歪検出装置
【課題】出力信号の感度が大きい歪検出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】起歪体１１を水平方向に設置するとともに、この起歪体１１の上側に上側歪抵抗素子１２を設け、さらに起歪体１１の下側にも下側歪抵抗素子１３を設け、この下側歪抵抗素子１３と前記上側歪抵抗素子１２とを回路パターン１７で接続することによりブリッジ回路を構成したものであり、上側歪抵抗素子と下側歪抵抗素子との抵抗値の変化の差が大きくなるため、ブリッジ回路による出力信号の感度が大きくなる。
【解決手段】起歪体１１を水平方向に設置するとともに、この起歪体１１の上側に上側歪抵抗素子１２を設け、さらに起歪体１１の下側にも下側歪抵抗素子１３を設け、この下側歪抵抗素子１３と前記上側歪抵抗素子１２とを回路パターン１７で接続することによりブリッジ回路を構成したものであり、上側歪抵抗素子と下側歪抵抗素子との抵抗値の変化の差が大きくなるため、ブリッジ回路による出力信号の感度が大きくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に荷重を付加することによって発生する歪を検出する歪検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の歪検出装置は、図６に示すような構成を有していた。
【０００３】
図６は従来の歪検出装置の斜視図、図７は同歪検出装置を相手側取付部材に取り付けた状態を示す側断面図である。
【０００４】
図６において、１は弾性材料により円筒形状に構成された起歪体で、この起歪体１は立設されるとともに、外側面に４つの歪抵抗素子２を設けており、この歪抵抗素子２を電源電極３、ＧＮＤ電極（図示せず）および出力電極４と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。
【０００５】
以上のように構成された従来の歪検出装置について、次にその動作を説明する。
【０００６】
図７に示すように、歪検出装置における起歪体１の上側を固定部材５に取り付けるとともに、前記起歪体１の下側を押圧部材６に取り付ける。この状態において、押圧部材６により下方から荷重が付加されると、４つの歪抵抗素子２の抵抗値が変化するため、この４つの歪抵抗素子２の抵抗値の変化をブリッジ回路の出力として検出することにより、歪検出装置に加わる荷重を検出するものである。
【０００７】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平５−８７６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来の構成においては、押圧部材６により荷重が加わった場合、４つの歪抵抗素子２が配置されている起歪体１の部材自身には圧縮応力が加わっているため、４つの歪抵抗素子２の抵抗値の変化の差は微小となるもので、これにより、歪検出装置の出力信号の感度が小さいという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、出力信号の感度が大きい歪検出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、円筒形状の起歪体と、この起歪体の一端開口部に固着された第１の取付部材と、前記起歪体の他端開口部に固着された第２の取付部材とを備え、前記起歪体を水平方向に設置するとともに、この起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設け、この下側歪抵抗素子と前記上側歪抵抗素子とを回路パターンで接続することによりブリッジ回路を構成したもので、この構成によれば、起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設けているため、上側歪抵抗素子を設けた箇所の起歪体と下側歪抵抗素子を設けた箇所の起歪体とで、発生している応力の符号は互いに反対となり、これにより、上側歪抵抗素子と下側歪抵抗素子との抵抗値の変化の差が大きくなるため、ブリッジ回路による出力信号の感度が大きくなるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明の歪検出装置は、円筒形状の起歪体と、この起歪体の一端開口部に固着された第１の取付部材と、前記起歪体の他端開口部に固着された第２の取付部材とを備え、前記起歪体を水平方向に設置するとともに、この起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設け、この下側歪抵抗素子と前記上側歪抵抗素子とを回路パターンで接続することによりブリッジ回路を構成したものであって、起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設けているため、上側歪抵抗素子を設けた箇所の起歪体と下側歪抵抗素子を設けた箇所の起歪体とで、発生している応力の符号は互いに反対となり、これにより、上側歪抵抗素子と下側歪抵抗素子との抵抗値の変化の差が大きくなるため、ブリッジ回路による出力信号の感度が大きい歪検出装置を提供できるという優れた効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、一実施の形態を用いて、本発明の請求項１に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態における歪検出装置の斜視図、図２は同歪検出装置の側断面図、図３は同歪検出装置の上面図、図４は同歪検出装置の下面図、図５は同歪検出装置における起歪体を展開した状態を示す図である。
【００１５】
図１〜図５において、１１はフェライト系ステンレスにより円筒形状に構成された起歪体で、この起歪体は水平方向に設置されるとともに、両端に開口部１１ａを設けており、そしてこの起歪体１１の上側には図３に示すように、上側歪抵抗素子１２を設けている。また、この起歪体１１は下側にも図４に示すように、下側歪抵抗素子１３を設けており、そして図５に示す銀からなる電源電極１４、出力電極１５およびＧＮＤ電極１６を回路パターン１７によって電気的に接続することによりハーフブリッジ回路を構成している。１８はＳＵＳ４３０からなる第１の取付部材で、この第１の取付部材１８は前記起歪体１１の一端側の開口部１１ａを閉塞するとともに、外側面にネジ部１９を設けている。２０は第１の取付部材１８と同様にＳＵＳ４３０からなる第２の取付部材で、この第２の取付部材２０は前記起歪体１１の他端側の開口部１１ａを閉塞するとともに、外側面にネジ部２１を設けている。
【００１６】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における歪検出装置について、次にその組立方法について説明する。
【００１７】
まず、ステンレス板（図示せず）の上面にガラスペースト（図示せず）を印刷した後、約８５０℃で約１０分間焼成して起歪体１１を形成する。
【００１８】
次に、前記起歪体１１の上面に位置して銀のペースト（図示せず）を印刷し、約８５０℃で約１０分間焼成することにより、前記起歪体１１の上面に電源電極１４、出力電極１５、ＧＮＤ電極１６および回路パターン１７を形成する。
【００１９】
次に、前記起歪体１１の上面における上側歪抵抗素子１２を設ける位置と、起歪体１１の下面における下側歪抵抗素子１３を設ける位置にメタルグレーズ系ペースト（図示せず）を印刷した後、約１３０℃で約１０分間乾燥し、その後、前記起歪体１１を約８５０℃で約１０分間焼成することにより、起歪体１１に引張応力が発生する上側歪抵抗素子１２と、圧縮応力が発生する下側歪抵抗素子１３を形成する。
【００２０】
次に、起歪体１１の一端側に第１の取付部材１８を当接させた後、溶接により起歪体１１の一端側開口部１１ａに第１の取付部材１８を固着する。
【００２１】
最後に、起歪体１１の他端側に第２の取付部材２０を当接させた後、溶接により起歪体１１の他端側開口部１１ａに第２の取付部材２０を固着する。
【００２２】
以上のようにして構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における歪検出装置について、次に、その動作を説明する。
【００２３】
本発明の一実施の形態における歪検出装置が水平方向になるように、第１の取付部材１８を第１の相手側取付部材（図示せず）に取り付けるとともに、第２の取付部材２０を第２の相手側取付部材（図示せず）に取り付ける。
【００２４】
そして、この状態において、第１の相手側取付部材（図示せず）に、上方より荷重が付加されると、上側歪抵抗素子１２に引張応力が発生するとともに、下側歪抵抗素子１３に圧縮応力が発生する。このようにして、上側歪抵抗素子１２および下側歪抵抗素子１３に歪が発生すると、この上側歪抵抗素子１２および下側歪抵抗素子１３の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を出力電極１５から出力信号として外部のコンピュータ（図示せず）に出力し、起歪体１１に加わる荷重を測定するものである。
【００２５】
上記した本発明の一実施の形態においては、起歪体１１の上側に上側歪抵抗素子１２を設け、さらに前記起歪体１１の下側にも下側歪抵抗素子１３を設けているため、上側歪抵抗素子１２を設けた箇所の起歪体１１と下側歪抵抗素子１３を設けた箇所の起歪体１１とで、発生している応力の符号は互いに反対となり、これにより、上側歪抵抗素子１２と下側歪抵抗素子１３との抵抗値の変化の差が大きくなるため、ブリッジ回路による出力信号の感度が大きくなるという効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明にかかる歪検出装置は、出力信号の感度が大きい歪検出装置を提供できるという効果を有し、自動車のシート重量を検出する用途に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態における歪検出装置の斜視図
【図２】同歪検出装置の側断面図
【図３】同歪検出装置の上面図
【図４】同歪検出装置の下面図
【図５】同歪検出装置における起歪体を展開した状態を示す図
【図６】従来の歪検出装置の斜視図
【図７】同歪検出装置を相手側取付部材に取り付けた状態を示す側断面図
【符号の説明】
【００２８】
１１ 起歪体
１２ 上側歪抵抗素子
１３ 下側歪抵抗素子
１７ 回路パターン
１８ 第１の取付部材
２０ 第２の取付部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に荷重を付加することによって発生する歪を検出する歪検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の歪検出装置は、図６に示すような構成を有していた。
【０００３】
図６は従来の歪検出装置の斜視図、図７は同歪検出装置を相手側取付部材に取り付けた状態を示す側断面図である。
【０００４】
図６において、１は弾性材料により円筒形状に構成された起歪体で、この起歪体１は立設されるとともに、外側面に４つの歪抵抗素子２を設けており、この歪抵抗素子２を電源電極３、ＧＮＤ電極（図示せず）および出力電極４と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。
【０００５】
以上のように構成された従来の歪検出装置について、次にその動作を説明する。
【０００６】
図７に示すように、歪検出装置における起歪体１の上側を固定部材５に取り付けるとともに、前記起歪体１の下側を押圧部材６に取り付ける。この状態において、押圧部材６により下方から荷重が付加されると、４つの歪抵抗素子２の抵抗値が変化するため、この４つの歪抵抗素子２の抵抗値の変化をブリッジ回路の出力として検出することにより、歪検出装置に加わる荷重を検出するものである。
【０００７】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平５−８７６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来の構成においては、押圧部材６により荷重が加わった場合、４つの歪抵抗素子２が配置されている起歪体１の部材自身には圧縮応力が加わっているため、４つの歪抵抗素子２の抵抗値の変化の差は微小となるもので、これにより、歪検出装置の出力信号の感度が小さいという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、出力信号の感度が大きい歪検出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、円筒形状の起歪体と、この起歪体の一端開口部に固着された第１の取付部材と、前記起歪体の他端開口部に固着された第２の取付部材とを備え、前記起歪体を水平方向に設置するとともに、この起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設け、この下側歪抵抗素子と前記上側歪抵抗素子とを回路パターンで接続することによりブリッジ回路を構成したもので、この構成によれば、起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設けているため、上側歪抵抗素子を設けた箇所の起歪体と下側歪抵抗素子を設けた箇所の起歪体とで、発生している応力の符号は互いに反対となり、これにより、上側歪抵抗素子と下側歪抵抗素子との抵抗値の変化の差が大きくなるため、ブリッジ回路による出力信号の感度が大きくなるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明の歪検出装置は、円筒形状の起歪体と、この起歪体の一端開口部に固着された第１の取付部材と、前記起歪体の他端開口部に固着された第２の取付部材とを備え、前記起歪体を水平方向に設置するとともに、この起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設け、この下側歪抵抗素子と前記上側歪抵抗素子とを回路パターンで接続することによりブリッジ回路を構成したものであって、起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設けているため、上側歪抵抗素子を設けた箇所の起歪体と下側歪抵抗素子を設けた箇所の起歪体とで、発生している応力の符号は互いに反対となり、これにより、上側歪抵抗素子と下側歪抵抗素子との抵抗値の変化の差が大きくなるため、ブリッジ回路による出力信号の感度が大きい歪検出装置を提供できるという優れた効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、一実施の形態を用いて、本発明の請求項１に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態における歪検出装置の斜視図、図２は同歪検出装置の側断面図、図３は同歪検出装置の上面図、図４は同歪検出装置の下面図、図５は同歪検出装置における起歪体を展開した状態を示す図である。
【００１５】
図１〜図５において、１１はフェライト系ステンレスにより円筒形状に構成された起歪体で、この起歪体は水平方向に設置されるとともに、両端に開口部１１ａを設けており、そしてこの起歪体１１の上側には図３に示すように、上側歪抵抗素子１２を設けている。また、この起歪体１１は下側にも図４に示すように、下側歪抵抗素子１３を設けており、そして図５に示す銀からなる電源電極１４、出力電極１５およびＧＮＤ電極１６を回路パターン１７によって電気的に接続することによりハーフブリッジ回路を構成している。１８はＳＵＳ４３０からなる第１の取付部材で、この第１の取付部材１８は前記起歪体１１の一端側の開口部１１ａを閉塞するとともに、外側面にネジ部１９を設けている。２０は第１の取付部材１８と同様にＳＵＳ４３０からなる第２の取付部材で、この第２の取付部材２０は前記起歪体１１の他端側の開口部１１ａを閉塞するとともに、外側面にネジ部２１を設けている。
【００１６】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における歪検出装置について、次にその組立方法について説明する。
【００１７】
まず、ステンレス板（図示せず）の上面にガラスペースト（図示せず）を印刷した後、約８５０℃で約１０分間焼成して起歪体１１を形成する。
【００１８】
次に、前記起歪体１１の上面に位置して銀のペースト（図示せず）を印刷し、約８５０℃で約１０分間焼成することにより、前記起歪体１１の上面に電源電極１４、出力電極１５、ＧＮＤ電極１６および回路パターン１７を形成する。
【００１９】
次に、前記起歪体１１の上面における上側歪抵抗素子１２を設ける位置と、起歪体１１の下面における下側歪抵抗素子１３を設ける位置にメタルグレーズ系ペースト（図示せず）を印刷した後、約１３０℃で約１０分間乾燥し、その後、前記起歪体１１を約８５０℃で約１０分間焼成することにより、起歪体１１に引張応力が発生する上側歪抵抗素子１２と、圧縮応力が発生する下側歪抵抗素子１３を形成する。
【００２０】
次に、起歪体１１の一端側に第１の取付部材１８を当接させた後、溶接により起歪体１１の一端側開口部１１ａに第１の取付部材１８を固着する。
【００２１】
最後に、起歪体１１の他端側に第２の取付部材２０を当接させた後、溶接により起歪体１１の他端側開口部１１ａに第２の取付部材２０を固着する。
【００２２】
以上のようにして構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における歪検出装置について、次に、その動作を説明する。
【００２３】
本発明の一実施の形態における歪検出装置が水平方向になるように、第１の取付部材１８を第１の相手側取付部材（図示せず）に取り付けるとともに、第２の取付部材２０を第２の相手側取付部材（図示せず）に取り付ける。
【００２４】
そして、この状態において、第１の相手側取付部材（図示せず）に、上方より荷重が付加されると、上側歪抵抗素子１２に引張応力が発生するとともに、下側歪抵抗素子１３に圧縮応力が発生する。このようにして、上側歪抵抗素子１２および下側歪抵抗素子１３に歪が発生すると、この上側歪抵抗素子１２および下側歪抵抗素子１３の抵抗値が変化するため、この抵抗値の変化を出力電極１５から出力信号として外部のコンピュータ（図示せず）に出力し、起歪体１１に加わる荷重を測定するものである。
【００２５】
上記した本発明の一実施の形態においては、起歪体１１の上側に上側歪抵抗素子１２を設け、さらに前記起歪体１１の下側にも下側歪抵抗素子１３を設けているため、上側歪抵抗素子１２を設けた箇所の起歪体１１と下側歪抵抗素子１３を設けた箇所の起歪体１１とで、発生している応力の符号は互いに反対となり、これにより、上側歪抵抗素子１２と下側歪抵抗素子１３との抵抗値の変化の差が大きくなるため、ブリッジ回路による出力信号の感度が大きくなるという効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明にかかる歪検出装置は、出力信号の感度が大きい歪検出装置を提供できるという効果を有し、自動車のシート重量を検出する用途に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態における歪検出装置の斜視図
【図２】同歪検出装置の側断面図
【図３】同歪検出装置の上面図
【図４】同歪検出装置の下面図
【図５】同歪検出装置における起歪体を展開した状態を示す図
【図６】従来の歪検出装置の斜視図
【図７】同歪検出装置を相手側取付部材に取り付けた状態を示す側断面図
【符号の説明】
【００２８】
１１ 起歪体
１２ 上側歪抵抗素子
１３ 下側歪抵抗素子
１７ 回路パターン
１８ 第１の取付部材
２０ 第２の取付部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の起歪体と、この起歪体の一端開口部に固着された第１の取付部材と、前記起歪体の他端開口部に固着された第２の取付部材とを備え、前記起歪体を水平方向に設置するとともに、この起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設け、この下側歪抵抗素子と前記上側歪抵抗素子とを回路パターンで接続することによりブリッジ回路を構成した歪検出装置。
【請求項１】
円筒形状の起歪体と、この起歪体の一端開口部に固着された第１の取付部材と、前記起歪体の他端開口部に固着された第２の取付部材とを備え、前記起歪体を水平方向に設置するとともに、この起歪体の上側に少なくとも１つの上側歪抵抗素子を設け、さらに前記起歪体の下側にも少なくとも１つの下側歪抵抗素子を設け、この下側歪抵抗素子と前記上側歪抵抗素子とを回路パターンで接続することによりブリッジ回路を構成した歪検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−７１７４１（Ｐ２００７−７１７４１Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６０１２２（Ｐ２００５−２６０１２２）
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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