特許 7440277 コンパクトな直接測定システム

(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】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】コンパクトな直接測定システム

(51)【国際特許分類】

   G01G 7/02 20060101AFI20240220BHJP

【ＦＩ】

G01G7/02

【請求項の数】 12

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020012523

(22)【出願日】2020-01-29

(65)【公開番号】P2020148761

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2022-11-02

(31)【優先権主張番号】19161918.8

(32)【優先日】2019-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【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】

【氏名又は名称】中西 基晴

(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】アドリアン・ビルラー

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ・ラング

【審査官】大森 努

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１２９０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０２６８５２００（ＵＳ，Ａ）

【文献】西独国特許出願公開第０３１３６０４９（ＤＥ，Ａ）

【文献】実開平０５－０５７６３１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特表２０１０－５２９４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２９９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５３－０５４０５３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭４８－０４１７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２３００２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９０２９３２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｇ １／００－９／００，２１／００－２３／４８

Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６，５／００－５／２８，２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁力補償方式の直接測定システム（１００）であって、当該電磁力補償方式の直接測定システム（１００）が、
動力伝達連結部を介して力補償装置（１２０）に接続される荷重レシーバ（１０１）と、
前記動力伝達連結部によって離間される少なくとも２つの平行な誘導部材（１３１、１３２）を有する平行な多部品誘導機構とを有し、
前記力補償装置（１２０）が、少なくとも１つの永久磁石（１２１）と、制御可能な電気回路に電気的に接続されるコイル（１２２）とを有し、
前記動力伝達連結部が単一部品のコイルボディ（１１０）として設計され、前記コイル（１２２）が前記平行な誘導部材（１３１、１３２）の間で前記コイルボディ上に配置され前記制御可能な電気回路に電気的に接続される、電磁力補償方式の直接測定システム（１００）であって、
前記コイルボディ（１１０）が、互いから電気的に絶縁される少なくとも２つの導体トラック（１４１、１４２）を有し、第１の前記導体トラック（１４１）が前記コイルに向かう方に延びており、第２の前記導体トラック（１４２）が前記コイルから離れる方に延びており、
前記制御可能な電気回路に電気的に一体化される少なくとも１つの前記誘導部材（１３１、１３２）が、互いから絶縁される２つの電流導体（１３３、１３４）を有し、前記コイルボディ（１１０）の各導体トラック（１４１、１４２）が少なくとも１つの前記誘導部材（１３１、１３２）のそれぞれの電流導体（１３３、１３４）に接続されることを特徴とする、または
２つの平行な誘導部材（１３１、１３２）が前記制御可能な電気回路に電気的に一体化され、前記コイルボディ（１１０）の各導体トラック（１４１、１４２）が、前記２つの平行な誘導部材（１３１、１３２）のそれぞれの前記電流導体に接続されることを特徴とする、電磁力補償方式の直接測定システム（１００）。

【請求項2】

請求項１に記載の直接測定システムであって、
前記コイルボディ（１１０）が非導電材料から構成されることを特徴とする、直接測定システム。

【請求項3】

請求項１に記載の直接測定システムであって、
前記コイルボディ（１１０）の材料が少なくとも部分的に、プラスチック添加物としての、非導電性のレーザ活性化金属を付着された熱可塑性物質であり、前記熱可塑性物質の上で、前記導体トラック（１４１、１４２）がレーザによって活性化されることを特徴とする、直接測定システム。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の直接測定システムであって、
前記力補償装置（１２０）が、
少なくとも１つの永久磁石（１２１）と、
少なくとも１つの極磁片（１２３）と、
デバイスハウジング（１２５）と
を有し、
前記永久磁石（１２１）、前記極磁片（１２３）、および前記デバイスハウジング（１２５）が、互いに永続的に接続され、
前記コイルボディ（１１０）が、
シャフト領域（１１１）と、
前記コイル（１２２）のための巻線領域（１１９）であって、前記巻線領域が前記シャフト領域（１１１）と同心に延在する、巻線領域（１１９）と、
前記シャフト領域（１１１）と前記巻線領域（１１９）とを接続するバー（１５０）とを有することと、
同時に、前記デバイスハウジング（１２５）が前記直接測定システム（１００）のハウジングを形成し、前記コイルボディ（１１０）のための通路（１２８）が前記ハウジングの上側端部および下側端部のところに形成されることと
を特徴とする、直接測定システム。

【請求項5】

請求項４に記載の直接測定システムであって、
前記コイルボディ（１１０）が周囲の隙間から離間される前記通路（１２８）を通して誘導され、この隙間が、前記コイルボディ（１１０）と前記デバイスハウジング（１２５）との間の水平方向の最大の遊びを画定することを特徴とする、直接測定システム。

【請求項6】

請求項４または５に記載の直接測定システムであって、
前記バー（１５０）を基準として隆起している少なくとも１つのノブ（１５１）が前記バー（１５０）の上に形成され、前記ノブが垂直方向の最大の遊びとして前記極磁片（１２３）までの距離を画定することを特徴とする、直接測定システム。

【請求項7】

請求項４から６のいずれか一項に記載の直接測定システムであって、
少なくとも１つの補強材（１５４）が前記シャフト領域（１１０）と前記バー（１５０）との間に形成され、前記少なくとも１つの補強材（１５４）を装着するための凹部（１２４）が前記極磁片（１２３）上に形成され、
前記補強材（１５４）および前記凹部（１２４）が、前記デバイスハウジング（１２５）を基準とした前記コイルボディ（１１０）の耐歪曲性をもたらすようにすることを特徴とする、直接測定システム。

【請求項8】

請求項１に記載の直接測定システムであって、
前記制御可能な電気回路に電気的に一体化される前記２つの平行な誘導部材（１３１、１３２）が導電性材料から完全に構成されるか、または少なくとも１つの導電性表面を有し、
前記コイルボディがその端部上にそれぞれの端部表面（１１２）を有し、前記端部表面がそれぞれ、前記２つの導体トラック（１４１、１４２）のうちの一方に電気的に接続される接点として形成され、前記端部表面（１１２）を介してそれぞれの前記誘導部材（１３１、１３２）が前記制御可能な電気回路に接触して電気的に一体化されることを特徴とする、直接測定システム。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の直接測定システムであって、
前記力補償装置（１２０）がデバイスハウジング（１２５）を有し、
平行な固定脚部（１３６）および平行な可動脚部（１３７）の両方が適切な打ち抜き孔（１３５）により前記平行な誘導部材（１３１、１３２）内に形成され、前記平行な脚部が少なくとも１つの誘導部分（１３８）を介して接続され、
前記平行な誘導部材（１３１、１３２）が、その前記平行な固定脚部（１３６）のところで、
電気絶縁接着剤により前記デバイスハウジング（１２５）に永続的に取り付けられるか、または
接着剤により電気絶縁中間層の上において前記デバイスハウジング（１２５）に永続的に取り付けられる
ことを特徴とする、直接測定システム。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載の直接測定システムであって、
前記力補償装置（１２０）がデバイスハウジング（１２５）を有し、
平行な固定脚部（１３６）および平行な可動脚部（１３７）の両方が適切な打ち抜き孔（１３５）により前記平行な誘導部材（１３１、１３２）内に形成され、前記平行な脚部が少なくとも１つの誘導部分（１３８）を介して接続され、
前記平行な誘導部材（１３１、１３２）がその前記平行な固定脚部（１３６）のところでそれぞれの回路基板（１６１、１６２）に永続的にはんだ付けされ、前記平行な誘導部材がそれぞれの前記回路基板の構成要素であること、および
前記回路基板（１６１、１６２）がねじ（１２９）または接着剤により前記デバイスハウジング（１２５）に取り付けられること
を特徴とする、直接測定システム。

【請求項11】

請求項１０に記載の直接測定システムであって、
前記回路基板（１６１、１６２）が、可撓性の導電ストリップ（１６３）を介して接続される単一部品の回路基板モジュール（１６０）として形成されることを特徴とする、直接測定システム。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の直接測定システムであって、
位置センサ（１７０）を有し、
動作するように構成されている状態において、前記位置センサ（１７０）が上側の前記誘導部材（１３１）の上または下側の前記誘導部材（１３２）の下に配置されることを特徴とする、直接測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本発明は、荷重レシーバと、コイルおよび永久磁石を有する力補償装置とを備える電磁力補償方式の直接測定システム（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｏｒｃｅ－ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）に関する。

【0002】

[0002]以下では直接測定システムとしても特徴づけられる、電磁力補償方式の直接測定システムは、動力伝達連結部を介して力補償装置に荷重レシーバが直接に接続されることを特徴とする。

【背景技術】

【0003】

[0003]電磁力補償を利用することにより、はかり皿および／または荷重レシーバにかかる荷重によって生じる力が力補償装置によって補償される。この力補償装置は少なくとも１つの永久磁石およびコイルから構成され、ここで、補償力（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅ）を発生させるコイルを通って流れる電流が測定される。この測定値は、加えられる荷重に比例する。しかし、この測定値は、永久磁石の磁界内でのコイルの位置によって決定され、したがってコイルは測定値の記録時に磁石との関係で常に同じ位置を有さなければならない。荷重の適用後のコイルの位置は位置センサによって決定され、コイルのところの電流は、永久磁石との関係での荷重によるコイルの変位を補償されるようになるまで、増大する。こうすることにより、コイル電流の測定が行われ、これが加えられる荷重の重量の大きさ（質量）を表す。

【0004】

[0004]直接測定システムがＣＨ５９３４８１Ａ５に開示されている。この特許明細書では、荷重レシーバが動力伝達連結部を介して力補償装置に直接に結合される。位置センサの可動側が動力伝達連結部に取り付けられるが、位置センサの固定側が、ハウジングに対して固定される荷重セルの領域におよび／または力補償装置の固定領域に堅固に接続される。

【0005】

[0005]この直接測定システムは好適には低荷重領域で使用される。測定の精度は、直接測定システム内の位置センサの分解能および配置により実質的に決定される。荷重レシーバさらには力補償装置のコイルが、荷重セルの固定領域を基準として正確に誘導されなければならない。これが平行な誘導機構を介して行われ、この平行な誘導機構の平行な可動脚部が動力伝達連結部に接続され、この平行な誘導機構の平行な固定脚部がハウジングに対して固定される荷重セルの領域に堅固に接続される。平行な可動脚部および平行な固定脚部が、狭い断面を有する弾性軸受により２つの剛体の平行な誘導部分（ｐａｒａｌｌｅｌ ｇｕｉｄｅ）を介して互いに接続される。しかし、ばね式の平行な誘導部分が使用されてもよく、この場合は狭い断面を有する弾性軸受が排除される。荷重レシーバに荷重が加えられる場合、動力伝達連結部が荷重方向に変位させられ、この変位により平行な誘導部分が歪み、またこの変位により狭い断面を有する弾性軸受または弾性の平行な誘導部分が曲げられる。

【0006】

[0006]平行な誘導機構は、そのばね定数により、通常はリセット力（ｒｅｓｅｔ ｆｏｒｃｅ）を有し、このリセット力が同様に、荷重レシーバに加えられる荷重と同じようにコイルを変位させるものであり、このリセット力が同様に補償されるべきである。

【0007】

[0007]米国特許第３，９６８，８５０（Ａ）号では、ＣＨ５９３４８１Ａ５と同様に、力補償装置のコイルが、細線（ワイヤ；以下同じ）を介する制御可能な電気回路に電気的に接続される。このデザインの欠点は、細線が、電気的接続に加えて、荷重セルの固定部分から可動部分への機械的接続も確立することである。それにより、追加のばね定数が直接測定システムに組み込まれ、この追加のばね定数が平行な誘導機構に作用し、測定結果を歪ませる可能性がある。細線は、通常、はんだ付けされ、追加的に生じるばね定数を可能な限り低く一定に保つことを目的として特に細くなるようにおよび精巧となるように設計される。しかし、これらの精巧な細線は取り付けることが困難であり、細線のうちの１つの細線がすぐに緩む可能性があり、その場合にはかりの機能が失われる。

【0008】

[0008]コイル電気回路を介する荷重セルの可動領域と固定領域との機械的接続により生じるばね定数は、主として、低荷重領域において、および／または高分解能の計量結果が存在する場合に、荷重セルの結果に影響する。ばね定数の非常に小さい変化でも測定結果に変化を生じさせるのに十分なためである。

【0009】

[0009]少なくとも２つの平行な誘導部材を備える平行な誘導機構がＥＰ１７２６９２６Ａ１に開示されている。これらは、例えば、ばね式の膜状の平行な誘導部材であってよく、ここでは、平行な固定脚部および平行な可動脚部の両方が適切な打ち抜き孔によって形成され、上記平行な脚部が少なくとも１つの平行な誘導部分を介して接続される。

【0010】

[0010]さらに、例えばＥＰ１７２６９２６Ａ１で開示されているように、複数の計量デバイスのための直接測定システムを備えるコンパクトな計量モジュールを主として用いる場合、位置受信器に接続される平行な誘導機構の部品および／または動力伝達連結部の部品の異なる熱膨張を理由として、直接測定システムのゼロ点移動が悪影響を受ける、ことが示されている。

【0011】

[0011]ＥＰ１９２５９１９Ａ１が、平行な多部品誘導機構と、荷重レシーバとを有する電磁力補償方式の直接測定システムを提案しており、ここでは、平行な誘導機構の少なくとも１つの部品が電気信号を伝送するように設計される。この場合、荷重レシーバが動力伝達連結部を介して力補償装置に接続され、上記力補償装置が、少なくとも１つの永久磁石と、制御可能な電気回路に電気的に接続されるコイルとを有する。

【0012】

[0012]荷重の適用後にコイルの位置を決定するために、ＥＰ１９２５９１９Ａ１に記載の直接測定システムが位置センサを有する。位置センサの位置が適切なスキャニングを用いて決定され得る。例えば、動力伝達連結部上に配置される隙間が位置センサとして使用され得る。位置センサの位置を制御するための多様な種類のスキャニングが知られており、ここでは、光学スキャニングが好適である。位置センサに接続される平行な誘導機構の部品および／または動力伝達連結部の部品の異なる熱膨張を理由として、直接測定システムのゼロ点移動が悪影響を受ける、ことが示されている。ＥＰ１９２５９１９Ａ１で教示されているように、位置センサが、可能な限り小さいゼロ点移動を有する電磁力補償方式の直接測定システムを得ることを目的として上側の平行な誘導部材と下側の平行な誘導部材との実質的に中間に配置されなければならない。直接測定システムをゼロ点移動に関して可能な限り影響を受けない状態で維持することを目的として、下側のおよび上側の平行な誘導部材が荷重レシーバと力補償装置との間に配置される。

【0013】

[0013]堅牢性は、その開始状態の安定構造を適合させることなく変化に耐えるためのシステムの能力を表すものである。測定システムの堅牢性は、永久磁石を基準としたコイルの変位方向に作用しないような力に対しての耐性であり、上記変位は荷重によって生じるものである。堅牢性は、荷重セル、例えば直接測定システムの荷重セルなどの高い再現性のために必要である。必要な堅牢性を確保するために、平行な誘導部材が互いを基準として適切な距離のところに配置されなければならない。この距離は、永久磁石を基準としてコイルの意図される方向から逸脱して発生し得る予期される最大の力の成分によって決定される。

【0014】

[0014]上で言及した要求事項により、現在、例えばＭｅｔｔｌｅｒ ＴｏｌｅｄｏからのＷＭＣ計量モジュールなどの直接測定システムが市場に存在し、これはコンパクトであるが比較的背の高い構造を有する。この場合、全体の設置高さ（設置したときの高さ；以下同じ）は、常に、平行な誘導機構および／または動力伝達連結部の設置高さと、力補償装置の設置高さとの足した高さになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【文献】ＣＨ５９３４８１Ａ５

【文献】米国特許第３，９６８，８５０（Ａ）号

【文献】ＥＰ１７２６９２６Ａ１

【文献】ＥＰ１９２５９１９Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

[0015]したがって、本発明の目的は、電磁力補償方式の直接測定システムのコンパクトさの程度を増加させること、および／または設置高さを低減することである。有利には、この事例では、設置される部品の数が低減され、組み立てが単純化されることになる。

【課題を解決するための手段】

【0017】

[0016]この目的は、独立請求項に示される特徴を有するデバイスを用いて達成される。本発明の有利な実施形態が別の従属請求項に示される。
[0017]電磁力補償方式の直接測定システムが知られており、このシステムは、動力伝達連結部を介して力補償装置に接続される荷重レシーバと、動力伝達連結部によって離間される少なくとも２つの平行な誘導部材を有する平行な多部品誘導機構とを有し、力補償装置が、少なくとも１つの永久磁石と、制御可能な電気回路に電気的に接続されるコイルとを有し、少なくとも１つの平行な誘導部材が制御可能な電気回路に電気的に一体化される。本発明によると、動力伝達連結部が単一部品のコイルボディとして設計され、コイルが平行な誘導部材の間で上記コイルボディ上に配置され制御可能な電気回路に電気的に接続されるようにする。

【0018】

[0018]「平行な多部品誘導機構」という用語は、ここでは、複数の構成要素から構成される平行な誘導機構として、ならびに複数の機能領域および／または作用部品を備える平行な誘導機構としての両方の意味で使用される。

【0019】

[0019]動力伝達連結部を単一部品のコイルボディとして形成することにより、コイルを平行な誘導部材の間に配置することが可能となり、それにより、よりコンパクトな構造を有する直接測定システムが得られる。

【0020】

[0020]本発明の改良では、コイルボディが非導電材料から構成される。さらに、コイルボディが、互いから電気的に絶縁される少なくとも２つの導体トラック（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｔｒａｃｋ）を有することができ、ここでは、第１の導体トラックがコイルに向かう方に延びており、第２の導体トラックがコイルから離れる方に延びている。コイルボディに一体化される導体トラックが、直接測定システムの製造中における直接測定システムの組み立てを単純化する。

【0021】

[0021]本発明の別の改良では、コイルボディが成形相互接続デバイスとして構成される。電子的なおよび／または機械電子的な組立体のための相互接続デバイスとして機能する、特別なプロセスに従って加えられる金属導体トラックを備える射出成形プラスチック構成要素が、成形相互接続デバイスつまりＭＩＤ（ｍｏｌｄｅｄ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ ｄｅｖｉｃｅ）として表される。ＭＩＤが非常に多様な手法で製造され得る。導体トラックさらには伝送表面および／または保護表面を加えるための最も重要なプロセスは、ツーショット射出成形、熱間鍛造、マスクライティング（ｍａｓｋ ｌｉｇｈｔｉｎｇ）プロセス、ダイレクトレーザストラクチャリング、およびインモールドデコレーションである。少なくとも、事例に応じて、コイルボディの材料が、プラスチック添加物としての、非導電性のレーザ活性化金属の接続部を付着された熱可塑性物質であってよく、上記熱可塑性物質の上で、導電性トラックがレーザによって活性化される。

【0022】

[0022]別の改良では、直接測定システムの力補償装置が、少なくとも１つの永久磁石と、少なくとも１つの極磁片と、デバイスハウジングとを有し、ここでは、永久磁石、極磁片、およびデバイスハウジングが、互いに永続的に接続される。この事例のコイルボディは、シャフト領域と；コイルのための巻線領域であって、上記巻線領域がシャフト領域と同心に延在する、巻線領域と；シャフト領域と巻線領域とを接続するバー（ｂａｒ）と、を有すること、ならびに同時にデバイスハウジングが直接測定システムのハウジングを形成すること、を特徴とし、ここでは、コイルボディのための通路がハウジングの上側端部および下側端部のところに形成される。さらに、コイルボディが、周囲の隙間から離間される通路を通して誘導され得る。この隙間がコイルボディとデバイスハウジングとの間の水平方向の最大の遊びを画定し、それによりデバイスハウジングがコイルボディのための水平方向止め部分として機能する。

【0023】

[0023]コイルボディの改良では、バーを基準として隆起している少なくとも１つのノブがバーの上に形成され、上記ノブが垂直方向の最大の遊びとして極磁片までの距離を画定し、したがって極磁片がコイルボディのための垂直方向止め部分として機能する。少なくとも１つの補強材がシャフト領域とバーとの間に形成されること、および少なくとも１つの補強材をピッタリ合うように装着するための凹部が極磁片上に形成され、したがって補強材および凹部がデバイスハウジングを基準としたコイルボディの耐歪曲性をもたらすこと、がさらに実現され得る。

【0024】

[0024]複数の機能を１つの単一構成要素に統合するデザインにより、設置される部品の数が低減される。したがって、コンパクトさの程度を低減するような追加の組立体または保護機構が本発明の直接測定システムのために提供される必要がない。

【0025】

[0025]直接測定システムの第１の実施形態では、制御可能な電気回路に電気的に一体化される少なくとも１つの平行な誘導部材が、互いから絶縁される２つの電流導体を有する。こうすることにより、コイルボディの１つの導体トラックが、それぞれ、少なくとも１つの平行な誘導部材の一方の電流導体に接続される。

【0026】

[0026]第２の実施形態では、直接測定システムが、制御可能な電気回路に電気的に一体化される２つの平行な誘導部材を有する。第１の変形形態では、コイルボディのそれぞれの１つの導体トラックが２つの平行な誘導部材のそれぞれの１つの連結部の電流導体に接続される。第２の変形形態では、２つの平行な誘導部材が導電性材料から完全に構成されるか、または少なくとも１つの導電性表面を有し、ここではコイルボディがその端部上にそれぞれの端部表面を有し、上記端部表面がそれぞれ、２つの導体トラックのうちの一方に電気的に接続される接点として形成され、上記端部表面を介してそれぞれの平行な誘導部材が制御可能な電気回路に接触して電気的に一体化される。

【0027】

[0027]本発明によると、回転軸に対して直角にシャフト領域の上側端部および下側端部のところに位置し、平行な誘導部材との接触を確立するために提供されるものである表面が、端部表面と表される。直接的な形および手法での、端部表面と平行な誘導部材との間の接触およびそれによる導電性接続部の確立により、複雑な配線およびはんだ付け作業が省略され得る。

【0028】

[0028]さらに、力補償装置がデバイスハウジングを有し、ここでは、平行な固定脚部および平行な可動脚部の両方が適切な打ち抜き孔によって形成され、上記平行な脚部が少なくとも１つの平行な誘導部分を介して接続される。第１の改良によると、平行な誘導部材がその平行な固定脚部のところで、電気絶縁接着剤によりデバイスハウジングに永続的に取り付けられるか、あるいは接着剤により電気絶縁中間層の上においてデバイスハウジングに永続的に取り付けられる。第２の改良では、平行な誘導部材がその平行な固定脚部のところでそれぞれの電気回路に永続的にはんだ付けされ、平行な誘導部材がそれぞれの回路基板の構成要素であり、次に回路基板がねじまたは接着剤によりデバイスハウジングに取り付けられる。この第２の改良は、回路基板が可撓性の導電ストリップを介して接続される単一部品の回路基板モジュールとして形成されるという程度で、改善され得る。

【0029】

[0029]平行な誘導部材がデバイスハウジングに直接に取り付けられることにより、部品の数はさらに大幅に最小限になる。回路基板または１つの回路基板モジュールが介在する形で使用される場合、より多くの数の構成要素が受け入れられなければならないが、それと引き換えに、組み立ての単純化に関してさらに改善されたデザインおよび平行な誘導部材とデバイスハウジングとの間での改善された機械的接続が得られる。その理由は、はんだ付けの接続部が接着の接続部より良好な耐久性を有するからである。直接測定システムの実際の組み立ての前に平行な誘導部材が回路基板または回路基板モジュールにはんだ付けされ得ることが非常に有利であるとみなされ得る。この場合、組み立て部位でのはんだ付け作業または接着作業が省略される。

【0030】

[0030]位置センサを備える直接測定システムの改良では、動作するように構成される状態において、位置センサが上側の平行な誘導部材の上または下側の平行な誘導部材の下に配置され得る。

【0031】

[0031]本発明による力測定デバイスの個々の細部が、図に示される例示の実施形態の説明により理解される。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】荷重レシーバと、動力伝達連結部と、平行な誘導機構と、力補償装置と、を備える直接測定システムを示す断面図である。

【図2】図２Ａは組み立てられた状態の直接測定システムを示す斜視図である。図２Ｂは直接測定システムを示す分解図である。図２Ｃは図２Ｂの分解図の一部として回路基板モジュールを示す図である。

【図3】図３Ａは単一部品のコイルボディとしての動力伝達連結部を示す斜視図である。図３Ｂは平面Ｅに沿う図３Ａのコイルボディを示す断面図である。

【図4】図２Ｃの回路基板モジュールを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

[0032]以下の説明では、同じ機能および同様のデザインを有する特徴には同じ参照符号が与えられる。
[0033]図１の直接測定システム１００は断面図で示されており、荷重レシーバ１０１を有し、荷重レシーバ１０１が動力伝達連結部１１０を介して位置センサ１７０に接続される。荷重レシーバ１０１、力補償装置１２０のコイル１２２、さらには位置センサ１７０のシャッター羽根１７１が、力補償装置１２０のデバイスハウジング１２５を基準として正確に誘導される。これが平行な多部品誘導機構を介して行われ、平行な多部品誘導機構が２つの平行な誘導部材１３１、１３２を備え、２つの平行な誘導部材１３１、１３２の構造が図４によりより詳細に説明される。２つの平行な誘導部材１３１、１３２の平行な可動脚部１３７（図４を参照）が動力伝達連結部１１０のところに取り付けられ、対して平行な固定脚部１３６（図４を参照）がそれぞれの回路基板１６１、１６２により力補償装置１２０のデバイスハウジング１２５に堅固に接続される。

【0034】

[0034]この事例の力補償装置１２０は２つの永久磁石１２１から構成され、２つの永久磁石１２１の間に２つの部品からなる極磁片１２３が配置される。分割式の極磁片１２３がコイル１２２によって囲まれ、コイル１２２が上で言及した極磁片１２３とデバイスハウジング１２５のハウジングボディ１２６との間の空隙の中を移動する。この事例の動力伝達連結部は単一部品のコイルボディ１１０として形成され、したがって例えばＥＰ１９２５９１９Ａ１の図１および２に示されるように、単純な動力伝達連結部の機能とコイルボディの機能とを兼ね備えている。

【0035】

[0035]２つの平行な誘導部材１３１、１３２の各々が回路基板１６１、１６２に取り付けられ、回路基板１６１、１６２がさらに、力補償装置１２０のデバイスハウジング１２５のハウジングカバー１２７またはハウジングボディ１２５に接続される。この場合、直接測定システム１００が、回路基板１６１、１６２と、平行な誘導部材１３１、１３２と、コイルボディ１１０との上に、適切な導体トラックおよび接点を有するように設計され、コイル１２２が制御可能な電気回路に電気的に接続されるようにする。このようにして、コイル電流がコイル１２２まで誘導され、直接測定システム１００の固定領域と可動領域との間に追加的な機械的接続を確立するのを必要とすることなく、進路を変えられる。

【0036】

[0036]この事例で利用される荷重レシーバ１０１の位置の制御は光学スキャニングである。発光体１７２から放射されてシャッター羽根１７１のスロットを通る光が光受信器１７３に当たり、それによりシャッター羽根１７１および／または荷重レシーバ１０１の位置に対応する位置信号を発生させる。位置センサ１７０の信号は接続タブ１７４のところでアクセス可能である。

【0037】

[0037]温度センサ１８０が温度信号を提供し、温度信号が、荷重レシーバ１０１に作用する力を計算するときに熱の影響による偏差を補償するために、処理ユニット内で使用され得る。

【0038】

[0038]図２Ａが、組み立てられた状態の直接測定システム１００を斜視図で示している。図２Ｂおよび図２Ｃの分解図に示される構成要素を組み合わせた後、高い程度のコンパクトさを有する電磁力補償方式の直接測定システムが得られる。さらに、構成要素の数が明瞭である。その理由は、力補償装置１２０のデバイスハウジング１２５が同時に直接測定システム１００の外側シェルを形成するからである。

【0039】

[0039]図２Ｂの分解図が図１の直接測定システム１００を示している。永久磁石（図示せず）および極磁片１２３の下側部分が既にハウジングボディ１２６内に配置されている。この極磁片１２３が凹部１２４を有し、凹部１２４の中にコイルボディ１１０の補強材１５４（図３Ａおよび３Ｂを参照）が着座するようになる。それにより、コイル１２２を備えるコイルボディ１１０が所定の手法で位置合わせされ、歪みから保護される。別の永久磁石（図示せず）および極磁片１２３の上側部分がハウジングカバー１２７の下側に取り付けられる。この極磁片１２３が同様に凹部を有することができる。ハウジングカバー１２７およびハウジングボディ１２６の各々が、コイルボディ１１０のための通路１２８を有し、それにより平行な誘導部材１３１、１３２（図２Ｃ）を接続する。

【0040】

[0040]ハウジングボディ１２６およびハウジングカバー１２７は磁力線を誘導することも意図されることから、ハウジングボディ１２６およびハウジングカバー１２７は磁石システムの一部とみなされるべきである。ハウジングボディ１２６およびハウジングカバー１２７が、強力で一様な磁界のために金属材料から製造される。コイル電流が供給されて少なくとも１つの平行な誘導部材１３１、１３２を介して誘導される場合、コイル電流がハウジングボディ１２６よび／またはハウジングカバー１２７から電気的に絶縁されなければならないことは明白である。

【0041】

[0041]図２Ｃに示される回路基板モジュール１６０がデバイスハウジング１２５の周りに配置され、ハウジングのねじ１２９によってデバイスハウジング１２５に永続的に接続される。回路基板１６１、１６２が、ハウジングボディ１２６からおよび／またはハウジングカバー１２７から、対応する平行な誘導部材１３１、１３２を絶縁する。コイルボディ１１０と平行な誘導部材１３１、１３２との接点のところのはんだ付けの接続部が、ここでは、力補償装置１２０内でのコイルボディ１０１の正確な誘導を行うのを保証する。

【0042】

[0042]シャッター羽根１７１が下側からコイルボディ１１０に取り付けられ、最終的に発光体１７２と光受信器１７３との間の光学軸のところにそれ自体で位置決めする。位置センサ１７０が下側からハウジングボディ１２５に取り付けられるように配置される
[0043]図３Ａおよび図３Ｂが、単一部品のコイルボディ１１０として形成される同じ動力伝達連結部を示している。以下ではこれらが実質的に同時に説明される。コイルボディは、斜視図で一旦示され（図３Ａ）、回転軸に沿って延在する平面Ｅを通る断面図で示されている（図３Ｂ）。

【0043】

[0044]コイルボディ１１０が、回転軸に沿って表面１１２の間にあるシャフト領域１１１を有し、上記シャフト領域がさらにバー１５０を介して巻線体１１９に接続される。分離して見ると、巻線体１１９がリング形状を有し、ここでは凹部を有する長方形の回転断面を有する。コイルワイヤが巻かれてこの円周状凹部内でコイルとなる（図１の１２２）。バー１５０がここではシャフト領域１１１の前方側１１２の間に対称に配置される。例えば巻線体１１９の上側端部または下側端部上にあるような他の構成も可能であり、ここでは、永久磁石１２１および極磁片１２３がこれに合うように適合される必要がある。

【0044】

[0045]ノブ１５１がバー１５０の上側表面および下側表面上に配置される。これらのノブ１５１がバー１５０を基準としてわずかに隆起する平行な表面を有し、上記表面が直接測定システムの組み立て状態において垂直方向の最大の遊びとして極磁片１２３までの距離を画定し、コイルボディ１１０が過度に変位することによりおよび／または過度に歪むことにより平行な誘導部材のところでダメージを受けることが一切なくなるようにする。コイルボディ１１０の歪曲に対しての保護のために、その両側において、４つの補強材１５４が、ここではシャフト領域１１０とバー１５０との間に形成される。組み立てられた状態では、これらの補強材１５４が極磁片１２３の凹部１２４の中に装着され、上記凹部が図１に関連して上で言及したものである。もちろん、図３Ａおよび３Ｂに示されるものと同様に、他の構成および他の数の補強材１５４も考えられる。

【0045】

[0046]さらに、コイルボディ１１０の実施形態の図３Ａおよび３Ｂが、絶縁された導電性トラック１４１、１４２を示している。第１の導体トラック１４１が、上側端部表面１１２から、シャフト領域１１１のシェル表面と、バー１５０の上側表面と、巻線体１１９の内側との上を延在し、巻線体１１９の上側の前方側の接触表面まで延在する。第２の導体トラック１４２が、同様の形および手法で、下側端部表面１１２から、巻線体１１９の下側の前方側の接触表面まで延在する。コイルワイヤの端部がこれらの２つの接触表面に取り付けられ、ここでは、平行な誘導部材に対して端部表面１１２が接触していることを介して、コイル１２２に電流が供給され得る。

【0046】

[0047]絶縁される導体トラック１４１、１４２の経路はバー１５０の同一の側に配置されてもよく、ここでは、バー１５０のこの側に位置している平行な誘導部材が互いから絶縁される２つの電流導体を有し、各導体トラック１４１、１４２が平行な誘導部材のそれぞれの電流導体に接続されるようにする。これらの電流導体のデザインはＥＰ１９２５９１９Ａ１で十分に説明されている。

【0047】

[0048]図４が、図２Ｃで既に示されている回路基板モジュール１６０を平面図で示している。導電ストリップ１６３を介して接続される上側回路基板１６１および下側回路基板１６２が、観察者の方を向く側において、互いに隣り合うように方向付けられ、組み立てられている状態では上記の側がデバイスハウジング１２５に接触する。回路基板１６１、１６２の各々が、それぞれの平行な誘導部材１３１、１３２を装着するための凹部を有し、ここでは、上側の平行な誘導部材１３１のみが図４に示されている。それぞれの平行な誘導部材が２つの電流導体を介して電流源に接続され、２つの電流導体が互いから絶縁されており、可撓性の導電ストリップ１６３および可撓性の電流供給ストリップ１６４を通って延びている。例えば温度センサ１８０または位置センサ１７０（共に図１）のための別の接点１６５、１６６が回路基板１６１、１６２および／または回路基板モジュール１６０に一体化され得る。この場合、信号が電流供給ストリップ１６４の端部のところでアクセス可能である。

【0048】

[0049]図４に示される上側の平行な誘導部材１３１により、次に、図１、２Ａ、および２Ｃに示される平行な誘導部材のデザインを簡単に考察する。図４が上側の平行な誘導部材１３１の上面図を示しており、上側の平行な誘導部材１３１がここでは３つの螺旋状打ち抜き孔１３５を有し、コイルボディ１１０に接続され得る平行な可動脚部１３７と；デバイスハウジング１２５に接続され得る平行な固定脚部１３６と；平行な固定脚部および平行な可動脚部を接続する３つの平行な誘導部分１３８とが、上側の平行な誘導部材１３１を介する形で、形成される。このようにして、コイルボディ１１０が、図１に示されるように、デバイスハウジング１２５の通路１２８の中まで誘導される。

【0049】

[0050]ＥＰ１９２５９１９Ａ１が、例えば、２つの導電性トラックを備える平行な誘導部材；導体トラックを形成するために導電性材料を加えられる電気絶縁体からの平行な誘導部材；または、Ｕ形の打ち抜き孔を有する平行な誘導部材、などの、平行な誘導部材の別の考えられるデザインを同様に示している。コイルボディおよび平行な誘導部材の実施形態の上で説明した要素は、コイルの端部を制御可能な電気回路に電気的に接続することのみを条件として、任意の形および任意の手法で互いに組み合わされ得る。

【符号の説明】

【0050】

１００ （電磁力補償方式の）直接測定システム
１０１ 荷重レシーバ
１１０ コイルボディ／動力伝達連結部
１１１ シャフト領域
１１２ 端部表面／接点
１１９ 巻線領域
１２０ 力補償装置
１２１ 永久磁石
１２２ コイル
１２３ 極磁片
１２４ 凹部
１２５ デバイスハウジング
１２６ ハウジングボディ
１２７ ハウジングカバー
１２８ 通路
１２９ ハウジングのねじ
１３１ 上側の平行な誘導部材
１３２ 下側の平行な誘導部材
１３５ 打ち抜き孔
１３６ 平行な固定脚部
１３７ 平行な可動脚部
１３８ 平行な誘導部分
１４１ 第１の導体トラック
１４２ 第２の導体トラック
１５０ バー
１５１ ノブ
１５４ 補強材
１６０ 回路基板モジュール
１６１ 上側回路基板
１６２ 下側回路基板
１６３ 可撓性の導電ストリップ
１６４ 電流供給ストリップ
１６５ 温度センサのための電気接点
１６６ 位置センサのための電気接点
１７０ 位置センサ
１７１ シャッター羽根
１７２ 発光体
１７３ 光受信器
１７４ 接点との接続タブ
１８０ 温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】