JP5079573B2 - 計量ユニット及び組合せ秤 - Google Patents

Description

本発明は、被計量物の重量を計量する計量ユニット、及びこの計量ユニットを備えた組合せ秤に関する。

被計量物の重量を計量する計量ユニットは、様々な技術分野で利用されている。そして、高速で被計量物の重量を計量する組合せ秤にとっても、計量ユニットは欠かせない構成部品（構成ユニット）である（例えば、特許文献１参照）。図３は、従来の組合せ秤に用いられている計量ユニット５１を示した図である。図３のうち、（ａ）は計量ユニット５１の斜視図であり、（ｂ）は計量ユニット５１の側面図である。図３に示すように、計量ユニット５１は、取付部材５２と、支持部材５３と、ロードセル５４と、連結部材５３とから主に構成されている。

計量ユニット５１においては、Ｌ字状の支持部材５３が取付部材５２を基端として内部側（紙面右側）に向かって伸びており、支持部材５３の先端にはロードセル５４が固定されている。なお、支持部材５３とロードセル５４とは、この支持部材５３の先端でのみ互いに固定されている。つまり、ロードセル５４はこの部分を支点（固定端）とする片持ち状態で支持されている。一方、ロードセル５４の外部側（紙面左側）の端部は他の部材に固定されておらず、自由端となっている。そして、ロードセル５４の自由端側には、連結部材５５が結合されており、この連結部材５５は取付部材５２に設けられた貫通孔５６を通って計量ホッパ５７に結合している。

計量ユニット５１は、以上のような構成を有しているため、計量ホッパ５７に被計量物が投入されると、被計量物の重量が、連結部材５５を介してロードセル５４に伝わり、ロードセル５４が歪むことになる。ロードセル５４は弾性体５８にひずみゲージ５９が貼着されたものであるから、このひずみゲージ５９が弾性体５８の歪みを検知することで、被計量物の重量を計量することができる。
特開昭６３−２１２８２３号公報

上記のように、計量ユニット５１は、弾性体５８のひずみを検知して被計量物の重量を計量するという構成を有しているため、弾性体５８以外の構成部品が歪むと計量精度の低下が生じてしまう。ところが、従来の計量ユニット５１の構成によれば、取付部材５２とロードセル５４の間に位置する支持部材５３は大きなモーメントがかかるため歪みやすく、計量精度を上げるには支持部材５３を厚く大きくして剛性を高める必要があった。そのため、計量精度をある程度維持しようとすると、支持部材５３が大きくなるのに伴い、計量ユニット５１全体が大型化する傾向にあった。特に、高速の組合せ秤では、十個以上の計量ユニット５１を備えているため、計量ユニット５１が大型化することは、そのまま組合せ秤自体が大型化することを意味する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、計量精度を低下させることなく、小型化を実現できる計量ユニット、及び、この計量ユニットを備えた組合せ秤を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る計量ユニットは、互いに対向する固定辺と自由辺とを含む矩形の枠形状を有する弾性体にひずみゲージが貼着されたロードセルと、前記弾性体の前記自由辺と被計量物が積載される積載容器とを連結する連結部材と、一方側に前記弾性体の前記固定辺が固定される取付部材とを備え、前記固定辺には、内周面側から外周面側に貫通する第１貫通孔が設けられているとともに、前記取付部材には、前記第１貫通孔の貫通方向から見て前記第１貫通孔と重なるように第２貫通孔が設けられており、前記自由辺に連結された前記連結部材は、前記自由辺の内周面を基端として前記固定辺の方向へ伸延し、さらに前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を通過して、前記取付部材を挟んで前記ロードセルの反対側に位置する前記積載容器に連結する。かかる構成によれば、ロードセルが連結部材に直接固定しているため、計量精度を低下させることなく、小型化を実現できる計量ユニットを提供することができる。

また、上記の計量ユニットにおいて、前記積載容器に所定の許容重量以上の被計量物が積載されると、前記連結部材と前記第１貫通孔の内周面とが接触するように形成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、特別なストッパ構造を設けなくとも、過荷重による計量ユニットの破壊を回避することができる。

さらに、本発明に係る組合せ秤は、上記の計量ユニットを備えている。

本願発明によれば、計量精度を低下させることなく、小型化を実現できる計量ユニット、及び、この計量ユニットを備えた組合せ秤を提供することができる。

以下、本発明に係る実施形態について図を参照して説明する。

（実施の形態）
まず、図１を参照して、本実施形態に係る組合せ秤１について説明する。図１は、本実施形態に係る組合せ秤１の一部破断側面図である。なお、図１に係る組合せ秤１は、後述する計量ユニット８以外は公知の構成であるが、全体を簡単に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る組合せ秤１は、メインフィーダ２と、複数のリニアフィーダ３と、複数の供給ホッパ４と、複数の計量ホッパ５と、複数のメモリホッパ６と、集合ゲート７と、複数の計量ユニット８とから主に構成されている。

メインフィーダ２は、組合せ秤１の頂部に配設されている。メインフィーダ２は、円錐形の振動フィーダであって、その周りに配設されたリニアフィーダ３に被計量物を送り込む機能を有している。具体的には、メインフィーダ２は、上面を振動させることによって、上面に供給された被計量物を、量が均一になるように各リニアフィーダ３に分配する。

リニアフィーダ３は、メインフィーダ２の周辺に配設されている。リニアフィーダ３は、振動することによって、メインフィーダ２から送られた被計量物を、外周に配設された供給ホッパ４に送り込む機能を有している。リニアフィーダ３の振動幅とその動作時間は、図示しないコンピュータによって制御されており、各条件を設定することによって、供給ホッパ４へ送り込む被計量物の量を調整することができる。

供給ホッパ４は、各リニアフィーダ３の外周側に配設されている。供給ホッパ４は、リニアフィーダ３から送り込まれた被計量物を受け取り、所定の条件に従って底部を開放し、その下方に配設された計量ホッパ５に被計量物を供給する。

計量ホッパ５は、各供給ホッパ４の下方に配設されているとともに、組合せ秤１の内部に配設された計量ユニット８に連結されている。計量ホッパ５は、供給ホッパ４から送り込まれた被計量物を受け取る。このとき、計量ホッパ５に連結された計量ユニット８が、各計量ホッパ５が受け取った被計量物の重量を計量する。そして、図示しないコンピュータが、計量された被計量物の重量に基づいて、組合せ演算を行う。つまり、コンピュータは、複数ある計量ホッパ５内の被計量物の中から、合計重量が目標重量に近くなるような被計量物の組合せを探し出す。計量ホッパ５のうち、組合せ演算によって選ばれた被計量物を保持しているものは底部が開放され、保持していた被計量物が集合ゲート７に排出される。

メモリホッパ６は、各計量ホッパ５の下方に配設されている。メモリホッパ６は、重量が計量された被計量物を計量ホッパ５から受け取り、この被計量物を保持する。メモリホッパ６は、組合せ秤１にとって必須の構成部品ではないが、メモリホッパ６を備えることによって、メモリホッパ６内で保持されている被計量物も上記の組合せ演算の対象とすることができる。

集合ゲート７は、組合せ秤１の底部に配設されている。集合ゲート７は、計量ホッパ５やメモリホッパ６から排出された被計量物を一時的に溜めておく機能を有している。集合ゲート７は、コンピュータからの信号に基づいて、組合せ秤１のさらに下方に設置されている図示しない包装機へ被計量物を排出する。包装機に排出された被計量物は、包装機によって包装袋等に包装される。

計量ユニット８は、組合せ秤１の内部側に配設されており、計量ホッパ５と取付金具を介して連結している。上述したように、計量ユニット８は、計量ホッパ５が保持する被計量物の重量を計量する機能を有している。計量ユニット８の詳細な構成については、次に説明する。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る計量ユニット８について説明する。図２は本実施形態に係る計量ユニット８の概略図であって、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が側面図である。なお、図２（ｂ）において、紙面の上下方向が重力の働く鉛直方向であり、紙面の左右方向が水平方向である。図２に示すように、本実施形態に係る計量ユニット８は、取付部材９と、ロードセル１０と、連結部材１１と、を備えている。なお、図１における計量ホッパ（積載容器）５と計量ユニット８との位置関係や取付部分（取付金具２１）の構成は、図２におけるものと異なるが、これは理解を容易にするために、図２では計量ユニット８の構成を単純化したためである。図１における計量ユニット８の基本的な構成は、図２に示す計量ユニット８の構成と同じである。

取付部材９は、鉛直方向に延在する板状の部材であり、図１における組合せ秤１の内部側と外部側を仕切る側壁部分に相当する。つまり、取付部材９は、組合せ秤１の本体を構成しており、実質的に振動するものではなく、その絶対位置は変動するものではない。また、図２に示すように、取付部材９はロードセル１０と計量ホッパ５との間に位置しており（つまり、ロードセル１０と計量ホッパ５とは、取付部材９を挟んで反対側に位置している）、ロードセル１０はこの取付部材９に固定されている。さらに、取付部材９には、ロードセル１０側（組合せ秤１の内部側）から計量ホッパ５側（組合せ秤１の外部側）に貫通する第２貫通孔１２が設けられている。この第２貫通孔１２の内径は、後述の連結部材１１が挿通できるように、連結部材１１の外径よりも大きくなっている。

ロードセル１０は、弾性体１３とひずみゲージ１４から主に構成されている。本実施形態に係るロードセル１０は、いわゆるロバーバル型のロードセルである。ロードセル１０を構成する弾性体１３は、矩形の枠形状を有しており、固定辺１５、自由辺１６、上端辺１７、及び下端辺１８の各部分に分けることができる。

このうち固定辺１５は、取付部材９に固定されている部分である。固定辺１５は、上下方向（鉛直方向）に延在し、外周面側が取付部材９に接して固定されている。固定辺１５は、取付部材９に固定されているため、例えば弾性体１０に上下方向の力が加わっても、その位置が上下することはない。なお、固定辺１５には、中央部分に、内周面側から外周面側に貫通する第１貫通孔１９が設けられている。この第１貫通孔１９は、取付部材９に設けられた第２貫通孔１２と同様、連結部材１１が挿通できるように、その内径が連結部材１１の外径よりも大きくなっている。そして、貫通方向から見て、第１貫通孔１９と第２貫通孔１２とが重なるように（同軸状となるように）、ロードセル１０が取付部材９に取り付けられている。

自由辺１６は、固定辺１５に対向する部分である。自由辺１６も固定辺１５と同様、上下方向（鉛直方向）に延在している。ただし、自由辺１６は、固定辺１５と異なり、取付部材９等の外部部材に固定されていない。そのため、例えば弾性体１０に上下方向（鉛直方向）の力が加わると、上下方向にその位置が変動する。また、図２に示すように、自由辺１６は、内周面側の中央部分において、連結部材１１と結合している。

上端辺１７は、弾性体１０のうち上部に位置し、水平方向に延在する部分である。上端辺１７は、固定辺１５と自由辺１６の上部をつないでおり、その外周面の固定辺１５側と自由辺１６側にはそれぞれひずみゲージ１４が貼着されている。また、上端辺の内周面の固定辺１５側と自由辺１６側のそれぞれには、円柱状の切欠部２０が形成されている。この切欠部２０は、連結部材１１の伸延方向に対して直角の方向に（図２の紙面手前にあたる一方の側面側から紙面奥にあたる他方の側面側に）伸延している。

下端辺１８は、上端辺１７に対向する部分である。下端辺１８は、弾性体１０のうち下部に位置し、水平方向に延在している。そして、下端辺１８は、固定辺１５と自由辺１６の下部をつないでおり、その外周面の固定辺１５側と自由辺１６側には、それぞれひずみゲージ（図示せず）が貼着されている。また、下端辺１８の内周面の固定辺１５側と自由辺１６側のそれぞれには、円柱状の切欠部２０が形成されている。この切欠部２０は、連結部材１１の伸延方向に対して直角の方向に（図２の紙面手前にあたる一方の側面側から紙面奥にあたる他方の側面側に）伸延している。

連結部材１１は、ロードセル１０と計量ホッパ５とを連結する部材である。連結部材１１の一端側（組合せ秤１の内部側）は、弾性体１３のうち自由辺１６の内周面側に結合されている。また、連結部材１１は、自由辺１６の内周面側から固定辺１５の外周面側を越えて水平方向に伸延しており、弾性体１３の固定辺１５に設けられた第１貫通孔１９と取付部材９に設けられた第２貫通孔１２のいずれをも通過している。さらに、連結部材１１の他端側（組合せ秤の外部側）は、取付金具２１を介して、計量ホッパ５に結合されている。なお、図２で示す本実施形態では、連結部材１１の形状は円柱状であるが、円柱状以外の形状、例えば四角柱状であってもよい。連結部材１１がいかなる形状であっても、連結部材１１の断面形状と第２貫通孔１２及び第１貫通孔１９の形状を同じにすることが望ましい。また、連結部材１１と計量ホッパ５との間には、取付金具２１の他に、寸法調整用の調整板等を取り付けるようにしてもよい。

本実施形態に係る計量ユニット８は、上記のような構成を有しているため、計量ホッパ５に被計量物が積載されると、被計量物の重みが連結部材１１を介して弾性体１３の自由辺１６に伝わり、弾性体１３全体が歪むことになる。そして、弾性体１３の外周面のうち上下の４個所には、ひずみゲージ１４が貼着されているため、弾性体１３の歪みに伴ってひずみゲージ１４も歪むことになる。歪みの程度によってひずみゲージ内の抵抗値は変化するため、この抵抗値の変化量を取得すれば、被計量物の重量を算出することができる。

なお、弾性体１３に過度の力が加わると、ロードセル１０が破損する恐れがあるため、過度に加わる力を防ぐ必要がある。本実施形態では、第１貫通孔１９の内径は第２貫通孔１２の内径よりも小さくなっている。そして、計量ホッパ５に所定の許容重量以上の被計量物が積載されると、連結部材１１と第１貫通孔１９の内周面とが接触するような構成となっている。そのため、計量ホッパ５に許容重量以上の力がかかっても、ロードセル１０に一定以上の力がかかることはなく、ロードセル１０の破損を防ぐことができる。

以上のように、本実施形態に係る計量ユニット８によれば、ロードセル１０が取付部材９に直接固定されているため、従来の計量ユニット５１では必須の構成であった、取付部材５２とロードセル５４をつなぐ支持部材５３（図３参照）を備える必要がなくなる。そのため、計量精度を低下させることなく、計量ユニット８の小型化が実現でき、ひいてはこの計量ユニット８を備えた組合せ秤１全体の小型化を実現することができる。

本発明によれば、計量精度を低下させることなく、小型化を実現できる計量ユニット、及び、この計量ユニットを備えた組合せ秤を提供することができる。よって、計量ユニットの技術分野において有益である。

本発明の実施形態に係る組合せ秤の一部破断側面図である。 本発明の実施形態に係る計量ユニットを示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側面図である。 従来の計量ユニットを示す図であって、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ 組合せ秤
８ 計量ユニット
９ 取付部材
１０ ロードセル
１１ 連結部材
１２ 第２貫通孔
１３ 弾性体
１４ ひずみゲージ
１５ 固定辺
１６ 自由辺
１９ 第１貫通孔

Claims (3)

1. 互いに対向する固定辺と自由辺とを含む矩形の枠形状を有する弾性体にひずみゲージが貼着されたロードセルと、前記弾性体の前記自由辺と被計量物が積載される積載容器とを連結する連結部材と、一方側に前記弾性体の前記固定辺が固定される取付部材とを備え、
   前記固定辺には、内周面側から外周面側に貫通する第１貫通孔が設けられているとともに、前記取付部材には、前記第１貫通孔の貫通方向から見て前記第１貫通孔と重なるように第２貫通孔が設けられており、
   前記自由辺に連結された前記連結部材は、前記自由辺の内周面を基端として前記固定辺の方向へ伸延し、さらに前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を通過して、前記取付部材を挟んで前記ロードセルの反対側に位置する前記積載容器に連結する、計量ユニット。
2. 前記積載容器に所定の許容重量以上の被計量物が積載されると、前記連結部材と前記第１貫通孔の内周面とが接触するように形成されている、請求項１に記載の計量ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の計量ユニットを備えた組合せ秤。

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