JP4693999B2

JP4693999B2 - 秤の緩衝機構

Info

Publication number: JP4693999B2
Application number: JP2001011136A
Authority: JP
Inventors: 直人出雲; 裕土舘
Original assignee: A&D Co Ltd
Current assignee: A&D Co Ltd
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: JP2002214030A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は秤の緩衝機構に係り、特に高精度の秤に対する瞬間的な大荷重から、秤の機構を防御するための緩衝機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子天秤と称される電磁平衡式電子秤をはじめとする高精度の秤は、例えば数千分の１、数万分の１グラムという僅かな重量の計測が可能なものが提供されている。このような秤においては、秤量物の荷重を計量部に伝達する荷重伝達機構も非常に精密に構成されており、結果的に機構としては脆弱なものとなっている。このため秤量以上の大荷重が負荷されたり、或いは秤量皿に秤量物を落下させる等して瞬間的に大荷重が負荷されたりすると、上記機構に狂いが生じたり、或いは機構が破壊されてしまう事態を将来する。
【０００３】
以上の点に鑑み、高精度の秤では上記大荷重や瞬間荷重から機構を防護するため秤量物の荷重を直接受ける秤量皿と、計量部との間にコイルばね、板ばね等の弾性体を配置し、緩衝機構としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記緩衝機構の多くは、前記弾性体の変形によって秤量皿に負荷された荷重を鉛直方向に吸収するよう構成されている。しかし、秤量皿の偏心位置に秤量物を落下させた場合、この秤量皿に対して横方向の荷重が加わった場合等では、鉛直方向の荷重吸収機構ではこの瞬間荷重を吸収しきれず、秤内の機構に対してねじれ等の応力を発生させてしまう。
【０００５】
前記のように偏荷重として作用する場合も考慮すれば、緩衝機構は、鉛直方向のみでなく、負荷された荷重に対して秤量皿が全ての方向に変位するよう構成しておくことが望ましく、このような全方位変位型の緩衝機構も何種が提案されている。
【０００６】
図５は全方位変位型の緩衝機構の従来例を示す。この構成においては、秤量皿５０に加わった荷重は次の経路を経て荷重計測部に伝達される。即ち、秤量皿５０に加わった荷重は第１伝達部材５１、第２伝達部材５２、及び接続材５４を経て第３伝達材５３に伝達され、第３伝達材５３に伝達された荷重は、支点材５５の位置に対応した梃子比で前記荷重を計量部（図示せず）に伝達するよう構成されている。
【０００７】
この従来例において、第１伝達部材５１は、支持材５６と、この第１伝達部材５１側に設けられた押え部材５１ａとの間に挟持されたボール部材５７により軸５８を中心として、秤量皿５０の取付部が水平方向（図の奥行き方向）に揺動可能に構成され、かつ常時はこの揺動は第１伝達部材５１の両側（図示の場合は一側のみ示す）に設けられた引っ張りばね５９によって規制されるようになっている。
【０００８】
この構成において、例えば過荷重が負荷された場合には、第１伝達部材５１の先端下部に設けられたアングル材６０がストッパ６１に当接することによりその荷重を吸収し、図の左右方向に加わった荷重の場合には引っ張りばね５９の張力に抗して第１伝達部材５１が左右に変位することによりこの荷重を吸収する。また前後方向（図の奥行き方向）に加わった荷重の場合にはボール部材５７を介して当該第１伝達部材５１が引っ張りばね５９の張力に抗して軸５６を中心として揺動することにより吸収される。
【０００９】
上記に示した従来構成の全方位型の緩衝機構では、複数のばね材、ボール部材及びこのボール部材を挟持する部材、スットッパ部材、このストッパ部材に係合する部材等、緩衝機構を構成するために多数の部品を必要とする。このため、装置は複雑かつ大型化することは避けられない。因みに、上記従来構成も、機構を配置する空間に比較的余裕がある分析型電子天秤に設けられることを前提として構成されている。
【００１０】
またこのような複雑な構成であるため各部材の調整を微妙に行う必要があり、この調整が適正でないと、却って緩衝機構が適正な荷重の伝達を阻害する恐れも生じる。このような理由により、技術的、経済的観点から実用に供される機構は殆ど提供されていないのが実情である。
【００１１】
上記従来例からも明らかなとおり、秤量装置において、通常の計量時には、当然のことながら秤量皿に負荷された秤量物の荷重を計量部に正確に伝達するため、秤量皿が勝手に傾いたり、がたつきがあったりしてはならない。つまり全方位型緩衝機構は秤量皿を全方位に変位（揺動）可能に構成させる機構を構成し、かつ通常の秤量時にはこのような秤量皿の変位を規制し、かつがたつきがない機構に構成する必要がある。この結果、秤量皿の全方位への変位を許容する機能と、この変位を規制する機能という、いわば相反する機能を合わせ持つ必要があり、従来構成においては、上記両機能を併せ持たせるため結果的には部品点数が多く、大型かつ複雑な機構とならざるを得なかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来型の全方位型荷重緩衝機構の問題点を解決するために構成した全方位型荷重緩衝機構であって、部品点数が少なく機構が比較的単純で、かつ通常の計量時には秤量皿の変位を確実に規制することが可能な荷重緩衝機構である。
【００１３】
即ち秤量皿を支持する皿受部材と、この皿受部材を軸支する支持軸と、この支持軸を介して秤量物の荷重を計量部に伝達する荷重伝達部とを有し、支持軸はこの荷重伝達部に対して全方位に揺動可能に挿通配置され、全方位の揺動は、支持軸に突設さたピン部材を回転軸とする揺動動作、荷重伝達部のピン配置部に対するピン部材の離間動作等の合成により行われ、かつ皿受部材と荷重伝達部との間にはコイルばねなどの弾性体が介在配置され、この弾性体の弾発力により通常の計量作業時には皿受部材の揺動動作が確実に規制されるよう構成したことを特徴とする秤の荷重緩衝機構である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
秤量皿に負荷された秤量物の荷重は、常時は皿受部材、支持軸、弾性体を介して荷重伝達部に伝達され、かつこの荷重伝達部を介して伝達された荷重が計量部で計量される。
【００１５】
例えば、秤量皿の中心部に秤量物を落下させる等して鉛直方向に対して瞬間荷重が負荷された場合には支持軸は弾性体の弾発力に抗して鉛直方向に下降変位してこの荷重を吸収する。また秤量皿の偏心位置に瞬間荷重が負荷された場合には、秤量皿はこの荷重の負荷された側に傾こうとするが、この動作は、弾性体の弾性に抗して荷重伝達部と係合するピン部材を中心とした回転動作、この荷重伝達部に対するピン部材の当接部の離間動作が合成され、秤量皿は荷重が負荷された側に傾き、この荷重を吸収する。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参考に説明する。
まず本発明の構成を図１及び図２により説明する。図示の緩衝機構は基本的にはピン部材が突設された支持軸を有する皿受部材、弾性体、皿受部材及び支持軸の揺動を可能に支持する荷重伝達部という帆図かな構成部分から成っている。
【００１７】
符号１は皿受部材であり、２はこの皿受部材１に対して取り付けられた支持軸である。支持軸２にはこの支持軸２の軸心を介して対称に、かつ当該支持軸２に直交するようピン部材３ａ、３ｂが突設されている。このピン部材３ａ、３ｂは個々に形成したものを支持軸２に螺合等の手段によりそれぞれ取り付ける構成の他、支持軸２に貫通孔を形成し、一本のピンをこの貫通孔に挿通する方法でも形成可能である。
【００１８】
４はこの皿受部材１の取付対象である荷重受け部材である。図示の構成では、電磁平衡式の電子秤の荷重伝達ビーム等のように荷重を受けかつこの荷重を計量部に直接伝達する部材、或いはロードセル秤の起歪体等のように部材そのものが荷重受け部と計量部とを兼ねる部材（以下両者を含めて「計量部材」とする）５とは独立した構成となっている。このように各秤の計量部材５とは別個に形成すれば、緩衝機構は各種の秤に取付可能となり、緩衝機構としての汎用性を高めることができる。
【００１９】
６は荷重受け部材４に形成された凹所であり皿受部材１の外径よりもやや大きな内径を有している。この凹所６の中心には支持軸２が挿通する第１の挿通孔７が形成され、この第１挿通孔７は支持軸２の外径よりも大きな内径を有するように形成されている。
【００２０】
８はこの第１挿通孔に連接する第２挿通孔である。この第２挿通孔８は前記第１挿通孔７が円筒状に形成されているのに対して、当該第２挿通孔８の軸心方向において、その中央部が最も内側に突出するよう断面略ドーナツ状に形成され、軸心方向中央の最も突出した部分の内径は前記支持軸２の外径にほぼ近い内径となっている。
【００２１】
9 はこの第２挿通孔８に連接して、荷重受け部材４の裏面に突出形成されたボス部であり、その内径は第２挿通孔８の最大径とほぼ等しい内径を有している。このボス部９の円周側壁には後述する方法で前記各挿通孔７、８を挿通した支持軸２のピン部材３ａ、３ｂが位置する切り欠きがピン配置部１０として、一対形成されている。このピン配置部１０は、通常の計量状態でピン３ａ、３ｂが位置するピン定位置部１０ａと、このピン定位置部１０ａに連接してボス部９の下端縁９ａにテーパー状に開放しているテーパー開放部１０ｂとから構成されている。また図２において、符号１１は前記第２挿通孔８を切り欠くようにして形成された一対のピン通過部である。
【００２２】
次に上記各部材による緩衝機構の形成状態を説明する。
図１において、二つ示されている皿受部材１のうち、図の左側の状態、即ち支持軸２に対してピン部材３ａ、３ｂが対向する状態が表示される状態で、コイルバネ１２を介在させて当該支持軸２を第１及び第２挿通孔７、８に挿通する。この場合、第２挿通孔８にはピン通過部１１が形成されているため（図２参照）、皿受部材４及び支持軸３が図１の左側の状態であれば支持軸２の挿通が可能となる。
【００２３】
支持軸２のピン３ａ、３ｂがボス部９の下端に一旦突出したならば、支持軸２を９０度回転し、各ピン部材３ａ、３ｂがピン配置部９に位置するようにする（図３も併せて参照）。この状態でボス部９の下端に突出した支持軸２に対して環状の部材を係止部材１３として嵌挿し、かつこの係止部材１３が支持軸２から脱落するのを防止するため固定部材１４を支持軸２の溝２ａに嵌合させる。
【００２４】
この状態で、図３に示すようにコイルばね１２の弾発力により支持軸２は荷重受け部材４の上部側に引き抜かれるような力が加わるが、この力は係止部材１３がボス部９の下部端縁９ａに当接することにより保持されている。常時は、コイルばね１２の弾発力により係止部材１３がボス部９の下部端縁全体と当接することにより支持軸２は荷重受け部材４に対して鉛直方向に確実に固定される。
【００２５】
つまり、上記の構成ではコイルばね１２の弾発力はピン部材３ａ、３ｂとピン配置部１０との係合により保持されるのではなく、あくまでもボス部９、より具体的にはボス部９の下部端縁９ａと係止部材１３との当接により行われる。従って、ピン配置部１０のピン定位置部１０ａと、各ピン部材３ａ、３ｂとは近接配置されているだけであって、一定の力をもって当該ピン定位置部１０ａに圧接されているわけではない。
【００２６】
因みに、ピン部材３ａ、３ｂとピン配置部９との係合により支持軸２が保持されると、皿受部材４、即ちこの皿受部材４により支持される秤量皿がピン部材３ａ、３ｂを回転軸として揺動してしまう。またコイルばね１２は図示のように荷重受け部材４に接触する側の径の方が皿受部材１に接触する側の径よりも大きくした略円錐台状のコイルばねとすることにより、皿受部材４の安定性を増すことができる。
【００２７】
なお、上記の構成においては、秤の秤量を越えた荷重の負荷や、瞬間的な大荷重に対するストッパ機構が示されていないが、このストッパ機構は各種の構成が考えられる。例えば秤量機構に空間的余裕がある場合には、ボス部９の下部に突出した支持軸２の下端と当接するストッパを配置する。より現実的には秤のケーシングにストッパ部を構成する。図３において符号１６は秤の機構を収納するケーシングであり、このケーシング１６のうち皿受部材１の下端に対向する部分にストッパ１６ａを突設しておけば、規定以上の大荷重の場合には皿受部材１の下面がストッパ１６ａに接触し、このストッパ１６ａにより荷重の伝達を防止することができる。またストッパを別に構成し、ケーシング１６と皿受部材４との間にこのストッパを配置するようにしてもよい。何れにしても本緩衝機構を使用する秤に最適のストッパの構成を適宜選択すればよい。
【００２８】
以下、上記構成の緩衝機構の作動状態を主として図３および図４を用いて説明する。
まず、常時は秤量皿１５、皿受部材１、支持軸２、荷重受け部材４はコイルばね１２の弾発力によって一体化されている。このため秤量皿１５に載置された秤量物の荷重は皿受部材４、コイルばね１２を介して荷重受け部材４に直接伝達され、更にこの荷重受け部材４を介して計量部材５に伝達される。
【００２９】
一方、秤量物を落下させる等して秤量皿１５の特定の部分に荷重の負荷が加わった場合には、この加わった方向に向かって秤量皿１５が変位し、この荷重の負荷を吸収する。即ち、支持軸２の鉛直方向に瞬間荷重が加わった場合には、支持軸２はコイルばね１２の弾発力に抗して鉛直方向に下降し、荷重を吸収する。
【００３０】
これ以外の偏荷重の場合には、秤量皿は前述の如く荷重の加わった方向に変位するわけであるが、この変位は、荷重受け部材４の第２挿通孔８の内壁部が断面ドーナツ状になっていること、この第２挿通孔８の上下に位置する第１挿通孔７、ボス部９の内径が当該支持軸２の外径よりも大きく形成されていることにより、第２挿通孔８を中心として支持軸が揺動可能に構成されていることにより可能となる。
【００３１】
例えば、秤量皿１５が図３の如くＸ−Ｘ´方向に変位する場合には、ピン部材３がピン定位置部１０ａから離間しながらかつこのピン部材３を中心軸とし支持軸２が回動する動作を行うことにより実現される。
【００３２】
一方、このＸ−Ｘ´方向と直交する方向Ｙ−Ｙ´方向に変位する動作は、図４に示す如く、ピン部材３がボス部９のピン配置部１０のピン定位置部１０から離間する動作を行うことにより実現される。
【００３３】
つまりピン部材３の回動動作（この回動を可能とするためのピン配置部１０に対するピン部材３の離間動作も含む）、ピン部材３のピン配置部１０に対する離間動作、及び支持軸２の軸心方向への昇降動作の３つの動作を合成することにより、前記Ｘ−Ｘ´方向、Ｙ−Ｙ´方向およびこれらの方向の成分を有する３６０度方向に秤量皿１５の変位が可能となる。
【００３４】
以上、本発明発明の緩衝機構を、秤の計量部材とは別個に形成した荷重受け部材４に形成した構成を例に説明したが、秤の計量部材５に対してこの緩衝機構を直接構成することはもとより可能である。
【００３５】
なお、ピン部材３がボス部９のピン配置部１０に配置されることにより、支持軸２の軸回りの回転が阻止される。さらに前記第２挿通孔８の内径のうち、最も内径の小さくなる部分の内径が、支持軸２の外径とほぼ等しいため、この最小内径部分により支持軸２が荷重受け部材４の水平方向に変位するのも阻止される。即ち、これらの構成に加え、前記ボス部９と係止部材１３との係合とも相まって、通常の計量作業時に皿受部材４、即ちこの皿受部材４に取り付けられる秤量皿１５のがたつき、揺動、回転等の不具合をほぼ完全に防止できる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、上述のように、ピン部材を突設した支持軸を有する皿受部材と、コイルばね等の弾性体と、ボス部等支持軸を揺動可能に保持する部分とからなり、部品点数が非常に少なく、従って経済的かつ小型に全方位型の緩衝機構を構成することが可能となる。
【００３７】
また、秤量皿の変位動作は緩衝機構各部の動作の合成により行われ、弾性体の弾発力により常時は個々の動作が規制されるため、常時は秤量皿は非常に安定しており、計量作業を安心して行え、かつ偏荷重等が加わった場合には各部の動作が合成されて所定の方向に円滑に秤量皿を変位させることができる。
【００３８】
更に、秤を直接構成する計量部材とは別個の荷重受け部材に形成すれば、この緩衝機構を対独又は複数個利用し、大きな角皿を複数箇所で支持する等、緩衝機構を、各種の秤に利用可能な汎用品として構成することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る緩衝機構の構成部材を示す緩衝機構の分解図である。
【図２】緩衝機構を形成する部分中心とした荷重受け部材の平面部分図である。
【図３】緩衝機構の一部破断側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線による断面図である。
【図５】従来の緩衝機構の一例を示す荷重伝達機構の側面図である。
【符号の説明】
１皿受部材
２支持軸
３（３ａ、３ｂ）ピン部材
４荷重受け部材
５計量部材
７第１挿通孔
６コイルぱね座
８第２挿通孔
９ボス部
１０ピン配置部
１０ａピン定位置部
１０ｂテーパー開放部
１１ピン通過部
１２コイルばね
１３係止部材
１５秤量皿
１６ケーシング

Claims

秤量物の荷重を直接受ける部分と、この秤量物の荷重を計量する計量部との間に形成される緩衝機構であって、支持軸を有する皿受部材と、この皿受部材の支持軸が挿通位置する支持軸挿通部と、この支持軸挿通部に挿通した支持軸が支持軸挿通部から脱落するのを防止する固定部と、皿受部材と支持軸挿通部を形成した部材との間に介在配置された弾性体とからなり、支持軸挿通部は、当該支持軸挿通部を中心として支持軸が３６０度方向に傾斜可能に構成され、かつ瞬間荷重が負荷されないときは弾性体の弾発力により、支持軸はその軸心が鉛直方向に位置するよう固定されている緩衝機構において、前記支持軸には支持軸軸心に直交するようピン部材が突設され、前記支持軸挿通部にはピン部材が配置されるピン部材配置部を有するボス部が形成され、ボス部から突出した支持軸下端部には係止部材が固設され、前記弾性体の弾発力は、ボス部材下端縁に当該係止部材が当接することにより保持されるよう構成したことを特徴とする秤の緩衝機構。
前記支持軸の挿通部は、支持軸の外径よりも大きな内径を有する第１挿通孔及びボス部と、この第１挿通孔及びボス部の間に配置された第２挿通孔とから構成され、第２挿通孔は、挿通孔軸心方向においてほぼ中央に位置する部分の内径が、支持軸の外径に近接するよう最も小さい内径となるよう構成され、この第２挿通孔により支持軸は水平方向の変位が規制されながら、この第２挿通孔を中心として揺動するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の秤の緩衝機構。
ボス部にはピン配置部が切り欠き形成され、ピン配置部はピン定位置部と、このピン定位置部に連接するテーパー開放部とからなり、ピン部材は当該ピン配置部のピン定位置部に位置することにより支持軸の軸心回りの回転が規制され、かつこのピン定位置部におけるピン部材の回動動作、ピン定位置部に対するピン部材の離間動作により支持軸が３６０度方向に傾斜可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の秤の緩衝機構。
前記弾性体はコイルばねであることを特徴とする請求項１記載の秤の緩衝機構。
前記コイルばねは、皿受部材に当接する側の径が小さく、かつ支持軸挿通部形成面に当接する側の径が大きくなるよう、略円錐台形に形成されていることを特徴とする請求項４記載の秤の緩衝機構。
前記支持軸挿通部を有する部材は、秤の内部機構を構成する計量部材とは別個に形成された荷重受け部材に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の秤の緩衝機構。