JPS5979103A - strain sensor - Google Patents

strain sensor

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Publication number
JPS5979103A
JPS5979103A JP18992382A JP18992382A JPS5979103A JP S5979103 A JPS5979103 A JP S5979103A JP 18992382 A JP18992382 A JP 18992382A JP 18992382 A JP18992382 A JP 18992382A JP S5979103 A JPS5979103 A JP S5979103A
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JP
Japan
Prior art keywords
strain sensor
beam body
circuit
pattern
resistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP18992382A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Sakamoto
孝一郎 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Toshiba Tec Corp
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Tokyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Sanyo Electric Co Ltd, Tokyo Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPS5979103A publication Critical patent/JPS5979103A/en
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電子秤等において用いられる歪センサに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a strain sensor used in electronic scales and the like.

〔発明の技術的背景およびその問題点〕従来、歪センサ
においてはビーム体の薄肉変形部にストレンゲージ素子
を接着剤により接着した後、互いにリード線により配線
接続して歪センサ回路を完成したものがある。そして、
温度補償が必要な場合には、温度センサをビーム体に設
置し互いにリード線により配線した後、調整を行なうよ
うに設定されている。ところが、このような従来方式で
は製造工程が複雑で、特性的にもノくラツキが生じ易い
ものである。
[Technical background of the invention and its problems] Conventionally, in strain sensors, strain gauge elements are bonded to the thin deformed portion of the beam body with adhesive, and then wired to each other using lead wires to complete the strain sensor circuit. There is. and,
When temperature compensation is required, adjustment is performed after temperature sensors are installed on the beam body and wired to each other using lead wires. However, in such a conventional method, the manufacturing process is complicated and the characteristics tend to be unstable.

しかして、薄膜技術を利用してビーム体の一面に薄膜抵
抗回路をパターン形成するようにした歪センサがある。
There is a strain sensor in which a thin film resistor circuit is patterned on one surface of a beam body using thin film technology.

ところが、第1図に示すようにビーム体(1)の−面に
しかストレンゲージ抵抗体R1゜R21R3+ R4の
パターンが形成されていないため、高精度のものを得難
いという欠点を有している。すなわち、第1図において
Wl、W2 、W3に荷重を印加した場合の荷重−出力
電圧の特性をみると、それぞれ第2図(cLI優)(0
)のようになり、結局、荷重−出力電圧の直線性が荷重
位置により変化してしまうものである。
However, as shown in FIG. 1, the pattern of the strain gauge resistors R1°R21R3+R4 is formed only on the negative side of the beam body (1), so it has the disadvantage that it is difficult to obtain a highly accurate pattern. In other words, when we look at the load-output voltage characteristics when loads are applied to Wl, W2, and W3 in Figure 1, we find that Figure 2 (excellent cLI) (0
), and as a result, the linearity of load-output voltage changes depending on the load position.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、このような点に鑑みな゛されたもので、スト
レンゲージ抵抗体全ビーム体の複数面に配置することが
高精度化に有利である点に着目しつつ、薄膜技術の利用
により製造を容易にし、かつ、調整作業の容易な歪セン
サを得ることを目的とする。
The present invention has been developed in view of these points, and focuses on the fact that arranging strain gauge resistors on multiple surfaces of the entire beam body is advantageous for increasing precision, and by using thin film technology. The object is to obtain a strain sensor that is easy to manufacture and easy to adjust.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、ビーム体の複数面に薄膜抵抗回路全形成し、
リード線により接続して歪センサ回路全形成することに
より、簡単にして精度を高めることができ、この際、調
整可能な抵抗調整回路がビーム体の一面に集中配置され
ているので、−面において容易に調整作業を行々うこと
ができるように構成したものである。
The present invention forms all thin film resistance circuits on multiple surfaces of the beam body,
By connecting with lead wires to form the entire strain sensor circuit, it is possible to simplify and improve accuracy.At this time, since the adjustable resistance adjustment circuit is concentrated on one side of the beam body, The structure is such that adjustment work can be easily carried out.

〔発明の実施例〕 本発明の一実施例を第3図ないし第10図に基づいて説
明する。まず、ビーム体(2)は金属弾性体、たとえば
ステンレス材5US630や高力アルミニウムA221
8利などを機械加工して形成されるもので、上下のパタ
ーン形成面(2A)(2B)は平坦に研磨加工されてい
る。また、溝部(3)により連設されプこ穴(4)(5
)によシビーム体(2)には薄肉変形部(61(7) 
(8) (9)が形成されている。そして、ビーム体(
2)のパターン形成面(2^)上には薄肉変形部(6)
 (7)上に位置させたストレンゲージ抵抗体R1,R
2およびこれら全接続するリードパターンしにより薄膜
抵抗回路が形成されている。−力、パターン形成面(2
B)下にも薄肉変形部(8) (9)下に位置させたス
トレンゲージ抵抗体R3+R4オよびこれらを接続する
リードペ唖;クースLによシ薄膜抵抗回路が形成されて
いる。そして、パターン形成面(2A)上にはそれぞれ
調整可能な構造の温度補償抵抗体R8、ストレンゲージ
抵抗体R1〜R4によシ構成されるブリッジ回路に対す
るバランス調整抵抗r1+r2による抵抗調整回路も設
けられ、リードパターンLによ、!lll適宜接続され
ている。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 3 to 10. First, the beam body (2) is a metal elastic body, such as stainless steel 5US630 or high strength aluminum A221.
It is formed by machining an 8-pole, etc., and the upper and lower pattern forming surfaces (2A) (2B) are polished flat. In addition, the holes (4) (5) are connected by the groove (3).
) The beam body (2) has a thin deformed part (61 (7)
(8) (9) are formed. And the beam body (
There is a thin deformed portion (6) on the pattern forming surface (2^) of 2).
(7) Strain gauge resistor R1, R located above
A thin film resistance circuit is formed by the lead patterns 2 and all these connected lead patterns. - force, patterned surface (2
B) A thin film resistance circuit is formed also below by thin-walled deformed parts (8) and (9) the strain gauge resistors R3+R4O located below and the lead plates L that connect them. Further, on the pattern forming surface (2A), a resistance adjustment circuit is also provided using balance adjustment resistors r1+r2 for a bridge circuit constituted by a temperature compensation resistor R8 and strain gauge resistors R1 to R4 each having an adjustable structure. , according to lead pattern L! Ill are connected appropriately.

ここで、温度補償抵抗体R8およびパランスル1勺整抵
抗、Tl+r2はビーム体(2)の固定部、すなわち薄
肉変形部(6) (7)外に配置されている。また、外
部回路部−くつ にリード線で接続される端子部Tl〜T4はビーム体(
2)のパターン形成面(2人)側にのみ形成されている
。
Here, the temperature compensating resistor R8 and the parallel adjusting resistor Tl+r2 are arranged outside the fixed part of the beam body (2), that is, the thin deformed parts (6) and (7). In addition, the terminal parts Tl to T4, which are connected to the external circuit part and the shoes with lead wires, are connected to the beam body (
2) is formed only on the pattern formation surface (two people) side.

そI〜て、パターン形成面(2人)側の回路とパターン
形成面(2B)側の回路とは所定のリードノくターンL
に設定された接続点α、 /r 、 c 、 a’ 、
 J 、 c’間をリード線(10人)(Ion)(1
0o)によシ接続することによシ第5図に示すような歪
センサ回路αのが形成されている。
Then, the circuit on the pattern forming surface (2 people) side and the circuit on the pattern forming surface (2B) side are connected to a predetermined lead notch turn L.
Connection points α, /r, c, a',
Lead wire (10 people) (Ion) (1
0o), a strain sensor circuit α as shown in FIG. 5 is formed.

このような構成において、歪センサに荷重Wが印加され
た場合の変形の様子を第6図に示す。すなわち、薄肉変
形部(6)(9)に位置するストレンゲージ抵抗体R1
,R4は引張υ歪を受けてその抵抗値が増大し、逆に薄
肉変形部(7) (8)に位置するストレンゲージ抵抗
体R2,R,は圧縮歪を受けて抵抗値が減少する結果、
第5図に示す歪センサ回路0ηの下、歪量、入力電圧V
eに比例した出力電圧VOが発生する。このようにスト
レンゲージ抵抗体R1−R4が複数のパターン形成面(
2A)(2B)に配置されているので精度の高いものと
なり、その製造も後述する薄膜法により容易である。こ
の際、温度補償抵抗体Rsおよびバランス調整抵抗rl
、r2は薄肉変形部(6)(7)外に配置されているの
で歪の影響を受けることがない。また、このようにスト
レンゲージ抵゛抗体R1〜R4は複数のパターン形成面
(2A)(211’、)に配置されているが、温度補償
抵抗体Rsおよびバランス調整抵抗r1 + r2はパ
ターン形成面(2人)にの岑4j中配置されているので
、調整作業が容易となる。すなわち、端子部T1〜T4
にプローブを当てて出力電圧Voを検出しながら、温度
補償抵抗体Rs、バランス調整抵抗rI+r2につき、
たとえばレーザービームでトリミングすればよい、第7
図(O)(て)は温度補償抵抗体R8、バランス調整抵
抗rt(tたはrz)のトリミングの一例を示すもので
ある。この場合、集中配置された温度補償抵抗体R8お
よびバランス調整抵抗rl t r2を同時にトリミン
グすることができ、調整工程を大幅に簡略できる。そし
て、端子部Tl〜T4が同一面にあることからプローブ
当てが容易となり、この点からも調整作業の容易化が増
長される。また、端子部Tス〜T4へのリード線の半田
イτ〕けも同一面で容易に行なえる。
In such a configuration, FIG. 6 shows how the strain sensor deforms when a load W is applied to it. That is, the strain gauge resistor R1 located in the thin deformed portion (6) (9)
, R4 undergoes tensile υ strain and its resistance value increases, and conversely, the strain gauge resistors R2, R, located in the thin-walled deformed parts (7) and (8) undergo compressive strain and their resistance value decreases. ,
The strain sensor circuit shown in Fig. 5 below 0η, strain amount, input voltage V
An output voltage VO proportional to e is generated. In this way, the strain gauge resistors R1-R4 have multiple pattern formation surfaces (
2A) and (2B), it has high precision, and its manufacture is easy using the thin film method described later. At this time, the temperature compensation resistor Rs and the balance adjustment resistor rl
, r2 are arranged outside the thin-walled deformed portions (6) and (7), so they are not affected by strain. Moreover, although the strain gauge resistors R1 to R4 are arranged on a plurality of pattern-forming surfaces (2A) (211', ) in this way, the temperature-compensating resistor Rs and the balance adjustment resistors r1+r2 are arranged on the pattern-forming surface. (2 people) are placed in the middle of the day, making adjustment work easier. That is, the terminal portions T1 to T4
While detecting the output voltage Vo by applying a probe to the temperature compensation resistor Rs and balance adjustment resistor rI+r2,
For example, the 7th part can be trimmed with a laser beam.
Figures (O) and (T) show an example of trimming of the temperature compensation resistor R8 and the balance adjustment resistor rt (t or rz). In this case, the centrally arranged temperature compensation resistor R8 and balance adjustment resistor rl t r2 can be trimmed at the same time, and the adjustment process can be greatly simplified. Further, since the terminal portions Tl to T4 are on the same surface, it is easy to apply the probe, and from this point as well, the adjustment work is further facilitated. Further, soldering of the lead wires to the terminal portions Tsu to T4 can be easily performed on the same surface.

ところで、このような歪センサの製造方法について第8
図ないし第10図に示す。まず、ビーム体(2)のパタ
ーン形成面(2A)(2B)を平坦に研磨加工した後、
清浄に脱脂洗浄する。そして、粘度が1000epに調
整されたフェス状のポリイミド樹脂液中にこのビーム体
(2)全浸漬した後、3 cm/lnmの引上速度で引
上げてビーム体(2)表面に均一にポリイミド樹脂液を
コーティングする。次に、100℃で1時間乾燥後、2
20℃で1時間加熱硬化することにより厚さ4μのポリ
イミド樹脂層(2)を形成する。つづいて、ビーム体(
2)のパターン形成面(2A)(2B)Kスパックリン
グ法により厚さ0.1μのNiCrSi層(19、l/
jの11層04)、2μのCu層θ9を順次積層形成す
る。そして、フォトエツチングによりパターン部以外の
Cu層(11v。
By the way, the method for manufacturing such a strain sensor is described in Part 8.
This is shown in Figures 1 to 10. First, after polishing the pattern forming surfaces (2A) and (2B) of the beam body (2) flatly,
Clean and degrease. After the beam body (2) is completely immersed in a face-shaped polyimide resin liquid whose viscosity is adjusted to 1000 ep, it is pulled up at a pulling speed of 3 cm/lnm to uniformly coat the surface of the beam body (2) with polyimide resin. Coat the liquid. Next, after drying at 100°C for 1 hour,
A polyimide resin layer (2) with a thickness of 4 μm is formed by heating and curing at 20° C. for 1 hour. Next, the beam body (
2) Pattern formation surface (2A) (2B) NiCrSi layer (19, l/
11 layers 04) and 2μ Cu layer θ9 are sequentially laminated. Then, photoetching was performed to remove the Cu layer (11v) outside the pattern area.

T1層α→、Nlcrsi層(至)をそれぞれのエッチ
ャントによりエツチングし第9図(cL)に示すような
パターンf得る。このとき、パターン部以外の部分はポ
リイミド樹脂層vrが露出することになる。さらに、フ
ォトエツチングによりストレンゲージ抵抗体R1rR2
部分、温度補償抵抗体R8部分およびバランス調整抵抗
r1 r 12部分の上層に積層されているCu層(l
eヲCuのエッチャントでエツチングして第9図(4)
に示すようなパターンを得る。このプロセスによυ所定
部分にTi層(ロ)が露出し、NiCrSi /Tiの
積層体である温度補償抵抗体Rsが完成するとともに、
NiCrSi / Ti /Cuの積層体であるリード
パターンLおよび端子部TI −Taが完成する。つい
で、ストレンゲージ抵抗体R1、R2部分、バランス調
整抵抗rl。
The T1 layer α→ and the Nlcrsi layer (to) are etched with respective etchants to obtain a pattern f as shown in FIG. 9(cL). At this time, the polyimide resin layer vr is exposed in areas other than the pattern portion. Furthermore, the strain gauge resistor R1rR2 is
The Cu layer (l
Figure 9 (4) after etching with ewoCu etchant.
You will get a pattern like the one shown. Through this process, the Ti layer (b) is exposed at a predetermined portion of υ, and the temperature compensation resistor Rs, which is a laminate of NiCrSi/Ti, is completed.
The lead pattern L, which is a laminate of NiCrSi/Ti/Cu, and the terminal portion TI-Ta are completed. Next, the strain gauge resistors R1 and R2, and the balance adjustment resistor rl.

12部分の上層に積層されているTi1脅0→をTiの
エッチャントでエツチングすることによシ、第9図(0
)に示すようなパターンを得る。これにより、 NiC
rSi層(2)の単一層からなるストレンゲージ抵抗体
RI+R2、バランス調整抵抗rl J r2が完成す
る。また、パターン形成面(2B)側でも同様なプロセ
スによりパターンが形成される。このようなパターン形
成後、第4図のように接続点a、ネ、 c 、 tL’
、枦、G/全リード線(]00人(IOB)(100)
で半田付は接続することにより歪センサ回路(11)が
完成する。そして、温度補償抵抗体R8、バランス調整
抵抗r1.r2につき所定の抵抗値と万るようにレーザ
ー)・リミングすることにより歪センサが完成する。な
お、信頼性を高めるためにはこれらのパターン部にさら
にポリイミド樹脂をコーティングしてもよい。
Figure 9 (0
) to obtain a pattern as shown. This allows NiC
A strain gauge resistor RI+R2 and a balance adjustment resistor rl J r2 made of a single layer of rSi layer (2) are completed. Further, a pattern is formed on the pattern forming surface (2B) side by a similar process. After forming such a pattern, connect points a, ne, c, tL' as shown in FIG.
, 枦, G/All lead lines (] 00 people (IOB) (100)
By soldering and connecting, the strain sensor circuit (11) is completed. Then, a temperature compensation resistor R8, a balance adjustment resistor r1. The strain sensor is completed by laser rimming so that r2 has a predetermined resistance value. Note that in order to improve reliability, these pattern parts may be further coated with polyimide resin.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、上述したようにビーム体の複数面に薄膜抵抗
回路全形成してリード線によ逆接続してΦセンサ回路全
形成したので、製造簡単にして高精度化することができ
、この際、調整可能な抵抗調整回路全ビーム体の一面に
集中配置したので、抵抗調整を同一面にて容易に行なう
ことができ、さらに、端子部をも同一面に配置したので
、調整作≠の容易化を増長しつつリード線の半田付けも
容易化することができ、この際、抵抗調整回路や端(子
部を薄肉変形部外に配置することによシ、歪の影響をな
くすことができるものである。
In the present invention, as described above, the entire thin film resistor circuit is formed on multiple surfaces of the beam body, and the entire Φ sensor circuit is formed by reversely connecting with the lead wire. In this case, the adjustable resistance adjustment circuits are all concentrated on one side of the beam body, making it easy to adjust the resistance on the same surface.Furthermore, since the terminals are also placed on the same surface, the adjustment work is easier than ever. The soldering of the lead wires can also be made easier, and at this time, the influence of distortion can be eliminated by locating the resistance adjustment circuit and the terminal (terminal part) outside the thin deformed part. It is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例を示す側面図、第2図(tL)〜(G)
はそのh′η性図、第3図は本発明の一実施例を示す斜
視図、第4図は展開図的に示す説明図、第5図は回路図
、第6図は側面図、第7図は説明図、第8図は縦断側面
図、第9図(α)〜(0)はエツチング工程を示す平面
図、第10図は第9図(0)のX −X′断面図である
。 2・・・ビーム体、2人〜2B・・・パターン形19.
m、IOA〜Zoo・・・リード線、11・・・歪セン
サ回路量 願 人   東京電気株式会社 」 6 図 ((1’)
Fig. 1 is a side view showing a conventional example, Fig. 2 (tL) to (G)
3 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 4 is an explanatory diagram showing a developed diagram, FIG. 5 is a circuit diagram, FIG. 6 is a side view, and FIG. Figure 7 is an explanatory diagram, Figure 8 is a longitudinal side view, Figures 9 (α) to (0) are plan views showing the etching process, and Figure 10 is a cross-sectional view taken along line X-X' of Figure 9 (0). be. 2... Beam body, 2 people ~ 2B... Pattern shape 19.
m, IOA~Zoo...Lead wire, 11...Strain sensor circuit amount Applicant Tokyo Electric Co., Ltd. 6 Figure ((1')

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ビーム体の複数面に薄膜抵抗回路を形成しつつその
一面に調整可能な抵抗調整回路を集中配置し、これらの
薄膜抵抗回路をリード線により接続して歪センサ回路を
形成したことを特徴とする歪センサ。 2 ビーム体の複数面に薄膜抵抗回路全形成しつつその
一面に調整可能な抵抗調整回路および外部回路部への接
続用の端子部を集中配置し、これらの薄膜抵抗回路をリ
ード線により接続して歪センサ回路を形成したことを特
徴とする歪センサ。 3 抵抗調整回路および端子部をビーム体の薄肉変形部
外に配置したことを特徴とする特許請求の範囲第2項記
載の歪センサ。
[Claims] 1 Thin film resistance circuits are formed on multiple surfaces of a beam body, adjustable resistance adjustment circuits are concentrated on one surface, and these thin film resistance circuits are connected by lead wires to form a strain sensor circuit. A strain sensor characterized by the following: 2 All thin film resistance circuits are formed on multiple surfaces of the beam body, and an adjustable resistance adjustment circuit and a terminal section for connection to an external circuit section are centrally arranged on one surface, and these thin film resistance circuits are connected by lead wires. A strain sensor characterized by forming a strain sensor circuit. 3. The strain sensor according to claim 2, wherein the resistance adjustment circuit and the terminal portion are arranged outside the thin deformed portion of the beam body.
JP18992382A 1982-10-27 1982-10-27 strain sensor Pending JPS5979103A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63135832A (en) * 1986-11-28 1988-06-08 Tokyo Electric Co Ltd Membrane load cell
JP2023105040A (en) * 2017-11-15 2023-07-28 ミネベアミツミ株式会社 strain gauge
JP2023105038A (en) * 2017-11-15 2023-07-28 ミネベアミツミ株式会社 strain gauge

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