JPS606829A - 秤量システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は削゛器の分野に関１−，、！ｉ定するとルＪＩ
Ａ測定システムに関する。

従来の代表的秤量システムは、被測定型ａを載良するだ
めの受板すなｔ・ちｆｌｉ示捕を備える。■お皿は、力
トランスジユーサにより支持部利またけ枠体に結合され
る。従来の朴々の形式の感知システムにおいては、トラ
ンスジユーザと秤量用［は、皿内の対象物に対して相当
に正確な■邦感知を可能にするよう構成されたリンク機
構により支持部劇に結合される。１例として、力センサ
は、歪ゲージまだはフィードバック配置内の固定磁界内
に配置された可動コイルを使用したものもある。

従来の秤量システムは、秤量皿内に載置された物体の重
量の相当正確外測定値を提供するが、既知のシステムに
は多くの欠点がある。例えば、多くのこの稲のシステム
は、秤駿旧内における被測定物質の中心ずれの負荷に特
に敏感である。この種の中心ずれの負荷は、システムの
摩擦損失に起因して誤差を生じることがある。この種の
損失を川面するため、従来の秤量システムは、この種の
誤差を減するだめの種々の形式の機械的リンク機構を利
用することが多い。例えば、米国特許第４、０２６．４
１６号は、単一の感知軸線に沿う秤量Ｉ［１１の運動を
制限するたわみ装置を開示している。

しかしながら、この種のシステＬは、その運動範囲、し
たがって許容される重量範囲が相当に制限される。

従来のシステムの多くのものの他の欠点は、感知トラン
スジューサおよび関連する回路に対する温にの影響のよ
うな、所与の物体の指示された重量−の温度に関する変
動である。

したがって、本発明の目的は、高精度の秤量システムを
提供することである。

本発明の特定の目的は、システムの温度の変動について
補償された秤量システムを提供することである。

発明の概要 簡単にいうと、本発明は、秤量皿および剛性のアーマチ
ュアのようなカス力部材を含む秤量システムに係る。第
１のリンク機構が、アーマチュアを基準部材に関して固
定された基準軸線に沿って移動させるように、アーマチ
ュアを基準部材すなわちハウジングに結合する。一般に
、このリンク機構は、特に加えられるモーメン）Ｋ抵抗
性がある。

′アーマチュアと基準部相間にはカドランスジューサが
結合されている。トランスジユーザは、加わる力に関係
づけられた分離間隔を有する１対の相補的に相対する面
を備える。

位置上ンサが、トランスジューサに結合されていて、ト
ランスジューサの相補的に相対する面間の間隔を表わす
信号を発生する。

本発明の他の好ましい具体例は、秤量皿および剛性アー
マチュア間に直列結合された機械的フィルタを採用する
。フィルタはばねおよび制動部材を含むものであるが、
これら部材は、協働して、秤量皿内への物体の載置また
は秤が置かれる表面から伝達される振動から生ずる振動
を有効に減じ、同時にアーマチュアにカス力部材に加え
られる定常状態の低周波の力を伝達するローパスフィル
タを形成する。この結合のため４機械的フィルタにおけ
る摩擦損失で、計量測定においてエラーを生じない。好
ましい形式において、この直列結合の機械的フィルタは
、１対の弾性部材により橋絡された１対の剛性の側部部
材を有する平行四辺形構造体を備える。これらら要素部
材は、はね作用を発生するためヒンジ結合なしに相互に
固定される。

１対の弾性腕がこの平行四辺形構造体内に取り付けられ
、平行四辺形のはソ対角線に沿って互に離間された関係
で互に他方に向って延びている。対角線方向に突出する
腕間には、ダンパを提供するため、弾性物質、好ましく
は変形の際大きなエネルギ吸収を伴ガう損失性の物質が
配置される。

他の「直列結合」形式にあっては、秤量皿とアーマチュ
アとの間にダンパが結合される。第２のリンク機構が、
秤量皿をアーマチュアに弾性的に結合しており、これら
部材の相当大範囲の直線的相対運動を可能にする。

さらに他の直列結合形式においては、皿とアーマチュア
に結合された剛性支持部林との間に機械的フィルタが直
接配置されうる。

どの形式にあっては、機械的フィルタのはね態様のレス
ポンスは、支持部材上に載置され皿を支持する弾性の軟
質の弾性支持体により発生できる。

制動は、ある量の空気を封じ込むように支持体−面間の
ギャップに挿入されて弾性シールどして働くエジストマ
管により提供される。支持部材内の小孔により所望の制
動が得られる。この形式にあつては、エラストマ管も、
ばね作用に寄与する。

さらに他の関連する形式にあっては、秤量皿は、支持部
材の縁部がら密接に離間した降下するスカート部を有す
る。この輪状のギャップは、小オリフィスと同様に作用
する。これらの形式のいずれにおいても、カム力部材に
隣接するハウジング部分をストップ部材として作用させ
、秤量皿の最大垂直変位を制限することができる。

本発明のさらに他の形式においては、秤量皿およびアー
マチュア間の結合は実質的に剛性である。

この形式にあっては、高周波振動の影響を除去するため
、位置センナの出力’＋８号のディジタル信号処理を利
用するのが好ましい。

本発明の上述およびその他の目的および種々の特徴は、
図面の参照下に行なった以下の説明から明らかとなろう
。

第１図は、本発明による秤量システム２１０の１具体例
、特に、米国特許第４．３８２．４７９号に記載される
ような「平行」制動機構の概略図である。このシステム
は、基準軸線２１６に沿って移動するよう適合された秤
量皿２１２および関連する支持ポスト２１４を備える。

他の具体例において、「秤量皿」はある他の形式の力部
材と代えることができる。この第１図は具体例において
、ボスト２１４は、機械的ダンパ糾立体２１８により、
軸線２１６に関して固定された基準部材（す々わちハウ
ジング）２２０に結合される。秤量皿２１２およびその
支持ポスト２１４は、平行運動リンク４１組立体１６０
によりアーマチュア部材２２６に結合される。本発明を
合体した第７図に示される他の具体例においては、ポス
ト２１４は、機械的ダンパ組立体２１８によりアーマチ
ュア部材２２６に直列結合される。−膜化された「直列
」機械的フィルタを採用した本発明の秤の他の具体例が
第８図に示されている。第９および１０図は、第８図の
「直列」機械的フィルタの具体例を示している。第１１
図は、第８図の「直列」機械的フィルタの好ましい具体
例を示している。

第１．７．８または１１図の具体例のいず゛れにおいて
も、アーマチュア部材２２６は、平行運動リンク機構組
立体１１０により基準部材２２０に結合されている。ア
ーマチュア部材２２６と基準部材２２０との間にはカド
ランスジューサ１０が結合されている。トランスジュー
サ１０ｉｄ、線ｊＯａにより位置センサ２４４に結合さ
れる。位置センサ２４４は、その秤量皿２１２において
測定される重量による皿の変位に寄因して生ずるカドラ
ンスジューサ１０の運動を表わす出力信号を線２４４ａ
上に生ずる。

プロセッサ２５０は、線２４４ａ上の信号に応答して、
線２５０ａに出力信号を供給する。後者の信号は、秤量
皿２１２上の物体の重量を表わす。

第２図は第１図の秤量システムの１具体例の平面図（秤
量皿を除く）、第３図は同じ具体例の断面図である。

システムの種々の要素について以下に説明する。

秤量皿２１２および支持ボスト２１４ 例示の全具体例における秤量皿２１２は、秤２１０によ
り計量される物体を載置するに適合した合板である。円
筒形の支持ポスト２１４は、皿２１２の底部から延在し
ている。このポストは、システム２１０の後述の部分に
より軸２１６に沿うほとんど摩擦のない被制動運動に拘
束される。

ダンパ２１８ ボスト２１４の垂直運動を抑制し制動するためには、種
々の制動手段のいずれでも採用できる。

第１図に示される具体例においては、支持ポスト□２１
４および支持部材２２０間にダンパ２１８が「並列」結
合されている。この「並列」型ダンパの１具体例は、第
２および第６図に示されるように１対のはソ円形の部材
２１８ａおよび２１８ｂを採用している。部材２１８ａ
および２１８ｂの対向する部分は、各々１組の向心の円
形の隆起を有している。部材２１８ａの隆起は、軸線２
１６に沿う両部材の相対運動で部材２１８ｂの隆起と噛
み合うようになされており、隆起間において排出される
空気が、部材２１８ａおよび２１８ｂの相対運動の低摩
擦制動を行なうようになされている。秤量皿２１２の最
大の下向き変位は、部材２１８ａおよび２１８ｂの隆起
の深さに限定される。

第７図に示される本発明の他の具体例においては、ダン
パ２１８は支持ポスト２１４およびアーマチュア２２６
間に「直列」に結合される。この結合は、ダンパの摩擦
損失が、カム力部材とハウジング間にダンパが並列に接
続された場合に起こり得る測定重量の誤差に寄与しない
という利点を有する。ダンパ２，１８のこの配置は、第
２および第３図に示されるように部材２１８ｂをハウジ
ング２２０に取り付けるのでなく、リンク組立体１１０
のＶ字状部材１６８（第２および第３図）にてアーマチ
ュア２２６の底部に取り付けることにより遂行できる。

第１１図は、本発明の直列機械フィルタの好ましい形式
を示し、第１２図は簡単化された機械的等価回路を軌路
線図で示している。第１１図の具体例においては、第７
図の並列運動リンク機構および排気空気ダンパ２１８の
機能は、１対の゛ｔ１ソ平行な弾性ばね部材１５６およ
び１５８によりリンク結合された１対のはソ平行な剛性
の垂直部材１５２および１５４を有する平行四辺形構造
体により置き換えられる。これらの平行四辺形部材は、
それらの隣接端部にて相互に固定されており、計量され
るべき物体の力に応答して起こる垂直部材１５２の一方
の他方に関するはソ垂直の変位が、部材１５６および１
５８のＳ字状のたわみにより発生されるばね力により抵
抗される。この平行四辺形構造体は、はド垂直基準軸線
２１６に沿っての垂直側部部材１５２０案内された運動
を可能にする。部材１５２．１５４．１５６および１５
８はまた、第１１図の平面に垂部の方向に十分に広く、
基準線２１６に沿う方向のモーメント以外のモーメント
に抵抗する。図示の平行四辺形構造体１５０は、それ自
体たわみ体であるように１対の垂直部材を備えるか、等
価の機能は、ばね部材１５６および１５８を支持ボスト
２１４およびアーマチュア２２６に直接固定することに
より達成できることを理解されたい。

平行四辺形構造体１５０は、各々垂山部月の一方に固定
された１対の腕１６１．１６２を備える。

腕１６１．１６２は剛性でよいが、好ましくは折曲げモ
ードにおいては可撓性であ°す、その軸線方向に沿って
引張り一圧縮モードにおいては相当剛性であるのがよい
。また、腕は、好ましくは平行四辺形構造体の対角線に
沿って平行離間関係において互に他方に向って延びる。

腕１６１．１６２の自由端は一部重なっている。エネル
ギ吸収性（損失性）の弾性物質２１８′　の部片が、端
部１６１ａおよび１６２ａ間に固定されている。物質２
１８′はダンパとして作用し、秤量皿２１２上に載置さ
れる物体により発生される振動や秤量システム２１０が
配置される表面の外部振動により発生される振動を減衰
させる。平行四辺形構造体のたわみは、物質２１８１　
に主としてせん新運動を生せしめるが、引張りや厚さ減
少モードも存在する。腕が完全に剛性であり、その係留
点にヒンジ取付けされる場合は、たわみ体の変形は物質
２１８１　のせん断のみを生ずる。腕１６１．１６２お
よび物質２１８′は、平行四辺形構造体１５０に若干の
弾性を与える。腕１６１．１６２の位置は重要でないこ
とも認められたい。腕は、例えは、部材１５６および１
５８に隣接する角部から離間した点にて垂直部材に接続
してもよいし、可撓性部材それ自体に接続してもよい。

第１２図は、第１１図に示される制動平行四辺形構造体
の機械的等価回路である。図示されるように、この配置
は、本質的に、はねＳｌおよび質量と直列に配置された
物質２１８°　を備え、制動およびある程度の弾性を与
える制動はね物質量系である。しかしながら、この系は
、はねＳ、により表わされるような、ダンパと並列に＃
枕されたばね部材を含むことが重要である。ばねＳ、は
、高周波振動を減衰する上で重要である。ダンパは、高
周波数において剛性結合であるごとく応答するからであ
る。普通、これらの高周波数は系の共振周波数から離れ
ているから、簡単な制動ばね一質景系ではこれらの高周
波数を有効に減衰できない。

制動四辺形構造体の他の重要な利点は、普通の物質から
容易に製造される構造体を使って、力入力部材およびア
ーマチュア間において直列の機械的濾波および結合を行
なうことである。例えば、部材１５６．１５８．１６１
および１６２は、ばね鋼から形成し得る。特に、この構
造体は、比較的複雑なたわみ体１６０および排気空気ダ
ンパ２１８の使用を避けることができる。部材１５６お
よび１５８は実質的に剛性とし得ることを認められたい
。この配置は弾性を提供せず、すなわち制動を行なわず
、したがって機械的濾婢を行なわない。それでも、この
秤量システムは後述の信号処理で有効である。機械的に
は、これは、秤量皿およびカドランスジューサ間に直接
的な剛性結合を提供することに等価であり、もちろんこ
のような結合を提供することも可能である。

簡単て廉価な「直列」形式のダンパの他の具体例が第１
０図に示されているが、この具体例にあっては、支持ボ
スト２１４上にはｙ円形の支持部羽２１４　ａが取り付
けられており、秤量皿２１２と部材２１４ａの上面間に
はソロ形の中空弾性管２１５が配備されている。この具
体例、ならびに第７．８および９図に示される具体例に
あっては、ハウジング２２０は、その一部２２０ａが秤
量皿２１２の下に延在しており、通常図示のように皿の
底面から若干離間されている。加えて、第９図の具体例
において、ハウジング部分２２０ａは／・ウジング２２
０の突出部分より成る。この構成の場合、ハウジング部
分２２０ａは、秤量皿の最大の下向き垂直変位を制限す
るストップ部材として働く。加えられる最初の瞬間的力
が大きいと、ストップ部材２２０ａは、振動の最大振幅
を制限し、それによりダンパ２１８を補助しカム力部材
を迅速に休止位置にもたらす。また、ハウジング部分２
２０ａは支持ボスト２１４から離間されており、この界
面に摩擦損失がないように々されていることに留意され
たい。

第１０図に示されるように、管２１３の周囲内にはオリ
フィス２１５が配置されているが、このオリフィスは、
物体が秤量されるべき皿上に配置されるとき、秤量皿、
部材２１４ａおよび管の間に空気の流入出を可能にする
ものである。この配置により提供される制動の大きさは
、単位時間当りに排出される空気の量、したがって究極
的にオリフィスの大きさにより決定される。秤量皿２１
２および部材２１４ａの上面間に配備される多数の弾性
支持部材２１７は、秤量皿を支持する働きをし、ばね部
材として働き、圧縮限界においてハウジング部分２２０
ａと一緒にストップとして働き、秤ｈ１皿の下向き変位
を制限する。

この空気ばね様式の直列形式ダンパの他の具体例が第９
図に示されている。この図にあっては、はソロ形の秤量
皿２１２が下向きに降下するスカート部２１２ａを有し
ている。支持ボスト２１４は、その上端に水平に取り付
けられたはソロ形の部制２１４　ａを備えている。この
円形部材の直径は、部制２１４ａおよびスカート部２１
２８間のギャップがオリフィスとして働き、合材、秤量
皿およびスカート部間に捕えられた空気の流出を可能に
するように選ばれている。この輪状のオリフィスは、第
１０図の具体例のオリフィスと同様に働く。同様に、秤
量皿および支持部材２１４ａ間に配備された多数の弾性
支持部材２１７は、ばね状皿支持体およびストップ重態
として働く。

７−　マー／−ニア２２６およびリンク’ｔｆＡｉ＄　
１６０ψ 第１および第７図の具体例において、支持ボスト２１４
は、リンク機構１−６０によりアーマチュア２２６に結
合される。リンク機構１６０は、基準部材（支持ポスト
２１４に対応）の運動を、アーマチュア２２６に関して
実質的に固定配向を有する基準軸（軸２１６に対応）に
沿って拘束する。

リンク機構１６０の「平行四辺形」運動Ｃ１秤量皿を水
平配向に維持するのに望ましい。しかし、この動作は必
須ではない。

第２図および第６図に例示される具体例において、アー
マチュア２２６は、金属板の閉鎖された箱の形状を有し
ている。リンクｍＥ１６ｏは、はソ米国特許出願第２６
５，０９２号に示される形式を有している。この特許出
願の第１図はリンク機構１６０を示している。

この特許出願に示されるように、基準部材１６２（ボス
ト２１４に対応）の運動を、支持部材１６６（アーマチ
ュア２２（Ｓ）Ｉｃ関して固定された基準軸１６４（軸
２１６に対応）に沿うように拘束するよう適合されたリ
ンク機構１６０が示されている。リンク機構１６０は、
２対のＶ字状の弾性たわみ部材を有している。第１の（
上部の）１対は部材１６８および１７０を有しており、
第２の（下部の）１対は部材１７２および１７４を有し
ている。各部材１６８．１７０，１７２および１７４は
、頂部端部と第１および第２の末端部とを有している。

本具体例において、たわみ部材の上部の１苅（部材１６
８および１７ｏ）の第１末端部は相互に結合され、また
上部の１対の第２末端部も相互に結合されている。同様
に、下部の１対のたわみ部側（部材１７２および１７４
）の第１末端部は相互に結合され、また下部の１対の第
２末端部もイ（］互に結合されている。

上部の１対のたわみ重相の第１の末端部はまた、ｌ１１
１Ｉ２１６の方向に長さしを有する剛性の結合部材１７
６により下部の１対のたわみ部羽の対応する第１の末端
部に結合されている。同様に、上部の１対のたわみ部材
の結合された第２末端部もまた、軸２１６の方向に長さ
Ｌを有する剛性の結合部材１７８により下方の１対のた
わみ部材の第２末端部に結合されている。

上部の１対の上部たわみ部材１６８の頂部端部は、点Ｍ
１にて支持部材１６６（′ｔなわちアーマチュア２２６
）に結合されている。同様に、下部の１対の上部部材１
７２の頂部端部は、点へ・丁２にて支持部材１６６（す
なわちアーマチュア２６６）に結合される。点Ｍ１およ
びＭ２け、軸１６４（すなわち軸２１６）の方向に距＃
Ｌだけ分離されている。

上部１対の下部たわみ部羽の頂部端部は、点Ｎ１にて基
準部材１６２（すなわぢボス）２１４）に結合される。

同様に、下部の１対の下部たわみ重態１７４の頂部端部
は、点Ｎ２にて基準部祠１６２（す々わちボスト２１４
）に結合される。

本具体例においては、〕部端部の点Ｔ、Ｕ、ＶおよびＷ
の延長部は、ボスト２１４およびアーマチュア２２６の
対応するものに対して実質的に剛性のカップリングとし
て働く。しだがって、点Ｍ１およびＭ２間の距離（ＭＩ
　Ｍ２　）は、実質的に点ＴおよびＵ間の距離（ＴＵ）
に実質的に等しく、点Ｎ１およびＮ２間の距離（ＮｌＮ
２）は、実質的に点■および（ＶＷ）間の距離に等しい
。こ＼で、これらの距離ＭＩＭ２、’１”Ｕ、ＮｌＮ２
お＼よびＶＷは、すべて軸２１６の方向における距離を
いう。この結果、距離ＱＳ、ＰＲ，ＶＷおよびＴＵは、
すべてＬに等しいことになる。

加えて、点Ｓは、前記たわみ部材１７２および１７４の
表面上において点ＷおよびＵがら等距離であり（すなわ
ぢＳ　Ｗ　＝　Ｓ　Ｕ’　）、点Ｒは、前記たわみ部材
１７２および１７４の表面上において点ＷおよびＵから
等距離であり（すなわち−ＲＷ＝ＲＵ）、点Ｑはたわみ
部材１６８および１７０の表面上において点Ｔおよび■
から等距離であり（すなわちＶＱ＝ＴＱ）、そして点Ｐ
は、前記たわみ部材１６８および１７０の表面上におい
て点Ｔおよび■から等距離である（すなわちＶＰ＝ＴＰ
）。

この形態の場合、ダンパ２１８と関連して、直列結合で
あれ並列結合であれ、基準部材１６２（第２図および３
図のボスト２１４に対応）は、支持部材１６６（第２図
および６図の２２６に対応）に関して固定された軸１６
４　（第２および３図の軸２１６に対応）に実質的に沿
った比較的大きな制動運動に拘束される。このような運
動は、１１１２１２上の物体から生ずる力に応答しよう
。

リンク機構１１０ アーマチュア２２６はまた、す、ンク機構１１０により
支持部材（または）・ウジング）２２０に結合される。

リンク機構１１０は、アーマチュア２２６の運動を、軸
２１６に平行にかつ支持部側２２０に関して実質的に固
定された配向を有する基準軸線に沿うように拘束するリ
ンク機構である。

リンク機構１１０は、はソ米国特許出願第２６５、０８
９号に示される形式を有する。この出願の第１図は、リ
ンク機構１１０を示している。

リンク機構１１０は、基準部材１１２（アーマチュア２
２６に対応）の運動を軸１１６（軸２１６に平行な軸に
対応する）に沿うように拘束するように適合されている
。しかして、この第１基準軸１１６は、支持部材２２０
に関して固定されている。リンク機構１１０は、１対の
細長いたわみ部材１２４および１２６を備えている。図
示のたわみ部材１２４および１２６は、一端に位置して
たわみ部（参照符号１２５および１２７で指示されてい
る）を備えるビームである。各部羽１２４および１２６
の９ｉｉｉｔ部のたわみ部１２５および１２７は、ビー
ム部分１２４ａおよび１２６ａの対応するものにより支
持部材２２０に結合されている。

各部材１２４および１２６の他端部は、調節可能なカッ
プリング組立体により支持部材２２０に結合されている
。部材１２４に対する調節可能なカップリング組立体は
、部材１２４の自由端近傍のねじ１３０および支持部材
２２０の延長部１３２にある関連するねじ穴を含む。た
わみ部材１２４のその端部の運動は、ばね１６４により
抵抗される。この形態の場合、ねじ１６０は、たわみ部
材１２４の自由端を軸１１６の方向において調節自在に
位置づけるように回転することができる。

同様に、部材１２６に対する調節自在のカップリング組
立体は、部材１２６の自由端近傍のねじ１３１、延長部
１６２内にある関連するねじ穴およびばねを含む。ねじ
１３１は、たわみ部材１２６の自由端１２６を軸１１６
の方向において調節自在に位置づけるように回転するこ
とができる。

リンク機構１１０はさらに、２つのＶ字状たわみ部羽１
３６および１３８を備えており、そして各たわみ部材１
５６および１５８は、頂部端部（たわみ部すなわちヒン
ジ部を含む）と２つの末端部（各々たわみ部すなわちヒ
ンジ部を有する）。

たわみ部材１３６および１３８の頂部部分は、点Ｂおよ
びＣにて基準部材１１２の端部に結合されている（頂部
たわみ部の先のビーム延長部分１６６ａおよび１６８ａ
により）。しかして、点ＢおよびＣは、軸１１６の方向
において距離Ｘだけ分離されている。

部材１３６の第１および第２の末端部は、それぞれ結合
点ＡおよびＤにて、ビーム延長部１３６ｂおよび１３６
ｃ（末端たわみ部の先の）およびスペーサ部材１４２お
よび１４３の対応するものにより、たわみ部材１２４お
よび１２６のたわみ部および自由端部間の点に結合され
る。点ＡおよびＤは、軸１１６に垂直力軸１４０に沿っ
て存在する。好ましい形式において、点ＡおよびＤは、
それぞれのたわみ部材１２４および１２６の自由端のた
わみ部から自由端部までの距離の約１Ω分の１の距離に
ある。

Ｖ字状部材１６８の第１および８１！２の末端部は、（
それぞれ末端たわみ部を越えるビーム延長部分１６８ｂ
および１６８ｃにより）支持部材２２０に結合される。

しかして、それぞれのたわみ部は点ＥおよびＦに位置づ
けられている。点ＥおよびＦは軸１１６に垂直な第３の
基準軸１４４上に存在する。

軸１４０が軸１４４に平行であり、軸１１６の方向に距
離Ｘだけ分離されていると、基準部材１１２の運動は、
実質的に軸１１６に沿うように拘束される。さらに、重
相１１２は、軸１１６に関するモーメントに関して相当
に抵抗性がある。

リンク機構１１０は、特に、軸１４０および１４４が平
行であるように調節容易である。一般に、ねじ１３０お
よび１３１は、この運動の精密な調整すなわち精確な制
御を達成するように調節自在に位置づけできる。たわみ
部羽１２４および１２６に沿っての部材１３６および１
３８の端部の接続位置は、この運動の微、ｌ１ｌｌな制
御を可能にするように選択できる。

本発明の例示の形式において、点Ａおよび３間の距離は
点りおよび３間の距離に等しく、点Ｆおよび０間の距離
は点Ｅおよび０間の距離に等しい。

他の関係も使用できるが、これらの関係は、軸１１６に
沿って部材１１２の最大運動範囲を可能にする。

リンク機構１１０について開示された形態の場合、２つ
の調節ねじは、リンク機構の完全寿整列すなわち微細な
調整を可能にし、アーマチュア２２６の運動を最適化す
る。このリンク機構は、特に１皿２１２において秤量さ
れるべき物体のいずれの方向における中心ずれの負荷に
より加えられるモーメントに抵抗性がある。

例示の具体例において、部羽１２４．１２６．１３４お
よび１３６は、分離した位置にたわみ部をもつ比較的剛
性のビームである。他の具体例においては、これらの部
材は、分布たわみを有する部側、例えばばね性鋼で置き
代えることができる。

カドランスジューサ１０ カドランスジューサ１０は、アーマチュア２２６と支持
部材２２０間に結合されている。例示の具体例において
、カドランスジューサ１０は、はソ米国特許出願第２６
５．０８７号の第１図に示される形式の容量形式のセン
サである。

この特許出願に示されるように、カドランスジューサ１
０は、共通の軸線１６に沿って延びる１対の方形断面の
細長い重相１２および１４を含む。

部材１２および１４は、その隣接端部に相補的に形成さ
れた面を備える。図示のように、部材１２および１４の
全端部が相補的な面を形成しているが、他の具体例にお
いては、相補的に形成された面は隣接端部の一部のみと
してもよい。

例示の具体例において、部材１２および１４は、それぞ
れ平坦部分２０および２２を備えている。

これらの部分は、中心軸１６に垂直な第１の基準軸３０
の方向において食違いにされている。平坦部分２０およ
び２２は、軸１６およびろ０に垂直な第２の基準軸２４
に平行である。好ましい具体例においては、平坦部分２
０および２２は中心軸１６にも平行であるが、他の具体
例においでは、軸１６と平行でない。図示のように、面
２０および２４０両側の面は、軸３０に平行であり軸１
６に垂直であるが、これらの面は他の配向も使用できよ
う。本具体例において、部材１２および１４は実質的に
同一である。これらの部材は、トランスジユーザ１０を
形成するように結合される。

細長い部材１２および１４は、各々、軸１６および２４
に平行な面においてその相補的に形成された面から延び
る２つの平坦なスロットを備える。

本具体例において、各部材１２および１４０両スロット
は同じ深さより成る。しかしながら、他の具体例におい
ては、各部材１２および１４において、一方のスロット
は深さＡを有し、他方のスロットは深さＢを有するもの
とし得る。この場合、ＡおよびＢの少なくとも一方は０
で々く、Ａ＋Ｈの和は予定された値に等しい。さらに、
部材１２内のスロットは、軸３０の方向に離間されてい
るから、部材１２の上部ビーム部分１２ａおよび下部ビ
ーム部分１２ｂ（部材１２のスロットおよび外表面によ
り境界を形成されたビーム部分）は、軸２４に平行な軸
の回りのモーメントに応答して比較的たわみ性である。

本具体例において、部側１２および１４は実質的に同一
である。その結果、部材１４の２つのスロットは、「上
部」ビーム部分１４ａおよび「下部」ビーム部分１４ｂ
を形成するものと考えられる。

部材１２および１４の平坦部分２０および２２線各々、
実質的に平坦な導電性部材５４および３６の１つを支持
している。

部材１２および１４の上部ビーム部分１２ａおよび上部
ビーム部分１４．ｂはそれぞれ部材４２により結合され
ており、下部ビーム部分１２ｂおよび下部ビーム部分１
４ａは、それぞれ部材４４により結合されている。得ら
れた形態において、部材１２および１４の相補的に形成
された面は、軸１６の方向に互に食違いにされており、
部材５４および６６の相対する導電面は、軸３ｏの方向
に互に食違いにされている。好ましい具体例において、
部材１２および１４は石英であり、隣接部材４２および
４４も石英であるから、部材はすべて、モノリシック構
造体を形成するように融着される。

他の具体例においては、けい酸チタン、セラミックまた
はその他の誘導体物質を使用できる。

トランスジューサ１ｏはまた、部羽１４に堅固に取り付
けられた剛性の支持部材５ｏおよび部材１２に堅固に取
り付けられた剛性の入力部材５２を備えている。これら
の部、Ｉ’ｓｏおよび５２も石英とし得、ブロック１２
および１４の対応するものに融着し得る。支持部材５ｏ
は、トランスジュ−ザ支持部材５６の上部平坦面に結合
される。

トランスジューサ１０の動作において、Ｊｌｌ定される
べき力は、皿２１２、ボスト２１４、リンク機構１６０
、アーマチュア２２６、剛性のカップリンク部材２２７
および２２９を介して入力部材５２に、軸２１６に実質
的に平行に加えられる。

力は、部材１４の右手部分（第３図に例示されるよう）
に伝達される。部材５２に加えられる力に応答して、支
持部材２２０の上面２２０ａにて、等しく反対方向の力
が部材１２の左手部分（第６図において）に加えられる
。トランスジューサ１０に加えられる力の対に応答して
、トランスジユーザ１０の上部および下部ビーム部分は
変形し、１、％部材３４および６６は、それらの平行関
係を維持しながら、トランスジューサ１０に加えられる
対の力の大きさに関係づけられた距離だけ分離する。部
材６４および３６により形成される実効コンデンサの容
量の大きさは、従来通りに測定することができ、部材５
２に加えられる力の測定値を得ることができる。

トランスジューサ１０は、軸２１６に平行な軸に沿う方
向以外の方向のモーメントおよび力に非常に抵抗性があ
るから、加えられる力は、予め軸２１６に精確に平行に
加えられることを要しない。

上部および下部ビーム重相は変形するから、これらの部
材に応力が生ずる。例示の具体例においては、スロット
の深さＡおよびＢが等しくブロック１２および１４が実
質的に同じであるというシステムの対称性に起因して、
結合部材４２および４４により形成される接合が、曲げ
応力変曲点、すなわち曲げモーメントが０となる点で生
ずる。

本発明の他の形式においては、例えばスロットの深さＡ
およびＢが異なる場合、４ｊにスロットの深さＡまたは
Ｂの一方が０に等しい場合、これら部材の接合はこれら
の応力変曲点で生じない。しかしながら、好ましい形式
はこの特徴を有する。この苧件下では、結合部材４２お
よび４４により形成される接合は、軽く応力が加わり、
比較的低品質であり、したがって廉価力接合を使用でき
る。

本発明の装置が例えば石英から構成される場合、カドラ
ンスジューサ１０は、荷重下で非常に低いヒステリシス
および非常に低いクリープを有し、精度指数は約１Ｏ−
ｆｉ〜１０−６である。さらに、装置は、熱により誘導
される変化容量が比較的低い。

カドランスジューサ１０は、だいたい軸２１６に平行な
単一の軸に沿う正味の力にのみ応答し、他の面における
力に対して比較的高い拒否比を維持する。本具体例の部
材１２および１４は、相補的な面を形成するように切り
出された方形の細長い石英ブロックから容易に構成でき
る。これらの相補的外面を有する２つのブロック性、上
部および下部ビーム部分を形成するように切除された１
対のスロットのみを有する。これらのビーム部分は、頑
丈なモノリシック構造体を形成するように例えば融着に
より結合される。本発明の他の形式においては、少なく
とも部材３４および３６の一方が他方から絶縁されてい
れば、部材１２および１４に対して金属を含む他の材料
を使用することができる。

トランスジューサ１０のこの形態の場合、線１０ａ（導
電性部材３４および３６に接続されている）を横切る容
量は、トランスジューサに加わる力とともに変わる部材
３４および３６間の分離を表わす。

本具体例における位置センサ２４４は、第４図に示され
ている。センサ２４４は、カドランスジユーザ１０から
の線１０ａに接続される。これらの端子と関連する容量
は、センサ２４４０回路と協働して発振器を形成する。

発振器は、線１０ａを横切る容量およびインダクタ９０
のインダクタンスに関係づけられる周波数、したがって
皿２１２に加わる力によって特徴づけられる信号を綜２
４４ａ上に供給する。

好ましい形式において、インダクタ９０は、米国特許出
願第２６５．０９０号の図に示される形式の高精度の安
定な誘導回路部素子である。

第５図は、第４図の回路のインダクタ９０に対する好ま
しい形式を示す。インダクタ９０は、剛性の円筒状の絶
縁体支持部材９１を含む。支持部材９１は、円形断面お
よび０．６２５インチの直径を有する溶融石英ロッドで
ある。巻線が２端子９２と９３の間に巻かれている。巻
線はロッド９１上に４０回巻かれている。巻線は、１２
ミルの巻線間隔で均一に巻かれている。

巻線は、複合線９４から作られる。線９４は、ミシガン
州所在のナショナル・スタンダードコーポレーションに
より作られた０、００７１インチ直径の「含銅」線であ
る。この複合線は、焼入鋼の心および該心上に被着され
た銅を有しており、線重量の約４ｏ％が銅である。線の
引張強さは、約２００，０００ポンド／平方インチであ
る。

素子９０の製造に際しては、石英ロッド９１を旋盤に取
り付け、線９４をその引張強さの約８５チの張力で維持
してロッド上に巻く。巻線は、その端部をロッド゛９１
上に接着することにより張力下に維持される。図面に示
される要素９６および９７は、巻線の端部のセメントを
表わす。例えば、使用されるセメントは、シアノアクリ
レート接着剤とし得る。代わりに、エポキシ接着剤を使
用しこの形態の場合、素子９０は、端子９２および９６
間に、２　ｐｐｍ　／　’Ｆの温度変化をもつ約１０μ
ｈの特性インダクタンスを提供する。他の具体例におい
ては、異なる複合線構造体を使用できる。例えば、鋼心
またはその他の高引張強度材料の心上に銀または金から
被着物を作ることができる。まだ、支持部材９１は、石
英に加えてセラミック、けい酸チタンのようなある種の
他の材料とし得る。

同様に、円形断面のロッドでなく楕円断面を有するよう
な他の幾何形態の支持部材を使用することもできる。支
持部材は、中実または中空いずれでもよい。

この形態の場合、カドランスジューサ１０および位置セ
ンサ２４４は、高温度安定性を有する発振器を形成し、
カドランスジューサ１０に加わる力に関して周波数が変
わる出力信号を約２４４　ａ上に供給する。

プロセッサ２５０ 第６図は、システム２１０のプロセッサ２５０をブロッ
ク図で示す。プロセッサ２５０は、線２４４ａ上に皿２
１２上の荷置により加わる被検出力を表わす周波数を有
する信号を発生する第１の（秤量）発振器を含む。茜さ
発振器は、先の特許出願に記載されるよりなカドランス
ジユーザ１０および位置センサ２４４を含む。ｌ）　２
４４　ａ上の信号はカウンタ２６０に結合され、該カウ
ンタは、糾２４４ａ上の４６号周波数を表わすディジタ
ル計数信号Ｆｗを線２　（Ｓ　Ｏａ　（ＦＷ　）上に供
給する。

温度センサ２６４は、細２６４ａ上に発振信号を供給す
るが、この周波数は、システム２１０の温度を表わすも
のである。線２６４ａ上の信号はカウンタ２６６に供給
され、該カウンタは、線２６４ａ上の信号周波数を表わ
すディジタル計数信号（ＦＴ）を線２６６ａ上に供給す
る。線２６０ａおよび２６６ａは、マイクロプロセッサ
２７０に接続される。

マイクロプロセッサ２７０は、関連するランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ）２７２およびリードオンリーメモリ
（ＲＯＭ）、ならびに入力／出力キーボード２７６を備
えている。マイクロプロセッサ２７０はまた、従来の表
示を駆動するに適当な出入線を線２５０ａ上に供給する
。タイミング回路２８０は、プロセッサ２５０の諸ブロ
ックにタイミング制御信号を供給する。マイクロプロセ
ッサ２７０および関連するメモリはまた、周知のディジ
タル信号処理技術を使って、信号の高周波成分を減衰す
るように出力信号を処理し得る。この信号処理能力は、
秤量皿とアーマチュア間の結合が相当剛性であり、高周
波振動の機械的綾波が行なわれない場合に特に有用であ
る。

本発明の１形式において、マイクロプロセッサはモスチ
ク３８Ｐ７０１０２型、ＲＯＭ２７４はＨＩＴＡＣＨＩ
　ＨＭ４　（Ｓ　２　ｓ　３２型、ＲＡＭ２７２はＮＣ
Ｒ２０５５型である。

動作において、線２４４ａおよび２６４ａ上の信号は、
皿上の物体の重量およびシステム２１０の温度をそれぞ
れ表わす周波数を有する。カウンタ２６０および２６６
は、タイミング回路２８０により制御され、線２４４ａ
および２６４ａ上の信号周波数を表わすディジタル計数
値（ＦｗおよびＦＴ　）を供給する窓カウンタとして働
く。

メモリ２７２は、温度補償されたカ関数Ｗ（Ｆ。

Ｔ）を表わす定数Ｋｉｊを記憶する。

関数Ｗ（Ｆ、Ｔ）は次のように定義される。

Ｗ（Ｆ、Ｔ）＝、Σ　ａｔ（Ｔ）Ｆｉ−’　（☆）−１ こ＼でＦは、物体により発生される未補償のカの関数で
あり、Ｔは秤量システム２１０の温度を表ｂ−ｆ。この
定義において ａｔ（Ｔ）＝　Σ　ＫｉｊＴ”　ｉ＝１．２．−、ｒｎ
（−１ こ＼にＫｉｊは定数である。本具体例においてｍ＝４ｎ
＝３である。価ＦｗおよびＦＴは、Ｆｗに対応する入力
ＦおよびＦＴに対応する温度Ｔでめられる関数Ｗ（Ｆ、
Ｔ）に対応する信号と一緒に使用して、秤量皿２１２上
の物体の重量を表わす温度補償値を提供することができ
る。

本具体例はまた、較正モードにおいて、較正関数（☆）
を表わすデータを発生しメモリ２７２に記憶するのにも
使用できる。本具体例でこの較正手続を遂行するために
は、一連の４種の既知の重量を５種の温度で皿２１２上
に配置する。他の具体例においては、異なる数のＭ旦お
よび温度を使用できる。

プ０−１＝ッザ２５０は、実際には、Ｗ（Ｆ、Ｔ）に基
づく１組の１２の連立方程式を生成する。プロセッサ２
５０は、これら１２の連立方程式を解き、温度Ｔ、　、
　Ｔ、およびＴ３でめられたａｌ、温度Ｔｔ　、Ｔ２お
よびＴ３でめられたａｔ　ｓ　’ｌ’い顛）Ｔ・ゝＪ：
　’０’　Ｔ　ｓ　ｆ　＊“ら１ｈ・１１びＴ・・７・
およびＴ３でめられたａ４を表わす信号を供給する。

プロセッサ２５０は、ついでａｔ　に対して得られたこ
れらの１２の値を使用して、式（☆☆）に基づく１組の
１２の連立方程式を１２のＫｉｊ値について解く。一般
に、温Ｊ１．　’Ｉ’　ｒ　’　、　Ｔ　ｔおよびＴ３
におけるａ、に対する３つの値、６つの温度におけるａ
２　の値、３つの温度におけるａ３　の値および３つの
温度におけるａ、の値が、Ｋｉｊｉ＝１゜・・・、４．
　ｊ＝１．・・・、３を決定するのに使用される。

Ｋｉｊに対するこれらの値の決定後、関数Ｗ（Ｆ。

Ｔ）は完全に特定される。これらの値を表わすデータは
ＲＡＭ２７２に記憶される。

動作 一般的較正モードにおいて、プロセッサ２５０は、秤量
システム２１０に対する「較正面」を決定する。こ＼で
重量値Ｗは、加えられる重量に対するセンサ２４４（Ｆ
）の発振器の周波数およびシステム２１０の温度（Ｔ）
の関数である。この関数的関係Ｗ（Ｆ、Ｔ）はシステム
２１０に対する較正面を表わす。複数の温度で、一連の
基準荷重を秤量皿２１２上に置く。荷重を皿２１２上に
置くことに応答して、荷重から皿に加わるカはカドラン
スジユーザ１ｏに伝達されるが、第１および第７図の具
体例におけるリンク機構１（５０および１１０および第
１１図の具体例における平行四辺形構造体１５０は、軸
２１６の回りに加えられるモーメント（荷重の、中心ず
れの負荷から生ずるような）の影響を最小にする。トラ
ンスジューサ１０に加えられる力は、トランスジユーザ
の２？！、電性表面の相対連動を生じさせ、容量変化を
もたらす。これらの容量変化は、線２４４ａ上に発振器
の出力周波数に対応する変化を生じさぜる。プロセッサ
は、上述のようにこれらの値を利用してＷ（Ｆ、Ｔ）を
完全に定義し、この関数を−表わすデータをＲＡＭ２７
２に記憶する。

重量測定モードにおいては、プロセッサ２５０は、皿２
１２上への被沖ｊ定荷重の載置に応答して、これらの信
号（線２４４ａ上の）を温度発振器２６４（線２６４ａ
）からの信号と一緒に利用して、ＦおよびＴに対する対
応する値における関数Ｗ（Ｆ、Ｔ）の値を識別する。Ｗ
（Ｆ、Ｔ）のその値は、システム２１０の現在温度にお
ける皿２１２上の重量を表わす信号に変換される。

本発明は、その技術思想から逸脱することなく他の形式
で具体化される。それゆえ、これらの具体例は、あらゆ
る点において例示と考えられるべきものであることを理
解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１具体例の概略図である。 第２図は第１図のシステムの例示の具体例の上面図であ
る。 第３図は第２図の具体例の断面図である。 第４図は第１図のシステムの位置センサの概略図である
。 第５図は第４図の位置センサのインダクタの１形式を示
す線図である。 第６図は第１図のシステムのプロセッサのブロック図、
第７図は「自効」の機械的濾波を採用する本発明の他の
具体例の概略図である。 第８図は「直列」の機械的濾波を採用する本発明の他の
具体例の概略図である。 第９図は第７図の直列機械的フィルタの具体例の断面図
である。 第１０図は第７図の直列機械的フィルタの他の具体例の
断面図である。 第１１図は「直列」の機械的濾波−を採用する本発明の
他の具体例の概略図である。 第１２図は第１１図の直列機械的フィルタの機械的等価
回路の線図である。 １０　：カトランスジューサ ２１０：秤量システム ２１２：秤量皿 ２１４：支持ポスト ２１８：機械的グンバ組立体 ２２０：基準部材 ２２６：アーマチュア ２４４：位置センサ ２５０：プロセッサ 、″ 代理人の氏名　倉　内　基　弘 同　風　間　弘　志、） ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）秤量されるべき物体を支持するだめのカム力部材
   と、 剛性のアーマチュア部材と、 該アーマチュア部材を、基準部材に関して固定の基準軸
   線にはｙ平行な運動に拘束するため、前記アーマチュア
   部材と基準部材とを結合する手段を含む第１のリンク機
   構と、 前記カム力部材と前記アーマチュアを結合する機械的手
   段と、 前記アーマチュアと前記基準部材間に結合され、描該ト
   ランスジユーザに加わる力に関係づけられた相互分離距
   離を有する相補的に形成された１対の対向面を有するト
   ランスジューサと、前記カドランスジューサの相補的に
   形成された対向面間の分離距離を表わす信号を発生する
   位置センサと を備える秤量システム。 （２）前記機械的結合手段がばね手段を含む特許請求の
   範囲第１項記載の秤量システム。 （３）前記機械的結合手段が実質的に剛性の結合を含む
   特許請求の範囲第１項記載の秤量システム。 （４）前記機械的結合手段が、前記カム力部材と前記ア
   ーマチュアとを弾撥的に結合するばね手段と、前記アー
   マチュアに関する前記カム力部材の相対運動を制動する
   手段を含む特許請求の範囲第１項記載の秤量システム。 （５）前記はね手段が、前記制動手段と並列に接続され
   た第１のばね手段と、前記制動手段と直列に接続され、
   高周波振動を減衰する第２のばね手段を含む特許請求の
   範囲第４項記載の秤量システム。 （６）前記カム力部材に加えられる力に応答する前記カ
   ム力部材の最大変位を制限する過剰力保胸手段を備える
   特許請求の範囲第１または５項記載の秤量システム。 （７）前記過剰力保換手段が、前記基準部材に関して固
   定され、前記秤量軸線に沿う前記六入力部材の前記最大
   変位を制限するストップ部材を含む特許請求の範囲第６
   項記載の秤量システム。 （８）前記ばね手段が、前記六入力部材を、実質的に前
   記基準軸線に平行な秤量軸線に沿う運動に抑制する手段
   を有する第２リンク手段を含む特許請求の範囲第４項記
   載の秤量システム。 （９）前記制動手段が、流体ダンパであり、相補的に形
   成された対向面を有する１対の対向部材を含み、該対向
   部材の一方が前記アーマチュアに結合され、前記対向部
   材の他方が前記六入力部材に結合されていて、前記秤量
   軸線に沿って相対運動するように適合され、前記対向面
   が、検数の交番する隆起およびトラフを有しており、前
   記相対運動から生ずる前記隆起とトラフ間の流体流で制
   動を行なうようになされている特許請求の範囲第４項記
   載の秤量システム。 ０（２）前記機械的結合手段が、前記アーマチュア上に
   取り付けられた支持部材を含み、前記制動手段が、流体
   ダンパであり、前記六入力部材および前記支持部材の対
   向面より成る流体室を有し、前記ばね手段が、前記対向
   面間に配置された弾性部劇を含み、前記流体室がオリフ
   ィスを備えており、前記相対運動によって前記オリフィ
   スを介して前記室に流入出する流体流により制動を行な
   うようになされている特許請求の範囲第４項記載のｆｆ
   ＋−量システム。 θυ　前記弾性部材が、前記入力部材および前記支持部
   材間のギャップ間に挿入された弾性物質の閉鎖ループよ
   り成り、それらにより前記流体室を形成する特許請求の
   範囲第１０項記載の秤量システム。 （１２＋　前記弾性部材が、前記対向面間に配備された
   複数の弾性支持体より成る特許請求の範囲第１０項記載
   の秤量システム。 （＋３１　前記第１リンク機構が、前記アーマチュアの
   運動の範囲を実質的に前記基準軸線に沿うように制御す
   る調節手段を含む特許請求の範囲第１項記載の秤量シス
   テム。 Ｉ　前記カドランスジュー１が、前記対向面の対向部分
   上に導電性部拐を含重重前記位置センサが、前記導電性
   部材に接続された電気回路を備えており、前記導電性部
   材および前記回路が、前記の相補的に形成された対向面
   の前記分離距離に関係づけられた特性周波数を有する発
   振器を形成する特許請求の範囲第１項記載の秤量システ
   ム。 （１５）前記機械的結合手段が、前記六入力部材に取り
   付けられた第１の垂直部材と、前記アーマチュアに取り
   付けられた第２の垂直部材と、はソ平行離間関係におい
   て前記垂直部材間に固定された１対の弾性部材と、前記
   六入力部材および前記ア〜マチュア間に接続されそれら
   の相対運動を制動する手段とを含む平行四辺形リンク機
   構を備える特許請求の範囲第１項記載の秤量システム。 （Ｉ６）前記制動手段が、各々一端が前記平行四辺形構
   造体の相対する側部に固定されはソ平行に離間関係で互
   に他方に向って延びている１対の腕と、前記腕間に配置
   されていて、前記相対運動にて制動運動を生ずるように
   たわまされるエネルギ吸収物質を備える特許請求の範囲
   第１５項記載の秤量システム。 （１７）前記腕が弾性材料より形成される特許請求の範
   囲第１６項記載の秤量システム。 ０８）前記腕が前記平行四辺形リンク機Ｍｌの７・１角
   綜にはソ沿って延びているｔ４″！ｉ訂請求の範囲第１
   ６項または１７９１記載の秤量システム。 （ｌ！１　前記腕が、各々−郊１にて前記第１および第
   ２垂直部材の１つに固定されている特許請求の範囲第１
   ８項記載の秤量システム。