(57)【要約】【課題】小型化および対称性を達成したひずみゲージを提供する。【解決手段】本発明のひずみゲージは、互いに直列に接続された少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）と、前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）のうち、隣接する２つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２；Ｒ２、Ｒ３；Ｒ３、Ｒ４）からなる直列回路に対して並列に接続された少なくとも３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）と、を備え、前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は、抵抗値が互いに異なることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列に接続された少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）と、
前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）のうち、隣接する２つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２；Ｒ２、Ｒ３；Ｒ３、Ｒ４）からなる直列回路に対して並列に接続された少なくとも３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）と、
を備え、
前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は、抵抗値が互いに異なることを特徴とする、
ひずみゲージ。
【請求項２】
前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は、前記グリッド抵抗ごとに折り返してジグザグ形状にパターニングされ、山側または谷側において折り返し部が形成され、
前記少なくとも３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）の各々は、山側における隣接する折り返し部間および谷側における隣接する折り返し部間に接続されている、
請求項１に記載のひずみゲージ。
【請求項３】
前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は、線幅が均一で、長さが互いに異なる、
請求項１または２に記載のひずみゲージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひずみゲージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、絶縁基板上にジグザグ形状の抵抗体がパターニングされたひずみゲージにおいて、抵抗パターンの一部にトリミングを行うことにより抵抗値の調整が行われている。例えば、特許文献１には、図７に示すように、ジグザグ形状に折り返された第１の抵抗体パターンｒ１と、第１の抵抗体パターンｒ１の互いに隣接する折り返し部に並列接続された第２の抵抗体パターンｒ２と、を有し、第２の抵抗体パターンｒ２の一部がトリミングされる薄膜抵抗体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８９０９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の薄膜抵抗体の場合、第１の抵抗体パターンｒ１の４つの折り返し部（２つの山側の折り返し部および２つの谷側の折り返し部）に対して、１つの第２の抵抗体パターンｒ２が設けられており、ひずみゲージの幅が大きくなるという問題が生じていた。さらに、第１の抵抗体パターンｒ１の一方の折り返し部（山側または谷側、図７では山側）のみに第２の抵抗体パターンｒ２が設けられており、ひずみゲージの対称性が失われるという問題も生じていた。
そこで、本発明は、上述した問題点を解消し、小型化および対称性を達成したひずみゲージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の要旨は、以下のとおりである。
本発明のひずみゲージは、
互いに直列に接続された少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）と、
前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）のうち、隣接する２つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２；Ｒ２、Ｒ３；Ｒ３、Ｒ４）からなる直列回路に対して並列に接続された少なくとも３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）と、
を備え、
前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は、抵抗値が互いに異なることを特徴とする。
【０００６】
本発明のひずみゲージでは、
前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は、前記グリッド抵抗ごとに折り返してジグザグ形状にパターニングされ、山側または谷側において折り返し部が形成され、
前記少なくとも３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）の各々は、山側における隣接する折り返し部間および谷側における隣接する折り返し部間に接続されていることが好ましい。
【０００７】
本発明のひずみゲージでは、
前記少なくとも４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は、線幅が均一で、長さが互いに異なることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るひずみゲージの回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るひずみゲージの平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るひずみゲージの回路図の合成抵抗の計算を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るひずみゲージを示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るひずみゲージを示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るひずみゲージを示す図である。
【図７】従来のひずみゲージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明のひずみゲージを、その実施形態を例示して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るひずみゲージの回路図を示す。
図１の回路図１０に示すように、ひずみゲージは、互いに直列に接続された４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）と、３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）と、を備えている。トリム抵抗ＲＡは、隣接する２つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２）からなる直列回路に対して並列に接続され、トリム抵抗ＲＢは、隣接する２つのグリッド抵抗（Ｒ２、Ｒ３）からなる直列回路に対して並列に接続され、トリム抵抗ＲＣは、隣接する２つのグリッド抵抗（Ｒ３、Ｒ４）からなる直列回路に対して並列に接続されている。
４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は互いに抵抗値が異なる。
また、３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）も、互いに抵抗値が異なり、さらに、４つのグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）の抵抗値とも異なってもよい。
３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）をレーザトリミング等によって切断することにより、回路図１０の合成抵抗を調整することができる。３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）のいずれかを切断するか否かに応じて、合成抵抗を以下に示すように８通りに調整することができる。
（１）３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）のいずれも切断しない
（２）１つのトリム抵抗ＲＡを切断する
（３）１つのトリム抵抗ＲＢを切断する
（４）１つのトリム抵抗ＲＣを切断する
（５）２つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ）を切断する
（６）２つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＣ）を切断する
（７）２つのトリム抵抗（ＲＢ、ＲＣ）を切断する
（８）３つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）を切断する
【００１０】
図２（ａ）は、図１の回路図１０を有するひずみゲージ１００の平面図である。
ひずみゲージ１００は、可撓性を有する絶縁体の樹脂材からなるフィルム状部材（図示せず）と、フィルム状部材にパターニングされた金属箔からなる抵抗体と、を備える。抵抗体は、２つの端子部Ｔと、各端子部Ｔから延在し、一定のグリッド長でジグザグ形状に折り返してパターニングされた抵抗部分Ｒと、２つの抵抗部分Ｒに接続された、図１の回路図１０に対応する抵抗部分Ｒ１０と、を備える。交点ｘ１から交点ｘ２までのグリッド抵抗Ｒ１と、交点ｘ２から交点ｘ３までのグリッド抵抗Ｒ２と、交点ｘ３から交点ｘ４までのグリッド抵抗Ｒ３と、交点ｘ４から交点ｘ５までのグリッド抵抗Ｒ４と、は直列に接続され、グリッド抵抗ごとに折り返してジグザグ形状にパターニングされている。抵抗部分Ｒ１０は、山側または谷側において折り返し部が形成されている。具体的には、交点ｘ１において、山側でグリッド抵抗Ｒ１の折り返し部が形成され、交点ｘ２において、谷側でグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２）の折り返し部が形成され、交点ｘ３において、山側でグリッド抵抗（Ｒ２、Ｒ３）の折り返し部が形成され、交点ｘ４において、谷側でグリッド抵抗（Ｒ３、Ｒ４）の折り返し部が形成され、交点ｘ５において、山側でグリッド抵抗Ｒ４の折り返し部が形成されている。抵抗部分Ｒ１０の長さ（すなわち抵抗値）は、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４の関係になっている。
交点ｘ１において、山側でグリッド抵抗Ｒ１の折り返し部が形成され、交点ｘ３において、山側でグリッド抵抗（Ｒ２、Ｒ３）の折り返し部が形成されており、山側における隣接する折り返し部、すなわち、交点（ｘ１、ｘ３）間にトリム抵抗ＲＡが接続されている。
交点ｘ２において、谷側でグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２）の折り返し部が形成され、交点ｘ４において、谷側でグリッド抵抗（Ｒ３、Ｒ４）の折り返し部が形成されており、谷側における隣接する折り返し部、すなわち、交点（ｘ２、ｘ４）間にトリム抵抗ＲＢが接続されている。
交点ｘ３において、山側でグリッド抵抗（Ｒ２、Ｒ３）の折り返し部が形成され、交点ｘ５において、山側でグリッド抵抗Ｒ４の折り返し部が形成されており、山側における隣接する折り返し部、すなわち、交点（ｘ３、ｘ５）間にトリム抵抗ＲＣが接続されている。
抵抗部分Ｒ１０は、山側のトリム抵抗（ＲＡ、ＲＣ）と谷側のトリム抵抗ＲＢとの間にグリッド抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）が配置された、いわゆる入れ子構造を有する。
【００１１】
ひずみゲージ１００の抵抗部分Ｒ１０では、隣接する折り返し部の全てにトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）が設けられているため、ひずみゲージのグリッド幅を小さくし、ひずみゲージの小型化を達成することができる。すなわち、単位幅あたりに設けられているトリム抵抗の数が増加するため、抵抗値調整の選択肢が増加するという有利な効果が生ずる。
また、抵抗部分Ｒ１０は、ひずみゲージ１００の幅方向（図中横方向）および長手方向（図中縦方向）の略中央に形成され、トリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ）が山側および谷側に設けられているため、ひずみゲージの対称性を達成するという有利な効果も生ずる。
【００１２】
図２（ｂ）に矢印で示すように、トリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ）をレーザトリミング等によって切断することにより、抵抗部分Ｒ１０の抵抗値を調整することができる。なお、切断位置は、トリム抵抗ＲＡの切断位置のようにトリム抵抗ＲＡの略中央付近でもよいし、トリム抵抗ＲＢの切断位置のようにトリム抵抗ＲＢの端付近でもよい。
【００１３】
図３は、ひずみゲージの回路図１０の合成抵抗の計算を説明するための図である。
図３（ａ）の回路において、（Ｒ２、Ｒ３、ＲＢ）をΔ−Ｙ変換により（Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７）に変換し、図３（ｂ）の電気的等価回路を導く。
Ｒ５＝Ｒ２・ＲＢ／（Ｒ２＋Ｒ３＋ＲＢ）
Ｒ６＝Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３＋ＲＢ）
Ｒ７＝ＲＢ・Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３＋ＲＢ）
次に、図３（ｂ）の回路から（Ｒ１＋Ｒ５）および（Ｒ７＋Ｒ４）をそれぞれ合成し、図３（ｃ）の電気的等価回路を導く。
Ｒ８＝Ｒ１＋Ｒ５
Ｒ９＝Ｒ７＋Ｒ４
次に、図３（ｃ）の回路において、（ＲＡ、Ｒ６、Ｒ８）をΔ−Ｙ変換により（Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２）に変換し、図３（ｄ）の電気的等価回路を導く。
Ｒ１０＝ＲＡ・Ｒ８／（ＲＡ＋Ｒ６＋Ｒ８）
Ｒ１１＝ＲＡ・Ｒ６／（ＲＡ＋Ｒ６＋Ｒ８）
Ｒ１２＝Ｒ６・Ｒ８／（ＲＡ＋Ｒ６＋Ｒ８）
次に、図３（ｄ）の回路から（Ｒ１１＋ＲＣ）および（Ｒ９＋Ｒ１２）をそれぞれ合成し、図３（ｅ）の電気的等価回路を導く。
Ｒ１３＝Ｒ１１＋ＲＣ
Ｒ１４＝Ｒ９＋Ｒ１２
すると、ｘ１〜ｘ５間の合成抵抗Ｒは以下のとおりになる。
Ｒ＝Ｒ１０＋Ｒ１３・Ｒ１４／（Ｒ１３＋Ｒ１４）
【００１４】
上述した図１〜図３は、本発明のひずみゲージの最小限の構成であるが、グリッド抵抗およびトリム抵抗は追加することもできる。以下、本発明のひずみゲージの変形例を説明する。
【００１５】
図４（ａ）は、第２実施形態に係るひずみゲージの回路図２０であり、図４（ｂ）は、回路図２０を有するひずみゲージ２００の平面図である。
第２実施形態では、抵抗部分Ｒ２０にグリッド抵抗Ｒ５およびトリム抵抗ＲＤが追加されている以外は第１実施形態と同一である。
図４（ａ）に示すように、トリム抵抗ＲＤは、隣接する２つのグリッド抵抗（Ｒ４、Ｒ５）からなる直列回路に対して並列に接続されている。
図４（ｂ）に示すように、交点ｘ５から交点ｘ６までにグリッド抵抗Ｒ５が形成され、交点（ｘ４、ｘ６）間にトリム抵抗ＲＤが接続されている。
第２実施形態では、４つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ）をレーザトリミング等によって切断することにより、回路図２０の合成抵抗を調整することができる。４つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ）のいずれかを切断するか否かに応じて、合成抵抗を１６通りに調整することができる。
【００１６】
図５（ａ）は、第３実施形態に係るひずみゲージの回路図３０であり、図５（ｂ）は、回路図３０を有するひずみゲージ３００の平面図である。
第３実施形態では、抵抗部分Ｒ３０にグリッド抵抗（Ｒ５、Ｒ６）およびトリム抵抗（ＲＤ、ＲＥ）が追加されている以外は第１実施形態と同一である。
図５（ａ）に示すように、トリム抵抗ＲＤは、隣接する２つのグリッド抵抗（Ｒ４、Ｒ５）からなる直列回路に対して並列に接続され、トリム抵抗ＲＥは、隣接する２つのグリッド抵抗（Ｒ５、Ｒ６）からなる直列回路に対して並列に接続されている。
図５（ｂ）に示すように、交点ｘ５から交点ｘ６までにグリッド抵抗Ｒ５が形成され、交点（ｘ４、ｘ６）間にトリム抵抗ＲＤが接続され、交点ｘ６から交点ｘ７までにグリッド抵抗Ｒ６が形成され、交点（ｘ５、ｘ７）間にトリム抵抗ＲＥが接続されている。
第３実施形態では、５つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、ＲＥ）をレーザトリミング等によって切断することにより、回路図３０の合成抵抗を調整することができる。５つのトリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、ＲＥ）のいずれかを切断するか否かに応じて、合成抵抗を３１通りに調整することができる。
【００１７】
図６は、第４実施形態に係るひずみゲージ４００の平面図である。
上述した第１〜３実施形態では、トリム抵抗（ＲＡ、ＲＣ、ＲＥ）は、山側における隣接する折り返し部間に接続され、グリッド長を越えて上側に延在し、トリム抵抗（ＲＢ、ＲＤ）は、谷側における隣接する折り返し部間に接続され、グリッド長を越えて下側に延在していたが、第４実施形態では、トリム抵抗（ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、ＲＥ）は、グリッド長の内部に配置されている。
上述した第１〜３実施形態では、抵抗部分（Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０）のグリッド抵抗は、図中左側が大きく、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５＞Ｒ６の関係になっていたが、第４実施形態では、抵抗部分Ｒ４０の抵抗値は、Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ６＞Ｒ４＞Ｒ５＞Ｒ１の関係になっている。このように、グリッド抵抗は、互いに抵抗値が異なればよく、大きさ順に並べる必要はない。
なお、上述した第１〜４実施形態では、グリッド抵抗の線幅は均一で、長さを変えることにより抵抗値が調整されていたが、幅を変えることにより抵抗値が調整されてもよい。ただし、検査基準の観点から、グリッド抵抗の線幅を均一にする方が好ましい。
【符号の説明】
【００１８】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６        グリッド抵抗
ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、ＲＥ              トリム抵抗
Ｒ、Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０                抵抗部分
Ｔ                                        端子部
ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、ｘ５、ｘ６、ｘ７  交点
１０、２０、３０                          回路図
１００、２００、３００、４００            ひずみゲージ
【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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