JPS5942402A - 歪センサの製造方法 - Google Patents
歪センサの製造方法Info
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- JPS5942402A JPS5942402A JP15307882A JP15307882A JPS5942402A JP S5942402 A JPS5942402 A JP S5942402A JP 15307882 A JP15307882 A JP 15307882A JP 15307882 A JP15307882 A JP 15307882A JP S5942402 A JPS5942402 A JP S5942402A
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- resistors
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- resistor
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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
歪センサの製造方法に関する。
歪センサの製造方法に関する。
〔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・ブリッジ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、シたがって歪センサの製造のコストが高い。
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、シたがって歪センサの製造のコストが高い。
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ふ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ふ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。
しかして、本出願人により、板状の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させつつ設けた歪
センサが提案されているものである。
レンゲージをブリッジ回路として接続させつつ設けた歪
センサが提案されているものである。
〔発明の目的ｊ
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、薄膜ス
トレングージ・タイプ向きとされた歪センサをその薄膜
形成が容易で同時忙多数形成できて安価であυ、かつ、
調整作業の容易な歪センサの製造方法を得ることを目的
とする。
トレングージ・タイプ向きとされた歪センサをその薄膜
形成が容易で同時忙多数形成できて安価であυ、かつ、
調整作業の容易な歪センサの製造方法を得ることを目的
とする。
本発明は、Ｌ枚のビーム基板を板抜きして複数のビーム
を形成し、その各ビームにそれぞれ同一面状にブリッジ
回路状のストレンゲージと調整抵抗とを同時に薄膜形成
し、この調整抵抗の調整後にビーム基板から各ビームを
切断することにより、薄膜方式により多数の歪センサを
同時に得ることができ安価となり、この際、調整抵抗の
調整作業が一枚のビーム基板上の段階で完了するので容
易となるように構成したものである。
を形成し、その各ビームにそれぞれ同一面状にブリッジ
回路状のストレンゲージと調整抵抗とを同時に薄膜形成
し、この調整抵抗の調整後にビーム基板から各ビームを
切断することにより、薄膜方式により多数の歪センサを
同時に得ることができ安価となり、この際、調整抵抗の
調整作業が一枚のビーム基板上の段階で完了するので容
易となるように構成したものである。
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、第１図ないし第４図は得ようとする歪センサを示
すもので、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。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、この
切欠（９）によυ幅狭となる変形部αＯ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Ｒｓ ＊ Ｒ２ｒ Ｒａ ｒ 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α
１に設けられておυ、これらのストレンゲージＲ１＋Ｒ
２，Ｒａ ｌＲ４は導電部α力により第１図に示すよう
なパターンをもって接続されてブリッジ回路（ハ）が形
成されている。また、ストレンゲージＲｘｔＲｚはその
長さ方向がビーム（１）の変形方向と直交するように配
着され、一方、ストレンゲージＲａ ｌ Ｒ４はその長
さ方向がビーム（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Ｒ３，Ｒ２にはそれぞれ
ブリッジのゼロバランス補正用の調整抵抗ｒｌ、ｒ２が
直列に接続されている。また、ｖｅ＋、ｖｅ−はブリッ
ジ回路◇■の入力端子で、ｖｏ”、ｖ、−はその出力端
子である。
すもので、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。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、この
切欠（９）によυ幅狭となる変形部αＯ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Ｒｓ ＊ Ｒ２ｒ Ｒａ ｒ 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α
１に設けられておυ、これらのストレンゲージＲ１＋Ｒ
２，Ｒａ ｌＲ４は導電部α力により第１図に示すよう
なパターンをもって接続されてブリッジ回路（ハ）が形
成されている。また、ストレンゲージＲｘｔＲｚはその
長さ方向がビーム（１）の変形方向と直交するように配
着され、一方、ストレンゲージＲａ ｌ Ｒ４はその長
さ方向がビーム（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Ｒ３，Ｒ２にはそれぞれ
ブリッジのゼロバランス補正用の調整抵抗ｒｌ、ｒ２が
直列に接続されている。また、ｖｅ＋、ｖｅ−はブリッ
ジ回路◇■の入力端子で、ｖｏ”、ｖ、−はその出力端
子である。
このような構成において、今、出力端子Ｖ、”。
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＋ Ｒｚ ｒ Ｒ
ａ ＊ Ｒａ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）の温度変化により抵抗
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
。しかるに、この歪センサによれば後述する製造方法で
説明するようにストレンゲージＲ１゜Ｒ２ｒ Ｒｓ ＋
Ｒａ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Ｒ１１Ｒ２、Ｒ
ａ ｌＲ４の抵抗体としてＮ１Ｃｒ（Ｎｉ ：５０．Ｃ
ｒ：５０）が選定されているため、抵抗温度係数も一２
０〜＋２０チと小さい。よって、出力電圧■ｏの安定性
は極めて良好でちる。
ａ ＊ Ｒａ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）の温度変化により抵抗
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
。しかるに、この歪センサによれば後述する製造方法で
説明するようにストレンゲージＲ１゜Ｒ２ｒ Ｒｓ ＋
Ｒａ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Ｒ１１Ｒ２、Ｒ
ａ ｌＲ４の抵抗体としてＮ１Ｃｒ（Ｎｉ ：５０．Ｃ
ｒ：５０）が選定されているため、抵抗温度係数も一２
０〜＋２０チと小さい。よって、出力電圧■ｏの安定性
は極めて良好でちる。
そして、第２図に示すようにビーム（１）に対し秤量物
（７）によシ荷重Ｗを印加した場合を考える。このとき
、ストレンゲージＲａ ＋ Ｒ４には引張り応力が作用
してその抵抗値はそれぞれΔＲ３，ΔＲ４だけ増加する
。一方、ストレンゲージＲ１＋Ｒ−２はビーム（１）の
固定部（２）に設けられているため、ΔＲ１＝ΔＲ２＝
Ｏとなる。よって、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
で示すビーム（Ｊ）の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
いるため、ストレンゲージＲ１，Ｒ２はこの引張り歪の
影ｅを殆んど受けずその抵抗値は一定となる。すなわち
、ストし・ンゲージＲ１，Ｒ２が引張り歪を受けたなら
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Ｒ１，Ｒ２の所定の方向性
配置により斯る不都合を伴々うことがない。
（７）によシ荷重Ｗを印加した場合を考える。このとき
、ストレンゲージＲａ ＋ Ｒ４には引張り応力が作用
してその抵抗値はそれぞれΔＲ３，ΔＲ４だけ増加する
。一方、ストレンゲージＲ１＋Ｒ−２はビーム（１）の
固定部（２）に設けられているため、ΔＲ１＝ΔＲ２＝
Ｏとなる。よって、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
で示すビーム（Ｊ）の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
いるため、ストレンゲージＲ１，Ｒ２はこの引張り歪の
影ｅを殆んど受けずその抵抗値は一定となる。すなわち
、ストし・ンゲージＲ１，Ｒ２が引張り歪を受けたなら
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Ｒ１，Ｒ２の所定の方向性
配置により斯る不都合を伴々うことがない。
しかして、このような歪センサの製造方法について第５
図ないし第９図によシ説明する。まず、第５図に示すよ
うに一枚のビーム基板０ｊを設け、第１図の如きビーム
（１）の形状に対応させつつ切取片α→を残して、板抜
きにより複数個（たとえば、８個）のビーム（１）のパ
ターンを形成する（取付孔（５）、孔（８）、切欠（９
）も同時に形成する）。そして、このように複数のビー
ム（１）パターンが形成されたビーム基板０９につき、
第６図に示すようにそ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０Ｑとしてポリイミド
樹脂をディップ法によシ塗布形成し、１０（１℃でその
溶剤を乾燥除去し、２５０℃にて１時間加熱硬化するこ
とにょシ厚さ約５μ程度に形成する。ついで、抵抗体μ
０としてスパッタリング法によりＮ１Ｃｒ（Ｎｉ ：ｓ
ｏ、Ｃｒ：ｓｏ）を１０００大の厚さに形成した後、導
電層α乃としてｃｕを２μの厚さに積層する。ついで、
フォトエツチングに丈υ各ビーム（１）につき、ストレ
ンゲージＲ１゜Ｒ２＋Ｒ３１Ｒ４、調整抵抗ｒｌ＋ｒ２
、導電部αめ等のパターン部以外のＣｕおよびＮ１Ｃｒ
（導電層α乃および抵抗体αＱ）を順次それぞれのエラ
チャン）ｋ用いてエツチングし、第７図に示すようなパ
ターンを同時に作成する。したがって、この第７図に示
されるパターン部はＮｉＣｒとＣｕとの積層体である。
図ないし第９図によシ説明する。まず、第５図に示すよ
うに一枚のビーム基板０ｊを設け、第１図の如きビーム
（１）の形状に対応させつつ切取片α→を残して、板抜
きにより複数個（たとえば、８個）のビーム（１）のパ
ターンを形成する（取付孔（５）、孔（８）、切欠（９
）も同時に形成する）。そして、このように複数のビー
ム（１）パターンが形成されたビーム基板０９につき、
第６図に示すようにそ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０Ｑとしてポリイミド
樹脂をディップ法によシ塗布形成し、１０（１℃でその
溶剤を乾燥除去し、２５０℃にて１時間加熱硬化するこ
とにょシ厚さ約５μ程度に形成する。ついで、抵抗体μ
０としてスパッタリング法によりＮ１Ｃｒ（Ｎｉ ：ｓ
ｏ、Ｃｒ：ｓｏ）を１０００大の厚さに形成した後、導
電層α乃としてｃｕを２μの厚さに積層する。ついで、
フォトエツチングに丈υ各ビーム（１）につき、ストレ
ンゲージＲ１゜Ｒ２＋Ｒ３１Ｒ４、調整抵抗ｒｌ＋ｒ２
、導電部αめ等のパターン部以外のＣｕおよびＮ１Ｃｒ
（導電層α乃および抵抗体αＱ）を順次それぞれのエラ
チャン）ｋ用いてエツチングし、第７図に示すようなパ
ターンを同時に作成する。したがって、この第７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Ｒｔ ｌ Ｒ２ＨＲａ ｌ Ｒ
４調整抵抗ｒ１．ｒｚ（Ｄ部分に積層されているＣｕを
Ｃｕのエッチャントによυ選択エツチングして、第８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調整抵抗ｒ１＋ｒ２は第９
図（α）に示すように抵抗体αＱ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ｒ１＋ｒ２としての抵抗値が上昇
することになる。したがって、調整抵抗ｒ１ 、 ｒｚ
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αつのゼロバランスを調整することができる。
４調整抵抗ｒ１．ｒｚ（Ｄ部分に積層されているＣｕを
Ｃｕのエッチャントによυ選択エツチングして、第８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調整抵抗ｒ１＋ｒ２は第９
図（α）に示すように抵抗体αＱ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ｒ１＋ｒ２としての抵抗値が上昇
することになる。したがって、調整抵抗ｒ１ 、 ｒｚ
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αつのゼロバランスを調整することができる。
このような調整抵抗ｒ１ ｒ ｒｚの調整終了後、切取
片α→をカットすることにより複数個の歪センサが同時
に得られることになる。
片α→をカットすることにより複数個の歪センサが同時
に得られることになる。
したがって、本実施例の製造方法によれば、薄膜ストレ
ンゲージ・タイプにてその薄膜形成を容易にしつつ同時
に多数の歪センサを形成することができ、歪センサを大
量に安価に供給できる。この場合、各ストレンゲージＲ
Ｉ ＴＲ２＃Ｒ３１Ｒ４が同時に形成されるのでその抵
抗温度係数のバラツキが極めて小さい。また、調整抵抗
ｒｌ＋ｒ２についての調整作業も１個々の歪センサに分
離される前に一枚のビーム基板α１上にて行なうことが
でき、効率がよくてその作業性がよい。
ンゲージ・タイプにてその薄膜形成を容易にしつつ同時
に多数の歪センサを形成することができ、歪センサを大
量に安価に供給できる。この場合、各ストレンゲージＲ
Ｉ ＴＲ２＃Ｒ３１Ｒ４が同時に形成されるのでその抵
抗温度係数のバラツキが極めて小さい。また、調整抵抗
ｒｌ＋ｒ２についての調整作業も１個々の歪センサに分
離される前に一枚のビーム基板α１上にて行なうことが
でき、効率がよくてその作業性がよい。
なお、本実施例では切欠（９）により幅狭な変形部０１
をビーム（１）に形成する歪センサとして説明したが、
第１０図に示すように切欠（９）ヲ有しない形状のビー
ム（１）による歪センサの製造であっても同様に適用で
きる。
をビーム（１）に形成する歪センサとして説明したが、
第１０図に示すように切欠（９）ヲ有しない形状のビー
ム（１）による歪センサの製造であっても同様に適用で
きる。
本発明は、上述したように一枚のビーム基板を板抜きし
て複数のビームを形成し、このビーム基板における各ビ
ームにそれぞれ同一面上にブリッジ回路状のストレンゲ
ージと調整抵抗とを同時に薄膜抵抗の調整後にビーム基
板から各ビームを切断するようにしたので、薄膜方式に
より容易かつ安価に多数の歪センサを同時に得ることが
でき、この際、各ストレンゲージのバラツキをなくすこ
とができ、また、各歪センサの調整抵抗の調整作業を一
枚のビーム基板の段階で効率よく行なうことができるも
のである。
て複数のビームを形成し、このビーム基板における各ビ
ームにそれぞれ同一面上にブリッジ回路状のストレンゲ
ージと調整抵抗とを同時に薄膜抵抗の調整後にビーム基
板から各ビームを切断するようにしたので、薄膜方式に
より容易かつ安価に多数の歪センサを同時に得ることが
でき、この際、各ストレンゲージのバラツキをなくすこ
とができ、また、各歪センサの調整抵抗の調整作業を一
枚のビーム基板の段階で効率よく行なうことができるも
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、ｉ
４図は説明図、第５図は製造工程の第一段階を示す平面
図、第６図は第二段階を示す縦断側面図、第７図は第三
段階を示す平面図、第８図は第四段階を示す平面図、第
９図（−） ＜４）は調整方式を示す平面図、第１０図
は変形例を示す斜視図である。 １・・・ビーム、１２・・・ブリッジ回路、１３・・・
ビーム基板、Ｒｔ−Ｒ４・・・ストレンゲージ、ｒｌ
％ｒｚ・・・調整抵抗出 願 人 東京電気株式会
社 ｊｑ 口 （α）（８） あＪＯ図
、第２図は秤量状態を示す側面図、第３図は回路図、ｉ
４図は説明図、第５図は製造工程の第一段階を示す平面
図、第６図は第二段階を示す縦断側面図、第７図は第三
段階を示す平面図、第８図は第四段階を示す平面図、第
９図（−） ＜４）は調整方式を示す平面図、第１０図
は変形例を示す斜視図である。 １・・・ビーム、１２・・・ブリッジ回路、１３・・・
ビーム基板、Ｒｔ−Ｒ４・・・ストレンゲージ、ｒｌ
％ｒｚ・・・調整抵抗出 願 人 東京電気株式会
社 ｊｑ 口 （α）（８） あＪＯ図
Claims (1)
- 一枚のビーム基板を板抜きして検数のビームを形成し、
このビーム基板における各ビームにそれぞれ同一面状に
位置させてブリッジ回路状のストレンゲージと調整抵抗
とを同時に薄膜形成し、この調整抵抗の調整後に前記ビ
ーム基板から各ビームを切断することを特徴とする歪セ
ンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15307882A JPS5942402A (ja) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | 歪センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15307882A JPS5942402A (ja) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | 歪センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5942402A true JPS5942402A (ja) | 1984-03-09 |
Family
ID=15554491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15307882A Pending JPS5942402A (ja) | 1982-09-01 | 1982-09-01 | 歪センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5942402A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63141407U (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-19 | ||
| JP2002005611A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-01-09 | Akira Sugano | 歪み検知装置及び歪み検知システム |
| WO2006006677A1 (ja) * | 2004-07-14 | 2006-01-19 | Nagano Keiki Co., Ltd. | 荷重センサ及びその製造方法 |
| JP2011121678A (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Daifuku Co Ltd | スタッカークレーン用の振動検出装置及びスタッカークレーン |
| CN104482854A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-01 | 中国矿业大学 | 阵列式径向变形传感器 |
| WO2018047833A1 (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社ＮｅｊｉＬａｗ | センサ構造、センサ構造付部材、センサ構造のパターニング方法 |
| JP2018040776A (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社ＮｅｊｉＬａｗ | センサ構造、センサ構造付部材 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55144502A (en) * | 1979-04-23 | 1980-11-11 | Siemens Ag | Strain gauge bridge circuit and manufacturing method thereof |
-
1982
- 1982-09-01 JP JP15307882A patent/JPS5942402A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS55144502A (en) * | 1979-04-23 | 1980-11-11 | Siemens Ag | Strain gauge bridge circuit and manufacturing method thereof |
Cited By (8)
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| JP2018040776A (ja) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 株式会社ＮｅｊｉＬａｗ | センサ構造、センサ構造付部材 |
| CN109923370A (zh) * | 2016-09-09 | 2019-06-21 | 株式会社ＮｅｊｉＬａｗ | 传感器结构、具有传感器结构之构件及传感器结构之图案化方法 |
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