(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータ（９）と駆動軸（５）とインペラ（２）から成る垂直に配設される駆動列と、この駆動列の上又は下に配設されるトルク測定装置とを有し、駆動モータ（９）によってインペラ（２）が一定の回転数で駆動され、このインペラに、材料流が、供給され、半径方向に転向され、トルク測定装置によって駆動モータ（９）の駆動トルクが測定され、駆動トルクが、回転方向に曲げ柔軟性を有し、長手方向に曲げ剛性を有する複数の板バネ要素（１６，１７）を介してトルク測定装置に伝達される、バルク材料流である物質流の重量をコリオリの測定原理により測定する装置において、
少なくとも２つの板バネ要素（１６，１７）が、垂直な方向で異なる平面内で水平で角度をずらして交差するように、駆動モータ（９）の回転軸（１３）と同軸に配設されたピボット軸受要素（１２）内に配設されており、板バネ要素（１６，１７）の交点が、駆動モータ（９）の回転軸（１３）上に位置し、駆動トルクが、ピボット軸受要素（１２）を介して、トルク測定装置の力測定要素（２２）に伝達されること、
ピボット軸受要素（１２）が、少なくとも、駆動モータ（９）と結合された可動の部分（１５）と、固定のハウジング部分（８）と結合された固定の部分（１８）とを有し、これら両部分（１５，１８）が、それぞれシリンダ状のスリーブとして形成され、部分的に互いに同軸に挿入され、それぞれ一端を可動の部分（１５）と結合され、他端を固定の部分（１８）と結合された板バネ要素（１６，１７）を介して互いに結合され、これにより互いに捩れ可能であること、
駆動列の重量が、十分に摩擦無く固定のハウジング部分（８）に伝達されるように、ピビット軸受要素（１２）の可動の部分（１５）と固定の部分（１８）の間に、駆動モータ（９）の回転軸（１３）上に配設された、玉軸受又はピボット軸受として形成されたスラスト軸受要素（１４）が設けられていること
を特徴とする装置。
【請求項２】
駆動列が、駆動軸（５）の領域内で水平に軸受されており、水平軸受部（３）が、ほとんど何も摩擦が発生しないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
駆動軸（５）の水平軸受部（３）が、空気軸受として形成されており、この空気軸受が、同時に、駆動列のバルク材料空間（４）内への通過部をシールすることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
水平軸受部（３）が、インペラ（２）への駆動軸（５）の移行領域内に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による、物質流、特にバルク材料をコリオリの測定原理により測定する装置に関する。
【０００２】
材料流の正確な重量検出のために、回転する参照物体と移動される物質粒子を結合する際に生じる有効な慣性力（コリオリの力）が、質量設定のために利用される。このため材料流は、半径方向の案内羽根を備えるディスク上へともたらされ、これにバルク材料が、ディスクの回転軸に対して本質的に垂直に投げ出される。一定の回転数で回転するディスクのトルクは、コリオリの力に応じて変化し、この際トルクの変化が比例する。
【０００３】
連続的に材料流の重量検出をするこのような測定装置は、ドイツ連邦共和国公開特許公報第３３  ４６  １４５号より公知である。この測定装置においては、一定の回転数で回転するインペラが、直接これを介して設けられた電気モータによって駆動され、この電気モータは、固定のハウジング内で往復回転するように軸受されている。その際駆動モータにはレバーアームが取り付けられており、このレバーアームによって、回転可能に軸受されたモータが、ハウジングと結合された力検出器に支持される。これにより生じるモータハウジングの捩れの反応トルクは、力検出器に伝達される。検出された力は、レバーアームを考慮してトルクに換算され、これが正確に物質処理量に比例する。この装置の場合、固定のハウジングに対して往復回転するように懸架されたモータが、その摩擦によってトルク測定を不正にするかもしれない玉軸受内で案内されている。この軸受摩擦が、アイドリング測定によって算出され、相応に考慮される場合でも、負荷運転においては、ベアリング壁において片側だけを支持されるモータの場合は、不均一な潤滑によって、測定結果を不正にする設定不可能な摩擦が生じることによって、異なる軸受の摩擦が生じる。
【０００４】
このような不均一な摩擦作用を回避するために、ヨーロッパ特許公開公報第０  ５９０  １８７号より捩れ継ぎ手を有するトルク測定装置が公知であり、この捩れ継ぎ手は、駆動トルクを、垂直に設けられた３つの板バネを介して、少なくとも２つの独立した力検出要素に導入し、その際モータの駆動トルクは、常に２つの力測定要素上の回転軸に対して対称に支持される。むろんこのためには、測定装置の装置に関する費用を高める少なくとも２つの力測定要素が必要である。
【０００５】
従って本発明の根底にある課題は、簡単な手段で高い測定精度が達成可能であるように、冒頭で述べた様式の測定装置を改善することにある。
【０００６】
この課題は、特許請求項１において述べられた発明によって解決される。別の構成及び有利な実施例は、従属請求項において述べられている。
【０００７】
本発明は、交差して設けられた板バネ要素によって測定装置が、常に所定の回転軸上に固定されたままであるという利点を有する。従って固定の力測定装置上に支持するためのレバーアーム長さが変化せず、従って良好なゼロ点安定性及び測定値の不変性が達成可能である。これにより同時に良好な温度鈍感度も得られる。何故なら熱膨張が、二次的にしかレバーアーム長さに作用できないからである。
【０００８】
軸方向の玉軸受又はピボット軸受を有する本発明の特別な実施様式においては、これにより駆動列（インペラ、駆動軸、モータ）の重量が、十分に摩擦を少なく、固定のハウジング部分に伝達可能であることが利点であり、これにより摩擦を条件とする測定誤差が十分に回避可能である。このような実施形においてはピボット軸受が、何ら軸力を受ける必要が無いので、ほとんど力のバイパス作用も発生せず、従って有利な様式及び方法のこのような測定装置では、小さい移送強度も測定可能である。このような軸方向の軸受部においては、これが簡単な方法で汚染の前にも保護可能であることも有利であり、従って長期間の精度も保証されている。
【０００９】
通過領域内に流体軸受を使用する別の有利な実施様式においては、摩擦の無い駆動軸の水平な軸受部が達成され、従ってこれによっても摩擦を条件とする測定誤差が付加的に回避される。同時にこのような流体軸受もしくは空気軸受は、バルク材料空間に対する突出したシールを保証し、従って測定装置は、軸受の汚染及び摩擦上昇の恐れが無く、有利に正圧でも運転することができる。
【００１０】
本発明を、図面に図示した実施例により詳細に説明する。
【００１１】
図面の図１においては、概略的に物質流を測定する装置が断面図で図示されており、この断面図においてはインペラ２が、駆動モータ９の上方で、延長された駆動軸５上に設けられており、そこで駆動トルクが、ピボット軸受要素１２を介して、トルク測定装置としての力検出器１１に伝達される。
【００１２】
大部分がバルク材料である物質流は、上方で管状のバルク材料供給部１を介してインペラ２の中心に導かれる。インペラ２は、駆動モータ９によって一定の速度で駆動され、これによりバルク材料流が水平方向に転向され、取り囲むバルク材料ハウジング４によって、バルク材料流出口７を経て下方に向かって流出する。インペラ２は、延長された垂直な駆動軸５上に存在し、この駆動軸は、空気軸受３によって水平にバルク材料ハウジング４に対して軸受されている。同時にこの空気軸受３によって、バルク材料ハウジング４に対するシールが達成され、従って軸受け３の汚染が十分に回避される。その際軸受３内の空気圧は、むろん設定された値に関して、バルク材料ハウジング４内の圧力よりも高い。従ってこの軸受３は、また良好に、正圧でもって測定装置を経て移送されるバルク材料流に適する。このような空気軸受３は、また十分に摩擦が無いことが有利であり、従ってこれにより測定結果は、摩擦損失によって不正となることができない。これは特に少ない物質流を測定する際に重要である。何故ならここでは既に、何ら摩擦損失が比較的大きな測定誤差にならないからである。この空気軸受３は、ハウジング部分４の圧搾空気接続部６を介して、工業の使用範囲においては大部分中心に存在する必要な正圧を供給する。しかしながらまたこのような空気軸受３は、これが構造的又は供給技術的な理由から必要であるかぎりは、このような軸受に適した他の流体によっても運転することができる。
【００１３】
バルク材料ハウジング４は、この下に位置する固定の部分としてのモータハウジング８に固定されている。モータハウジング８内には、駆動モータ９が垂直に設けられている。その際モータ９は、その下方でヘッドプレート１０に固定されており、このヘッドプレートは、全駆動列（インペラ、駆動軸、モータ）をピボット軸受要素１２上に支持する。ピボット軸受要素１２は、本質的に上方の軸受スリーブ１５及び下方の軸受スリーブ１８から成り、これらの間には、ボール１４がスラスト軸受部として設けられている。同時にこのピボット軸受要素１２に、バルク材料流の移送強度もしくは移送量に比例する電気信号を提供するトルク測定装置１１が統合されている。
【００１４】
トルク測定装置１１を有するピボット軸受要素１２は、個々の図２及び３において拡大されて図示されている。その際図示された図における同一の部分に対しては、また同一の符号が使用される。ピボット軸受要素１２においては上方の軸受スリーブ１５が、強固にヘッドプレート１０と結合されており、そしてモータ９の回転軸１３に対して対称に設けられている。下方に向かって開口する上方の軸受スリーブ１５内へと、下方の軸受スリーブ１８が同軸に導入されており、その際下方の軸受スリーブ１８は、その上方の部分で、スラスト軸受部としてのボールのための空所を含む。この空所によってボール１４が、駆動モータ９の回転軸上に固定される。
【００１５】
下方の軸受スリーブ１８は、その下方の領域においてボールソケット２０を備えており、このボールソケットによって下方の軸受スリーブ１８が、垂直に、駆動モータ９の回転軸１３に対して対称に、モータハウジング８に固定ネジ１９を使用して取り付けられている。両方の軸受スリーブ１５，１８は、横方向に互いに間隔が置かれており、従ってこれらは接触すること無く互いに捩れ可能である。
【００１６】
両方のシリンダ状の軸受スリーブ１５，１８の重なり合う領域においては、水平の、そして９０°で交差した板バネ要素１６，１７が設けられており、これらは、一方の端部を上方の軸受スリーブ１５に固定され、他方の端部を下方の軸受スリーブ１８に固定されている。交差するバネ要素１６，１７が下方のシリンダ１８の中空空間を経て案内されるので、下方の軸受スリーブ１８の対置する側に、２つの横方向の空所がバネ要素１６，１７を通過させるために設けられており、これらのバネ要素は、設定された捩れ角度を両方の軸受スリーブ１５，１８の間で可能にする。その際板バネ要素１６，１７は、これらが駆動モータ９の回転方向に曲げ柔軟性を有し、長手方向に曲げ剛性を有するように構成されている。角度をずらして設けられた板バネ要素１６，１７によって、これらの板バネ要素は、駆動モータ９の回転軸１３上で交差し、これにより２つの軸受スリーブ１５，１８を、この回転軸１３に対して対称に固定する。その際また、２つより多くのバネ要素とは別の交差角度も、これが軸受要素の設けられる構造により有利であると思われる限り、行なうことができる。むろんこの際固定が、駆動モータ９の回転軸１３上で行なわれることが保証されている。板バネ要素１６，１７は、垂直な方向で、異なる面内に設けられており、従ってバネ要素１６，１７の直接の接触は排除されている。
【００１７】
スラスト軸受部としては、ボール１４の代わりにピボット軸受部又は比肩する軸受部も、これによりほとんど摩擦の無いスラスト軸受部が回転軸１３の周りで保証されている限り、設けることができる。
【００１８】
上方の軸受スリーブ１５には、外周に横方向に中心点に対して直角にレバーアーム２４が取り付けられており、このレバーアームの端部には、水平で直角に押圧部材２３が固定されている。その際押圧部材２３が力測定要素２２に支持され、この力測定要素は、強固に固定のモータハウジング８の底部と結合されている。力測定要素２２は、有利に、ストレインゲージを備える曲げビームのことであり、この曲げビームは、出力信号として力に相応する電気信号を提供する。
【００１９】
測定装置の運転の際には、モータ９が、その駆動トルクでもって半径方向に力測定要素２２に支持され、これより公知のレバーアーム２４を使用して駆動トルクが設定される。駆動トルクからは、公知の方法で移送強度及び／又は移送量を算定することができる。その際また板バネ要素１６，１７の特別な配置によって、確定された回転軸１３が、大きな負荷変化の際もその半径方向の位置からずれず、これにより予め設定されたレバーアーム長さが変化しないことが保証される。このような角度ズレによって、交差するピボット軸受部１２は、回転方向でまた非常に曲げ柔軟性を有する板バネ１６，１７も使用することができ、これにより測定値を不正にする力のバイパス作用がほとんど発生しない。これによりこの測定装置は、また高い精度を要求される際の比較的低い移送強度に対しても使用可能である。何故なら、ほとんど力のバイパス作用の無いこのトルク伝達が、僅かな測定誤差しか生じさせないからである。低い移送強度の際のこの僅かな測定誤差は、ほとんど摩擦の無い空気軸受３及びスラスト軸受１４が使用されることによって更に改善される。何故ならこれにより、全測定装置内の摩擦及び力のバイパス作用を、ほとんど発生させることができないからである。
【００２０】
このように摩擦及び力のバイパス作用がほとんど無い軸受部は、有利に高い移送強度のための測定装置においても使用することができる。この場合歯車機構モータ又は中間歯車機構も、これらが十分に摩擦を少なく装備されているか、又はその摩擦が、計算上又は構造上で保証されている限りは考えられる。
【００２１】
このようなほとんど摩擦及び力のバイパスが無い軸受部は、上方に位置する駆動機構を有する懸架式の駆動列のためにも設けることができる。その場合、内側に位置する軸受スリーブ１８は、ボール１４が横方向の固定部内のスリーブのカバーの下方に設けられているように構成しなければならない。その場合、外側に位置する軸受スリーブ１５は、ボール１４の下方で内側に位置するスリーブ１８経て案内されている少なくとも１つの横方向ウエブが設けられているように構成されていなければならない。従って駆動列の軸方向の力は、内側のスリーブのカバーと、その上に設けられたボール１４を介して、外側のスリーブ１５の横方向ウエブに伝達され、従ってこれにより、バルク材料容器４の下方に設けられたモータ軸受部１２におけるのと同じ機能様式が保証されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  物質流を測定する装置を示す。
【図２】  トルク測定装置の拡大図を側面図に示す。
【図３】  トルク測定装置を平面図に示す。
【符号の説明】
１          バルク材料供給部
２          インペラ
３          空気軸受
４          バルク材料ハウジング
５          駆動軸
６          圧搾空気接続部
７          バルク材料流出口
８          モータハウジング
９          駆動モータ
１０        ヘッドプレート
１１        力検出器
１２        ピボット軸受要素
１３        回転軸
１４        ボール
１５        軸受スリーブ
１６        バネ要素
１７        バネ要素
１８        軸受スリーブ
１９        固定ネジ
２０        ボールソケット
２２        力測定要素
２３        押圧部材
２４        レバーアーム
【図１】
0004539945.tif 000002
【図２】
0004539945.tif 000003
【図３】
0004539945.tif 000004