(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022151824
(43)【公開日】2022-10-07
(54)【発明の名称】モノブロックセンサ本体およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
G01G 3/12 20060101AFI20220929BHJP
【ＦＩ】
G01G3/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022047733
(22)【出願日】2022-03-24
(31)【優先権主張番号】21164802
(32)【優先日】2021-03-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】599082218
【氏名又は名称】メトラー－トレド ゲーエムベーハー
【住所又は居所原語表記】Ｉｍ Ｌａｎｇａｃｈｅｒ， ８６０６ Ｇｒｅｉｆｅｎｓｅｅ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100092967
【弁理士】
【氏名又は名称】星野 修
(74)【代理人】
【識別番号】100220065
【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 幸輝
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル・レバー
(72)【発明者】
【氏名】クリストフ・ラング
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高精度および高性能なロードセルのための改良されたモノブロックセンサ本体を提供する。
【解決手段】電磁力補償機構に基づくロードセルのモノブロックセンサ本体（１００）であって、前記センサ本体は、ロバーバル機構と、レバー構成体（６０）と、取付部（１１、１２、２１、２２）とを備える。モノブロックセンサ本体（１００）において、少なくとも１つの取付部が、雌ねじから、最も近い撓み点部、結合部、および特に最も近い支点のうちの１つまたは複数まで延びる直線伝搬経路の利用可能な立体角を小さくする空洞（１５、１６；２５、２６）を備え、一方、本体（１００）の材料境界（１７；２７）が、最も近い撓み点部（３１、３２；４１、４２）に対応する本体の高さ方向側端部（１０１；１０２）に対して少なくとも架橋幅にわたって空洞（１５、１６；２５、２６）を閉鎖する、モノブロックセンサ本体（１００）。
【選択図】図１
【解決手段】電磁力補償機構に基づくロードセルのモノブロックセンサ本体（１００）であって、前記センサ本体は、ロバーバル機構と、レバー構成体（６０）と、取付部（１１、１２、２１、２２）とを備える。モノブロックセンサ本体（１００）において、少なくとも１つの取付部が、雌ねじから、最も近い撓み点部、結合部、および特に最も近い支点のうちの１つまたは複数まで延びる直線伝搬経路の利用可能な立体角を小さくする空洞（１５、１６；２５、２６）を備え、一方、本体（１００）の材料境界（１７；２７）が、最も近い撓み点部（３１、３２；４１、４２）に対応する本体の高さ方向側端部（１０１；１０２）に対して少なくとも架橋幅にわたって空洞（１５、１６；２５、２６）を閉鎖する、モノブロックセンサ本体（１００）。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電磁力補償機構（２００）に基づくロードセルのモノブロックセンサ本体（１００）であって、前記センサ本体は、
ロバーバル機構と、
一方の側で、前記ロバーバル機構の可動柱（１０）への結合部によって結合され、他方の側で、前記電磁力補償機構に接続可能であり、それぞれの支点（６４）を有する１つまたは複数のレバー（６１、６２、６３）を有するレバー構成体（６０）と、
計量モジュールのハウジング側部（３００）に前記ロバーバル機構の固定柱（２０）を直接的または中間構成体を介して間接的に取り付けるための、および／または、前記可動柱（１０）に荷重受け部材（３１０）を直接的に、もしくは中間構成体を介して取り付けるための取付部（１１、１２、２１、２２）であって、そのうちの少なくとも１つの取付部が、
好ましくは、荷重方向（Ｈ）に少なくとも主として直交し、特に、第１の撓み点部（３１、４１）および第２の撓み点部（３２、４２）を介して固定柱および可動柱とそれぞれ接続された前記ロバーバル機構の平行な上部梁（３０）および下部梁（４０）の長さ方向（Ｌ）に沿って延在する少なくとも１つの取付孔（１３、２３）であって、軸方向のねじ端部まで前記取付孔に取り付けられる状態にねじ込まれる固定ねじ（８１、８２、９１、９２）の雄ねじを前記取付孔にねじ込むことができるように相手側の雌ねじ（１４、２４）を備え、相対的に最も近い撓み点部として、前記第１の上部撓み点部（３１）、前記第２の上部撓み点部（３２）、前記第１の下部撓み点部（４１）、および前記第２の下部撓み点部（４２）のうちの１つを有する取付孔
を備える取付部（１１、１２、２１、２２）と
を備える、モノブロックセンサ本体において、
少なくとも１つの取付部が、前記雌ねじから、最も近い撓み点部、結合部、および特に最も近い支点のうちの１つまたは複数まで延びる直線伝搬経路の利用可能な立体角を小さくする空洞（１５、１６；２５、２６）を備え、一方、前記本体（１００）の材料境界（１７；２７）が、前記最も近い撓み点部（３１、３２；４１、４２）に対応する前記本体の高さ方向側端部（１０１；１０２）に対して少なくとも架橋幅（ｗｂ）にわたって前記空洞（１５、１６；２５、２６）を閉鎖することを特徴とする、モノブロックセンサ本体（１００）。
ロバーバル機構と、
一方の側で、前記ロバーバル機構の可動柱（１０）への結合部によって結合され、他方の側で、前記電磁力補償機構に接続可能であり、それぞれの支点（６４）を有する１つまたは複数のレバー（６１、６２、６３）を有するレバー構成体（６０）と、
計量モジュールのハウジング側部（３００）に前記ロバーバル機構の固定柱（２０）を直接的または中間構成体を介して間接的に取り付けるための、および／または、前記可動柱（１０）に荷重受け部材（３１０）を直接的に、もしくは中間構成体を介して取り付けるための取付部（１１、１２、２１、２２）であって、そのうちの少なくとも１つの取付部が、
好ましくは、荷重方向（Ｈ）に少なくとも主として直交し、特に、第１の撓み点部（３１、４１）および第２の撓み点部（３２、４２）を介して固定柱および可動柱とそれぞれ接続された前記ロバーバル機構の平行な上部梁（３０）および下部梁（４０）の長さ方向（Ｌ）に沿って延在する少なくとも１つの取付孔（１３、２３）であって、軸方向のねじ端部まで前記取付孔に取り付けられる状態にねじ込まれる固定ねじ（８１、８２、９１、９２）の雄ねじを前記取付孔にねじ込むことができるように相手側の雌ねじ（１４、２４）を備え、相対的に最も近い撓み点部として、前記第１の上部撓み点部（３１）、前記第２の上部撓み点部（３２）、前記第１の下部撓み点部（４１）、および前記第２の下部撓み点部（４２）のうちの１つを有する取付孔
を備える取付部（１１、１２、２１、２２）と
を備える、モノブロックセンサ本体において、
少なくとも１つの取付部が、前記雌ねじから、最も近い撓み点部、結合部、および特に最も近い支点のうちの１つまたは複数まで延びる直線伝搬経路の利用可能な立体角を小さくする空洞（１５、１６；２５、２６）を備え、一方、前記本体（１００）の材料境界（１７；２７）が、前記最も近い撓み点部（３１、３２；４１、４２）に対応する前記本体の高さ方向側端部（１０１；１０２）に対して少なくとも架橋幅（ｗｂ）にわたって前記空洞（１５、１６；２５、２６）を閉鎖することを特徴とする、モノブロックセンサ本体（１００）。
【請求項2】
請求項１に記載のモノブロックセンサ本体であって、
前記閉鎖材料境界（１７；２７）が、その幅位置で前記取付孔と少なくとも部分的に重なる、モノブロックセンサ本体。
前記閉鎖材料境界（１７；２７）が、その幅位置で前記取付孔と少なくとも部分的に重なる、モノブロックセンサ本体。
【請求項3】
請求項１または２に記載のモノブロックセンサ本体であって、
前記空洞が、前記モノブロックセンサ本体の横方向側面（１０５）まで延在する、モノブロックセンサ本体。
前記空洞が、前記モノブロックセンサ本体の横方向側面（１０５）まで延在する、モノブロックセンサ本体。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか一項に記載のモノブロックセンサ本体であって、
高さ方向の前記空洞および／または側面開口の延在部が、高さ－長さ平面に投影して見たときに、３６°より大きい、好ましくは４２°より大きい、特に４８°より大きい立体角をカバーする、モノブロックセンサ本体。
高さ方向の前記空洞および／または側面開口の延在部が、高さ－長さ平面に投影して見たときに、３６°より大きい、好ましくは４２°より大きい、特に４８°より大きい立体角をカバーする、モノブロックセンサ本体。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか一項に記載のモノブロックセンサ本体であって、
前記側面開口および／または空洞が、高さ－長さ平面に投影して見て、特に、２ｍｍより小さい、好ましくは１．２ｍｍより小さい、特に０．８ｍｍより小さい、スリット延在部に直交する隙間寸法を有する細長いスリット部（１６;２６）を備え、前記スリット部が、特に、ワイヤ放電機構によって製造される、モノブロックセンサ本体。
前記側面開口および／または空洞が、高さ－長さ平面に投影して見て、特に、２ｍｍより小さい、好ましくは１．２ｍｍより小さい、特に０．８ｍｍより小さい、スリット延在部に直交する隙間寸法を有する細長いスリット部（１６;２６）を備え、前記スリット部が、特に、ワイヤ放電機構によって製造される、モノブロックセンサ本体。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか一項に記載のモノブロックセンサ本体であって、
前記側面開口および／または前記空洞が、高さ－長さ平面に投影して見て、前記スリットよりも大きな隙間直径の、特に円形穴の基本形態の拡大部（１５;２５）備える、モノブロックセンサ本体。
前記側面開口および／または前記空洞が、高さ－長さ平面に投影して見て、前記スリットよりも大きな隙間直径の、特に円形穴の基本形態の拡大部（１５;２５）備える、モノブロックセンサ本体。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか一項に記載のモノブロックセンサ本体であって、
前記可動柱に第１の前記取付部（１１；１２）を有し、その割り当てられた空洞（１５、１６）が、その最も近い撓み点部（３１；４１）および前記結合部の少なくとも一部（５１）の両方をカバーする、モノブロックセンサ本体。
前記可動柱に第１の前記取付部（１１；１２）を有し、その割り当てられた空洞（１５、１６）が、その最も近い撓み点部（３１；４１）および前記結合部の少なくとも一部（５１）の両方をカバーする、モノブロックセンサ本体。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか一項に記載のモノブロックセンサ本体であって、
平行な前記上部梁および前記下部梁の長さが、前記本体（１００）の全長の少なくとも３０％、好ましくは少なくとも３６％、特に少なくとも４２％である、モノブロックセンサ本体。
平行な前記上部梁および前記下部梁の長さが、前記本体（１００）の全長の少なくとも３０％、好ましくは少なくとも３６％、特に少なくとも４２％である、モノブロックセンサ本体。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか一項に記載のモノブロックセンサ本体であって、
前記空洞が、その割り当てられた取付孔と接続しており、前記空洞と前記取付孔との接合部が、特に、前記軸方向のねじ端部に対して、特に前記雌ねじの軸方向端部に対して、前記本体の内部の方に離れている、モノブロックセンサ本体。
前記空洞が、その割り当てられた取付孔と接続しており、前記空洞と前記取付孔との接合部が、特に、前記軸方向のねじ端部に対して、特に前記雌ねじの軸方向端部に対して、前記本体の内部の方に離れている、モノブロックセンサ本体。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか一項に記載のモノブロックセンサ本体であって、
前記モノブロックセンサ本体が、前記可動柱（１０）および前記固定柱のそれぞれに２つの異なる高さ位置で取付孔（１３；２３）、特に、それぞれの側面および高さ位置に２つの取付孔（１３、１３；２３、２３）を有し、前記取付孔（１３；２３）と関係する複数の取付部、特にすべての取付部（１１、１２；２１、２２）が、前記空洞を有する、モノブロックセンサ本体。
前記モノブロックセンサ本体が、前記可動柱（１０）および前記固定柱のそれぞれに２つの異なる高さ位置で取付孔（１３；２３）、特に、それぞれの側面および高さ位置に２つの取付孔（１３、１３；２３、２３）を有し、前記取付孔（１３；２３）と関係する複数の取付部、特にすべての取付部（１１、１２；２１、２２）が、前記空洞を有する、モノブロックセンサ本体。
【請求項11】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のモノブロックセンサ本体であって、
同じ最も近い撓み点部を有する少なくとも２つの取付孔の前記空洞が、幅方向に接続され、それによって、特に、前記本体の一方の横方向端部側面（１０５）から他方の横方向端部側面に達する空洞（１５、１６；２５、２６）を形成する、モノブロックセンサ本体。
同じ最も近い撓み点部を有する少なくとも２つの取付孔の前記空洞が、幅方向に接続され、それによって、特に、前記本体の一方の横方向端部側面（１０５）から他方の横方向端部側面に達する空洞（１５、１６；２５、２６）を形成する、モノブロックセンサ本体。
【請求項12】
ロードセル（１００、２００）であって、
請求項１から１１のいずれか一項にしたがって構成されたモノブロックセンサ本体（１００）と、前記センサ本体（１００）の前記レバー構成体（６０）に接続された電磁力補償機構（２００）とを備えるロードセル（１００、２００）。
請求項１から１１のいずれか一項にしたがって構成されたモノブロックセンサ本体（１００）と、前記センサ本体（１００）の前記レバー構成体（６０）に接続された電磁力補償機構（２００）とを備えるロードセル（１００、２００）。
【請求項13】
請求項１２にしたがって構成された１つまたは複数のロードセルを備える計量装置であって、前記ロードセルの前記モノブロックセンサ本体（１００）の前記可動柱（１０）に直接的または間接的に固定するように取り付けられた荷重受け部材（３１０）を有する計量装置。
【請求項14】
請求項１から１１のいずれか一項にしたがって構成されたモノブロックセンサ本体を製造する方法であって、
前記本体の前記閉鎖材料境界を残しながら、材料除去によって前記空洞を生成するステップを含む方法。
前記本体の前記閉鎖材料境界を残しながら、材料除去によって前記空洞を生成するステップを含む方法。
【請求項15】
請求項１４に記載の方法であって、
前記モノブロックセンサ本体に、材料除去によって、特に、生成する前記ステップと同じ材料除去技法を用いて、前記ロバーバル機構および／またはレバー機構を画定するステップを備え、
生成する前記ステップおよび／または画定する前記ステップの前記材料除去が、好ましくは、
ワイヤ放電機構のワイヤが入るように、第１の空洞（１５；２５）を切削し、特に穿孔し、次いで、ワイヤ放電機構を用いた浸食によって、一方または両方の側に１つまたは複数のスリット部（１６；２６）を高さ方向（Ｈ）に生成することによって前記空洞を延ばす、第１のステップを備える、または、
ウォータージェット切削を用いて前記空洞（１５、１６；２５、２６）を切削するステップを備える、方法。
前記モノブロックセンサ本体に、材料除去によって、特に、生成する前記ステップと同じ材料除去技法を用いて、前記ロバーバル機構および／またはレバー機構を画定するステップを備え、
生成する前記ステップおよび／または画定する前記ステップの前記材料除去が、好ましくは、
ワイヤ放電機構のワイヤが入るように、第１の空洞（１５；２５）を切削し、特に穿孔し、次いで、ワイヤ放電機構を用いた浸食によって、一方または両方の側に１つまたは複数のスリット部（１６；２６）を高さ方向（Ｈ）に生成することによって前記空洞を延ばす、第１のステップを備える、または、
ウォータージェット切削を用いて前記空洞（１５、１６；２５、２６）を切削するステップを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001]本発明は、荷重検出の分野にある。特に、本発明は、ロバーバル機構が、その可動柱で荷重を受けるために関与し、ロバーバル機構の可動柱に結合されたレバー構成体が設けられ、荷重測定原理が電磁力補償であり、対応する機構がレバー構成体に接続されるような種類の荷重検出に関する。さらに詳細には、本発明は、ロバーバル機構およびレバー機構が、１つの単一の材料ブロック内、すなわちモノブロックセンサ本体内に画定されるようなタイプのロードセルに関する。
【0002】
「0002」さらに詳細には、本発明は、電磁力補償機構に基づくロードセルのモノブロックセンサ本体に関する。本モノブロックセンサ本体は、ロバーバル機構と、一方の側で、ロバーバル機構の可動柱への結合部によって結合され、他方の側で、電磁力補償機構に接続可能であり、それぞれの支点を有する１つまたは複数のレバーとを有するレバー構成体と、計量モジュールのハウジング側部に中間構成体を介してロバーバル機構の固定柱を直接的または間接的に取り付けるための、および／または、可動柱に荷重受け部材を直接的に、もしくは中間構成体を介して取り付けるための取付部であって、そのうちの少なくとも１つの取付孔が、好ましくは、荷重方向に少なくとも主として直交し、特に、第１の撓み点部および第２の撓み点部を介して固定柱および可動柱とそれぞれ接続されたロバーバル機構の平行な上部梁および下部梁の長さ方向に沿って延在する少なくとも１つの取付孔であって、軸方向のねじ端部まで取付孔に取り付けられる状態にねじ込まれる固定ねじの雄ねじを取付孔にねじ込むことができるように相手側の雌ねじを備え、相対的に最も近い撓み点部として、第１の上部撓み点部、第２の上部撓み点部、第１の下部撓み点部、および第２の下部撓み点部のうちの１つを有する取付孔を備える取付部とを備える。さらに、本発明は、このようなモノブロックセンサ本体を有するロードセル、このようなロードセルの１つまたは複数を有する電子天秤としての計量装置、およびこのようなモノブロックセンサ本体を製造する方法にも関する。
【背景技術】
【0003】
[0003]このようなモノブロックセンサ本体は、本技術分野において、よく知られている。例えば、ＥＰ２３９７８２４Ｂ１（例えば、この文献の図８参照）は、そのような典型的なモノブロックセンサ本体と、力コイル、電磁力発生装置、および変位センサを有する電磁力補償機構と、単一ブロック型センサ機構本体のレバー構成体に接続するための支持部材とを示している。内部（校正）錘に結合するために、サブロバーバル機構をモノブロックセンサ本体に一体化することが提案されている。モノブロックセンサ本体は、取付部材７をモノブロックセンサ本体の固定柱に取り付ける、モノブロックの横方向（幅方向）に延在するねじによって、取付部材７を通じて図示されていない電子天秤ケースに固定される。
【0004】
[0004]ＤＥ１９６０５０８７Ａ１にも、このようなモノブロックセンサ本体が開示されている。ここでは、取付孔は、モノブロックの角領域に設けられ、モノブロックの長さ方向に延在する。
【0005】
[0005]また、ＥＰ１６４３２２３Ａ１は、モノブロックセンサ本体を開示している。そこでは、レバー機構を可動柱に結合するための結合要素が、長さ方向に薄い部分と、幅（横）方向に薄い部分とを備えている。
【0006】
[0006]特に、高分解能を有するロードセルに対して、これらのモノブロックセンサ本体は、高精度および高性能のために特に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】ＥＰ２３９７８２４Ｂ１
【特許文献2】ＤＥ１９６０５０８７Ａ１
【特許文献3】ＥＰ１６４３２２３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、良好な精度および性能の観点で、このようなモノブロックセンサ本体をさらに改良することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
[0007]この目的に対処するために、本発明は、少なくとも１つの取付部が、雌ねじから、最も近い撓み点部、結合部、および特に最も近い支点のうちの１つまたは複数まで延びる直線伝搬経路の利用可能な立体角を小さくする空洞を備え、一方、本体の材料境界が、最も近い撓み点部に対応する本体の高さ方向側端部に対して少なくとも架橋幅にわたって空洞を閉鎖することを本質的に特徴とする、当初紹介したようなモノブロックセンサ本体を提供する。
【0010】
[0008]提供されたセンサ本体によって、特に直線伝播経路を介して達する、例えば、取付ねじを締め付けるときに発生する機械的応力から生じ、感知可能な要素の最初の位置（例えば、ロバーバル機構のレバーシステムのレバーまたは平行梁のような部品の枢動点および枢動軸線）の変形を生じさせ、次いでロードセルの性能限界の原因となる応力に対して、感知可能なセンサ本体部品が保護されるにもかかわらず、モノブロックセンサ本体の閉鎖材料境界によって与えられるセンサ本体の依然として満足な剛性を有することによって、所与のセンサ本体形状に対して測定精度を高めることができる。
【0011】
[0009]例えば、ＤＥ１９６０５０８７Ａ１に示されたその構造は、上側および下側（高さ方向）からそれぞれモノブロック本体に切り込まれたスロットにより、剛性および安定性に問題があることが確認されている。
【0012】
[0010]閉鎖材料境界は、高さ方向端部側面に対する方向で閉鎖するが、例えば、本体の頂部または底部の本質的に平面の表面の高さに必ずしも完全に達しないことが理解されよう。
【0013】
[0011]好ましい実施形態では、閉鎖材料境界は、その幅方向位置で取付孔と少なくとも部分的に重なる。これに加わる、またはこれに代わる特徴では、閉鎖材料境界は、モノブロック本体の一方または両方の横方向側面に存在する。それによって、材料経路は、雌ねじから、長さ方向に空洞よりも本体内部の方に離れた、本体の対応する高さ方向側端部（上側または下側）の部分まで延びて、空洞を通って上記高さ方向側端部まで生成され、このような経路は幅方向に薄い構成要素しか有しないか、または全く有しないことさえある。これによって、本体の剛性および安定性がさらに高くなる。
【0014】
[0012]さらなる好ましい実施形態では、取付部は、本体の幅と等しいかそれより薄い幅を有し、少なくとも取付孔と幅が重ならない領域において、少なくとも大きな１つの「２次元」ハンドル体の形態を有する円板状の副部分を備え、これは、幅方向に直交するこのような断面のゼロでない幅への同一の延在部が、少なくとも大きな１つの（３次元）ハンドル体の形態を有するという意味である。
【0015】
[0013]さらに好ましい実施形態では、空洞は、モノブロックセンサ本体の一方または両方の横方向側面まで延在する。空洞は、それぞれの側面への開口である。本体の横方向側面は、幅方向に関する端部側面の１つである。すなわち、空洞は、横方向側面に、特に両方の横方向側面にも開口しており、それによって、モノブロックセンサ本体を幅方向に貫通する。これによって、長さ方向に直交する保護で見たときの立体角が大きくなり、また、本体を貫通する空洞の少なくとも一部を切削するための切削要素が入ることができる。
【0016】
[0014]さらに好ましい実施形態では、高さ方向の空洞および／または側面開口の延在部は、高さ－長さ平面に投影して見たときに、３６°より大きい、好ましくは４２°より大きい、特に４８°より大きい立体角をカバーする。これによって、特に可動柱側の取付部に対しては、取付孔を本体の角部の近くに配置せず、軸方向（高さ方向）内向きにずらして配置した場合でも、よりよくカバーすることができる。上記立体角の中心に対して、取付孔軸線の軸方向位置の軸方向ねじ端部が考えられる。しかしながら、少なくとも１つまたはいくつかの取付部に対しては、このような値は、取付孔の開口における中心に対して好ましい。
【0017】
[0015]これに関連して、好ましい一実施形態によれば、上部取付部と下部取付部の取付孔間の高さ方向の距離は、モノブロック本体の全高範囲の９０％より短く、好ましくは８０％より短く、特に７０％より短いことも規定される。上記取付孔の間の上記距離は、６０％より短く、または５５％より短く、さらに５０％より短くすることさえできる。
【0018】
[0016]これは、特に、可動柱と荷重受け部材および／または荷重受け部材に結合するための中間部品または構成体との間に保護要素が設けられている構造において、モノブロックセンサが、搬送経路に沿った製品の搬送中に製品の重量を測定することができる重量選別機に一体化されたロードセル内で使用される場合に特に適用される。
【0019】
[0017]さらに好ましい実施形態では、空洞（特にその横方向側端部、すなわちその開口においても）は、高さ－長さ平面に投影して見て、特に２ｍｍより狭い、好ましくは１．２ｍｍより狭い、特に０．８ｍｍより狭いスリット延在部に直交する隙間寸法を有する細長いスリット部を有しており、上記スリット部は特にワイヤ放電機構によって製造される。上記隙間が０．７ｍｍより狭い、好ましくは０．６ｍｍより狭い、特に０．５ｍｍより狭いことがさらに好ましい。しかしながら、隙間は、センサ本体を有するロードセルの使用における通常の荷重および応力条件下で、間隔を空けて配置された２つの側面の間の接触を安全に避ける隙間寸法を有するものと理解される。
【0020】
[0018]さらなる好ましい実施形態では、空洞は（特にその横側面も）、高さ－長さ平面に投影して見て、スリットよりも大きな隙間直径を有する拡大部（特に円形穴の基本形態）を備える。これによって、拡大部を通してワイヤを導入することによってワイヤ浸食の形態の好ましい製造機構、すなわちワイヤ放電機構を適用することができる。
【0021】
[0019]さらなる好ましい実施形態では、モノブロックセンサ本体は、可動柱に第１のそのような取付部を有し、その割り当てられた空洞は、その最も近い撓み点部および結合部の少なくとも一部の両方をカバーする。特に、直線伝搬経路からの保護が、可動柱とレバー構成体の第１のレバーとの間の結合のための下部結合マウントを保護することが規定される（レバー構成体は、１つまたは複数のレバーを備えることができ、その結果、上記第１のレバーがレバーシステムの唯一のレバーの場合もあるが、さらなるレバーが存在し得る）。
【0022】
[0020]さらなる好ましい実施形態では、モノブロックセンサ本体は、本体の全長の少なくとも３０％、好ましくは少なくとも３６％、特に少なくとも４２％の長さの平行な上部梁および／または下部梁を有する。本体の全長としては、概して、本体が平行６面体、特に一般的な形状の立方体である場合、長さ方向の端部側面間の長さ方向の距離を採ることができる。しかしながら、例えば電磁力補償機構の他の部品を取り付けるための突出部、または取付孔の周囲の（座）面の位置合わせ突出部などのさらなる幾何形状があり得る場合、本体１００の全長は、両方の取付孔が長さ方向に設けられるときには、可動柱と固定柱の取付孔のシーキング（ｓｅｅｋｉｎｇ）面の長さ方向の平均位置間の距離として定められ、それ以外では、全長方向は、モノブロックセンサの本体の高さと幅に沿って長さ方向の平均距離として定められるものとする。この点については、取付孔は、特に、可動柱と固定柱の両方に対しては、長さ方向に延在していることが好ましい。しかしながら、本発明は、一般に、上記延在方向に限定されるものではなく、他のねじ締め方向も考慮することができる。
【0023】
[0021]さらなる好ましい実施形態では、空洞は、その割り当てられた取付孔（複数可）と接続しており、空洞と取付孔との接合部は、軸方向ねじ端部に対して、特に雌ねじの軸方向端部（取付のために設けられるねじが、完全にねじ込まれたときに雌ねじの軸方向端部にその長さが合うように設計されている場合、軸方向ねじ端部をわずかに超えるが、ほぼ軸方向ねじ端部に達する）に対して本体の内部の方に離れている。この点については、本発明は、先に論じた１つまたは複数の特徴を有するモノブロックセンサ本体と、ねじを備え、それぞれのねじの遠位ねじ端部の軸方向ねじ結合によって各取付孔の軸方向ねじ端部を画定する取付アセンブリの配置についても規定する。ねじは、空洞を越えて延在すべきではない。特に、空洞のより大きな直径部が取付孔に接続して配置されるとき、表面コーティングがある場合には、コーティング後の洗浄工程はより容易に行われる。
【0024】
[0022]さらに好ましい実施形態では、モノブロックセンサ本体は、可動柱および固定柱のそれぞれに２つの異なる高さ位置で取付孔、特に、それぞれの側面および高さ位置に２つの取付孔を有し、複数の取付部、特にすべての取付部が、このような空洞を有する上記取付孔とねじ結合される。これによって、さらに剛性が高くなり、いくつかの取付部での応力伝播、さらにセンサ本体のより敏感な部分に対してさえ、応力伝搬が低減される。
【0025】
[0023]さらに好ましい実施形態では、同じ最も近い撓み点部を有する少なくとも２つの取付孔の空洞は、幅方向に接続され、それによって、特に、本体の一方の横方向端部側面からその他方の横方向端部側面までの空洞領域を形成する。これは、製造工程にとって有利であり、かつモノブロックセンサの剛性および安定性に大きな影響を与えない。
【0026】
[0024]この点については、既に上に示したように、好ましくはモノブロックセンサ本体の全幅にわたる閉鎖材料境界の架橋幅もより狭くすることが可能である。しかしながら、好ましくは、架橋幅は、全幅の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％、特に少なくとも４０％であり、かつ／または、それぞれ、ロバーバル機構の撓み点部の厚みと同じの少なくとも材料厚さの架橋幅の少なくとも２つの架橋部、および／または上記％値の架橋部を備える。
【0027】
[0025]取付孔の高さ位置およびロードセルの全体設計の他の態様に応じて、高さ方向の閉鎖材料境界の材料厚さは適切に設定される。しかしながら、撓み点部の厚さは、少なくとも１ｍｍ、または、特に少なくとも２ｍｍにするべきである。すなわち、高さ方向の厚さ（もちろん、それ自体十分な剛性の）よりも、閉鎖材料境界が存在することの方が安定性を生じる。高さ方向の閉鎖材料境界の配置は、本体の全体的な外形形状の高さ方向側端部まで達することができ、かつ、好ましくは達するべきであると理解されるが、本体の全高さ範囲の２５％よりも低く、および／または、高さ方向の梁の厚さの２倍よりも低い、好ましくは、上記全範囲の１５％より低く、および／または平行梁の厚さの１．５倍より低く、特に全高さ寸法の１０％または５％より低く、および／または梁厚さの０．７５倍、さらには０．５倍の、本体の全体的な外形形状のそれぞれの高さ側端部から高さ方向の軸方向の距離を有する高さ位置に達するべきである。
【0028】
[0026]さらに、本発明は、このようなモノブロックセンサ本体と、このセンサ本体に接続された電磁力補償機構とを有するロードセルを提供する。このようなロードセルは、例えば、機構／システムの位置センサによって示されるレバーの位置に相関して力補償のための磁場を生成するためのコイルの電流を表示し制御することができる電磁力補償機構の制御器も有するものと理解されよう。
【0029】
[0027]本発明はまた、そのようなロードセルを１つまたは複数有する計量装置を提供する。本計量装置は、組み込まれたロードセルが複数ある場合、それぞれロードセルの電磁力補償機構を制御する１つの共通の制御器を有してもよいことが理解される。
【0030】
[0028]さらに、本発明は、既に論じた製造技法、特に穿孔およびワイヤ放電機構にしたがって、そのようなモノブロックセンサ本体を製造する方法を提供する。空洞を生成するために、ならびにロバーバル機構およびレバー機構としてのその機能部分に関するモノブロックセンサ本体の構造を画定するために、同じ製造技法、少なくとも部分的に同じ製造機構を使用することができることが好ましい。
【0031】
[0029]本発明のさらなる特徴、詳細、および利点は、添付の図を参照して以下の説明から得られる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】モノブロックセンサ本体の側面図である。
【図2】モノブロックセンサ本体および電磁力補償機構の一部の斜視図である。
【図3】モノブロックセンサ本体のフレームへの取付けを示す分解図であり、それぞれモノブロックセンサ本体への取付部を示す。
【発明を実施するための形態】
【0033】
[0030]図１では、モノブロックセンサ本体100が、取付孔が示され、見ている方向が幅方向Ｗに相当し、図１の紙面が高さ－長さ平面に相当する側面図で示されている。センサ本体１００は、当業者であれば容易に認識可能なように、固定柱２０と、平行な上部梁３０および下部梁４０によって固定柱２０に接続された可動柱１０とを有するロバーバル機構を備える。この平行構造の曲がり部は、可動柱１０と上部梁３０との間の撓み点部３１（左上の撓み点部）、上部梁３０と固定柱２０との間の（右上の）撓み点部３２、可動柱１０と下部梁４０との間の（左下の）撓み点部４１、下部梁４０と固定柱２０との間の（右下の）撓み点部４２によって示される。
【0034】
[0031]下部結合マウント５１との結合部によって可動柱１０に結合されるのは、図示の実施形態では、３つのレバー、すなわち、第１のレバー６１、それに結合された第２のレバー６２、および第２のレバー６２に結合された第３のレバー６３を有するレバー構成体６０である。しかしながら、３つのレバーを有するこのような実施形態は、レバー構成体６０のためのいくつかの可能な実施形態の１つに過ぎず、１つのレバーのみ、２つのレバー、あるいは３つより多いレバーを有するレバー構成体からでさえ、構成されることが理解されよう。
【0035】
[0032]第３のレバー６３は、当業者には知られた方法で、被測定物の荷重による本体の可動柱の変位を打ち消す電磁力を発生する電磁力発生装置を備える電磁力補償機構２００（図２参照）に接続要素を介して接続可能である。被測定物の荷重は、測位センサおよびそれぞれの制御器（図示せず）と組み合わせて、例えば、荷重の重量を示す反力を生成するのに必要な電流によって測定される。電磁力補償についての話は、当業者にはよく知られており、ここではこれ以上の説明は行わない。むしろ、電磁力補償機構の作動原理に関するより多くの説明に関しては、ＥＰ２３９７８２４Ｂ１、およびＤＥ１９６０５０８７Ａ１の開示が、参照により組み込まれる。
【0036】
[0033]レバー機構６０の第３の（最後の）レバー６３の結合は、図４でよりよくわかる。ここで、接続要素は参照数字２６０で示される。接続要素２６０は、固定柱２０の開口を通って導かれ、レバー６３に荷重方向にねじ込まれたねじによって取り付けられていることが認識される。しかしながら、例えば、（最後の）レバーに横方向に取り付けられ、本体１００の横方向に延びる横方向延長アームなど、他の種類の接続継手も本発明に包含されると考えられることが理解されよう。
【0037】
[0034]図１に示す実施形態では、本体は、電磁力補償機構２００を支持するために突出部７０を備える。もちろん、電磁力補償機構は、その他、固定柱２０が取り付けられた、例えば外部ハウジングによって支持することができることは理解されよう。主題の実施形態では、モノブロックセンサ本体１００を有する計量モジュールのフレーム３００に固定柱２０をそれぞれ取り付けて固定すること（図３）は、固定柱２０の右上取付部２１、右下取付部２２にそれぞれ配置された取付孔２３、２３にねじ９１、９２を挿入することによって行われる。取付孔２３、２３は、平行梁３０、４０の延在方向である長さ方向Ｌに延在する。取付孔２３、２３には、ねじ９１、９２（図３）の図示されていない雄ねじと合うように雌ねじ２４、２４が設けられる。図３からも理解されるように、主題の実施形態では、それぞれ右上取付部２１および右下取付部２２には、高さ方向Ｈの同じ高さで幅方向Ｗに互いに隣接して２つの取付孔が設けられる。
【0038】
[0035]取付部２１は、本体１００の上端部１０１の（高さ方向Ｈの）すぐ近くに、本実施形態では、本体の全高範囲の１０％以内に取付孔２３を有する。右下の取付部２２の取付孔２３は、高さ方向Ｈに関して本体１００の底側面１０２の近くに配置され、これもまた、下端部１０２に最も近い、高さ範囲の１０％以内に配置される。他の高さでの配置も可能であるが、全高の範囲を基準にして２５％を超えないことが好ましく、２０％を超えないことが好ましい。
【0039】
[0036]可動柱１０側面には、高さ方向Ｈの上半分に左上取付部１１が設けられ、下半分に左下取付部１２が設けられる。もちろん、例えば、Ｌ字型の接続部品のように、取り付けられるものに応じて、取付孔の高さ位置が異なることがある。特に、両方の取付孔は、むしろ互いに接近して、同じ上半分または下半分内に配置することもできる。また、この側面では、図２および図３からよりよく見ることができるように、左上／左下取付部１１、１２の高さにおいて、２つの取付孔１３は、固定ねじ８１、８２の雄ねじと合うようにそれぞれの雌ねじ１４を備える。取付孔１３は、ブロック１００の（長さ方向）側端部１０３からわずかに突出した周囲の座面１９を有する。
【0040】
[0037]これらの固定ネジ８１、８２は、荷重受け部材３１０を可動柱１０に固定することができ、荷重受け部材３１０と可動柱１０との間には、スペーサの形態となり得る接続部品４１０が挿入される。荷重受け部材３１０の配置は、製品が輸送中に計量される場合の計量システム内での、センサ本体１００を有する計量モジュールの例示的な配置に対して、図４の断面図に最もよく示されている。しかしながら、主題の発明は、これらの用途に限定されるものではなく、例えば、荷重受け部材が、静止状態で計量対象物を受けるための荷重板である場合を含むいかなる種類の計量システムにも使用できることが理解されよう。この点について、本発明は限定されず、モノブロックセンサ本体１００は、いかなる種類の荷重測定システム、電子秤、特に高分解能の計量モジュールにも使用することができる。
【0041】
[0038]ロードセルは、分解可能な増分と最大荷重の比が１／１０００より良い、好ましくは、１／５０００よりよい、さらに１／１００００よりよい、または１／５００００よりよい高い分解能に対応することが好ましい。
【0042】
[0039]図２で最もよく見ることができるように、固定柱２０の長さ方向延在部の上端部１０１は、可動柱１０の長さ方向延在部と同様、この例示的な実施形態では、へこみ、スロット、または穴がなく、それは、図２で見えなくとも、下端部側面１０２も同様である。むしろ、中実（架橋）部分１７、２７は、ブロック本体１００と一体的に存在する。これによって、本体の全高さにわたって完全に保持する支持が与えられ、それによって、モノブロックセンサ本体の良好な安定性が提供されることが可能になる。しかしながら、上側面１０１、底側面１０２においてそれぞれ完全に材料でカバーすることは好ましい選択肢であり、部分的なスロット、へこみ、または材料を除去した軽量化部分は、剛性という点で本体の構造的完全性を本質的に変えることなく設けることができる。
【0043】
[0040]この有利な安定性にもかかわらず、撓み点部３１、３２、４１、および４２は、下部結合マウント５１と同様に、また第１のレバーと第２のレバーとの間の結合部ならびに第２レバーの支点は、固定ネジ８１、８２、９１、および９２が取付孔１３、２３にねじ込まれたとき、特に締め付けられたときに生じる得る機械的応力から依然として保護される。これは、各取付部が、取付孔１３、２３に近い空洞１５、１６、２５、２６をそれぞれ備え、例示的な実施形態では、上記取付孔１３、２３に交差さえするからである。
【0044】
[0041]図示の例示的な実施形態では、空洞１５、１６、２５、２６のそれぞれの高さ方向延在部の主要部分は、スリットまたはスロットによって形成される。この例示的な実施形態では、これらのスロットは、ワイヤ放電加工、すなわち浸食プロセスによって形成される。このため、センサ本体１００の全幅を完全に貫通して幅方向Ｗに延在する第１の穴１５、２５が設けられ、それによってスリット１６、２６をそれぞれ生成するためのワイヤを挿入することができる。スリット１６、２６、また、梁３０、４０およびレバー構成体６０のレバーの部分構造体を画定するセンサ本体１００の材料のこれらのスロットの描写方法からわかるように、センサ本体の上記部分構造体の形状を画定するために同じ製造技法を使用することができる。
【0045】
[0042]しかしながら、そのようなスロットは、回転切削ディスクのような適切な切削工具によって、あるいは他のチッピング材料または任意の他の種類の金属切削技術、例えばフライス加工によっても加工することができることは理解されよう。また、ウォータージェット切削またはレーザー切削を使用してもよい。
【0046】
[0043]高さ－長さ平面（図１の紙面）で見たとき、空洞１５、１６によって結び付けられた立体角のそれぞれの投影は、立体角の測定の中心を本体１００の長さ方向端部１０３の取付孔入口に設定したときにはおおよそ８０°であり、上記中心をセンサ本体１００の長さ方向左端部１０３から長さ方向に軸方向距離Δｌにある軸方向ねじ端部に設定したときには１２０°近くである。これによって、ねじ部、特にねじ端部か始まる直線伝播経路に関して、例えば、左下撓み点部４１および下部結合マウント５１に対する伝播は、取付部１２の空洞の空洞部１６によって止められ、同様に他の撓み点部は他の取付部の空洞部によって保護される。
【0047】
[0044]空洞の形状は、図１に示されたものに限定されるものではないことは理解されよう。例えば、スロット部は、同様の立体角に対して効果的に保護するために、湾曲されてもよいし、図１に示す状態に対して長さ方向に軸方向変位されてもよい。しかしながら、取付孔１３、２３をそれぞれの空洞１５、１６、２５、２６にそれぞれ接続することが好ましい。さらに、撓み点部およびセンサ本体の他の感知可能な部分を保護する空洞は、好ましい製造技法の観点からも、例示的に示した実施形態の場合のように、幅方向に接続される必要はない。取付部の空洞はまた、互いに接続されていない２つ以上の単一の空洞で構成することができるが、それでも、それによって遮断された敏感な要素を直接の伝播経路の応力伝達から保護することができる。空洞のいくつかの他の例が、図５、図６、および図７に示されている。
【0048】
[0045]固定柱２０の取付部の空洞２５、２６については、ねじ端部と空洞の位置とが長さ方向の位置において実質的に一致しており、その結果、高さ－長さ平面への投影において、約１８０°のカバー角がある。さらに、取付孔２３は、例示された実施形態では、可動柱１０側の配置と比較して、端部側面１０１、１０２にそれぞれずっと近いが、取付孔から始まる保持力経路が、上部側面１０１まで右上取付部２１の空洞２５、２６を迂回することによって上部側面１０１まで通ることを可能にし、右下取付部の取付孔２３から、その割り当てられた空洞２５、２６を下方で迂回することによって、下側端部１０２に達することを可能にする高さ方向の厚さΔｈ１、Δｈ２の材料がそれぞれまだ存在する。
【0049】
[0046]本発明による、力を保持するために利用可能なこれらの経路は、センサ本体の感知可能な部分のための空洞の存在および保護効果にもかかわらず、少なくとも空洞の幅方向延在部の架橋幅ｗｂにわたって与えられる。図示の実施形態では、架橋幅ｗｂは全幅ｗｔに等しいが、より狭くすることも可能である（上記参照）。
【0050】
[0047]図２の斜視図では、突出部７０によって支持されている電磁力補償機構２００もまた示されている。さらに、直線伝搬経路Ｐ１およびＰ２は、これらの直線伝搬経路が空洞部１６によって遮断されない最も近い経路であるとして示されている。これらの経路のうちの上側の経路Ｐ１は、長さ方向に見ると、左上の撓み点部３１の構成部の前に上端部側面１０１に達し、したがって保護されることが認識される。また、可動柱１０を第１のレバー６１に結合する下部結合マウント５１も保護されており、空洞部１６を下方で迂回する第１の直線伝搬経路Ｐ２は上記マウント５１に達するが、代替の実施形態では、取付部１１のスリット１６がさらに下方に延在するか、または湾曲することによって遮断することもできる（例えば、図５参照）。上端部側面１０１に対して、左下取付部１２のねじ端部から始まる、図示されていない伝搬経路も同様であり、そこから始まる、下端部側面１０２に対する直線伝搬経路も同じく左下の撓み点部４１に達しない。
【0051】
[0048]空洞の延在部は、取付孔１３、２３の高さ位置とともに変わる可能性があり、かつ／または、取付孔１３の高さ位置に対する空洞の中心の高さ方向の高さ位置は、取付部１１、２１に対する上端部側面１０１、および下側の取付部１２、２２に対する下端部側面１０２に対する取付孔１３の絶対高さ位置に応じて変わる可能性があることは理解される。
【0052】
[0049]図１と類似の図である図５では、本発明のさらなる実施形態が示されている。ほとんどの部分は、図１の実施形態と同一であり、再び説明することはしない。図５の実施形態は、空洞１５、２５のスリット部１６、２６の形状／延在部、および穴部２５の位置が図１と異なっている。ここでは、スロット部分１６に対して湾曲した構成体が提供され、それでも、図１の実施形態とほぼ同じ立体角をカバーする。
【0053】
[0050]図６および図７の実施形態については、可動柱１０の側に、切れ切れの部分空洞を有する空洞構成体が認識される。したがって、図１、５、６、および７の実施形態から認識することができるように、閉鎖材料境界部分１７、２７によって提供される満足な剛性および安定性を保ちながら、それでも、モノブロック本体１００の敏感な要素をカバーする空洞のいくつかの位置および形状の変更を行うことができる。
【0054】
[0051]さらに、例示された実施形態の詳細な特徴は、主題の発明の範囲を限定しないことが理解される。むしろ、前述の説明の特徴、および後述の特許請求の範囲の特徴は、その様々な実施形態において、単独で、または組み合わされて、本発明に対して不可欠な場合がある。
【符号の説明】
【0055】
１０ 可動柱
１１、１２ 取付部
１３ 取付孔
１４ 雌ねじ
１５ 空洞部
１６ 空洞部
１７ 閉鎖材料境界部
１９ 座
２０ 固定柱
２１、２２ 取付部
２３ 取付孔
２４ 雌ねじ
２５ 空洞部
２６ 空洞部
２７ 閉鎖材料境界部
３０ 上部平行梁
３１、３２ 上部撓み点部
４０ 下部平行梁
４１、４２ 下部撓み点部
５１ 下部結合マウント
６０ レバー構成体
６１ 第１のレバー
６２ 第２のレバー
６３ 第３のレバー
６４ 第２のレバーの支点
７０ 突出部
８１、８２ ねじ
９１、９２ ねじ
１００ モノブロックセンサ本体
１０１ 上部側面
１０２ 下部側面
１０３ （可動柱の）長さ方向側面
１０５ 横方向側面
２００ 電磁力補償機構
２６０ 接続要素
３００ ハウジングのフレーム
３１０ 荷重受け部材
４１０ 接続部品
Ｈ 高さ方向／荷重方向
Ｗ 幅方向／横方向
Ｌ 長さ方向
Δｌ 長さ寸法
Δｈ１、Δｈ２ 高さ寸法
ｗｂ 幅寸法
ｗｔ 全幅寸法
Ｐ１、Ｐ２ 伝播経路
１１、１２ 取付部
１３ 取付孔
１４ 雌ねじ
１５ 空洞部
１６ 空洞部
１７ 閉鎖材料境界部
１９ 座
２０ 固定柱
２１、２２ 取付部
２３ 取付孔
２４ 雌ねじ
２５ 空洞部
２６ 空洞部
２７ 閉鎖材料境界部
３０ 上部平行梁
３１、３２ 上部撓み点部
４０ 下部平行梁
４１、４２ 下部撓み点部
５１ 下部結合マウント
６０ レバー構成体
６１ 第１のレバー
６２ 第２のレバー
６３ 第３のレバー
６４ 第２のレバーの支点
７０ 突出部
８１、８２ ねじ
９１、９２ ねじ
１００ モノブロックセンサ本体
１０１ 上部側面
１０２ 下部側面
１０３ （可動柱の）長さ方向側面
１０５ 横方向側面
２００ 電磁力補償機構
２６０ 接続要素
３００ ハウジングのフレーム
３１０ 荷重受け部材
４１０ 接続部品
Ｈ 高さ方向／荷重方向
Ｗ 幅方向／横方向
Ｌ 長さ方向
Δｌ 長さ寸法
Δｈ１、Δｈ２ 高さ寸法
ｗｂ 幅寸法
ｗｔ 全幅寸法
Ｐ１、Ｐ２ 伝播経路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【外国語明細書】