JPH0658268B2

JPH0658268B2 - 力変換装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0658268B2
Application number: JP2147523A
Authority: JP
Inventors: ザネルカスパル
Original assignee: ケー―トロンテクノロジーズ，インコーポレイティド
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: EP0402320A1; EP0402320B1; ES2043343T3; CA2018064C; US5095764A; CA2018064A1; JPH0354428A; DE59002273D1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、特許請求の範囲第１項の前提部分による力変
換装置に関する。

このような力変換装置は、たとえば、秤の載荷台、特に
計量装置の載荷台から力変換装置の力検出部に伝達され
る力の変換および測定に用いることができる。計量装置
は、たとえば、計量せらるべき貨物を運搬するためのコ
ンベヤベルトと、コンベヤベルトが通過する載荷台を具
備したコンベヤ式秤を装備することができる。しかし、
力変換装置は、計量せらるべき貨物がコンベヤスクリュ
または他の運搬部材により、貯蔵庫から搬出し、秤で貯
蔵庫の重量減少を計量する、いわゆる重量測定式計量装
置にも使用できる。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

日本国特許 JP-A-昭-61-194325および欧州特許EP-A-031
8152により公知の力変換装置は、力伝達装置と、この力
伝達装置と結合した縦長変換要素とを具備する。力変換
装置は、互いに向き合う二つの菱形角または楕円形頂点
で台架などに固定した基準部材と、測定せらるべき力の
検出に用いる力検出部とを具備するフレームを有する。
他の二つの菱形角および楕円形頂点には、変換要素をフ
レームに保持する保持具を付ける。保持具は、フレーム
部分により形成された伝達部材によってわずかに可動に
基準部材および力検出部と結合している。さらに、菱形
フレームの場合、伝達部材の端部に湾曲ヒンジを形成す
るくびれ部がある。変換要素は、両端部がスタッドで互
いに結合した２本の棒状部を有する二重音叉状振動体か
らなる。フレーム、保持具および振動体は、一体成形プ
レートのセクションからなる。日本国特許JP-A-昭-61-1
94325 により公知の力変換器では、プレートは金属から
なり、プレートの振動体に属する部分に２個の圧電素子
および電極を設けている。欧州特許EP-A-0318152による
力変換器において、プレートは石英からなり、振動体の
棒状部の領域に電極を設けている。電極は、導体を介し
て電子装置と結合している。

この公知の力変換器を使用する際、力検出部で圧力が力
検出部に導入される。この圧力は、力検出部を基準部材
に押し付け、それによって保持具は互いに開くため、保
持具それ自体は変換要素に引張力を及ぼす。しかし、基
準部材および力検出部でフレームに作用する圧力は、曲
げおよび／またはねじれを発生する傾向がある。その
際、フレームの特定の領域は静止状態で張架した面から
不規則に湾曲し、および／または屈曲し、それによっ
て、測定に誤差が生じ、場合によっては永久破損が生じ
る。

日本国特許 JP-A-昭-61-194325に記載されたプレート
は、（おそらく前記の好ましくない曲げおよびねじれを
避けるために）比較的に厚く、すなわち、数ミリメート
ルの厚みを有する。それゆえ、二重音叉状振動体および
他の可動部分は、（振動体の振動棒に比べて）比較的に
質量が大きい。しかし、質量が大きい可動部分は、測定
の際に外から作用する振動および衝撃に非常に敏感であ
るため不利である。重い可動部分を有する力変換器は、
たとえば、輸送中または力変換器を具備する装置を使用
している際に、極端に大きい振動および衝撃作用が加わ
ると、場合により破損することがある。さらに、厚いプ
レートの場合、たとえば、力伝達装置の湾曲ヒンジおよ
び振動体の棒状部にとって好ましい狭いスタッド状のセ
クションを製作することは困難である。日本の印刷物に
よると、力伝達装置およびワイヤ付き振動体は、完全な
金属プレートから放電浸食によって製作される。しか
し、厚さ数ミリメートルのプレートをこのような方法で
製作するのは、非常に時間が掛かり、面倒である。

欧州特許EP-A-0318152の第６図および第８図によれば、
図示のプレートの振動体縦方向に平行に測定した最大寸
法は約10mmもしくは12mmであり、プレートの厚さは約0.
15mmもしくは0.25mmである。このような寸法のプレート
において、プレートのセクションが静止状態でプレート
により形成される面から不規則に湾曲する好ましくない
曲げおよびねじれを回避できるか、非常に疑わしい。さ
らに、前述の形状を有する力伝達装置および振動体を硬
固な石英結晶から製作することは非常に複雑かつ高価で
ある。

日本国特許 JP-A-昭-61-194325および欧州特許EP-A-031
8152による装置において振動体に取り付けた圧電素子お
よび／または電極および電子装置と結合した導体は、さ
らに振動体の振動を妨げ、それによって測定精度を低め
ることがある。そのうえ、これらの公知の変換器におけ
る振動体は、おそらく振動に関し、力伝達装置と強く結
合している。それによって、振動体の振動は測定の際に
著しく減衰され、測定精度が低減する。

米国特許第 4541495号により公知の力変換器は、測定の
際に静止した基準部材として用いるブラケットを具備す
る。このブラケットには、測定せらるべき力の検出およ
び伝達に、すなわち、力検出部と力伝達装置として用い
る２腕レバーが旋回可能に支持されている。変換要素
は、一端では保持具を介してブラケットと、他端では保
持具を介してレバーと結合した金属製の導電性弦からな
る。各々の保持具は締付けねじと、この締付けねじによ
ってブラケットもしくはレバーに固定されたシムとを具
備する。さらに、ブラケットには、弦の中央領域で磁界
を発生する磁石が固定されている。弦端部は保持具を越
えて延長し、測定時に電流を弦を通して導く電子装置と
結合している。ブラケットおよびレバーはおそらく金属
からなるため、弦端部をブラケットおよびレバーに対し
て電気的に絶縁するために、保持具にはおそらく絶縁手
段を設けている。米国特許第 4541495号により公知の力
変換器は、比較的多数の独立した種々の部分を具備する
点が短所である。したがって、このような力変換器の製
作および組立は面倒である。さらに、米国特許第 45414
95号により公知の力変換器において、弦の保持に用いる
保持具はブラケットの片側もしくはレバーの一方の腕の
端部のみに固定されている。レバーは力を弦に伝達せね
ばならないため、また、弦は引張応力下にあるため、ブ
ラケット、レバーおよび保持具は比較的大きい曲げモー
メントを有する。それゆえ、ブラケット、レバーおよび
保持具は強度が大きく、弦の長さと比べて寸法が相対的
に大きくなければならないため、力変換器の所要スペー
スは大きくなる。さらに、レバーおよびレバーに固定し
た保持具は質量も大きい。しかし、質量が大きい可動部
分は、日本国特許 JP-A-昭-61-194325による装置に関し
て説明した理由で好ましくない。

それゆえ、本発明の課題は、公知の力変換器の短所を回
避した力変換器を得ることである。その際、日本国特許
JP-A-昭-61-194325により公知の力変換器に基づいて、
力伝達装置の可動部分の重量を変換要素の最大寸法と比
較してできるだけ小さくし、それにもかかわらず、力伝
達装置の部分を好ましくない方向に変形させる湾曲、ね
じりおよび屈曲に対する十分な抵抗を実現することを特
に目指す。さらに、力変換器は導電性変換要素を保持具
において電気的に絶縁して保持しなければならない。ま
た、変換要素に測定時に振動する弦を設け、弦と交差す
る磁界を発生するための磁石を簡単に保持することが可
能でなければならない。さらに、力変換器および特に力
伝達装置は、廉価に製作できなければならない。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は、発明による特許請求の範囲第１項の特徴を
有する力変換器によって解決される。力変換器の有利な
実施例は、特許請求の範囲第１項に従属する請求項に記
載する。

さらに、本発明は力変換器の製造方法を対象とする。こ
の方法は、本発明により特許請求の範囲第10項の特徴を
備える。

変換要素は、測定の際に弦と交差する、少なくとも一つ
の磁界において、共振周波数、たとえば、第２の固有振
動周波数で振動する。特に力伝達装置によって保持され
た縦長メインセクション、すなわち、弦を具備する。こ
の周波数は、弦を張る力の平方根に比例する。この力
は、プレストレスによって生じる一定の力と、力伝達装
置の力検出部で検出された力に比例する可変力から合成
される。弦の両端と導電結合した電子装置は、弦を振動
させ、弦の振動周波数と結び付いた変数、たとえば、振
動周期または振動周期群の持続時間を求める。次に、こ
の変数は、弦を張る力およびこの力と結合した力検出部
に作用する力の大きさを表す。

しかし、変換要素は、縦長メインセクションとして、測
定の際に振動する弦の代わりに、端部に作用する可変引
張力によって弾性的に伸び、その際に電気抵抗が変化す
る導電性の直線ワイヤを具備することもできる。この場
合、瞬間的な電気抵抗は、測定せらるべき力の大きさを
現す電気信号を形成するために用いられる。さらに、変
換要素は弾性的に伸縮可能な支持部材と、この支持部材
に取り付けたひずみ計を具備することができよう。さら
に、圧電体と電極を具備する変換要素を用いることがで
きよう。この場合、このような変換要素は、たとえば、
２個の保持具において変換要素に働く圧力の作用下で電
気信号を出すように配置および保持することが可能であ
ろう。

力伝達装置は特に伝達部材の端部に湾曲ヒンジを付け、
いかなる場合も、力検出部、伝達部材および作用点にお
いて変換要素に作用する少なくとも１個の保持具を基準
部材を基準として動かし、それによって、２個の作用点
の間隔を変化させることが可能でなければならない。し
かし、弦を有し、力伝達装置によって保持された変換要
素において、測定の際に生じる力検出部および変位可能
な作用点もしくは諸作用点の変位は非常にわずかであ
り、特に、二つの作用点の間隔より極めて小さく、各々
同じ伝達部材に属するヒンジの間隔よりも極めて小さ
い。つまり、所定の測定範囲にある力を測定する際に生
じる二つの作用点の間隔変化は、通常二つの作用点の間
隔の約 0.2％以下、または 0.1％以下である。それゆ
え、力伝達装置の種々の部分は、互いに基準として、特
に基準部材を基準として本来仮想的にしか可動できな
い。ところで、弦を有する変換器は、しばしば剛な変換
器または無変位に作動する変換器と呼ばれる。少なくと
も、変換要素として弾性的に伸長可能な、伸長時に電気
抵抗が変化する直線ワイヤまたは圧電素子を有する変換
器も、同様に無変位に作動する。弾性的に伸長可能な支
持部材に配置されたひずみ計を有する変換要素を使用す
る際も、測定時に生じる運動はわずかであり、そのよう
な変換要素を有する変換器も実際上無変位に作動する。

〔実施例〕

以下に、本発明の対象を、図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。

第１図および第２図に示す力変換器１は、計量装置秤の
図示しない台架および／またはケーシングに不動に固定
した部材、すなわち、下部５およびこの下部と取外し可
能にねじ止めされた上部７を有する全面的に閉じたケー
シング３を具備する。下部５は、ケーシング内部で水平
支承面５ａおよび平らな垂直支持面５ｄを形成する。一
体成形された力導入部材９は、支承面５ａに載置され、
ケーシング下部５にねじ止めされた軸受部９ａと、この
軸受部と水平軸中心に旋回自在に結合された、レバー腕
部９ｂおよび９ｃを有するレバーとを具備する。その
際、レバーは湾曲ヒンジにより軸受部９ａと結合してい
る。図示しない秤の載荷台は、力導入部材９と結合手段
および伝達手段を介して結合している。これらの結合手
段および伝達手段は、力の伝導に必要な昇降装置を具備
する。第２図には、この昇降装置のロッド11のみを示
す。このロッドは、ケーシング下部５の穴を通って、下
からケーシング３の内部に貫入し、レバー腕部９ｂに固
定されている。他の腕部９ｃは、自由端において支持面
５ｄと整列された平らな垂直支持面９ｄによって画定さ
れている。

ケーシング３の内部には、第３図、第４図および第５図
に独立にその全体を参照符号21によって表わす力伝達装
置を取り付けている。この力伝達装置21は２個の少なく
とも概ね平らな、互いに平行をなすプレート23を具備す
る。これらのプレート23は、特に第３図および第４図に
明示する、各々対をなす互いに整列された２個の穴23
ａ、特に孔を有する。２個のプレート23の間で、互いに
整列された対をなす穴23ａに２個のスペーサ25が配置さ
れる。各々のスペーサ25は、円筒形中間部と、該中間部
の端部で小さい半径方向の遊びをもたせて、または遊び
なしで穴23ａの一つに突出した各々１個のやや薄い頚状
部とを有する。中間部とスペーサの２個の頚状部との間
の移行部にある、スペーサ25の平らな半径方向肩面は、
２個のプレート23の互いに向き合う面に当接している。

２個のプレート23は、等しい輪郭形状、輪郭寸法および
厚さを有し、少なくとも概ね、つまり、完全に同一に形
成されている。したがって、２個のプレート23は、それ
らの間を通る垂直対称面29を基準として、少なくとも概
ね、つまり互いに正確に鏡面対称形をなす。さらに、以
下に詳細に説明するように、２個のプレートは、プレー
トによって形成される面に対し直角、かつ、互いに直角
な、つまり、水平もしくは垂直の２個の対称面31および
33を基準として、少なくとも概ね鏡面対称形である。２
個のスペーサ25は水平対称面31を基準として、互いに鏡
面対称形であり、さらに、垂直対称面33を通る軸を有す
るため、各々のスペーサそれ自体は対称面33に対して鏡
面対称形である。２個のスペーサ25の貫通穴は、各々固
定穴25ｂを形成する。力伝達装置21は、固定穴25ｂを貫
通する固定要素、すなわち、ねじ35でケーシング下部５
又はレバー腕部9cに固定されている。支持面５ｄ，９ｄ
とこれらの支持面に近いプレート23の間で、このプレー
トを支持面５ｄ，９ｄと距離をおいて保持し、ねじによ
って貫通された座金37を取り付けている。ねじ35の頭部
と支持面５ｄ，９ｄから大きく離れたプレートの間に
も、座金37を取り付けている。

中央の垂直対称面33と交差し、穴23ａを有するプレート
23のセクション23ｂは、水平対称面31が貫通する隙間状
の空隙23ｃによって互いに分離されている。穴23ａの空
隙23ｃと反対側に円形穴23ｄがある。さらに、各々のプ
レート23は対称面33の両側に、対称面31に対し直角に測
定して最長のプレート寸法の最大部分にわたって延びる
スリット状開口部23ｅを付けている。このスリット状開
口部23ｅは、両端部の互いに向き合う側に、円の一部を
形成する延長部23ｆを有する。開口部23ｄは、延長部23
ｆによって形成されるプレートセクション23ｂの側縁部
分と共に、中央部が狭くなった比較的細いスタッド23ｇ
を画定する。プレート23は互いに向き合う側で、穴23ａ
と空隙23ｃの間に各々１個の凹所23ｉを有する。この凹
所はプレートセクション23ｂの全幅にわたって延び、深
さはプレート厚さの半分にほぼ等しい。各々の凹所23ｉ
は、互いに向き合う、対称面31と平行な位置決め面また
は支え面23ｍおよび23ｎを形成する。各々の凹所23ｉは
中央領域において、すなわち、垂直対称面33において、
凹所底面から相向かうプレート方向に突出し、凹所23ｉ
を二つに分割する、正方形の輪郭の限界突起部および／
または位置決め突起部または間隔保持突起部23ｐを形成
する。２個のプレート23は各々の凹所23ｉ領域で、一般
に空隙23ｃに平行な縦長の穴23ｑを付けている。この穴
の対称面31と反対側の境界は、凹所23ｉの対称面31と反
対側の境界と少なくとも概ね同列であるか、一致する。
位置決め突起部および間隔保持突起部23ｐと穴23ｑは、
第３図および第４図の上半分において、場合により、こ
れらの図の下半分におけるのとやや異なって形成されて
いる。つまり、上方の突起部はやや長く、穴23ｑに突き
出た張出部を形成する。２個のプレート23は、突起部23
ｐと穴23ｑの形成が若干異なる点を除けば、対称面31を
基準として鏡面対称形であり、対称面33を基準として完
全に鏡面対称形である。各々のプレート23は、２個のス
リット状開口部23ｅの互いに反対側の対称面31上に円形
穴23ｓを有する目穴23ｒを具備する。これらの目穴23ｒ
の各々は、以下にスタッド23ｔと呼ぶ、脚状または小橋
状のセクションを通し、このセクションの両側のくびれ
部23ｕ，23ｖを形成するセクションにおいて、対称面31
の互いに反対側にある当該プレートの周縁セクションと
関連している。各々のくびれ部23ｕ，23ｖは、プレート
によって形成される面と平行な面への直角投影におい
て、外側は凹所により、また、スリット状開口部23ｅに
隣接する側は直線縁部によって画定されている。

以下に、２個のプレート23の互いに重なるセクション
は、プレートによって形成される面に対して直角の投影
において、したがって第１図および第３図において、一
致するプレートセクションを意味する。２個のプレート
23の、垂直対称面33を横断する互いに重なる下方セクシ
ョン23ｂは、これらのプレートによって保持されたスペ
ーサ25と共に、ケーシング下部５に剛に固定された力伝
達装置21の基準部材41を形成する。２個の上方垂直対称
面33を横断する、互いに重なる２個のプレートのセクシ
ョン23ｂは、これらのプレートによって保持されたスペ
ーサ25と共に、力導入部材９に固定した力伝達装置21の
力検出部43を形成する。下方プレート周縁セクションと
目穴23ｒとの間の互いに重なるスタッド23ｔは、脚また
は腕状の縦長直線伝達部材47を形成する。上方プレート
周縁セクションと目穴23ｒの間にある互いに重なるスタ
ッド23ｔは、脚または腕状の縦長直線伝達部材49を形成
する。互いに重なるくびれ部23ｕの各対は湾曲ヒンジ51
を形成し、互いに重なるくびれ部23ｖの各対は湾曲ヒン
ジ53を形成する。ところで、湾曲ヒンジ51，53の種類の
ヒンジは、仮想ヒンジとも呼ぶ。湾曲ヒンジ51は４個の
伝達部材47，49の一端を互いに重なる旋回可能な目穴23
ｒの１対と結合する。湾曲ヒンジ53は、２個の伝達部材
47の目穴と反対側の端部を基準部材41と結合し、２個の
伝達部材49の目穴と反対側の端部を力検出部43と結合す
る。ヒンジ51，53は、プレートによって形成された面に
沿った、したがって、これらの面に直角の旋回軸を中心
とした伝達部材の旋回運動を可能にする。それゆえ、４
個の伝達部材は、これらを結合する部分と共に、フレー
ムを形成する。フレームは、該フレームによって形成さ
れる面において規定され得る。

プレート端部、すなわち、プレートによって形成された
端部と平行に、かつ、スタッド23ｔの長手方向に直角に
測定されたくびれ部23ｕ，23ｖの幅は、最も狭い箇所で
は、たとえば、類似に測定されたスタッド23ｔの最大幅
の半分にほぼ等しい。スタッド23ｔおよびくびれ部23
ｕ，23ｖの曲げ強度は、プレート面に沿った曲げに対
し、幅の３乗に比例する。それゆえ、湾曲ヒンジ51，53
を形成するくびれ部の曲げ強度は、プレート面に沿った
曲げに対してはスタッド23ｔの中間メインセクションの
曲げ強度の８分の１に相当する。更に、くびれ部23ｕ，
23ｖの幅は、スタッド23ｔの最大幅の半分より小さくす
ることもできる。

互いに整列された穴23ｓにおいて、互いに重なる目穴23
ｒの各対により、たとえば、一体成形の円筒形ピン61が
保持、すなわち、圧入されている。それゆえ、目穴23ｒ
はピン61を保持するための保持部の働きをする。ピン61
は、このピンを保持する目穴23ｒと共に保持具55を形成
する。一体成形された変換要素65は、両端が環65ｂとつ
ながる縦長メインセクション、すなわち、弦65ａを具備
する。各々の環65ｂは、外側では弦65ａが位置するのと
同じ面において平らな環状ディスクを具備し、内側では
このリングディスクの一側に突出し、概ね円筒形の穴65
ｄを形成するカラー65ｃを具備する。各々の環65ｂの穴
65ｄにピン61の１本が貫通し、プレスばめを形成する。
それゆえ、ピン61は変換要素65を２個のプレート23の間
の中央で保持する。変換要素65の２個の穴65ｄ内にある
２個のピン61のセクションは、力伝達装置21が変換要素
65に引張力を及ぼす作用点61ａを形成する。第３図およ
び第５図には、作用点結合直線71が図示されている。こ
の直線は２個の作用点61ａを、より正確には、変換要素
穴65ｄに座るピン61の部分の両中心を通り、２個の対称
面29および31の交線と同一である。各々の環65ｂは２個
のプレート23の縁部の間で突出する電気接続部ともつな
がっている。２個の接続部65ｅは、図示しない電導体、
たとえば絶縁ワイヤにより、ケーシング３に固定された
電子装置69と結合している。電子装置69はケーシング下
部に固定した配線基板を具備する。

弦65ａは、対称面31を通る。対称面の両側では、２個の
プレートの間に各々２個の直方体の永久磁石を配置し、
凹所23ｉに挿入している。永久磁石67は、垂直面33に沿
った断面において、２個のプレートの互いに向き合う１
対の凹所23ｉの間に密に嵌合し、凹所底面に容易に係合
する寸法に形成されている。永久磁石は、少なくとも変
換要素65により近い凹所の縦境界によって形成された位
置決め面または支え面23ｎに接している。さらに、永久
磁石は対称面33に向いた側で位置決め突起部または間隔
保持突起部23ｐに接している。対称面31の反対の側およ
び対称面33の反対の側にある磁石の間に、自由な空隙が
存在する。永久磁石67は対称面31に対して直角に磁化さ
れているため、対称面に向いた側で各々Ｎ磁極とＳ磁極
が対向する。それゆえ、磁石は、少なくとも周縁効果を
除けば、弦65ａを直角に交差する磁界を生じる。対称面
31を基準として対向する磁石は互いに引き合い、この吸
引力によって位置決め面または支え面に引き付けられ
る。対称面31の同一側で相並ぶ永久磁石67は、反対の極
性を有し、互いに引き合い、スペーサとして用いる位置
決め突起部または間隔保持突起部23ｐに引き付けられ
る。したがって、４個の永久磁石は、これらの永久磁石
が生じる磁界により、追加の固定手段なしで、前記の位
置に互いに保持するが、接着剤などによってプレートに
固定することも可能であろう。

基準部材41および力検出部43において、すなわち、対を
なす互いに整列された穴23ｄにおいて、直径が穴23ｄの
直径よりやや大きい円板からなる各々１個の振動減衰器
81が配置される。軸方向に測定した振動減衰器81の厚さ
は、少なくとも互いに向き合う２個のプレート23の間隔
にほぼ等しい。振動減衰器81は１個または場合により２
個のプレートに固定、すなわち、固着されている。ピン
61の各々に、少なくとも１の環状振動減衰器83が固定さ
れている。つまり、変換要素65の環65ｂとプレート23の
１個との間でピンに押し付けられている。

２個のプレート23は、目穴23ｒにおいてピン61によって
互いに剛に結合され、保持される。さらに、スペーサ25
によって、力伝達装置21をケーシング下部５および力導
入部材９にねじ止めする以前に、２個のプレートが基準
部材41および力検出部43の領域において、プレートによ
って形成される面に平行に互いに変位しないか、極めて
少ししか変位しないことが保証される。力伝達装置21が
ねじ35でケーシング下部５および力導入部材９に固定さ
れている場合、ねじは２個のプレートを基準部材41もし
くは力検出部43の領域で互いに剛に結合する。

２個のプレート23および変換要素65は、弾性変形可能な
非磁性金属材料、たとえば、銅バリリウム合金からな
る。２個のピン61は、形状の経時的変化ができるだけ少
ない絶縁材料、たとえば、結晶酸化アルミニウム、すな
わち、コランダムからなる。その際、コランダムは透明
および無色のサファイアあるいは有色のサファイアまた
はルビーである。振動減衰器81，83は、ゴム弾性材料、
たとえば、E.I.du Pont de Nemours & Co.Inc.が商標名
ビトン（VITON）で供給しているフッ化エラストマから
なる。

プレート23は、たとえば、膜腐食法によって製造でき
る。一組のプレートを作るために、最初に四角形の輪郭
の完全な板状シートを製作する。シートの各々は、少な
くとも１個のプレート、特に複数の、たとえば、各々 1
00個のプレートを形成するのに用いる。次に、写真法に
より膜から、プレートの所定の輪郭形状および穴をシー
トの両側に、また、形成せらるべき凹所23ｉをシートの
片側に写す。その際、隣接するプレートの結合に用いら
れる補助結合スタッドも設けている。その後で、シート
を腐食浴に懸架し、プレート輪郭形状および穴がシート
両側から、また、凹所23ｉがシート片側から腐食加工さ
れる。腐食されたシートを腐食浴から取り出した後、隣
接するプレートを結合する補助結合スタッドを取り除
く。

プレートは腐食ではなく、押抜きによっても製造でき
る。その際、たとえば、最初に完全な帯状シートを作成
し、この帯状シートからプレートを順次押し抜く、凹所
23ｉはプレスまたは押抜き後に行う切削加工によって形
成できる。プレートセクション23ｂの凹所23ｉを付けた
部分は、完成した力伝達装置において各々他のプレート
に向く側に一時的に曲げられる。このような曲げによ
り、後から挿入する永久磁石を締め付ける弾性プレスト
レスが生み出される。

変換要素65が大量生産においても、腐食または押抜きに
よって完全な板状または帯状シートから製作できる。カ
ラー65ｃは、塑性変形によって形成される。各々の変換
要素65を製造する際に、最初に腐食または押抜きおよび
変形工程において、最初に工作物を第６図に示す形状で
形成する。この工作物は弦65ａ、２個の環65ｂおよび接
続部65ｅのほかに、補助結合スタッド65ｆを具備する。
この補助結合スタッドにより、変換要素65の運搬および
組立が簡単になる。

力伝達装置21を組み立てる際に、たとえば、最初に１対
のピン61を、円錐形端部61ｂの方からプレート23に挿入
し、その後で振動減衰器83および補助結合スタッド65ｆ
を具備する変換要素65の環65ｂをピン61に圧入できる。
次いで、２個のプレートが所定の間隔を有するように、
第２のプレートをピンに圧入する。補助結合スタッド65
ｆは第２のプレートを圧入する前または後で、目標分離
箇所65ｇにおいて分離できる。プレート23がピン61によ
り互いに結合された状態において、プレートの一時的な
弾性変形のもとで、４個の永久磁石67および２個のスペ
ーサ25を挿入する。最後に、振動減衰器81を挿入し、固
着する。穴23ｑは、永久磁石67を挿入した後にその位置
を外から視覚的に点検するためののぞき穴として用いる
ことができる。

弦65ａは断面が矩形であり、プレート面に直角に測定し
た弦の断面寸法がプレート面に平行に測定した断面寸法
より小さい。測定の際に、電子装置69は時間周期により
変化する電流、つまり交流を弦に通す。この交流は、弦
と交差する磁界と作用して力を生む。このとき、弦は振
動を生じ、その際、第１図および第３図に図示する平面
に直角に偏向し、磁界が弦に電圧を誘導する。弦は永久
磁石の配置構成に応じ、第２の固有振動周波数で振動し
ようとし、また、電子装置には回路手段を設け、弦が実
際に第２の固有振動周波数で振動するように、弦を通る
電流の周波数を制御する。

装着前の弛緩状態における変換要素65の２個の穴65ｄの
中心間隔は、同様に弛緩状態にあるプレート23の穴23ｓ
の中間間隔よりもわずかばかり、例えば弦の長さの約１
〜２％だけ短い。変換要素65が２個のプレートの間でピ
ン61によって保持される場合、プレート23の弾性変形能
力、特に伝達部材47，49ならびにヒンジ51，53を形成す
るプレートセクションの弾性変形能力は、弦65ａのプレ
ストレスを引き起こす。このプレストレスによって生じ
る一定の元応力または静止力の値はＦ_ｃである。ここ
で、第２図にＦ_１で示す力が、変換器１を包含する図示
しない計量装置秤の載荷台から、力導入部材９に伝達す
ることが前提される。この力導入部材９それ自体は、力
伝達装置21の力検出部43に力Ｆ_ｉを導入する。

以下に、力伝達装置21の動作方式を、第７図に基づいて
説明する。第７図には、ケーシング３に固定した基準部
材41、力導入部材９に固定した力検出部43および力伝達
部材47，49が実線によって、湾曲ヒンジ51，53が交差線
によって、保持具55および作用点61ａが円によって概念
的に示されている。さらに、第７図には、破線により対
称面31、およびこの投影において対称面と一致する、２
個の作用点61ａを通る作用点連結直線71が示されてい
る。番号73は、各々伝達部材47，49に属し、両端にある
湾曲ヒンジ51および53を通るヒンジ連結直線を表す。さ
らに、第７図には、二つの面75が示されている。これら
の面は、対称面31および作用点連結直線71と２個の作用
点61の間で直交し、各々が伝達部材47，49を介して同一
の作用点61ａと結合している２個の湾曲ヒンジ53を通
る。

ヒンジ連結直線73は、作用点連結直線71と共に、90度と
は異なる角度αを形成する。この角度αは、４本すべて
のヒンジ連結直線73について等しい値を有する。基準部
材41を各々１個の目穴23ｒと結合する２個の伝達部材47
に属するヒンジ連結直線73は、ヒンジ53からヒンジ51の
方向で互いに広がっている。２個の伝達部材49に属する
ヒンジ連結直線73も同様に、ヒンジ53からヒンジ51の方
向で互いに広がっている。それゆえ、各々のヒンジ51
は、伝達部材を介してヒンジ51と結合したヒンジ53を通
る面75から、直線71と平行して、しかも、対称面33およ
び当該ヒンジ51と結合した作用点61ａから離れる方向に
おいて隔たっている。したがって、伝達部材47を目穴23
ｒおよび作用点61ａと結ぶ２個のヒンジ51の直線31に平
行に測定した間隔は、伝達部材47を基準部材41と結ぶヒ
ンジ53の直線31に平行に測定した間隔より大きい。同様
のことは、２個の伝達部材49の端部にあるヒンジ51，53
についてもあてはまる。

力導入部材９から力検出部43に及ぶ力Ｆ_ｉは、プレート
面に対し少なくともほぼ平行であり、下方に垂直に向い
ている。この力Ｆ_ｉは力検出部43をプレート23によって
形成される面と平行に、ケーシング３に固定された基準
部材41の方向に変位させる。ここで、注意すべきは、第
７図において、力Ｆ_ｉの作用点は概念的に力伝達装置21
の上縁部に記載されていることである。しかし、実際に
は、力Ｆ_ｉおよびケーシング下部５により基準部材41に
伝達される反力は、ねじ35において、したがって、湾曲
ヒンジ53より対称面31および弦65ａにより近い箇所にお
いて、力伝達装置21に導入されるのである。力Ｆ_ｉおよ
び基準部材41で作用する前記の反力が反対方向に向いて
いるにもかかわらず、これらの力は穴23ａと湾曲ヒンジ
53の間でプレート23に対して引張力として作用する。こ
れは、プレートが静止状態においてプレートによって形
成される面から湾曲するのを防ぐのに役立つ。

４個の伝達部材47，49の長さは、力検出部が変位する際
に、少なくともほぼ一定である。それゆえ、力検出部43
が基準部材41に接近することにより、力伝達装置21の湾
曲ヒンジを変形および湾曲させ、その結果、４個すべて
の伝達部材47，49がヒンジ53の旋回軸の回りを対称面33
から離れる方向に旋回する。対称面33に沿った力Ｆ_ｉは
力検出部43に作用するため、力Ｆ_ｉは伝達の際に２個の
伝達部材49に半分ずつ配分される。したがって、２本の
ピン61は、静止位置から出発してプレート面に平行に、
すなわち、作用点連結直線71に平行に、各々等しい長さ
だけ、対称面33から離れる方向に変位するため、２個の
作用点61ａの間隔および二つの変位長さの合計が大きく
なる。それゆえ、弦65ａの各々半分は、力Ｆ_ｉの半分の
伝達および変換から生じる力によって延長されると考え
られる。したがって、作用点は弾性プレストレスによっ
て生じる一定の元応力または静止力Ｆ_ｃに加えて、力Ｆ
_ｉに比例した可変のＦ_ｏを弦65ａに及ぼす。その結果、
弦に作用する力全体は、Ｆ_ｃ＋Ｆ_ｏの合計に等しい引張
力となる。第７図に、力Ｆ_ｏを各々作用点61ａを起点と
する２個の矢印によって示す。変換要素65において２個
の作用点61ａに作用する力は、プレート23によって形成
される面に平行であり、力Ｆ_ｉと共に一つの角度を形成
する。変換要素において作用点61ａに作用する力は、少
なくともほぼ、特に正確に、２個の作用点61ａを通る直
線71に平行であり、したがって、少なくともほぼ、特に
正確に、力Ｆ_ｉに対して直角である。

変換要素65に作用する可変力Ｆ_ｏと力検出部43において
力伝達装置21に導入される力Ｆ_ｉの比は、角度αの大き
さに依存する。角度αが45゜以上、かつ、90゜以下の場
合、力伝達装置は力を減少させるため、Ｆ_ｏはＦ_ｉより
小さくなる。第１図から第７図に示す実施例において、
角度αは約84゜である。理想的な場合、つまり、伝達部
材47，49が完全に剛で、完全に一定の長さを有し、湾曲
ヒンジ51，53がプレート面に対する直角平面図におい
て、点状、無延長の旋回軸を中心とした抵抗のない旋回
を可能にし、力の伝達が完全に無変位に行われ、および
／または無限小の運動のみを必要とする場合、伝達比に
対しＦ_ｉ／Ｆ_ｏ＝tan αの関係が成り立つ。このような
理想的な場合、角度アルファ84゜に対し、Ｆ_ｉ／Ｆ_ｏ＝
9.5：１の比で力の減少が生じる。具体的な力伝達装置
21において、実験によれば、アルファ84゜に対し力は
9.1：１の比で減少する。この実験に基づく伝達比は、
「理想的な」伝達において角度アルファ83.73゜に対し
て生じる伝達比に対応する。

装置21の種類の力伝達装置による力の伝達において生じ
る力伝達比Ｆ_ｉ／Ｆ_ｏは、もちろん角度アルファを適当
に選択することによって所定の値にすることができる。
たとえば、少なくともヒンジが「理想的」であり、力の
伝達が１：１で行われる場合、角度アルファは45゜とな
る。それゆえ、このような力伝達比が望ましい場合、角
度アルファは約45゜としなければならない。その際、前
記の角度はヒンジの理想的ではない挙動を考慮した計算
により、および／または実験により規定できる。力の減
少または力の「下方」伝達の代わりに、力の「上方」伝
達または単に力の伝達を達成することも可能であり、比
Ｆ_ｉ／Ｆ_ｏは１より小さいか、もしくは比Ｆ_ｏ／Ｆ_ｉは
１より大きい。この目的のために、角度アルファの大き
さに対し、45゜より小さく、かつ、０゜より大きい値を
選択するだけでよい。

弦65ａの振動周波数は、力検出部で導入される力Ｆ_ｉを
測定する際に一定の範囲、たとえば、10〜20kHz の間で
変化しえる。伝達部材47，49およびヒンジ51，53は共同
で低減フィルターとして働き、その限界周波数は弦65ａ
の振動周波数範囲の下方に位置するように形成されてい
る。プレートセクション23ｂの穴23ａを有する部分と、
ヒンジ53に接続する部分との間にある比較的細いスタッ
ド23ｇも同様に低減フィルターの働きをもつ。さらに、
ゴム弾性振動減衰器81，83は、基準部材41、力検出部43
およびピン61の振動を少なくとも部分的に吸収し、それ
によって振動を減衰させる。それゆえ、変換要素65にお
いて力伝達装置21が作用する作用点61ａは、力伝達装置
21がケーシング３もしくは力導入部材９に固定されてい
るスペーサ25によって、プレート面に平行な湾曲振動お
よびプレート面に直角な面に沿った湾曲振動に対して十
分に分離している。同様に、場合によって生じる縦振動
および／またはねじり振動に対しても十分な分離が得ら
れる。ケーシング３および力導入部材９からの弦65ａの
振動に関する十分な分離は、一方では設定された全振動
周波数範囲において弦振動の大きい品質係数をもたら
し、他方では弦振動が外的震動や衝撃などによって妨害
されるのを十分防ぐ。

力伝達装置21の質量は、比較的小さい。従って、特に、
力伝達装置の本来の伝達の働きをする、(仮想的に)運動
可能な部分は、質量が小さい。それゆえ、外的振動によ
って引き起こされる力伝達装置の加速は、わずかにすぎ
ない。これは、前記の振動に関する十分な分離に加え、
外的振動の妨害要因を押さえるのに寄与する。

力伝達装置21は振動可能に保持された弦65ａの長さに比
べ、および伝達せらるべき力の大きさに比べ比較的に小
さい。つまり、装置21は弦長さの約２倍の長さおよび弦
長さの約50％の幅を有する。さらに、プレート面に対し
直角に測定した装置の最大寸法は、弦の半分の長さより
小さい。プレート23の厚さは、変換要素65、すなわち弦
65ａの振動可能部分の長さの最高８％、たとえば５〜６
％である。力伝達装置の実施例において、２本のピン61
の軸の間隔は、たとえば約18mmであり、装置21に振動可
能に保持された弦65ａの長さは約15mmである。このとき
プレートは、少なくとも 0.5mm、最大１mm、たとえば
0.8mmの厚さを有する。その際、２個のプレート23の対
向する面の間隔は、たとえば約２〜 2.5mmである。部分
的に互いに固着した対向する２個のプレートが存在する
ことによって、力伝達装置21はプレートが比較的に薄い
にもかかわらず、静止状態においてプレート23のセクシ
ョンを該プレートによって形成される面に対して湾曲さ
せる曲げおよび／またはねじりに対して比較的に大きい
剛性を有する。プレート面に対し直角に測定した力伝達
装置21の最大寸法は、２個のプレートの互いに反対方向
に向いた側からわずかに突出したピン61の長さに等し
く、たとえば約５〜６mmである。

前述の説明から明らかなように、力伝達装置21は変換要
素65に対する力の伝達だけでなく、該変換要素および永
久磁石67の保持にも用いる。それにもかかわらず、装置
21は少数の独立した部材から構成できる。ねじ35、変換
要素65および永久磁石67を除けば、力伝達装置の製作に
は、各々２個のプレート23、スペーサ25、ピン61、振動
減衰器81および振動減衰器83を必要とするのみである。
その際、装置21の部材23，25，61，81，83は互いに対を
なし、同一であるため、装置の製作にはわずか５種類の
部材が必要となるだけである。それゆえ、装置21に属す
る部材は、大量生産によって低価格で製造および構成で
きる。

第８図に図示しない変換要素に向いた内側および図示し
ない他のプレートに向いた内側を示すプレート 123は、
プレート23の円形穴23ｄの代わりに、縦方向が図示しな
い弦と平行なスリット状穴 123ｄを有する。各々のスリ
ット状穴 123ｄは、両端部に延長部 123ｘを付けてい
る。プレート 123に存在するスリット状開口部 123ｅ
は、プレート23の開口部23ｅと、両端部に延長部を有し
ない点で異なっている。その他の点では、プレート 123
は、図示しない他のプレートと反対に向いた側に４個の
凹所 123ｇを有する。これらの凹所は、スリット状開口
部 123ｅの端部から、図示しない弦に対して直角に、セ
クション 123ｂの互いに反対方向に向いた縁部まで延び
る。さらに、プレート 123は、各々２個の限界面および
／または位置決め面または支え面123ｍ，123ｎを形成す
る２個の凹所 123ｉを有する。さらに、位置決め突起部
123ｐおよび他の２個の穴 123ｑが存在する。前述の相
違点を除けは、プレート 123はプレート23とほぼ類似に
形成され、類似の方法で力伝達装置の形成に役立つ。

第９図に部分的に示す力伝達装置 221は、互いに整列さ
れた２対の穴 223ａを有する２個のプレート 223を具備
する。その際、これら穴対のうち一つのみ図示する。こ
れらの各々の穴対に、２個のプレート 223の間にある中
空円筒形のスペーサ 225が存在する。互いに整列された
各対の穴 223ａで、該穴とスペーサ 125を貫通し、２個
のプレート 223を互いに固着する中空リベット 227が頭
部 227ａと結合している。さらに、第９図には、ピン 2
61、変換要素 265および永久磁石 267が図示されてい
る。

第10図に第７図と類似のグラフによって概念的に示す力
伝達装置 321は、対称面31および33に対応する対称面33
1もしくは333に関して鏡面対称形であり、互いに結合し
た２個のプレートを具備する。これらのプレートは共同
で基準部材 341、力検出部 343、２個の縦長伝達部材 3
47、２個の縦長伝達部材 349、２個の湾曲ヒンジ 351お
よび２個の湾曲ヒンジ 353を形成する。装置 321は２本
のピンを具備する保持具も有する。これらのピンは、装
置 321が図示しない変換要素に作用する作用点 361ａを
形成する。さらに、第10図には、作用点を通り、対称面
331と一致する作用点連結直線 371およびヒンジ連結直
線 373を図示する。その際、ヒンジ連結直線は伝達部材
を表す直線と一致する。さらに、第10図には、第７図の
面75に対応し、作用点連結直線 371と直角をなす２個の
面 375を示す。

装置 321は、前記の力伝達装置と類似に、互いに結合し
たプレートを有することができる。参照番号を付す装置
321の各部は、各々 200小さい参照番号で示す装置21の
各部に対応している。しかし、装置 321は、特に伝達部
材およびこれに属するヒンジ連結直線の配置構成の点
で、装置21と異なる。つまり、２個の伝達部材 347に属
するヒンジ連結直線 373は、ヒンジ 351からヒンジ 353
の方向において相互の隔たりが拡大している。同様のこ
とは、２個の伝達部材 349に属するヒンジ連結直線 373
についてもあてはまる。したがって、２個の作用点 361
ａは、２個の面 375の間にある。

力検出部 343において、基準部材 341に向けられた力Ｆ
_ｉが装置 321に導入されると、２個の作用点は力Ｆ_ｏで
互いに向き合う方向に押し付けられる。その際、比Ｆ_ｏ
／Ｆ_ｉは、直線 371と直線 373の各々一つとの間の角度
アルファの値によって規定されている。ところで、角度
アルファは、前記の直線部分の間で、第７図におけると
同様に０゜以上、かつ、90゜以下となるように記入され
た。

装置 321が弦を有する変換要素を保持し、力Ｆ_ｉが図示
の方向で力検出部 343に作用する場合、弦に作用する力
は、弦を伸ばす一定の元応力または固定力Ｆ_ｃと、力Ｆ
_ｉに比例する可変力Ｆ_ｏの差に等しい。この場合、元応
力または固定力を、測定の際に所定の測定範囲で生じる
力Ｆ_ｏの最大値より大きく、差Ｆ_ｃ−Ｆ_ｏがつねに正の
値をもつように、すなわち、つねに弦を伸ばす引張力が
存在するようにしなければならない。

しかし、力を基準部材 341と反対側の力検出部 343に導
入することも可能であろう。その際、作用点 361ａにお
いて、対称面 333と反対に向いた引張力が弦に作用する
であろう。さらに、冒頭に述べたように、圧電体を有す
る変換要素を設けることも可能であろう。その際、圧電
体には作用点で圧縮力が加わることになるであろうか
ら、圧電体は圧縮力の検出に適した形状をもたなければ
ならない。圧電体を有する変換要素を用いる場合、第10
図により、作用点に互いに向かい合う力を及ぼすことが
望ましい。ここで、もちろん力Ｆ_ｉおよびＦ_ｏの方向は
力伝達装置21においても反転しえることを述べておく。

第11図に示すプレート 423は、プレート23とほぼ等しく
形成されているが、図示の平面図についてスタッド 423
ｔは直線ではなく、わずかに凸面状に湾曲している点が
異なる。２個のプレート 423は２個のプレート23と類似
の方法で互いに、かつ、変換要素と結合している。その
際、重なり合うスタッド 423ｔの各々の対は伝達部材を
形成する。

上述のように、本発明による力変換器は特に、たとえ
ば、コンベヤ式秤を具備し、または重量測定方式によっ
て作動する計量装置の使用に適している。計量せらるべ
き荷物は、このような計量装置の載荷台もしくは貯蔵室
から、ただ１個の力変換器に搬送され、または複数の、
たとえば３個の力変換器に配分される。さらに、力変換
器または力変換器群の電子装置と結合した追加の外部電
子装置または力変換器もしくは力変換器群の電子装置そ
れ自体に、目標値を調整する調整装置と、この目標値に
対する偏差を検出および表示し、搬送される貨物量を調
整された目標値に合わせて調節するための手段を設ける
ことが有利である。

しかし、本発明による力変換器は、測定箇所に存在する
重力の大きさに関係なく質量を測定できる秤にも使用で
きる。この目的に用いる秤は、各々１本の弦を有する２
個の力変換器を装着できる。この場合、一つの力変換器
の力検出部は載荷台と結合し、他の力変換器の力検出部
は公知の２本の弦のうち１本の弦を具備する秤と類似
に、基準質量と結合している。

もちろん、図面に基づいて説明した種々の力変換器の実
施例の特徴を互に組み合わせることができる。さらに、
力変換器に４個の永久磁石の代わりに２個の永久磁石を
設け、弦を第１の固有振動周波数で振動させることがで
きる。

さらに、２個の作用点の一つのみを各々１個の伝達部材
と該伝達部材の端部にある２個のヒンジを介して、基準
部材もしくは力検出部と結合することによって、当該作
用点が力検出部の変位によって変位でるようにすること
が可能であろう。

たとえば、第３図に示す力伝達装置を、右にある作用点
のみが作用点連結直線、すなわち弦に沿って変位できる
ように変えようとする場合、左にある伝達部材47，49を
左にある作用点61ａと結合する２個のヒンジ51を、場合
により基準部材41と左下の矩形内にある伝達部材47の間
のヒンジ53も、剛な結合に替えることが可能であろう。

伝達部材が、第11図に示す種類のプレートを有する力伝
達装置におけるように、縦長で湾曲している場合、伝達
部材の端部に配置された本来の湾曲ヒンジを省略し、そ
の代わりに全伝達部材を弾性変形のもとでほぼ全長にわ
たりプレート面に沿って湾曲できるように形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、力伝達装置を有する力変換器のやや単純化し
た断面図を表す。第２図は、第１図のII−IIによる変換器の断面図を表
す。第３図は、力伝達装置の２個のプレートの間を通る装置
の拡大断面図を表す。第４図は、第２図に示すのと同様の力伝達装置の断面図
を第３図と等しい尺度で表す。第５図は、第３図および第４図の図示の平面に対して直
角の力伝達装置の断面図を表す。第６図は、変換要素および変換要素と関連した、組立後
に取り除かれる補助結合スタッドの平面図を、第３図と
等しい方向および等しい尺度で表す。第７図は、力伝達装置の動作方法を図式的およびグラフ
状に表す図である。第８図は、力伝達装置の別の実施例のプレートの変換要
素側の平面図を表す。第９図は、力伝達装置の別の実施例の第４図に対応する
領域の断面図を表す。第10図は、第７図類似の力伝達装置の別の実施例の動作
方法を表す図である。第11図は、力伝達装置の更に別の実施例のプレートの変
換要素側の平面図を表す。１……力変換器、３……ケーシング、５……ケーシング下部、５ａ……支承面、５ｄ……支持面、７……ケーシング上部、９……レバー状力導入部材、９ａ……軸受部、９ｂ……レバー腕部、９ｃ……レバー腕部、９ｄ……支持面、 11……ロッド、21……力伝達装置、 23……プレート、23ａ……穴、 23ｂ……セクション、23ｃ……空隙、 23ｄ……円形穴、23ｅ……スリット状開口部、 23ｆ……延長部、23ｇ……スタッド、 23ｉ……凹所、 23ｍ……位置決め面または支え面、 23ｎ……位置決め面または支え面、 23ｐ……位置決め突起部または間隔保持突起部、 23ｑ……穴、23ｒ……保持部＝目穴、 23ｓ……穴、 23ｔ……縦長セクション＝スタッド、 23ｕ……くびれ部、23ｖ……くびれ部、 25……スペーサ、25ｂ……固定穴、 29……対称面、31……対称面、 33……対称面、35……固定要素＝ねじ、 37……座金、41……基準部材、 43……力検出部、47……伝達部材、 49……伝達部材、51……湾曲ヒンジ、 53……湾曲ヒンジ、55……保持具、 61……ピン、61ａ……作用点、 61ｂ……円錐形端部、65……変換要素、 65ａ……弦、65ｂ……環、 65ｃ……カラー、65ｄ……穴、 65ｅ……接続部、65ｆ……補助結合スタッド、 65ｇ……目標分離箇所、67……永久磁石、 69……電子装置、71……作用点連結直線、 73……ヒンジ連結直線、α……角度、Ｆ_１……力、Ｆ_ｉ……力、Ｆ_ｏ……力、75……面、 81……振動減衰器、83……振動減衰器、 123……プレート、123ａ……穴、 123ｂ……セクション、123ｄ……開口部、 123ｅ……スリット状開口部、 123ｇ……凹所、123ｉ……凹所、 123ｍ……位置決め面または支え面、 123ｎ……位置決め面または支え面、 123ｐ……位置決め突起部または間隔保持突起部、 129ｑ……穴、123ｘ……延長部、 221……力伝達装置、223……プレート、 223ａ……穴、225……スペーサ、 261……ピン、265……変換要素、 267……永久磁石、321……力伝達装置、 331……対称面、333……対称面、 341……基準部材、343……力検出部、 347……伝達部材、349……伝達部材、 351……湾曲ヒンジ、353……湾曲ヒンジ 361ａ……作用点、371……作用点連結直線、 373……ヒンジ、375……面、 423……プレート、243ｔ……スタッド。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】力伝達装置(21，221，321)と、力を電気信
号に変換するための変換要素(65，265)とを具備し、力
伝達装置(21，221，321)が基準部材（41，341）と、該
基準部材を基準として可動な力検出部(43，343)と、互
いに間隔を隔てて変換要素(65，265)に作用する２個の
保持具(55)と、伝達部材(47，49，347，349)とを有し、
該伝達部材が保持具(55)の少なくとも一つを基準部材(4
1，341)および力検出部(43，343)と可動に結合すること
によって、保持具(55)と結合した伝達部材(47，49，34
7，349)の、該保持具からより隔たった両端部の距離変
化が２個の保持具(55)の距離変化を引き起こす力変換装
置において、力伝達装置(21，221，321)が互いに距離を
おき、互いに平行な、部分的に互いに連結された２個の
一体成形プレート(23，123，223，423)を具備し、該プ
レートの各々が基準部材(41，341)、力検出部(43，34
3)、各保持具(55)および各伝達部材(47，49，347，349)
に属するセクション(23b，23r，23t）を具備することを
特徴とする力変換装置。
【請求項２】各々の保持具(55)が、２個のプレート(2
3，123，223）の各々により穴(23s)内に保持されたピン
(61，261)を具備し、変換要素(65，265)が２個のプレー
ト(23，123，223)の間に配置された縦長メインセクショ
ン(65a)と、該メインセクションの両端で該メインセク
ションと一体成形され、各々１個のピン(61，261)に固
定された環(65b)とを具備することを特徴つする力変換
装置。
【請求項３】ピン(61，261)がプレート(23，123，223，
423)の穴(23s)および変換要素(65，265)の環(65b)の穴
(65d)に圧入されていることを特徴とする力変換装置。
【請求項４】プレート(23，123，223，423）および変換
要素(65，265)が導電性金属材料からなり、ピン(61，26
1)が電気的に絶縁体であり、たとえば、サファイアまた
はルビーなどのコランダムからなり、変換要素(65，26
5）がプレート(23，123，223，423)に対して電気的に絶
縁されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項ま
たは第３項記載の力変換装置。
【請求項５】変換要素(65，265)の縦長メインセクショ
ンが力測定の際に振動する弦(65a)を形成し、２個のプ
レート(23，123，223，423)の間で基準部材(41，341)の
領域および力検出部(34，343)の領域に各々少なくとも
１個の永久磁石(67，267)を配置し、プレート(23，12
3，223，423)が互いに向き合う側において、少なくとも
永久磁石（67，267）の弦(65a，265a)側で該永久磁石と
接する位置決め面(23n，123n)を形成し、その際、前記
位置決め面が永久磁石(67，267)の一部を収容するプレ
ート(23，123，223)の凹所(23i，123i)の縁部によって
形成され、特に、基準部材（41，341)の領域および力検
出部(43，443)の領域において反対の極性を有する２個
の永久磁石(67，267)が配置され、該永久磁石がプレー
ト(23，123，223，423)によって形成された間隔保持手
段(23p)を介して互いに間隔を隔てて保持されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項から第４項までの
いずれか一つに記載の力変換装置。
【請求項６】基準部材(41，341)の領域および力検出部
(43，343)の領域において、２個のプレート(23，123，2
23，423)の間にゴム弾性振動減衰器(81)が配置されると
共に少なくとも該プレートのいずれか一つに固定され、
変換要素(65，265)と少なくとも１個のプレート(23，12
3，223，423)の間で各々のピン(61，261)の上にゴム弾
性振動減衰器(83)が設置されることを特徴とする特許請
求の範囲第５項記載の力変換装置。
【請求項７】各々の伝達部材(47，49，347，349)が一端
では湾曲ヒンジ(51，351)を介して保持具(55)と、他端
では湾曲ヒンジ(53，353)を介して基準部材(41，341)又
は力検出部(43，343)と結合しており、その際、同一の
伝達部材(47，49，347，349)と結合した２個のヒンジ(5
1，53，351，353)を結ぶ各々の直線(73，373)が、２個
の保持具(55)を通る直線(71，371)と90゜以外の角度
(α)をなし、力検出部(43，343)によって検出された力
(Ｆ_ｉ)を測定する際に、保持具(55)が該力とある角度を
なして結合せられた力(Ｆｏ)を変換要素(65，265)に及
ぼす特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一
つに記載の力変換装置において、各々の湾曲ヒンジ(5
1，53，351，353)がプレート(23，123，223，423)の伝
達部材(47，49，347，349)に属する縦長セクション(23
t)の端部で、各々のプレート(23，123，223，423)に設
けられたくびれ部(23u，23v)によって形成され、２個の
プレート(23，123，223，423)が該プレートの間を通る
対称面(29)を基準として互いに鏡面対称形をなすことを
特徴とする力変換装置。
【請求項８】２個のプレート(23，123，223，423）が、
基準部材(41，341)の領域および力検出部（43，343）の
領域において、互いに整列された１対の穴(23a，223a)
を具備すること、該穴対の各々にプレート(23，123，22
3，423)を間隔を隔てて保持するスペーサ(25，255)が存
在すること、基準部材(41，341)が、該基準部材の領域
にある穴対および該穴対に属するスペーサ(25，225)を
貫通する固定要素(35)により、測定の際に不動の部材
(５)に固定されていること、および力検出部(43，343)
が該力検出部の領域にある穴対および該穴対に属するス
ペーサ(25，224)を貫通する固定要素(35)により、測定
の際に可動な測定せらるべき力の導入に用いる力導入部
材(９)に固定されており、スペーサ(25)が、たとえば、
プレート(23)の穴(23a)に突出する頚状部と、プレート
の互いに向き合う面に接する肩面とを具備し、固定要素
が、たとえば、ねじ(35)からなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項から第７項のいずれか一つに記載の力
変換装置。
【請求項９】２個の保持具(55)が縦長伝達部材(47，4
9，347，349)を介し、該伝達部材の両端に配置された湾
曲ヒンジ(51，53，351，353)において、基準部材(41，3
41)および力検出部(43，343)と可動に結合している特許
請求の範囲第８項記載の力変換装置において、前記穴(2
3a)が、基準部材（41，341）および力検出部(43，343)
に属するプレート(23，123，223，423)のセクション(23
b)において、基準部材(41，341)および力検出部(43，34
3)を伝達部材(47，39，347，349)と結ぶ湾曲ヒンジ(5
3，353)より、２個の保持具(55)を通る直線(71，371)に
近く、その際、基準部材(41，341)および力検出部(43，
343)に属するプレート(23，123，223，423)のセクショ
ン(23b)が、特に前記穴(23a)の変換要素(65，265)反対
側に各々１個の他の穴(23d)を有し、該穴が前記プレー
トセクション(23b)の縁部と共に、前記穴(23a)を有する
該セクション部分と湾曲ヒンジ(53，353)に連続した該
セクション部分との間でスタッド(23g)を画定すること
を特徴とする力変換装置。
【請求項１０】力伝達装置(21，221)と変換要素(65，26
5)とを具備する力変換装置において、力伝達装置(21，2
21)が測定の際に不動に保持された基準部材(41)と、該
基準部材(41)と可動に結合し、力(Ｆ_ｉ)を該基準部材に
作用させる力検出部(43)と、互いに間隔を隔てた２個の
作用点(61a)において、力(Ｆ_ｏ)を電気信号に変換する
前記変換要素(65，265)に、前記力(Ｆ_ｉ)を基準とし
て、力(Ｆ_ｏ)を及ぼす伝達リンク手段(47，49，51，5
3，61)とを具備し、前記作用点(61a)に手段(23，123)を
設けて互いに間隔を隔てた２個の整列された穴(23s)を
結合し、各々電気的に絶縁体である結晶金属からなるピ
ン(61，361)が各々の作用点（61a，361a）で前記整列さ
れた穴(23s)内に圧入され、さらに、変換要素(65，265)
が縦長メインセクション(65a)と、該メインセクション
の両端に環(65b)を具備し、縦長メインセクション(65a)
が前記変換要素(65，265)の前記２個の環(65b)と共に導
電性金属からなる一体をなし、各々の環(65b)が前記穴
群(23s)の一つの内側に固定されたピン(61，261)の２個
のセクションの間に装着され、ピン(61，261)が環に挿
入されて環がピン上に圧入されていることを特徴とする
力変換装置。
【請求項１１】ピン(61，261)がサファイアまたはルビ
ーなどのコランダムからなる特許請求の範囲第10項記載
の力変換装置。
【請求項１２】各々のプレート(23，123，223，423)を
腐食または押抜きにより全シートから製作すること、お
よびその後２個のプレート(23，123，223，423)が互い
に距離を置いて、該プレートの間に配置された変換要素
(65，265)と結合することを特徴とする特許請求の範囲
第１項から第９項までのいずれか一つに記載の力変換装
置の製造方法。