JPH03501409A - 質量および力の測定具 - 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】 質量および力の測定具 この発明は、−次ばねおよび二次ばねで構成された２つの並列する弾性的力伝達 チェーンを介して弾性的に力を減速する。質量および力の測定装置に関する。

この種の装置は１例えば、　ＥＰ　−Ｂｌ　１６２３８　、　ＥＰ　−Ｂ１２５ ８０７およびドイツ連邦共和国実用新案Ｇ　８６３３６１２．６から知られてい る。知られている装置の場合に、測定すべき全体の力は、２つの並列のばねに分 配される。この並列配置は、普通の場合に導入される力Ｆｉの大部分を直接に装 置の架台で導（主ばね（−次ばね）と、副ばねとからなる。副ばねに直列に、力 受入れ部材が取付けられ、これは、□測定変換器として−これに作用する力を電 気的な量に変換する。すべての知られている測定変換器は、一定の弾性的降伏値 を備えるから、力受入れ部材も、副ばねに直列に接続されたばねと解すべきであ る。

副ばねと力受入部材は、それで共に、二次ばねを形成する。

最も簡単な場合に、−次ばねおよび二次ばねは、共通の接続部を備え、それで、 導入される力Ｆ、は、両者の場合に等しいばね行程な生じる。導入される力は１ 両ばね用する力の分は前と丁れば、減速比旦に対して。

ＦｉＫ１＋に２　Ｃ，＋Ｃ２ が成立つ。さらに、副ばねの降伏値をＣ２１，力受入れ部材（測定ばね）のそれ をＣ２２とすれば、ＣＩ　＋　Ｃ２１＋　Ｃ２２ になる。費用の掛る構成では、−次ばねと二次ばねの接続部は１分離するように 構成されるが、両ばね行程が互に比例するように互処結合される。計算上、すべ ての降伏値およびカケ共通の接続部に還元するとすれば１式Ｔｌｌおよび（２） が、依然として成立つ。

式（１１および＋２１に含まれる丁べての降伏値は、その温度依存性を無視する 限りは、フックの法則に従って一定である。実際には、 で表わされるフックの法則（Δ１は、弾性体の伸長またはばね行程、＃は、これ に対する力）は単に良好な近似である。この近似からの片寄りは多（知られ、そ の置っは、例えば、ばね材料の遅延される弾性であり、これによれば、これから 仕上げられるばね体の時間に依存する遅延したばね行程が導かれる。この現象は 、「クリープ」（英語でｅｒｅｅｐ　）と呼ばれ１文献に記載されている（例え ば、Ａ、Ｓ、　Ｎｏｖｉｃｋ、　Ｂ、Ｓ、　Ｂｅｒｒｙ　：　Ａｎｅｌａｓｔｉ ｅ　Ｒｅ１ａｘｉｏｎｉｎ　Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　５ｏｌｉｄｓ、　Ａｃａ ｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｔｓ、　Ｎｅｗ　ＹｏｒｋおよびＬｏｎｄｏｔ＋、　１９７ ２　）。

時間に依存する降伏値と時間に依存しない降伏値の比を「相対クリープ」（無次 元数）と呼ぶことにすると。

この量は、材料に依存し、一定の材料に対して、温度に依存し、応力の種類に依 存して、引き／圧縮一応カの場合と押し応力の場合とで異なる。０°Ｃから４０ ’Ｃの温度範囲で、１／１０００　以上の個個の相対クリープの値が測定された 。

クリープの現象は、質量および力の測定具の精度を妨害するから、秤量および測 定の結果に対するクリープ現象の影響を補償しかつ低減し或いはそのいずれかを 達成スルための、種種の解決が提案されている、例１ｆｃＨ−Ａ５６５６２２５ ゜　これに記されている解決は、一般に満足できない。一方においては、ここで 解決のためには。

すべての曲げ場所が、同じ材料で仕上げられなければならず、他方においては１ 曲げ応力の変化が、どこでも同一でなければならない。力分割部材の渦巻ばねの よ５Ｋ。

測定系は、一般に同じ材料で仕上げられてはいないから。

い。さらに、提案された解決では、クリープ効果が曲げ応力と共に非直線的に経 過すること、が前提となり、これは、意図される応力限界の内部では、ど５して も当てはまらない。

この発明で解決すべき課題は、クリ−ｆｆ全体として補償しまたは少な（とも強 く低減させるように５個個の構成部分のクリーｆ特性を互に同調させるようにし た。

弾性的減速手段を備える質量およびカの測定具を提供することにある。

この課題の解決は、請求項１に記載される。

この発明の構想な、一般的方法で、また添付図面を参照して若干の実施例につい て、以下に詳しく説明する。

第１ａ、ｂ図は、第１冥施例を正面図および平面図で表わす。

第２図は、第２実施例な表わす。

第３図は、知られている装置における第３実施例を表わす。

第４図は、第３図の詳細？表わす。

第５図は、第４図の変形を表わす。

第６図は、知られている装置における第４笑施例な表わす。

第７図は、第６図の変形を表ゎ丁。

式（２）を考慮すると容易に認められるように、質量または力の測定具の減速旦 およびそれで測定結果は、カ分割部材の個個のばねのように、同じスクールでク リープさせる必要はない。すべての関与するばねが、相対クリ−ｆ（ｒＪ額およ び時定数に関して等しいと丁れば、Ｕは、一定であって、クリープに左右されな い。力受入れ部材は二次ばねであるから、その降伏値およびそのクリープ特性な 備えた種種の材料が、旦の中に確実にはいる。故にこの発明は、この前提におい ても、結果の「クリープ」が、完全に補償できないとぎでも強く低減することな 。

特色とする。

次の式は、この発明の構想を妥当と思わせるであろう。

関与する降伏値のおのおのは、一定の部分と時間に依存する部分とＫよって、次 のように表わ丁ことができる。

Ｃ，＝＝　Ｃｊ０＋　Ｃｊ（ｔ）　＋３１または、相対クリープを Ｃｊ０ とすると１次のようになる。

Ｃｊ＝　Ｃｊｏ（＋＋＃ｊ）　＋５） これを式（１）に代入すると、次の式になる。

式＋２１を考慮すると。

さらに と置いて、ここでいずれにせよε（１という前提のもとに１式（６）から となる。上位概念に含まれる質量および力の測定具に対しては、一般にＣ１ｏ　 ＜＜　Ｃ２０が成立つから１式（９）は、良好な近似で次のように書ける。

種種の考慮される材料のｔｊは、それぞれ応力の形式（引き／圧縮一応力（σ） または押し応力（τ））によって異なるから、実施例で実現される発明の構想は 、ばね（主ばね、副ばね、測定ばね）の少（とも一部分がねじりばねとしき、こ れは、（１−ε２＝０の場合も含む。

第１ａ図には、第１実施例が正面図で図示される。固定した架台１は、その左端 において、これと固く連結された弾性的な腕２を支持する。これは、架台１に直 接連結された実質的に平行六面体の区域３と１区域３に連結されたー同じく実質 的に平行六面体の一区域４とに分れる。区域４は、区域３よりも実質的に薄い。

その右端において１区域３は開孔５を有し、これの中に、引張針金７の固定片６ が挿入される。先方の案内手段を図示していない引張針金７は、腕２の平面に直 角に上な向く。

区域４の右端には、−同定片８によって一別の垂直下向きの引張針金９が固定さ れる。その下端において。

引張針金９は、架台１に連接に連結された力受入れ部材１０の力入口に連結され る。

その左端の近くで１区域３は、２つの一腕２の軸線に直角に走る一対立して変位 したスリン）１１．１２を有する。これらスリットの間には、点線で縁どりして 示した＄１３が残る。決定すべき導入される力は、針金７を介して導入され１区 域３と４に、それらの硬さの割合に従って分配される。

棒１３は、ねじりに対し応力を受け、この応力に対して柔軟であるから一区域３ は、部分的九板状の曲がりばねとして、部分的ど押しばね（ねじりばね）として 作用する。その厚さによって、区域３は、導入される力の主部分を引受ける。そ の作用で１区域３の右端は、上向きの変位と、第１ａ図の図示に関して反時計回 り方向の旋回とな受ける。区域３に固く連結された区域４の左端は。

同じ位置変化を受ける。

区域４の右端は、引張針金９によって拘束されているので、対応する位置変化に 追従できないから、区域４は。

曲がりばねとして変形して、導入される力の一部分な引受ける。力受入れ部材１ ０の降伏によって、区域４の右端は、成る程度上向きに変位し、その旋回は、引 張針金９によって受入れられる。

一般的記載によれば、区域３は主ばねであり１区域４は副ばねであり、副ばねに 直列に接続された力受入れ部材１０は、測定ばねである。この直列接続は二次ば ねである。

−１つの個片から仕上げられ、同じ材料からなる−この実施例の区域３，４の引 き／圧縮一応力の場合の相対クリープは、力受入れ部材１０のそれより低い。さ らに、二次ばねの相対クリープは、その構成要素（区域４および力受入れ部材１ ０）のそれの間に位置し、故にそれはまた１曲がりばねとしてのその応力に関し て１区域３のそれよりも高（、二次ばね（４，１０）は、主ばね（区域３）を過 度補償するであろう。

第１図による実施例において、腕２を仕上げる材料の相対クリープは、引き／圧 縮一応力に対して、押しに対するものよりも小さい。スリット１１．１２によっ て形成される＄１３は、ねじりに対して応力を受ける。それで、−次ばねのこの 発明による構成は９曲がりばね（開孔５からスリット１２までの区域３）とねじ りばね（棒１３）の直列接続を形成する。−次ばねの曲がりおよびねじりの降伏 値の間の比を適当に選択することによって、これの相対クリープは、二次ばねの それに等しくできる。

これは１区域３の長さ、幅および厚さに応じたスリット１１．１２の位置、幅お よび深さによって達成される。

第１ｂ図の位置と同じ位置で示した第２図の実施例において、引き／圧縮一応力 に関する。力受入れ部材１０の相対クリープは、Ｍ２に形成する材料のそれより 小さい。さらに、この材料の押し応力の場合の相対クリープは、相変らず、引き ／圧縮一応力の場合のそれより高い。

この発明によれば１区域３は、純粋の曲が５ばねとして構成され、区域４は、曲 がりばねとねじりばねの直列接続として構成される。後者は、第１図のスリン） １１゜１２に類似した区域４の左端の近くの２つのスリット１４．１５によって 実現される。棒１６によって形成される。

第３図による実施例は、ドイツ連邦共和ａ、実用新案Ｇ８６３３６１２．６　の 実施例に基づく。図示なしのプラットホームに固定された架台２１は、２つの曲 がりばね２２、主ばねを支持し、同様に架台２１から出る２つの曲がりばね２３ は、大部分な励起系２７でおおわれる測定弦２６のための固定ヘッド２５を、そ れぞれ支え２４を介して、それぞれ支持する。曲がりはね２２．２３は、中央の １０ツク２０に固定され、これには、測定すべき力が足部１９を介して加えられ る。曲がりばね２３は、支え２４および固定ヘッド２５の降伏と共に副ばねを形 成し、これは、測定弦２６によって形成される測定ばねの降伏に対し、直列に接 続される。第１図の実施例に類似して、ここでは１両曲がりばね２２が、２つの スリット１１．１２をそれぞれ有する。

嬉４ａ＋ｂ図は、左側の曲がりばね２２だけを図示し。

これは、第４ａ図には側面図で、第４ｂ図には正面図で示される。ここでも、ス リン）１１．１２の間には、ねじりに対して応力を受ける棒１３が生じる。スリ ット１１．１２の幅、深さおよび距離の変化は、−次ばねおよび二次ばねの押し および引き／圧縮の応力による相対クリープの分は前を平衡にできる。

第５図は、第４図の変形な表わす。ここでは、２つの幅の広い、広大で互に離れ たスリン）２８．２９が設けられる。両曲がりばね対２２．２３は、平行案内系 の構成部分である。これは、架台２１および中央ブロック２０が平行に互に変位 するだけであるが、旋回できないことを意味する。さて第５図による実施例にお いて、この平行変位は、全体として曲がりばね２２のねじり応力を生じさせ、こ れは、スリン）２８．２９の深さ、幅および相互間隔の割合いに従って、３０． ３１で示される部分に分配される。曲がり棒３０および棒３１は：曲がりおよび ねじりに対して応力を受ける。

第６＆、ｂ図において、第３図における支え２４を備えた固定ヘッド２５が図示 される。第６＆図は、第３図と同じように見た実施例〉示し、第６ｂ図は、断面 で示した測定弦２６から見た図である。第３図における支えは、曲がりに対する 応力乞受けるだけであるが、鋪６図に従うこの発明による実施例におけるそれは １曲がりに対してもねじりに対しても応力を受ける。そのため、支え２４は、２ つの備方のスリン）３２．３３を有する。

これによれば、曲がりに対してもねじりに対しても応力を受ける棒３４が形成さ れる。これによれば、二次ばねにもねじり応力からクリープ成分２劃当てる可能 性が提供される。

第７ａ、ｂ図による変形には、第６図の支え２４の代りに２つの支え３５．３６ を備えた固定ヘッド２５が■示される。この支えは、第６図に類似してスリット ３２゜３３を備え、これは同じ方法でそれぞれ３個の棒を形成し、これら棒は１ 曲がりに対してもねじりに対しても応力を受け、これに関するクリープ成分を提 供する。

国際調査報告 国際７査“告　。、８．。。１，４

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．一次ばねおよび二次ばねで構成された２つの並列する弾性的力伝達チェーン を介して弾性的に力を減速する質量および力の測定装置において、一次ばねおよ び二次ばねの相対クリープを補償するため、弾性的力伝達チェーンの少くとも１ つに、曲がりに対して応力を受けるばね（３、４、２２、２３、４４、３５、３ ６）のほかに、ねじりに対して応力を受ける少くとも１つの棒（１３、１６、３ ０、３１、３４）が存すること、を特徴とする質量および力の測定装置。
2. ２．一次ばねだけに、ねじりに対して応力を受ける棒（１３：３０、３１、３０ ）が存すること、を特徴とする請求項１に記載の質量および力の測定装置。
3. ３．二次ばねだけに、ねじりに対する応力を受ける棒（１６，３４）が存するこ と、を特徴とする請求項１に記載の質量および力の測定装置。
4. ４．一次ばねに存するねじりに対して応力を受ける棒（１３；３０、３１、３０ ）が、曲がりに対して応力を受けるばね（３、２２）に設けられた２つの対立し て変位するスリット（１１、１２、２８、２９）によつて形成されること、を特 徴とする請求項２に記載の質量および力の測定装置。
5. ５．曲がりに対して応力を受力を受けるばね（３、２２）のおのおのに、２つづ つのスリット（１１、１２）が存し、曲がりに対して応力を受けるばね（３、２ ２）に、２つのねじりに対して応力を受ける棒（１３）が形成されること、を特 徴とする請求項４に記載の質量および力の測定装置。
6. ６．曲がりに対して応力を受けるばね（３、２２）のおのおのに、全体として２ つの幅広の対立して変位するスリット（２８、２９）が存すること、を特徴とす る請求項４に記載の質量および力の測定装置。
7. ７．二次ばれに存するねじりに対して応力を受ける棒（１６、３４）が、曲がり に対して応力を受ける二次ばねのばね（４、２４）に設けられた２つの対立して 変位するスリット（１５、１６、３２、３４）によつて形成されること、を特徴 とする請求項３に記載の質量および力の測定装置。