回路においてビームの変
形部に引張り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。
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、上面と下面に引張り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。
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、上面と下面に引張り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。
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。
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。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、簡単で
安価にして精度が高く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。
安価にして精度が高く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。
本発明は、板状で変形部を有するビームの変形部と固定
部とにストレンゲージをブリッジ回路トして接続しつつ
設けるものであるが、固定部のストレンゲージはその長
さ方向をビームの変形方向に直交させ、変形部のストレ
ンゲージはその長さ方向をビームの変形方向に沿わせる
ことにより、荷重を印加した際に固定部のストレンゲー
ジは引張り歪の影響を受けにくく、よって、秤量精度が
高くなるように構成したものでちる。
部とにストレンゲージをブリッジ回路トして接続しつつ
設けるものであるが、固定部のストレンゲージはその長
さ方向をビームの変形方向に直交させ、変形部のストレ
ンゲージはその長さ方向をビームの変形方向に沿わせる
ことにより、荷重を印加した際に固定部のストレンゲー
ジは引張り歪の影響を受けにくく、よって、秤量精度が
高くなるように構成したものでちる。
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
捷ず、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）によりペース（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
。
状のビーム（１）の一端は固定部（２）とされ、ねじ（
３）によりペース（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
。
そして、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、との切欠（
９）により幅狭となる変形部００が形成されている。
ーム（１）両側には切欠（９）が形成され、との切欠（
９）により幅狭となる変形部００が形成されている。
しかして、ビーム（１）の上面には４個のストレンゲー
ジＲｒ ｌＲ２１Ｒ３、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Ｒ３，Ｒ４は変形部θ０に設けられ
ており、これらのストレンゲージＩｈ 、Ｒ２、Ｒ３，
Ｒ４は導電部ａカにより第１図に示すようなパターンを
もって接続ｉれてブリッジ回路θつが形成されている。
ジＲｒ ｌＲ２１Ｒ３、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Ｒ３，Ｒ４は変形部θ０に設けられ
ており、これらのストレンゲージＩｈ 、Ｒ２、Ｒ３，
Ｒ４は導電部ａカにより第１図に示すようなパターンを
もって接続ｉれてブリッジ回路θつが形成されている。
そして、ストレンゲージＲｚ 、Ｉ’ｖ２１Ｒ３Ｊ４の
方向性をみると、ストレンゲージＲ１，Ｒ２はその長さ
方向がビーム（１）の変形方向に直交するように配置さ
れ、一方、ストレンゲージＲ３，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。
方向性をみると、ストレンゲージＲ１，Ｒ２はその長さ
方向がビーム（１）の変形方向に直交するように配置さ
れ、一方、ストレンゲージＲ３，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、ストレンケージＲａ、Ｒｚにはそれぞれブリッジ
のゼロバランス補正用の抵抗ｒｌ、ｒ２が直列に接続さ
れている。捷た、Ｖｅ ＋、Ｖｅ−はブリッジ回路０諸
の入力端子で、Ｖｏ＋、Ｖｏ−はその出力端７である。
のゼロバランス補正用の抵抗ｒｌ、ｒ２が直列に接続さ
れている。捷た、Ｖｅ ＋、Ｖｅ−はブリッジ回路０諸
の入力端子で、Ｖｏ＋、Ｖｏ−はその出力端７である。
このような構成において、今、出力端−’ｒＶｏ＋、ｖ
ｏ−間の出力電圧Ｖｏを求めると、 ｖｏ−Ｖｅ（−シー−」Ｌ） Ｒ１＋Ｒ３Ｒ２＋Ｒ４ となる。ここで、ストレンゲージＲ１ｒ Ｒ２＋ Ｒｓ
＋ Ｒ４ノ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）の温度変化により抵抗温
度係数が大きく、かつ、バラツキを牛すると、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。
ｏ−間の出力電圧Ｖｏを求めると、 ｖｏ−Ｖｅ（−シー−」Ｌ） Ｒ１＋Ｒ３Ｒ２＋Ｒ４ となる。ここで、ストレンゲージＲ１ｒ Ｒ２＋ Ｒｓ
＋ Ｒ４ノ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）の温度変化により抵抗温
度係数が大きく、かつ、バラツキを牛すると、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
で説明するようにクトレンゲージＲ１１Ｒ２、Ｒａ ｌ
Ｒ４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。贅た、ストレンゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３
、Ｒ４の抵抗体としてＮ１Ｃｒ（Ｎｉ ： ５０ 。
で説明するようにクトレンゲージＲ１１Ｒ２、Ｒａ ｌ
Ｒ４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。贅た、ストレンゲージＲ１、Ｒ２、Ｒ３
、Ｒ４の抵抗体としてＮ１Ｃｒ（Ｎｉ ： ５０ 。
Ｃｒ ： ５０ ） が選定されているため、抵抗、
温度係数も一２０〜＋２０チと小さい。よって、出力電
圧Ｖｏの安定性は極めて良好である。
温度係数も一２０〜＋２０チと小さい。よって、出力電
圧Ｖｏの安定性は極めて良好である。
そして、第２図に示すようにビーム（１）に対し秤量物
（７）により荷重Ｗを印加した配合を考える。このとき
、ストレンゲージ：Ｒ３，Ｒ４には引張シＦＣ力が作用
してその抵抗値はそれぞれΔＲ３＋ΔＲ４だけ増加スル
。一方、ストレンゲージＲ１１Ｒ２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、出力電圧の増加量ΔＶｏは。
（７）により荷重Ｗを印加した配合を考える。このとき
、ストレンゲージ：Ｒ３，Ｒ４には引張シＦＣ力が作用
してその抵抗値はそれぞれΔＲ３＋ΔＲ４だけ増加スル
。一方、ストレンゲージＲ１１Ｒ２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、出力電圧の増加量ΔＶｏは。
ィＶ。＝Ｖ！（咀１虫、
４ Ｒ３Ｒ４
となる。この場合、厳密にはストレンゲージＲ１゜Ｒ２
もわずかではあるが引張り応力か作用する。このように
ストレングージＲ１＋ Ｒ２が引張υ余を受けたならば
出力電圧Ｖｏを減する方向に作用しで好甘しくない。し
かしながら、ストレンゲージＲ１，Ｒ２は第４図に矢印
で示すビーム（１）の引張り歪方向に対しその長恥方向
が直交する方向となるよフに配置されているため、スト
レンゲージＲ１，Ｒ２はこの引張り歪の影９＜殆んど受
けずその抵抗値は一定となる。このように、ストレンゲ
ージＲ１，ＲｚとストレンゲージＲ３ｒ Ｒ４とに方向
性を持たせたので、荷重付加に対する検出精度が高くな
る。
もわずかではあるが引張り応力か作用する。このように
ストレングージＲ１＋ Ｒ２が引張υ余を受けたならば
出力電圧Ｖｏを減する方向に作用しで好甘しくない。し
かしながら、ストレンゲージＲ１，Ｒ２は第４図に矢印
で示すビーム（１）の引張り歪方向に対しその長恥方向
が直交する方向となるよフに配置されているため、スト
レンゲージＲ１，Ｒ２はこの引張り歪の影９＜殆んど受
けずその抵抗値は一定となる。このように、ストレンゲ
ージＲ１，ＲｚとストレンゲージＲ３ｒ Ｒ４とに方向
性を持たせたので、荷重付加に対する検出精度が高くな
る。
′また、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Ｒｉ ＋ Ｒ２＋ Ｒａ
＋ Ｒ４のパターンを形成することにより歪センサと
しての機有（−を十分に発揮させることが可能であり、
簡単で安価にして薄膜ストレンゲーシ・タイプ向きのも
のとすることができる。
（上面）にのみストレンゲージＲｉ ＋ Ｒ２＋ Ｒａ
＋ Ｒ４のパターンを形成することにより歪センサと
しての機有（−を十分に発揮させることが可能であり、
簡単で安価にして薄膜ストレンゲーシ・タイプ向きのも
のとすることができる。
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図により説明する。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ＯＪとしてポリイミド樹
脂をディップ法により塗布形成し、１００℃でその溶剤
を乾燥除去し、２５０℃にて１時間加熱硬化することに
より厚さ約５μ程度に形成する。ついで、抵抗体α→と
してスパッタリング法によりＮ１Ｃｒ（Ｎｉ ：ｓｏ、
ｃｒ：ｓｏ）を１０００人の厚さに形成した後、導電層
α９としてＣｕを２μの厚さに積層する。ついで、フォ
トエツチングによりストシンゲージＲ１等のパターン部
以外のＣｕオよヒＮ１ｃｒ（導ｖ：３：層０→および抵
抗体Ｑ４ ）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図に示すようなパターンを作成する。
図ないし、第７図により説明する。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ＯＪとしてポリイミド樹
脂をディップ法により塗布形成し、１００℃でその溶剤
を乾燥除去し、２５０℃にて１時間加熱硬化することに
より厚さ約５μ程度に形成する。ついで、抵抗体α→と
してスパッタリング法によりＮ１Ｃｒ（Ｎｉ ：ｓｏ、
ｃｒ：ｓｏ）を１０００人の厚さに形成した後、導電層
α９としてＣｕを２μの厚さに積層する。ついで、フォ
トエツチングによりストシンゲージＲ１等のパターン部
以外のＣｕオよヒＮ１ｃｒ（導ｖ：３：層０→および抵
抗体Ｑ４ ）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図に示す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ＮｉＣ
ｒとＣｕとの積層体である。つぎに、ストレンゲージＲ
１１Ｒ２＋Ｒａ ｌＲ４、抵抗ｒ１＋ｒ２の部分に積層
されているＣｕをＣｕのエッチャントにより選択エツチ
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）ジのゼロバランス補正用の抵抗ｒ１
．ｒ２ｉｄ第８図（α）に示すように抵抗体α→のパタ
ーンが並列に配列されており、同図（４）に示すように
その片側を切断することにより抵抗ｒｌ＋ｒ２としての
抵抗値が上昇することになる。したがって、抵抗ｒ １
ｒ ｒ ２におけるパターンを適宜切断調整すること
により、ブリッジ回路α２のゼロバランスを調整するこ
とができる。
ｒとＣｕとの積層体である。つぎに、ストレンゲージＲ
１１Ｒ２＋Ｒａ ｌＲ４、抵抗ｒ１＋ｒ２の部分に積層
されているＣｕをＣｕのエッチャントにより選択エツチ
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）ジのゼロバランス補正用の抵抗ｒ１
．ｒ２ｉｄ第８図（α）に示すように抵抗体α→のパタ
ーンが並列に配列されており、同図（４）に示すように
その片側を切断することにより抵抗ｒｌ＋ｒ２としての
抵抗値が上昇することになる。したがって、抵抗ｒ １
ｒ ｒ ２におけるパターンを適宜切断調整すること
により、ブリッジ回路α２のゼロバランスを調整するこ
とができる。
ここで、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αＱの板抜きにより複数個（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ｒ１＋ｒ２等の調整がすべて終了
してから、その切取片（１７）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ｒｌ等の調整作
業も１枚のビーム基板ａＯ上で複数個分を効率よく行な
うことができる。
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αＱの板抜きにより複数個（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ｒ１＋ｒ２等の調整がすべて終了
してから、その切取片（１７）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ｒｌ等の調整作
業も１枚のビーム基板ａＯ上で複数個分を効率よく行な
うことができる。
なお、本実施例では切欠（９）により幅狭な変形部（１
（ｊをビーム（１）に形成したが、第１０図に示すよう
に切欠（９）を有しない形状のビーム（１）であっても
よＧ）。
（ｊをビーム（１）に形成したが、第１０図に示すよう
に切欠（９）を有しない形状のビーム（１）であっても
よＧ）。
本発明は、上述したように板状のビームの変形部と固定
部とに同一面上にストレンゲ−・ジをブリッジ回路とし
て接続しつつ設けるもので−あるが、固定部のストレン
ゲージはその長さ方向をビームの変形方向に直交させ、
変形部のストレンゲージはその長さ方向をビームの変形
方向に沿わせたので、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
ノくツクリング法等の薄膜ストレンゲージ・タイプ向キ
のものとすることができ、この際、２トレンゲージの配
置方向性により荷重を加えた際に固定部のストレンゲー
ジは引張シ歪の影響を受けにくく、Ｔ１°對１： Ｍ度
が高くなるものである。
部とに同一面上にストレンゲ−・ジをブリッジ回路とし
て接続しつつ設けるもので−あるが、固定部のストレン
ゲージはその長さ方向をビームの変形方向に直交させ、
変形部のストレンゲージはその長さ方向をビームの変形
方向に沿わせたので、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
ノくツクリング法等の薄膜ストレンゲージ・タイプ向キ
のものとすることができ、この際、２トレンゲージの配
置方向性により荷重を加えた際に固定部のストレンゲー
ジは引張シ歪の影響を受けにくく、Ｔ１°對１： Ｍ度
が高くなるものである。
図面は本発明の一実施例を示すもので、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Ｃａ）
（／’）は説明図、第９図は平面図、第１０図は変形
例を示す斜視図である。 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−Ｒａ
・・・ストレンゲージ 出 願 人 東京電気株式会社 １０図 ］昧 一昂５図 」も６国 課７図 事もの図 ンもＪＯ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Ｃａ）
（／’）は説明図、第９図は平面図、第１０図は変形
例を示す斜視図である。 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−Ｒａ
・・・ストレンゲージ 出 願 人 東京電気株式会社 １０図 ］昧 一昂５図 」も６国 課７図 事もの図 ンもＪＯ図
Claims (1)
- 固定部と受圧部との間に変形部を有する板状のビームを
設け、前記固定部にその長さ方向を前記ビームの変形方
向に直交させた２個のストレンゲージを設けるとともに
このビームの同一面上の前記変形部にその長さ方向を前
記ビームの変形方向に沿わせた２個のストレンゲージを
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15307782A JPS5942401A (ja) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | 歪センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15307782A JPS5942401A (ja) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | 歪センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5942401A true JPS5942401A (ja) | 1984-03-09 |
| JPH033882B2 JPH033882B2 (ja) | 1991-01-21 |
Family
ID=15554469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15307782A Granted JPS5942401A (ja) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | 歪センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5942401A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH036527U (ja) * | 1989-06-07 | 1991-01-22 | ||
| JPH036526U (ja) * | 1989-06-07 | 1991-01-22 | ||
| EP0611466A1 (en) * | 1991-11-04 | 1994-08-24 | Detek Security Systems, Inc. | A full bridge strain gage deflection sensor |
| JP2009075039A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-09 | Hitachi Metals Ltd | 半導体歪センサーおよび半導体歪センサーの取付け方法 |
| CN105423896A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-23 | 浙江工业大学 | 可测量双侧片外横向偏导的横向偏差六敏感栅全桥混合叉指金属应变片 |
-
1982
- 1982-09-01 JP JP15307782A patent/JPS5942401A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH036527U (ja) * | 1989-06-07 | 1991-01-22 | ||
| JPH036526U (ja) * | 1989-06-07 | 1991-01-22 | ||
| EP0611466A1 (en) * | 1991-11-04 | 1994-08-24 | Detek Security Systems, Inc. | A full bridge strain gage deflection sensor |
| EP0611466A4 (en) * | 1991-11-04 | 1994-12-14 | Vindicator Corp | DEFLECTION SENSOR WITH EXTENSION BRIDGE. |
| JP2009075039A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-09 | Hitachi Metals Ltd | 半導体歪センサーおよび半導体歪センサーの取付け方法 |
| CN105423896A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-23 | 浙江工业大学 | 可测量双侧片外横向偏导的横向偏差六敏感栅全桥混合叉指金属应变片 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH033882B2 (ja) | 1991-01-21 |
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