特許 6684828 多軸ロードセル本体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6684828

(24)【登録日】2020年4月1日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】多軸ロードセル本体

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/16 20200101AFI20200413BHJP

   G01L 1/22 20060101ALI20200413BHJP

【ＦＩ】

   G01L5/16

   G01L1/22 L

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-557955(P2017-557955)

(86)(22)【出願日】2016年5月6日

(65)【公表番号】特表2018-518663(P2018-518663A)

(43)【公表日】2018年7月12日

(86)【国際出願番号】US2016031303

(87)【国際公開番号】WO2016182942

(87)【国際公開日】20161117

【審査請求日】2019年4月17日

(31)【優先権主張番号】62/158,658

(32)【優先日】2015年5月8日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505383383

【氏名又は名称】エムティーエス システムズ コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(72)【発明者】

【氏名】メイヤー， リチャード エー．

(72)【発明者】

【氏名】ラムーア， ニコラス デボン

(72)【発明者】

【氏名】ロゴツキー， ライリー オーガスト

(72)【発明者】

【氏名】ジェニンジェス， ランダル エル．

【審査官】 谷垣 圭二

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−０３５３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第０４３１８２９８（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特表平１１−５１１２４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ５／１６

Ｇ０１Ｌ １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

力およびモーメントを複数の方向に伝達するためのロードセル本体（１０；１０’）であって、前記ロードセル本体（１０；１０’）は、
第１の部材（２０）と、
複数の開口（４０、５０、７０）を有する第２の部材（２４）であって、前記第１の部材（２０）の複数の部分の一部は、各開口（４０、５０、７０）の中に延在する、第２の部材（２４）と、
前記第１の部材（２０）の各部分および前記第２の部材（２４）の対応する開口（４０、５０、７０）のための複数の対の支持柱（４４、６４、８４）であって、各対の支持柱（４４、６４、８４）は、前記第１の部材（２０）の対応する部分を前記第２の部材（２４）に接続する、複数の対の支持柱（４４、６４、８４）と
を備え、
各対の支持柱は、第１の支持柱（４４Ａ、６４Ａ、８４Ａ）と第２の支持柱（４４Ｂ、６４Ｂ、８４Ｂ）とを備え、各対の支持柱（４４、６４、８４）の前記第１の支持柱（４４Ａ、６４Ａ、８４Ａ）および前記第２の支持柱（４４Ｂ、６４Ｂ、８４Ｂ）の縦軸は、共通軸に沿って整合されており、
前記複数の対の支持柱は、
相互に平行な関連付けられた共通軸を有する第１の対の支持柱のセット（４４，６４、８４）と、
相互に平行な関連付けられた共通軸を有し、前記第１の対の支持柱のセット（４４）の共通軸に直交する、第２の対の支持柱のセット（６４、８４）と
相互に平行な関連付けられた共通軸を有し、前記第１の対の支持柱のセット（４４）の共通軸に直交し、かつ前記第２の対の支持柱のセット（６４）の共通軸に直交する、第３の対の支持柱のセット（４４、６４、８４）と
を備えることを特徴とする、ロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項2】

各対の支持柱の前記第１の支持柱（４４Ａ、６４Ａ、８４Ａ）は、前記第１の部材（２０）の第１の側を前記第２の部材（２４）に接続し、各対の支持柱の前記第２の支持柱（４４Ｂ、６４Ｂ、８４Ｂ）は、前記第１の部材（２０）の第２の側を前記第２の部材（２４）に接続し、前記第１の部材（２０）の第２の側は、前記第１の部材（２０）の第１の側の反対にある、請求項１に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項3】

前記第２の部材（２４）が、第１の周界部分（３０）および第２の周界部分（３２）と、前記第１の周界部分（３０）から前記第２の周界部分（３２）まで延在する空洞（３１）とを有することと、
前記第１の部材（２０）が、前記第１の周界部分（３０）と前記第２の周界部分（３２）との間の前記空洞（３１）内に配置され、各対の支持柱（４４、６４、８４）の支持柱（４４、６４、８４）が、前記第１の部材（２０）から対向方向に延在する、ことと
をさらに備える、請求項１に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項4】

前記第１の対の支持柱のセット（４４）の共通軸は、第１の部材（２０）の中心を通して延在する基準軸を中心として等角間隔で配置されており、および／または、
前記第２の対の支持柱のセット（６４、８４）の共通軸は、第１の部材（２０）の中心を通して延在する前記基準軸を中心として等角間隔で配置されており、および／または、
前記第３の対の支持柱のセット（６４、８４）の共通軸は、第１の部材（２０）の中心を通して延在する前記基準軸を中心として等角間隔で配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項5】

前記第２の対の支持柱のセット（６４）の各対の支持柱は、前記第１のセット（４４）の隣接する対の支持柱間に配置されている、請求項４に記載のロードセル本体。

【請求項6】

前記第３の対の支持柱のセット（８４）の各対の支持柱は、前記第１のセット（４４）の隣接する対の支持柱間に配置されている、請求項５に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項7】

前記第１の部材（２０）は、プレート（２０）を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項8】

前記第２の部材（２４）は、硬性の第１の周界部分（３０）および第２の周界部分（３２）と、前記第１の周界部分（３０）と前記第２の周界部分（３２）との間に延在する少なくとも１つの支持体（３４；６６）とを有する構造を備える、請求項１−７のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項9】

前記少なくとも１つの支持体（３４；６６）は、少なくとも３つの支持体を備え、さらなる実施形態において、各角は、開口（４０）を含む、請求項８に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項10】

各支持体は、各角開口（４０）から離間される開口（５０、７０）を有する壁を備え、および／または、前記支持柱（３４；６６）は、同一形状である、請求項９に記載のロードセル本体（１０）。

【請求項11】

前記第１の部材（２０）の各部分は、反対方向に面する、第１の側および第２の側を含み、前記各対の支持柱の前記第１の支持柱（４４Ａ、６４Ａ、８４Ａ）は、前記第１の部材（２０）の各部分の第１の側から延在し、前記第２の部材（２４）に接続され、前記各対の支持柱の前記第２の支持柱（４４Ｂ）は、前記第１の部材（２０）の部分の第２の側から前記第１の支持柱（４４Ａ、６４Ｂ、８４Ｂ）と反対方向に延在し、前記第２の部材（２４）に接続される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項12】

前記第１の部材（２０）の部分のうちの少なくともいくつかの反対に面する表面は、相互から離れるように面し、または、前記第１の部材（２０）の部分のうちの少なくともいくつかの反対に面する表面は、相互に向かって面する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【請求項13】

前記第１の部材（２０）、前記第２の部材（２４）、および前記複数の対の支持柱（４４、６４、８４）は、単一の一体型本体から形成されている一体型アセンブリである、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（背景）
本発明は、最大３つの直交軸に沿った線形力およびそれについてのモーメントを伝達ならびに測定する、ロードセルに関する。

【背景技術】

【0002】

３つの直交軸に沿った力およびそれについてのモーメントを判定するための変換器またはロードセルが、公知である。２つのそのようなロードセルは、米国特許第４，６４０，１３８号および第４，８２１，５８２号に開示されている。米国特許第４，６４０，１３８号は、一対の軸方向に離間されたスパイダによって継合される内側および外側部材を有する、多軸負荷感応型変換器を例証している。スパイダは、内側部材と一体型である、アームを備え、外側部材に固定されるストラップの端部と縦方向連結部を有する、可撓性ストラップによって外側部材に接続される。スパイダのアームは、関連付けられたストラップの中心に固定される。負荷は、スパイダアーム上の屈曲の関数として感知される。

【0003】

第４，８２１，５８２号は、３つの軸における線形力および軸のうちの２つについてのモーメントを測定する、負荷変換器を例証している。変換器は、負荷感応型スパイダアームまたは剪断梁によって接続される、内側および外側構造を有する。スパイダの外側端部は、内側構造がスパイダの平面に垂直な軸に沿った方向に荷重されると剛性となる、外側連結部に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第４，６４０，１３８号明細書

【特許文献2】米国特許第４，８２１，５８２号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

（要約）
本明細書における本発明の概要および要約は、発明を実施するための形態においてさらに後述される、一連の概念を簡略化された形態で導入するために提供される。本発明の概要および要約は、請求される主題の重要な特徴または不可欠な特徴を識別することを意図するものではなく、また、請求される主題の範囲を判定することの補助として使用されることを意図するものでもない。請求される主題は、背景に記載されるいずれかまたは全ての不利点を解決する、実装に限定されない。

【0006】

本発明の第１の側面は、力およびモーメントを複数の方向に伝達するためのロードセル本体を含む。ロードセル本体は、第１の部材を備える。ロードセル本体はまた、複数の開口を有する、第２の部材を備え、第１の部材の複数の部分の一部は、各開口の中に延在する。ロードセル本体はまた、第１の部材の各部分および第２の部材の対応する開口のための複数の対の支持柱を含み、各対の支持柱は、第１の部材の対応する部分を第２の部材に接続する。

【0007】

本発明の第２の側面は、第１の部材と、第２の部材と、複数の対の支持柱とを含む、力およびモーメントを複数の方向に伝達するためのロードセル本体を含む。第２の部材は、第１の周界部分および第２の周界部分と、第１の周界部分から第２の周界部分まで延在する、空洞とを含む。複数の対の支持柱は、第１の部材を第２の部材に接続する。第１の部材は、第１の周界部分と第２の周界部分との間の空洞内に配置される。各対の支持柱の第１の支持柱および第２の支持柱は、第１の部材から対向方向に延在する。

【0008】

以下の特徴のうちの１つ以上が、そのさらなる実施形態において前述のシステムもしくは方法に含まれることができる。

【0009】

ロードセル本体が、各対の支持柱が、第１の部材の第１の側を第２の部材に接続する第１の支持柱と、第１の部材の第２の側を第２の部材に接続する第２の支持柱とを備えるように提供されることができる。第１の部材の第２の側は、第１の部材の第１の側と反対である。

【0010】

各対の支持柱の第１の支持柱および第２の支持柱の縦軸が、共通軸に沿って整合される。複数の対の支持柱は、相互に平行な関連付けられた共通軸を有する、第１の対の支持柱のセットと、相互に平行な関連付けられた共通軸を有し、第１の対の支持柱のセットの共通軸に直交する、第２の対の支持柱のセットとを含む。一実施形態では、複数の対の支持柱は、相互に平行な関連付けられた共通軸を有し、第１の対の支持柱のセットの共通軸に直交し、第２の対の支持柱のセットの共通軸に直交する、第３の対の支持柱のセットを含む。第１の支持柱のセット、第２の支持柱のセット、および第３の支持柱のセットの共通軸は、第１の支持部材の中心を通して延在する基準軸を中心として等角間隔で配置される。第２の支持柱のセットおよび第３の支持柱のセットの各対の支持柱は、第１のセットの隣接する対の支持柱間に配置される。一実施形態では、第１の部材は、プレートを備える。

【0011】

第２の部材は、硬性の第１の周界部分および第２の周界部分と、第１の周界部分と第２の周界部分との間に延在する、少なくとも１つの支持体とを有する、構造を備える。少なくとも１つの支持体は、少なくとも３つの支持体を含むことができる。第２の部材の各角は、開口を含む。また、各支持体は、各角開口から離間される開口を有する、壁を備える。

【0012】

第１の部材の各部分は、反対方向に面する、第１の側および第２の側を含む。各対の支持柱の第１の支持柱は、第１の部材の各部分の第１の側から延在し、第２の部材に接続される。各対の支持柱の第２の支持柱は、第１の部材の部分の第２の側から第１の支持柱と反対方向に延在し、第２の部材に接続される。支持柱は、同一形状である。第１の部材の部分のうちの少なくともいくつかの反対に面する表面は、相互から離れるように面する。別の実施形態では、第１の部材の部分のうちの少なくともいくつかの反対に面する表面は、相互に向かって面する。構成要素の配列に起因して、第１の部材、第２の部材、および複数の柱は、標準的機械加工技法を使用して単一の一体型本体から形成される、一体型アセンブリであることができる。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
力およびモーメントを複数の方向に伝達するためのロードセル本体（１０；１０’）であって、前記ロードセル本体（１０；１０’）は、
第１の部材（２０）と、
複数の開口（４０、５０、７０）を有する第２の部材（２４）であって、前記第１の部材（２０）の複数の部分の一部は、各開口（４０、５０、７０）の中に延在する、第２の部材（２４）と、
前記第１の部材（２０）の各部分および前記第２の部材（２４）の対応する開口（４０、５０、７０）のための複数の対の支持柱（４４、６４、８４）であって、各対の支持柱（４４、６４、８４）は、前記第１の部材（２０）の対応する部分を前記第２の部材（２４）に接続する、複数の対の支持柱（４４、６４、８４）と
を備える、ロードセル本体（１０；１０’）。
（項目２）
力およびモーメントを複数の方向に伝達するためのロードセル本体（１０；１０’）であって、前記ロードセル本体（１０；１０’）は、
第１の部材（２０）と、
第２の部材（２４）と、
前記第１の部材（２０）を前記第２の部材（２４）に接続する複数の対の支持柱（４４、６４、８４）であって、各対の支持柱（４４、６４、８４）は、前記第１の部材（２０）の第１の側を前記第２の部材（２４）に接続する第１の支持柱（４４Ａ、６４Ａ、８４Ａ）と、前記第１の部材（２０）の第２の側を前記第２の部材（２４）に接続する第２の支持柱（４４Ｂ、６４Ｂ、８４Ｂ）とを備え、前記第１の部材（２０）の第２の側は、前記第１の部材（２０）の第１の側の反対にある、複数の対の支持柱（４４、６４、８４）と
を備える、ロードセル本体（１０；１０’）。
（項目３）
力およびモーメントを複数の方向に伝達するためのロードセル本体（１０；１０’）であって、前記ロードセル本体（１０；１０’）は、
第１の部材（２０）と、
第１の周界部分（３０）および第２の周界部分（３２）と、前記第１の周界部分（３０）から前記第２の周界部分（３２）まで延在する空洞（３１）とを有する第２の部材（２４）と、
前記第１の部材（２０）を前記第２の部材（２４）に接続する複数の対の支持柱（４４、６４、８４）であって、前記第１の部材（２０）は、前記第１の周界部分（３０）と前記第２の周界部分（３２）との間の前記空洞（３１）内に配置され、各対の支持柱（４４、６４、８４）の支持柱（４４、６４、８４）は、前記第１の部材（２０）から対向方向に延在する、複数の対の支持柱（４４、６４、８４）と
を備える、ロードセル本体（１０；１０’）。
（項目４）
各対の支持柱（４４、６４、８４）の第１の支持柱（４４Ａ、６４Ａ、８４Ａ）および第２の支持柱（４４Ｂ、６４Ｂ、８４Ｂ）の縦軸は、共通軸に沿って整合されている、前記項目のいずれかに記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目５）
前記複数の対の支持柱は、
相互に平行な関連付けられた共通軸を有する第１の対の支持柱のセット（４４，６４、８４）と、
相互に平行な関連付けられた共通軸を有し、前記第１の対の支持柱のセット（４４）の共通軸に直交する、第２の対の支持柱のセット（６４、８４）と
を備える、項目４に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目６）
前記複数の対の支持柱は、相互に平行な関連付けられた共通軸を有し、前記第１の対の支持柱のセット（４４）の共通軸に直交し、かつ前記第２の対の支持柱のセット（６４）の共通軸に直交する、第３の対の支持柱のセット（４４、６４、８４）を備える、項目５に記載のロードセル本体。
（項目７）
前記第１の支持柱のセット（４４）の共通軸は、第１の支持部材（２０）の中心を通して延在する基準軸を中心として等角間隔で配置されている、項目４−６のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目８）
前記第２の支持柱のセット（６４、８４）の共通軸は、第１の支持部材（２０）の中心を通して延在する基準軸を中心として等角間隔で配置されている、項目５−７のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目９）
前記第３の支持柱のセット（６４、８４）の共通軸は、第１の支持部材（２０）の中心を通して延在する基準軸を中心として等角間隔で配置されている、項目６−８のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目１０）
前記第２の支持柱のセット（６４）の各対の支持柱は、前記第１のセット（４４）の隣接する対の支持柱間に配置されている、項目８または９のいずれか１項に記載のロードセル本体。
（項目１１）
前記第３の支持柱のセット（８４）の各対の支持柱は、前記第１のセット（４４）の隣接する対の支持柱間に配置されている、項目９または１０のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目１２）
前記第１の部材（２０）は、プレート（２０）を備える、前記項目のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目１３）
前記第２の部材（２４）は、硬性の第１の周界部分（３０）および第２の周界部分（３２）と、前記第１の周界部分（３０）と前記第２の周界部分（３２）との間に延在する少なくとも１つの支持体（３４；６６）とを有する構造を備える、項目１または４−１２のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目１４）
前記少なくとも１つの支持体（３４；６６）は、少なくとも３つの支持体を備える、項目１３に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目１５）
各角は、開口（４０）を含む、項目１４に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目１６）
各支持体は、各角開口（４０）から離間される開口（５０、７０）を有する壁を備える、項目１５に記載のロードセル本体（１０）。
（項目１７）
前記第１の部材（２０）の各部分は、反対方向に面する、第１の側および第２の側を含み、前記各対の支持柱の第１の支持柱（４４Ａ、６４Ａ、８４Ａ）は、前記第１の部材（２０）の各部分の第１の側から延在し、前記第２の部材（２４）に接続され、前記各対の支持柱の第２の支持柱（４４Ｂ）は、前記第１の部材（２０）の部分の第２の側から前記第１の支持柱（４４Ａ、６４Ｂ、８４Ｂ）と反対方向に延在し、前記第２の部材（２４）に接続される、前記項目のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目１８）
前記支持柱（３４；６６）は、同一形状である、前記項目のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目１９）
前記第１の部材（２０）の部分のうちの少なくともいくつかの反対に面する表面は、相互から離れるように面する、前記項目のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目２０）
前記第１の部材（２０）の部分のうちの少なくともいくつかの反対に面する表面は、相互に向かって面する、前記項目のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。
（項目２１）
前記第１の部材（２０）、前記第２の部材（２４）、および前記複数の柱（４４、６４、８４）は、単一の一体型本体から形成されている一体型アセンブリである、前記項目のいずれか１項に記載のロードセル本体（１０；１０’）。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、ロードセルの斜視図である。

【図2】図２は、ロードセルの第２の斜視図である。

【図3】図３は、図１の線３−−３に沿って得られたロードセルの断面図である。

【図4】図４は、図１の線４−−４に沿って得られたロードセルの断面図である。

【図5】図５は、ロードセルのある側面の立面図であり、他の側面も、同じである。

【図6】図６は、ロードセルの上部平面図である。

【図7】図７は、ロードセルの底部平面図である。

【図8】図８は、一対の支持柱の斜視図である。

【図9】図９は、ロードセルの第２の実施形態の斜視図である。

【図10】図１０は、図９の線１０−−１０に沿って得られたロードセルの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（例示的実施形態の詳細な説明）
ロードセル１０の例示的実施形態が、図１−７に図示される。しかしながら、ロードセル１０のさらなる側面を説明する前に、説明の目的のために、力およびモーメントが、定常直交座標系１２に関して測定される。例示的座標系では、Ｙ−軸１４は、ロードセル１０を通して延在する。Ｚ−軸１６は、Ｙ−軸１４に垂直である。Ｘ−軸１８は、Ｙ−軸１４およびＺ−軸１６に相互に垂直である。

【0015】

図１−３を参照すると、ロードセル１０は、以下により詳細に説明される、複数の柱２２によって、第２の部材２４に接続される、第１の部材２０を含む。好適な感知デバイスを装備するとき、ロードセル本体１０は、最大６自由度において力およびモーメントを感知することができる。一般的実装では、第２の部材２４は、接地される、または別様に、軸１２のセットに対して固定される一方、第１の部材２０は、第２の部材２４に対して移動し、複数の柱２２によって第２の部材２４上に支持される。しかしながら、再び、これは、一実装にすぎず、所望に応じて、第１の部材２０は、軸１２のセットに対して固定されることができる一方、第２の部材２４は、それに対して移動する。

【0016】

第２の部材２４は、複数の開口４０を含み、それを通して、第１の部材２０の部分は、一対の柱４４が、第１の部材２０の部分のそれぞれを第２の部材２４に接続し、柱４４が、概して相互に面する、第１の部材２０および第２の部材２４の部分に継合され、その間に延在するように延在する。

【0017】

第２の部材２４は、硬性の第１の周界部分３０および硬性の第２の周界部分３２と、第１の周界部分３０から第２の周界部分３２まで延在する空洞３１とを有する、フレームまたはケージの形態である。複数の支持体３４が、第１の周界部分３０を第２の周界部分３２に硬性に接続する。複数の支持体３２は、開口がその中に提供される、壁と見なされることができる。部分または構成要素３０、３２、および３４は、特に有利な実施形態では、１つもしくはそれを上回る別個の要素として製造され得るが、構成要素３０、３２、および３４を備える、第２の部材２４は、相互に一体型であり、単一の一体型本体からも形成される。

【0018】

第１の部材２０は、空洞３１内に配置され、第２の部材２４の内側表面から離間される。複数の柱２２は、第１の部材２０を第２の部材２４に接続するが、空洞３１内での第１の部材２４の自由な移動を可能にする。

【0019】

前述のように、第１の部材２０は、第２の部材２４の開口内に延在する部分を有することができる。図３に示されるように、第１の部材２０は、本明細書では、概して、対向平面表面２０Ａおよび２０Ｂを有する、硬性プレートである。所望に応じて、１つ以上の開口が、第１の部材２０が本体（図示せず）に接続されることを可能にするように、第１の部材２０を通して提供されることができる。図示される実施形態では、単一中心開口３８が、図示され、第１の部材２０を通して延在する。しかしながら、これは、限定として見なされるべきではない。

【0020】

第２の部材２４の開口の中に延在する第１の部材２０の部分は、概して、３つのセット内に編成されることができる。開口の第１のセットは、４０に識別される。これらの開口は、概して、第１の硬性周界３０と第２の硬性周界３２との間の空間を画定する。第１の部材２０の部分４２は、開口４０のそれぞれの中に延在する。一対の支持柱４４が、部分４２を第１の周界部分３０および第２の周界部分３２のそれぞれに接続する。支持柱４４Ａおよび４４Ｂは、相互から離れるように面する側上において部分４２に継合される。特に、第１の柱４４Ａは、部分４２を第１の周界部分３０に接続する一方、第２の柱４４Ｂは、部分４２を第２の周界部分３２に接続する。各対４４の柱４４Ａおよび４４Ｂは、相互に整合され（柱４４Ａおよび４４Ｂの縦軸は、同一共通軸上にある）、本明細書では、Ｙ−軸１４と平行に配向される。

【0021】

本点において、図示される実施形態では、第２の部材２４は、概して、長方形ブロックの各角内に配置される開口４０を有する、長方形ブロックであることに留意されたい。故に、４つの開口４０が、提供される。しかしながら、これは、限定として見なされるべきではない。別の実施形態では、第１の部材２０および第２の部材２４は、三角形形状であることができ、開口４０のうちの３つが、各角に１つ提供される。さらに他の代替実施形態では、第１の部材２０および第２の部材２４の他の形状も、使用されることができる。例えば、第１の部材２０および第２の部材２４はそれぞれ、円形形状であり、再び、開口４０のうちの少なくとも３つが、単一略円筒形壁を通して提供され、対応する部分４２がその中に延在する。故に、そのような実施形態では、任意の数の開口４０が、提供されることができるが、典型的には、開口４０は、本明細書では、開口３８の縦軸に沿って、第１の部材２０の中心を通して延在する基準軸４５を中心として第２の部材２４内に等角間隔において提供される。同様に、なおもさらなる実施形態では、第１の部材２０および第２の部材２４は、限定ではないが、六角形または八角形等の他の幾何学的形状を備えることができ、再び、開口４０は、隣接する壁が合体する角のそれぞれ内に提供される。

【0022】

第２の開口のセット５０が、隣接する対の開口４０間に提供および配置される（また、基準軸４５を中心として等角間隔に離間される）。第１の部材２０の部分５２は、開口５０のそれぞれの中に延在する。一対の柱（本明細書では、水平であるように図示される）６４が、第１の部材２０を第２の部材２４の部分６６に接続する。図示される実施形態では、部分５２は、対向脚部または支持棒５２Ａおよび５２Ｂを含む。支持棒５２Ａおよび５２Ｂは、第１の周界部分３０と第２の周界部分３２との間の開口の中に延在する。したがって、支持柱６４は、部分６６と、相互に向かって面する側上の脚部５２Ａおよび５２Ｂとに継合される。特に、第１の支持柱６４Ａは、第１の脚部５２Ａを第２の部材２４の部分６６に接続する一方、第２の支持柱６４Ｂは、第２の脚部５２Ｂを第２の部材２４の部分６６に接続する。開口５０および対応する部分５２は、第１の部材２０の両側上に配置される一方、支持柱６４Ａおよび６４Ａは、相互に整合され（柱６４Ａおよび６４Ｂの縦軸は、同一共通軸上にある）、Ｘ−軸１８と平行であるように構成される。

【0023】

開口５０および部分５２の構成に類似する様式において、第３の開口のセット７０が、第２の部材２４内に提供され、第１の部材２０の部分７２は、各開口７０の中に延在する。図３に示されるように、各開口７０は、隣接する対の開口４０間に配置される。部分５２に類似する様式において、部分７２は、脚部７２Ａおよび７２Ｂを含み、これは、第２の部材２４の部分６６に接続され、一対の支持柱８４は、脚部７２Ａおよび７２Ｂのそれぞれを第２の部材２４に接続する、整合された支持柱８４Ａおよび８４Ｂを備える。しかしながら、柱８４Ａおよび８４Ｂは、相互に整合され、Ｚ−軸１６と平行である。

【0024】

したがって、ＹＺ平面に法線であり、Ｘ−軸１８とともに、力（成分）Ｆ_Ｘを伝達するように配向される、２つの対の柱６４と、ＸＺ平面に法線であり、Ｙ−軸１４とともに、力（成分）Ｆ_Ｙを伝達するように配向される、４つの対の柱４４と、ＸＹ平面に法線であり、Ｚ−軸１６とともに、力（成分）Ｆ_Ｚを伝達するように配向される、２つの対の柱８４とが存在する。これらの柱は、純力負荷が、主に、各個別の軸に沿って、前述のように、柱によって担持されるであろうように定寸される寸法を有する。例えば、第１の部材２０の中心に作用する純Ｆ_Ｘ力は、本負荷の大部分をＦ_Ｘ柱６４を通して担持し、Ｆ_Ｙ柱４４またはＦ_Ｚ柱８４によって殆ど担持されないであろう。好ましい実施形態では、柱６４Ａ、６４Ｂ、８４Ａ、および８４Ｂは全て、ＸＺ平面と平行な共通平面にある、縦軸を有する。

【0025】

柱４４、６４、８４は、従来のホイートストンブリッジにおいて張力および圧縮を測定するための歪みゲージ等、多くの形態の好適なセンサを計装されることができる。一例として、図８は、歪みゲージ９０Ａおよび９０Ｂを伴う、支持柱４４Ａならびに４４Ｂを図示する。本設計のため、ホイートストンブリッジは全て、完全にアクティブである。換言すると、負荷は、ある方向における負荷が印加されると、圧縮および張力の両方において、対の柱４４、６４、８４の個々の柱内で感知される。例えば、正Ｆ_Ｙ負荷が印加されると、柱４４Ａ（ロードセル本体１０の各角上に提供される１つの支持柱４４Ａ）は、圧縮下にある一方、柱４４Ｂは、張力下にある。これは、ゲージが、直交して配設され、軸方向歪みおよびポアソン歪みを測定する、歪みゲージ器具類を通した従来の軸方向力測定と異なる。完全にアクティブなブリッジは、張力および圧縮下における完全負荷を測定するため、その出力は、軸方向／ポアソンセンサより高い。さらに、全柱が、典型的には、軸方向力を測定するように計測され、二重カンチレバー屈曲を事実上拒否するため、他の柱を通した非常にわずかな分流した負荷が、変換器上の出力として登録されるであろう。

【0026】

ロードセル本体１０’の代替実施形態が、図９−１０に図示される。ロードセル本体１０に関する類似特徴および／または構成要素は、同一参照番号を用いて識別されている。ロードセル本体１０’は、硬性の第１の周界部分３０および硬性の第２の周界部分３２を接続する連続開口４０間に配置される、単一支持体６６を含む。図示される実施形態では、開口４０は、部材２４の側に沿って延在する。部材２４の各側上の各単一支持体６６の幅は、部材２４の所望の剛度を得るために、必要に応じて、変動されることができることに留意されたい。図９を参照すると、負荷本体１０と同様に、一対の柱（本明細書では、水平であるように図示される）６４が、第１の部材２０を第２の部材２４の部分６６に接続する。図示される実施形態では、部分５２は、対向脚部または支持棒５２Ａおよび５２Ｂを含む。支持棒５２Ａおよび５２Ｂは、第１の周界部分３０と第２の周界部分３２との間の開口の中に延在する。したがって、支持柱６４は、部分６６および相互に向かって面する側上の脚部５２Ａならびに５２Ｂに継合される。特に、第１の支持柱６４Ａは、第１の脚部５２Ａを第２の部材２４の部分６６に接続する一方、第２の支持柱６４Ｂは、第２の脚部５２Ｂを第２の部材２４の部分６６に接続する。開口５０および対応する部分５２は、第１の部材２０の両側上に配置される一方、支持柱６４Ａおよび６４Ａは、相互に整合され（柱６４Ａおよび６４Ｂの縦軸は、同一共通軸上にある）、Ｘ−軸１８と平行であるように構成される。図１０は、類似支持柱（例えば、支持柱８４Ｂ）が、ロードセル本体１０に関して前述の理由から、支持柱６４Ａおよび６４Ｂを有する側に直交する、部材２４の側のための支持柱６４Ａならびに６４Ｂに類似する様式で配列されることをを図示する。

【0027】

柱の形状は、断面において見るとき、いくつかの異なる形態をとることができることに留意されたい。例えば、柱は、一定面積の断面であることができる、または柱は、図１−１０の実施形態に図示されるように、テーパ状であることができ、軸外負荷および端部効果からの屈曲によって誘発される柱を通した応力勾配を低減させる。また、柱の負荷担持能力は、測定されるべき力に応じて調節されることができる。例えば、Ｙ−軸方向における力負荷が、Ｘ−軸またはＺ−軸方向に存在するものより著しく高い場合、支持柱４４、６４、および８４のサイズは、必要に応じて、調節されることができる。

【0028】

本主題は、具体的環境、構造特徴、および／または方法論的行為を対象とする用語において説明されているが、添付の請求項に定義される主題は、裁判所によって判決されたものとして前述の環境、具体的特徴、または行為によって限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、前述の環境、具体的特徴、および行為は、請求項を実装する例示的形態として開示される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】