(57)【要約】【課題】本体部の変形を磁気弾性材に精密に伝達することが可能であり、本体部と磁気弾性材の間の熱膨張係数の差による熱歪みを補償して、開磁路の磁気回路構成に起因するインダクタンス変化量の減少という問題を解決した荷重センサを提供すること。【解決手段】荷重によって歪むブロック状の本体部１１と、前記本体部１１の外周部に密着して前記本体部の歪みに応じて磁気特性が変化する磁気弾性材めっき膜１４と、前記磁気弾性材めっき膜１４と閉磁路を形成するように構成された磁性体ヨーク１２と、前記磁性体ヨーク１２に巻き回されて、前記磁気弾性材の磁気特性の変化を電気的なインダクタンスの変化に変換する巻線１３とから成る荷重センサにおいて、前記本体部１１は、前記磁気弾性材めっき膜１４と同じ材質から成る母材１１ａの表面部に、非磁性体の薄膜層１１ｂが形成されてなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重によって歪むブロック状の本体部と、前記本体部の外周部に密着して前記本体部の歪みに応じて磁気特性を変化させる磁気弾性材と、この磁気弾性材と閉磁路を形成するように設けられた磁性体ヨークと、この磁性体ヨークに巻き回されて、前記磁気弾性材の磁気特性の変化を電気的なインダクタンスの変化に変換するコイルとから成る荷重センサにおいて、前記本体部は、前記磁気弾性材と同じ材質の母材の表面部に非磁性体の薄膜層を設けて成ることを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
前記磁気弾性材は、前記本体部の少なくとも１面に膜状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記磁気弾性材は、前記本体部の荷重が印加される面とは異なる面に膜状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷重センサ。
【請求項４】
前記非磁性体はＣｕから成ることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の荷重センサ。
【請求項５】
前記本体部及び前記磁気弾性材はＦｅ（５０ｗｔ％）−Ｎｉ（５０ｗｔ％）の高磁歪パーマロイから成ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項６】
前記本体部の周囲を覆い、外部からの磁束を遮蔽する磁気シールド材を具備することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の荷重センサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の荷重センサと、前記コイルにコンデンサが接続されて、Ｌ−Ｃ共振回路を構成する自励発振回路と、この自励発振回路による交流信号出力の周波数を直流電圧に変換するＦ−Ｖ変換回路とを具備することを特徴とする荷重センサ装置。
【請求項８】
荷重によって歪むブロック状の本体部と、前記本体部の外周部に密着して前記本体部の歪みに応じて磁気特性を変化させる磁気弾性材と、この磁気弾性材と閉磁路を形成するように設けられた磁性体ヨークと、この磁性体ヨークに巻き回されて、前記磁気弾性材の磁気特性の変化を電気的なインダクタンスの変化に変換するコイルとから成る荷重センサの製造方法において、前記本体部として、前記磁気弾性材と同じ材質から成る母材の表面部に、非磁性体の薄膜層を電気めっき又は無電解めっきにより形成することを特徴とする荷重センサの製造方法。
【請求項９】
前記磁気弾性材は前記本体部に電気めっき又は無電解めっきにより形成することを特徴とする請求項８に記載の荷重センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重センサ装置に係るもので、特に、磁気弾性効果を利用して荷重を計測するのに好適な荷重センサ、その製造方法、及び荷重センサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁性材料の磁気特性、特に透磁率が外部応力によって変化する磁気弾性効果を利用した荷重センサは、既に多く開発されている。例えば、特開昭６１−１７０６２７号公報、特開平１１−２２３５６５号公報、あるいは特開平４−２０４３３８号公報に開示された技術がある。
【０００３】
特開昭６１−１７０６２７号公報は、荷重によって変形する本体部の周囲に、歪み応答性に優れた軟磁性非晶質合金薄帯から成る磁性材を巻き付け接着固定した構成になっている。この軟磁性非晶質合金薄帯のインダクタンスを検出するコイルは、荷重を受ける本体部の周囲を囲むように配置されている。
【０００４】
（ａ）このような磁性材と検出コイルの配置の場合、検出コイルの発生する磁界は磁性薄帯の面内を通り、空間に発散している。つまり、開磁路を構成して磁性材のインダクタンス変化を検出することになる。
【０００５】
しかし、開磁路を構成した場合、磁路に沿って磁性材の端部には磁極が発生するため、磁性材内部にはコイルの発生する磁界とは逆向きの磁界、つまり反磁界が発生し、磁性材の実効的透磁率を大きく低下させることになる。このため、荷重が加えられたことによる磁性材の透磁率の変化が小さくなり、センサ感度を高めることが出来ないという問題がある。
【０００６】
また、（ｂ）磁性材が接着剤を介して変形を生ずる本体部に貼りつけられているため、本体部の変形を精密に反映させられないという根本的な問題もある。
【０００７】
この根本的な問題を解決している構成が特開平４−２０４３３８号公報に開示されている。ここでは、荷重を受ける本体部自体を磁性材で構成し、表面の一部を硬化処理することで降伏応力を高め、広い応力範囲で磁気弾性効果の直線性を得ている。
【０００８】
しかし、この構成の場合にも前記の特開昭６１−１７０６２７号公報と同様に、インダクタンスを検出する磁気回路が開磁路を構成しているため、実効的な透磁率が低下し、本体部を構成する磁性材本来の透磁率の変化が得られないという問題がある。
【０００９】
加えて、（ｃ）これらの構成では、本体部と磁性材との熱膨張係数の差異に起因する、温度変化により生じる熱歪みと、本体部に荷重が印加され変形したことにより生じる荷重歪みとを区別しづらく、温度変化に対するセンサの精度補償に問題があった。
【００１０】
特開平１１−２２３５６５号公報の技術は、基本構成は前記特開昭６１−１７０６２７号公報の技術と同様であるが、温度補償を上手く行うことによって、温度変化に対する精度を向上させ、荷重センサの実用性を高めている。しかし、インダクタンスを検出する磁気回路が開磁路であることと、磁性材と本体部の固定に接着剤を使っていることにより、根本的な問題解決にはなっていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の荷重センサにおいては、主に３つの原因により、応答性の低下が起きていることを既に説明した。
【００１２】
本発明は、上記の従来の荷重センサにおいて応答性を低下させている３つの問題、すなわち、（１）本体部の変形を磁気弾性効果を有する磁性材に精密に伝達できないという固定方法の問題、（２）本体部と磁気弾性効果を有する磁性材との間の熱膨張係数の差による熱歪みに起因する温度補償の問題、及び（３）開磁路の磁気回路構成に起因するインダクタンス変化量の減少という問題を解決した荷重センサを提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、荷重によって歪む角柱ブロック状の本体部と、前記本体部の外周部に密着しており前記本体部の歪みに応じて磁気特性が変化する磁気弾性材と、前記磁気弾性材と閉磁路を形成するように設けられた磁性体ヨークと、該磁性体ヨークに巻き回され、前記磁気弾性材の磁気特性の変化を電気的なインダクタンスの変化に変換するコイルとを備えて荷重センサを構成し、該荷重センサの磁気回路を閉磁路とすることで、センサ感度の向上を図ることができる。
【００１４】
すなわち、開磁路を構成した場合に問題となる、反磁界による磁気弾性材の実効的透磁率の低下を防ぎ、もしくは磁気弾性材が変形を生ずる本体部に接着剤を介して貼りつけられているために本体部の変形を精密に反映させられないことに起因するセンサ感度の低下を回避できる。
【００１５】
また、前記本体部を前記磁気弾性材と同じ材質とすることで、本体部と磁気弾性材との熱膨張係数の差異に起因する熱歪みを低減できる。
【００１６】
しかし、このままでは前記磁気弾性材から前記本体部に磁束が漏洩することとなり、損失増加の原因となる。ここで、前記本体部を、前記磁気弾性材と同じ材質から成る母材の表面部にＣｕなどの非磁性体から成る薄膜層を電気めっきもしくは無電解めっき等で形成するように構成することで、前記磁気弾性材から前記本体部に磁束が漏洩するのを防ぎ、磁束漏洩による損失増加を抑えることができる。
【００１７】
そして、この荷重センサにおいて、前記本体部の外周部に密着した磁気弾性材の磁気特性の変化を電気的なインダクタンスに変換するコイルに、コンデンサを並列接続して、前記磁気弾性材の荷重によるインダクタンスの変化を交流信号に変換する回路を構成し、次いで交流信号出力をＦ−Ｖ変換（周波数−電圧変換）する回路に接続することで、荷重に対応した直流電圧が得られ、加わった荷重を電気信号として出力する荷重センサとして機能させることができる。
【００１８】
以上を言い換えると、本発明の荷重センサは、荷重によって歪むブロック状の本体部と、前記本体部の外周部に密着して前記本体部の歪みに応じて磁気特性を変化させる磁気弾性材と、この磁気弾性材と閉磁路を形成するように設けられた磁性体ヨークと、この磁性体ヨークに巻き回されて、前記磁気弾性材の磁気特性の変化を電気的なインダクタンスの変化に変換するコイルとから成る荷重センサであって、前記本体部は、前記磁気弾性材と同じ材質の母材の表面部に非磁性体の薄膜層を設けて成る。
【００１９】
また、前記磁気弾性材は、前記本体部の少なくとも１面に膜状に形成されるとよい。
【００２０】
また、前記磁気弾性材は、前記本体部の荷重が印加される面とは異なる面に膜状に形成されるとよい。
【００２１】
また、前記非磁性体はＣｕから成る非磁性体とすることができる。
【００２２】
また、前記本体部及び前記磁気弾性材はＦｅ（５０ｗｔ％）−Ｎｉ（５０ｗｔ％）の高磁歪パーマロイから成ることができる。
【００２３】
また、前記本体部の周囲を覆い、外部からの磁束を遮蔽する磁気シールド材を具備するとよい。
【００２４】
また、本発明の荷重センサ装置は、本発明の荷重センサと、前記コイルにコンデンサが接続されて、Ｌ−Ｃ共振回路を構成する自励発振回路と、この自励発振回路による交流信号出力の周波数を直流電圧に変換するＦ−Ｖ変換回路とを具備する。
【００２５】
また、本発明の荷重センサの製造方法は、荷重によって歪むブロック状の本体部と、前記本体部の外周部に密着して前記本体部の歪みに応じて磁気特性を変化させる磁気弾性材と、この磁気弾性材と閉磁路を形成するように設けられた磁性体ヨークと、この磁性体ヨークに巻き回されて、前記磁気弾性材の磁気特性の変化を電気的なインダクタンスの変化に変換するコイルとから成る荷重センサの製造方法であって、前記本体部として、前記磁気弾性材と同じ材質から成る母材の表面部に、非磁性体の薄膜層を電気めっき又は無電解めっきにより形成する。
【００２６】
また、前記磁気弾性材は前記本体部に電気めっき又は無電解めっきにより形成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
先ず、荷重センサの具備すべき性能は、荷重を発生させる機器の変化を時間的に遅れなく計測できることである。このためには、荷重を受ける本体部と、受けた荷重をインダクタンスの変化に変換する磁気弾性材とが強固に固定されていなければならない。強固な固定のためには、本体部と磁気弾性材との間に接着層を介すことなく、直に密着させることが最適である。この直に且つ強固に固定できる方法として、磁気弾性材をめっきにて本体部表面に形成することが可能である。
【００２８】
めっき膜の生成には、電気めっきと無電解めっきの方式がある。どちらを選ぶかは、本体部の素材とめっきの容易さで選択できる。めっき処理前に、本体部表面を適度に粗面化することで磁気弾性材と本体部との結合強度を大きくすることが出来る。
【００２９】
次に、荷重によって本体部が変形する際のインダクタンスの変化を大きくし、続く検出回路の感度を向上させるためには、コイルで検出されるインダクタンスを大きくすることが不可欠である。磁気回路のインダクタンスは、磁気弾性材の透磁率、磁路長、磁路断面積、及びコイル巻線数で決まる。
【００３０】
コイル巻線数はセンサの構成によっておのずと限界がある。また、磁気弾性材の透磁率は材料組成で決まる。このため、インダクタンス向上の余地は、磁気回路を形づくる磁路長と磁路断面積で決定される。つまり、インダクタンスＬ（閉磁路）は次式（１）に示される。
【００３１】
Ｌ（閉磁路）＝μ０・μ・（Ａ／ｌ）・ｎ２　　……（１）
【００３２】
ここでは、μ０は真空透磁率、μは磁気弾性材の透磁率、ｌは磁路長、Ａは磁路断面積、ｎは巻線数である。
【００３３】
式（１）において、磁気回路が開磁路になると空気中の透磁率を考慮して、式（１）は、次式（２）になる。
【００３４】
Ｌ（閉磁路）＝μ０・μ・｛Ａ／（ｌ＋μ・ｌｇ）｝・ｎ２　　……（２）
【００３５】
ここで、ｌｇは開磁路となって磁束が通る空気中の磁路長である。式（２）から、開磁路の空気中の部分がそれほど長くなくとも磁気弾性材の透磁率倍となるため、式（２）で与えられるインダクタンスは、式（１）のインダクタンスより著しく小さくなる。
【００３６】
このことから、磁気弾性材の透磁率特性を最大限に生かすためには、式（２）において、空気中の磁路ｌｇを限りなく小さくすることが必要になる。つまり、閉磁路構造が磁気弾性材の特性を最大限に生かせる構造であることが分かる。
【００３７】
また、荷重センサが利用する磁気弾性材の透磁率変化に対するインダクタンスの変化率を見るために、式（２）を磁気弾性材の透磁率μについて微分すると、その微分係数Ｌ′（閉磁路）は次式（３）になる。
【００３８】
Ｌ′（閉磁路）＝μ０・｛ｌ・Ａ／（ｌ＋μ・ｌｇ）２｝・ｎ２　　……（３）
【００３９】
式（３）から、空気中の磁路ｌｇの発生によって、微分係数が小さくなることが分かる。つまり、磁気弾性材の透磁率が変化してもそれに対応してインダクタンスが変化しない状況になる。これが荷重センサのダイナミックレンジを低下させる原因である。
【００４０】
このために、本発明においては、磁性体ヨークを、めっき等で形成された磁気弾性材表面に密着固定させる方法を取った。具体的な固定法としては、電気溶接、アーク溶接、レーザー溶接などがある。このような溶接方法にて、磁性体ヨークと本体部表面の磁気弾性材とをエアーギャップなしに接合することで、最大のインダクタンスを検出することが可能になる。
【００４１】
この構成を可能にする磁気弾性材の形成方法としては、前述のように、前記磁気弾性材を、前記本体部の全面もしくは前記磁性体ヨークと接続するに必要な箇所と前記磁性体ヨークの両端をつなぎ、閉磁路を形成させるのに必要な箇所に電気めっきもしくは無電解めっき等で形成する方法が挙げられる。
【００４２】
また、コイルにてインダクタンスを検出する際、磁束が閉磁路内を通るが、その閉磁路に密着する形で荷重を受ける本体部が設置された場合、その本体部が非磁性体の場合はインダクタンスに影響を与えることはないが、コイルを通る閉磁路が荷重を受ける本体部と密着した場合、磁束は荷重センサの閉磁路内のみならず荷重を受ける本体部にも通ることになる。
【００４３】
その場合には、コイルのインダクタンスの変化は、荷重センサの閉磁路外の磁性体の特性変化を取りこむことになり、正確な荷重の検出を妨げる。このため、使用状況に応じ、前記本体部の周囲を覆い、荷重センサの周囲からの磁束を遮蔽する磁気シールド材が備えられているとよい。
【００４４】
また、前記磁気弾性材は、前記本体部の荷重が印加される面から離れた個所に形成されているとよい。
【００４５】
荷重の変化が磁気弾性材によるインダクタンスの変化を引き起こすが、計測にはインダクタンスの変化を電気信号に変換することが必要である。その具体的方法は、既述のように、前記本体部の外周部に密着した磁気弾性材の磁気特性の変化を電気的なインダクタンスに変換するコイルに、コンデンサを並列接続してＬ−Ｃ共振回路を構成し、前記磁気弾性材の荷重によるインダクタンスの変化を交流信号に変換する回路を備え、その交流信号出力をＦ−Ｖ変換する回路に接続して、荷重に対応した直流電圧に変換することによっている。
【００４６】
また、温度変化による物質の熱膨張は、線膨張係数αを用いて次式（４）で示される。
【００４７】
ｄｌ／ｌ＝α・ｄＴ　　……（４）
【００４８】
ここで、ｄＴは温度変化、ｄｌ／ｌは長さｌに対する線膨張の割合を示す。本体部の体積が磁気弾性材に比べ十分に大きい場合は、磁気弾性材と本体部とが密着している限り、磁気弾性材の熱膨張による寸法変化は本体部の寸法変化に従属させられる。
【００４９】
このため、本体部と磁気弾性材が密着した状態で周囲温度が変化すると、線膨張の割合が異なってくるため、磁気弾性材には熱応力ｐが加わり、熱歪みσが生じる。磁気弾性材のヤング率をＥとすると、これらは、次式（５）の関係で示される。
【００５０】
ｐ＝Ｅ・σ　　　　　……（５）
【００５１】
そこで、前記本体部を前記磁気弾性材と同じ材質とすることで、本体部と磁気弾性材との熱膨張係数の差異に起因する熱歪みを低減できる。しかし、このままでは前記磁気弾性材から前記本体部に磁束が漏洩することとなり、損失増加の原因となる。
【００５２】
そのため、前記本体部を、前記磁気弾性材と同じ材質から成る母材の表面部にＣｕなどの非磁性体から成る薄膜層を電気めっきもしくは無電解めっき等で形成するように構成することで、前記磁気弾性材から前記本体部に磁束が漏洩することを防ぎ、磁束漏洩による損失増加を抑えることができる。
【００５３】
これらの構成に従って荷重センサを作ることで、温度変化による特性変動が低減され、精度良く荷重を検出することが可能になる。
【００５４】
【実施例】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００５５】
（実施例１）図１（ａ）は、本発明の実施例１による荷重センサ装置を示す。その荷重センサは断面図で、その検出回路はブロック図で描かれている。図１（ａ）において、１１が、荷重２１及び２２を受ける本体部、１２が磁性体ヨーク、１３がインダクタンス検出用の巻線（コイル）を示す。本体部１１は、縦が１０ｍｍ、横が１０ｍｍ、奥行きが１０ｍｍの立方体状である。
【００５６】
また、図１（ｂ）は、荷重センサの閉磁路の付近を示す断面図である。
【００５７】
ここで、本体部１１は、Ｆｅ（５０ｗｔ％）−Ｎｉ（５０ｗｔ％）の高磁歪パーマロイから成る角柱の母材１１ａの表面に１００μｍ厚程度のＣｕ層である非磁性体の薄膜層１１ｂを電気めっきにて形成したものを用い、この全表面に同様に電気めっきによって、Ｆｅ（５０ｗｔ％）−Ｎｉ（５０ｗｔ％）の高磁歪パーマロイから成る５０μｍ厚程の磁気弾性材めっき膜１４を設けた構成になっている。
【００５８】
磁性体ヨーク１２には、図２に示すように、コの字状に折り曲げ、かつ本体部１１に溶接接合する個所につばを設けた、厚みが０．２ｍｍで縦横寸法が１０ｍｍ×１０ｍｍの高透磁率のＰＣパーマロイを用いた。ただし、磁性体ヨーク１２の形状は、図２に示した形に限定されるものではなく、本体部に溶接接合する際の都合により変更できる。
【００５９】
巻線１３は、磁性体ヨーク１２に５０μｍ厚みの耐熱性のポリイミドテープであるカプトン（Ｒ）テープを２層巻きした上に１５０回巻かれている。この磁性体ヨーク１２を四隅でアーク溶接し、本体部１１に固定した。
【００６０】
巻線１３と自励発振回路３１との結線には、荷重センサの本体部１１の側面にガラスエポキシ板上に電極２個を持つ端子板をエポキシ樹脂にて接着し、ここに磁性体ヨーク１２の巻線１３の端部を半田付けして一旦固定し、この端子板を介して自励発振回路への結線用リード線を半田付けすることで、信号を取り出せるようにした。
【００６１】
次に、荷重センサの動作を説明する。精密機械強度試験機を用いて、図１に示す加圧方向に荷重２１及び２２を加えた。精密機械強度試験機では、±２ｋｇｆ（±１９．６Ｎ）の精度で荷重を制御し、目的の荷重に達したところで保持することで、その荷重に対応したセンサのインダクタンス及び検出回路の出力電圧を測定した。
【００６２】
図３に、本実施例１における荷重センサの検出回路の出力電圧を荷重に対して示す。荷重は最大４００ｋｇｆ（３，９２３Ｎ）であり、検出回路の出力電圧として、３Ｖから３．７Ｖの範囲の電圧変化が得られた。この変化から、本発明の荷重センサの感度は１．８ｍＶ／ｋｇｆ（０．１８ｍＶ／Ｎ）となった。出力電圧の安定性の目安となる電圧変動は±０．１ｍＶであるから、本発明の荷重センサを用いることによって、ダイナミックレンジ４００ｋｇｆ（３，９２３Ｎ）の中で、約１００ｇｆ（０．９８Ｎ）まで測定可能であることが分かる。
【００６３】
測定の分解能は、測定精度／ダイナミックレンジで０．０２５％となり、通常使われているロードセルの約１０倍の高精度の測定が可能になる。
【００６４】
これは、荷重に対するインダクタンスの変化が大きいことに起因している。そのインダクタンスの変化を図４に示す。無荷重から最大荷重４００ｋｇｆ（３，９２３Ｎ）の間で、荷重センサのインダクタンスは、１０５０μＨから７３５μＨまで３０％低下した。
【００６５】
（実施例２）
本体部、磁性体ヨーク及びコイルの材質と形状は前記実施例１と同一で、本体部表面の高磁歪パーマロイの磁気弾性材めっき膜１４のめっき個所を、磁性体ヨークを接合する１面にのみ施した。且つ、荷重印加面につながる上下端にめっき膜が達しないよう、上下端から１００μｍ離れた位置までのめっきを施した。このとき、磁気弾性材めっき膜１４の厚みは前記実施例１と同様に５０μｍである。
【００６６】
この構成による、荷重印加によるインダクタンスの変化を図５に示す。無荷重のときのインダクタンスの大きさは、前記実施例１に比べ約４０％低下しているが、荷重変化に対しては、前記実施例１と同様の大きなインダクタンス変化が得られている。
【００６７】
比較例１として、本体部及びその表面部の磁気弾性材めっき膜及び磁性体ヨークは前記実施例２と同一のものを使い、磁性体ヨークを本体部との間に１００μｍのギャップを置いて配置した構成としたものを用い、荷重に対するインダクタンスの変化を測定し、本実施例２の結果と比較した。その結果を図５に併せて示す。
【００６８】
比較例１では、本体部及びめっき膜の構成は前記実施例２と同一であるため、荷重印加によるめっき膜の透磁率変化も同様であると考えられる。しかし、磁性体ヨークの巻線で検出されるインダクタンスの低下率は１２％に留まる結果となった。これは本発明の実施例２における結果の１／２である。
【００６９】
この比較から、閉磁路構造とすることで明らかに測定のダイナミックレンジが向上する、すなわち本発明の構成を用いることにより今までにない高精度の計測を可能にするものである事が判る。
【００７０】
また、本体部の周囲に磁気シールド材を具備し、周囲からの磁束を遮蔽することによって、さらに高精度の計測が可能になる。
【００７１】
次に、本実施例２の荷重センサの温度特性について説明する。
【００７２】
上記のように作製した本実施例２の荷重センサについて、恒温槽を用いて環境温度を２０℃〜１４０℃の範囲で変化させた場合の無荷重でのインダクタンスの変化を測定した。
【００７３】
比較例２として、本体部１１において角柱の母材１１ａをＣｕにて作製し、その表面にＦｅ（５０ｗｔ％）−Ｎｉ（５０ｗｔ％）の高磁歪パーマロイから成る５０μｍ厚程のめっき膜１４を設けた構成にしたものを用意し、同様の測定を行った。これらの結果を図６に示す。
【００７４】
比較例２では、本体部と高磁歪パーマロイめっき膜との熱膨張率が異なるため温度変化による熱歪みが生じ、１４０℃になると室温時に比ベインダクタンスは５％低下しており、図５に示した結果と比べると５０〜６０ｋｇｆ（４９０〜５８８Ｎ）の荷重分が誤差として測定される事に相当している。
【００７５】
これに対し、実施例２での低下率は２％以下に留まっており、温度変化による測定誤差は１０〜２０ｋｇｆ（９８〜１９６Ｎ）となって比較例２の１／２以下となる。
【００７６】
つまり、本発明の構成を使うことによって、今までにない高精度の計測が可能となる。
【００７７】
なお、これまで、前記磁気弾性材の膜及び非磁性体の薄膜層について、電気めっき又は無電解めっきにより形成する場合を説明したが、真空蒸着やスパッタなどによる成膜も可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、インダクタンス検出用の磁性体ヨークを磁気弾性効果を有する磁性材に対して閉磁路を構成するように配置することで、従来の非接触型の荷重センサに比べ、測定のダイナミックレンジが約２倍になる荷重センサの構成が可能になった。
【００７９】
また、荷重を受けるセンサの本体部には、磁気弾性効果を有する磁性材と同じ材質から成る母材を用い、その表面部に、Ｃｕなどの非磁性体から成る薄膜層を形成して得る事で、単純構造にして、特性の温度変化が微小である高精度のセンサを提供することが可能となる。
【００８０】
すなわち、本発明によれば、荷重を受ける本体部の変形を磁気弾性効果を有する磁性材に精密に伝達することが可能であり、前記本体部と前記磁性材との間の熱膨張係数の差による熱歪みを補償して、さらに開磁路の磁気回路構成に起因するインダクタンス変化量の減少という問題を解決した荷重センサ、その製造方法、及び荷重センサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の荷重センサ装置を示す図。図１（ａ）は、荷重センサの断面及び検出回路のブロックを示す図、図１（ｂ）は、荷重センサの閉磁路の付近を示す断面図。
【図２】実施例１の磁性体ヨークと巻線の形状を示す図。図２（ａ）はその断面図、図２（ｂ）はその斜視図。
【図３】実施例１の荷重センサにおける出力電圧の荷重に対する変化を示す図。
【図４】実施例１の荷重センサにおけるインダクタンスの荷重に対する変化を示す図。
【図５】実施例２の荷重センサにおけるインダクタンスの荷重に対する変化を示す図。
【図６】実施例２の荷重センサにおけるインダクタンスの温度に対する変化を示す図。
【符号の説明】
１１　　本体部
１１ａ　　母材
１１ｂ　　非磁性体の薄膜層
１２　　磁性体ヨーク
１３　　巻線
１４　　磁気弾性材めっき膜
２１，２２　　荷重
３１　　自励発振回路
３２　　Ｆ−Ｖ変換回路
３３　　増幅回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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