KR101865424B1 - 과하중 방지 장치를 갖는 밀폐형 칭량 셀 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 막대 형상으로 형성되며 힘 도입 부재(1)와 힘 방출 부재(2) 및 이들 사이에 축방향으로 배치된 힘 측정 부재를 포함하는, 바람직하게는 무균 플랫폼 저울용 칭량 셀에 관한 것이다. 상기 힘 측정 부재는 벤딩 빔(3)을 가지며, 벤딩 빔의 내부 측정 스프링 부재(12)는 이것에 적용된 스트레인 게이지와 함께 금속 부재의 용접을 통해 밀폐되어 있다. 이를 위해 힘 도입 부재(1), 힘 측정 부재 및 힘 방출 부재(2)는 종축(9)을 따라서 기본적으로 회전 대칭형으로 형성되고 라운딩되어 있으며, 상기 힘 측정 부재는 강성 튜브 슬리브(4) 및 그 안에 배치된 벤딩 빔(3)을 포함한다. 이때 상기 벤딩 빔(3)의 단부들은 종축(9)에 수직인 연성의 링 부재(5, 6)와 연결되어 있으며, 이러한 링 부재는 이의 방사방향 에지를 이용해 상기 튜브 슬리브(4)에 용접된다. 본 발명은 상기 벤딩 빔(3) 내에 과하중 방지 장치(15)가 통합되고, 그리고/또는 적어도 힘 도입 부재(1)의 단부면(17)은 O-링 씰(32, 33) 및 센터링 수단(35, 36)을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

과하중 방지 장치를 갖는 밀폐형 칭량 셀{HERMETIC WEIGHING CELL HAVING OVERLOAD PROTECTION}

본 발명은, 막대 형상으로 형성되며 힘 도입 부재(1)와 힘 방출 부재(2) 및 이들 사이에 축방향으로 배치된 힘 측정 부재로 이루어지는, 바람직하게는 무균 플랫폼 저울(aseptic platform scale)용 칭량 셀에 관한 것으로서, 상기 힘 측정 부재는 벤딩 빔(bending beam)(3)을 가지며, 벤딩 빔의 내부에 놓인 측정 스프링 부재(12)는 이것에 적용된 스트레인 게이지와 함께 금속 부재의 용접을 통해 밀폐되며, 측정될 힘(F)은 종축(9)에 대해 수직 방향으로 도입될 수 있으며, 힘 도입 부재(1), 힘 측정 부재 및 힘 방출 부재(2)는 종축(9)을 따라서 포괄적으로 회전 대칭형으로 라운딩되어 형성되며, 상기 힘 측정 부재는 내부에 벤딩 빔(3)이 배치된 강성 튜브 슬리브(4)로 이루어지며, 벤딩 빔(3)의 단부들은 종축(9)에 대해 수직 방향으로 정렬된 링 부재(5, 6)와 연결되어 있으며, 상기 링 부재의 방사방향 가장자리 영역이 상기 튜브 슬리브(4)와 용접되며, 상기 링 부재(5, 6)는 동심으로 원형인 연성의 멤브레인(7, 8)을 포함하고, 상기 멤브레인은 모출원인 DE 10 2008 064 169.3-53호에 따라 튜브 슬리브(4)를 포스 션트(force shunt) 없이 벤딩 빔(3), 힘 도입 부재(1) 및 힘 방출 부재(2)와 연결한다.

칭량 셀은 힘 변환기의 특수한 형태이며 칭량 장치의 구성을 위해 제공된다. 상기 유형의 칭량 장치는 식품 공급 분야에서도 자주 이용되므로, 특별한 위생 규정들을 충족해야 하는 경우가 빈번하다. 따라서 그러한 분야에서 이용되는 칭량 셀의 경우에도, 칭량 셀의 표면에 먼지 및 식품 찌꺼기가 축적될 수 없도록, 또는 적어도 용이하게 제거될 수 있도록, 칭량 셀이 형성되어야 한다.

더욱이 상기 유형의 칭량 셀에는 종종 접근하기가 거의 불가하여 세척하기가 쉽지 않은 수평 면들, 틈새들 및 홈들이 존재하며, 그곳에서 박테리아, 바이러스 및 곰팡이가 쉽게 정착된다. 그러므로 화학 공업, 제약 산업, 화장품 산업 및 식품 산업의 많은 분야에서 칭량 셀이 사용될 경우, 상기 칭량 셀은 세척이 용이하고 오염 물질, 식품 찌꺼기, 화학 약품, 박테리아, 바이러스 및 곰팡이가 정착되거나 침투 또는 형성될 수 있는 표면 영역을 가능한 한 갖지 않아야 한다.

DE 10 2004 047 508 B3호에 공지된, 칭량 셀을 형성하는 밀폐형 트랜스듀서는 수평 설치될 수 있는 벤딩 빔으로서 형성된다. 상기 벤딩 빔은 힘 도입 부재 및 힘 변환 부재로 이루어지고, 이들 사이에 힘 측정 부재가 배치된다. 이 경우 힘 측정 부재는 수직 방향의 스파이럴 스프링으로 형성되고, 상기 스파이럴 스프링은 벤딩 빔의 중간 부분에 방향이 서로 반대인 2개의 수평 횡 보어에 의해 형성되고, 양 측면에 스트레인 게이지가 전단력 변환기로서 적용되어 무게가 실릴 때 비례적 전기 신호를 발생시킨다. 이때, 밀폐를 위해 상기 보어들 내에 컵 형상의 금속 판재가 용접되어 민감한 전기 측정 부재들을 밀폐한다. 그러므로 습기 및 다른 부식성 오염 물질 입자가 민감한 측정 부재와 접촉되는 것이 대부분 억제됨에 따라, 내구성 있는 칭량 셀이 제공되었다. 이런 칭량 셀은 막대 형상이면서 전반적으로 평평한 외부면을 구비하지만, 특히 수평으로 연장되는 덮개면 위에 식품 찌꺼기나 액체 잔재가 쌓일 수 있고, 이들은 습기와 결합하면 박테리아나 바이러스를 증식시키는 경향이 있다. 또한, 컵 형상의 리세스 안에도 세척하기가 어려운 오염 성분 및 식품 성분이 달라붙을 수 있으며, 그 안에 곰팡이 및 박테리아가 형성될 수도 있다. 그러므로 그러한 유형의 밀폐형 칭량 셀은 무균 분야에서 관련 위생 규정에 따라서 이용될 수 없는 경우가 종종 있다.

DE 37 15 572 A1호에 공지된 전자 기계식 플랫폼 저울용 칭량 셀은 실질적으로 원통형의 원형 막대로 형성되고, 적어도 자유 유동성(free flowing) 식품 및 액체는 중력에 의해 상기 원형 막대로부터 흘러내릴 것이다. 이 경우 가요성 막대의 한쪽은 2개의 나사를 이용해 저울 하우징에 고정되고, 반대편 단부는 평평한 원형 막대로서 칭량 플랫폼과 연결되며, 이때 중량은 종방향에 대해 수직 방향으로 도입될 수 있다. 그러나 이런 칭량 셀의 경우, 가요성 막대의 표면에 전기 측정 신호를 발생시키기 위해 스트레인 게이지가 적용될 수도 있으므로, 그러한 유형의 칭량 셀은 수성 세정액으로는 세척될 수 없기 때문에, 식품 산업에서 또는 무균 분야에서 항상 이용될 수 있는 것은 아니다.

외부 영향으로부터 완전히 보호되어야 하는, 수평 배치된 원통형 하우징을 구비한 또 다른 칭량 셀이 DE 28 18 140 A1호에 공지되었다. 여기서는 하우징 몸체 내에 수평 방향의 원형 막대가 배치되며, 이 막대는 외팔보 지지형 튜브 내에서 상기 튜브의 일측 단부 영역에 고정된다. 이런 외팔보 지지형 튜브에서는 그 외주면에 스트레인 게이지가 적용되고, 이 스트레인 게이지는 막대의 단부 지점으로 수직 방향으로 힘이 도입될 때 튜브의 외부면 상에 팽창을 일으킨다. 이 경우 외팔보 지지형 튜브는 하우징 부재로서의 원통형 폐쇄 슬리브에 의해 밀폐된다. 그러나 힘 도입은 적어도 아래를 향해 개방된 챔버 안에서 나사 볼트를 통해 구현되고, 이러한 챔버 내에서 힘 도입 아일렛(force introduction eyelet)이 상기 개방 챔버 내에서 운동할 수 있게 안내되는 막대를 감싸고 있다. 상기 챔버는 밀폐되어 있지 않기 때문에, 그 안에 거의 제거될 수 없는 오염 물질 및 액체 잔재가 침투할 수 있으므로, 식품과 접촉하는 이러한 칭량 셀은 이용될 수 없다.

EP 1 698 871 A1호에는 특히 화학 공업 및 제약 산업, 식품 산업 및 화장품 산업의 분야에서 이용될 수 있는 칭량 셀용 설치 키트가 공지되어 있다. 이 경우 상기 설치 키트는 수직 배치된 칭량 셀을 포함하며, 이러한 칭량 셀은 수평으로 평행하게 배치된 2개의 장착판들 사이에 배치된다. 힘 도입 부재 및 힘 방출 부재로서 2개의 원형 압력 부재가 제공되며, 이들 사이에 칭량 셀이 배치된다. 이 경우 칭량 셀은 원형의, 원추형으로 연장되는 하우징 안에 밀폐되며, 상기 하우징은 설치 키트가 잘 세척될 수 있도록, 그리고 내부에 박테리아, 바이러스 및 곰팡이가 생길 수 있는 틈새들 및 공동들을 분명히 덜 가지도록, 압력 부재와 결합하거나 이를 포함한다. 그러나 이 경우, 힘 도입 부재 또는 힘 방출 부재로서의 상기 압력 부재는 칭량 셀과 헐겁게만 연결됨에 따라, 그러한 유형의 칭량 셀은 수직 방향으로만 설치될 수 있고 저울에 고정 연결될 수 없으므로, 항상 설치 키트가 추가로 필요하다.

그러므로 본 발명의 과제는, 세척이 용이하고, 잔여물, 오염물, 박테리아, 바이러스 또는 곰팡이가 정착될 수 있거나 증식될 수 있는 틈, 홈 및 수평면 영역을 내부 또는 표면에 포함하지 않음으로써, 무균 환경, 특히 식품 가공 장치에서도 사용될 수 있도록 개선된 밀폐형 칭량 셀을 제공하는 것이다.

상기 과제는 제1항 및 제4항에 제시된 발명을 통해 해결된다. 본 발명의 개선예들 및 바람직한 실시예들은 종속항들에 제시된다.

본 발명의 장점은, 칭량 셀이 수평 방향 설치 위치 때문에 수직 경사면 영역만을 가짐으로써, 상기 수직 경사면과 접촉하는 모든 식품, 화장품 성분 또는 의약품 성분이 정착되기 어렵기 때문에, 곰팡이, 바이러스 또는 박테리아의 생성이 전반적으로 방지된다는 것이다. 용접을 통해 상기 칭량 셀을 캡슐화하기 때문에, 수성 용액으로도 칭량 셀을 양호하게 세척할 수 있고 소독할 수 있으므로, 이러한 유형의 칭량 셀은 무균 분야에서도 바람직하게 사용될 수 있다.

통합된 과하중 방지 장치를 통해 본 발명에서 추가로 얻을 수 있는 장점은, 칭량 셀의 설치 공간이 증가하지도 않을뿐더러, 오염 물질에 민감한, 과하중 방지 장치의 캡슐화되지 않은 부품들이 외부로 돌출되지도 않는다는 점이다. 이 경우 상기 과하중 방지 장치는 추가로, 단일체의 힘 측정 부재로부터 바람직하게는 프로그램 제어식 공작 기계를 이용하여 벤딩 빔 본체의 밀링 및 보링 과정이 수행됨으로써 간단하게 제조될 수 있으므로, 단지 시중에서 쉽게 구할 수 있는 정렬 핀만 추가로 사용되면 되는 장점이 있다. 동시에 본 발명은, 과하중 방지 장치의 제조 시 추가의 조립 시간 및 수동 조정 작업이 요구되지 않는다는 장점이 있다. 상기 유형의 고정밀 정렬 핀은 경제적인 대량 생산품으로서 쉽게 구할 수 있기 때문에, 바람직하게 간단한 가공 공정을 이용하여 아주 작은 틈새 폭을 매우 정확하게 제조할 수 있으므로, 본 발명에 따른 과하중 방지 장치는 발생하는 과하중으로부터 스트레인 게이지를 매우 신뢰성 있게 보호할 수 있다.

그와 동시에, 종방향에 대해 수직 배치된 정렬 핀을 통해, 과하중 방지 장치가 힘 측정 부재의 폭 전체에 걸쳐 균일하게 작용함으로써 특히 힘이 편심으로 도입되더라도 종축을 중심으로 한 벤딩 빔의 뒤틀림은 방지되는 장점이 달성된다.

본 발명의 한 특별한 실시예의 경우, 가동형 벤딩 빔 부재를 양 수직 방향으로 제한하기 위해 2개의 정렬 핀이 설치되고, 이와 동시에 인장 방향 및 압축 방향으로 과하중 방지가 달성될 수 있으며, 이러한 과하중 방지를 통해 힘 부재의 가능한 양 운동 방향으로 스트레인 게이지가 과하중으로부터 보호된다.

본 발명의 또 다른 한 특별한 실시예에서는, 간단한 O-링 씰을 통해 고정 부재에 대해 상기 과하중 방지 장치를 밀폐하고 센터링 핀을 통해 센터링하며, 이 경우 고정면들에서조차 세균 및 미세 오염 입자가 침투할 수 없고 이런 점이 연결면들에서 불안정한 지지나 뒤틀림을 야기하지도 않을 수 있는 장점이 제공된다. 이 경우 특히 힘 도입 부재 또는 힘 방출 부재의 외주연에 배치된 O-링 씰은, 세척 시에도 세균을 생성하는 액체가 모세관 효과를 통해 고정면들 사이의 틈새 안으로 침투할 수 없다는 장점을 갖는다.

그와 동시에 상기 센터링은, 표준 고정 나사 및 2개 이상의 간단한 센터링 핀을 이용해 연결면들의 플로팅 베어링이 정확하게 고정될 수 있으면서 힘의 방향이 측정 방향으로부터 벗어나지 않는 장점이 있다. 그러한 유형의 밀폐 및 센터링을 통해, 바람직하게 힘 도입 부재와 힘 수용 부재 모두 그 고정 부재들에 대해 밀폐될 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 특별한 실시예에서는, 힘 측정 부재가 바람직하게 매우 높은 측정 정밀도를 달성할 수 있는 이중 벤딩 빔으로서 형성될 수 있다. 그러므로 상기 유형의 칭량 셀을 이용하여 바람직하게 도량형 검정 저울도 제조할 수 있다.

또 다른 한 특별한 실시예에서는, 칭량 셀 전체가 고강도 스테인레스강으로 형성됨에 따라, 그러한 유형의 칭량 셀은 고습도 및 부식성 환경 영향에서도 사용될 수 있으므로, 대부분 화학 약품 또는 약제 원료에 의해서도 부식되지 않는 내구성이 우수한 구현을 나타낸다. 이 경우 특히, 폐쇄된 환형 링 부재들이 멤브레인을 형성하도록 수축됨으로써 바람직하게 주변이 밀봉된 측정 부재가 형성되고, 이 측정 부재는 바깥쪽으로 매끄럽게 라운딩 처리되어 세척하기 좋은 표면을 가지면서도 측정 부재 본체에는 큰 포스 션트가 가해지지 않는다는 점이 바람직하다. 이로써 동시에 높은 측정 정밀성도 보장된다.

힘 도입 부재와 힘 방출 부재가 거의 원통형으로 특수하게 설계됨으로써, 바람직하게 평평한 플랫폼 저울에 사용될 수 있는 디자인이 달성될 수 있다. 이 경우 힘 도입 부재들과 힘 방출 부재들은 평행하게 수직 방향으로 센터링되어 밀폐된 고정면들을 가짐으로써, 적하가 원활하며 조밀한 수직 방향 고정을 허용한다.

또 다른 한 특별한 실시예에서는 추가로, 칭량 셀이 점착성이 약한 표면을 갖는 보호층을 가짐으로써, 상기 표면과 접촉하는 자유 유동성 또는 액상 재료들이 잔여물 없이 흘러내리기 때문에 힘겨운 세척 조치 없이도 특히 병원균에 의한 세균 생성이 방지된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고하여 더 상세히 설명된다.

도 1은 모출원에 따른 수직 방향의 고정면을 포함하는 밀폐형 칭량 셀에 관한 도이다.
도 2는 내부에 과하중 방지 장치가 배치된 밀폐형 칭량 셀에 관한 도이다.
도 3은 칭량 플랫폼의 고정 부재가 센터링되고 밀폐되어 있는 칭량 셀의 힘 도입 부재의 측면도이다.
도 4는 센터링 및 밀폐될 수 있는 힘 도입 부재의 단부면도이다.
도 5는 힘 도입 부재의 측면도 및 센터링 핀의 단면도이다.

도 1에는 회전 대칭형으로 형성된, 모출원에 따른 밀폐형 칭량 셀이 도시되어 있으며, 종방향으로 힘 도입 부재(1)와 힘 방출 부재(2) 사이에 이중 벤딩 빔(3)이 배치되고, 이중 벤딩 빔은 그의 단부 영역들에 제공된 2개의 링 부재(5, 6) 및 이에 용접된 튜브 슬리브(4)에 의해 밀폐되며, 상기 링 부재(5, 6)의 주연부에 동심으로, 튜브 슬리브(4)를 힘 도입 부재(1) 및 힘 방출 부재(2) 그리고 이중 벤딩 빔(3)과 연성으로 연결하는 멤브레인(7, 8)으로서 박막부들이 형성된다.

상기 칭량 셀은 기본적으로 중앙의 종방향 몸체로 이루어지고, 상기 종방향 몸체로부터 힘 도입 부재(1), 힘 방출 부재(2), 이중 벤딩 빔(3) 및 양측의 링 부재(5, 6)가 가공 형성된다. 이 경우 상기 종방향 몸체는 바람직하게는 고가의 가요성 스테인레스강으로 이루어지고, 완성 상태에서 상기 스테인레스강에 튜브 슬리브(4)가 씌워지고 양측 링 부재(5, 6)에 의해 기밀 방식으로 용접된다. 10㎏ 공칭 하중의 칭량 셀의 경우, 중앙의 종방향 몸체는 바람직하게는 120㎜의 길이와 약 40㎜의 직경을 갖는다. 힘 도입 부재(1)와 힘 방출 부재(2) 사이에 사각형의 중간 부재(14)를 포함하는 이중 벤딩 빔(3)이 배치된다. 종축(9) 및 횡축(10)에 대칭으로 중간 부재(14) 안에 수평 방향 리세스(11)가 제공되며, 이 리세스는 4개의 수평 방향 보어를 통해 클로버잎 형상의 횡단면을 갖는다. 그럼으로써 상기 중간 부재(14)의 양측의 평행하는 수평 방향 덮개면에 스파이럴 스프링으로서 형성된 웨브(12)가 생기고, 상기 웨브 위에 바람직하게는 8개의 스트레인 게이지가 적용되어, 힘이 수직 방향으로 가해질 때 도입된 중량(F)에 비례하는 전기 신호를 발생시킨다.

중간 부재(14)의 양 단부에는 수축되는 2개의 환형 연결 부재(13, 16)가 제공되며, 이들은 한쪽에서는 이중 벤딩 빔(3)을 힘 도입 부재(1)와 연결하고 반대편 쪽에서는 이중 벤딩 빔을 힘 방출 부재(2)와 연결한다. 각각의 축방향 연결 부재(13, 16)의 대략 중앙에는 종축(9)에 대해 수직 방향으로 각각 하나의 링 부재(5, 6)가 설치되며, 상기 링 부재의 외경은 튜브 슬리브(4)의 내경에 상응하고 힘 도입 부재(1) 및 힘 방출 부재(2)의 직경보다 더 크며, 바람직하게는 약 39㎜이다. 상기 양측 링 부재(5, 6)는 이중 벤딩 빔(3)에 대향하는 환형 면에서 동심으로 오목하게 수축되어 동심의 환형 제1 멤브레인(7) 및 제2 멤브레인(8)을 형성하며, 상기 멤브레인들의 두께는 바람직하게 0.3㎜이다.

바람직하게는 16㎜의 직경을 갖는 원형의 연결 부재(13, 16) 다음에, 축방향으로 제1 연결 부재(16) 옆에 힘 도입 부재(1) 및 힘 방출 부재(2)가 설치되고, 이들 양자는 환형 홈(21)을 통해 외부를 향해 원추 형상으로 바람직하게는 38㎜의 직경으로 확장되어, 약 16㎜ 길이의 원통형 형상으로 이어지며, 이러한 원통형 형상은 수직 방향 고정면으로서의 평평한 단부면(17)에서 끝난다. 이 경우 힘 도입 부재(1)와 힘 방출 부재(2)는 모두 외형적으로 동일한 구조를 가지며 종축(9) 및 횡축(10)에 대해 대칭으로 배치된다. 힘 방출 부재(2) 내에는 종방향으로 중앙 종방향 보어(22)가 하나 더 제공되며, 이 종방향 보어는 적어도 리세스(11)까지 연장되며, 상기 종방향 보어 내에는 스트레인 게이지를 위한 연결 라인들이 형성되어 있다. 그러므로 힘 변환 부재(2) 내에는 연결 케이블(18)이 하나 더 밀폐 고정되며, 이러한 연결 케이블 내에 상기 연결 라인들이 외부에 대해 밀폐되어 형성된다.

칭량 셀을 저울 스탠드에 고정하기 위해, 힘 방출 부재(2)의 단부면(17)에 2개의 수평 방향 나사 보어(19)가 추가로 설치되고, 칭량 플랫폼을 고정하기 위해 마찬가지로 힘 도입 부재(1)의 단부면에 동종의 2개의 나사 보어(19)가 제공된다. 이 경우에 평행하는 양측 단부면(17)은 수직 방향의 고정면이므로, 상기 유형의 칭량 셀은 플랫폼 저울뿐만 아니라, 중량(F)이 종축(9)에 대하여 수직 방향으로 칭량 셀의 단부면(17)으로 도입되는 다른 모든 칭량 장치에서도 사용될 수 있다.

스트레인 게이지의 적용 및 와이어링 후, 이중 벤딩 빔은 그 위에 씌워진 튜브 슬리브(4)를 이용해 링 부재(5, 6)와의 용접을 통해 밀폐된다. 이 경우 상기 튜브 슬리브(4)도 바람직하게는 고강도 스테인레스강으로 이루어지며, 이 튜브 슬리브의 길이는 양측 링 부재(5) 사이의 거리에 상응하며 방사 방향의 외부 에지와 기밀하게 용접된다. 이 경우 튜브 슬리브(4)는 휨 강성을 가지며, 이의 외주면은 바람직하게 전해 연마를 통해 제조될 수 있는 사전 설정된 저조도만을 가지므로, 이러한 외주면은 액체가 잘 흐를 수 있고 세척이 용이한 표면을 갖는다.

도 2에는, 내부에 배치된 과하중 방지 장치(15)의 단면도를 포함하는, 도 1에 따른 밀폐형 칭량 셀의 일부가 도시되어 있으며, 상기 과하중 방지 장치는 이중 벤딩 빔(3) 내에서 정지 헤드(23)를 포함하는 과하중 빔(20)을 가지며, 상기 정지 헤드는 벤딩 빔(3)의 힘 도입 부재(1) 쪽 단부(28)에서 확장된 리세스(24)와 결합하며, 이때 확장된 리세스(24)에 대해 정지 헤드(23) 내에도 2개의 수평 방향 보어(25)가 설치되며, 상기 보어 안에는 각각 하나의 정렬 핀(26)이 고정되는데, 이때 정렬 핀의 외주면이 벤딩 빔(3)의 가동부에서 정지되도록 소정의 갭(27)이 유지된다.

민감한 스트레인 게이지의 과하중 및 손상을 방지하기 위해, 칭량 셀에서는 흔히 과하중 방지 장치가 제공되어 상기 칭량 셀의 가동부를 적어도 측정 방향으로 제한한다. 이를 위해 대개는 벤딩 빔(3)의 외부 가동 영역에 고정형 제한 부재가 제공되며, 상기 고정형 제한 부재는 짧은 편향 트래블 때문에 주로 정확하게 조정될 수 있도록 형성된다.

본원에서는 먼지 입자 및 세균이 달라붙으면 안 되는, 외부가 원형인 폐쇄형 칭량 셀이 다루어지므로, 외부 과하중 방지 장치는 불리했다. 따라서 과하중 방지 장치(15)는 이중 벤딩 빔(3)의 리세스(11) 안에 통합되었고, 그 결과 과하중 방지 장치(15)는 밀폐된 영역 내에 배치된다. 이를 위해 이중 벤딩 빔(3)의 리세스(11) 안에 축방향의 수평 방향 과하중 빔(20)이 배치되어 힘 방출 측에 놓인, 이중 벤딩 빔(3)의 부동 경질 단부(29)와 연결된다. 이중 벤딩 빔(3)의 다른 가동 단부(28)에는 확장된 리세스(24)가 추가로 제공되어, 바람직하게는 6개의 수평 횡방향 보어를 통해 벤딩 빔(3)의 단일체형 중간부(14) 안에 설치된다.

상기 확장된 리세스(24) 내로 정지 헤드(23)를 갖는 과하중 빔(20)이 돌출된다. 이 경우 정지 헤드(23) 내에 그리고 벤딩 빔(3)의 가동 단부(28) 안에 평행하는 2개의 수평 방향 보어(25)가 서로 상하로 설치되며, 이의 횡단면은 정지 헤드(23) 내에서 절반 이상(>180°)만큼 및 벤딩 빔(3)의 가동 단부(28)에서 잔여 부분(<180°)만큼 배치된다. 정지 헤드(23)의 보어(25)의 양측 횡단면 영역 안에 고정을 위해 수평 방향으로 상부 및 하부에 각각 하나의 정렬 핀(26)이 삽입되거나 압입되어, 그의 절반 이상의 횡단면을 이용해 정지 헤드(23)의 보어 부재 안에 수직 방향으로 고정된다. 이때 각각의 보어 부재(25)가 벤딩 빔(3)의 가동부에 대해 제한 트래블만큼 확대되어 제조됨에 따라, 거기에는 강성 과하중 빔(20)에 대한 벤딩 빔(3)의 편향을 제한하는 데 이용되는 소정의 갭(27)이 제공된다. 그러한 유형의 고정밀 정렬 핀(26)은 대량 생산품으로서 쉽게 구할 수 있으므로, 상기 유형의 과부하 방지 장치(15)는 고정밀성으로 구현될 수 있을 뿐만 아니라 경제적이기도 하다. 상기 유형의 이중 벤딩 빔(3)에서는 0.05 내지 0.15㎜의 수직 방향 운동만이 제공되기 때문에, 대개 제한을 위해 사전 설정되는 갭 폭은 0.1 내지 0.5㎜로도 충분하다.

상기 유형의 과하중 방지 장치(15)는 간단하게 일측의 벤딩 빔에 사용될 수도 있다. 기본적으로 정지 헤드(23)는, 과하중 빔(20)이 벤딩 빔(28)의 가동부에 고정될 경우, 벤딩 빔(3)의 강성 힘 방출 부재(2) 안으로도 돌출될 수 있다. 종방향에 대해 수직 배치된 평행하는 2개의 정렬 핀(26)을 구비한 이중 벤딩 빔(3)은 측정 방향(압축)으로도 작용하고 그 반대 방향(인장)으로도 작용하는 과부하를 위해 설계된다. 측정 방향의 과부하만 제한되어야 한다면, 상측 정렬 핀(26)만을 구비한 설계도 충분하다.

점착성 먼지 입자 및 세균 입자에 대한 밀폐를 개선하는 동시에 측정 정확성을 개선하기 위해, 도 3 내지 도 5에 센터링되고 밀폐된 힘 도입 부재(1)가 도시되어 있으며, 상기 힘 도입 부재에는 힘 도입을 위해 바람직하게 칭량 플랫폼의 고정 부재(30)가 배치되어 있다. 이러한 유형의 밀폐형 칭량 셀은 바람직하게 무균 이용 분야에 사용되기 때문에, 고정 갭들 사이에 먼지 형태의 오염 입자 및 세균 입자가 도달할 수 없는 점도 중요시된다. 그러나 이로 인해 상기 방식의 밀폐를 통해서도 측정의 정확성이 악화되어서는 안 된다.

이를 위해 고정 부재(30)와 힘 도입 부재(1)의 단부면(17) 사이의 밀폐를 개선하기 위해 상기 단부면(17)의 외측 가장자리에 동축의 외측 홈(31)이 밀링 절삭된다. 상기 홈 안에 고정 부재(30)의 외부면과 단부면(17)의 가장자리 영역 사이를 외부에 대해 밀폐하기 위해 O-링(32)이 삽입되어 밀폐가 달성됨으로써, 상기 접촉면들 사이에 균도 오염 입자도 도달할 수 없게 된다.

상기 밀폐를 구현하기 위해, 고정 부재(30)가 하나의 또는 복수의 고정 나사(37)를 이용해 힘 도입 부재(1)와 체결됨에 따라, 상기 고정 부재(30)의 외면은 외부 O-링(32)에 단단하게 지지된다. 단부면(17)과 고정 부재(30)의 외면 사이를 탄성 O-링(32)을 이용해 밀폐함으로써 기본적으로 플로팅 베어링이 형성되고, 이 플로팅 베어링은 고정 나사(37)의 불가피한 간극 때문에 그리고 칭량 플랫폼에서 발생할 수 있는 뒤틀림 또는 상이한 하중으로 인해 힘 도입 방향 및 힘 측정 방향의 방향 에러를 초래할 수 있기 때문에, 외부 O-링(32)에 의해 둘러싸인 단부면(17) 내에 추가로 2개 이상의 센터링 보어(36)가 제공된다. 이러한 센터링 보어(36) 내에 2개의 고정밀 센터링 핀(35)이 삽입됨으로써, 힘 도입 방향(F)은 항상 측정 방향으로 향하게 된다. 이 경우에 센터링 보어(36)는 바람직하게 고정 나사(37)의 원주 상에 상기 원주로부터 바람직하게 30°의 각도 거리에 제공된다. 중량의 하중이 더 강한 경우, 2개보다 많은 센터링 핀(35)이 사용될 수도 있으며, 상기 센터링 핀들은 힘 도입 부재(1) 및 고정 부재(30)의 센터링 보어들(36) 안에서 최대 0.01 내지 0.03㎜의 간극을 갖는다.

고정 부재(30)와 단부면(17) 사이의 밀폐를 추가로 개선하기 위해, 추가로 제2의 동축의 내측 홈(33)이 힘 도입 부재 안에 제공되어, 마찬가지로 고정 나사(37) 및 센터링 핀(35)을 에워싸며 나사 체결 시 더 넓은 밀봉면을 형성한다. 그러한 유형의 밀폐 및 센터링은 바람직하게 힘 방출 부재(2)에도 제공되며, 그럼으로써 힘 방출 부재는 그의 강성 고정 부재에 대해서도 밀폐된다. 칭량 셀에 공칭 하중 미만의 더 작은 힘만이 가해지는 한, 과하중 방지 장치(15) 없이 센터링되어 밀폐된 힘 도입 부재 및/또는 힘 변환 부재만을 구비한 칭량 셀도 이용될 수 있다.

칭량 장치의 고정 부재들에 의해 평평한 고정면(17)의 덮개가 재현됨으로써, 모든 실시예들은 아래쪽으로만 기울어진 라운딩된 표면을 가지며, 이러한 표면에서는 자유 유동성 또는 액상의 제품이 아래로 흘러내릴 수 있다. 상기 칭량 셀의 전체 표면이 바람직하게는 저조도로만 형성되고 언더컷 및 협소한 갭을 가지지 않기 때문에, 그곳에 자유 유동성 제품 또는 액체는 거의 달라붙을 수 없다. 또 다른 한 실시예에서 칭량 셀에 추가로 점착되기 힘든 표면 코팅, 예를 들어 PTFE(테플론)가 제공됨으로써, 점착이 추가로 억제되고 세척 가능성이 개선된다. 그러므로 상기 유형의 칭량 셀은 바람직하게는 식품 공급 분야에서도 사용될 수 있으며, 특히 병원균의 모든 세균 생성 또는 이의 증식이 억제될 수밖에 없다.

상기 칭량 셀을 스테인레스강으로 제조함으로써, 그리고 스테인레스강 링 부재(5, 6)와 튜브 슬리브(4)를 용접하여 이중 벤딩 빔을 캡슐화함으로써 세균 생성 물질의 침투가 절대적으로 억제되므로, 상기 유형의 칭량 셀은 무균 영역에서도 사용될 수 있다. 이 경우 특히 양측 멤브레인(7, 8)을 통해 환형 면들에서 도입된 중량(F)의 분리가 이루어짐에 따라, 강성 튜브 슬리브(4)에 대해 포스 션트 커플링이 거의 발생하지 않으므로, 높은 측정 정확성이 달성될 수 있다. 따라서 상기 유형의 칭량 셀을 이용하여 고정밀의 검정 저울도 제조될 수 있다.

Claims (9)

1. 막대 형상으로 형성되며, 힘 도입 부재(1)와 힘 방출 부재(2) 및 이들 사이에 축방향으로 배치된 힘 측정 부재로 이루어지는, 칭량 셀이며,
   상기 힘 측정 부재는 벤딩 빔(3)을 가지며, 벤딩 빔의 내부에 놓인 측정 스프링 부재(12)는 이것에 적용된 스트레인 게이지와 함께 금속 부재의 용접을 통해 밀폐되며, 측정될 힘(F)은 종축(9)에 대해 수직 방향으로 도입될 수 있으며, 힘 도입 부재(1), 힘 측정 부재 및 힘 방출 부재(2)는 종축(9)을 따라서 포괄적으로 회전 대칭형으로 라운딩되어 형성되며, 상기 힘 측정 부재는 내부에 벤딩 빔(3)이 배치된 강성 튜브 슬리브(4)로 이루어지며, 벤딩 빔(3)의 단부들은 종축(9)에 대해 수직 방향으로 정렬된 링 부재(5, 6)와 연결되어 있으며, 상기 링 부재의 방사방향 가장자리 영역이 상기 튜브 슬리브(4)와 용접되며, 상기 링 부재(5, 6)는 동심으로 원형인 연성의 멤브레인(7, 8)을 포함하고, 상기 멤브레인은 튜브 슬리브(4)를 포스 션트 없이 벤딩 빔(3), 힘 도입 부재(1) 및 힘 방출 부재(2)와 연결하는, 칭량 셀에 있어서,
   상기 벤딩 빔(3) 내에 과하중 방지 장치(15)가 제공되고, 이 과하중 방지 장치는 중간 부재(14)의 리세스(11) 내에서 정지 헤드(23)를 구비한 축방향 과하중 빔(20)을 포함하며, 이 과하중 빔은 벤딩 빔(3)의 일측 단부(28, 29)의 확장된 리세스부(24) 안으로 돌출되고, 확장된 리세스부(24)는 적어도 보어(25)를 가지며, 상기 보어(25)의 횡단면의 일부는 벤딩 빔(3)의 단부(28, 29)에서 연장하고 상기 횡단면의 다른 일부는 정지 헤드(23) 안으로 연장하며, 상기 횡단면 안에 벤딩 빔(3)의 단부에 대해 소정의 갭(27)을 유지하는 정렬 핀이 고정되는 것을 특징으로 하는, 칭량 셀.
2. 제1항에 있어서, 상기 벤딩 빔은 사각형의 중간 부재(14)를 포함하는 이중 벤딩 빔(3)으로서 형성되며, 상기 중간 부재 안에 리세스(11)가 제공되어 스트레인 게이지가 적용된 2개의 수평 병렬 웨브(12)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 칭량 셀.
3. 제2항에 있어서, 상기 과하중 빔(20)은 상기 양 웨브(12) 사이에 수평 방향으로 배치되며, 확장된 리세스부(24) 내에는 정지 헤드(23)와 가동형 벤딩 빔(3)의 단부(28) 사이에 각각의 정렬 핀(26)을 위한 2개의 보어(25)가 서로 수평으로 상하로 설치되며, 일측 정렬 핀(26)은 벤딩 빔(3)의 가동부를 상향 제한하며 타측 정렬 핀(26)은 벤딩 빔(3)을 하향 제한하는 것을 특징으로 하는, 칭량 셀.
4. 막대 형상으로 형성되며, 힘 도입 부재(1)와 힘 방출 부재(2) 및 이들 사이에 축방향으로 배치된 힘 측정 부재로 이루어지는, 칭량 셀이며,
   상기 힘 측정 부재는 벤딩 빔(3)을 가지며, 벤딩 빔의 내부에 놓인 측정 스프링 부재(12)는 이것에 적용된 스트레인 게이지와 함께 금속 부재의 용접을 통해 밀폐되며, 측정될 힘(F)은 종축(9)에 대해 수직 방향으로 도입될 수 있으며, 힘 도입 부재(1), 힘 측정 부재 및 힘 방출 부재(2)는 종축(9)을 따라서 포괄적으로 회전 대칭형으로 라운딩되어 형성되며, 상기 힘 측정 부재는 내부에 벤딩 빔(3)이 배치된 강성 튜브 슬리브(4)로 이루어지며, 벤딩 빔(3)의 단부들은 종축(9)에 대해 수직 방향으로 정렬된 링 부재(5, 6)와 연결되어 있으며, 상기 링 부재의 방사방향 가장자리 영역이 상기 튜브 슬리브(4)와 용접되며, 상기 링 부재(5, 6)는 동심으로 원형인 연성의 멤브레인(7, 8)을 포함하고, 상기 멤브레인은 튜브 슬리브(4)를 포스 션트 없이 벤딩 빔(3)과, 힘 도입 부재(1)와, 힘 방출 부재(2)를 연결하는, 칭량 셀에 있어서,
   상기 힘 도입 부재(1) 또는 힘 방출 부재(2)의 단부면(17)에는 특히 칭량 플랫폼 또는 칭량 스탠드의 고정을 위해 고정 부재(30)로서 하나 이상의 수평 방향 나사 보어(19)가 설치되고, 단부면(17)의 2개 이상의 정해진 지점에 추가로 수평 방향 센터링 보어(36)가 설치되며, 상기 센터링 보어는 하나 이상의 동심 홈(31, 33)에 의해 둘러싸이며, 상기 홈 안에는 단부면(17)과 고정 부재(30) 사이의 고정 갭을 밀폐하기 위해 하나 이상의 O-링(32, 34)이 삽입되는 것을 특징으로 하는, 칭량 셀.
5. 제4항에 있어서, 외측 동심 홈(31)은 단부면(17)의 외측 가장자리에 배치되고 내측 홈(33)은 상기 외측 홈에 대해 동축으로 단부면(17)의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 칭량 셀.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 종축(9)을 따라서 배치된 힘 도입 부재(1)와, 이에 후속하여 제1 연결 부재(16) 둘레에 배치된 제1 링 부재(5)와, 상기 제1 링 부재에 연결된, 과하중 빔(20)을 구비한 벤딩 빔(3)과, 이에 연결된, 제2 링 부재(6)가 배치된 제2 연결 부재(13)와, 그에 연결된 힘 방출 부재(2)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는, 칭량 셀.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 환형 부재(5, 6)는 중앙에 배치된 연결 부재(13, 16) 둘레에 디스크 형상으로 형성되며, 하나 이상의 동심의 환형 표면부 상에서 각각 연성의 멤브레인을 형성하도록 동심으로 수축되는 것을 특징으로 하는, 칭량 셀.
8. 제7항에 있어서, 상기 벤딩 빔(3)을 향해 있는 환형 표면 측면들은 환형으로 오목하게 형성된 리세스를 가지며, 힘 도입 부재(1) 및 힘 방출 부재(2)를 향해 정렬된 환형 표면 측면들은 평평하게 형성된 것을 특징으로 하는, 칭량 셀.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 칭량 셀의 외측 표면은 단부면(17)을 제외하고 라운딩된 면 부분만을 포함하는 것을 특징으로 하는, 칭량 셀.

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