(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ正および負の張力ゆがみおよび圧縮ゆがみのエリアを与え、所定の物理的荷重の作用を受ける反力部分、および
前記反力部分の張力ゆがみエリアおよび圧縮ゆがみエリアにおいて前記反力部分に動作可能に取り付けられ、電気信号を発生する複数の歪みゲージグリッドを有し、
前記複数の歪みゲージをホイートストーン・ブリッジ回路で電気的に接続し、
前記正および負の張力ゆがみおよび圧縮ゆがみの電気的クリープ信号であって、それぞれの大きさが等しい前記電気的クリープ信号を前記ホイートストーン・ブリッジ回路の中で合成して前記電気的クリープ信号を相殺消去する変換器において、
前記ホイートストーン・ブリッジ回路が少なくとも第１および第２入力部と、少なくとも第１および第２出力部と、少なくとも第１から第４に至る歪みゲージと、少なくとも第１から第４に至る接続部とを備え、
正のクリープ信号を生成する第１歪みゲージと負のクリープ信号を生成する第４歪みゲージとの間を接続する第１接続部に接続した第１入力部と、
負のクリープ信号を生成する第２歪みゲージと正のクリープ信号を生成する第３歪みゲージとの間を接続する第３接続部に接続した第２入力部と、
前記第３歪みゲージと前記第４歪みゲージとの間を接続する第４接続部に接続する第１出力部と、
前記第１歪みゲージと前記第２歪みゲージとの間を接続する第２接続部に接続する第２出力部とを構成することを特徴とする変換器。
【請求項２】
それぞれ正および負の張力ゆがみおよび圧縮ゆがみを与える所定の物理的荷重の作用を受ける反力部分、および
張力ゆがみエリアおよび圧縮ゆがみエリアにおいて前記反力部分に動作可能に取り付けられ、所定の温度Ｔにおける前記反力部分の物理的変化を補償する複数の歪みゲージグリッドを有し、かつ前記複数の歪みゲージがＴ＋/−２００℃の温度範囲全体を通して電気信号を発生し、
前記複数の歪みゲージをホイートストーン・ブリッジ回路で電気的に接続し、
Ｔ＋/−２００℃の温度範囲全体を通して、前記張力ゆがみエリアおよび圧縮ゆがみエリアにおける前記正および負の符号の電気的クリープ信号のそれぞれが概ね同じ大きさであって、前記張力ゆがみエリアおよび圧縮ゆがみエリアからの前記同じ大きさの電気的クリープ信号を、ブリッジ構成の前記ホイートストーン・ブリッジ回路内で合成することで、前記ホイートストーン・ブリッジ回路の加算特性によって電気的に相殺消去された前記電気的クリープ信号になる温度補償の変換器において、
前記ホイートストーン・ブリッジ回路が少なくとも第１および第２入力部と、少なくとも第１および第２出力部と、少なくとも第１から第４に至る歪みゲージと、少なくとも第１から第４に至る接続部とを備え、
正のクリープ信号を生成する第１歪みゲージと負のクリープ信号を生成する第４歪みゲージとの間を接続する第１接続部に接続した第１入力部と、
負のクリープ信号を生成する第２歪みゲージと正のクリープ信号を生成する第３歪みゲージとの間を接続する第３接続部に接続した第２入力部と、
前記第３歪みゲージと前記第４歪みゲージとの間を接続する第４接続部に接続する第１出力部と、
前記第１歪みゲージと前記第２歪みゲージとの間を接続する第２接続部に接続する第２出力部とを構成することを特徴とする変換器。
【請求項３】
それぞれ正および負の張力ゆがみおよび圧縮ゆがみを与える所定物理的荷重を支持する反力部分、および
所定の温度Ｔにおける前記反力部分の物理的変化が補償された張力ゆがみエリアおよび圧縮ゆがみエリアにおいて前記反力部分に動作可能に取り付けられる複数の歪みゲージグリッドを有し、かつ前記複数の歪みゲージがＴを含む温度範囲全体を通してクリープ成分を有する電気信号を発生し、
前記複数の歪みゲージをホイートストーン・ブリッジ回路で電気的に接続し、
前記温度範囲全体を通して、前記正および負の電気的クリープ信号であって、それぞれの大きさが等しい前記電気的クリープ信号を前記ホイートストーン・ブリッジ回路の中で合成して、前記ホイートストーン・ブリッジ回路の加算特性によって前記電気的クリープ信号を相殺消去する温度補償の変換器において、
前記ホイートストーン・ブリッジ回路が少なくとも第１および第２入力部と、少なくとも第１および第２出力部と、少なくとも第１から第４に至る歪みゲージと、少なくとも第１から第４に至る接続部とを備え、
正のクリープ信号を生成する第１歪みゲージと負のクリープ信号を生成する第４歪みゲージとの間を接続する第１接続部に接続した第１入力部と、
負のクリープ信号を生成する第２歪みゲージと正のクリープ信号を生成する第３歪みゲージとの間を接続する第３接続部に接続した第２入力部と、
前記第３歪みゲージと前記第４歪みゲージとの間を接続する第４接続部に接続する第１出力部と、
前記第１歪みゲージと前記第２歪みゲージとの間を接続する第２接続部に接続する第２出力部とを構成することを特徴とする変換器。
【請求項４】
それぞれ正および負の張力ゆがみおよび圧縮ゆがみを与える所定の物理的荷重の作用を受ける反力部分を有する変換器を形成し、
前記反力部分の張力ゆがみエリアおよび圧縮ゆがみエリアにおいて前記反力部分に動作可能に複数の歪みゲージグリッドを取り付け、電気信号を発生するように構成し、そして
前記複数の歪みゲージをホイートストーン・ブリッジ回路で接続し、
前記張力ゆがみエリアおよび圧縮ゆがみエリアにおける前記正および負の符号の電気的クリープ信号のそれぞれが概ね同じ大きさであって、前記張力ゆがみエリアおよび圧縮ゆがみエリアからの前記同じ大きさの電気的クリープ信号を、ブリッジ回路である前記ホイートストーン・ブリッジ回路内で合成することで、前記ホイートストーン・ブリッジ回路の加算特性によって電気的に相殺消去された前記電気的クリープ信号になる変換器の製造方法において、
前記ホイートストーン・ブリッジ回路が少なくとも第１および第２入力部と、少なくとも第１および第２出力部と、少なくとも第１から第４に至る歪みゲージと、少なくとも第１から第４に至る接続部とを備え、
正のクリープ信号を生成する第１歪みゲージと負のクリープ信号を生成する第４歪みゲージとの間を接続する第１接続部に接続した第１入力部と、
負のクリープ信号を生成する第２歪みゲージと正のクリープ信号を生成する第３歪みゲージとの間を接続する第３接続部に接続した第２入力部と、
前記第３歪みゲージと前記第４歪みゲージとの間を接続する第４接続部に接続する第１出力部と、
前記第１歪みゲージと前記第２歪みゲージとの間を接続する第２接続部に接続する第２出力部とを構成することを特徴とする変換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への参照】
【０００１】
本出願は、２００９年７月２８に出願された米国仮出願第６１/２２９，１２３号の優先権を主張する出願である。なお、この仮特許出願については、本願開示にすべて援用するものとする。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ゆがみゲージ、より具体的にはクリープ補償を含むゆがみゲージに関する
【背景技術】
【０００３】
ゆがみゲージを利用した変換器は、機械的入力（例えば、重量、力、質量、トルク、圧力、偏向/変位など）を電気出力に変換するために各種の用途で用いられている。このような変換器すべての基本は同じである。具体的に説明すると、機械的な反作用装置（通常バネまたは反力部分と呼ばれている）の場合、特定の入力に反応して、加えられた入力に対して比例変化する測定可能な表面ゆがみにこれを変換する。変換器の反力部分に取り付けられたゆがみゲージがこの表面ゆがみを検出し、これに応答するため、電気抵抗が変化する。通常、この反力部分は、高品質工具鋼（例えば４３４０、４１４０など）、加工度の高い（硬化処理/加熱処理）ステンレス鋼（例えば１７−４ＰＨ、１７−７ＰＨなど）、高級熱処理アルミニウム（例えば２０２４−Ｔ３５１、２０２４−Ｔ８１など）や、ベリリウム銅やＮ−ＳｐａｎＣなどのその他の優良バネ材料を機械加工して製作している。ところが、ポリマー（例えばエポキシガラス積層物、注型/射出成形プラスチックなど）や、セラミック材料（例えばＡｌ２Ｏ３  ９９＋％など）を使用する特別な場合がある。実際、変換器の場合、反力部分の基本材料として、考えられるほぼあらゆる材料が時期は別として利用されてきた歴史がある。本発明は、任意の一種の材料または材料クラスに制限されるものではなく、反力部分として使用するために選択されたいずれの材料にも適用してもよい。
【０００４】
いずれの場合も、ゆがみゲージを利用した変換器を使用して、物理的荷重または入力を電気出力に変換する。最高レベルの変換器精度を実現するためには、ある種の精度制限作用について装置を補償する必要がある。これら制限作用には、クリープなどのゆがみゲージ/変換器システムに固有なものがあり、また温度変化などの外部作用があり、クリープＴＣと呼ばれているクリープ変化＋温度などの複合作用もある。例えば、ロードセルは、重量（質量/力）を比例電気信号に変換する変換器として計量産業において使用されている。ロードセルの場合、特定な点において反復可能で、大きさがほぼ等しい（ｑｕａｓｉ  −ｅｑｕａｌ−ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）表面ゆがみを与え、これらゆがみのうち２つを張力ゆがみ（正）、そして２つを圧縮ゆがみ（負）にするように機械的に設計されている。これらの点に接着された電気抵抗ゆがみゲージは、加えられた重量から発生する表面ゆがみを比例電気信号に変換する。ゆがみゲージは、出力信号を最適化するホイートストーン・ブリッジなどの電気回路に接続する。
【０００５】
変換器に典型的に用いられるホイートストーン・ブリッジ電気回路では、４つのゆがみゲージに加えて一つの電源を、図１に示すように、直列/並列回路に配線する。この回路は、ブリッジの抵抗バランスが取れている場合（即ち、４つのゲージすべてがほぼ同じ抵抗値の場合）に、出力端子（Ｏ１およびＯ２）間に電圧が存在しないように、電気特性が設定されている。逆に、ゆがみゲージが有意味に異なる抵抗の場合には、印加電圧Ｖｉに比例してＯ１およびＯ２間に微小な電圧が測定されることになる。具体的に説明すると、ゲージ１および３の電気抵抗が増し、同時にゲージ２および４の電気抵抗が減少すると、端子Ｏ１およびＯ２間には最大の比例出力電圧が存在することになる。この理由から、変換器構成は正負のゆがみを利用するもので、加えられた重量に応じて、これらの位置に接着したゲージの抵抗が増減するため、加えられた所定の重量について変換器からの電圧信号を最大化することになる（感度を最大化することになる）。
【０００６】
計量産業界には、法定取引（ｌｅｇａｌ−ｆｏｒ−ｔｒａｄｅ）と呼ばれる用途で利用されるクラスのロードセルがある。これら法定取引用ロードセルは、ＯＩＭＬ  Ｒ６０（国際法定計量機関−Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉｅ  Ｌｅｇａｌ）などの国際認定標準の厳格な品質試験に合格する必要がある。これらの試験結果から、重量の分解能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）に基づいて具体的な温度範囲（通常は−１０〜＋４０℃）においてロードセルを分類している。適用分類基準は、分解能の分割数である。例えば、最大合成誤差が０．０３３％のロードセルは、３０００Ｄ（３，０００分割数）精度に分類されている。
【０００７】
ロードセル本体の機械的設計および製造、ゆがみゲージおよびその据え付けの性能特性を始めとするいくつかのファクターが絡み合って、ロードセルの分類カテゴリーに影響する。ゆがみゲージ性能パラメーターの中では、クリープがロードセルの分類にとって臨界的である。他のすべての誤差要因を無視したとしても、上記に例示した分類（３０００Ｄ）内で許容できるコードスロープクリープ（ｃｏｒｄ−ｓｌｏｐｅ  ｃｒｅｅｐ）は０．０２３３％ＦＳ/ｍｉｎ．（％フルスケール/分）である。
【０００８】
変換器クリープは、定常的な環境条件下における安定な物理的条件または入力（ロードセルの実例の場合重量又は荷重である）を想定した場合、出力変化として定義できる。ゆがみゲージの場合、特定の変換器構成の固有な材料クリープについて補償できるように特化設計されている。図２ａに、ロードセルの実例に対する代表的なクリーププロットを示すとともに、クリープを定量化するために通常使用されているコードスロープ値を示す。なお、図２ａは、クリープが非線形現象であることを明示する図である。通常、クリープ性能は変化できるものであり、変換器温度が、初期クリープ補償のために利用される温度（通常は室温Ｔ〜２４℃）から変化する場合には、従来のクリープ補正方法を利用して変化させることができる。クリープの温度変化は、法定取引ロードセル（ｌｅｇａｌ−ｆｏｒ−ｔｒａｄｅ  ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）の考えられる分類に大きく影響する。特定の温度範囲におけるクリープ測定値の結果は、クリープＴＣと呼ばれている。一部の過酷な用途（ｓｅｒｖｅｒ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）においては、温度範囲はＴ＋/−２００℃である。
【０００９】
ゆがみゲージクリープに影響するいくつかの変数があり、制限する意図ではないが例示すると、ゆがみゲージを製造する抵抗材料（電気導体）、幾何学的形状（例えば、ゲージ長さ、横断面寸法、エンドループサイズ、形状、および向き）、構成（使用する場合には絶縁支持体、絶縁上塗り層を含む、ゲージを構成するさいに使用する材料）、および据え付け（セメントの厚さおよび種類、ゲージの位置）がある。変換器に利用される最も普通なタイプのゆがみゲージは、図３に概略を示す薄型の金属箔ゲージである。このゲージは、一次測定長さ（ゲージ長さ）Ｌ、一次測定幅（ゲージ幅）Ｚ、蛇線グリッドＲ状に構成され、半田パッド接続Ｍをもつ複数のグリッド線Ｔ、複数のクリープ制御エンドループＫ、測定主軸Ｊを構成する上部アラインメントガイドＰおよび下部アラインメントガイドＮ、および絶縁支持体（キャリヤ）Ｕを有する。
【００１０】
従来の方法は、室温における変換器クリープを定格フルスケール出力の約０．０１７５％/ｍｉｎ．に制御することができ、便利である。あるいは、ロードセルの実例についてＯＩＭＬ  Ｒ６０から算出した場合、４０００Ｄより少し上まで制御することができる。クリープ補償を実現する一つの従来方法では、ゆがみゲージエンドループ（図３のＫ）を選択し、クリープ要素を最適化することができる。これは、もちろん、クリープに対する前記他の作用の適正な制御が実現できていることを前提にしている。この方法の場合、４つの同じ、あるいはほぼ同じゆがみゲージを使用し、コードスロープクリープをできるだけ小さく抑えることができるように、あるいは意図する分類に少なくとも十分対処できるようにエンドループ長さを選択する。上記従来の方法を使用して、変換器の製造ランからできるだけ低いクリープスロープ（最高の変換器分解能）を実現することを試みる場合、生産ロットのグレードを上げることによって、ロットからのすべての変換器を試験し、試験結果によって分類し、ロットからの個々の変換器がいずれも高い標準を達成していると先験的に確証しないことが一例として必要である。
【００１１】
上記クリープ補償の従来方法を少し変えると、相互に微妙に異なるゆがみゲージについてエンドループ長さを長くすることができる。この方法では、等しいエンドループ長さをもつ３つのゆがみゲージと一つの異なるゆがみゲージを得ることができる。あるいは、等しいエンドループ長さをもつ２つのゲージと、これらとは異なる他の等しいエンドループ長さをもつ２つのゲージを得ることができる。あるいは、すべてのエンドループ長さを微妙に相違させたゲージを得ることができる。この微妙なクリープ特性は、ほぼ同じゆがみゲージと呼ぶことができるものを利用すると実現することができる。この方法は、変換器を設けるさいにすぐに用立てられるゲージが手元にあり、低いクリープ結果を結合させることができるのかという実際的な懸念から発展したものである。すなわち、この方法は在庫の問題から自然に発展したものである。この方法を使用すると、ある温度ですぐれたクリープ結果を実現できるが、同じゆがみゲージを最も普及している使い方で使用した場合にクリープＴＣ性能の改良に必ずしもつながるものではない。
【００１２】
変換器クリープ補償を実現する別な方法も示唆されている。すなわち、支持樹脂と混合する補強繊維の量を変えることによって、ゆがみゲージの全体的な剛度を変更する方法である。この方法は、クリープと、反力部分とゆがみゲージとの間の相対剛度における違いとの関係に基づいている。この技術（方法）における明らかな限界は、業界において使用されている支配的なタイプではない混合樹脂支持システムにしか適用てきない点である。
【００１３】
−１０〜＋４０℃の全温度範囲にわたって分解能の高いクリープ補償を実現することは、これら従来方法に対しての興味深い点である。別な方法では、各種の電気構成を設計し、ゆがみゲージ回路に組み込み、エッチング時にこれにゆがみゲージグリッドを形成する。これら構成の場合、初期的には電気的に不活性であるが、適当な電気シャントを切断することによって能動素子として回路に組み込むと、温度変化を原因とするクリープ変動を始めとする変換器についてクリープ補償できる。この作業は、ゲージを変換器に取り付けた後に行う。この方法の欠点は、１）ゆがみゲージの設計および製造が複雑でコストが高いこと、および２）クリープ特性の現場における選択的“トリミング”に注意が必要なことである。
【００１４】
変換器出力からわかるように、ゆがみゲージクリープ（ｓｔｒａｉｎ  ｇａｇｅ  ｃｒｅｅｐ）は、図Ａに示すように粘弾性現象である。同じエンドループをもつゲージを選択する方法、およびほぼ同じエンドループをもつゲージを選択する方法を始めとする従来のクリープ補償方法を利用した場合、代表的な変換器クリープの結果は、図Ａ´に示すグラフによって表わすことができる。図４に示すものは、ロードセルに接着され、ホイートストーン・ブリッジ回路において結合して全変換器クリープを引き起こす張力ゆがみゲージおよび圧縮ゆがみゲージからの対応する、代表的な独立ゆがみゲージクリープである。図４から明らかなように、経時的な出力変化に関する２つの曲線（一つの曲線は張力ゆがみゲージに対応し、もう一つの曲線は圧縮ゆがみゲージに対応する）によって表わされるように、クリープの方向は符号が逆である。即ち、図示のように、張力ゲージは出力が低下し（負特性がより強くなり）、そして圧縮ゲージは出力が上昇する（正特性がより強くなる）。既に、ホイートストーン・ブリッジ回路の特性に関して説明したように、これら２つの正反対のクリープ方向のブリッジ（比例出力電圧）からの電気的結果は、クリープによって発生した電気信号部分における増加であり、符号が逆の信号を差し引くと、２つの信号の加算が生じる。
【００１５】
このように、クリープ補償を物理的な相殺消去によって実現する限り（即ち、正の反力部分クリープを合成した負の張力/圧縮ゆがみゲージクリープによって相殺する限り）、従来方法の場合にはいずれも共通な結果が得られるが、本発明のように電気的相殺消去によって問題に対処するものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、特に変換器温度が変化する場合に、よりバラツキのないクリープ応答が得られる、箔ゆがみゲージを選択し、これをホイートストーン・ブリッジ回路の変換器に正しく設けるための新規な方法に提供するものである。特に有利な変換器反力部分は、所謂双眼鏡型または逆屈曲型構成であり、これによって反力部分の２つの部位が集中張力ゆがみの小さな面積を有し、そして２つの部位が集中圧縮ゆがみの小さな面積を有することになる。なお、反力部分の上部に２つの逆方向のゆがみがそれぞれ一つあり、下部に２つの逆方向のゆがみがそれぞれ一つある。本明細書に開示するように、適正なクリープ特性をもつゆがみゲージを反力部分の４つの部位に取り付け、張力ゆがみゲージを張力エリアに取り付け、そして圧縮ゆがみゲージを圧縮エリアに取り付ける。この反力部分設計は、必ずしもクリープに関連しない、反力部分の長さにそって存在する温度勾配による作用がブリッジ回路によって自然に補償されるため、特に有利である。
【００１７】
従来の変換器クリープの補償方法は、死荷重変換器の固有正クリープがゆがみゲージによって等しい負クリープに正確に整合していることを利用するものである。従って、２つの独立クリープ[変換器クリープ＋（４つのゆがみゲージの合成クリープ）＝０]がバランスする結果、経時的な変換器出力が定常化する。この補正にとって本質的なことは、４つのゆがみゲージによる全クリープが整合するため、変換器クリープを補償でき、ゆがみゲージ（選択したすべてのゲージが等しいかほぼ等しい）すべての間で相対的なクリープが整合する懸念はない。代案がない状態では、ゆがみゲージの合成クリープが変換器クリープに対して符号が逆になっていることが必要ある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の方法では、ホイートストーン・ブリッジ回路の電気的性質を利用する。図２ａについて説明すると、ゆがみゲージクリープを変換器反力部分のクリープ作用に正確に整合させる代わりに、２つの張力ゆがみゲージを選択し、２つの圧縮ゆがみゲージ（例えば、いずれも正である）と同様に、大きさが等しくかつ符号が同じであるクリープ結果を与えるようにする。代表的なゆがみゲージクリープ曲線を図５に示す。ホイートストーン・ブリッジ回路の計算から、張力ゆがみゲージおよび圧縮ゆがみゲージからのクリープを原因とする等しい抵抗変化がホイートストーン・ブリッジ回路で合成される場合には、これらは相殺消去される。これによって、図６に示すように、クリープ結果が相殺消去される。このように、従来方法と同様に、合成されたゆがみゲージクリープは、符号は反対であるが、死荷重変換器反力部分のクリープのもはや正確な整合ではなくなるが、代わりに、張力ゆがみゲージと圧縮ゆがみゲージのクリープ特性が整合することになり、それぞれがホイートストーン・ブリッジ回路において合成され、相殺消去されることになる。
【００１９】
例えば、正クリープ作用が強い圧縮ゆがみゲージを選択し、これを等しい正クリープ作用をもつ張力ゆがみゲージと整合させるだけでよい。即ち、符号が逆であるが、変換器反力部分にクリープ作用が正確に整合したゆがみゲージを選択する必要はない。
【００２０】
本発明構造の有利な作用効果としては、変換器温度が初期クリープ補償温度（改良クリープＴＣ）から変化した場合、例えば、法定取引に関する−１０〜＋４０℃の全温度範囲において安定な変換器クリープ性能が実現できることがある。圧縮ゆがみゲージよりもエンドループがかなり短い、例えば半分程度（５０％）の張力ゆがみゲージを選択することによって、圧縮ゆがみゲージに対して整合正クリープをもつ張力ゆがみゲージを選択した場合、クリープの温度変化を張力ゆがみゲージと圧縮ゆがみゲージとで等しくすることができ、任意の温度におけるクリープ信号成分をホイートストーン・ブリッジ回路内で相殺消去できる。この有利な作用効果が実現できる理由は、張力ゆがみゲージおよび圧縮ゆがみゲージが異なるクリープＴＣ特性を示す従来の方法における同じかほぼ同じゆがみゲージを選択した場合とは逆に、正の張力クリープ作用および正の圧縮クリープ作用に関してゆがみゲージを適正に選択した場合に、同様なクリープＴＣ特性が得られるからである。
【００２１】
以下例示のみを目的として、添付図面について本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図Ａ】図Ａは、変換器出力が示すように、ゆがみゲージクリープが粘弾性現象であることを示す図である。図Ａ´は、代表的な変換器クリープを示すグラフである。
【図１】変換器に典型例として利用されているホイートストーン・ブリッジ電気回路を示す図である。
【図２ａ】ロードセルのクリープの典型的なプロットを示すグラフである。
【図２ｂ】物理的なクリープ相殺作用を示すグラフである。
【図３】ゆがみゲージを示す図である。
【図４】ロードセルに結合した張力ゆがみゲージおよび圧縮ゆがみゲージからのゆがみゲージクリープ（負クリープ、正クリープ）を示すグラフである。
【図５】ロードセルに接着した張力ゆがみゲージおよび圧縮ゆがみゲージからのゆがみゲージクリープ（いずれも負クリープ）を示すグラフである。
【図６】クリープが相殺消去されているゆがみゲージクリープを示すグラフである。
【図７】反力部分設計を備えた双眼鏡型変換器を示す図である。
【図８ａ】各種の電気接続（１、２、３、４）の位置を示す双眼鏡型変換器を示す図である。
【図８ｂ】図８ａの変換器に連結したホイートストーン・ブリッジ電気回路を示す図である。
【図９】室温クリープを含む変換器クリープをプロットしたグラフである。
【図１０】同じエンドループを備えたゆがみゲージを利用した場合において、変換器クリープをプロットしたグラフである。
【図１１】物理的および電気的相殺消去を併用した場合において、変換器クリープをプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図７に、双眼鏡型変換器の反力部分設計を示す。反力部分を一端Ａに固定し、反対端部Ｂに死荷重（物理的荷重）を負荷する。Ｃで示す位置は張力ゆがみ（正）のエリアであり、Ｄで示す位置は圧縮ゆがみ（負）のエリアである。通常、ゆがみゲージは、その測定主軸（図３におけるＪ）を反力部分の測定主軸Ｅに対して整合させた状態で取り付ける。変換器の重量や環境に対する他の応答を補償することが望ましい場合には、ゆがみゲージは、Ｅ方向における完全整合からわずかにずらして（回転または変位）もよく、それでも作用効果は、有効かつ良好である。
【００２４】
ゆがみゲージを反力部分に固定するさいには、接着剤、直接積層技術やその他の加工技術によって固定し、図８ｂに示すように、配線を行って、ホイートストーン・ブリッジ回路を構成する。ここでの唯一の判定基準は、４つのゆがみゲージが適正にホイートストーン・ブリッジ回路に電気接続されているかどうかだけである。電気的接続部分Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４が、変換器の供給側端子および信号側端子を構成する（図８ａ）。図８ｂには、相対的なブリッジ電圧出力を支配する式も記載されている。なお、ｅ０/Ｅは、このパラメーターの各ゆがみゲージのゆがみレベルへの依存度を表わす。この式から、ブリッジ電圧出力に対するゆがみゲージ１、２の合成寄与がネガティブであることが理解できる。例えば、両ゲージから同じ信号が存在している場合、相対的なブリッジ電圧に関する合成結果は、ゼロである。即ち、２つの等しい信号間の差はゼロである。これが、本発明構成の基準である。即ち、変換器クリープ作用特性に関係なく、張力ゲージと圧縮ゲージとでクリープ作用特性が整合しているゆがみゲージを選択し、これら２つの等しい信号をブリッジ回路で合成すると、電気的に相殺することができる。
【００２５】
従来の方法では、クリープ補償は、反力部分の物理的な延長に反力を加えるゆがみゲージの物理的な緩和によって生じる。ゆがみゲージは反力部分が延長するのと同じ割合で緩和するため、ゆがみゲージの電気抵抗は変化せず、またホイートストーン・ブリッジからの出力信号も変化しない。この物理的なクリープの相殺作用を図２ｂに示す。図示のように、反力部分のクリープ曲線から差し引かれた場合（上の曲線）、ゆがみゲージのクリープ曲線（下の曲線）は、変換器から安定な電気出力信号を出す。
【００２６】
従来の物理的なクリープ補償方法とは対照的に、本発明では、ホイートストーン・ブリッジの加算特性を利用して、クリープ補償を電気的に行う。張力ゆがみゲージと圧縮ゆがみゲージとの間でクリープゆがみ信号が大きさにおいて等しくなり、かつ符号が同じになるようにゆがみゲージクリープ作用特性を調節すると、これら等しいクリープ信号が（ゆがみゲージ１および２について、そしてゆがみゲージ３および４について）ホイートストーン・ブリッジで合成された場合、結果的にゼロになり、クリープ信号が電気的に相殺消去されることになる。
【００２７】
既に説明したように、このクリープゆがみ信号の整合の作用効果は、即ち重要な改善効果は、ゆがみゲージクリープ整合を正確に実現することによって、クリープＴＣも改善することである。この整合は、張力ゆがみゲージに対して、圧縮ゆがみゲージに非常に長いエンドループ構成を使用することによって実現できる。具体的には、図７のウェブ厚みＦを２．１０ｍｍに設定し、かつ反力部分を２０２４−Ｔ３５１アルミニウムか（あるいは、容量がほぼ３０ｋｇの変換器を製造するための）等価物から機械加工し、張力ゆがみゲージのエンドループを０．１７７８ｍｍの長さに設定し、圧縮ゆがみゲージのエンドループを０．４３８２ｍｍの長さに設定し、これら２組のゆがみゲージ間におけるその他すべての設計パラメーターおよび構成パラメーターを等しく設定すると、従来方法と比較した場合、優れた室温クリープ補償およびクリープＴＣが実現できる。なお、（例えば、張力ゆがみゲージおよび圧縮ゆがみゲージの相対的なグリッド設計−ラインおよびスペース−を変更するか、あるいは別な例として張力ゲージおよび圧縮ゲージ間のキャリヤ材料を変更することによって）ゆがみゲージクリープを調節する他の方法も利用でき、これら方法も本発明の一環である。
【００２８】
以上の実施例を使用して、デフォルトで室温クリープを含む得られた変換器クリープＴＣをプロットしたものを図９に示す。図１０に、従来のクリープ補正方法を行った場合の、具体的には同じエンドループをもつゆがみゲージを利用し場合の等価な変換器クリープＴＣをプロットしたものを示す。改善効果は、より平坦になったクリープＴＣ曲線が示す通りであり、３つの試験温度すべてで等価なクリープ補償が実現でき、変換器に関してより高い法定取引分類が実現できる。
【００２９】
本発明は、従来方法と同じ変換器に適用しても、クリープＴＣを殆ど完全に除去できる作用効果も併せもつ。具体的には、従来方法では、ゆがみゲージを利用して、合成張力/圧縮ゆがみゲージクリープが変換器要素の物理的クリープを相殺しているが、本発明では、正負のクリープ特性が相互に相殺するようにゆがみゲージを選択使用する。物理的相殺および電気的相殺を合成することによって、図１１に示すように、クリープの温度変動をほぼ完全に排除できる。
【００３０】
当業者ならば、本発明により一般にクリープとして知られている変動成分のみを相殺消去でき、変換器が相殺消去できない目的の測定を実現できることを理解できるはずである。
【符号の説明】
【００３１】
１、２、３、４：電気接続
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４：電気的接続部分
【図１】
0005571789.tif 000002
【図２ａ】
0005571789.tif 000003
【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図Ａ】
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