JPS6225977B2 - - Google Patents
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- JPS6225977B2 JPS6225977B2 JP56080602A JP8060281A JPS6225977B2 JP S6225977 B2 JPS6225977 B2 JP S6225977B2 JP 56080602 A JP56080602 A JP 56080602A JP 8060281 A JP8060281 A JP 8060281A JP S6225977 B2 JPS6225977 B2 JP S6225977B2
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- metal layer
- pattern
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- resistance
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2243—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ビーム体の起歪部に蒸着、スパツタ
リング等の手段によつて直接、ストレンゲージ抵
抗体等を形成してなるロードセルの製造方法に関
する。
リング等の手段によつて直接、ストレンゲージ抵
抗体等を形成してなるロードセルの製造方法に関
する。
ロードセルは、ビーム体に荷重を加えて歪を生
じさせ、これに伴ないビーム体の起歪部に設けら
れた抵抗体の抵抗値が変化することを利用して荷
重測定を行なうものであるが、従来のこの種のロ
ードセルは、抵抗体パターンを設けた絶縁フイル
ムをビーム体の起歪部に接着して構成されてい
た。
じさせ、これに伴ないビーム体の起歪部に設けら
れた抵抗体の抵抗値が変化することを利用して荷
重測定を行なうものであるが、従来のこの種のロ
ードセルは、抵抗体パターンを設けた絶縁フイル
ムをビーム体の起歪部に接着して構成されてい
た。
しかしながら、このようなロードセルの製造に
は多くの工数を要するとともに、特に絶縁フイル
ムをビーム体に接着する工程では厳密な工程管理
を要し、しかも自動化が困難で量産性が悪く、コ
スト高となる欠点があつた。また絶縁フイルムを
薄くすることには限界があるためビーム体の歪を
抵抗体へ正確に伝えることができず、測定誤差が
大きいという欠点もあつた。更に抵抗体パターン
は金属箔より形成されるので、これを薄くするこ
とにも限界があり（約５μ程度）、大抵抗のもの
が得がたく（350〜500Ω程度）、その結果、消費
電力が大となる問題もあつた。
は多くの工数を要するとともに、特に絶縁フイル
ムをビーム体に接着する工程では厳密な工程管理
を要し、しかも自動化が困難で量産性が悪く、コ
スト高となる欠点があつた。また絶縁フイルムを
薄くすることには限界があるためビーム体の歪を
抵抗体へ正確に伝えることができず、測定誤差が
大きいという欠点もあつた。更に抵抗体パターン
は金属箔より形成されるので、これを薄くするこ
とにも限界があり（約５μ程度）、大抵抗のもの
が得がたく（350〜500Ω程度）、その結果、消費
電力が大となる問題もあつた。
本発明はこのような事情にもとづいてなされた
もので、その目的は、工数を減少でき、かつ厳密
な工程管理を要することなく容易に製造すること
ができ、自動化により量産性を高めることもで
き、コスト低下を図ることができるとともに、抵
抗体及び絶縁層を極めて薄く形成することがで
き、測定時における消費電力の節減が図れ、高精
度な測定値を得ることができ、特にブリツジバラ
ンス補償及びブリツジバランス温度補償も容易な
ロードセルの製造方法を提供することにある。
もので、その目的は、工数を減少でき、かつ厳密
な工程管理を要することなく容易に製造すること
ができ、自動化により量産性を高めることもで
き、コスト低下を図ることができるとともに、抵
抗体及び絶縁層を極めて薄く形成することがで
き、測定時における消費電力の節減が図れ、高精
度な測定値を得ることができ、特にブリツジバラ
ンス補償及びブリツジバランス温度補償も容易な
ロードセルの製造方法を提供することにある。
以下、本発明の構成を図面に示す実施例にもと
づいて説明する。
づいて説明する。
第１図及び第２図はロードセルの構成を示すも
ので、ビーム体１は、例えばステンレス鋼
（SUS630）、ジユラルミン（A2014，A2024，
A2218）等の金属材料を切削加工して形成されて
いる。このビーム体１は、一端部に設けられた取
付孔２，２に取付ボルト２Ａ，２Ａを通して任意
の固定部３に固定して使用される。またビーム体
１の中間部分には１対の円形孔４，４が幅方向に
貫通して設けられ、両円形孔４，４間を空隙部５
により連通させ、各円形孔４，４の上下を薄肉に
し、特に各円形孔４，４の上部を起歪部６Ａ，６
Ｂとしている。またビーム体１の他端部には係止
孔７が設けられ、この係止孔７に、例えば吊下金
具８を取付けて測定すべき荷重Ｗを矢印の如く作
用させるようにしている。なお、荷重Ｗを作用さ
せると、ビーム体１は両円形孔４，４間の部分を
第２図の如く平行四辺形状に変形させ、一方の起
歪部６Ａの上面には最大引張り歪を生じさせ、他
方の起歪部６Ｂの上面には最大圧縮歪を生じさせ
るようになる。そして、その最大引張り歪が生ず
る一方の起歪部６Ａ上面にはストレンゲージ抵抗
体パターンR1，R2が、また最大圧縮歪が生ずる
他方の起歪部６Ｂ上面にはストレンゲージ抵抗体
パターンR3，R4が、それぞれ設けられている。
またビーム体１の上面には、前記起歪部６Ａ，６
Ｂを極力避けるようにしてブリツジバランス補償
抵抗体パターンR01，R03、ブリツジバランス温度
補償抵抗体パターンＲT1，ＲT3、温度補償用スパ
ン抵抗体パターンＲS、スパン温度特性非直線性
補償抵抗体パターンＲC、入力端子ＶE，ＶE及び
出力端子ＶO，ＶOがそれぞれ設けられ、各端子に
はリードパターンＬ…の端部が接続されている。
ので、ビーム体１は、例えばステンレス鋼
（SUS630）、ジユラルミン（A2014，A2024，
A2218）等の金属材料を切削加工して形成されて
いる。このビーム体１は、一端部に設けられた取
付孔２，２に取付ボルト２Ａ，２Ａを通して任意
の固定部３に固定して使用される。またビーム体
１の中間部分には１対の円形孔４，４が幅方向に
貫通して設けられ、両円形孔４，４間を空隙部５
により連通させ、各円形孔４，４の上下を薄肉に
し、特に各円形孔４，４の上部を起歪部６Ａ，６
Ｂとしている。またビーム体１の他端部には係止
孔７が設けられ、この係止孔７に、例えば吊下金
具８を取付けて測定すべき荷重Ｗを矢印の如く作
用させるようにしている。なお、荷重Ｗを作用さ
せると、ビーム体１は両円形孔４，４間の部分を
第２図の如く平行四辺形状に変形させ、一方の起
歪部６Ａの上面には最大引張り歪を生じさせ、他
方の起歪部６Ｂの上面には最大圧縮歪を生じさせ
るようになる。そして、その最大引張り歪が生ず
る一方の起歪部６Ａ上面にはストレンゲージ抵抗
体パターンR1，R2が、また最大圧縮歪が生ずる
他方の起歪部６Ｂ上面にはストレンゲージ抵抗体
パターンR3，R4が、それぞれ設けられている。
またビーム体１の上面には、前記起歪部６Ａ，６
Ｂを極力避けるようにしてブリツジバランス補償
抵抗体パターンR01，R03、ブリツジバランス温度
補償抵抗体パターンＲT1，ＲT3、温度補償用スパ
ン抵抗体パターンＲS、スパン温度特性非直線性
補償抵抗体パターンＲC、入力端子ＶE，ＶE及び
出力端子ＶO，ＶOがそれぞれ設けられ、各端子に
はリードパターンＬ…の端部が接続されている。
前記ストレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，
R3，R4は第３図に示すようにリードパターンＬ
…を介してR1―R4―R2―R3―R1の順に接続さ
れ、そのR1，R3間の接点ａは一方の入力端子ＶE
に、R2，R4間の接点ｃはスパン抵抗体パターン
ＲSとスパン温度特性非直線性補償抵抗ＲCとの並
列回路を直列に介して他方の入力端子ＶEにそれ
ぞれ接続されている。また、R2，R3間の接点ｂ
は一方の出力端子ＶOに、R4，R1間の接点ｄは他
方の出力端子ＶOにそれぞれ接続されている。な
お前記ブリツジバランス補償抵抗体パターンR01
及びブリツジバランス温度補償抵抗体パターンＲ
T1は直列接続され、その直列回路は接点ａ，ｄ間
にR1に対して直列に接続されている。また前記
ブリツジバランス補償抵抗体パターンR03及びブ
リツジバランス温度補償抵抗体パターンＲT3は直
列接続され、その直列回路は接点ａ，ｂ間にR3
に対して直列に接続されている。
R3，R4は第３図に示すようにリードパターンＬ
…を介してR1―R4―R2―R3―R1の順に接続さ
れ、そのR1，R3間の接点ａは一方の入力端子ＶE
に、R2，R4間の接点ｃはスパン抵抗体パターン
ＲSとスパン温度特性非直線性補償抵抗ＲCとの並
列回路を直列に介して他方の入力端子ＶEにそれ
ぞれ接続されている。また、R2，R3間の接点ｂ
は一方の出力端子ＶOに、R4，R1間の接点ｄは他
方の出力端子ＶOにそれぞれ接続されている。な
お前記ブリツジバランス補償抵抗体パターンR01
及びブリツジバランス温度補償抵抗体パターンＲ
T1は直列接続され、その直列回路は接点ａ，ｄ間
にR1に対して直列に接続されている。また前記
ブリツジバランス補償抵抗体パターンR03及びブ
リツジバランス温度補償抵抗体パターンＲT3は直
列接続され、その直列回路は接点ａ，ｂ間にR3
に対して直列に接続されている。
前記ストレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，
R3，R4は、大抵抗値を得易くするために、いず
れも第４図に示すようなジグザグ状をなし、両端
にリードパターンＬを接続している。
R3，R4は、大抵抗値を得易くするために、いず
れも第４図に示すようなジグザグ状をなし、両端
にリードパターンＬを接続している。
また前記ブリツジバランス補償抵抗体パターン
R01，R03、ブリツジバランス温度補償抵抗体パタ
ーンＲT1，ＲT3、温度補償用スパン抵抗体パター
ンＲS及びスパン温度特性非直線性補償抵抗体パ
ターンＲCは、いずれも抵抗値の粗調節及び微調
節を容易にするため、第５図に示すようなジグザ
グ状パターンの一部に多数のバイパス線９…を設
けるとともに、互に対向するリードパターンＬ，
Ｌ間にも多数の抵抗パターン１０…を並列に設け
て構成されている。そこで、いずれかのバイパス
線９を削除することにより、抵抗値を粗調節する
ことができ、また並列に設けられた抵抗パターン
１０…を適宜な数削除することにより、抵抗値を
微調節することができる。
R01，R03、ブリツジバランス温度補償抵抗体パタ
ーンＲT1，ＲT3、温度補償用スパン抵抗体パター
ンＲS及びスパン温度特性非直線性補償抵抗体パ
ターンＲCは、いずれも抵抗値の粗調節及び微調
節を容易にするため、第５図に示すようなジグザ
グ状パターンの一部に多数のバイパス線９…を設
けるとともに、互に対向するリードパターンＬ，
Ｌ間にも多数の抵抗パターン１０…を並列に設け
て構成されている。そこで、いずれかのバイパス
線９を削除することにより、抵抗値を粗調節する
ことができ、また並列に設けられた抵抗パターン
１０…を適宜な数削除することにより、抵抗値を
微調節することができる。
前記ストレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，
R3，R4は、例えばニクロムのように、比抵抗が
比較的大きく、抵抗温度係数の小さい金属薄膜に
より形成されている。またブリツジバランス補償
抵抗体パターンR01，R03もストレンゲージ抵抗体
パターンと同一の金属薄膜により形成されてい
る。前記ブリツジバランス温度補償抵抗体パター
ンＲT1，ＲT3はブリツジ回路におけるブリツジバ
ランスの温度ドリフトを補償するもので正の温度
係数を有する抵抗体金属例えばチタン、ニツケル
等により形成されている。また前記温度補償用ス
パン抵抗体パターンＲSは出力電圧（スパン）の
温度依存性を補償するもので、ブリツジバランス
温度補償抵抗体パターンＲT1，ＲT3と同一の金属
材料（チタン、ニツケル等）により形成されてい
る。そしてスパンの温度補償は概ねこの温度補償
用スパン抵抗体パターンＲSによりなされること
になる。第６図Ａは抵抗体パターンＲSを設けな
い場合の温度―出力電圧特性を示し、同図Ｂは抵
抗体パターンＲSを設けて温度補償した場合の温
度―出力電圧特性を示す。ところが第６図Ｂに示
すように、抵抗体パターンＲSを設けただけでは
温度補償が確実でない。これは抵抗体パターンＲ
Sにより補償された温度―出力電圧特性が非直線
性となるためである。このスパン温度特性の非直
線性は前記スパン温度特性非直線性補償抵抗体パ
ターンＲCにより補償される。なお、スパン温度
特性非直線性補償抵抗体パターンＲCは、抵抗温
度係数が小さいことが望ましいため、ストレンゲ
ージ抵抗体パターンR1，R2，R3，R4と同一の金
属薄膜により形成されている。
R3，R4は、例えばニクロムのように、比抵抗が
比較的大きく、抵抗温度係数の小さい金属薄膜に
より形成されている。またブリツジバランス補償
抵抗体パターンR01，R03もストレンゲージ抵抗体
パターンと同一の金属薄膜により形成されてい
る。前記ブリツジバランス温度補償抵抗体パター
ンＲT1，ＲT3はブリツジ回路におけるブリツジバ
ランスの温度ドリフトを補償するもので正の温度
係数を有する抵抗体金属例えばチタン、ニツケル
等により形成されている。また前記温度補償用ス
パン抵抗体パターンＲSは出力電圧（スパン）の
温度依存性を補償するもので、ブリツジバランス
温度補償抵抗体パターンＲT1，ＲT3と同一の金属
材料（チタン、ニツケル等）により形成されてい
る。そしてスパンの温度補償は概ねこの温度補償
用スパン抵抗体パターンＲSによりなされること
になる。第６図Ａは抵抗体パターンＲSを設けな
い場合の温度―出力電圧特性を示し、同図Ｂは抵
抗体パターンＲSを設けて温度補償した場合の温
度―出力電圧特性を示す。ところが第６図Ｂに示
すように、抵抗体パターンＲSを設けただけでは
温度補償が確実でない。これは抵抗体パターンＲ
Sにより補償された温度―出力電圧特性が非直線
性となるためである。このスパン温度特性の非直
線性は前記スパン温度特性非直線性補償抵抗体パ
ターンＲCにより補償される。なお、スパン温度
特性非直線性補償抵抗体パターンＲCは、抵抗温
度係数が小さいことが望ましいため、ストレンゲ
ージ抵抗体パターンR1，R2，R3，R4と同一の金
属薄膜により形成されている。
また、第３図のブリツジ回路における入力電圧
ＶEと出力電圧ＶOとの関係は次の通りである。
ＶEと出力電圧ＶOとの関係は次の通りである。
ただし、Ｒは入力側から見たブリツジ回路の抵
抗である。
抗である。
次に、ロードセルに第２図の如く荷重Ｗを作用
させると、ストレンゲージ抵抗体パターンR1，
R2は引張り歪を生じて抵抗値が増大し（各抵抗
値の変化量を△R1，△R2とする）、他の２つのス
トレンゲージ抵抗体パターンR3，R4は圧縮歪を
生じて抵抗値が減少する（各抵抗値の変化量を△
R3，△R4とする）。このとき、出力電圧ＶOは ここで、R1＝R2＝R3＝R4＝Ｒ となるようにビーム体１及び各抵抗体パターンの
設計がなされており、また R1≫R01＋ＲT1，R3≫R03＋ＲT3 の関係から、 なる関係式が成立する。なお、この式は△Ｒ／Ｒ＝ KE（ただし、Ｋはストレンゲージ抵抗体パター
ンのゲージ率、Ｅはビーム体１に発生する歪量で
ある）なる関係から、 となり、この式から歪量Ｅが求められる。また歪
量Ｅが荷重Ｗに比例するところから、荷重Ｗが求
められる。また上式から、出力電圧は入力電圧Ｖ
E及び歪量Ｅに比例すること、明らかであるが、
歪量Ｅ及びゲージ率Ｋは温度変化により変動する
ため、出力電圧ＶOも温度変化により変化するこ
とになる。そこでスパン抵抗体パターンＲS及び
スパン温度特性非直線性補償抵抗体パターンＲC
の各抵抗値を適宜調整することにより出力電圧Ｖ
Oの温度補償が行なわれる。
させると、ストレンゲージ抵抗体パターンR1，
R2は引張り歪を生じて抵抗値が増大し（各抵抗
値の変化量を△R1，△R2とする）、他の２つのス
トレンゲージ抵抗体パターンR3，R4は圧縮歪を
生じて抵抗値が減少する（各抵抗値の変化量を△
R3，△R4とする）。このとき、出力電圧ＶOは ここで、R1＝R2＝R3＝R4＝Ｒ となるようにビーム体１及び各抵抗体パターンの
設計がなされており、また R1≫R01＋ＲT1，R3≫R03＋ＲT3 の関係から、 なる関係式が成立する。なお、この式は△Ｒ／Ｒ＝ KE（ただし、Ｋはストレンゲージ抵抗体パター
ンのゲージ率、Ｅはビーム体１に発生する歪量で
ある）なる関係から、 となり、この式から歪量Ｅが求められる。また歪
量Ｅが荷重Ｗに比例するところから、荷重Ｗが求
められる。また上式から、出力電圧は入力電圧Ｖ
E及び歪量Ｅに比例すること、明らかであるが、
歪量Ｅ及びゲージ率Ｋは温度変化により変動する
ため、出力電圧ＶOも温度変化により変化するこ
とになる。そこでスパン抵抗体パターンＲS及び
スパン温度特性非直線性補償抵抗体パターンＲC
の各抵抗値を適宜調整することにより出力電圧Ｖ
Oの温度補償が行なわれる。
ちなみに、実験によると、ビーム体１をジユラ
ルミンA2218にて形成し、ストレンゲージ抵抗体
パターンR1，R2，R3，R4が1KΩ（抵抗温度係数
±10ppm／℃以下）であるとき、スパン抵抗体
パターンＲSを240Ω（抵抗温度係数＋
4000ppm／℃）、スパン温度特性非直線性補償抵
抗ＲCを1150Ωに設定することにより、出力電圧
ＶOの温度補償を行なうことができた。
ルミンA2218にて形成し、ストレンゲージ抵抗体
パターンR1，R2，R3，R4が1KΩ（抵抗温度係数
±10ppm／℃以下）であるとき、スパン抵抗体
パターンＲSを240Ω（抵抗温度係数＋
4000ppm／℃）、スパン温度特性非直線性補償抵
抗ＲCを1150Ωに設定することにより、出力電圧
ＶOの温度補償を行なうことができた。
次に、以上のロードセルの製造方法を第７図Ａ
〜Ｄに例示する。すなわち、 (A) まず切削加工により得られたビーム体１の上
面を鏡面仕上げ後、脱脂洗浄し、その上面に粘
度1000cp程度に調整されたワニス状の耐熱絶
縁材（例えばポリイミド、エポキシ、アミドイ
ミド、エポキシ変成ポリイミド等の絶縁性樹脂
液）を滴下する。そしてビーム体１をスピンナ
により1600rpm程度の速度で回転することによ
つて、ビーム体１の上面に絶縁材を均一に塗布
した後、約100℃のN2ガス雰囲気中で約１時間
乾燥し、続いて約250℃で約５時間加熱する
と、ビーム体１の上面には厚さ４〜５μの耐熱
絶縁被膜１１が形成される。
〜Ｄに例示する。すなわち、 (A) まず切削加工により得られたビーム体１の上
面を鏡面仕上げ後、脱脂洗浄し、その上面に粘
度1000cp程度に調整されたワニス状の耐熱絶
縁材（例えばポリイミド、エポキシ、アミドイ
ミド、エポキシ変成ポリイミド等の絶縁性樹脂
液）を滴下する。そしてビーム体１をスピンナ
により1600rpm程度の速度で回転することによ
つて、ビーム体１の上面に絶縁材を均一に塗布
した後、約100℃のN2ガス雰囲気中で約１時間
乾燥し、続いて約250℃で約５時間加熱する
と、ビーム体１の上面には厚さ４〜５μの耐熱
絶縁被膜１１が形成される。
次に上記絶縁被膜１１上に、例えばニクロム
（Ni80％，Cr20％）のような、温度変化によつ
て抵抗値があまり変化しない金属材料を蒸着又
はスパツタリング法により被着して、厚さ約
400Åのストレンゲージ抵抗用金属層１２を形
成する。
（Ni80％，Cr20％）のような、温度変化によつ
て抵抗値があまり変化しない金属材料を蒸着又
はスパツタリング法により被着して、厚さ約
400Åのストレンゲージ抵抗用金属層１２を形
成する。
次に、ビーム体１表面の起歪部５の領域にチ
タン又はニツケル等（特に金のエツチング液に
強いチタンが望ましい）の金属材料を、ストレ
ンゲージ抵抗用金属層１２の上に蒸着又はスパ
ツタリング法により被着して厚さ約1000Åの温
度補償用金属層１３を形成する。
タン又はニツケル等（特に金のエツチング液に
強いチタンが望ましい）の金属材料を、ストレ
ンゲージ抵抗用金属層１２の上に蒸着又はスパ
ツタリング法により被着して厚さ約1000Åの温
度補償用金属層１３を形成する。
次に、この温度補償用金属層１３の上に導電
性に優れた金等の金属材料を蒸着又はスパツタ
リング法により被着して、厚さ約２μのリード
パターン用金属層１４を形成する。
性に優れた金等の金属材料を蒸着又はスパツタ
リング法により被着して、厚さ約２μのリード
パターン用金属層１４を形成する。
(B) 次に、前記リードパターン用金属層１４を、
その材料（例えば金）に応じたエツチヤントを
用い、フオトエツチングによりリードパターン
Ｌ…、入力端子ＶE，ＶE及び出力端子ＶO，ＶO
を残して除去する。
その材料（例えば金）に応じたエツチヤントを
用い、フオトエツチングによりリードパターン
Ｌ…、入力端子ＶE，ＶE及び出力端子ＶO，ＶO
を残して除去する。
(C) 次に、前記温度補償用金属層１３を、その材
料（例えばチタン）に応じたエツチヤントを用
い、フオトエツチングによりブリツジバランス
温度補償抵抗体パターンＲT1，ＲT3及び温度補
償用スパン抵抗体パターンＲSを残して除去す
る。
料（例えばチタン）に応じたエツチヤントを用
い、フオトエツチングによりブリツジバランス
温度補償抵抗体パターンＲT1，ＲT3及び温度補
償用スパン抵抗体パターンＲSを残して除去す
る。
(D) 最後に、前記ストレンゲージ抵抗用金属層１
１を、その材料（例えばニクロム）に応じたエ
ツチヤントを用い、フオトエツチングによりス
トレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，R3，R4
ブリツジバランス補償抵抗体パターンR01，R03
及びスパン温度特性非直線性補償抵抗体パター
ンＲCを残して除去したのち、各金属層の安定
化を図るための熱処理を施して完成する。
１を、その材料（例えばニクロム）に応じたエ
ツチヤントを用い、フオトエツチングによりス
トレンゲージ抵抗体パターンR1，R2，R3，R4
ブリツジバランス補償抵抗体パターンR01，R03
及びスパン温度特性非直線性補償抵抗体パター
ンＲCを残して除去したのち、各金属層の安定
化を図るための熱処理を施して完成する。
なお、第７図Ｂ〜Ｄはすべての抵抗体パター
ンを簡略化して示したが、これらが第４図又は
第５図のように形成されることは前述した通り
である。
ンを簡略化して示したが、これらが第４図又は
第５図のように形成されることは前述した通り
である。
以上の製造方法によると、例えば第７図Ｄの
―断面、―断面はそれぞれ第８図、第９図
のようになる。すなわちストレンゲージ抵抗体パ
ターンR1，R3（R2，R4も同様）、ブリツジバラン
ス補償抵抗体パターンR01（R03も同様）及びスパ
ン温度特性非直線性補償抵抗体パターンＲCはニ
クロム等のストレンゲージ抵抗用金属層１２のみ
から形成される。またブリツジバランス温度補償
抵抗体パターンＲT1（ＲT3も同様）及び温度補償
用スパン抵抗体パターンＲSは、上記ストレンゲ
ージ抵抗用金属層１２とチタン等の温度補償用金
属層１３の２つの金属層にて形成される。さらに
リードパターンＬ及び端子ＶE，ＶE，ＶO，ＶO
は、上記ストレンゲージ抵抗用金属層１２と温度
補償用金属層１３と、金等のリードパターン用金
属層１４の３つの金属層にて形成されることにな
る。
―断面、―断面はそれぞれ第８図、第９図
のようになる。すなわちストレンゲージ抵抗体パ
ターンR1，R3（R2，R4も同様）、ブリツジバラン
ス補償抵抗体パターンR01（R03も同様）及びスパ
ン温度特性非直線性補償抵抗体パターンＲCはニ
クロム等のストレンゲージ抵抗用金属層１２のみ
から形成される。またブリツジバランス温度補償
抵抗体パターンＲT1（ＲT3も同様）及び温度補償
用スパン抵抗体パターンＲSは、上記ストレンゲ
ージ抵抗用金属層１２とチタン等の温度補償用金
属層１３の２つの金属層にて形成される。さらに
リードパターンＬ及び端子ＶE，ＶE，ＶO，ＶO
は、上記ストレンゲージ抵抗用金属層１２と温度
補償用金属層１３と、金等のリードパターン用金
属層１４の３つの金属層にて形成されることにな
る。
そして、以上の製造過程において、抵抗体パタ
ーンR1，R2，R3，R4，R01，R03及びＲCは共通の
金属層１２により、また抵抗体パターンＲT1，Ｒ
T3及びＲSは共通の金属層１３により、それぞれ
形成されているので、構成が簡単であり、製造も
容易に行なうことができる。また、温度補償用金
属層１３の材料であるチタン、ニツケル等は、リ
ードパターン用金属層１４の材料である金等のエ
ツチヤントに強いので、リードパターンＬ及び端
子ＶE，ＶE，ＶO，ＶOを形成する際に温度補償用
金属層１３が破壊されるおそれはないとともに、
最終熱処理においてはリードパターン金属層１４
への拡散を防止できる。また温度補償用金属層１
３の材料であるチタン、ニツケル等の抵抗温度係
数は、ストレンゲージ抵抗用金属層１２の材料で
あるニクロム等に比して頗る大きく（チタンは
2000〜3000ppm／℃、ニツケルは＋4000ppm／
℃、ニクロムは±10ppm／℃程度）、シート抵抗
もニツケル0.5Ω／cm2に対してニクロム30Ω／cm2
であるので、ブリツジバランス温度補償抵抗ＲT
１，ＲT3及び温度補償用スパン抵抗体パターンＲ
Sの電気抵抗特性は概ねストレンゲージ抵抗用金
属層１２の材料によつて定まる。またストレンゲ
ージ抵抗用金属層１２の材料であるニクロム等は
接着性に優れているので、ストレンゲージ抵抗用
金属層１２及び温度補償用金属層１３の安定化が
図られる。
ーンR1，R2，R3，R4，R01，R03及びＲCは共通の
金属層１２により、また抵抗体パターンＲT1，Ｒ
T3及びＲSは共通の金属層１３により、それぞれ
形成されているので、構成が簡単であり、製造も
容易に行なうことができる。また、温度補償用金
属層１３の材料であるチタン、ニツケル等は、リ
ードパターン用金属層１４の材料である金等のエ
ツチヤントに強いので、リードパターンＬ及び端
子ＶE，ＶE，ＶO，ＶOを形成する際に温度補償用
金属層１３が破壊されるおそれはないとともに、
最終熱処理においてはリードパターン金属層１４
への拡散を防止できる。また温度補償用金属層１
３の材料であるチタン、ニツケル等の抵抗温度係
数は、ストレンゲージ抵抗用金属層１２の材料で
あるニクロム等に比して頗る大きく（チタンは
2000〜3000ppm／℃、ニツケルは＋4000ppm／
℃、ニクロムは±10ppm／℃程度）、シート抵抗
もニツケル0.5Ω／cm2に対してニクロム30Ω／cm2
であるので、ブリツジバランス温度補償抵抗ＲT
１，ＲT3及び温度補償用スパン抵抗体パターンＲ
Sの電気抵抗特性は概ねストレンゲージ抵抗用金
属層１２の材料によつて定まる。またストレンゲ
ージ抵抗用金属層１２の材料であるニクロム等は
接着性に優れているので、ストレンゲージ抵抗用
金属層１２及び温度補償用金属層１３の安定化が
図られる。
なお、以上の実施例では絶縁被膜１１をポリイ
ミド等の樹脂にて形成するものとして説明した
が、耐熱性に優れた二酸化けい素（SiO2）等の被
膜をスパツタリング法により形成するようにして
もよく、このようにすると特に高温下にて使用す
る場合に適したものとなる。
ミド等の樹脂にて形成するものとして説明した
が、耐熱性に優れた二酸化けい素（SiO2）等の被
膜をスパツタリング法により形成するようにして
もよく、このようにすると特に高温下にて使用す
る場合に適したものとなる。
また、第７図Ａ〜Ｄの工程を終えたのち、さら
にポリイミド等の樹脂膜をオーバーコーテングす
るようにしてもよく、このようにするとビーム体
１表面のパターンが保護されて、耐候性が向上
し、一層高い信頼性を得ることができる。
にポリイミド等の樹脂膜をオーバーコーテングす
るようにしてもよく、このようにするとビーム体
１表面のパターンが保護されて、耐候性が向上
し、一層高い信頼性を得ることができる。
以上、実施例にもとづいて説明したように、本
発明に係るロードセルは、ビーム体の表面に直
接、絶縁被膜を形成し、その上にストレンゲージ
抵抗用金属層を直接形成し、さらにその上に、ス
トレンゲージ抵抗用金属層による複数のストレン
ゲージ抵抗体パターン、ブリツジバランス補償抵
抗体パターンR01，R03及びスパン温度特性非直線
性補償抵抗体パターンを残して他の部分を温度補
償用金属層にて被覆し、この温度補償用金属層
を、ブリツジバランス温度補償抵抗体パターン及
び温度補償用スパン抵抗体パターンを残してリー
ドパターン用金属層にて被覆した構成のものであ
る。
発明に係るロードセルは、ビーム体の表面に直
接、絶縁被膜を形成し、その上にストレンゲージ
抵抗用金属層を直接形成し、さらにその上に、ス
トレンゲージ抵抗用金属層による複数のストレン
ゲージ抵抗体パターン、ブリツジバランス補償抵
抗体パターンR01，R03及びスパン温度特性非直線
性補償抵抗体パターンを残して他の部分を温度補
償用金属層にて被覆し、この温度補償用金属層
を、ブリツジバランス温度補償抵抗体パターン及
び温度補償用スパン抵抗体パターンを残してリー
ドパターン用金属層にて被覆した構成のものであ
る。
したがつて、ビーム体の表面に直接、絶縁層と
金属層が積層されるので別に設けられた素子をビ
ーム体表面に接着したり、リード線を接続したり
する面倒がなく、製造工数を減少することがで
き、製造が容易で自動化による量産性も高めら
れ、コスト低下が図られる。また抵抗体パターン
及び絶縁層を極めて薄く形成することができるの
で、測定時における消費電力の節減が図れるとと
もに高精度な測定値が得られ、さらにブリツジバ
ランス補償及び温度補償も容易に行なうことがで
きる。
金属層が積層されるので別に設けられた素子をビ
ーム体表面に接着したり、リード線を接続したり
する面倒がなく、製造工数を減少することがで
き、製造が容易で自動化による量産性も高めら
れ、コスト低下が図られる。また抵抗体パターン
及び絶縁層を極めて薄く形成することができるの
で、測定時における消費電力の節減が図れるとと
もに高精度な測定値が得られ、さらにブリツジバ
ランス補償及び温度補償も容易に行なうことがで
きる。
第１図はロードセルの外観斜視図、第２図は同
断面図、第３図は同回路構成図、第４図及び第５
図は同実施例におけるそれぞれ別の部分拡大図、
第６図Ａ，Ｂは温度―出力電圧特性図、第７図Ａ
〜Ｄは前記実施例におけるロードセルの製造方法
を示し、Ａは拡大断面図、Ｂ〜Ｄはパターン平面
図、第８図は第７図Ｄの―断面図、第９図は
第７図Ｄの―断面図である。 R1，R2，R3，R4…ストレンゲージ抵抗体パタ
ーン、R01，R03…ブリツジバランス補償抵抗体パ
ターン、ＲT1，ＲT3…ブリツジバランス温度補償
抵抗体パターン、ＲS…温度補償用スパン抵抗体
パターン、ＲC…スパン温度特性非直線性補償抵
抗体パターン、Ｌ…リードパターン、Ｗ…荷重、
１…ビーム体、６Ａ，６Ｂ…起歪部、９…バイパ
ス線、１０…抵抗パターン、１１…絶縁被膜、１
２…ストレンゲージ抵抗用金属層、１３…温度補
償用金属層、１４…リードパターン用金属層。
断面図、第３図は同回路構成図、第４図及び第５
図は同実施例におけるそれぞれ別の部分拡大図、
第６図Ａ，Ｂは温度―出力電圧特性図、第７図Ａ
〜Ｄは前記実施例におけるロードセルの製造方法
を示し、Ａは拡大断面図、Ｂ〜Ｄはパターン平面
図、第８図は第７図Ｄの―断面図、第９図は
第７図Ｄの―断面図である。 R1，R2，R3，R4…ストレンゲージ抵抗体パタ
ーン、R01，R03…ブリツジバランス補償抵抗体パ
ターン、ＲT1，ＲT3…ブリツジバランス温度補償
抵抗体パターン、ＲS…温度補償用スパン抵抗体
パターン、ＲC…スパン温度特性非直線性補償抵
抗体パターン、Ｌ…リードパターン、Ｗ…荷重、
１…ビーム体、６Ａ，６Ｂ…起歪部、９…バイパ
ス線、１０…抵抗パターン、１１…絶縁被膜、１
２…ストレンゲージ抵抗用金属層、１３…温度補
償用金属層、１４…リードパターン用金属層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定すべき荷重を作用させるビーム体の変形
に応じて抵抗値が変化する４つのストレンゲージ
抵抗体でブリツジ回路を形成するとともにそのブ
リツジ回路にブリツジバランスを調節するための
ブリツジバランス補償抵抗体及びブリツジバラン
スの温度ドリフトを補償するためのブリツジバラ
ンス温度補償抵抗体を介挿し、かつそのブリツジ
回路に出力電圧の温度依存性を補償するための温
度補償用スパン抵抗体とこのスパン抵抗体の非直
線性を補償するためのスパン温度特性非直線性補
償抵抗体との並列回路を入力端子側に外部接続し
てなるロードセルにおいて、 前記ビーム体の表面に絶縁被膜を直接形成する
とともにその絶縁被膜上に比抵抗が比較的大き
く、抵抗温度係数の小さい材料からなるストレン
ゲージ抵抗用金属層を直接形成し、その抵抗用金
属層の上に抵抗温度係数の大きな材料からなる温
度補償用金属層を形成するとともにその温度補償
用金属層の上にリードパターン用金属層を形成
し、この状態で先ず前記リードパーン用金属層を
リードパターン及び入出力端子を残して除去し、
続いて前記温度補償用金属層を前記ブリツジバラ
ンス温度補償抵抗体のパターン及び温度補償用ス
パン抵抗体のパターンを残して除去し、最後に前
記ストレンゲージ抵抗用金属層を前記各ストレン
ゲージ抵抗体のパターン、ブリツジバランス補償
抵抗体のパターン及びスパン温度特性非直線性補
償抵抗体のパターンを残して除去し、リードパタ
ーン、入出力端子及び各抵抗体を形成したことを
特徴とするロードセルの製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8060281A JPS57196124A (en) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | Load cell |
| DE8181109813T DE3176209D1 (en) | 1980-11-29 | 1981-11-21 | Load cell and method of manufacturing the same |
| EP81109813A EP0053337B1 (en) | 1980-11-29 | 1981-11-21 | Load cell and method of manufacturing the same |
| US06/323,726 US4432247A (en) | 1980-11-29 | 1981-11-23 | Load cell having thin film strain gauges |
| AU77880/81A AU528989B2 (en) | 1980-11-29 | 1981-11-25 | Load cell and method of manufacturing |
| DK524881A DK161215C (da) | 1980-11-29 | 1981-11-26 | Belastningscelle og fremgangsmaade til fremstilling heraf |
| CA000391106A CA1176075A (en) | 1980-11-29 | 1981-11-27 | Load cell and method of manufacturing the same |
| HK988/88A HK98888A (en) | 1980-11-29 | 1988-12-08 | Load cell and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8060281A JPS57196124A (en) | 1981-05-27 | 1981-05-27 | Load cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57196124A JPS57196124A (en) | 1982-12-02 |
| JPS6225977B2 true JPS6225977B2 (ja) | 1987-06-05 |
Family
ID=13722873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8060281A Granted JPS57196124A (en) | 1980-11-29 | 1981-05-27 | Load cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57196124A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000515623A (ja) * | 1995-12-04 | 2000-11-21 | ソシエテ・ナシオナル・デテユード・エ・ドウ・コンストリユクシオン・ドウ・モトール・ダヴイアシオン、“エス．エヌ．ウ．セ．エム．アー．” | ブリッジの主抵抗間の温度勾配を補正するホイーストンブリッジ及びひずみゲージを有する圧力センサにおけるその適用 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59230131A (ja) * | 1983-06-13 | 1984-12-24 | Tokyo Electric Co Ltd | ロ−ドセル |
| JPS60179943U (ja) * | 1984-05-10 | 1985-11-29 | 東芝テック株式会社 | ロ−ドセル |
| JP6461813B2 (ja) * | 2013-01-03 | 2019-01-30 | ヴィシャイ プレシジョン グループ, インコーポレイテッドVishay Precision Group, Inc. | 離散的な電気抵抗トリミング機能をもつ電気抵抗の歪みゲージ |
| JP7053215B2 (ja) * | 2017-10-17 | 2022-04-12 | ミネベアミツミ株式会社 | ひずみゲージ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5797420A (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-17 | Gould Inc | Thin film strain gauge having temperature compensation resistance not subjected to pressure deformation |
-
1981
- 1981-05-27 JP JP8060281A patent/JPS57196124A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000515623A (ja) * | 1995-12-04 | 2000-11-21 | ソシエテ・ナシオナル・デテユード・エ・ドウ・コンストリユクシオン・ドウ・モトール・ダヴイアシオン、“エス．エヌ．ウ．セ．エム．アー．” | ブリッジの主抵抗間の温度勾配を補正するホイーストンブリッジ及びひずみゲージを有する圧力センサにおけるその適用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57196124A (en) | 1982-12-02 |
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