(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重点に負荷された既知質量のおもりの負荷を増幅させて力点から出力するおもり倍力槓桿と、
前記おもり倍力槓桿の力点に負荷された力を分けて伝達する分力手段と、
この分力手段により分けられた分力がそれぞれ重点に負荷され、前記分力を増幅させて力点から出力する対となった複数の分力倍力槓桿と、
これらの複数の分力倍力槓桿の力点から出力された力を合わせる合力手段と、
前記合力手段により合わされた力を荷重負荷対象物に伝達して負荷させる合力伝達負荷手段と、
を備えたことを特徴とする荷重増幅負荷装置。
【請求項２】
各分力倍力槓桿は、少なくともその支点、力点に刃と刃受けとが設けられて力が受けられていることを特徴とする請求項１に記載の荷重増幅負荷装置。
【請求項３】
荷重負荷対象物が、荷重を測定する荷重測定装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の荷重増幅負荷装置。
【請求項４】
対となった前記分力倍力槓桿の力点に対して前記合力手段が連結され、前記合力手段が、ロバーバル機構を介して昇降自在に支持されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の荷重増幅負荷装置。
【請求項５】
前記おもり倍力槓桿の傾斜状態を検出する傾斜状態検出手段と、この傾斜状態検出手段により検出した傾斜状態に対応して、荷重負荷対象物に負荷する荷重を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の荷重増幅負荷装置。
【請求項６】
前記おもり倍力槓桿が水平となるように制御する水平制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の荷重増幅負荷装置。
【請求項７】
荷重負荷対象物に負荷させるおもり以外の負荷をキャンセル可能な無駄目消し槓桿が設けられ、前記無駄目消し槓桿に、荷重負荷対象物に作用するおもり以外の負荷をキャンセルするためのバランスウエイトとは別に、おもりを載せることが可能な載せ台を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の荷重増幅負荷装置。
【請求項８】
前記おもり倍力槓桿には、おもりからの負荷を一時的に受ける休み装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の荷重増幅負荷装置。
【請求項９】
前記分力手段は、入力した力を２分割して伝達する、分力槓桿であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の荷重増幅負荷装置。
【請求項１０】
前記合力手段は、２か所から入力した力を合わせて伝達する、合力環であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の荷重増幅負荷装置。
【請求項１１】
おもりの負荷をおもり倍力槓桿により増幅させた後、この増幅させた力を複数に分け、この分けた分力を、並列された複数の分力倍力槓桿によりそれぞれ増幅させ、この増幅させた力を合わせて荷重負荷対象物に負荷することを特徴とする荷重増幅負荷方法。
【請求項１２】
おもり倍力槓桿の重点に既知質量のおもりの負荷を作用させ、
一次てこ、または三次てこの単一槓桿からなる１つまたは複数直列接続したおもり倍力槓桿によって荷重を増幅させ、この増幅された荷重を分ける分力手段として、二次てこの単一槓桿からなる分力槓桿を、２ｎ−１個（なお、ｎは１以上の正の整数）配設し、
分けられた２ｎ個の荷重を、２ｎ個の大荷重用の分力倍力槓桿の重点に作用させ、
増幅された荷重は、分力倍力槓桿に使用する刃と刃受けの接触荷重の制限によって定まる荷重の最大値以下に設定され、
隣接する一次てこ、または三次てこの単一槓桿からなる２個の分力倍力槓桿の各力点刃の荷重を合力手段としての合力環に伝達させ、
合力環で負荷を合わせて大荷重を得て、
荷重負荷対象物に負荷することを特徴とする荷重増幅負荷方法。
【請求項１３】
荷重が負荷されることによって生じる槓桿の傾斜を最小にするために、
最大荷重が負荷される荷重負荷対象物のロードセルまたは計量装置の、固定部あるいは荷重伝達部と、所定位置に固定された支持枠との間、
または大荷重が作用する分力倍力槓桿の複数の支点台とこの支点台を保持するフレームとの間に、
油圧シリンダあるいは電動ジャッキからなる大荷重でかつ微小量変位可能な大荷重微小量調整手段と、この変位量を制御する変位量制御手段を設け、
荷重負荷時に最も大きな変位を生じるおもり倍力槓桿の変位を検出し、このおもり倍力槓桿が水平に戻るように、大荷重微小量調整手段を制御して、各負荷の荷重試験時に槓桿系を水平に保持する
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の荷重増幅負荷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷重増幅負荷装置および荷重増幅負荷方法に関し、特に大荷重を高精度で負荷することが可能な荷重試験機などの荷重増幅負荷装置および荷重増幅負荷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大荷重を測定可能なロードセルなどの荷重測定器に荷重を負荷して試験する荷重試験機としては、大別して、対応する荷重のおもり（分銅）を実際に載せて試験するいわゆる実荷重試験機と、槓桿（てこ）や油圧により荷重を増幅させて負荷する、いわゆる倍力機構を備えた荷重増幅式の荷重試験機と、すでに荷重を負荷した際のデータがわかっている既知のロードセル（いわゆるマスターロードセル）と試験対象で荷重を負荷した際のデータがまだ測定されていない未知のロードセルなどとを直接つないで比較する、いわゆる比較方式（ビルドアップ方式）の荷重試験機と、がある。
【０００３】
なお、荷重試験機は力を測定する試験機であるため、力の単位であるＮ（ニュートン）やｋＮ、ＭＮで表現するべきであるが、本発明の荷重試験機は、取引証明用の計量装置に使用する特定計量器で用いるロードセルが主な被試験物であるため、質量単位であるｔ（トン）を用いる。
【０００４】
前記実荷重試験機は、例えば最大荷重が１ｔ（トン）の荷重試験機では１０−５（１０万分の１）の極めて高い精度で試験することができるものがあり、既に高精度のものが実現されている。しかし、荷重が数十ｔ単位になると、実荷重試験機自体が極めて大型化してしまう（例えば、高さが約１０ｍ、またはそれ以上となる）。したがって、このような実荷重試験機を、例えば特定計量器で用いるロードセルの荷重試験機として用いる場合には、試験対象となるロードセルを出し入れする箇所を、操作性が良い、床面から９０ｃｍや１ｍ程度の高さに設定しようとすると、極めて深いピットを設けなければならない等、建設費用が極めて高額となるとともに、保守点検にも多くの手間や時間を要してしまう。
【０００５】
また、比較方式（ビルドアップ方式）の荷重試験機では、既知のロードセル（いわゆるマスターロードセル）を用いるため、前記既知のロードセルが有している誤差が含まれ、その結果、測定精度が落ちてしまう（例えば、測定精度が２０００分の１となる）短所がある。
【０００６】
これに対して、槓桿や油圧により荷重を増幅させて負荷する荷重増幅式の荷重試験機では、荷重を増幅させることで、同じ荷重を試験する実荷重試験機の場合よりも小さい荷重のおもりで済ますことができ、実荷重試験機の場合よりも小型化することが可能となる。また、既知のロードセルなどを用いないため、実荷重試験機よりは劣るものの、比較的良好な測定精度を維持可能である。
【０００７】
但し、荷重増幅式の荷重試験機は、何れも荷重を増幅させて被試験物に作用させるため、油圧式の荷重試験機では、荷重試験機が設けられている環境において温度変化があった場合に、長さに対応する熱膨張係数の２乗となるピストンの面積比率で増幅率が変動し、その結果、増幅率の変動が大きくなる恐れがある。
【０００８】
これに対して、槓桿により荷重を増幅させる荷重試験機（槓桿式荷重試験機とも称す）では、支点からの力点と重点（作用点とも称される）との距離の比で増幅率が決まるため、温度変動がある場合には、熱膨張係数そのもので増幅率が変動し、油圧式のような熱膨張係数の２乗となるピストンの面積比率で増幅率が変動するものと比べて、増幅率自体の変動する値が小さい。また、槓桿全体を同じ材質で構成すれば、同じ割合で槓桿の長さが変動するため、温度が安定すれば増幅率は元の増幅率と同一となる。また、温度が変動する過程においても、同じ割合で槓桿の長さが変動した場合には増幅率も変動しないことになる。このように、槓桿を用いた荷重試験機では、温度変動がある場合でも、増幅率の変動が極めて少ないため、精度の高い状態を維持できる長所を有する。
【０００９】
なお、槓桿式荷重試験機は、例えば、特許文献１等に開示されており、単一の槓桿と分銅などのおもりとを備えた構成とされている。この槓桿式荷重試験機によっても１０−４（１万分の１）を十分に超える高い精度を得ることができ、また、分銅などのおもりも実荷重試験機と比べると小さい質量のもので済ますことができて、実荷重試験機の場合よりも小型化することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公昭６１−４４２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したように槓桿式荷重試験機は、他の方式の荷重試験機と比較して優れた点がいくつも存在する。しかし、このような大荷重に対応できる槓桿は、槓桿の支点、重点、力点において刃と刃受けとで互いに接触する構造（炭素工具鋼などが用いられる）であり、刃と刃受けとの接触荷重が、刃の長さ当たり最大１．０〜１．２ｔ／ｃｍ程度が、精度が維持できる値と考えられている。例えば、負荷容量が５０ｔである場合には、この負荷容量を作用させるための槓桿の刃および刃受けの長さが４０数ｃｍ必要となり、これは高精度を維持できる実用化可能な最大長さである。これに対して、負荷容量が１００ｔであると、槓桿の刃および刃受けの長さとして８０数ｃｍ必要となり、実用化することが著しく困難となる。また、例え、このような長さの刃や刃受けを製造できたとしても、刃や刃受けの一部の接触圧が多大となって欠損する可能性があり、この場合には接触位置が不正確となって精度が低下してしまう。また、最終段において１つの槓桿で増幅すると、その槓桿自体が非常に大型化してしまい、前記刃の長さも含めて現実味に乏しい。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するもので、高精度を維持できながら、例えば５０ｔを超えるような大荷重を負荷させることが可能な槓桿式の荷重試験機などの荷重増幅負荷装置および荷重増幅負荷方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明の荷重増幅負荷装置は、重点に負荷された既知質量のおもりの負荷を増幅させて力点から出力するおもり倍力槓桿と、前記おもり倍力槓桿の力点に負荷された力を分けて伝達する分力手段と、この分力手段により分けられた分力がそれぞれ重点に負荷され、前記分力を増幅させて力点から出力する対となった複数の分力倍力槓桿と、これらの複数の分力倍力槓桿の力点から出力された力を合わせる合力手段と、前記合力手段により合わされた力を荷重負荷対象物に伝達して負荷させる合力伝達負荷手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
なお、各槓桿は、その支点、重点、力点（少なくともその支点、力点）に刃と刃受けとが設けられて力が受けられていることが好ましく、荷重負荷対象物が、荷重を測定する荷重測定装置である場合が好ましいが、これに限るものではない。また、前記分力手段は、入力した力を２分割して伝達する、分力槓桿であることが好ましく、前記合力手段は、２か所から入力した力を合わせて伝達する、合力環であることが好ましい。
【００１５】
この構成により、既知質量のおもりをおもり倍力槓桿の重点に作用させると、既知質量のおもりの負荷がおもり倍力槓桿により増幅され、この増幅された力が分力手段により分けられて、各分力倍力槓桿の重点に作用する。そして、各分力倍力槓桿により分力が増幅されて各分力倍力槓桿の力点から出力され、各分力倍力槓桿で増幅された力が合力手段で合わされて荷重負荷対象物に負荷される。
【００１６】
また、本発明の荷重増幅負荷方法は、おもりの負荷を増幅させた力を分け、この分けた力を、複数の分力倍力槓桿によりそれぞれ増幅させ、この増幅させた力を合わせて荷重負荷対象物に負荷することを特徴とする。
【００１７】
この荷重増幅負荷装置や荷重増幅負荷方法によれば、力が分力手段により分けられて、各分力倍力槓桿の重点に作用されて増幅されるため、各分力倍力槓桿の力点などには、一旦分けられて増幅された力しか作用せず、各分力倍力槓桿で増幅する荷重を小さくすることができる。これにより、例えば、１００ｔなどの大荷重を荷重負荷対象物に負荷させる場合でも、各分力倍力槓桿の力点には、５０ｔまたはこれ以下の荷重しか作用せず、槓桿の支点、重点、力点において、刃と刃受けとで互いに接触して、刃の長さ当たり最大１．０〜１．２ｔ／ｃｍ以下とすることができる実用可能な長さの構造の分力倍力槓桿を採用でき、高精度な状態を維持できる。
【００１８】
また、本発明の荷重増幅負荷装置は、対となった前記分力倍力槓桿の力点に対して前記合力手段が連結され、前記合力手段が、ロバーバル機構を介して昇降自在に支持されていることを特徴とする。この構成により、前記合力手段により連結された各分力倍力槓桿の力点の高さ方向の位置、すなわち分力倍力槓桿同士の姿勢を、合力手段を介して、互いに一致させることができて、両方の分力倍力槓桿を水平姿勢に安定させ易くなり、高精度な状態を維持し易くなる。また、合力手段により力を合わせる際に、重力以外のノイズとなるような力やモーメントが作用した場合でもこのような力やモーメントをロバーバル機構により除去することができ、合力手段で合わされて上下方向に負荷された力だけを負荷対象物に負荷させることができ、さらに精度を向上できる。
【００１９】
また、本発明の荷重増幅負荷装置は、前記おもり倍力槓桿の傾斜状態を検出する傾斜状態検出手段と、この傾斜状態検出手段により検出した傾斜状態に対応して、荷重負荷対象物に負荷する荷重を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。この構成により、おもり倍力槓桿が傾斜した場合でも、荷重負荷対象物に実際に負荷している荷重に近づくように補正することができて、これによっても精度を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明の荷重増幅負荷装置は、前記おもり倍力槓桿が水平となるように制御する水平制御手段を備えたことを特徴とする。この構成によれば、前記おもり倍力槓桿が水平となるように制御されるため、傾斜すること自体を最小限に抑えることができ、ひいては、精度を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明の荷重増幅負荷装置は、荷重負荷対象物に負荷させるおもり以外の負荷をキャンセル可能な無駄目消し槓桿が設けられ、前記無駄目消し槓桿に、荷重負荷対象物に作用するおもり以外の負荷をキャンセルするためのバランスウエイトとは別に、おもりを載せることが可能な載せ台を設けたことを特徴とする。
【００２２】
この構成により、荷重負荷対象物に作用するおもり以外の負荷をキャンセルまたは調整することができるだけでなく、載せ台におもりをのせることで、荷重負荷対象物に作用させる負荷を細かく調整することも可能となる。
【００２３】
また、本発明の荷重増幅負荷装置は、前記おもり倍力槓桿に、おもりからの負荷を一時的に受ける休み装置が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、例えば、荷重負荷対象物が、荷重を測定する荷重測定装置である場合に、一気に荷重測定装置に大荷重を負荷するなどして、クリープ試験を良好に行うことが可能となる。
【００２４】
また、本発明の荷重増幅負荷方法は、おもり倍力槓桿の重点に既知質量のおもりの負荷を作用させ、一次てこ、または三次てこの単一槓桿からなる１つまたは複数直列接続したおもり倍力槓桿によって荷重を増幅させ、この増幅された荷重を分ける分力手段として、二次てこの単一槓桿からなる分力槓桿を２ｎ−１個（なお、ｎは１以上の正の整数）配設し、分けられた２ｎ個の荷重を、２ｎ個の大荷重用の分力倍力槓桿の重点に作用させ、増幅された荷重は、分力倍力槓桿に使用する刃と刃受けの接触荷重の制限によって定まる荷重の最大値以下に設定され、隣接する２個の分力倍力槓桿の各力点刃の荷重を合力手段としての合力環に伝達させ、合力環で負荷を合わせて大荷重を得て、荷重負荷対象物に負荷することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の荷重増幅負荷方法は、荷重が負荷されることによって生じる槓桿の傾斜を最小にするために、最大荷重が負荷される荷重負荷対象物のロードセルまたは計量装置の、固定部あるいは荷重伝達部と、所定位置に固定された支持枠との間、または大荷重が作用する分力倍力槓桿の複数の支点台とこの支点台を保持するフレームとの間に、油圧シリンダあるいは電動ジャッキからなる大荷重でかつ微小量変位可能な大荷重微小量調整手段と、この変位量を制御する変位量制御手段を設け、荷重負荷時に最も大きな変位を生じるおもり倍力槓桿の変位を検出し、このおもり倍力槓桿が水平に戻るように、大荷重微小量調整手段を制御して、各負荷の荷重試験時に槓桿系を水平に保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、既知質量のおもりの負荷をおもり倍力槓桿により増幅させた後、この力を分力手段により分け、この分力を複数設けられた各分力倍力槓桿により増幅し、これらの増幅された力を合わせて荷重負荷対象物に負荷させているので、例えば、１００ｔなどの大荷重を荷重負荷対象物に負荷させ、各分力倍力槓桿の力点において実現可能な長さの刃と刃受けとで互いに接触する構造を採用した場合でも、刃の長さ当たり最大１．０〜１．２ｔ／ｃｍ以下とすることができて、高精度な状態を維持できる。この結果、大荷重でかつ高精度に荷重を負荷させることができ、例えば、荷重負荷対象物が、荷重を測定する荷重測定装置（ロードセルやはかり）などであった場合でも、高精度で大荷重を負荷することができて、荷重測定装置を大荷重かつ高精度で試験することができる。
【００２７】
また、対となった前記分力倍力槓桿の力点に対して前記合力手段を連結させ、前記合力手段を、ロバーバル機構を介して昇降自在に支持することにより、分力倍力槓桿同士の姿勢を互いに一致させることができて、両方の分力倍力槓桿を水平姿勢に安定させ易くなり、高精度な状態を維持し易くなって信頼性が向上する。また、前記合力手段により力を合わせる際に、重力以外のノイズとなるような力やモーメントが作用した場合でもこのような力やモーメントをロバーバル機構により除去することができ、精度をさらに向上させることができる。
【００２８】
また、前記おもり倍力槓桿の傾斜状態を検出する傾斜状態検出手段を設けて、傾斜状態に対応して補正することにより、おもり倍力槓桿が傾斜した場合でも、荷重負荷対象物に実際に負荷している荷重に近づくように補正することができて、これによっても精度を向上させることができる。
【００２９】
また、前記おもり倍力槓桿が水平となるように制御する水平制御手段を備えることにより前記おもり倍力槓桿が傾斜すること自体を最小限に抑えることができ、ひいては、精度を向上させることができる。
【００３０】
また、荷重負荷対象物に負荷させるおもり以外の負荷をキャンセル可能な無駄目消し槓桿が設けられ、前記無駄目消し槓桿に、荷重負荷対象物に作用するおもり以外の負荷をキャンセルするためのバランスウエイトとは別に、おもりを載せることが可能な載せ台を設けることにより、荷重負荷対象物に作用させる負荷を細かく調整することも可能となる。
【００３１】
また、前記おもり倍力槓桿に、おもりからの負荷を一時的に受ける休み装置を設けることにより、例えば、荷重負荷対象物が、荷重を測定する荷重測定装置である場合に、一気に荷重測定装置に大荷重を負荷するなどして、クリープ試験を良好に行うことが可能となる。
【００３２】
また、本発明の荷重増幅負荷方法は、おもり倍力槓桿の重点に既知質量のおもりの負荷を作用させ、一次てこ、または三次てこの単一槓桿からなる１つまたは複数直列接続したおもり倍力槓桿によって荷重を増幅させ、この増幅された荷重を分ける分力手段として、二次てこの単一槓桿からなる分力槓桿を２ｎ−１個（なお、ｎは１以上の正の整数）配設し、分けられた２ｎ個の荷重を、２ｎ個の大荷重用の分力倍力槓桿の重点に作用させ、増幅された荷重は、分力倍力槓桿に使用する刃と刃受けの接触荷重の制限によって定まる荷重の最大値以下に設定され、隣接する２個の分力倍力槓桿の各力点刃の荷重を合力手段としての合力環に伝達させ、合力環で負荷を合わせて大荷重を得て、荷重負荷対象物に負荷することを特徴とする。これにより、刃と刃受けの接触荷重の制限を超えた大荷重を精度よく荷重負荷対象物に負荷することができる。
【００３３】
また、本発明の荷重増幅負荷方法は、荷重が負荷されることによって生じる槓桿の傾斜を最小にするために、最大荷重が負荷される荷重負荷対象物のロードセルまたは計量装置の、固定部あるいは荷重伝達部と、所定位置に固定された支持枠との間、または大荷重が作用する分力倍力槓桿の複数の支点台とこの支点台を保持するフレームとの間に、油圧シリンダあるいは電動ジャッキからなる大荷重でかつ微小量変位可能な大荷重微小量調整手段と、この変位量を制御する変位量制御手段を設け、荷重負荷時に最も大きな変位を生じるおもり倍力槓桿の変位を検出し、このおもり倍力槓桿が水平に戻るように、大荷重微小量調整手段を制御して、各負荷の荷重試験時に槓桿系を水平に保持することを特徴とする。これにより、おもり倍力槓桿などを良好に水平に制御することができて、精度をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る荷重増幅負荷装置（荷重試験機）の全体図である。
【図２】同荷重増幅負荷装置のおもり、おもり倍力槓桿、分力槓桿などを示す図である。
【図３】同荷重増幅負荷装置のおもりを示す断面図である。
【図４】同荷重増幅負荷装置の分力倍力槓桿、合力環、荷重負荷対象物（被試験物）、合力伝達枠、無駄目消し槓桿などを示す図である。
【図５】同荷重増幅負荷装置のおもり、おもり倍力槓桿、分力槓桿、分力倍力槓桿、合力環、荷重負荷対象物、合力伝達枠などを示す斜視図である。
【図６】同荷重増幅負荷装置の分力倍力槓桿、合力環などを示す部分切欠斜視図である。
【図７】同荷重増幅負荷装置の合力環の要部拡大切欠斜視図である。
【図８】同荷重増幅負荷装置の分力倍力槓桿、合力環、合力伝達枠などを示す図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る荷重増幅負荷装置を簡略的に示す図である。
【図１０】本発明のその他の実施の形態に係る荷重増幅負荷装置を簡略的に示す図である。
【図１１】荷重負荷対象物（被試験物）としてのはかり（計量装置）などを簡略的に示す斜視図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施の形態に係る荷重増幅負荷装置を簡略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態に係る荷重増幅負荷装置を図面に基づき説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態に係る荷重増幅負荷装置（詳しくは荷重増幅負荷装置の一例である荷重試験機）の全体構成を示す全体構成図である。但し、図１における分力倍力槓桿などの一部の構成要素についてはその配設方向を変更した状態で簡略的に示している。
【００３６】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る荷重増幅負荷装置（荷重試験機）１は、その重点（おもりの負荷が作用している箇所であり、荷重を作用させる点）３ｂに負荷された既知質量のおもり２の負荷を増幅させて力点（重点荷重を釣り合わせるために力を作用させる点）３ｃから出力するおもり倍力槓桿（おもり倍力てこ）３と、おもり倍力槓桿３の力点に負荷された力を分けて伝達する分力手段としての分力槓桿（分力てこ）４と、この分力手段としての分力槓桿４により二分された分力がそれぞれ重点に負荷され、前記分力を増幅させて力点から出力する１対の分力倍力槓桿（分力倍力てこ）５（５Ａ、５Ｂ）と、これらの分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の力点から出力された力を合わせる合力手段としての合力環６と、この合力手段としての合力環６により合わされた力を荷重負荷対象物（被試験物）７に伝達して負荷させる合力伝達負荷手段としての合力伝達枠８と、などを備えている。なお、図１におけるＦは床面（フロア面）を示しており、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）と合力環６とは床面Ｆから下方に掘られたピットＰ内に配設されている。
【００３７】
図１〜図３に示すように、おもり２は、順次吊り下げ可能な既知質量の複数種類の分銅２ａ〜２ｆを連結・分離可能ないわゆる連鎖分銅からなる。この実施の形態では、おもり２として、例えば、１００ｋｇの分銅２ａが３つ、２００ｋｇの分銅２ｂが１つ、２５０ｋｇの分銅２ｃが１つ、５００ｋｇの分銅２ｄが１つ、７５０ｋｇの分銅２ｅが１つ、１ｔ（１０００ｋｇ）の分銅２ｆが３つ設けられている。各分銅２ａ〜２ｆは、図３に簡略的に示すように、分銅２ａ〜２ｆを上下に係合可能な連結具１１などを介して上下に分離・連結可能な状態で取り付けられている。そして、おもり倍力槓桿３の重点から吊り下げられた吊り下げ体１２により、おもり倍力槓桿３の重点３ｂにおもり２（分銅２ａ〜２ｆ）の荷重が段階的に負荷可能とされている。図１、図２に示すように、最も下方に配置されている分銅２ｆの下方には昇降台用のスクリュジャッキ１３により昇降自在の昇降台１４が配設され、スクリュジャッキ１３により昇降台１４を上限位置まで上昇させることで、分銅２ａ〜２ｆの荷重が吊り下げ体１２に作用しないよう構成されている。また、昇降台１４を下限位置まで下降させることで、おもり２（分銅２ａ〜２ｆ）の全荷重（合計５ｔ）を吊り下げ体１２に作用させる（負荷させる）ことができる。また、昇降台１４を上限位置と下限位置との間の位置とすることで、おもり２（分銅２ａ〜２ｆ）の荷重を段階的に吊り下げ体１２に作用させる（負荷させる）ことができる。なお、昇降台１４の上下方向の位置を検出する位置検出器１５や、昇降台１４が上限位置や下限位置に達したことを検知する上限位置センサ１６や下限位置センサ１７も設けられている。
【００３８】
図１、図２に示すように、おもり倍力槓桿３は、重点３ｂと力点３ｃとの間に支点３ａがある一次てこからなる単一槓桿である。その支点３ａとなる箇所に配設された刃２０が、第１支持基台２１から立設する第１立設枠２２に固定された刃受け２３により下方から受けられている。吊り下げ体１２が吊り下げられるおもり倍力槓桿３の重点３ｂは、おもり倍力槓桿３の一端部側における支点３ａから比較的離れた箇所に配設され、この重点３ｂの近傍箇所には、おもり倍力槓桿３の一端部側を下方から保持可能な休み装置としてのスクリュジャッキ２４およびジャッキ駆動用モータ２５も設けられている。なお、図示しないが、おもり倍力槓桿３の重点３ｂも刃と刃受けで接触するように構成され、吊り下げ体１２の上端部に組み付けられた刃受けが、倍力槓桿３側に設けられた刃で受けられている。
【００３９】
おもり倍力槓桿３は、他端側の支点３ａから比較的近い位置に刃が取り付けられた力点３ｃが配設されて、この力点３ｃに、刃受けが組み付けられた連結環２７が係止されている。この実施の形態では、重点３ｂと支点３ａとの間の距離が、力点３ｃと支点３ａとの間の距離の４倍とされ、重点３ｂに作用する負荷が、４倍に増幅されて力点３ｃから出力される。また、おもり倍力槓桿３の他端部には、おもり２の荷重が全く負荷されていない状態で、おもり倍力槓桿３がほぼ水平姿勢となるように、バランスウエイト２８が取り付けられている。
【００４０】
また、おもり倍力槓桿３の一端部近傍箇所には、おもり倍力槓桿３の振動を抑制するためのダンパー２６や、おもり倍力槓桿３の傾斜状態を検出する差動トランスなどからなる傾斜状態検出センサ（傾斜状態検出手段）２９が設けられているとともに、この傾斜状態検出センサ２９により検出した傾斜状態に対応して、荷重負荷対象物７に負荷されている荷重の値が実際に負荷されている荷重値に近づくように補正する補正手段が荷重増幅負荷装置１に設けられた制御演算部（図示せず）内に設けられている。また、荷重増幅負荷装置１に設けられた制御演算部内には、傾斜状態検出センサ２９により検出した傾斜状態に対応して、後述するようにおもり倍力槓桿３が水平となるように油圧シリンダ４０へ注入する油量を制御するなどする水平制御手段（図示せず）が設けられている。
【００４１】
おもり倍力槓桿３の力点３ｃに係止された連結環２７には下方に延びる力伝達体３０を介して、分力手段としての分力槓桿（分力てこ）４が連結されている。力伝達体３０の下端部には刃受け３０ａが配設されている。この刃受け３０ａに接触するように刃先が下方を向いた刃４ａが分力槓桿（分力てこ）４に取り付けられている。
【００４２】
分力槓桿４は、力伝達体３０と係合される箇所を上下に通るラインを中心として両側方に同様な寸法で延びる線対称な形状とされ、一端部と他端部に、刃４ｃと刃受け３１ａとによって、下方に力を伝達する分力伝達体３１（３１Ａ、３１Ｂ）がそれぞれ係止されている。したがって、分力伝達体３１は力伝達体３０と係合される点（重点４ｂ）を中心として、線対称となる位置で分力伝達体３１（３１Ａ、３１Ｂ）と連結されている。すなわち、分力手段としての分力槓桿４は、一方の分力伝達体３１との係止位置を支点４ａ（または４ａ’）とし、力伝達体３０との係合点を重点４ｂとし、他方の分力伝達体３１との係止位置が力点４ａ’（または４ａ）となる二次てこからなる単一槓桿である。したがって、力伝達体３０を介しておもり倍力槓桿３の力点３ｃから伝達された負荷が、１／２ずつに分けられて、分力伝達体３１（３１Ａ、３１Ｂ）に伝達される。
【００４３】
図１、図４、図５に示すように、各分力伝達体３１の下端部にも、それぞれ連結環３２が取り付けられ、各連結環３２に組み付けられた刃受け３２ａに、各分力倍力槓桿（分力倍力てこ）５（５Ａ、５Ｂ）の刃５ｅが重点５ｂで上方から接触するように配設されている。各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）は、ピットＰ内に配設された第２支持枠３３に取り付けられた下向きの刃受け３４に、分力倍力槓桿５に組み付けられた支点となる刃５ｄが接触されて、この接触点を支点５ａとして、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）が揺動可能な状態で配設される。また、これらの分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）は、同じ構造のものが用いられ、重点５ｂと力点５ｃとの間に支点５ａがある一次てこの単一槓桿である。したがって、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の力点５ｃは、支点５ａを中心として重点５ｂとは逆方向に設けられている。また、この実施の形態では、重点５ｂと支点５ａとの間の距離が、力点５ｃと支点５ａとの間の距離の５倍とされ、重点５ｂに作用する負荷が、５倍に増幅されて力点５ｃから出力される分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）が用いられている。また、図４、図６に示すように、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）における力点５ｃの箇所には、十分な強度および長さを有する刃３５が組み付けられ、この分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の力点５ｃに設けられている刃３５は、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）により増幅された増幅分力を伝達する増幅分力伝達体３６の下端部に組み付けられた刃受け３６ａに上方から接触された状態で受けられている。
【００４４】
なお、この実施の形態においては、図６、図７に示すように、刃受け３６ａは、下方側が二股状となった２枚の金属板状体３６ｃの下部の間に刃受け支持部３６ｂが挟持されて下方から受けられる状態で配設されている増幅分力伝達体３６の刃受け支持部３６ｂに固定されている。また、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の力点に設けられる刃３５を組み付ける箇所（力点刃取付部５ｄ）は、２枚の金属板状体３６ｂの間で隙間を有する状態で分力倍力槓桿５の両側方（分力倍力槓桿５の幅方向）に大きく延ばされている。そして、この力点刃取付部５ｄの幅方向中央部を除く下面２箇所にそれぞれ刃３５が組み付けられており、刃３５や刃受け３６ａの長さが比較的長さの短いもの（例えば、それぞれの刃３５や刃受け３６ａの長さが２０数ｃｍのもので、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）では、合わせて４０数ｃｍのもの）が用いられているがこれに限るものではない。
【００４５】
各増幅分力伝達体３６の上端部は、合力手段としての合力環６に設けられた厚肉金属板からなる本体部６ａの上部左右に回転自在に挿入された丸棒形状の分力伝達ピン６ｂに連結されている。合力手段としての合力環６は、本体部６ａと、この本体部６ａの中央下部に固定している合力伝達ピン６ｃに嵌合し、本体部６ａを挟むように加工され、上部で一体化された合力出力部６ｄとから成っている。また、当該合力環６の合力出力部６ｄには上方に延びる姿勢で合力伝達ロッド３７が連結されている。そして、合力環６では、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）により増幅された分力が分力伝達ピン６ｂを介して合力環６の本体部６ａに伝達され、合わされた力が、合力伝達ピン６ｃや合力出力部６ｄから合力伝達ロッド３７側に伝達される。
【００４６】
このような構造により、合力環６には、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）により増幅された分力が合わされるが、ここで、図６、図７に示すように、この合力環６は、ロバーバル機構４５により昇降自在に支持されている。この実施の形態では、所定箇所で上下に延びる固定縦枠４６に取り付けられた固定用ブラケット４７に平行リンク４５ａ、４５ｂおよび連結ピン４５ｃ〜４５ｆを介して、合力環６の本体部６ａの中央部で昇降自在に支持されている。すなわち、ロバーバル機構４５が設けられていないと、合力環６は、合力伝達軸６ｃを中心として揺動可能な姿勢で配置されるが、合力環６（詳しくは合力環６の合力出力部６ｄや本体部６ａ）がロバーバル機構４５により支持されていることで、本体部６ａが揺動せず、これにより、分力倍力槓桿５Ａ、５Ｂ同士の姿勢が同じように保持され、両方の分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）が水平姿勢を維持できるよう構成されている。また、合力環６がロバーバル機構４５により支持されていることで、偏荷重によるモーメントなどが除去された状態で、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）からの真下への荷重のみが良好に合わされて、合力伝達ロッド３７に伝達されるようになっている。
【００４７】
図１、図４、図５に示すように、合力伝達ロッド３７の上端部は、側面視略矩形状とされた合力伝達枠８の下辺部中央に結合されており、合力伝達枠８の近傍には、この合力伝達枠８の上部側領域を外側から囲むような姿勢で、さらに上方に延びる合力伝達外枠３９が配設されている。そして、荷重負荷対象物（被試験物）７は、合力伝達枠８の上辺部と、合力伝達外枠３９の下辺部との間に挟持される状態で配設され、合力伝達外枠３９の上辺部は、油圧シリンダ装置４０により昇降自在に支持される。この実施の形態では、荷重負荷対象物（被試験物）７は、荷重を測定する荷重測定装置であり、取引業務上使用されて特定計量器として用いられるロードセルである。
【００４８】
油圧シリンダ４０は、地上面とほぼ同じ高さの床面Ｆよりも上方の２階床面に相当する第３固定支持枠（高部固定支持枠）４１に載せられた状態で本体部分が固定されている。一方、荷重負荷対象物７が配設される箇所は、床面Ｆ上に設けられた恒温室４２内の空間とされ、この恒温室４２内は任意の温度に維持させたり、温度を上昇または下降させたりすることが制御可能に構成されている。油圧シリンダ４０は隣接して配設されている油圧ポンプ４３によりピストンロッド４０ａを昇降可能とされ、ピストンロッド４０ａにより、合力伝達外枠３９の上辺部を介して、合力伝達外枠３９およびこの合力伝達外枠３９に取り付けられた荷重負荷対象物７を昇降自在である。なお、図示しないが、ピストンロッド４０ａにより昇降される合力伝達外枠３９の昇降位置を検知する複数の位置検知センサや、上限位置や下限位置に達したこと検知する位置センサが別途設けられている。なお、油圧ポンプ４３は油圧シリンダ４０に対して油圧をパルス駆動により微小に制御可能とされている。
【００４９】
また、第３固定支持枠４１の上方箇所には、荷重負荷対象物７に作用するおもり２以外の負荷（分力倍力槓桿５自体の重量の一部や、合力環６や合力伝達枠８自体の重量など）をキャンセルまたは調整するために無駄目消し槓桿５０が設けられている。この無駄目消し槓桿５０は、第３固定支持枠４１よりもさらに上方に設けられた第４固定支持枠５１に取り付けられた刃受け５３により、無駄目消し槓桿５０の支点５０ａとなる箇所に刃５０ｄが取り付けられており、無駄目消し槓桿５０の一端側（図４における左側）には、おもり２以外の負荷をキャンセルまたは調整するためのバランスウエイト５２が取り付けられている。
【００５０】
また、無駄目消し槓桿５０の他端側（重点）５０ｂには刃先が上を向いた刃５４が取り付けられ、刃５４に上方から接触する刃受け５８には、下方に延びる引き上げ力伝達材５５Ａ、５５Ｂが取り付けられている。また、油圧シリンダ４０のピストンロッド４０ａには軸心方向に沿って貫通する貫通孔が形成されており、引き上げ力伝達材５５Ｂはこの貫通孔や油圧シリンダ４０を支持する支持台に形成された貫通孔などを通って合力伝達枠８の上辺部下面にその下端部５５ｂが取り付けられている。そして、バランスウエイト５２の荷重を、引き上げ力伝達材５５Ｂを介して、合力伝達枠８に引き上げ力として作用できる。また、おもり２の荷重を作用させていない状態において、バランスウエイト５２からの荷重（引き上げ力）を作用させた状態で、油圧シリンダ４０のピストンロッド４０ａを下げることで、図８に示すように、荷重負荷対象物７の配置空間Ｈ（すなわち、合力伝達枠８の上辺部と合力伝達外枠３９との間の空間）を広げることができ、これにより、荷重負荷対象物７を容易に配設したり交換したりすることが可能に構成されている。また、無駄目消し槓桿５０の他端部には、無駄目消し槓桿５０の振動を抑制するダンパー５６や、無駄目消し槓桿５０の姿勢（傾斜状態）を検知する傾斜状態検知センサ５７が設けられている。急きょ１００ｔ負荷された際に、迅速に槓桿の姿勢を水平に制御できるように、油圧ポンプ４３を複数台設けてもよい。
【００５１】
上記構成において、荷重負荷対象物（被試験物）７を装着する（セットする）際には、おもり倍力槓桿３の他端部に、おもり２の荷重を負荷させていない状態で、油圧シリンダ４０のピストンロッド４０ａを下降させることで、合力伝達外枠３９を下方向に移動させる。これにより、図８に示すように、合力伝達枠８の上辺部と合力伝達外枠３９の下辺部との間に、荷重負荷対象物７を装着可能な空間Ｈを形成することができる。
【００５２】
この後、合力伝達枠８の上辺部と合力伝達外枠３９の下辺部との間に、荷重負荷対象物７（この実施の形態では被試験物であるロードセル）を装着する（セットする）。そして、油圧シリンダ４０のピストンロッド４０ａを上昇させて、荷重負荷対象物７に合力伝達枠８の上辺部が当接して、荷重負荷対象物７に初期荷重が作用するようにする。
【００５３】
また、おもり倍力槓桿３の他端部にはおもり２の荷重が負荷しない状態を維持しながら、おもり倍力槓桿３および分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）が水平となるように、油圧シリンダ４０の油圧を調整してピストンロッド４０ａの高さを調整する。なお、予め、おもり倍力槓桿３が水平姿勢となった場合に、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）が水平となるように配置しておく。この実施の形態では、おもり２の荷重が、おもり倍力槓桿３により４倍増幅され、分力槓桿４によって１／２倍に減少し、さらに分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）により５倍増幅される構成である。一方、変位としては、例えば、油圧シリンダ４０の油圧を調整してピストンロッド４０ａを１ｍｍ上昇させると、合力伝達外枠３９、荷重負荷対象物７、合力伝達外枠３９、合力環６および各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の力点５ｃは、同じく１ｍｍ上昇し、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の重点５ｂ、分力槓桿４、おもり倍力槓桿３の力点３ｃは５ｍｍ下降し、おもり倍力槓桿３の重点３ｂは２０ｍｍ上昇する。すなわち、ピストンロッド４０ａの高さ調整寸法の２０倍の寸法がおもり倍力槓桿３の重点３ｂで変化するため、おもり倍力槓桿３の重点３ｂが設けられているおもり倍力槓桿３の一端部近傍箇所の位置を傾斜状態検出センサ２９により検出し、おもり倍力槓桿３が水平姿勢を維持できるように、油圧シリンダ４０の油圧が調整される。したがって、このおもり倍力槓桿３の姿勢を調整する場合には、油圧シリンダ４０に油を送る油圧ポンプ４３をパルス駆動などして微量調整してもよい。なお、このように、おもり倍力槓桿３が水平となった状態で、無駄目消し槓桿５０も水平姿勢となるように、予め調整しておく。
【００５４】
この状態から、おもり２を載せている昇降台１４を徐々に下降させることで、おもり２（分銅２ａ〜２ｆ）の荷重をおもり倍力槓桿３の重点３ｂに段階的に負荷させる。なお、おもり２の荷重を順次負荷させている各過程においては、おもり２の荷重が増加することで、力を伝える各構成要素の力伝達部分が延びることなどにより、おもり倍力槓桿３や分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の姿勢が若干変動するが、この際には、おもり倍力槓桿３の姿勢が検出されて、おもり倍力槓桿３や分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）が水平になるように油圧シリンダ４０のピストンロッド４０ａの高さが随時調整される。また、大きな負荷を長時間負荷し続けさせた場合（例えば、クリープ試験の実施時）のように、おもり倍力槓桿３や分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の水平姿勢が油圧シリンダ４０や油圧機器の微小な油漏れによって維持できない場合には、おもり倍力槓桿３の傾斜姿勢に基づいて、荷重負荷対象物７に対して実際に負荷されている荷重に近づくように補正される。
【００５５】
おもり２の荷重は、おもり倍力槓桿３により増幅される（この実施の形態では４倍に増幅される）が、この後、増幅された荷重は、分力槓桿４により１／２ずつに分けられて、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の重点５ｂに負荷される。そして、１／２ずつに分けられた負荷が、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）によってそれぞれ増幅される（この実施の形態ではさらに５倍に増幅される）。この後、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）によってそれぞれ増幅された負荷が、合力環６により合わされ、合力伝達枠８を介して荷重負荷対象物７に負荷される。したがって、この実施の形態において、全ての分銅２ａ〜２ｆのおもり２の荷重を負荷した際には、５ｔ（５０００ｋｇ）の荷重がおもり倍力槓桿３の重点３ｂに負荷され、荷重負荷対象物７には１００ｔの荷重が負荷される。
【００５６】
この荷重増幅負荷装置や荷重増幅負荷方法によれば、力が分力手段としての分力槓桿４により分けられて、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の重点５ｂに作用されて増幅されるため、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の力点５ｃには、一旦分けられて増幅された力しか作用せず、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）で増幅する荷重自体を小さくすることができる。これにより、例えば、上記実施の形態のように、１００ｔなどの大荷重をロードセルなどの荷重負荷対象物７に負荷させる場合でも、各分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の力点５ｃには、５０ｔの荷重しか作用しない。したがって、上記のように、おもり倍力槓桿３、分力槓桿４、分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の各支点、重点、力点において、刃と刃受けとで互いに接触する構成を採用した場合でも、最も大きな荷重が負荷される分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）の力点５ｃにおいて例えば４０数ｃｍの刃および刃受けを用いることで、刃の長さ当たり最大１．０〜１．２ｔ／ｃｍ以下とすることができる。これにより、大荷重を負荷できながら、実用可能な長さの構造の分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）を採用でき、上記のように、荷重負荷対象物７が、荷重を極めて高精度に測定するロードセル（荷重測定装置）である場合でも、高精度で大荷重を負荷することができて、ロードセル（荷重測定装置）を大荷重かつ高精度で試験することができる。
【００５７】
また、上記のように、合力環６がロバーバル機構４５を介して昇降自在に支持されているので、合力環６に連結された各分力倍力槓桿５Ａ、５Ｂの力点の高さ方向の位置、すなわち分力倍力槓桿５Ａ、５Ｂ同士の姿勢を、合力環６を介して、互いに一致させることができる。これにより、両方の分力倍力槓桿５Ａ、５Ｂを水平姿勢に安定させ易くなり、高精度な状態を維持し易くなって信頼性が向上する。また、合力手段としての合力環６が、ロバーバル機構４５を介して昇降自在に支持されているので、合力環６により力を合わせる際に、重力以外のノイズとなるような力やモーメントが作用した場合でもこのような力やモーメントをロバーバル機構４５により除去することができ、合力環６で合わされて上下方向に負荷された力だけを負荷対象物７に負荷させることができ、さらに精度を向上させることが可能となる。
【００５８】
また、上記構成によれば、おもり倍力槓桿３が傾斜した場合でも、この傾斜状態が傾斜状態検出センサ（傾斜状態検出手段）２９により検出され、傾斜状態検出センサ２９により検出した傾斜状態に対応して、荷重負荷対象物７に負荷されている荷重の値が実際に負荷されている荷重値に近づくように補正される。これによっても精度を向上させることができる。
【００５９】
また、上記構成によれば、おもり倍力槓桿３が傾斜すると、この傾斜状態が傾斜状態検出センサ（傾斜状態検出手段）２９により検出され、おもり倍力槓桿３が水平となるように、前記水平制御手段により油圧シリンダ４０への油量が調整されて、油圧シリンダ４０のピストンロッド４０ａの位置が調整される。これにより、おもり倍力槓桿３が傾斜した場合でも、水平姿勢となるように制御されるため、おもり倍力槓桿３や分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）が傾斜すること自体を最小限に抑えることができ、ひいては、精度を向上させることができる。
【００６０】
また、上記構成では、おもり倍力槓桿３に、おもり２からの負荷を一時的に受ける休み装置としてのスクリュジャッキ２４およびジャッキ駆動用モータ２５を設けている。これにより、例えば、荷重負荷対象物７であるロードセルに対して、大荷重を一気に（６０秒以内などの短時間で一度に）負荷するクリープ試験を行う場合には、おもり２が負荷されているおもり倍力槓桿３の一端部側を一時的にスクリュジャッキ２４により保持し、この状態で、おもり２を載せている昇降台１４を下限位置まで下降させる。そして、この後、ジャッキ駆動用モータ２５を駆動してスクリュジャッキ２４を下降させることで、大荷重を一気におもり倍力槓桿３に負荷させることができる。また、スクリュジャッキ２４を下降させた状態から、上昇させて、おもり倍力槓桿３の一端部側を支持させる。これにより、大荷重を一気に荷重負荷対象物７であるロードセルに負荷させたり、除荷させたりすることができ、大荷重を一度に負荷させてその後の挙動を観察するなどするクリープ試験を良好に行うことが可能となる。なお、このクリープ試験を行う際にも、おもり倍力槓桿３や分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）を水平に維持するように油圧シリンダ４０により合力伝達外枠３９の位置を迅速に調整しなければならないが、この際に素早く合力伝達外枠３９の位置を調整できるように、油圧シリンダ４０や油圧ポンプ４３を複数台設けて短時間に大量の油量を供給させてもよい。
【００６１】
また、例え、刃や刃受けが大荷重に耐えることができる（長さ）ものが、実現可能となったとしても、荷重を分割せずに、槓桿を直列に接続する構造だけを用いた場合には、最終的には、今回の分力槓桿の２倍の力に増幅できる槓桿を用いなければならない。したがって、大きな曲げモーメントに対応可能とするために、強度的には槓桿の断面係数を大きくしなければならず、少なくとも、幅方向に２倍、高さ方向に２１／２倍（ルート２倍）のものを用いなければならない。さらに実際問題としては槓桿の長さを大きくする必要性が生じることも多く、これに伴う曲げモーメントの増加や槓桿の撓みも考慮しなければならないため、少なくとも、幅方向に２倍、高さ方向に２１／２倍（ルート２倍）以上の寸法の槓桿を製作しなければならない。そのために製作費用は非常に高価なものとなるから、全体として例えば、上記のように、それぞれ１／２の力を増幅する１対の分力槓桿５を設ける場合よりも、多大な費用や設備スペースが必要となる。すなわち、このように、負荷可能な荷重が大きくなるほど、上記のように、分割した力を増幅する分力倍力槓桿を並列させて設けることで、複数の槓桿を直列に接続して増幅させる場合よりも、コンパクト化を図ることができるとともに、製造コストの増加を最小限に抑えることができる。
【００６２】
ところで、この荷重増幅負荷装置としての荷重増幅負荷装置１も含めて、一般に、槓桿を用いた荷重試験機や実荷重試験機では、荷重負荷対象物７への負荷値は、小荷重範囲においては比較的細かく荷重を段階的に変更しながら作用させることができるが、大荷重範囲においては粗く（大きく）荷重を変更させる構成である。上記実施の形態における荷重増幅負荷装置１では、小荷重範囲においては、最も小さい１００ｋｇの分銅２ａ同士を連結させて、荷重負荷対象物７に対して１００ｋｇの２０倍である２ｔ単位で段階的に負荷できる。一方で、大荷重範囲においては、最も大きな１ｔの分銅２ｆを連結することにより、一挙に２０ｔ単位で大まかに負荷できるに過ぎない。したがって、大荷重領域においては、すなわち、細かな荷重（重量）間隔で荷重負荷対象物７に負荷させて試験することはできなかった。
【００６３】
この点を改良したものが、図９に示す荷重増幅負荷装置（荷重試験機）６０である。この実施の形態に係る荷重増幅負荷装置６０では、図９に簡略的に示すように、無駄目消し槓桿５０の一端側（力点）に、おもり２以外の負荷をキャンセルまたは調整するためのバランスウエイト５２に加えて、手載せ用の分銅６１ａなどの比較的小さな既知質量のおもり６１を載せることが可能な載せ台６２を設けて、この載せ台６２を、吊り輪６３などを介して、無駄目消し槓桿５０の一端側（力点）から吊り下げるように構成している。なお、この載せ台６２などが追加されている構成以外は、上記実施の形態と同様な構成とされており、同機能の構成要素には同じ符号を付している。
【００６４】
このように構成することにより、無駄目消し槓桿５０における載せ台６２の支点からの距離に対応して、小質量のおもり６１の荷重が増幅された力分だけ、合力伝達枠８を引き上げる力として伝達され、その分だけ、荷重負荷対象物７としてのロードセル（荷重測定装置）に負荷される荷重が減少することになる。したがって、例えば、無駄目消し槓桿５０の載せ台６２が取り付けられている箇所を力点とした場合の重点での増幅率が５倍である場合に、載せ台６２に２０ｋｇの分銅６１ａを載せることで、無駄目消し槓桿５０の重点には１００ｋｇの引き上げ力が作用するため、載せ台６２にこの分銅６１ａを段階的に載せることで、大荷重でも１００ｋｇの細かい範囲で段階的に変化させながら、ロードセルなどの荷重負荷対象物７に荷重を負荷することが可能となり、大荷重でのロードセルなどの荷重負荷対象物７の性能を良好に試験したり検査したりすることができる。また、大荷重での荷重増幅負荷装置６０の挙動の確認（刃と刃受けとの接触が良好な状態であることの確認など）を行うことも可能となり、荷重増幅負荷装置６０の信頼性を良好に確認することもできる。
【００６５】
また、上記実施の形態では、１つの分力槓桿４と、１対の分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）と、１つの合力環（合力手段）６とを備えて、おもり倍力槓桿３からの力を２つに分けて増幅させ、この後、力を合わせる構成とした場合を述べたが、これに限るものではない。すなわち、図１０に簡略的に示すように、この荷重増幅負荷装置（荷重試験機）７０では、おもり倍力槓桿３側からの力を２つに分ける分力槓桿（第１の分力槓桿）４の下流に、分力槓桿（第１の分力槓桿）４で分けられた力をさらに２つに分ける２つの第２の分力槓桿７１を接続し、これらの４つに分けられた力を４つ（すなわち２対）設けられた分力倍力槓桿５（５Ａ〜５Ｄ）によりそれぞれ増幅する。そして、対となった分力倍力槓桿５（５Ａ、５Ｂ）と分力倍力槓桿５（５Ｃ、５Ｄ）で増幅された力を合わせる２つの第２の合力環７３を設け、これらの力を、さらに合力環（第１の合力環）６により合わせて、荷重負荷対象物７に負荷させる。
【００６６】
この構成によれば、最終的に４つに分けられた力を２対（すなわち４つ）の分力倍力槓桿５（５Ａ〜５Ｄ）によりそれぞれ増幅する構成であるため、これらの第２の分力倍力槓桿５（５Ａ〜５Ｄ）においても、上記実施の形態の分力倍力槓桿５と同様の強さや長さを有する刃、刃受け構造を採用することで、荷重負荷対象物７に作用させる最大負荷が２倍、すなわち、２００ｔを負荷可能な荷重増幅負荷装置（荷重試験機）７０を実現することができる。
【００６７】
また、さらに、上記構成において第２の分力槓桿７１により４つに分けられた力をさらに２分する４つの第３の分力槓桿と、この第３の分力槓桿により分けられた力を増幅する４対の分力倍力槓桿と、を設けて、各分力倍力槓桿で増幅された力を４つの第３の合流環で合わせて、さらにこの力を２つの第２の合流環で合わせ、この合わせた力を１つの第１の合流環で合わせるように構成してもよい（図示せず）。これにより、荷重負荷対象物に作用させる最大負荷がさらに２倍、すなわち、４００ｔを負荷可能な荷重増幅負荷装置（荷重試験機）を実現することが可能となる。
【００６８】
上記実施の形態では何れの場合も、おもり２の荷重を１つのおもり倍力槓桿３により増幅した構成である場合を述べたが、これに限るものではない。つまり、複数のおもり倍力槓桿を直列に接続して連結し、最下流に接続したおもり倍力槓桿により増幅した力を分力槓桿により分けて、分力倍力槓桿により増幅してもよい。また、上記実施の形態では、おもり倍力槓桿３が一次てこからなる単一槓桿で構成されていた場合を述べたが、これに限るものではなく、おもり倍力槓桿３が三次てこ（力点が重点と支点との間にあるてこ）からなる単一槓桿で構成してもよい。また、上記実施の形態では、おもり２として連鎖分銅を用いた場合を述べたが、これに限るものではなく、ロバーバル機構により昇降可能な載せ台上に既知質量の分銅を載せて、この負荷をおもり倍力槓桿３の重点に作用させるよう構成してもよい。また、おもり倍力槓桿３などを水平にするための油圧シリンダ４０のような大荷重で微小量変位を調整可能な大荷重微小量調整手段として、油圧シリンダ４０に代えて電動ジャッキを設けてもよい。
【００６９】
また、上記の実施の形態では、荷重負荷対象物（被試験物）７が、大荷重を精度よく測定可能であり、取引業務上使用されて特定計量器として用いられるロードセルである場合を述べた。しかし、これに限るものではなく、荷重負荷対象物（被試験物）が、大荷重を測定可能な荷重測定装置、いわゆる載せ台を備えた計量装置８０であってもよい。この荷重負荷対象物としての計量装置８０は、図１１に簡略的に示すように、圧延製造された直径約２ｍのロール形状の鋼板からなる被計量物８１の荷重を測定するもので、上面部に設けられた載せ台８２上に被計量物８１が載せられて計量される。例えば、載せ台８２の大きさは、平面視した状態での寸法で、長さ４ｍ、幅１．５ｍとされ、計量装置８０の秤量は例えば１００ｔとされている。
【００７０】
このような、載せ台８２の面積が比較的小さいにも関わらず、大荷重が負荷される計量装置８０については、特定計量器として用いられるため検査させる際には、載せ台８２の上に、載せ台８２よりも大きな鋼板などを載置し、この鋼板上に、大荷重の分銅などを載せることが考えられる。しかしながら、このような状況は、非常に危険であるため、計量法においては、検査しなくてもよい除外物として挙げられている。しかし、このような計量装置８０についても、大荷重を精度よく負荷して、試験したり検査したりすることが望まれる。
【００７１】
本実施の形態に係る荷重増幅負荷装置１００は、このような計量装置８０についても、荷重負荷対象物（被試験物）として荷重を負荷できる構成である。この荷重増幅負荷装置１００は、図１２に簡略的に示すように、ロバーバル機構１０１により昇降可能な状態で支持され、既知質量の分銅１０３を多数載せることが可能な大きな面積を有する載せ台１０２と、この載せ台１０２からの荷重が重点に負荷され、力点から増幅されて出力されるおもり倍力槓桿１０４と、このおもり倍力槓桿１０４からの力を２分割する分力手段としての分力槓桿１０５と、この分力槓桿１０５に分力伝達材１０７を介して連結され、分力槓桿１０５により分けられた力を増幅する１対の分力倍力槓桿１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）と、各分力倍力槓桿１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）により増幅されて力点１０６ｃから出力された力を合わせる合力手段としての合力環１０８と、この合力環１０８が上端部に組み付けられ、この合力環１０８により合わされた力を、荷重負荷対象物（被試験物）としての計量装置８０に伝達して負荷させる合力伝達負荷手段としての合力伝達負荷材１０９とを備えている。なお、分力倍力槓桿１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）は、図１２の紙面における、合力伝達負荷材１０９の上部の手前側と奥側とに設けられており、互いに同様な構造であり、２つの分力伝達材１０７同士も同様な構造および長さである。また、図示しないが、おもり倍力槓桿１０４や分力倍力槓桿１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）の力点、支点、重点にも、刃および刃受け構造が用いられている。
【００７２】
なお、載せ台１０２は、ロバーバル機構１０１により昇降可能な状態で支持された支持軸１１１により、昇降自在に支持されており、支持軸１１１の下端部に連結されたおもり伝達材１１２がおもり倍力槓桿１０４の重点１０４ｂに接続されている。そして、ロバーバル機構１０１によって、載せ台１０２に負荷された荷重以外の力は除去され、載せ台１０２からの荷重（下向き荷重）だけがおもり倍力槓桿１０４の重点１０４ｂに良好に負荷されるよう構成されている。また、おもり倍力槓桿１０４は、力点１０４ｃが重点１０４ｂと支点１０４ａとの間にある三次てこからなる単一槓桿で構成されており、重点１０４ｂに負荷された下方への荷重が増幅されて、力点１０４ｃから下方への荷重として出力される。
【００７３】
分力槓桿１０５は、おもり倍力槓桿１０４の力点１０４ｃに連結された力伝達部材１１３を介して荷重が下方に負荷されており、上記実施の形態の分力槓桿４とは、力の作用する方向は上下に逆方向であるが、おもり倍力槓桿１０４の力点１０４ｃからの力を２分して、各分力倍力槓桿１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）に伝達する点は同様であり、二次てこからなる単一槓桿である。
【００７４】
分力倍力槓桿１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）では、分力槓桿１０５で分けられた力がそれぞれ増幅されて、分力倍力槓桿１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ）の力点１０６ｃから出力され、これらの増幅された負荷が合力環１０８で合わされて合力伝達負荷材１０９を通して、荷重負荷対象物（被試験物）としての計量装置８０に負荷される。ここで、この実施の形態では、合力伝達負荷材１０９もロバーバル機構１１０により昇降自在に支持されており、これにより、合力伝達負荷材１０９から荷重負荷対象物（被試験物）としての計量装置８０には、上下方向の荷重のみが負荷され、合力伝達負荷材１０９に負荷された荷重以外の力やモーメントは除去される。
【００７５】
この荷重増幅負荷装置１００によっても、大荷重を高精度で、かつ、安全に、計量装置８０（計量装置８０の載せ台８１）に負荷させることができる。
【００７６】
すなわち、本発明に係る荷重増幅負荷装置および荷重増幅負荷方法は、内容をまとめると以下の通りである。
連鎖分銅２ａ〜２ｆあるいはロバーバル機構１０１を備えた載せ台１０２上に分銅を積載するなどの方法により、おもり倍力槓桿３、１０４の重点に既知質量のおもり２の負荷を作用させ、一次てこ、または三次てこの単一槓桿からなる１つまたは複数直列接続したおもり倍力槓桿３、１０４によって荷重を増幅させる。そして、この増幅された荷重を分ける分力手段として、二次てこの単一槓桿からなる分力槓桿４、１０５を２ｎ−１個（なお、ｎは１以上の正の整数）配設する。分けられた２ｎ個の荷重を、２ｎ個の同一寸法の大荷重用槓桿からなる分力倍力槓桿５、１０６の重点に作用させる。ここで、分力倍力槓桿５、１０６は、一次てこ、または三次てこの単一槓桿から構成される。これらの２ｎ個の大荷重用の分力倍力槓桿５、１０６は、適当な間隔で並列的に配設されている。ここで、増幅された荷重は、分力倍力槓桿５、１０６に使用する刃と刃受けの接触荷重の制限によって定まる荷重の最大値（Ｗｍａｘ）以下に設定されている。
【００７７】
２ｎ個の大荷重用の分力倍力槓桿５、１０６のうち、隣接する２個の分力倍力槓桿５、１０６の各力点刃の荷重は合力手段としての合力環６、１０８に伝達される。分力倍力槓桿５、１０６が１対である場合には、合力環６で力（負荷）が合わせられ、最大値が２Ｗｍａｘの大荷重を得ることが可能となる。また、隣接する分力倍力槓桿５が４個（２対）である場合には、これらの分力を増幅した力を合わせる合力環７３がさらに２箇所あるので、これらの合力環７３同士の荷重を合わせるための２段目の合力環６を設けて、最大値が４Ｗｍａｘの大荷重を得ることが可能となる。同様な方法で２ｎ個の大荷重用の分力倍力槓桿を設置することで、Ｗｍａｘ×２ｎの最大荷重を得ることができる。
【００７８】
このように、分力倍力槓桿に使用する刃と刃受けとの接触荷重の制限によって定まる力点荷重の最大値（Ｗｍａｘ）の２、４、８、・・・倍の最大荷重を得るために、基準荷重となる分銅の荷重を高精度に増幅するために設けられた、１個または直列連結のおもり倍力槓桿の一部に、分力槓桿からなる分力手段を２ｎ−１個設けて、荷重を分割した上で、（Ｗｍａｘ）の力点荷重を有する２ｎ個の並列配置された大荷重用の分力倍力槓桿に連結し、２ｎ個の（Ｗｍａｘ）を得た後、２ｎ−１個の合力環７３、および２ｎ−２個の２段目の合力環、順次同様に３段目の合力環、４段目の合力環、・・・によって（Ｗｍａｘ）×２ｎの最大荷重を得ることができる。これにより、刃と刃受けの接触荷重の制限を大きく超えた大荷重を精度よく荷重負荷対象物に負荷することができる。
【００７９】
また、荷重が負荷されることによって生じる槓桿の撓みや荷重伝達を担う各連結部材の伸びなどによって、槓桿（詳しくは槓桿の刃線）が傾斜するが、この傾斜を最小にするために、最大荷重が負荷される被試験物のロードセルまたはかり（計量装置）の固定部あるいは荷重伝達部に、または大荷重が作用する分力倍力槓桿の複数の支点台とこの支点台を保持するフレームとの間に、油圧シリンダあるいは電動ジャッキのような大荷重で微小量変位を調整可能な大荷重微小量調整手段と、この変位量を制御する変位量制御手段とを設け、荷重負荷時に最も大きな変位を生じる槓桿系（通常、分銅を負荷されるおもり倍力槓桿）の変位を検出し、その変位量を０、つまり当該槓桿が水平に戻るように、油圧シリンダ等の大荷重微小量調整手段を制御して、各負荷の荷重試験時に槓桿系が水平に保持されて、実質的に零位法による荷重試験を可能にしている。これにより、おもり倍力槓桿などを良好に水平に制御することができて、精度をさらに向上させることができる。
【００８０】
上記実施の形態では、荷重増幅負荷装置として、５０ｔもの大荷重を接触荷重として耐えられる刃と刃受けとを分力倍力槓桿５、１０６が備えている場合を述べた。しかし、荷重増幅負荷装置の設置場所や使用する環境に起因する制約により、例えば、金属が腐食しやすい設置場所や使用環境では、錆びやすい高炭素鋼からなる刃や刃受けを使用することができず、この場合には、刃や刃受けの材料としては、ステンレス鋼や非鉄金属（セラミックなど）などを使用しなればならず、接触荷重は大幅に減少（例えば１／１０ほど）してしまうが、このような場合でも、従来のステンレス鋼や非鉄金属（セラミックなど）などを使用せざるをえないために、最大負荷荷重が５ｔほどであった場合でも、刃や刃受けの材料以外は本発明と同様の構造を採用することで、従来よりも大荷重で精度の高い荷重増幅負荷装置や荷重増幅負荷方法を実現可能である。
【００８１】
また、上記実施の形態では、荷重負荷対象物がロードセルやはかり（計量装置）などの荷重測定装置であり、当該荷重増幅負荷装置が、これらの荷重測定装置を被試験物として試験する荷重試験機である場合を述べたが、これに限るものではなく、荷重負荷対象物としては、大荷重が精度よく作用させる対象物であれば、荷重測定装置以外のものでもよいことはもちろんである。
【符号の説明】
【００８２】
１      荷重増幅負荷装置（荷重試験機）
２      おもり
３      おもり倍力槓桿（おもり倍力てこ）
４      分力槓桿（分力てこ）
５、５Ａ〜５Ｄ    分力倍力槓桿（分力倍力てこ）
６      合力環（合力手段）
７      荷重負荷対象物（被試験物）
８      合力伝達枠（合力伝達負荷手段）
２４    スクリュジャッキ（休み装置）
２９    傾斜状態検出センサ（傾斜状態検出手段）
４０    油圧シリンダ（大荷重微小量調整手段）
４３    油圧ポンプ
４５    ロバーバル機構
５０    無駄目消し槓桿
７０    荷重増幅負荷装置（荷重試験機）
７１    分力槓桿（第２の分力槓桿）
７３    第２の合力環（合力手段）
８０    計量装置（はかり）（荷重負荷対象物）
１００    荷重増幅負荷装置
１０１    ロバーバル機構
１０２    載せ台
１０４    おもり倍力槓桿
１０５    分力槓桿
１０６、１０６Ａ、１０６Ｂ    分力倍力槓桿
１０８    合力環
１０９    合力伝達負荷材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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