JP3214962B2 - 質量体の流れ量の測定装置 - Google Patents
質量体の流れ量の測定装置Info
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Description
の力の測定原理に基づいて、粉体材料流等の質量体の流
れ量を測定する測定装置に関する。
る関連物体と、運動する粉体粒子との連結から発生する
作用慣性力(コリオリの力)を利用して測定される。ま
た、放射方向に案内羽根を備えた円盤によって捉えられ
た材料流は、円盤の回転軸に実質的に直角に粉体材料を
投げ飛ばす。一定の回転数で回転する円盤によって適要
される回転モーメントは、コリオリの力に対応して変化
し、その際、回転モーメントの変化はそれに比例する。
の測定装置は、ドイツ特許出願公開公報第334614
5号によって公知である。上記公開公報に記載の測定装
置においては、羽根付円盤は、羽根付円盤の軸方向上部
に配置された電気モータによって、直接、一定速度で回
転される。モータ自身は振子のような方式で定置ハウジ
ング内に取り付けられている。そして駆動モータの固定
側にはレバーアームが設置され、それによって回転可能
に設置されたモータは、定置ハウジングに取り付けられ
たロードセルと連結している。これによって、モータハ
ウジングに発生した反作用回転モーメントはロードセル
に伝達される。検出された力は、レバーアームの長さに
応じて正確に粉体の通過量に比例した回転モーメントに
増幅される。
て、ぶら下げられて支持されたモータは、定置ハウジン
グに対してボールベアリングを介して支承されている。
そして、この支承部の摩擦によって回転モーメント測定
は誤差を生じるかもしれない。また、このような軸受摩
擦を、材料を流さずに空運転測定によって確かめ、かつ
その結果に対応した考慮を加えるとしても、負荷運転時
には個別の軸受摩擦が発生し、片側で支持されたモータ
において軸受壁が不均一な量で潤滑される結果、不確実
な摩擦が発生し、これは測定結果に誤差をもたらすこと
になる。
置の測定精度を簡易な手段によって向上させるように改
良することを目的とする。
力の測定原理に基づいて、質量体の流れ量を測定する装
置であって、一定回転数で駆動される羽根付円盤を備え
た1つのモータを有し、測定すべき質量体を羽根付円盤
の中央から供給しかつ放射状に散らし、駆動回転モーメ
ントとを回転モーメント測定装置によって測定するよう
にした質量体の流れ量の測定装置において、回転モーメ
ント測定装置はねじりリンク(3)を有し、それは定置
部材(2)および力受入れ部材(5)との間にばね要素
(4a,13,22)を有し、それらは駆動軸の回転方
向に曲がりやすく、かつ軸方向に曲がりにくいように形
成されており、ねじりリンク(3)の定置部材(2)お
よび力受入れ部材(5)は、互いに少なくとも2つのロ
ードセル(4,12)で支え合っており、それらは回転
軸(7)に対して対称的に配置されていることを特徴と
する、質量体の流れ量の測定装置である。
は、駆動モータ(1)と羽根付円盤(8)との間に力を
閉じ込めるように配置されており、かつ駆動軸(16)
と同軸になるように取り囲まれているのが好ましい。ま
た、上述の構成において、ねじりリンク(3)の定置部
材(2)は、ハウジングと結合されており、かつ力受入
れ部材(5)は駆動モータ(1)と結合されており、駆
動モータ(1)はそれに結合された部材とともに、力受
入れ部材(5)の上に垂直方向に自ら支持されているの
が好ましい。
ンク(3)は2つの水平に相互に配置されたリング状部
材(2,5)からなり、1つの部材(5)は力受入れ部
材を形成し、かつ他の部材(2)は定置部材を形成し、
かつ双方の部材(2,5)は少なくとも2つの板ばね要
素(4a,13,22)で連結され、それらはリング状
部材(2,5)に取り付けられており、ねじりリンク
(3)は回転方向(20)に曲げやすく、かつ軸方向お
よび垂直方向には曲げにくいようにされているのが好ま
しい。
ング状部材(2,5)の間にロードセル(4,12)が
配置され、それらはそれぞれ1つの部材にしっかり結合
され、かつ回転方向(20)に対して他の部材を支持す
るようにされているのが好ましい。さらに、上述の各構
成において、双方のロードセル(4,12)は、それら
の力受入れ点が180度の間隔で互いに離れて配置され
ており、かつそれらの水平方向の間隔が回転軸(7)か
ら等距離に設定されているのが好ましい。
は、少なくとも2つの板ばね要素(4a,13,22)
からなり、それらは回転軸(7)に関して対称的に配置
されていることが好ましい。
られた、摩擦に関係する軸受に支持されるのではなく、
専らばね要素をぶら下げているので、回転モーメント測
定に不利な摩擦力にはほとんど影響されないという利点
を有している。このばね要素は、垂下方向に対して平行
方向には曲がりにくく、かつ、回転方向に対しては曲が
りやすく、発生した駆動モーメントは摩擦損失なしに力
測定要素に伝達される。
に対する駆動軸の半径方向の変位が測定結果に何の影響
も与えず、測定要素の対称的な配置によって補正される
という利点を有する。測定された力、および理論上の回
転軸と力測定要素の力受入れ点との間の距離から求める
回転モーメントが算出され、対称的に配置された力測定
要素からの駆動軸の半径方向の変位は補正される。これ
は、たとえば同一平面上に対向して、かつ回転軸を巡っ
て1つのレバーアームを形成するように配置された2つ
の対称的な力測定用ロードセルによって達成される。こ
れは相対的なレバー長は変化せず、変位によってその1
つのレバーアームが単に他のものが長くなるのと等しい
長さだけ短くなるので、補正が成立する。
面を参照して説明をする。図1は、粉体材料流(質量体
の流れ量)の測定のための装置を示している。粉体材料
流は一定の速度で駆動される羽根付円盤に衝突し、ねじ
りリンクによってその運搬量に比例した運動モーメント
が測定される。
1を含んでいる。駆動モータ1はねじりリンク3の上に
支持されている。ねじりリンク3は、2つの平行かつ水
平に対向して配置された、ほぼリング形状をした金属部
材から成り立っている。リング形状をした金属部材2,
5は、3つのばね要素4a,13,22で垂直に結合さ
れている。ばね要素4a,13,22は、3つの板ばね
から成り立っており、2つのリング状の金属部材2,5
を結合しており、垂直方向には曲がりにくく、かつ回転
方向20においては曲がりやすい。それによって、2つ
のリング状の金属部材2,5は、回転方向20へ相互に
回転される。その際に、上部のリング状金属部材2は、
定置部材を形成し、固定支柱6,15の上でハウジング
に回転しないように固定されている。
入れる部材を形成し、それが駆動モータ1にしっかりと
結合されている。駆動モータ1は、この力受入れ部材5
の上に延長支柱11を介して設置されている。駆動モー
タ1は延長支柱11にしっかりとねじ止めされている。
ねじりリンク3の定置部材2は、穴19を有し、延長支
柱11は、穴19を通って、定置部材2と結合すること
なく、定置部材2を貫通している。ねじりリンク3の定
置部材2と、力受入れ部材5との間には、回転モーメン
ト測定用の2つのロードセル4,12が設置されてい
る。2つのロードセル4,12は、回転軸に対して平行
かつ対称的に配置されている。双方のロードセル4,1
2は、定置部材2にしっかりとねじで取り付けられ、か
つ、力受入れ部材5に固定された取付フランジ14に対
して、それぞれ回転方向に向かって設置されている。
が延び、その中心軸は、回転軸線7を形成する。駆動軸
16の下部部材に羽根付円盤8が固定されている。羽根
付円盤8の上には、ほぼ垂直方向に延びる注入用の管付
フランジ10が備えられている。この管付フランジ10
を通って粉体材料流は羽根付円盤8の上中央部に装填さ
れる。モータ1により駆動される羽根付円盤8は、管付
フランジ10から供給される粉体材料流を水平に外方へ
方向転換させて、その下方に配置された搬出ホッパ9へ
向かって搬出する。
ある。図2を参照して、ねじりリンク3は、実質的に水
平に配置された定置部材2およびその下に平行に間隔を
おいて配置された力受入れ部材5からなり、3つの垂直
に配置された板ばね4a,22,13によって互いにし
っかりと結合されている。中心軸線7に対称に、2つの
ロードセル4,12が軸方向に配置されており、可撓部
材として形成されている。可撓部材4,12は、定置部
材2にねじで固定されている。可撓部材4,12に相対
して、ねじりリンク3の力受入れ部材5にそれぞれ1つ
の当て部材が固定され、それに可撓部材4,12が回転
方向に向かって設置され、かつそれらは回転モーメント
測定のために作用する。
図である。図3を参照して、定置部材2および力受入れ
部材5は、リング円盤として形成されていることが明ら
かにされている。この図3では、定置リング円盤2だけ
が示されているが、その下方には、定置リング円盤2と
本質的に同じ形状の力受入れリング円盤5が備えられて
いる。リング円盤2,5は、それらの周辺表面に3つの
接線状の切欠18を有し、それらの切込み箇所17は、
回転軸または中心軸線7を中心として、放射状に形成さ
れている。3つの切込み箇所17は、すべて回転軸線7
に関して対称的に配置され、かつ互いに120度の角度
を形成している。切込み箇所17には、板ばね4a,1
3,22がねじ21によって取り付けられている。リン
グ円盤2,5における板ばね4a,13,22の配置に
よって、これらは回転方向20において曲がりやすく、
軸方向において曲がりにくい。
リンク3を通って下方の羽根付円盤8へと導かれてい
る。理論的回転軸線7に対称に、2つの可撓部材4,1
2が定置リング円盤に固定されており、双方は180度
離れて向かい合って配置されている。これらは、回転方
向20にそれぞれ設けられた当て部材14に当接するよ
うに配置されている。
称位置に配置されたただ2つだけの力受入れ要素を備え
ている構成とせず、それよりも多くの力受入れ要素が備
えられていてもよい。たとえば、3個または4個の力受
入れ要素が回転軸線に対称に配置された構成としてもよ
い。構造上で考慮されるべき事情がない場合には、ねじ
り要素はまた回転軸線に関して対称に配置された3個ま
たは4個、およびそれ以上のばね要素を装備することも
できる。
合を示したものであり、それによれば、駆動軸16の中
心点は回転軸線7上に見出される。そこでは、2つの可
撓部材4,12の力受入れ点は、間隔Lを有して互いに
位置し、かつ回転軸線7に関してそれぞれ等しい距離L
1 およびL2 を有する。実際には、駆動軸16は、アン
バランスおよびそれに対応した軸受の遊隙によって理論
的な回転軸から距離xだけしばしば離れていることがあ
る。このような場合には、距離L1 およびL2は、もは
や等しい大きさではなく、それぞれ不等の符号の長さx
だけ異なるが、総間隔Lは、等しく保たれる。
記のように作動する。一定の回転数で駆動される羽根付
円盤8を備えた装置によって、粉体材料流がその中央に
向けられると、粉体材料の小片は遠心力によって外方へ
方向を転換し、それらの角速度に対して直角にコリオリ
の力と呼ばれる力を生じる。公知の物理学的な原理によ
れば、コリオリの力は、投入質量に比例し、駆動モータ
1の駆動にブレーキモーメントを生じさせる。駆動モー
タ1は、ねじりリンク3の力受入れリング5にだけしっ
かりと結合されているので、このブレーキモーメント
は、ねじりリンク3に伝達される。そこで回転方向20
へ向かう力は、力受入れリング3を定置部材2に対向し
て回転させる。回転方向20に対してばね要素4a,1
3,22は曲がりやすいので、力はロードセル4,12
に対して作用する。これは力および質量体の投入量に比
例した信号を発生させる。てこの法則の助けによってレ
バーアーム長L1 およびL2 によってモーメントが算出
され、質量体材料の流れの運搬質量が表示される。駆動
軸が横に変位したとき、実際上の回転軸は理論的に予め
定められた回転軸線7とはもはや一致しないが、対称的
に配置されたロードセル4,12の間の距離Lは変化し
ないで保たれるので、実際上の回転軸と理論的な回転軸
線7とのずれは測定に影響を与えない。
するためのトルク測定装置であって、測定精度が良く、
摩擦等の不利な影響が除去され、または減少された装置
とすることができる。この発明の測定装置によれば、モ
ータ載置用のばねを用いることにより、載置用ベアリン
グを用いなくてよく、それにより摩擦等の影響のない測
定精度の良い装置とすることができる。
タの実際の回転軸が装置の理論上の回転軸と一致しない
場合に起こるかもしれない測定の影響を除去した装置と
することができる。さらにこの発明の装置は、駆動モー
タ軸の半径方向への置換により引き起こされる可能性の
ある小さな不釣合いを補うために、理論的な回転軸に対
して互いに対称に2つのセンサを配置して用いることの
できる測定装置とすることができる。
測定装置を示す側面図である。
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】コリオリの力の測定原理に基づいて、質量
体の流れ量を測定する装置であって、一定回転数で駆動
される羽根付円盤を備えた1つのモータを有し、測定す
べき質量体を羽根付円盤の中央から供給しかつ放射状に
散らし、駆動回転モーメントとを回転モーメント測定装
置によって測定するようにした質量体の流れ量の測定装
置において、 回転モーメント測定装置はねじりリンク(3)を有し、
それは定置部材(2)および力受入れ部材(5)との間
にばね要素(4a,13,22)を有し、それらは駆動
軸の回転方向に曲がりやすく、かつ軸方向に曲がりにく
いように形成されており、ねじりリンク(3)の定置部
材(2)および力受入れ部材(5)は、互いに少なくと
も2つのロードセル(4,12)で支え合っており、そ
れらは回転軸(7)に対して対称的に配置されているこ
とを特徴とする、質量体の流れ量の測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
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