特開 2025-19347 歪みゲージモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025019347

(43)【公開日】2025-02-07

(54)【発明の名称】歪みゲージモジュール

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/16 20060101AFI20250131BHJP

【ＦＩ】

G01B7/16 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021199467

(22)【出願日】2021-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】小野 位

(72)【発明者】

【氏名】北爪 誠

(72)【発明者】

【氏名】國府田 桂介

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA25

2F063EC03

2F063EC05

2F063EC14

2F063EC16

(57)【要約】

【課題】検出感度に優れた歪みゲージモジュールを提供する。
【解決手段】本歪みゲージモジュールは、測定対象物に装着し、上面に端子及び抵抗体領域を有し前記測定対象物に生じる歪みを検出するためのフィルム状歪み検出デバイスと、上面と下面とを有する薄板金属基板と、を含んで構成され、前記薄板金属基板の前記上面に接着剤を介して前記フィルム状歪み検出デバイスが搭載され、前記下面を前記測定対象物への装着面とし、前記薄板金属基板の重心と前記抵抗体領域の重心が一致している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物に装着し、上面に端子及び抵抗体領域を有し前記測定対象物に生じる歪みを検出するためのフィルム状歪み検出デバイスと、上面と下面とを有する薄板金属基板と、を含んで構成され、
前記薄板金属基板の前記上面に接着剤を介して前記フィルム状歪み検出デバイスが搭載され、前記下面を前記測定対象物への装着面とし、
前記薄板金属基板の重心と前記抵抗体領域の重心が一致している歪みゲージモジュール。

【請求項2】

前記薄板金属基板と前記抵抗体領域は平面視で矩形状であり、前記薄板金属基板の対角線の交点と前記抵抗体領域の対角線の交点が一致している請求項１に記載の歪みゲージモジュール。

【請求項3】

前記薄板金属基板は平面視で矩形状であり、
前記薄板金属基板の長手方向と前記抵抗体領域に形成された抵抗体のグリッド方向が一致している請求項１又は２に記載の歪みゲージモジュール。

【請求項4】

前記接着剤の厚さは、３０μｍ以下である請求項１乃至３の何れか一項に記載の歪みゲージモジュール。

【請求項5】

前記フィルム状歪み検出デバイスの下面の全面が前記接着剤により前記薄板金属基板の上面に接着され、
前記接着剤の厚さのばらつきは±５μｍ以下である請求項４に記載の歪みゲージモジュール。

【請求項6】

前記薄板金属基板の厚さは、２０μｍ以上１２０μｍ以下である請求項１乃至５の何れか一項に記載の歪みゲージモジュール。

【請求項7】

前記薄板金属基板の上面の表面粗さＲａは、３μｍ以上２０μｍ以下である請求項１乃至６の何れか一項に記載の歪みゲージモジュール。

【請求項8】

前記薄板金属基板の材料は、ステンレス鋼である請求項１乃至７の何れか一項に記載の歪みゲージモジュール。

【請求項9】

前記フィルム状歪み検出デバイスは、ポリイミドからなる基材と、前記基材上に形成された抵抗体と、を含む請求項１乃至８の何れか一項に記載の歪みゲージモジュール。

【請求項10】

測定対象物に装着し、上面に端子及び抵抗体領域を有し前記測定対象物に生じる歪みを検出するためのフィルム状歪み検出デバイスと、上面と下面とを有する薄板金属基板と、を含んで構成され、
前記薄板金属基板の前記上面に接着剤を介して前記フィルム状歪み検出デバイスが搭載され、前記下面を前記測定対象物への装着面とし、
前記抵抗体領域の重心は、前記薄板金属基板の重心から半径５０μｍ以内に位置している歪みゲージモジュール。

【請求項11】

前記抵抗体領域の重心のずれ量は、前記薄板金属基板の重心から、前記薄板金属基板の長手方向に５０μｍ以内である請求項１０に記載の歪みゲージモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歪みゲージモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

フィルム状デバイスとして、例えば、可撓性を有するポリイミド等の基材上に形成された抵抗体を有する歪みゲージが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなフィルム状デバイスにおいて、検出感度を向上することが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１８５３４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、検出感度に優れた歪みゲージモジュールの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本歪みゲージモジュール（１）は、測定対象物に装着し、上面に端子（３４，３５）及び抵抗体領域（Ｒ）を有し前記測定対象物に生じる歪みを検出するためのフィルム状歪み検出デバイス（３０）と、上面（１０ａ）と下面（１０ｂ）とを有する薄板金属基板（１０）と、を含んで構成され、前記薄板金属基板（１０）の前記上面（１０ａ）に接着剤（２０）を介して前記フィルム状歪み検出デバイス（３０）が搭載され、前記下面（１０ｂ）を前記測定対象物への装着面とし、前記薄板金属基板（１０）の重心（Ｇｐ）と前記抵抗体領域（Ｒ）の重心（Ｇｒ）が一致している。

【0006】

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、検出感度に優れた歪みゲージモジュールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る歪みゲージモジュールを例示する平面図である。

【図2】本実施形態に係る歪みゲージモジュールを例示する断面図である。

【図3】表面粗さＲａと接着剤の厚さについて説明する図である。

【図4】抵抗体領域について説明する図である。

【図5】薄板金属基板と抵抗体領域の重心の一致について説明する図である。

【図6】本実施形態の変形例に係る歪みゲージモジュールを例示する平面図である。

【図7】歪みの検出感度の変化率を示す図である。

【図8】本実施形態に係る歪みゲージモジュールから出力される信号の処理システムを例示する図である。

【図9】比較例に係る歪みゲージモジュールの出力電圧を例示する図である。

【図10】本実施形態に係る歪みゲージモジュールの出力電圧を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

（歪みゲージモジュール）
図１は、本実施形態に係る歪みゲージモジュールを例示する平面図である。図２は、本実施形態に係る歪みゲージモジュールを例示する断面図であり、図１のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。図３は、表面粗さＲａと接着剤の厚さについて説明する図である。

【0011】

図１及び図２を参照すると、歪みゲージモジュール１は、薄板金属基板１０と、接着剤２０と、フィルム状歪み検出デバイス３０とを有する。歪みゲージモジュール１は、測定対象物に装着し、測定対象物に生じる歪みを検出することができる。

【0012】

薄板金属基板１０は、フィルム状歪み検出デバイス３０を配置する部材である。詳細には、薄板金属基板１０は、上面１０ａと下面１０ｂとを有する。薄板金属基板１０の上面１０ａにはフィルム状歪み検出デバイス３０が搭載され、下面１０ｂは測定対象物への装着面となる。

【0013】

ここで、薄板金属基板とは、厚さが２００μｍ以下である金属製の基板を指す。薄板金属基板１０の厚さは、２０μｍ以上１２０μｍ以下であることが好ましく、さらに２０μｍ以上８０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがさらに好ましい。

【0014】

薄板金属基板１０の厚さを２０μｍ以上とすることで、歪みを安定して検出することができる。薄板金属基板１０の厚さを１２０μｍ以下とすることで、歪みを感度よく検出することができる。また、薄板金属基板１０の厚さをより薄くすることで、歪みをさらに感度よく検出することができる。また、薄板金属基板１０の厚さが２０μｍ以上８０μｍ以下であれば、湾曲した測定対象物に対しても容易に固定することができる。薄板金属基板１０の厚さが２０μｍ以上５０μｍ以下であれば、湾曲した測定対象物に対してもさらに容易に固定することができる。

【0015】

薄板金属基板１０の上面１０ａの表面粗さＲａは、３μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、さらに３μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以上５μｍ以下であることがさらに好ましい。薄板金属基板１０の上面１０ａの表面粗さＲａを３μｍ以上２０μｍ以下とすることにより、フィルム状歪み検出デバイス３０に対する薄板金属基板１０の上面１０ａの表面粗さＲａの影響を低減することが可能となり、歪みを容易に、かつ正確に測定することができる。

【0016】

ここで、表面粗さＲａとは、表面粗さを表わす数値の一種であり、算術平均粗さと呼ばれるものであって、具体的には、図３に示すように、基準長さｌ内で変化する高さの絶対値を平均ラインである表面から測定して算術平均したものである。

【0017】

薄板金属基板１０の材料としては、歪みを伝えるために硬度の高い（歪みの伝搬が容易な）ＳＵＳ（ステンレス鋼）が好適であるが、これには限定されず、アルミニウムや銅合金等を用いてもよい。なお、ＳＵＳは、入手が容易である点でも好適である。薄板金属基板１０の大きさは、特に制限はないが、平面視でフィルム状歪み検出デバイス３０の大きさよりも大きい。

【0018】

フィルム状歪み検出デバイス３０は、薄板金属基板１０の上面１０ａに、接着剤２０を介して搭載されている。接着剤２０としては、例えば、エポキシ系樹脂等を用いることができる。接着剤２０の曲げ弾性率は、例えば、３ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下とすることができる。接着剤２０は、必要に応じて、フィラーを含有してもよい。接着剤２０がフィラーを含有する場合、含有するフィラーは無機フィラーでも有機フィラーでもよい。接着剤２０が無機フィラーを含有する場合、フィラー径は５μｍ以下であることが好ましく、有機フィラーを含有する場合、フィラー径は１０μｍ以下であることが好ましい。

【0019】

接着剤２０の厚さＴは、３０μｍ以下であることが好ましい。接着剤２０の厚さＴが３０μｍ以下であれば、薄板金属基板１０の歪みをフィルム状歪み検出デバイス３０に効率よく伝達することができる。なお、図３に示すように、接着剤２０の厚さＴは、薄板金属基板１０の上面１０ａにおいて、異常突起（スパイク）を除く実線で示す凸部の先端から基材３１の下面までの距離である。図３の破線で示す凹凸は虚像である。なお、図３のＵの部分、すなわち薄板金属基板１０の上面１０ａの凹凸の隙間は、接着剤２０で埋まる。

【0020】

フィルム状歪み検出デバイス３０の下面の全面が接着剤２０により薄板金属基板１０の上面１０ａに接着されることが好ましい。この際、接着剤２０の厚さのばらつきは±５μｍ以下であることが好ましい。これにより、フィルム状歪み検出デバイス３０全体が薄板金属基板１０の上面１０ａに平坦に保持された状態となるため、薄板金属基板１０の歪みをフィルム状歪み検出デバイス３０にさらに効率よく伝達することができる。

【0021】

フィルム状歪み検出デバイス３０は、基材３１と、抵抗体３２と、配線３３と、端子３４及び３５とを有している。フィルム状歪み検出デバイス３０の大きさは、特に制限はないが、歪みゲージモジュール１の小型化の観点からは、フィルム状歪み検出デバイス３０も小型であることが好ましく、例えば、基材３１を一辺の長さが１．５ｍｍ～２ｍｍ程度の正方形状や長方形状とすることができる。

【0022】

基材３１は、抵抗体３２を形成するためのベース層となる部材であり、可撓性を有する。基材３１の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。基材３１は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成できる。

【0023】

抵抗体３２は、基材３１の上面に形成された薄膜であり、歪みを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体３２は、基材３１の上面に直接形成されてもよいし、基材３１の上面に他の層を介して形成されてもよい。抵抗体３２の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、０．０５μｍ以上５０μｍ以下である。

【0024】

抵抗体３２は、複数の細長状部が長手方向を同一方向（図１の例ではＡ－Ａ線に垂直なの方向）に向けて所定間隔で配置され、隣接する細長状部の端部が互い違いに連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造である。複数の細長状部の長手方向がグリッド方向となり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向（図１の例ではＡ－Ａ線の方向）となる。

【0025】

抵抗体３２は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成できる。すなわち、抵抗体３２は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成できる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。

【0026】

抵抗体３２として、Ｃｒ混相膜を用いてもよい。ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ_２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでもよい。抵抗体３２としてＣｒ混相膜を用いた場合、フィルム状歪み検出デバイス３０を高感度化かつ小型化できる。

【0027】

端子３４及び３５は、配線３３の端部付近の上面に形成されている。端子３４及び３５は、銅等からなる配線３３を介して抵抗体３２の両端部に接続されており、例えば平面視において矩形状に形成されている。端子３４及び３５は、歪みにより生じる抵抗体３２の抵抗値の変化を出力するための一対の電極である。端子３４及び３５は、例えば、銅等から形成される。銅等の表面に金膜等が積層されてもよい。

【0028】

図２に示すように、歪みゲージモジュール１は、薄板金属基板１０上に、フィルム状歪み検出デバイス３０を覆う樹脂部３６を有してもよい。樹脂部３６は、例えば、フィルム状歪み検出デバイス３０の端子３４及び３５の一部又は全部を露出するように形成することができる。薄板金属基板１０上にフィルム状歪み検出デバイス３０を覆う樹脂部３６を設けることで、フィルム状歪み検出デバイス３０の端子３４及び３５の機械的強度を向上させると共に、フィルム状歪み検出デバイス３０の耐環境性（湿度、ガス）を向上させることができる。

【0029】

樹脂部３６は、歪みが印加されていないときのフィルム状歪み検出デバイス３０の出力（オフセット）を抑えるために、フィラーを含まない材料か、或いは３μｍ以下の無機系又は有機系のフィラーを含む材料から形成することが好ましい。又、樹脂部３６は、歪み伝搬に適した硬度がＤ９０～Ａ１５で引っ張り強度が０．３ＭＰａ～１０ＭＰａの材料から形成することが好ましい。このような材料としては、例えば、熱硬化性又は光硬化性のシリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂が挙げられる。樹脂部３６の材料として、このような低応力の樹脂を用いることで、樹脂部３６で被覆したことによるフィルム状歪み検出デバイス３０の特性（感度）への影響を低減できる。

【0030】

歪みゲージモジュール１は、最下層が薄板金属基板１０であるため、測定対象物に液状又はフィルム（テープ）状の接着剤又は粘着剤で薄板金属基板１０の下面１０ｂを測定対象物への装着面として容易に固定することができる。接着剤又は粘着剤の厚さは、例えば、２５μｍ程度とすることができる。

【0031】

すなわち、歪みゲージモジュール１は、従来の歪みゲージのように最下層が可撓性の樹脂（ポリイミド等）ではないため、測定対象物への取り付けが容易である。又、ポリイミドは難接着材料であるため、測定対象物への取り付けには特殊な接着方法（加熱及び加圧）が必要であるが、薄板金属基板１０を測定対象物に取り付けるために特殊な接着方法は不要である。

【0032】

［薄板金属基板と抵抗体領域との位置関係］
薄板金属基板１０は、平面視で矩形状であることが好ましい。薄板金属基板１０を平面視で矩形状とすることで、長手方向の歪みを感度よく検出することができる。図１において、薄板金属基板１０は平面視で矩形状であり、直線Ｌ１は薄板金属基板１０の対向する短辺の中点を通る線を示している。つまり、直線Ｌ１は、薄板金属基板１０を長手方向に２分する線である。また、直線Ｌ２は薄板金属基板１０の対向する長辺の中点を通る線を示している。つまり、直線Ｌ２は、薄板金属基板１０を短手方向に２分する線である。直線Ｌ１と直線Ｌ２の交点は、平面視で薄板金属基板１０の重心Ｇｐを通る。なお、ここでいう重心は、平面視における重心、つまり平面図形の重心である。例えば、薄板金属基板１０の重心Ｇｐは、薄板金属基板１０の厚さを考慮しない図１に示す矩形の重心である。

【0033】

フィルム状歪み検出デバイス３０は、上面に抵抗体領域Ｒを有している。図４に示すように、基材３１の上面において、抵抗体３２が形成されている平面視で矩形状の領域が抵抗体領域Ｒである。抵抗体領域Ｒは、抵抗体３２をすべて含むように描くことができる最小の矩形状の領域である。図４に示すＧｒは、抵抗体領域Ｒの重心を示している。

【0034】

図５に示すように、歪みゲージモジュール１において、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒは一致している。なお、本願において、『Ａの重心とＢの重心は一致している』とは、平面視でＡの重心とＢの重心が完全に一致している場合を含むことはもちろんであるが、Ａの重心とＢの重心とのずれ量が５０μｍの範囲内にある場合を含むものとする。また、ずれの方向は任意でよく、Ａの重心に対して半径５０μｍの範囲内にＢの重心が位置していればよいものとする。

【0035】

また、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒが一致しているとは、薄板金属基板１０と抵抗体領域Ｒが平面視で矩形状であれば、薄板金属基板１０の対角線の交点と抵抗体領域Ｒの対角線の交点が一致していることと同義である。薄板金属基板１０の対角線の交点と抵抗体領域Ｒの対角線の交点の許容されるずれ量については、上記の場合と同様である。つまり、２つの対角線の交点のずれ量が５０μｍの範囲内であれば、２つの対角線の交点が一致しているものとみなす。

【0036】

薄板金属基板１０の重心Ｇｐは、薄板金属基板１０を測定対象物に貼り付けて、薄板金属基板１０が測定対象物から歪みを受ける際に、歪みが最も集中する点である。したがって、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒが一致していることで、フィルム状歪み検出デバイス３０における歪みの検出感度を向上できる。すなわち、検出感度に優れた歪みゲージモジュール１を実現できる。なお、この効果は、薄板金属基板１０が平面視で矩形状でない場合にも得られる。

【0037】

フィルム状歪み検出デバイス３０における歪みの検出感度を一層向上する観点から、薄板金属基板１０の重心Ｇｐに対して、半径２０μｍ以内に抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒが位置すると好ましく、半径１０μｍ以内に抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒが位置するとより好ましく、半径５μｍ以内に抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒが位置するとさらに好ましく、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒが完全に一致すると特に好ましい。

【0038】

図１に示す矢印Ｂは、振動伝搬方向を示している。薄板金属基板１０が平面視で矩形状である場合、振動伝搬方向Ｂと薄板金属基板１０の長手方向が一致していることが好ましい。また、振動伝搬方向Ｂと抵抗体領域Ｒに形成された抵抗体３２のグリッド方向が一致していることが好ましい。つまり、薄板金属基板１０の長手方向と抵抗体領域Ｒに形成された抵抗体３２のグリッド方向が一致していることが好ましい。このような関係により、振動伝搬方向Ｂの歪みの検出感度を向上することができる。

【0039】

なお、抵抗体領域Ｒと端子３４及び３５との位置関係は、図１の例には限定されない。例えば、図６に示す歪みゲージモジュール１Ａのように、薄板金属基板１０の長手方向において、端子３４と端子３５の位置が異なっていてもよい。もちろん、端子３４及び３５は図１及び図６以外の位置にあってもよい。要は、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒが一致していればよく、一致していることで、フィルム状歪み検出デバイス３０における歪みの検出感度を向上できる。

【0040】

［検出感度の変化］
歪みゲージモジュール１において、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量が薄板金属基板１０の長手方向に５μｍである場合と、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量が薄板金属基板１０の長手方向に５０μｍである場合について、応力が変化した場合のフィルム状歪み検出デバイス３０の検出感度の変化率について調べた。

【0041】

図７は、歪みの検出感度の変化率を示す図である。図７に示すように、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量が薄板金属基板１０の長手方向に５μｍである場合は、応力が１００のときの検出感度の変化率が－２％程度である。これに対して、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量が薄板金属基板１０の長手方向に５０μｍである場合は、応力が１００のときの検出感度の変化率が－５％程度である。

【0042】

応力が１００のときの検出感度の変化率が－５％程度であれば、実使用が可能であることから、図７のデータより、歪みゲージモジュール１として許容できる薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量は薄板金属基板１０の長手方向に５０μｍであるといえる。

【0043】

また、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量が小さくなるほど検出感度が向上し、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量が薄板金属基板１０の長手方向に５μｍであれば、十分な感度が得られているといえる。

【0044】

なお、歪みの検出感度の変化率は、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとが薄板金属基板１０の長手方向にずれた場合に最も大きくなる。そのため、歪みゲージモジュール１として許容できる薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量は、全方向に５０μｍの範囲内であるといえる。

【0045】

［信号処理プロセスの一例］
ここで、歪みゲージモジュールを用いた信号処理プロセスの一例について説明する。図８は、本実施形態に係る歪みゲージモジュールから出力される信号の処理システムを例示する図である。図８では、歪みゲージモジュール１を用いているが、歪みゲージモジュール１Ａを用いてもよい。

【0046】

図８に示すように、歪みゲージモジュール１の出力は、ブリッジボックス１００に接続されている。例えば、歪みゲージモジュール１に搭載されたフィルム状歪み検出デバイス３０の端子３４及び３５が線材等によりブリッジボックス１００に接続される。ブリッジボックス１００は、信号処理部２００と接続されている。信号処理部２００は、例えば、ブリッジ電圧２１０、歪みアンプ２２０、及びＡ／Ｄ変換器２３０を有している。

【0047】

ブリッジボックス１００内には、例えば、ブリッジ回路が配置され、ブリッジ回路の１辺が端子３４及び３５の間に接続された抵抗体３２により構成され、他の３辺が固定抵抗で構成される。また、ブリッジボックス１００内のブリッジ回路には、ブリッジ電圧２１０から直流電圧が供給されている。これにより、ブリッジ回路の出力として、抵抗体３２の抵抗値に対応したアナログ信号を得ることができる。

【0048】

ブリッジボックス１００で得られたアナログ信号は、歪みアンプ２２０に入力され、歪みアンプ２２０で増幅される。歪みアンプ２２０で増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器２３０によりデジタル信号に変換され、コンピュータ３００に入力されて所定の演算等がなされる。コンピュータ３００には、例えば、ストレージデバイス４００が接続され、コンピュータ３００による演算の結果等が記憶される。

【0049】

図９は、比較例に係る歪みゲージモジュールの出力電圧を例示する図である。図９（ａ）は、図８において、歪みゲージモジュール１の代わりに比較例に係る歪みゲージモジュールを接続した場合に、ブリッジボックス１００から出力される出力電圧であり、図９（ｂ）は、歪みアンプ２２０から出力される出力電圧である。比較例に係る歪みゲージモジュールは、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量が薄板金属基板１０の長手方向に１００μｍである点を除いて、歪みゲージモジュール１と同一構造である。

【0050】

図１０は、本実施形態に係る歪みゲージモジュールの出力電圧を例示する図である。図１０（ａ）は、図８のブリッジボックス１００から出力される出力電圧であり、図１０（ｂ）は、図８の歪みアンプ２２０から出力される出力電圧である。ここでは、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量が薄板金属基板１０の長手方向に５μｍである歪みゲージモジュール１を用いた。

【0051】

歪みゲージモジュール１は、比較例に係る歪みゲージモジュールに比べて、薄板金属基板１０の重心Ｇｐと抵抗体領域Ｒの重心Ｇｒとのずれ量が小さいため、検出感度が高い。そのため、図９（ａ）と図１０（ａ）とを比較するとわかるように、歪みゲージモジュール１の方が、比較例に係る歪みゲージモジュールよりも、ブリッジボックス１００から振幅の大きな出力電圧を得ることができる。

【0052】

また、検出感度が高くブリッジボックス１００から振幅の大きな出力電圧を得ることができる歪みゲージモジュール１を用いる場合、比較例に係る歪みゲージモジュールを用いる場合よりも歪みアンプ２２０の利得を低くできる。そのため、図９（ｂ）と図１０（ｂ）とを比較するとわかるように、歪みゲージモジュール１を用いる場合の方が、比較例に係る歪みゲージモジュールを用いる場合よりも、歪みアンプ２２０のノイズの影響を低減してＳ／Ｎ比の高い出力電圧を得ることができる。その結果、歪みゲージモジュール１を用いることで、高精度の歪み検出が可能となる。

【0053】

以上、好ましい実施形態について詳説したが、上述した実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0054】

１，１Ａ 歪みゲージモジュール、１０ 薄板金属基板、１０ａ 上面、１０ｂ 下面、２０ 接着剤、３０ フィルム状歪み検出デバイス、３１ 基材、３２ 抵抗体、３３ 配線、３４、３５ 端子、３６ 樹脂部、１００ ブリッジボックス、２００ 信号処理部、２１０ ブリッジ電圧、２２０ 歪みアンプ、２３０ Ａ／Ｄ変換器、３００ コンピュータ、４００ ストレージデバイス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】