JP2008529019A - 秤量システム - Google Patents

Abstract

本発明は、基部領域、平行ガイド付き荷重受け、少なくとも１つの屈曲式ピボット（３）によって基部領域に回動可能に装着された少なくとも１つの伝達レバー、および荷重センサを伝達レバーの短レバーアームに連結する結合要素を有する、秤量システムに関する。本発明によれば、屈曲式ピボット（３）、伝達レバー（２）の少なくとも一部分、および基部領域の少なくとも一部分（１’）が、ブロックから一体式に形成される。屈曲式ピボット（３）は、隣接ボア間に薄肉連結セグメント（３６、３７、３８、３９）をそれぞれ残すように、環状に隣接して配置された、４つの水平平行ボア（３１、３２、３３、３４）と、追加のスロットによってブロックの残部から切り離されている。このようにして、ヒステレシスのない屈曲式ピボットを、組立手段を必要とすることなく作成することができる。

Description

発明の分野と背景
本発明は、基部領域、平行ガイド付き荷重受け（parallel-guided load receiver）、少なくとも１つの屈曲式ピボット（flexural pivot）によって基部領域に回動可能に装着された少なくとも１つの伝達レバー、および荷重受け（load receiver）を伝達レバーの短レバーアームに連結する結合要素を有する、秤量システム（weighing system）に関する。

この種の秤量システムは当該技術において従来式のものであり、例えば、独国実用新案ＤＥＧｂｍ８１３５１８２に記載されている。
この公知の秤量システムの欠点は、個々のリーフスプリングで構築された屈曲式ピボットの組立および較正の複雑度が比較的高く、リーフスプリングを伝達レバーおよび基部領域に固定すると、屈曲式ピボットを変形させ、それによってヒステレシス効果、ドリフトおよび長期的な精度低下を生じる可能性があることである。
この問題を緩和するために、米国特許第３７００２８９号では、屈曲式ピボットの水平スプリング連結セグメントが外部管状部材内のボアによって製造されるとともに、垂直スプリング連結セグメントが内部管状部材内に同様に製造されるように、ユニバーサルジョイントを構成することが提案されている。

このようにして、２つの管状部材を同心的に組み立てると、屈曲式ピボットが作成される。しかしながら、ここでも、水平および垂直のスプリング連結セグメントの交差点は、回動中のいかなる拘束力も回避するように、互いに非常に精密に位置合わせしなければならないので、製造および組立の複雑度は高い。
さらに、米国特許第３０６３６７０号には、１つの垂直リーフスプリングと２つの水平リーフスプリングを備える屈曲式ピボットを、ミリング加工によって立方体ブロックから形成することが提案されている。しかしながら、これには、比較的大量の機械加工を伴う、４つの異なる方向からの経路ミリング（path milling）が必要となり、その結果として製造に時間がかかる。

発明の目的
したがって、本発明の目的は、製造が簡単であって、可能な限りヒステレシスを生じない、上記の種類の秤量システム用の改良型屈曲式ピボット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、基部領域、平行ガイド付き荷重受け、少なくとも１つの屈曲式ピボットによって基部領域に回動可能に装着された少なくとも１つの伝達レバー、および前記荷重受けを前記伝達レバーの短レバーアームに連結する結合要素を有する、秤量システムによって達成される。屈曲式ピボット、伝達レバーの少なくとも一部分、および基部領域の少なくとも一部分は、ブロックから一体式に形成される。屈曲式ピボットは、隣接するボア間に薄肉連結セグメントがそれぞれ残すように環状に隣接して配置された、４つの水平平行ボアによって作成されて、追加のスロットによって、ブロックの残部と切り離されている。

一体式構造（monolithic construction）のために、屈曲式ピボットの個々のスプリングは、ネジ止め、溶接またはその他の方法で基部領域および伝達レバーに連結する必要がない。その代わりに、それらは、４つのボアと、スロットによってブロックから形成されるので、最初に、組み立て中に応力が導入されるのが防止される。

秤量システムの一体式構築それ自体は、独国実用新案第２９５０９８２９Ｕ１号からすでに知られている。しかしながら、この設計においては、伝達レバーを装着するのに、屈曲式ピボットではなく、代わりに個別の垂直スプリングが設けられる。個別スプリングは、スプリングの交差点がそこに生じないので、一体式に統合するのがはるかに容易である。引用した実用新案は、屈曲式ピボットの一体式構築についての言及を含まない。さらに、秤量システムの移送安全に関して、個別のスプリングは、交差形（cross-shaped）スプリングよりもはるかに不安定であり、その結果としてそれらは屈曲式ピボットを置換することができないことが多い。
有利な態様が従属請求項に記載されている。
次に、概略図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

好ましい態様の詳細な説明
図１に斜視図で示す秤量システム１１は、ハウジングに固定された基部領域１と、平行ガイドユニットの形態の上部ガイド５と下部ガイド６によって垂直方向に可動になるように基部領域に連結された、荷重受け４とを有する。リンク点（linkage point）として作用する薄肉材料点は、９で識別される。荷重受け４にかけられてボア１２で導入される、秤量される材料の重力は、例えば、突起８および図１では部分的にだけ見える結合要素７を介して、伝達レバー２の短レバーアームへと伝達される。伝達レバー２は、屈曲式ピボット３によって、基部領域１の突出部１’に回動可能に装着されている。コイルは、図１では見えないが、伝達レバー２の長レバーアーム２’に固定されている。このコイルは、図示されていない永久磁石システムの空隙中に突出しており、この永久磁石システムは、基部領域１上の間隙１０の内部に装着することができる。次に、屈曲式ピボット３の構築を、図２〜４、５〜６、７および８〜１０を参照して説明する。秤量システムの残部の構造および機能は、一般的に知られており、したがってより詳細に説明する必要がない。

図２〜４は、第１の態様における屈曲式ピボットを示す。図２および図３は、２つの異なる角度からの斜視図であり、図４は側面図である。これらの図は、屈曲式ピボット３が、本質的に、同一の直径を有する４つの水平ボア３１、３２、３３、３４によって材料ブロック３０から形成されていることを示している。図４では、これらのボアの中心点が、細い座標軸で示唆されている。これらの中心点は、先端に位置する正方形の隅に位置している。ボア３１は、屈曲式ピボットの領域内の開口へと、上方に拡張されている。ボア３３は、同様に開口へと下向きに拡張されている。４つのボアの間には、最初に十字形の内部部分３５／３５’が残り、これは、４つの薄肉連結セグメント３６、３７、３８、３９によってブロック３０の残部に連結されている。

次の製造ステップにおいて、屈曲式ピボット３は、垂直スロット４０によって伝達レバー２から切り離されるとともに、別の垂直スロットによって、２つの部分領域に分割され、この後方境界４１が図２および３で見ることができる。次に、２つの対向する連結セグメントが、図でわかるように、前方にある部分領域内の十字形内部部分３５上で、ミリング加工で切り離され、その結果として、内部部分が、連結セグメント３６、３８だけによってブロックの残部に連結されている。それに応じて、後方領域では、図でわかるように、２つの対向する連結セグメントが、十字形内部部品３５’上で、ミリング加工で切り離されて、その結果として、後方内部部分が、連結セグメント３７、３９だけによってブロックの残部に連結されている。

上記の方法において、２つの別個の交差配設のスプリング要素が形成され、それはすなわち、図でわかるように、連結セグメント３６および３８をスプリング接合部の薄肉点とする、前方のスプリング要素３６／３５／３８、および前方のスプリング要素３６／３５／３８を、図でわかるように、連結セグメント３７および３９でスプリング接合の薄肉点とする、後方のスプリング要素３７／３５’／３９である。２つのスプリング要素は、一緒に、屈曲式ピボット３を形成する。

屈曲式ピボットの幾何学形状は、より分かりやすくするために、製造順序を参照して上述した。しかしながら、この順序は、本発明による一体式屈曲式ピボットの構造を製造するための、様々な可能な方法の１つにすぎない。
重要なことは、４つの連結セグメントが、４つの水平ボアから製造され、その２つは除去されて、２つがそれぞれのスプリング要素に使用されることである。これによって、第１に、屈曲式ピボットを合理的なコストで一体型に製造することが可能となる。リンク点として作用する、２つの薄肉連結セグメントで各スプリング要素を構築することによって、屈曲式ピボットの機械加工公差に対する感度がさらに下がるが、この理由は、合計で４つのリンク点は、屈曲式ピボットの運動中に、機械加工の変動があればそれをより容易に補償するからである。

図２〜４において、屈曲式ピボットが、材料ブロック３０の前方領域だけに製造されるだけなく、２つの交差して配設されたスプリング要素が対応して、伝達レバー２の後のブロックの後方領域に製造される。これによって、材料ブロック３０は基部領域１’と伝達レバー２とに分割され、これらは、２つの屈曲式ピボットによって互いに回動可能に連結することができる。
図２〜４を参照して説明した材料ブロック３０は、基部領域１’を秤量システムの基部領域１にネジ止めして、長レバーアーム２’を備える伝達レバー２を完成し、結合要素を短レバーアームにネジ止めすることによって（２つの締結穴４２は、この目的で図２に概略を示してある）秤量システムの一部として使用されるか、または材料ブロック３０は別個のブロックとしては製造せず、図１にすでに説明したように、単一の大型ブロックから、秤量システムの残り部分と一緒に製造される。

結合要素の上部薄肉点が屈曲式ピボットと一緒に製造することのできる１つの有利な態様が図５および図６に示されている。図５は、斜視図であり、その見る角度は、図２の角度に対応する。図６は側面図である。図２〜４に示すものと同じ部品は、同一の参照番号で識別し、ここで再び説明することはしない。図５および図６に示す態様は、２つの追加のスロット５０、５１、および追加のボア／ミリング加工凹部（milled recess）５２を有する。２つのスロット５０，５１が結合要素７の上部部分を伝達レバー２から切り離す。ボア／ミリング加工凹部５２は、屈曲式ピボットに必要なボア３２と一緒に、結合要素のための上部薄肉リンク点５３を形成する。スロット５０、５１は、伝達レバー２の下部部分５４、５４’が伝達レバーの主要部分に安定して連結されたままになるのに十分なだけの深さであるが、これは図からは明白ではない。

次に、図５，６に示す態様を容易に完成させて一体式秤量システム全体を形成することができ、これは、コイルと永久磁石システムを例外として、単一ブロックから完全に形成することができる。図１に示す秤量システム１１は、そのような一体式構造を有する。

図７は、さらに別の態様を示す。図５、６に示す態様におけるのと同一の部品は、やはり同じ参照番号で識別し、ここでは説明をしない。図７に示す態様は、連結セグメント３６、３７、３８、３９における追加の凹部６０だけが異なっている。これらの凹部は、頂部から穴あけすることによって製造されて、それらが連結セグメントの縁端に接触しないように配置されている。すなわち、それらは屈曲式ピボットのばね定数を、その安定性を実質的に損ねることなく、低減する。

図８〜１０は、第４の態様を示す。この図示は、図２〜４のそれと対応しており、図８および図９は、２つの異なる角度からの斜視図である。図１０は側面図である。図２〜４に示すのと同じ部品は、やはり同一の参照番号によって識別し、ここでは説明しない。図８〜１０に示す態様においては、ボア３１〜３４の中心点は、正方形の隅には位置せず、不等辺の長方形の隅に位置する。これは図１０において最もよくわかる。ボア３１と３４ならびに３２と３３の間の距離は、ボア３１と３２ならびにボア３４と３３の間の距離よりも小さい。したがって、連結セグメント３６、３８は、連結セグメント３７、３９よりも肉厚である。薄肉のセグメント３７、３９は、その他の態様に関して上述したように、リンクとして作用する。

肉厚の連結セグメント３６、３８は、明らかに安定性が高く、それらの間の実際のリンクは、追加の薄肉材料点５９によって製造される。この薄肉材料点５９は、図で見て前方に位置するスプリング要素においてのみ形成されるので、ブロックから容易に形成される。連結セグメント３７、３９を含む後方スプリング要素において、そのような中心薄肉材料点を製造することは実際的に不可能である。２つの連結セグメント３７、３９を後方スプリング要素におけるリンクとして備え、薄肉材料点５９を前方スプリング要素における唯一のリンクとして備える態様は、少なくとも一方向において、屈曲式ピボットの運動学的回転中心をより正確に定義することができるという利点がある。したがって、この屈曲式ピボットは、（例えば、先に引用した米国特許第３７００２８９号のように）２つのスプリング要素の薄肉点が交差点に直接的に位置する従来型非一体式屈曲式ピボットと同様な挙動をする。このことは、屈曲式ピボットの２つのスプリング要素が、ここで示す例におけるように、水平に対して±４５°角度で配置されず、その代わりに水平および装着に配置されている場合に、特に有利である。しかし、その代わりに水平方向および垂直方向に配置されている。

秤量システムを示す斜視図である。 本発明において本質的な秤量システムの部分の第１の態様を示す、斜視図である。 図２に示す態様を異なる角度で見た斜視図である。 図２および図３に示す態様を示す側面図である。 本発明において本質的な秤量システムの部分の第２の態様を示す、斜視図である。 図５に示す態様を示す側面図である。 本発明において本質的な秤量システムの部分の第３の態様を示す、斜視図である。 本発明において本質的な秤量システムの部分の第４の態様を示す、斜視図である。 図８に示す態様を異なる角度で示す、斜視図である。 図８および図９に示す態様を示す、側面図である。

符号の説明

１ 基部領域
１’ 基部領域の部分
２ 伝達レバー
２’ 伝達レバーの長レバーアーム
３ 屈曲式ピボット
４ 荷重受け
５ 上部ガイド
６ 下部ガイド
７ 結合要素
８ 荷重受け上の突起
９ 薄肉材料点（リンク類）
１０ 永久磁石システム用の間隙
１１ 秤量システム
１２ ボア

３０ 材料ブロック
３１ ボア
３２ ボア
３３ ボア
３４ ボア
３５、３５’ 内部部分
３６ 連結セグメント
３７ 連結セグメント
３８ 連結セグメント
３９ 連結セグメント

４０ スロット
４１ スロット境界
４２ 締結穴
５０ スロット
５１ スロット
５２ ボア／ミリング凹部
５３ 薄肉リンク点
５４、５４’ 伝達レバー２の部分
５９ 薄肉リンク点
６０ 凹部

Claims (8)

1. 基部領域（１）、平行ガイド付き荷重受け（４）、少なくとも１つの屈曲式ピボット（３）によって前記基部領域（１）に回動可能に装着された、少なくとも１つの伝達レバー（２）、および荷重受け（４）を前記伝達レバー（２）の短レバーアームに連結する結合要素（７）を有する秤量システムであって、
   前記屈曲式ピボット（３）、前記伝達レバー（２）の少なくとも一部、および前記基部領域の少なくとも一部（１’）が、ブロックから一体式に形成されるとともに、
   前記屈曲式ピボット（３）は、隣接するボア間に薄肉連結セグメント（３６、３７、３８、３９）がそれぞれ残るように環状に隣接して配置された、４つの水平、平行ボア（３１、３２、３３、３４）によって形成され、かつ追加のスロットによってブロックの残部から切り離されている、前記秤量システム。
2. ４つのボア（３１、３２、３３、３４）の中心点は、正方形の隅部に配置されて、前記ボア（３１、３２、３３、３４）は、同一の直径を有し、前記正方形の辺の長さは、連結セグメントの厚さだけ前記ボアの直径よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
3. ４つのボア（３１、３２、３３、３４）の中心点で形成される正方形の辺は、水平方向に対して４５°の角度であることを特徴とする、請求項２に記載の秤量システム。
4. ４つの薄肉連結セグメント（３６、３７、３８、３９）が、少なくとも１つの垂直スロットによって、ボアの軸方向に隣接して配置された、少なくとも２つの部分領域に分割されており、それぞれの部分領域において、残りの２つの対向する連結セグメント（３６、３８；３７、３９）がスプリング要素を形成するように、２つの対向する連結セグメントがスロットによってさえぎられており、隣接する部分領域のスプリング要素が交差するように配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の秤量システム。
5. 屈曲式ピボット（３）が、２対のスプリング要素（３６、３８；３７、３９）を有し、その１対は、ボア（３１、３２、３３、３４）の軸方向に、他の対から間隔を空けて配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の秤量システム。
6. 連結セグメントは、該連結セグメントの縁端に接触しない凹部（６０）によって縮小されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の秤量システム。
7. 基部領域（１）、伝達レバー（２）および屈曲式ピボット（３）だけでなく、荷重受け（４）、平行ガイドユニットのガイド（５、６）および結合要素（７）が、ブロックから一体式に形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の秤量システム。
8. 屈曲式ピボット（３）のための４つの水平ボアの１つ（３２）が、結合要素（７）の薄肉点を同時に制限することを特徴とする、請求項７に記載の秤量システム。

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