JP2008508501A - 電磁力補償の原理により動作する秤量システム - Google Patents

Abstract

本発明は、ハウジング固定基部領域に荷重受けを平行ガイドの形態で連結する２本の連結棒を有するとともに、基部領域に装着された角度レバーを有する、電磁力補償の原理により動作する秤量システムに関する。荷重受けによって伝達される重量による力は、結合要素を介して角度レバーの短レバーアームに作用し、永久磁石システムの空隙中に突出するコイルは長レバーアームに締結されている。本発明の目的は、小さな面積を占めるだけの、前述のタイプの秤量システムを提供することである。この目的で、本発明では、長レバーアーム（５’’）を、垂直レバーアームの形態として少なくとも部分的に平行ガイドの連結棒（２，３）の下の領域に延ばし、かつ永久磁石システム（７）を同様に、平行ガイドの連結棒（２，３）の下に配設することを行う。

Description

本発明は、平行ガイドとして荷重受けを基部と連接する、ハウジングに固定された２本の連結棒を有するとともに、基部領域に装着された角度レバーを有する、電磁力補償の原理により作動する秤量システムに関する。角度レバーの短レバーアームには荷重受けによって伝達される重力が作用し、角度レバーの長レバーアームには永久磁石システムの空隙内に突出するコイルが固定されている。

この種の秤量システムは、例えば、独国特許公開ＤＥ３１２７９３９Ｃ２に開示されている。独国特許公開ＤＥ１９５４０７８２Ｃ１にも、さらに第２の角度レバーが設けられた、そのような秤量システムが記載されている。しかしながら、両方の秤量システムとも、比較的大きな基部領域を必要とし、その結果、それらは、いくつかの秤量システムを互いに緊密な間隔で並列に配置することが必要な用途には最適ではない。

発明の目的
すなわち、本発明の目的は、大きな基部領域を必要としない、前述の種類の秤量システムを提供することである。

発明の概要
本発明によれば、この目的は、長レバーアームを垂直レバーアームとして構成し、このレバーアームを、平行ガイドの連結棒の下方領域中に少なくとも部分的に延在させること、および永久磁石システムも、平行ガイドの連結棒の下方に配置することによって達成される。

したがって、連結棒間の領域における、角度レバーと永久磁石システムのこれまでの従来式並列配設は廃止される。その代わりに、永久磁石システムおよびコイルを備える長レバーアームは、連結棒の下方の領域に配置し直される。短い連結棒と組み合わせると、これによって、小さな基部を有する秤量システムが得られる。長レバーアームが長くなると全体高さのみが増大するので、秤量システムの水平寸法が小さいにもかかわらず、長レバーアームの長さは、実際上、制限されることがない。結果的に、単独のレバーを用いても、大きな伝達比を実現することが可能である。
有利な態様は、従属請求項に記載されている。

特に有利な態様において、秤量システムの荷重受けが、基部領域よりも幅が狭くされている場合には、複数の秤量システムを非常に緊密な間隔で一列に配置することができる。次いで、それぞれの第２の秤量システムを、垂直軸のまわりに１８０°回転するように配置して、１つの秤量システムの荷重受けが、隣接する秤量システムの基部領域の隣に位置するようする。結果として、隣接する秤量システム間の最小横距離は、基部領域の幅によって規定されるのではなく、基部領域の幅と荷重受けの幅の（より小さい）和の半分（ｈａｌｆ ｓｕｍ）によって規定される。しかしながら、これによって、秤量トレーに作用する横力に逆らって連結棒を支持するための、比較的幅の広い基部領域が残される。

互いに１８０°回転させるように設置される２つの隣接する秤量システムを、組み合わせて一対としてもよい。その結果として、各秤量システムの永久磁石システムは、２つの秤量システムと同じ幅とすることができ、その対の２つの永久磁石システムを組み合わせて、２つの空隙を有する共通永久磁石システムとすることもできる。
次に本発明を、図を参照して説明する。

好ましい態様の詳細な説明
図１において側面図で模式図的にだけ示してある、秤量システムは、基部１、２本の連結棒２、３、荷重受け４、角度レバー５、重力を角度レバーの短レバーアーム５’に伝達する結合部材６、永久磁石システム７、および角度レバーの長レバーアーム５’’に固定されて、永久磁石システム７の空隙内に位置する、コイル８を有する。角度レバー５は、素材の肉薄点（ｔｈｉｎ ｓｐｏｔ）９において回動可能に、基部１上に支持されている。対応する素材の肉薄点は、連結棒２、３および結合部材６上での連結点を示す。角度レバー５およびコイル８の複合重心は、上端おもり５’’’を用いて移動させて、複合重心が少なくともほぼ支点（素材の肉薄点９）のレベルにあるようにされている。永久磁石システム７は、支持１’によって基部１に結合されている。図１は、スロットを備えるタブ１０をさらに示し、このタブは、コイル８を通過する補償電流を調整するための、光学スキャナ（図示せず）の一部を形成する。

この図は、秤量トレーを示す、荷重受け４上の水平突起４’をさらに示す。上記に要約した秤量システムの動作は、一般に当該技術において知られているので、詳細な説明を必要としない。図に示すように、本発明による幾何学構成は、角度レバー５全体が平行ガイドの連結棒２、３の下方に配置されており、その長レバーアーム５’’が垂直に延びており、永久磁石システム７も平行ガイドの連結棒の下方に位置することを特徴とする。この幾何学的配置によって、図面の面における水平の広がりを最小化することができる。図面の面に直角方向においても、秤量システムは非常に小さい空間を占める。しかしながら、角度レバーの長レバーアーム５’’は、実際的に任意の長さに設計して、大きな力縮小率（ｆｏｒｃｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ）を得ることができる。

図２の側面図で模式図的に示す、秤量システムの第２の構成は、角度レバー１５の短レバーアーム１５’および結合部材１６が下部連結棒１３の上方に位置する点において、上述の第１の構成と異なる。これは、連結棒１２、１３間の垂直距離を大きく選択できる点において有利である。結果的に、秤量トレーが偏心荷重を受ける場合の、連結棒における力が減少する。この利点は、３１において角度レバー１５が下部連結棒１３と交差すること、すなわちこれらの２つの部品の幅（図面の面に直角）をその点において低減する必要があるという欠点を代償として得られる。先に言及しなかった参照番号１１、１２、１４および１７〜２０を有する構成要素は、図１における参照番号１、２、４および７〜１０に対応する。

図３の概略側面図に示す秤量システムの第３の構成は、追加の伝達レバー３２が存在することで、第１の構成と区別される。この伝達レバーは、素材の肉薄点３４によって基部２１上に回動可能に支持されている。伝達レバーの短レバーアーム３２’上に、荷重受け２４からの重力が、結合部材３３を介して導入される。長レバーアーム３２’’の端部において、縮小された力が、結合部材２６を介して角度レバー２５に伝達される。角度レバー２５と相互作用する、この追加の伝達レバー３２によって、実質的により大きい力縮小を得ることが可能となる。先に言及しなかった参照番号２２、２３、２７〜３０を有する構成要素は、図１において参照番号２、３、７〜１０で識別されるものに対応する。

図１〜３は、秤量システムを高度に模式図化した状態でのみ示している。対照的に、図４は、図１に示す模式図的構成に対応する実際の態様を示している。図１に示す構成要素と同一の機能を有する構成要素は、それらが異なる幾何学形状を有していても、同じ参照番号で識別される。見えているのは、ここでも、基部１、連結棒２、３、荷重受け４、結合部材６、角度レバー５、およびコイル８である。角度レバーの長レバーアーム５’’は、秤量システムの残部よりも幅が狭く、基部１内のリリーフカット（図４においては見えない）中に部分的に延びている。基部１、連結棒２、３、荷重受け４、角度レバー５、結合部材６、およびタブ１０は、例えば切削または放電加工（ｓｐａｒｋ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）によって、単一金属塊から一体的に形成される。機械加工工程中、および残部構成要素（コイル、秤量トレー、その他）を装着する間に、この部品を保護するために、肉薄固定点４１を設けて、これらは組立後にだけ切り離される。図４には、すでに切り離された、これらの肉薄固定点を示してある。分かりやすくするために、図４には永久磁石システムを示していない。

図５および図６は、秤量システム対として組み合わされた、図４に示す２つの秤量システムの省空間配設を示す。図５は斜視図であり、図６は平面図である。後方秤量システム５１が、図４に示す図に示されている。見えているのは、荷重受け４、上部連結棒２、基部１、結合部材６、タブ１０、および下部連結棒３（部分的に隠れている）である。前方秤量システム５２は、後方秤量システム５１と同一であるが、垂直軸のまわりに１８０°回転させて装着されている。図５に示す前方秤量システム５２の内で見えているのは、基部６１、連結棒６２、６３、荷重受け６４、長レバーアーム６５’’と上端おもり６５’’’を備える角度レバー６５、結合部材６６、角度レバー６５を支持するための素材の肉薄点６９、およびタブ７０である。電磁力補償用のコイルは見えず、長レバーアーム６５’’上の締結穴５５だけが見えている。同様に見えているのは、永久磁石システム４７であり、これは、その左側には、図５でわかるように、前方秤量システム５２のコイル用の空隙を有し、またその右側には、図５でわかるように、後方秤量システム５１のコイル用の空隙を有する。永久磁石システム４７の外部軟鉄帰還路（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｏｆｔ ｉｒｏｎ ｒｅｔｕｒｎ ｐａｔｈ）は、長方形状であり、同時に、２つの基部を締結する役割をする。この目的で、前方秤量システム５２の基部６１は、締結足（ｆａｓｔｅｎｉｎｇ ｆｏｏｔ）５３を有し、後方秤量システム５１の基部１は、締結足５７を有する。

図５から、角度レバー６５の長レバーアーム６５’’は、前方秤量システム５２の残部よりも幅が狭く、基部６１内のリリーフカット５８内に延びていることがわかる。このリリーフカットについては、図４に関係して、すでに説明している。図５においては、後方秤量システム５１の長レバーアーム５’’の短い一片だけがリリーフカット５９内に見えている。

図５において、また図６の平面図においてさらに明らかなことは、荷重受け４または６４は、それぞれの秤量システム５１または５２の基部１または６１よりも幅が狭いことである。このことによって、秤量システム５１／５２の所与の幅に対して、基部の幅をより大きくすること、すなわち、連結棒のより幅広い支持が可能となり、これは、荷重受けに横力が作用するときに、有利である。図５および図６に示す態様において、連結棒の幅は、段階状に変化する。基部の幅から荷重受けまで、徐々に遷移させることも、もちろん可能である。さらに、図５および図６に示す態様において、連結棒の幅における段階は、片側だけに設けられている。これは、秤量システム対５１／５２の外部輪郭は、厳密な長方形であり、これは、いくつかの秤量システム対５１／５２を連結棒に直角方向に緊密な間隔で並列に配置する必要のある場合に、同様に長方形である永久磁石システム４７と組み合わせて、非常に効率の良い空間の使用につながるという利点がある。もちろんのこと、連結棒の幅を両側で対称的に変化させて、平面図でみると、台形または「Ｔ」字を形成する、連結棒形態を使用することも可能である。

図５および図６に示す秤量システムにおいて、秤量トレーを装着する手段は、ネジ付き穴５４または５６だけによって示してある。用途に応じて、秤量トレーは、ネジ付き穴の直上に装着するか、または片持ち梁アームに装着して、例えば、一列に並列配置された秤量システム対のすべて秤量トレーが整列されるようにしてもよい。

分かりやすくするためにいずれの図にも示していない、ハウジングに固定された光学位置センサの一部は、永久磁石システム４７の下側に装着されている。それは、例えば、タブ１０または７０内のスロットを照らす発光ダイオードと、スロットを通過する光に応答して、電磁力補償のコイルを通過する電流を従来方法で調整する、２つのフォトダイオードとを含む。永久磁石システム４７の下方に位置センサが配置されるので、レバーアームはスロットに対して特に大きく、それによって位置センサは非常に感度が高い。

秤量システムの第１の構成を模式図的に示す側面図である。 秤量システムの第２の構成を模式図的に示す側面図である。 秤量システムの第３の構成を模式図的に示す側面図である。 図１の構成を実際の態様で示す図である。 図４による２つの秤量システムの構成を示す斜視図である。 図４による２つの秤量システムの構成を示す平面図である。

符号の説明

参照番号のリスト
１ 基部
１’ 支持
３ 連結棒
４ 荷重受け
４’ 秤量トレーを示す水平突起
５ 角度レバー
５’ 角度レバーの短レバーアーム
５’’ 角度レバーの長レバーアーム
５’’’ 角度レバーの上端おもり
６ 結合部材
７ 永久磁石システム
８ コイル
９ 素材の肉薄点
１０ タブ

１１ 基部
１２ 連結棒
１３ 連結棒
１４ 荷重受け
１４’ 秤量トレーを示す水平突起
１５ 角度レバー
１５’ 角度レバーの短レバーアーム
１５’’ 角度レバーの長レバーアーム
１５’’’ 角度レバーの上端おもり
１６ 結合部材
１７ 永久磁石システム
１８ コイル
１９ 素材の肉薄点
２０ タブ

２１ 基部
２２ 連結棒
２３ 連結棒
２４ 荷重受け
２４’ 秤量トレーを示す水平突起
２５ 角度レバー
２５’ 角度レバーの短レバーアーム
２５’’ 角度レバーの長レバーアーム
２５’’’ 角度レバーの上端おもり
２６ 結合部材
２７ 永久磁石システム
２８ コイル
２９ 素材の肉薄点
３０ タブ

３１ （交差点）
３２ 追加のレバーアーム
３２’ 角度レバーの短レバーアーム
３２’’ 角度レバーの長レバーアーム
３３ 結合部材
３４ 素材の肉薄点
４１ 固定用肉薄点
４７ 永久磁石システム
５１ 後方秤量システム
５２ 前方秤量システム
５３ 締結足
５４ ネジ付き穴
５５ 締結孔
５６ ネジ付き穴
５７ 締結足
５８ リリーフカット
５９ リリーフカット

６１ 基部領域
６２ 連結棒
６３ 連結棒
６４ 荷重受け
６５ 角度レバー
６５’’ 角度レバーの長レバーアーム
６５’’’ 角度レバーの上端おもり
６６ 結合部材
６９ 素材の肉薄点
７０ タップ

Claims (10)

1. 平行ガイドとして荷重受けをハウジングに固定された基部と連接する２本の連結棒と、前記基部に装着された角度レバーとを有し、該角度レバーの短レバーアームには結合部材を介して荷重受けから伝達される重力が作用し、前記角度レバーの長レバーアームには永久磁石システムの空隙内に突出するコイルが固定されている、電磁力補償の原理により作動する秤量システムであって、長レバーアーム（５’’、１５’’、２５’’、６５’’）が、垂直レバーアームとして形成され、平行ガイドの連結棒（２、３；１２、１３；２２、２３；６２、６３）の下方の領域中に少なくとも部分的に延びており、永久磁石システム（７、１７、２７、４７）が同様に、前記平行ガイドの前記連結棒（２、３；１２、１３；２２、２３；６２、６３）の下方に配置されていることを特徴とする、前記秤量システム。
2. 角度レバー（５、２５、６５）全体が、平行ガイドの連結棒（２、３；２２、２３；６２、６３）の下方に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
3. 補償電流を調整するのに必要な位置センサ（タブ１０、２０、３０、７０）が、永久磁石システム（７、１７、２７、４７）の下方に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
4. 角度レバー（５、１５、２５、６５）が、その重心が少なくとも、ほぼその支点のレベルにあるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
5. 基部（１、１１、２１、６１）、連結棒（２、３；１２、１３；２２、２３；６２、６３）、荷重受け（４、１４、２４、６４）、角度レバー（５、１５、２５、６５）、および結合部材（６、１６、２６、６６）が単一金属塊から一体的に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
6. 秤量システムが追加の伝達レバー（３２）を有することを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
7. 荷重受け（４、６４）が、基部（１、６１）よりも幅が狭いことを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
8. 秤量システムが、一方の秤量システムの荷重受け（４、６４）が他方の秤量システムの基部（６１、１）の隣に位置するように、並列に配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の秤量システムの少なくとも２つによる配設体。
9. ２つの隣接秤量システムが秤量システム対に組み合わされていることを特徴とする、請求項８に記載の秤量システムの少なくとも２つによる配設体。
10. 秤量システム対の２つの永久磁石システムが、２つの空隙を有する単一永久磁石システム（４７）に組み合わされていることを特徴とする、請求項９に記載の秤量システムの少なくとも２つによる配設体。

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