JP3655134B2 - 力測定装置用過負荷保護装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は、力測定装置用過負荷保護装置、特に秤用の過負荷保護装置に関する。秤は、２つの部分を有する荷重受け部を備えている。第１の部分は、測定しようとする力を力測定装置に加える機能を果たす。第２の部分は、力を測定用トランスデューサに伝達する機能を果たしており、２つの平行な案内部材によって第１の部分に接続され、平行四辺形に似た構造をなす。この平行四辺形の長辺は、力が加わる方向を横切って延びている。平行な案内部材は、長手方向には剛性を有するが、横方向には弾性を有しフレキシブルである。過負荷保護装置は、第１の部分と第２の部分にそれぞれ形成され、第１の係合区域と第２の係合区域を有しており、これらの係合区域で第１の部分と第２の部分を係合させることにより、これらの部分が互いに対し力が加わる方向に変位することを防止できる。過負荷保護装置は、さらに、測定しようとする力が第１の部分に加えられたとき、その力に抗して第１の部分と第２の部分を押圧して接触させるための予圧を加えた弾性要素を備えている。
【０００２】
この種類の過負荷保護装置、特に精密秤に用いられる装置は、秤の定格負荷容量を著しく超える力が加わった場合、その力に抗して、測定用トランスデューサと、測定しようとする力を測定用トランスデューサに伝達する部品を保護することを目的とする。悪影響を及ぼすこのような力は、たとえば、秤の不正な使用法により、測定しようとする負荷が測定皿に乱暴に置かれた場合などにより発生する。この場合、荷重受け部に瞬間的に加わる力は、定格負荷容量を超える。停止部を設け、荷重受け部が力が加わる方向に変位する量を制限しようとしても、動きが停止部に達するまで、荷重受け部に過大な加速度がかかる。そのため、この加速度に対応する大きさの慣性力が、測定用トランスデューサと、測定しようとする力を測定用トランスデューサに伝達する部品に加わる。あるいは、ピボットや継手に加わる引張り応力や圧縮応力が一時的にピークに達する。秤は、定格負荷容量に合わせて設計されているため、こういった力に耐えられない。
【０００３】
前述した秤に設けられた公知の過負荷保護装置（DE 28 30 345 C3 参照）では、過負荷保護装置の２つの案内部材は、平らな原材料から三角形または不等辺四辺形に形成され、第２の部分にはその長辺側に、第１の部分にはその対向するコーナか短辺側に、締め付けボルトでそれぞれ取り付けられている。案内部材を取り付けるため、第２の部分は、第１の部分から離れた側にコンソールを備えている。コンソールは、第２の部分から離れて位置し、２つの案内部材に対し横方向に延びている。コンソールを支持する第２の部分の主部は、三角形または不等辺四辺形内部の材料が除去された空間を貫いて延びている。材料が除去された空間はシート状の材料部分で制限されている。シート状の材料部分は、２つの部分の間を延びる三角形または不等辺四辺形の辺に沿って延びる案内部材を形成する。しかし、このような過負荷保護装置を構成するためには、かなり大きな空間を必要とする。さらに、第１の部分と第２の部分と案内部材を、締め付けボルトで組み立てるのは、相当コスト高になる。
【０００４】
また、測定用トランスデューサに測定しようとする力を加え伝達する部品を単体（モノリシック）として成形するという方法（DE 41 19 734 A1 参照）は、特に省スペース設計として公知である。しかし、この構成には、荷重受け部の過負荷保護装置が含まれていない。
【０００５】
【発明の要約】
本発明の目的は、上記の種類の過負荷保護装置を、省スペースかつ低組立てコストで提供することにある。
【０００６】
本発明によれば、この問題の解決方法は、２つの部分と２つの案内部材を単体（モノリシック）の材料ブロックの一体に結合した材料部分として構成することである。この構成において、案内部材は、材料ブロックを横切る材料が除去された空間で互いに隔てられている。
【０００７】
荷重受け部の２つの部分は、案内部材を介して単一の部分となるよう接続されているため、本発明の過負荷保護装置の組立てに要する労力は軽減され、２つの部分をばねで押圧して互いに圧縮接触させるための予圧を加えた弾性要素を挿入する動作だけが必要になる。さらに、２つの部分と２つの案内部材を互いに隔てている材料が除去された空間が材料ブロック内部に占める体積は小さくできるため、過負荷保護装置を設けるために要するスペースも小さくなる。材料が除去された空間を形成する方法としては、たとえば、フライス加工、ドリル加工、放電加工およびこれらの組み合わせなど、経済的な方法を用いることができる。特に適した方法は、放電加工である。
【０００８】
予圧を加えた弾性要素が２つの部分を押圧し、互いに接触させているかぎり、第１の部分と第２の部分は互いに剛性をもって結合している。第１の部分に加わる力は、第２の部分に伝えられ、測定用トランスデューサに向かう。一方、第１の部分に加わる力が、弾性要素の予圧に対応する接触力を超えた場合、第１の部分は変位し、第２の部分に対して静止部に達するまで動く。しかし、慣性力のうち予圧を超えた部分は、第２の部分には伝わらない。したがって、測定用トランスデューサや、力を伝達する機能をもつ力測定装置の他の部品には、慣性力の悪影響が及ばない。この場合、弾性要素の予圧は、秤の定格負荷容量を超えない範囲で、２つの部分を押圧して接触させておくのに適当な大きさとする。
【０００９】
本発明の他の実施例では、第１の係合区域は、第１の部分を成す材料部分において第１の肩部で形成される。第２の係合区域は、第２の部分を成す材料部分において第２の肩部で形成される。それぞれの肩部は、それぞれの対向する材料部分の方へ突出している。第１の肩部が有する自由面は、第１の案内部材に面している。すなわち、測定しようとする力が加わる方向と反対方向を向いている。第２の肩部が有する自由面は、第２の案内部材に面している。すなわち、測定しようとする力が加わる方向と同じ方向を向いている。第１の部分と第２の部分を形成する材料部分は、予圧を加えた弾性要素により、自由面同士で互いに押し付けられている。第２の部分の肩部の自由面は力が加わる方向と同じ方向、すなわちこの自由面の表面のベクトルは力が加わる方向と同じ方向であり、一方、第１の部分の肩部の自由面は力が加わる方向と逆の方向、すなわちこの自由面の表面のベクトルは力が加わる方向と逆の方向である。そのため、第１の部分に力が加わると、第１の部分の肩部の自由面と第２の部分の肩部の自由面は分離しやすく、これにより、第１の部分は、第２の部分に対して力の加わる方向へ変位する。しかし、この変位が起こるのは、加わった力のほうが、加わった力に抗して２つの部分が圧縮接触するように押圧している弾性要素の予圧より大きいときだけである。
【００１０】
好ましい特徴として、２つの部分のいずれか一方の肩部は、力が加わる方向を横切る方向に、その部分に対して変位しうるように設計されている。
【００１１】
測定しようとする力が荷重受け部に作用するとトルクが発生し、このトルクにより、たとえわずかであっても荷重受け部に歪みが発生することは、知られている。たとえば、長さ方向への偏心荷重として知られるこの問題は、荷重受け部で支持された計量皿の中心から離れた位置に載せられる負荷の偏心量が大きいほど、その影響がより大きくなる。長さ方向への偏心荷重によって歪みが発生すると、第１の部分と第２の部分の互いに係合した肩部が互いにわずかな滑りを起こすことがあり、このときヒステリシスエラーが発生する。荷重受け部の２つの部分の少なくとも一方で、力が加わる方向を横切る方向に肩部が変位しうるように設けられていれば、偏心荷重で発生した歪みに肩部がそれぞれ追従できるため、肩部の係合部分の滑りとそれに伴うヒステリシスの発生を防止できる。この目的を達成するためには、第１または第２の部分の２つの肩部の一方を横向きに変位可能に設ければ十分である。しかし、２つの肩部の両方を力が加わる方向に対し横向きに変位可能に設けることも考えられる。
【００１２】
本発明の好ましい別の実施例では、肩部は、材料部分に変位可能に形成されている。この材料部分は、材料が除去された空間により制限され、変位可能な肩部を成す部分に薄い部分で接続されている。この薄い部分は、力が加わる方向を横切る方向に弾性をもって曲がるように設計されている。この構成により、変位可能な肩部をそれぞれの部分に、スペースをとらずにかつ余計な組立費用をかけずに設けることができる。
【００１３】
また、予圧を加えた弾性要素は、縮設した圧縮ばねとすれば実用的である。圧縮ばねに必要な予圧量は圧縮変形によって与えられるため、ばねが占める空間を小さくすることができる。
【００１４】
本発明の実施例では、圧縮ばねはつるまきばねとして構成されている。つるまきばねの一方の端部は、第２の部分を形成する材料部分の上にある支持面を押圧する。この支持面は、力が加わる方向に対向している。つるまきばねの他方の端部は、ボルトの支持肩部の面（力が加わる方向と同じ方向を向いている）を押圧している。このボルトは、力が加わる方向に沿って第２の部分の材料部分とつるまきばねを貫き、横向きに遊びを残して軸方向に延びている。ボルトは、第１の部分に固定され、第２の部分に対しては圧縮ばねの予圧に抗し軸方向に移動可能である。この構成によって、第１の部分に固定され、第２の部分を形成している材料部分に対して軸方向に移動可能であるボルトは、力が加わる方向と平行な方向につるまきばねを貫いて、横向きに遊びを残して延びている。横向きに遊びを残す目的は、第１の部分が第２の部分に対して動くのを妨げないようにすることにある。第２の部分を形成する材料部分は、力の加わる方向に対向した支持面を有する。この支持面は、つるまきばねの一端を保持し、加えられた力に抗して圧縮ばねの端部を押圧する。圧縮ばねは、この支持面から始まり、ボルトの軸を横向きに遊びを残して取り巻き、ボルトの支持肩部の方へ延びる。ボルトの支持肩部は、力が加わる方向に面しており、つまり、第２の部分を形成する材料部分の支持面に対向している。定格負荷容量（圧縮ばねの予圧の程度で決まる）を超えた力が第１の部分に加わったとき、圧縮ばねはさらに圧縮され、ボルトの支持肩部を第２の部分の支持面の方へ動かす。言い換えれば、圧縮ばねは、第１の部分を、第２の部分に対し、力が加わる方向へ変位させる。
【００１５】
これに関連して言えば、本発明の他の実施例では、第２の部分の内部に空洞が設けられ、つるまきばねを収容している。この空洞は、単純に孔として形成してもよい。この孔は、力が加わる方向と同じ軸方向に延び、第２の部分を形成する材料部分と、この第２の部分に力が加わる側で隣接する案内部材を部分的に横切っている。この場合、空洞を形成している孔の底部は、つるまきばねの保持面の役目をしている。
【００１６】
また、他の実施例において、第２の部分を形成する材料部分の空洞は、ボルトの軸方向への変位を制限する停止部を備えている。この停止部は、たとえば空洞を形成する盲孔の底部であってもよい。盲孔の底部とボルトの力が加わる方向の端部との間に隙間を有し、この隙間がボルトの端部の変位を止める静止位置となる。このストッパは、たとえば力測定装置の組み立て後に、他の制限手段が得られないとき、ボルトの変位の範囲を制限する。他の制限手段は、たとえば、計量皿支持具の変位防止用接点を、秤の筐体上に設けた固定部に接する荷重受け部に連結することで得られる。
【００１７】
また、他の実施例では、ボルトの力が加わる方向の端部は、材料ブロックの表面から突き出している。この突出した端部は、秤の組み立て後に、秤の筐体上に設けた固定部と協働して変位防止手段となる。
【００１８】
これに関連して言えば、力が加わる方向と反対側のボルトの端部に、測定しようとする力を受けるための連結部を設けると都合がよい。この場合、ボルトは、つるまきばねを案内すると同時に、第１の部分に加えられる力を受ける役目をする。秤を使用するためには、ボルトの連結部は、計量皿を載せる円錐状の支持用ペグに形成することが望ましい。
【００１９】
以上に述べた実施例を、スペースを有効に利用して構成するには、ボルトを荷重受け部の、２つの案内部材の間を延びる部分に設ける。案内部材が占める空間にボルトも収容すれば、必要なスペースを最小にできるという利点がある。
【００２０】
また、好ましくは、材料が除去された空間は少なくともその一部を、材料ブロックを横切る細い線状の切込みだけで形成する。細い線状の切込みの幅は、過負荷がかかった時に第１の部分が第２の部分に対して変位するための余地が十分ある範囲内で、最小の幅まで小さくできる。このような細い線状の切込みは、放電加工によって形成できるため、切込みの形状は、実質的に何の制約も受けない。そのようにして得られる切込みの幅は小さく、一ミリメートルの数十分の一程度しかない。材料ブロックに適した材質は、たとえばアルミニウム合金であるが、たとえば鉄合金や複合材料を含む他の多くの材質を用いることも考えられる。
【００２１】
本発明の有利な実施例は、互いに向かい合う両側面に設けた２つの案内部材が細い線状の切込み部分で区画されていることに特徴とする。薄いフレキシブルな部分は、細い線状の切込み部分と、対向する外向きの案内部材の側面の間で、各案内部材の各端部で制限される。このことにより、荷重受け部の第１の部分を案内する平行四辺形機構が形成され、平行四辺形機構のコーナーは薄いフレキシブルな部分によって形成されている。
【００２２】
上記の実施例の他の構成において、細い線状の切込みは、第１の肩部の第１の部分に近い端から始まり、第１の部分に近い端部近くで第１の案内部材を制限している部分の終端部で終わる断面を有する。細い線状の切込みは、さらに、第１の肩部の第２の部分に近い端から始まり、第１の部分に近い端部近くで第２の案内部材を制限している部分の終端部で終わる断面を有する。このことにより、肩部から案内部材の方へ延びる細い線状の切込み部分は、力が加わる方向に対し横向きに延びる肩部とともに、互いに向かい合う第１の部分と第２の部分の輪郭の形状を画定する。このとき、第２の部分を形成する材料部分は、２つの案内部材の間を延び、第１の部分を形成する材料部分の方へ向かうようにする。この構成において、力が加わる方向に対し横向きに延びる肩部は、第１の部分近くにある案内部材の薄いフレキシブル部分の間を延びる力伝達区域に位置している。２つの肩部を押圧して互いに接触させる弾性部材は、たとえば、荷重受け部の第１の部分から遠い側にある肩部の近くに配置されている。
【００２３】
この構成のある構造において、案内部材を区画する細い線状の切込み部分は、少なくともその一部は、案内部材を区画する部分を連結する部分よりも幅が広い。幅広の部分は、第１の部分が第２の部分に対して変位する量をより大きくするように配置されている。
【００２４】
また、本発明の範囲において、第２の部分を形成する材料部分は、２つの平行四辺形案内機構により、力測定装置の固定部に対し平行に案内される。２つの平行四辺形案内機構は、測定しようとする力が加わる方向に対し横向きに、長手方向に延びており、長手方向には剛性を有し、横方向への曲げに対してフレキシブルである。案内機構はそれぞれ、一方の端部が第２の部分を形成する材料部分に連結され、反対側の端部が力測定装置の固定部に連結されている。また、第２の部分を形成する材料部分は、測定しようとする力を測定用トランスデューサに伝達する機構に連結されている。定格負荷容量を超えていないかぎり、荷重受け部の第１の部分と第２の部分は互いに剛体結合されたままであるため、荷重受け部は、平行四辺形案内機構により案内され、力が加わる方向に並進的に変位する。この並進的な変位は、測定しようとしている力によって発生し、測定できないほど小さい変位か仮想変位である。この並進的な変位は、測定しようとしている力を伝達するための伝達機構によって伝達され、測定用トランスデューサに測定しようとしている力が伝達されるようにしている。定格負荷容量を超えた場合、第１の部分と第２の部分は結合を解除され、力伝達機構と測定用トランスデューサが過剰な慣性力から保護される。
【００２５】
この点で特に有利な実施例において、平行四辺形案内機構と固定部は、材料ブロックの材料部分として形成されている。これらの材料部分は、第２の部分に単体（モノリシック）として連結され、材料ブロックを横切る材料が除去された空間により互いに隔てられている。単体（モノリシック）構造をとることにより、過負荷保護装置に関してだけでなく、測定の際に要求される荷重受け部の案内制限についても、利点がある。
【００２６】
設計上の選択によっては、この実施例において、平行四辺形案内機構の長手方向の終端部に、材料が除去された空間で区画されたフレキシブルな部分を設けてもよい。このとき、フレキシブルな部分を区画する材料が除去された空間の少なくとも１つを、材料ブロックの外側の境界へ開口し、その開口端から平行四辺形案内機構の長手方向に正接するように近づくカーブを形成する細い線状の切込みで形成すると、特に都合がよい。
【００２７】
この実施例のさらに他の構成において、力伝達機構は、少なくとも１つのレバーを有する。このレバーのアームの１つは、第２の部分を形成する材料部分に、連結部材により連結されている。この連結部材は、力が加わる方向に延び、長手方向に剛性を有し、横向きにフレキシブルである。測定しようとしている力は、荷重受け部に加えられた後、少なくとも１つのレバーによって、測定トランスデューサに適当な大きさになるまで減衰または増幅される。
【００２８】
この場合、連結部材とレバーが単体（モノリシック）として連結された材料部分として形成され、２つの平行四辺形案内機構の間のスペースに達する固定部の材料区域で材料が除去された空間につながっている点に、一体構造をとる利点がある。また、必要なスペースを最小とし、測定しようとしている力が加わる力測定装置の部品の強度を高めるという目的について言えば、連結部材とレバーを区画している材料が除去された空間の少なくとも一部を、材料ブロックを切り開いている細い線状の切込みだけで形成すれば有利である。
【００２９】
本発明のすべての実施例の構成において、材料ブロックはほぼ矩形のブロック形状をなし、その大きい方の対をなす側面は、平行四辺形案内機構の長手方向に延びている。この場合、材料が除去された空間は、ブロックの大きい方の一方の側面から他方の側面へ、ブロックの小さい方の境界面と平行な方向に横切っている。その結果、全体としてコンパクトで突出した部分をもたないブロック形状の構成が得られる。
【００３０】
【実施の形態】
図１は、ほぼ矩形のブロックである材料ブロック１を、矩形の長辺側２から見たときの平面図である。過負荷保護装置を備えた荷重受け部と、力測定装置の他の部品が、この材料ブロック１に形成されている。具体的には、力測定装置は、負荷の重量を測定する秤を指す。
【００３１】
単体の材料ブロック１は、複数の部分に分割され、これらの部分は材料ブロック１内部で、材料が除去された(material-free) 空間によって互いに隔てられている。材料が除去された空間は、最大の面２から見て図面の平面に対し直角に材料ブロック１を横切っている。最大の面２は、図面の平面の裏側に離れて存在する反対側の最大の面に対向している。材料ブロックの小さい側面同士が成す２つの対３、３’と４、４’は、２つの最大の面の間を図面の平面に対し直角に延び、材料ブロック１の外側の境界を成している。材料が除去された空間は、その大半が、最大の面２と平行に測った場合、１０分の数ミリメートル〜数ミリメートルの幅しかない細い線状の切込みである。この空間は、たとえば放電ワイヤによる放電加工で形成される。
【００３２】
参照番号５、５’で示した２つの材料部分は、それぞれ平行な小さい側面４、４に沿って延びている。小さい側面４、４’は、これらの側面４、４’と直交する一対の平行な小さい側面３、３’よりも（図面の平面上で測った場合）長い。材料部分５、５’の内側の境界は、平行な小さい側面４、４’から離れており、材料部分５、５’の内側は材料が除去された空間６、６’で制限されている。材料が除去された空間６、６’は、端部を除き、小さい側面４、４’と平行に延びている。
【００３３】
材料が除去された空間は、放電加工ワイヤを挿入するための孔７から始まり、小さい側面４の方へ凸状にカーブした終端部８を経て、小さい側面４と平行に延びる主部９に達する。主部９に続く終端部１０は、小さい側面４の方へ凸状にカーブして、部分１１に達する。部分１１は、小さい側面４と直交する小さい側面３とほぼ平行に延びる。
【００３４】
部分１２は、小さい側面３と平行に延び、さらに、材料が除去された空間６から垂れ下がった部分１１と平行に延び、材料が除去された空間６’に接続している。部分１１と１２は、互いに平行にかつ小さい側面３と平行に延び、端部において凸状にカーブした部分同士が向かい合い、そのことによって２つの薄いフレキシブルな部分１３、１４が形成されている。薄いフレキシブルな部分１３、１４は、平行に延びる２つの部分１１と１２により区画された材料部分に接続している。
【００３５】
部分１１は、薄い部分１４の先の方まで延び、薄い部分１３より先で、材料が除去された空間６のカーブした終端部１０に接続している。一方、部分１２は、薄い部分１３の先の方まで延び、薄い部分１４より先で、材料が除去された空間６’のカーブした終端部１６に接続している。カーブした終端部１６は、孔７の対角線上に設けた孔１７から、凸状にカーブしながら側面４’の方へ向かい、小さな側面４’と平行に延びる材料が除去された空間６’の主部９’につながり、終端部１６と対向する終端部１８に達し、さらに小さい側面４’の方へ凸状にカーブしている。材料が除去された２つの空間１９、２０は、材料が除去された空間６’の凸状にカーブした終端部１６、１８に対向し、主部９’と平行に延びる材料部分５’の長手方向の軸に対して、凸状にカーブした終端部１６、１８の鏡像に近い関係を成している。終端部１９、２０は、小さな側面４’から始まる細い切込みとして形成されている。細い切込みは、終端部１９、２０の間と材料部分５’の両端にある終端部１６、１８の間に、薄いフレキシブルな部分２１、２２を形成している。同様に、材料部分５の両端にはそれぞれ、薄いフレキシブルな部分２３、２４が形成されている。部分２３、２４は、一方の側が、材料が除去された空間６の凸状にカーブした終端部８、１０で制限され、他方の側が、材料ブロック１に形成された弓状の凹部２５、２６で制限されている。弓状の凹部２５、２６は、小さい側面４から始まり、材料部分５の長手方向の軸に対して、材料が除去された空間６の凸状にカーブした終端部８、１０の鏡像に近い関係を成している。
【００３６】
材料部分５、５’は、平行案内機構の平行四辺形ガイドを形成している。材料ブロック１の材料部分２７は、材料部分１５に近接し、２つの薄い部分２１、２３を介して平行四辺形ガイド５、５’に接続している。材料部分２８は、薄い部分２１、２３のそれぞれに対向する端部に位置した薄い部分２２、２４を介して平行四辺形ガイド５、５’に接続している。材料部分２７は、材料部分２８に対して変位する際、この平行四辺形ガイドによって案内される。この場合、薄い部分２１、２２、２３、２４が平行四辺形のコーナーを形成するため、平行四辺形ガイド５、５’は横方向への曲げに対してフレキシブルで、長手方向には剛性を有している。材料部分２８は、材料ブロック１をたとえば秤の固定台板に載置する役を果たし、秤の固定部となる。材料部分２７は、材料部分２８とは異なり、平行四辺形ガイドがフレキシブルであるため平行移動が可能で、秤の荷重受け部となる。測定しようとする力、つまり、秤の場合、重量がかかる部分は、材料部分２７である。このことについては、以下に述べる。
【００３７】
固定部を形成する材料部分２８は、平行四辺形ガイド５、５’の間にある空間へ突出し、連続して動作する２つのレバーを備えたレバー装置を支持する区域を有する。２つのレバーは、材料ブロック１の材料部分２９、３０から成り、材料が除去された空間で隔てられている。材料部分２９は、平行四辺形ガイド５に面した側で、材料が除去された空間６で制限されるが、この空間６は平行四辺形ガイド５も制限している。材料部分２９は、平行四辺形ガイド５と反対側で、材料が除去された空間３１で制限されるが、この空間３１は、いくつかの細い線状の切込みが連続する部分から成っている。第１の部分３２が始まる位置において、材料部分２８に最も近い側で材料部分１５を制限する部分１２が、薄いフレキシブルな部分１３を制限する凸状にカーブした部分に入り込み、第１の部分３２は凸状にカーブした部分に対し鏡像に近い関係を成している。部分３４の終端部３３は、第１の部分３２と対向し、部分３２の鏡像を成すようにカーブしている。部分３４は、平行四辺形ガイド５、５’の長手方向に延びている。薄いフレキシブルな部分３５は、第１の部分３２と終端部３３で制限され、平行四辺形ガイド５、５’の長手方向に対しフレキシブルな部分１３とほぼ同一線上にある。
【００３８】
部分３４は、終端部３３に続き、さらに直線状に延び、材料が除去された空間９の主部６の方へ向かってわずかに細くなりながら、孔３６を経て孔３７に達する。２つの孔はいずれも、放電加工ワイヤを挿入するために用いてもよい。部分３４は、孔３７からさらに、平行四辺形ガイド５、５’の長手方向に並んだ材料部分３０の孔３８、３９の周囲をカーブして延びている。第１の想像線（直線）が、薄い部分２２、２４近傍を、平行四辺形ガイド５、５’と直交する方向に延びていると想定した場合、部分３４は、この第１の想像線に達する前にカーブ４１を形成し、カーブ４１の凸状の側は、第１の想像線に近づく。部分３４は、カーブ４１からさらに、第１の想像線の方向へ短い距離だけ延び、カーブした終端部４２を形成し、終端部４２の凸状の側は第１の想像線に近づく。カーブ４１からカーブした終端部４２へ延びる部分３４は、第１の想像線に対し鏡像を成す。これに対向する細い線状の切込み部分４３は、部分３４の鏡像部分とともに、第１の想像線上に位置する２つのフレキシブルな部分４４、４５を形成する。
【００３９】
材料部分２９は、材料が除去された空間６と３１に制限されてレバーを形成し、このレバーは、レバーの支点を成す薄いフレキシブルな部分３５によって材料部分２８上に支持されている。材料部分１５は、一端が薄いフレキシブルな部分１３を介し荷重受け部２７に近いレバー２９の端部に接続され、他端が薄いフレキシブルな部分１４を介し荷重受け部２７に接続され、荷重受け部２７とレバー２９を接続する連結部材となっている。
【００４０】
レバー２９は、荷重受け部２７から遠い方の端部で材料部分３０に接続され、材料部分３０は、薄い部分４４と、薄い部分４４、４５の間に延びる材料部分と、薄い部分４５を介し、レバー装置の第２レバーを形成している。
【００４１】
材料部分３０で形成された第２レバーは、孔３７から終端部４２まで延びる部分３４の一部によってレバー２９から隔てられている。材料が除去された空間４６、４７は、細い線状の切込みで形成され、材料部分２８に対する第２レバーを形成する材料部分３０を制限する。材料が除去された空間４６は、孔３７から始まり、平行四辺形ガイド５、５’の長手方向に対し直交する方向に延び、孔４８に至り、さらに孔４８を経て、平行四辺形ガイド５、５’の長手方向に延び、カーブした終端部４９まで達する。終端部４９の凸状の側は、平行四辺形ガイド５、５’に直交する方向に延びる第２の想像線に近づく。この第２の想像線は、狭い部分４４、４５で形成された第１の想像線に近い材料ブロック１の部分で、最も近くにある小さい側面３’の方へ延びている。材料が除去された空間４７は、孔７から始まる細い線状の切込みを形成し、材料が除去された空間４６の凸状にカーブした終端部４９の方へ延びる。この空間４６では、材料が除去された空間４７の終端部５１が、第２の想像線に対して終端部４９の鏡像となっている。終端部４９、５１の間に薄いフレキシブルな部分５２が形成されており、この部分５２では、第２のレバー３０がその支点を材料部分２８上に有している。
【００４２】
この構成によって、測定しようとする力は、測定用皿載せ部（図示せず）の円錐形支持用ペグ５３へ、平行四辺形ガイド５、５’と直交する方向に加えられ、力が加えられる方向と平行に延びる接続部材１５によって、レバー２９に接続される。レバー２９は、薄い部分４４、４５の間に延びる材料部分によって第２レバー３０に接続される。測定しようとする力を受ける測定トランスデューサ（図示せず）が第２レバー３０へ、たとえば第２レバー３０の孔３８、３９に取り付けられた力伝達部材（図示せず）を介して連結され、レバー２９、３０で減衰した後、測定される力が測定トランスデューサ（図示せず）に伝わる。測定トランスデューサは、測定しようとする力の大きさに対応した測定信号を発生するものであり、たとえば孔１７ともう一つの孔５４で固定部２８に固定された支持部品（図示せず）によって支持することができる。
【００４３】
荷重受け部は、材料が除去された空間５５が材料ブロック１を横切っているため、第１の部分５６と第２の部分５７に分割されている。第２の部分５７を形成する材料部分は、平行四辺形ガイドを形成する材料部分５、５’に薄い部分２１、２３を介して接続され、接続部材１５を形成する材料部分に薄い部分１４を介して接続されている。材料が除去された空間５５は、大半が細い線状の切込みで形成され、第１の部分５６と第２の部分５７を平行四辺形に連結する２つの互いに平行な案内部材５８、５９を形成している。案内部材５８は、案内部材５９から遠い側で、材料が除去された空間５５に属する材料が除去された領域６０で限定されている。第１の部分５６から第２の部分５７に移るにつれて領域６０が次第に広がり、案内部材５８に近い小さい側面４につながると、領域６０は材料ブロック１の外に開口している。したがって、材料が除去された領域６０は、小さい側面４の表面部分６１を切り離し、領域６０と表面部分６１の間に荷重受け部分６２を形成する。荷重受け部分６２は、第２の部分５７の上に張り出し、部分６２から支持用ペグ５３が上方に突き出している。案内部材５９は、案内部材５８から遠い側で浅い凹部６３で限定されている。浅い凹部６３は、材料ブロック１の支持用ペグ５３から反対側の小さい側面４’に形成されている。案内部材５９の両端部には、小さい側面４’に沿って延びる細い線状の切込み６４、６４’が続いている。
【００４４】
放電加工ワイヤを挿入するための孔６５は、次第に幅広となる材料が除去された空間６０によって制限される案内部材５８の近くに、かつ案内部材５９の反対側で第１の部分に近い案内部材５８の端部の近くに設けられ、この区域で互いに接している第１の部分５６と第２の部分５７を横切っている。細い線状の切込み６６は、孔６５から始まり、材料が除去された空間６０が広がったときの狭い方の端部に近づくように延びている。一方、もう一つの細い線状の切込み６６’は、案内部材５８の長手方向に、第２の部分５７に近い方の端部に向かって延び、さらにその端部の近くで材料が除去された空間６０に近づくように延びている。したがって、細い線状の切込み６６、６６’は、それらの間に、かつ案内部材５９から遠い側で、案内部材５８の両端で、薄いフレキシブルな部分６７、６８を形成している。
【００４５】
材料が除去された空間５５のもう一つの細い線状の切込み６９は、孔６５から始まり、力が加わる方向へ延び、その後、力が加わる方向に対し横向きに延びる短い線状の切込み部分７０に達する。線状の切込み部分７０は、線状の切込み部分６９から遠い方の端部において、力が加わる方向へ延びた材料が除去された空間５５の細い線状の切込み部分７１に達している。細い線状の切込み部分７１は、細い線状の切込み部分７０の連結部の一方の側に分岐部を有している。この分岐部は、案内部分５８の方へ延び、その終端部と細い線状の切込み６９の間で薄い部分７２を形成している。薄い部分７２は、力が加わる方向に対し横方向にフレキシブルである。
【００４６】
細い線状の切込み部分７１は、細い線状の切込み部分７０との連結部の他方の側にも分岐部を有している。この分岐部は、支持用ペグ５３と反対側の案内部分５９の方へ、初めから途中までは力が加わる方向と平行に延び、続いて第２の部分５７の方へある角度を成して延び、案内部材５８の反対側で案内部材５９を形成する細い線状の切込み部分７３に合流する。このとき、細い線状の切込み部分７１は、第１の部分５６に近い案内部材５９の端部で部分７３に達している。案内部材５９の長手方向に延びる線状の切込み部分７３は、案内部材５９の両端部の近くで、浅い凹部６３の細い線状の切込み部分６４、６４’に近づく。このとき、細い線状の切込み部分６４、６４’と線状の切込み部分７３の終端部の間において、２つの薄いフレキシブルな部分７４、７５が案内部材５９の両端部に形成される。
【００４７】
線状の切込み部分６６’と７３は、第１の部分５６に近い部分では、材料が除去された空間５５の残りの部分における細い線状の切込み部分７１よりも幅が広い。線状の切込み部分６６’と７３の幅は、均等（パラレル）であってもよく、小さな側面３の方へテーパ状に広がっていてもよい。
【００４８】
細い切込み部分７０は、支持用ペグ５３に近い側において、力がかかる方向と直交する方向に細い切込み部分６９、７１の間を延び、第２の部分を形成している材料部分５７に第２の肩部７６を形成する。第２の肩部７６は、第１の部分５６を形成する材料部分の方へ突出し、その自由面は力が加わる方向と同じ側を向いている。また、細い切込み部分７０は、案内部材５９に近い側において、第１の部分を形成している材料部分５６に第１の肩部７７を形成する。第１の肩部７７は、第２の部分５７を形成する材料部分の方へ突出し、その自由面は力が加わる方向と逆の側を向いている。
【００４９】
第１の肩部７７と第２の肩部７６は、係合部として機能する。肩部の自由面は、予圧を加えた弾性要素である予圧を加えた圧縮ばね（図面ではつる巻きばね）７８によって押圧され、圧縮接触している。力が加わる方向に面したつる巻きばね７８の端部、すなわち支持用ペグ５３に近い方の端部は、材料ブロック１の案内部材５８、５９の区域において力が加わる方向と同じ方向に延びる盲孔内で、ボルト８０の支持肩部７９により保持されている。この盲孔は、第１の部分を形成する材料部分の荷重受け部６２を横切り、荷重受け部６２に続く案内部材５８を貫き、第２の部分５７を形成する材料部分に隣接する部分に達している。その結果、径方向に閉鎖された空洞８１が形成され、空洞８１の直径は、圧縮ばね７８と、ボルト８０の頭部８２の支持肩部７９を含む部分を、径方向に隙間を残して収容するのに十分な大きさである。空洞８１の底部は、案内部材５９から軸方向に離れた第２の部分に存在し、力が加わる方向に面する支持面８３を形成する。この支持面８３は、力が加わる方向を指すつる巻きばね７８の端部を保持する。盲孔の直径は、案内部材５８と荷重受け部６２を貫く部分で、ボルト８０の頭部を収容できるように、空洞８１に比べ少し大きくなっている。盲孔は、荷重受け部６２にねじ山を切った孔８４を形成し、ボルト８０のねじ山を切った頭部８２に対応する。そのため、ボルト８０は、第１の部分５６にしっかり食い込む。
【００５０】
力が加わる方向を指すボルト８０の端部８５は、支持面８３として機能する空洞８１の底部に対し、軸方向に少し離れて面している。このため、ボルト８０が軸方向へ移動する量が制限される。したがって、第１の部分５６が、第２の部分５７に対し、力が加わる方向へ移動する量も制限される。
【００５１】
ボルト８０の反対側の端部において、頭部８２は、材料ブロック１から突出し、秤の計量皿が載る円錐形の支持用ペグ５３を支持する。このようにして、測定しようとする力は、ボルト８０を介し、荷重受け部２７の第１の部分５６へ伝達される。第１の部分５６は、予圧を加えた圧縮ばね７８により第２の部分５７に圧縮係合されているため、測定しようとする力は第２の部分５７まで伝達される。しかし、かかった力が圧縮ばね７８の予圧を超えた場合、力の超過分は第２の部分５７には伝達されず、第１の部分５６は、計量皿が秤の筐体（図示せず）上の固定された載せ台上で静止するまで、第２の部分５７に対して動く。
【００５２】
第２の肩部５７を形成している材料部分の中で第２の肩部７６を含む材料部分が、薄い部分７２に達する細い線状の切込み７１の分岐部によって制限され、この薄い部分７２だけを介して第２の部分５７とともに垂れ下がっている場合、第２の肩部７６で形成された係合区域は、力がかかる方向に対し横方向に動きうる。そのため、荷重が偏心して加わったために２つの部分５６、５７が横方向に動いても、係合区域はその動きにフレキシブルに追従できる。
【００５３】
図２は、単純化した実施例を示す。この実施例は、図１の実施例における荷重受け部の第１の部分と第２の部分の間にある係合区域が備えている横方向への弾性のある柔軟性を有していない。この点を除けば、図２の実施例は、図１の実施例とほぼ同一である。図２に示す部品が図１と同じ場合には、同じ参照番号を与え、再び説明することはしない。その場合、図１における説明が図２においてもあてはまる。
【００５４】
図２に示す放電加工ワイヤを挿入するための孔１６５は、図１とは異なり、支持用ペグ５３の反対側に位置する案内部材５９の近くに設けられている。材料が除去された空間５５の細い線状の切込み１７３は、孔１６５から始まり、小さな側面４’における材料ブロック１の外周に少し近づき、その後、第２の部分５７の方へ平行に延びる。そこでは、線状の切込み１７３が、小さな側面４’における材料ブロック１の外周との間に、案内部材５９の端部で薄いフレキシブルな部分１７４を形成している。線状の切込み部分１７３の次の部分は、小さな側面４’から離れ、その後線状の切込み１７３と小さな側面４’の間に形成された案内部材５９の長手方向へ再び延びている。孔１６５と反対側の端部において、細い線状の切込み１７３は、小さな側面４’の方へ延び、その後小さな側面と平行に延び、案内部材５９のこの側の端部において、薄い部分１７４に対応する薄い部分１７５を形成する。材料が除去された空間５５の細い切込み部分１６６は、小さい側面４、４’と平行かつ等距離を保って延びる平面に対し線状の切込み部分１７３の鏡像を形成し、それ自体と小さい側面４に、薄い部分１７４、１７５にそれぞれ対応する薄い部分１６７、１６８と協働して案内部材５８を形成している。
【００５５】
材料が除去された空間５５は、さらに、線状の切込み部分１６６、１７３を接続する線状の切込み部分１６９を含む。線状の切込み部分１６９は、位置１７０から始まる。位置１７０では、案内部材５８を制限する線状の切込み部分１６６が、案内部材５８の長手方向に平行に延びるコースから進路を変え、第１の部分５６の境界を成す薄い部分１６７の方へ向かっている。線状の切込み部分１６９は、位置１７０から始まり、力が加わる方向へ一直線に延びるが、案内部材５９を制限する線状の切込み部分１７３に達する前に、力が加わる方向に対して横向きに向きを変える。この横向きの部分１７１は、フレキシブルな部分１６７、１６８と１７４、１７５の間で長手方向に測った場合、案内部材５８、５９とほぼ同じ長さを有する。線状の切込み部分１６９は、部分１７１を経て、次に力が加わる方向へ延び、位置１７２において線状の切込み部分１７３につながる。この位置１７２で、線状の切込み部分１７３は案内部材５９の長手方向に平行な方向から離れ、第２の部分５７の境界となる薄い部分１７５の方へ延びる。したがって、部分１７１は、案内部材５８に面する側で、第２の部分５７の係合区域として機能する第２の肩部１７６を形成し、案内部材５９に面する側で、第１の部分５６の係合区域として機能する第１の肩部１７７を形成する。
【００５６】
図２の実施例は、図１の実施例における盲孔の代わりに、材料ブロック１を貫通する孔を有する。この孔の直径は、案内部材５８と、第２の部分５７を含む材料部分の隣接する部分を横切る際に段階的に変化する。隣接する部分では、圧縮ばね７８を収容する空洞８１が形成されている。孔の直径は、案内部材５９に近い空洞の端部で次第に十分小さくなって、圧縮ばね７８を保持する支持面８３を形成するが、ボルト８０は径方向に遊びをもって通過させる。孔は、さらに径が小さくなって、第１の部分５６を形成する材料部分を肩部１７７から細い線状の切込み１７３まで横切っている。切込み１７３は、案内部分５９を第１の部分５６から分離させている。孔のこの部分は、ねじ山が切られた孔１７８を形成している。孔１７８において、ボルト８０は、適合するねじ山を備えているため、第１の部分にしっかり固定される。
【００５７】
孔は、直径が多段階に変化しながら、細い線状の切込み１７３に隣接している案内部材５９を通過する。この区域において、力がかかる方向を指すボルト８０の終端部１８２は、案内部材５９を遊びをもって貫き、材料ブロック１の表面に突き出ている。秤は、終端部１８２の反対側に、軸方向に小さな隙間を残した状態で、力のかかる方向への荷重受け部２７の変位を制限する静止載せ台（図示せず）を備えている。
【００５８】
図には、これまでに説明しなかったいくつかの孔が示されており、それらの中には、図面の平面に対して平行に延びるものや直交するものがある。これらの孔の一部は、放電加工の間、材料ブロック１を保持する目的だけに用いられる。また、秤の静止基板に固定部２８を取り付けるためのものもある。さらに、力測定装置の別の部品を取り付けるために用いられるものもある。しかし、これらの孔についての詳細な説明は、本発明の理解に必要でないため、省略しうると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】過負荷保護装置を備えた力測定装置のモジュールの側面図である。
【図２】図１の実施例より単純な実施例の側面図である。
【符号の説明】
２７ 荷重受け部
５６ 第１の部分
５７ 第２の部分
５８ 第１の案内部材
５９ 第２の案内部材
７６ 第２の肩部
７７ 第１の肩部
７８ 圧縮ばね

Claims (23)

1. 測定しようとする力を力測定装置に加える第１の部分と、
   測定しようとする力を測定用トランスデューサに伝達する第２の部分から成り、
   第１の部分と第２の部分が、測定しようとする力が加わる方向を横切る方向に互いに平行に延びる第１の案内部材と第２の案内部材により、平行四辺形に似た構造で互いに連結されており、
   第１の案内部材と第２の案内部材が長手方向には剛性を有し、横方向には弾性を有しフレキシブルであり、
   第１の部分に第１の係合区域が、第２の部分に第２の係合区域がそれぞれ形成され、これら２つの係合区域において第１の部分と第２の部分が互いに係合することにより、力が加わる方向にこれらの部分が互いに変位するのを防ぎ、さらに、
   測定しようとする力が第１の部分に加えられたとき、これに抗して第１の部分と第２の部分を押圧して互いに接触させるための予圧を与えられた弾性部材を有する荷重受け部を備えた力測定装置用、特に秤用の過負荷保護装置において、
   第１の部分と第２の部分と第１の案内部材と第２の案内部材が、単体（モノリシック）材料ブロックにおける一体に連結された材料部分として形成され、
   第１の案内部材と第２の案内部材が、材料ブロックを横切る材料が除去された空間によって互いに隔てられていることを特徴とする力測定装置用過負荷保護装置。
2. 第１の係合区域が、第１の部分を成す材料部分において第１の肩部を形成し、
   第２の係合区域が、第２の部分を成す材料部分において第２の肩部を形成し、
   各肩部が、それぞれに対向する材料部分の方へ突出し、
   第１の肩部が、第１の案内部材に面する自由面、すなわち測定しようとする力の方向と逆の方向を向いた自由面を有し、
   第２の肩部が、第２の案内部材に面する自由面、すなわち測定しようとする力の方向と同じ方向を向いた自由面を有し、
   第１の部分を形成する材料部分と第２の部分を形成する材料部分が、予圧を与えられた前記弾性要素により自由面において互いに押圧されることを特徴とする請求項１に記載の過負荷保護装置。
3. ２つの部分の肩部のうち少なくとも１つにおいて、測定しようとする力に対し横向きの方向には、それぞれの部分に対する肩部の変位が可能になるようにした請求項２に記載の過負荷保護装置。
4. 変位可能な肩部が、材料部分に形成された材料が除去された空間で区画され、さらにこの材料部分が、測定しようとする力に対し横方向に弾性をもって曲がる薄い部分によって、変位可能な肩部を有する部分に連結されている請求項３に記載の過負荷保護装置。
5. 予圧を加えた弾性要素が縮設した圧縮ばねである請求項１に記載の過負荷保護装置。
6. 予圧を加えた弾性要素がつるまきばねであり、
   このつるまきばねの一端が、第２の部分に位置し測定しようとする力の方向と逆の方向に面する支持面を押圧し、
   このつるまきばねの他端が、測定しようとする力の方向と同じ方向に面する支持肩部を押圧し、
   第２の部分とつるまきばねを、測定しようとする力の方向と同じ方向に延びるボルトが、横向きに遊びを残して軸方向に貫き、
   支持肩部がこのボルト上に位置し、
   このボルトが、圧縮ばねの予圧に抗して第２の部分に対し軸方向に可動になるように第１の部分に固定された請求項５に記載の過負荷保護装置。
7. 第２の部分を形成している材料部分の内部に設けた空洞につるまきばねを収容した請求項６に記載の過負荷保護装置。
8. 第２の部分を形成している材料部分の内部に設けた空洞が、ボルトの軸方向への変位を制限する停止部を有する請求項７に記載の過負荷保護装置。
9. 測定しようとする力と同じ方向を指すボルトの端部が材料ブロックの表面から突出している請求項７に記載の過負荷保護装置。
10. 測定しようとする力と反対の方向を指すボルトの端部が、測定しようとする力を受ける支持ペグを有する請求項６に記載の過負荷保護装置。
11. 第１の案内部材と第２の案内部材の間を延びる荷重受け部の部分にボルトを設けた請求項６に記載の過負荷保護装置。
12. 材料が除去された空間の少なくともその一部が、材料ブロックを横切る細い線状の切込みだけで形成されている請求項１に記載の過負荷保護装置。
13. 互いに向かい合う両側面に設けた第１と第２の案内部材が、それらの間を画する細い線状の切込み部分で区画され、細い線状の切込み部分と、第１と第２の案内部材の対向する外向きの側面の間で、薄いフレキシブルな部分が各案内部材の各端部で形成されている請求項１２に記載の過負荷保護装置。
14. 細い線状の切込みが、第１の部分に近い第１の肩部の端から始まり、第１の部分に近い端部近くで第１の案内部材を制限している部分の終端部で終わる部分を有し、細い線状の切込みが、さらに第２の部分に近い第１の肩部の端から始まり、第１の部分に近い端部近くで第２の案内部材を制限している部分の終端部で終わる部分を有する請求項１２に記載の過負荷保護装置。
15. 第１の案内部材と第２の案内部材を区画する細い線状の切込み部分の少なくともその一部が、第１の部分の肩部の端部から始まり、第１の案内部材と第２の案内部材を区画する部分の終端部で終わる部分よりも幅広である請求項１２に記載の過負荷保護装置。
16. 第２の部分を形成する材料部分が、２つの平行四辺形案内機構により、力測定装置の固定部に対し平行に案内され、
    この２つの平行四辺形案内機構が、測定しようとする力が加わる方向に対し横向きに、長手方向に延びており、長手方向には剛性を有し、横方向への曲げに対してフレキシブルであり、
    平行四辺形案内機構はそれぞれ、一方の端部が第２の部分を形成する材料部分に連結され、反対側の端部が力測定装置の固定部に連結されており、
    第２の部分を形成する材料部分が、測定しようとする力をトランスデューサに伝達する固定部で支持された機構に連結されている請求項１に記載の過負荷保護装置。
17. 平行四辺形案内機構と固定部が、材料ブロックの材料部分として形成され、材料部分が、第２の部分に単体（モノリシック）として連結され、材料ブロックを横切る材料が除去された空間により互いに隔てられている請求項１６に記載の過負荷保護装置。
18. 平行四辺形案内機構が、その長手方向の終端部に、材料が除去された空間で区画されたフレキシブルな部分を有する請求項１６に記載の過負荷保護装置。
19. フレキシブルな部分を区画している材料が除去された空間の少なくとも１つが、材料ブロックの外側の境界へ開口し、その開口端から平行四辺形案内機構の長手方向へ正接するように近づくカーブを形成している細い切込み部により形成されている請求項１８に記載の過負荷保護装置。
20. 力伝達機構が、少なくとも１つのレバーを有し、 このレバーのアームの１つが、第２の部分を形成する材料部分に、連結部材により連結され、この連結部材が、力が加わる方向に延び、長手方向に剛性を有し、横向きにフレキシブルである請求項１６に記載の過負荷保護装置。
21. 連結部材とレバーが、一体に連結された材料部分として形成され、前記材料部分が２つの平行四辺形案内機構の間のスペースに達する固定部の材料区域で材料が除去された空間により形成されている請求項２０に記載の過負荷保護装置。
22. 連結部材とレバーを区画している材料が除去された空間の少なくとも一部が、材料ブロックを切り開いている細い線状の切込みだけで形成されている請求項２１に記載の過負荷保護装置。
23. 材料ブロックがほぼ矩形のブロック形状をなし、その大きい方の対をなす側面は、前記平行四辺形案内機構の長手方向に平行に延びている請求項１乃至２２に記載の過負荷保護装置。

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