JPH03500931A - バランス用荷重検出要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 バランス用荷重検出要素 発明の詳細な説明 本発明はバランス用荷重検出要素に関し、より具体的には、一端部に荷重を受け るビームを備え、該ビームが水平な切り欠きを有し、切り欠きの頂部及び底部の 同一かつ大幅に断面積が減少した素材部分が複数の曲げ点を形成するとともに、 曲げ点の間に平行案内部からなる２個の案内バーを形成しており、曲げ点上の複 数の抵抗線歪みゲージにより測定信号が得ら九るバランス用荷重検出要素に関す る。

この種の荷重検出要素は、欧州特許文献第０２２７８５０号から公知である。そ の装置では、ビーム全体の曲げモーメントが個々の案内バーの曲げモーメントに 重なるので、１つの案内バーの複数の曲げ点に不均一な歪みが生じるという不具 合がある。これを補うために、複数の曲げ点での素材断面を具体化することが知 られている（欧州特許文献第０２０７２４０号）。又、１つの案内バーと測定セ ルとの間に特殊な配置状態の連結ロンドを採用して、その様な荷重検出要素の直 線性を改善することも知られている（独国会開特許出願ＤＥ−Ｏ５３２３９００ ２）。

公知の荷重検出要素には、新たに大きい荷重が加わり、荷重の係合点がビームの 縦方向にごく僅がだけ変化すると、例えば、摩耗による場合のように１　／　１ ０　ｒＩｎ程度のわずかな範囲しか変化しない場合でも、測定信号が結果的に急 激に変化するという不具合がある。

本発明の課題は、上記形式の荷重検出要素を改良し、荷重係合点の変化に対する 感度を減少させ又は除去ｒることにある。

従って本発明によると、上官−目的を達成するために、抵抗線歪みゲージが一方 の案内バーの曲げ点上に配置され、他方の案内バーが曲げ点の間に肩部を有し、 該肩部においてビームの外側断面面積が増加し、該案内バーを形成する曲げ点の 素材断面の中心線が所定量だけ互いにずれていることを特徴としている。

このように１個又は複数個のビームの外側断面面積を増加させることにより、曲 げ点での素材断面の中心線がずれているが、そのずれは肩部を設けた結果であり 、該肩部は曲げ点においてビームの外面と開口との間の距離を等しくするという 必須条件を満たした上で、ビームの外側断面面積を増加させている。荷重が及ぼ されると、上記ずれにより付加的なトルクが生じ、それにより曲げ点が付加的な 曲げモーメントで歪む。これは適当に寸法を設定して決定でき、ビームの荷重の 係合点がある程度撓んでも、測定信号には識別できる程度の変化が全く生じない ようにできる。

更に本発明では、荷重検出要素が３個のビームを横方向ビームでＥ形に互いに接 合することにより構成されており、ブラケットへの荷重検出要素の固定が、２個 の外側ビームの自由端で行なわれ、荷重が中央ビームの自由端で受け取られるよ うに構成されている。これによると、平行案内部を形成する２個の案内バーで各 ビームが構成されている場合、荷重により力が及ぼされる面が、仮に負荷状態の 中央ビームが撓んでも、常に同じままであるという効果が得られる。これにより 直線性が大幅に改善される。

次に本発明の典型的な実施例と更にその有益な特徴を詳細に説明する。

第１図は本発明による荷重検出セルを備えたバランスのレイアウト図、第２図は 荷重検出セルの斜視図、第３図は第２図の１−Ｉ１１断面図、第４図は負荷状態 の荷重検出要素の２個のビームの曲げ状態を示す図、第５図は第２図の典型的な 実施例のＶ−Ｖ矢視図、第６図は第５図に対応する典型的な実施例の修正図、第 ７図は別の典型的な実施例の図である。

第１図はバランスの構造を略図で示している。４個のレバー３．４．５．６がＮ ２のリム１に掛は止められており、レバー５．６はそれぞれハンガー７．８を介 してレバー３．４のほぼ中央部に係合している。レバー３．４はその自由端同士 が接合されており、その接合部において、荷重検出要素１０に作用する針１９を 支持している。又、レバー３〜６には、ボード（図示せず）からバランスブレー ド及びブロックを介して矢印で示す点に荷重が及ぼされる。

第２図は荷重検出要素１０を示している。要素１０は２個の外側ビーム１１．１ ２と１個の内側ビーム１３とを備えており、それらのビームは互いに平行に配置 されるとともに、長さが同一であり、それらに対して直角に延びる横方向ビーム １４で互いに連結されている。要素１０の平面形状はＥ形である。２個の外側ビ ーム１１．１２はその端部１１′、１２′がねじ１６．１７により、それぞれ、 ブラケット１５に固定されている。荷重検出要素１０は針１９を介して荷重を受 けるが、その針１９はレバー３．４の前端接合部に連結している。

第３図に示す通り、各ビーム１１．１２．１３には開口２５が設けである。開口 ２５は、円形領域２５′と楕円形領域２５″ならびに両者を連通させる矩形断面 の領域２５　＋　＋　＋とで形成されている。領域２５′と領域２５′″の半径 は同じである。このように、素材の断面面積を大幅に減少させることによ１八　 曲げ点４０．４１．４２．４３が形成されている。矢印で示す通りの曲げ点４０ 〜４３の素材断面は、いずれも同じである。これらの曲げ点の間には平行案内部 である案内バー５０．５１が形成されている。

荷重により変形が生じると、圧縮領域及び引っ張り領域が各ビームの案内バー５ ０．５１において曲げ点４ｏ、４１．４２．４３で形成される。２個の抵抗線歪 みゲージ２０．２１が案内バー５０の頂部上で曲げ点４０．４１に配置されてお り、明確には、抵抗線歪みゲージ２０が引っ張り領域に配置され、抵抗線歪みゲ ージ２１が圧縮領域に配置されている。別の抵抗体を介して２個の抵抗線歪みゲ ージはホイートストン・ブリッジにＭ線されており、該ブリッジは無負荷状態に バランスが保たれているとともに、荷重によるアンバランスが存在すると、抵抗 線歪みゲージで発生した測定信号が互いに付加される。

使用状態では、ビーム１３の右側端部１３′上の針１９の係合点が、第３図の破 線１９′で示す通り移動する可能性がある。１／１０ｍ程度の短い移動は、摩耗 により生じやすい。その結果、２個の抵抗線歪みゲージ２０．２１だけをビーム １３の案内バー５０の頂部上に配置した場合、それらから得られる測定信号が変 化することになる。抵抗線歪みゲージ２０．２１のこの様な変化は非対称であり 、すなわち、撓みが生じた場合、信号変化量は同一とはならない。

この問題を解決するために、第１図〜第５図の典型的な実施例では、肩部２６が 案内バー５１の下側に設けてあり、それにより、ビームの外側断面積が増加して 、針１９により荷重が付加される端部１３′の断面が大きくなっている。その結 果、曲げ点４２．４３での素材断面の中心線２７．２７′は量すだけ互いにずれ ている。ビーム１１．１２も同様に構成されている。２個の中心線２７．２７′ がｉｂだけ互いにずれていることにより、圧縮力が付加された状態では下側案内 アーム５１は多少撓む。その結果、下側曲げ点４２．４３には更に曲げモーメン トが負荷される。ずｈＲｂを技術を使い選択することにより、ビームの縦方向に おける針１９の先端の係合点にある程度の撓みが生じても、測定信号に識別可能 な変化は全く生じない。

第４図に示す通り、種々のビームを備えたこの実施例では、３個のビーム１１． １２．１３をＥ形に組み合わせて構成されており、これによると、更に別の利点 も得ら九る。針１９が配置される面Ｅは、荷重を受けるビームである中央ビーム １３の撓みによって変化することはない。これにより、得られる測定信号の直線 性が大幅に改善される。更に、２バ一型平行案内部のような種々のビームを備え た実施例とＥ型実施例を組み合わせることにより、太い実線で示す針１９の下側 の領域６０が常に正確に水平となる。

公知のバランスセルは具体的にはビームを１個だけ備え、その一端部に力が導入 されて、他端部が固定されるが、その様な公知のセルと比較すると、第２図のＥ 型ロータリービーム装置では、外側の２個のビーム１１．１２の両者が中央ビー ム１３と同じ幅であるので、２重の測定経路が結果的に形成され、そのために、 それらが荷重を受けると、撓み状態が中央ビームと非常に正確に一致する。力導 入部と固定部が互いに近い位置にあるという事実と供に、構造的な高さもまた低 くできる。

第５図は過荷重から保護するための構造を示しており、それによると、２個の外 側ビーム１１．１２がブラケット１５上に配置され。

ブラケット１５は内側ビーム１３の内側に切り欠き１８を有し、その上面１８′ は、内側ビーム１３が所望の範囲まで撓むことができ、かつ、所定の撓み量に対 応する所定の荷重を受けると、切り欠き１８の上面１８″に接触するようになっ ている。符号且は内側ビーム１３における切り欠き１８のくぼんだ深さを示して いる。

過荷重用ストッパーの多少異なる実施例の修正が第６図に示されている。この例 では、過荷重ストッパーがストッパー板３１で形成され、板３１はスペーサース リーブ３０を介して、内側ビーム１３の頂部からある距離ａ′だけ離れた位置に おいて、内側ビーム１３上に配置されており、かつ、外側ビーム１１．１２に対 して横方向に重なっている。過荷重ストッパーが到達できる程度の所定の荷重が 及ぼされると、２個の外側端部が外側ビーム１１．１２に着座し、それにより撓 みが防止される。

第７図は、本発明の課題を達成するための第２の方法を示している。第７図の典 型的な実施例では、下側案内バー５１の下側に肩部２６が設けられていない。そ れに代えて、抵抗線歪みゲージ１２０．１２１がその下側に配置されている。そ れらのゲージはブリッジ型式で２個の上側抵抗線歪みゲージ２０．２１と結線さ れており、例えば摩耗により生じるような荷重の係合点１９の移動により抵抗線 歪みゲージ２０．２１の測定信号が結果として非対称に変化した場合に、抵抗線 歪みゲージ１２０．１２１での対応する変化により、それを補償するようになっ ている。

この実施例では、切り火き２５は対称であり、すなわち、２個の同一寸法の円形 切り欠き２５′と、それらの間の矩形の切り欠き２５″とを備えている。この実 施例でも、ブロック全体は第２図に示す通りのＥ形にできる。但し、肩部２６を 備えたＥ形ブロック全体を押出形材から形成する方が、２個の抵抗線歪みゲージ を付加して使用する場合よりもはるかに容易かつ簡単であるので、第１図〜第５ 図の典型的な実施例（第６図の修正を含む）を選択する方が好ましい。

本発明は優れた改良技術を含んでおり、それによる全体的な効果は、最良の特性 を有する荷重検出セルが得られるということである。

セルは１〜２ｋｇ程度の小さい荷重にも使用できるように設計できる。

１０・・・荷重検出要素、１１１２・・・外側ビーム、１３・・・中央ビーム、 １４・・・横方向ビーム、１５・・・ブラケット、２ｏ、２１・・・抵抗線歪み ゲージ、２５・・・切り欠き、２６・・・肩部、２７．２７′・・・中心線、４ ｏ、４１．４２．４３・・・曲げ点、５０．５１・・・案内バー補正書の翻訳文 提出書（特許法第１８４条の８）（訂正）平成２年　７月２４日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．一端部に荷重を受けるビームを備え、該ビームが水平な切り欠きを有し、切 り欠きの頂部及び底部での大幅に断面積が減少した素材部分が複数の曲げ点を形 成するとともに、曲げ点の間に平行案内部からなる２個の案内バーを形成してお り、曲げ点上の複数の抵抗線歪みゲージにより測定信号が得られるバランス用荷 重検出要素において、抵抗線歪みゲージ（２０、２１）が一方の案内バー（５０ ）の曲げ点（４０、４１）上に配置され、他方の案内バー（５１）が曲げ点（４ ２、４３）の間に肩部（２６）を有し、該肩部においてビームの外側断面面積が 増加しており、該案内バー（５１）を形成する曲げ点の素材断面の中心線（２７ 、２７′）が所定量（ｂ）だけ互いにずれていることを特徴とするバランス用荷 重検出要素。
2. ２．荷重検出要素が３個のビーム（１１、１２、１３）を横方向ビーム（１４） でＥ形に互いに接合することにより構成されており、上記３個のビーム（１１、 １２、１３）のそれぞれが対応する切り欠き（２５）により平行案内部を形成し 、ブラケット（１５）への荷重検出要素の固定が、２個の外側ビームの自由端（ １１′、１２′）で行なわれ、荷重が中央ビーム（１３）の先端部（１３′）で 受け取られることを特徴とする請求項１記載のバランス用荷重検出要素。
3. ３．２個の外側ビーム（１１、１２）がブラケット（１５）に配置され、該ブラ ケット（１５）が内側ビーム（１３）の下側の領域に切り欠き（１８）を有し、 該切り欠きの上側表面（１８′）が、内側ビーム（１３）用の過荷重ストッパー となるようにぎざぎざになっていることを特徴とする請求項２記載のバランス用 荷重検出要素。
4. ４．過荷重ストッパーがストッパー板（３１）で形成され、該板（３１）が内側 ビーム（１３）上にその頂部からある距離（ａ′）だけ離して配置されていると ともに、外側ビーム（１１、１２）に対して横方向に重なっていることを特徴と する請求項２記載のバランス用荷重検出要素。
5. ５．一端部に荷重を受けるビームを備え、該ビームが水平な切り欠きを有し、切 り欠きの頂部及び底部での大幅に断面積が減少した素材断面が複数の曲げ点を形 成するとともに、曲げ点の間に平行案内部からなる２個の案内バーを形成するよ うにしており、曲げ点（４０、４１、４２、４３）上に配置された複数の抵抗線 歪みゲージ（２０、２１、１２０、１２１）により測定信号が得られるバランス 用荷重検出要素において、荷重検出要素が３個のビーム（１１、１２、１３）を 横方向ビーム（１４）でＥ形に互いに接合することにより構成されており、上記 ３個のビーム（１１、１２、１３）のそれぞれが対応する切り欠き（２５）によ り平行案内部を形成し、ブラケット（１５）への荷重検出要素の固定が、２個の 外側ビームの自由端（１１′、１２′）で行なわれ、荷重が中央ビーム（１３） の自由端（１３′）で受けられることを特徴とするバランス用荷重検出要素。
6. ６．２個の外側ビーム（１１、１２）がブラケット（１５）に配置され、該ブラ ケット（１５）が内側ビーム（１３）の下側の領域に切り欠き（１８）を有し、 該切り欠きの上側表面（１８′）が、内側ビーム（工３）用の過荷重ストッパー となるようにぎざぎざになつていることを特徴とする請求項５記載のバランス用 荷重検出要素。
7. ７．過荷重ストッパーがストッパー板（３１）で形成され、該板（３１）が内側 ビーム（１３）上にその頂部からある距離（ａ′）だけ離して配置されていると ともに、外側ビーム（１１、１２）に対して横方向に重なっていることを特徴と する請求項２記載のバランス用荷重検出要素。