JPH07181090A - 荷重センサ基板及び荷重センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高強度、高測定精度、かつ簡素な構造の荷重
センサ基板及び荷重センサを提供する。 【構成】 歪ゲージ３０を組み込んだ円板１０をピン等
の構造体に埋め込み、その表面を完全に元通りした荷重
センサ。また、この荷重センサにおいて、元通りした
後、表面硬化処理されてなる荷重センサ。また、上記荷
重センサにおいて、アンプ基板をセンサ部近傍に装着し
た荷重センサ。他方、円板１０において、なだらかな形
状を有する切り欠き孔２０を備えると共に、孔間の隙間
に歪ゲージ３０を設置した荷重センサ基板。また、この
荷重センサ基板において、円板をステンレス製とし、こ
の円板上に薄膜歪ゲージを設置した荷重センサ基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高強度、高測定精度、
かつ簡素な構造の荷重センサ基板及び荷重センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】機械構造部材に加わる荷重の測定は、設
計上、制御上重要である。測定には通常、歪ゲージを使
ったブリッジを用いる。歪ゲージは、可撓性の樹脂基板
の一面（又は両面）に線ゲージや箔ゲージを設置し、他
面に接着剤を施したものが殆どであり、接着剤側の面を
被測定部材に貼付して使用する。

【０００３】例えば、ピン連結した部材間に加わる荷重
を測定するピン形荷重センサは、ピンに歪ゲージを組み
込んだものであり、次のようなものが知られる。 （１）ピン外面に凹部を設け、凹部内に歪ゲージを貼付
したもの （２）筒形ピンの内面に歪ゲージを貼付したもの （３）ピン両端面に凹部を設け、凹部内に、歪感度部に
歪ゲージを貼付してなる部材を挿入し、さらに栓したも
の（例えば特開昭６１ー１４５４２６号参照）

【０００４】上記ピン形荷重センサによる荷重測定は、
ピンに加わった荷重に基づき生じた剪断歪を歪ゲージの
抵抗変化で受け、この抵抗変化によるブリッジの出力電
圧を荷重に換算して行う。従って、歪ゲージはその感度
方向を剪断力に基づく主応力方向に合わせて貼付するの
が普通である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、機械構造部
材に加わる荷重測定のための荷重センサは、例えば上記
ピン形荷重センサで分かるように、単に測定精度ばかり
でなく、それ自体の強度が高いことが重要である。しか
るに上記従来例のピン形荷重センサには次の問題があ
る。

【０００６】（１）のピン形荷重センサは、凹部が応力
集中部となるため、ピン強度が低くなる。これを高強度
化するにはピン径を太くすればよいが、このようにする
と、測定精度が低下する。また歪ゲージが露出している
ため、取り付けは容易だが、歪ゲージが剥がれ易く、ま
た損傷し易いので短寿命となる。

【０００７】（２）のピン形荷重センサは、筒厚を厚く
すると、高強度となるが、測定精度は低くなる。また歪
ゲージは筒内に取付けられるため、取付け難く、かつ上
記（１）のピン形荷重センサほどでないにせよ、剥がれ
易ので短寿命である。

【０００８】（３）のピン形荷重センサは、高強度かつ
高測定精度であるが、挿入部材や栓など、部品点数が多
く、また構造が複雑である。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題点に着目
し、高強度、高測定精度、かつ簡素な構造の荷重センサ
基板及び荷重センサを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１発明なる荷重センサは、歪ゲージを組み込んだ
円板をピン等の構造体に埋め込み、その表面を完全に元
通りしてなることを特徴としている。

【００１１】また、第２発明なる荷重センサは、上記第
１発明なる荷重センサにおいて、元通りした後、表面硬
化処理されてなることを特徴としている。

【００１２】また、第３発明なる荷重センサは、上記第
１発明又は第２発明なる荷重センサにおいて、アンプ基
板７０をセンサ部近傍に装着したことを特徴としてい
る。

【００１３】また、第４発明なる荷重センサ基板は、円
板において、なだらかな形状を有する切り欠き孔を備え
ると共に、孔間の隙間に歪ゲージを設置してなる構成を
特徴とする荷重センサ基板。

【００１４】また、第５発明なる荷重センサ基板は、第
４発明なる荷重センサ基板において、円板をステンレス
製とし、この円板上に薄膜歪ゲージを設置してなること
を特徴としている。

【００１５】また、第６発明なる荷重センサ基板は、図
１（ａ）、（ｂ）を参照して説明すれば、金属製の円板
１０において、円板中心Ｏｏを交点とする直交軸Ｌ１、
Ｌ２に対し互いに線対象な４つの小孔２０を設けると共
に、相隣合う小孔２０間の直交軸Ｌ１、Ｌ２上に、円板
１０から絶縁され、かつ感度方向が直交軸Ｌ１、Ｌ２方
向とされた歪ゲージ３０を設置してなることを特徴とし
ている。

【００１６】また、第７発明なる荷重センサ基板は、図
示しないが、金属製の十字形板において、交差部の端面
をなだらかに成形すると共に、長手部の面上に、十字形
板から絶縁され、かつ感度方向がこの長手部の長手方向
とされた歪ゲージ３０を設置してなることを特徴として
もよい。

【００１７】また、第８発明なる荷重センサは、図２
（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明
すれば、部材４００、５００間をピン連結するピン３０
０において、部材４００、５００間に加わった荷重Ｆに
基づく剪断力が発生する部位Ｐに凹部３２０を設け、凹
部３２０内に、前記請求項６或いは７記載の荷重センサ
基板をその感度方向が前記剪断力に基づく主応力方向と
なるように固設し、さらに栓３３０でピン３００と一体
的になるように栓をし、また凹部３２０内からピン３０
０外へ向けて歪ゲージ３０のリード線６０を導くリード
孔３１０を設けたことを特徴としている。

【００１８】

【作用】上記荷重センサ基板及び荷重センサの作用を一
括説明する。荷重Ｆが部材４００、５００間に加わる
と、これらの継ぎ目位置に対応するピン３００の部位Ｐ
に剪断力が生ずる。そして部位Ｐに直交方向の主応力が
生ずる。他方、荷重センサ基板は、円板であれ、十字形
板であれ、歪ゲージ３０を、その感度方向が互いに直交
するように設置してある。そこで、このような荷重セン
サ基板を、その歪ゲージ３０の感度方向が前記主応力方
向に合うように、ピン３００に取り付ける。このように
すると、荷重Ｆを高精度で測定できる。ところがこのま
までは、ピン強度は変わらないが、歪ゲージ３０が露出
するので短寿命となる。そこで、部位Ｐに凹部３２０を
設け、この凹部３２０内に、先ず荷重センサ基板を溶接
などで固設し、その後、ピン３００と一体的になるよう
に、栓３３０をする。尚、歪ゲージ３０からのリード線
６０は、凹部３２０内からピン３００外へ向けて設けた
リード孔３１０に導く。このように荷重センサによれ
ば、高強度、高測定精度、かつ簡素な構造の荷重センサ
基板及び荷重センサとなる。

【００１９】

【実施例】荷重センサ基板１００の実施例を図１に示
す。図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ステンレス製円
板１０には、円板中心Ｏｏを交点とする直交軸Ｌ１、Ｌ
２に対して互いに線対象（言い換えれば、中心Ｏｏで９
０度位相して点対象）な４つの小孔２０（２１〜２４）
が設けてある。そして、互いに隣合う小孔（２１と２
２、２２と２３、２３と２４、２４と２１）間の直交軸
Ｌ１、Ｌ２上に、円板１０から絶縁され、かつ感度方向
が直交軸Ｌ１、Ｌ２方向と一致する薄膜歪ゲージ３０
（３１〜３４）がそれぞれパターニングされている。他
領域には、各薄膜歪ゲージ３０（３１〜３４）間をブリ
ッジ接続するための電極４０（４１〜４４）がパターニ
ングされている。

【００２０】小孔２０は、応力集中を阻止するための孔
である。小孔２０は、円形が理想的であるが、応力集中
を阻止できればよく、円形でなくとも、例えば長孔、半
孔、おにぎり状の孔のように、なだらかな形状であれば
何でもよい。なだらかな形状であれば、円板１０でな
く、交差部の端面をなだらかに成形した例えば略十字形
板であってもよい。

【００２１】薄膜歪ゲージ３０（３１〜３４）と電極４
０（４１〜４４）とのブリッジパターンは、例えば図１
（ｅ）で示す全ブリッジとしてある。このパターニング
は、図１（ｄ）に示すように、例えば円板１０上にＳｉ
Ｏ２製の絶縁膜５１と、蒸着による半導体薄膜でなる歪
ゲージ３０と、アルミニウムの蒸着でなる薄膜電極４０
と、ＳｉＮｘ製の保護膜５２とをこの順で積層したもの
である。尚、図１（ｅ）中の符号ｅはブリッジへの印加
電圧を示し、符号Ｅはブリッジの出力電圧を示す。各電
極４０（４１〜４４）にはリード線６０（６１〜６４）
が夫々半田付けされている。

【００２２】他の実施例として、図示しないが、歪ゲー
ジ３０や電極４０の数は、荷重センサ基板１００の用途
（つまり、剪断力、垂直力、捩じり力（尚、捩じり力を
測定する場合は、荷重センサと言うより、トルクセンサ
と言える）などの測定目的）ごとに、また許容誤差、両
面設置、片面設置、外部抵抗の有無、前記全ブリッジ、
半ブリッジ、直列ブリッジ、並列ブリッジ、電算処理の
内容等の構成ごとに、各種アレンジできる。次に、実施
例の効果を述べる。

【００２３】（１）次のような理由によって測定精度が
向上する。 （イ）円板１０に４つの小孔２０を備えたため、また略
十字形板などでは交差部をなだらかな形状としたため、
応力集中が起こりにくい。このため、測定精度が向上す
る。 （ロ）小孔２０間の半径方向が伸縮部となるため、応力
異方性が顕著となる。このため、測定精度が向上する。 （ハ）基板が板であるため、荷重が直ちに歪へと変化す
る。このため、測定精度が向上する。 （ニ）円板１０や略十字形板を金属製としたので、歪ゲ
ージ３０や電極４０を薄膜化できる。このような薄膜歪
ゲージは、そもそも線ゲージや泊ゲージと比較し数倍の
測定精度を備える。尚、歪ゲージ３０は、薄膜歪ゲージ
に限る必要はなく、線ゲージや箔ゲージでもよい。

【００２４】（２）歪ゲージ３０を薄膜化すると、荷重
センサ基板を小形化できる。また、薄膜ゲージは、線ゲ
ージや泊ゲージと異なり、外部からの振動や機械的損傷
力に対し耐力がある。尚、前述の通り、歪ゲージ３０
は、薄膜歪ゲージに限る必要はなく、線ゲージや箔ゲー
ジでもよい。

【００２５】（３）円板１０や略十字形板を金属製とし
たので、この荷重センサ基板１００をピンや鋼板など被
測定体に溶接や冷しばめなどで直接固着できる。

【００２６】次に、上記実施例なる荷重センサ基板１０
０を用いた荷重センサの実施例を、ピン連結された部材
４００、５００間に加わる荷重Ｆを測定するためのピン
形荷重センサで説明する。

【００２７】第１実施例を図２に示す。ピン３００はＳ
Ｃ材であり、固定部材４００と、回転部材５００とをピ
ン連結した片持ち支持である。ピン３００には、図２
（ａ）、（ｂ）に示すように、図示下方へほぼ一定方向
の荷重Ｆが加わっている。そして、この荷重Ｆに基づく
剪断力が発生する部位Ｐ（部材４００、５００の継ぎ
目）に、歪ゲージ３０の感度方向が剪断力に基づく主応
力方向と一致するように、１個の上記実施例なる荷重セ
ンサ基板１００ｇが埋設固定されている。

【００２８】部位Ｐには、図３（ａ）に示すように、３
段のザグリ穴（以下、凹部３２０とする）が設けてあ
り、図３（ｂ）に示すように、２段目３２２の底部に荷
重センサ基板１００ｇが外周を溶接されて固設してあ
る。そして、１段目３２３には、図３（ｃ）に示すよう
に、ＳＣ材製の盲栓３３０が嵌め込まれ、外周溶接され
ている。そして、この盲栓３３０はピン３００の表面と
共に高周波焼入れされて表面硬化層３５０を備え、その
後、研磨してある。従って、外観上は普通のピンと何ら
変わるところがない。尚、３段目３１１の底には、図２
（ａ）〜（ｃ）に示すように、メインリード孔３１２を
介してアンプ基板７０を格納した室３１３に連通するサ
ブリード孔３１１を設けてあり、このリード孔３１０
（３１１、３１２）を介してピン形荷重センサ１００ｇ
からのリード線６０（６１〜６４）がアンプ基板７０に
接続されている。アンプ基板７０からのリード線は、外
置きの図示しない演算器に接続され、この演算器で荷重
Ｆが算出される。

【００２９】尚、凹部３２０は、上記のように、３段に
限定される必要はなく、多断、２段、１段、又はテーパ
穴などでもよい。また盲栓３３０の裏面にも凹部を設
け、この凹部内に荷重センサ基板１００ｇの外周を溶接
固定し、この盲栓３３０をピン３００の凹部３２０内に
嵌め込み外周溶接してもよい（このような構成も、前記
特許請求の範囲の記載に含まれるものとする）。また図
２（ａ）では、サブリード孔３１１はピン３００に垂直
掘りとしたが、ピン３００の強度上、斜め掘りとするの
が好ましい。尚、本第１実施例のブリッジは、図２
（ｃ）のように、結線する。

【００３０】第２実施例を図４に示す。ピン３００は、
部材５００に対して両持ち支持となっており、荷重Ｆに
基づく剪断力が生ずる図示左右の部位Ｐ１、Ｐ２に、そ
れぞれ２個の荷重センサ基板１００ｂ、１００ｃ、１０
０ｆ、１００ｇが上記図３の要領で埋設固定されてい
る。即ち、部位Ｐ１には、荷重センサ基板１００ｂ、１
００ｃが図示表裏にそれぞれ１個ずつ埋設してある。他
方、位置Ｐ２には、荷重センサ基板１００ｆ、１００ｇ
が上記同様図示表裏にそれぞれ１個ずつ埋設してある。
尚、第２実施例のブリッジ例は、後述する第４実施例の
図７（ｃ）の複数ブリッジで説明すれば、ブリッジ２０
３、２０４及びアンプ基板７２を除いた回路となる。

【００３１】第３実施例を図５に示す。図５（ａ）に示
すように、両持ち支持である点は、上記第２実施例と同
じである。但し、部位Ｐ１の図示表側には荷重センサ基
板１００ｃが、他方、部位Ｐ２の図示裏側には荷重セン
サ基板１００ｆが埋設してある。第３実施例のブリッジ
の第１例を図６（ｂ）に、第２例を（ｃ）に示す。これ
らブリッジ例は、いずれも各荷重センサ基板１００ｃ、
１００ｆのブリッジを並列接続し、両出力を平均化させ
ている。

【００３２】第４実施例を図６に示す。このピン３００
も、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第２実施例
及び第３実施例と同様に両持ち支持である。剪断力が生
ずる図示左右の部位Ｐ１、Ｐ２には、８つの荷重センサ
基板１００ａ〜１００ｈが前記図３の要領で埋設固定さ
れている。即ち、部位Ｐ１には、荷重センサ基板１００
ａ〜１００ｄが図示上下表裏にそれぞれ１個ずつ埋設固
定されている。他方、位置Ｐ２には、荷重センサ基板１
００ｅ〜１００ｈが図示上下表裏にそれぞれ１個ずつ埋
設されている。

【００３３】図７（ｃ）は第４実施例のブリッジ例であ
る。図７（ａ）は、図６（ｂ）の模式図である。図７
（ｂ１）〜（ｂ８）は、図７（ａ）に埋設固定した８個
の荷重センサ基板１００ａ〜１００ｈの各歪ゲージ３０
である。

【００３４】第４実施例の作用及び効果を、図８を参照
し、第１実施例及び第２実施例と比較しつつ説明する。

【００３５】図８（ａ）には、２つの荷重センサ基板１
００ｂ、１００ｃが、円板中心Ｏｏが荷重Ｆに基づくピ
ン３００の曲げ中立平面Ｃｏと一致するように、かつ各
歪ゲージ３０が中立平面Ｃｏから４５度回転した位置と
なるように、埋設固定してある。例えばダンプトラック
のサスペンションシリンダの取付けピンのように、ピン
に対する荷重Ｆ（車体重量）方向が一定であるときは、
曲げ中立平面Ｃｏも一定であるため、荷重センサ基板は
１個でもよい（即ち、第１実施例）。詳しくは、歪ゲー
ジ３０が曲げ中立平面Ｃｏに対して互いに対象に配置さ
れているため、荷重Ｆに基づき中立平面Ｃｏの反荷重Ｆ
側に生ずる引張応力同士が相殺され、かつ荷重Ｆに基づ
き中立平面Ｃｏの荷重Ｆ側に生ずる圧縮応力同士が相殺
されるように、ブリッジを構成できるためである。従っ
て、荷重Ｆによる剪断力で生じた主応力だけを検出でき
る。これにより、荷重Ｆを高精度で測定できる。

【００３６】ところが、例えば油圧式掘削機の旋回台と
ブーム、ブームとアーム又はアームとバケットのよう
に、ピンに対する荷重Ｆの方向が変化するときは、図８
（ｂ）に示すように、荷重センサ基板１００ｂ、１００
ｃの位置Ｃｏが、荷重Ｆに基づく真の曲げ中立平面Ｃ１
から回転角θだけずれるようになる。このため、上記第
１実施例のように、荷重センサ基板１００が只１個だけ
では、荷重Ｆを正確に測定することができない。但し、
荷重Ｆの方向変動が余り大きくなく、これによる測定誤
差も許容範囲内とされるときは、図８（ａ）に示すよう
に（即ち、第２実施例及び第３実施例のように）、２つ
の荷重センサ基板１００ｂ、１００ｃの各歪ゲージ３０
を、荷重Ｆに基づく曲げによる引張応力同士を相殺し、
かつ圧縮応力同士を相殺するブリッジとする必要があ
り、このようにすれば、誤差はあるが、荷重Ｆによる剪
断力のみ測定できる。尚、誤差は、荷重Ｆの方向変化が
大きくなる程（即ち、図示θが大きくなる程）、測定値
が小さくなることから生ずる誤差である）不都合があ
る。従って、例えば予め１５％（−３０°＜θ＜＋３０
°）の誤差での使用を許容範囲とするような場合に好適
である。

【００３７】即ち、第４実施例は、第２実施例及び第３
実施例において、荷重Ｆの方向変化が測定誤差として無
視できないとき、又は正確に測定したい場合に好適であ
る。図８（ｃ）に示すように、荷重センサ基板１００
ｃ、１００ｂには、荷重Ｆによる剪断力のｃｏｓθに基
づく主応力が測定される。他方、荷重センサ基板１００
ａ、１００ｂには剪断力のｓｉｎθに基づく主応力が測
定される。従って、図７（ｃ）のブリッジに示すよう
に、両出力Ｅ１、Ｅ２をマイコン６００で演算させるこ
とにより、荷重Ｆを正確に出力することができる。尚、
この場合でも、ブリッジは、図７（ｃ）のブリッジに示
すように、荷重Ｆに基づく曲げによる引張応力同士を相
殺し、かつ圧縮応力同士を相殺するブリッジとする必要
がある。即ち、第４実施例によれば、荷重Ｆの方向変化
に依らず、高精度に荷重Ｆを測定することができるよう
になる。

【００３８】尚、第４実施例の態様例として、２つの荷
重センサ基板だけでも、荷重Ｆの方向変化に対応でき
る。図６（ａ）、（ｂ）において、例えば図示左の荷重
センサ基板１００ａと１００ｂ、また例えば図示右の荷
重センサ基板１００ｅと１００ｇ、また例えば図示左右
の荷重センサ基板１００ａと１００ｇのように、互いに
９０度位相した２つの荷重センサ基板を備えた荷重セン
サである。

【００３９】他の実施例を説明する。上記実施例では図
示左右に同じ数の荷重センサ基板１００を埋設したが、
左右等荷重（Ｆ１＝Ｆ２）であるならば、片側だけの埋
設でよい。尚、目的精度によっては、左右の荷重センサ
基板１００の数が異なっても構わない。第２実施例及び
第４実施例では、２つのブリッジ（２０１と２０２、２
０３と２０４）を直列接続し、かつ極性を同じくして加
算形としたが、前述の通り、目的によっては、並列ブリ
ッジ、直列、交直流電源ブリッジ等、適宜準備できる。

【００４０】他の実施例を説明する。上記実施例のピン
形荷重センサでは、荷重センサ基板１００を部材４０
０、５００の継ぎ目（部位Ｐ１、Ｐ２）に配置したが、
実際は、これら部位Ｐ１、Ｐ２は極めて狭いのが普通で
ある。このような場合は、例えば次に示すような荷重セ
ンサ基板とし、かつこれを配置した荷重センサとするの
がよい。 （１）図９（ａ）に示すように、図示左右の荷重センサ
基板１００ｃ、１００ｆのそれぞれの図示左側の歪ゲー
ジ３３ｃ、３４ｃ、３３ｆ、３４ｆだけが部位Ｐ１、Ｐ
２となるように、両荷重センサ基板１００ｃ、１００ｆ
を図示右側へ寄せる。 （２）図９（ｂ）に示すように、図示左側の荷重センサ
基板１００ｃの図示左側の歪ゲージ３３ｃ、３４ｃだけ
が部位Ｐ１となるように、荷重センサ基板１００ｃを図
示右側へ寄せる。逆に、図示右側の荷重センサ基板１０
０ｆの図示右側の歪ゲージ３１ｆ、３２ｆだけが部位Ｐ
２となるように、荷重センサ基板１００ｆを図示左側へ
寄せる。 （３）図９（ｃ）に示すように、図示左側の荷重センサ
基板１００ｃの図示右側の歪ゲージ３１ｃ、３２ｃだけ
が部位Ｐ１となるように、荷重センサ基板１００ｃを図
示左側へ寄せる。逆に、図示右側の荷重センサ基板１０
０ｆの図示左側の歪ゲージ３３ｆ、３４ｆだけが部位Ｐ
２となるように、荷重センサ基板１００ｆを図示右側へ
寄せる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係わる荷重
センサ基板によれば、４つの小孔であれ、端面がなだら
かな交差部であれ、これらが応力集中を緩和するため、
また板材であるので荷重による歪みが現れ易いため、測
定精度が高くなる。さらに、金属製であるため、歪ゲー
ジを、測定精度が高くかつ小型化が容易な薄膜式の歪ゲ
ージとすることもできる。また、金属製の被測定体に対
し、溶接や冷しばめ等により容易に固設できる。

【００４２】他方、本発明に係わる荷重センサによれ
ば、荷重による剪断力が生ずる部位に設けた凹部内に上
記荷重センサ基板をその感度方向が前記剪断力に基づく
主応力方向と一致するように配設したため、負荷を高感
度かつ高精度で測定できる。しかも、荷重センサ基板を
埋設したため、ピンなどの強度低下が少ない。また歪ゲ
ージが露出しないため、長寿命である。使用部品は、ピ
ンなど、栓及び上記荷重センサ基板だけであり、簡素で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】荷重センサ基板の実施例であり、（ａ）、
（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、
（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）はブリッジであ
る。

【図２】荷重センサの第１実施例であり、（ａ）は側面
断面図、（ｂ）は組立正面図、（ｃ）はブリッジであ
る。

【図３】荷重センサ基板を荷重センサに埋設固定する手
順図であり、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、
（ｃ）は最終工程を示す図である。

【図４】荷重センサの第２実施例であり、（ａ）は側面
断面図、（ｂ）は組立正面断面図である。

【図５】荷重センサの第３実施例であり、（ａ）は正面
図、（ｂ）、（ｃ）はブリッジである。

【図６】荷重センサの第４実施例であり、（ａ）は側面
図、（ｂ）は組立正面断面図である。

【図７】荷重センサの第４実施例のブリッジであり、
（ａ）は荷重センサ基板の配置図、（ｂ１）〜（ｂ８）
は各荷重センサ基板の歪センサの図、（ｃ）のブリッジ
である。

【図８】荷重センサの第４実施例の作用及を説明する図
であり、（ａ）は負荷方向が一定であるとき、（ｂ）は
負荷方向が変化するとき、（ｃ）は負荷の合成を示す図
である。

【図９】荷重センサの他の実施例図であり、（ａ）は２
つの荷重センサ基板を片方へ寄せた形式、（ｂ）は２つ
の荷重センサ基板を中側へ寄せた形式、（ｃ）は２つの
荷重センサ基板を外側へ寄せた形式の図である。

【符号の説明】

１００…荷重センサ基板、１０…円板、Ｌ１、Ｌ２…直
交軸、２０（２１〜２４）…小孔、３０（３１〜３４）
…歪ゲージ、４０（４１〜４４）…電極、６０（６１〜
６４）…リード線、３００…ピン、３１０…リード孔、
３２０…凹部、３３０…栓、４００、５００…部材、Ｃ
…ピン中心（ピン軸心）、Ｃｏ…ピンの曲げ中立平面、
Ｏｏ…円板中心、Ｆ…荷重、Ｐ（Ｐ１、Ｐ２）…剪断力
発生部位。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歪ゲージを組み込んだ円板をピン等の構
   造体に埋め込み、その表面を完全に元通りしてなること
   を特徴とする荷重センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の荷重センサにおいて、元
   通りした後、表面硬化処理されてなることを特徴とする
   荷重センサ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の荷重センサにおい
   て、アンプ基板をセンサ部近傍に装着したことを特徴と
   する荷重センサ。
4. 【請求項４】 円板において、なだらかな形状を有する
   切り欠き孔を備えると共に、孔間の隙間に歪ゲージを設
   置してなる構成を特徴とする荷重センサ基板。
5. 【請求項５】 請求項４記載の荷重センサ基板におい
   て、円板をステンレス製とし、この円板上に薄膜歪ゲー
   ジを設置してなることを特徴とする荷重センサ基板。
6. 【請求項６】 金属製の円板(10)において、円板中心(O
   o)を交点とする直交軸(L1,L2) に対し互いに線対象な４
   つの小孔(20)を設けると共に、相隣合う小孔(20)間の直
   交軸(L1,L2) 上に、円板(10)から絶縁され、かつ感度方
   向が直交軸(L1,L2) 方向とされた歪ゲージ(30)を設置し
   てなることを特徴とする荷重センサ基板。
7. 【請求項７】 金属製の十字形板において、交差部の端
   面をなだらかに成形すると共に、長手部の面上に、十字
   形板から絶縁され、かつ感度方向がこの長手部の長手方
   向とされた歪ゲージ(30)を設置してなることを特徴とす
   る荷重センサ基板。
8. 【請求項８】 部材(400,500) 間をピン連結するピン(3
   00) において、部材(400,500) 間に加わった荷重(F) に
   基づく剪断力が発生する部位(P) に凹部(320) を設け、
   凹部(320) 内に、前記請求項６或いは７記載の荷重セン
   サ基板をその感度方向が前記剪断力に基づく主応力方向
   となるように固設し、さらに栓(330)でピン(300) と一
   体的になるように栓をし、また凹部(320) 内からピン(3
   00) 外へ向けて歪ゲージ(30)のリード線(60)を導くリー
   ド孔(310) を設けたことを特徴とする荷重センサ。