JPH05223662A - 荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 リング部材の変形に起因する測定誤差を防止
し得る荷重測定装置を提供する。 【構成】 荷重測定装置１は垂直軸線３と共軸となった
リング部材５ｆを持つ容器５を具備し、リング部材５ｆ
は垂直軸線３に対して平行であり、かつその外側および
内側で該リング部材に導入された荷重作用でもって剪断
変形され得る。荷重伝達手段１１が少なくとも１つのフ
レーム１５ａと、そこに連結された２つのブラケット１
５ｂからなる一体型プレート１５として構成され、フレ
ーム１５ａはリング部材５ｆと連結される。ブラケット
１５ｂは好ましくは測定時に振動する弦部分を持つ変換
器１２に連結される。荷重伝達装置１１は荷重をリング
部材５ｆから変換器１２に伝達し、このときリング部材
５ｆの不均一な変形が少なくとも回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、垂直軸線に対して共軸
となったリング部材と、このリング部材にその外側およ
び内側のそれぞれで連結させられた荷重導入部材とを具
備し、該リング部材が荷重導入部材通して伝達させられ
た荷重でもって変形可能とされ、しかも変換器に連結さ
れているタイプの荷重測定装置に関する。このような荷
重測定装置は、計量装置またはその他の秤の計量セルと
して用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】西独特許第3924629 号によって知られて
いる荷重測定装置は垂直軸線を持つ容器を具備し、この
一体型容器はその内側および外側のそれぞれで荷重導入
部と一体となったリング部材を包含する。このリング部
材は荷重導入部を通して伝達された垂直軸線に平行な荷
重によって変形可能であり、しかも荷重を電気的信号に
変換するための変換器と連結される。この変換器は弾性
変形可能なリング部材の互いに反対側の２つの端面に固
定された歪み計を有する。

【０００３】このような荷重測定装置を用いる場合、弾
性変形可能なリング部材は次のようにして変形される。
例えば、リング部材の外側にはリング状またはジャケッ
ト状の外側荷重導入部が連結され、この外側荷重導入部
は固定支持台上に載せられ、一方リング部材の内側には
内側荷重導入部が連結され、この内側荷重導入部に下向
きの垂直の圧縮荷重が作用すると、該リング部材が変形
されることになる。このような変形は理想的な場合には
リング部材の全外周に亘って均一であるが、しかし圧縮
荷重が垂直軸線に対して僅かに偏心して作用すると、リ
ング部材に及ぼされる荷重または荷重密度もリング部材
外周に沿って大きさが異なる。したがって、リング部材
はその外周に沿って不均一に変形し、それによって測定
誤差が生じることになる。西独特許第3934629 号から明
らかなように、歪み計は周囲に対して密封すべきであ
る。また、歪み計で行った荷重測定は、供給電圧または
基準電圧の変化および温度変化に対して非常に敏感であ
る。更に、このような測定はリード線の遷移抵抗やこの
ようなリード線に発生し得る接触電圧によって影響され
ることがある。歪み計を使用する場合は、正確な測定を
可能にするには高価な方策が必要となるため、正確な測
定を可能にする荷重測定装置の製造には、特に小量の製
造には大巾なコストが掛かる。

【０００４】また、荷重測定装置として、変換器が測定
時に振動する少なくとも１つの弦部分を持つタイプのも
のも知られている。例えば、特開平3-54428 号公報には
荷重伝達手段を有する変換器が記載されている。この変
換器は互いに離れて配置された２つのプレートを有し、
この双方のプレートはそれらを連結しているピンと一緒
に、弦部分を保持する保持具を形成する。被測定荷重が
測定時に荷重伝達手段に伝達されると、２つの保持具の
距離が変化する。

【０００５】このような弦部分を持つ変換器を用いる公
知の荷重測定装置は荷重伝達手段に作用する比較的小さ
い荷重、例えば50ないし100Nの荷重を測定するのに良く
適している。しかし、これより著しく大きい荷重を測定
できることも必要となることがある。それは、例えば貯
蔵容器の計量に重量測定を原理とする計量装置に荷重測
定装置を用いる場合である。

【０００６】少なくとも１つの弦部分を備えた変換器
と、かなり大きい荷重変換を可能にする荷重伝達手段と
を有する種々の荷重測定装置も知られている。例えば、
米国特許第4240289 号には、機枠とこの機枠と平行に案
内された荷重検出手段とを備えた荷重測定装置が記載さ
れている。荷重検出手段は第１のばねを介して機枠と連
結され、第２のより柔らかいばねを介して変換器の弦部
分と連結される。多かれ少なかれ、この種の荷重測定装
置は大きなスペースを必要とする。しかし、荷重測定装
置を重力測定式計量装置およびその他の多くの可能な用
途に用いる場合、荷重変換に用いる荷重伝達手段および
変換器はできるだけ小さくコンパクトに構成されること
が望ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、公知
の荷重測定装置が有する短所を回避することを可能にす
る荷重測定装置を提供することである。その際、特に西
独特許第3924629 号を前提として、弦部分を有する変換
器を使用でき、弾性変形可能なリング部材の外周に沿っ
て不均一なリング部材の変形が測定誤差を引き起こすこ
とができるだけ防止されるべきである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
従い請求項１の特徴を有する荷重測定装置によって達成
される。本発明による荷重測定装置の有利な構成が、従
属請求項に記載されている。この荷重測定装置は、垂直
軸線に対して平行な荷重によって弾性変形可能な、つま
り剪断によって弾力的に変形できるリング部材を有す
る。荷重測定装置の一部をなしている荷重伝達手段は少
なくとも１つのフレームと、好ましくは該リング部材の
垂直軸線沿いに互いに離れた２つのフレームを有する。
フレームは第１の連結点で弾性変形可能なリング部材と
連結される。第１の連結点の数が好ましくは２ⁿ であ
り、この場合ｎが偶数の整数でしかも２以上の値を持
つ。フレームは第２の連結点で２つのブラケットと連結
される。各ブラケットは第３の連結点で変換器と連結さ
れる。変換器が電子回路と一緒に、被測定荷重の値を与
える電気的信号を生み出せることが好都合である。

【０００９】上記の第１の荷重伝達手段に加えて、変換
器の一部をなしている第２の荷重伝達手段を設けること
が好ましい。変換器が第２の荷重伝達手段によって保持
された壁要素を有し、この壁要素が導電性金属材料から
なり、その少なくとも一部は細長く、少なくとも静止状
態で直線であることが好適である。変換器が２つ以上、
例えば４つの永久磁石を有し、これら永久磁石により、
好ましくは、壁要素の細長い部分を横断する１つ以上の
磁界が生じさせられる。壁要素の細長い部分が測定時に
振動する弦部分となり、その振動周波数が該弦を緊張し
ている力、したがって被測定荷重の値を与える。このよ
うな弦部分を有する変換器を使用することにより、変換
器およびその運転に必要な電子回路の製造コストは比較
的少なくなり、しかも正確な荷重測定が可能となる。変
換器の種々の部材は、例えば、特開平3-54428 号公報に
記載されている変換器と同様な構成とすることが可能で
ある。

【００１０】

【実施例】次に、添付図面を参照して本願発明の実施例
について説明する。図１および図２に示した荷重測定装
置１は測定室２を具備し、この測定室２は垂直軸線３に
対して実質的に回転対称となった容器５からなる。容器
５は一体成形された金属部材として構成され、側壁５ａ
と、この側壁５ａの上端と一体となった端壁５ｂとを有
する。端壁５ｂにはその中央に垂直軸線３と共軸となっ
た孔５ｃが形成され、この孔５ｃにはその少なくとも一
部に雌ねじが切られる。また、容器５には端壁５ｂの内
側面から下側に向かってその内部に突出したリング状突
出部が設けられる。端壁５ｂにはリング状溝５ｅが形成
され、このリング状溝５ｅは端壁５ｂの外側面からリン
グ状突出部の中に延び、このため該リング状突出部は垂
直軸線３を包囲しかつそれと共軸となった弾性変形可能
なリング部材５ｆを形成する。リング部材５ｆの非変形
状態では、その内側面および外側面は円筒形側面とさ
れ、また端壁５ｂとは反対側の端面は垂直軸線３に対し
て半径方向に平坦となっている。要するに、リング部材
５ｆはその外側および内側で撓み継手５ｇおよび５ｈを
介して端壁５ｂと連結されることになる。側壁５ａと端
壁５ｂのリング状外側部分（すなわち、リング状溝５ｅ
の外側に位置する部分）とは実質的に剛直となった外側
荷重導入部５ｉを形成し、また端壁５ｂの内側部分（す
なわち、リング状溝５ｅの内側に位置する部分）は実質
的に剛直となった内側荷重導入部５ｋを形成する。更
に、容器５にはリング部材５ｆの非変形状態でその端面
から垂直軸線３に対して平行に一体的に突出した４つの
アーム５ｍが設けられ、これらアーム５ｍはリング部材
５ｆの周囲に沿って等間隔に配置される。アーム５ｍ各
々には垂直軸線３に対して平行なねじ孔５ｎが形成さ
れ、このねじ孔５ｎはその該当アームの平坦な自由端面
で開放される。

【００１１】測定室２は金属製の荷重分配部材７を具備
し、この荷重分配部材７は垂直軸線３と共軸となった実
質的に回転対称形のプレート形状を呈する。荷重分配部
材７は側壁５ａの端面に当接させられ、かつ止めねじ
（図示されない）によって側壁５ａに剛直にしかも取外
し自在に連結される。荷重分配部材７にはその中央に垂
直軸線３と共軸となった孔７ｃが形成され、この孔７ｃ
には少なくとも一部に雌ねじが切られる。２つの孔５ｃ
および７ｃのぞれぞれには金属製のジャーナル８および
９が螺着させられ、ジャーナル８および９のそれぞれは
端壁５ｂおよび荷重分配部材７から外方にすなわち上方
および下方に突出した頭部を備え、各頭部の端面すなわ
ち容器５に対して反対側の端面は凸状湾曲端面８ａ、９
ａとされる。

【００１２】弾性変形可能なリング部材５ｆは第１の荷
重伝達手段１１を介して変換器１２と連結される。な
お、図１および図２では、図示の明瞭化のために変換器
１２の輪郭だけが示されているが、しかし図３および図
４では第１の荷重伝達手段１１および変換器１２が詳細
に図示される。第１の荷重伝達手段１１は少なくとも非
変形状態では２つの互いに平行でかつ平坦な一体型プレ
ート１５からなり、これらプレート１５は垂直軸線３に
沿って互いに隔設される。各プレート１５は１つのフレ
ーム１５ａと、このフレーム１５ａと連結された２つの
ブラケット１５ｂからなる。２つのフレーム１５ａの中
心は垂直軸線３上に位置し、それらフレーム１５ａおよ
びブラケット１５ｂは垂直軸線３に対して平行な投影に
おいて互いに重なり合う。各フレーム１５ａにはその外
周に沿って等間隔に配置された４つの環が設けられ、こ
れら環の貫通孔１５ｃは垂直軸線３に対して平行な一直
線上に配置されて互いに対をなす。一直線上で互いに対
をなす貫通孔１５ｃの箇所には２つのフレーム１５ａに
対してスペーサ１６が設けられる。第１の荷重伝達手段
１１は一直線上で互いに対をなす貫通孔１５ｃの箇所で
該貫通孔１５ｃおよびスペーサ１６に挿通されてねじ孔
５ｎに螺着されたねじ１７によってアーム５ｍの１つの
剛直にかつ取外し自在に固定される。各ブラケット１５
ｂはその両端部で該当フレーム１５ａに連結され、その
包囲領域内には環が該ブラケット１５ｄの頂点から突出
し、該環には貫通孔１５ｄが形成される。変換器１２は
２つのプレート１５間に配置され、かつ一直線上で互い
に対をなす貫通孔１５ｄに挿通されたねじ１８およびそ
のナット１９によってブラケット１５ｂに対して取外し
自在に連結される。各ブラケット１５ｂと変換器１２と
の間には座金および／または板ばね２０が配置され、こ
の座金および／または板ばね２０により変換器１２は該
当ブラケット１５ｂから離されて保持される。

【００１３】要するに、２つのフレーム１５ａは貫通孔
１５ｃのそれぞれによって規定された４つの第１の連結
点２１でアーム５ｍを介して弾性変形可能なリング部材
５ｆと連結される。また、各ブラケット１５ｂはその該
当フレーム１５ａに対して２つの第２の連結点２２で連
結され、これら第２の連結点２２は該ブラケット１５ｂ
に対応した第１の連結点２１の両側でフレーム周囲に沿
ってしかもその第１の連結点２１に隣接したもう１つの
第１の連結点２１との間に配置される。貫通孔１５ｄは
第３の連結点２３を規定し、この第３の連結点２３でブ
ラケット１５ｂは変換器１２に対して連結される。な
お、第１の連結点２１、第２の連結点２２および第３の
連結点２３のそれぞれは垂直軸線３に対して平行な方向
から見た際に互いに対をなして重なり合う。

【００１４】各フレーム１５ａは第１の連結点２１とこ
れに隣接している第２の連結点２２との間に直線状の脚
部１５ｅを有し、この脚部１５ｅは第１の連結点２１お
よび第２の連結点２２をそれぞれ包囲するフレーム部分
に撓み継手１５ｆおよび１５ｇを介して連結される。各
ブラケット１５ｂは２つの直線状の脚部１５ｈを有し、
これら脚部１５ｈは略三角形をなすように配置される。
各脚部１５ｈは第２の連結点２２を形成するフレーム部
分に撓み継手１５ｉを介して連結され、また該当ブラケ
ット１５ｂの第３の連結点２３を包囲するブラケット部
分に撓み継手１５ｋを介して連結される。なお、撓み継
手１５ｆ、１５ｇ、１５ｉおよび１５ｋはそれぞれ狭窄
部として形成される。各ブラケット１５ｂの脚部１５ｈ
には１つ以上の環１５ｍ，１５ｎが設けられ、各環は円
形孔を持つ円形膨大部として形成される。また、フレー
ム１５ａの各環、すなわち貫通孔１５ｃが形成された環
には該フレーム１５ａの中心に向かって突出した突出片
１５ｐが設けられ、この突出片１５ｐには孔１５ｑが形
成される。

【００１５】第１の連結点２１と第２の連結点２２とは
共に多角形すなわち八角形をなす。このときフレーム１
５ａの外周に沿って連続したすべての部分、すなわち第
１の連結点２１とそれに隣接する第２の連結点２２との
間隔は互いに等しいが、しかし第２の連結点２２はフレ
ーム１５ａの中心およびこの中心を通る垂直軸線３から
は第１の連結点２１よりも遠くに離される。このとき上
述の多角形には所定の角度が与えられ（すなわち、フレ
ーム１５ａの互いに隣接した２つの脚部は所定の角度を
なす）、かかる多角形の角部はその中心すなわち垂直軸
線３から外側に突出する。詳述すると、第１の連結点２
１あるいは第２の連結点２２はそれに隣接した２つの第
２の連結点２２あるいは第１の連結点２１と二等辺三角
形をなし、この三角形のフレーム外周沿いの頂点、すな
わち該三角形の最も長い辺と向き合う頂点はフレーム１
５ａの中心から外側に突出する。フレーム１５ａの互い
に隣接する２つの脚部のなす角度は第１の連結点２１で
は第２の連結点２２より大きく、第１の連結点２１では
約140 度ないし160 度とされ、第２の連結点２２では約
110 度ないし130 度とされる。また各プレート１５の２
つの第３の連結点２３は垂直軸線３と該プレート１５の
２つの第１の連結点２１とを通る面２５上に位置する。

【００１６】変換器１２は第２の荷重伝達手段３１と、
これによって保持された壁要素３３とを具備する。第２
の荷重伝達手段３１は２つの互いに平行な一体型金属製
プレート３４からなり、この双方のプレート３４は互い
に部分的に剛直に連結されると共に垂直軸線３に沿って
互いに隔設される。この２つのフレーム状プレート３４
はそれらを互いに離している部材と共に２つの連結部材
３５を形成し、各連結部材３５は上述したねじ１８によ
って２つのブラケット１５ｂに連結される。また、第２
の荷重伝達手段３１は２つの保持具３７を備え、各保持
具３７は２つのプレート３４から電気的に絶縁されたピ
ン要素として形成される。更に、第２の荷重伝達手段３
１には２つのプレート３４によって形成された４つの細
長い伝達部材３９が設けられ、これら伝達部材３９は継
手を介して２つの連結部材３５に連結され、これにより
該２つの連結部材３５間での距離の変化が２つの保持具
３７間での距離の変化を引き起こすようになっている。

【００１７】先に述べたように、変換器１２の種々の部
材については、特開平3-54428 号公報に開示された変換
器の対応する部材、特に同刊行物に最初に記載された第
１の実施例の部材と同様に構成され得る。なお、図１お
よび図２では、変換器１２は著しく簡略化して図示さ
れ、また図３および図４でも概略的に図示されているだ
けであるが、しかし変換器１２の２つの連結部材３５は
上記刊行物では基準部材および力検出部として言及され
ている。

【００１８】導電性の一体型壁要素３３は細長い弦状の
形態となった弦部分を有し、この弦部分は静止状態で直
線をなして面２５に対して直角に延在する。かかる弦部
分の両端には目穴が形成され、各目穴は保持具３７によ
ってピンに保持される。変換器１２は更に２つのプレー
ト３４の間に保持された４つの永久磁石４１を具備し、
これら永久磁石４１により上述の弦部分を横断するよう
な磁界が発生させられる。壁要素３３の２つの目穴には
リード線４３が溶接され、これらリード線４３は側壁５
ａに形成した挿通孔を通して電子回路基板４５に接続さ
れる（図１および図２）。電子回路基板４５は例えば図
２に部分的かつ図式的に一点鎖線で示した円形ケーシン
グに固定され、この円形ケーシングにより、容器５およ
び荷重分配部材７が被測定荷重の伝達が損なわれないよ
うに保持される。容器５の内部にはＶ字状の形態となっ
た弾性バイメタル要素４９が側壁５ａと各アーム５ｍと
の間に設けられ、各弾性バイメタル要素４９の端部は側
壁５ａもしくは該当アーム５ｍの凹部に保持される。

【００１９】容器５および荷重分配部材７は例えばえば
比較的大きな強度を持つアルミニウム合金等から形成さ
れる。ジャーナル８および９の材料は例えば鋼、ステン
レススチール等とされる。２つの荷重伝達手段１１、３
１のプレート１５、３４ならびに壁部材３３は例えばベ
リリウム銅等からなる。容器５および荷重分配部材７の
それぞれに対するジャーナル８，９の連結部は適当なシ
ール材（図示されない）でもってシールされ、また側壁
４３に対するリード線４３の挿通部もシールされるの
で、測定室２の内部は周囲外部に対して液密状態にされ
る。

【００２０】図５および図６を参照すると、荷重測定装
置が部分的にかつ簡略化して図示され、これに基づいて
弾性変形可能なリング部材５ｆの作動について説明す
る。荷重測定装置の下方ジャーナル９は支持台５１の凹
部内に半径方向に幾分遊びを持って収容され、その頭部
の湾曲端面９ａが該凹部の底面に係合させられる。図５
では、容器５は無負荷状態で示されている。これに対し
て、図６では、被測定荷重Ｆ₁ が図示されない部材から
上方ジャーナル８の湾曲端面８ａに垂直軸線３に対して
平行に加えられるｔこの荷重Ｆ₁ は内側荷重導入部５ｋ
によって垂直軸線３の回りに分配され、撓み継手５ｈを
介して弾性変形可能なリング部材５ｆの内側に伝達され
る。一方、下方ジャーナル９には荷重Ｆ₁ と同じ値を持
つ反作用力すなわち支持力が支持台５１によって及ぼさ
れる。かかる支持力は荷重分配部材７および外側荷重導
入部５ｉによって垂直軸線３の回りに分配され、撓み継
手５ｇを介して弾性変形可能なリング部材５ｆの外側に
伝達される。かくして、リング部材５ｆの内側および外
側には垂直軸線３に対して平行であるがしかし互いに反
対方向となった荷重が作用し、これら荷重は剪断力とし
てリング部材５ｆを弾性的に変形させるので、該リング
部材５ｆの下側自由端面が外側に向かって端壁５ｂ側に
傾斜し、その結果リング部材５ｆの下端縁およびアーム
５ｍは外側に向かって開散させられる。

【００２１】次に、図７を参照して、第１の荷重伝達手
段１１の作動について説明する。図７の左側線図部分に
は非変形状態での第１の荷重伝達手段１１の構成要素、
すなわちプレート１５として形成されたフレーム１５ａ
と、このフレーム１５ａに連結された２つのブラケット
１５ｂとが平面図として図式化されて示される。なお、
フレーム１５ａおよびブラケット１５ｂの脚部は線分で
図示され、第１および第３の連結点２１および２３は白
抜き円で図示され、第２の連結点２２は黒丸で図示され
る。また、図７の左側線図部分では、４つの第１の連結
点２１のうち互いに対角線上で向かい合う二対の第１の
連結点２１の間隔がａおよびｂで図示され、このときａ
＝ｂである。更に、左側線図部分には２つの第３の連結
点２３の間隔がｄで図示される。

【００２２】さて、弾性変形可能なリング部材５ｆがそ
こに作用する荷重によって変形し、上下に設けられた２
つのフレーム１５ａの面２５上の２つの第１の連結点２
１が図７の右側線図部分に示すように荷重Ｆ₂ で互いに
引っ張られると仮定すると、フレーム１５ａは面２５に
沿って伸ばされ、このため該面２５上の２つの第１の連
結点２１の間隔はａ′に拡大される。一方、変形後のフ
レーム１５ａのもう一方の２つの第１の連結点２１の間
隔ｂ′が変形前のフレーム１５ａの対応する間隔ｂに等
しいとすると、フレーム１５ａの変形時、第２の連結点
２２でフレーム脚部によって形成される角度は拡げら
れ、このため第２の連結点２２は面２５に向かって変位
する。このような第２の連結点２２の変位により、２つ
の第３の連結点２３は互いに接近してその間隔はｄ′に
減少し、このとき第３の連結点２３は荷重Ｆ₃ を変換器
１２の連結部材３５に伝達する。このため第３の連結部
材３５は互いに圧縮させられてその間隔も減少し、これ
により２つの保持具３７の間隔が拡大して、壁要素３３
の弦部分は一層強く引っ張られ、かくして測定時にその
周波数が変化することになる。

【００２３】なお、図６で示した容器の変形ならびに図
７で示したプレート１５（荷重伝達手段１１の一部をな
す）の変形は非常に誇張して図示さているが、しかし実
際にかかる変形は非常に小さく、このため荷重測定装置
では実質的に変位の無い荷重測定が可能となる。荷重の
測定時にアーム５ｍが互いに開散すると（図６では誇張
して図示されている）、非変形時では平坦であったプレ
ート１５は幾分が湾曲するが、しかしその変形は非常に
僅かなものである。

【００２４】最初に、弾性変形可能なリング部材５ｆが
フレーム１５ａの４つの第１の連結点２１のうち面２５
上の２つの第１の連結点２１だけが変位すると仮定した
が、しかし荷重Ｆ₁ が図６に示すように垂直軸線３に沿
って容器５に作用した場合には、リング部材５ｆは垂直
軸線３に対して回転対称形に変形するので、フレーム１
５ａの４つの第１の連結点２１のすべてがそのフレーム
中心から変位することになる。このようなフレーム１５
ａの変形においても、２つの第３の連結点２３は互いに
接近するように変位する。

【００２５】理想的な場合には、被測定荷重Ｆ₁ と、こ
の荷重によって支持台５１で乗じる反作用力とは垂直軸
線３に沿っておよび／または該垂直軸線３の共軸の領域
でジャーナル８および９に作用する。このとき荷重Ｆ₁
およびその反作用力は垂直軸線の回りでリング部材５ｆ
の外周に沿って均等に分布させられるので、リング部材
５ｆは垂直軸線３に対して回転対称形にかつリング部材
外周に沿って均等に変形させられる。しかしながら、実
際には、被測定荷重Ｆ₁ およびその反作用力は荷重測定
装置の可動構成部材に必要とされる遊び、それらの製造
公差およびその他の理由のために垂直軸線３に対して偏
心的にジャーナル８および９に作用する。このため容器
５、特にリング部材５に作用する荷重はもはや垂直軸線
３の回りで均等に分布されることはなく、リング部材５
ｆはその外周に沿って種々の態様で変位することにな
る。しかしながら、第１の荷重伝達手段１１を構成する
フレーム１５ａおよびブラケット１５ｂはリング部材５
ｆの不均一な変形すなわち剪断をほぼ補償し得るので、
Ｆ₃ ／Ｆ₁ 比は測定室２の容器５の荷重分布が垂直軸線
３に対して回転対称であるか否かには殆ど依存しない。
すなわち、第１の荷重伝達手段１１のために、リング部
材５ｆの不均一な変形による測定誤差は実質的に回避さ
れ得ることになる。

【００２６】容器５、特にその一部をなす弾性変形可能
なリング部材５ｆおよびアーム５ｍによって達成可能な
荷重変換については、容器５の寸法特にリング部材５ｆ
およびアーム５ｍの寸法ならびに該容器５の材料の弾性
特性特に剛性率に依存しない。剪断によって弾性変形可
能なリング部材５ｆによれば、例えば10ないし1000の荷
重変換率が得られる。第１の荷重伝達手段によれば、例
えば２ないし３倍の荷重変換が得られる。すなわち、変
換器１２に伝達された荷重と容器中に導入される荷重と
の間の比については、例えば１：20ないし１：3000の範
囲となり得る。

【００２７】ブラケット１５ｂの脚部１５ｈが測定時に
その長手方向に対して平行な圧縮荷重を変換器１２に伝
達したとすると、非変形時でほぼ円形であった環１５
ｍ、１５ｎは幾分楕円形に変形する。すなわち、環１５
ｍ、１５ｎはいわば圧縮ばねのように作用して上述の圧
縮荷重の一部を吸収する。このため種々の荷重変換率に
対応した測定装置を小量ずつ生産しなければならない場
合には、最初に比較的小さい孔の環１５ｍ、１５ｎを持
つ同一プレートを多数製造しておき、次いで所望の荷重
変換率が得られるように該環１５ｍ、１５ｎの孔を拡大
するようにすればよい。勿論、これは、種々の大きさの
最大荷重の測定のために必要とされる荷重測定装置の小
量を安価に製造することに寄与する。面２５上に位置す
る突出片１５ｐの孔１５ｑは変換器１２のプレート３４
に形成された孔と共軸とされる。突出片１５ｐとその孔
１５ｑとは予め組み立てられた変換器１２に２つのプレ
ート１５を連結する際に変換器１２とプレート１５の正
しい位置決めを容易にする組立補助要素として用いられ
る。

【００２８】同種の変換器を有する従来技術の説明の際
に言及したように、変換器１２は最大値が50N ないし10
0Nの連結部材に伝達された荷重を測定するように構成さ
れ得る。したがって、荷重測定装置の設計については、
最大値が例えば約１kNないし300 kNの荷重Ｆ₁ の測定を
行い得るようにできる。この場合、測定室２は比較的小
さなコンパクトな構成とし得る。すなわち、測定室２の
外径については、約100mm 以下、例えば80ないし90mmと
することが可能であり、また測定室２の垂直軸線方向の
外寸はジャーナル８および９を除いて約75mm以下、例え
ば50ないし65mmとすることができる。

【００２９】本発明による荷重測定装置は、例えば、貯
蔵容器内の貯蔵物をその供給および／または排出時に計
量する際に該貯蔵容器を計量するのに特に適している。
この場合、例えば３つの測定室２がそれらジャーナル９
を機枠あるいは基台等の硬い支持台上に当接するように
配置され、これら測定室２のジャーナル８上に計量すべ
き貯蔵容器が搭載させられる。容器５を形成するアルミ
ニウム合金の熱膨張係数は第１の荷重伝達手段１１のプ
レート１５や第２の荷重伝達手段３１のプレート３４お
よび壁要素３３を形成する銅ベリリウムの熱膨張係数よ
り大きい。このため測定室２の周囲温度が変化した場
合、例えば周囲温度が高くなって容器５およびプレート
１５の温度が上昇した場合、リング部材５ｆはフレーム
１５ａより大きい膨張率で膨張する。このとき弾性バイ
メタル要素４９がなかったとすると、熱膨張の結果とし
て第１の連結点２１で生じた荷重がリング部材５ｆから
第１の荷重伝達手段１１に及ぼされ、該荷重は荷重Ｆ₁
の測定時に第１の荷重伝達手段に及ぼされる荷重に加え
られることになるが、しかしばね作用を持つＶ字形弾性
バイメタル要素４９も温度上昇のために膨張して、その
圧縮荷重がアーム５ｍに作用し、その結果リング部材５
ｆとフレーム１５ａとの膨張の相違によって生じる荷重
が補償され得る。

【００３０】図８には第１の荷重伝達手段の別の実施例
が図式的に示され、それは参照符号１１１で全体的に示
される。第１の荷重伝達手段１１１は、２つの上下に配
置された一体型プレート１１５からなり、各プレートは
１１５はフレーム１１５ａと、２つのブラケット１１５
ｂとから構成される。なお、図８では、脚部は線分とし
て図示される。フレーム１１５ａは１６個の脚部からな
り、８つの第１の連結点１２１で弾性変形可能なリング
部材と取外し自在にねじ止めされる。２つの互いに隣接
した第１の連結点１２１の間には第２の連結点１２２が
配置され、各第２の連結点１２２とそれに隣接する２つ
の第１の連結点１２１とはフレーム１５ａの場合と同様
に三角形の頂点を形成する。

【００３１】各ブラケット１１５ｂの各端部側には２つ
の脚部が設けられ、これら脚部は第２の連結点１２２で
フレーム１１５ａに連結される。また、各ブラケット１
１５ｂは２つの中央の脚部を具備し、これら脚部の一方
の端部は第３の連結点１２３を包含しかつ変換器と取外
し自在にねじ止めされたブラケット部分と連結される。
各中央ブラケット脚部の第３の連結点１２３と反対側の
端部は第４の連結点１２４でブラケット端の２つの脚部
と連結される。フレーム脚部とブラケット脚部との連結
点をなすプレート部分はプレート１５の場合と同様な撓
み継手として形成される。

【００３２】上述した第１の荷重伝達手段１１の場合と
同様に、２つのプレート１１５からなる第１の荷重伝達
手段１１１は荷重を弾性変形可能なリング部材から変換
器に伝達することができる。図８に示す第１の荷重伝達
手段１１１によれば、弾性変形可能なリング部材の不均
一な変形が上述の第１の荷重伝達手段１１の場合よりも
良好に補償することが可能であるが、しかし第１の荷重
伝達手段１１１の構成は一層複雑でありかつ高価であ
る。

【００３３】非変形時でのフレーム１１５にあっては、
第１の連結点１２１および第２の１２２は共に正多角形
すなわち十六角形をなし、このためフレーム中心からの
該連結点の距離はすべて等しい。しかしながら、フレー
ム１５の場合と同様に、フレーム中心からの第２の連結
点１２２の距離については該フレーム中心から第１の連
結点１２１の距離よりも大きくしてもよい。逆に、上述
の第１の荷重伝達手段１１において、フレーム中心から
の第２の連結点２２の距離を該フレーム中心からの第１
の連結点の距離に等しくすることも可能である。更に、
第２の連結点を第１の連結点よりフレーム中心に接近さ
せることもできる。

【００３４】本発明による荷重測定装置のその他の変更
事項として、例えば細長いアーム５ｍを短い突起として
形成するか、あるいは該アーム５ｍを完全に省くことも
可能である。この場合には、第１の荷重伝達手段１１は
かかる突起部に固定されるか、あるいは弾性変形可能な
リング部材に直接的固定されることになる。また、１つ
のフレームとそこに連結された２つのブラケットとを形
成した単一のプレートによって第１の荷重伝達手段を構
成することも可能である。更に、ねじ１７および／また
はねじ１８による連結をリベット止めおよび／またはプ
レス嵌め等による連結に置き換えることも可能である。

【００３５】弾性バイメタル要素４９を各アームではな
く、例えば対角線に沿って向き合う２つのアームのみ、
あるいは単一のアームのみに設けることも可能である。
一方、弾性バイメタル要素４９の代わりに、あるいは弾
性バイメタル要素４９に加えて少なくとも１つの温度セ
ンサを設けて、容器、弾性変形可能なリング部材および
第１の荷重伝達手段等の温度を直接測定してよい。この
場合、該温度センサは壁要素から得られた電気信号を評
価する際に温度変化に起因する荷重を補償し得るように
構成された電子回路手段に接続される。

【図面の簡単な説明】

【図１】荷重測定装置を概略的に示す縦断面図である。

【図２】図１に示した荷重測定装置から荷重分配部材を
取り除いた概略底面図である。

【図３】図１に示した荷重測定装置の一部を拡大して示
す拡大部分断面図である。

【図４】図２に示した荷重測定装置の一部を拡大して示
す部分拡大底面図であって、図３と同じ尺度を持つ図で
ある。

【図５】図１の荷重測定装置の構成要素の一部を無負荷
状態で示す概略縦断面図であって、図１よりも小さな尺
度を持つ図である。

【図６】図５を同様な概略縦断面図であって、負荷状態
を示す図である。

【図７】荷重測定装置の一部をなす荷重伝達手段の図式
図である。

【図８】荷重伝達手段の変形実施例を示す図式図であ
る。

【符号の説明】

１…荷重測定装置 ２…測定室 ３…垂直軸線 ５…容器 ５ａ…側壁 ５ｂ…端壁 ５ｃ…孔 ５ｅ…リング状溝５ ５ｆ…リング部材 ５ｉ…外側荷重導入部 ５ｋ…内側荷重導入部５ｋ ５ｆ…リング ５ｉ・５ｋ…荷重導入部材 ５ｍ…アーム ７…荷重分配部材 ７ｃ…孔 ８・９…ジャーナル １１・１１１…第１の荷重伝達手段 １２…変換器 １５・１１５…プレート １５ａ・１１５ａ…フレーム １５ｂ・１１５ｂ…ブラケット １５ｅ・１５ｈ…脚部 １５ｆ・１５ｇ・１５ｉ・１５ｋ…撓み継手 １７・１８…ねじ ２１・１２１…第１の連結点 ２２・１２２…第２の連結点 ２３・１２３…第３の連結点 ２５…面 ３１…第２の荷重伝達手段 ３３…壁要素 ３５…連結部材 ３７…保持具 ４９…弾性バイメタル要素 １２４…第４の連結点

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直軸線（３）に対して共軸となったリ
   ング部材（５ｆ）と、このリング部材（５ｆ）にその外
   側および内側のそれぞれで連結させられた荷重導入部材
   （５ｉ，５ｋ）とを具備し、前記リング部材（５ｆ）が
   前記荷重導入部材（５ｉ，５ｋ）通して伝達させられた
   荷重でもって変形可能とされ、しかも変換器（１２）と
   連結されている荷重測定装置において、 前記リング部材（５ｆ）が荷重伝達手段（１１，１１
   １）を介して前記変換器（１２）と連結され、前記荷重
   伝達手段（１１，１１１）が少なくとも１つのフレーム
   （１５ａ，１１５ａ）と、２つのブラケット（１５ｂ，
   １１５ｂ）とから構成され、 前記フレーム（１５ａ，１１５ａ）がその外周に沿って
   配置された第１の連結点（２１，１２１）で前記リング
   部材（５ｆ）と連結され、 前記各ブラケット（１５ｂ，１１５ｂ）が前記第１の連
   結点（２１，１２１）から離れた第２の連結点（２２，
   １２２）で前記フレーム（１５ａ，１１５ａ）に連結さ
   れ、しかも第３の連結点（２３，１２３）で前記変換器
   （１２）に連結されることを特徴とする荷重測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の荷重測定装置におい
   て、 前記フレーム（１５ａ，１１５ａ）がそこに連結された
   ２つのブラケット（１５ｂ，１１５ｂ）とと共に一体型
   プレート（１５，１１５）として形成され、 前記フレーム（１５ａ，１１５ａ）および前記ブラケッ
   ト（１５ｂ，１１５ｂ）が脚部（１５ｅ，１５ｈ）を有
   し、これら脚部が連結点（２１，２２，２３，１２１，
   １２２，１２３，１２４）を含むプレート部分に撓み継
   手（１５ｆ，１５ｇ，１５ｉ，１５ｋ）を介して連結さ
   れることを特徴とする荷重測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の荷重測定装置
   において、 前記各第２の連結点（２２，１２２）がそこに隣接する
   ２つの第１の連結点（２１，１２１）と三角形をなし、
   前記第２の連結点（２２，１２２）によって形成される
   前記三角形の頂点が垂直軸線（３）から外方に突出し、 前記第３の連結点（２３，１２３）が前記垂直軸線
   （３）と平行な平面において前記フレーム（１５ａ，１
   １５ａ）内に位置することを特徴とする荷重測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれか１項に記
   載の荷重測定装置において、前記フレーム（１５ａ）が
   非変形時でそのフレーム中心からの前記第２の連結点
   （２２）の距離が該フレーム中心からの前記第１の連結
   点（２１）より大きいことを特徴とする荷重測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれか１項に記
   載の荷重測定装置において、前記第１の連結点（２１，
   １２１）の数が２ⁿ であり、ｎが偶数の整数でしかも２
   以上であることを特徴とする荷重測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５までのいずれか１項に記
   載の荷重測定装置において、 前記荷重伝達手段（１１，１１１）が前記垂直軸線
   （３）に沿って互いに隔設された２つのフレーム（１５
   ａ，１１５ａ）からなり、各フレームが２つのブラケッ
   ト（１５ｂ，１１５ｂ）に連結され、 前記変換器（１２）が前記２つのフレーム（１５ａ，１
   １５ａ）に連結された前記２つのブラケット（１５ｂ，
   １１５ｂ）の間に配置され、 前記２つのフレーム（１５ａ，１１５ａ）が前記第１の
   連結点（２１，１２１）で互いに連結されると共に前記
   リング部材（５ｆ）とも連結され、 前記２つのブラケット（１５ｂ，１１５ｂ）のそれぞれ
   が前記第３の連結点（２３，１２３）で互いに連結され
   ると共に前記変換器（１２）とも連結されることを特徴
   とする荷重測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１から６までのいずれか１項に記
   載の荷重測定装置において、前記荷重伝達手段（１１，
   １１１）が前記第１の連結点（２１，１２１）でねじ
   （１７）でもって前記リング部材（５ｆ）に連結され、
   かつ前記第３の連結点（２３，１２３）でねじ（１８）
   でもって前記変換器（１２）に連結されることを特徴と
   する荷重測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１から７までのいずれか１項に記
   載の荷重測定装置であって、前記リング部材（５ｆ）と
   前記２つの荷重導入部材（５ｉ，５ｋ）が共に一体型部
   材からなる荷重測定装置において、 前記一体型部材が前記リング部材（５ｆ）に連結され、
   しかも該リング部材（５ｆ）から突出したアーム（５
   ｍ）を有し、 前記各フレーム（１５ａ，１１５ａ）が前記第１の連結
   点（２１，１２１）で前記リング部材（５ｆ）とは反対
   側でしかも前記垂直軸線（３）に沿って該リング部材
   （５ｆ）から離れた側の前記アーム（５ｍ）の端部に固
   定されることを特徴とする荷重測定装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の荷重測定装置におい
   て、前記フレーム（１５ａ，１１５ａ）が前記リング部
   材（５ｆ）および前記アーム（５ｍ）の形成材料の熱膨
   張係数とは異なった材料からなり、 温度変化の際に前記リング部材（５ｆ）と前記フレーム
   （１５ａ，１１５ａ）の寸法変化の相違によって生じる
   荷重を補償すべく前記アーム（５ｍ）の少なくとも１つ
   にバイメタル部材（４９）を作用させることを特徴とす
   る荷重測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から９までのいずれか１項に
    記載の荷重測定装置において、 前記第１の荷重伝達手段（１１，１１１）に加えて、前
    記変換器（１２）の一部を形成する第２の荷重伝達手段
    （３１）が設けられ、この第２の荷重伝達手段（３１）
    が前記第３の連結点（２３，１２３）のそれぞれで前記
    第１の荷重伝達手段（１１，１１１）に連結された２つ
    の連結部材（３５）、２つの保持具（３７）および伝達
    部材（３９）を具備し、前記伝達部材（３９）が前記２
    つの連結部材（３５）の距離の変化によって前記２つの
    保持具（３７）の距離の変化を生じさせるように前記連
    結部材（３５）と前記保持具（３７）とを連結し、 前記第２の荷重伝達手段（３１）が壁要素（３３）を具
    備し、この壁要素が前記第３の連結点（２３，１２３）
    を通る面（２５）に対して直角に配置されしかも静止状
    態で直線状の細長い部分を備えることを特徴とする荷重
    測定装置。