(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板と、前記金属板上の第１のガラス層と、前記第１のガラス層上の、前記第１のガラス層と色が異なる第２のガラス層と、前記第２のガラス層上に設けられた電極と、前記第２のガラス層上に設けられた感歪抵抗体と、前記第２のガラス層上に設けられた、前記電極と前記感歪抵抗体とを接続する回路パターンと、前記感歪抵抗体と前記回路パターンとを覆うオーバコートガラス層と、を備えた歪センサ。
【請求項２】
前記第１と第２のガラス層は互いに異なる顔料を含有する、請求項１に記載の歪センサ。
【請求項３】
金属板と、前記金属板上の第１のガラス層と、前記第１のガラス層上の第２のガラス層と、前記第２のガラス層の上に設けられた電極と、前記第２のガラス層の上に設けられた感歪抵抗体と、前記第２のガラス層の上に設けられた、前記電極と前記感歪抵抗体とを接続する回路パターンと、前記感歪抵抗体と前記回路パターンとを覆うオーバコートガラス層と、を備え、前記第１と第２のガラス層は焼成前に色を互いに異ならせる染料を含有する歪センサ。
【請求項４】
前記第１と第２のガラス層は焼成後に色が略同一である、請求項３に記載の歪センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の体重や自動車等の車両の重量等により生じる外力により発生する歪を金属板に設けた感歪抵抗体により検出する歪センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されている従来の歪センサは各々１つのガラス層およびオーバーガラス層で構成されている。
【０００３】
以下、従来の歪センサについて、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図７は従来の歪センサの側断面図、図８はその上面図である。金属板１は一端側に第１の固定孔２がを設けるとともに、他端側に第２の固定孔３を設け、かつ略中央に検出孔４を設けている。金属板１は上面に１層からなるガラス層５を設けるとともに、ガラス層５の上面に４つの感歪抵抗体６を設ける。感歪抵抗体６を電源電極７、ＧＮＤ電極８、第１の出力電極９、第２の出力電極１０および回路パターン１１で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。オーバーコートガラス層１２を電源電極７、ＧＮＤ電極８、第１の出力電極９および第２の出力電極１０を除くガラス層５、感歪抵抗体６および回路パターン１１の上面に設けている。
【０００５】
以下、従来の歪センサの組立方法を説明する。
【０００６】
まず、予め準備した金属板１の上面にガラスペーストをスクリーン印刷した後、約８５０℃で焼成し、金属板１の上面にガラス層５を形成する。
【０００７】
次に、ガラス層５の上面にＡｇとＰｔの混合ペーストをスクリーン印刷した後、約８５０℃で焼成し、ガラス層５の上面に電源電極７、ＧＮＤ電極８、第１の出力電極９、第２の出力電極１０および回路パターン１１を形成する。
【０００８】
次に、ガラス層５と回路パターン１１の一部にまたがるように、Ｒｕ系抵抗ペーストを印刷した後、約８５０℃で焼成し、ガラス層５および回路パターン１１の上面に感歪抵抗体６を形成する。
【０００９】
最後に、電源電極７、ＧＮＤ電極８、第１の出力電極９および第２の出力電極１０を除くガラス層５、感歪抵抗体６および回路パターン１１の上面にガラスペーストをスクリーン印刷した後、約８５０℃で焼成することにより、ガラス層５、感歪抵抗体６および回路パターン１１の上面にオーバーガラスコート層１２を形成する。
【００１０】
以上のように構成された従来の歪センサの動作を説明する。
【００１１】
金属板１における第１の固定孔２および第３の固定孔３をボルト（図示せず）およびナット（図示せず）により固定部材（図示せず）に固定した後、検出孔４に検出部材（図示せず）を固定する。そして、検出部材（図示せず）に上方より作用する外力Ｆにより金属板１が変形し、金属板１の上面に設けた感歪抵抗体６に圧縮応力または引張応力が発生し、各々の感歪抵抗体６の抵抗値が変化する。感歪抵抗体６は回路パターン１１によりブリッジ回路を構成しており、電源電極７から電圧を印加して第１の出力電極９および第２の出力電極１０の電位差を差動電圧として検出することにより、検出部材（図示せず）に加わる外力Ｆを検出する。従来の歪センサにおいては、ガラス層５およびオーバーガラス層１２にピンホールが発生すると、ピンホールから水分が金属板１に到達し、その結果、金属板１の絶縁性が確保できなくなる。これに対処するために複数のガラス層５およびオーバーガラス層１２を形成し金属板１の絶縁性を確保している。
【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】
【００１２】
しかしながら、上記従来センサにおいては、複数のガラス層５およびオーバーコートガラス層１２を形成する際に上下の隣り合う層の区別がつかない。したがって層の数の判別がつかなくなり、その結果、製造工程の管理が難しくなる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
歪センサは金属板と、金属板上の第１のガラス層と、第１のガラス層上の、第１のガラスと色が異なる第２のガラス層と、第２のガラス層上に設けられた電極と、第２のガラス層上に設けられた感歪抵抗体と、第２のガラス層上に設けられた、電極と感歪抵抗体とを接続する回路パターンと、感歪抵抗体と回路パターンとを覆うオーバコートガラス層とを備える。
【００１４】
その歪センサでは製造工程において形成された層のが容易に判別でき、製造工程を管理し易い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、色の異なる複数のガラス層を備えることで、歪センサは製造途中にガラス層の数を認識でき、その結果、製造工程を管理し易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本発明の実施の形態における歪センサの上面図、図２はその歪センサにおける線２−２での側断面図である。図２に示すように、例えばＳＵＳ等の金属板２１の上面に第１のガラス層２２が設けられる。第１のガラス層２２はＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＨｆＯ2、Ｂ2Ｏ3からなるマザーガラスにＣｒからなる顔料を添加した成分により構成され緑色に発色している。第２のガラス層２３は第１のガラス層２２の上面に設けられ、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＨｆＯ2、Ｂ2Ｏ3からなるマザーガラスにＣｏからなる顔料を添加した成分により構成され青色に発色している。第３のガラス層２４は第２のガラス層２３の上面に設けられ、ＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＨｆＯ2、Ｂ2Ｏ3からなるマザーガラスにＣｒからなる顔料を添加した成分により構成され緑色に発色している。図１に示すように、金属板２１における長手方向の一端部側に上面から下面にわたって第一の固定孔２５を設け、かつ他端部側に上面から下面にわたって第２の固定孔２６を設け、さらに第１の固定孔２５と第２の固定孔２６との間の略中央に位置して上面から下面にわたって検出孔２７を設けている。また、金属板２１の上面の一側面側には電源電極２８を設けており、電源電極２８は第１の感歪抵抗体２９の一端および第２の感歪抵抗体３０の一端に回路パターン３１により電気的に接続される。第１の感歪抵抗体２９の他端は第１の出力電極３２に電気的に接続されている。第２の感歪抵抗体３０の他端は第２の出力電極３３に電気的に接続されるとともに第３の感歪抵抗体３４の一端に電気的に接続される。第３の感歪抵抗体３４の他端はＧＮＤ電極３５に電気的に接続されている。金属板１１の上面には第４の感歪抵抗体３６を設けており、第４の感歪抵抗体３６は一端が第１の感歪抵抗体２９の他端および第１の出力電極３２に電気的に接続され、かつ他端がＧＮＤ電極３５に電気的に接続されている。すなわち第１の感歪抵抗体２９、第２の感歪抵抗体３０、第３の感歪抵抗体３４、第４の感歪抵抗体３６、電源電極２８、第１の出力電極３２、第２の出力電極３３、ＧＮＤ電極３５および回路パターン３１によりブリッジ回路を構成している。第１のオーバーコートガラス層３７は電源電極２８、第１の出力電極３２、第２の出力電極３３およびＧＮＤ電極３５を設けた位置を除く第３のガラス層２４と、第１の感歪抵抗体２９、第２の感歪抵抗体３０、第３の感歪抵抗体３４、第４の感歪抵抗体３６および回路パターン３１の上面を覆い、ＰｂＯ3、ＳｉＯ2からなるオーバーコート用マザーガラスにＣｒからなる顔料を添加した成分により構成され緑色に発色している。第２のオーバーコートガラス層３８は第１のオーバコートガラス層３７の上面に設けられ、ＰｂＯ3、ＳｉＯ2からなるオーバーコート用マザーガラスにＣｏからなる顔料を添加した成分により構成され青色に発色している。
【００１７】
以上のように構成された実施の形態における歪センサの組立方法を説明する。
【００１８】
まず、金属板２１に、第１の固定孔２５、第２の固定孔２６、検出孔２７をプレス加工により形成する。
【００１９】
次に、図３Ａに示すように、金属板２１の上面にＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＨｆＯ2、Ｂ2Ｏ3からなるマザーガラスにＣｒからなる顔料を添加した第１のガラスペーストをスクリーン印刷した後、約８５０℃で焼成し、第１のガラス層２２を金属板２１の上面に形成する。
【００２０】
次に、図３Ｂに示すように、第１のガラス層２２の上面にＭｇＯ、ＳｉＯ2、ＣａＯ、ＨｆＯ2、Ｂ2Ｏ3からなるマザーガラスにＣｏからなる顔料を添加した第２ガラスペーストをスクリーン印刷した後、約８５０℃で焼成し、第２のガラス層２３を第１のガラス層２２の上面に形成する。
【００２１】
そして、第１のガラス層２２の色調をＣｒにより発色する緑色にするとともに、第２のガラス層２３の色調をＣｏにより発色する青色としたので、歪センサの製造途中に第１のガラス層２２と第２のガラス層２３のどちらのガラス層迄印刷したかを認識することができる。これにより製造工程を管理し易い歪センサを提供することができる。
【００２２】
第１のガラス層２２および第２のガラス層２３に相互に異なる顔料ＣｒおよびＣｏを添加することにより、第１のガラス層の色調を緑色にし、第２のガラス層の色調を青色にしたため、顔料を添加するだけで、ガラス層の色調が変化する。その結果、第１のガラス層２２および第２のガラス層２３の色調を容易に変化させることができる。
【００２３】
次に、図３Ｃに示すように、金属板２１における第２のガラス層２３の上面に上記の第１ガラスペーストをスクリーン印刷した後、約８５０℃で焼成し、第３のガラス層２４を第２のガラス層２３の上面に形成する。
【００２４】
次に、図４Ａに示すように、電源電極２８、第１の出力電極３２、第２の出力電極３３、ＧＮＤ電極３５および回路パターン３１を設ける位置に、Ａｇのペーストを印刷し、約８５０℃で約４５分間焼成し、電源電極２８、第１の出力電極３２、第２の出力電極３３、ＧＮＤ電極３５および回路パターン３１を形成する。
【００２５】
次に、図４Ｂに示すように、金属板２１の上面に位置してメタルグレーズ系のカーボンのペーストを印刷し、約８５０℃で約４５分間焼成し、金属板２１の上面に第１の感歪抵抗体２９、第２の感歪抵抗体３０、第３の感歪抵抗体３４および第４の感歪抵抗体３６を形成する。
【００２６】
次に、電源電極２８、第１の出力電極３２、第２の出力電極３３およびＧＮＤ電極３５を設けた位置を除く第３のガラス層２４、第１の感歪抵抗体２９、第２の感歪抵抗体３０、第３の感歪抵抗体３４、第４の感歪抵抗体３６および回路パターン３１の上面にＰｂＯ3、ＳｉＯ2からなるオーバーコート用マザーガラスにＣｒからなる顔料を添加した第１のオーバコート用ガラスペーストをスクリーン印刷した後、約８５０℃で焼成し、第１のオーバーコートガラス層３７を第３のガラス層２４、第１の感歪抵抗体２９、第２の感歪抵抗体３０、第３の感歪抵抗体３４、第４の感歪抵抗体３６および回路パターン３１の上面の上面に形成する。
【００２７】
次に、第１のオーバーコートガラス層３７の上面にＰｂＯ3、ＳｉＯ2からなるオーバーコート用マザーガラスにＣｏからなる顔料を添加した第２のオーバコート用ガラスペーストをスクリーン印刷した後、約８５０℃で焼成し、第２のオーバーガラスコート３８を第１のオーバーコートガラス層３７の上面に形成する。
【００２８】
以上のように構成、組立られた実施の形態における歪センサについて、ガラス層およびオーバーコートガラス層の膜厚および材質の検査方法を説明する。
【００２９】
図５に示すように、歪センサの上方より、第２のオーバーガラス層２４に蛍光Ｘ線３９を照射すると、第２のオーバーガラス層２４から蛍光Ｘ線４０が反射する。第１のオーバーコートガラス層３７と第２のオーバーコートガラス層３８とでは、ＣｒとＣｏの元素の違いにより特性Ｘ線強度が異なるため、第１のガラス層２２、第２のガラス層２３、第３のガラス層２４、第１のオーバーコートガラス層３７および第２のオーバーコートガラス層３８の各々の材料分析を断面カットをせずに蛍光Ｘ線４０により行うことが可能となる。例えば、第１のガラス層２２に蛍光Ｘ線３９を照射して蛍光Ｘ線４０の強度を測定すると、図６に示すように、高い相関関係が得られる。したがって、蛍光Ｘ線４０の強度を測定することにより、第１のガラス層２２、第２のガラス層２３、第３のガラス層２４、第１のオーバーコートガラス層３７および第２のオーバーコートガラス層３８の膜厚を高精度に測定できる。そして、反射された蛍光Ｘ線を測定することにより、第１のガラス層２２、第２のガラス層２３、第３のガラス層２４、第１のオーバーコートガラス層３７および第２のオーバーコートガラス層３８の各々について、非破壊でその膜厚の測定が可能である。
【００３０】
すなわち、第１のガラス層２２、第２のガラス層２３および第３のガラス層２４を形成すると同時に蛍光Ｘ線を照射することにより、第１のガラス層２２、第２のガラス層２３および第３のガラス層２４の色調および厚みを同時に計測するので、第１のガラス層２２、第２のガラス層２３および第３のガラス層２４の厚みを計測しながらのセンサの製造が可能となる。その結果、第１のガラス層２２、第２のガラス層２３および第３のガラス層２４の厚みを精度良く製造できる。
【００３１】
以上のように構成し、かつ製造された実施の形態における歪センサの動作を図面を参照しながら説明する。
【００３２】
金属板２１における第１の固定孔２５および第２の固定孔２６をボルト（図示せず）およびナット（図示せず）により、固定部材（図示せず）に固定した後、検出孔２７に検出部材（図示せず）を固定する。そして、検出部材（図示せず）に上方より作用する外力Ｆにより金属板２１は変形する。そして、金属板２１の上面に設けた第１の感歪抵抗体２９および第３の感歪抵抗体３４に引張応力が加わって、第１の感歪抵抗体２９および第３の感歪抵抗体３４の抵抗値が大きくなるとともに、第２の感歪抵抗体３０および第４の感歪抵抗体３６には圧縮応力が加わって、第２の感歪抵抗体３０および第４の感歪抵抗体３６の抵抗値は小さくなる。そして、第１の感歪抵抗体２９、第２の感歪抵抗体３０、第３の感歪抵抗体３４および第４の感歪抵抗体３６のブリッジ回路の第１の出力電極３２および第２の出力電極３３間の差動電圧を外部回路（図示せず）により測定し、歪センサに作用する外力Ｆを検出する。
【００３３】
なお、実施の形態における歪センサにおいては、第１のガラス層２２、第２のガラス層２３および第３のガラス２４に添加する材料を顔料としたが、顔料のかわりに染料としてもよい。第１のガラス層２２、第２のガラス層２３および第３のガラス層２４の焼成前にはガラス層の色調を相互に異ならせる染料を前記ガラス層に含有させる。焼成後は染料が消滅しガラス層の色調が略同一となる。したがって焼成後の上下のガラス層の成分は同一となり、その結果、上下のガラス層の熱膨張係数が同一となるから、温度が変化しても特性の安定した歪センサを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、色の異なる複数のガラス層を備えることで、歪センサは製造途中にガラス層の数を認識でき、その結果、製造工程を管理し易い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態における歪センサの上面図
【図２】実施の形態における歪センサの側断面図
【図３】Ａ〜Ｃは実施の形態における歪センサの組立工程図
【図４】ＡとＢは実施の形態における歪センサの組立工程図
【図５】実施の形態における、検査されている歪センサの斜視図
【図６】実施の形態における歪センサの第１のガラス層に蛍光Ｘ線を照射した際のガラス層の厚みと蛍光Ｘ線の強度との相関を示す図
【図７】従来の歪センサの側断面図
【図８】従来の歪センサの上面図
【符号の説明】
【００３６】
２１  金属板
２２  第１のガラス層
２３  第２のガラス層
２４  第３のガラス層
２８  電源電極
２９  第１の感歪抵抗体
３０  第２の感歪抵抗体
３１  回路パターン
３２  第１の出力電極
３３  第２の出力電極
３４  第３の感歪抵抗体
３５  ＧＮＤ電極
３６  第４の感歪抵抗体
３７  第１のオーバーコートガラス層
３８  第２のオーバーコートガラス層
３９、４０  蛍光Ｘ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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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