JP3730747B2 - 計量セル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心の力導入板を有し、この力導入板は第一の管区分を介してストレーンゲージを担持する変形リングと連結され、この変形リングは第一の管区分と、変形リングを脚部と連結する第二の管区分との間に同心に配置され、その際計量セルの長手方向軸線に対しほぼ平行に延びる側方の境界壁を有しかつ溝底に二つの移行半径を有する環状溝により分離された変形リングにより第一の管区分が少なくとも部分的に囲まれている、回転対称な測定ばねを有する計量セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
そのような計量セルは、ドイツ連邦共和国特許明細書第1268878 号のより多数の実施例のうちの一つとして示されている。この実際に実現されてない実施形態は長方形の横断面を有する変形体を描写するのに役立つ。管区分を限定するそれぞれに環状溝の移行半径が互いに同一であるこの原理的な表現からは幾何学的関係を推定できない。ほぼ前述した表現にならって作られた試験のモデルは、度量衡検定義務のある計量セルの使用を不可能にした許容すべきヒステレシス効果を示さなかった。なるほど、相応する（過剰の）寸法決めにより、ヒステレシス効果の減少を達成できたが、そのときこれらの設計は構造サイズが大きすぎかつ材料消費が不都合に高かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
それ故、本発明の課題は、コンパクトにまとまっていることにより際立っておりかつそのとき度量衡検定義務のある計量セルのための要求を果たす、価格上好都合に製造可能な冒頭に述べた種類の計量セルを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明により、半径方向内側の境界壁に割り当てられた移行半径がほぼ、半径方向外側の境界壁に割り当てられた半径の二倍から十倍の値を有することにより達成される。
本発明による解決は、ヒステレシス効果に到る、溝底の部分可塑的な変形で応力が高くなりすぎることを制限することにより阻止する。それ故、本発明による計量セルはそのコンパクトな構造形状にもかかわらず過負荷に対して非常に頑丈である。例えばドイツ連邦共和国特許明細書第1268878 号に示されているような、付加的な過負荷ストッパーをやめることができる。本発明によれば、きわめて小さい外径寸法にもかかわらず、性能のよいかつ検定可能な、錆びない鋼製の計量セルを製造することができる。すなわち、溝底で応力が高くなりすぎることを上記のように制限することにより、鋼工具の使用をやめることができるので、腐食しないように保護するための付加的なハウジングをなくすることができる。
【０００５】
本発明のさらに有利な特徴は、従属請求項ならびに図面による本発明の実施形態の次の記載から明らかになる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
図は、本発明による計量セルの半断面を示す。この一体に形成された計量セルは中心の力導入板１を有し、その外縁は軸方向下方へ向けられた、壁厚ａを有する第一の管区分２に移行している。第一の管区分２は力導入板１を変形リング３と結合しており、この変形リング３は第一の管区分２を半径方向に囲みかつ力導入板１をほぼ半分の高さまで囲繞している。第一の管区分２と変形リング３の間に、ぐるりと回っている環状溝４により形成されている半径方向間隔が設けられている。環状溝４は、計量セルの長手方向軸線７に対し平行に延びる側方の境界壁５および６を有する。環状溝４の溝底は二つの互いの中へ移行する半径Ｒ１とＲ２により形成される。境界壁５、６の間の間隔はほぼ壁厚ａの一倍半になる。その場合、第一の管区分２に付設された移行半径Ｒ１は変形リング３に付設された移行半径Ｒ２の大きさのほぼ八倍くらいである。特に有利なのは、移行半径Ｒ１の代わりに、共通の接線で互いの中へ移行する二つの半径から構成される四分の一楕円または楕円アーチを用いる場合に、この範囲で応力が拡散することになる。
【０００７】
変形リング３の上方端面には、環状のぐるりと回っている長方形溝８が設けられており、この溝は長方形溝８の底に取りつけられる環状のストレーンゲージ９の収容に役立つ。
変形リング３の下方の端面側端部の横断面は下方に向かって先細になる截頭円錐形の形態に形成されており、その際半径方向平面に存在する環状面１０は、下方の環状のストレーンゲージ１１の適用に役立つが、環状溝４の正確に下方に存在する。
【０００８】
円錐形に延びる変形リング３の外側円筒面に、ほぼ環状溝４の溝底の軸方向高さに第二の管区分１２が形成され、この第二の管区分は長手方向軸線７に対し平行に下方へ導かれる。そこには、円錐形の外筒２２と第二の管区分１２とがほぼ55°の角度を形成している。長手方向軸線７に対し平行に延びる第一の管区分２の内側円筒面と環状面１０との間に、円錐形部分１３が延びており、その傾斜角は長手方向軸線７に対しほぼ45°になる。
【０００９】
第二の管区分１２は計量セル脚部１４に到達しており、この計量セル脚部は第二の管区分１２に比較して強化されて形成されたリングとして設計されている。その下方の端面には、計量セル脚部１４に、円みをつけた肩部としてまたは平坦な面として設計されたぐるりと回っている力導入面１５が設けられており、この力導入面１５の半径は第二の管区分１２の半径に一致する。それにより、荷重を受けている間計量セルと基礎との間に全く相対運動が生ぜず、このことはヒステリシス特性に有利に影響を及ぼす。
【００１０】
計量セル脚部１４はその内側の円筒面に段部１６を有し、この段部に電子回路を含む印刷回路板１７が固定されている。他の段部１８には、閉鎖蓋１９が密接しており、この閉鎖蓋は計量セル脚部１４と溶接される。
さらに他のリング状に形成された閉鎖蓋２０が変形リング３の上側に密封状態で固定されていてストレーンゲージ９を保護する。ストレーンゲージ９の配線を印刷回路板１７で製造することができるためには、変形リング３には環状溝４の範囲に、ケーブルシャフトとして役立つ少なくとも一つの長手方向穴が設けられている。分配電圧のためのおよび出発信号のためのケーブルを通すのに、計量セル脚部１４の横穴２１が役立つ。計量セル脚部は第二の管区分１２を越えて半径方向外方に突出している。この外側寸法を変形リング３の外側円筒面も上方範囲に有する。ほぼ上記の円錐形の外側円筒面２２の延長部において、この外側寸法が第二の管区分１２の外径で先細になっており、その壁厚はほぼ第一の管区分２の壁厚に対応する。弾性的なヒンジとして作用する管区分２、１２により変形リング３のヒステリシスのない変形が確保される。
【００１１】
計量セルが力導入板１を介して力Ｆで負荷されると、ストレーンゲージ９が圧縮ひずみを受けるとともに、ストレーンゲージ１１が伸ばされる。ストレーンゲージは印刷回路板１７で一つのホイートストン計測ブリッジに接続され、その出力信号は作用される力Ｆに比例する。
【００１２】
【発明の効果】
本発明による計量セルはそのコンパクトな構造形状にもかかわらず過負荷に対して非常に頑丈である。さらに、本発明によれば、きわめて小さい外径寸法にもかかわらず、性能のよいかつ検定可能な、錆びない鋼製の計量セルを製造することができる。すなわち、溝底で応力が高くなりすぎることを上記のように制限することにより、鋼工具の使用をやめることができるので、腐食しないように保護するための付加的なハウジングをなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による計量セルの半断面を示す。
【符号の説明】
１ 力導入板
２ 第一の管区分
３ 変形リング
４ 環状溝
５ 半径方向内側の境界壁
６ 半径方向外側の境界壁
７ 長手方向軸線
９，１０ 伸び測定要素
１２ 第二の管区分
Ｒ１ 移行半径
Ｒ２ 移行半径
Claims (7)
- 中心の力導入板を有し、この力導入板は第一の管区分を介してストレーンゲージを担持する変形リングと連結され、この変形リングは第一の管区分と、変形リングを脚部と連結する第二の管区分との間に同心に配置され、その際計量セルの長手方向軸線に対しほぼ平行に延びる側方の境界壁を有しかつ溝底に二つの移行半径を有する環状溝により分離された変形リングにより第一の管区分が少なくとも部分的に囲まれている、回転対称な測定ばねを有する計量セルにおいて、
半径方向内側の境界壁(5) に割り当てられた移行半径(R1)がほぼ、半径方向外側の境界壁(6) に割り当てられた半径(R2)の二倍から十倍の値を有することを特徴とする計量セル。 - それぞれ環状のストレーンゲージ(9,11)が、軸方向に互いに反対側に向けられた変形リング(3) の端面に取りつけられ、脚部(14)に向けられたストレーンゲージ(11)が、力導入板(1) に向けられたストレーンゲージ(9) のリング直径より小さいリング直径を有することを特徴とする請求項１の計量セル。
- 移行半径(R1,R2) が直接互いの中へ移行することを特徴とする請求項１または請求項２の計量セル。
- 半径方向内側の境界壁に向けられた移行半径(R1)が第一の管区分(2) の壁厚(a) より大きいことを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか一つによる計量セル。
- 脚部(14)に向けられたストレーンゲージ(11)のリング直径が環状溝(4) の直径より小さいかまたはその直径と同じであることを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか一つによる計量セル。
- 脚部(14)が限定された環状の力導入面(15)を有し、その直径が第二の管区分(12)の直径に対応することを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれか一つによる計量セル。
- 力導入面(15)が円みのついた輪郭で設計されていることを特徴とする請求項６の計量セル。
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