JP5015840B2 - 緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝装置に関し、特に、秤の秤量皿に秤量以上の被計量物を載せたり、被計量物を秤量皿に落としたりしたときの過荷重などを吸収する緩衝装置に関する。

従来から、重量を測定する秤では、秤量皿に、重過ぎる被計量物が載せられたり、被計量物が落とされたりしたときの対策が講じられている（下記特許文献１）。
特に、高精度の電子天秤は、計量機構が極めて精密に作られているため、秤量皿に過荷重が負荷されると、計量機構に狂いが生じたり、破損したりする虞がある。そのため、従来の電子天秤は、秤量皿に加わる過荷重を吸収するための緩衝機構を備えている。

図７、図８は、従来の電子天秤の緩衝機構を示している。この秤は、秤量皿１の支持軸２と、支持軸２を支えるロバーバル機構の荷重受け部４との間に、緩衝用のコイルばね３を有しており、また、支持軸２には、コイルばね３の一端に当接するリング５と、荷重受け部４の下面に当接するリング６とが固定されている。
通常の状態では、コイルばね３がリング５を押し上げることにより、リング６が荷重受け部４に接触し、秤量皿１の荷重が荷重受け部４に伝達される。
一方、秤量皿１に過荷重が加わると、支持軸２が鉛直方向に変位し、支持軸２に固定されたリング５に押されてコイルばね３が収縮し、過荷重が吸収される。また、コイルばね３の収縮により、リング６と荷重受け部４との接触が外れ、過荷重の荷重受け部４への伝達が遮断される。
実開昭６１−４０６３２号公報

しかし、従来の緩衝機構は、次のような課題を有している。
即ち、秤量皿は、負荷された過荷重により、鉛直方向に変位するだけでなく、過荷重の作用点が秤量皿の端に位置していれば、その負荷により傾斜する。そのため、緩衝機構には、過荷重による秤量皿の全方位の変位を吸収する機能が求められるが、従来の緩衝機構は、それに応えることができない。
また、従来の緩衝機構は、それぞれの秤に組み込まれており、独立した構成ではないため、汎用性に欠ける。

本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、全方位の過荷重を吸収することができ、且つ、コンパクトな構成で汎用性が高い緩衝装置を提供することを目的としている。

本発明の緩衝装置は、荷重が伝達される平面と当該平面の周縁から垂下する第一の側壁とを有する第一の部材と、前記第一の部材の前記第一の側壁に対して隙間を空けて並行する第二の側壁と次段への結合部とを有する第二の部材と、前記第一の側壁または第二の側壁の一方の少なくとも一部が他方の中に入り込むように組み合わされた前記第一の部材及び第二の部材の内部にあって、前記第一の部材と前記第二の部材とを離反させる方向に付勢する弾性体と、前記第一の側壁または第二の側壁の一方の３箇所に設けられた、前記弾性体が付勢する方向の逆方向に一つの頂点を備えた略三角形状のピン定位切欠と、前記第一の側壁または第二の側壁の他方の３箇所に設けられた、前記ピン定位切欠に係合するピンと、を備えることを特徴とする。
この装置は、過荷重の印加が無い場合に、一方の部材から突設された３本のピンが、弾性体の弾発力を受けて、他方の部材のピン定位切欠（三角切欠）の頂点に入り込む。そのため、各部材間の調芯が自動的に行われ、調芯された状態が、弾性体の弾発力で維持される。また、過荷重が加わると、弾性体が収縮して過荷重を吸収する。このとき、三角切欠の頂点に位置していたピンが、三角切欠の幅広い部分へと移動するため、一方の部材は、他方の部材に対して、移動の自由度を得ることができ、全方位を向くことができる。

また、本発明の緩衝装置では、前記ピン定位切欠が設けられた前記側壁に、当該側壁の前記頂点側の端縁から前記ピン定位切欠の拡開部側に至る誘導溝を設け、前記第一の部材及び第二の部材の組み合わせを、前記弾性体の付勢に抗して、前記ピンを前記誘導溝から前記ピン定位切欠に導くことによって行うようにしても良い。
この装置では、第一の部材と第二の部材とを簡単に組み合わせることができる。
また、本発明の緩衝装置では、前記第一の側壁及び第二の側壁が円筒形状を有していることが望ましい。

本発明の緩衝装置は、自動調芯機能を持つため、過荷重が無くなれば、第一の部材と第二の部材とが常に同じ状態を保つことができる。そのため、通常の秤量時には、秤量皿に加わる荷重を精確に荷重受け部に伝えることができる。
また、全方位の過荷重を吸収することが可能である。
また、この緩衝装置は、全体形状が極めてコンパクトで、汎用性があり、各種の秤に広く利用することができる。

本発明の実施形態に係る秤の緩衝装置について、図面を基に説明する。
図１は、この装置の分解斜視図、図２は、側面図（ａ）とその断面図（ｂ）、図３は、平面図（ａ）とその断面図（ｂ）、図４は、この装置の部品である受け部材を示す図、図５は、ピン定位切欠を示す図、また、図６は、この装置の部品である結合部材を示す図である。
この緩衝装置は、図１に示すように、秤量皿を受けるための平面２１を備えた受け部材２０と、荷重受け部に結合するための結合部３３を備えた結合部材３０と、結合部材３０の円筒状側壁３１に打ち込まれる３本のピン３２と、組み合わされた受け部材２０及び結合部材３０の内部空間に収容されるコイルばね４０及びブッシュ４１、４２とを具備している。また、受け部材２０の平面２１の周縁に設けられた円筒状の側壁２２には、ピン３２を受けるための三角形状のピン定位切欠２３と、側壁２２の端縁からピン定位切欠２３に至る誘導溝２４とが三箇所に設けられている。

受け部材２０は、金属の丸棒から、図４（ａ）（ｂ）に示す形状に成形される。図４（ａ）は、図４（ｂ）の受け部材２０を裏返して示している。側壁２２に形成されたピン定位切欠２３は、側壁２２の端縁側に三角形の一つの頂点２７を有し、端縁からの距離が増すほど、切欠幅が広くなるように成形されている。
この受け部材２０は、後述するように、コイルばね４０から結合部材３０との距離を拡げる方向の力が付与される。従って、ピン定位切欠２３は、受け部材２０がコイルばね４０から受ける力の方向と逆方向に一つの頂点２７を有していることになる。
また、側壁２２に形成された誘導溝２４は、側壁２２の端縁からピン定位切欠２３の最も幅広の部分（拡開部）へと導く経路を構成している。

図５には、ピン定位切欠２３及び誘導溝２４の部分を拡大して示している。ピン定位切欠２３の端縁側の頂点２７における二等分線は側壁２２の端縁に直交している。また、頂点２７には丸みを持たせている。また、誘導溝２４の幅は、ピン３２の直径を上回る寸法に設定されている。
また、受け部材２０の平面２１は、秤量皿等に接続するための接続孔２５を有し、内側の中央に、ブッシュ４１の基部が収容される凹部２６（図２（ｂ）、図４（ａ））を有している。
結合部材３０は、受け部材２０を作成する丸棒よりも細い丸棒を使用して、図６（ａ）（ｂ）に示す形状に成形される。図６（ａ）は、図６（ｂ）の受け部材２０を裏返して示している。この結合部材３０は、円筒状の側壁３１と結合部３３とから成り、結合部３３は、丸棒の一部を板状に残して形成されている。この板状の結合部３３には、荷重受け部との接続用の孔が設けられている。

円筒状側壁３１の周囲には、ピン３２を固定するための孔３４が１２０°の間隔を空けて３箇所に設けられている。また、円筒状側壁３１の内側には、ブッシュ４２の挿入が可能な径の中心孔が形成され、この中心孔の結合部３３側の端部は、ブッシュ４２が保持できるように、径を狭めている（図２（ｂ））。
コイルばね４０は、図２（ｂ）に示すように、その両端にブッシュ４１、４２を嵌めて結合部材３０及び受け部材２０に収容される。

この緩衝装置の組立ては、次の順序で行われる。
ピン３２を固定した結合部材３０の中心孔に、ブッシュ４１、４２を嵌めたコイルばね４０を挿入する。ブッシュ４２が嵌められたコイルばね４０の一端は、中心孔の結合部３３側の端部で保持されるが、ブッシュ４１が嵌められたコイルばね４０の他端は、圧縮される前であるため、中心孔から大きく飛び出している。
このコイルばね４０の先端のブッシュ４１が受け部材２０の凹部２６に嵌まるように、受け部材２０をコイルばね４０に被せ、受け部材２０を、コイルばね４０の反発力に抗して、結合部材３０に近づける。
結合部材３０のピン３２が受け部材２０の誘導溝２４を進むように受け部材２０と結合部材３０とを接近させ、次いで、ピン３２がピン定位切欠２３の領域に入るように受け部材２０を回転する。
ピン３２がピン定位切欠２３の領域に入った状態で受け部材２０に加えていた力を解除すると、受け部材２０と結合部材３０とは、コイルばね４０により離反する方向に付勢され、ピン３２がピン定位切欠２３の頂点２７の位置に移動する。

図２には、こうして組み立てられた緩衝装置の側面図（ａ）及び断面図（ｂ）を示し、また、図３には、平面図（ａ）及び断面図（ｂ）を示している。
図２から明らかなように、３本のピン３２がピン定位切欠２３の各頂点２７に位置するため、結合部材３０のピン３２の位置及び受け部材２０のピン定位切欠２３の頂点２７の位置が精確に設定されていれば、結合部材３０と受け部材２０とは、常に平行を保つことができる。
また、図３（ｂ）から明らかなように、各ピン３２の受け部材２０での係止位置が一定であるため、結合部材３０と受け部材２０とは同心状となる。つまり、各ピン３２がピン定位切欠２３の各頂点２７にある限り、結合部材３０は、受け部材２０に対して同心位置以外の場所には移動できない。

このように、この緩衝装置は、結合部材３０と受け部材２０とが、コイルばね４０の力で自動的に調芯する機能を有しているため、通常の状態（過荷重が無い状態）において、結合部材３０と受け部材２０とが常に一定の関係を保ち、秤量皿に加わる荷重を精確に荷重受け部に伝えることができる。

次に、この緩衝装置が過荷重を受けたときの動作について説明する。
受け部材２０の平面２１に作用する過荷重は、ブッシュ４１を通じてコイルばね４０に伝えられ、コイルばね４０が圧縮されて過荷重が吸収される。
このとき、コイルばね４０の圧縮により、受け部材２０と結合部材３０とが接近し、ピン３２がピン定位切欠２３の頂点２７位置から外れる。その結果、ピン３２のピン定位切欠２３内での移動可能範囲が広がり、受け部材２０の結合部材３０に対する変位の自由度が増大する。そのため、受け部材２０は、秤量皿が傾くような偏った過荷重を受けた場合でも、それに追随することが可能であり、受け部材２０の平面２１に作用した偏った過荷重がコイルばね４０の弾性力により吸収される。

このように、この緩衝装置は、全方位の過荷重を吸収することができる。
また、この緩衝装置は、全体形状が極めてコンパクトであって、汎用性があり、各種の計量器や力計に広く利用することができる。
なお、ここでは、結合部材３０にピン３２を１２０°間隔で３箇所に設けているが、その間隔は、１２０°以外であっても良い。
また、ここでは、結合部材３０にピン３２を、受け部材２０にピン定位切欠２３を設けているが、この関係を逆にして、受け部材２０にピン３２を、結合部材３０にピン定位切欠２３を設けても同様の効果が得られる。
また、ここでは、ピン定位切欠２３に連なる誘導溝２４を設けて、ピン３２をピン定位切欠２３に導くようにしたが、誘導溝２４を設けずに、ピン３２をピン定位切欠２３に挿通して結合部材３０に固定するようにしても良い。
また、ここでは、受け部材２０及び結合部材３０を円筒形状としたが、その他の形状であっても良い。

本発明は、秤の秤量皿に秤量以上の被計量物を載せたり、被計量物を秤量皿に落としたりしたときの過荷重を吸収する緩衝装置として、また、各種計量器や力計などの緩衝装置として広く利用することができる。

本発明の実施形態に係る緩衝装置の分解斜視図 図１の緩衝装置の側面図（ａ）及び断面図（ｂ） 図１の緩衝装置の平面図（ａ）及び断面図（ｂ） 図１の緩衝装置の受け部材を示す斜視図 図１の緩衝装置のピン定位切欠を示す図 図１の緩衝装置の結合部材を示す斜視図 従来の緩衝機構を備えた秤の斜視図 図７の秤の断面図

符号の説明

２０ 受け部材
２１ 平面
２２ 側壁
２３ ピン定位切欠
２４ 誘導溝
２５ 接続孔
２６ 凹部
２７ 頂点
３０ 結合部材
３１ 円筒状側壁
３２ ピン
３３ 結合部
３４ 孔
４０ コイルばね
４１ ブッシュ
４２ ブッシュ

Claims (3)

1. 荷重が伝達される平面と当該平面の周縁から垂下する第一の側壁とを有する第一の部材と、
   前記第一の部材の前記第一の側壁に対して隙間を空けて並行する第二の側壁と次段への結合部とを有する第二の部材と、
   前記第一の側壁または第二の側壁の一方の少なくとも一部が他方の中に入り込むように組み合わされた前記第一の部材及び第二の部材の内部にあって、前記第一の部材と前記第二の部材とを離反させる方向に付勢する弾性体と、
   前記第一の側壁または第二の側壁の一方の３箇所に設けられた、前記弾性体が付勢する方向の逆方向に一つの頂点を有する略三角形状のピン定位切欠と、
   前記第一の側壁または第二の側壁の他方の３箇所に設けられた、前記ピン定位切欠に係合するピンと、
   を備えることを特徴とする緩衝装置。
2. 請求項１に記載の緩衝装置であって、前記ピン定位切欠が設けられた前記側壁は、当該側壁の前記頂点側の端縁から前記ピン定位切欠の拡開部側に至る誘導溝を有し、前記第一の部材及び第二の部材の組み合わせは、前記弾性体の付勢に抗して、前記ピンを前記誘導溝から前記ピン定位切欠に導くことによって行われることを特徴とする緩衝装置。
3. 請求項１または２に記載の緩衝装置であって、前記第一の側壁及び第二の側壁が円筒形状を有していることを特徴とする緩衝装置。