(57)【要約】  本発明は、ロードセル１の本体に当たる水がロードセルが備え付けられた状態で流れ去るように、少なくとも表面１２および／または表面１４の主な部分が横方向へ延びる通路を有するので、耐性と計測精度が環境の影響に対して改善されるハウジングレスロードセルに関する。表面１２の横方へ延在する部分と胴部３の垂直な周面との間の角度α1、および／または、表面１４の横方へ延在する部分と足部４の周面との間の角度β2がそれぞれ対応して９０度よりも大きく、特に、９３度と１２０度との間である。修正電子機構を備えたハウジングレスロードセルが横穴７の一つ内に設けられる。最終的にロードセルは、足部４の周面が下方の基盤上に突出する要素と共に回転方向にロックするピストンを形成する少なくとも一つの略垂直な溝２４を具備するように開発されている。
2007504465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部（２）と胴部（３）と足部（４）とを備えるロードセル本体（１）を有するハウジングレスロードセルであって、前記頭部（２）が前記ロードセル本体（１）の長手軸線回りに回転対称の形状をした少なくとも一つの上凹部（５）によって前記胴部（３）から分離しており、前記上凹部（５）が前記胴部（３）に向かって先細りしている表面（１２）と前記頭部（２）に向かって先細りしている表面（１３）とを具備し、前記胴部（３）が略円筒形状であって該胴部（３）が前記ロードセル本体（１）の長手軸線回りに回転対称の形状をした少なくとも一つの下凹部（６）によって前記足部（４）から分離しており、前記下凹部（６）が前記足部（４）に向かって先細りしている表面（１４）と前記胴部に向かって先細りしている表面（１５）とを具備するハウジングレスロードセルにおいて、少なくとも前記表面（１２）の主な部分および／または前記表面（１４）の主な部分が、当該ハウジングレスロードセルが意図された通りに取り付けられた状態で、前記ロードセル本体（１）に当たる水が流れ去ることができるように傾斜しており、前記表面（１２）の傾斜した部分と前記胴部（３）の垂直な周面との間の角度α1、および／または、前記表面（１４）の傾斜した部分と前記足部（４）の周面との間の角度β2が９０度よりも大きく、特に、９３度と１２０度との間であることを特徴とするハウジングレスロードセル。
【請求項２】
少なくとも前記表面（１３）の主な部分および／または前記表面（１５）の主な部分が、当該ハウジングレスロードセルが意図された通りに取り付けられた状態で、前記ロードセル本体（１）に当たる水が流れ去ることができるように傾斜しており、前記表面（１５）と前記胴部（３）の垂直な周面との間の角度α2、および／または、前記表面（１３）と前記頭部（２）の周面との間の角度β1が９０度よりも大きく、特に、９３度と１２０度との間であることを特徴とする請求項１に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項３】
前記頭部（２）の直径および／または前記足部（４）の直径が前記胴部（３）の直径よりも小さく、前記表面（１２）が前記頭部（２）によって覆われていない領域においても傾斜しており、および／または、前記表面（１５）が前記足部（４）によって覆われていない領域においても傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項４】
前記上凹部（５）の長手方向の断面および／または下凹部（６）の長手方向の断面が湾曲する表面の線の形状を少なくとも部分的に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のハウジングレスロードセル。
【請求項５】
前記形状が円弧または楕円または放物線の形状であることを特徴とする請求項４に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項６】
前記胴部（３）に向かって先細りしている前記上凹部（５）の表面（１２）と前記胴部（３）の垂直な周面との間の移行領域、および／または、前記足部（４）に向かって先細りしている前記下凹部（６）の表面（１４）と前記足部（４）の周面との間の移行領域が、傾斜しているかまたは丸くなっていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のハウジングレスロードセル。
【請求項７】
前記頭部（２）の上端面が丸い表面であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のハウジングレスロードセル。
【請求項８】
頭部（２）と胴部（３）と足部（４）とを備えるロードセル本体（１）を有する特に請求項１から７のいずれか一つに記載されているハウジングレスロードセルであって、前記胴部（３）内で前記ロードセル本体（１）の長手軸線に対して垂直な軸線上に前記胴部（３）の半径よりも短い深さを備える二つの横穴（７、８）が設けられ、該横穴（７、８）がそれらの間にウェブ（１７）を形成し、抵抗線ひずみ計（１８）が前記ウェブ（１７）上に配置されるハウジングレスロードセルにおいて、前記抵抗線ひずみ計（１８）が前記横穴（７）の一つに配置される平衡電子機器に電気的に接続せしめられていることを特徴とするハウジングレスロードセル。
【請求項９】
前記平衡電子機器が温度修正手段を片面に有するプリント基板（２１）を具備することを特徴とする請求項８に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１０】
前記温度修正手段がニッケルの曲折層（２２）であることを特徴とする請求項９に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１１】
前記抵抗線ひずみ計（１８）が成形材料（１９）によって密閉されていることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一つに記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１２】
前記成形材料（１９）がプラスチック材、特に柔軟なプラスチック材であることを特徴とする請求項１１に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１３】
前記プリント基板が少なくとも部分的に前記成形材料（１９）内に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１１または１２に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１４】
前記ウェブ（１７）の両側に少なくとも一つの抵抗線ひずみ計（１８）が配置されていることを特徴とする請求項８から１３のいずれか一つに記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１５】
前記抵抗線ひずみ計（１８）と前記平衡電子機器との間の電気的な接続のために穿孔（２３）が前記ウェブ（１７）内に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１６】
前記ロードセル本体（１）がケーブルブッシング（１０）を具備し、該ケーブルブッシングを介して信号線と電流供給線とが前記横穴（７）の一つからロードセルケーブル（１１）内で外側へ通じることを特徴とする請求項８から１５のいずれか一つに記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１７】
前記ケーブルブッシング（１０）が湿気と汚れからシールされていることを特徴とする請求項１６に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１８】
前記横穴（７、８）がカバー（９）によって閉ざされていることを特徴とする請求項８から１７のいずれか一つに記載のハウジングレスロードセル。
【請求項１９】
前記カバー（９）が所定位置に溶接および／または接着および／またはネジ止めおよび／またはリベット止めされていることを特徴とする請求項１８に記載のハウジングレスロードセル。
【請求項２０】
頭部（２）と胴部（３）と足部（４）とを備えるロードセル本体（１）を有する請求項１から１９のいずれか一つに記載のロードセル、特に、ハウジングレスロードセルにおいて、いずれの場合においても、当該ロードセルが意図された通りに取り付けられた状態で基盤に設けられ且つ該基盤から突出する要素、例えば、特にロードセル本体の長手軸線に対して垂直になるように延在するピンに相互作用する略垂直な少なくとも一つの溝を前記足部（４）の周面が有することを特徴とするロードセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部と胴部と足部とを備えるロードセル本体を有するハウジングレスロードセルであって、頭部はロードセル本体の長手軸線回りに回転対称の形状をした少なくとも一つの上凹部によって胴部から分離しており、上凹部は胴部に向かって先細りしている表面と頭部に向かって先細りしている表面とを具備し、胴部は略円筒形状であって、胴部はロードセル本体の長手軸線回りに回転対称の形状をした少なくとも一つの下凹部によって足部から分離しており、下凹部は足部に向かって先細りしている表面と胴部に向かって先細りしている表面とを具備するハウジングレスロードセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
概して、例えば、道路車両用の計量器に用いるための振り子のロードセルのようなロードセルは、抵抗線ひずみ計が接着せしめられた計測要素を具備し、該計測要素は以下、ロードセル本体と称す。
【０００３】
ロードセル本体は、概してスチールのような高強度の金属材料でできており、頭部と足部とそれらの間に配置された胴部とを具備する。ロードセル本体の表面の適切な位置、通常、略円筒形の胴部上に抵抗線ひずみ計が配置される。概して、コンスタンタンやカルマの抵抗線ひずみ計が、通常、ホイートストンブリッジとして電気的に配線されている。
【０００４】
水や湿気や汚れから抵抗線ひずみ計を保護するために、別体のハウジングがロードセル本体回りに配置されている。さらに、ロードセルの電気的平衡を保つため、例えば、ゼロ点や特性値や温度挙動などを測定するため、そして信号処理装置が必要な場合に電子機器を具備するバランスチャンバーがハウジングに取り付けられる。このバランスチャンバーは湿気や汚れから電子部品を保護するためにも用いられる。
【０００５】
さらに、ロードセルは、胴部内でロードセル本体の長手軸線に対して垂直な軸線上に横の貫通孔を有し、その中心に薄膜が続いて取り付けられ、薄膜上に抵抗線ひずみ計が接着されていることが公知である。一つの貫通孔と別体の薄膜とを備える代わりに、深さが胴部の半径よりも小さい同軸上に位置する二つの横穴を備え、横穴がそれらの間に薄膜の機能を担うウェブを形成し、そしてウェブ上には抵抗線ひずみ計が接着されていることも公知である。
【０００６】
頭部の横断面と足部の横断面から胴部内へ目標とする負荷を加えることを達成するために、特に、ウェブの方向あるいは薄膜の方向にロードセル本体の長手軸線回りに回転対称となるように整列した凹部が設けられ、その凹部を通して頭部が胴部と分離していると共に胴部が足部と分離している。
【０００７】
実際は、抵抗線ひずみ計が胴部の内部のウェブ上に配置される場合には、前記抵抗線ひずみ計は、胴部の垂直な円周表面の表面に配置されるのに比べてより保護されるので、このようなロードセルは、ロードセル全体を取り囲む別体のハウジングさえ必要とすることなく用いることができ、その結果かなりのコスト削減ができる。しかし、まだ、湿気や汚れは横穴の中のようなロードセル本体の様々な場所に集まることが可能で、このようにして、例えば腐食を介してロードセル本体にダメージを与えることが可能である。特に、頭部あるいは足部から胴部を分離する回転対称の凹部の領域に水分は集まることができる。
【０００８】
さらに、たとえロードセル全体を取り囲む別体のハウジングがなくても、平衡電子機器を収容するためのバランスチャンバーが必要とされる。
【０００９】
また、公知のロードセルは、計測誤差の原因となる捩りに使用中に曝されるというさらなる欠点を伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上述の問題を始めとして、特に、環境の影響に耐性があり、非常に優れた計測精度を特徴とするハウジングレスロードセルを作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、第一に、請求項１の「おいて書き」の部分の特徴を備えたハウジングレスロードセルにおいて、少なくとも胴部に向かって先細りしている上凹部の表面の主な部分および／または足部に向かって先細りしている下凹部の表面の主な部分が、ハウジングレスロードセルが意図された通りに取り付けられた状態で、ロードセル本体に当たる水が流れ去ることができるように傾斜しており、胴部に向かって先細りしている上凹部の表面の傾斜した部分と胴部の垂直な周面との間の角度α1、および／または、足部に向かって先細りしている下凹部の表面の傾斜した部分と足部の周面との間の角度β2が９０度よりも大きく、特に、９３度と１２０度との間であることによって、上述して示した目的が達成される。１１７．５度の値が特に適切であることが明らかとなっている。
【００１２】
これによれば、湿気や汚れが堆積してしまうロードセル本体の長手軸線に対して垂直な表面が凹部の領域にほとんど存在しないという状態が達成される。胴部あるいは頭部に向かって先細りしている表面の端部領域において、ロードセル本体の長手軸線に対して垂直になるように傾斜しないで延在する細い環状の領域が存在することも可能であるが、その環状領域の大きさが小さいため、対応する凹部の表面のより大きく傾斜した部分と比較して水の流出になんら影響を与えない。それゆえ、ロードセル本体の長手軸線に沿った長手断面において、上凹部の表面の線と下凹部の表面の線とは、下方に先細りしているそれぞれ対応する領域において、常に、理想的には胴部のエッジまたは足部のエッジにまっすぐの形状をした傾きを有する。こうして、この領域に到達する水やこの領域内に溜まる水分が流出し、汚れの粒子も洗い流される。それゆえ、凹部の領域において腐食の危険性がはっきりと減少する。
【００１３】
さらに、頭部に向かって先細りしている上凹部の表面の主な部分、および／または、胴部に向かって先細りしている下凹部の表面の主な部分が、ハウジングレスロードセルが意図された通りに取り付けられた状態で、ロードセル本体に当たる水が流れ去ることができるように傾斜しており、胴部に向かって先細りしている下凹部の表面と胴部の垂直な周面との間の角度α2、および／または、頭部に向かって先細りしている上凹部の表面と、頭部の周面との間の角度β1が９０度よりも大きく、特に、９３度と１２０度との間であるように定められており、これら凹部の上方の領域においても、傾斜した表面が該表面から水が水平面からよりも簡単に流れてなくなるように形成されている。１１７．５度の値が特に適切であることが明らかとなっている。
【００１４】
頭部の直径および／または足部の直径が胴部の直径よりも小さい場合、胴部に向かって先細りしている上凹部の表面が頭部によって覆われていない領域においても傾斜していてもよく、および／または、胴部に向かって先細りしている下凹部の表面が足部によって覆われていない領域においても傾斜していてもよい。「覆われている」の意味は、ロードセル本体の上面図または下面図において、頭部または足部によって覆われていてそれゆえに見えない領域である傾斜している表面の領域を言う。
【００１５】
上凹部および／または下凹部の長手断面が、特に、円弧や楕円や放物線のような形状の湾曲した表面の線の形状を少なくとも部分的に有していると有利である。しかし、凹部の領域における表面の傾斜が水分が最適に流れてなくなるのに十分であるならば、他の形状の表面の線も可能である。
【００１６】
さらに有利な実施形態では、胴部に向かって先細りしている上凹部の表面と胴部の垂直な周面との間の移行領域、および／または、足部に向かって先細りしている下凹部の表面と足部の周面との間の移行領域が傾斜しているかまたは丸くなっている。したがって、いずれの場合であっても、頭部に向かって先細りしている上凹部の表面と頭部の周面との間の移行領域が傾斜しているかまたは丸くなっていることが考えられる。これによれば、エッジではなく、その代わりに、水が良好に流れてなくなる形状が形成される。
【００１７】
また、横穴の内面と胴部の垂直な周面との間の移行領域においても、傾斜しているかまたは丸くなっている形状を用いることによってエッジが回避される。
【００１８】
また、本発明によれば、請求項８の「おいて書き」の部分の特徴を備えたハウジングレスロードセルにおいて、横穴の一つに配置される平衡電子機器に電気的に接続される抵抗線ひずみ計がウェブ上に配置されることによって、上述して示した目的が達成される。これによれば、特に、ニッケルの曲折層のような温度修正手段を片面に備えたプリント基板を有する平衡電子機器を収容するために別のバランスチャンバーを設ける必要がない。これによれば、平衡電子機器は、抵抗線ひずみ計の領域内に直接配置される。
【００１９】
また、抵抗線ひずみ計が横穴内の湿気や汚れから十分に保護されるように、抵抗線ひずみ計が成形材料、例えば、プラスチック、特に、柔軟なプラスチックでできた成形材料によって密閉されていると有利である。同時に、成形材料は、プリント基板が少なくとも部分的に成形材料内に埋め込まれるようなプリント基板用の取付として機能し得る。
【００２０】
また、ウェブの両側に少なくとも一つの抵抗線ひずみ計が配置されると、特に優れた計測結果が達成される。この場合、抵抗線ひずみ計と平衡電子機器との間の電気的な接続を確立するために接続線が通る穿孔がウェブ内に設けられてもよい。さらに、ロードセル本体がケーブルブッシングを具備し、信号線と電流供給線とが横穴の一つから外側に向った該ケーブルブッシングを通ってロードセルケーブルに入るようになっていてもよい。ここで、ケーブルブッシングが湿気や汚れに対してシールされていると有利である。
【００２１】
特に、横穴がカバーで覆われていると、湿気や汚れからの優れた保護が達成される。カバーをシールすることは、溶接、特に、マイクロプラズマ溶接によって行われる。これによれば、カバーの最良のシール作用が達成される。これに代えてまたはこれに加えて、カバーを接着したりネジ止めしたり堅く締めたりすることも可能である。
【００２２】
最後に、本発明によれば、請求項２０の「おいて書き」の部分の特徴を備えたロードセルにおいて、いずれの場合であっても、ロードセルが取り付けられた状態で基盤に設けられ且つ該基盤から突出する要素に相互作用する略垂直な少なくとも一つの溝を足部の周面が有することによって上述して示した目的が達成される。このような突出する要素は、特に、ロードセル本体の長手軸線に対して垂直に延在する例えばピンである。また、周方向に等間隔で配置されるいくつかの溝とそれに対応する基盤のいくつかの要素も考えられる。このようにして、前記ロードセルの恒久的な位置決めを確実にし、したがって、計測エラーが発生するリスクをはっきりと減少させるロードセルの捻りを防止する手段が作り出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、例示的な実施形態を示した図面を参照して本発明を説明してある。これは概略的に図示してある。
【００２４】
図１ａと図１ｂは、二つの異なる負荷段階のハウジングレスロードセルを示し、すなわち、図１ａは、５０ｔの負荷段階であり、図１ｂは、２５ｔの負荷段階である。いずれの場合にも、図示されたロードセルは、順に頭部２と胴部３と足部４とを有するロードセル本体１を具備する。頭部２は、ロードセル本体１の長手軸線回りに回転対称の形状をした上凹部５によって胴部３から分離している。下方に関して胴部３は、対応する凹部６によって足部４から分離している。略円筒形の胴部３は、その垂直な周面に二つの横穴７、８とを有し、図１ａと図１ｂには、一方の横穴７のみが示されている。いずれの場合にも、横穴は、溶接されたカバー９によってしっかりとシールされている。
【００２５】
さらに、ケーブルブッシング１０がロードセル本体１に提供され、ケーブルブッシング１０を介して信号線と電流供給線とが、前面の横穴７からロードセルケーブル１１内で外側へ導かれている。
【００２６】
図示されたロードセルは、別体のハウジングを有しておらず、したがって、特に水、湿気、汚れなどの環境の影響に直接曝されるので、長手軸線に対して垂直に延在する平面が存在しない。胴部３に向かって先細りしている表面１２と頭部２に向かって先細りしている上凹部５の表面１３とが、水または水分が直接流れてなくなり、溜まることができないように傾斜している。足部４に向かって先細りしている表面１４と胴部３に向かって先細りしている下凹部６の表面１５とが同様に構成されている。同様に、横穴７、８の内面と胴部３の垂直な周面との間の移行領域１６も、同様に、水が直接流れてなくなるように若干傾斜している。
【００２７】
本発明のハウジングレスロードセルが基本とする原理が図２にさらに示されている。図２は、図１ａのロードセルの長手方向の断面を示す。ここも同様に、長手軸線に対して垂直に延在する水平面であって、湿気が溜まるような表面はないことが図示されている。それゆえ、二つの凹部５、６は、胴部３に向かって先細りしている上凹部５の表面１２と胴部３の垂直な周面との間の角度α1が９０度よりも大きくなるよう構成されている。同じことが、足部４に向かって先細りしている下凹部６の表面１４と足部４の周面との間の角度β2にも当てはまる。最終的に、胴部３に向かって先細りしている下凹部６の表面１５と胴部３の垂直な周面との間の角度α2と、頭部２に向かって先細りしている上凹部５の表面１３と頭部２の周面との間の角度β1との両方が９０度よりも大きい。凹部５、６の領域において、表面の線は近似的に放物線である。
【００２８】
図２は、二つの横穴７、８をさらに示し、該横穴は、それらの間に形成されるウェブ１７にとって十分に深く、該ウェブ１７の両側で抵抗線ひずみ計１８が接着せしめられている。いずれの場合にも、抵抗線ひずみ計１８は、柔軟なプラスチックでできている成形材料によって密閉されている。比較的柔軟な成形材料１９は、特に、平衡を保つ処置中にも、抵抗線ひずみ計１８が機械的および気候上の影響に抗して恒久的に保護されることを保証している。
【００２９】
いずれの場合にも、溶接された別体のカバー２０が外側に対して二つの横穴７、８をシールする。
【００３０】
さらに、横穴７は、プリント基板２１と温度修正のためにニッケルでできている曲折層２２とを有する平衡電子機器を有する。平衡電子機器は、プリント基板２１の片面が成形材料１９に埋め込まれるように取り付けられる。これによれば、バランスチャンバーが横穴７によって形成されるので、別のバランスチャンバーは必要ない。
【００３１】
図２は、ロードセルの長手軸線に対して垂直に延在するピンが相互作用する垂直な溝２４を示しており、前記ピンは、取り付けられた状態でロードセルを保持する基盤にしっかりと接続せしめられる。
【００３２】
こうした捻れを防止する手段は、ロードセルが傾いた状態のときの検出感度エラーを減らすための恒久的な位置決めを確実にする。もちろん、幾つかの溝、例えば、三つの溝を提供することも可能であり、規則正しく等間隔になるようにロードセル本体の周辺に分布されていると有利である。
【００３３】
図３は、図１ａのロードセルの横断面を示す。穿孔２３が横穴７、８間の所定位置でウェブ１７を貫通して延在し、穿孔２３を通して、抵抗線ひずみ計１８を平衡電子機器に電気的に接続するための線が通じていることがはっきりと示されている。さらに、ケーブルブッシング１０が示されており、信号線と電流供給線とが横穴７から外側に向ってこのケーブルブッシング１０を通ってロードセルケーブル１１内に入る。
【００３４】
図４ａおよび図４ｂは、本発明のロードセルの二つの実施形態の長手断面を示す。図４ａは、胴部３に向かって先細りしている上凹部５の表面１２の主な部分が、胴部３に向かって先細りしている下凹部６の表面１５の主な部分と同様に、傾いているロードセルを示しており、表面１２、１５の端部領域にのみ、ロードセル本体１の長手軸線に対して垂直に延在する細い環状領域が存在している。
【００３５】
図４ｂは、図４ａに示される実施形態よりも好ましい本発明の解決策に従った実施形態を示しており、好適な実施形態において、表面１２は、胴部３の上端に至るまで傾斜し、表面１５は、胴部３の下端に至るまで傾斜している。図４ａおよび図４ｂは、表面１２と表面１５とが、頭部２または足部４によって覆われていない領域内でも同様に傾斜していることを示している。いずれの場合にも、覆われた領域は、破線の右側であり、それに対して覆われていない領域は、破線の左側である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１ａ】本発明の二つの異なる負荷段階の一方のロードセルである。
【図１ｂ】本発明の二つの異なる負荷段階の他方のロードセルである。
【図２】図１ａに示すロードセルの長手断面図である。
【図３】図１ａに示すロードセルの横断面図である。
【図４ａ】本発明のロードセルの二つの実施形態の一方の長手断面図である。
【図４ｂ】本発明のロードセルの二つの実施形態の他方の長手断面図である。
【図１】
2007504465.tif 000003
【図２】
2007504465.tif 000004
【図３】
2007504465.tif 000005
【図４】
2007504465.tif 000006
【国際調査報告】
2007504465.tif 000007
2007504465.tif 000008
2007504465.tif 000009
2007504465.tif 000010
2007504465.tif 000011
2007504465.tif 000012