JPS588459B2 - 清不つりあい測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被試験体の静不つりあいを測定する装置であ
って、被試験体の支受板が対抗力の作用に対して少くと
も二つの自由度でもってころがり軸受を介してカルダン
支持機構ないしジンバル支持機構（ ｇｉｍｂａｌｓ
）で支持された形式の装置に関する。

この種の装置はつりあいはかり（ ｂａｌａｎｃｉｎ−
ｇｓｃａｌｅ ）とも呼ばれているが、測定されるべき
物体の理論上の重心をカルダン支持機構の回転の中心点
よりも上方に配置する必要がある。

このようにするために、電磁補正装置を備えたつりあい
はかりが提案されている（独国特許第１６４８５１０号
）。

この特許の装置においては、被試験体を支受する支受板
は二つの自由において可動に支持されており、補正装置
によって常に元の位置に復帰させられるようになってい
る。

補正装置は重量測定装置においても公知である（独国特
許第１１９４１６７号）が、これは静不つりあいの測定
には適当でない。

このような補正装置にも拘らず、カルダン（シンバル）
支持機構（以下単にカルダン機構というを備えたつりあ
いはかりにはなお問題がある。

支持板をカルダン機構を介して支持しているためにみぞ
形玉軸受あるいはアンギュラ玉軸受が使用される。

これら公知のボールベアリングは支受板をカルダン機構
の軸（以下カルダン軸という）に対してその半径方向（
カルダン軸に垂直な方向）上よび軸方向において支持す
るためのものである。

この場合、上述の半径方向の支持には問題はないが、カ
ルダン機構と、装置のハウジングの間の遊び（間隙）を
阻止するために、カルダン軸の軸方向における支受板の
支持は軸方向におけるポールベアリングの側面ないしフ
ランク（ｆ１ａｎｋ）の対応する接触圧力によってのみ
行われる。

このような支持方式の欠点は摩擦に基づく大きい接触圧
力のために、カルダン軸のまわりにモーメントが生じる
ことである。

摩擦によって生じるこのモーメントはヒステリシスを生
ぜしめ、これが試験機の分解能と平衡精度を相当に減少
させる従って理想的につりあった物体であるにも拘らず
ベアリングの摩擦、特にカルダン軸の方向における摩擦
のために、支受板上に実際には存在しない不つりあいが
存在するかのように表示される危険がある。

この表示された値は支持機構の摩擦の値に対応する。

ボールベアリングの側面の接触圧力がカルダン軸の軸方
向において僅かであれば、支受板は圧力ないしはスラス
トによってずらされる。

これはみぞ形ボールベアリングの場合支持軸のラジアル
方向の変位を生じ不正確な測定に導く。

この圧力ないしはスラストは例えば被試験体を装着する
場合に生じ、従ってカルダン機構の回転中心点が元の位
置からはずれる。

そうすると被試験体に不つりあいがなくても電気測定装
置が不つりあいを表示することになる。

従って、本発明の目的は優れた分解能を有するとともに
、支受板を安全にかつ実際上摩擦なく支持することがで
きる物体の静不つりあい測定装置を提供するにある。

この目的は前述の形式の装置において、被試験体の支受
板をカルダン軸に対してラジカル方向（カルダン軸に垂
直な方向）においてはころがり軸受によって支持し、カ
ルダン軸の軸方向においては軸方向に剛性を有するトー
ションロッドによって支持することによって達成される
。

この場合、トーションロッドがカルダン軸に一致してい
るのが好ましく、これによってトーション軸の軸方向に
支受板を堅固に摩擦なく支持することができる。

二つのカルダン軸を設け、トーションロツドを十字状（
カルダンクロス）に配備するのが効果的である。

そして一直線上の２本のトーションロッドの各々の一端
をカルダンリング（ないしジンバルリング）に、また他
端を支受板にそれぞれ固定する。

更に他の２本のトーションロツドを上述のロツドに対し
て９０ずらして一直線上に配備し、それぞれの一端をカ
ルダンリングに、また他端を機枠ないしハウジングに固
定する。

ころがり軸受は自動調心ころ軸受とするのが好ましい。

トーションロンドは可撓性を有する柔軟な材料で作るこ
ともできる。

本発明によれば、カルダン軸に対してその軸方向とラジ
アル方向の両方向において実際上摩擦のないカルダン機
構による支受板の支持が可能となる。

何故なら、カルダン軸の方向における堅固な支持のため
に、ボールベアリングの側面に摩擦力を生じるような接
触圧力を生じることがないからである。

従って、ヒステリシスは生ぜず、高精度の測定および装
置のアライメントが改善される。

以下図示実施例について説明する。

図示した静つりあい試験機は測定されるべき物体（被試
験体）１を載せる載置板２を備えている。

この載置板２は心出しマンドレル３によって物体１の理
論的な重心を正確に中心に一致させることができるよう
になっている。

載置板２は支受板４に公知の手段で取付けられ、各載置
板２は測定されるべき物体に適合するように作られてい
る。

支受板４は装置のハウジング５の上にカルダン機構によ
って取付け支持され、例えば二つのカルダン軸のまわり
に回動できるようになっている。

不つりあいによって生じる支受板４の水平面からの傾き
は特に力検出器としての検出器１０，１１によって検出
することができる。

これらの検出器１０，１１には支受板４の傾動によって
動作して対抗する力を発生し、この力によって支受板を
再び元の位置に戻すように作用する公知の補正機構を備
えてもよい。

更に検出器１２，１４が支受板４に連結されていて例え
ば物体１の重量による支受板４の静的な沈下をつりあわ
せる。

検出器１０，１１，１２、１３はマシンハウジング５に
固定されている。

検出器のピックアップ手段７が支受板４に連結されてい
る。

支受板４をカルダン機構によって支持するために、ころ
がり軸受１４，１８が設けられてそる。

これらのころがり軸受はカルダン機構の座標系（交叉軸
）に配置される。

支受板４はころがり軸受１４を介して互いに直交する二
つのカルダン軸Ｘ，Ｙの一方の軸Ｙのまわりに回動可能
に支持されている。

このベアリング１４はカルダンリング１６に固定された
ベアリングボルト１５に環着されるとともに、支受板４
に付設された一対の脚部２０に保持されている。

カルダンリング１６はころがり軸受１４に対して９０゜
の間隔で配置されたころがり軸受１８に支持されている
。

この軸受１８は、マシンハウジング５に固定された一対
の支持片８に保持されている。

すなわち、カルダンリング１６は、このリングに付設さ
れたベアリングボルト１９を介して軸受１８によって支
持されている。

これによってカルダンリング１６は他方のカルダン軸Ｘ
のまわりに回動可能にマシンハウジング５に取付け支持
される。

カルダン軸Ｘは、ころがり軸受１４を貫通する前述のカ
ルダン軸Ｙに対して９０゛変位して配置されている。

カルダンリング１６をマシンハウジング５に対して確実
に支持するために、軸受１８はハウジング上の対応する
支持脚８内に保持されている。

以上のようにして支受板４の二つのカルダン軸に対する
ラジアルベアリング支持が完成する支受板４とカルダン
リング１６をそれぞれカルダン軸ＹとＸのラジアル方向
において支持するためのころがり軸受１４と１８は自動
調心ころ軸受が使用される。

支受板４とカルダンリング１６をそれぞれカルダン軸Ｙ
とＸの軸方向において支持する−のは、それぞれ軸方向
に剛性を有するトーションロツド１７と１９によって行
なわれる。

すなわち、一直線上に配置された二つのトーションロツ
ド１７はそれぞれその一端が支受板４に、他端がカルダ
ンリング１６に固定される。

一直線上に配置された他の二つのトーションロツド１９
はトーションロツド１７に対して９０°間隔をおいて配
置され、それぞれその一端はカルダンリング１６に、ま
た他端はマシンハウジング５に固定された一対の支持片
６に固定されている。

トーションロツド１７，１９の両端は公知の適当な方法
によって、それぞれ上記の部材に固定される。

図示実施例においては、トーションロツド１７，１９の
軸はそれぞれカルダン軸ＹＸに一致している。

これらのトーションロツドは可撓性を有する柔軟な物質
で作ることもできる。

トーションロツド１９の有効長さを増すためにこのロツ
ド１９はベアリングボルト９を貫通してカルダンリング
１６に固定されるようにしてもよい。

トーションロツド１７と１９はそれぞれ支受板４とカル
ダンリング１６をカルダン軸ＹとＸの軸方向において安
全で摩擦なく支持することを可能ならしめるほかに、不
つりあいによる振れがある場合にこれらのロツドはその
最初の状態に戻ろうとし、ころがり軸受１４，１８に僅
かに残っている摩擦を補正するという付加的な利点を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し第２図の線Ｃ−Ｄにお
ける縦断面図、第２図は第１図の線Ａ −Ｂにおける横
断面図である。 １・・・被試験体、４・・・支受板、５・・・ハウジン
グ、６，８・・・支持片、９，１５・・・ベアリングボ
ルト、１０，１１，１２，１３・・・検出器、１４，１
８・・・ころがり軸受、１６・・・カルダン（ジンバル
）リング、１７，１９・・・トーションロツド、２０・
・・脚部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被試験体を支受する支受板をカルダンリングを介し
   て互いに直交する二つのカルダン軸のまわりに回転可能
   に支持するとともに、前記被試験体の不つりあいに基づ
   く前記支受板の傾きを検出する力検出器を備えた静不つ
   りあい測定装置において、前記支持受をころがり軸受を
   介して前記カルダン軸の一方のまわりに回転可能に前記
   カルダンリングに支持せしめるとともに、前記支持板を
   前記一方のカルダン軸の軸方向に延長しかつ軸方向に剛
   性をもつトーションロツドを介して前記カルダンリング
   に取付け、前記カルダンリングをころがり軸受を介して
   前記カルダン軸の他方のまわりに回転可能に機枠に支持
   せしめるとともに、前記カルダンリングを前記他方のカ
   ルダン軸の軸方向に延長しかつ軸方向に剛性をもつトー
   ションロッドを介して前記機枠に取付けたことを特徴と
   する静不つりあい測定装置。 ２ 前記トーションロッドの軸をそれぞれ前記カルダン
   軸に一致せしめた特許請求の範囲第１項に記載の静不つ
   りあい測定装置。 ３ それぞれ一直線に配置された二つのトーションロツ
   ドからなる二対のトーションロツドを十字状に配置し、
   一対のトーションロツドのそれぞれの両端を前記カルダ
   ンリングおよび前記支受板に固定するとともに、他の対
   のトーションロツドを前記一対のトーションロツドに対
   し直交して配置し、それぞれの両端を前記カルダンリン
   グおよび前記機枠に固定した特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の静不つりあい測定装置。 ４ 前記ころがり軸受が自動調心ころ軸受である特許請
   求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の静不つり
   あい測定装置。 ５ 前記トーションロツドが可撓性を有する特許請求の
   範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の静不つりあい
   測定装置。