(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮型の荷重検出素子と、
前記荷重検出素子を一面に配設する第１構造体と、
その先端部分が前記荷重検出素子を押圧する予荷重調節部材と、前記予荷重調節部材が螺嵌可能なねじ溝が内周面に形成され、前記予荷重調節部材の螺嵌の程度を調節することにより弾性変形の量が変化して前記荷重検出素子に印加する予荷重を制御可能な予荷重調節部材嵌合部が形成されており前記第１構造体に結合されている第２構造体と、
を備え、前記第１構造体及び前記第２構造体を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する荷重センサであって、
前記予荷重調節部材及び前記荷重検出素子の間には、前記第２構造体に対し、前記予荷重調節部材が回転する方向に係合する緩衝部材が介設され、
前記緩衝部材は、前記第２構造体の本体部から独立して形成され、
前記第２構造体は、前記緩衝部材が前記予荷重調節部材が回転する方向に前記第２構造体に係合可能な凹部が設けられており、
前記緩衝部材は、前記凹部と回転方向に係合するように前記凹部内に配置され且つ前記第２構造体との間で相対回転不能に介設されることを特徴とする荷重センサ。
【請求項２】
前記荷重検出素子を前記第１構造体及び前記第２構造体の間で挟持する方向における剛性が他の方向に比べて小さい請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項３】
前記荷重検出素子は前記緩衝部材に接する部分がセラミックスから形成され、
前記緩衝部材はステンレス鋼から形成され、
前記第２構造体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。
【請求項４】
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１〜３の何れか１項に記載の荷重センサ。
【請求項５】
前記緩衝部材はステンレス鋼から形成される請求項１に記載の荷重センサ。
【請求項６】
前記凹部は、前記緩衝部材の広がり方向において隙間なく前記緩衝部材を嵌め込み可能な形状である請求項１〜５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圧縮型の荷重検出素子が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
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。
【０００４】
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】
【０００５】
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。
【０００６】
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などにより個別に調節する必要がある。荷重検出素子は、一般的に、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。荷重検出素子は圧縮方向に対する剛性の高さに対して捩り方向に対する耐性が十分でない場合が多く、回転トルクの印加により素子が破壊するおそれがあるため、素子が破壊されないように予荷重を印加する大きさに制限が生じることがあった。
【０００７】
例えば、図５に示すような荷重センサに基づいて説明する。この荷重センサ９１は、荷重検出素子９１０と構造部材（第１構造体９２０及び第２構造体９３０）と予荷重調節部材９３５とその他の部材（信号処理回路９５０など）とを有する。荷重検出素子９１０に対する予荷重の大きさは予荷重調節部材９３５を第２構造体９３０内にねじ込むことにより調節する。ここで、印加する予荷重を大きくするには、予荷重調節部材９３５をねじ込む量を大きくする必要があるが、そうすると、予荷重調節部材９３５が荷重検出素子９１０を押圧する大きさも予荷重の大きさに応じて大きくなる。その結果、予荷重調節部材９３５と荷重検出素子９１０との間も摩擦力の増大などにより回転トルクの伝達が容易になって、予荷重調節部材９３５を回転させてねじ込むると、その回転により荷重検出素子９１０に捩れ方向の変形が生起することになる。そのため、ある程度よりも大きな予荷重を印加しようとすると、荷重検出素子９１０に対してもある程度以上の回転トルクが生起してしまうことになり、印加が許容される回転トルクの大きさによって、印加できる予荷重の大きさが制限されることになる。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、予荷重を印加する大きさの範囲を拡大でき、荷重の測定範囲を拡大できる荷重センサ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】
【０００９】
上記課題を解決する請求項１に係る荷重センサの特徴は、圧縮型の荷重検出素子と、
前記荷重検出素子を一面に配設する第１構造体と、
その先端部分が前記荷重検出素子を押圧する予荷重調節部材と、前記予荷重調節部材が螺嵌可能なねじ溝が内周面に形成され、前記予荷重調節部材の螺嵌の程度を調節することにより弾性変形の量が変化して前記荷重検出素子に印加する予荷重を制御可能な予荷重調節部材嵌合部が形成されており前記第１構造体に結合されている第２構造体と、
を備え、前記第１構造体及び前記第２構造体を介して前記荷重検出素子に荷重を伝達する荷重センサであって、
前記予荷重調節部材及び前記荷重検出素子の間には、前記第２構造体に対し、前記予荷重調節部材が回転する方向に係合する緩衝部材が介設され、
前記緩衝部材は、前記第２構造体の本体部から独立して形成され、
前記第２構造体は、前記緩衝部材が前記予荷重調節部材が回転する方向に前記第２構造体に係合可能な凹部が設けられており、
前記緩衝部材は、前記凹部と回転方向に係合するように前記凹部内に配置され且つ前記第２構造体との間で相対回転不能に介設されることにある。
【００１０】
上記課題を解決する請求項２に係る荷重センサの特徴は、請求項１において、前記荷重検出素子を前記第１構造体及び前記第２構造体の間で挟持する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。
【００１１】
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緩衝部材に接する部分がセラミックスから形成され、
前記緩衝部材はステンレス鋼から形成され、
前記第２構造体は炭素鋼から形成されることにある。
【００１２】
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。
【００１３】
上記課題を解決する請求項５に係る荷重センサの特徴は、請求項１において、前記緩衝部材はステンレス鋼から形成されることにある。
上記課題を解決する請求項６に係る荷重センサの特徴は、請求項１〜５の何れか１項において、前記凹部は、前記緩衝部材の広がり方向において隙間なく前記緩衝部材を嵌め込み可能な形状であることにある。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明においては、圧縮型の荷重検出素子に対する予荷重の印加は、予荷重調節部材をねじ込み、その先端部を荷重検出素子に押圧することにより行う際に、予荷重調節部材の先端部によって、直接、荷重検出素子を押圧する代わりに、予荷重調節部材及び荷重検出素子の間に緩衝部材を介して予荷重調節部材を押圧することにより、予荷重調節部材のねじ込みに伴い荷重検出素子に生起する回転トルクを少なくすることができる。従って、回転トルクの伝達による荷重検出素子の破壊のおそれが小さくなるため、印加できる予荷重を従来よりも大きくすることができ、荷重の測定範囲も大きくできる。
【００１５】
以上、まとめると以下のようになる。まず、従来の予荷重調節部材においてはその先端部分が荷重検出素子に当接した後、更にねじ込みを継続することにより、荷重検出素子に予荷重を印加する部材である。従って、予荷重調節部材をねじ込んでいくと予荷重調節部材の先端部分と荷重検出素子との間の摩擦力により徐々に荷重検出素子に捩れ方向の変形が蓄積することになって、荷重検出素子に回転トルクが生起する。
【００１６】
それに対して本発明の荷重センサにおいては、予荷重調節部材と荷重検出素子との間に緩衝部材を介設することにより、予荷重調節部材の先端部分の回転に起因する捩れ方向の変形は主に緩衝部材に対して蓄積されるのみである。更に、殆ど回転できない緩衝部材が捩れ方向に変形したとしてもその変形量は僅かな大きさである。特に、緩衝部材は、予荷重調節部材に当接する面の反対側の面において荷重検出素子に当接する部材であるから、荷重検出素子に伝達される捩り方向の変形は更に小さくなる。従って、荷重検出素子には回転方向の力が殆ど加わらず捩れ方向の変形の発生は非常に小さくなる。
【００１７】
さらに、緩衝部材が第２構造体の本体部から独立して形成され、第２構造体との間で相対回転不能に介設されるから、荷重検出素子に対して過大な回転トルクが伝達されるおそれが無くなり、大きな予荷重を印加することができる。緩衝部材の材質を第２構造体とは独立して設定することが容易になるとの利点がある。例えば、緩衝部材をステンレス鋼から形成し、第２構造体を炭素鋼から形成することができる。
【００１８】
請求項２にかかる発明においては、検知すべき荷重を荷重検出素子に伝達する部材である構造部材の剛性が第１及び第２構造体にて荷重検出素子を挟持する方向の方が他の方向よりも小さくなっていることから、挟持する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。つまり、挟持する方向から加えられる荷重を選択的且つ精度良く測定することが可能になる。
【００１９】
請求項３にかかる発明においては、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、セラミックス（例えばアルミナ）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。
【００２０】
請求項４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。
【実施例】
【００２１】
（構成）
本発明の荷重センサについて以下参考例及び実施例に基づき説明する。
【００２２】
本参考例の荷重センサ１は、図１及び２に示すように、荷重検出素子１０と構造部材（第１構造体２０及び第２構造体３０）と予荷重調節部材３５とその他の部材（信号処理回路５０など）とを有する。
【００２３】
荷重検出素子１０は圧縮型の荷重検出素子であり、絶縁体から構成される素子構造部材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。素子構造部材１１及び１２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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
第１構造体２０は一面側の略中央部分に凹部２１が設けられ、その凹部２１に荷重検出素子１０が固定・配設された部材であり、その外周面にフランジ部２２が周設されている。凹部２１内には荷重検出素子１０以外にも信号処理回路５０やそれらの間を電気的に接続する配線６１や信号処理回路５０にて処理された信号を外部に出力する信号線６２が配設されている。第１構造体２０は荷重検出素子１０及び第２構造体３０よりも剛性の高い部材である。第１構造体２０は炭素鋼から形成される。第１構造体２０は荷重検出素子１０が固定された一面側と反対側である他面側に荷重を測定する被測定対象物（図略）の一部に固定するための固定部材２３が設けられている。固定部材２３は荷重検出素子１０が配設されている一面側から他面側に向けて延設される円柱状の部材であり、その外周面には被測定対象物に螺嵌可能なねじ溝２３ａが形成されている。
【００３３】
第２構造体３０は図面上下方向に延設される円柱状の本体部３３と本体部３３の下方においてフランジ状に拡径方向に周設される輪状の部材とその輪状部材の外周部から下方に延設され前述の第１構造体２０のフランジ部２２に対してかしめることにより、係合可能な結合部３４とをもつ。結合部３４は第１構造体２０のフランジ部２２に溶接することもできる。第２構造体３０は自身の弾性変形により荷重検出素子１０に対して予荷重を印加する部材であると共に、第１構造体２０と共に外部から加えられる測定すべき荷重を荷重検出素子１０に対して伝達する作用を発揮する部材である。
【００３４】
以上のような第１構造体２０及び第２構造体３０の形状を採用することにより、荷重検出素子１０を押しつける方向（圧縮する方向）における剛性が他の方向における剛性よりも小さくなっている。
【００３５】
本体部３３は円柱の図面上方側の面の中央から軸方向に形成された円柱状且つ有底の孔である予荷重調節部材嵌合部３１が形成されている。予荷重調節部材嵌合部３１は内周面にねじ溝３２が形成されており、更にその底面として本体部３３に緩衝部材４０が一体化されている。また、本体部３３には外周面にねじ溝３３ａが形成されている。ねじ溝３３ａは被測定対象物（図略）に螺嵌可能に形成されている。
【００３６】
緩衝部材４０は予荷重調節部材嵌合部３１の底面と反対側の面４１にて荷重検出素子１０に当接している。緩衝部材４０は第２構造体３０に一体化されており、第２構造体２０から独立して回転することはできない。
【００３７】
予荷重調節部材３５は略円筒状の部材であり、外周面に予荷重調節部材嵌合部３１の内周面に形成されたねじ溝３２と螺嵌可能なねじ溝３６が形成されている。予荷重調節部材３５は予荷重調節部材嵌合部３１内に螺嵌していき、最終的にはその先端部３８にて緩衝部材４０を押圧する。予荷重調節部材３５の後端部には、予荷重調節部材３５を回転させるために用いる工具（図略）を軸周りに相対回転不能に係合するため、工具係合凹部３７が形成されている。工具係合凹部３７に工具を嵌合させて予荷重調節部材３５を回転させることで、予荷重調節部材嵌合部３１内に螺嵌させ、更には緩衝部材４０を押圧・変形させることができる。
【００３８】
（作用効果）
本参考例の荷重センサは以上の構成を有することから以下の作用効果を発揮する。
【００３９】
第１構造体２０の凹部２１内に荷重検出素子１０、信号処理回路５０などを固定した後、第２構造体３０の結合部３４に第１構造体２０のフランジ部２２を嵌め込んだ後、かしめ状態３４ａにすることで、第１構造体２０及び第２構造体３０を一体化する。このとき、第２構造体３０の緩衝部材４０の反対側の面４１は荷重検出素子１０には接触しない大きさとなっている。後述する予荷重調節部材３５をねじ込んでいくことにより、この隙間は解消される。従って、寸法公差を後に吸収することができる。なお、第１構造体２０及び第２構造体３０を一体化した場合に第２構造体３０の緩衝部材４０の反対側の面４１が荷重検出素子１０に接触しており、一体化直後にもある程度の予荷重が印加されるような形態を採用することもできる。
【００４０】
その後、予荷重調節部材嵌合部３１内に予荷重調節部材３５をねじ込んでいく。このとき、信号処理回路５０を介して出力される荷重検出素子１０が検出した荷重の大きさを監視しながら以下の工程を進めていく。つまり、荷重検出素子１０が検知する荷重の大きさを検知することにより、予荷重の大きさを望む大きさに制御することができる。
【００４１】
予荷重調節部材３５の先端部３８が予荷重調節部材嵌合部３１の底面（緩衝部材４０）に当接するまでは荷重検出素子１０に対する予荷重の大きさは変化しない。また、予荷重調節部材３５の先端部３８は緩衝部材４０に当接していないため、予荷重調節部材３５の回転による回転トルクは緩衝部材４０に特に影響を与えない。
【００４２】
予荷重調節部材３５が底面に当接した後、更に予荷重調節部材３５をねじ込んでいくことにより、緩衝部材４０が変形する。この変形は荷重検出素子１０に対しても影響を与えることになる。すなわち、予荷重調節部材３５をねじ込んでいくことにより、緩衝部材４０の反対側の面４１が荷重検出素子１０を接触し、更には押圧する大きさが増加していき、印加される予荷重は大きくなる。従って、印加されている予荷重の大きさが望む大きさよりも小さい場合には、予荷重調節部材３５を更にねじ込むことで印加される予荷重を大きくすることができる。この場合、予荷重調節部材３５の先端部３８は緩衝部材４０に当接しているため、予荷重調節部材３５の回転による回転トルクは緩衝部材４０に伝達されるが、緩衝部材４０は第２構造体３０と一体化されていること及び緩衝部材４０などの材質・厚さなどを印加が想定される回転トルクによっては荷重検出素子１０に悪影響を与える大きさの変形が進行しない程度に設定しているため、荷重検出素子１０に対する回転トルクの伝達による影響は殆どない。
【００４３】
ここで、予荷重調節部材３５を更にねじ込んでいくことにより、最終的には第２構造体３０及び／又は緩衝部材４０の荷重検出素子１０方向への変形が弾性変形域を超え、塑性変形することになり、それ以上、印加される予荷重が大きくならないようになる。このように予荷重調節部材３５をねじ込んでも予荷重が大きくならない点（以下、「降伏点」と称する）から、更に予荷重調節部材３５をねじ込んで、第２構造体３０及び／又は緩衝部材４０を塑性変形させた後、予荷重調節部材３５をねじ込む方向と反対方向に回転させて降伏点から戻してやることにより、印加される予荷重の大きさを小さくすることができる。このときに、第２構造体３０及び／又は緩衝部材４０に生起した塑性変形は、そのまま残留することになる。
【００４４】
このように、一度、第２構造体３０及び／又は緩衝部材４０を降伏点に至るまで変形させた後に、変形の程度を戻してやることで、以下の（ａ）〜（ｃ）で説明する作用効果が得られる。（ａ）荷重検出素子１０に印加される予荷重を組み立て当初の値（第１構造体２０及び第２構造体３０を組み合わせた当初の値）よりも小さくすることができる。つまり、塑性変形が進行した量だけ、弾性変形の大きさが減少し、印加される予荷重が小さくなる。（ｂ）第２構造体３０及び／又は緩衝部材４０（特に荷重検出素子１０に当接する緩衝部材４０）が塑性変形することにより加工硬化が進行して強度を上昇させることができる。（ｃ）降伏点を過ぎた後、本参考の荷重センサによる荷重測定が想定される最大値を超えた大きさの予荷重を一度加えた後に予荷重の大きさを戻すことにより、想定される最大値に至るまでの荷重の印加によっては第２構造体３０及び／又は緩衝部材４０に塑性変形が生じることが無くなり、本荷重センサにより測定された測定値の信頼性が向上できる。
【００４５】
（実施例）
前述の参考例における第２構造体３０に替えて、図３に示すような第２構造体３００を採用することができる。第２構造体３００の本体部３３０は第２構造体３０の本体部３３における予荷重調節部材嵌合部３１の替わりに予荷重調節部材嵌合部３１０をもつ。予荷重調節部材嵌合部３１０は貫通している点で予荷重調節部材嵌合部３１と異なる。そして、緩衝部材４０が存在していた部位には第２構造体３００の本体部３３０から独立して形成されている緩衝部材４１が配設されている。緩衝部材４１は厚みが緩衝部材４０とほぼ同等である短冊状の板状体である。第２構造体３００における緩衝部材４１が配設される部分には緩衝部材４１の広がり方向において隙間なく嵌め込み可能な凹部が設けられており、予荷重調節部材３５の回転方向に係合可能になっている（図３（ｂ））。従って、緩衝部材４１と第２構造体３００とは予荷重調節部材３５の回転方向には相対回転不能となっている。また、緩衝部材４１の形状を円板状とした上で第２構造体３００に圧入することも可能である。圧入を行う利点としては後述するような緩衝部材４１の部分の材質を変化させた場合でも緩衝部材４１の機能を十分に発揮させることができる点である。
【００４６】
本実施例の荷重センサ２は、荷重検出素子１０に対する予荷重の大きさを調節する際に、予荷重調節部材３５をねじ込んでいくのであるが、その場合に予荷重調節部材３５と荷重検出素子１０との間に、第２構造体３００との間で相対回転不能な緩衝部材４１が介設されているため、荷重検出素子１０に対して過大な回転トルクが伝達されるおそれは無くなり、大きな予荷重を印加することができる点では上述の参考例と同様である。本実施例では上述の参考例の作用効果に加えて、緩衝部材４１の材質を第２構造体３００とは独立して設定することが容易になるとの利点がある。例えば、緩衝部材４１をステンレス鋼から形成し、第２構造体３００を炭素鋼から形成することができる。
【００４７】
（第２の参考例）
また、上述の参考例及び実施例においては第１構造体及び第２構造体が別々の部材から形成されているが、両者を別々に形成することは必須ではなく、最初から両者を一体化させておくことも可能である。図４に示すように、本参考例の荷重センサ４００は内部に荷重検出素子１０が配設される開口部４０５が形成された本体部４０１をもつ。開口部４０５は荷重検出素子１０に予荷重を印加する方向（図４においては上下方向）に対して垂直方向（図４では紙面表裏方向）に開口する。開口部４０５は予荷重を印加する方向よりもその方向に垂直な方向の長さが長い。このような形態を採用することにより本体部４０１は予荷重を印加する方向の剛性が他の方向の剛性よりも低くなっている。つまり、予荷重を印加する方向を基準として、その方向に垂直な方向の長さを長くするほど、予荷重を印加する方向における剛性が他の方向よりも高くなって、他の方向から印加される荷重よりも荷重検出素子１０を圧縮する方向における感度を向上することができ、強度や感度などが適正な範囲になるようにその長さを調節する。また、荷重検出素子１０と開口部４０５の内面との間に前述したような緩衝部材を介設することもできる。
【００４８】
本体部４０１は取付部４０２及び４０３が一体的に形成されている円柱状の部材である。取付部４０２及び４０３はそれぞれの軸方向が本体部４１０から互いに反対向きになるように延設されている。延設される方向は予荷重調節部材４１０が荷重検出素子１０に予荷重を印加する方向と同じ方向である。取付部４０２及び４０３の周面には図示しない被測定部材に取り付けるためのねじ溝４０２ａ及び４０３ａが形成されている。
【００４９】
取付部４０３及び本体部４１０には、取付部４０３の本体部４１０側に対して反対側の端面から開口部４０５内に至る貫通孔である予荷重調節部材嵌合部４０１１が形成されており、その内部に予荷重調節部材４１０を螺嵌することにより荷重検出素子１０を押圧して予荷重を印加する。予荷重調節部材４１０と荷重検出素子１０との間には緩衝部材４２０が介装されている。緩衝部材４２０は本体部４０１と一体的に形成されている。緩衝部材４２０は本体部４１０との間で回転しないように嵌合しているものでもよい。緩衝部材４２０と本体部４０１とが別体の場合には緩衝部材４２０を本体部４１０や荷重検出素子１０とは別の部材（例えばステンレス）から形成することも可能である。
【００５０】
（第３の参考例）
また、予荷重調節部材３５及び予荷重調節部材嵌合部３１（３１０）は、組み立て前から双方共にねじ溝を形成しておかなくても良い。例えば、図４に示すように、予荷重調節部材嵌合部４０１１の内周面にのみねじ溝を形成し、予荷重調節部材４１０の外周面にはねじ溝を形成しないことができる。そして、予荷重調節部材嵌合部３１（３１０）の内周面にのみねじ溝を形成し、予荷重調節部材３５の外周面にはねじ溝を形成しない（又は予荷重調節部材３５の外周面にのみねじ溝を形成し、予荷重調節部材嵌合部３１（３１０）の内周面にはねじ溝を形成しない）ことも可能である。予荷重調節部材嵌合部３１（３１０）に予荷重調節部材３５をねじ込むときにねじ溝が形成されていない側にねじ溝が形成されることが期待できるからである。なお、最終的に製造された荷重センサにおいては予荷重調節部材３５（４１０）及び予荷重調節部材嵌合部３１（３１０、４０１１）双方にねじ溝が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】参考例の荷重センサの概略断面図である。
【図２】参考例の荷重センサの分解断面図である。
【図３】（ａ）は実施例の荷重センサの概略断面図である。（ｂ）は図３（ａ）における第２構造体３００の本体部３３０の図面下方側から見た緩衝部材４１近傍部分の拡大図である。
【図４】参考例の荷重センサの斜視図（ａ）及び概略断面図（ｂ）である。
【図５】従来の荷重センサの概略断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１、２、９１…荷重センサ
１０、９１０…荷重検出素子    １１、１２…素子構造部材
２０、９２０…第１構造体（構造部材）    ２２…フランジ部
３０、３００、９３０…第２構造体（構造部材）    ３１、３１０…予荷重調節部材嵌合部    ３３、３３０…本体部    ３４…結合部    ３５、９３５…予荷重調節部材
４００…構造部材    ４０１…本体部    ４０５…開口部    ４１０…予荷重調節部材    ４２０…緩衝部材
４０、４１…緩衝部材
５０、９５０…信号処理回路
６０…配線
【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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