專利名稱：變形檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及檢測因施加負荷而產生的變形的變形檢測裝置。
背景技術：
現有的變形檢測裝置公開在例如特開平8-87375號公報中。圖12為現有的變形檢測裝置的下表面的視圖，圖13為該變形檢測裝置的立體圖，圖14為表示該變形檢測裝置的安裝狀態下的剖面圖。
絕緣基板(下面稱為基板)1包括彈性部件及在其表面上形成的絕緣層。基板1固定在按壓部件2的下表面。在基板1的下表面設置四個應變電阻元件(下面稱為元件)3。四個元件3與一對電源電極4、一對輸出電極5和一對接地電極6電連接。從而構成電橋電路。
下面說明以上構成的現有的變形檢測裝置的操作。如圖14所示，變形檢測裝置通過螺釘8固定在固定部件7上使用。在基板1的大致中央的上表面經由按壓部件2施加按壓力時，通過該按壓力在基板1上產生彎曲力矩(bending moment)。因該彎曲力矩，在基板1的下表面上設置的四個元件3上也產生彎曲力矩。而且，當在元件3上產生彎曲力矩時，則元件3的電阻值變化。該電阻值的變化從一對輸出電極5輸出到外部的計算機(未圖示)等，并算出施加在基板1上的按壓力。
在上述現有的構成中，基板1由螺釘8緊固并固定到固定部件7上。因此，在施加沖擊力時，固定位置移位，作為梁的構成的固定長度變化，靈敏度或0點電壓等的變形檢測裝置的特性降低。
發明內容
本發明的變形檢測裝置包括至少具有兩個應變電阻元件的電橋電路、基板、第一固定部件和第二固定部件。基板具有與應變電阻元件電連接的電路部。應變電阻元件設置在基板上。第一固定部件固定在基板上的、將應變電阻元件的配置位置作為外周的區域的中央部。第二固定部件固定在基板上的、應變電阻元件的配置位置的外側。第一固定部件的軸心、第二固定部件的軸心和上述區域的中心在一條直線上，同時，第一固定部件和第二固定部件分別配置在基板的彼此相對的兩個表面上。通過該構成，第一固定部件和第二固定部件在基板上形成梁。通過將第一固定部件和第二固定部件一體化固定在基板上，即使在施加沖擊力時固定位置也不會移位，因此作為梁所構成的固定長度不會變化。故而靈敏度和0點電壓等的變形檢測裝置的特性幾乎不會發生變化。
圖1為本發明實施例1中變形檢測裝置的立體圖。
圖2為圖1所示的變形檢測裝置的分解立體圖。
圖3A為表示圖1所示的變形檢測裝置中基板的制作工藝的立體圖。
圖3B為表示圖3A之后的步驟的立體圖。
圖3C為表示圖3B之后的步驟的立體圖。
圖3D為表示圖3C之后的步驟的立體圖。
圖3E為表示圖3D之后的步驟的立體圖。
圖4為本發明實施例1中的變形檢測裝置的另一第二固定部件的立體圖。
圖5為本發明實施例2中的變形檢測裝置的分解立體圖。
圖6為本發明實施例2中的另一變形檢測裝置的分解立體圖。
圖7為本發明實施例3中的變形檢測裝置的分解立體圖。
圖8為表示圖7所示的變形檢測裝置中的基板和第二固定部件的配置的立體圖。
圖9為本發明實施例4中的變形檢測裝置的分解立體圖。
圖10為表示圖9所示的變形檢測裝置中的基板和第二固定部件的配置的立體圖。
圖11為本發明實施例5中的變形檢測裝置的分解立體圖。
圖12為現有的變形檢測裝置的下表面的視圖。
圖13為現有的變形檢測裝置的立體圖。
圖14為表示現有的變形檢測裝置的安裝狀態的剖面圖。
附圖標記說明
1絕緣基板2按壓部件3應變電阻元件4電源電極5輸出電極6接地電極7固定部件8螺釘11 基板11A 絕緣層11B 配線電極11C 應變電阻元件11D 保護膜11E 固定用區域11G 固定用區域11H 孔部11J 孔部11K 插入孔11L 安裝部11M 連接電極11N 電路部21 第一固定部件21A 圓柱部21B 螺釘部21C 螺釘部21D 凸緣部21E 螺釘部31 第二固定部件31A 凸部31B 螺釘部31C 凹槽部
31D 引導部31E 鉤型部31F 凹部41 連接器41A 端子41B 安裝孔41C 框體51 螺釘61A、61B 緊固部件具體實施方式
下面參照
本發明的實施。此處，各實施例中，與前面的實施例相同的構成使用相同的附圖標記，并省略其詳細說明。
(實施例1)圖1為本發明實施例1中變形檢測裝置的立體圖，圖2為該變形檢測裝置的分解立體圖，圖3A～圖3E為該變形檢測裝置中基板的制造工藝的示意圖。
圖1、圖2中，在不銹鋼制得的基板11的上表面、即第一表面上固定有第一固定部件(下面稱為固定部件)21。在與第一表面相對的第二表面、即下表面上固定有第二固定部件(下面稱為固定部件)31，使其軸心與固定部件21的軸心相一致。在基板11的端部安裝有用于覆蓋電路部11N并獲取信號的連接器41。
如圖3B所示，在基板11的第一表面上形成絕緣層11A。如圖3C、圖3D所示，在絕緣層11A上設有配線電極11B和應變電阻元件11C。另外，如圖3E所示，積層形成有保護膜11D。應變電阻元件11C配置在基板11上，與電路部11N相連接。
如圖2所示，固定部件21包括圓柱部21A、軸心與圓柱部21A的軸心基本一致的螺釘部21B。固定部件31包括環狀的凸部31A、軸心與凸部31A的軸心基本一致的螺釘部31B。連接器41由例如包含玻璃纖維的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)樹脂形成。連接器41至少包括框體41C、設置于框體41C內的三個端子41A以及安裝孔41B。
下面說明由上述的構成部件組成的變形檢測裝置的裝配方法。首先，如圖3B所示，在圖3A所示的基板11的上表面印刷絕緣層11A并進行燒結。然后如圖3C所示，在絕緣層11A上印刷配線電極11B并進行燒結。如圖3D所示，印刷并燒結四個應變電阻元件11C以通過使用配線電極11B構成電橋電路。如圖3E所示，印刷并燒結保護膜11D以覆蓋用以安裝IC等電路零件的接合部和連接電極11M以外的部分。設置保護膜11D以保護印刷燒結的各層不受水分等損壞。
然后，如圖2所示，基板11中，通過使固定用區域11E的中心與固定部件21的軸心基本一致，從而將基板11和固定部件21一體化固定。即，固定部件21固定在上表面側的區域11E的中央部。此時，例如由激光焊接由區域11E和圓柱部21A形成的拐角部分。區域11E的外部周邊配置應變電阻元件11C。
同樣地，固定部件31也一體地固定配置在基板11的下表面側的、固定用區域11G中，使得固定部件21的軸心與固定部件31的軸心基本一致。此時，通過例如激光焊接區域11G和凸部31A。固定部件31固定在基板11的應變電阻元件11C的配置位置的外側。這樣，使得固定部件21的軸心、固定部件31的軸心和區域11E的中心在一條直線上。固定部件21和固定部件31分別配置在基板11的彼此相對的兩個表面上。這樣固定的固定部件21的圓柱部21A的外周和固定部件31的凸部31A在基板11上構成梁。
連接器41由螺釘51通過安裝孔41B固定在基板11的孔部11H中。基板11上的連接電極11M與端子41A通過焊接等進行電連接。為了保護電路部11N，優選框體41C的內部使用例如硅樹脂覆蓋。
另外，可以使用激光焊接以外的焊接方法或連接方法等，將固定部件21、31固定在基板11上。固定部件21、31也可以相對于基板11上下顛倒配置。在這種情況下，如圖4所示，為了避免設置在基板11上的配線電極11B和保護膜11D之間的干擾，在固定部件31上有必要在與電路11N相對的位置設置凹槽部31C。即，凹槽部31C防止固定部件31位于配線電極11B和保護膜11D之上。
優選基板11和固定部件21、31的熱膨脹系數彼此相一致。即，固定部件21、31由不銹鋼構成為好。因此，固定部件21、31和基板11的溶接不容易由于熱膨脹而破壞。在電路部11N上可設置修正應變電阻元件11C的電阻值變化的IC。從而提高負荷(變形)的計算精度。
然后，說明本實施例中應變電阻裝置的操作。首先，固定部件31通過螺釘部31B安裝在安裝部件(未圖示)上。然后，當固定部件21受到來自由螺釘部21B安裝的被測物體的負荷時，則通過圓柱部21A的底面的外周和凸部31A的內周在基板11上構成的梁彎曲。由該彎曲導致的變形使得應變電阻元件11C的電阻值變化。應變電阻元件11C與配線電極11B構成電橋電路，因此對應于變形的輸出發生變化。由此作為輸出的變化，獲得來自被測物體的負荷。所得到的輸出變化通過未圖示的處理電路經過計算處理轉換為負荷。
上述的本實施例中，固定部件21、31相對基板11一體化固定。因此，即使在施加沖擊時，也不會導致固定位置的移位，因此作為梁所構成的固定長度也不會變化。因此，靈敏度和0點電壓等的變形檢測裝置的特性不易發生變化，從而保持了特性的穩定。
此處，本實施例中，使用了四個應變電阻元件11C，但也可以至少使用兩個應變電阻元件11C和固定電阻來構成電橋電路。另外，在通過其他方法將固定部件21、31安裝在安裝部件或被測物體上的情況下，可以不必使用螺釘部21B和31B。
(實施例2)圖5為本發明實施例2中變形檢測裝置的分解立體圖。實施例1和本實施例的不同點在于在基板11的固定用區域11E的中央設置有孔部11J。在固定部件21的圓柱部21A底部設置螺釘部21C。孔部11J的內徑比螺釘部21C的外徑大、比圓柱部21A的外徑小。在固定部件31的凸部31A的內側設置有凹部31F。在凹部31F中嵌入與螺釘部21C卡合的緊固部件61A。其他與實施例1相同。
簡單說明本實施例特有的構成的裝配。在孔部11J中插入螺釘部21C，插入的螺釘部21C通過緊固部件61A相對于基板11緊固固定。然后，將基板11和固定部件21一體化固定，使得固定部件21的軸心與區域11E的中心基本一致。此時，通過例如激光焊接由區域11E和圓柱部21A形成的拐角部分。
固定部件31將緊固部件61A收納(包覆)在凹部31F中而一體地固定在基板11上。此時，配置固定部件21的軸心與固定部件31的軸心基本一致。
該構成減輕施加于固定部件21的強度性負荷，并且在施加沖擊時提高固定位置的破壞界限值。此處，基于緊固部件61A的緊固固定可以在焊接后進行。緊固部件61A例如通過激光焊接而相對于基板11一體化固定，可以防止緊固部件61A的松動，從而提高破壞界限值。
另外，代替設置緊固部件61A，也可以通過在固定部件31的中央構成螺母并將螺釘部21C緊固到螺母上而固定該固定部件21，31并將固定部件21緊固固定到基板11上。或者，也可以代替孔部11J，通過構成螺母并將螺釘部21C緊固固定到螺母上而將固定部件21和基板11固定。
如圖6所示，第一固定部件21和緊固部件可以上下顛倒配置而構成。在固定部件21設置凸緣部21D和螺釘部21E。通過該構成，在固定部件21從基板11的下表面側插入基板11的孔部11J后，通過例如激光焊接將固定部件21的凸緣部21D和基板11的區域11G固定。通過緊固部件61B將螺釘部21E相對于基板11緊固固定。此處，將凸緣部21D構成為可收納(包覆)在凹部31F中的尺寸。通過該構成，與上述同樣地，可以提高在施加沖擊時的固定位置的破壞界限值。
此處，通過螺釘部21C和緊固部件61A或通過螺釘部21E和緊固部件61B獲得充分強度的情況下，不需要焊接固定部件21和基板11。在此情況下，優選焊接的基板11的熱膨脹系數與固定部件31的熱膨脹系數實質上一致。
(實施例3)圖7為本發明實施例3中變形檢測裝置的分解立體圖。圖8表示圖7所示的變形檢測裝置中基板和第二固定部件的配置的立體圖。此處，在圖8中，省略在基板11的第一表面即上表面上形成的絕緣層11A等。實施例1與本實施例的不同點在于固定部件31的凸部31A側的兩個對稱位置設置有引導部(guide portion)31D。其他的構成與實施例1相同。
如圖8所示，將基板11插入引導部31D，并通過例如激光焊接而將固定部件31和基板11一體化固定。通過該構成，即使在固定部件31和基板11的焊接破裂時，固定部件31也可以被機械地保持在基板11上。
此處，引導部31D除設置在固定部件31的凸部31A上以外，也可以設置在凸部31A的外側。引導部31D也可不必設置在凸部31A側的兩個對稱位置上。在固定部件31的向基板11固定的一側，設置可插入基板11的引導部31D即可。
(實施例4)圖9為本發明的實施例4中變形檢測裝置的分解立體圖。圖10表示圖9所示的變形檢測裝置中基板和第二固定部件的配置的立體圖。此處，在圖10中省略在基板11的第一表面即上表面上形成的絕緣層11A等。實施例2和本實施例的不同點在于在基板11上設置插入孔11K，并且在固定部件31的凸部31A上設置鉤型部31E。其他與實施例2均相同。
在插入孔11K中插入鉤型部31E并使之旋轉，由此，如圖10所示將固定部件31懸掛在基板11上。固定部件31在如此裝配到基板11后，通過例如激光溶接而與基板11一體化固定。通過該構成，即使在固定部件31和基板11的焊接破裂時，固定部件31也可以被機械地保持在基板11上。
此處，在圖9中，裝配三組插入孔11K和鉤型部31E，如果固定部件31和基板11焊接在一起，僅設置一組也可以發揮同樣的效果。但是，優選地設置兩組以上。另外，鉤型部31E除設置在凸部31A上以外，也可以設置在凸部31A的外側，即，鉤型部設置在向基板11固定的一側即可。本構成也可以適用于實施例1的構成。
另外，在實施例3和4中，焊接的基板11的熱膨脹系數與固定部件21的熱膨脹系數實質上一致為好。
(實施例5)圖11為本發明實施例5中的變形檢測裝置的分解立體圖。實施例1與本實施例的不同點在于基板11中的固定部件21、31的安裝部11L形成為與固定部件31相同的外形形狀。通過該構成，在進行例如激光溶接時，固定部件31和安裝部11L彼此相抵，從而可有效地獲得焊接深度。因此，可以提高固定部件31和基板11的焊接強度，并提高施加沖擊時固定位置的破裂界限值。本構成適用于實施例2～4的構成。
工業適用性本發明的變形檢測裝置，在裝配時所構成的梁的長度不易發生變化。因此其特性是穩定的，并且在適用于對輸出信號精度有要求的變形檢測裝置等方面是有用的。
權利要求
1.一種變形檢測裝置，包括電橋電路，其至少具有兩個應變電阻元件；基板，其具有與上述應變電阻元件電連接的電路部，并且配置有上述應變電阻元件；第一固定部件，其固定在上述基板上的、將上述應變電阻元件的配置位置作為外周的區域的中央部；第二固定部件，其固定在上述基板上的、上述應變電阻元件的上述配置位置的外側，上述第一固定部件的軸心、上述第二固定部件的軸心和上述區域的中心位于一條直線上，并且，上述第一固定部件和上述第二固定部件分別配置在上述基板的彼此相對的兩個表面上。
2.根據權利要求1所述的變形檢測裝置，其中，上述第一固定部件和上述第二固定部件中的至少一個部件通過焊接或粘接而固定到上述基板上。
3.根據權利要求2所述的變形檢測裝置，其中，上述第二固定部件通過焊接或粘接而固定到上述基板上，上述基板的安裝上述第二固定部件的部分與上述第二固定部件為相同外形形狀。
4.根據權利要求2所述的變形檢測裝置，其中，通過焊接或粘接固定到上述基板上的上述第一固定部件和上述第二固定部件中的至少一個部件的熱膨脹系數與上述基板的熱膨脹系數基本一致。
5.根據權利要求1所述的變形檢測裝置，其中，在上述基板的上述區域的中央設置孔部，上述第一固定部件具有插入上述孔部的螺釘部，并且上述第一固定部件使用上述螺釘部緊固并固定到上述基板上。
6.根據權利要求5所述的變形檢測裝置，其中，還具有與上述螺釘部卡合的緊固部件。
7.根據權利要求1所述的變形檢測裝置，其中，上述第二固定部件具有固定在上述基板上的環狀凸部，在上述凸部的與上述電路部相對的位置處設置凹槽部，并且第二固定部件配置在上述基板的配置上述應變電阻元件的表面上。
8.根據權利要求1所述的變形檢測裝置，其中，上述第二固定部件在固定到上述基板的一側具有插入上述基板的引導部。
9.根據權利要求1所述的變形檢測裝置，其中，上述第二固定部件在固定到上述基板的一側具有至少一個鉤型部，并且在上述基板上設有插通孔，上述鉤型部插入該插入孔中而將上述第二固定部件懸架在上述基板上。
10.根據權利要求1所述的變形檢測裝置，其中，上述電路部對上述應變電阻元件的阻抗值的變化進行修正。
全文摘要
一種變形檢測裝置，包括至少具有兩個應變電阻元件的電橋電路、基板、第一固定部件及第二固定部件。基板具有與應變電阻元件電連接的電路部。應變電阻元件設置在基板上。第一固定部件固定在基板上的、將應變電阻元件配置位置作為外周的區域的中央部。第二固定部件固定在基板上的、應變電阻元件配置位置的外側。第一固定部件的軸心、第二固定部件的軸心和上述區域的中心在一條直線上，并且，第一固定部件和第二固定部件分別配置在基板的彼此相對的兩個表面上。
文檔編號G01L1/22GK101036040SQ20058003401
公開日2007年9月12日 申請日期2005年9月30日 優先權日2004年10月5日
發明者吉內茂裕, 川崎周作, 毛利浩明, 松川恭范, 小林康展 申請人:松下電器產業株式會社