JP4834808B2 - 秤量システム - Google Patents

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（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弾性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、垂直弾性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、水平および垂直の弾性連結セグメントの交差点は、回動中のいかなる拘束力をも回避するように、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、屈曲式ピボットの少なくとも１つの弾性連結セグメントは、間隔を空けて配置された２つの薄肉材料点を有する。

一体式構造のために、屈曲式ピボットの個々のスプリングは、基部領域および伝達レバーにネジ止め、溶接またはその他の方法で連結する必要がなく、その結果として、最初から、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は、それ自体、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、弾性連結セグメント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論及を含まない。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、十字形（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。

合理的なコストでの一体式製造は、屈曲式ピボットを形成する弾性連結セグメントの少なくとも１つが、間隔を空けて配置された２つの薄肉材料点を有する場合にのみ可能となる。これによって、大きな技術コストを払ってのみそこに製造することができる屈曲式ピボットの回転軸における薄肉材料点が省かれ、それを、製造性においてずっと容易である回転軸の外側の２つの薄肉材料点によって置換できる。屈曲式ピボットの弾性連結セグメントの輪郭の主要な外形は、例えば、屈曲式ピボットの回転軸に平行に延びる４つの水平ボアによって、ブロックから有利に形成することができる。
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し、この場合に、２つの弾性結合セグメントは２つの間隔を空けて配置された薄肉点を有する。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、一つの頂点を下にして立つ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つの薄肉材料点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。結果的に、２つの対向する薄肉材料点が、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、切り離され、その結果として、内部部分が、薄肉材料点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つの対向する薄肉材料点が、十字形内部部品３５’上で、切り離されて、その結果として、後方内部部分が、薄肉材料点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つの別個の十字形配設の弾性セグメントが形成され、それはすなわち、図でわかるように、前方の弾性連結セグメント３６／３５／３８、および、図でわかるように、後方の弾性連結セグメント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つの薄肉材料点が、４つの水平ボアから製造され、その２つは除去されて、２つがそれぞれの弾性連結セグメント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式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つの薄肉材料点で各弾性連結セグメント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の前方領域だけで製造されるだけなく、２つの十字形に配設された弾性連結セグメントが対応して、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されている。
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、薄肉材料点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、それらが薄肉材料点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低減することなく、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、後方弾性連結セグメント３７／３５’／３９だけが、間隔を空けて配置された２つの薄肉材料点を有するのに対して、前方弾性連結セグメント３６／３８は、単一の薄肉材料点５９だけを有する。この幾何学形状は、ボア３１、３４の中心点を正方形の隅ではなく、不等辺の長方形の隅に配置することによって作成される。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、ボア間に残る薄肉材料点３６、３８は、材料点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。

肉厚の大きい「薄肉材料点」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弾性連結セグメント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。間隔を空けて配置された薄肉材料点３７、３９を含む後方弾性連結セグメントにおいて、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。後方スプリング要素における間隔を空けて配置された２つの薄肉材料点３７、３９と、前方弾性連結セグメントにおける唯一のリンクとして薄肉材料点５９とを備える、この態様は、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つの弾性連結セグメント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つの弾性連結セグメントが、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垂直に配置されている場合に、特に有利である。

秤量システムを示す斜視図である。 本発明に不可欠である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。 本発明に不可欠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。 本発明に不可欠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。 本発明に不可欠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 薄肉材料点
３７ 薄肉材料点
３８ 薄肉材料点
３９ 薄肉材料点
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 (7)

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）、および前記荷重受け（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、２つの弾性連結セグメント（３６／３５／３８、３７／３５’／３９）からなり、各弾性連結セグメントは間隔を空けて配置された２つの薄肉材料点（３６、３８；３７、３９）を有し、
   前記２つの弾性連結セグメントは、屈曲式ピボットの回転軸に平行に延びる４つの水平ボア（３１、３２、３３、３４）によって画定されて、十字形に配置され、垂直スロットによって回転軸方向に間隔を空けて配置される、前記秤量システム。
2. ２つの弾性連結セグメントが、本質的に、屈曲式ピボットの回転軸に平行に延びる４つの水平ボア（３１、３２、３３、３４）によって画定されていること、該４つのボア（３１、３２、３３、３４）の中心点が、正方形の隅に配置されていること、前記ボア（３１、３２、３３、３４）が、同一の直径を有すること、および前記正方形の辺の長さが、前記ボア（３１、３２、３３、３４）の直径よりも薄肉材料点（３６、３７、３８、３９）の厚さだけ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. ２つの弾性連結セグメントは、本質的に、屈曲式ピボットの回転軸に平行に延びる、４つの水平ボア（３１、３２、３３、３４）によって画定されていること、該４つのボア（３１、３２、３３、３４）の中心点は、長方形の隅に配置されていること、前記ボア（３１、３２、３３、３４）が同一の直径を有すること、および前記長方形の短辺が、前記ボア（３１、３２、３３、３４）の直径よりも、薄肉材料点（３７、３９）の厚さだけ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。
4. 屈曲式ピボット（３）が、２対の弾性連結セグメントを有し、その１対（３６／３５／３８、３７／３５’／３９）は、屈曲式ピボット（３）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１〜３のいずれか一項に記載の秤量システム。
5. 薄肉材料点（３６、３７、３８、３９）が、該薄肉材料点（３６、３７、３８、３９）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１〜４のいずれか一項に記載の秤量システム。
6. 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１〜５のいずれか一項に記載の秤量システム。
7. 屈曲式ピボット（３）のための４つの水平ボア（３２）の１つが、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２又は６に記載の秤量システム。

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