JP5751683B2 - ロードセル - Google Patents

Description

本発明は、棒状に形成され、かつ、力負荷要素（１）及び力出力要素（２）と、これらの間で軸方向に配置された力計測要素とで構成された、好ましくは無菌のプラットフォーム計量装置のためのロードセルであって、前記力計測要素が片持ちばり（３）を備えており、溶接された金属部材（４，５，６）により、内部に位置する前記片持ちばりの計測弾性部材（１２）が該計測弾性部材に貼付されたひずみゲージに密に密閉されているとともに、計測すべき力Ｆが長手軸（９）に対して垂直に負荷され、前記力負荷要素（１）、前記力計測要素（３）及び力出力要素（２）が長手軸（９）に沿って十分に回転対称かつ丸められて形成されており、前記力計測要素（３）が、曲げ剛性を有しつつ内部に前記片持ちばり（３）が配置されたチューブスリーブ（４）で構成され、前記片持ちばり（３）の両端部が、前記長手軸（９）に対して直角に配向されたリング要素（５，６）に結合されており、該リング要素（５，６）がその径方向縁部領域において前記チューブスリーブ（４）に溶接されており、前記リング要素（５，６）が同心状に周設された柔軟なダイヤフラム（７，８）を含んでおり、該ダイヤフラムは、前記チューブスリーブ（４）を力のバイパスなしに、前記片持ちばり（３）、前記力負荷要素（１）及び前記力出力要素（２）に結合する、前記ロードセルに関するものである。

ロードセルは、力変換器の特別な形態であり、計量装置を構成するために設けられている。このような計量装置は、しばしば食料供給において用いられるため、特別な衛生規定を満たす必要がある。そのため、このような場所で使用されるロードセルについても、その表面に汚染物質及び食料品の残りがたまることがないか、又は少なくとも容易に取り除くことができるものである必要がある。さらに、このようなロードセルには、水平な面、間隙及び凹部が存在し、ここにはほとんど手が届かないため、これらを洗浄するのは困難であり、ここには、バクテリア、ウイルス及び菌類が容易にたまってしまう。そのため、ロードセルを化学産業、薬学産業、化粧品産業及び食料品産業の多くの範囲で使用する際には、このロードセルを容易に洗浄でき、汚染物質、食料品の残り、化学物質、バクテリア、ウイルス及び菌類が付着し、侵入し、又は形成され得る表面領域ができる限りないようにする必要がある。

密に密閉されつつロードセルとして示された計測量変換器が特許文献１に開示されており、この計測量変換器は、水平に取付可能な片持ちばりとして形成されている。この片持ちばりは力負荷要素及び力受容要素で構成されており、これらの間には、力計測要素が配置されている。ここで、この力計測要素は垂直な曲げ弾性部材で構成されており、この曲げ弾性部材は逆向きの水平な２つの垂直孔によって中央の片持ちばり部分に形成されるとともに、この曲げ弾性部材の両側には、ひずみゲージが垂直方向力変換器として貼付されている。なお、この力変換器は、荷重が負荷される際にこれに比例した電気信号を生成するものである。ここで、密な密封のために、孔内には鉢状の金属製の板部材が溶接されており、この板部材は、敏感な電気的な計測要素を密に密閉するものとなっている。これにより、とりわけ湿気や他の腐食性の汚染粒子が敏感な計測要素に接触するのが防止され、長寿命のロードセルが得られる。このロードセルは、棒状に、かつ、広範囲にわたって平坦な外面を備えて形成されているものの、特に、水平方向に延在するカバー面において食料品の残り又は液体の残りを除去することが可能である。なお、この液体は、その湿気により、バクテリア又はウイルスを増殖させやすいものである。

また、特許文献２には電気機械的なプラットフォーム計測装置のためのロードセルが開示されており、このプラットフォーム計測装置は、本質的には、円筒状のロッドで構成されている。そして、このロッドにより、少なくとも流動性の食料品及び液体が重力により除去される。このとき、片持ちばりの一側が第２のボルトにより計量装置ケーシングに固定されている一方、これと反対側の他端は平坦にされたロッドとして計量装置プラットフォームに結合されており、重力が長手方向に対して直角に負荷されるようになっている。ただし、このロードセルにおいては、片持ちばりの表面に電気信号を生成するためのひずみゲージが貼付されることがあるため、このようなロードセルは、液状の洗浄剤によって洗浄することができず、食料品産業又は無菌の領域に使用することができるとは限らない。

また、特許文献３には、水平に配置された円筒状のケーシングを備えた他のロードセルが開示されており、このロードセルは、外部からの影響に対して完全に保護されるようになっている。ここで、ケーシング本体部には水平方向かつ円形のロッドが配置されており、このロッドは、片持ちばり状のパイプにおいて、該パイプの一端部に固定されている。この片持ちばり状のパイプにはその外表面上にひずみゲージが貼付されており、このひずみゲージは、垂直方向への力の負荷に際してロッドの端部へ、パイプの外表面上のひずみを発生させるものである。このとき、片持ちばり状のパイプは、ケーシング部分としての円筒状のシールスリーブにより、密に密閉されている。ただし、力の負荷は少なくとも下方へ向けて開口された空間においてボルトを介して行われ、この空間においては、力負荷グロメットが、当該開放された空間において可動のロッドを把持している。この空間は密閉されていないため、その内部にほぼ除去不可能な汚染物質及び液体の残りが侵入し、このロードセルは、食料品の関係においては使用することができない。

特許文献４にはロードセル用の設置キットが開示されており、この設置キットは、特に化学産業、薬学産業、食料品産業及び化粧品産業において使用可能なものとなっている。ここで、この設置キットは垂直方向に配置されたロードセルを含んでおり、このロードセルは、平行かつ水平に配置された２つの取付面の間に配置されている。２つの円形の圧縮部材が力負荷要素及び力出力要素として設けられており、これらの間には、ロードセルが配置されている。ここで、このロードセルは、円形かつ円すい状に延在するケーシング内に閉鎖して配置されており、このケーシングは、設置キットを良好に洗浄でき、また、内部にバクテリア、ウイルス及び菌類が形成されることがないわずかな間隙及び中空空間を有するよう、圧縮部材へ係合しているか、又はこの圧縮部材を含んでいる。ただし、ここでは、圧縮部材が力負荷要素又は力出力要素として固定せずにロードセルにのみ結合されているため、このようなロードセルは、垂直方向にのみ取付可能であり、計量装置にも固定して結合されることができない。そのため、常に更に１つの設置キットが必要となってしまう。

独国特許出願公開第１０２００４０４７５０８号明細書 独国特許出願公開第３７１５５７２号明細書 独国特許出願公開第２８１８１４０号明細書 欧州特許出願公開第１６９８８７１号明細書

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、密閉されたロードセルを、当該ロードセルを容易に洗浄することができ、また、その内部及び表面において残りかす、汚染物質、バクテリア、ウイルス又は菌類が付着又は増殖し得る間隙、凹部及び水平面を含まないよう、改良することにある。その結果、ロードセルを特に食料品処理のための装置における無菌環境において使用することが可能となる。

上記目的は、請求項１及び請求項４に記載された発明によって達成される。更なる構成及び好ましい実施形態は、各従属請求項に記載されている。

本発明によれば、水平方向の取付位置及び垂直方向にのみ傾斜した平面部を有しているため、接触する全ての食料品、化粧品又は薬品構成物が付着しづらいという利点が得られる。また、これにより、細菌類、ウイルス又はバクテリアの形成が十分に防止される。さらに、ロードセルの溶接によるカプセル化により、このロードセルを液体の洗浄液によって良好に洗浄及び殺菌することができるため、このようなロードセルを無菌領域においても使用することが可能である。

本発明によれば、一体化された過負荷保護部材により、ロードセルの構造空間を大きくしたり過負荷装置におけるカプセル化されていない部分を汚れが付きやすいように外部へ突出させたりすることがないという更なる利点が得られる。ここで、過負荷保護部材は、この過負荷保護部材が形成されるべき片持ちばりの土台における切削孔及び穿削孔により、容易に、かつ、好ましくはプログラム制御された工作機械によって一体式構造の力計測要素から製造可能であるという更なる利点を有している。そのため、自由に入手可能な嵌合ピンを更に使用することも可能である。また、同時に、本発明は、過負荷保護部材の製造に際して、追加的な取付時間及び手動による調整作業が不要であるという利点も有している。このような嵌合ピンが安価な大量生産品として高精度に含まれているため、好ましくは簡易な加工工程によって非常に小さな間隙を非常に高精度に製造することが可能である。したがって、本発明による過負荷保護部材は、大きな信頼性をもって、生じ得る過負荷からひずみゲージを保護することになる。

また、長手方向に対して直角に配置された嵌合ピンにより、過負荷保護部材が日から計測要素の幅全体にわたって一様に有効であるということが好ましくは同時に得られる。そのため、特に、偏心した力負荷において長手軸周りの片持ちばりの回転を防止されることになる。

本発明による特別な実施形態においては、２つの嵌合ピンが可動の片持ちばり部分の制限のために、垂直両方向へ設けられるようになっている。これにより、圧縮方向及び引張方向への過負荷保護が好ましくは同時に得られることになる。なお、この過負荷保護は、力要素の移動し得る両変位方向において過負荷からひずみゲージを保護することである。

本発明の他の特別な実施形態においては、簡易なＯリングシールにより、その固定部材に対してシールされるとともに、心合わせピンによって心合わせされるようになっている。これにより、接続面における不安定な支持又は回転を生じさせることなく、固定面においても細菌や微小な汚染粒子が入り込むことがないという利点が得られる。このとき、特に力負荷要素又は力出力要素の外周部に配置されたＯリングは、洗浄時にも、細菌を形成する液体が毛細管現象により固定面間の間隙に侵入することがないという利点を有している。

同時に、心合わせにより、力方向を計測方向からそらすことなく、大量生産による固定用ボルト及び少なくとも２つの簡易な心合わせピンによって接続面のフロート状の支持部を正確に固定することが可能であるという利点が得られる。このようなシール及び心合わせにより、好ましくは力負荷要素及び力出力要素をその固定部分に対してシールすることが可能である。

本発明の他の特別な実施形態においては、力計測要素が二重片持ちばりとして形成されるようになっており、この二重片持ちばりによって、非常に高い計測精度を達成することが可能である。そのため、このようなロードセルによれば、好ましくは度量衡検定義務による計量装置も製造可能である。

また、他の特別な実施形態においては、ロードセル全体がステンレス製の高力特殊鋼で構成されているため、このようなロードセルは、高湿度及び劣悪な周囲の影響においても使用することが可能である。そのため、多くの場合化学物質又は薬剤の原料によって損傷せず、非常に長寿命の実行が可能となる。このとき、閉鎖された複数のリング要素を、これらがダイヤフラムを形成するように包囲して縮径させるのが好ましい。これにより、好ましくは円形のカプセル化された計測要素が得られ、この計測要素は、大きな力バイパス効果が実際の計測要素に作用することなしに、外方へ向きつつ平滑かつ丸められた、良好に洗浄可能な表面を備えている。これにより、高い計測精度が同時に保障される。

力負荷要素及び力出力要素のほぼ円筒状の特殊な実施により、好ましくは、平坦なプラットフォーム計測装置を使用可能な実施が得られる。このとき、力負荷要素及び力出力要素は、平行かつ垂直な心合わせされつつシールされた固定面を備えて形成されている。そのため、この固定面は、好ましくは良好に水切り可能な、密な垂直方向の固定を可能にするものとなっている。

また、他の特別な実施形態においては、更に、付着困難な表面を有する保護層を備えたロードセルが設けられるようになっている。そのため、この表面に接触する流動状又は液状の物質は、残りかすなく流れ去るとともに大きな洗浄手段なしに、特に病原菌の菌形成を回避するものとなっている。

本発明によれば、、密閉されたロードセルを、当該ロードセルを容易に洗浄することができ、また、その内部及び表面において残りかす、汚染物質、バクテリア、ウイルス又は菌類が付着又は増殖し得る間隙、凹部及び水平面を含まないよう、改良することが可能である。

主発明による密閉されたロードセルを垂直方向の固定面と共に示す図である。 密閉されたロードセルを内部に位置する過負荷保護部材と共に示す図である。 計量装置プラットフォームの心合わせされつつシールされた固定部材を備えたロードセルの力負荷要素の側面図である。 心合わせ及びシール可能な力負荷要素の正面図である。 心合わせピンの断面図と共に示す力負荷要素の側面図である。

以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１には主出願による密に密閉されたロードセルが示されており、このロードセルは、回転対称に形成されている。ここで、力負荷要素１と力出力要素２の間には、長手方向へ二重片持ちばり３が配置されており、この二重片持ちばり３は、その端部領域に設けられた２つのリング要素５，６及びこれに溶接されたチューブスリーブ４によって閉鎖されている。また、リング要素５，６はダイヤフラム７，８として同心状に延在する肉薄箇所を含んでおり、これらダイヤフラム７，８は、チューブスリーブ４を柔軟に力負荷要素１及び力出力要素２並びに二重片持ちばり３に結合するものとなっている。

上記ロードセルは基本的に中央の長手方向部材で構成されており、この長手方向部材から、力負荷要素１、力出力要素２、二重片持ちばり３及び両リング要素５，６が形成されている。ここで、長手方向部材は好ましくは高価なステンレス製の柔軟な特殊鋼で形成されており、完成状態においてチューブスリーブ４がこの特殊鋼上にかぶせられて両リング要素５，６によって気密に溶接される。定格負荷が１０ｋｇのロードセルにおいては、長手方向部材は、好ましくは長さ１２０ｍｍ、直径４０ｍｍとなっている。また、力負荷要素１と力出力要素２の間には二重片持ちばり３が配置されており、この二重片持ちばり３は、平行六面体状の中央部材１４を含んでいる。また、中央部材１４において、長手軸９及び垂直軸１０について対称に水平方向の開口部１１が設けられており、この開口部１１は、水平方向の４つの穴により１つのクローバー状の断面を有している。これにより、中央部材１４の平行かつ水平な両覆い面において、曲げ弾性部材として形成されたウェブ１２が生じる。そして、このウェブ１２上には好ましくは８つのひずみゲージが貼付され、これらひずみゲージは、垂直方向の力負荷時に電気信号を生成するものとなっている。なお、この電気信号は、入力される荷重Ｆに比例するものとなっている。

中央部材１４の両端部においては先細状かつ円形状の２つの接続部材１３，１６が取り付けられており、これら接続部材１３，１６は、二重片持ちばり３を一側では力負荷要素１に、これと反対側では力出力要素２に接続するものとなっている。また、各接続部材１３，１６のほぼ中心部には長手軸９に対して垂直にそれぞれリング要素５，６が取り付けられており、このリング要素５，６の外径は、チューブスリーブ４の内径に一致しているか、又は力負荷要素１及び力出力要素２の外径よりも大きいものとなっていて、好ましくは約３９ｍｍとなっている。両リング要素５，６は、二重片持ちばり３に対向したリング面上において同心状かつ凹状に先細になっているため、同心状に周設された第１のダイヤフラム７及び第２のダイヤフラム８を形成している。なお、これら第１及び第２のダイヤフラム７，８の厚さは、好ましくは０．３ｍｍとなっている。

また、好ましくは１６ｍｍの直径を有する円形状の接続部材１３，１６に関連して、接続部材１６の側方近傍には力負荷要素１及び力出力要素２が取り付けられており、これら力負荷要素１及び力出力要素２は、約１６ｍｍの長さの、平坦な端面部１７において垂直方向の固定面として途切れている円筒状の形状に移行するために、周設された溝２１によって外方へ向けて円すい形に３８ｍｍの直径まで拡径している。このとき、力負荷要素１及び力出力要素２は、その外部形状について同一に形成されているとともに、長手軸９及び垂直軸１０について対称に配置されている。力出力要素２においては、長手方向へ向けて中央の長手孔２２が更に設けられており、この長手孔２２は少なくとも開口部１１まで延在していて、この開口部においてはひずみゲージのための接続配線が案内されている。そのため、力出力要素２には更に接続ケーブル１８がシールして固定されており、この力出力要素において、接続配線は、シールされつつ外部へ案内されている。

ロードセルを計量装置台に固定するため、端面部１７には更に２つのネジ孔１９が設けられているとともに、計量プラットフォームの固定のために、力負荷要素１の端面部にも同様に２つの同種のネジ孔１９が設けられている。ここで、平行な両端面部１７は垂直方向の固定面となっているため、このようなロードセルは、プラットフォーム型の計量装置のみならず、それぞれ他の計量装置にも使用することが可能となっている。なお、このような計量装置においては、荷重Ｆが長手軸９に対して垂直にロードセルの端面部１７へ作用する。

ひずみゲージの適用及び配線後、二重片持ちばりは、押しかぶせられたチューブスリーブ４を用いたリング要素５，６への溶接によって密閉される。ここで、チューブスリーブ４は好ましくはステンレス製の高力特殊鋼で形成されており、この特殊鋼は、その長さが両リング要素５，６間の間隔に一致しているとともに、その径方向の外縁部において気密に溶接されている。また、チューブスリーブ４は曲げ剛性をもって形成されており、その外面部は、あらかじめ設定されたわずかな表面粗さを有するものとなっている。なお、このような表面粗さは電解研磨法によって行うことができるため、外面部は、良好に滑り、かつ、容易に清掃可能な表面を有している。

図２には密閉してシールされた図１によるロードセルが内部に配置された過負荷保護部材１５の断面と共に示されており、この過負荷保護部材１５は、二重片持ちばり３の内部において当接ヘッド２３を備えた過負荷ばり２０を備えている。この当接ヘッド２３は、拡張された開口部２４において、端部２８で二重片持ちばり３の力負荷要素１に係合するようになっている。ここで、拡張された開口部２４に対して、当接ヘッド２３においても水平方向の２つの孔２５が形成されており、これら孔２５には、それぞれ１つの嵌合ピン２６が、その外面部が二重片持ちばり３の可動部に当接するための所定の間隙２７を有するよう固定される。

敏感なひずみゲージへの過負荷及び損傷を防ぐために、ロードセルには、ロードセルの可動部を少なくとも計測方向に規制する過負荷保護部材がしばしば設けられる。さらに、多くの場合には、二重片持ちばり３の外部の可動領域に静的な規制要素が設けられ、この規制要素は、そのわずかな傾斜路のために、しばしば更に正確に調整可能となっている。

また、ここでは、汚染粒子及び細菌が付着すべきでない、外部が円形で閉じたロードセルであるため、外部の過負荷保護は不向きである。そのため、過負荷保護部材１５は二重片持ちばり３の開口部１１に一体化されており、この過負荷保護部材１５は、密閉された領域の内部に配置されている。さらに、二重片持ちばり３の開口部１１には軸方向かつ水平方向の過負荷ばり２０が配置されており、この過負荷ばり２０は、二重片持ちばり３の力出力側において、当該二重片持ちばり３の不動に固定された端部２９に結合されている。二重片持ちばり３の他の可動の端部２８には拡張された開口部２４が更に設けられており、この開口部２４は、好ましくは６つの水平方向の横方向穴によって、二重片持ちばり３の一体式構造の中央部材１４に形成されている。

この拡張された開口部２４には当接ヘッド２３を備えた過負荷ばり２０が突出しており、この当接ヘッド２３と二重片持ちばり３の可動の端部２８では、平行かつ水平方向の２つの孔２５が上下に形成されている。また、これら孔２５の断面は、当接ヘッド２３においては半分より大きく（＞１８０°）、二重片持ちばり３の可動の端部２８においては残りの部分（＜１８０°）に配置されている。当接ヘッド２３の孔２５の両断面領域には、水平方向上方及び同下方の固定のためにそれぞれ１つの嵌合ピン２６が挿入又は嵌挿される。また、両孔２５は、その半分より大きな断面によって、当接ヘッド２３の孔部分へ垂直に固定されている。ここで、各孔２５は、二重片持ちばり３の可動部へ向けて、境界部の周りに拡大されるよう形成されている。そのため、この箇所には所定の間隙２７が形成されており、この間隙２７は、固定された過負荷ばり２０に対して二重片持ちばり３の傾斜を規制するものとなっている。このような嵌合ピン２６が高い精度をもって量産部品として入手可能であるため、このような過負荷保護部材１５は、高い精度をもって実行可能であるだけではなく、安価でもある。また、このような二重片持ちばり３においては０．０５〜０．１５ｍｍの垂直方向の移動のみが設定されているため、あらかじめ設定された間隙範囲である０．１〜０．５ｍｍは、多くの場合、規制に対して十分である。

このような過負荷保護部材１５は、簡易な片持ちばりにおいても使用することが可能である。根本においては、過負荷ばり２０が二重片持ちばり３の可動部において固定される場合には、当接ヘッド２３も二重片持ちばり３の固定された力出力要素２へ突出することがあり得る。平行かつ長手方向に対して垂直に配置された２つの嵌合ピン２６を備えて形成された二重片持ちばり３は、計測方向（圧縮）及びこれと逆の方向（引張り）への過負荷に対して設計されている。計測方向への過負荷のみを制限すべき場合には、１つのみの上側の嵌合ピン２６による実施で十分である。

付着し得る汚れ及び細菌粒子に対するシールの改善のため、及びこれと同時に計測精度を向上させるために、図３〜図５には、中心合わせされ、かつ、シールされた力負荷要素１が示されている。この力負荷要素１においては、好ましくは計量装置プラットフォームの固定部材３０が力負荷のために配置されている。このような密閉されたロードセルが好ましくは無菌用途のために使用されるため、固定間隙の間にもほこり状の汚染粒子及び細菌粒子が至らないようにすることがしばしば有益である。そのため、このようなシールによって、計測精度が低下するのも防止する必要がある。

これについて、固定部材３０と力負荷要素１の端面部１７との間のより良好なシールのために、端面部１７の外縁部には同軸の外部溝３１が設けられている。この溝には固定部材３０の外面部と端面部の外縁部の間の外部のシールのためのＯリング３２が挟装されており、このＯリング３２により、密な密閉が達成される。そのため、これらの面の間には細菌や汚染粒子が入り込むことがない。

シールを実行するため、固定部材３０は、１つ又は複数の固定用ボルト３７によって力負荷要素１に螺着されている。そのため、固定部材３０の外面部は、外部のＯリング３２に固定して載置されている。端面部１７と固定部材３０の外面部の間を弾性を有するＯリング３２によってシールすることで、根本的には、固定用ボルト３７及び生じ得る回転又は計量装置プラットフォームへの異なる負荷の遊びにより力負荷方向及び力計測方向のエラーの原因となり得るフロート式の支持（軸受）が生じるため、外側のＯリング３２により包囲された端面部１７の内部に更に少なくとも２つの心合わせ孔３６が設けられている。この心合わせ孔３６には高精度の２つの心合わせピン３５が嵌挿されているため、力負荷方向Ｆは、常に計測方向へ向くことになる。ここで、心合わせ孔３６は、好ましくは固定用ボルト３７の外周円部において、この固定用ボルト３７から好ましくは３０°の角度だけ離間して設けられている。荷重負荷が大きい場合には、力負荷要素１及び固定部材３０の心合わせ孔３６において最大でも０．０１〜０．０３ｍｍの遊びを有する２つより多くの心合わせピン３５を用いることも可能である。

固定部材３０と端面部１７の間のシールを更に向上させるために、更にもう１つの同軸状の内部の第２の溝３３が力負荷要素１に形成されており、この溝３３は、固定用ボルト３７及び心合わせピン３５を包囲するとともに、ボルト固定において広範囲のシール面を生じさせるものとなっている。このようなシール及び心合わせは好ましくは力出力要素２においても設けられており、これにより、この力出力要素２は、その固定部材に対しても密に密閉されている。ロードセルが小さな力によってのみ定格負荷を下回る限り、このロードセルが、過負荷保護部材１５を用いることなく、心合わせされつつシールされた力負荷要素及び力出力要素のみと共に使用されることが可能である。

計量装置の固定部材による平坦な固定平面の図示されたカバーにより、全ての実施形態が下方へ傾斜しつつ丸められた表面を有している。なお、この表面においては、流動性又は液状の物体が下方へ流れ去ることができるようになっている。ロードセルの表面全体が好ましくはわずかな表面粗さに設定されており、アンダーカット部及び狭い間隙を有していないため、この表面には流動性又は液状の物体がほとんど付着することがない。他の実施形態においては、ロードセルに更に例えばポリテトラフルオロエチレン（テフロン）などの難付着性の表面コーティングを施すようになっている。これにより、付着を更に防止することができるとともに、清浄性が向上する。そのため、好ましくは食料供給においてこのようなロードセルを使用することができ、この場合、特に病原菌の発生又はその増殖を防止する必要がある。

特殊鋼製のロードセルの製造と、チューブスリーブ４の特殊鋼製リング要素５，６との溶接による二重片持ちばりのカプセル化とにより、細菌源材料の侵入を完全に防止することができる。そのため、このようなロードセルを無菌領域において使用することも可能である。この際、特にリング面における両ダイヤフラム７，８により、負荷された荷重Ｆと隔離されるため、曲げ剛性を有するチューブスリーブ４に対する力バイパス関係が生じ、高い計測精度が得られる。そのため、このようなロードセルによって、キャリブレーション可能な高精度の計測装置も製造することが可能である。

１ 力負荷要素
２ 力出力要素
３ 二重片持ちばり
４ チューブスリーブ
５，６ リング要素
７，８ ダイヤフラム
９ 長手軸
１０ 垂直軸
１１ 開口部
１２ ウェブ
１４ 中央部材
１５ 過負荷保護部材
１３，１６ 接続部材
１７ 端面部
１８ 接続ケーブル
２０ 過負荷ばり
２３ 当接ヘッド
２４ 開口部
２５ 孔
２６ 嵌合ピン
２７ 間隙
２８ 端部
２９ 端部
３０ 固定部材
３１ 外部溝
３２ Ｏリング
３５ 心合わせピン
３６ 心合わせ孔
３７ 固定用ボルト

Claims (9)

1. 棒状に形成され、かつ、力負荷要素（１）及び力出力要素（２）と、これらの間で軸方向に配置された力計測要素とで構成されたロードセルであって、前記力計測要素が片持ちばり（３）を備えており、溶接された金属部材（４，５，６）により、内部に位置する前記片持ちばりの計測弾性部材（１２）が該計測弾性部材に貼付されたひずみゲージと共に密に密閉されているとともに、計測すべき力Ｆが長手軸（９）に対して垂直に負荷され、前記力負荷要素（１）、前記力計測要素（３）及び力出力要素（２）が長手軸（９）に沿って回転対称状にかつ丸められて形成されており、前記力計測要素（３）が、曲げ剛性を有しつつ内部に前記片持ちばり（３）が配置されたチューブスリーブ（４）で構成され、前記片持ちばり（３）の両端部が、前記長手軸（９）に対して直角に配向されたリング要素（５，６）に結合されており、該リング要素（５，６）がその径方向縁部領域において前記チューブスリーブ（４）に溶接されており、前記リング要素（５，６）が同心状に周設された柔軟なダイヤフラム（７，８）を含んでおり、該ダイヤフラムは、前記チューブスリーブ（４）を力のバイパスなしに、前記片持ちばり（３）、前記力負荷要素（１）及び前記力出力要素（２）に結合する、前記ロードセルにおいて、
   過負荷保護部材（１５）を前記片持ちばり（３）の内部に設け、該過負荷保護部材が、中央部材（１４）の開口部（１１）において、当接ヘッド（２３）を備えた軸方向の過負荷ばり（２０）を含んでおり、前記当接ヘッドを、前記片持ちばり（３）のいずれかの端部（２８，２９）の拡張された開口部（２４）へ突出させ、該拡張された開口部（２４）に少なくとも孔（２５）を設け、該孔（２５）において、該孔（２５）の断面の一部分を前記片持ちばり（３）の端部（２８，２９）において延在させるとともに、断面の他部分を前記当接ヘッド（２３）へ延在させ、前記片持ちばり（３）の端部に対して所定の間隔が設定されるようにした嵌合ピンを前記孔（２５）に固定したことを特徴とするロードセル。
2. 前記片持ちばりを二重片持ちばり（３）として形成するとともに、該二重片持ちばりを平行六面体状の中央部材（１４）を含んで構成し、２つの水平かつ平行なウェブ（１２）を形成する開口部（１１）を前記中央部材に設け、前記ウェブに前記ひずみゲージを貼付したことを特徴とする請求項１記載のロードセル。
3. 前記両ウェブ（１２）間において水平に前記過負荷ばり（２０）を配置するとともに、それぞれ前記当接ヘッド（２３）と可動の前記片持ちばり（３）の端部（２８）の間の前記嵌合ピン（２６）のための、水平方向に重ねられた２つの前記孔（２５）を、拡張された前記開口部（２４）に形成し、前記嵌合ピン（２６）のいずれかが前記片持ちばり（３）の可動部に対して上方へ制限し、前記嵌合ピン（２）のうち他方が前記片持ちばり（３）を下方へ制限するよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のロードセル。
4. 棒状に形成され、かつ、力負荷要素（１）及び力出力要素（２）と、これらの間で軸方向に配置された力計測要素とで構成されたロードセルであって、前記力計測要素が片持ちばり（３）を備えており、溶接された金属部材（４，５，６）により、内部に位置する前記片持ちばりの計測弾性部材（１２）が該計測弾性部材に貼付されたひずみゲージと共に密に密閉されているとともに、計測すべき力Ｆが長手軸（９）に対して垂直に負荷され、前記力負荷要素（１）、前記力計測要素（３）及び力出力要素（２）が長手軸（９）に沿って回転対称状にかつ丸められて形成されており、前記力計測要素（３）が、曲げ剛性を有しつつ内部に前記片持ちばり（３）が配置されたチューブスリーブ（４）で構成され、前記片持ちばり（３）の両端部が、前記長手軸（９）に対して直角に配向されたリング要素（５，６）に結合されており、該リング要素（５，６）がその径方向縁部領域において前記チューブスリーブ（４）に溶接されており、前記リング要素（５，６）が同心状に周設された柔軟なダイヤフラム（７，８）を含んでおり、該ダイヤフラムは、前記チューブスリーブ（４）を力のバイパスなしに、前記片持ちばり（３）、前記力負荷要素（１）及び前記力出力要素（２）に結合する、前記ロードセルにおいて、
   計量装置プラットフォーム若しくは計量装置台の固定のための前記力負荷要素（１）又は前記力出力要素（２）の端面部（１７）に少なくとも１つの水平方向のネジ孔（１９）を設けるとともに、前記端面部（１７）における少なくとも所定の２つの箇所に水平方向の心合わせ孔（３６）を更に設け、これらネジ孔及び心合わせ孔を少なくとも１つの同心状の溝（３１，３３）によって包囲し、前記端面部（１７）と前記固定部材（３０）の間の固定間隙のシールのために少なくとも１つのＯリング（３２，３４）を前記溝に挟装したことを特徴とするロードセル。
5. 同心状の外側の前記溝（３１）を前記端面部（１７）の外縁部に配置するとともに、これに対して同軸に、内側の前記溝（３３）を前記端面部（１７）の内側面に配置したことを特徴とする請求項４記載のロードセル。
6. 前記長手軸に沿って配置された前記力負荷要素（１）と、
   つづいて第１の接続部材（１６）の周りに配置された第１のリング要素（５）と、
   これに結合されつつ前記過負荷ばり（２０）を備えた前記片持ちばり（３）と、
   これに接続されつつ当該第２の接続部材に配置された第２のリング要素（６）を備えた第２の接続部材（１３）と、
   これに接続された前記力出力要素（２）と
   を一体的に形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のロードセル。
7. 前記リング要素（５，６）を、中央に配置された前記接続部材（１３，１６）の周りにディスク状に形成するとともに、少なくとも同心状に周設されたリング面部（７，８）において同心状に、これらリング面部がそれぞれ柔軟なダイヤフラムを形成するよう縮径させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のロードセル。
8. 前記片持ちばり（３）へ向けられた前記リング面側に凹状に延びる凹部（７，８）を周設し、前記力負荷要素（１）及び前記力出力要素（２）へ向いた前記リング面側を平坦に形成したことを特徴とする請求項７記載のロードセル。
9. 当該ロードセルの外表面が前記端面部（１７，２０）の外部において丸められた平面部のみを備えるとともに、該平面部が滑面を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のロードセル。

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