JP2010181224A

JP2010181224A - 多点式秤の製造方法及び多点式秤

Info

Publication number: JP2010181224A
Application number: JP2009023750A
Authority: JP
Inventors: Mikio Yamashita; 幹夫山下; Hirokazu Ono; 博和小野; Atsushi Saito; 敦齋藤
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: JP5126852B2

Abstract

【課題】複数個のロードセルを用いた多点式秤を製造する際の、ロードセルの調整に要する時間、コストを充分に低減する。
【解決手段】入力電圧が印加されるロードセル入力端子Ａ_１、Ｂ_１が設けられ、その出力電圧が出力されるロードセル出力端子Ｃ_１、Ｄ_１が設けられている。ここでは、出力調整用抵抗１８１、１８２とがそれぞれ歪みゲージ１４、１５と出力端子Ｃ_１との間に設けられている。従って、歪みゲージ１４、１５ではなく、歪みゲージ１４と出力調整用抵抗１８１の直列合成抵抗と、歪みゲージ１５と出力調整用抵抗１８２の直列合成抵抗とが新たにこのブリッジ回路を構成する抵抗とされる。出力調整用抵抗１８１と１８２の抵抗値は等しいものとする。また、スパン調整用抵抗１８３は、ブリッジ回路入力点Ａ_１０と入力端子Ａ_１との間に設けられ、半固定抵抗である。上記の工程によって調整された各ロードセルにおける対応する端子同士を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷重によって発生した歪みを電気信号に変換するロードセルを複数個用いて構成した多点式秤の製造方法に関する。また、この製造方法によって製造された多点式秤に関する。

各種の物体の重量を測定する秤（重量計）には様々な方式があるが、特にロードセルを用いた秤は、精度が高く、かつ出力が電気的に得られるため、好ましく用いられる。

秤に用いられるロードセル５０の断面構造の一例を図５に示す。図５（ａ）に示す形状のプラットフォーム５１、ベース５２間に起歪体５３が固定され、起歪体５３の表面の４点に同一仕様の歪みゲージ５４〜５７が接合される。歪みゲージ５４〜５７においては、その抵抗値が歪みによって変動を生ずる。このプラットフォーム５１、ベース５２に図５（ｂ）の矢印で示す方向に力が加わると、起歪体５３が図５（ｂ）に示された形状に歪むため、その表面の歪みゲージ５４〜５７もこれに応じて歪む。この際、これらの抵抗値が変化するため、図６に示されるように、これら４つの歪みゲージをホイートストンブリッジ回路におけるブリッジを構成する４つの抵抗とし、その零バランスからのずれを検出すれば、起歪体５３の歪みを電気信号として検出することができる。具体的には、図６におけるＡ_０・Ｂ_０間に入力電圧（例えば５Ｖ）を印加すれば、Ｃ_０・Ｄ_０間で出力電圧が得られる。このホイートストンブリッジ回路においては、歪みがない場合の歪みゲージ５４〜５７の抵抗値が均一であれば、歪みがない場合の出力電圧は零となる。

しかしながら、例えば４つの歪みゲージ５４〜５７の抵抗値の設計値が同一とされた場合でも、これらの実際の抵抗値にはばらつきが生ずる。従って、図５におけるホイートストンブリッジ回路の零バランスを調整するためには、歪みゲージ５４〜５７の少なくともいずれかにおいて、歪みゲージと直列に調整用抵抗を付加したものを新たにブリッジ回路を構成する抵抗として設定することが必要になる。また、一般には歪みゲージの特性には温度依存性があるため、この零バランスは温度によっても変動する。従って、歪みゲージの抵抗の温度依存性を補償するための調整用抵抗を用いることも必要である。

すなわち、ロードセルを製造するに際しては、歪みゲージ５４〜５７とは別に、これらの調整用抵抗を適宜設定し、接続することが必要である。

一方、例えば体重計を薄型化するため、あるいは秤の載置部の面積を広くするために秤を多点式とする場合がある。この場合、一般に体重のかかる箇所は人間の足であり、複数箇所に荷重がかかるため、ロードセルを複数、例えば４箇所に用いる多点式秤とされる。一方で、構成を単純化するためには、ロードセル（ホイートストンブリッジ回路）を独立に４つ設ける場合でも、検出回路は一つにする構成が好ましい。この場合、例えば４つのホイートストンブリッジ回路は並列に接続され、その入力電圧は共通の端子から印加され、出力電圧は共通の端子から取り出され、検出回路に接続される構成とされる。

この場合においても、上記の調整用抵抗の設定、設置は各ロードセル毎に行う必要があるため、この作業は煩雑なものとなる。更に、並列に接続された後では各ホイートストンブリッジ回路は電気的に独立とはならないため、各ホイートストンブリッジ回路が独立とされた状態でこの作業を行う必要がある。

このため、特許文献１には、切替接続手段を複数のロードセルに接続し、これによって各ロードセルの入力と出力とを自動的に適宜切り替えて補正を行う秤が記載されている。この方法によって、上記の補正をロードセル毎に適正に行うことができ、この作業が容易に行われるようになった。

特開２００５−３５７１号公報

多点式秤においては、この４つのロードセルの特性が完全に同一であれば、荷重がどの体重計における秤のどの箇所にかかっても、その位置によらずに、体重に対応する一定の出力が得られる。しかしながら、４つのロードセルの特性にばらつきがある場合、同じ体重の人間が乗った場合でも、荷重がかかる位置によって異なる出力が出る、いわゆる偏置誤差が生ずる場合があった。ここで問題になる各ロードセルの特性とは、出力抵抗値、出力の荷重依存性等であるが、歪みゲージのばらつき等のために、実際にはこれらの全ての項目を同一に調整することは困難である。従って、この評価においてばらつきが大きかった場合、各ホイートストンブリッジ回路における調整用抵抗を再び設置し直す必要が生ずる場合もある。従って、実際にはこの作業は非常に煩雑なものとなった。

特許文献１に記載の技術においては、この切替作業が自動的に行われるだけであり、上記の調整・設置作業自身は各ロードセル毎に行うことが必要である。すなわち、調整作業に要する時間、コストは使用するロードセルの個数に比例して大きくなる。

すなわち、複数個のロードセルを用いた多点式秤を製造する際に、ロードセルの調整に要する時間、コストを充分に低減することは困難であった。

本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の多点式秤の製造方法は、起歪体に４つの歪みゲージが設置された構造を具備し前記４つの歪みゲージを構成要素とするホイートストンブリッジ回路を用いて前記起歪体の歪みが検出されることによって印加された荷重を検出するロードセルが複数個組み合わされて用いられ、前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路が組み合わされた検出回路を具備する多点式秤の製造方法であって、前記各ロードセルの出力特性が均一となるべく、前記各ロードセルに含まれる抵抗の調整を行って前記ロードセルの出力調整を行う個別調整工程と、前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における入力電圧が印加される１対のロードセル入力端子、及び前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における各出力電圧が出力される１対のロードセル出力端子のうちの対応する端子同士を各々接続する接続工程と、を具備し、前記個別調整工程において、前記１対のロードセル出力端子のうちの一方に接続された２つの前記歪みゲージと直列に、同一抵抗値をもつ２つの出力調整用抵抗をそれぞれ挿入することにより、前記ロードセルの出力調整を行うことを特徴とする。
本発明の多点式秤の製造方法は、起歪体に４つの歪みゲージが設置された構造を具備し前記４つの歪みゲージを構成要素とするホイートストンブリッジ回路を用いて前記起歪体の歪みが検出されることによって印加された荷重を検出するロードセルが複数個組み合わされて用いられ、前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路が組み合わされた検出回路を具備する多点式秤の製造方法であって、前記各ロードセルの出力特性が均一となるべく、前記各ロードセルに含まれる抵抗の調整を行って前記ロードセルの出力調整を行う個別調整工程と、前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における入力電圧が印加される１対のロードセル入力端子、及び前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における各出力電圧が出力される１対のロードセル出力端子のうちの対応する端子同士を各々接続する接続工程と、を具備し、前記個別調整工程において、少なくとも一つのロードセルにおける前記１対のロードセル入力端子の一方と当該ロードセルのホイートストンブリッジ回路におけるブリッジ回路入力点との間にスパン調整用抵抗を設置することにより、前記ロードセルの出力調整を行うことを特徴とする。
本発明の多点式秤の製造方法は、起歪体に４つの歪みゲージが設置された構造を具備し前記４つの歪みゲージを構成要素とするホイートストンブリッジ回路を用いて前記起歪体の歪みが検出されることによって印加された荷重を検出するロードセルが複数個組み合わされて用いられ、前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路が組み合わされた検出回路を具備する多点式秤の製造方法であって、前記各ロードセルの出力特性が均一となるべく、前記各ロードセルに含まれる抵抗の調整を行って前記ロードセルの出力調整を行う個別調整工程と、前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における入力電圧が印加される１対のロードセル入力端子、及び前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における各出力電圧が出力される１対のロードセル出力端子のうちの対応する端子同士を各々接続する接続工程と、を具備し、前記個別調整工程において、前記１対のロードセル出力端子のうちの一方に接続された２つの前記歪みゲージと直列に、同一抵抗値をもつ２つの出力調整用抵抗をそれぞれ挿入すると共に、少なくとも一つのロードセルにおける前記１対のロードセル入力端子の一方と当該ロードセルのホイートストンブリッジ回路におけるブリッジ回路入力点との間にスパン調整用抵抗を設置することにより、前記ロードセルの出力調整を行うことを特徴とする。
本発明の多点式秤の製造方法において、前記スパン調整用抵抗は半固定抵抗であることを特徴とする。
本発明の多点式秤の製造方法は、前記接続工程後に、前記複数のロードセルのうちの１個のロードセルにおいて、前記４つの歪みゲージのうちの一つの歪みゲージと直列に、前記各ロードセルを無負荷の状態として前記入力端子間に入力電圧を印加した際の前記出力端子間の出力電圧の前記各ロードセルの温度変化に際しての変動を補償する温度補償用抵抗を挿入する温度補償工程を行うことを特徴とする。
本発明の多点式秤の製造方法は、前記接続工程後に、前記複数のロードセルのうちの１個のロードセルにおいて、前記４つの歪みゲージのうちの一つの歪みゲージと直列に、前記各ロードセルを無負荷の状態として前記入力端子間に入力電圧を印加した際の前記出力端子間の出力電圧が最小となるべく零バランス調整用抵抗を挿入する零バランス再調整工程を行うことを特徴とする。
本発明の多点式秤は、前記多点式秤の製造方法によって製造されたことを特徴とする。

本発明は以上のように構成されているので、複数個のロードセルを用いた多点式秤を製造する際の、ロードセルの調整に要する時間、コストを充分に低減することができる。

本発明の実施の形態となる多点式秤の製造方法における個別のロードセルの検出回路の構成を示す図である。本発明の実施の形態となる多点式秤の製造方法を示すフローチャートである。本発明の実施の形態となる多点式秤の製造方法によって得られる検出回路の構成を示す図である。図３に示された検出回路を歪みゲージを並列に表して表現し直した図である。ロードセルの断面構造を示す図である。単一のロードセルにおける検出回路の一例の構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態として、ここでは４個のロードセル１０、２０、３０、４０（いずれも図示せず）を用いた多点式秤の製造方法について説明する。各ロードセルは同一の仕様であり、各ロードセル毎に４つの歪みゲージが設けられている。各ロードセルに加わった荷重によって各ロードセルにおける起歪体の歪みが発生し、これによって４つの歪みゲージの抵抗値が変動する。従って、この４つの歪みゲージ（抵抗）を構成要素とするホイートストンブリッジ回路を構成すれば、抵抗値の変動によってホイートストンブリッジ回路における零バランスが崩れ、出力電圧が得られる。

個々のロードセルの断面構造は図５に示したものと同様である。すなわち、各々のロードセルにおいて、同一形状の起歪体及びプラットフォーム、ベースが設けられ、各々の起歪体には４個ずつの歪みゲージが図４に示されるように設置される。ここでは、同一仕様の歪みゲージ１４〜１７、２４〜２７、３４〜３７、４４〜４７がロードセル１０、２０、３０、４０にそれぞれ設けられている。ここで、歪みゲージ１４、２４、３４、３７とは図４における同一の位置に設置され、１５、２５、３５、４５と、１６、２６、３６、４６と、１７、２７、３７、４７とについてもそれぞれ同様である。無負荷時の各歪みゲージの抵抗値の絶対値は例えば３５０Ω程度である。

この多点式秤の製造方法においては、まず、各ロードセル毎に出力調整用抵抗及びスパン調整用抵抗を設定・設置する（個別調整工程）。ここでは、偏置誤差を最小とするために、各ロードセルの出力特性の差が最小、すなわち許容範囲内となるべく各ロードセル単体の出力調整を行う。この作業後に、各ロードセルを並列に接続し（接続工程）、温度変動を補償する工程（温度補償工程）、検出回路全体の零バランスを調整する工程（零バランス再調整工程）を行う。

図１に、ロードセル１０に対応するホイートストンブリッジ回路の構成を示す。この回路には、入力電圧が印加されるロードセル入力端子Ａ_１、Ｂ_１が設けられ、その出力電圧が出力されるロードセル出力端子Ｃ_１、Ｄ_１が設けられている。ここでは、出力調整用抵抗１８１、１８２とがそれぞれ歪みゲージ１４、１５と出力端子Ｃ_１との間に設けられている。従って、歪みゲージ１４、１５ではなく、歪みゲージ１４と出力調整用抵抗１８１の直列合成抵抗と、歪みゲージ１５と出力調整用抵抗１８２の直列合成抵抗とが新たにこのブリッジ回路を構成する抵抗とされる。ここで、出力調整用抵抗１８１と１８２の抵抗値は等しい（Ｒ_１Ｘとする）ものとし、かつどちらも固定抵抗である。また、スパン調整用抵抗１８３は、ブリッジ回路入力点（歪みゲージ１４と１７との接続点Ａ_１０）と入力端子Ａ_１との間に設けられ、半固定抵抗である。すなわち、スパン調整用抵抗１８３は、ブリッジ回路入力点Ａ_１０から入力端子Ａ_１の間に設置される。従って、このホイートストンブリッジ回路においては、出力端子Ｃ_１・Ｄ_１間の出力電圧が出力調整用抵抗１８１、１８２によって調整される。あるいは、この出力電圧は入力端子Ａ_１・Ｂ_１間の入力電圧に比例するため、スパン調整用抵抗１８３によって実質的にこのホイートストンブリッジ回路への入力電圧を調整することによっても調整される。なお、出力調整用抵抗１８１と１８２の抵抗値は実質的に等しければよく、各ロードセルの出力特性の差を許容範囲内とするという目的が達せられる範囲内で、例えば抵抗の製造ばらつき等によって発生する程度の違いがあってもよい。

出力調整用抵抗１８１、１８２、スパン調整用抵抗１８３を設定・設置する工程（個別調整工程）について以下に説明する。これらの工程は、各ロードセル毎に行われる。以下では、前記のロードセル１０に対応するホイートストンブリッジ回路について説明するが、他のロードセルについても同様である。

図２は、この製造方法を示すフローチャートである。ここで、個別調整工程（Ｓ１）は各ロードセル毎に行われ、接続工程（Ｓ２）においてロードセル同士が接続され、その後で温度調整工程（Ｓ３）、零バランス再調整工程（Ｓ４）が行われる。

ロードセル１０に対する個別調整工程（Ｓ１）について説明する。個別調整工程においては、各ロードセルの出力特性が均一となるべく、各ロードセルに含まれる抵抗の調整を行い、各ロードセル単体の出力調整を行う。まず、４つの歪みゲージ１４〜１７をブリッジ回路の構成要素としたホイートストンブリッジ回路を構成して、零バランス調整、すなわち、起歪体が無荷重の場合に、ロードセル入力端子Ａ_１・Ｂ_１間に入力電圧が印加された場合に、ロードセル出力端子Ｃ_１・Ｄ_１間の出力電圧が零となるか否かのチェックを行う（Ｓ１１）。この際、全ての歪みゲージの抵抗値等、その仕様は同一とする。従って、全ての歪みゲージの抵抗値が同一であれば、ブリッジ回路の零バランスがとれているためにこの出力電圧は零となるが、実際には歪みゲージにはばらつきがあるため、零とはならない場合が多い。その場合には、零バランスをとるために抵抗を適宜挿入、あるいは歪みゲージ自身の抵抗を微調整することによって零となるべく調整する。また、この際に、出力電圧を零ではなくある一定の値に調整する場合もある。

その後、この状態でロードセル出力端子Ｃ_１、Ｄ_１間の出力抵抗値を測定する（Ｓ１２）。予め定められた出力抵抗値の設定値とこの実測の出力抵抗値との差分の２倍が出力調整用抵抗１８１、１８２の値Ｒ_１Ｘとなる（Ｓ１３）。ここで、予め定められた出力抵抗値とは、このロードセルにおける定格荷重に対する出力電圧の設定値（スパン）から求まる。この出力調整用抵抗１８１、１８２を図１に示す形態で接続する（Ｓ１４）。厳密にはこれによって零バランスは崩れることもあるが、Ｒ_１Ｘの値が小さければ、零バランスに与える影響は無視できる。なお、出力調整用抵抗１８１、１８２は同一抵抗値の固定抵抗とすることが好ましい。

次に、治具を用いてロードセルに実際に一定の荷重をかけ（Ｓ１５）、この場合の出力電圧を測定し（Ｓ１６）、この出力電圧が予め定められた一定の値になるようにスパン調整用抵抗１８３の抵抗値（この値をＲ_１Ｙとする）を調整し、これを図１の構成で接続する（Ｓ１７）。

この際、スパン調整用抵抗１８３を半固定抵抗とすることによって、出力調整用抵抗１８１、１８２によって粗調整を、スパン調整用抵抗１８３によって微調整を行うことができる。

なお、前記の通り、この個別調整工程は、各ロードセルの出力特性を均一にするために行われる。従って、上記の例では出力調整用抵抗１８１、１８２の設定の後にスパン調整用抵抗１８３の設定を行うものとしたが、各ロードセルの出力特性のばらつきが許容範囲内にある限りにおいて、これらの抵抗の設定をどう行うかは任意である。

例えば、出力調整用抵抗１８１、１８２だけを行い、スパン調整用抵抗１８３を省略することもできる。この場合には、図２におけるＳ１５〜Ｓ１７の工程を省略することもできる。

逆に、出力調整用抵抗１８１、１８２を省略し、スパン調整用抵抗１８３だけを用いることもできる。この場合には、図２におけるＳ１２〜Ｓ１４の工程を省略することもできる。あるいは、出力抵抗の測定（Ｓ１２）を行い、この出力抵抗の調整の代わりに入力抵抗をスパン調整用抵抗１８３を用いて調整することにより、出力特性を調整することもできる。この場合には、出力抵抗の測定（Ｓ１２）の後に、この出力抵抗値を元にして最適なスパン調整用抵抗１８３の値を求め、この値のスパン調整用抵抗１８３を挿入する（Ｓ１７）。すなわち、この場合には、出力調整用抵抗１８１、１８２の挿入の代わりにスパン調整用抵抗１８３が挿入される。

このように、出力調整用抵抗、スパン調整用抵抗のどちらで各ロードセル毎の出力特性を調整するかは任意であり、必要となる抵抗の抵抗値等に応じて適宜選択できる。また、ロードセル毎に異なる方法でこの調整を行ってもよい。

個別調整工程（Ｓ１）により、このロードセル１０におけるホイートストンブリッジ回路においては、零バランスがとれ、かつスパンが所定の値に設定される。この工程は、他のロードセル２０、３０、４０についても同様に行われ、各々出力調整用抵抗の値Ｒ_２Ｘ、Ｒ_３Ｘ、Ｒ_４Ｘ、及びスパン調整用抵抗の値Ｒ_２Ｙ、Ｒ_３Ｙ、Ｒ_４Ｙが独立に設定される。この際、各ロードセル毎に設定されるのは、出力調整用抵抗とスパン調整用抵抗の高々２つずつであるため、容易である。

接続工程（Ｓ２）において、上記の工程によって調整されたロードセル１０、２０、３０、４０における対応する端子同士を接続して新たな端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。すなわち、ロードセル入力端子Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４を共通の入力端子Ａに、ロードセル入力端子Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４を共通の入力端子Ｂにそれぞれ接続し、かつ各ロードセルにおけるロードセル出力端子Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４を共通の出力端子Ｃに、ロードセル出力端子Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、Ｄ_４を共通の出力端子Ｄにそれぞれ接続する。

この際、各ロードセルにおけるブリッジ回路入力点（歪みゲージ１４と１７の接続点Ａ_１０、同２４と２７の接続点Ａ_２０、同３４と３７の接続点Ａ_３０、同４４と４７の接続点Ａ_４０）は、それぞれがスパン調整用抵抗１８３、２８３、３８３、４８３を介して入力端子Ａに接続されている。すなわち、入力端子Ａは、ブリッジ回路入力点Ａ_１０にスパン調整用抵抗１８３を介して、ブリッジ回路入力点Ａ_２０に出力調整用抵抗２８３を介して、ブリッジ回路入力点Ａ_３０に出力調整用抵抗３８３を介して、ブリッジ回路入力点Ａ_４０に出力調整用抵抗４８３を介してそれぞれ接続される。

この検出回路の入力電圧は入力端子Ａ・Ｂ間に印加され、その出力電圧は、出力端子Ｃ・Ｄ間から読み出される。従って、この検出回路においては、４つのホイートストンブリッジ回路が用いられているものの、その入力電圧は単一であり、単一の出力電圧が読み出される。

ここで、歪みゲージの特性には温度依存性があることが知られており、更にこの温度依存性にもばらつきが存在する。従って、例えばロードセル１０において個別調整工程後には零バランスがとれていても、温度が変動すると、一般にはこの零バランスは取れていない状態となる場合が多い。

また、同様の原因により、各ロードセル内における零バランスだけでなく、各ロードセルのスパン、すなわち、同一の歪みが起歪体に発生した際のホイートストンブリッジ回路の出力電圧もばらつく。

そこで、温度補償工程（Ｓ３）においては、全てのロードセルが無荷重である場合のＣ・Ｄ間の出力電圧のロードセルの温度変化に際しての変動が小さくなるべく、温度補償抵抗１８４がロードセル１０に対応するホイートストンブリッジ回路中に設けられる。また、零バランス再調整工程（Ｓ４）においては、全てのロードセルが無荷重である場合の、入力電圧がＡ・Ｂ間に印加された際のＣＤ間の出力電圧の絶対値が最小となるべく零バランス調整用抵抗１８５がこのホイートストンブリッジ回路中に設けられる。従って、ロードセル１０においては、歪みゲージ１４と出力調整用抵抗１８１との直列合成抵抗、歪みゲージ１５と出力調整用抵抗１８２と温度補償抵抗１８４との直列合成抵抗、及び歪みゲージ１７と零バランス調整用抵抗１８５との直列合成抵抗がブリッジ回路を構成する抵抗となる。他のロードセルに対応するホイートストンブリッジ回路には温度補償抵抗１８４、零バランス調整用抵抗１８５に対応する抵抗は挿入されていない。すなわち、この多点式秤を構成する複数のロードセルのうち一つのロードセルに対応するホイートストンブリッジ回路においてのみこれらの抵抗が挿入される。

温度補償抵抗１８４は、例えば銅線で形成され、歪みゲージの抵抗に温度変化がある場合に、温度変化による銅線の抵抗の変化で、歪みゲージ間の特性の変動を補償する。これにより、温度変動によってホイートストンブリッジ回路の零バランスがずれることを抑制する。

零バランス調整用抵抗１８５は、この並列に接続されたホイートストンブリッジ回路全体の零バランスをとるために設けられた固定抵抗である。従って、温度補償抵抗１８４と零バランス調整用抵抗１８５によって、この並列に接続されたホイートストンブリッジ回路における零バランスは所定の温度範囲においても保たれる。

以上の温度補償抵抗１８４及び零バランス調整用抵抗１８５は、この多点式秤を製造する際に、温度補償抵抗１８４及び零バランス調整用抵抗１８５を設けずに（これらをショートさせた構成で）各歪みゲージを図３の構成に接続し、全てのロードセルにおける歪みが零である場合のＣ・Ｄ間の出力電圧における零バランスのずれ及びその温度変化を調べた上で、これが最小となるべく適宜設定される。なお、図３においては、温度補償抵抗１８４は歪みゲージ１５に、零バランス調整用抵抗１８５は歪みゲージ１７に直列にＣ_１（ロードセル出力端子）側に挿入されているが、このために、温度補償抵抗１８４を歪みゲージ１４側に、零バランス調整用抵抗１８５を歪みゲージ１６側に直列にＣ_１（ロードセル出力端子）側に挿入してもよい。あるいは、温度補償抵抗１８４をＡ_１（ロードセル入力端子）側、あるいはＢ_１（ロードセル入力端子）側に挿入してもよい。これらの抵抗を上記のいずれかの歪みゲージに直列に接続することによって、零バランスのずれ及びその温度変化を最小とすることができる。

図４は、各々のロードセルにおいて対応する歪みゲージ同士を並列に表現して図３の検出回路を表現し直した構成である。この構成より、これらの調整を行うことができることは明らかである。図４において、各ロードセルにおいて対応する歪みゲージは並列に接続され、温度補償抵抗１８４及び零バランス調整用抵抗１８５はロードセル２０、３０、４０の歪みゲージと並列に接続された形態となっている。従って、近似的には、図３においてロードセル２０、３０、４０の歪みゲージがなく、ロードセル１０のみがある場合に設定される温度補償抵抗及び零バランス調整用抵抗の４倍の大きさの抵抗を温度補償抵抗１８４及び零バランス調整用抵抗１８５として用いれば、零バランス及びその温度変化を小さくすることができる。

一方、スパン調整用抵抗１８３、２８３、３８３、４８３は、各ロードセルに対応して設置されている。これらは、前記の通り、各ロードセル毎に調整されている。しかしながら、これらは半固定抵抗であるため、図３の回路を構成した後でも独立にこれらを微調整することができる。

以上の構成によって、この検出回路は、所定の温度範囲において、各ロードセルに印加された荷重を適正に電気信号として出力することができる。

温度補償抵抗１８４の設定は、４つのロードセルを接続し、温度補償抵抗１８４を挿入しない状態で、以下の通りに行う（温度補償工程）。まず、この４つのロードセルを恒温槽内で温度を変えて入力電圧をＡ・Ｂ間に印加し、無負荷時のＣ・Ｄ間の出力電圧の温度変動を測定する。ここで、温度補償抵抗１８４としては、例えば銅線抵抗を用い、銅線抵抗の抵抗温度係数が３８５０×１０^−６／Ｋであるため、その長さを調整してこれを歪みゲージ１５、あるいは１４側に挿入することにより、出力電圧の温度変動が最小になるべくする。この際、この銅線抵抗と並列あるいは直列に他の抵抗（固定抵抗）を挿入してもよい。

零バランス調整用抵抗１８５の設定は、零バランス調整用抵抗１８５を挿入しない状態で、以下の通りに行う（零バランス再調整工程）。まず、常温で無負荷時のＣ・Ｄ間の出力電圧を測定し、この絶対値が最小となるべく零バランス調整用抵抗１８５を設定する。ここで、この４つの均一な歪みゲージからなるホイートストンブリッジ回路において、Ｅを入力電圧、Ｋｓを歪み率として、出力電圧ΔＥは以下の式で表される。

εは歪みであり、歪みゲージの抵抗をＲ、抵抗変化をΔＲとした際にΔＲ／Ｒ＝Ｋｓ×εとなる。この式において、ΔＥとして測定された上記の出力電圧を代入して得られたΔＲを抵抗値としてもつ固定抵抗を、歪みゲージ１７又は１６側（図３では１７側）に接続することにより、無負荷時の出力電圧を零とすることができる。

以上の工程により、この検出回路におけるＣ・Ｄ間の出力電圧における零バランスのずれを最小にし、かつその温度変化による変動も小さくすることができる。

これにより、各ロードセルからの出力が均一となり、出力端子Ｃ・Ｄからこれらが出力電圧となって出力される検出回路が形成され、この多点式秤が製造される。

ロードセルを単純に４個接続した従来の多点式秤を製造する際には、個々のロードセルに対応して温度補償抵抗及び零バランス調整用抵抗を用いる必要があった。温度補償抵抗、零バランス調整用抵抗はどちらも固定抵抗であるため、その調整は困難であり、その調整を各ロードセル毎に行うことは非常に困難が大きい。これに対して、上記の製造方法においては、ロードセル毎に行うのは出力調整用抵抗及びスパン調整用抵抗の調整だけであるため、その製造工程が大幅に単純化される。従って、この多点式秤を低コスト化することができる。

この際、上記の通り、零バランスのずれが少なく、温度変化に対する出力電圧の変動が小さく、歪みに対して良好な出力特性が得られる。

更に、４つのホイートストンブリッジ回路を並列に接続した構成を用いるこの多点式秤においては、４つのホイートストンブリッジ回路を組み合わせることにより、温度による出力電圧の変動や零バランスのずれが平均化されることによって実質的に小さくなる。

なお、温度補償抵抗や零バランス調整用抵抗の設定・挿入を各ロードセル毎に行うことも可能である。この場合には、図２における温度補償工程（Ｓ３）と零バランス再調整工程（Ｓ４）を、零バランス調整（Ｓ１１）と出力調整抵抗測定（Ｓ１２）の間において、各ロードセル毎に行う。この場合、各ロードセルのホイートストンブリッジ回路において、図３におけるロードセル１０のホイートストンブリッジ回路（一番上のホイートストンブリッジ回路）において温度補償抵抗１８４、零バランス調整用抵抗１８５が設置された個所に、個別に温度補償抵抗、零バランス調整用抵抗を挿入する。この場合には、個別調整工程（Ｓ１）後には各ロードセルにおける特性を、温度依存性も含めて均一化することができる。従って、接続工程（Ｓ２）後に温度依存性に対する調整を行う必要はない。

あるいは、接続工程（Ｓ２）後において温度依存性が充分に小さい場合、あるいはこの秤が温度一定の条件下でのみ使用される場合等には、温度補償工程（Ｓ３）と零バランス再調整工程（Ｓ４）を行う必要はない。

本発明は以上のように構成されているので、複数個のロードセルを用いた多点式秤を製造する際の、ロードセルの調整に要する時間、コストを充分に低減することができ、かつ、良好な出力特性を得ることができる。

なお、上記の形態では、ロードセルを４個組み合わせた多点式秤について記載したが、これに限られるものではない。複数個のロードセルを組み合わせた秤であれば、同様の構成を適用し、同様の効果を奏することは明らかである。この際、ロードセルの数が多いほど、製造工程が単純化される効果は顕著となる。

また、起歪体、プラットフォーム、ベースの形態等は、これらが用いられる各ロードセルにおいてこれらが実質的に同一仕様であり、４つの歪みゲージが各々用いられる限りにおいて、適宜設定することができる。

また、各ロードセル毎に出力調整用抵抗、スパン調整用抵抗の両方を設置する必要はなく、出力抵抗値、入力抵抗値が予め定められたスペック範囲外である場合にのみこれらのいずれかを、いずれかのロードセルにのみ用いる設定とすることもできる。温度補償抵抗及び零バランス調整用抵抗についても同様である。

１４〜１７、２４〜２７、３４〜３７、４４〜４７、５４〜５７歪みゲージ
５１プラットフォーム
５２ベース
５３起歪体
１８１、１８２、２８１、２８２、３８１、３８２、４８１、４８２出力調整用抵抗
１８３、２８３、３８３、４８３スパン調整用抵抗
１８４温度補償抵抗
１８５零バランス調整用抵抗

Claims

起歪体に４つの歪みゲージが設置された構造を具備し前記４つの歪みゲージを構成要素とするホイートストンブリッジ回路を用いて前記起歪体の歪みが検出されることによって印加された荷重を検出するロードセルが複数個組み合わされて用いられ、前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路が組み合わされた検出回路を具備する多点式秤の製造方法であって、
前記各ロードセルの出力特性が均一となるべく、前記各ロードセルに含まれる抵抗の調整を行って前記ロードセルの出力調整を行う個別調整工程と、
前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における入力電圧が印加される１対のロードセル入力端子、及び前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における各出力電圧が出力される１対のロードセル出力端子のうちの対応する端子同士を各々接続する接続工程と、
を具備し、
前記個別調整工程において、前記１対のロードセル出力端子のうちの一方に接続された２つの前記歪みゲージと直列に、同一抵抗値をもつ２つの出力調整用抵抗をそれぞれ挿入することにより、前記ロードセルの出力調整を行うことを特徴とする多点式秤の製造方法。
起歪体に４つの歪みゲージが設置された構造を具備し前記４つの歪みゲージを構成要素とするホイートストンブリッジ回路を用いて前記起歪体の歪みが検出されることによって印加された荷重を検出するロードセルが複数個組み合わされて用いられ、前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路が組み合わされた検出回路を具備する多点式秤の製造方法であって、
前記各ロードセルの出力特性が均一となるべく、前記各ロードセルに含まれる抵抗の調整を行って前記ロードセルの出力調整を行う個別調整工程と、
前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における入力電圧が印加される１対のロードセル入力端子、及び前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における各出力電圧が出力される１対のロードセル出力端子のうちの対応する端子同士を各々接続する接続工程と、
を具備し、
前記個別調整工程において、
少なくとも一つのロードセルにおける前記１対のロードセル入力端子の一方と当該ロードセルのホイートストンブリッジ回路におけるブリッジ回路入力点との間にスパン調整用抵抗を設置することにより、前記ロードセルの出力調整を行うことを特徴とする多点式秤の製造方法。
起歪体に４つの歪みゲージが設置された構造を具備し前記４つの歪みゲージを構成要素とするホイートストンブリッジ回路を用いて前記起歪体の歪みが検出されることによって印加された荷重を検出するロードセルが複数個組み合わされて用いられ、前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路が組み合わされた検出回路を具備する多点式秤の製造方法であって、
前記各ロードセルの出力特性が均一となるべく、前記各ロードセルに含まれる抵抗の調整を行って前記ロードセルの出力調整を行う個別調整工程と、
前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における入力電圧が印加される１対のロードセル入力端子、及び前記複数のロードセル毎のホイートストンブリッジ回路における各出力電圧が出力される１対のロードセル出力端子のうちの対応する端子同士を各々接続する接続工程と、
を具備し、
前記個別調整工程において、
前記１対のロードセル出力端子のうちの一方に接続された２つの前記歪みゲージと直列に、同一抵抗値をもつ２つの出力調整用抵抗をそれぞれ挿入すると共に、少なくとも一つのロードセルにおける前記１対のロードセル入力端子の一方と当該ロードセルのホイートストンブリッジ回路におけるブリッジ回路入力点との間にスパン調整用抵抗を設置することにより、前記ロードセルの出力調整を行うことを特徴とする多点式秤の製造方法。
前記スパン調整用抵抗は半固定抵抗であることを特徴とする請求項２又は３に記載の多点式秤の製造方法。
前記接続工程後に、
前記複数のロードセルのうちの１個のロードセルにおいて、前記４つの歪みゲージのうちの一つの歪みゲージと直列に、前記各ロードセルを無負荷の状態として前記入力端子間に入力電圧を印加した際の前記出力端子間の出力電圧の前記各ロードセルの温度変化に際しての変動を補償する温度補償抵抗を挿入する温度補償工程を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の多点式秤の製造方法。
前記接続工程後に、
前記複数のロードセルのうちの１個のロードセルにおいて、前記４つの歪みゲージのうちの一つの歪みゲージと直列に、前記各ロードセルを無負荷の状態として前記入力端子間に入力電圧を印加した際の前記出力端子間の出力電圧が最小となるべく零バランス調整用抵抗を挿入する零バランス再調整工程を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の多点式秤の製造方法。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の多点式秤の製造方法によって製造されたことを特徴とする多点式秤。