JP2005509850A

JP2005509850A - 過荷重防護機構を備えた秤量皿支持機構

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Publication number: JP2005509850A
Application number: JP2003544427A
Authority: JP
Inventors: ブルクハルト，ハンス−ルドルフ
Original assignee: Mettler Toledo Schweiz GmbH
Current assignee: Mettler Toledo Schweiz GmbH
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2005-04-14
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Abstract

本発明は、天秤に用いる秤量皿支持機構４７に関するものであり、その天秤は、秤量皿と計量セルとを備え、計量セルが荷重入力部１１と固定部１２とを備えた天秤である。秤量皿支持機構４７は、鉛直方向に作用する過大な荷重による損傷を防止するための過荷重防護機構を備えており、この過荷重防護機構は、秤量皿支持機構に対して係脱可能である。秤量皿支持機構４７と秤量皿とは固定結合されており、また更に、秤量皿支持機構４７は計量セルの荷重入力部に固定されている。本発明に係る秤量皿支持機構４７は、計量すべき荷重の作用方向に対して直交する方向に作用して秤量皿及び／または秤量皿支持機構４７を回転させようとする過大な力による損傷を防止するための対回転力安全機構を備えている。この対回転力安全機構は過荷重防護機構に一体に組込まれている。

Description

本発明は、天秤に用いる秤量皿支持機構に関するものであり、その天秤は、秤量皿と計量セルとを備え、その計量セルが、荷重入力部と固定部とを備えている構成とした天秤である。本発明に係る秤量皿支持機構は、斯かる計量セルの、荷重入力部に固定されるものである。また、本発明に係る秤量皿支持機構は、この秤量皿支持機構に対して係脱可能とした過荷重防護機構を備えたものである。

天秤に装備する過荷重防護機構は、秤量皿などの載荷部に対して略々鉛直方向に作用する荷重の大きさが最大許容荷重を超えたときに、その載荷部と計量セルとの間の連結状態を解除するように機能するものである。これによって、略々鉛直方向に作用する過大な荷重によって計量セルが損傷するのを防止することができる。尚、ここでいう略々鉛直方向に作用する過大な荷重には、最大許容荷重を超える大重量を載荷したときに作用する静的な過荷重と、重量を急激に載荷したときに作用する動的な過荷重との両方が含まれる。

以上に説明した種類の過荷重防護機構を開示した文献としては、例えば、ヨーロッパ特許第EP 0 981 041 A2号公報などがある。同公報に開示されている荷重計測機の載荷部は、予荷重を付与した弾性部材によって、互いに係合した状態に維持されている２つの部材を含んでいる。この荷重計測機に、所定の最大許容荷重を超える大きな荷重を載荷したならば、その弾性部材の予荷重に抗して、２つの部材のうちの第１部材に対して相対的に第２部材が移動する。この第２部材の相対移動の可動範囲は、移動限度ストッパによって規制されている。この過荷重防護方式は、過荷重が作用したときに、荷重入力部である第１部材と、その荷重を計測セルへ伝達する第２部材との間の係合状態を解除することによって、荷重計測用の計量セルが、その過荷重によって損傷するのを防止するようにしたものである。

米国特許第6,232,567 B1号公報には、天秤として構成した荷重計測機が開示されている。この天秤においては、秤量皿を取付けた台座部材と、秤量皿支持機構とを、予荷重を付与したコイルばねによって付勢結合している。また、この天秤は、秤量皿支持機構の本体部分に管状部材を固定結合して立設した、鉛直方向に延在する管状部を備えており、コイルばねは、この管状部の外周円筒面によって案内されている。台座部材はロッドに結合されており、このロッドは、管状部の中に挿通されて摺動可能に案内されている。ロッド及び管状部は秤量皿支持機構の底面から下方へ突出しており、それらの突出した部分は、計量セルの固定部に形成された収容凹部の中に収容されている。秤量皿に作用する荷重が所定範囲内に納まっている間は、ロッドの下端と管状部の下端とが、互いに結合した状態に維持されている。一方、例えば秤量皿に過大な荷重が載荷されるなどして、荷重入力部に鉛直方向の過大な荷重が作用したときには、それによって、ロッドの下端と管状部の下端との間の係合状態が解除される。そして、ロッドが下方へ移動して、収容凹部の中の固定移動限度ストッパに当接するようにしてある。

ドイツ実用新案登録第DE 94 06 898 U1号公報には、天秤に用いる防護機構が開示されており、この防護機構は２つの防護機能を果たすものである。その１つは、鉛直方向に秤量皿に作用する過大な荷重による損傷を防止することにあり、もう１つは、横方向に作用する荷重のために荷重入力部が傾斜することによって荷重入力部の支持機構が損傷するのを防止することにある。この横方向に作用する荷重とは、例えば斜め上方から作用する荷重や、側方から水平方向に作用する荷重であり、その典型的なものは、例えば、被計量物を秤量皿の中心から外れた位置に載置したときに発生する荷重などである。

米国特許第4,574,898号公報に開示されている天秤においては、シングルポイント形の支持機構を用いて秤量皿を支持している。その支持機構においては、天秤のベースプレートに取付けた複数の当接ストッパによって、被計量物を秤量皿の中心から外れた位置に載置したときに発生する荷重により秤量皿が傾くのを防止するようにしており、それら当接ストッパは、秤量皿の下方に、秤量皿の周縁に沿って配置するものであって、例えば、秤量皿の全周に沿って配置するようにしている。

生産工程の途中で品質検査を行う回数が増える傾向にある現在、天秤を用いることの必要性はますます増大している。天秤をモジュールの形態としたものは、計量モジュールと呼ばれており、オートメーション方式の生産システムないし品質管理システムに組込むのに極めて好都合なものである。計量モジュールをシステムに組込んで使用することで特に好適な結果が得られるのは、寸法が小さく高価なものを生産する場合であり、例えば、製薬工程における錠剤の充填包装システムや、ボールベアリングの品質管理システムなどの用途に特に適している。また、そのような用途においては、秤量皿や特殊な形態の載荷用プラットフォームに、特定用途のための上部構造を取付けることがしばしば必要になる。その場合、計量結果に高度の再現性が要求されることから、載荷用プラットフォームと、計量セルの荷重入力部（例えば秤量皿支持機構など）との間の結合構造を、固定結合とすることが望まれる。しかしながら、荷重入力部と計量セルとの間の結合構造を固定結合とした場合には、計量すべき荷重の作用方向に対して直交する方向に作用する力（例えば、秤量皿を回転させようとする方向に作用する力）による生じるトルク（回転力）によって計量セルが損傷するのを防止する手段を講じる必要がある。この種の力が発生するのは、例えば、上部構造を荷重入力部に螺着して固定するようにしている場合などであり、また特に、秤量皿を秤量皿支持機構に螺着して固定するようにしている場合である。

トルク計測機には、いわゆる過大トルク防護機構が装備されており、これは、過大なトルクがトルク計測機に加わるのを防止するための安全機構である。過大トルク防護機構の一例は、例えばヨーロッパ特許出願公開第EP 0 279 182 A1号公報に開示されている。同公報の過大トルク防護機構においては、一対のクラッチ半体部材の各々を、計測用シャフトとトルク導入シャフトとに取付けている。各々のクラッチ半体部材は、互いに噛合するためのクラッチ歯を備えており、通常動作時には、それらクラッチ半体部材は、予荷重を付与したばねによって互いに押し付けられて噛合している。一方、過大なトルクが作用したときには、そのばねの付勢力に抗して、それらクラッチ半体部材の間の噛合状態が解除される。そして、一方のクラッチ半体部材の背面が、周囲の固定ハウジングの摩擦表面に当接する。摩擦表面とそのクラッチ半体部材との間の間隙は、クラッチ歯の高さより、はるかに小さくしてある。これによって、過大なトルクの一部がハウジングに伝達され、トルク計測機に伝達されるトルクが、その分減殺される。

計量すべき荷重の作用方向に対して直交する方向に作用する力によって発生するトルク（回転力）のために、天秤が損傷するのを防止する上では、天秤の計量機能は、重力方向に作用する荷重を計量するものであるという、天秤に固有の特殊事情に適合した解決法を見出さねばならない。この条件に適合する解決法は、以上に説明した従来の天秤には示されていない。

従って本発明の目的は、対回転力安全機構を備えた秤量皿支持機構を提供することにあり、この対回転力安全機構は、計量すべき荷重の作用方向に対して直交する方向に作用する力によって発生する過大なトルクによる計量セルの損傷を防止するための機構であり、また特に、載荷プラットフォームを回転させようとする力による損傷を防止するための機構である。

本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の秤量皿支持機構によって達成されている。
本発明に係る秤量皿支持機構は、天秤に用いる秤量皿支持機構であり、該天秤は、秤量皿と計量セルとを備え、前記計量セルが荷重入力部と固定部とを備えた天秤である。該秤量皿支持機構は、鉛直方向に作用する過大な荷重による損傷を防止するための過荷重防護機構を備えており、該過荷重防護機構は、該秤量皿支持機構に対して係脱可能である。該秤量皿支持機構と前記秤量皿とは固定結合されており、また更に、該秤量皿支持機構は前記計量セルの前記荷重入力部に固定されている。特に本発明によれば、該秤量皿支持機構は、計量すべき荷重の作用方向に対して直交する方向に作用して前記秤量皿及び／または該秤量皿支持機構を回転させようとする過大な力による損傷を防止するための対回転力安全機構を備えており、この本発明に係る対回転力安全機構は前記過荷重防護機構に一体に組込まれている。

回転力が作用したときに、それによって計量セルの荷重入力部が捻られるのを防止するためのこの対回転力安全機構は、計量セルに永久変形が生じるおそれを回避するものである。計量セルに永久変形を生じさせることがあるのは、例えば、秤量皿に上部構造を装着する際に、特にそれをネジの螺着によって行おうとするときなどに、過大な回転力が秤量皿に作用し、その回転力が秤量皿支持機構に伝達され、更に計量セルの加重入力部に伝達されることによって生じるものである。もし、計量セルに永久変形が生じたならば、その結果、少なくとも計量結果に誤差が発生することになり、最悪の場合には計量セルが損傷しかねない。

本発明の１つの好適な実施の形態においては、該秤量皿支持機構が更に、前記秤量皿を取付ける台座部材を備えており、前記対回転力安全機構が、該秤量皿支持機構と該台座部材との間の係合状態を維持するための、例えば予荷重を付与したコイルばねなどの、弾性部材を備えている。

また特に、前記対回転力安全機構が、前記台座部材と該秤量皿支持機構との間の係合状態の解除及び回復を可能とする相互係合部材を備えている。また、前記相互係合部材が、前記秤量皿を安定位置に定位するための少なくとも１つのクリック係止位置を有する。

塵埃及び／または噴霧した水の微粒子が天秤ハウジングの内部へ侵入するおそれのある用途に用いる天秤に対応するようにした、特別の実施の形態においては、前記相互係合部材どうしが相対的に摺動して、前記秤量皿を取付ける前記台座部材と該秤量皿支持機構との間の係合状態が解除されるときに、それら相互係合部材どうしの間の係合状態が完全に解除されるのを阻止する移動限度規制ストッパを備えている。

本発明の特に有利な１つの実施の形態においては、該秤量皿支持機構が、下方へ突出した管状部を備えており、該管状部はその下端に少なくとも１つの膨出形状の嵌合凸部が設けられている。該管状部には案内ロッドが挿通されており、該案内ロッドは荷重導入経路に沿って延在し、前記台座部材に結合され、ロッド頭部を備え、該ロッド頭部に少なくとも１つの嵌合凹部が設けられており、前記対回転力安全機構は、膨出形状の前記嵌合凸部と前記嵌合凹部との間の係合状態を係脱可能としたことで構成されている。

また別の実施の形態においては、該秤量皿支持機構が、下方へ突出した管状部を備えており、該管状部はその下端に少なくとも１つのＶ字形の嵌合凹部が設けられている。該管状部には案内ロッドが挿通されており、該案内ロッドは荷重導入経路に沿って延在し、前記台座部材に結合され、その下端近傍に横方向ピンが設けられており、前記対回転力安全機構は、前記横方向ピンと前記嵌合凹部との間の係合状態を係脱可能としたことで構成されている。この実施の形態の変更例として、前記台座部材に結合された前記案内ロッドのロッド頭部に、少なくとも１つの上方へ向かって膨出した嵌合凸部を設けるようにしてもよく、この場合、前記対回転力安全機構は、前記嵌合凸部と前記嵌合凹部との間の係合状態を係脱可能としたことで構成されたものとすればよい。

本発明の特筆すべき特徴の１つに、前記コイルばねの予荷重を調節することで、前記対回転力安全機構の係合状態を解除する力の大きさを設定可能にしたということがある。
本発明の特に好適な１つの実施の形態においては、前記計量セルが、構造ブロックに一体的に形成された荷重伝達機構を備えており、該荷重伝達機構においては、平行四辺形リンク機構と、少なくとも１つの連結リンク部と、少なくとも１つの荷重伝達レバー部とがいずれも、前記構造ブロックに肉抜部を形成することによって境界を画成した、前記構造ブロックの夫々の構造要素部として形成されており、該肉抜部が、前記構造ブロックの主面に対して垂直な方向に貫通して該構造ブロックに形成された幅の狭い線状スリット部から成る。

以下に、図面に示した実施の形態に即して説明することにより、本発明に係る秤量皿支持機構、並びに、本発明に係る秤量皿支持機構を装備した天秤について、更に詳細に説明して行く。

図１は、計測用トランスデューサを取外した計量セルの断面図であり、これは、計量セルの最も広い表面積を有する面である一対の側面に対して平行に延在する平面で切断した断面図である。図示した計量セルは、略々直方体の構造ブロック１から形成した荷重伝達機構を備えている。構造ブロック１には、その主面に対して垂直な方向に貫通した幾筋もの幅の狭い線状スリット部２の形の肉抜部が形成されており、それら線状スリット部２の形の肉抜部によって、この構造ブロック１の複数の構造要素部の間の境界が画成されている。そして、それら複数の構造要素部のうちの４個の構造要素部によって、平行四辺形リンク機構（パンタグラフ機構）が構成されており、それら４個の構造要素部は、平行四辺形リンク機構の上辺リンク部６と、下辺リンク部３と、固定部１２を構成している一方の側辺リンク部と、荷重入力部１１を構成している他方の側辺リンク部とである。荷重入力部１１を構成している方の側辺リンク部は、構造ブロック１の肉抜部によって画成されたくびれ形状の可撓ヒンジ部７、８、９、１０により、その運動が案内され、鉛直方向に変位可能とされている。更に、構造ブロック１の内部に位置する別の構造要素部によって、荷重伝達レバー部２７が形成されている。

荷重入力部１１は、連結リンク部１６を介して、このレバー部２７の短腕に連結されている。連結リンク部１６は、長手方向荷重に対しては高い剛性を発揮する一方で、曲げ荷重を受けたならば容易に弾性揺動変位するようにしてある。また、レバー部２７は、可撓ヒンジ部から成る支点部４を介して、固定部１２の延出部分１４に支持されており、この延出部分１４は、固定部１２のうちの、構造ブロック１の内部へ向かって延出した部分である。レバー部２７の長腕に形成されている２つの孔４３は、レバー部延長部材（図１では不図示）を取付けるための孔であり、このレバー部延長部材は、レバー部１２の長腕を荷重補償機構（同じく図１では不図示）に連結するものである。以上の荷重伝達機構の構造は、占有容積が小さいコンパクトな構造でありながら、非常に堅牢であるという利点を備えたものである。

平行四辺形リンク機構３、６、１１、１２、連結リンク部１６、レバー部２７、及び可撓ヒンジ部から成る支点部４は、それらの境界が、構造ブロック１に形成された幅の狭い線状スリット部２の形の肉抜部によって画成されている。線状スリット部２は、ワイヤ放電加工機を用いて形成することが好ましく、図中の加工始点孔１３は、放電加工機の電極ワイヤをセットするために設けられた孔である。

荷重入力部１１の上面４６は、上辺リンク部６の上面と平行に延在しており、この荷重入力部１１の上面４６に、秤量皿支持機構４７が取付けられている。秤量皿支持機構４７は、そこから固定部１２の方へ向かって延在しており、その先端が、上辺リンク部６の長手方向の中央近傍に達している。秤量皿支持機構４７は、２本のネジ４８（図１にはそれらのうちの一方のネジだけが示されている）によって固定されており、それら２本のネジ４８が螺合している夫々のネジ孔は、構造ブロック１の主面に対して平行で、下辺リンク部６及び上辺リンク部６の長手方向に対して垂直な方向に延在している。秤量皿支持機構４７は、その荷重入力部１１とは反対側の端部に、秤量皿を取付ける円錐台の形状の台座部材５０を備えている。台座部材５０は、秤量皿支持機構４７に結合されていて、この秤量皿支持機構４７の一部を構成している。そして、コイルばね５１の予荷重によって、この台座部材５０と、秤量皿支持機構４７のその他の部分との間に、付勢係合状態が確立されている。秤量皿支持機構４７は管状部５２を備えており、この管状部５２は、秤量皿支持機構４７の本体部分に立設して固定結合した円筒形の管体で形成されている。そして、コイルばね５１は、この管状部５２の外周円筒面によって案内されている。また、管状部５２の中に、案内ロッド５３が摺動可能に挿通されており、台座部材５０は、この案内ロッド５３に結合されている。

管状部５２と、この管状部５２の中に挿通されている案内ロッド５３とは、上辺リンク部６に対向している部分の秤量皿支持機構４７の底面から下方へ突出している。一方、上辺リンク部６と、それに隣接している固定部１２の延出部分１４とに亘って、管状部５２及び案内ロッド５３の突出部分を収容するための収容凹部５４が画成されており、管状部５２及び案内ロッド５３の突出部分と、この収容凹部５４との間には、その全周に亘って間隙が確保されている。案内ロッド５３は、その下端にロッド頭部１５を備えている。秤量皿に作用する荷重が、所定範囲内に納まっている間は、コイルばね５１の予荷重によって、ロッド頭部１５と、秤量皿支持機構４７の管状部５２の下端とが、互いに係合した状態に維持されている。より詳しくは、この相互係合状態は、管状部５２の下端の口縁部に形成した一対の膨出形状の嵌合凸部と、それら嵌合凸部に対応した形状のロッド頭部１５に形成した一対の嵌合凹部とが嵌合することによって確立されるものである。ただし図１からは、それら嵌合凸部と嵌合凹部とのいずれも見て取ることはできない。それら嵌合凸部と嵌合凹部とが、どのように機能し、また協働するかについては、後に図２を参照して説明する。以上の構成において、ロッド頭部１５を備えた案内ロッド５３と、管状部５２とは、それらが協働することによって、１つには過荷重防護機構として機能し、この機能は、台座部材５０に過大な荷重が作用したときに、ロッド頭部１５と管状部５２との間の係合状態が解除され、ロッド頭部１５が収容凹部５４の底面１９によって支持されることにより得られるものである。また、もう１つの機能として、ロッド頭部１５と管状部５２との間の係合状態が、台座部材５０に回転力が作用したときにも解除され、それによって得られる機能がある。これは回転力に対する保護機能であり、これについて、以下に更に詳細に説明する。

台座部材５０を結合する案内ロッド５３には、ネジ穴１８を形成してあり、このネジ穴１８に秤量皿（不図示）を螺着することにより、秤量皿と台座部材５０とを結合できるようにしてある。この結合構造によれば、秤量皿と台座部材５０とが固定結合されるため、この秤量皿支持機構を装備した計量モジュールは、それを生産システムないし品質管理システムに組込んで使用したときに、高度の安定性を発揮して、再現性に優れた計量結果が得られることになる。ただし、図示した螺着方式の結合構造は、１つの具体例を示したに過ぎず、これと同じ効果が得られる様々な方式の結合構造が考えられる。

尚、本明細書の説明では、計量技術の分野では周知の慣用語である「秤量皿」という用語を使用しているが、この用語は、本発明に関しては、最も広い意味で使用されており、即ち、被計量物を載置するための任意の形状の部材を意味するものであって、皿形の形状のものに限定するものではない。例えば、本発明に関しては、「秤量皿」という用語によって、その上に上部構造を取付けるようにした載荷用プラットフォームなども包含されるものである。また、その場合に、その上部構造だけを指して秤量皿と呼ぶこともある。

構造ブロックの底部には、収容凹部５４に対向する位置に、下辺リンク部３に開口１７が形成されている。この開口１７は、計量セルを天秤のベースプレート（不図示）に固定する際に、２つのネジ穴３４に夫々にネジ（不図示）を螺合させるための開口である。

秤量皿支持機構４７は、その主たる部分が上辺リンク部６の上方を延在しているが、湾曲したカンチレバー形の一対の延出部５５を備えており、それら一対の延出部５５は、構造ブロックの荷重入力部１１の先端面５６を超えて外方へ延出しており、また、秤量皿支持機構４７の本体部分よりも、下辺リンク部３の方へ、即ち下方へ偏位していて、構造ブロックの縦方向の中央付近から延出している。尚、図１には、一対のカンチレバー形の延出部５５のうちの一方だけが示されている。一対のカンチレバー形の延出部５５は、その各々に、天秤の較正を実行する際に基準分銅を載置するための、分銅載置凹部５７が形成されている。

耐衝撃ロッド５が、構造ブロック１をその上面から下面まで貫通して延在している。この耐衝撃ロッド５は、輸送時などに計量セルに横向きの衝撃が作用したときに発生する横方向の荷重を担持することによって、計量セルの破損を防止し、また特に、脆弱な可撓ヒンジ部の損傷を防止するものである。

図２は、本発明に係る秤量皿支持機構４７を斜め下方から見た斜視図である。この秤量皿支持機構４７の台座部材５０とは反対側の端部には、基準分銅を載置するための載置凹部５７を各々に形成した一対のカンチレバー形の延出部５５が設けられている。それら一対のカンチレバー形の延出部５５に連続して、それらから台座部材の方へ、一対の側枠部２９が延在しており、それら一対の側枠部２９は、横架部２２によって互いに連結されている。横架部２２には、２個の挿通孔２３が形成されており、それら挿通孔２３は、秤量皿支持機構４７を計量セルの荷重入力部１１にネジ止めして固定するために使用する孔である（図１参照）。一対の側枠部２９に連続して、それらから台座部材５０の方へ、湾曲部２４が延在しており、この湾曲部２４を介して、一対の側枠部２９は互いに連結されている。湾曲部２４にはブラケット部２５が設けられ、このブラケット部２５に、耐衝撃ロッド５を挿通するための挿通孔２６が形成されている（図１参照）。秤量皿支持機構４７の湾曲部にはコイルばね５１が当接しており、このコイルばね５１は、立設されている管状部５２の外周面によって案内されている。管状部５２の中に、案内ロッド５３が摺動可能に挿通されており、この案内ロッド５３に台座部材５０が結合されている。コイルばね５１は台座部材５０の底面にも当接している。コイルばね５１は、その弾発力によって、湾曲部の上面と台座部材５０の下面との間に予荷重を作用させており、この台座部材５０が結合されている案内ロッド５３は、管状部５２によって摺動可能に案内されている。案内ロッド５３に結合されている。案内ロッド５３の下端に設けられているロッド頭部１５は、案内ロッド５３の管部５２に対する相対移動を規制するためのストッパを構成している。図２に示したロッド頭部１５は、スリーブ状の形状に形成されているが、ただし、三角形の嵌合凹部２１が形成されている。従って、コイルばね５１の予荷重によって、管部５２の下端に形成されている一対の嵌合凸部２０と、ロッド頭部１５に形成されている一対の嵌合凹部とが、互いに係合した状態となるようにしてある。

台座部材５０に螺着することで固定結合されている秤量皿に対して、それを回転させようとする力が、即ち、計量する荷重の方向と直交する方向の力が作用し、しかもその力の大きさが、コイルばね５１の予荷重の大きさによって決まる所定の限界を超えていたならば、コイルばね５１による予荷重に抗して、嵌合凹部２１が、嵌合凸部２０の斜面に沿って摺動し、このとき、コイルばね５１の予荷重は次第に増大して行くが、ついには、膨出凹部がロッド頭部１５の嵌合凹部から完全に脱出し、そうなったならば、案内ロッド５３と管状部５２との間の結合状態が消滅する。この状態では、秤量皿に小さな回転方向の力が作用しただけで、秤量皿は容易に回転し、そして、秤量皿が１８０°回転したならば、一対の嵌合凸部２０と一対の嵌合凹部２１とが嵌合する。この方式は、クリック係止位置を備えるようにするというものであるが、そのクリック係止位置は、図示例のように２つだけの位置にすることに限定されない。例えば、管状部５２に形成する嵌合凸部２０の個数や、管状部５２上のそれら嵌合凸部２０の形成位置、それに、案内ロッド５３上の嵌合凹部２１の形成位置に応じて、クリック係止位置の数は２箇所とすることもでき、３箇所以上とすることもできる。ただし、以上の対回転力安全機構が、案内ロッド５３と管状部５２との間の結合状態を解除するという、目的とする機能を達成するためには、嵌合凸部２０が嵌合凹部２１から完全に脱出するまで滑動する必要はない。嵌合凸部と勧誘凹部との間の係合状態が、予荷重で付勢された係合状態ではなくなるだけでよい。

過大な荷重が加わったときに、従って、以上の構成が、過荷重防護機構として機能するときには、嵌合凸部２０と嵌合凹部２１との間の係合状態が解消して、案内ロッドが鉛直下方へ移動し、この案内ロッドの下端面３３が、構造ブロック１に形成されている収容凹部５４（図１参照）の底面１９に当接する。過大な荷重が消滅したならば、嵌合凸部２０と嵌合凹部２１とが再び係合状態になる。

図３は、台座部材５０を取外した案内ロッド５３の斜視図である。ロッド頭部１５のロッド軸部３０の側の端面に、一対の嵌合凹部２１が１８０°間隔で形成されている。天秤に作用している荷重が所定範囲内にあるときには、それら一対の嵌合凹部２１は、一対の嵌合凸部２０（図３では不図示、図２参照）と係合している。当然のことながら、形成する嵌合凹部の個数は３個以上とすることも可能であり、それら嵌合凹部をロッド軸部３０の周囲の適当な位置に形成し、例えば、９０°間隔で４個の嵌入後部を形成するようにしてもよい。更に、本発明の１つの実施の形態として、ロッド頭部１５に形成する嵌合凹部の個数も１個とし、管状部５２の下端の口縁部に形成する嵌合凸部の個数も１個とする実施の形態も考えられる。ロッド軸部３０のロッド頭部とは反対側の端部には、小径部３５が形成されており、この小径部３５は、案内ロッド５３と台座部材５０との間をしっかりと結合できるようにするために設けたものである。例えば、小径部３５に雄ネジの螺条を形成し、秤量皿を取付ける台座部材５０（図２参照）を、その小径部３５に螺着するようにしてもよい。

図４は、秤量皿支持機構４７の別の実施の形態を示した図である。図４の実施の形態における各部のうち、図２の実施の形態の対応する各部と同一のものについては、同一の参照符号を付し、それらについての説明は省略する。下方へ突出した管状部１５２の下端の口縁部に４このＶ字形の径方向に延在する嵌合凹部が、９０°間隔で形成されている。案内ロッド１５３の下端には、横方向ピン３２が設けられ、この横方向ピン３２は、その両端が案内ロッド１５３の外周面から両側へ突出していて、互いに対向する位置にある２個のＶ字形の嵌合凹部３１に嵌合している。

この過荷重防護機構も、過大な回転力に対する防護のための機構を一体に組込んだものであり、この過荷重防護機構の機能について以下に説明する。コイルばね５１は予荷重が付与された状態にあり、横方向ピン３２の両端は、互いに対向する位置にある２個のＶ字形の嵌合凹部３１に嵌合している。過大な垂直荷重が荷重入力部に印加されたならば、横方向ピン３２は、嵌合凹部３１から脱出して、下方へ移動し、このときコイルばね５１の弾発力は強まるが、最終的に、案内ロッドの下端が収容凹部５４の底面１９（図１参照）に当接することで、案内ロッドの下方への移動が止まる。以上の作用は、先に説明した実施の形態と同様である。その過大な荷重が除荷されたならば、横方向ピン３２は再び、４個の嵌合凹部３１のうちの、互いに対向する位置に形成された一対の嵌合凹部３１に嵌合する。更に、これも先に説明した実施の形態と同様に、この機構が過大な回転力に対する防護機構として機能する場合には、計量する荷重の方向とは直交する方向に作用する力によって、秤量皿を回転させようとする力が作用し、しかもその回転力の大きさが過大であるときに、横方向ピン３２が、Ｖ字形の嵌合凹部３１の斜面に沿って滑動する。そのため秤量皿と、秤量皿支持機構４７との間の結合状態が解除される。コイルばね５１の予荷重が作用しているため、更に秤量皿が回転すると、横方向ピンが次のクリック係止位置において係止され、これによってコイルばねの予荷重は幾分緩和される。そのため、秤量皿は自動的に、しっかりと係止される位置に停止することになる。更に、コイルばね５１の予荷重の大きさを調節することによって、過大な回転力に対する防護のための機構並びに過荷重防護機構において係合解除が発生するときの力の大きさを設定することができる。

過荷重防護機構に一体に組込まれた本発明の対回転力安全機構の第３の実施の形態について説明するために、図５に、案内ロッド２５３だけを示した。ディスク形状のロッド頭部２１５に、丸みを帯びた一対の嵌合凸部３６が形成されており、それら嵌合凸部３６はロッド軸部３０の方向へ膨出した形状に形成されている。それら嵌合凸部３６は、対応する嵌合凹部と係合するものであり、その嵌合凹部は、例えば、図４に関連して上で説明した秤量皿支持機構４７の管状部１５２の嵌合凹部３１と同様のものとすることができる。更に、この実施の形態においては、ロッド頭部２１５の形状を別の形状とすることも考えられ、例えば膨出形状の嵌合凸部を、その個数は１個としてもよく、また、２個、３個、或いは４個以上としてそれらを等間隔に配置してもよいが、その全体形状を波形に形成することが考えられる。また、その個数を複数とする場合には、それに対応して、管状部の下端の口縁部には、嵌合凸部の個数と同数のＶ字形の嵌合凹部を形成すればよい。

場合によっては、天秤ないし計量モジュールを防塵構造とする必要があることがある。これは、天秤ハウジングの内部の、計量する荷重を導入する経路に、塵埃や清掃時に噴霧する水の微粒子が侵入するのを防止するために必要となるものであり、ここでいう計量する荷重を導入する経路とは、秤量皿から秤量皿支持機構へ至る経路である。この目的を達成するには、秤量皿と台座部材５０との結合部に、カップ形のトップカバーを装備するとよく、このトップカバーは、このトップカバーと天秤ハウジングの上面との間に、できるだけ狭い間隙が形成されるようにするものである。図６は、図２の秤量皿支持機構に装備したトップカバーの実施の形態を示した断面図であり、計量セルの構造ブロック１の主面である一対の鉛直側面に対して平行に延在する平面で切断した図である。この図６の断面図は、荷重を導入する部分を詳細に図示しており、また特に、天秤ハウジングの上面６５を貫通する、荷重を伝達する部材の通路を示したものである。図１及び図２に示した部材と同一形状の部材には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。台座部材５０に、ネジ６１によって、カップ形のトップカバー６０が取付けられている。秤量皿６２は、図示例では、正方形の載荷プラットフォームの形に構成されており、トップカバー６０に固定して取付けられている。天秤ハウジングの天板６５に、スリーブ形の外側バッフルリング６３が結合されており、カップ形のトップカバー６０の下部と、このスリーブ形の外側バッフルリング６３とが協働して、いわゆるラビリンスバッフルが形成されている。こうして形成されたラビリンスバッフルの更に内側に、内側バッフルリング６４が配設されており、それによってラビリンスバッフルの全体が構成されている。内側バッフルリング６４は、荷重を伝達する部材が天秤ハウジングの天板６５を貫通する部分に形成されている開口部の周囲を囲繞するように配設されている。内側バッフルリング６４も天板６５に固定されており、この固定は、例えばネジ止めなどによって行えばよい。内側バッフルリング６４には、一対の細長い凹部６６が形成されており、それら凹部６６は、円周方向の正反対の位置に形成されている。カップ形のトップカバー６０には円筒形の一対のピン６７が植設されており、それらピン６７は下方へ向かって延出して、それらの先端が、一対の凹部６６の中に達している。ピン６７と凹部６６との間には所定の大きさの間隙が確保されており、そのため、ピン６７は、円弧形の凹部６６に沿って、凹部６６の内側で移動することができる。

図７は、一対の凹部６６の形状がよく分かるように描いた、内側バッフルリング６４を斜め上方から見た斜視図である。凹部６６の幅は、ピン６７の直径より大きくしてあり、それによって、ピン６７が円弧形の凹部６６に沿って、凹部６６の内部で移動できるようにしている。各々の凹部６６の両端部６８は、天秤の秤量皿６２が、または、カップ形のトップカバー６０の全体が、秤量皿支持機構４７に対して回転する際の、ピン６７の移動限度を定めるストッパとして機能する。図２に関連して説明したように、秤量皿６２に水平方向の力が作用して、秤量皿６２を回転させようとしたことにより、案内ロッド５３と管状部５２との間の予荷重が付与された係合状態が外れる際に、両端部６８がストッパとして機能することで、膨出形状の嵌合凸部が、対応する嵌合凹部から完全に離脱することが阻止される。対回転力安全機構が、その機能を果たす際に、１つのクリック係止位置から別のクリック係止位置へ移動するのを阻止するこの手段は、意図する目的を好適な方法で満足するものであり、即ち、これは、カップ形のトップカバー６０と天秤ハウジングの天板６５との間の間隙をできる限り小さくしたいという要求を満たすものであり、また他方では、秤量皿の完全な結合解除という要求を満たすものであり、より詳しくは、秤量皿の台座部材５０が秤量皿台座部材４７を介して荷重入力部１１に結合されているところの結合を完全に解除するという要求を満たすものである。

更に、図７に示したように内側バッフルリング６４には、この内側バッフルリング６４を天秤ハウジングの天板６５に取付けるための、４つの孔６９が形成されており、それら孔６９は、各々が、内側バッフルリング６４の対応する凹部の中に形成されている。

本発明の範囲に含まれると考えられる、本発明に係る秤量皿支持機構のその他の実施の形態には様々なものがあり、それらについてここでは詳細に説明しないが、例えば、先に言及したヨーロッパ特許第EP 0 981 041 A2号公報に開示されている方式に基づき、しかも、対回転力安全機構を過荷重防護機構に一体化した構成の実施の形態とすることも可能である。

本発明に係る秤量皿支持機構は、構造ブロックの最も表面積の大きな面に対して垂直な方向に貫通してその構造ブロックに形成した幅の狭い線状スリット部によって複数の構造要素部の境界を画成して形成した荷重伝達構造を備えた計量セルに装備することに限定されるものではない。対回転力安全機構を一体に組込んだ過荷重防護機構を備えた本発明に係る秤量皿支持機構の１つの実施の形態を、肉抜部をフライス加工によって形成した構造ブロックを備えた計量セルに装備することも考えられる。更に、本発明に係る秤量皿支持機構を電磁力補償方式のその他の計量セルに結合することも考えられる。

本発明に係る秤量皿支持機構を備えた計量セルの断面図であり、計測用トランスデューサを取外したものを示した図である。対回転力安全機構を一体に組込んだ第１の実施の形態に係る過荷重防護機構を備えた秤量皿支持機構の斜視図である。図２の対回転力安全機構の案内ロッドを示した斜視図である。対回転力安全機構を一体に組込んだ第２の実施の形態に係る過荷重防護機構を備えた秤量皿支持機構の斜視図である。本発明に係る対回転力安全機構の更に別の実施の形態における案内ロッドを示した斜視図である。天秤のうち、計量すべき荷重を伝達する部材が、天秤ハウジングの天板を貫通して延在している部分を詳細に示した断面図である。ラビリンスバッフルの内側リングを斜め上方から見た斜視図である。

符号の説明

１構造ブロック
２線状スリット部
３下辺リンク部
４可撓ヒンジ部から成る支点部
５耐衝撃ロッド
６上辺リンク部
７平行四辺形リンク機構の可撓ヒンジ部
８平行四辺形リンク機構の可撓ヒンジ部
９平行四辺形リンク機構の可撓ヒンジ部
１０平行四辺形リンク機構の可撓ヒンジ部
１１荷重入力部
１２固定部
１３加工始点孔
１４延出部分
１５ロッド頭部
１６連結リンク部
１７開口
１８ネジ穴
１９底面
２０膨出形状の嵌合凸部
２１嵌合凹部
２２横架部
２３挿通孔
２４湾曲部
２５ブラケット部
２６耐衝撃ロッド５の挿通孔
２７荷重伝達レバー部
２９側枠部
３０ロッド軸部
３１嵌合凹部
３２横方向ピン
３３案内ロッドの下端面
３４ネジ穴
３５小径部
３６嵌合凸部
４３孔
４６上面
４７秤量皿支持機構
４８ネジ
５０秤量皿を取付ける台座部材
５１コイルばね
５２管状部
５３案内ロッド
５４収容凹部
５５カンチレバー形の延出部
５６先端面
５７基準分銅を載置する載置凹部
６０カップ形のトップカバー
６１ネジ
６２秤量皿
６３スリーブ形の外側バッフルリング
６４内側バッフルリング
６５天秤ハウジングの天板
６６細長い凹部
６７ピン
６８端部
６９孔
１５２管状部
１５３案内ロッド
２１５ロッド頭部
２５３案内ロッド

Claims

秤量皿と計量セルとを備え、前記計量セルが荷重入力部（１１）と固定部（１２）とを備えた天秤に用いる、秤量皿支持機構（４７）において、
該秤量皿支持機構（４７）は、前記荷重入力部（１１）に固定されており、
該秤量皿支持機構（４７）は、鉛直方向に作用する過大な荷重による損傷を防止するための過荷重防護機構を備えており、該過荷重防護機構は、該秤量皿支持機構（４７）に対して係脱可能であり、
該秤量皿支持機構（４７）と前記秤量皿とは固定結合されており、
該秤量皿支持機構（４７）は、計量すべき荷重の作用方向に対して直交する方向に作用して前記秤量皿及び／または該秤量皿支持機構（４７）を回転させようとする過大な力による損傷を防止するための対回転力安全機構を備えており、
前記対回転力安全機構は前記過荷重防護機構に一体に組込まれている、
ことを特徴とする秤量皿支持機構（４７）。
該秤量皿支持機構（４７）が更に、前記秤量皿を取付ける台座部材（５０）を備えており、前記対回転力安全機構が、該秤量皿支持機構（４７）と該台座部材（５０）との間の係合状態を維持するための弾性部材を備えている請求項１記載の秤量皿支持機構（４７）。
前記弾性部材が、予荷重を付与したコイルばね（５１）である請求項２記載の秤量皿支持機構（４７）。
前記対回転力安全機構が、前記台座部材と該秤量皿支持機構（４７）との間の係合状態の解除及び回復を可能とする相互係合部材（２０、２１、３１、３２、３６）を備えている請求項２または３記載の秤量皿支持機構（４７）。
前記相互係合部材（２０、２１、３１、３２、３６）が、前記秤量皿を安定位置に定位するための少なくとも１つのクリック係止位置を有する請求項４記載の秤量皿支持機構（４７）。
前記相互係合部材（２０、２１、３１、３２、３６）どうしが相対的に摺動して、前記秤量皿を取付ける前記台座部材（５０）と該秤量皿支持機構（４７）との間の係合状態が解除されるときに、それら相互係合部材どうしの間の係合状態が完全に解除されるのを阻止する移動限度規制ストッパ（６８）を備えた請求項４又は５記載の秤量皿支持機構（４７）。
該秤量皿支持機構（４７）が更に、下方へ突出した管状部（５２）を備えており、該管状部（５２）はその下端に少なくとも１つの膨出形状の嵌合凸部（２０）が設けられており、該秤量皿支持機構（４７）が更に、案内ロッド（５３）を備えており、該案内ロッド（５３）は荷重導入経路に沿って延在し、前記台座部材（５０）に結合され、ロッド頭部（１５）を備え、該ロッド頭部（１５）に少なくとも１つの嵌合凹部（２１）が設けられており、前記対回転力安全機構は、膨出形状の前記嵌合凸部（２０）と前記嵌合凹部（２１）との間の係合状態を係脱可能としたことで構成されている請求項１乃至６の何れか１項記載の秤量皿支持機構（４７）。
該秤量皿支持機構（４７）が更に、下方へ突出した管状部（１５２）を備えており、該管状部（１５２）はその下端に少なくとも１つの嵌合凹部（３１）が設けられており、該秤量皿支持機構（４７）が更に、案内ロッド（１５３）を備えており、該案内ロッド（１５３）は荷重導入経路に沿って延在し、前記台座部材（５０）に結合され、その下端近傍に横方向ピン（３２）が設けられており、前記対回転力安全機構は、前記横方向ピン（３２）と前記嵌合凹部（３１）との間の係合状態を係脱可能としたことで構成されている請求項１乃至６の何れか１項記載の秤量皿支持機構（４７）。
該秤量皿支持機構（４７）が更に、下方へ突出した管状部（１５２）を備えており、該管状部（１５２）はその下端に少なくとも１つの嵌合凹部（３１）が設けられており、該秤量皿支持機構（４７）が更に、案内ロッド（２５３）を備えており、該案内ロッド（２５３）は荷重導入経路に沿って延在し、前記台座部材（５０）に結合され、ロッド頭部（２１５）を備え、該ロッド頭部（２１５）に少なくとも１つの上方へ向かって膨出した嵌合凸部（３６）が設けられており、前記対回転力安全機構は、前記嵌合凸部（３６）と前記嵌合凹部（３１）との間の係合状態を係脱可能としたことで構成されている請求項１乃至６の何れか１項記載の秤量皿支持機構（４７）。
前記対回転力安全機構が２つ以上の安定したクリック係止位置を有する請求項５乃至９の何れか１項記載の秤量皿支持機構（４７）。
前記コイルばね（５１）の予荷重を調節することで、前記対回転力安全機構の係合状態を解除する力の大きさを設定可能にした請求項３乃至１０の何れか１項記載の秤量皿支持機構（４７）。
前記計量セルが、該計量セルに一体化されて構造ブロック（１）により形成された荷重伝達機構を備えている請求項１乃至１１の何れか１項記載の秤量皿支持機構（４７）。
前記荷重伝達機構が、平行四辺形リンク機構（３、６、１１、１２）と、少なくとも１つの連結リンク部（１６）と、少なくとも１つの荷重伝達レバー部（２７）とを備えており、それらはいずれも、前記構造ブロックに肉抜部を形成することによって境界を画成した、前記構造ブロックの夫々の構造要素部として形成されている請求項１２記載の秤量皿支持機構（４７）。
前記荷重伝達機構を構成している前記構造ブロックの前記夫々の構造要素部の、その境界を画成している肉抜部が、前記構造ブロック（１）の主面に対して垂直な方向に貫通して該構造ブロック（１）に形成された幅の狭い線状スリット部（２）から成る請求項１３機債の秤量皿支持機構（４７）。