(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重検出素子と、
前記荷重検出素子を一面に固定する台座部材と、前記台座部材の一面との間で前記荷重検出素子を挟持する挟持部と前記台座部材に結合される結合部と前記挟持部及び前記結合部の間を接続する接続部材とをもち前記荷重検出素子に予荷重を印加するバネ部材とを備え、前記台座部材及び前記バネ部材を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する支持部材と、
を有する荷重センサの製造方法であって、
前記台座部材、前記バネ部材及び前記荷重検出素子は、前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟んだ後、前記バネ部材の前記結合部及び前記台座の間を結合する前に、前記結合部及び前記結合部の一端部に対向する前記台座部材のフランジ部の間に隙間があり、前記結合部を他端側から前記フランジ部に押圧することで前記結合部が前記隙間分移動することで、前記接続部材が塑性域まで変形して前記結合部及び前記台座部材とが結合し、前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟持する形態であり、
前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟持した状態に前記バネ部材の結合部及び前記台座部材の間を結合して前記接続部材を塑性域まで変形させる結合工程と、
前記挟持部を押圧して前記荷重検出素子に接触する接触面近傍を塑性変形させ、前記接続部材の変形を前記押圧の方向及び前記押圧の逆方向の両方に弾性変形する弾性域にまで戻す戻し工程と、を有することを特徴とする荷重センサの製造方法。
【請求項２】
前記戻し工程は、前記接続部材の変形を、検知を想定する荷重の範囲内及び温度変化による変位の範囲内において弾性域に保つ量にまで戻すように前記挟持部の前記接触面近傍を塑性変形させる請求項１に記載の荷重センサの製造方法。
【請求項３】
前記荷重検出素子は前記挟持部に接する部分がアルミナから形成され、
前記挟持部はステンレス鋼から形成され、
前記接続部材は炭素鋼から形成される請求項１又は２に記載の荷重センサの製造方法。
【請求項４】
前記バネ部材は前記荷重検出素子を前記台座部材に押しつける所定方向における剛性が他の方向に比べて小さい請求項１〜３の何れか１項に記載の荷重センサの製造方法。
【請求項５】
前記台座部材は円盤状の部材であり、
前記挟持部の形態は円柱状であり、前記結合部の形態は前記台座部材の周辺部に軸方向の一端部が密着できる円筒状であり、前記接続部材の形態は前記結合部の他端部を塞ぐように設けられた薄板からなるダイヤフラム状である請求項４に記載の荷重センサの製造方法。
【請求項６】
前記荷重検出素子は、ガラスよりなるマトリックスに導電性を有するＲｕＯ２よりなる導電性粒子を分散してなり且つ応力の印加によって電気的特性が変化する感圧体と、前記感圧体の対向する２つの表面に、それぞれ一体的に形成された電気絶縁性の絶縁体とを有する請求項１〜５の何れか１項に記載の荷重センサの製造方法。
【請求項７】
荷重検出素子と、
前記荷重検出素子を一面に固定する台座部材と、押圧により接触面近傍が塑性変形した状態で前記台座部材の一面との間で前記荷重検出素子を挟持する挟持部と前記台座部材に結合される結合部と前記挟持部及び前記結合部の間を接続する接続部材とをもち且つ検知を想定する荷重の範囲内において弾性域に保つ量で自身が変形することにより前記荷重検出素子に予荷重を印加するバネ部材とを備え、前記台座部材及び前記バネ部材を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する支持部材と、を有し、
前記挟持部は前記荷重検出素子に当接した状態で押圧され、塑性変形して加工硬化した窪みが形成されており、前記窪みに荷重検出素子が当接することを特徴とする荷重センサ。
【請求項８】
前記荷重検出素子は前記挟持部に接する部分がアルミナから形成され、
前記挟持部はステンレス鋼から形成され、
前記接続部材は炭素鋼から形成される請求項７に記載の荷重センサ。
【請求項９】
前記バネ部材は前記荷重検出素子を前記台座部材に押しつける所定方向における剛性が他の方向に比べて小さい請求項７又は８に記載の荷重センサ。
【請求項１０】
前記台座部材は円盤状の部材であり、
前記挟持部の形態は円柱状であり、前記結合部の形態は前記台座部材の周辺部に軸方向の一端部が密着できる円筒状であり、前記接続部材の形態は前記結合部の他端部を塞ぐように設けられた薄板からなるダイヤフラム状である請求項９に記載の荷重センサ。
【請求項１１】
前記荷重検出素子は、ガラスよりなるマトリックスに導電性を有するＲｕＯ２よりなる導電性粒子を分散してなり且つ応力の印加によって電気的特性が変化する感圧体と、前記感圧体の対向する２つの表面に、それぞれ一体的に形成された電気絶縁性の絶縁体とを有する請求項７〜１０の何れか１項に記載の荷重センサ。
【請求項１２】
前記荷重検出素子は前記挟持部に当接する部分が凸状である請求項７〜１１の何れか１項に記載の荷重センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重を精度良く測定できる荷重センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の荷重検出素子としては応力の印加によって電気的特性が変化する特性を有する感圧体と、その感圧体の対向する２つの表面に、それぞれ一体的に形成された電気的絶縁体とを有してなる素子が開示されている（特許文献１）。この荷重検出素子における感圧体は、ガラスよりなるマトリックスに導電性を有する導電性粒子を分散してなる。導電性粒子としてはＲｕＯ２よりなることがよく、感圧体の厚みは１μｍ〜２００μｍであることがよい。また感圧体には一対の電極が配設されていることがよいことが開示されている。
【０００３】
この荷重検出素子は予め荷重を印加すること（予荷重を印加）により押圧方向のみならず引っ張り方向についての荷重も測定することが可能になる（特許文献２、３など）。
【特許文献１】特開２００５−１７２７９３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４９５９８号公報（００３５段落など）
【特許文献３】特開平１１−３７８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２及び３では予荷重を印加することによる効果は開示されているものの、具体的に好ましい予荷重の印加方法については開示されていなかった。
【０００５】
予荷重の大きさには適正な範囲があり、その大きさは構成する部材の大きさのバラツキにより個別に調節する必要がある。荷重検出素子は圧縮に比べ回転トルクに対する耐力は十分でなく、予荷重の大きさを調節する方法として特許文献２及び３で開示されているようなねじによる方法を採用すると、荷重の印加に伴い荷重検出素子に対して回転トルクも印加される問題があった。
【０００６】
特に荷重検出素子は圧縮方向に対する剛性が非常に高いことから、ねじによる方法では前述の理由によって十分な予荷重が印加できないばかりか、わずかな緩みによっても予荷重が大きく低下していた。更に予荷重の大きさはねじが当たる当たり面の精度によって大きく変化するが、予荷重の大きさの精度を十分に確保できるように加工することは困難であった。また、その僅かな面積にて予荷重を受けることになるため、耐久性についても十分に確保することができない場合があった。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、構成部材のバラツキによらず高い精度で予荷重を印加でき且つ耐久性に優れた荷重センサ及びその製造方法を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に係る荷重センサの製造方法の特徴は、荷重検出素子と、
前記荷重検出素子を一面に固定する台座部材と、前記台座部材の一面との間で前記荷重検出素子を挟持する挟持部と前記台座部材に結合される結合部と前記挟持部及び前記結合部の間を接続する接続部材とをもち前記荷重検出素子に予荷重を印加するバネ部材とを備え、前記台座部材及び前記バネ部材を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する支持部材と、
を有する荷重センサの製造方法であって、
前記台座部材、前記バネ部材及び前記荷重検出素子は、前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟んだ後、前記バネ部材の前記結合部及び前記台座の間を結合する前に、前記結合部及び前記結合部の一端部に対向する前記台座部材のフランジ部の間に隙間があり、前記結合部を他端側から前記フランジ部に押圧することで前記結合部が前記隙間分移動することで、前記接続部材が塑性域まで変形して前記結合部及び前記台座部材とが結合し、前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟持する形態であり、
前記台座部材及び前記バネ部材の間に前記荷重検出素子を挟持した状態に前記バネ部材の結合部及び前記台座部材の間を結合して前記接続部材を塑性域まで変形させる結合工程と、
前記挟持部を押圧して前記荷重検出素子に接触する接触面近傍を塑性変形させ、前記接続部材の変形を前記押圧の方向及び前記押圧の逆方向の両方に弾性変形する弾性域にまで戻す戻し工程と、を有することにある。
【０００９】
上記課題を解決する請求項２に係る荷重センサの製造方法の特徴は、請求項１において、前記戻し工程は、前記接続部材の変形を、検知を想定する荷重の範囲内及び温度変化による変位の範囲内において弾性域に保つ量にまで戻すように前記挟持部の前記接触面近傍を塑性変形させることにある。
【００１０】
上記課題を解決する請求項３に係る荷重センサの製造方法の特徴は、請求項１又は２において、前記荷重検出素子は前記挟持部に接する部分がアルミナから形成され、
前記挟持部はステンレス鋼から形成され、
前記接続部材は炭素鋼から形成されることにある。
【００１１】
上記課題を解決する請求項４に係る荷重センサの製造方法の特徴は、請求項１〜３の何れか１項において、前記バネ部材は前記荷重検出素子を前記台座部材に押しつける所定方向における剛性が他の方向に比べて小さいことにある。
【００１２】
上記課題を解決する請求項５に係る荷重センサの製造方法の特徴は、請求項４において、前記台座部材は円盤状の部材であり、
前記挟持部の形態は円柱状であり、前記結合部の形態は前記台座部材の周辺部に軸方向の一端部が密着できる円筒状であり、前記接続部材の形態は前記結合部の他端部を塞ぐように設けられた薄板からなるダイヤフラム状であることにある。
【００１３】
上記課題を解決する請求項６に係る荷重センサの製造方法の特徴は、請求項１〜５の何れか１項において、前記荷重検出素子は、ガラスよりなるマトリックスに導電性を有するＲｕＯ２よりなる導電性粒子を分散してなり且つ応力の印加によって電気的特性が変化する感圧体と、前記感圧体の対向する２つの表面に、それぞれ一体的に形成された電気絶縁性の絶縁体とを有することにある。
【００１４】
上記課題を解決する請求項７に係る荷重センサの特徴は、荷重検出素子と、
前記荷重検出素子を一面に固定する台座部材と、押圧により接触面近傍が塑性変形した状態で前記台座部材の一面との間で前記荷重検出素子を挟持する挟持部と前記台座部材に結合される結合部と前記挟持部及び前記結合部の間を接続する接続部材とをもち且つ検知を想定する荷重の範囲内において弾性域に保つ量で自身が変形することにより前記荷重検出素子に予荷重を印加するバネ部材とを備え、前記台座部材及び前記バネ部材を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する支持部材と、を有し、
前記挟持部は前記荷重検出素子に当接した状態で押圧され、塑性変形して加工硬化した窪みが形成されており、前記窪みに荷重検出素子が当接することにある。
【００１５】
上記課題を解決する請求項８に係る荷重センサの特徴は、請求項７において、前記荷重検出素子は前記挟持部に接する部分がアルミナから形成され、
前記挟持部はステンレス鋼から形成され、
前記接続部材は炭素鋼から形成されることにある。
【００１６】
上記課題を解決する請求項９に係る荷重センサの特徴は、請求項７又は８において、前記バネ部材は前記荷重検出素子を前記台座部材に押しつける所定方向における剛性が他の方向に比べて小さいことにある。
【００１７】
上記課題を解決する請求項１０に係る荷重センサの特徴は、請求項９において、前記台座部材は円盤状の部材であり、
前記挟持部の形態は円柱状であり、前記結合部の形態は前記台座部材の周辺部に軸方向の一端部が密着できる円筒状であり、前記接続部材の形態は前記結合部の他端部を塞ぐように設けられた薄板からなるダイヤフラム状であることにある。
【００１８】
上記課題を解決する請求項１１に係る荷重センサの特徴は、請求項７〜１０の何れか１項において、前記荷重検出素子は、ガラスよりなるマトリックスに導電性を有するＲｕＯ２よりなる導電性粒子を分散してなり且つ応力の印加によって電気的特性が変化する感圧体と、前記感圧体の対向する２つの表面に、それぞれ一体的に形成された電気絶縁性の絶縁体とを有することにある。
上記課題を解決する請求項１２に係る荷重センサの特徴は、請求項７〜１１の何れか１項において、前記荷重検出素子は前記挟持部に当接する部分が凸状であることにある。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明においては、荷重検出素子を台座部材と共に挟持する挟持部をもつバネ部材を台座部材に結合する結合工程において、バネ部材の接続部材が塑性領域にまで変形することで部品の寸法ばらつきを吸収した上で、その挟持部を塑性域にまで変形させることにより接続部材の変形が塑性域から弾性域にまで戻すことで、バネ部材の耐久性（すなわち本荷重センサの耐久性）を向上することができる。
【００２０】
ここで、荷重検出素子に対して印加する予荷重の大きさはバネ部材の接続部材の変形の程度と戻し工程における挟持部の塑性変形の程度を変化させることで調節可能である。
【００２１】
また、荷重検出素子への荷重の印加はバネ部材の挟持部を介して行われるのであるが、挟持部を構成する材質によっては塑性域にまで変形させることにより加工硬化が進行して予荷重の大きさを安定的に保つことができる。
【００２２】
請求項２に係る発明においては、戻し工程において、バネ部材の接続部材の変形の程度を製造される荷重センサが荷重の検知を想定する範囲内において弾性域に保つ量にまで戻すように挟持部を塑性変形させることにより、製造される荷重センサを使用するときに、バネ部材の接続部材の変形の程度が常に弾性域に留まることとなり、安定的且つ継続的に予荷重を印加することができる。
【００２３】
請求項３に係る発明においては、それぞれの部材を上述の材料により形成することにより、熱膨張差による予荷重の大きさの変位を最小（例えば中心値を０にする）にすることができる。ここで、アルミナの線膨張率は７．２×１０−６／℃、炭素鋼の線膨張率は１０．８〜１１．４（Ｓ３５Ｃ、ＳＣＭ４３５）×１０−６／℃程度、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５）は１７．３×１０−６／℃程度であり、それぞれの部材の厚みを、接続部材と荷重検出素子とにおける線膨張率×部材の厚みの和が挟持部における線膨張率×部材の厚みの和と同じになるようにすることによって、両者が打ち消し合うことになり、熱による影響（変位による荷重変化）を最小限にすることができる。
【００２４】
請求項４に係る発明においては、検知すべき荷重を荷重検出素子に伝達する部材であるバネ部材の剛性は荷重検出素子を台座部材に押しつける所定方向の方が他の方向よりも小さくなっていることから、所定方向以外から加えられる荷重によって本荷重センサが検出する荷重の大きさに与える影響を小さくすることができる。このような特性は請求項５に係る発明におけるような構成により実現できる。
【００２５】
請求項６に係る発明においては、上述の構成の荷重検出素子を採用することにより、高感度且つ高精度に荷重の大きさを検知することができる。
【００２６】
請求項７に係る発明においては、荷重検出素子を台座部材と共に挟持する挟持部をもつバネ部材について、その挟持部を荷重検出素子に押圧することにより、その荷重検出素子に接触する接触面近傍が塑性変形した状態とした上で接続部材については弾性域での変形を残して常に挟持部によって荷重検出素子に荷重を印加した状態を保っている（予荷重の印加）。印加する予荷重の大きさを決定する接続部材の変形は弾性域の範囲に留まるため、バネ部材は耐久性良く且つ安定的に荷重検出素子に予荷重を印加することができる。また、荷重検出素子に対して印加する予荷重の大きさはバネ部材の接続部材の変形の程度と戻し工程における挟持部の塑性変形の程度を変化させることで調節可能である。
【００２７】
また、荷重検出素子への荷重の印加はバネ部材の挟持部を介して行われるのであるが、挟持部を構成する材質によっては塑性域にまで変形させることにより加工硬化が進行して予荷重の大きさを安定的に保つことができる。さらに、窪みの形成により挟持部には加工硬化が進行し、形状の安定性が向上できる。
【００２８】
請求項８に係る発明においては、それぞれの部材を上述の材料により形成することにより、請求項３に係る発明と同様に、熱膨張差による予荷重の大きさの変位を最小（例えば０に近づける）にすることができる。
【００２９】
請求項９に係る発明においては、検知すべき荷重を荷重検出素子に伝達する部材であるバネ部材の剛性は荷重検出素子を台座部材に押しつける所定方向の方が他の方向よりも小さくなっていることから、請求項４に係る発明と同様に、所定方向以外から加えられる荷重によって本荷重センサが検出する荷重の大きさに与える影響を小さくすることができる。このような特性は請求項１０に係る発明におけるような構成により実現できる。
【００３０】
請求項１１に係る発明においては、上述の構成の荷重検出素子を採用することにより、請求項６に係る発明と同様に、高感度且つ高精度に荷重の大きさを検知することができる。
【実施例】
【００３１】
（構成）
本発明の荷重センサ及びその製造方法について以下実施例に基づき説明する。
【００３２】
本実施例の荷重センサは、図１に示すように、荷重検出素子１０と支持部材（台座部材２０及びバネ部材３０）とその他の部材（信号処理回路４０など）とを有する。
【００３３】
荷重検出素子１０は絶縁体から構成される構造部材１１及び１２とそれらに挟持された薄膜状の感圧体（図略）とからなる。構造部材を構成する絶縁体としては剛性の高いセラミックスから形成することが望ましく、アルミナから形成することできる。またＺｒＯ２（ジルコニア）、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４等よりなるものを用いることができ、また、これらによって表面が被覆され、電気的に絶縁状態となった金属等を用いることもできる。
【００３４】
感圧体は外部から印加される荷重の大きさに応じて電気的特性が変化する材料から形成されていれば十分であり、例えば、ガラスよりなるマトリックスとそのマトリックス中に分散された導電性粒子とからなるものが挙げられる。ガラスとしてはホウケイ酸鉛ガラスが例示できる。導電性粒子としては酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、ルテニウム酸鉛が例示できる。特に酸化ルテニウムからなることが望ましい。
【００３５】
また、荷重検出素子１０において、感圧体は、ドクターブレード、押出成形、印刷（ スクリーン印刷、転写等） 等の各プロセスを利用して作製することができる。具体的には、感圧体は、例えば、ガラスよりなるマトリックスに、ＲｕＯ２粒子及び必要に応じて添加される発泡剤若しくは補強材等を分散してなる複合材料に、適当な有機バインダーや溶剤を加えて、ペースト状にして、これを成形し、焼結して作製することができる。上記有機バインダーとしては、例えばセルロース系樹脂やアクリル系樹脂等を用いることができ、また、上記溶剤としては、例えば、テルピネオールや、ブチルカルビトールアセテート等を用いることができる。
【００３６】
また、上記有機バインダーや溶剤は、加熱昇温により乾燥・脱脂される際に、上記感圧体中に気孔を生成することができる。すなわち、上記有機バインダーや溶剤は、気孔形成剤としての役割を果たすことができる。また、上記発泡剤としては、例えばアボジカルボンアミド等の有機発泡剤や、無機発泡剤を添加することができる。
【００３７】
感圧体内に気孔が形成されると、感圧体の見掛けのヤング率が低下するため、応力の印加による歪量が増加し、荷重検出素子１０の感度をより向上させることができる。気孔 は、上述のごとく上記感圧体を焼成により作製する際において、焼成（加熱処理）により自ずと形成させることができる。また、上記感圧体の原料に有機物あるいは無機物の発泡剤を添加し、焼結時に発泡させることにより、気孔を形成させることもできる。
【００３８】
また、感圧体を焼結により作製する際には、加熱昇温時に感圧体の原料に含まれるガラスが溶融してガラスからなるマトリックスを形成する。この溶融したガラス中では気孔の形状は、略球状になり易い。上記気孔の形状は、より球状に近いことが好ましい。球状に近いほど感圧体における部分的な応力集中を低減することができ、その結果、荷重検出素子１０の破壊や破損を防止することができるからである。
【００３９】
また、上記絶縁体は、ドクターブレード、押出成形等の各プロセスを利用して作製する
ことができる。上記感圧体と上記絶縁体を同じプロセスで作製することもできるし、異なるプロセスで作製することもできる。
【００４０】
また、上記感圧体と上記絶縁体は一体的に形成されており、これらは焼結により一体化されていることが好ましい。また、接着剤（低融点ガラスなど）にて接着されている構成も採用できる。
【００４１】
そして、荷重検出素子１０としては前述の構成に替えて、ジルコ二アと、圧力抵抗効果を有するＬａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３（０≦ｘ≦１）とを主材料として構成されるものであっても良い。このジルコニアの粒子をマトリックス材料とし、圧力抵抗効果材料のＬａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３粒子を電気的に連続になるように分散した構造で形成することにより、荷重の印加に基づいてオーム抵抗を変化させ、そのオーム抵抗の変化による荷重検出が可能となる。ジルコニアは、耐熱性に優れるためセンサ内での温度変化が生じにくいため、センサ内の温度変化による検出誤差を生じにくい。またジルコニアは、強靭性を有するため、荷重、圧力による破壊に対して極めて高い耐性を有するセンサ構造を得ることができる。また、本発明においては、荷重検出素子１０の強度を増すことは、本発明の荷重センサ全体の剛性を高くすることにつながる。
【００４２】
台座部材２０は一面側の略中央部分に荷重検出素子１０が固定された円板状の部材であり、その外周面にフランジ部２１が周設されている。台座部材２０は荷重検出素子１０及びバネ部材３０よりも剛性の高い部材である。台座部材２０は炭素鋼から形成される。
【００４３】
バネ状部材３０は台座部材２０に結合される結合部３１と台座部材２０との間で荷重検出素子１０を挟持する挟持部３２と結合部３１及び挟持部の間を接続する接続部材３３と検知すべき荷重を荷重検出素子１０に伝達する荷重伝達部３４とをもつ。挟持部３２はステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３０５）から形成され、その他の部分は一体的に炭素鋼から形成される。
【００４４】
結合部３１は軸方向の一端部にて台座部材２０のフランジ部２１に密着可能な円筒状の部材であり、その一端部で台座部材に結合される。結合は溶接により行うことができる。接続部材３３は結合部３１の他端部を塞ぐように設けられた薄板からなるダイヤフラム状の部材である。挟持部３２は接続部材の略中央部分であって、結合部３１側に設けられている円板状の部材である。荷重伝達部３４は接続部材３３における挟持部材３２の反対側に設けられている円筒状の部材である。
【００４５】
バネ状部材３０は結合部３１がフランジ部２１に結合した状態で荷重検出素子１０が挟持部３２に当接した上で、接続部材３３が塑性域にまで変形するような形態になっている。この変形の程度は結合部３１の軸方向の長さを調節することで変化させることができる。ここで、結合部３１の軸方向の長さは、本実施例の荷重センサを構成する部材のバラツキを考慮して、どのような場合であっても必ず接続部材３３が塑性域にまで変形するように設定する。
【００４６】
その他の部材としては特に限定しないが、荷重検出素子１０の電気的特性を検知し荷重の大きさに応じた電気信号を出力する信号処理回路４０や荷重検出素子１０と信号処理回路４０との間を連絡する配線部材と外部との信号のやりとりをする信号端子（図略）とを有する。
【００４７】
（製造方法）
本実施例の荷重センサの製造方法は結合工程と戻し工程とを有する。
【００４８】
・結合工程
結合工程は台座部材２０及びバネ部材３０の間を結合する工程である。具体的にはバネ部材３０の結合部３１の一端部と台座部材２０のフランジ部２１との間を溶接により結合する。結合工程は台座部材２０の一面側の略中央とバネ部材３０の挟持部３２との間に荷重検出素子１０を挟持した状態で行う。
【００４９】
バネ部材３０の挟持部３２を荷重検出素子１０に当接させた後、挟持部３２の当接面（接触面）近傍を所定の大きさに窪ませる。具体的には所定の荷重（図３におけるα）を印加することで窪み量が同じ大きさになるようにしている（図１及び３に示すＩの工程）。この工程により、図３のＩで示す所定の大きさの窪みが形成される。窪みの形成により挟持部３２には加工硬化が進行し、形状の安定性が向上できる。
【００５０】
その後、結合部３１を他端部側から押圧して接続部材３３を変形させて結合部３１の一端部をフランジ部２１に当接させた状態で溶接を行い、結合部３１の一端部とフランジ部２１との間を結合する（図１及び２におけるIIの工程）。このIIの工程により各構成部材の公差を吸収できる。
【００５１】
公差の吸収について具体的に説明すると、図４に示すように、結合部３１を他端部側から押圧する前には結合部３１の一端部とフランジ部２１との間には一定の隙間Ｆが存在する。この隙間Ｆの大きさは各構成部材の大きさのバラツキ（公差）に応じて変化する。ＩＩの工程ではこの隙間Ｆの大きさだけ結合部３１を移動させる。この隙間Ｆの大きさは、その隙間Ｆの公差を考慮しても接続部材３３の変形が塑性域に十分に達するように設定されている。その結果、接続部材３３から挟持部３２を通して荷重検出素子１０に印加される荷重の大きさ（つまり接続部材３３が有する応力）は一定の大きさにすることができる。
【００５２】
隙間Ｆが大きい場合Ａと小さい場合ＢとについてIIの工程を比較する。結合部３１の移動に伴い接続部材３３の変形（ダイヤフラム変位）が進行すると、まず弾性域での変形が進行する。その後、変形に伴う応力が降伏点を超え、塑性域での変形が進行する。接続部材３３の構成材料は同じなので降伏点についても同じであり、更にその形状もバラツキを考慮しても同じであると考えられるので接続部材３３に残る応力は隙間Ｆの大きさによらず同一になる。なお、図２における横軸の原点は比較を容易にする目的でＡとＢとで異なるものとなっている。具体的には結合部３１が移動してフランジ部２１に当接する点を揃えている。
【００５３】
・戻し工程
戻し工程は挟持部３２を押圧して荷重検出素子１０に接触する接触面近傍を塑性変形させて窪みを大きくする工程である。塑性変形させる程度としては、接続部材３３の変形を弾性域にまで戻すまで行う。その結果、接続部材３３がもつ応力を制御して予荷重の大きさを制御できる（図１〜３のIIIの工程）。また、挟持部３２に対して再度塑性変形を行っていることから加工硬化も更に進行することが期待できる。
【００５４】
予荷重の大きさとしては特に限定しない。本実施例の荷重センサが測定する荷重の範囲によって適正に制御する。例えば、図２に示すように、測定すべき荷重の幅がＨ（押圧方向及び引っ張り方向の双方に幅を持っている）である場合、その幅Ｈの０点を予荷重の大きさに合わせたときに接続部材３３の変形が弾性域に収まるように設定する。この変形量の制御は、印加する荷重βを制御する方法、接続部材３３の変形の大きさを制御する方法、荷重検出素子１０を作動させ、その測定値を制御する方法で行うことができる。
【００５５】
（変形例）
前述の実施例におけるバネ部材３０及び台座２０に替えて、バネ部材５０及び台座２２を採用することができる（図５）。バネ部材５０はいわゆる両もち梁構造を採っている。バネ部材５０と台座部材２２とはバネ部材５０の結合部５１と台座部材２２の結合部２３との間を溶接することで行う。バネ部材３０と比べてバネ部材５０の接続部材５３は厚み（荷重検出素子１０を挟持する方向）が厚くなっている。なお、図５中のＩ〜IIIの記号は実施例に付したものと同じ工程にて製造されることを表している（図６についても同じ）。
【００５６】
更に、前述の実施例におけるバネ部材３０及び台座２０に替えて、バネ部材６０及び台座２４を採用することができる（図６）。バネ部材６０はいわゆる片もち梁構造を採っている。バネ部材６０と台座部材２４とはバネ部材６０の結合部６１と台座部材２４の結合部２５との間を溶接することで行う。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例の荷重センサの製造工程を示す分解断面図である。
【図２】実施例の荷重センサの製造工程における接続部材３３に印加される応力の変化を示したグラフである。
【図３】実施例の荷重センサの製造工程における挟持部材３２に印加される荷重と形成される窪みの大きさとを示したグラフである。
【図４】実施例の荷重センサの製造工程途中における分解断面図である。
【図５】変形例の荷重センサの製造工程を示す分解断面図（ａ）、バネ部材の正面図（ｂ）である。
【図６】変形例の荷重センサの製造工程を示す分解断面図（ａ）、バネ部材の正面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００５８】
１０…荷重検出素子    １１、１２…構造部材
２０、２２、２４…台座部材（支持部材）    ２１…フランジ部    ２３、２５…結合部
３０、５０、６０…バネ部材（支持部材）    ３１、５１、６１…結合部    ３２、５２、６２…挟持部    ３３、５３、６３…接続部材    ３４、５４、６４…荷重伝達部
４０…信号処理回路
【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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