WO1996013703A1

WO1996013703A1 - Substrat pour capteur de force, et capteur de force

Info

Publication number: WO1996013703A1
Application number: PCT/JP1995/002189
Authority: WO
Inventors: Kazuyuki Nabeoka; Taku Murakami; Masami Kitsunai
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 1997-04-28
Also published as: EP0789234A4; TW295622B; EP0789234A1

Description

明細書荷重センサ基板及び荷重センサ技術分野

本発明は、構造部材に加わる荷重の測定に好適な荷重センサ基板及び荷重センザに関する。背景技術

従来より、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。この測定には通常、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）に線ゲージゃ箔ゲージを設置し、他面に接着剤を施したものが多用されており、接着剤側の面が被測定部材に貼付されている。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、

i ) 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、

ϋ ) 筒形ピンの内面に歪ゲージを貼付したもの、

iii ) 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、日本特開昭 6 1— 1 4 5 4 2 6号参照 ) が知られている。

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より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っている。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。

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。しかるに上記従来技術のピン形荷重センサには次の問題がある。

i ) 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、取り付けは容易であるが、歪ゲージが剥がれ易く、また損傷し易いので、寿命が短い。

ii ) 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 i ) のピン形荷重センサほどでないにせよ、剝がれ易いので短寿命である。

iii ) のピン形荷重センサは、高強度かつ高測定精度であるが、揷入部材ゃ栓など、部品点数が多く、また構造が複雑である。発明の開示

本発明は、かかる従来技術の問題点を解消するためになされたもので、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。

本発明に係る荷重センサ基板の第 1 の発明は、基板の一面又は両面に複数の歪ゲージを設置してなる荷重センサ基板において、

基板はなだらかな形状の複数の切欠孔を備える円板であり、これらの切欠孔間に歪ゲージを設置してなることを特徴とする。また、円板はステンレス製の円板とし、歪ゲージは薄膜歪ゲージとしてもよい。

荷重センサ基板の第 2の発明は、基板の一面又は両面に複数の歪ゲージを設置してなる荷重センサ基板において、

基板は金属製の円板であり、円板の中心を交点とする直交軸に対して互いに線対象となる 4つの小孔を設けると共に、隣合う小孔間の直交軸上に、円板から絶緣されて、かつ感度方向が直交軸方向となる歪ゲージを設置してなることを特徴とする。

荷重センサ基板の第 3の発明は、基板の一面又は両面に複数の歪ゲージを設置してなる荷重センサ基板において、

基板は略十字形状の金属製十字形板であり、十字形の交差部の端面がなだらかに形成されると共に、十字形の長手部の面上に、十字形板から絶縁されて、かつ感度方向が長手部の長手方向となる歪ゲージを設置してなることを特徴とする。本発明に係る荷重センサは、第 2又は第 3発明の荷重センサ基板を、部材間をピン連結するピンに形成される凹部の内部に固設し、

凹部の上部を栓により封止してピンと一体化し、

凹部とピンの外側端とを連通すると共に、歪ゲージのリ一ド線を外部に導くリ一ド孔を設け、

部材間に加わった荷重を測定することを特徴とする。

また、凹部の形成位置は、荷重に基づく剪断力がピンに発生する部位であり、荷重センサ基板の固設方向は、荷重センサ基板の感度方向が剪断力に基づく主応力と同じ方向であるとするのが望ましい。更に、栓により封止したピンを、表面硬化処理してもよい。更には、荷重センサ基板の近傍に、リード線に介装されるァンプ基板を設けてもよい。

かかる荷重センサ基板及び荷重センサによれば、荷重が 2つの部材間に加わると、これら部材間の隙間部に対応するピンの部位に剪断力が生ずる。そしてこの部位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、その歪ゲージの感度方向が前記主応力方向に合うように、ピンに取り付ける。このようにすると、荷重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、歪ゲージが露出するので短寿命となる。そこで、前記部位に凹部を設け、この凹部内に、先ず荷重センサ基板を溶接などで固設し、その後、ピンと一体的になるように、栓をして封止する。また、歪ゲージからのリード線は、リード孔に揷通されて、ピン外部に導かれる。更に、リ一ド線の途中ににァンプ基板を介装することで、コンパク卜になる。これらにより、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が得られる。図面の簡単な説明

図 1 A、図 1 B、図 1 C、図 I D及び図 I Eは本発明の第 1実施例に係る荷重センサ基板を示す図であって、図 1 Aは電極の図示を省略した正面図、図 1 Bは正面図、図 1 Cは図 1 Bの I C一 I C断面図、図 1 Dは図 1 Bの I D - I D断面図、図 1 Eはブリツジ回路図、

図 2 A、図 2 B及び図 2 Cは本発明の第 2実施例に係る荷重センサを示す図であつて、図 2 Aは組み込み状態の要部断面の正面図、図 2 Bは図 2 Aの Π Β - I B 断面図、図 2 Cはブリツジ回路図、

図 3 A、図 3 B及び図 3 Cは第 2実施例に係る荷重センサに荷重センサ基板を埋設固定する工程の図であって、図 3 Aは第 1工程の説明図、図 3 Bは第 2工程の説明図、図 3 Cは最終工程の説明図、

図 4 A及び図 4 Bは本発明の第 3実施例に係る荷重センサを示す図であって、図 4 Aは組み込み状態の要部断面の正面図、図 4 Bは図 4 Aの IVB— IVB断面図、図 5 A、図 5 B及び図 5 Cは本発明の第 4実施例に係る荷重センサを示す図であつて、図 5 Aは要部正面図、図 5 Bは第 1例のブリッジ回路図、図 5 Cは第 2例のプリッジ回路図、

図 6 A及び図 6 Bは本発明の第 5実施例に係る荷重センサを示す図であって、図 6 Aは組み込み状態の要部断面の正面図、図 6 Bは図 6 Aの VIB— VIB断面図、図 7 A、図 7 B及び図 7 Cは第 5実施例の荷重センサのプリッジ回路を説明する図であって、図 7 Aは荷重センサ基板の配置図、図 7 Bはブリッジ回路図、図 7 Cは図 7 Aと図 7 Bとにおける 8個の荷重センサ基板 1 0 0 a〜 l 0 O hの各歪ゲージ配置の説明図、

図 8 A, 図 8 B及び図 8 Cは第 5実施例に係る荷重センサの作用を説明する図であって、図 8 Aは負荷方向が一定の場合の説明図、図 8 Bは負荷方向が変化する場合の説明図、図 8 Cは負荷の合成の説明図、図 9 A, 図 9 B及び図 9 Cは本発明の他の実施例に係る荷重センサを示す図であつて、図 9 Aは 2つの荷重センサ基板を片方へ寄せた形式の説明図、図 9 Bは 2 つの荷重センサ基板を中側へ寄せた形式の説明図、図 9 Cは 2つの荷重センサ基板を外側へ寄せた形式の説明図である。発明を実施するための最良の形態

本発明に係る荷重センサ基板及び荷重センサについて、好ましい実施例を添付図面に従って以下に詳述する。

図 1 A〜図 1 Eにより、第 1実施例を説明する。図 1 A〜図 1 Cにおいて、荷重センサ基板 1 0 0のステンレス製円板 1 0 には、円板中心 O oを交点とする直交軸 L 1、 L 2に対して、互いに線対象となる 4つの小孔 2 1、 2 2、 2 3、 2

4 (以下、全部を指すときは、小孔 2 0と言う。）が設けてある。そして、互いに隣合う小孔 2 1 と 2 2、 2 2 と 2 3、 2 3と 2 4、 2 4 と 2 1間の直交軸 L 1 、 L 2上には、円板 1 0から絶縁され、かつ感度方向が直交軸 L 1、 L 2方向と一致する薄膜の歪ゲージ 3 1、 3 2、 3 3、 3 4 (以下、全部を指す時は、歪ゲージ 3 0 と言う。）がそれぞれパターニングされている。他領域には、各歪ゲージ 3 0間をプリッジ接続するための電極 4 1、 4 2、 4 3、 4 4 (以下、全部を指す時は、電極 4 0と言う。）がパターニングされている。

小孔 2 0は、応力集中を阻止するための孔である。小孔 2 0は、円形が理想的であるが、応力集中を阻止できればよいので、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、なだらかな形状の孔（切欠孔）でよい。また、なだらかな形状であれば、円板 1 0でなく、略十字形の交差部の端面をなだらかに成形した板、例えば十字形板でもよい。

歪ゲージ 3 0 と電極 4 0とのプリッジパターンは、図 1 Eで示す全プリッジとしてある。このパターニングは、図 1 Dに示すように、円板 1 0上に形成される

5 i 0₂ 製の絶縁膜 5 1 と、蒸着による半導体薄膜でなる歪ゲージ 3 0 (歪ゲ一ジ 3 1、 3 3のみ図示）と、アルミ二ゥムの蒸着でなる薄膜電極 4 0 と、 S i N x製の保護膜 5 2 とを、この順で積層したものである。尚、図 1 E中、 e はプリッジへの印加電圧を示し、 Eはブリッジの出力電圧を示す。各電極 4 0 には、リ — ド線 6 1、 6 2、 6 3、 6 4が夫々半田付けされている。

なお、歪ゲージ 3 0や電極 4 0の数は各 4個に限定するものではなく、これらの数量は、荷重センサ基板 1 0 0の測定対象ごとに、また許容誤差、両面設置、片面設置、外部抵抗の有無、前記全プリッジ、半プリッジ、直列プリッジ、並列ブリッジ、電算処理の内容等の構成ごとに、定めてよい。荷重センサ基板 1 0 0 の測定対象としては、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）などがある。

かかる構成によれば、円板 1 0 に 4つの小孔 2 0を備え、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ので、応力集中が起こりにくい。また、小孔 2 0間の半径方向が伸縮部となるので、応力異方性が顕著となる。さらに、荷重センサ基板 1 0 0が板状であるので、荷重が直ちに歪へと変化する。これらにより、測定精度が向上する。

また、円板 1 0や略十字形板を金属製としたので、歪ゲージ 3 0や電極 4 0を薄膜化できる。このような薄膜の歪ゲージ 3 0 は、そもそも線ゲージや泊ゲージと比較して、数倍の測定精度が得られる。しかも、薄膜の歪ゲージ 3 0により、荷重センサ基板 1 0 0を小形化できると共に、線ゲージゃ箔ゲージと比較すると、外部からの振動や機械的損傷力に対し、耐力が優れる。尚、金属製の円板 1 0 等に対して、必要に応じ線ゲージゃ箔ゲージを使用してもよい。更には、円板 1 0等を金属製としたので、ピンや鋼板などの被測定体に、荷重センサ基板 1 0 0 を溶接や冷しばめ等で直接固着できる。

次に、上記荷重センサ基板 1 0 0を用いた荷重センサに係る第 2実施例について説明する。本実施例は、ピン連結された部材間に加わる荷重を測定するためのピン形荷重センサである。

図 2 A〜図 2 Cにおいて、ピン 3 0 0 は、鋼材（例えば、 S C材）であり、固定部材 4 0 0 と、回転部材 5 0 0 とをピン連結した片持ち支持である。ピン 3 0 0には、図示下方へほぼ一定方向の荷重 Fが加わっている。荷重 Fによる剪断力が発生する部位 P (部材 4 0 0 , 5 0 0間の隙間）には、歪ゲージ 3 0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、荷重センサ基板 1 0 0 と同一である 1個の荷重センサ基板 1 0 0 gが埋設固定されている。

ピン 3 0 0の部位 P相当部分には、図 3 Aに示すように、 3段のザグリ穴（以下、凹部 3 2 0という）が設けてあり、また図 3 Bに示すように、 2段目 3 2 2 の底部に荷重センサ基板 1 0 0 gが外周を溶接されて固設してある。そして、 1 段目 3 2 3には、図 3 Bに示すように、鋼材製の盲栓 3 3 0が嵌め込まれ、外周部が溶接されている。溶接後、盲栓 3 3 0はピン 3 0 0の表面と共に高周波焼入れされることにより、表面硬化層 3 5 0が形成され、その後、研磨してある。従つて、図 3 Cに示すように、外観上、普通のピンと何ら変わるところがない。尚、 3段目 3 1 1の底には、図 2 A及び図 2 Bに示すように、メインリード孔 3 1 2を介して、アンプ基板 7 0 (図 2 C参照）の格納室 3 1 3に連通するサブリード孔 3 1 1が設けてあり、リード孔 3 1 0 ( 3 1 1、 3 1 2 ) を介してピン形荷重センサ 1 0 0 gからのリード線 6 1、 6 2、 6 3、 6 4がァンプ基板 7 0 に接続されている。ァンプ基板 7 0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。

尚、凹部 3 2 0の形状は、 3段に限定される必要はなく、多段、 2段、 1段、又はテーパ穴などでもよい。また盲栓 3 3 0の裏面にも凹部を設け、この凹部内に荷重センサ基板 1 0 0 gの外周を溶接固定し、この盲栓 3 3 0をピン 3 0 0の凹部 3 2 0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 Bでは、サブリ一ド孔 3 1 1 はピン 3 0 0に対し垂直方向に形成したが、ピン 3 0 0の強度上、斜め方向の穴とするのが好ましい。本実施例のブリッジは、図 2 Cのように、結線している。図 4 A及び図 4 Bは第 3実施例の荷重センサを示す図であって、ピン 3 0 0 は、部材 5 0 0により両持ち支持となつている。ピン 3 0 0は、荷重 F ( = F 1 + F ) に基づく剪断力が生ずる図示左右の部位 P l、 P 2に、それぞれ 2個の荷重センサ基板 1 0 0 b、 1 0 0 c、 1 0 0 f 1 0 0 g力く、上記図 3 Cの要領で埋設固定されている。即ち、部位 P 1 には、荷重センサ基板 1 0 0 b、 1 0 0 cが、図 4 Aの紙面の表裏側にそれぞれ 1個ずつ埋設してある。他方、部位 P 2 には、同様に、荷重センサ基板 1 0 0 f 、 1 0 0 gが、表裏側にそれぞれ 1 個ずっ埋設してある。尚、本実施例のプリッジ回路は、後述する第 5実施例の図 7 Bに対して、ブリッジ 2 0 3、 2 0 4及びァンプ基板 7 0 -2を除いた回路となる。図 5 Aは第 4実施例の荷重センサを示す図であって、両持ち支持である点は、上記第 3実施例と同じである。但し、図 5 Aの紙面に対し、部位 P 1 は表側に荷重センサ基板 1 0 0 cを、他方、部位 P 2 は裏側に荷重センサ基板 1 0 0 f を埋設してあり、これらの 2個を備える荷重センサである。図 5 B及び図 5 Cは、本実施例のブリッジ例を示し、いずれも各荷重センサ基板 1 0 0 c、 1 0 0 f のブリッジを並列接続し、両出力を平均化させている。

図 6 A及び図 6 Bは第 5実施例の荷重センサであり、ピン 3 0 0が、上記第 3 実施例及び第 4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 P 1、 P 2 には、 8個の荷重センサ基板 1 0 0 3〜 1 0 0 11が図 3 〇の要領で埋設固定されている。即ち、部位 P 1 には、 4 個の荷重センサ基板 1 0 0 a〜 1 0 0 d力〈、図 6 Aの紙面の上下表裏側にそれぞれ 1個ずつ埋設固定されている。他方、部位 P 2 には、同様に、荷重センサ基板 1 0 0 e〜 1 0 0 hが紙面の上下表裏側にそれぞれ 1個ずつ埋設されている。

図 7 Aは、ピン 3 0 0 に埋設された 8個の荷重センサ基板 1 0 0 a〜 1 0 0 h を示し、図 7 Bは本実施例のプリッジ例を示す。また、図 7 Cは、各荷重センサ基板 1 0 0 a， · · ·， 1 0 0 hにおける各歪ゲージ 3 1 ( 3 1 a， ♦ · .， 3 1 h ) . 3 2 ( 3 2 a , · · · , 3 2 h ) , 3 3 ( 3 3 a , · · · , 3 3 h ) . 3 4 ( 3 4 a , · · · , 3 4 h ) の配置を説明した図である。なお、各歪ゲージ 3 0 は同様に配置されているので、図 7 Cでは、各歪ゲ一ジ 3 0の符号をまとめて記載してある。

かかる第 5実施例の作用及び効果について、図 8 A〜図 8 Cを参照し、第 2実施例及び第 3実施例と比較しつつ説明する。

図 8 Aにおいて、 2つの荷重センサ基板 1 0 0 b、 1 0 0 cは、円板中心 O o が荷重 Fに基づくピン 3 0 0の曲げ中立平面 C 0と一致するように、かつ、各歪ゲージ 3 0が中立平面 C 0から 4 5度回転した位置（図 1 A参照）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ヨ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 C 0 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 2実施例）。即ち、歪ゲージ 3 0は、曲げ中立平面 C oに対して互いに対象に配置されて、引張応力と圧縮応力とが相殺されるプリッジ構成である。従って、荷重 F が加わった際、荷重 Fによる剪断力で生じた主応力だけを検出できるので、荷重 Fを高精度で測定できる。

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、又はァームとバケツ卜のように、ピンに対する荷重 Fの方向が変化する場合がある。この変化する場合、図 8 Bに示すように、荷重センサ基板 1 0 0 b、 1 0 0 cの位置 (中立平面 C o上）力 <、荷重 Fに基づく真の曲げ中立平面 C 1 に対し、回転角 Θ だけずれるようになる。このため、上記第 2実施例のように、荷重センサ基板 1 0 0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。

なお、荷重 Fの方向変動があまり大きくなく、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に示す構成、例えば、第 3実施例及び第 4実施例の構成でよい。即ち、 2つの荷重センサ基板 1 0 0 b、 1 0 0 cの各歪ゲージ 3 0が、荷重 Fに基づく曲げによる引張応力及び圧縮応力を相殺するブリッジとすることにより、誤差はあるものの、荷重 Fによる剪断力のみを測定できる。この誤差は、荷重 Fの方向変化が大きくなる程（回転角 øが大きくなる程）、測定値が小さくなることにより生じる誤差である。従って、例えば 1 5 % (— 3 0 ° く Θ く + 3 0 ° ) の誤差での使用を許容範囲とするような場合には、第 3又は第 4実施例の構成が、好適である。

第 5実施例は、第 3及び第 4実施例に対し、荷重 Fの方向変化が測定誤差として無視できない場合、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 1 0 0 c、 1 0 0 bには、荷重 Fによる剪断力の c 0 s 0 に基づく主応力が測定される。他方、荷重センサ基板 1 0 0 a、 1 0 0 dには、剪断力の s i n 0に基づく主応力が測定される。従って、図 7 Bのブリツジに示すように、両出力 E l、 E 2 をマイコン 6 0 0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 Bのプ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及び圧縮応力を相殺できるブリッジとする必要がある。即ち、第 5実施例によれば、荷重 Fの方向変化が生じる場合でも、高精度に荷重 Fを測定することができるようになる。

尚、第 5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及び図 6 Bにおいて、例えば、図示左の荷重センサ基板 1 0 0 a と 1 0 0 b、また図示右の荷重センサ基板 1 0 0 e と 1 0 0 g、また図示左右の荷重センサ基板 1 0 0 a と 1 O O gのように、互いに 9 0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よい。

上記実施例のピン形荷重センサでは、荷重センサ基板 1 0 0 を部材 4 0 0、 5 0 0間の隙間（部位 P 1、 P 2 ) に配置したが、これら部位 P 1、 P 2 は極めて狭いことが多い。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、かっ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、左右の荷重センサ基板 1 0 0 c、 1 0 0 f のそれぞれの図示左側の歪ゲージ 3 3 c、 3 4 c、 3 3 f 、 3 4 f が部位 P 1、 P 2 となるように、両荷重センサ基板 1 0 0 c、 1 0 0 f を共に右側へ寄せる。なお、荷重センサ基板 1 0 0 c、 1 0 0 f は各 4個の歪ゲージ 3 1 c , 3 2 c , 3 3 c . 3 4 c及び 3 1 f , 3 2 f , 3 3 f . 3 4 f を備えているが、分かり易くするため、歪ゲージは各 2個のみ図示する。図 9 B及び図 9 C も同様である。

( 2 ) 図 9 Bに示すように、荷重センサ基板 1 0 0 cの左側の歪ゲージ 3 3 c、 3 4 cだけが部位 P 1 となるように、荷重センサ基板 1 0 0 cを右側へ寄せる _c 一方、荷重センサ基板 1 0 0 f の右側の歪ゲ一ジ 3 1 f 、 3 2 f だけが部位 P 2 となるように、荷重センサ基板 1 0 0 f を左側へ寄せる。

( 3 ) 図 9 Cに示すように、荷重センサ基板 1 0 0 cの右側の歪ゲージ 3 1 c、 3 2 cだけが部位 P 1 となるように、荷重センサ基板 1 0 0 cを左側へ寄せる。 —方、荷重センサ基板 1 0 0 f の左側の歪ゲージ 3 3 f 、 3 4 f だけが部位 P 2 となるように、荷重センサ基板 1 0 0 f を右側へ寄せる。

以上、本発明に係る実施例について詳述したが、これらに限定されるものではない。例えば、上記実施例では図示左右に同じ数の荷重センサ基板 1 0 0を埋設したが、左右の荷重 F 1、 F 2が等しい場合（ F 1 = F 2 ) 、片側だけの埋設でよい。尚、要求精度によっては、左右の荷重センサ基板 1 0 0の数が異なっても構わない。第 3及び第 5実施例では、例えば図 7 Bに示すように、 2つのプリッジ（ 2 0 1 と 2 0 2、 2 0 3と 2 0 4 ) を直列接铳し、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でよい。産業上の利用可能性

本発明は、応力集中が緩和される共に荷重による歪みが現れ易いので、高い測定精度が得られ、かつ小型化が容易な荷重センサ基板として有用である。また、荷重センサは、この荷重センサ基板をピン内部に埋設すると共に、表面を封止して一体化してあるので、強度低下が少なく、長寿命であり、しかも使用部品が少なくて簡素な構造である。

Claims

請求の範囲

1 . 基板の一面又は両面に複数の歪ゲージを設置してなる荷重センサ基板において、

前記基板はなだらかな形状の複数の切欠孔（21, 22, 23, 24) を備える円板（10)であり、前記切欠孔（21. 22, 23, 24) 間に前記歪ゲージ（31, 32, 33. 34) を設置してなることを特徴とする荷重センサ基板。

2 . 前記円板（10)はステンレス製の円板（10)であり、前記歪ゲージ（31, 32, 33. 34 ) は薄膜歪ゲージ（31, 32， 33, 34) であることを特徽とする請求の範囲 1 記載の荷重センサ基板。

3 . 基板の一面又は両面に複数の歪ゲージを設置してなる荷重センサ基板において、

前記基板は金属製の円板（10)であり、前記円板 U0)の中心（0o)を交点とする直交軸（L1. L2) に対して互いに線対象となる 4つの小孔（21 , 22, 23, 24) を設けると共に、隣合う前記小孔（21 , 22， 23, 24) 間の前記直交軸（L I, L2) 上に、前記円板（10) から絶縁されて、かつ感度方向が前記直交軸（L1. L2) 方向となる前記歪ゲージ（3 1, 32, 33, 34) を設置してなることを特徴とする荷重センサ基板。

4 . 基板の一面又は両面に複数の歪ゲージを設置してなる荷重センサ基板において、

前記基板は略十字形伏の金属製十字形板であり、前記十字形の交差部の端面がなだらかに形成されると共に、前記十字形の長手部の面上に、前記十字形板から絶縁されて、かつ感度方向が前記長手部の長手方向となる前記歪ゲージ（31， 32, 33, 34) を設置してなることを特徴とする荷重センサ基板。

5. 請求の範囲 3又は 4記載の荷重センサ基板（lOOg)を、部材（400, 500) 間をピン連結するピン（300) に形成される凹部（320) の内部に固設し、

前記凹部 (320) の上部を栓（330) により封止して前記ピン（300) と一体化し、前記凹部（320) と前記ピン（300) の外側端とを連通すると共に、前記歪ゲージ（3

1,32, 33, 34) のリード線（61, 62, 63, 64) を外部に導くリード孔（310) を設け、前記部材（400, 500) 間に加わった荷重（F) を測定することを特徵とする荷重センサ。

6. 前記凹部（320) の形成位置は、前記荷重（F) に基づく剪断力が前記ピン（300 ) に発生する部位（P) であり、

前記荷重センサ基板（lOOg)の固設方向は、前記荷重センサ基板（100g)の感度方向が前記剪断力に基づく主応力と同じ方向であることを特徴とする請求の範囲 5記載の荷重センサ。

7. 前記栓（330) により封止したピン（300) を、表面硬化処理してなることを特徴とする請求の範囲 5記載の荷重センサ。

8. 前記荷重センサ基板（100g)の近傍に、前記リード線（61, 62， 63, 64) に介装されるァンプ基板（70)を設けることを特徴とする請求の範囲 5記載の荷重センサ。