(57)【要約】【課題】絶縁基板の幅方向の寸法が大となることのない、小型な歪センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】両端側に一対の固定孔を設けた長方形状の弾性材料からなる絶縁基板と、この絶縁基板の上面でかつ前記一対の固定孔の内側に設けられブリッジ回路を構成する４つの歪抵抗素子と、この４つの歪抵抗素子からの出力信号を処理する処理回路と、歪抵抗素子と電気的に接続されたＧＮＤ電極と、処理回路と電気的に接続された電源通信電極と、処理回路、ＧＮＤ電極および電源通信電極とを保護するように設けた保護ケースと、この絶縁基板に固着されるとともに絶縁基板を上下方向に変位させる押圧部材とを備え、処理回路１５、ＧＮＤ電極１７、電源通信電極１６および保護ケース１８を絶縁基板１１の略中央でかつ上側に位置して設けるとともに、押圧部材２２を絶縁基板１１の略中央でかつ下側に位置して設ける構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端側に一対の固定孔を設けた長方形状の弾性材料からなる絶縁基板と、この絶縁基板の上面でかつ前記一対の固定孔の内側に設けられブリッジ回路を構成する４つの歪抵抗素子と、この４つの歪抵抗素子からの出力信号を処理する処理回路と、前記歪抵抗素子と電気的に接続されたＧＮＤ電極と、前記処理回路と電気的に接続された電源通信電極と、前記処理回路、ＧＮＤ電極および電源通信電極とを保護するように設けた保護ケースと、この絶縁基板に固着されるとともに絶縁基板を上下方向に変位させる押圧部材とを備え、前記処理回路、ＧＮＤ電極、電源通信電極および保護ケースを絶縁基板の略中央でかつ上側に位置して設けるとともに、押圧部材を基板の略中央でかつ下側に位置して設けた歪センサ。
【請求項２】
押圧部材における絶縁基板との当接部を円形形状とした請求項１記載の歪センサ。
【請求項３】
押圧部材と絶縁基板とを溶着により固着した請求項１記載の歪センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、荷重を付加することによって発生する歪を検出する歪センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の歪センサは、図５に示されるような構成を有していた。
【０００３】
図５は従来の歪センサにおける上面図である。
【０００４】
図５において、１は弾性材料からなる絶縁基板で、この絶縁基板１の両端には一対の固定孔２を設けるとともに、絶縁基板１における略中央には検出孔３を設けている。また、前記絶縁基板１の上面には、４つの歪抵抗素子５を設けており、この４つの歪抵抗素子５はさらに電源電極６、一対の出力電極７およびＧＮＤ電極８と回路パターン９により電気的に接続することにより、ブリッジ回路を構成しており、この回路パターン９を検出孔３の周囲を取り囲むように設けている。
【０００５】
以上のように構成された従来の歪センサについて、次にその動作を説明する。
【０００６】
絶縁基板１における一対の固着孔２を固着部材（図示せず）で固定するとともに、検出孔３の周囲を押圧部材（図示せず）で固着する。そして、この押圧部材（図示せず）に荷重が付加され、上下方向に変位すると、このせん断荷重により前記絶縁基板１に曲げモーメントが発生し、この曲げモーメントにより絶縁基板１の上面に設けられた４つの歪抵抗素子５にも曲げモーメントが発生する。この歪抵抗素子５に曲げモーメントが生じると歪抵抗素子５の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を一対の出力電極７により外部のコンピュータ（図示せず）等に出力し、絶縁基板１に加わる荷重を測定するものである。
【０００７】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２０００−１８０２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成においては、回路パターン９を絶縁基板１における検出孔３の周囲を取り囲むように設ける構成としたため、回路パターン９を絶縁基板１の上面に配設するスペースが小となり、これにより、絶縁基板１の幅方向の寸法が大となるから、歪センサが大型化してしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、小型な歪センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、両端側に一対の固定孔を設けた長方形状の弾性材料からなる絶縁基板と、この絶縁基板の上面でかつ前記一対の固定孔の内側に設けられブリッジ回路を構成する４つの歪抵抗素子と、この４つの歪抵抗素子からの出力信号を処理する処理回路と、前記歪抵抗素子と電気的に接続されたＧＮＤ電極と、前記処理回路と電気的に接続された電源通信電極と、前記処理回路、ＧＮＤ電極および電源通信電極とを保護するように設けた保護ケースと、この絶縁基板に固着されるとともに絶縁基板を上下方向に変位させる押圧部材とを備え、前記処理回路、ＧＮＤ電極、電源通信電極および保護ケースを絶縁基板の略中央でかつ上側に位置して設けるとともに、押圧部材を基板の略中央でかつ下側に位置して設けたもので、この構成によれば、処理回路、ＧＮＤ電極、電源通信電極および保護ケースを絶縁基板の略中央でかつ上側に位置して設けるとともに、押圧部材を絶縁基板の略中央でかつ下側に位置して設けたため、押圧部材を設けた側の反対側に位置する真上の上面に、電源通信電極、ＧＮＤ電極および回路パターンを位置させることができることとなり、そのため、回路パターンを配設するスペースとして十分な余裕度をもたせることができるから、絶縁基板の幅が小となり、これにより、小型な歪センサを提供することができるという作用効果を有するものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、特に、押圧部材における絶縁基板との当接部を円形形状としたもので、この構成によれば、押圧部材を絶縁基板を取り付ける際に、押圧部材が回転したとしても、押圧部材と絶縁基板との当接部の位置が変動しないため、歪センサとしての動作時に絶縁基板に加わる応力が安定することとなり、これにより、出力特性の安定した歪センサを提供することができるという作用効果を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、押圧部材と絶縁基板との固着を溶接によりしたもので、この構成によれば、絶縁基板と押圧部材とを溶着により固着したため、容易に絶縁基板の下面に押圧部材を固着することができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の歪センサは、両端側に一対の固定孔を設けた長方形状の弾性材料からなる絶縁基板と、この絶縁基板の上面でかつ前記一対の固定孔の内側に設けられブリッジ回路を構成する４つの歪抵抗素子と、この４つの歪抵抗素子からの出力信号を処理する処理回路と、前記歪抵抗素子と電気的に接続されたＧＮＤ電極と、前記処理回路と電気的に接続された電源通信電極と、前記処理回路、ＧＮＤ電極および電源通信電極とを保護するように設けた保護ケースと、この絶縁基板に固着されるとともに絶縁基板を上下方向に変位させる押圧部材とを備え、前記処理回路、ＧＮＤ電極、電源通信電極および保護ケースを絶縁基板の略中央でかつ上側に位置して設けるとともに、押圧部材を基板の略中央でかつ下側に位置して設けたもので、この構成によれば、処理回路、ＧＮＤ電極、電源通信電極および保護ケースを絶縁基板の略中央でかつ上側に位置して設けるとともに、押圧部材を絶縁基板の略中央でかつ下側に位置して設けたため、押圧部材を設けた側の反対側に位置する真上の上面に、電源通信電極、ＧＮＤ電極および回路パターンを位置させることができることとなり、そのため、回路パターンを配設するスペースとして十分な余裕度をもたせることができるから、絶縁基板の幅が小となり、これにより、小型な歪センサを提供することができるという作用効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、一実施の形態を用いて、本発明の特に請求項１〜３に記載の発明について説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態における歪センサの分解斜視図、図２は同歪センサの斜視図、図３は同歪センサにおける絶縁基板の上面図、図４は同歪センサの回路図である。
【００１７】
図１〜図４において、１１は弾性材料からなる絶縁基板で、この絶縁基板１１の長手方向の両端側には一対の固定孔１２を設けている。１３は４つの歪抵抗素子で、この歪抵抗素子１３は前記絶縁基板１１における固定孔１２の内側でかつ上面に設けており、この４つの歪抵抗素子１３を回路パターン１４により、電気的に接続することにより、ブリッジ回路を構成している。１５はＩＣからなる処理回路で、この処理回路１５は、前記絶縁基板１１の略中央の上面に設けられるとともに、４つの歪抵抗素子１３と電気的に接続され、この歪抵抗素子１３に電圧を付加するとともに、ブリッジ回路を構成する４つの歪抵抗素子１３からの出力信号を処理している。１６は電源通信電極で、この電源通信電極１６は、前記絶縁基板１１の略中央の上面に設けられるとともに、前記処理回路１５と電気的に接続されており、この電源通信電極１６により処理回路１５に電圧を供給したり、処理回路１５からの出力信号を外部に出力したりしている。１７はＧＮＤ電極で、このＧＮＤ電極１７は、前記絶縁基板１１の略中央の上面に設けられており、前記４つの歪抵抗素子１３のブリッジ回路におけるＧＮＤの役割をしている。１８は保護ケースで、この保護ケース１８は絶縁基板１１の上面側に２つのネジ１９により固着されるとともに、処理回路１５、電源通信電極１６、ＧＮＤ電極１７を取り囲むように設けている。また、前記保護ケース１８の側面にはコネクタ２０を設けており、このコネクタ２０の内側にさらにコネクタ端子２１を設けている。２２は押圧部材で、この押圧部材２２は前記絶縁基板１１の下面側に固着されており、この押圧部材２２の外周は円形形状に構成されている。
【００１８】
そして、処理回路１５、ＧＮＤ電極１７、電源通信電極１６および保護ケース１８を絶縁基板１１の略中央でかつ上側に位置して設けるとともに、押圧部材２２を絶縁基板１１の略中央でかつ下側に位置して設けたため、押圧部材２２を設けた側の反対側に位置する真上の上面に、電源通信電極１６、ＧＮＤ電極１７および回路パターン１４を位置させることができることとなり、そのため、回路パターン１４を配設するスペースとして十分な余裕度をもたせることができるから、絶縁基板１１の幅が小となり、これにより、小型な歪センサを提供することができるという作用効果を有するものである。
【００１９】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における歪センサについて、次にその組立方法について説明する。
【００２０】
まず、あらかじめアルミニウムを含有したステンレス板の上面にガラスペースト（図示せず）を印刷した後、約８５０℃で約１０分間焼成し、絶縁基板１１を形成する。
【００２１】
次に、前記絶縁基板１１の上面に位置して銀のペースト（図示せず）を印刷し、約８５０℃で約１０分間焼成し、前記絶縁基板１１の上面に電源通信電極１６およびＧＮＤ電極１７を形成する。
【００２２】
次に、絶縁基板１１の上面に４つの歪抵抗素子１３を印刷した後、約１３０℃で約１０分間乾燥する。
【００２３】
次に、前記絶縁基板１１を約８５０℃で約１０分間焼成することにより、絶縁基板１１の上面に４つの歪抵抗素子１３を形成する。
【００２４】
次に、絶縁基板１１の下面に押圧部材２２を溶着により固定する。
【００２５】
このとき、押圧部材２２を絶縁基板１１を取り付ける際に、押圧部材２２が回転したとしても、押圧部材２２と絶縁基板１１との当接部の位置が変動しないため、歪センサとしての動作時に絶縁基板に加わる応力が安定することとなり、これにより、出力特性の安定した歪センサを提供することができるという作用効果を有するものである。
【００２６】
また、押圧部材２２と絶縁基板１１との固着を溶接によりしたため、容易に絶縁基板１１の下面に押圧部材２２を固着することができるという作用効果を有するものである。
【００２７】
最後に、絶縁基板１１の上面にあらかじめ準備した保護ケース１８を配置した後、この保護ケースを絶縁基板１１にネジ１９により固定する。
【００２８】
以上のようにして組み立てられた本発明の一実施の形態における歪センサについて、次にその動作を説明する。
【００２９】
絶縁基板１１における一対の固定孔１２を相手側のシート（図示せず）に固着した後、押圧部材２２にせん断力が付加されると、このせん断荷重により前記絶縁基板１１の表面に歪が発生し、絶縁基板１１の上面に設けられた４つの歪抵抗素子１３にも歪が発生する。この歪抵抗素子１３に歪が発生すると、この歪抵抗素子１３の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を処理回路１５、電源通信電極１６およびコネクタ２０を介して、外部のコンピュータ（図示せず）に出力し、絶縁基板１１に加わる荷重を検出するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかる歪センサは、絶縁基板の幅を小とすることができるという効果を有し、荷重を検出するために用いられる歪センサとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態における歪センサの分解斜視図
【図２】同歪センサの斜視図
【図３】同歪センサにおける絶縁基板の上面図
【図４】同歪センサの回路図
【図５】従来の歪センサの上面図
【符号の説明】
【００３２】
１１  絶縁基板
１２  固定孔
１３  歪抵抗素子
１４  回路パターン
１５  処理回路
１６  電源通信電極
１７  ＧＮＤ電極
１８  保護ケース
２２  押圧部材
【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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