(57)【要約】本発明に係る荷重計測セル（２）は、荷重トランスデューサ（２０）を備えている。荷重トランスデューサは、複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）を装備した変形可能ボディ部（２０７）を含んでおり、この変形可能ボディ部は、荷重トランスデューサの全体のうちのハウジングに固定される部分である荷重支持部と、荷重トランスデューサの全体のうちの荷重導入部との間を延在して、それら荷重支持部と荷重導入部とを接続している。複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）は、少なくとも１本のリボンケーブル（２２Ｔ、２２Ｂ）の複数の配線導体（２８１、２８２、２８３）に接続されており、このリボンケーブルは、計測信号に処理を施すための回路モジュール（２４）に接続可能である。複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）は、回路モジュールにおいて互いに接続されることで計測用ブリッジ回路を構成している。本発明によれば、複数の配線導体（２８１、２８２、２８３）は、それら配線導体によって構成されるところの、計測用ブリッジ回路の夫々の節点（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４）と複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）の夫々の接続端子（２８０）との間を接続する複数の接続配線の全てが、互いに略々等しい抵抗値を持つように形成されている。
2005527798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重トランスデューサ（２０）を備えた荷重計測セル（２）であって、前記荷重トランスデューサ（２０）は例えば歪みゲージなどから成る複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）を装備した変形可能ボディ部（２０７）を含んでおり、該変形可能ボディ部（２０７）は、前記荷重トランスデューサ（２０）の全体のうちのハウジングに固定される部分である荷重支持部（２０８）と、前記荷重トランスデューサ（２０）の全体のうちの荷重導入部（２０６）との間を延在して、それら荷重支持部と荷重導入部とを接続しており、前記複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）は、複数の配線導体（２８１、２８２、２８３）に接続されており、それら複数の配線導体は、計測信号に処理を施すための回路モジュール（２４）に接続可能である、荷重計測セル（２）において、
前記回路モジュール（２４）は、前記変形可能ボディ部（２０７）から離隔した位置において前記荷重トランスデューサ（２０）に結合されており、前記複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）は、前記回路モジュール（２４）において互いに接続されることで計測用ブリッジ回路を構成しており、前記複数の配線導体（２８１、２８２、２８３）は、それら配線導体によって構成されるところの、前記計測用ブリッジ回路の夫々の節点（Ｋ１、…、Ｋ４）と前記複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）の夫々の接続端子（２８０）との間を接続する複数の接続配線の全てが、互いに略々等しい抵抗値を持つように形成されている、
ことを特徴とする荷重計測セル（２）。
【請求項２】
前記回路モジュール（２４）から遠くに配設するセンサ（２８ＴＦ、２８ＢＦ）に接続する配線導体（２８２、２８３）の導体断面積を、その配線導体の長手方向の少なくとも一部において、前記回路モジュール（２４）の近くに配設するセンサ（２８ＴＢ、２８ＢＢ）に接続する配線導体の導体断面積よりも大きくした請求項１記載の荷重計測セル（２）。
【請求項３】
前記複数の配線導体（２８１、２８２、２８３）が、例えば接着剤などを用いて、前記荷重トランスデューサ（２０）に、熱的に結合されている請求項１又は２記載の荷重計測セル（２）。
【請求項４】
前記配線導体が、少なくとも１本のフレキシブルリボンケーブル（２２Ｔ、２２Ｂ）を経由しており、該フレキシブルリボンケーブル上に、プリント法によって、配線導体パターン（２８１、２８２、２８３）が形成されている請求項１、２、又は３記載の荷重計測セル（２）。
【請求項５】
前記複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）の夫々の接続端子（２８０）に接続している前記接続配線が、複数の部分配線（２８１ＴＦ、２８２ＴＦ、２８３ＴＦ；２８１ＴＢ、２８２ＴＢ、２８３ＴＢ；…）から成り、それら部分配線のうちのあるものが、場合によっては、前記複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）のうちの２つ以上のセンサによって共用されることもある請求項１、２、３、又は４記載の荷重計測セル（２）。
【請求項６】
少なくとも１本のフレキシブルリボンケーブル（２２Ｔ；２２Ｂ）上において、夫々が別々のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ）に接続される２本の配線導体パターン（２８２ＴＦ、２８２ＢＦ、…）が前記計測用ブリッジ回路の１つの節点（Ｋ１；Ｋ２）に共に接続しており、該節点と前記回路モジュール２４との間が１本の接続配線（２８１Ｔ）によって接続されている請求項１乃至５の何れか１項記載の荷重計測セル（２）。
【請求項７】
前記変形可能ボディ部（２０）の第１側面に配設されたセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ）が第１リボンケーブル（２２Ｔ）に接続され、前記変形可能ボディ部（２０）の第２側面に配設されたセンサ（２８ＢＦ、２８ＢＢ）が第２リボンケーブル（２２Ｂ）に接続されている請求項１乃至６の何れか１項記載の荷重計測セル（２）。
【請求項８】
温度センサとして構成され、前記変形可能ボディ部（２０）上に配設されたセンサ（２９）が、１本の前記リボンケーブル（２２Ｔ）の配線導体パターン（２９１、２９２）に接続されている請求項１乃至７の何れか１項記載の荷重計測セル（２）。
【請求項９】
前記リボンケーブル（２２Ｔ、２２Ｂ）は、その先端面に、切欠部（２２４）が形成されており、該切欠部（２２４）は、前記複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）の各々の一対の接続端子（２２１）の間の領域に容易にアクセスでき、当該領域を容易にクリーニングできるように形成されている請求項１乃至８の何れか１項記載の荷重計測セル（２）。
【請求項１０】
前記荷重トランスデューサ（２０）が、前記回路モジュール（２４）に、構造的及び熱的に結合されており、前記回路モジュール（２４）が、少なくとも１本のリボンケーブル（２２Ｔ、２２Ｂ）を介して前記複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）に接続されており、前記回路モジュール（２４）が、補償用データを格納したメモリモジュール（２４５）と、前記複数のセンサ（２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢ）から出力されるアナログ信号を変換するためのコンバータ回路（２４３、２４４）とを備えている請求項１乃至９の何れか１項記載の荷重計測セル（２）。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項記載の荷重計測セル（２）を備えたことを特徴とする計量器（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載した種類の、計量器に用いる荷重計測セルに関するものであり、また、請求項１１の前提部分に記載した種類の、斯かる荷重計測セルを備えた計量器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子天秤などの計量器は、荷重トランスデューサを用いた荷重計測セルを備えており、その荷重トランスデューサは、多くの場合、その一端が、支持構造として機能する計量器のハウジングに結合され、その他端が、計量皿（秤量皿など）を担持した計量皿担持部材に結合されている。そして、計測すべき荷重は、計量皿担持部材を介して荷重トランスデューサへ導入される。
【０００３】
この種の荷重トランスデューサとしては、ドイツ特許公開第DE 199 39 633 A1号公報に記載されているものがあり、その荷重トランスデューサは、ヨーロッパ特許公開第EP 0 670 479 A1号公報にも開示されているが、ただし同ヨーロッパ特許公開公報においては、荷重トランスデューサではなく、「反力発生ブロック」ないし「荷重担持ブロック」という名称で呼ばれている。それら公報に記載されている荷重トランスデューサは、弾性変形可能なボディ部を備えており、この変形可能ボディ部は、荷重トランスデューサの全体のうちのハウジングに対して固定される部分（荷重支持部）と、荷重が導入される部分（計量皿担持部材が結合される部分であって、荷重導入部）との間を延在して、それら２つの部分を接続している。斯かる荷重トランスデューサは、通常、変形可能ボディ部と荷重支持部との間、並びに、変形可能ボディ部と荷重導入部との間に、横方向に延在する溝を備えている。変形可能ボディ部においては、導入された荷重によって発生した変形量を好ましくは歪みゲージの形態の複数のセンサで計測するようにしており、それら横方向の溝は、この変形可能ボディ部の、荷重支持部及び荷重導入部からの構造的な分離度を高める機能を果たすものである。
【０００４】
また、この変形可能ボディ部は、計測用の平行四辺形リンク機構として構成することが好ましいとされている（これについては、例えば、ヨーロッパ特許公開第EP 0 511 521 A1号公報などを参照されたい）。
【０００５】
更に、複数の歪みゲージによって、計測量を表すアナログ信号を発生させるようにしており、それら歪みゲージは、互いに組合せてブリッジ回路を構成することが好ましいとされている。通常は、そのアナログ信号をコンバータ回路によってデジタル信号に変換し、その変換後のデジタル信号に対して更に信号処理を施すようにしている。複数の歪みゲージを組合せて構成するブリッジ回路の基本構造については、例えば、「U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 11th edition, first reprint, Springer Verlag, Berlin 1999」の第１２４２頁〜第１２４３頁などに記載されている。
【０００６】
上述したヨーロッパ特許公開第EP 0 670 479 A1号公報に記載されている荷重計測セルは、計測信号を変換したデジタル信号に対して更に信号処理を施すために、メモリモジュールを備えている。そして、そのメモリモジュールに、当該荷重計測セルに関するデータを格納しておき、そのデータに従って計測信号に補正を施すようにしている。
【０００７】
計測信号に対して施す補正は、例えば英国特許第GB 1 462 808号公報などに記載されているように、主として、計測信号の誤差を補正するために行われるものであり、計測信号の誤差の発生要因には、例えば、特性が非線形であること、ヒステリシス現象が存在すること、温度の影響を受けること、それにクリープが発生することなどがある。計測信号に補正を施すために必要な補償用データは、製造工場において、荷重計測セルの製造工程の一環として、所定の計測試験を実行することによって取得し、その取得したデータを、メモリモジュールに格納するようにしている（これについては、上述したドイツ特許公開第DE 199 39 633 A1号公報を併せて参照されたい）。
【０００８】
ただし、以上の方式を採用する場合であっても、荷重計測セルそれ自体の構成を、発生する計測量の誤差ができるだけ小さくなるような構成として、僅かな補正を加えるだけで済むようにすることが望まれる。そのための荷重計測セルの構成の１つが、ヨーロッパ特許公開第EP 0 702 220 A1号公報に記載されている。そこに記載されている荷重計測セルの構成によれば、計測用ブリッジ回路を構成する４個の歪みゲージと、このブリッジ回路に調整を施すためのトリム抵抗と、歪みゲージ及び変形可能ボディ部の温度変動に起因して発生する誤差を補正するために必要な温度依存性抵抗とを、薄膜形成法を用いて１枚のプリント回路板に形成している。そして、そのプリント回路板を、かなり広い接触面積をもって、荷重トランスデューサの変形可能ボディ部に貼着し、更に、そのプリント回路板を、フレキシブルリボンケーブルを介して、ブリッジ回路の出力信号に信号処理を施すための回路基板に接続している（これについては、更に、上述したヨーロッパ特許公開第EP 0 670 479 A1号公報の図２を併せて参照されたい）。
【０００９】
しかしながら、以上の構成では、荷重トランスデューサの変形可能ボディ部にプリント回路板を貼着することによって、変形可能ボディ部の計測特性に悪影響を及ぼすおそれがある。従って、荷重計測セルの構成をより簡明なものとすることが望まれており、即ち、荷重トランスデューサの変形可能ボディ部には複数の歪みゲージだけを貼着し、接続配線によって、それら歪みゲージを互いに接続して計測用ブリッジ回路を構成すると共に、それら歪みゲージを信号処理のための回路板に接続する構成とすることが望まれている。また更に、斯かる簡明な構成の荷重計測セルを、温度の変動によって大きな影響を受けることのない最適な構成として、温度の変動によって発生する誤差を補償する際に必要とされる補正量を小さく抑えることが望まれている。
【特許文献１】ドイツ特許公開第DE 199 39 633 A1号公報
【特許文献２】ヨーロッパ特許公開第EP 0 670 479 A1号公報
【特許文献３】英国特許第GB 1 462 808号公報
【特許文献４】ヨーロッパ特許公開第EP 0 511 521 A1号公報
【特許文献５】ヨーロッパ特許公開第EP 0 702 220 A1号公報
【非特許文献１】U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 11th edition, first reprint, Springer Verlag, Berlin 1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って本発明の目的は、以上に述べたような改良を施した計量器に用いる荷重計測セルを提供すること、並びに、斯かる荷重計測セルを装備するのに適した計量器を提供することにある。
【００１１】
また、斯かる荷重計測セルは、荷重トランスデューサの計量特性並びに計測用ブリッジ回路の計量特性に悪影響を及ぼすことの少ない荷重計測セルとすべきである。
また、斯かる荷重計測セルは、長期に亘って使用しても、完全な機能を維持し得る荷重計測セルとすべきである。
【００１２】
また、斯かる荷重計測セルは、構成が簡明で、低コストで製造し得る荷重計測セルとすべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の目的は、本発明によれば、請求項１に記載した特徴を備えた荷重計測セルと、請求項１１に記載した特徴を備えた計量器とによって達成されている。また、その他の請求項は、本発明の特に有利な実施の形態を記載したものである。
【００１４】
本発明に係る荷重計測セルは、荷重トランスデューサを備えている。荷重トランスデューサは、複数のセンサを装備した変形可能ボディ部を含んでおり、この変形可能ボディ部は、荷重トランスデューサの全体のうちのハウジングに固定される部分である荷重支持部と、荷重トランスデューサの全体のうちの荷重導入部との間を延在して、それら荷重支持部と荷重導入部とを接続している。複数のセンサは、少なくとも１本のリボンケーブルの複数の配線導体に接続されており、このリボンケーブルは、計測信号に処理を施すための回路モジュールに接続可能である。複数のセンサは、回路モジュールにおいて互いに接続されることで計測用ブリッジ回路を構成している。本発明によれば、上述した複数の配線導体は、それら配線導体によって構成されるところの、計測用ブリッジ回路の夫々の節点と複数のセンサの夫々の接続端子との間を接続する複数の接続配線の全てが、互いに略々等しい抵抗値を持つように形成されている。
【００１５】
上述したような複数の接続配線の全てが、互いに略々等しい抵抗値を持つようにするには、遠くに配設するセンサに接続する配線導体ほど、その長手方向の少なくとも一部において、その導体断面積を大きくすればよい。これを実現するための特に簡明な方法は、リボン状のフレキシブル基板の上にプリント法を用いて適当な寸法の配線導体パターンを形成したリボンケーブルを使用するとよい。尚、本明細書において使用する「リボンケーブル」という用語は、少なくとも１本の配線導体を備えた、リボン状の形状の、可撓性を有する、任意の種類の電気接続用ケーブルを包含するものであり、また時に、基板上に配線導体パターンを形成して成る電気接続用ケーブルを包含するものである。
【００１６】
更に、回路モジュールとセンサの接続端子との間を接続する上述した接続配線は、寸法の異なる複数の部分配線で構成したものとするのもよく、また、１本の接続配線を少なくとも２つのセンサで共用するようにするのもよい。
【００１７】
複数のセンサを互いに接続するための、特に簡明で、しかも高い精度の得られる接続構造は、２本のリボンケーブルを使用し、一方のリボンケーブルによって、変形可能ボディ部の上面に装備したセンサと回路モジュールとの間を接続し、他方のリボンケーブルによって、変形可能ボディ部の下面に装備したセンサと回路モジュールとの間を接続するというものである。
【００１８】
また、リボンケーブルには、更に別の配線導体パターンを併せて形成し、その配線度対パターンを、例えば変形可能ボディ部に装備した温度センサと回路モジュールとの間を接続するためなどに使用するのもよい。
【００１９】
尚、荷重計測セルに装備する複数の歪みゲージを高抵抗の歪みゲージとし、それら高抵抗の歪みゲージにリボンケーブルを接続する場合には、動作が不安定になったり、計測値の誤差が徐々に増大する現象が発生したりすることがある。
【００２０】
本発明によれば、リボンケーブルの全体のうちのセンサに接続する部分である、そのリボンケーブルの先端面に、切欠部を形成することによって、この問題を防止できるようにしている。この切欠部は、センサにリボンケーブルが接続された状態にあっても、当該センサの一対の接続端子の間の領域に容易にアクセスできるように形成するものである。従って、ハンダ付け工程の完了後に、センサの一対の接続端子の間の領域にフラックスなどの汚染物質が残留していた場合でも、その残留物を容易に除去できることから、その残留物の導電性によってセンサの一対の接続端子の間に漏れ電流が流れるという問題が発生することがない。本発明に従って構成した荷重計測セルには、更なる利点として、長期に亘る使用の後にも、僅かな保守費用で、製造時の特性を回復させ得るということがあり、例えば、簡単なクリーニングを行うだけで、製造時の特性を回復させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しつつ、本発明について更に詳細に説明して行く。
図１及び図２は、本発明に係るモジュール型の荷重計測セル２を示した図である。図示した荷重計測セル２には、複数の組付ネジ３６を螺着することで固定取付部材３が結合されており、また、複数の組付ネジ４６を螺着することで計量皿担持部材４が結合されている。荷重計測セル２は、荷重トランスデューサ２０と、回路モジュール２４とを備えており、荷重トランスデューサ２０は、歪みゲージ２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢと温度センサ２９とを装備している。
【００２２】
図４に示したように、歪みゲージ２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢは、２本のフレキシブルリボンケーブル２２Ｔ、２２Ｂを介して回路モジュール２４に接続されており、この回路モジュール２４において、それら歪みゲージが互いに接続されることで、上述した「U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 11th edition, first reprint, Springer Verlag, Berlin 1999」の第１２４２頁〜第１２４３頁に記載されているような計測用のブリッジ回路が構成されている。
【００２３】
回路モジュール２４は、折曲形状の金属板部材２３を介して、構造的及び熱的に荷重トランスデューサに結合されている。また、図５に示したように、回路モジュール２４は、補償用データを格納したメモリモジュール２４５と、アナログ信号である計測信号を変換するための少なくとも１つのコンバータ回路２４３、２４４とを備えている。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態として図面に示した荷重計測セル２は、以上の構成としたことにより、電子天秤などの計量器にモジュールとして装着することができ、また、交換が必要となったときには、容易に且つ低コストで交換作業を行えるものとなっている。
【００２５】
図３に示したのは、図１の荷重計測セル２における荷重トランスデューサ２０であり、この荷重トランスデューサ２０は、計測用の平行四辺形リンク機構として構成された変形可能ボディ部２０７を備えている（図３の２０’を参照のこと）。この変形可能ボディ部２０７は、荷重トランスデューサ２０の荷重支持部２０８と荷重導入部２０６との間を延在して、それら部分２０６、２０８を互いに接続している。尚、荷重支持部２０８とは、荷重トランスデューサ２０の全体のうちの、計量器のハウジングに対して固定される部分である。変形可能ボディ部２０７の構造的な分離度を高めるために、この変形可能ボディ部２０７と、固定取付部材３が結合される荷重支持部２０８との間、並びに、この変形可能ボディ部２０７と、計量皿担持部材４が結合される荷重導入部２０６との間に、横方向に延在する溝２０９が形成されている。また、変形可能ボディ部２０７を形成している平行四辺形リンク機構の４つの節点に相当する４箇所の部分に、夫々に薄肉ヒンジ部が形成されており、それら薄肉ヒンジ部には、歪みゲージ２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢが貼着されている。各々の薄肉ヒンジ部の曲げ変形量が最大になる位置を、図中に屈曲軸心ａＴＦ、ａＴＢ、ａＢＦ、ａＢＢで明示した。それら屈曲軸心は、平行四辺形リンク機構の動作平面に対して垂直に延在している。
【００２６】
更に、変形可能ボディ部２０７の上面の中央に、温度補償を行うために必要な温度センサ２９が貼着されている。図示した実施の形態の構成によれば、変形可能ボディ部２０７に発生する温度勾配は、この変形可能ボディ部２０７の長手方向に沿った温度勾配となるため、温度センサ２９によって計測される温度は、変形可能ボディ部１０７の温度の平均値を表すものとなる。この温度の平均値に基づいて、温度の変動により引き起こされる計測値の誤差を補正することによって、その誤差をより高い精度をもって補正することができる。
【００２７】
図５は、回路モジュール２４のモジュール構造の好適な構成例を示したブロック回路図である。図示した回路モジュール２４は、コネクタ端子ブロック２４１及びリボンケーブル２２Ｔ、２２Ｔ’、２２Ｂを介して、歪みゲージ２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢと温度センサ２９とに接続されており、また、コネクタ端子ブロック２４２及び別のリボンケーブル５００を介して、プロセッサモジュール５０１に接続されている。プロセッサモジュール５０１は更に、表示部５０２とインターフェースモジュール５０３とに接続されている。プロセッサモジュール５０１は、計量器の内部に収容されているが、回路モジュール２４から離れた位置に配設されており、これによってこれら２つのモジュール５０１、２４の間の熱的な結合が断たれている（断熱されている）。これによって、プロセッサモジュール５０１が発生する熱が、本発明に係る荷重計測セル２に悪影響を及ぼすことがないようにしている。
【００２８】
回路モジュール２４は、２つのコンバータ回路２４３、２４４を備えている。それらのうち第１コンバータ回路２４３は、歪みゲージ２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢで構成されたブリッジ回路から得られるアナログ信号をバイレベルのパルス幅変調信号ｐｗｍ１に変換するものであり、また、第２コンバータ回路２４４は、温度センサ２９から得られるアナログ信号をバイレベルのパルス幅変調信号ｐｗｍ２に変換するものである。変換されたそれら信号ｐｗｍ１、ｐｗｍ２は、リボンケーブル５００を介してプロセッサモジュール５０１へ供給され、このプロセッサモジュール５０１において、それら２つの信号ｐｗｍ１、ｐｗｍ２に対して更に信号処理を施すようにしている。尚、計量器の電源を投入した後には、メモリモジュール２４５から必要な補償用データを読出して、電源投入によって発生した計測誤差を補正するようにしておくことが好ましい。
【００２９】
上述した「U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 11th edition, first reprint, Springer Verlag, Berlin 1999」の第１２４３頁〜第１２５０頁に記載されており、また、上述したヨーロッパ特許公開第EP 0 702 220 A1号公報にも記載されているように、一般的にセンサは、その温度が変動したならば、然るべき温度係数に従ってそのセンサ出力が変動するものであり、従って温度補償を行う必要がある。そして、図１に示した荷重計測セル２を開発する過程で判明したことであるが、センサの計測分解能が高い場合には、センサ出力が温度の変動に応じて変動することばかりでなく、センサどうしを接続して計測用のブリッジ回路を構成している接続配線の抵抗値が温度の変動に応じて変動することによっても、大きな影響が生じている。図示の構成においては、この接続配線の抵抗値の変動による計測値の誤差を回避するために、以下のようにしている。
【００３０】
接続配線の抵抗値の変動による計測値の誤差を回避する方法は、以下の通りである。先ず、リボンケーブル２２Ｔ、２２Ｂには、複数の配線導体パターン２８１、２８２、２８３が形成されており、それら配線導体パターン２８１、２８２、２８３によって、複数のセンサ２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢを、回路モジュール２４に接続している。そして、この回路モジュール２４において、それらセンサが互いに接続されることによって、計測用ブリッジ回路が構成されている。そこで、計測用ブリッジ回路の夫々の節点と、センサ２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢの夫々の端子との間を接続している接続配線の全てが、少なくとも近似的に互いに等しい抵抗値を持つように、配線導体パターン２８１、２８２、２８３の寸法を定めている。これによって、配線導体パターン２８１、２８２、２８３の夫々の温度変動が互いに同程度の大きさであるならば、温度変動によって発生するそれら配線導体パターン２８１、２８２、２８３の夫々の抵抗値の変動が、計測用のブリッジ回路において互いに相殺するようにしているのである。
【００３１】
計測用ブリッジ回路の接続配線を構成する配線導体パターン２８１、２８２、２８３の夫々の温度変動を、互いに同程度の大きさとするには、それら配線導体パターン２８１、２８２、２８３を、荷重トランスデューサ２０に熱的に結合した状態とするのがよく、そうすることで、温度変動に伴ってそれら配線導体パターン２８１、２８２、２８３に発生する抵抗値の変動を、互いに等しくすることができる。そして、それら配線導体パターン２８１、２８２、２８３と、荷重トランスデューサ２０とを、熱的に結合した状態とするための好適な方法の１つは、リボンケーブル２２Ｔ、２２Ｂを接着剤で荷重トランスデューサ２０に貼着するというものである。
【００３２】
図示例の荷重計測セル２は、回路モジュール２４と荷重トランスデューサ２０とを熱的に結合したモジュール型の構成を有するものとしたことによって、優れた効果を提供するものとなっている。ただし本発明は、電子回路を組込んでいない、モジュール型ではない荷重計測セルにも適用可能である。
【００３３】
計測用ブリッジ回路の複数の接続配線は、互いに略々等しい抵抗値を持つようにしておく。そうするための方法としては、幾つかのものがあるが、それらのうちの好適な１つの方法は、遠くに配設するセンサ２８ＴＦ、２８ＢＦに接続する配線導体パターン２８２、２８３ほど、その長手方向の少なくとも一部において、その導体断面積を大きくするというものである。また、慣用手段として広く用いられている方法として、例えば配線導体パターンをジグザグパターンとして線長を増大させるなどして、センサの配設位置までの距離にかかわらず、接続配線の距離を全て等しくするという方法もある。
【００３４】
また、簡明な構成でありながら高い精度が得られる接続方法として、センサ２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢとの接続のために、２本のリボンケーブル２２Ｔ、２２Ｂを使用し、そして、一方のリボンケーブル２２Ｔは、変形可能ボディ部２０の上面に装備したセンサ２８ＴＦ、２８ＴＢと回路モジュール２４との間を接続するために使用し、他方のリボンケーブル２２Ｂは、変形可能ボディ部２０の下面に装備したセンサ２８ＢＦ、２８ＢＢと回路モジュール２４との間を接続するために使用するという方法がある。
【００３５】
また更に、センサ２８ＴＦ、２８ＴＢ、２８ＢＦ、２８ＢＢの接続端子に接続する接続配線のうちのあるものを、複数の部分配線２８１ＴＦ、２８２ＴＦ、２８３ＴＦ；２８１ＴＢ、２８２ＴＢ、２８３ＴＢ；…で構成するようにしてもよく、その場合に、それら部分配線を互いに異なる寸法のものとしてもよく、また、それら部分配線のうちのあるものを２つ以上のセンサが共用するようにしてもよい。
【００３６】
図５に示した回路構成においては、リボンケーブル２２Ｔに形成されている配線導体パターンのうちの、２本の配線導体パターン２８２ＴＦ及び２８２ＢＦは、夫々、一端がセンサ２８ＴＦと２８ＴＢとに接続され、他端がいずれも計測用ブリッジ回路の節点Ｋ１に接続されており、この節点Ｋ１と回路モジュール２４との間が１本の接続配線２８１Ｔによって接続されている。他方のリボンケーブル２２Ｂも同様の構成とされており、このリボンケーブル２２Ｂに形成されている配線導体パターンのうちの、２本配線導体パターンは、夫々、一端がセンサ２８ＢＦと２８ＢＢとに接続され、他端がいずれも節点Ｋ２に接続されている。斯かる構成とすることで、回路モジュール２４上のコネクタ端子の必要個数を、８個から、６個のコネクタ端子２４１−１、２４１−２、２４１−３、２４１−４、２４１−５、２４１−６に低減可能にしている。また更に、２本ずつの配線導体パターンが、別々のコネクタ端子２４１−２及び２４１−３と、２４１−４及び２４１−５とを介して回路モジュール２４へ引き込まれた後に、この回路モジュール２４上において節点Ｋ３、Ｋ４において互いに接続されている。
【００３７】
リボンケーブルには、更にその他の配線導体パターンを併せて形成するようにしてもよく、例えば、変形可能ボディ部２０に貼着した温度センサ２９を、回路モジュール２４に接続するための配線導体パターン２９１、２９２（図５参照）などを形成することができる。
【００３８】
更に、高抵抗の歪みゲージを用いた荷重計測セルでは、その歪みゲージにリボンケーブルを接続した場合に、計測値の誤差が徐々に増大して行く現象が起こり得ることが知られている。
【００３９】
図６に示したのは、荷重計測セルの一部分であり、高抵抗の歪みゲージを搭載したセンサモジュール２２０の一対の接続端子２２１に、リボンケーブル２２の一対の配線導体パターン２８２ＴＦ、２８３ＴＦを慣用の接続法により接続した状態を詳細に示したものである。この構成において、リボンケーブル２２の先端面は、配線導体パターン２８２ＴＦ、２８３ＴＦをハンダ付けした一対の接続端子２２１に近接して対向しており、このリボンケーブル２２の先端面に、ハンダ付け工程などにおいて発生した汚染物質２２２が残留している。この部位に残留する汚染物質２２２は、一対の接続端子２２１の間の絶縁抵抗を低下させる。そのため、絶縁抵抗が無視できないほど低下することがあり、ひいては、一対の接続端子の間に漏れ電流が流れることによって、許容し得ない大きさの計量値の誤差が生じるおそれがある。
【００４０】
図６からも分かるように、リボンケーブル２２の先端面に残留した汚染物質２２２を除去することは、極めて困難である。
図７は、図６に示したものと同様のセンサモジュール２２０に接続したリボンケーブル２２を示した図であるが、ただしこのリボンケーブル２２には、本発明の特徴である切欠部２２４が形成されており、それによって、一対の接続端子２２１の間の領域に容易にアクセスできるようになっている。
【００４１】
斯かる構成によれば、ハンダ付け工程によりハンダ接合部２８０を形成した後に、一対の接続端子２２１の間の領域にフラックスなどの汚染物質が残留していた場合でも、その汚染物質を容易に除去できるため、汚染物質の導電性によって漏れ電流が流れるという問題の発生を防止できる。また、本発明に係る荷重計測セル２によれば、更に、長期に亘って使用した後にも、クリーニングを行うことで初期の性能を回復させることができ、保守コストが低廉で済むという利点も得られる。
【００４２】
図１に示したモジュール型荷重計測セル２は、複数の側方張出部３８を備えた断面Ｕ字形の固定取付部材３を介して計量器に取付けられている。この固定取付部材３は、荷重トランスデューサ２０の全体のうちのハウジングに対して固定する部分２０６に、組付ネジ３６を螺着することにより結合されている。固定取付部材３の複数の側方張出部３８には各々に孔３１が形成されている。一方、計量器のハウジング５には複数の支持部５１が形成されており、各支持部５１には雌ネジ部を備えたインサートが埋め込まれている。
【００４３】
また、荷重トランスデューサ２０の全体のうちの計測すべき荷重が導入される部分２０８には、計量皿（秤量皿など）を載置するための円錐台形状の計量皿載置部材４１を備えた計量皿担持部材４が、取付ネジ４６を螺着することにより結合されている。
【００４４】
更に、図２に示したように、計量皿担持部材４の一対の側方張出部４３の各々に孔４４が形成されており、固定取付部材３に結合した一対のボルト３３が、それら孔４４に夫々挿通されている。各ボルト３３には、２個ずつのナット３４、３５が螺合している。それらナット３４、３５は、ボルト３３上の螺合位置が調節可能であり、計量皿担持部材４の側方張出部４３の上下方向の変位限度を規制することによって、計量皿担持部材４の可動範囲の上限及び下限を定め、もって、モジュール型荷重計測セルを引き上げようとする荷重、及び押し下げようとする荷重によって、この荷重計測セルに過荷重が作用するのを防止している。
【００４５】
以上の本発明の説明においては、図１に示した新規に開発したモジュール型荷重計測セルに本発明を適用した場合に即して説明したが、しかしながら、当業者であれば、本願の開示を参照した後には、本発明をその他の計測セル及び計測システムに適用することも、当然可能である。本発明は更に、メンブレンの表面に歪みゲージを貼着して構成した圧力計側システムに適用することも可能であり、それによって大きな利点をもたらし得るものである。斯かる構成の圧力計側システムについては、上述した「U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 11th edition, first reprint, Springer Verlag, Berlin 1999」の第１２４２頁〜第１２４３頁を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】複数のセンサ２８、２９を装備した荷重トランスデューサ２０と、回路モジュール２４とを備え、組付ネジを介して固定取付部材３と計量皿担持部材４とが結合された、本発明に係る荷重計測セル２を示した図である。
【図２】図１に示したモジュール型荷重計測セル２の側面図である。
【図３】図１に示したモジュール型荷重計測セル２の荷重トランスデューサ２０を、組付ネジ３６、４６、２３１と共に示した図であり、それらのうち、組付ネジ３６は、計量器のハウジングに固定される固定取付部材３を結合するための組付ネジ、組付ネジ４６は、計量皿担持部材４を結合するための組付ネジ、そして、組付ネジ２３１は、回路モジュール２４を支持する金属製部材２３を結合するための組付ネジである。
【図４】図１に示したモジュール型荷重計測セル２の平面図であり、回路モジュール２４と複数のセンサ２８、２９とを接続している２本のリボンケーブル２２Ｔ、２２Ｂを示した図である。
【図５】回路モジュール２４のモジュール構造の好適な構成例を示したブロック回路図であり、この回路モジュール２４は、リボンケーブル２２Ｔ、２２Ｔ’、２２Ｂを介して複数のセンサ２８、２９と接続されており、また、別のリボンケーブル５００を介してプロセッサモジュール５０１と接続されている。
【図６】荷重計測セルの一部分であって、歪みゲージを搭載したセンサモジュールにリボンケーブル２２を慣用の接続法により接続した状態を詳細に示した図である。
【図７】図６のセンサモジュールに、本発明に係る切欠部２２４を備えたリボンケーブル２２Ｔを接続した状態を示した図である。
【図１】
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【図２】
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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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【国際調査報告】
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