JP3701908B2 - 分銅セル用回転対称板ばね - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は分銅セル(weighing cell)用の回転対称板ばねに関し、力導入域、受台上でサポートとして作用する支持リング、および前記力導入域と前記支持リング間に配設された膜を含み、前記膜は力が導入されるときに変形する。
【０００２】
分銅セル用のかかる回転対称板ばねは、例えば、ＥＰ第０３５１００６Ａ２号に説明されている。既知板ばねは基本的問題を有し、板ばねの負荷時に、板ばねの所望折れ変形とは別に、支持領域の傾斜が同様に発生する。これは支持リングと受台との間の半径方向の相対的運動に通じる。上記半径方向の相対的運動は分銅セルの力の出力信号特性に影響を与える。特に、力の出力信号特性の望ましくないヒステリシスが発生する。更に、この特性は首尾よく再現されずかつ温度変動に依存することが明らかになっている。
【０００３】
ＥＰ第０３５１０６Ａ２号から、分銅セル用回転対称板ばねが知られており、ここでは上記半径方向の相対的運動が回避され、受台は板ばねの支持リングでリング領域に取り付けられ、かつ前記リング領域の半径方向伸張は実質的ゼロになる。この作用のために、当分野の既知状態において、受台は弾性板ばねおよび中央に配設された支持連結片によりベース上に支持される弾性金属管ばねで形成される。当分野の既知状態において、回転対称板ばねおよび担体は溶接シームにより連結される。
【０００４】
球形受台に連結される既知回転対称板ばねには、溶接シームを作る必要があるために生産コストが比較的高くなると言う問題がある。更に、板ばねと受台とにより形成される既知組み合わせ体の、側負荷を吸収するための適正は、制限される。更に、球形受台が板ばねの下方に配設されることにより、当分野の現状から知られるこの組み合わせは比較的高い設計高さを有する。
【０００５】
当分野の上記現状から出発して、本発明の課題は、単純化された設計により向上した機能性を備える分銅セル用回転対称板ばねを提供することにある。
【０００６】
本発明によれば、上記課題は、膜と支持リング間に復原リングおよび復原ウエブを設け、かつ前記膜が前記復原リングに連結され、かつ前記支持リングが前記復原ウエブに連結される。前記膜と前記支持リング間に復原リングおよび復原ウエブを有する本発明の構成の結果として、前記膜を介して力を導入するときの半径運動は、結果的に、前記復原リングの傾斜モーメントに変換される。この傾斜モーメントは前記復原ウエブの半径方向運動によって、前記支持リングと前記受台間の半径方向の相対的運動が大幅に回避され、結果としてその半径方向の相対的運動がいかなる望ましくない影響をも特定精度要件に与えないような程度まで減少する。
【０００７】
好適には、相対的に広い支持リングを含む本発明による回転対称板ばねによれば、スタドによって受台へ取り付けるためのねじ切り孔が所定位置に設けられてよく、そのようにして当分野の現状において既知であるように分離受台の必要性を解消する。好適には、前記復原リングは前記支持リング内に位置し、そのようにして板ばねの全体設計を非常にフラットにすることができる。
【０００８】
第一形態によれば、本発明による回転対称板ばねは、前記力導入域、前記支持リング、前記膜、前記復原リングおよび前記復原ウエブが一片として形成される点で改良されている。当分野の既知状態と比較して、当分野の既知状態で要求される溶接シームを形成する必要性を解消するので、これは製造方法の大幅な単純化を確実にする。
【０００９】
他の形態によれる広い支持リングは好適には側移動に対して受台上に固定され、それにより本発明による回転対称板ばねは、その実質的水平方向に整列された幾何学によって、側負荷の吸収に非常に好適である。
【００１０】
受台と比較して、前記支持リングの支持面は前記支持リングよりも大きい内半径かつ／または小さい外半径を有するので、小さい半径伸張を未だ受ける前記支持リングの領域がもはや前記受台と直接的に接触しないようになる。このようにして、前記支持リングと前記受台間の干渉的摺動運動が最小限になる。
【００１１】
本発明による回転対称板ばねの幾何学は、限定要素を使用する方法および経験的試みによって種々の負荷レベルに最適にされている。負荷レベルと関係なく、次の幾何学的制限が観察される場合には、かかる最適化は結果として本発明による回転対称板ばねの最適機能性を招来する。
【００１２】
前記復原ウエブの厚みが負荷レベル設計により実質的に付与される場合には、前記復原リングの傾斜運動は確実に前記復原ウエブにより可能な限り減少する。前記復原ウエブの厚みがより小さくても改善された減少を可能にするのでもはや必要とされた負荷を必要としないであろう。
【００１３】
前記膜の半径方向の伸張の結果として前記復原リングへ導入される傾斜モーメントは、力の導入方向に見て、前記膜が前記復原リングの下端部に連結されることで最小限に維持される。
【００１４】
前記復原リングの略中間領域において前記復原ウエブを前記復原リングへ連結することは、確実に、前記復原ウエブへ導入された前記復原リングの傾斜モーメントの変動を可能な限り小さく維持する。
【００１５】
力の導入方向に見て、前記支持リングの上端部へ前記復原ウエブを連結することは、確実に、前記支持リングへ導入される残りの半径方向の相対的運動を前記支持リングの支持面まで可能な限り減少させる。
【００１６】
本発明によれば、分銅セル用回転対称板ばねを設計および改良する多くの可能性が存在する。例示として、請求項１の従属請求項、および図面との関係で好適形態について説明する。
【００１７】
図面において、単一図は回転対称板ばねの一形態の部分断面を含む斜視図を示す。
【００１８】
本発明による回転対称板ばねの単一図面に示された形態は、当分野の現状から既知のように、力導入域１、受台３の支持領域２上でサポートとして作用する支持リング４、および力導入域１と支持リング４との間に配設された膜５を含み、前記膜５は力が導入されるときに変形する。当分野の現状における場合と同様に、原則として、膜５の下側には電気信号への変換のために半径方向に伸張するワイヤ歪ゲージ（図示せず）を含む。図示形態において、膜の適宜形態は切頭円錐形の移行部における形態であり、膜５と力導入域１との間には力導入と出力信号との相互関係があり、前記相互関係は可能な限り直線である。本発明によれば、復原リング６および復原ウエブ７は膜５と支持リング４間に設けられ、膜５は復原リング６へ連結され、かつ支持リング４は復原ウエブ７へ連結されている。
【００１９】
確実にされるべき負荷レベルに依存して、復原ウエブ７はできる限り薄く設計され、それにより半径方向の伸張の最大限の減少を確実にする。復原ウエブ７があまりにも薄い場合には、復原ウエブ７に沿った最大負荷により板ばねの材料が剪断する危険がある。
【００２０】
本発明によれば、膜５の半径方向の伸張は復原リング６の傾斜モーメントに変換される。この傾斜モーメントは、支持面８と受台３の支持領域２との間で摺動運動が生じないかもしくは単に非常に小さい摺動運動が生じる程度まで復原ウエブ７の半径方向の伸張により復原される。この摺動運動を更に小さくするために、図示形態において、支持リング４の支持面８は支持リング４の中央領域に限定され、この領域は可能な限り小さい半径方向伸張を受ける。この作用のために、支持リング４の内半径および外半径はより大きい内半径９およびより小さい外半径１０にそれぞれジャンプ（jump)する。
【００２１】
単一図面に示された形態から明らかに表されたように、受台３上への適宜取り付けにより、図示板ばねは如何なる問題をも伴うことなく側負荷の吸収に好適である。更に、単一図面は本発明による板ばねのフラット設計を示し、本発明は板ばねをフラット分銅セルにおける使用に著しく適したものにする。最後に、図示形態は本発明による板ばねが如何なる問題も伴うことなく生産できることを明らかに示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による回転対称板ばねの一形態の部分断面を含む斜視図を示す。

Claims (7)

1. 力導入域(１)、受台(３)上のサポートとして作用する支持リング(４)、および力導入域（１）と支持リング（４）間に配設された膜（５）を有し、前記膜（５）は力が導入されるときに変形する分銅セル用回転対称板ばねであって、
   前記膜（５）と前記支持リング（４）間に復原リング（６）および復原ウエブ（７）が設けられ、かつ前記膜（５）は前記復原リング（６）に連結され、かつ前記支持リング（４）は前記復原ウエブ（７）に連結され、
   力導入方向から見た場合に、前記膜（５）は前記復原リング（６）の下端部に連結され、かつ前記復原ウエブ（７）は前記復原リング（６）に前記復原リング（６）の下端部の上方領域において連結されていて、それにより前記膜（５）の半径方向の伸張が前記復原リング（６）の傾斜モーメントに変換される、分銅セル用回転対称板ばね。
2. 前記力導入域（１）、前記支持リング（４）、前記膜（５）、前記復原リング（６）、および前記復原ウエブ（７）は一片に形成されていることを特徴とする、請求項１による回転対称板ばね。
3. 前記支持リング（４）は側移動に対して前記受台（３）上に固定されていることを特徴とする、請求項１または２による回転対称板ばね。
4. 前記受台（３）と比較して、前記支持リング（４）の支持面（８）は前記支持リング（４）よりも大きな内半径かつ／または小さい外半径を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１による回転対称板ばね。
5. 前記復原ウエブ（７）の厚みは実質的に荷重レベルの設計によって決定されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１による回転対称板ばね。
6. 前記復原ウエブ（７）は前記復原リング（６）の略中間領域で前記復原リング（６）に連結されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１による回転対称板ばね。
7. 力導入方向から見た場合に、前記復原ウエブ（７）は前記支持リング（４）の上端部に連結されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１による回転対称板ばね。

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