JPH10500484A - 平行な撓み梁を備えた平坦なロードセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属プレートから作られる、大量生産される平坦な多重梁ロードセルは、横断部分（４）が荷重受けトング（５）と一体的な荷重受け部材と、横断部分（７）とあるいは１対の締め付けトング（１８）とを有する締め付け部材（３）と、金属プレートの２つの横断部分を接続する２つの撓み梁（２）とを含む。荷重が荷重受けトングに加えられるとき、撓み梁は対称的な二重カンチレバーのＳ字形（１４）に曲がり、撓み梁に装着された各対のセンサ（８および１０、９および１１）は、横荷重または偏心荷重の影響を除去しながら、互いに等しく、かつ反対の電気信号を生成する。このようなロードセルを組入れる低縦断面荷重計も開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 大量生産される平坦な多重梁ロードセル およびそれを組入れるスケール 発明の背景 １．発明の分野 この発明は、荷重計の全縦断面を低コストでかなり縮小することが必要または 所望とされ得る、商業、工業、医療、オフィス、家庭および他のアプリケーショ ンでの荷重計において用いるための大量生産される正確かつ平坦な多重梁ロード セルに関する。２．先行技術の説明 低縦断面の電子スケールはより厚いスケールに勝る際立った利点を多数有する 。たとえば、工業または貯蔵用のアプリケーションでは、これらは特別なキャビ ティを店のフロアに必要とせず、または、フォークリフトまたはドーリをスケー ルプラットホームに装着するための長いランプを必要としない。商業用のアプリ ケーションでは、これらは店頭位置でより人間工学的な設計を生み出すのに役立 つ。医療、オフィスおよび家庭用のアプリケーションでは、これらは、空間を節 約する、より軽くより軽便なスケールの設計を可能にする。 ほとんどの大量生産される低縦断面電子スケールの設計は、複数個のロードセ ル上に置かれる剛性荷重支えプラットホームを大抵用いる。ロードセルからの電 気信号は合計されてプラットホーム上の全荷重の正確な測定値を得る。 このようなスケールの全厚さは主としてロードセルの厚さによって決定される。 この原理を利用する商業用ロードセルの非常にわずかなものが本当に低い縦断面 を達成し、たとえば、１，０００１ｂ．（４５０ｋｇｓ．）の能力のスケールに 対して１／４インチ（６．３ｍｍ．）の厚さかまたは浴室の秤、店頭秤、または ベビー用保育器の秤に対して１／８インチ（３．１ｍｍ．）未満の厚さを達成し 、同時に高いレベルの精度を低コストで維持する。 このようなロードセルの１つは、エンジェル（Angel）に発行され、かつ「大 量生産される平坦な１ピースロードセルおよびそれを組入れるスケール」（“Ma ss-Produced Flat One-Piece Load Cell and Scales Incorporating it”）と題 された米国特許第４，９９３，５０６号に説明される。しかしながら、この型の ロードセルは横または水平の力、または偏心の縦力を受けるときにうまく働かな い。このような力は撓み梁を水平に曲げるかまたはそれをそれ自体の軸を中心と して回転させることがあり、それによって、特に低能力アプリケーションのロー ドセルの精度を低下させる歪みを生み出す。 さらに、このロードセルは低縦断面要件が非常に厳密なスケールには適さない 。これは、単一の撓み梁の全偏向とＵ字形エレメントの偏向および回転とがかな りのものであり、スケールプラットホーム内に相当な縦空間を必要とするからで ある。また、ほとんどのアプリケーションにおい て、荷重受けＵ字形エレメントは、撓み梁の中心に荷重を集中させるようにその ２つの端縁を接続するブリッジ（たとえばエンジェル特許の図７を参照されたい ）を必要とする。このブリッジは、スケールの全体の厚さを増す撓み梁から離れ ていくらかの厚さおよびクリアランスを必要とする。 横力下にある単一撓み梁ロードセルの性能を向上させるために、水平面での撓 み梁の数が２に増加され得る。水平面での撓み梁の数を増加させ、同時に、それ らがロードセルの主軸に関して平行であり、かつ対称的であることを確実とする ことによって、横力および偏心力の影響を克服することが可能である。イー・エ イ・マークス（E．A．Marks）に発行され、かつ「荷重適用点に反応しない平行 梁ロードセル」（“Parallel Beam Load Cell Insensitive to Point of Applic ation of Load”）と題された米国特許第４，１２８，００１号は垂直面で平行 な撓み梁を開示し、これは荷重のもとで二重カンチレバーのＳ字形に曲がり、一 方の側が緊張下にあり、かつ一方が等しくかつ反対の圧縮下にあることを確実と する。このような平行撓み梁配列が水平面において適用されるとき、それは横力 の影響を大いに除去し、撓み梁がそれ自身の軸を中心として捩れることを防ぐ。 これまでの他の装置では、平行梁の配列が水平面において用いられる。クノウ ズ（Knothe）らによる、「上部スケ ールと一体化した、バランスのための平行ガイドを備えるばね本体」（“Spring Body with Integrated Parallel Guide for a Balance with an Upper Scale” ）と題された米国特許第４，５４２，８００号は、２つの水平面の各々に２つと いう、４つの平行撓み梁を備えたロードセルエレメントを開示する。しかしなが ら、この配列は、２つの水平面における平行梁の配列と各水平梁の面（クノウズ の図２を参照）の間の垂直空間とをもたらすためにかなりの縦の厚さを必要とす る。２つの水平面とその間の垂直空間とが必要とされるので、この型のロードセ ルは非常に薄いロードセルを作るためには適さない。 ng Spring”）と題された米国特許第４，５４８，０８６号は、圧力または力の ゲージにおいて用いるのに特に適した偏向ばねを開示する。この開示は、ゲージ （１５）、たとえば圧力ゲージ（図３）に挿入される、周囲の閉じた締め付け部 分（６）を必要とする。周囲の閉じた締め付け部分（６）を設けるために、２つ の（Ｕ字形の）スロット（１８）および（１９）が必要とされる。閉じた周囲と ２つのＵ字形のスロットとを用いると、曲げ力および捩じり力を受け、かつより 大きな水平区域を取付けられるために必要とする、より大きくより広い締め付け 部分が生じる。ケステルの装置は荷重をばね（たとえば図３を参照）の中心に集 中させることに頼り、歪トランスデューサは撓み梁 （１０）、（１１）、（１２）および（１３）上に、それらを接続する横断部材 （７）および（２０）に極めて接近して、撓み梁の一方側のみにおいて装着され る。この配列は、横力または偏心の縦力が通常存在し、かつ荷重が集中され得な い、ロードセルアプリケーション、たとえばスケールにおいて適していない。こ のような力は、歪ゲージの読取を、それらが横断部材に極めて接近しているため に非対称的に変化させるであろう、横断部材（７）および（２０）の曲げおよび 捩じりを引起こす。確かに、ケステルはそのばねが荷重計においてロードセルと して機能できることを開示において提案していない。 最小縦断面のスケールと他の荷重計とにおいて用いるための正確なロードセル の構成を困難にする、上述された先行技術の制限はこの発明において克服される 。したがって、この発明の目的は、ロードセルを組入れるスケールおよび荷重計 の精度を高め、その全縦断面を縮小することである。撓み梁がロードセルの主軸 に関して対称的であることを確実にしながら、水平面においてその数を増加させ ることによって、横力および偏心力の影響を克服することが可能である。横力が かかると、その作用が打消されるように撓み梁が曲げられ、複数個の平行梁によ って、偏心力がかかると、梁の軸を中心とするその回転ではなく、梁の曲げが生 じることが確実となる。 発明の概要 この発明のロードセルは大量生産するために設計された低縦断面のロードセル である。ロードセルは、 １．金属プレートを含み、金属プレートは、 ａ．荷重受けトングと一体的な第１の横断部分を有する荷重受け部材を含む。 トングはプレートの北−南軸について対称的であり、プレートの東−西軸を横切 って延び、好ましくは測定されるべき荷重を２つの軸について対称的な区域の上 に受け、金属プレートはさらに、 ｂ．東−西軸越しに第１の横断部分と対向する第２の横断部分を含む締め付け 部材と、 ｃ．東−西軸を横切って延び、金属プレートの第１の横断部分と第２の横断部 分とを接続する２つの撓み梁とを含み、各撓み梁の各々半分は東−西軸について 他の半分と対称的であり、撓み梁は北−南軸について他の各々と対称的であり、 ロードセルはさらに、 ２．東−西軸から等距離にある個々のセンサを備えた少なくとも２対の歪トラン スデューサを含み、一方は一方の撓み梁の頂部または底部に装着され、他方は他 方の撓み梁の底部または頂部に装着される。 荷重が荷重受けトングに与えられるとき、撓み梁は各々対称的な二重カンチレ バーのＳ字形に曲がり、各トランスデューサ対の各トランスデューサは、他のト ランスデューサと等しく、かつ反対の電気信号を生成する。 スケールにおけるロードセルのアプリケーションがより 軽い重量とより薄いハウジングエレメントとを用いることを必要とする場合、こ のロードセルは、東−西軸を横切って延び、かつ北−南軸について対称的である １対の締め付けトングと第２の横断部分とが一体的であるようにわずかに変更さ れ得る。この構成は曲げモーメントがハウジングエレメントにおいて起こらない ようにする。 荷重のかかった単一の撓み梁において垂直の二重カンチレバーのＳ字形を生じ るだけの先行技術のロードセルとは異なり、この発明は、１対の平行な撓み梁を 用いて平行面にも二重カンチレバーのＳ字形を生じる。プレートの荷重受け部分 を横に押す横力は平行な二重カンチレバーのＳ字形を撓み梁の各々に作り出す。 これらの二重カンチレバーのＳ字形は、互いに消去し合う、等しく、かつ反対の 歪を各歪トランスデューサの左半分および右半分に生じる。さらに、平行梁の配 列は偏心の垂直または水平荷重のもとで撓み梁が回転することを防ぐ。このよう な荷重はロードセルの横断部分を互いに関して回転させる効果を有し、それによ って、互いに消去し合う、等しく、かつ反対の曲げ効果を撓み梁において生じる 。 この発明の複数個のロードセルを実現する１つの典型的な低縦断面スケール（ 図５および図６を参照）は、 ａ．ロードセルを収容するための複数個のキャビティを備えた剛性低縦断面荷 重支えプラットホームを含み、キャビティは天井を有し、この発明のロードセル は天井に取付 けられ、そこから間隔をあけられ、さらに、 ｂ．下方からロードセルの荷重受けトングに取付けられた複数個の荷重支え脚 と、 ｃ．ロードセルの歪トランスデューサからの出力を荷重支えプラットホーム上 の荷重を表わすデジタル出力に変換するための電子手段とを含む。 この構成の低縦断面スケールは、１，０００１ｂｓ．（４５０ｋｇｓ．）のス ケール能力に対して床上１インチ（２５．４ｍｍ．）の全高さ（脚を含む）を達 成できる。 この発明の複数個のロードセルを実現する別の典型的な低縦断面スケール（図 ５および図５Ａを参照）は、 ａ．プラットホームの下側に複数個のキャビティを含む剛性低縦断面荷重支え プラットホームを含み、キャビティは天井を有し、この発明のロードセルはキャ ビティ天井に固定され、そこから間隔をあけられ、さらに、 ｂ．そこを通って延びる開口を有する剛性低縦断面のより低いスケールプラッ トホームと、 ｃ．より低いスケールプラットホームと荷重伝達部材との下方の重み支え脚と を含み、荷重伝達部材はロードセルの荷重受けトングと重み支え脚との間にしっ かりと締められ、さらに、 ｄ．ロードセルの歪トランスデューサからの出力を荷重支えプラットホーム上 の荷重を表わすデジタル出力に変換するための電子手段を含む。 この第２の構成の低縦断面スケールは、３０１ｂｓ．（１３．５ｋｇｓ．）の スケール能力に対して１インチの４分の１（６．２５ｍｍ．）の全高さ（脚を含 む）を達成できる。両方のスケール構成は、先行技術で達成されたものよりもか なり低い縦断面である。 この発明のロードセルはスケールに荷重が十分与えられるときに十分に偏向し 、したがって、ロードセルの上方のキャビティの天井にオーバーロード止め具が 設けられ得る。脚の可撓性底部が衝撃に抵抗でき、スケールプラットホームの偏 向によって生じた横断荷重の影響を減少できる。両方の配列が損傷からロードセ ルを保護する。 図面の簡単な説明 図１は、この発明に従ったロードセルの一般的な実施例の斜視図である。 図２Ａおよび２Ｂは、それぞれ縦力および横力下での、ロードセルの一般的な 実施例の変形を示す。 図３は、この発明に従ったロードセルの好ましい実施例の斜視図である。 図３Ａ−３Ｃは、図３に示されるこの発明の実施例の、１つの平面図および２ つの側面図である。 図４は、この発明のロードセルの代替的な実施例の平面図を示す。 図５は、この発明の複数個のロードセルを用いる低能力低縦断面スケールの好 ましい実施例の平面図であり、荷重 支えスケールプラットホームが部分的に分解され、４つのコーナのうちの３つが さまざまな完成の度合で示されてさらなる構造上の詳細を明らかにする。 図５Ａは、図５の部分Ａ−Ａでとった断面図である。 図６は、この発明の複数個のロードセルを用いる中能力低縦断面スケールの断 面図である。 好ましい実施例の説明 図１を参照すると、この発明の平坦な多重梁ロードセルの斜視図が示される。 計量のためのアプリケーションでは、ロードセルは一般に垂直荷重を受けるよう に位置決めされた水平面に存在すると想定され、北−南のＮ−Ｓ軸および東−西 のＥ−Ｗ軸が示されるようにその中心を通過する。 この発明のロードセルは、３つのエレメント、すなわち荷重受け部材１、撓み 梁２、および締め付け部材３を生じるように打ち抜き加工されるかまたは切断さ れた薄い金属プレートである。荷重受け部材１は、横断部分４と東−西軸Ｅ−Ｗ を横切って延びるトング５とを含む。トング５は北−南軸Ｎ−Ｓについてそれ自 体の鏡像であり、Ｅ−Ｗ軸を横切って延び、荷重受けエレメント、すなわち衝撃 抵抗脚をＮ−Ｓ軸とＥ−Ｗ軸との交差点に直接取付けるための孔６を含む。 撓み梁２はＥ−Ｗ軸に関して対称的であり、Ｎ−Ｓ軸について互いの鏡像であ る。これらは荷重受け部材１の横断部分４を締め付け部材３の横断部分７に接続 する。歪トラ ンスデューサの対、すなわち歪ゲージ８および９が一方の撓み梁２の水平面の頂 部または底部（または両方）に装着され、ゲージはＥ−Ｗ軸から等距離にある。 歪トランスデューサの別の対、すなわち歪ゲージ１０および１１は他方の撓み梁 の底部または頂部（または両方）に同様に装着される。偏心荷重によって引起こ される非線形性は、ゲージの一方の対が撓み梁の頂部側にあり、かつゲージの他 方の対が他の撓み梁の底部側にあるときに最もよく軽減される。所望ならば、各 トランスデューサ対の一方のトランスデューサが撓み梁の頂部に装着され、各対 の他方のトランスデューサが撓み梁の底部に装着されてもよく、すなわち、トラ ンスデューサ８および１０が底部に装着され、トランスデューサ９および１１が 頂部に装着されてもよい。このような配列は、横荷重または偏心荷重かまたはロ ードセルに存在する捩じり力および曲げ力の影響を打消す傾向がある。ゲージの ペアは１つ以上のホイートストンブリッジの配列に接続できる。締め付け部材３ は、スケールプラットホームかまたは荷重計における他の形状のハウジングにロ ードセルをしっかりと締めるためのいくつかの孔１２を含み得る。各歪トランス デューサは横断部分４および７から離れて撓み梁に沿って間隔をあけられ、した がって、横断部分が捩じられるかまたは曲げられても歪トランスデューサの電気 出力の変化はほとんどないかまたは全くない。 この実施例では、荷重をロードセルに伝達する手段が孔 ６に取付けられる。垂直荷重１３が孔６の中心かまたはその近くに与えられると き、撓み梁２は対称的な二重カンチレバーのＳ字形１４に曲がり、等しく、かつ 反対の符号の応力が図２Ａの誇張された形状で示されるように歪ゲージにおいて 生じる。この図では、ロードセルは垂直断面で示され、締め付け部材３の横断部 分７は孔１２を通るねじ１６によってベース１５にしっかりと締められている。 Ｎ−Ｓ軸に関して対称であるために、歪ゲージ８および１０は撓み梁の頂部に結 合されるとき等しい圧縮下にあり、歪ゲージ９および１１は他の撓み梁の頂部に 結合されるとき等しい緊張下にある。さらに、Ｅ−Ｗ軸に関して対称であるため に、歪ゲージ８および１０における圧縮はゲージ９および１１における緊張と等 しく、かつ反対の符号である。個々のゲージの各々における圧縮および緊張は、 ゲージが撓み梁の底部でＥ−Ｗ軸に関して同じ位置に結合されるとき逆にされる 。 ここに開示されるロードセルが横荷重を除去できるのは、主に、図２Ｂに誇張 された形状で示されるように荷重受け部材１を横に押すどんな水平の力１７も水 平面において撓み梁２を二重カンチレバーのＳ字形１４に曲げるからである。こ の図では、ロードセルの一般的な実施例が平面図に示され、締め付け部材３の横 断部分７が孔１２を通るねじ１６によってベース１５にしっかりと締められる。 Ｎ−Ｓ軸およびＥ−Ｗ軸に関して対称的であるために、４つのす ベての歪ゲージ８、９、１０、および１１が同様の緊張および圧縮下にあり、各 ゲージの一方の側が圧縮し、他方が対称的に伸び、こうして水平荷重の影響を効 果的に打消す。 薄い軽量スケールプラットホームまたは薄皮ロードセルハウジングが必要とさ れる場合、この実施例はわずかに変更されて、図３の斜視図と図３Ａ−３Ｃの平 面図および断面図とに示される好ましい実施例となる。この実施例では、締め付 け部材は横断部分７とＥ−Ｗ軸を横切って延びる１対のトング１８とを含み、各 トングはＮ−Ｓ軸について他のものの鏡像である。トングは締め付け部材３の横 断部分７に取付けられ、スケールプラットホームかまたは荷重計における他の形 状のハウジングにロードセルを締め付けるための孔１９を含む。孔１９の中心が Ｅ−Ｗ軸上に位置し、かつＮ−Ｓ軸から等距離にあるので、荷重受け部材１の孔 ６の中心かまたはその近くに加えられた垂直荷重はロードセルのスケールプラッ トホームまたはハウジングにおいて曲げモーメントを生じない。さらに、締め付 け区域が撓み梁２から十分に離れているので、ロードセルはトング１８上での締 め付け力の差に反応しない。先行技術に勝るこの好ましい実施例の重要な利点は 、荷重受け脚の配置を直接荷重受けトング５に、ブリッジのような中間部分を必 要とせずにそれを直接孔６に接続することによって接続して、荷重をＮ−Ｓ軸と Ｅ−Ｗ軸との交差点に集められることである。 この発明の別の実施例が図４に示される。この図では、締め付け部材は横断部 分７とＥ−Ｗ軸を横切って延びる１対のトング１８とを含み、各トングはＮ−Ｓ 軸について他のものの鏡像である。トングは締め付け部材３の横断部分７に取付 けられ、スケールプラットホームかまたは荷重計の他の形状のハウジングにロー ドセルを締め付けるための孔１９を含む。この実施例は図３に示される好ましい 実施例と類似しているが、この実施例では、図３、図３Ａおよび図３Ｂに示され るように梁の内部ではなく、撓み梁の外部でトング１８が横断部分７に接続する 。 図５はこの発明の４つのロードセルを用いる低能力、低縦断面スケールの好ま しい実施例の平面図であり、荷重支えスケールプラットホームが部分的に分解さ れ、その４つのコーナのうちの３つがさまざまな完成度で示されてさらなる構造 上の詳細を明らかにする。左下のコーナが、荷重を受ける、衝撃抵抗エレメント として作用する可撓性材料、たとえばゴムまたはポリウレタンから作られる平坦 な脚２０の平面図を示す。左上のコーナは、スケールプラットホームの底部プレ ート２２における孔３１を通してこの脚の上部部分２１を示す。右上のコーナは 、図３および図３Ａ−３Ｃで上述されたような、この発明のロードセル２３の好 ましい実施例を示す。ロードセルは、必要とされる剛性を与えるために１つ以上 の層またはリブの配置を含んでもよい荷重支えプラットホームの中央層２５の内 部のキャビ ティ２４に配置される。この中央層がプラットホームの頂部プレート２６に堅く 取付けられる。２つのナット２７が頂部プレート２６に結合され、ロードセル２ ３は、ロードセルの２つのトング１８をナット２７に締める２つのねじ２８によ って頂部プレート２６に固定される。 このスケール実施例の詳細は図５Ａに示される。可撓性脚２０は、スケールプ ラットホームに衝撃抵抗支持を与える平坦な円形底部２９と、スケールプラット ホームの底部プレート２２における孔３１を通る円筒部材３０とを有し、プラッ トホーム２５および２６の頂部部分をわずかに横に移動させ、それによって、荷 重のもとで頂部部分の偏向によって生じた横からの力の影響を除去する。脚２０ はまた、トング５の孔６を通してロードセル２３に取付けられたグロメット状の 部材２１を有する。これを取付けることによって、ロードセルへの垂直の力が確 実に孔６に集められる。これはプラットホームの頂部部分を底部部分に接続し、 さらに維持および修理の目的のために２つを引離させる。ロードセルはスケール プラットホームの中央層２５の内部のキャビティ２４に位置する。その締め付け 部分は、頂部プレート２６にそれ自体結合されるナット２７に固定されるねじ２ ８によって、スケールプラットホームの頂部プレート２６に２つのトング１８で 取付けられる。ナット２７はロードセル２３とロードセルを荷重のもとで偏向さ せる頂部プレート２６との間に空間を生じる。この空間では、ロ ードセルが過度に荷重をかけられないようにするための、この図には示されない 止め具が配置され得る。荷重が荷重支えプラットホームの頂部に与えられるとき 、脚２０はロードセルの孔６に集められる垂直力を用い、撓み梁２をＳ字形の二 重カンチレバーに曲げさせ、等しく、かつ反対の歪を歪ゲージ８、１０および９ 、１１にそれぞれ生じさせる。このように、ここに示される実施例が、たとえば ３０１ｂｓ．（１３．５ｋｇｓ．）の能力のスケールに対して、１インチの４分 の１（６．２５ｍｍ．）の全厚さ（脚を含む）という、先行技術では達成不可能 な厚さで高いレベルの精度を達成できる。 この発明の４つのロードセルを用いる中能力、低縦断面スケールの実施例の詳 細が図６に示される。これは、より大きいプラットホームと、図５に示されるス ケールと同様の配置のロードセルとを有し得るこのようなスケールの断面図であ る。この実施例では、スケットプラットホームは、底部プレート２２、中央層２ ５および頂部プレート２６が１つの複合した荷重支えプラットホームに堅く結合 された単一の剛性プラットホームである。これらは単一の複合材料か、または接 着または溶接されたいくつかの材料から作られ得る。ロードセル２３は剛性ボッ クス３０の内部に配置され、その締め付け部分は、ナット２７に固定され、かつ ボックスの天井にそれ自体結合されるねじ２８によって２つのトング１８でボッ クスの天井に取付けられる。ナッ ト２７は、ロードセル２３と、ロードセルを荷重下で偏向させるボックス３０の 天井との間に空間を生じる。この空間には、ロードセルが過度に荷重を与えられ ることを防ぐために、この図には示されない止め具が配置され得る。ボックス３ ０は荷重支えプラットホームのキャビティ２４の内部に配置され、おそらく頂部 プレート２６に接触し、ねじ３１によってプラットホームの底部に固定される。 脚３２は３つの部分、すなわち、スケールプラットホームに衝撃抵抗支持を与え 、かつスケールプラットホームを横にわずかに移動させ、それによって荷重のも とでスケールプラットホームの偏向によって生じる横力の影響を除去する可撓性 平坦円形パッド２９と、可撓性パッド２９上に載り、かつスケールプラットホー ムに支持を与える平坦円形ベース３３と、雄ねじを切られたステム３４とからな る。円形ベース３３およびねじ切りステム３４は水平面内で互いに回転可能な配 列（図示せず）で互いに接続され得、ロードセルへの横荷重の影響をさらに除去 する。ねじ切りステム３４は、トング５内の孔６に配置された、雌ねじを切られ たプレスインサート３５によってロードセル２１に接続され、平坦ではないフロ ア上のその４つの脚の上にスケールプラットホームがしっかりと載ることを確実 にするために部分的にねじをゆるめられ得る。その精度に影響を及ぼさずにロー ドセルを埃および湿気から保護するために、可撓性水平ダイヤフラム（図示せず ）が脚エレメント３３とボ ックス３０内のロードセル２３との間に置かれてもよい。 荷重が荷重支えプラットホームの頂部に与えられるとき、脚３２はロードセル の孔６に集められる垂直力を用い、撓み梁２を二重カンチレバーのＳ字形に曲げ させ、等しく、かつ反対の歪を歪ゲージ８、１０および９、１１にそれぞれ引起 こす。このように、ここに示された実施例が、たとえば１，０００１ｂｓ．（４ ５０ｋｇｓ．）の能力のスケールに対して、ほぼ１インチ（２５．４ｍｍ．）の 全厚さ（脚を含む）という、先行技術では可能ではない厚さで高いレベルの精度 を達成できる。 この発明のロードセルが、その厚さを変化させるか、撓み梁の特定的な部分の 厚さを変えるか、特定的な部分の幅を変化させるか、または異なった弾性率の材 料を用いることによって、より大きいかまたはより小さい能力を受入れるように 変更できることが明らかである。また、ロードセルの配列のための垂直空間が制 限され得るものを含むが必ずしもこれに限らない多様なスケールにおいて、かつ さまざまな器具および装置、たとえば選別装置、容器、ベッド、運動用マシンに おいて、これらの装置が重量も測定できるようにこのロードセルが用いられ得る ことが明らかである。 この発明がある実施例および例に関して詳細に説明されたが、この発明の範疇 内にある変化および変更は以下の請求の範囲において規定されるように存在する 。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１２月１８日 【補正内容】 平行な撓み梁を備えた 平坦なロードセル 発明の背景 １．発明の分野 この発明は、荷重計の全縦断面を低コストでかなり縮小することが必要または 所望とされ得る、商業、工業、医療、オフィス、家庭および他のアプリケーショ ンでの荷重計において用いるための大量生産される正確かつ平坦な多重梁ロード セルに関する。２．先行技術の説明 低縦断面の電子スケールはより厚いスケールに勝る際立った利点を多数有する 。たとえば、工業または貯蔵用のアプリケーションでは、これらは特別なキャビ ティを店のフロアに必要とせず、または、フォークリフトまたはドーリをスケー ルプラットホームに装着するための長いランプを必要としない。商業用のアプリ ケーションでは、これらは店頭位置でより人間工学的な設計を生み出すのに役立 つ。医療、オフィスおよび家庭用のアプリケーションでは、これらは、空間を節 約する、より軽くより軽便なスケールの設計を可能にする。 ほとんどの大量生産される低縦断面電子スケールの設計は、複数個のロードセ ル上に置かれる剛性荷重支えプラットホームを大抵用いる。ロードセルからの電 気信号は合計されてプラットホーム上の全荷重の正確な測定値を得る。 請求の範囲 １．低縦断面ロードセルであって、 ａ．一般に均一な水平横断面を有する平坦な金属プレートを含み、金属プレー トは、 （１） 荷重受けトングと一体的な第１の横断部分を含む荷重受け部材を含み 、荷重受けトングはプレートの北−南軸について対称的に配列され、プレートの 東−西軸を横切って延び、測定されるべき荷重を北−南軸および東−西軸につい て対称的な区域の上に受け、さらに、 （２） 東−西軸越しに第１の横断部分と対向する第２の横断部分を含む締め 付け部材を含み、締め付け部材は、第２の横断部材と一体的であり、かつ東−西 軸を横切って延びる１対の締め付けトングをさらに含み、各締め付けトングは北 −南軸に関して互いに対称的であり、さらに、 （３） 東−西軸を横切って延び、金属プレートの第１の横断部分と第２の横 断部分とを接続する２つの撓み梁を含み、各撓み梁の第１の半分は東−西軸につ いて第２の半分と対称的であり、撓み梁は北−南軸について互いに対称的であり 、低縦断面ロードセルはさらに、 ｂ．各撓み梁に装着された１対の歪トランスデューサを含み、各センサは東− 西軸から等距離にあり、 荷重が荷重受けエレメントに加えられるとき、撓み梁の各々は対称的な二重カ ンチレバーのＳ字形に曲がり、各トランスデューサ対の各トランスデューサはト ランスデュー サ対の他のトランスデューサに等しく、かつ反対の電気信号を生成する、低縦断 面ロードセル。 ２．ａ．締め付けトングは荷重受けトングの東側および西側にそれに隣接して位 置決めされ、 ｂ．撓み梁は締め付けトングの外部の東側および西側にそれに隣接して位置決 めされる、請求項１に記載のロードセル。 ３．ａ．撓み梁は荷重受けトングの東側および西側にそれに隣接して位置決めさ れ、 ｂ．締め付けトングは撓み梁の外部の東側および西側にそれに隣接して位置決 めされる、請求項１に記載のロードセル。 ４．ロードセルパッケージであって、 ａ．請求項１に記載のロードセルと、 ｂ．剛性天井および壁を有する低縦断面ハウジングとを含み、ハウジングは荷 重計に取付けられるための手段を含み、さらに、 ｃ．ハウジングの内部のロードセルをハウジング天井にそこから間隔をあけて しっかり締めるための手段と、 ｄ．ハウジングの底部を密閉するための可撓性ダイヤフラムとを含み、ダイヤ フラムはそこを通って延びる開口を有し、さらに、 ｅ．ダイヤフラムの下方に配置された荷重支え部材を含み、支え部材は、ダイ ヤフラムを通って延び、かつロード セルの荷重受けトングにしっかり締められる荷重伝達部材を含み、さらに、 ｆ．歪トランスデューサを電気制御装置に接続するための電気配線を含む、ロ ードセルパッケージ。 ５．荷重支え部材は、可撓性衝撃抵抗パッドによって支えられ、かつダイヤフラ ムの下方に配置された剛性材料の平坦脚を含み、荷重伝達部材は荷重受けトング にしっかり締められた円筒形のねじ切りコラムを含み、それによつて、脚とロー ドセルとの間の距離を調節するためにコラムがねじを締められかつゆるめられ得 る、請求項５に記載のロードセルパッケージ。 ６．請求項１に記載のロードセルを含む電子荷重計。 ７．請求項１に記載の複数個のロードセルを含む電子荷重計。 ８．請求項８に記載の低縦断面電子荷重計であって、 ａ．プラットホームの下側に複数個のキャビティを含む剛性低縦断面荷重受け プラットホームを含み、各キャビティは天井を有し、各ロードセルはキャビティ 天井に固定され、そこから間隔をあけられ、さらに、 ｂ．開口を有する剛性低縦断面のより低いスケールプラットホームと、 ｃ．より低いスケールプラットホームと荷重伝達部材との下方の重み支え脚と を含み、荷重伝達部材はロードセルの荷重受けトングと重み支え脚との間にしっ かり締められ、 さらに、 ｅ．ロードセルからの出力を、荷重支えプラットホーム上の荷重を表わすデジ タル出力に変換するための電子手段を含む、請求項８に記載の低縦断面電子荷重 計。 ９．請求項８に記載の低縦断面電子荷重計であって、 ａ．ロードセルを収容するための複数個のキャビティを含む剛性低縦断面荷重 支えプラットホームを含み、各キャビティは天井を有し、各ロードセルはそこか ら間隔をあけられたキャビティ天井に固定され、さらに、 ｂ．下方からロードセルの荷重受けトングに取付けられた複数個の荷重支え脚 と、 ｃ．ロードセルからの出力を、荷重支えプラットホーム上の荷重を表わすデジ タル出力に変換するための電子手段とを含む、請求項８に記載の低縦断面電子荷 重計。 １０．一方の対の歪トランスデューサは一方の撓み梁の頂部に装着され、他方の 対の歪トランスデューサは他方の撓み梁の底部に装着される、請求項１に記載の ロードセル。 １１．各対の歪トランスデューサの一方の歪トランスデューサは各撓み梁の頂部 に装着され、各対の歪トランスデューサの他方の歪トランスデューサは他の撓み 梁の各々の底部に装着される、請求項１に記載のロードセル。 １２．各撓み梁に１つ以上の対の歪トランスデューサを含む、請求項１に記載の ロードセル。 １３．各歪トランスデューサは第１の横断部分と第２の横 断部分とから間隔をあけられ、それによって、横断部分への捩じり力および曲げ 力が歪トランスデューサの出力に影響を及ぼさない、請求項１に記載のロードセ ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．低縦断面ロードセルであって、 ａ．金属プレートを含み、金属プレートは、 （１） 荷重受けトングと一体的な第１の横断部分を含む荷重受け部材を含み 、荷重受けトングはプレートの北−南軸について対称的に配列され、プレートの 東−西軸を横切って延び、測定されるべき荷重を２つの軸について対称的な区域 の上に受け、さらに、 （２） 東−西軸越しに第１の横断部分と対向する第２の横断部分を含む締め 付け部材と、 （３） 東−西軸を横切って延び、金属プレートの第１の横断部分と第２の横 断部分とを接続する２つの撓み梁とを含み、各撓み梁の第１の半分は東−西軸に ついて他の半分と対称的であり、撓み梁は北−南軸について互いに対称的であり 、低縦断面ロードセルはさらに、 ｂ．各撓み梁に装着された１対の歪トランスデューサを含み、各センサは東− 西軸から等距離にあり、 荷重が荷重受けエレメントに加えられるとき、撓み梁の各々は対称的な二重カ ンチレバーのＳ字形に曲がり、各トランスデューサ対の各トランスデューサは他 のトランスデューサに等しく、かつ反対の電気信号を生成する、低縦断面ロード セル。 ２．締め付け部材は、第２の横断部材と一体的であり、かつ東−西軸を横切って 延びる１対の締め付けトングをさら に含み、各締め付けトングは北−南軸に関して互いに対称的である、請求項１に 記載のロードセル。 ３．ａ．締め付けトングは荷重受けトングの東側および西側にそれに隣接して位 置決めされ、 ｂ．撓み梁は締め付けトングの外部の東側および西側にそれに隣接して位置決 めされる、請求項２に記載のロードセル。 ４．ａ．撓み梁は荷重受けトングの東側および西側にそれに隣接して位置決めさ れ、 ｂ．締め付けトングは撓み梁の外部の東側および西側にそれに隣接して位置決 めされる、請求項２に記載のロードセル。 ５．ロードセルパッケージであって、 ａ．請求項１に記載のロードセルと、 ｂ．剛性天井および壁を有する低縦断面ハウジングとを含み、ハウジングは荷 重計に取付けられるための手段を含み、さらに、 ｃ．ハウジングの内部のロードセルをハウジング天井にそこから間隔をあけて しっかり締めるための手段と、 ｄ．ハウジングの底部を密閉するための可撓性ダイヤフラムとを含み、ダイヤ フラムはそこを通って延びる開口を有し、さらに、 ｅ．ダイヤフラムの下方に配置された荷重支え部材を含み、支え部材は、ダイ ヤフラムを通って延び、かつロード セルの荷重受けトングにしっかり締められる荷重伝達部材を含み、さらに、 ｆ．歪トランスデューサを電気制御装置に接続するための電気配線を含む、ロ ードセルパッケージ。 ６．荷重支え部材は、可撓性衝撃抵抗パッドによって支えられ、かつダイヤフラ ムの下方に配置された剛性材料の平坦脚を含み、荷重伝達部材は荷重受けトング にしっかり締められた円筒形のねじ切りコラムを含み、それによつて、脚とロー ドセルとの間の距離を調節するためにコラムがねじを締められかつゆるめられ得 る、請求項５に記載のロードセルパッケージ。 ７．請求項１に記載のロードセルを含む電子荷重計。 ８．請求項１に記載の複数個のロードセルを含む電子荷重計。 ９．請求項８に記載の低縦断面電子荷重計であって、 ａ．プラットホームの下側に複数個のキャビティを含む剛性低縦断面荷重受け プラットホームを含み、各キャビティは天井を有し、各ロードセルはキャビティ 天井に固定され、そこから間隔をあけられ、さらに、 ｂ．開口を有する剛性低縦断面のより低いスケールプラットホームと、 ｃ．より低いスケールプラットホームと荷重伝達部材との下方の重み支え脚と を含み、荷重伝達部材はロードセルの荷重受けトングと重み支え脚との間にしっ かり締められ、 さらに、 ｅ．ロードセルからの出力を、荷重支えプラットホーム上の荷重を表わすデジ タル出力に変換するための電子手段を含む、請求項８に記載の低縦断面電子荷重 計。 １０．請求項８に記載の低縦断面電子荷重計であって、 ａ．ロードセルを収容するための複数個のキャビティを含む剛性低縦断面荷重 支えプラットホームを含み、各キャビティは天井を有し、各ロードセルはそこか ら間隔をあけられたキャビティ天井に固定され、さらに、 ｂ．下方からロードセルの荷重受けトングに取付けられた複数個の荷重支え脚 と、 ｃ．ロードセルからの出力を、荷重支えプラットホーム上の荷重を表わすデジ タル出力に変換するための電子手段とを含む、請求項８に記載の低縦断面電子荷 重計。 １１．一方の対の歪トランスデューサは一方の撓み梁の頂部に装着され、他方の 対の歪トランスデューサは他方の撓み梁の底部に装着される、請求項１に記載の ロードセル。 １２．各対の歪トランスデューサの一方の歪トランスデューサは各撓み梁の頂部 に装着され、各対の歪トランスデューサの他方の歪トランスデューサは他の撓み 梁の各々の底部に装着される、請求項１に記載のロードセル。 １３．各撓み梁に１つ以上の対の歪トランスデューサを含む、請求項１に記載の ロードセル。 １４．各歪トランスデューサは第１の横断部分と第２の横 断部分とから間隔をあけられ、それによって、横断部分への捩じり力および曲げ 力が歪トランスデューサの出力に影響を及ぼさない、請求項１に記載のロードセ ル。