JP3102570B2 - 変換器を具えた超音波負荷表示部材 - Google Patents

変換器を具えた超音波負荷表示部材

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JP3102570B2
JP3102570B2 JP03516650A JP51665091A JP3102570B2 JP 3102570 B2 JP3102570 B2 JP 3102570B2 JP 03516650 A JP03516650 A JP 03516650A JP 51665091 A JP51665091 A JP 51665091A JP 3102570 B2 JP3102570 B2 JP 3102570B2
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    • Y10T29/49007—Indicating transducer

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は負荷表示部材、特に、超音波変換器を具備す
る、例えば、締結具等の負荷表示部材に関する。
発明の背景 多くの作業において、長手方向の応力を受ける部材の
長手方向の負荷量を決定することが望ましい。かかる情
報は、特に、長手方向の応力を受ける部材が締結具であ
る場合、長手方向の応力は適切なジョイントの存在の証
明になるので有用である。
多くの従来技術は締結具それ自体に負荷表示性を持た
せることによって締結具が受ける長手方向の応力量を表
示するために開発されている。これは、通常、締結具の
一部へピン等の細長い部材の１端部を相互連結すること
により行われる。当分野に既知の種々のピンタイプの負
荷表示部材および負荷測定装置のそれぞれが精度、製造
の容易性または読取りの容易性等独自の利点を有する
が、いずれも大幅な改良および中心ピン部材の付加を必
要とする点で製造費用がかかる。その結果、かかる負荷
表示部材は実際には緊急の特性表示的必要性がある場合
または明らかに深刻な危険がある場合に選択的に使用さ
れるのみである。かかるモニタから得られる利益は時折
りのことにすぎないので上記部材の日常的使用には組立
費用が余りにも高すぎる。
部材または締結具の伸び率を測定する他の試みは超音
波測定装置を使用することである。典型例として、これ
は超音波変換器を測定する締結具、通常、ボルトの頭
部、の１端部へ着脱自在に相互連結することによりなさ
れる。信頼できる表示を得るためには、ボルト頭部を極
めてフラットに接地し、かつ信頼できる超音波伝達媒体
をボルト頭部へ付設しなければならない。上記変換器は
上記ボルト上に正確に位置決めしてその間に測定する必
要がある。この方法を利用する技術および装置の例は当
分野において多々知られている。更に、従来技術では測
定装置を締結具へ結合してボルトの伸び率の測定により
得られる情報を、締結具をシャットオフするときの測定
または締めつけプロセスをモニタして適正なジョイント
が形成されたかを決定するために使用される。
上記物質および装置は締結具およびジョイントについ
て信頼できる情報を提供するが、それらの用途は非常に
限定されている。これは、主として、上記ボルトが注意
深く製造されかつその機器への接近が簡単でなければな
らないことによる。このように、超音波引張測定は較
正、適用試験のためおよび非常に臨界的なジョイントを
締めつけるための高精度の実験室的締結方法と認識され
ている。そこでいつかの較正および臨界的性質制御のた
めに歪ゲージボルトを置換している。しかし、超音波引
張測定と組み合わせる実用的困難性が一般的組立体締結
戦法としてその利用を妨げていた。かかる実用的困難性
として、締結中に信頼性のある音響結合を維持する困難
性、設備費用および設備の煩雑さによる困難性、および
各ジョイントのパラメータの経験的決定による困難性が
ある。
圧電変換器または他の超音波変換器をその部材それ自
体へ組み込むことにより上記困難性を克服するための幾
つかの試みがなされている。かかる部材の例として、19
78年11月28日にDaughertyに付与された米国特許第4,12
7,788号および1981年10月13日にCouchmanに付与された
米国特許第4,294,1229号がある。この開示物の各々は歪
表示性を組み入れるべく改良された据えつけ負荷受け締
結具を開示している。しかし、上述のピンタイプの締結
具と同様に、上記据えつけ締結具は大きく複雑な超音波
感知装置を受認するために大幅に改良されている。従っ
て、これらを広範囲に使用するには禁止的価格になる。
米国特許第4,846,001号でKibblewhiteは２つの薄い電
極間に？挾まれた薄い圧電ポリマーフィルムの使用を教
示している。このポリマーフィルムは部材の上面へ永久
的に機械的かつ音響的に結合されており超音波法により
該部材の性質に依存する長さ、引張負荷、応力、その他
の引張負荷を決定するために使用される。この発明は性
能、製造の容易性、製造コストの点で従来技術以上の進
歩を有するが、この構成の変換器に伴ういくつかの欠点
を有する。かかる欠点は環境性能、特に、その利用を制
限するポリマー材の最高温度の制限に関し、かつ接着剤
で締結具に固定される変換器の可能性、つまり緩みやす
く、臨界組立体を妨害またはそれに損傷を与える。
締結具等最も応力を受ける部材はその部材の長手に沿
って異なる応力を受ける。従って、部材の特定部の応力
を決定することが望ましい。人工的反射鏡を組み込んだ
負荷表示部材の使用は部材の特定部にわたる性質の負荷
を測定する手段を提供する。米国特許第4,569,2299号で
de Halleuxは人工的超音波反射鏡を組み込んだ部材の製
造方法および測定方法を教示している。Steblayの米国
特許第4,601,207号は鉱物屋根ボルトおよび人工的反射
鏡を組み込んだ鉱物屋根ボルトの歪を測定する手段を開
示しており、ここで人工的反射鏡は該ボルトの頭部から
所定距離をおいて該ボルトから半径方向へ穿孔された孔
である。
負荷表示部材の応力を決定するための上述の全超音波
法は部材の絶対的負荷を決定するために所望負荷条件下
での測定に加えてゼロ負荷測定を必要とする。更に、上
記全方法は長手方向の超音波のフライトの出発帰着時間
の直接的または間接的測定を利用する。Holtの米国特許
第4,602,5119号の長手および横断方向波の両フライト時
間を使用してゼロ負荷測定を採ることなく部材の応力を
決定する。これは、例えば上述の据えつけ締結具の引張
負荷の測定に望ましい。
しかしながら、横断方向の超音波の使用は横断波を発
生させることのできる変換器、および横断波を部材へ伝
送できる音響結合媒体を必要とする。横断波は一般的に
液体へ透過しないので、特定音響カプラントが一時的に
取りつけた変換器に要求される。接着剤は横断超音波を
透過するが、米国特許第4,846,001号でKibblewhiteによ
り開示されたポリマーフィルムを用いた横断波の発生は
実証されていない。
従って、望まれるものは締結具に永久的に取りつけら
れた超音波変換器であって組立中に精確な締結情報を付
与し、緩むことなく臨界組立体を妨害せずまたはそれに
損傷を与えないものである。
第２に、締結具に永久的に取りつけられたかかる超音
波変換器は作業環境、特に、締結具の作業温度に耐え、
締結具が再使用でき、または締結具の負荷が負荷表示締
結具が設置される組立作業中に周期的に測定できるよう
なものが望まれる。
更に、締結具に永久的に取りつけられたかかる超音波
変換器はすでに設置され締結具の応力の測定のために長
手および横断方向の波を伝送できるものであることが望
まれる。
更に、締結具に永久的に取りつけられたかかる超音波
変換器は締結具内の人工的反射鏡へ向けて超音波を誘導
するために製造できるものであることが望まれる。
更に、締結具に永久的に取りつけられたかかる超音波
変換器はフライトの出発帰着時間の測定の精度を向上す
るために、例えば10−500MHzの高周波の超音波を発生さ
せるために製造できるものであることが望まれる。
更に、締結具に永久的に取りつけられたかかる超音波
変換器は小さい超音波人工反射鏡または小さい製造陥没
の検出のための分離能を向上させるために、例えば10−
500MHzの高周波の超音波を発生させるために製造できる
ものであることが望まれる。
更に、締結具に永久的に取りつけられたかかる超音波
変換器は製造工程の一部として分離高電圧分極作業を必
要としないものであることが望まれる。
更に、締結具に永久的に取りつけられたかかる超音波
変換器は大量生産により低コストで製造できるものであ
ることが望まれる。
発明な概要 本発明は負荷表示部材、特に、超音波変換器を具備す
る、例えば締結具等の負荷表示部材に関する。
本発明は従来技術の負荷表示部材の欠点の多くを解消
して負荷表示部材、負荷表示締結具および負荷表示装置
に従来は見られなかった付加的特徴および利点を提供す
るものである。
本発明の負荷表示部材は長手方向の応力を受けて弾性
変形するシャンク、および第１並びに第２面を有し、各
面は上記シャンクの長手１端部に隣接して形成されてい
る。上記第１および第２電極手段と機械的かつ電気的に
永久的に相互結合された圧電素子は上記シャンクの第１
面上に設置される。上記圧電素子は蒸着法により上記第
１および第２電極手段上に生長させた薄い延伸圧電フィ
ルムである。
好ましい態様において、上記圧電素子は酸化亜鉛（Zn
O）の薄い延伸フィルムでありかつ上記第１電極手段は
上記部材の第１面である。更に、この好適態様におい
て、上記第２電極手段は導電性金属フィルムである。更
に、この好適態様において、上記負荷表示部材は拡大頭
部を有する負荷表示締結具であり、上記第１面は上記締
結具の頭部上に形成されている。
本発明により負荷表示部材を製造する方法は、上記締
結具の長手１端部上に平滑面を形成し、上記第１電極手
段上に蒸着法により圧電延伸フィルム素子を生長させ、
かつ上記第１電極手段から上記第２電極手段を電気的に
隔離するように上記圧電素子へ上記第２電極手段を機械
的かつ電気的に永久的に相互結合する工程を含む。
本発明による負荷表示部材を製造する他の方法は、上
記締結具の長手１端部上の面を提供し、上記第２電極上
に蒸着技術を用いて圧電延伸フィルム素子を生長させ、
かつ上記第２電極手段から上記第１電極手段を電気的に
隔離するように上記第１電極手段へ上記圧電素子を機械
的、電気的かつ音響的に永久的に相互結合する工程を含
む。
本発明による負荷表示装置は第１電極手段と電気的に
係合自在の第１接触手段、第２電極手段と電気的に係合
自在の第２接触手段、および長手方向の応力を受けたと
きの上記負荷表示部材の引張負荷を測定できるように上
記第１電極手段と上記第２電極手段との間の示差電子信
号に応答する電子測定装置を有する。
好ましい態様において、上記圧電素子は示差電子信号
を発生させるように超音波信号を発生する駆動手段を有
してよい。更に、好適態様において、上記負荷表示部材
は電導性であり、かつ上記第１接触手段は上記第１接触
手段の上記負荷表示部材との係合により間接的に上記第
１電極手段と電気的に係合する。
本発明による締めつけ器具は第１および第２電極手段
にそれぞれ電気的に係合自在の第１および第２接触手
段、負荷受け部材の引張負荷を誘導するための負荷付与
手段、および引張負荷を精確に測定するために示差電子
信号に応答する負荷測定装置を有する。
本発明による締めつけ器具は負荷表示締結具と係合自
在の導電性締結具係合手段、上記負荷表示締結具の第２
電極手段と係合自在の接触部材、上記負荷表示締結具を
回転駆動するために上記締結具係合自在手段上にトルク
を与える駆動手段、および締めつけ工程の結果として長
手方向の応力を受けたときの上記締結具のシャンクの引
張負荷を精確に測定するために上記締結具係合手段と上
記接触手段から受信した示差電子信号に応答する負荷測
定装置を有する。
上記負荷測定装置の出力は上記締結具の瞬間引張負荷
を連続的に読み取るために使用でき、また、上記締結作
業が完全であるときを決定もしくは予め締めつけられた
締結具の負荷を表示するために使用できる。上記負荷表
示部材が締結具である場合、上記負荷測定装置は締結具
締めつけ器具と共に使用でき、更には、上記締めつけ器
具へ直接組み込まれてもよい。上記負荷測定装置を組み
込んだ締結具締めつけ器具が自動締めつけタイプである
場合には、上記負荷測定装置の引張負荷表示は上記締結
具締めつけ器具によりモニタされた他のパラメータ、例
えば角度およびトルク等と組み合わせてその締めつけサ
イクルが完全であることを決定しかつそのジョイントの
不規則性を検出できる。
本発明の主課題は部材の作業寿命中に取りつけられて
いる超音波変換器を有する安価な負荷表示部材を提供す
ることにある。本発明の他の課題は性能劣化を伴うこと
なく締結具の作業温度に耐えうる超音波変換器を有する
負荷表示部材を提供することにある。本発明の他の課題
は横断および長手方向の超音波を伝送できる超音波変換
器を有する負荷表示部材を提供することにある。更に、
本発明の他の課題は負荷表示部材内で人工反射鏡へ超音
波を誘導するために製造できる超音波変換器を有する負
荷表示部材を提供することにある。更に、本発明の他の
課題は負荷測定装置の測定精度および分解能を向上させ
るために高周波の超音波を発生させるために製造できる
超音波変換器を有する負荷表示部材を提供することにあ
る。
本発明の上記および他の課題、特徴および利点は添付
図面を参照して以下に例示として詳述する説明から当業
者に理解されるであろう。
図面の簡単な説明 図面において、同一参照番号は同様要素に使用され
る。
図１は本発明による負荷表示部材の例を示す斜視図で
ある。
図２は図１の負荷表示部材を示す拡大断面図である。
図３は本発明による負荷表示部材の他の例を示す、図
２と同様の断面図である。
発明の詳細な説明 本発明はシャンクおよび超音波変換器を結合して成る
負荷表示部材を提供する。上記超音波変換器手段は上記
部材の適宜位置で上記部材に結合できる。１以上の超音
波変換器が本発明により使用できる。例えば、超音波駆
動パルスを発生させるための第１超音波変換器が上記駆
動パルスを音響反射面もしくは第２超音波変換器へ誘導
されるように上記負荷表示部材の第１面へ結合されてよ
い。また、第１音響反射面もしくは第１超音波変換器か
らエコー波を受信するのに適した第２超音波変換器が上
記部材上の異なる位置で上記部材へ結合されてよい。た
だし、駆動パルス波を発生させかつエコー波を受ける単
一超音波変換器の使用が好ましい。更に、超音波変換器
は、接着剤等による相互結合手段の必要を無くすために
上記部材の第１面へ機械的、電気的かつ音響的に相互結
合するために蒸着法を用いて上記負荷表示部材の第１面
上に直接的に生長させるのが好ましい。上記超音波変換
器手段は環境障害物から上記変換器手段を保護するため
に凹部内に設けられてよい。
上記負荷表示部材は締めつけ作業中、または素子を取
りつけたジョイントの寿命中の随時に引張負荷、応力、
伸び率または他の性質を表示するために改良されたボル
ト、リベット、ロッド、スタッド、その他の構造素子か
ら形成されてよい。更に上記負荷表示部材は金属、プラ
スチック、その他の超音波を伝送する適宜材料で形成さ
れてよい。
本発明の負荷表示部材は、当業者に理解されるように
電気的かつ機械的に上記負荷表示部材と係合する、従来
動力器具を含む締めつけ器具と共に使用できる。更に、
電子制御装置が当分野で既知の技術により超音波変換器
に電気的に相互結合されてよい。上記電子制御装置は上
記負荷表示部材のシャンクの引張負荷、応力および伸び
率の超音波測定を可能にするために超音波変換器へ電子
信号を供給しかつそれを測定する。
本発明の締めつけ器具は作業中に得られた引張負荷、
応力、伸び率または部材の認定の超音波測定を表示する
ために表示装置を具備していてよいことは当業者に理解
されるであろう。更に、上記締めつけ器具は所定量の引
張負荷または伸び率が発生するとき、従って、締めつけ
作業を停止すべきときを決定するために上記電子制御装
置により連続的に供給された情報を使用できるものであ
る。選択された動力器具は、当分野で周知のように、上
記負荷表示部材のトルクおよび瞬時の角度等、形成され
るジョイントの他の性質をモニタできることは当業者に
理解されるであろう。かかる動力器具例は、1982年８月
17日にFinkelstonに対して発行された米国特許第4,344,
2169号で知られている。
上記動力器具から利用できる他の情報は、精確に制御
された締めつけ作業を可能にするために電子制御装置に
より供給された引張負荷、応力、伸び率または部材認定
の情報と組み合わせることができる。ここでは種々の測
定パラメータが締めつけシーケンスを制御するためにま
たは締めつけ作業の結果をモニタするために直接使用さ
れる。
上記部材に沿った超音波のフライト時間の測定のため
に本発明と共に使用できる装置例は、1989年７月11日に
Kibblewhiteに対して発行された米国特許第4,846,0019
号に記載されており、従って、本発明に参考として組み
込まれている。上記フライト時間の測定のための他の多
くの技術が、非破壊試験の分野における超音波開発の結
果として当分野で周知である。それらの多くの技術は要
求される分解能および精度を提供できる。しかし、それ
らの幾つかは精確な測定、回路の煩雑性、および電力消
費のためにパルス数を条件とした特定利点を有する。本
発明の負荷表示部材はパルス−エコー技術と共に使用さ
れるのが好ましいが、当分野の既知の他の技術、共鳴技
術、アコースティックエミッション応力測定技術等が使
用できる。
本発明の理解は添付図面を参照することにより明瞭に
される。本発明の特定形態が図示されているが、その説
明は本発明の範囲を制限するものでない。
図１および２は負荷表示部材の好ましい態様、特に、
締結具10の歪を測定するために構成された締結具10を示
す。この態様の締結具10は長手軸12および所定長手長の
シャンク11から成るボルトである。シャンク11は長軸12
に沿って長手方向の歪みを受けるように構成されてい
る。頭部13はシャンク11の長手の１端部上に形成され、
かつねじ山14は長手の他端部に形成されている。頭部13
はその端部上に端面15を有し、かつショルダ16は頭部13
とシャンク11との間に形成されている。下面17はシャン
ク11の反対端部に形成されている。頭部13は、また、周
辺に六角形のレンチ面等レンチ面または器具係合面を有
する。
圧電素子が２つの電導性電極間にサンドイッチにされ
ていなければならず、該電極は超音波変換器19として機
能するために電荷を分配かつ収集することは当業者に理
解されるところである。好ましい態様として、締結具10
は金属性であり、従って、締結具10の１面は第１電極と
して機能する。
好ましくは、図２の拡大断面図のごとく、端面15は平
滑面として、典型的には２ミクロン以上のより良い仕上
げ面に形成し、圧電素子21は、生長後に圧電特性を発揮
することで知られる延伸フィルムを蒸着法により生長さ
せることにより端面15上に直接形成する。
酸化亜鉛（ZnO）、窒化アルミニウム（AlN）、ジルコ
ン酸塩チタン酸鉛（Pb［Zr,Ti］O3）、および硫化カド
ミウム（CdS）が文献に引用された材料中にある。G.Yi,
Z.WuとSayerは“Preparation of Pb［Zr,Ti］O3）Thin
Films by Sol Gel Processing;Electrical,Opatical,an
d Electro−optic Properties",J.Appl.Physics64
（５）,2717−2724頁（1988年９月１日）においてその
必要とされる圧電特性を発表している。これらの材料は
表面音波、バルク音波および共鳴装置等の電子コンポー
ネントの製造に使用される。Sonics ＆ Ultrasonics,SU
−28巻,No.1,8−13頁（1981年１月）に掲載のIEEE Tran
s.による“Bulk Ultrasonic Transducer Employing Pie
zoelectric Film on Thin Metal Sheet"でWhite,Chuang
およびLeeにより検討されたようにこれらの材料のアコ
ーステックエミッションおよび非破壊試験利用における
試験的使用も報告されよく、特に、圧電特性の改良され
たもの、環境抵抗の改善されたもの、または製造コスト
の廉価なもの等望ましい特性を有するものがよいことは
当業者に理解されるところである。
圧電延伸フィルムを生長させる好適溶着法は当業者に
既知でありかつ文献に広範囲に掲載されている。J.Appl
ied Phys.56（11）,3308−3318頁（1984年12日）に掲載
のKrupanidhiおよびSayerによる“Position ＆ Pressur
e Effects in RF Magnetron Reactive Sputter Deposit
ion of Piezoelectric Zinc Oxide"の文献には、スプレ
イ熱分解、科学蒸着、dcダイオード、dcおよびrfマグネ
トロンスパッタリング等の生長法が適宜特性を有する酸
化亜鉛の延伸圧電フィルム製法として掲載されている。
スパッタリングによる蒸着は高延伸のフィルムが得られ
る点で有利である。同様材料により薄いフィルムを製造
する方法も、Yi,Wu,およびSayerにより上記文献に記載
されたようにゾル−ゲル（“ゾル化−ゲル化”）法を含
み掲載されている。
締結具または締結具面の調製は図２の端面15上に圧電
素子を形成する前に蒸着法により行われることは当業者
に理解されるところである。かかる調製は、例えば、電
気伝導または接着、ケミカルエッチングまたはクリーニ
ングを改善するためのコーティングを含む。
図２の第２電極23は永久的に圧電素子21へ機械的かつ
電気的に結合される。相互結合されると、圧電素子21と
第２電極23は図１のごとき変換器素子19を形成する。第
２電極23は蒸着法により溶着した金属層で形成されてよ
い。導電性インキまたはペイント、選択的に、導電性フ
ォイルが圧電素子21へ接着剤等により結合されてよい。
第２電極23は、第１電極、締結具端面15から電気的に隔
離されるように圧電素子21へ相互結合される。
圧電素子の材料は電気絶縁体であることが必須であ
り、第２電極23が圧電素子21の面上の電荷を分配かつ収
集するように働くので、図２の好ましい態様において、
本発明により製造された圧電素子21の有効変換器域は第
２電極23の領域により画定されることは当業者に理解さ
れるであろう。この結果、本発明の上記好ましい態様に
おいて圧電素子21を製造中に精確に位置決めしたりマス
キング法を使用する必要はない。
圧電素子21の周波数特性は該素子の厚みに依存するこ
とは当業者に理解されるところである。上記フィルム厚
は生長具合およびその時間を制御することにより上記製
造法を用いて精確に制御できることも当業者に理解され
るであろう。従って、この結果として、圧電素子21の周
波数特性は広範囲の周波数にわたって精確に制御でき
る。
高い周波数の超音波変換器の使用はエコー波形を短時
間で上昇降下させることによりフライト測定精度の時間
を改良し、かつより短い波長の超音波の分散を減少する
ことにより小さい反射面または小さい締結具の製造上の
欠点の検出分解能を改良することも、また、当業者に理
解されるであろう。本発明の好ましい態様において、共
に１から50ミクロンの範囲の圧電素子厚および第２電極
厚が使用され、かつ変換器周波数の範囲は１から500MHz
の範囲で使用される。
圧電延伸フィルムの結晶斜角は上記製造工程中に制御
できることは文献に記載されている。IEEE Ultrasonics
Symposium,480−483頁（1982）掲載のWangおよびLakin
による“Sputtere C−axisinclined ZnO Films for She
ar Wave Resonators"には、上記斜角制御の実行可能
性、および斜角制御によって蒸着法で製造された酸化亜
鉛圧電素子から発生する長手方向および横断方向の超音
波の部分的コンポーネントの制御をデモンストレートし
た実験結果が掲載されている。米国特許第4,602,511号
にHoltにより開示されたように負荷表示部材の引張負荷
の測定における長手および横断方向波の使用はゼロ負荷
測定を採ることなく部材の応力測定を可能にしいてる。
これは、例えば、予め設置された締結具の引張負荷の測
定に望ましい。
1989年７月11日に発行されたKibblewhiteの米国特許
第4,846,0019号、および1989年10月11日に発行されたCo
uchmanの米国特許第4,294,1229号の発明は、圧電素子が
負荷表示部材への相互結合前に製造されるので、負荷表
示部材に圧電素子を結合するために機械的、電気的かつ
音響的相互結合手段を必要とする。この相互結合手段
は、例えば、接着剤である。満足できる相互結合手段を
提供する困難性は機械的、電気的かつ音響的相互結合手
段を必要することに関係する。第１に、例えば、航空機
エンジン等の多く締結具用途の接着要求に適合する相互
結合剤は市販されていない。第２に、相互結合剤は負荷
表示部材に圧電素子を電気的に相互結合しなければなら
ないので、かかる相互結合剤は導電性であるか、または
負荷表示部材へ圧電素子から電気信号を容量結合できる
だけの薄さでなければならない。第３に、相互結合手段
は圧電素子から負荷表示部材へ超音波を伝達する手段を
提供するのに適した音結合媒体でなければならない。例
えば気泡の混入は受信されたエコー信号の振幅を大きく
減少させる。従って、本発明の延伸圧電素子の直接的蒸
着は従来技術の上記困難性を解消することが当業者に理
解されるであろう。
1989年７月11日に発行されたKibblewhiteの米国特許第
4,846,001号により開示された従来技術による圧電フィ
ルム材はポリ弗化ビニリデンまたはコポリマーVF2/VF3
等のポリマー材である。これらの材料の圧電気性は125
℃を越える温度に露出されると破壊される。負荷表示締
結具組立体は多くの用途、例えば、臨界締結具が高温を
受ける自動車および航空機のエンジン等に使用される。
従って、上記引用発明の負荷表示部材または負荷表示部
材上の変換器は同一の超音波締結法により該組立体を再
組立すべくその組立作業中に置換されなければならな
い。更に、150から200℃の範囲の温度で、上記ポリマー
材は溶融して電極を喪失させて該組立体の臨界コンポー
ネントを損傷する危険を伴うかまたは損傷させる。その
結果、上記引用した多くの組立体の負荷表示部材の設置
は潜在的使用者に抵抗を感じさせることになる。本発明
の圧電材は圧電ポリマー材よりも更に高温に耐える。酸
化亜鉛の融点は、例えば、1975℃である。
上記引用発明に開示された圧電ポリマー材の使用の他
の欠点は、製造中に高電圧の別途重合作業を必要とする
ことである。この高電圧重合作業は圧電素子のコストを
相当に増大させる。本発明においては、圧電素子は延伸
形成されているので、高電圧重合作業はその製造工程に
含まれない。
上記引用発明の圧電ポリマー材は、理論的には、超音
波パルスエコー用途において使用される場合、本発明の
材料よりも僅かに効果的である。しかし、本発明の変換
器は圧電素子とその締結具面との間の相互結合を改良
し、かつ圧電素子と負荷表示締結具との音響インピーダ
ンスをより近づけて整合した結果として負荷表示締結具
へのまたは負荷表示締結具からの超音波の伝達をより一
層効果的にした。この超音波の伝達効果の改良は材料の
圧電効率の相違を大きく補填する。
更に、変換器の全体的効率における大きな変化は、変
換器手段と負荷表示部材との間に相互結合手段を設ける
と言う製造上の変化の結果と共に上記引用発明の負荷表
示部材により試験されている。この相互結合手段、そし
てその結果としての性能変化は本発明の好ましい態様に
おいて解消されている。
従って、本発明の蒸着法を使用して負荷表示部材上
に、直接、圧電素子を製造すること、および本発明によ
り圧電変換器素子を形成するために使用できる材料の利
用は、従来負荷表示部材の性能を大幅に改良した負荷表
示部材を提供する。
図３から９は本発明の他の態様を示す。図３の態様に
おいて、端面27は頭部31内の凹部29内の負荷表示部材25
上に形成されている。凹部29は圧電変換器を環境障害物
から保護するために形成される器具係合ソケット、軽い
孔または浅い孔であってよい。
図４の本発明の他の態様において、第２電極41と第１
電極、これは図４の態様において端面37、との間の電気
ショートを起こさせる粒子または汚染物を排斥するため
に、また圧電素子39の性能劣化を招く溶剤等の環境障害
物から圧電素子39を保護するために、付加層43が第２電
極41、圧電素子39および負荷表示部材35の端部37の外部
にわたって形成されている。
図５の態様は浅い凹部49を頭部47内に有する締結具45
である。この態様において、付加層51は環境障害物から
圧電素子53を保護するために使用されている。
本発明の上記全態様において、超音波変換器として機
能する圧電素子の部分はフラットであることが必須であ
り、負荷表示部材のフラット面上に蒸着により形成され
ている。図６は本発明の他の態様例を示す。ここでは、
長手方向の超音波、横断方向の超音波、または長手およ
び横断方向の超音波を負荷表示部材61の面71と同様に他
の反射面67および69へ向かわせるために超音波変換器を
設けるように、圧電素子63は負荷表示部材61の表面65上
に形成されている。超音波を特定反射面へ向かわせる、
または収斂するために本発明の圧電素子を形成する種々
他の端面形態が採用できることは当業者に理解されると
ころである。
本発明の他の態様として図７では圧電素子は第２電極
上に形成されている。この態様において、圧電素子75は
第２電極77上に先ず形成される。第２電極77は金属フォ
イル等の薄い導電材である。次いで、圧電素子75が接着
剤等の相互結合手段81と共に負荷表示部材73の頭部79上
の面83へ永久的に機械的、電気的、かつ音響的に相互結
合される。図７の本発明の態様の利点は圧電素子75の製
造の容易性にある。ただし、この態様は負荷表示部材の
表面上に、直接、圧電素子を形成する結果として上述し
たような利点を有しない。
本発明の上記態様において、超音波変換器手段はその
頭部を形成する負荷表示締結具の長手端部の表面へ相互
結合される。この変換器手段は図８の本発明の態様で示
したように負荷表示締結具の他の長手端部へ相互結合さ
れてもよい。
この態様では、負荷表示部材との接続に使用されるナ
ットを引張負荷を誘導するために締結具設置中に締めつ
け器具により回転させるのが好ましい。この態様におい
て、変換器85は締結具84の端面87上に形成されている。
上記全態様は延伸圧電フィルムと機械的かつ電気的に
相互結合した第２電極を有する。図９は図２と同様の本
発明の他の態様を示すが、永久的に相互結合された第２
電極を有しない。この態様では、第２電極は、引張負
荷、伸び率、または応力の超音波測定中に延伸圧電フィ
ルムと接触または接近させた負荷測定装置へ電気的に結
合した導電プレートによって提供される。
本発明は特定態様に関して説明されたが、本発明の種
々の他の形態および変形が当業者に自明であることは明
らかである。添付請求の範囲および本発明は本発明の精
神および範囲におけるかかる自明形態および変形の全て
に及ぶものと考えられるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−230816（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−262030（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−71146（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−18263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−110150（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−185499（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−20036（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−72639（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4294122（ＵＳ，Ａ) 米国特許4295377（ＵＳ，Ａ) 米国特許4846001（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開381791（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 5/00 G01L 1/00 G01N 29/00

Claims (81)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】応力を受けて１部が他部に対して移動する
    ように変形する負荷受け部材を提供し、上記負荷受け部
    材が第１電極として機能する第１面を有する、および 上記第１面上で音響電気フィルムを含む超音波変換器手
    段を直接生長させて上記第１面へ上記音響電気フィルム
    を機械的、電気的かつ音響的に相互結合する、工程から
    成ることを特徴とする負荷表示部材を製造する方法。
  2. 【請求項２】上記超音波変換器手段の第２電極を上記音
    響電気フィルムの露出面上に、上記第２電極を上記音響
    電気フィルムへ機械的、電気的かつ音響的に相互結合
    し、かつ上記第２電極を上記第１電極から電気的に隔離
    すべく形成する工程を更に含む、請求項１の方法。
  3. 【請求項３】上記第２電極から外方へ延びる電気絶縁封
    入層を形成して上記音響電気フィルムの露出面を被覆す
    る工程を更に含む、請求項２の方法。
  4. 【請求項４】上記音響電気フィルムを蒸着により生長さ
    せる、請求項１の方法。
  5. 【請求項５】上記音響電気フィルムをマグネトロン・ス
    パッタリングにより生長させる、請求項１の方法。
  6. 【請求項６】上記音響電気フィルムが酸化亜鉛、硫化カ
    ドミウム、ジルコン酸塩チタン酸鉛および窒化アルミニ
    ウムから成る群から選択される、請求項１の方法。
  7. 【請求項７】上記音響電気フィルムは上記超音波変換器
    手段により長手および横断方向の超音波を送信かつ受信
    できるように斜角で生長させる、請求項１の方法。
  8. 【請求項８】上記第２電極を蒸着により形成する、請求
    項２の方法。
  9. 【請求項９】上記第２電極を導電性金属フィルム、ペイ
    ントおよびインキから成る群から選択する、請求項２の
    方法。
  10. 【請求項１０】上記第２電極は接着剤で上記音響電気フ
    ィルムへ接着された金属フォイルから成る、請求項２の
    方法。
  11. 【請求項１１】上記音響電気フィルムは１から50ミクロ
    ン厚である、請求項１の方法。
  12. 【請求項１２】上記第１面を上記第１面上に上記音響電
    気フィルムを形成する前に導電性フィルムで被覆する、
    請求項１の方法。
  13. 【請求項１３】上記負荷受け部材は凹部と共に長手端部
    を有するシャンクを有し、かつ上記第１面は上記凹部内
    に形成される、請求項１の方法。
  14. 【請求項１４】上記第１面は上記第１面上に生長した上
    記超音波変換器手段から上記第１面から遠隔の上記負荷
    受け部材の端部へ向けて超音波を誘導すべく形成され
    る、請求項１の方法。
  15. 【請求項１５】上記第１面から所定距離おいた上記負荷
    受け部材上へ第２面を形成する工程を更に含み、 上記第１面は上記第１面上に生長した上記超音波変換器
    手段から上記第２面へ向けて超音波を誘導すべく形成さ
    れ、かつ 上記第２面は上記第１面上の上記超音波変換器手段から
    上記第１面上の上記超音波変換器手段へ超音波を逆反射
    させるべく形成される、請求項１の方法。
  16. 【請求項１６】頭部および上記頭部から延びるシャンク
    を有する締結具を提供し、上記シャンクは長手方向の応
    力を受けてその１部が他部に対して移動するように変形
    し、上記締結具は第１電極として機能する第１面を有す
    る、かつ 上記第１面上で音響電気フィルムを含む超音波変換器手
    段を直接生長させて上記第１面へ上記音響電気フィルム
    を機械的、電気的かつ音響的に相互結合する、工程から
    成ることを特徴とする負荷表示部材を製造する方法。
  17. 【請求項１７】上記超音波変換器手段の第２電極を上記
    音響電気フィルムの露出面上に、上記第２電極を上記音
    響電気フィルムへ機械的、電気的かつ音響的に相互結合
    し、上記第２電極を上記第１電極から電気的に隔離でき
    るように形成する工程を更に含む、請求項16の方法。
  18. 【請求項１８】上記第２電極から外方へ延びる電気絶縁
    封入層を形成して上記音響電気フィルムの露出面を被覆
    する工程を更に含む、請求項２の方法。
  19. 【請求項１９】上記第１面を上記頭部に隣接して上記締
    結具の長手端部上に形成する、請求項16の方法。
  20. 【請求項２０】上記第１面を上記頭部から遠隔の上記締
    結具の長手端部上に形成する、請求項16の方法。
  21. 【請求項２１】上記音響電気フィルムをマグネトロン・
    スパッタリングにより生長させる、請求項16の方法。
  22. 【請求項２２】上記音響電気フィルムを蒸着により生長
    させる、請求項16の方法。
  23. 【請求項２３】上記音響電気フィルムが酸化亜鉛、硫化
    カドミウム、ジルコン酸塩チタン酸鉛および窒化アルミ
    ニウムから成る群から選択される、請求項16の方法。
  24. 【請求項２４】上記音響電気フィルムは上記超音波変換
    器手段により長手および横断方向の超音波を送信かつ受
    信できるように斜角で生長させる、請求項16の方法。
  25. 【請求項２５】上記第２電極を蒸着により形成する、請
    求項17の方法。
  26. 【請求項２６】上記第２電極を導電性金属フィルム、ペ
    イントおよびインキから成る群から選択する、請求項17
    の方法。
  27. 【請求項２７】上記第２電極は接着剤で上記音響電気フ
    ィルムへ接着された金属フォイルから成る、請求項17の
    方法。
  28. 【請求項２８】上記音響電気フィルムは１から50ミクロ
    ン厚である、請求項16の方法。
  29. 【請求項２９】上記第１面を上記第１面上に上記音響電
    気フィルムを形成する前に導電性フィルムで被覆する、
    請求項16の方法。
  30. 【請求項３０】上記第１面を上記シャンクの長手端部上
    の凹部内に形成する、請求項16の方法。
  31. 【請求項３１】上記第１面は上記第１面上に生長した上
    記超音波変換器手段から上記第１面から遠隔の上記締結
    具の長手端部へ向けて超音波を誘導するように形成され
    る、請求項16の方法。
  32. 【請求項３２】上記第１面から所定距離おいた上記締結
    具上へ第２面を形成する工程を更に含み、 上記第１面は上記第１面上に生長した上記超音波変換器
    手段から上記第２面へ向けて超音波を誘導するように形
    成され、かつ 上記第２面は上記第１面上の上記超音波変換器手段から
    上記第１面上の上記超音波変換器手段へ超音波を逆反射
    させるように形成される、請求項16の方法。
  33. 【請求項３３】頭部および上記頭部から延びるシャンク
    を有する締結具を提供し、上記シャンクは長手方向の応
    力を受けてその１部が他部に対して移動するように変形
    し、上記締結具は上記シャンクの長手１端部上で第１電
    極として機能する第１面を有する、 金属フォイル上で蒸着により音響電気フィルムを含む超
    音波変換器手段を生長させて上記金属フォイルへ上記音
    響電気フィルムを機械的、電気的かつ音響的に相互結合
    し、上記金属フォイルは上記超音波変換器手段の第２電
    極として機能する、かつ 上記音響電気フィルムを上記締結具の第１面へ機械的、
    音響的かつ電気的に相互結合して上記第１電極から上記
    第２電極を電気的に隔離する工程から成る、負荷表示部
    材を製造する方法。
  34. 【請求項３４】上記第２電極から外方へ延びる電気絶縁
    封入層を形成して上記音響電気フィルムの露出面を被覆
    する工程を更に含む、請求項33の方法。
  35. 【請求項３５】上記音響電気フィルムをマグネトロン・
    スパッタリングにより生長させる、請求項33の方法。
  36. 【請求項３６】上記音響電気フィルムが酸化亜鉛、硫化
    カドミウム、ジルコン酸塩チタン酸鉛および窒化アルミ
    ニウムから成る群から選択された延伸圧電気フィルムで
    ある、請求項33の方法。
  37. 【請求項３７】上記音響電気フィルムは上記超音波変換
    器手段により長手および横断方向の超音波を送信かつ受
    信できるように斜角で生長させた延伸圧電気フィルムで
    ある、請求項33の方法。
  38. 【請求項３８】上記音響電気フィルムは１から50ミクロ
    ン厚である、請求項33の方法。
  39. 【請求項３９】上記第１面を上記シャンクの長手１端部
    上の凹部内に形成する、請求項33の方法。
  40. 【請求項４０】上記第１面を上記第１面へ相互結合され
    た上記超音波変換器手段から上記第１面から遠隔の上記
    締結具のシャンクの第２長手端部へ向けて超音波を誘導
    するように形成する、請求項33の方法。
  41. 【請求項４１】応力を受けて変形しかつ第１電極として
    機能する第１面を有する負荷受け部材、および 上記第１面へ音響電気フィルムを機械的、電気的かつ音
    響的に相互結合すべく上記負荷受け部材の第１面上に合
    致させて直接生長させた音響電気フィルムを含む超音波
    変換器手段から成る、負荷表示装置。
  42. 【請求項４２】上記超音波変換器手段は上記第１電極か
    ら電気的に隔離されかつ機械的、音響的かつ電気的に上
    記音響電気フィルムと相互結合されるべく上記音響電気
    フィルムの露出面上に形成された第２電極を更に含む、
    請求項41の負荷表示装置。
  43. 【請求項４３】上記第２電極は導電性金属フィルム、イ
    ンキ、ペイントおよびフォイルから成る群から選択され
    ている、請求項42の負荷表示装置。
  44. 【請求項４４】汚染を排斥しかつ環境障害物による損傷
    を防止するための、上記第１面、上記音響電気フィル
    ム、および上記第２電極の露出部上に延在する電気絶縁
    封入層を更に含む、請求項42の負荷表示装置。
  45. 【請求項４５】上記音響電気フィルムが酸化亜鉛、硫化
    カドミウム、ジルコン酸塩チタン酸鉛および窒化アルミ
    ニウムから成る群から選択された延伸圧電気フィルムで
    ある、請求項41の負荷表示装置。
  46. 【請求項４６】上記音響電気フィルムは１から50ミクロ
    ン厚である、請求項41の負荷表示装置。
  47. 【請求項４７】上記第２電極は１から50ミクロン厚であ
    る、請求項42の負荷表示装置。
  48. 【請求項４８】上記第１面と上記音響電気フィルムとの
    間で上記第１面上にコーテングを更に含む、請求項41の
    負荷表示装置。
  49. 【請求項４９】上記負荷受け部材は凹部を有し、かつ上
    記負荷受け部材の上記第１面は環境障害物から上記超音
    波変換器手段を保護するために上記凹部内に設けられて
    いる、請求項41の負荷表示装置。
  50. 【請求項５０】上記超音波変換器手段は上記負荷受け部
    材の作業温度で性能劣化を伴うことなく機能する、請求
    項41の負荷表示装置。
  51. 【請求項５１】電子信号を上記超音波変換器手段へ供給
    かつそこから移動させるための、上記超音波変換器手段
    へ電気的に相互結合された電子制御器を更に有する、請
    求項41の負荷表示装置。
  52. 【請求項５２】上記超音波変換器手段は１から500Mhzの
    間の高い周波数の超音波を発生させ、上記超音波は本装
    置の精度と分解能を向上させるものである、請求項41の
    負荷表示装置。
  53. 【請求項５３】上記音響電気フィルムは上記超音波変換
    器手段による長手および横断方向の超音波の送受信を可
    能にする斜角を有する延伸圧電フィルムである、請求項
    41の負荷表示装置。
  54. 【請求項５４】上記負荷受け部材は音響的に反射する第
    ２面を有し、 上記負荷受け部材の第１面は超音波を上記超音波変換器
    手段から上記第２面へ誘導することができ、かつ 上記負荷受け部材の第２面は上記超音波変換器手段から
    受けた超音波を上記超音波変換器手段へ逆反射させるこ
    とができる、請求項41の負荷表示装置。
  55. 【請求項５５】上記負荷受け部材は超音波を伝送するの
    に好適な材料である、請求項41の負荷表示装置。
  56. 【請求項５６】上記負荷受け部材は締結具である、請求
    項41の負荷表示装置。
  57. 【請求項５７】上記締結具はボルト、リベット、ロッド
    およびスタッドからなる群から選択されている、請求項
    56の負荷表示装置。
  58. 【請求項５８】上記締結具は頭部および上記頭部から長
    手方向へ延在するシャンクを有し、上記シャンクは長手
    方向の応力を受けて変形する構成になっている、請求項
    56の負荷表示装置。
  59. 【請求項５９】上記締結具の第１面は上記頭部に隣接し
    た上記締結具の長手端部上に設けられている、請求項58
    の負荷表示装置。
  60. 【請求項６０】上記締結具の第１面は上記頭部から遠隔
    の長手端部上に設けられている、請求項58の負荷表示装
    置。
  61. 【請求項６１】応力を受けて変形しかつ第１電極として
    機能する第１面を有する負荷受け部材の変形をモニタし
    かつそれにトルクを与えるための負荷表示装置であっ
    て、 （ａ）上記第１面へ機械的、電気的かつ音響的に相互結
    合すべく上記負荷受け部材の第１面上に合致させて直接
    生長させた音響電気フィルム、および （ｂ）上記第１電極から電気的に隔離されかつ上記音響
    電気フィルムと機械的、音響的かつ電気的に相互結合さ
    れるべく上記音響電気フィルムの露出面上に形成された
    第２電極を含む超音波変換器手段、 上記超音波変換器手段の送受信電子信号を除去かつ供給
    するために上記超音波変換器手段へ電気的に相互結合さ
    れた電子制御器、 上記電子制御器により上記超音波変換器手段から受信し
    た電子信号をモニタするための手段、上記モニタ手段は
    上記負荷受け部材の変形を精確に測定する、および 上記負荷受け部材の変形測定に応答して上記負荷受け部
    材へトルクを加えかつそこからトルクを除去するための
    手段から成ることを特徴とする、負荷表示装置。
  62. 【請求項６２】応力を受けて変形しかつ第１電極として
    機能する第１面を有する負荷受け部材、および （ａ）第２電極、および （ｂ）上記第２電極へ音響電気フィルムを機械的、電気
    的かつ音響的に相互結合すべく上記第２電極の表面上に
    合致して直接生長させた音響電気フィルムを含む超音波
    変換器手段、 から成り、上記音響電気フィルムは機械的、音響的かつ
    電気的に上記負荷受け部材の第１面へ相互結合されかつ
    上記第２電極から上記第１電極を電気的に隔離するもの
    であることを特徴とする、負荷表示装置。
  63. 【請求項６３】上記第２電極は導電性金属フィルム、イ
    ンキ、ペイントおよびフォイルから成る群から選択され
    ている、請求項62の負荷表示装置。
  64. 【請求項６４】汚染を排斥しかつ環境障害物による損傷
    を防止するための、上記第１面、上記音響電気フィル
    ム、および上記第２電極の露出部上に延在する電気絶縁
    封入層を更に含む、請求項62の負荷表示装置。
  65. 【請求項６５】上記音響電気フィルムは酸化亜鉛、硫化
    カドミウム、ジルコン酸塩チタン酸鉛および窒化アルミ
    ニウムから成る群から選択された延伸圧電気フィルムで
    ある、請求項62の負荷表示装置。
  66. 【請求項６６】上記音響電気フィルムは１から50ミクロ
    ン厚である、請求項62の負荷表示装置。
  67. 【請求項６７】上記第２電極は１から50ミクロン厚であ
    る、請求項62の負荷表示装置。
  68. 【請求項６８】上記第２電極の表面と上記音響電気フィ
    ルムとの間で上記第２電極の表面上にコーテングを更に
    含む、請求項62の負荷表示装置。
  69. 【請求項６９】上記負荷受け部材は凹部を有し、かつ上
    記負荷受け部材の上記第１面は環境障害物から上記超音
    波変換器手段を保護するために上記凹部内に設けられて
    いる、請求項62の負荷表示装置。
  70. 【請求項７０】上記超音波変換器手段は上記負荷受け部
    材の作業温度で性能劣化を伴うことなく機能する、請求
    項62の負荷表示装置。
  71. 【請求項７１】電子信号を上記超音波変換器手段へ供給
    かつそこから除去するための、上記超音波変換器手段へ
    電気的に相互結合された電子制御器を更に有する、請求
    項62の負荷表示装置。
  72. 【請求項７２】上記超音波変換器手段は１から500Mhzの
    間の高い周波数の超音波を発生させ、上記超音波は本装
    置の精度と分解能を向上させるものである、請求項62の
    負荷表示装置。
  73. 【請求項７３】上記音響電気フィルムは上記超音波変換
    器手段による長手および横断方向の超音波の送受信を可
    能にする斜角を有する延伸圧電気フィルムである、請求
    項62の負荷表示装置。
  74. 【請求項７４】上記負荷受け部材は音響的に反射する第
    ２面を有し、 上記負荷受け部材の第１面は超音波を上記超音波変換器
    手段から上記第２面へ向わせることができ、かつ 上記負荷受け部材の第２面は上記超音波変換器手段から
    受信した超音波を上記超音波変換器手段へ逆反射させる
    ことができる、請求項62の負荷表示装置。
  75. 【請求項７５】上記負荷受け部材は超音波の伝送に好適
    な材料である、請求項62の負荷表示装置。
  76. 【請求項７６】上記負荷受け部材は締結具である、請求
    項62の負荷表示装置。
  77. 【請求項７７】上記締結具はボルト、リベット、ロッド
    およびスタッドからなる群から選択されている、請求項
    76の負荷表示装置。
  78. 【請求項７８】上記締結具は頭部および上記頭部から長
    手方向へ延在するシャンクを有し、上記シャンクは長手
    方向の応力を受けて変形する構成になっている、請求項
    76の負荷表示装置。
  79. 【請求項７９】上記締結具の第１面は上記頭部に隣接し
    た上記締結具の長手端部上に設けられている、請求項78
    の負荷表示装置。
  80. 【請求項８０】上記締結具の第１面は上記頭部から遠隔
    の長手端部上に設けられている、請求項78の負荷表示装
    置。
  81. 【請求項８１】応力を受けて変形しかつ第１電極として
    機能する第１面を有する負荷受け部材の変形をモニタし
    かつそれにトルクを与えるための負荷表示装置であっ
    て、 （ａ）第２面、および （ｂ）上記第２面へ音響電気フィルムを機械的、電気的
    かつ音響的に相互結合すべく上記第２面上に合致させて
    直接生長させた音響電気フィルムを含む超音波変換器手
    段、上記音響電気フィルムは上記負荷受け部材の第１面
    へ機械的、音響的かつ電気的に相互結合されて上記第２
    電極から上記第１電極を電気的に隔離するものである、 上記超音波変換器手段の送受信電子信号を除去かつ供給
    するために上記超音波変換器手段へ電気的に相互結合さ
    れた電子制御器、 上記電子制御器により上記超音波変換器手段から受信し
    た電子信号をモニタするための手段、上記モニタ手段は
    上記負荷受け部材の変形を精確に測定する、および 上記負荷受け部材の変形測定に応答して上記負荷受け部
    材へトルクを加えかつそこからトルクを除去するための
    手段から成ることを特徴とする、負荷表示装置。
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