JPS6239927B2 - - Google Patents
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- JPS6239927B2 JPS6239927B2 JP56077310A JP7731081A JPS6239927B2 JP S6239927 B2 JPS6239927 B2 JP S6239927B2 JP 56077310 A JP56077310 A JP 56077310A JP 7731081 A JP7731081 A JP 7731081A JP S6239927 B2 JPS6239927 B2 JP S6239927B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
-
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- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2243—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、ビーム体の起歪部に蒸着、スパツ
タリング等の手段によつて直接、ストレンゲージ
抵抗体等を形成してなるロードセル及びその製造
方法に関する。
タリング等の手段によつて直接、ストレンゲージ
抵抗体等を形成してなるロードセル及びその製造
方法に関する。
［従来の技術］
ロードセルは、ビーム体に荷重を加えて歪みを
生じさせ、これに伴いビーム体の起歪部に設けら
れた抵抗体の抵抗値が変化することを利用して荷
重測定を行なうものであるが、従来のこの種のロ
ードセルは、抵抗体パターンを設けた絶縁フイル
ムをビーム体の起歪部に接着して構成されてい
た。
生じさせ、これに伴いビーム体の起歪部に設けら
れた抵抗体の抵抗値が変化することを利用して荷
重測定を行なうものであるが、従来のこの種のロ
ードセルは、抵抗体パターンを設けた絶縁フイル
ムをビーム体の起歪部に接着して構成されてい
た。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、このようなロードセルの製造に
は多くの工数を要するとともに、特に絶縁フイル
ムをビーム体に接着する工程では厳密な工程管理
を要し、しかも自動化が困難で量産性が悪く、コ
スト高となる欠点があつた。また絶縁フイルムを
薄くすることには限界があるためビーム体の歪み
を抵抗体へ正確に伝えることができず、測定誤差
が大きいという欠点もあつた。更に抵抗体パター
ンは金属箔より形成されるので、これを薄くする
ことも限界があり（約５μ程度）、大抵抗のもの
が得難く（350〜500Ω程度）、その結果、消費電
力が大となる問題もあつた。
は多くの工数を要するとともに、特に絶縁フイル
ムをビーム体に接着する工程では厳密な工程管理
を要し、しかも自動化が困難で量産性が悪く、コ
スト高となる欠点があつた。また絶縁フイルムを
薄くすることには限界があるためビーム体の歪み
を抵抗体へ正確に伝えることができず、測定誤差
が大きいという欠点もあつた。更に抵抗体パター
ンは金属箔より形成されるので、これを薄くする
ことも限界があり（約５μ程度）、大抵抗のもの
が得難く（350〜500Ω程度）、その結果、消費電
力が大となる問題もあつた。
このためストレンゲージ抵抗体、温度補償用抵
抗体及びこれらを接続するリードパターンをビー
ム体の表面に蒸着やスパツタリングによつて形成
することが考えられるが、この場合ストレンゲー
ジ抵抗体、温度補償用抵抗体及びリードパターン
をどのような材料でどのようにして積層するかが
精度上問題となる。
抗体及びこれらを接続するリードパターンをビー
ム体の表面に蒸着やスパツタリングによつて形成
することが考えられるが、この場合ストレンゲー
ジ抵抗体、温度補償用抵抗体及びリードパターン
をどのような材料でどのようにして積層するかが
精度上問題となる。
この発明はこのような点に鑑みて為されたもの
で、工数を減少できるとともに製造が容易で自動
化により量産性を高めることができ、また抵抗体
及び絶縁層を極めて薄く形成できて消費電力の節
減を図ることができ、しかも温度補償用を精度よ
くでき高精度な荷重測定ができるロードセル及び
その製造方法を提供しようとするものである。
で、工数を減少できるとともに製造が容易で自動
化により量産性を高めることができ、また抵抗体
及び絶縁層を極めて薄く形成できて消費電力の節
減を図ることができ、しかも温度補償用を精度よ
くでき高精度な荷重測定ができるロードセル及び
その製造方法を提供しようとするものである。
［問題点を解決するための手段］
この発明は、測定すべき荷重を作用させるビー
ム体の表面に直接形成された絶縁被膜と、この絶
縁被膜上にビーム体の変形に応じて抵抗値が変化
する４つのストレンゲージ抵抗体パターンをリー
ドパターンで接続して形成されたブリツジ回路
と、絶縁被膜上に形成され、ブリツジ回路の入力
端子側にリードパターンを介して接続された出力
電圧の温度依存性を補償するための温度補償用ス
パン抵抗体パターンとからなり、各ストレンゲー
ジ抵抗体パターンは、ビーム体の起歪部領域に抵
抗温度係数の小さい材料からなるストレンゲージ
抵抗体用金属層によつて形成し、温度補償用スパ
ン抵抗体パターンは、ストレンゲージ抵抗用金属
層の上に抵抗温度係数の大きな材料からなる温度
補償用金属層を重ねて形成し、リードパターンは
ストレンゲージ抵抗用金属層の上に温度補償用金
属層を重ね、さらにその上にリードパターン用金
属層を重ねて形成したロードセルである。
ム体の表面に直接形成された絶縁被膜と、この絶
縁被膜上にビーム体の変形に応じて抵抗値が変化
する４つのストレンゲージ抵抗体パターンをリー
ドパターンで接続して形成されたブリツジ回路
と、絶縁被膜上に形成され、ブリツジ回路の入力
端子側にリードパターンを介して接続された出力
電圧の温度依存性を補償するための温度補償用ス
パン抵抗体パターンとからなり、各ストレンゲー
ジ抵抗体パターンは、ビーム体の起歪部領域に抵
抗温度係数の小さい材料からなるストレンゲージ
抵抗体用金属層によつて形成し、温度補償用スパ
ン抵抗体パターンは、ストレンゲージ抵抗用金属
層の上に抵抗温度係数の大きな材料からなる温度
補償用金属層を重ねて形成し、リードパターンは
ストレンゲージ抵抗用金属層の上に温度補償用金
属層を重ね、さらにその上にリードパターン用金
属層を重ねて形成したロードセルである。
またこの発明は、測定すべき荷重を作用させる
ビーム体の変形に応じて抵抗値が変化する４つの
ストレンゲージ抵抗体でブリツジ回路を構成する
とともにそのブリツジ回路の入力端子側に出力電
圧の温度依存性を補償するための温度補償用スパ
ン抵抗体を接続してなるロードセルにおいて、ビ
ーム体の表面に絶縁被膜を直接形成するとともに
その絶縁被膜上に抵抗温度係数の小さい材料から
なるストレンゲージ抵抗用金属層を形成し、その
抵抗用金属層の上に抵抗温度係数の大きな材料か
らなる温度補償用金属層を形成するとともにその
温度補償用金属層の上にリードパターン用金属層
を形成し、この状態で先ずリードパターン用金属
層をリードパターン及び入出力端子を残して除去
し、続いて温度補償用金属層を温度補償用スパン
抵抗体のパターンを残して除去し、最後にストレ
ンゲージ抵抗体金属層を各ストレンゲージ抵抗体
のパターンを残して除去し、リードパターン、入
出力端子及び各抵抗体を形成するロードセルの製
造方法である。
ビーム体の変形に応じて抵抗値が変化する４つの
ストレンゲージ抵抗体でブリツジ回路を構成する
とともにそのブリツジ回路の入力端子側に出力電
圧の温度依存性を補償するための温度補償用スパ
ン抵抗体を接続してなるロードセルにおいて、ビ
ーム体の表面に絶縁被膜を直接形成するとともに
その絶縁被膜上に抵抗温度係数の小さい材料から
なるストレンゲージ抵抗用金属層を形成し、その
抵抗用金属層の上に抵抗温度係数の大きな材料か
らなる温度補償用金属層を形成するとともにその
温度補償用金属層の上にリードパターン用金属層
を形成し、この状態で先ずリードパターン用金属
層をリードパターン及び入出力端子を残して除去
し、続いて温度補償用金属層を温度補償用スパン
抵抗体のパターンを残して除去し、最後にストレ
ンゲージ抵抗体金属層を各ストレンゲージ抵抗体
のパターンを残して除去し、リードパターン、入
出力端子及び各抵抗体を形成するロードセルの製
造方法である。
［作 用］
このような構成の本発明においては、ビーム体
に表面の絶縁被膜を直接形成し、その上にストレ
ンゲージ抵抗体パターン、温度補償用スパン抵抗
体パターン及びリードパターンを形成しているの
で、抵抗体や絶縁層を薄く形成することが可能と
なる。またストレンゲージ抵抗体パターンは抵抗
温度係数の小さい材料からなるストレンゲージ抵
抗用金属層１層で構成でき、また温度補償用スパ
ン抵抗体パターンはストレンゲージ抵抗用金属層
の上に抵抗温度係数の大きな材料からなる温度補
償用金属層を重ねた２層で構成でき、さらにリー
ドパターンは温度補償用金属層の上にさらにリー
ドパターン用金属層を重ねた３層で構成できる。
従つてストレンゲージ抵抗体パターンを温度の影
響を小さくし、かつ抵抗値を大きくすることが可
能となる。また温度補償用スパン抵抗体パターン
の感温特性を良好にでき温度補償の調整が容易に
なる。さらにリードパターンとして温度抵抗を極
めて小さくすることが可能となる。
に表面の絶縁被膜を直接形成し、その上にストレ
ンゲージ抵抗体パターン、温度補償用スパン抵抗
体パターン及びリードパターンを形成しているの
で、抵抗体や絶縁層を薄く形成することが可能と
なる。またストレンゲージ抵抗体パターンは抵抗
温度係数の小さい材料からなるストレンゲージ抵
抗用金属層１層で構成でき、また温度補償用スパ
ン抵抗体パターンはストレンゲージ抵抗用金属層
の上に抵抗温度係数の大きな材料からなる温度補
償用金属層を重ねた２層で構成でき、さらにリー
ドパターンは温度補償用金属層の上にさらにリー
ドパターン用金属層を重ねた３層で構成できる。
従つてストレンゲージ抵抗体パターンを温度の影
響を小さくし、かつ抵抗値を大きくすることが可
能となる。また温度補償用スパン抵抗体パターン
の感温特性を良好にでき温度補償の調整が容易に
なる。さらにリードパターンとして温度抵抗を極
めて小さくすることが可能となる。
［実施例］
以下、本発明の構成を図面に示す実施例にもと
づいて説明する。
づいて説明する。
第１図及び第２図はロードセルの構成を示すも
ので、ビーム体１は、例えばステンレス鋼
（sus630）、ジユラルミン（A2014、A2024、
A2218）等の金属材料を切削加工して形成されて
いる。このビーム体１は、一端部に設けられた取
付孔２Ａ，２Ｂに取付ボルト３Ａ，３Ｂを通して
任意の固定部４に固定して使用される。また、ビ
ーム体１の中間部分は薄肉の起歪部５となつてお
り、ビーム体１の他端側より起歪部５の下方位置
まで作用片６を延出させ、この作用片６に設けた
透孔７に、例えば吊下金具８を取付けて測定すべ
き荷重Ｗを矢印の如く作用させるようにしてい
る。前記起歪部５の上面には、荷重Ｗを作用させ
たとき最大引張り歪が生ずる部位にストレンゲー
ジ抵抗体パターンR1，R2が、また最大圧縮歪が
生ずる部位にストレンゲージ抵抗体パターン
R3，R4が、それぞれ設けられ、これらはリード
パターン９…を介してR1―R4―R2―R3―R1の如
く順次、接続されている。またビーム体１の上面
には、前記起歪部５を極力避けるようにして温度
補償用スパン抵抗体パターンＲS、入力端子Ｖ＋ Ｅ，
Ｖ− Ｅ及び出力端子Ｖ＋ Ｏ，Ｖ− Ｏがそれぞれ設けられ
、
各端子にはリードパターン９の端部が接続されて
いる。
ので、ビーム体１は、例えばステンレス鋼
（sus630）、ジユラルミン（A2014、A2024、
A2218）等の金属材料を切削加工して形成されて
いる。このビーム体１は、一端部に設けられた取
付孔２Ａ，２Ｂに取付ボルト３Ａ，３Ｂを通して
任意の固定部４に固定して使用される。また、ビ
ーム体１の中間部分は薄肉の起歪部５となつてお
り、ビーム体１の他端側より起歪部５の下方位置
まで作用片６を延出させ、この作用片６に設けた
透孔７に、例えば吊下金具８を取付けて測定すべ
き荷重Ｗを矢印の如く作用させるようにしてい
る。前記起歪部５の上面には、荷重Ｗを作用させ
たとき最大引張り歪が生ずる部位にストレンゲー
ジ抵抗体パターンR1，R2が、また最大圧縮歪が
生ずる部位にストレンゲージ抵抗体パターン
R3，R4が、それぞれ設けられ、これらはリード
パターン９…を介してR1―R4―R2―R3―R1の如
く順次、接続されている。またビーム体１の上面
には、前記起歪部５を極力避けるようにして温度
補償用スパン抵抗体パターンＲS、入力端子Ｖ＋ Ｅ，
Ｖ− Ｅ及び出力端子Ｖ＋ Ｏ，Ｖ− Ｏがそれぞれ設けられ
、
各端子にはリードパターン９の端部が接続されて
いる。
前記ストレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，
R3，R4はリードパターン９を介して第３図に示
すブリツジ回路を形成しているので、R1.R4間の
接点ａは一方の入力端子Ｖ＋ Ｅに、R2.R3間の接点ｃ
は温度補償用スパン抵抗体パターンＲSを介して
他方の入力端子Ｖ− Ｅにそれぞれ接続され、また、
R4，R2間の接点ｄは一方の出力端子Ｖ＋ Ｏに、R3，
R1間の接点ｂは他方の出力端子Ｖ− ０にそれぞれ接
続されている。
R3，R4はリードパターン９を介して第３図に示
すブリツジ回路を形成しているので、R1.R4間の
接点ａは一方の入力端子Ｖ＋ Ｅに、R2.R3間の接点ｃ
は温度補償用スパン抵抗体パターンＲSを介して
他方の入力端子Ｖ− Ｅにそれぞれ接続され、また、
R4，R2間の接点ｄは一方の出力端子Ｖ＋ Ｏに、R3，
R1間の接点ｂは他方の出力端子Ｖ− ０にそれぞれ接
続されている。
前記ストレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，
R3，R4は、大抵抗値を得易くするためにいずれ
も第４図に示すようなコ字状又はジグザグ状をな
し、両端にリードパターン９を接続している。ま
た前記温度補償用スパン抵抗体パターンＲSは第
５図に示すようなジグザグ状をなし、その一に多
数のバイパス線１０…を有し、両端にリードパタ
ーン９を接続している。
R3，R4は、大抵抗値を得易くするためにいずれ
も第４図に示すようなコ字状又はジグザグ状をな
し、両端にリードパターン９を接続している。ま
た前記温度補償用スパン抵抗体パターンＲSは第
５図に示すようなジグザグ状をなし、その一に多
数のバイパス線１０…を有し、両端にリードパタ
ーン９を接続している。
ところで、ロードセルに第２図の如く荷重Ｗを
作用させると、ストレンゲージ抵抗体パターン
R1，R2は引張り歪を生じて抵抗値が増大し（各
抵抗値の変化量をΔR1，ΔR2とする）、他の２つ
のストレンゲージ抵抗体パターンR3，R4は圧縮
歪を生じて抵抗値が減少する（各抵抗値の変化量
をΔR3，ΔR4とする）。ここで入力電圧をＶEと
し、仮に温度補償用スパン抵抗体パターンＲSが
無いとすると、ブリツジ回路に発生する出力電圧
ＶOは ＶO＝ＶＥ／４（ΔＲ１／Ｒ１＋ΔＲ２／Ｒ２＋ΔＲ
３／Ｒ３＋ΔＲ４／Ｒ４） ここで、R1＝R2＝R3＝R4＝Ｒ ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4＝ΔＲ となるようにビーム体１及び各抵抗体パターンの
設計がなされており、 ＶO＝ＶE・ΔＲ／Ｒ なる関係式が成立する。なお、この式は ΔＲ／Ｒ＝KE（ただし、Ｋはストレンゲージ抵抗体 パターンのゲージ率、Ｅはビーム体１に発生する
歪量である）なる関係から、 ＶO＝ＶEKE と変形することができる。
作用させると、ストレンゲージ抵抗体パターン
R1，R2は引張り歪を生じて抵抗値が増大し（各
抵抗値の変化量をΔR1，ΔR2とする）、他の２つ
のストレンゲージ抵抗体パターンR3，R4は圧縮
歪を生じて抵抗値が減少する（各抵抗値の変化量
をΔR3，ΔR4とする）。ここで入力電圧をＶEと
し、仮に温度補償用スパン抵抗体パターンＲSが
無いとすると、ブリツジ回路に発生する出力電圧
ＶOは ＶO＝ＶＥ／４（ΔＲ１／Ｒ１＋ΔＲ２／Ｒ２＋ΔＲ
３／Ｒ３＋ΔＲ４／Ｒ４） ここで、R1＝R2＝R3＝R4＝Ｒ ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4＝ΔＲ となるようにビーム体１及び各抵抗体パターンの
設計がなされており、 ＶO＝ＶE・ΔＲ／Ｒ なる関係式が成立する。なお、この式は ΔＲ／Ｒ＝KE（ただし、Ｋはストレンゲージ抵抗体 パターンのゲージ率、Ｅはビーム体１に発生する
歪量である）なる関係から、 ＶO＝ＶEKE と変形することができる。
ここで、ゲージ率Ｋ及び歪量Ｅが温度によつて
異なる値を示すことから、ＶOもまた、温度によ
つて異なる値を示す。
異なる値を示すことから、ＶOもまた、温度によ
つて異なる値を示す。
そこで、出力電圧ＶOの温度補償をするため
に、温度補償用スパン抵抗体パターンＲSが用い
られる。すなわち、スパン抵抗体パターンＲSの
存在を考慮すると上記の式は ＶO＝ＲＶＥ／Ｒ＋ＲＳ・KE となる。したがつて、ＲSの値を適宜設定するこ
とにより、ＶOの温度補償、すなわちブリツジ回
路の温度補償を行なうことができる。なお、この
ような温度補償は、スパン抵抗体パターンＲSの
一部に設けられた多数のバイパス線１０…のうち
の１又は複数を適宜削除してＲSの抵抗値を調節
することにより、容易に行なうことができる。
に、温度補償用スパン抵抗体パターンＲSが用い
られる。すなわち、スパン抵抗体パターンＲSの
存在を考慮すると上記の式は ＶO＝ＲＶＥ／Ｒ＋ＲＳ・KE となる。したがつて、ＲSの値を適宜設定するこ
とにより、ＶOの温度補償、すなわちブリツジ回
路の温度補償を行なうことができる。なお、この
ような温度補償は、スパン抵抗体パターンＲSの
一部に設けられた多数のバイパス線１０…のうち
の１又は複数を適宜削除してＲSの抵抗値を調節
することにより、容易に行なうことができる。
次に、以上のロードセルの製造方法を第６図Ａ
〜Ｄに例示する。すなわち、 (A) まず切削加工により得られたビーム体１の起
歪部５上面を脱脂洗浄し、その面に粘度
1000cp程度に調整されたワニス状の耐熱絶縁
材（例えばポリイミド、エポキシ、アミドイミ
ド、エポキシ変成ポリイミド等の絶縁性樹脂
液）を滴下する。そしてビーム体１をスピンナ
により1600rpm程度の速度で回転することによ
つて、起歪部５の上面に絶縁材を均一に塗布し
た後、約100℃のN2ガス雰囲気中で約１時間、
続いて約250℃の雰囲気中で約５時間乾燥させ
ると起歪部５の上面には厚さ４〜５μの耐熱絶
縁被膜１１が形成される。
〜Ｄに例示する。すなわち、 (A) まず切削加工により得られたビーム体１の起
歪部５上面を脱脂洗浄し、その面に粘度
1000cp程度に調整されたワニス状の耐熱絶縁
材（例えばポリイミド、エポキシ、アミドイミ
ド、エポキシ変成ポリイミド等の絶縁性樹脂
液）を滴下する。そしてビーム体１をスピンナ
により1600rpm程度の速度で回転することによ
つて、起歪部５の上面に絶縁材を均一に塗布し
た後、約100℃のN2ガス雰囲気中で約１時間、
続いて約250℃の雰囲気中で約５時間乾燥させ
ると起歪部５の上面には厚さ４〜５μの耐熱絶
縁被膜１１が形成される。
次に上記絶縁被膜１１上に、例えばニクロム
（Ni80％、Cr20％）のような、温度変化によつ
て抵抗値があまり変化しない金属材料を蒸着は
スパツタリング法により被着して、厚さ約500
Åのストレンゲージ抵抗体金属層１２を形成す
る。
（Ni80％、Cr20％）のような、温度変化によつ
て抵抗値があまり変化しない金属材料を蒸着は
スパツタリング法により被着して、厚さ約500
Åのストレンゲージ抵抗体金属層１２を形成す
る。
次に、ビーム体１表面の起歪部５の領域にチ
タン又はニツケル等（特に金のエツチング液に
強いチタンが望ましい）の金属材料を、ストレ
ンゲージ抵抗用金属層１２の上に蒸着又はスパ
ツタリング法により被着して厚さ約1000Åのス
パン抵抗用金属層１３を形成する。
タン又はニツケル等（特に金のエツチング液に
強いチタンが望ましい）の金属材料を、ストレ
ンゲージ抵抗用金属層１２の上に蒸着又はスパ
ツタリング法により被着して厚さ約1000Åのス
パン抵抗用金属層１３を形成する。
次に、このスパン抵抗用金属層１３の上に導
電性に優れた金等の金属材料を蒸着又はスパツ
タリング法により被着して、厚さ約２μのリー
ドパターン用金属層１４を形成する。
電性に優れた金等の金属材料を蒸着又はスパツ
タリング法により被着して、厚さ約２μのリー
ドパターン用金属層１４を形成する。
(B) 次に、前記リードパターン用金属層１４を、
その材料（例えば金）に応じたエツチヤントを
用い、フオトエツチングによりリードパターン
９、入力端子Ｖ＋ Ｅ，Ｖ− Ｅ及び出力端子Ｖ＋ Ｏ，Ｖ−
Ｏを
残して除去する。
その材料（例えば金）に応じたエツチヤントを
用い、フオトエツチングによりリードパターン
９、入力端子Ｖ＋ Ｅ，Ｖ− Ｅ及び出力端子Ｖ＋ Ｏ，Ｖ−
Ｏを
残して除去する。
(C) 次に、前記スパン抵抗用金属層１３を、その
材料（例えばチタン）に応じたエツチヤントを
用い、フオトエツチングにより温度補償用スパ
ン抵抗体パターンＲSを残して除去する。
材料（例えばチタン）に応じたエツチヤントを
用い、フオトエツチングにより温度補償用スパ
ン抵抗体パターンＲSを残して除去する。
(D) 最後に、前記ストレンゲージ抵抗用金属層１
１を、その材料（例えばニクロム）に応じたエ
ツチヤントを用い、フオトエツチングによりス
トレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，R3，R4
を残して除去したのち、各金属層の安定化を図
るための熱処理を施して完成する。
１を、その材料（例えばニクロム）に応じたエ
ツチヤントを用い、フオトエツチングによりス
トレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，R3，R4
を残して除去したのち、各金属層の安定化を図
るための熱処理を施して完成する。
なお、第６図Ｂ〜Ｄではストレンゲージ抵抗
体パターンR1，R2，R3，R4及びスパン抵抗体
パターンＲSを簡略化して示したが、これらが
第４図又は第５図のように形成されることは前
述した通りである。
体パターンR1，R2，R3，R4及びスパン抵抗体
パターンＲSを簡略化して示したが、これらが
第４図又は第５図のように形成されることは前
述した通りである。
以上の製造方法によると、例えば第６図Ｄの
―断面は第７図のようになる。すなわちストレ
ンゲージ抵抗体パターンR2（R1，R3，R4も同
様）はニクロム等のストレンゲージ抵抗用金属層
１２のみから形成される。またスパン抵抗体パタ
ーンＲSは、上記ストレンゲージ抵抗用金属層１
２とチタン等のスパン抵抗用金属層１３の２つの
金属層にて形成される。さらにリードパターン９
（端子Ｖ＋ Ｅ，Ｖ− Ｅ，Ｖ＋ Ｏ，Ｖ− Ｏも同様）は、上
記スト
レンゲージ抵抗用金属層１２と、スパン抵抗用金
属層１３と、金等のリードパターン用金属層１４
の３つの金属層にて形成される。
―断面は第７図のようになる。すなわちストレ
ンゲージ抵抗体パターンR2（R1，R3，R4も同
様）はニクロム等のストレンゲージ抵抗用金属層
１２のみから形成される。またスパン抵抗体パタ
ーンＲSは、上記ストレンゲージ抵抗用金属層１
２とチタン等のスパン抵抗用金属層１３の２つの
金属層にて形成される。さらにリードパターン９
（端子Ｖ＋ Ｅ，Ｖ− Ｅ，Ｖ＋ Ｏ，Ｖ− Ｏも同様）は、上
記スト
レンゲージ抵抗用金属層１２と、スパン抵抗用金
属層１３と、金等のリードパターン用金属層１４
の３つの金属層にて形成される。
そして、以上の製造過程において、スパン抵抗
用金属層１３の材料であるチタン、ニツケル等
は、リードパターン用金属層１４の材料である金
等のエツチヤントに強いので、リードパターン９
及び端子Ｖ＋ Ｅ，Ｖ− Ｅ，Ｖ＋ Ｏ，Ｖ− Ｏを形成する際
にスパ
ン抵抗用金属層１３が破壊されるおそれはないと
ともに、最終熱処理においてもリードパターン金
属層１４への拡散を防止できる。またスパン抵抗
用金属層の材料であるチタン、ニツケル等の抵抗
温度係数は、ストレンゲージ抵抗用金属層１２の
材料であるニクロム等に比して頗る大きい（チタ
ンは2000〜3000ppm／℃、ニツケルは3000〜
4000ppm／℃、ニクロムは20ppm／℃）ので、
スパン抵抗体用パターンＲSの電気抵抗特性はほ
ぼスパン抵抗用金属層１３の材料によつて定ま
る。またストレンゲージ抵抗用金属層１２の材料
であるニクロム等は接着性に優れているので、ス
トレンゲージ抵抗用金属層１２及びスパン抵抗用
金属層１３の安定化が図られる。
用金属層１３の材料であるチタン、ニツケル等
は、リードパターン用金属層１４の材料である金
等のエツチヤントに強いので、リードパターン９
及び端子Ｖ＋ Ｅ，Ｖ− Ｅ，Ｖ＋ Ｏ，Ｖ− Ｏを形成する際
にスパ
ン抵抗用金属層１３が破壊されるおそれはないと
ともに、最終熱処理においてもリードパターン金
属層１４への拡散を防止できる。またスパン抵抗
用金属層の材料であるチタン、ニツケル等の抵抗
温度係数は、ストレンゲージ抵抗用金属層１２の
材料であるニクロム等に比して頗る大きい（チタ
ンは2000〜3000ppm／℃、ニツケルは3000〜
4000ppm／℃、ニクロムは20ppm／℃）ので、
スパン抵抗体用パターンＲSの電気抵抗特性はほ
ぼスパン抵抗用金属層１３の材料によつて定ま
る。またストレンゲージ抵抗用金属層１２の材料
であるニクロム等は接着性に優れているので、ス
トレンゲージ抵抗用金属層１２及びスパン抵抗用
金属層１３の安定化が図られる。
なお、絶縁被膜１１をポリイミド等の樹脂にて
形成するものとして説明したが、耐熱性に優れた
二酸化けい素等の被膜をスパツタリング法により
ビーム体１表面に被着するようにしてもよく、こ
のようにすると特に高温下にて使用する場合に適
したものとなる。
形成するものとして説明したが、耐熱性に優れた
二酸化けい素等の被膜をスパツタリング法により
ビーム体１表面に被着するようにしてもよく、こ
のようにすると特に高温下にて使用する場合に適
したものとなる。
また、第６図Ａ〜Ｄの工程を終えたのち、さら
にポリイミド等の樹脂膜をオーバーコーテングす
るようにしてもよく、このようにするとビーム体
１表面のパターンが保護されて、耐候性が向上
し、一層高い信頼性を得ることができる。
にポリイミド等の樹脂膜をオーバーコーテングす
るようにしてもよく、このようにするとビーム体
１表面のパターンが保護されて、耐候性が向上
し、一層高い信頼性を得ることができる。
このようにロードセルは、ビーム体１の表面に
直接、絶縁被膜１１を形成し、その上にストレン
ゲージ抵抗用金属層１２を直接形成し、さらにそ
の上に、ストレンゲージ抵抗用金属層１２による
複数のストレンゲージ抵抗体パターンを残して他
の部分を温度補償用のスパン抵抗用金属層１３に
て被覆し、このスパン抵抗用金属層１３を、温度
補償用スパン抵抗体パターンを残してリードパタ
ーン用金属層１４にて被覆した構成のものであ
る。
直接、絶縁被膜１１を形成し、その上にストレン
ゲージ抵抗用金属層１２を直接形成し、さらにそ
の上に、ストレンゲージ抵抗用金属層１２による
複数のストレンゲージ抵抗体パターンを残して他
の部分を温度補償用のスパン抵抗用金属層１３に
て被覆し、このスパン抵抗用金属層１３を、温度
補償用スパン抵抗体パターンを残してリードパタ
ーン用金属層１４にて被覆した構成のものであ
る。
したがつて、ビーム体の表面に直接、金属層が
設けられるのでロードセル素子をビーム体表面に
接着したり、リード線を接続する面倒がなく、製
造工数を減少することができ、製造が容易で自動
化による量産性も高められ、コスト低下が図られ
る。また抵抗体及び絶縁層を極めて薄く形成する
ことができるので、測定時における消費電力の節
減が図れるとともに高精度な測定値が得られ、さ
らに温度補償用スパン抵抗体パターンが設けられ
ているために温度補償も容易に行なうことができ
る。さらにまたストレンゲージ抵抗体パターンの
抵抗温度係数を小さくでき、温度補償用スパン抵
抗体パターンの抵抗温度係数を大きくでき、かつ
リードパターンの比抵抗及び抵抗温度係数をかな
り小さくできるので、各パターンの特性を充分に
生かすことができ、精度の高い荷重測定ができ
る。
設けられるのでロードセル素子をビーム体表面に
接着したり、リード線を接続する面倒がなく、製
造工数を減少することができ、製造が容易で自動
化による量産性も高められ、コスト低下が図られ
る。また抵抗体及び絶縁層を極めて薄く形成する
ことができるので、測定時における消費電力の節
減が図れるとともに高精度な測定値が得られ、さ
らに温度補償用スパン抵抗体パターンが設けられ
ているために温度補償も容易に行なうことができ
る。さらにまたストレンゲージ抵抗体パターンの
抵抗温度係数を小さくでき、温度補償用スパン抵
抗体パターンの抵抗温度係数を大きくでき、かつ
リードパターンの比抵抗及び抵抗温度係数をかな
り小さくできるので、各パターンの特性を充分に
生かすことができ、精度の高い荷重測定ができ
る。
［発明の効果］
以上詳述したようにこの発明によれば、工数を
減少できるとともに製造が容易で自動化により量
産性を高めることができ、また抵抗体及び絶縁層
を極めて薄く形成できて消費電力の節減を図るこ
とができ、しかも温度補償を精度よくでき高精度
な荷重測定ができるロードセル及びその製造方法
を提供できるものである。
減少できるとともに製造が容易で自動化により量
産性を高めることができ、また抵抗体及び絶縁層
を極めて薄く形成できて消費電力の節減を図るこ
とができ、しかも温度補償を精度よくでき高精度
な荷重測定ができるロードセル及びその製造方法
を提供できるものである。
図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は
ロードセルの外観斜視図、第２図は同断面図、第
３図は回路構成図、第４図及び第５図はそれぞれ
別の部分拡大図、第６図Ａ〜Ｄは製造方法を示
し、Ａは拡大断面図、Ｂ〜Ｄはパターン平面図、
第７図は第６図Ｄの―断面図である。 R1，R2，R3，R4……ストレンゲージ抵抗体パ
ターン、ＲS……温度補償用スパン抵抗体パター
ン、Ｗ……荷重、１……ビーム体、５……起歪
部、９……リードパターン、１０……バイパス
線、１１……絶縁被膜、１２……ストレンゲージ
抵抗用金属層、１３……スパン抵抗用金属層、１
４……リードパターン用金属層。
ロードセルの外観斜視図、第２図は同断面図、第
３図は回路構成図、第４図及び第５図はそれぞれ
別の部分拡大図、第６図Ａ〜Ｄは製造方法を示
し、Ａは拡大断面図、Ｂ〜Ｄはパターン平面図、
第７図は第６図Ｄの―断面図である。 R1，R2，R3，R4……ストレンゲージ抵抗体パ
ターン、ＲS……温度補償用スパン抵抗体パター
ン、Ｗ……荷重、１……ビーム体、５……起歪
部、９……リードパターン、１０……バイパス
線、１１……絶縁被膜、１２……ストレンゲージ
抵抗用金属層、１３……スパン抵抗用金属層、１
４……リードパターン用金属層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定すべき荷重を作用させるビーム体の表面
に直接形成された絶縁被膜と、この絶縁被膜上に
前記ビーム体の変形に応じて抵抗値が変化する４
つのストレンゲージ抵抗体パターンをリードパタ
ーンで接続して形成されたブリツジ回路と、前記
絶縁被膜上に形成され、前記ブリツジ回路の入力
端子側にリードパターンを介して接続された出力
電圧の温度依存性を補償するための温度補償用ス
パン抵抗体パターンとからなり、 前記各ストレンゲージ抵抗体パターンは、前記
ビーム体の起歪部領域に抵抗温度係数の小さい材
料からなるストレンゲージ抵抗用金属層によつて
形成し、前記温度補償用スパン抵抗体パターン
は、前記ストレンゲージ抵抗用金属層の上に抵抗
温度係数の大きな材料からなる温度補償用金属層
を重ねて形成し、前記リードパターンは前記スト
レンゲージ抵抗用金属層の上に前記温度補償用金
属層を重ね、さらにその上にリードパターン用金
属層を重ねて形成したことを特徴とするロードセ
ル。 ２ 測定すべき荷重を作用させるビーム体の変形
に応じて抵抗値が変化する４つのストレンゲージ
抵抗体でブリツジ回路を構成するとともにそのブ
リツジ回路の入力端子側に出力電圧の温度依存性
を補償するための温度補償用スパン抵抗体を接続
してなるロードセルにおいて、 前記ビーム体の表面に絶縁被膜を直接形成する
とともにその絶縁被膜上に抵抗温度係数の小さい
材料からなるストレンゲージ抵抗用金属層を形成
し、その抵抗用金属層の上に抵抗温度係数の大き
な材料からなる温度補償用金属層を形成するとと
もにその温度補償用金属層の上にリードパターン
用金属層を形成し、この状態で先ず前記リードパ
ターン用金属層をリードパターン及び入出力端子
を残して除去し、続いて前記温度補償用金属層を
前記温度補償用スパン抵抗体のパターンを残して
除去し、最後に前記ストレンゲージ抵抗用金属層
を前記各ストレンゲージ抵抗体のパターンを残し
て除去し、リードパターン、入出力端子及び各抵
抗体を形成したことを特徴とするロードセルの製
造方法。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7731081A JPS57191527A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Load cell |
| DE8181109813T DE3176209D1 (en) | 1980-11-29 | 1981-11-21 | Load cell and method of manufacturing the same |
| EP81109813A EP0053337B1 (en) | 1980-11-29 | 1981-11-21 | Load cell and method of manufacturing the same |
| US06/323,726 US4432247A (en) | 1980-11-29 | 1981-11-23 | Load cell having thin film strain gauges |
| AU77880/81A AU528989B2 (en) | 1980-11-29 | 1981-11-25 | Load cell and method of manufacturing |
| DK524881A DK161215C (da) | 1980-11-29 | 1981-11-26 | Belastningscelle og fremgangsmaade til fremstilling heraf |
| CA000391106A CA1176075A (en) | 1980-11-29 | 1981-11-27 | Load cell and method of manufacturing the same |
| ES507539A ES8303689A1 (es) | 1980-11-29 | 1981-11-27 | Dispositivo medidor de fuerza. |
| ES516545A ES516545A0 (es) | 1980-11-29 | 1982-10-15 | Metodo de fabricacion de un dispositivo medidor de fuerza. |
| HK988/88A HK98888A (en) | 1980-11-29 | 1988-12-08 | Load cell and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7731081A JPS57191527A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Load cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57191527A JPS57191527A (en) | 1982-11-25 |
| JPS6239927B2 true JPS6239927B2 (ja) | 1987-08-26 |
Family
ID=13630336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7731081A Granted JPS57191527A (en) | 1980-11-29 | 1981-05-21 | Load cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57191527A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4527434A (en) * | 1984-05-10 | 1985-07-09 | The Babcock & Wilcox Company | Cylindrical force transducer beam |
| JP3853157B2 (ja) * | 2001-01-09 | 2006-12-06 | アルプス電気株式会社 | 荷重センサ |
| JP2003083821A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-19 | Nec San-Ei Instruments Ltd | 無誘導歪センサ及びその測定方法 |
| CN110095054B (zh) * | 2019-04-03 | 2020-06-30 | 中国科学院力学研究所 | 一种电阻式应变片 |
| KR102050022B1 (ko) * | 2019-05-09 | 2019-11-28 | 오철규 | 편하중 보정용 로드셀 장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5797420A (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-17 | Gould Inc | Thin film strain gauge having temperature compensation resistance not subjected to pressure deformation |
-
1981
- 1981-05-21 JP JP7731081A patent/JPS57191527A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5797420A (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-17 | Gould Inc | Thin film strain gauge having temperature compensation resistance not subjected to pressure deformation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57191527A (en) | 1982-11-25 |
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