(57)【要約】本発明は、計量すべき負荷を支持するための支持面（１２）、導電センサプレート（３）、センサプレート（３）から間隔をあけて配置され、センサプレート（３）とフラットコイル（７）の間の距離を誘導的に測定するために使用されるフラットコイル（７）、センサプレート（３）及びフラットコイル（７）を囲む筐体（１，４）、及び、筐体（１，４）から突出し、センサプレート（３）に接続されている押しボタン（６）を含む秤に関する。本発明の秤は、組み立ては簡単であるが、用途が広い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計量すべき重量を支持するための支持面（１２）、導電センサプレート（３）、前記センサプレート（３）とフラットコイル（７）の間の間隔を誘導的に測定するための、前記センサプレート（３）から間隔をあけて配置されたフラットコイル（７）、前記センサプレート（３）及び前記フラットコイル（７）を囲む筐体（１，４）、及び、前記筐体（１４）から突出し、前記センサプレート（３）に接続されている押しボタン（６）を有する秤装置。
【請求項２】
前記押しボタン（６）が、前記筐体（１，４）の下側で、下方へ前記筐体（１，４）を越えて突出し、前記支持面（１２）は、前記筐体（１，４）の反対側に配置されている、請求項１に記載の秤装置。
【請求項３】
過重負荷を避けるため、停止部（４１，４２）を有する、請求項１又は２に記載の秤装置。
【請求項４】
前記筐体（１，４）の下側が、秤装置の下方停止面（４１）を形成する、請求項２及び３に記載の秤装置。
【請求項５】
前記センサプレート（３）と前記フラットコイル（７）の間に、距離要素が配置されている、請求項３に記載の秤装置。
【請求項６】
前記フラットコイル（７）が、前記センサプレート（３）の上方に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項７】
前記押しボタン（６）が、前記センサプレート（３）の平らな面（３０）に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項８】
前記センサプレート（３）がダイアフラムである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項９】
前記ダイアフラム（３）が円形である、請求項８に記載の秤装置。
【請求項１０】
前記ダイアフラム（３）が同心の環状のひだを有する、請求項９に記載の秤装置。
【請求項１１】
前記センサプレート（３）がトーションバーである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項１２】
前記センサプレート（３）が金属から成る、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項１３】
前記筐体（１，４）が、少なくとも部分的に金属から成る、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項１４】
前記フラットコイル（７）がプリント回路基板（２）上に配置され、前記プリント回路基板（２）が、前記筐体の上部部分（１）及び下部部分（４）の間に保持されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項１５】
前記押しボタン（６，６’）が、点状の支持面を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項１６】
前記点状の支持面（６５１）が、前記押しボタン（６’）の内部に配置され、前記押しボタン（６’）が、下側の平らな支持面（６５２）を有する、請求項１５に記載の秤装置。
【請求項１７】
前記押しボタン（６’）が、バネ要素（６０３）を具備するバランス体（６０）を有する、請求項１６に記載の秤装置。
【請求項１８】
前記筐体（１，４）が、実質的に、円形の外形を有する平たい円柱として形成されている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項１９】
前記センサプレート（３）の両側に周囲圧力がかかるように、少なくとも１つの開口部（２１）が設けられている、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項２０】
前記筐体（１，４）の内部が一定の圧力となるように、前記筐体（１，４）が気密シールを有する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の秤装置。
【請求項２１】
それぞれがフラットコイル（７）、センサプレート（３）及び押しボタン（６）を有する筐体（１，４）を複数有し、前記筐体（１，４）が、計量するべき重量を支持するための共通の支持プレート（Ｐ）を介して、相互接続されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の秤装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計量すべき重量を支持するための支持面を有する天秤又は秤に関する。本発明の秤装置は特に、数グラムから数百キログラムまでの低重量の測定、又は最大重量の０．１％までの範囲の重量差の測定に適している。
【背景技術】
【０００２】
先行技術より、非常に様々な秤が知られている。同様に、使用される技術も様々である。
【０００３】
特許文献１は、平らな測定コイルとトーションバーを備えた体重計を示している。
【０００４】
特許文献２には、電極付きの容量型重量測定器が示されている。押しボタンが電極の筐体から突出し、上側に配置されている筐体からは伝動ピンが突出している。
【０００５】
さらに、特許文献３からは、測定される力が金属製ダイアフラムに加えられる、誘導型力センサが公知である。ダイアフラムとフラットコイルの間の間隔を誘導的に測定するために、フラットコイルが使用される。このフラットコイルの操作に適した回路は、例えば特許文献４から公知である。同様の配置は、特許文献５の差圧センサや、特許文献６の温度センサでも公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＵＳ  ４５０３９２２
【特許文献２】ＥＰ  ０２９９３９５
【特許文献３】ＥＰ  １３５７３７０
【特許文献４】ＥＰ  ９１３８５７
【特許文献５】ＥＰ  ０７７４６５１
【特許文献６】ＥＰ  ０６９６７２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、構造が簡単で低価格、及び多目的に使用できる天秤又は秤装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１の特徴を有する秤装置又は秤機器により達成される。
【０００９】
本発明の秤装置は、計量すべき重量を支持するための支持面、導電センサプレート、センサプレートとフラットコイルの間の間隔を誘導的に測定するための、センサプレートから間隔をあけて配置されたフラットコイル、センサプレート及びフラットコイルを囲む筐体、及び、筐体から突出し、センサプレートに接続されている押しボタンを有する。
【００１０】
温度、力及び差圧センサとしての他の使用で実証されたセンサ（上記文献を参照）は、簡単な方法で秤装置に変更することができる。１つの実施形態においては、秤装置用の支持面を、押しボタンに接続することができる。
【００１１】
押しボタンは、好ましくは、筐体の下側で、下方へ筐体を越えて突出し、支持面は筐体の反対側に配置されている。従って、押しボタンとダイアフラムの間の接続がより効果的に保護され、秤装置が妨害されにくい。この場合、筐体の下側は、好ましくは、秤装置の下方停止面（ｓｔｏｐ  ｓｕｒｆａｃｅ）を形成する。これにより、また、秤装置への過重負荷が不可能となり、妨害されにくくする。押しボタンの長さ、又は、無負荷状態での停止面とボタンとの間の間隔は、ダイアフラムがその弾性領域でのみ変形し、いつでもその本来の無負荷形状に戻れるように選択できる。
【００１２】
過重負荷を防ぐために、他の種類の停止部を使用することもできる。例えば、コイルとセンサプレートの間に、距離ホルダを配置することができる。さらに、秤装置に大きな負荷がかかった場合に、一部分、例えば筐体がその上で止まるようなピンを、ベースプレートの上に立てることも可能である。
【００１３】
筐体は、好ましくは、少なくとも部分的に金属から成っており、内部に対する電気的遮断を形成する。
【００１４】
秤装置は、上記要素を筐体に一体化して含むことができ、フラットコイルを操作するための対応する電気回路だけが付加的に一体化されなければならない。しかしながら、複数の、それぞれがそれ自身用の他とは独立した計量要素を含む個別の筐体を、共通の支持面を介してより大きな秤装置に接続することも可能である。この場合、個々の計量要素が、電気的に相互接続する必要のない独立のセンサであると有利である。
【００１５】
本発明の秤装置は、多目的に使用でき、例えば、ヘルスメータとして、小包用の秤装置として、キッチンスケールとして、生産ラインで、及び製造設備において使用できる。特に、乳児用体重計として、及び／又は、搾乳した又は搾乳したばかりの母乳の量を測定するために使用できる。
【００１６】
さらなる有利な点は、従属請求項から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明による秤装置の側面図を示す。
【図２】図２は、図１の秤装置の長手方向の断面図を示す。
【図３】図３は、図１の秤装置の分解図を示す。
【図４】図４は、複数の筐体を有する発明の秤装置の概略図を示す。
【図５】図５は、さらなる実施形態での、発明の秤装置の側面図を示す。
【図６ａ】図６ａは、図５の秤装置の長手方向の断面図を示す。
【図６ｂ】図６ｂは、図５の秤装置の変形の、長手方向の断面図を示す。
【図７】図７は、図６ｂの秤装置の分解図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の主題を、以下、添付の図に示された好ましい例示の実施形態を用いて説明する。
図１は、発明の秤装置を示す。秤装置は、上部筐体部分１と下部筐体部分４を具備する筐体を有する。２つの筐体部分１，４の間には、プリント回路基板２がある。プリント回路基板は、完全に筐体１，４の内部に配置することができ、又はこの図のように、大きく設計して、筐体の外殻の一部を形成するようにもできる。プリント回路基板２は、好ましくは円形で、筐体１，４は平たい円柱である。この例では、筐体は、少なくとも部分的に、好ましくは全体が金属でできている。
【００１９】
電線を電流源からプリント回路基板２へ案内するために、及び、センサ信号を、表示ユニット、及び必要ならば、センサ信号を重量表示に変える評価ユニットに送るために、上部筐体部分１の外殻にはケーブル開口部１１がある。また、筐体の内部に電流源を配置したり、筐体に表示ユニットを取り付けることもできる。
【００２０】
上部筐体部分１の上側の平面は、計量すべき重量のための支持面１２を形成する。下部筐体部分４の下側の面は停止面４１を形成する。秤装置が無負荷状態のときには、この停止面４１は地面（ｂｏｔｔｏｍ）にはなく、押しボタン６の上方に地面から離れて配置されている。押しボタン６はスリーブ５内に位置し、筐体１，４の下側でそこから下方に突出している。押しボタンは下部筐体４に対し移動可能に保持されており、好ましくは、地面に点状に位置し、例えば、球形の頭、又は一部球形の頭を有する。
【００２１】
図１の秤装置の内部を、図２に見ることができる。筐体部分１，４とプリント回路基板２は、互いに一列に並んだ通り抜け開口部１０，２０、又は止まり穴４０を有する。これにより、筐体をともにネジ付けできる。しかしながら、例えばクランプ等の他の接続方法もまた可能である。
【００２２】
図２に見られるように、筐体の内部には２つの空洞８，９があり、プリント回路基板２によって互いから分離されている。プリント回路基板２には、フラットコイル７とフラットコイルを操作するための電気回路（図示せず）が配置されている。フラットコイル７は、好ましくは、特にらせん状に延びるストリップ導体として、プリント回路基板に一体化されている。フラットコイル７は、プリント回路基板２の下側に配置されている。フラットコイルに近接して、フラットコイルの表面領域を覆うように、センサプレート３が下部空隙９に配置されている。この図の例では、図３から分かるように、センサプレートは、プリント回路基板２と下部筐体部分４の間に位置固定して保持されているダイアフラム３である。ダイアフラム３は、コイル７から規定の間隔で配置されている。
【００２３】
ダイアフラム３は、好ましくは円形であり、金属、特にベリリウム銅、ステンレス鋼、ベリリウム青銅又はニッケル・シルバーから成る。ダイアフラムは、通常４０〜５００μｍの厚さを有する。しかしながら、また、矩形、楕円、又は他の形状を有していてもよい。その厚さも、上記値の範囲外であってもよい。しかしながら、この場合、好ましくは、筐体及びプリント回路基板の形状は、対応して合わせられている。
【００２４】
ダイアフラム３は、同心のひだを有し、又はダイアフラムは適度に曲がっている。ダイアフラム３の中央の円形領域は、好ましくは、ひだがなく、平らに形成されており、圧力面３０を形成する。スリーブ５及び押しボタン６は、この圧力面３０に配置され、又は圧力面に作用するように（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｌｙ）接続されている。今、重量が支持面１２上に置かれると、筐体１，４が下方に押される。圧力面３０は押しボタン６を押すが、押しボタンがへこむのではなく、押しボタンに沿って上部筐体部分４が下方にスライドする。それにより、圧力面３０がコイル７に近づくこととなり、間隔が減少する。停止面４１は、ダイアフラムが、所望するだけ圧縮されないようにし、及び／又は、ダイアフラムがフラットコイル７に触れないようにする。押しボタン６の突出部分、即ち無負荷状態で下方停止面４１を越えて突出する部分の長さは、好ましくは、ダイアフラム３が弾性又は線形領域でのみ動くように大きさが決められる。
【００２５】
従って、押しボタン６は、計量すべき重量をダイアフラム３に移し、それにより、ダイアフラムとフラットコイル７との間隔が、コイル７のインダクタンス又はそのインピーダンスが変化するように変えられる。これらの変化は、コイル７が直列又は並列共振回路に電気的配置されている場合、共振周波数の変化及び／又は減衰として測定することができる。
【００２６】
操作中、コイル７には高周波交流電流がかけられ、それにより高周波磁場が生じる。交流電流の周波数ｆは、ダイアフラム３への磁場の侵入深さがその厚みよりずっと小さくなるほど高く選ばれる。侵入深さδは、表皮効果により決定される。周波数は通常数ＭＨｚである。フラットコイル７の出力信号は、ダイアフラム３とコイル７の間の間隔の変化により変わるが、例えば、フラットコイル７とコンデンサから形成される共振回路の共振周波数、又はフラットコイル７でのＡＣ電圧の振幅、又はフラットコイル７でのＡＣ電圧と発信器の間の位相角、又はフラットコイル７から直接派生する他の信号である。電流共振で操作し、作用点が特性の線形領域の端部（ｅｄｇｅ）にあることが好ましい。従って、フラットコイル７は、一方で交流磁場を生み、及び、表皮効果により生じるダイアフラムの電磁場により、プッシュプル式にコイルの磁場に与える影響を検出する。
【００２７】
ダイアフラム３を用いる代わりに、一端又は両端でクランプして、押しボタン６を当てたトーションバーを用いることもできる。トーションバーも同様に、導電性材料、好ましくは金属から成る。しかしながら、ダイアフラムは、測定可能なヒステリシスがない点で有利である。
【００２８】
秤装置は、好ましくは、少なくとも１つの開口部２１を有し、外気がダイアフラムの両側に当たる（ｂｅａｒ  ｏｎ）。この場合開口部が複数あるが、筐体が気密シールを有し、内部を一定の圧力にすることも可能である。
【００２９】
図４は、上述の、複数の計量要素Ｗで組み立てられた秤装置を示す。この場合、４つの計量要素Ｗがあり、共通の支持プレートＰを介して相互接続されている。計量要素Ｗは、互いに独立しており、それぞれ、評価電子機器Ｅに直接それぞれの測定結果を供給する。なお、この場合、押しボタン６は好ましくは下向きに突出して配置されているが、共通の支持プレートＰの方へ上向きに向けることもできる。支持プレートＰは、支持面１２に、ダイアフラム３に非線形又は非弾性領域で過剰に圧力が加わることを防ぐ停止部（ｓｔｏｐ）を形成する。
【００３０】
図５及び６ａは、本発明の秤装置のさらなる実施形態を示す。同一の部分には、他の実施例と同じ参照記号を付す。上部筐体部分は図には示されていないが、好ましくはプリント回路基板２の上側に配置されており、下部筐体４に接続されている。上記実施例のように、この実施例にあるパーツは全て、回転対称の形をしており、パーツの回転軸が秤装置の組み立て状態での共通軸を形成している。
【００３１】
センサプレート及びフラットコイル７、及び筐体内でのそれらの配置、及び停止面４１の構造は、図１〜３の上述の例と同じである。実質的な違いは、土台上に、丸い頭と点状の支持部を持つ、下方に突出する押しボタンが使用される代わりに、異なった形状の押しボタン６’が使用されている点である。
【００３２】
この場合も同様に、押しボタン６’は点状の支持部を有する。しかしながら、この支持部は、押しボタン６’内に一体的に配置されている。図６ａに見られるように、センサプレート３は、やはり、プレートの下に配置されているスリーブ６１に押し付けられる。このスリーブ６１は、好ましくは、下部筐体部分４から間隔を空けて、センサプレート３の下側中央に配置されている。センサプレート３は、好ましくは、スリーブが筐体１，４又はセンサプレート３に他の方法で接続されないで、スリーブ５上に固定されずに（ｌｏｏｓｅｌｙ）載っている。しかしながら、スリーブは、センサプレート３にネジ付けすることもでき、溶接又は接着することも可能である。
【００３３】
スリーブ５の下方、即ち、センサプレートから遠い端面には、多数の部分に分かれた押しボタン６’が配置されている。平らな又は丸いネジ頭を有するネジ６３により、好ましくはスリーブ側にくさび（ｓｈｉｍ）６４を配置して、押しボタンはスリーブ５にねじ込まれている。このため、スリーブ５は、雌ネジを有する通り抜け開口部を有し、該開口部は、好ましくは、スリーブ５に対し中央に延び、及び／又は、好ましくは、センサプレート３に対し中央に延びている。
【００３４】
押しボタン６’は、バネ状で、形を変えられるように形成されたバランス体６０と、この下に配置された支持プレート６５を有する。支持プレート６５は、バランス体６０に取り外せないようにネジ付けすることができる。このために、バランス体６０は、ネジ穴６００を有し、支持プレート６５はそれに適合する穴６５０を有する。
【００３５】
バランス体６０は、上側の平らな端面で、スリーブ５の下側の平らな端面に当たる（ｂｅａｒ  ｏｎ）。さらに、バランス体は、ネジ６３が通り抜ける通り抜け開口部を有する。
【００３６】
さらに、バランス体６０はケージ６０１を有し、ケージはその下側で接続フランジ６０２につながる（ｍｅｒｇｅ）。フランジ６０２への接続は、バネ要素６０３により生じる。
【００３７】
図７からわかるように、バランス体６０は、中心軸に対し、回転対称に形成されている。バランス体は、好ましくは、プラスチックから一体に製造される。この場合、少なくともバネ要素６０３は可撓性、特に弾性構造である。ケージ６０１及びフランジ６０２は、１つの例示の実施形態においては剛性構造であるが、他の実施形態では可撓性、特に弾性構造である。バランス体６０もまた、金属又は他の適切な材料から作ることができる。
【００３８】
ケージ６０１は、上方停止部を具備する下部受入開口部を有し、その中に、中間プレート６４が保持されている。中間プレートは、好ましくは、ケージ６０１に剛結合されているか、又はケージの中に形状嵌め的に保持されている。中間プレート６４は、少なくともネジから離れた下側に、平らな面を有し、好ましくは、平行平面な（ｐｌａｎｅ−ｐａｒａｌｌｅｌ）形状である。中間プレート６４は、寸法安定性のある剛体材料からなり、特にプラスチック、セラミック又は金属からなる。
【００３９】
支持プレート６５も同様に、下側の平らな面６５２を有する。これは足として機能し、装置全体の支持面として機能する。しかしながら、この面を、別の装置の足（ここには図示せず）上に固定することもできる。
【００４０】
支持プレート６５は、センサプレート３に向かって上向きの、好ましくは、半球又はスカルキャップの形をした隆起部６５１を有し、この隆起部６５１が点状の支持を可能にする。点状の支持部は、好ましくは、センサプレート３に対し中央、及び／又は、中間プレート６４及びケージ６０１又はバランス体６０の中心軸上にある。
【００４１】
中間プレート６４はこの場合、この隆起部６５１上に固定されずに載っている。それにより、不均一な負荷を補整することができる。
【００４２】
この実施形態には、特に図４の使用において、押しボタンを有する足が４つあり４点で支持されているけれども、それぞれの足が各自適切な補整を有するため、足はよろめかないという利点がある。従って、下部支持プレート６５の下側支持面６５２を、平らに形成することができ、秤装置の設計を容易にする。従って、これらの下部支持プレート６５は、同時に、秤装置の置き足として使用することができ、それによって、秤装置を、浴室の床やテーブル等に置くことができる。
【００４３】
停止部４１を使用する代わりに、例えば、上に支持プレート６５も取り付けられたベースプレート（ここには図示せず）上に配置された停止部を使用することもできる。この場合、停止部は、ベースプレートから上方に突出し、下部筐体部分４の下側の端面から間隔をあけて終わっている。
【００４４】
図６ｂ及び７は、停止部の好ましい変形を示す。この場合、ダイアフラム又はセンサプレート３とプリント回路基板２の間に、停止部が配置されている。停止部４２、好ましくは、プラスチック又は他の非導電性材料からなる、平たい円筒体が、センサプレート３上中央にあり、上側はコイル７から間隔をあけて終わっている。この間隔は、センサ要素が作動できる最大経路（ｐａｔｈ）を画定する。また、間隔４２を、閉じたリング状で中央にではなく、センサプレート３の外周に配置することも可能である。
本発明の天秤又は秤は、構造が簡単で、費用効率よく製造できるにも関わらず、多目的に使用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１      上部筐体部分
１０    第１の通り抜け開口部
１１    ケーブル開口部
１２    支持面
２      プリント回路基板
２０    第２の通り抜け開口部
２１    開口部
３      センサプレート
３０    圧力面
４      下部筐体部分
４０    止まり穴
４１    停止面
４２    停止部
５      スリーブ
６      押しボタン
６’    押しボタン
６０    バランス体
６００  ネジ穴
６０１  ケージ
６０２  接続フランジ
６０３  バネ要素
６２    くさび
６３    ネジ
６４    中間プレート
６５    支持プレート
６５０  穴
６５１  隆起部
６５２  支持面
７      フラットコイル
８      第１の空隙
９      第２の空隙
Ｗ      計量要素
Ｐ      支持プレート
Ｅ      評価電子機器
【図１】
2010507784.tif 000003
【図２】
2010507784.tif 000004
【図３】
2010507784.tif 000005
【図４】
2010507784.tif 000006
【図５】
2010507784.tif 000007
【図６ａ】
2010507784.tif 000008
【図６ｂ】
2010507784.tif 000009
【図７】
2010507784.tif 000010
【国際調査報告】
2010507784.tif 000011
2010507784.tif 000012
2010507784.tif 000013
2010507784.tif 000014
2010507784.tif 000015
2010507784.tif 000016