(57)【要約】【課題】被計量物の重量に応じた電気信号を良好に検出することができるロードセル、およびその製造方法を提供する。【解決手段】起歪体の第１接着面に基準線を設ける（Ｓ１０１）。紫外線照射装置から照射される紫外線を、起歪体の第１接着面と、ひずみゲージの裏面（第２接着面）とに照射する（Ｓ１０２）。これにより、各接着面が光改質、および／または、光洗浄され、各接着面の濡れ性が向上する。また、ブラスト加工のように研磨剤を使用しないため、各接着面に研磨剤が残留し、ひずみゲージによって起歪体のひずみ量が正しく検出されないという問題も生じない。【選択図】図５
2008002870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重を電気信号に変換可能なロードセルであって、
(a)  荷重を受けて弾性変形することにより、ひずみを生ずる起歪体と、
(b)  前記起歪体に接着されており、前記起歪体のひずみ量に応じて抵抗値が変化するひずみゲージと、
を備え、
前記起歪体の第１接着面と、前記ひずみゲージの第２接着面とのうち、少なくとも一方の接着面には紫外線が照射されており、
前記ひずみゲージは、前記紫外線が照射された後に、前記起歪体に接着されることを特徴とするロードセル。
【請求項２】
請求項１に記載のロードセルにおいて、
前記起歪体は、導電体であり、
前記ひずみゲージは、絶縁性を有するシート材の配置面に抵抗体を設けたものであり、
前記第２接着面は、前記配置面と逆側の面であり、
前記紫外線は、少なくとも前記第２接着面に照射されることを特徴とするロードセル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のロードセルにおいて、
前記第１接着面には、ひずみゲージ接着時の位置決め用基準線が設けられており、
前記第１接着面への紫外線の照射は、前記位置決め用基準線が設けられた後に実行されることを特徴とするロードセル。
【請求項４】
ロードセルの製造方法であって、
(a)  起歪体の第１接着面と、ひずみゲージの第２接着面とのうち、少なくとも一方の接着面に紫外線を照射する工程と、
(b)  前記工程(a)の後に、前記起歪体の前記第１接着面と前記ひずみゲージの第２接着面とを接着する工程と、
を備えることを特徴とするロードセルの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のロードセルの製造方法において、
(c)  前記工程(a)に先だって、ひずみゲージ接着時の位置決め用基準線を設ける工程、
をさらに備えることを特徴とするロードセルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重を電気信号に変換可能なロードセルに関するものであって、特に、起歪体とひずみゲージとの接着手法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、起歪体とひずみゲージとの接着強度を向上させてロードセルの性能を向上させるため、起歪体上のひずみゲージを接着する面（接着面）に対してブラスト加工を施すことが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、起歪体に接着されるひずみゲージの位置決め精度を向上させるため、起歪体の接着面にアライメントマーク（位置決め用マーク）を設けることも、従来より知られている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特許２６５１５５６号公報
【特許文献２】特開平０８−１８４５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ひずみゲージと起歪体とが接着されることに先だって、（１）起歪体上の接着面にブラスト加工が施されて、この接着面に凹凸が設けられるとともに、（２）接着面にひずみゲージの位置決め用の基準線が設けられる場合、以下のような問題が生じていた。
【０００６】
（Ａ）すなわち、接着面に噴射された研磨剤（例えば、アルミナ粉）が噴射され、続いて接着面に付着した研磨剤が洗い流されるブラスト加工において、洗浄処理によっても接着面の凹凸に研磨剤が残留して除去できない場合がある。その結果、研磨剤が残留した接着面にひずみゲージが接着されてしまい、ひずみゲージによって起歪体のひずみ量を正しく検出できないという問題が生じていた。
【０００７】
（Ｂ）また、位置決め用の基準線は、通常、罫書き針等によって設けられている。そのため、ブラスト加工によって接着面が研磨されることを考慮に入れて、ブラスト加工が施さない場合と比較して深溝の基準線を設ける必要があった。その結果、被計量物からの荷重によって起歪体に発生する応力が基準線に集中してしまい、被計量物の重量に応じたひずみ量を正しく検出できず、その結果、被計量物の重量を電気信号に正しく変換できないという問題が生じていた。
【０００８】
（Ｃ）さらに、ひずみゲージは、通常、絶縁性を有するシート材に抵抗体を配置したものである。したがって、さらなる接着強度の向上を目的として、起歪体だけでなくひずみゲージにもブラスト加工が施されると、場合によってはシート材の絶縁性が損なわれる。その結果、ひずみゲージから導電体の起歪体に電流が流れてしまい、被計量物の重量に応じた電気信号を正しく検出できないという問題も生じていた。
【０００９】
そこで、本発明では、被計量物の重量に応じた電気信号を良好に検出することができるロードセル、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、荷重を電気信号に変換可能なロードセルであって、荷重を受けて弾性変形することにより、ひずみを生ずる起歪体と、前記起歪体に接着されており、前記起歪体のひずみ量に応じて抵抗値が変化するひずみゲージと、を備え、前記起歪体の第１接着面と、前記ひずみゲージの第２接着面とのうち、少なくとも一方の接着面には紫外線が照射されており、前記ひずみゲージは、前記紫外線が照射された後に、前記起歪体に接着されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のロードセルにおいて、前記起歪体は、導電体であり、前記ひずみゲージは、絶縁性を有するシート材の配置面に抵抗体を設けたものであり、前記第２接着面は、前記配置面と逆側の面であり、前記紫外線は、少なくとも前記第２接着面に照射されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のロードセルにおいて、前記第１接着面には、ひずみゲージ接着時の位置決め用基準線が設けられており、前記第１接着面への紫外線の照射は、前記位置決め用基準線が設けられた後に実行されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明は、ロードセルの製造方法であって、(a)  起歪体の第１接着面と、ひずみゲージの第２接着面とのうち、少なくとも一方の接着面に紫外線を照射する工程と、(b)  前記工程(a)の後に、前記起歪体の前記第１接着面と前記ひずみゲージの第２接着面とを接着する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載のロードセルの製造方法において、(c)  前記工程(a)に先だって、ひずみゲージ接着時の位置決め用基準線を設ける工程、
をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１ないし請求項５に記載の発明によれば、起歪体の第１接着面とひずみゲージの第２接着面とのうち、少なくとも一方の接着面には、紫外線が照射される。これにより、紫外線が照射された接着面の濡れ性が向上する。そのため、起歪体に対してひずみゲージを良好に接着することができ、ロードセルに付与された荷重を良好に電気信号に変換することができる。
【００１６】
特に、請求項２に記載の発明によれば、シート材の絶縁性に影響を与えることなく、第２接着面の濡れ性を向上させることができ、ひずみゲージの接着強度を向上させることができる。そのため、起歪体に対してひずみゲージを良好に接着することができる。
【００１７】
特に、請求項３および請求項５に記載の発明によれば、第１接着面に設けられた位置決め用基準線に影響を与えることなく、第１接着面の濡れ性を向上させることができる。そのため、接着時において、起歪体に対するひずみゲージの位置決め精度を維持しつつ、接着強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
＜１．電子秤の構成＞
図１は、本実施の形態における電子秤１の構成の一例を示す図である。電子秤１は、静止状態とされた被計量物５の質量を計量する装置である。図１に示すように、電子秤１は、主として、上皿部１０と、ロードセル３０と、制御部９０と、を備えている。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
【００２０】
上皿部１０は、ロードセル３０によって支持されており、被計量物５を載置する載置部として使用される。ロードセル３０は、被計量物５の質量を電気信号（荷重信号）として出力可能なユニットである。図１に示すように、ロードセル３０の自由端３１ｂは、取付部材２５を介して上皿部１０を支持する。また、ロードセル３０の固定端３１ａは、本体部２０内の固定部２１に取り付けられている。さらに、ロードセル３０は、信号線９５を介して制御部９０と電気的に接続されている。
【００２１】
したがって、ロードセル３０は、上皿部１０側から付与される荷重方向ＡＲ１（略Ｚ軸方向）の荷重を受け持つ。また、ロードセル３０から出力される電気信号は、制御部９０に出力される。なお、ロードセル３０の詳細な構成については、後述する。
【００２２】
制御部９０は、プログラムや変数等を格納するメモリ９１と、メモリ９１に格納されたプログラムに従った制御を実行するＣＰＵ９２とを備えている。したがって、ＣＰＵ９２は、メモリ９１に格納されているプログラムに従い、ロードセル３０からの電気信号に基づいた質量演算を所定のタイミングで実行することができる。すなわち、本実施の形態において、制御部９０は、ロードセル３０からの出力に基づいて各被計量物５の質量を演算する質量演算部として使用される。
【００２３】
＜２．ロードセルの構成＞
図２は、ロードセル３０の構成の一例を示す斜視図である。図２に示すように、ロードセル３０は、主として、起歪体３１と、複数のひずみゲージ４０と、を備えている。
【００２４】
起歪体３１は、図２に示すように、貫通孔３２が設けられた金属ブロック（導電体）であり、例えば、アルミ合金によって形成されている。起歪体３１は、上皿部１０側からの荷重を受けて弾性変形することにより、荷重に応じたひずみを生ずる。
【００２５】
複数（本実施の形態では４つ）の起歪部３３（３３ａ〜３３ｄ）は、貫通孔３２の内壁面３２ａと外周面３４とに挟まれた薄肉部である。各起歪部３３の第１接着面３５ａにはひずみゲージ４０が貼付されている。
【００２６】
ここで、本実施の形態では、各起歪部３３に貼付された複数（本実施の形態では４つ）のひずみゲージ４０によってブリッジ回路が形成され、このブリッジ回路から出力される電気信号の変化量を検出することにより、被計量物５の質量が計量される。
【００２７】
基準線３６ａ〜３６ｄは、起歪部３３ａ、３３ｂの上面（第１接着面３５ａ）側に設けられた罫書き線であり、ひずみゲージ４０接着時の位置決め用の基準線として使用される。
【００２８】
図２に示すように、基準線３６ａおよび基準線３６ｃは、起歪体３１の長さ方向（略Ｘ軸方向）に延び、基準線３６ｂおよび基準線３６ｄは、起歪体３１の幅方向（略Ｙ軸方向）に延びる。また、図２に示すように、基準線３６ａ〜３６ｄは、それぞれひずみゲージ４０の直下付近からひずみゲージ４０の外方に延びる。これら基準線３６ａ〜３６ｄに従って、ひずみゲージ４０が第１接着面３５ａ上に配置されることにより、ひずみゲージ４０は、各起歪部３３のひずみ量を正確に検出することが可能となる。なお、図示の都合上、起歪部３３ｃ、３３ｄに対応するひずみゲージ４０および基準線３６ａ〜３６ｄは省略している。
【００２９】
図３および図４は、ひずみゲージ４０の構成の一例を示す表面図および裏面図である。ひずみゲージ４０は、絶縁性を有するシート材（例えば、ポリイミド樹脂によって形成されたベース部材）の表面（配置面）４１上に、格子上の抵抗線やフォトエッチング加工した抵抗箔等の抵抗体４２を設けたものである。なお、ひずみゲージ４０が起歪体３１に貼付される場合、シート材の裏面（配置面４１と逆側の面）４６と、起歪体３１の第１接着面３５ａと、が接着される。
【００３０】
マーカー４５は、シート材の外周線を形成する各辺４０ａにつき、各辺４０ａの中央付近に設けられた位置決め要素である。ひずみゲージ４０は、各マーカ４５が対応する基準線３６ａ〜３６ｄの延長線上に位置するように第１接着面３５ａ上に位置決めされる（図３参照）。
【００３１】
＜３．ロードセルの製造方法＞
図５は、ロードセル３０の製造方法の手順を説明するためのフローチャートである。ロードセル３０が製造される場合、まず、各起歪部３３の第１接着面３５ａ側に基準線３６ａ〜３６ｄが設けられる（Ｓ１０１）。すなわち、紫外線の照射に先立って、ひずみゲージ４０接着時の位置決め用の基準線３６ａ〜３６ｄが設けられる。なお、各基準線３６ａ〜３６ｄは、例えば、第１接着面３５ａを罫書き針等によって罫書くことにより、一方向に延びる凹み部として形成される。
【００３２】
次に、紫外線照射装置５０から照射される紫外線が、起歪体３１の第１接着面３５ａと、ひずみゲージ４０の裏面（第２接着面４６）とに照射される（Ｓ１０２）。
【００３３】
図６および図７は、紫外線照射装置５０の構成の一例を示す斜視図および正面図である。紫外線照射装置５０は、起歪体３１の第１接着面３５ａ、および、ひずみゲージ４０の裏面（第２接着面４６）に紫外線を照射可能な装置である。図６に示すように、紫外線照射装置５０は、主として、ランプ５１（５１ａ、５１ｂ）と、載置台５２と、を有している。
【００３４】
載置台５２は、複数の起歪体３１を載置可能な載置部であり、図６に示すように、２つのブロック部材５２ａ、５２ｂを有している。起歪体３１の固定端３１ａおよび自由端３１ｂが対応するブロック部材５２ａ、５２ｂに支持されることにより、起歪体３１は、載置台５２に載置される。
【００３５】
複数の上側ランプ５１ａは、載置台５２の上方に配設されており、起歪体３１の上面（第１接着面３５ａ）に紫外線を照射可能とされている。また、複数の下側ランプ５１ｂは、ブロック部材５２ａ、５２ｂとの間に配設されており、起歪体３１の下面（第１接着面３５ａ）に紫外線を照射可能とされている。なお、下側ランプ５１ｂの配設位置は、これに限定されず、例えば、ブロック部材５２ａ、５２ｂの下方であってもよい。
【００３６】
したがって、載置台５２に起歪体３１が載置されるとともに、上側ランプ５１ａおよび下側ランプ５１ｂが点灯させられると、起歪体３１の上面および下面（第１接着面３５ａ）に紫外線が照射される。
【００３７】
また、紫外線照射装置５０は、図７に示すように、ひずみゲージ４０の裏面（第２接着面４６）に対しても紫外線を照射することができる。例えば、ひずみゲージ４０の裏面が上側ランプ５１ａ側となるように、ひずみゲージ４０をトレー５７に配置する。続いて、複数のひずみゲージ４０が配置されたトレー５７を載置台５２に載置する。そして、上側ランプ５１ａのみを点灯させる。これより、ひずみゲージ４０の裏面（第２接着面４６）に紫外線が照射される。
【００３８】
ここで、ブラスト加工による従来方法と、紫外線を照射する本実施の形態の手法とを対比する。従来方法では、起歪体３１の第１接着面３５ａと、ひずみゲージ４０の第２接着面４６とにブラスト加工を施すことによって、ひずみゲージ４０と起歪体３１との接着強度を向上させていた。
【００３９】
しかし、従来方法では、ブラスト加工によって形成された接着面３５ａ、４６上の凹凸に研磨剤が残留し、この残留する研磨剤を完全に除去することができなかった。その結果、起歪体のひずみ量がひずみゲージによって正しく検出できないという問題が生じていた。
【００４０】
また、従来方法では、ブラスト加工によって接着面が研磨されることを考慮に入れて、ブラスト加工が施さない場合と比較して深溝の基準線を設ける必要があった。その結果、被計量物５からの荷重によって起歪体に発生する応力が基準線に集中してしまい、被計量物５の質量に応じた電気信号を正しく検出することができないという問題が生じていた。
【００４１】
さらに、ひずみゲージ４０のシート材にブラスト加工が施された場合、シート材の電気的絶縁性が損なわれ、その結果、被計量物５の重量に応じた電気信号を正しく検出することができないという問題も生じていた。
【００４２】
これに対して、本実施の形態では、起歪体３１の第１接着面３５ａ、および、ひずみゲージ４０の第２接着面４６に紫外線が照射される。これにより、各接着面３５ａ、４６が光改質、および／または、光洗浄され、各接着面３５ａ、４６の濡れ性が向上する。そのため、起歪体３１に対してひずみゲージ４０を良好に接着することができ、その結果、ロードセル３０に付与された荷重を良好に電気信号に変換することが可能となる。
【００４３】
また、紫外線を照射する手法では、ブラスト加工のように研磨剤を使用しない。そのため、従来方法のような研磨剤の残留に関する問題は生じない。
【００４４】
また、起歪体３１の上面および下面（第１接着面３５ａ）への紫外線の照射は、基準線３６ａ〜３６ｄが設けられた後に実行されている。しかし、本実施の形態では、従来手法のように研磨剤を使用していないため、各基準線３６ａ〜３６ｄ（特に、これらの溝の深さ）に影響を与えることなく、第１接着面３５ａの濡れ性を向上させることができる。
【００４５】
特に、本実施の形態では、ブラスト加工が施される場合のように深溝の基準線３６ａ〜３６ｄを設ける必要がない。そのため、基準線３６ａ〜３６ｄに応力集中が発生し、被計量物５の重量に応じた電気信号を正しく検出することができないという問題は生じない。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、ひずみゲージ４０の第２接着面４６に紫外線を照射しており、従来手法のブラスト加工のようにシート材を傷つけることがない。そのため、ひずみゲージ４０のシート材の絶縁性に影響を与えることなく、第２接着面の濡れ性を向上させることができ、起歪体に対してひずみゲージを良好に接着することができる。
【００４７】
図５に戻って、ステップＳ１０２が終了すると、ひずみゲージ４０側に熱硬化型の接着剤が塗布され（Ｓ１０３）、起歪体３１とひずみゲージ４０とが接着される（Ｓ１０４）。すなわち、ひずみゲージ４０は、紫外線が照射された後に、起歪体３１に接着される。そして、接着後にロードセル３０が加熱されることにより、接着層の硬化が行われる（Ｓ１０５）。そして、ひずみゲージ４０の各端子部４２ａに信号線４９が半田付けされて配線されるとともに（Ｓ１０６）、ひずみゲージ４０上に保護膜が形成されることにより（Ｓ１０７）、ロードセル３０が完成する。
【００４８】
図８は、起歪体３１の第１接着面３５ａ、および／または、ひずみゲージ４０の第２接着面４６に紫外線を照射した場合における接着強度を説明するための図である。図８中の縦軸は、剥離接着強さを示す。また、図８中の棒グラフ６１は起歪体３１側にのみ紫外線処理を施した場合、棒グラフ６２はひずみゲージ４０側にのみ紫外線処理を施した場合、棒グラフ６３は起歪体３１側およびひずみゲージ４０側のいずれにも紫外線処理を施した場合の剥離強度強さを示す。さらに、図８中の棒グラフ６４は起歪体３１側にのみ従来処理（ブラスト加工）を施した場合、棒グラフ６５は起歪体３１側およびひずみゲージ４０側のいずれにも処理を施していない場合の剥離強度強さを示す。
【００４９】
図８中に示すように、起歪体３１側およびひずみゲージ４０側の少なくとも一方に紫外線処理が施された場合は、起歪体３１側にのみブラスト加工を施したものと比較して、剥離接着強さが２５％〜５０％程度向上している。また、起歪体３１側およびひずみゲージ４０側の少なくとも一方に紫外線処理が施された場合は、起歪体３１側およびひずみゲージ４０側のいずれにも処理が施されていない場合と比較して、剥離接着強さが４倍〜５倍向上している。
【００５０】
このように、起歪体３１の第１接着面３５ａと、ひずみゲージ４０の第２接着面４６とのうち、少なくとも一方の接着面に紫外線が照射されることにより、剥離接着強さ（接着強度）が向上する。
【００５１】
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００５２】
本実施の形態ではロードセル３０を使用した電子秤１について説明したが、ロードセル３０を適用した装置はこれに限定されず、例えば、組合せ計量機や重量選別機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態におけるロードセルを適用した装置の一例を示す正面図である。
【図２】ロードセルの構成の一例を示す斜視図である。
【図３】ひずみゲージの構成の一例を示す表面図である。
【図４】ひずみゲージの構成の一例を示す裏面図である。
【図５】ロードセルの製造方法の手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】紫外線照射装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図７】紫外線照射装置の構成の一例を示す正面図である。
【図８】第１、および／または、第２接着面に紫外線を照射した場合における接着強度を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  電子秤
５  被計量物
３０  ロードセル
３１  起歪体
３５ａ  第１接着面
３６（３６ａ〜３６ｄ）  基準線
４０  ひずみゲージ
４１  配置面
４２  抵抗体
４６  第２接着面
５０  紫外線照射装置
５１ａ  上側ランプ
５１ｂ  下側ランプ
５２  載置台
５７  トレー
９０  制御部
ＡＲ１  荷重方向
【図１】
2008002870.tif 000003
【図２】
2008002870.tif 000004
【図３】
2008002870.tif 000005
【図４】
2008002870.tif 000006
【図５】
2008002870.tif 000007
【図６】
2008002870.tif 000008
【図７】
2008002870.tif 000009
【図８】
2008002870.tif 000010