JP4959688B2 - 複数の秤量セルを備える秤量システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の物質を別個に秤量するための、複数の秤量セルを備える秤量システムに関する。

本件は、ＰＣＴ２１条（２）の規定によりドイツにおいて公開された、国際出願日２００６年５月３０日の国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２００６／００５１２８の継続出願であり、その開示の内容を参照により本願に組み入れる。
秤量セルは、重量を測定するための機能ユニットであり、これにはハウジングの内部の秤量ユニットと、動作に必要な電子回路とが含まれる。また、秤量セルは、秤量ユニットに特有の較正パラメータを記憶する。下流の電子回路、例えば、信号処理ユニットは、秤量セルの内部または外部のいずれかに配設することができる。

当業者であれば、秤量システムにおいて個々の秤量セルを多数配設することに精通しているであろう。そのようなセルは、個々の重量は非常に小さいことの多い、多数の個別少量の物質の重量を、短い時間間隔で測定しなくてはならない、どのような工業プロセスにおいても必要とされる。例としては、とりわけ、例えば製薬業界における用量（dosing）および品質の監視工程があげられる。

秤量セルの寸法を決定するに際して、秤量ユニットの幾何学的寸法が考慮される。そのような工程に好適な秤量ユニットの幾何学的寸法は、秤量しようとする物質に対して大きいので、秤量セルは、ほとんどの場合に、一列の直線状配置で設けられている。特に幅の狭い秤量ユニットが使用される場合にだけ、個々の荷重センサを互いに間隔を詰めて配置することができる。

また、幾何学的により大型の秤量ユニットを、秤量ユニットの力の作用点に固定される特殊アームによって個々の荷重センサを互いに間隔を詰めて配置できるように、高さ方向に千鳥状に配列することもできる。この秤量ユニット上の別個のアームは、秤量システム内部での秤量セルの位置に応じて、個々に異なっている。そのような配設は、米国特許第６，６１５，６３８Ｂ１号において知られている。この種の秤量システムを設計して構築するコストは、秤量システム内のそれぞれの別個の秤量セルが個々に異なるために、非常に高い。このことは、そのような秤量システムの点検や修理をしなくてはならないときにも問題となる。１〜５センチメートルの範囲の距離で、間隔を詰めて配置された個々の荷重センサを備え、１０分の数ミリメートルの荷重センサの位置公差を有する、例えば、２次元配列において、機能的に信頼性のある秤量セルを配設することは、従来型秤量セルを用いては、高いコストをかけてのみ実現が可能である。

発明の目的
本発明の目的は、組立てが簡単でコスト効果が高く、点検を簡略化する、複数の秤量セルを有する秤量システムを提供することである。

本発明の一観点においては、この目的は、秤量システムの秤量セルが、実質的に同一の構成を有し、２次元配列内に交換可能に配置され、担体要素（carrier element）上に解除可能に固定され、電気コネクタが設けられている点において達成される。

秤量システム内の秤量セルは、同一であって個別に取外し可能であるので、点検または修理のためには、１つの秤量セルを予備に保管すれば十分である。固定手段を好適に構成することによって、個々の秤量セルを、システム中に非常に精密に挿入することが可能であり、その結果として、調整または較正を行う必要や、点検のためにシステム全体を分解する必要がない。挿入することによって、秤量セルを動作させるのに必要な電気接続も、プラグ接触によって達成される。秤量セル内に収納された電子回路は、秤量セル用の典型的な較正パラメータを供給するのに加えて、秤量信号を下流の信号処理ユニットに供給する。

例示的な一態様において、担体要素、例えばハニカム状凹部（honeycomb recess）を備えるプレートが、個々の秤量セルを取り付けて機械的に固定するのに使用される。この担体プレートを精密に製作すること、および秤量セル上の相補的な相手側部品を精密に製作することによって、水平ｘ、ｙ両方向および垂直ｚ方向において個々の秤量セルを精密に位置決めすることが可能となる。個々の秤量セルの予想される傾斜誤差（tilting error）を低減し、それによって個々の秤量セルの加重センサを、確実に、正確な間隔で整列させるために、固定プレートが設けられ、この固定プレートは、ｚ方向に担体プレートから間隔を空けて配置され、そして担体プレートに対する固定プレートの位置は、対応する固定要素によって決められる。個々の秤量セルを動作させるのに必要な電子回路を、下流の信号処理ユニットと電気接触させることは、最も簡単な場合には、配線盤を介してプラグ端子によって、各秤量セルに配線盤上の特定のスロットが割り当てられるようにすることによって達成される。

例示的な一態様においては、配線盤は、担体プレートの下方に、そこからｚ方向に、ある距離だけ間隔を空けて配置される。個々の秤量セルを動作させるのに必要な電子回路を備える配線盤はコネクタを有し、このコネクタは、担体プレート上に秤量セルを機械的に位置決めするのと同時に電気接触を引き起こすように、配線盤上の対応するスロットに対して配設される。

本発明のこれらの観点は、特に、少なくとも３×３の要素を含む２次元配列内に配置される、秤量セルを有する秤量システムにおいて明白になるであろう。

例示的な一態様においては、それぞれ２つの秤量セルと、それらの電子回路とが結合されて、２つの荷重センサを備える秤量モジュールとされる。２つの秤量ユニットを相互に高密度にパッキングして、共通の盤上に秤量セルを動作させるのに必要な２組の電子回路を配設することによって、２つの個別の秤量セルと比較して、秤量モジュールが必要とするスペースをさらに低減することが可能となる。秤量モジュールを形成することによっても、秤量ユニットの長方形構成を得ることが可能になる。ｘおよびｙ方向に等距離にある、配列内の個々の秤量セルに対して、個々の秤量ユニットは、ほぼ正方形でなくてはならない。横の比（lateral ratio）が１：２である秤量モジュールに対して、それが収納する２つの秤量ユニットは、個々の秤量ユニットに対して横の比１：４のが得られるように、縦方向に配置することができる。これは、個々の秤量ユニットの構造的な構成にぴったりと適合する。もちろん、秤量モジュール内に、２つより多い秤量セルを統合することも可能である。

秤量モジュールを包囲するハウジングは、上記の機能要素と協働して、個々の秤量モジュールを調整や較正なしに簡単に交換できることを確実にする、ユニットを形成する。
次に、図１から図３を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の例示的態様の詳細な説明
図１に示すように、共通ハウジング４内部で、２つの同一の秤量ユニット２が組み合わされて、秤量モジュール３とされている。ハウジング４は、２つの秤量ユニット２の荷重センサ５と、その近傍に配設された固定要素（fixation element）１０のための通路を有する。カラー（collar：襟）８は、ここでは図示されていない担体要素６内で、ｘ、ｙおよびｚ方向に秤量モジュール３を取り付けて整列させる役割を果たす。固定要素１０は、設置状態において、やはり図１には図示されていない固定プレート９の相補的な凹部と協同して、３つの空間軸の１つのまわりの回転を防止する。カラー８および固定要素１０、ならびに固定プレート９内の、それらの相補的な凹部の可能な幾何学的な構成は、当業者にはよく知られており、したがってここではさらに説明はしない。カラー８の下方には、２つの秤量ユニット２のための共通電子回路１１が配設されている。これには、必要な電子構成要素、および信号処理ユニットとの電気接触のためのコネクタ１２が含まれる。

図２には、担体要素６のハニカム状凹部７中に挿入された、いくつかの秤量モジュール３を備える、秤量システム１の概略構造を示す。担体要素６の上方には、固定プレート９があり、担体要素６の下方には、個別のスロット１４を備える配線盤１３がある。配線盤１３およびその上に配設されたコネクタは、秤量システム１の信号処理ユニット（図示せず）への接続１５をもたらす。連結要素１６は、配線盤１３と固定プレート９の両方を、担体要素６に対して位置決めする。概略的な図解を行うために、連結要素１６は、柱状スペーサとして示してある。他の態様においては、これらは、対応して構成される、秤量システム１の壁要素またはハウジング要素として形成することもできる。固定プレート９は、秤量システム１の上端部を形成する。これには、秤量モジュール３の個々の荷重センサ５を通過させることのできる、穿孔（bore）が含まれる。この特定の例における個別の荷重センサ５は、長方形の等距離配列を形成する。

図３は、ハニカム状凹部７と、いくつかの挿入された秤量モジュール３とを備える、担体要素６の上面図である。秤量モジュール３が、すべて同一の方向に挿入されることを確実にするために、ハニカム状凹部７は、１つの隅にベベル（bevel：斜面）１７を有する。このベベル１７に対する相補的な対応部分が、秤量モジュール３のカラー８上にも見られる。同じことは、秤量モジュール３の方位を規定する、その他の機能要素、例えばピンと対応する穿孔、によって達成することもできる。

秤量モジュール３の個々の荷重センサ５は、長方形の等距離配列のノードに位置する。図３において、配列内のノード間の距離は、（ａ）で示されている。
次に、秤量システム１の機能性について、秤量システムそれ自体の動作を考察することなく、秤量モジュール３の代替品を参照して説明する。

固定プレート９が、例えば点検中に取り外された後に、個々の秤量モジュール３を容易に交換することができる。これは、対応する工具を使用して、例えば、固定要素１０によって、対応する秤量モジュール３を引っ張ることによって行われる。次いで、新しい秤量モジュール３を、担体要素６のハニカム状凹部７中に挿入することができる。カラー８は、ｘおよびｙ方向、ならびにｚ方向における厳密な位置決めを確保するのに対して、ハニカム状凹部７のベベル１７は、厳密な方位を確保する。同時に、コネクタ１２は、配線盤１３の対応するスロット１４における、電子回路１１の電気接触を確実にする。そして配線盤は、下流信号処理ユニット１６への接続１５をもたらす。固定プレート９を取り付けることによって、担体要素上に配設された個々の秤量モジュールのわずかな傾斜誤差があっても、それが個々の秤量モジュール３の固定要素１０によって確実に補正されて、個々の荷重センサは、ｘおよびｙ方向において相互に正確に間隔を空けて整列される。

秤量モジュールの代わりに個々の秤量セルが使用される場合には、位置決めおよび接触は、それに応じてもたらされる。
本発明の例示的な態様についての上記の説明は、例として挙げたものである。与えられた開示から、当業者は、本発明およびそれに付随する利点を理解するだけでなく、開示された構造に対する様々な変更および修正を見出すであろう。したがって、そのような変更および修正を、添付の請求項およびその均等物によって定義される、本発明の趣旨と範囲に含めることを求めるものである。

２つの秤量ユニットおよびそれらの荷重センサを備える秤量モジュールと、２つの秤量ユニットのための共通電子回路と、共通ハウジングと、秤量システム内部での整列に必要とされる機械的固定の手段と、を示す図である。 担体要素、およびその上に配設された、いくつかの秤量モジュールと、ｚ方向における、ある距離に間隔を空けて配置された固定プレートと、それぞれの秤量モジュールに割り当てられた個々のスロットを備える担体要素の下方に配設された配線盤と、を備える秤量システムを示す図である。 担体要素と、その上に配設された、いくつかの秤量モジュールとを示す上面図である。

Claims (20)

1. 複数の物質を別々に秤量するための複数の秤量セルを有する秤量システムであって、
   該複数の秤量セルが、それぞれ実質的に同一の構成を有し、該秤量セルは、それぞれ解除可能に担体要素に対して機械的に固定されて、入れ替え可能に２次元配列的に配置され、該秤量セルはそれぞれ秤量セルに固定して設けられた電気的コネクタを具備し、該秤量セルが担体要素に対して機械的に固定されることにより、秤量セルを動作させるために必要なコネクタを介した電気接続も同時に達成されることを特徴とする、前記秤量システム。
2. 秤量セルが、少なくとも３×３要素を備える配列に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
3. 秤量セルの２つが、１つの秤量モジュールに組み合わされ、該秤量モジュールは、担体要素上に解除可能に固定され、1つの電気的コネクタを具備することを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
4. 秤量セルまたは秤量モジュールが、担体要素上に解除可能に固定され、前記秤量セルまたは秤量モジュールが、配列配置から取り外されるに際し前記担体要素から上方に向かって移動し解除されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の秤量システム。
5. 各秤量セルが個別の複数の荷重センサを有するとともに、秤量セルが、それぞれの実質的に正方形のベース領域を有し、前記個別の荷重センサが長方形の等距離配列を形成するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の秤量システム。
6. 秤量モジュールが、個別の複数の荷重センサを有するとともに実質的に長方形のベース領域を有し、その一辺の長さは、該ベース領域の別の辺の長さの約２倍であり、そして荷重センサが長方形の等距離配列を形成するように秤量モジュールが配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の秤量システム。
7. 長方形の等距離配列のノード距離（ａ）が３ｃｍ未満であることを特徴とする、請求項５または６に記載の秤量システム。
8. 秤量セルまたは秤量モジュールが、ハウジングで包囲されていることを特徴とする、請求項１から７いずれかに記載の秤量システム。
9. 担体要素が、秤量セルまたは秤量モジュールを取り付けるためのハニカム状凹部を有し、前記秤量セルまたは秤量モジュールはそれぞれ、前記担体要素の前記ハニカム状凹部に対して相補的なカラーを有し、前記秤量セルまたは秤量モジュールが前記担体要素の前記ハニカム状凹部に取り付けられるときに、前記カラーが、前記秤量セルまたは秤量モジュールを、ｘ、ｙおよびｚ方向に位置決めすることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の秤量システム。
10. 担体要素には上方ｚ方向に距離を置いて固定プレートが配置され、該固定プレートが固定要素の補助によって、前記担体要素上に配置された個々の秤量セルまたは秤量モジュールの傾斜誤差を補正し、個々の荷重センサのｘおよびｙ方向における正確な距離調整を確実にすることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の秤量システム。
11. 担体要素には下方ｚ方向に距離を置いて配線盤が配置され、該配線盤上で秤量セルまたは秤量モジュールにそれぞれ対応する電子回路を、下流の信号処理ユニットと駆動に必要な電子装置との電気的接触のための、前記各秤量セルまたは秤量モジュールにそれぞれ割り当てられたスロットを有し、担体要素上での前記秤量セルまたは秤量モジュールの機械的な位置決めによって、電気的接触が達成されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の秤量システム。
12. ハウジングと複数の秤量モジュールを含む秤量システムであって、
    ハウジングは、配列をなした孔が貫かれて設けられている固定プレートと、
    配列を成した孔が貫かれて設けられている担体要素と、
    配線盤とを含み、
    固定プレートは、担体要素と第一の連結要素を介して連結され、担体要素は第二の連結要素を介して配線盤と接続され、
    複数の秤量モジュールのそれぞれは、その中に秤量セルを含み、その第一の端部に荷重センサを含み、その第二の端部にコネクタを含み、荷重センサは固定プレートの夫々の孔に解除可能に収容されており、それぞれの秤量モジュールの胴体部は担体要素の夫々の孔の中に解除可能に収容されており、それぞれの秤量モジュールのコネクタは、解除可能に夫々の配線盤の接続スロットに接続され、
    秤量モジュールを担体要素に挿入することによって、秤量セルを動作させるために必要な電気接続もコネクタによって同時に達成されることを特徴とする、前記秤量システム。
13. 複数の秤量モジュールのそれぞれが、固定プレートに秤量システムを解除可能に固定する固定要素をさらに含む、請求項１２に記載の秤量システム。
14. 秤量モジュールのそれぞれの胴体部には、担体要素の中に挿入され秤量モジュールの位置決めをおこなうカラーを有する、請求項１２または１３に記載の秤量システム。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項の秤量システムにおいて挿入する秤量セルであって、担体要素に対して解除可能に機械的に固着する手段および電気接点を含む、前記秤量セル。
16. 担体要素に対する整列のための固定要素をさらに含む、請求項１５に記載の秤量セル。
17. 外部の信号処理ユニットと接続する電子回路を含む、請求項１５に記載の秤量セル。
18. 秤量セルの外側表面に非対称性を確立する少なくとも一つの機能要素をさらに含み、該機能要素は、固着手段と協働して、秤量セルが秤量システムへの固定が単一の所定方位においてのみ可能となるように形成されていることを特徴とする、請求項１５に記載の秤量セル。
19. 機能要素は、斜縁部、または、ピン及び穿孔、のいずれかひとつを少なくとも含む、請求項１８に記載の秤量セル。
20. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の秤量システムにおいて挿入するための秤量モジュールであって、モジュールに包含される2個の秤量セルを含み、秤量システムの担体要素に解除可能に機械的に締結する手段及び電気的に接触させる手段を含むことを特徴とする、前記秤量モジュール。

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