JP3797536B2 - 秤で荷重を測定する方法およびこの方法を行う装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は、形状や大きさが異なる荷重を受ける荷重受け部を備えた秤で荷重を測定する方法に関する。荷重は、静止保持場所と荷重移動装置と秤の荷重受け部、以上三つの場所のうち、少なくとも一つの場所に置かれる。具体的に言えば、秤は質量比較測定秤（コンパレータ）であり、荷重は形状や大きさが異なるおもりすなわち質量標準をなしている。荷重受け部は、荷重の重量を支え、重量により生じる力を力測定トランスデューサに導く。
【０００２】
秤を実験室内で一連の測定に用いる場合、荷重は静止保持場所から秤まで、荷重移動装置（ロボット）によって運ばれることが多い。また、荷重移動装置を用いる目的は、自動化による効率向上のほか、較正実験室という特殊な環境において、ワイヤ状・シートメタル状・ボタン−ハンドル状おもりなどの小さな精密おもりを含む荷重を人間の手で扱う必要をなくすことにある。いわゆる質量比較測定秤（コンパレータ）で比較測定を行う場合、荷重は、複数のおもりから成り、静止保持場所から持ち上げ秤まで運ぶ必要がある。この種の秤は、質量比較に使用され、そのために荷重を受ける装置を複数備えている。荷重受け部は、水平面上に配置され、共通の力測定トランスデューサに作用する計量皿から成る。この種の秤の使用には特別な注意が要求される。なぜなら、重心がずれると、測定結果に誤差が生じるからである。しかし、特別な注意をもって作業すると、作業のスピードが落ちることになる。
【０００３】
問題はこの他にもあり、個々の荷重受け部が、力測定トランスデューサにかかる荷重の中心点を通る縦軸から径方向にずれると、いわゆる偏心荷重による誤差が発生する。この誤差は、異なるおもりがいろいろな位置に載せられたとき、複合重心がずれることによって生じる。秤のなかには、重心を中心軸に合わせるための装置を備えた荷重センタリング式計量皿を備えたもの、たとえば底の浅い球状のシェルに収容された複数のボールベアリング上に計量皿を置くという構成をとったものもある。しかし、この解決法も、常に万全であるとは言えない。
【０００４】
【発明の目的】
したがって、本発明の目的は、秤、特に比較測定秤（コンパレータ）の操作の能率向上を図ると同時に、上記の種類の誤差が生じる可能性を少なくすることにある。特に、本発明の目的は、秤が有する複数の荷重受け部におもりを載せたときに偏心誤差が生じないようにすることにある。
【０００５】
【発明の要約】
本発明によれば、上記の目的は、形状や大きさが異なる荷重の荷重受け部を備えた秤にかかる荷重を測定する方法、具体的には静止保持場所と荷重移動装置と秤の荷重受け部という三つの場所のうち少なくとも一つの場所に荷重が置かれる方法によって達成される。具体的には、秤は質量比較測定秤（コンパレータ）であり、荷重は形状や大きさが異なるおもりすなわち質量標準である。荷重受け部は、荷重の重量を支え、重量により生じる力を力測定トランスデューサに導く。本発明の特徴は、荷重が置かれる少なくとも一つの場所に、互いに上下に配置された少なくとも二つの荷重受け位置を設ける点にある。
【０００６】
荷重受け位置を上下に配置することにより、上下に配置された荷重を扱うことが可能である。また、上下に配置された荷重を同時にいくつ扱っても、その複合重心は水平方向には移動しない。
【０００７】
静止保持場所と荷重移動装置と秤の荷重受け部という三つの場所のうち少なくとも二つの場所に荷重が置かれ、上記少なくとも二つの場所のそれぞれが、互いに上下に配置された少なくとも二つの荷重受け位置を有するようにした場合、さらに大きな利点が得られる。
【０００８】
このことにより、特に荷重が同時に移動すべき複数の荷重部分から成る場合、そのような荷重を上記二つの場所のうち一方の場所で持ち上げ、もう一方の場所で下ろすことが容易になる。
【０００９】
すでに述べたように、荷重を置く場所は、秤が操作しやすいように互いに整合的に作用する三つの場所から選択される。その一つは、計量荷重、特におもり（いわゆる質量標準）から成る荷重を置くための静止保持場所である。この装置は、格子やアームなどの少なくとも二つの片持ち部分を有し、互いに上下に配置され下方からのアクセスが可能な、おもりから成る荷重の静止保持場所を有することに特徴がある。
【００１０】
この種のたとえばおもりを置くための静止保持場所を、これに対応するように上下に配置した移動装置と組み合わせると有利である。なぜなら、このように組み合わせれば、移動装置に別々に移動可能な部品を使わずにすみ、単純な構造にできるからである。しかし、たとえば、上下に配置された状態で支持された複数の荷重部分を有する荷重を同時に移動させるために、移動装置だけを本発明の設計思想に基づいて構成することも可能である。本発明のこの特徴を備えた装置は、互いに上下に配置された櫛歯状やアーム状の少なくとも二つの片持ち部分を有する移動装置を備えていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に基づく装置の実施例では、秤の荷重受け部（計量皿、計量籠、荷重を吊り下げるアームなど）が、荷重受け部の上か下になるように配置された力伝達部材によって力測定トランスデューサに接続される二段構成になっているため、偏心誤差が生じない。
【００１２】
秤の荷重受け部は、重量によって生じる力を力測定トランスデューサに伝達する力伝達部材の上か下になるように配置された構成になっているため、荷重受け部に載せられた荷重の重心はほぼ鉛直方向になるので、複合重力の作用線は、力伝達部材に対する位置が固定される。したがって、重心がずれないので、本発明による装置は偏心誤差を生じない。
【００１３】
力測定トランスデューサあるいは計量セルを上部に設け、荷重受け部に吊り下げ構造を採用することは、本発明の範囲内である。しかし、特に上記の荷重移動装置を使用したロボット式秤の場合など、操作の便宜を考えると、図面と関連して以下に説明するように、力伝達部材の上方に荷重受け部を設けて上下構造とすることが望ましい。
【００１４】
秤の荷重受け部の設計は、被計量物を秤に載せる目的で荷重移動装置を使用する場合には、特別な問題を生じる。この種のロボットを使用すると、被計量物と秤にオペレータが触れることはない。解決すべき設計上の問題は、荷重受け部が複数含まれている場合には、特に難しいものとなる。
【００１５】
本発明によれば、その問題は、各荷重受け部の全部または少なくとも一部を、片側を自由端とした櫛歯を有するフォーク状に形成することによって解決する。この基本設計は、全体の構成が複数の装置を含むものであっても、用いられる装置が複数か単一かに関わらず、重要な意味をもつ。格子状あるいは籠状を呈する有孔の不連続状の荷重受け部自体は公知であっても、入手可能な従来技術による装置は、ロボットを用いる構成には適していない。なぜなら、格子状パターンには孔やスリットが含まれており、櫛歯の隙間が片側に開いているフォーク状パターンとは異なるからである。片側が開いたフォーク状の櫛歯という設計思想の重要性は、次に述べる実施例の説明から明らかになる。また、類似の構造を有する荷重移動装置が有利であることも明らかになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による方法を実行するために用いられるすべての装置を含む構成を示している。温度や風などの環境要因から保護するためのコンパートメントの内部に、秤１と、被計量荷重と組み合わせうる異なる形状や大きさのおもりを載せるための保持場所１７と、荷重移動装置を案内トラック１８と平行および横断する方向に移動させるスライド式支持部材１９に取り付けられたアーム２０を有する荷重移動装置が収容されている。この構成により、比較的狭い場所でも比較測定の操作を自動で行うことができる。秤は、後に述べる図７に示す構成としてもよい。
【００１７】
図２は、図１の静止保持場所１７の前列を上から見た図である。この構成は、荷重支持モジュール２１が置かれる複数の切り込み２２を有するフレーム２３を含む。切り込み２２は、荷重支持モジュール２１の縁を保持するために段部２４を有している。段部２４に凹部２５を設けたことにより、モジュール２１をフレーム２３から容易に持ち上げることができる。
【００１８】
個々の荷重支持モジュール２１は、図４と図５に詳細を示したように、荷重支持モジュールの取り付け孔２６に挿入された位置決めピン２７に載せられる。図２の平面図に破線で示したように、取り付け孔２６の少なくともいくつかは（図示されたモジュールの左部分に示したように）、非円形、特に楕円形としてもよい。
【００１９】
図３は、荷重受け位置を上下二段に構成した荷重支持モジュール２１の設計思想を示している。低い方の位置１０９は、プレート３２に設けられた片持ち式櫛歯１１４で構成された格子になっている。櫛歯部分のくぼみ２８には、シートメタル状おもり２９ａまたはボタン−ハンドル状おもり２９ｃが載せられる（図５ａ、図５ｂ）。くぼみ２８の直径は、シートメタル状おもり２９ａとボタン−ハンドル状おもり２９ｃの大きさに合わせて選択することができる。荷重支持モジュール２１は、さらに、単一の片持ち式アーム１１０を備えた支持ポスト３０を有し、このアーム１１０の端部に、モジュール２１の第２の位置１０９の上方にワイヤ状おもり２９ｂを保持するためのフック３１が設けられている。
【００２０】
モジュール構造という設計思想に基づき、支持ポスト３０は、図４に示したように、固定ねじ３６でプレート３２に取り外し可能に取り付けてもよい。アーム１１０は、スリーブ３３で交換可能に保持してもよい。支持ポスト３０には、接続用開口部３４を設け、支持ポストの縦方向の延長部、具体的に言えば付加的な荷重受け位置を、ねじかダウエルピンで接続するようにしてもよい。開口部３４は、図４に示したように、スリーブ３３やアーム１１０を締め付けねじ３５で締め付けるためだけに設けてもよい。
【００２１】
図４、図５ａ、図５ｂは、荷重移動装置のアーム２０が、一方では、秤の力トランスデューサに接続された荷重受け部１１５とどのように協働し、他方では、荷重支持モジュール２１とどのように協働しているかを示している。図４は側面図であり、図５ａ、図５ｂは正面図である。図５ａでは、アーム２０は荷重伝達位置にあり、図５ｂでは、アームは低い方の位置すなわち計量が行われる位置にある。
【００２２】
アーム２０は、ねじ３８で高さ調節部材３９を介して接続された２枚のプレート３７、３７ａを有している。ピン２７は、荷重支持モジュール２１を所定の中央位置に支持する役目をしている。
【００２３】
荷重移動装置は、トラックを移動するスライド式支持部材１９に乗って縦、横、上下の三次元方向に移動できる（図１参照）。したがって、荷重支持モジュール２１に載せられたおもり２９ａ、２９ｂ、２９ｃは、荷重移動装置によって、静止保持場所１７から秤の荷重受け部１１５まで移動し、計量が行われた後、静止保持場所１７に戻される。荷重支持モジュール２１と荷重受け部１１５は、片側が自由端の櫛歯部分を有し、おもりをアーム２０で持ち上げたり、下したりできる。
【００２４】
図６は、秤の力測定トランスデューサから分離された状態の荷重受け部１１５を立体的に示している。荷重受け部１１５は、秤の力トランスデューサに荷重受け部を接続するための接続アーム４１と、シートメタル状おもり２９ａまたはボタン−ハンドル状おもり２９ｃを載せるためのほぼ櫛歯状または格子状の荷重受け区域１１６と、ワイヤ状おもり２９ｂを載せるための上側の荷重受け部分１１７から成る。
【００２５】
計量は、次のように行われる。荷重移動装置は、シートメタル状またはボタン−ハンドル状またはワイヤ状おもりを載せた荷重支持モジュール２１を静止保持場所７から取ってくる。おもりを載せた荷重支持モジュールは、秤まで移動し（図５ａ参照）、おもりをその種類に応じて荷重受け部１１５の上に載せるかぶら下げる。荷重支持モジュールが空になると、荷重移動装置のアームが後退して、計量が始まる（図５ｂ参照）。計量の後、同じ一連の工程が逆の順番で行われ、新しい計量サイクルが始まる。 図７は、本発明に属する特徴を除いてＥＰ−Ａ０ ５５６ ４７３に詳しく説明されている種類の秤１を示している。ＥＰ−Ａ ０ ５５６ ４７３の開示内容は、公報番号を示すことにより明らかであるためここでは繰り返さないが、その基本的な内容は、秤１において、計量皿があるスペース４の下方に秤のハウジング２があり、その内部に力測定トランスデューサ３（破線部分）があるということである。秤のハウジング２の上には、ドラフトシールドの囲い５がある。ドラフトシールドの囲い５の側壁は、囲いの内部にアクセスできるように、少なくともその一部が取り外し可能あるいはスライド可能になっている。たとえば、図７において、左側壁７はハンドル６の位置まで押し開かれ、ドラフトシールドの囲い５の内部に左側からアクセス可能である。
【００２６】
図示された実施例では、計量皿が取り外されている。設計の細部は、計量皿が力測定トランスデューサ３の力伝達部材のボルト形荷重受けポストに取り外し可能に載せられている点で、ＣＨ−Ａ ６７９ ９４９に記載の構成に類似している。類似の荷重受けポスト８（図７）も、本発明の実施例の一部をなしている。
【００２７】
本発明によれば、３本の荷重受けフォーク９、１０、１１は、被計量物を保持するために荷重受けポストに接続されている。３本の荷重受けフォーク９、１０、１１は、支持フレーム１３の強固なほぼ垂直に延びるフレーム部材１２で保持されている。したがって、荷重受けフォーク９、１０、１１にいろいろな形状のおもりが載せられた場合でも荷重の重心がずれない。
【００２８】
製造工程の面から言えば、それぞれの荷重受けフォークが適当な高さの支持フレームを有し、各荷重受けフォークが支持フレームと一体の打ち抜きプレス成形された部品として製造するのが望ましい。この種の構成では、荷重受けフォーク９、１０、１１のそれぞれに縦型フレーム部材を接続し、たとえば点溶接によって一体の支持フレーム１３とするだけでよい。他の接続方法としては、一番上のフォーク１１の下方にある荷重受けフォーク９、１０の下側の縦型フレーム部材を取り付けるために、一番上にある荷重受けフォーク１１の縦型フレーム部材１２に折り畳み式フラップ１６を設けてもよい。
【００２９】
被計量物を載せる装置に（たとえば図７に示した構成の左側に向かって開いた）自由端を有するフォーク状櫛歯１４を設けた構成とすることにより、相補的な櫛歯構造を有する移動用フォーク１５を備えたロボットを使うことができる。図示した実施例では櫛歯が１段しかないものを示したが、ロボット自体の構成に限定はない。用途に応じて、荷重移動装置は上記の図４、図５ａ、図５ｂの思想に類似した構成としてもよいのはもちろんであり、また必要ならば、フォーク１５の代わりに、フック３１に似た独立したフックをワイヤ状おもりの移動のために設けてもよい。静止保持場所１７に、たとえば大きなおもり２９ｃとシートメタル状おもり２９ａとワイヤ状おもり２９ｂに対応した三つの段９、１０、１１に似た２つ以上の段を設けてもよい。
【００３０】
移動用フォーク１５が被計量物を運び、荷重受けフォーク９、１０、１１のいずれか一つに載せるとき、移動用フォーク１５は、各荷重受けフォークの上方まで移動するだけでよい。その位置で移動用フォーク１５が下降し、フォーク１５の櫛歯部分が、荷重受けフォーク９、１０、１１が各々有する櫛歯部分１４の間を下がってゆき、被計量物が移動用フォーク１５から荷重受けフォーク９、１０、１１へ受け渡される。次に、移動用フォーク１５が左側に後退し、ドラフトシールドの囲い５の外へ出るので、計量中は計量コンパートメントのドア７を閉鎖しておくことができる。
【００３１】
本発明の範囲において、多くの変形例が可能である。たとえば、秤１の荷重受け部３は計量コンパートメントの上部に設け、その荷重受け部から荷重を吊り下げてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って比較測定秤を最良の仕方で操作した場合に協働する各部の全体図
【図２】別々に移動させうるモジュラーユニットとして構成された異なるおもりの静止保持場所の平面図
【図３】図２に示したモジュラーユニットの一つの斜視図
【図４】荷重移動装置が図３のモジュラーユニットおよび図６の荷重受け部とどのように協働するかを示す一部断面側面図
【図５】荷重移動装置が図３のモジュラーユニットおよび図６の荷重受け部とどのように協働するかを示す一部断面正面図
【図６】秤の荷重受け部の特に好ましい実施例を示す斜視図
【図７】本発明による他の荷重移動装置が本発明にしたがって構成された秤とどのように協働するかを示す斜視図
【符号の説明】
１ 秤
２ 秤のハウジング
３ 力測定トランスデューサ
４ 計量皿を載せるスペース
５ ドラフトシールドの囲い
６ 側壁７のハンドル
７ 側壁
８ 荷重受けポスト
９、１０、１１ 荷重受けフォーク
１２ 垂直に延びるフレーム部材
１３ 支持フレーム
１４ フォーク状櫛歯
１５ 移動用フォーク
１６ フラップ
１７ おもりの静止保持場所
１８ ロボットを案内するトラック
１９ ロボットのスライド式支持部材
２０ アーム
２１ 荷重支持モジュール
２２ 切り込み
２３ 荷重支持モジュール２１のフレーム
２４ 段部
２５ 凹部
２６ 荷重支持モジュール２１の取り付け孔
２７ 位置決めピン
２８ くぼみ
２９ａ シートメタル状おもり
２９ｂ ワイヤ状おもり
２９ｃ ボタン−ハンドル状おもり
３０ 支持ポスト
３１ アーム１１０のフック
３２ プレート
３３ スリーブ
３４ 支持ポスト３０の接続用開口部
３５ 接続用開口部３４の締め付けねじ
３６ 支持ポスト３０の固定ねじ
３７、３７ａ プレート
３８ 接続ねじ
３９ 高さ調節部材
４１ 接続アーム
１０９ 低い方の位置
１１０ アーム
１１４ 片持ち式突部
１１５ 荷重受け部
１１６ 荷重受け区域
１１７ 上側の荷重受け部分

Claims (15)

1. 少なくとも二つの荷重部分を有する、荷重を秤で測定する方法において、前記荷重部分は互いに形状とサイズが異なり、測定しようとする荷重を、静止保持位置である第一の場所と、荷重移動装置である第二の場所と、秤の荷重受け部である第三の場所の三つの場所のうちの少なくとも一つの場所から上げ下ろしし、前記三つの場所のうち少なくとも荷重受け部には少なくとも二つの荷重受け位置が互いに上下に配置されており、少なくとも二つの前記荷重部分を、前記少なくとも二つの荷重受け位置において上げ下ろしすることを特徴とする荷重測定方法。
2. 上記少なくとも二つの荷重部分を上記三つの場所のうちの少なくとも二つの場所から上げ下ろしし、上記少なくとも二つの荷重受け位置を少なくとも前記二つの場所のそれぞれに互いに縦方向に等距離に設けたことを特徴とする請求項１に記載の荷重測定方法。
3. 上記少なくとも二つの荷重部分の上げ下ろしは、上記少なくとも二つの荷重受け位置で同時におこなうことを特徴とする請求項２に記載の荷重測定方法。
4. 形状や大きさが異なる荷重を受ける荷重受け部を備えた秤で荷重を測定する装置において、静止保持場所と荷重移動装置と秤の荷重受け部という三つの場所を有し、上記三つの場所の少なくとも一つに、少なくとも二つの荷重受け位置を互いに上下に配置したことを特徴とする荷重測定装置。
5. 上記第一、第二、第三の場所のうち少なくとも二つの場所が、互いに上下に配置された少なくとも二つの荷重受け位置を有し、上記少なくとも二つの荷重受け位置を上記少なくとも二つの場所のそれぞれに互いに縦方向に等距離に設けたことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 上記少なくとも二つの荷重受け位置が静止保持場所に属し、下方からのアクセスが自在な片持ち式突出要素を有する請求項４に記載の装置。
7. 下側の片持ち式突出要素が、フォーク状櫛歯の列を有し、少なくとも一つの上側の片持ち式突出要素が、吊り下げられた荷重を受ける片持ち式アームを有する請求項６に記載の装置。
8. 静止保持場所に少なくとも二つの荷重支持モジュールの列を設け、これら二つの荷重支持モジュールのそれぞれが、互いに上下に配置され下方からのアクセスが可能な片持ち式突出要素で構成された少なくとも二つの荷重受け位置を有する請求項４に記載の装置。
9. 荷重移動装置が計量作業を自動化し、上記移動装置が、互いに上下に配置され片持ち式突出要素を備えた少なくとも二つの荷重受け位置を有する請求項４に記載の装置。
10. 少なくとも一つの荷重受け位置の片持ち式突出要素の自由端が荷重移動装置から離れた側にあり、自由端の間に、端部が開いたスリットを有する請求項９に記載の装置。
11. 秤が質量比較秤（コンパレータ）であり、荷重受け部と荷重受け位置が、重量により生じる力を力測定トランスデューサに導く荷重受け装置であり、さらに上記荷重受け部が力を伝達する力伝達要素上にある力の作用点を通る鉛直線に沿って上下に配置されている請求項４に記載の装置。
12. 荷重受け装置が、力伝達要素より上に配置されている請求項１１に記載の装置。
13. 自由端を有し、上記自由端の間に生じたスリットの端部が開いている片持ち式突出要素により、荷重受け装置の少なくとも一部が構成されている請求項１１に記載の装置。
14. 少なくとも二つの荷重受け装置が、上記少なくとも二つの荷重受け装置に共有された少なくとも一つのほぼ垂直のフレーム部材で保持されている請求項１２に記載の装置。
15. 少なくとも下側の荷重受け位置にある少なくとも一つの荷重受け装置が、その先端が上記少なくとも一つの垂直のフレーム部材から離れた側にあるフォーク状櫛歯の形状を呈している請求項１４に記載の装置。

Images