JP5667157B2 - ブリッジ部材 - Google Patents

Description

本発明は、特に精密秤のためのブリッジ部材に関する。

精密秤の技術では、測定工学上の高い分解能と精度がますます求められる一方で、同時に、秤で検出される測定範囲もますます広がりつつある。たとえば立体的な寸法や重量が著しく異なる物品を連続動作で、しばしば非常に高い搬送速度のもとで計量することが望まれる。

精密秤については、電磁力補償の原理に基づいて作動する一体化されたレバー変換装置を備える、モノリシックに加工された計量セルが公知である。このような種類の単純な変換装置を備えるシステムは、現在のところ約３０ｋｇの重量までしか利用することができない。測定範囲拡張のために、いっそう強力な磁気システムおよびこれと関連付けられた高コストの機器を選択したり、レバー機構の変換比をいっそう高めたりすることができる。しかし多重変換装置では、最後の変換レバーで検出可能な測定システムの分解能が低下する。そのうえ、モノリシックな多重変換装置の製造は技術的にも高コストであり、また利用可能な設計上のスペースが少ないためにしばしば不可能となる。

モノリシックな計量セルで通常設けられる固定面と荷重検出器との間の平行連接棒結合も、耐荷重性が限られているために、大きな荷重に対しては適用不可能である。特に、荷重検出器へ偏心的に荷重がかかったときに平行連接棒構造に作用するトルクを制御するのが難しく、秤の精度にマイナスの影響を及ぼす。平行連接棒構造を空間的に拡大するのは高価であり、その場合により広くなるそれぞれの平行連接棒の間のアンダーカットの作製を困難にする。

本発明の課題は、重量や寸法がさまざまに異なる計量品を、測定工学上の高い分解能と精度とをもって、同時に低いモーメント感度で計量できる精密秤を提供することにある。

この課題は、請求項１に記載のブリッジ部材および請求項１２に記載の秤によって解決される。

本発明が前提とする知見は、検出されるべき全重量の力を別々のレバーに分割することで、１つのレバーに受容されるべき荷重を低減し、個々のレバー機構の負荷を低減することができるということにある。最初は別々に低減されるそれぞれの力が、力が弱くなっている設計的に事前設定可能な低減段で再び統合されて、評価のために適当な力検出器へと供給される（「変換する」または「低減する」という概念は、それぞれのレバーアームに依存してレバー力を的確に変更するという意味であり、両方の概念は増大と削減のいずれをも意味することができる）。秤のコンパクトな構造や、複数の秤を互いに狭い間隔をおいて配置することをも可能にする、スリムないし平坦な設計形態も本発明にとって特別な意義がある。以下に説明する荷重検出器とベース区域との間のレバー構造は、本発明に基づく各コンポーネントのコンパクトな構成を可能にするという利点がある。

特に、ただし限定的にではなく、電磁力補償の原理は、重量の力を電気的に測定可能な形態に変換するために考慮の対象となるので、力検出器はそのような原理に従って構成されていてもよい。

さらに本発明のブリッジ部材により、発明的な仕方で、従来はモノリシックな計量セルに設けられていた平行連接棒構造が不要となるため構造が簡素化する。秤に印加される重量の力もしくはその部分力を低減ないし転送するレバーが、垂直方向の平行線に沿った荷重検出器の案内を担う。それにより、純然たる平行連接棒構造なしですませると同時に、さまざまに異なる力導入点で場合によりさまざまに異なる大きさの部分力を低減させて統合し、広い荷重範囲にわたって高い精度で計量することができる秤の部材が創出される。相互間隔をおいて配置されて、測定されるべき重量の力を共同で受けるこのような複数のブリッジ部材の採用は、この全重量の力を、２つを超えるレバーシステムに分割することをも可能にし、それにより、１つのレバーシステムあたりの荷重があらためて減少し、秤が全体としていっそう大きな荷重を計量することができる。

さらに本発明によるブリッジ部材は、（平行連接棒構造をもつモノリシックな計量セルについて公知であり問題となる）コーナー荷重の影響の受けやすさを低減させる。生じる可能性がある荷重検出器の偏心的な負荷は、並んで位置するブリッジ部材では、（もはや存在しない平行連接棒で）ねじりトルクを生じさせることがない。最後に、主として、またはもっぱら、ブリッジ部材にスペースを見出すレバーの配置は、複数のブリッジ部材の間での自由空間の創出を可能にするので、複数のブリッジ部材を備える秤が、これらの間で他のコンポーネントのための設計スペースを提供するという利点がある。

本発明によるブリッジ部材は力伝達をするレバーを含んでおり、これらのレバーによって重量の力が低減され、および／または力検出器へと転送される。さらにブリッジ部材は、実質的に長尺状の形態を有し、第１の水平な長手方向Ｘで一方の端部から向かい合う端部へと延びるベース区域を含んでいる。それに対して、第１の方向に対して垂直である、同じく水平な第２の方向Ｙではベース区域は細くなっている。ベース区域の上方には、ベース区域に類似して空間内で延びる荷重検出器が設けられている。荷重検出器は、方向ＸおよびＹの両方に対して垂直な第３の方向Ｚで垂直方向に、ベース区域の上に配置されている。軸受箇所でベース区域に支持されるレバーにより、特に秤に作用する重量の力の部分力であってよい荷重検出器で導入される力を、特に低減された形態で、力検出器へと転送するように構成されている。

本発明によると、荷重検出器は第１の作用点を介して第１のレバーに作用するとともに、第２の作用点を介して第１のレバーとは別個に構成された第２のレバーに作用し、荷重検出器で導入される部分力はこれら両方のレバーに分割され、そこから力検出器に向かう方向へと伝達可能である。「方向」とは、力がブリッジ部材の物理的な成分に沿って荷重検出器から力検出器へと進む経路を意味している。

両方のレバーはそれぞれ軸受箇所を介してベース区域に支持されており、本発明の１つの実施形態では、合力を形成するために相互に組み合わされており、この合力を力検出器へ供給する。それにより、荷重検出器から２つの異なるレバーへ導入される両方の力から、好適に低減された単一の力が簡単に得られ、力をブリッジ部材で転送ないし評価することができる。そのために、形成された合力をそれ以外に低減させることなく、変わらない量のままで力検出器に供給することができる。しかしながら別案として、合力をさらに別のレバーによってさらに変更し、特に低減させてから、そのような低減された形態で力検出器に供給することも考えられる。別案として、当初は個別力により荷重検出器から負荷を受ける両方のレバーを、力低減または力伝達のための互いに独立したさらに別のレバーとそれぞれ連結し、別途ないし後続の変換段の後で初めて、別々のレバーシステムの組み合わせを具体化することも考えられる。

本発明によると、力検出器は垂直のＺ方向では下側のベース区域と荷重検出器との間に配置されており、および／または水平方向では荷重検出器と連結された両方のレバーのための両方の軸受箇所の間に配置されている。このような設定により、特別にコンパクトな設計形態が得られるという利点がある。力検出器は下側のベース区域と上側の荷重検出器によって取り囲まれ、これらの間に位置しているので、ブリッジ部材の向こう側へ、すなわち荷重検出器とベース区域の間の区域の範囲外へ、力検出器を配置しなくてすむという利点がある。力検出器が水平方向で、荷重検出器と直接的に連結されたレバーのための両方の軸受箇所の間に配置されるという代替または補足として選択される条件も、これに類似する利点がある。水平方向にこれらの軸受箇所の間でブリッジ部材に存在しているスペースは、力検出器または力補償システムのその他のコンポーネントを収容するのに良く適しているため、それぞれの軸受箇所の間の領域外に設計スペースを設ける必要がない。

このような力検出器の巧みな配置は、特に、荷重検出器と実質的に平行に配置された２つのレバーに荷重検出器が同時に連結されることによって可能となり、さらに、これらのレバーは荷重検出器の下方に構成されたベース区域に支持されており、荷重検出器とベース区域の間で、力補償システムのコンポーネントのための設計スペースを利用することができる。

従来技術から公知のモノリシックな計量セルでは、平行連接棒構造は、垂直の方向に可動の荷重検出器を、定置のベース区域に対して定義されたとおり案内する役目を果たしており、それに対して、荷重検出器に作用する重量の力の伝達と低減は、荷重検出器に追加的に作用するレバー構造を介して可能となる。このような高い設計コストを回避するために、本発明の別の好ましい実施形態は、荷重検出器がベース区域に対して相対的に、荷重検出器に作用する第１および第２の両方のレバーにより、垂直方向の平行線に沿ってＺ方向へ案内されるように構成されている。すなわち最初の両方のレバーは、本発明によると、従来技術から公知で必要とされる平行案内部の代わりとなり、それと同時に、荷重検出器から力検出器へと案内されるべき主荷重を伝達する。計量セルとして機能するこのようなブリッジ部材は、通常動作のときでも、力伝達をするレバーに追加して別個の平行案内部を構成することを省略できるという利点があり、その代わりに、両方の機能をこれらのレバー単独にまとめる。このことは製造コストを削減するばかりでなく、ブリッジ部材の最小寸法も削減し、スリムでコンパクトな好ましい設計形態を促進する。

特に簡素で前述した平行案内にとっても好ましい本発明の実施形態は、荷重検出器に直接的に連結されたレバーが共通の連結位置で連結部材に作用して、レバー力を統合し、合力として転送するように構成されている。このように最初のレバーを共通の連結位置で連結し、レバー長を適当に選択することで、荷重検出器は、荷重検出器に沿って垂直の（それぞれ異なっていてもよい）部分力が導入されたときに、垂直な２つの平行線に沿って下方を向くＺ方向で平行案内を受ける。換言すると、荷重検出器の両方の端部は、荷重検出器が負荷を受けたときに垂直方向へ同じ値だけ下方に向かって同時に動く（「動く」とは、ここでは仮想的な意味合いで使われている。電磁力補償では、運動は回避ないし補償されるべきものだからである。ただし、レバー機構自体については運動性が成立する）。それにより、本体として機能するベース区域に対して相対的な荷重検出器の定義された運動が保証され、従来はモノリシックな秤に必要だったねじりの影響を受けやすい平行連接棒構造が不要となる。その代わりに、固定面として作用するベース区域に対する荷重検出器の相対運動が、力伝達をするレバーそのものにより、垂直方向の平行線に沿って定義されたとおりに保証されるからである（以下、「平行案内」という）。このようにレバーは二重機能を果たす。ブリッジ部材の力伝達をするレバーのみによって、すなわち、重量の力の力伝達の役目を同時に果たすのではない、前述した平行案内を可能にするその他の設計手段がなくても、荷重検出器が平行案内を受けるという利点がある。それにより、ブリッジ部材およびこれを用いて設計される秤の構造が簡素化されるという利点があり、時間と費用が削減される。

それぞれのレバー力が重ね合わされて共通の合力になる両方のレバーの連結は、ジョイントとして配設されている連結部材の区域で行われるのが好適である。これは特にモノリシックに加工された薄肉箇所であってよく、ここで両方の別々のレバーが薄肉箇所の一方の側で（たとえばＹ方向で前後するようにオフセットされて配置された結合区域により）作用し、それに対して、そこではまだ分割されていない薄肉箇所の他方の側には連結部材が後続している。連結部材は、合力をさらに低減させ、連結箇所に直接的に後続するさらに別のレバーとしての役目を果たし、このレバーは、たとえば力検出器または位置認識システムのコンポーネントを支持する。それによりブリッジ部材は、連続する２つのレバーの間にしばしば配置される連結部材を不要にするという利点があり、製造コストを削減するとともに、コンパクトな設計形態が促進される。ただし、合力を単に転送するだけの（低減をするレバーとしては配設されていない）連結部材が連結位置で作用して、合力を次の処理に転送することもできる。

このように、連結位置での各レバーの連結によって、
ａ）異なるレバーの２つの部分力が統合されて合力となり、
ｂ）レバーは平行連接棒の機能を果たすように機械的に互いに結合され、
ｃ）後続するレバーへの直接的な連結が、連結部材の省スペースな省略によって可能となる。
ブリッジ部材およびこれを用いて設計される秤の構造が簡素化されるという利点があり、製造時間と製造費用が削減される。

ブリッジ部材の各々の荷重検出器によって直接的に負荷を受ける両方のレバーは、互いに別々ないし別個に構成されている。ここで「別々に」とは事実上独立したレバーの構成を意味しており、したがって、各レバーにはレバー回転点としての独自の支持箇所、独自のレバーアーム、および独自の力作用点が割り当てられ、各レバーは物理的に識別可能であり、別のレバーと区別可能である。ただし「別々に」とは、レバーが力作用点の領域で他のレバーとともに、もしくはブリッジ部材の他の区域と（モノリシックな場合も含めて）連結されることを排除するものではなく、このことは、特に柔軟な薄肉箇所を介して継手式に行われる。

本発明の１つの好ましい実施形態では、最初の両方のレバーに後続する、ないし重量伝達の役目をするすべてのレバーは、実質的に、空間的に荷重検出器とブリッジ部材のベース区域の間に配置され、特に垂直のＺ方向で上下して配置される。これに伴ってブリッジ部材は可能な限りスリムないし長尺状の形態をとり、特に、２つ以上の互いに別々に配置されたブリッジ部材を有するマルチトラック式の秤での用途に好適である。たとえば２つのブリッジ部材を備える秤では、力伝達をするレバーが実質的にブリッジ部材そのものの領域だけに限定されることにより、ブリッジ部材の間の領域は、たとえば搬送装置ないしそのモータといった他の秤コンポーネントのための設計スペースとして、空いたまま残されるという利点がある。これに加えて、空いたまま保たれるこの設計スペースは、キャリブレーション用の台や重り、電子コンポーネント、振動センサや加速度センサ等を収容するためにも利用することができる。

荷重検出器またはベース区域の寸法は、さまざまな投影平面において、ブリッジ部材全体の外側寸法を同時に規定するのに好適である。力の変換または転送の役目をする各レバーが、Ｘ−Ｙ平面へのレバーの投影が少なくともＸ方向で、好ましくはＹ方向でも、そのような平面へのベース区域または荷重検出器の投影から張り出さないようにブリッジ部材に配置される本発明の別の好ましい実施形態では、ブリッジ部材が特別にコンパクトに構成される。すなわち、実質的に荷重検出器を見ることができるブリッジ部材を上から見た平面図では、または、実質的にベース区域を見ることができる下から見たこれを反転した図では、ブリッジ部材のレバーが側方に張り出すことがない。それに応じて、本発明に基づく複数のブリッジ部材をＸ方向またはＹ方向で互いに密接に隣接して配置することもでき、最低限の所要スペースで、計量セルとして機能する複数のブリッジ部材を配置することもできる。逆に、ブリッジ部材から側方に張り出しているレバーの区域があると、こうした密接な配置の妨げになるが、このことは前述した設定によって回避される。

ブリッジ部材とそのレバーを同時にできるだけ安定的かつ高い剛性で構成するために、本発明の別の実施形態では、いくつかの、好ましくは全部のレバーの幅は、Ｙ方向で、荷重検出器および／またはベース区域の幅に実質的に相当するように構成される。そうすれば、レバーは利用できるブリッジ部材の幅全体を活用することができ、大きな荷重でも確実に伝達することができる。いくつかの、好ましくは全部のレバーの軸受箇所も、荷重検出器および／またはベース区域が配設されている幅で、Ｙ方向に配設されるのが好適である。そうすれば、軸受箇所はブリッジ部材の幅全体を、レバーの安定的な支承のために活用することができる。図１を参照すると明らかなように、ブリッジ部材は、レバーと軸受箇所が本体をその幅全体にわたって貫く直方体の本体の形態を実質的に有しており、このことは、特に簡単な製造を可能にする。スリムな設計形態の目的のために、ブリッジ部材のレバーは、荷重検出器およびベース区域と同様に、好ましくは互いに平行に、上下して実質的にＸ方向に延びている。それに対して、Ｙ方向の側方の長さは小さく抑えるほうがよい。

本発明によると、ブリッジ部材によって占められるスペースは、荷重検出器および／またはベース区域外側寸法によって実質的に規定される。荷重検出器とベース区域は垂直方向の平面図で見て実質的に等しい外側寸法を有しているのが好ましく、さらに、Ｚ方向で合同に上下して位置しているのが好ましい。ブリッジ部材のレバーも、スリムな設計形態や、複数の同種類のブリッジ部材の密接に隣接した配置を妨げないために、水平方向（ＸＹ）でブリッジ部材から側方に張り出さないのが好ましい。当然ながらブリッジ部材は、力検出器またはその他の電磁力補償の構成要素も側方でブリッジ部材から張り出していないときに、好ましいスリムな設計形態を維持する。垂直の平面図で見て、荷重検出器またはベース部材が、その全部のレバーおよびその他のコンポーネントを含めたブリッジ部材全体の最大の水平方向長さを規定するのがよい。このとき、理想的には荷重検出器とベース区域との間に位置する変換レバーにより、ブリッジ部材は、特にＹ方向の比較的小さい水平方向の幅に基づいてモノリシックな加工にとって好適である、スリムな長尺状の設計形態を維持する。

さらにブリッジ部材は、突出している領域なしにベース区域に構成されるのが好ましい。ある領域が「突出している」のは、垂直のＺ方向で上下して位置する、材料のない２つの領域の間へとＸ方向で（場合によりＹ方向でも）自由端で水平方向に入り込んでおり、その自由端にレバーのための軸受箇所を提供しているときである。そのような突出している領域の省略はブリッジ部材の作製を簡素化するとともに、曲げモーメントが回避されるのでブリッジ部材の剛性を高め、測定結果の精度を高める。垂直方向での設計高さも、突出している区域の省略により、従来技術と比べて削減されるという利点がある。

したがって、突出している材料区域を回避するために、１つの軸受箇所から、好ましくは全部の軸受箇所から、直接的な材料結合が垂直のＺ方向で、荷重検出器に準じてＸ方向に延びる本来のベース区域の領域まで存在している。それに対して、軸受箇所を有する突出している区域には、垂直のＺ方向で材料中断（ベース区域に対して軸受箇所を支持するために側方で周回しなければならない、モノリシックな材料ブロックの切欠きまたは貫通部）が存在する。軸受箇所を有している突出している区域により、荷重の下では常にある程度の変形が伴うので、前述したブリッジ部材の構成によってこのような欠点が回避される。それに代えて軸受箇所は直接的ないし全面的に、垂直のＺ方向で下方に向かってベース区域の上で支持され、レバーから軸受箇所へ印加される力を特にＸ方向で方向転換させる必要がない。

さらに、ブリッジ部材の特に好適な実施形態は、それぞれ荷重検出器に直接的に連結された第１および第２のレバーが、荷重検出器に垂直の荷重が生じたときに、互いに反対を向く回転方向で旋回するように構成されている。このことは、ブリッジ部材の実質的に対称の構造を可能にするとともに、Ｘ方向に関してブリッジ部材のほぼ中心部での前述した合力の形成を可能にする。荷重検出器に作用する両方のレバーが鏡像対称に構成されるとき、一方のレバーは荷重検出器に垂直の荷重が生じると、他方のレバーとは反対向きに回動する。これら両方のレバーがそれぞれ２アームのレバーとして配設され、Ｘ方向で前後して位置するように配置されているブリッジ部材では、それぞれ負荷を受けていない他の両方のレバーアームが同じ方向に動き、このことは、前述した合力を形成するためのこれらの連結を簡素化する。このような配置は、図面にも見られるとおり、特別に簡素な荷重検出器の平行案内をも可能にする。

最初の両方のレバーの軸受箇所に（図１に示すように）形成される旋回軸は、共通の水平のＸ−Ｙ平面に位置しているのが好ましい。直線状のレバーの場合、これらは同じＺレベルで並んで、ないし前後して位置することになり、ブリッジ部材の対称の構造を容易にする。荷重検出器に直接的に作用する最初の両方のレバーは、等しいレバー比率を有しているのが特に好ましい。これら両方のレバーの、それぞれ荷重検出器と結合されていない端部での共通の連結は、荷重検出器の正確な平行案内をもたらす。

すでに上述したとおり、ブリッジ部材はできる限りコンパクトに構成されているのがよい。そのためにレバーの配置は、好ましくはブリッジ部材のすべてのレバーが互いに平行な旋回軸を中心として旋回可能であるという形で貢献する。レバーは共通の平面で、または少なくとも互いに平行に位置する複数の平面で、ただし互いに横向きに延びるのではない平面で、旋回する。すべてのレバーの運動がＸ−Ｚ方向で行われ、Ｙ方向に対して横向きに行われるのでなければ、モノリシックな物体をＹ方向に貫く切欠きによって、レバーの全部の旋回軸を作製することができる。このことも製造を簡素化し、ブリッジ部材のコストを低減する。

本発明の別の好ましい実施形態では、荷重検出器および／またはベース区域は垂直のＸ−Ｚ平面によって対称に分割される。すなわち、両方の部材は当該平面に対して対称であり、それに伴って同種類に構成されているため、製造を簡素化する。モノリシックな材料ブロックをＹ方向で全面的に貫く簡単な切欠きは、荷重検出器またはベース区域の対称な構成をもたらすので、特にＹ方向の段差が不要となる。製造が簡素化されるほか、対称の構成はＹ幅全体にわたって各部材の同様の負荷およびこれに伴ってより良く予測可能な負荷も可能にする。この思想の発展形では、少なくとも荷重検出器に直接的に作用する両方の最初のレバーおよび／または力の変換もしくは転送の役目をするその他すべてのレバーも、前述したＸ−Ｚ平面によって実質的に対称に分割することができる。

すでに説明したとおり、力検出器がベース区域と荷重検出器の間に配置されることによっても、ブリッジ部材の特別にスリムでコンパクトな設計形態が実現される。力検出器は、荷重検出器と直接的に結合される両方のレバーのうちの一方と、その下に位置するベース区域との間の領域に配置されていると、特別にコンパクトな設計形態が実現される。その場合、最初の両方のレバーは直接的にさほどの中間スペースなしに、荷重検出器の下方に配置されるのが好適であり、それに対して、これらのレバーとその下に位置するベース区域との間には、電磁力補償を模範とする力補償システムのコンポーネントのための設計スペースが空いたまま保たれる。特に、荷重検出器と直接的に結合されるレバーの下方に力検出器が配置され、レバー変位を光学的に検出するセンサは、荷重検出器と直接的に結合された他方のレバーと、その下に位置するベース区域との間の領域に配置される実施形態が考えられる。この設計形態は、ブリッジ部材の２つのレバーが中心近傍で相互に連結され、合力を形成して、場合により他の後置されたレバーを設ける場合にも特に好適であり、それに対してＸ方向でその左右には、別のレバーのために使われない設計スペースを前述したように利用可能である。

それに応じて、単純なので特別に好ましいブリッジ部材の構成は、力検出器と光学センサが同じレバーの異なるレバーアームに配置されるようにする。レバーは、Ｘ方向でブリッジ部材の中心を通って延びているのが好ましく、レバーの旋回軸は当該中心の近傍でＸ方向に配置されていてよい。このような２アーム式のレバーの両方のアームに、特にその端部に、力補償システムのコンポーネントが配置されていてよい。

これと同様の意味で、力検出器と、レバー変位の検出のために設けられる光学センサとは、荷重検出器またはベース区域をＸ方向で（好ましくは対称に）分割するＹ−Ｚ平面の向かい合う側に配置されていてもよい。垂直の平面はＸ方向で見て、互いに連結部材に連結されるべき両方のレバーの連結点がある連結位置に位置しているのが好ましい。平面は、荷重検出器および／またはベース区域をＸ方向で実質的に対称に分割するのが特に好ましい。

さらに荷重検出器が、これと直接的に連結されるレバーの下面で作用することによって、ブリッジ部材の特別にコンパクトな設計形態を実現することができる。それぞれのレバーが同じくこの下面でベース部材に支持されていれば、レバーの上面にスペースを消費する薄肉箇所または連結点を作成しなくてよいので、レバーと荷重検出器が非常に密接な相互間隔で配置されていてよい。その場合、荷重検出器と最初の両方のレバーとの間の結合部は引張荷重を受けるので薄肉箇所の圧力負荷に対して好ましい。荷重検出器にレバーを前述した仕方で連結するために、荷重検出器は、それぞれＸ方向で中心から離れるように向いている各レバーの端部をＸ方向で外側から包囲し、両方のレバーがＸ方向で実質的に荷重検出器の内部に位置することになる。

本発明によるブリッジ部材は、一体的な材料ブロックから作製することができる。考慮の対象となるのは、たとえば押出成形形材またはその他の方法で作製されたモノリシックな物体であり、浸食または切削加工によって個々のレバーないし荷重検出器とベース区域を構成することもできる。レバーがＹ方向で荷重検出器およびベース区域と同じ幅で終わる実施形態は、特に簡単に作製することができる。Ｙ方向の段差をほぼ完全に省略することができ、垂直のＸ−Ｚ平面に対して実質的に対称のレバーの構成が可能だからである。場合により唯一の例外は、２つのレバーが合力を形成するために相互に連結され、Ｙ方向で相前後して位置するように連結部材に作用する領域である。電磁式の力補償システムのコンポーネントの取付も、Ｙ方向の段部を必要とする可能性がある。それに対して、薄肉箇所および各レバーを連結もしくは支承するためのジョイントは、ブリッジ部材のＹ幅全体にわたって構成されているのが好ましい。それにより、一方では薄肉箇所が特に安定的になり、他方では薄肉箇所を簡単な作業工程で、材料ブロックを全面的に貫くように構成することができ、これに後続または先行するＹ方向での階段状の段部の作製を必要とすることがない。

本発明によるブリッジ部材は重量を計量する秤を構成するのに適しているという利点があり、この秤は少なくとも１つのこのようなブリッジ部材を含んでいるのがよい。

次に、本発明によるブリッジ部材の実施形態およびこれを用いて構成される秤について、図面を参照しながら詳しく説明する。

ブリッジ部材を示す斜視図である。 ２つのブリッジ部材から構成された計量ブリッジの斜視図である。 ２つのブリッジ部材から構成された計量ブリッジの部分側面図である。

図１には、図１の第１の方向Ｘに沿って左から右へ延びるブリッジ部材Ｂ₁を斜視図で見ることができる。ブリッジ部材Ｂ₁は、荷重検出器Ｏ₁と、実質的に合同にその下に位置するベース区域Ｕ₁とを有している。荷重検出器Ｏ₁は、第１の端部からＸ方向へその第２の端部まで延びている。これに応じてベース区域Ｕ₁も、第１の端部からＸ方向へ第２の端部まで延びている。荷重検出器Ｏ₁は第１の端部で、作用点を介して、第１のレバーＨ₁₁と連結されている。荷重検出器Ｏ₁は第２の端部で、同様に、作用点を介して、第２のレバーＨ₁₂と連結されている。両方のレバーＨ₁₁およびＨ₁₂は、それぞれ軸受箇所Ｌ₁₁ないしＬ₁₂を介して、定置と見なされるベース区域Ｕ₁に対して支持されている。

荷重検出器Ｏ₁は、特に、荷重検出器Ｏ₁の第１の端部のねじ止め点Ｓ₁₁および第２の端部のねじ止め点Ｓ₁₂を介して、場合によりそれぞれ異なる部分力の形態で導入されるべき荷重について、荷重検出器としての役目をする。

両方のレバーＨ₁₁およびＨ₁₂は、図１ではブリッジ部材Ｂ₁のほぼ中央に位置する、それぞれの作用点と反対を向いている端部で、連結位置Ｐで連結部材Ｇ₁に一緒に連結されており、レバーＨ₁₁およびＨ₁₂の半力をこの箇所で重ね合わせ、ないしは合一にするためである。互いに連結されたレバーＨ₁₁およびＨ₁₂は、Ｙ方向で前後して（図１）、あるいはＺ方向に上下して位置するように（図２または図３）、連結することができる。

レバーＨ₁₁およびＨ₁₂を連結位置で連結し、レバー長Ｈ₁₁およびＨ₁₂を（好ましくは等しい長さで）適当に選択することで、荷重検出器Ｏ₁は、特にねじ止め点Ｓ₁₁およびＳ₁₂に取り付けられる荷重軸または荷重プレートを介して導入することができる垂直方向の（それぞれ異なる場合もある）部分力が導入されたときに、下方を向くＺ方向で２つの垂直の平行線に沿って平行案内を受ける。力伝達をする、ないしは力変換をするブリッジ部材Ｂ₁の内部のレバーＨ₁₁およびＨ₁₂は、測定されるべき重量の力の結果として生じるレバー力の伝達と低減ばかりでなく、平行案内の役割も担っている。

（ブリッジ部材Ｂ₁は、ここには図示しない別のレバー（Ｈ₁₃，Ｈ₁₄．．．Ｈ₂₃，Ｈ₂₄．．．）を装備することができ、連結部材による連結の前または後で力を転送することができる）。

連結部材Ｇ₁は同じくレバーとして構成されており、レバーＨ₁₁およびＨ₁₂と同様に、ベース区域Ｕ₁に構成された薄肉箇所ジョイントＬＧ₁を中心として時計回りに、または時計と反対回りに旋回可能であり、連結位置で形成される両方のレバーＨ₁₁およびＨ₁₂の合力によって付勢される。連結部材Ｇ₁の第１の端部（図１では右側の端部）には力検出器Ｋの一部が配置されており、これにより、荷重検出器Ｏ₁の負荷の帰結としての連結部材Ｇ₁の変位を補償するように構成されている。これと向かい合う連結部材Ｇ₁の左側の端部には、このようなレバーアームの変位を検出して信号化できるようにするために、位置検知のための部材が配置されている。

図１に見られるように、力伝達または力低減をするレバーは、力検出器Ｋと同様に、全面的に荷重検出器Ｏ₁とベース区域Ｕ₁との間にあるので、ブリッジ部材Ｂ₁は、平行案内部を備えるコンパクトでスリムな計量セルを形成している。ここでは、従来技術から公知の平行連接棒構造の削減により、ジョイントを形成する薄肉箇所の数を最低限まで減らせることにも留意すべきである。図１に示す例では、ブリッジ部材は、荷重検出器Ｏ₁の両方の端部で重量の力が２つの部分力に分割され、２回の低減（段階１：レバーＨ₁₁／Ｈ₁₂、第２段階：連結部材Ｇ₁から力検出器Ｋまでのレバーアーム）が行われるにもかかわらず、全部でわずか６つの薄肉箇所しか必要としない。レバーとしての連結ジョイントＧ₁の構成を省略し、その代わりに、力検出器Ｋを垂直方向に連結位置の下方で直接的に連結することで、薄肉箇所をさらにもうひとつ省略することもできるので、計量セルとしてのブリッジ部材Ｂ₁の構造を有意に簡素化する。

連結部材Ｇ₁は、１つの秤で使用される２つのブリッジ部材Ｂ₁，Ｂ₂を相互に結合し、各々のブリッジ部材で形成される合力を統合して単一の力にするために、同時に結合部材Ｖとして構成されていてよい。ただし結合部材Ｖは、後置された低減段で各ブリッジ部材を結合する役目を果たすこともできる。このとき後置される低減段は連結部材に後続し、連結部材は結合部材に後続する。結合部材Ｖへ導入される力は、そこで再度低減される各々のブリッジ部材の合力からなる合計を形成する。このようなケースは図２と図３に見ることができる。

図２は、２つのブリッジ部材Ｂ₁，Ｂ₂を利用した、本発明による計量ブリッジＷを示している（図３は、図２の模式的な側面図を部分図として示している）。前側に図示されている第１のブリッジ部材Ｂ₁は、後側の別のブリッジ部材Ｂ₂と一体的に構成されており、それぞれの荷重検出器Ｏ₁，Ｏ₂およびベース区域Ｕ₁，Ｕ₂は、それぞれ共同で一体的な下側フレームＵＲないし上側フレームＯＲをなすように統合されている。各々の荷重検出器Ｏ₁，Ｏ₂の、上側フレームＯＲに設けられたねじ止め点Ｓ₁₁，Ｓ₁₂，Ｓ₂₁，Ｓ₂₂は、荷重プレートないし計量シェルの結合を可能にし、計量されるべき物品がその上に載置される。

図１に示す単独図に準じて、各々のブリッジ部材のそれぞれのレバーＨ₁₁，Ｈ₁₂，Ｈ₂₁，Ｈ₂₂は、同じく合力を形成するために連結位置で相互に連結されており、別個の連結部材Ｇ₁，Ｇ₂（Ｇ₁は図２では見えにくく、図示されていない）は、ここでは各々のブリッジ部材についてレバーとして配設されており、このレバーは左側の端部で旋回軸としての下側フレームＵＲに支持されており、実質的に右方に向かってＸ方向に延びている。

計量ブリッジＷの右側の区域では、連結部材Ｇ₁，Ｇ₂の両方のレバーの各々が、両方のブリッジ部材Ｂ₁，Ｂ₂を相互に結合する結合部材Ｖに作用するので各ブリッジ部材で形成される合力が、ないしはレバーＧ₁，Ｇ₂によってさらに低減された力が、一緒になって結合部材Ｖへと導入される。結合部材Ｖも、右側の端部で旋回軸としての役目をする軸受箇所を介して下側フレームＵＲに支持されるレバーとして構成されている。結合部材Ｖは、同時に、低減の役目をする最後のレバーＨ_Lである。結合部材はブリッジ部材によって別個に形成される力を統合し、両方の向かい合うブリッジ部材の間の領域で、ある程度までＸ方向に両方の連結部材Ｇ₁，Ｇ₂と反対向きに延びている（図２および図３では左方に向かって）。最後のレバーＨ_Lは、詳しくは図示しない力検出器に作用し、ないしは力補償システムのコンポーネントに作用する。

図１に個別に示すブリッジ部材Ｂ₁とは異なり、図２と図３に示す計量ブリッジの共同で構成される両方のブリッジ部材は、各々のブリッジ部材に付属する独自の力検出器Ｋを有してはいない。計量ブリッジは個々のブリッジ部材の力を結合部材Ｖによって初めて統合し、結合部材ＶはＹ方向で両方のブリッジ部材に対して横向きに延びているので、力検出器は計量ブリッジの内部に、すなわち両方のブリッジ部材の間に、配置されるのが好適である。空いたまま保たれる残りの設計スペースは、キャリブレーション用の台や重り、電子コンポーネント、振動センサや加速度センサ等を収容するのに利用することができる。

さらに、図１のブリッジ部材の最初の両方のレバーは、図２および図３のものと相違している。後者は直線状のレバーＨ₁₁ないしＨ₂₁を、湾曲ないし折曲したレバーＨ₁₂ないしＨ₂₂と組み合わせ、ないしは連結するからである。

Ｂ_I：添字ｉが付いているブリッジ部材
Ｇ_I：ブリッジ部材ｉの連結部材
Ｈ_IJ：ブリッジ部材ｉのレバーｊ
Ｈ_L：最後のレバー
Ｋ：力検出器
Ｌ_IJ：ブリッジ部材ｉにおけるレバーｊの軸受箇所
Ｏ_I：ブリッジ部材ｉの荷重検出器
ＯＲ：上側フレーム
Ｐ：連結位置
Ｓ_IJ：荷重検出器ｉのねじ止め点ｊ
Ｕ_i：ブリッジ部材ｉのベース区域
ＵＲ：下側フレーム
Ｖ：結合部材
Ｗ：計量ブリッジ
Ｘ，Ｙ，Ｚ：空間内の方向

Claims (11)

1. 力伝達をするレバーを含んでおり、該レバーによって重量の力が低減され、および／または力検出器（Ｋ）へと転送される、特に精密秤のためのブリッジ部材（Ｂ₁）において、前記ブリッジ部材（Ｂ₁）は、
   ａ）第１の長手方向（Ｘ）に沿って延びるベース区域（Ｕ₁）と、同じくＸ方向に延び、
   第１の方向（Ｘ）に対して垂直な第２の方向（Ｚ）で実質的に垂直方向に前記ベース区域（Ｕ₁）の上方に配置された荷重検出器（Ｏ₁）とを含んでおり、
   ｂ）前記荷重検出器（Ｏ₁）はそれぞれＸ方向に延びる第１のレバー（Ｈ₁₁）および第２のレバー（Ｈ₁₂）に作用し、
   ｃ）両方の前記レバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂）はそれぞれ軸受箇所（Ｌ₁₁，Ｌ₁₂）を介して前記ベース区域（Ｕ₁）に支持されるとともに、合力を形成するために相互に連結され、当該合力を特に別のレバー（Ｈ₁₃，Ｈ₁₄．．．）によって変更された量で力検出器（Ｋ）へと供給する、そのようなブリッジ部材において、
   ｄ）前記力検出器（Ｋ）は垂直のＺ方向で前記ベース区域（Ｕ₁）と前記荷重検出器（Ｏ₁）との間に配置されており、および／または水平方向で両方の前記軸受箇所（Ｌ₁₁，Ｌ₁₂）の間に配置され、
   ｅ）前記レバー（Ｈ ₁₁ ，Ｈ ₁₂ ）またはこれに連結された前記別のレバー（Ｈ ₁₃ ，Ｈ ₁₄ ．．．）は共通の連結箇所で連結部材（Ｇ ₁ ）に作用し、前記レバー（Ｈ ₁₁ ，Ｈ ₁₂ ）の力を前記連結部材（Ｇ ₁ ）に統合し、低減した合力として前記力検出器（Ｋ）へ転送することを特徴とするブリッジ部材。
2. 力の流れ方向で最初の両方の前記レバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂）に後続して力変換または力転送の役目をするすべての別の前記レバー（Ｈ₁₃，Ｈ₁₄．．．）は、垂直のＺ方向で上下して前記ベース区域（Ｕ₁）と前記荷重検出器（Ｏ₁）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のブリッジ部材。
3. 力変換または力転送の役目をする各々の前記レバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂，Ｈ₁₃，Ｈ₁₄．．．）は、Ｘ−Ｙ平面への該レバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂，Ｈ₁₃，Ｈ₁₄．．．）の投影が少なくともＸ方向で、好ましくはＹ方向でも、Ｘ−Ｙ平面への前記ベース区域（Ｕ₁）または前記荷重検出器（Ｏ₁）の投影から張り出さないように前記ブリッジ部材に配置されており、前記ブリッジ部材をその水平方向の寸法に関してできる限りスリムないし短く抑えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のブリッジ部材。
4. 前記荷重検出器（Ｏ₁）は前記ベース区域（Ｕ₁）に対して相対的に第１および第２のレバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂）により垂直方向の平行線に沿ってＺ方向で案内（平行案内）されることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載のブリッジ部材。
5. 前記軸受箇所（Ｌ₁₁，Ｌ₁₂）に形成される第１および第２のレバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂）の旋回軸は共通の水平のＸ−Ｙ平面に位置していることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか１項に記載のブリッジ部材。
6. 第１および第２のレバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂）は等しいレバー比率を有していることを特徴とする、請求項１から５のうちいずれか１項に記載のブリッジ部材。
7. 前記荷重検出器（Ｏ₁）および／または前記ベース区域（Ｕ₁）を対称に分割するＸ−Ｚ平面は、
   ａ）両方の前記レバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂）および／または
   ｂ）力変換もしくは力転送の役目をする別のすべてのレバー（Ｈ₁₃，Ｈ₁₄．．．）をも対称に分割することを特徴とする、請求項１から６のうちいずれか１項に記載のブリッジ部材。
8. 前記力センサ（Ｋ）は垂直の方向（Ｚ）で両方の前記レバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂）うちの一方と前記ベース区域（Ｕ₁）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から７のうちいずれか１項に記載のブリッジ部材。
9. 前記力検出器（Ｋ）とレバー変位を検出するために設けられた光学センサは同一の前記レバー（Ｈ₁₃，Ｈ₁₄）の異なるレバーアームに配置されており、または前記荷重検出器（Ｏ₁）もしくは前記ベース区域（Ｕ₁）をＸ方向でほぼ対称に分割するＹ−Ｚ平面の向かい合う側に配置されていることを特徴とする、請求項１から８のうちいずれか１項に記載のブリッジ部材。
10. 前記荷重検出器（Ｏ₁）は第１および第２のレバー（Ｈ₁₁，Ｈ₁₂）の下面で作用することを特徴とする、請求項１から９のうちいずれか１項に記載のブリッジ部材。
11. 請求項１から１０のうちいずれか１項に記載のブリッジ部材（Ｂ₁）を少なくとも１つ有している、重量計量をする秤（Ｗ）。