JP6029859B2

JP6029859B2 - 計量装置

Info

Publication number: JP6029859B2
Application number: JP2012126098A
Authority: JP
Inventors: 岸川　樹; 樹岸川; 真治武市
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: JP2013250196A; CN203349919U

Description

本発明は、ロードセルを用いた計量装置に関し、特に、ロードセルの過負荷保護機構を備えた計量装置に関する。

従来、計量装置のロードセルを過負荷から保護する手段として、ロードセルの自由端側の移動を所定範囲内に規制する方法が採用されている。例えば、特許文献１（実開平５−２８９３７号公報）に開示されているロードセルのストッパ機構は、ロードセルの自由端側に取り付けられるボス（連結部材）と、ボスから水平方向に突出する突出部と、ボスに固定される荷重受け部と、突出部に対して上下方向に隙間を持つように設けられた規制部とを有し、荷重受け部に荷重が加わったときに規制部に突出部を当接させて過度な移動を規制している。

しかしながら、上記のようなストッパ機構は通常動作で起こりうる過負荷に対応したものであるため、例えば、荷重受け部を取り外す際に過大な力が加えられたり、誤って作業者が荷重受け部の上に乗ったりした場合など荷重受け部に異常な荷重が作用したとき、規制部が支点となってロードセルの自由端に荷重方向とは逆方向の力が発生しロードセルが損傷することがある。

本発明の課題は、荷重受け部または連結部材に異常な荷重が作用したときでも、ロードセルを過負荷から保護することができる計量装置を提供することである。

本発明の第１観点に係る計量装置は、ロードセルを用いた計量装置であって、固定部材と、計量ホッパと、連結部材と、過負荷保護機構とを備えている。固定部材は、ロードセルの一端を固定する。計量ホッパは、被計量物を載せる。連結部材は、計量ホッパとロードセルの自由端とを連結する。過負荷保護機構は、ロードセルを過負荷から保護する。また、過負荷保護機構は、固定部材に設けられる第１支持部および第２支持部を有している。ロードセルに第１荷重が作用したとき、第１支持部が、ロードセルまたは連結部材のいずれかに設定された第１部分を下方から直接または所定部材を介して支持する。ロードセルに第１荷重よりも大きい第２荷重が作用したとき、第１支持部が第１部分を支持すると同時に、第２支持部が、第１支持部を挟んで計量ホッパと反対側において、連結部材に設定された第２部分を上方から支持する。

この計量装置では、計量ホッパまたは連結部材に異常な荷重が作用したとき、第１支持部が連結部材の第１部分を下方から支持するので、ロードセルの自由端が限界を超えて下方に変位することは制限される。また、第１荷重よりも大きい第２荷重が作用したとき、第１支持部が支点となって連結部材に曲げモーメントが発生し連結部材は上方に変形するが、第２支持部が連結部材またはロードセルのいずれか一方に設定された第２部分を上方から支持するので、ロードセルの自由端が限界を超えて上方向に変位することが制限される。

本発明の第２観点に係る計量装置は、第１観点に係る計量装置であって、第２支持部が、ロードセルの自由端よりも第１支持部から離れた位置に設けられている。

この計量装置では、第２支持部は、原理的にはロードセルの自由端の上方に位置すればよいが、ロードセルの自由端に連結部材が連結されることによって、第２支持部の配置の自由度が制限される。しかし、ロードセルの自由端よりも第１支持部から離れた位置ならば、周辺構造との干渉を避け、構造を大型化することなく配置することができる。

本発明の第３観点に係る計量装置は、第１観点に係る計量装置であって、第２支持部が、ロードセルの固定端よりも第１支持部から離れた位置に設けられている。

この計量装置では、第２部分と第２支持部との隙間は、テコの原理により第１支持部に近いほど小さくなり、微調整が困難になるが、第２支持部がロードセルの固定端よりも第１支持部から離れた位置に設けられることによって、第２部分と第２支持部との隙間の調整が容易になる。

本発明の第４観点に係る計量装置は、第１観点に係る計量装置であって、過負荷保護機構が、連結部材の上方に位置し連結部材を挟んで第1支持部と対向する上部対向支持部を、さらに有している。

この計量装置では、作業者が誤って計量ホッパまたは連結部材を上方に押し上げるような取り扱いをしたとき、上部対向支持部が連結部材を上方から支持するので、ロードセルの自由端が限界を超えて上方に変位することが制限される。

本発明に係る計量装置では、計量ホッパまたは連結部材に異常な荷重が作用したとき、第１支持部が連結部材の第１部分を下方から支持するので、ロードセルの自由端が限界を超えて下方に変位することは制限される。また、第１荷重よりも大きい第２荷重が作用したとき、第１支持部が支点となって連結部材に曲げモーメントが発生し連結部材は上方に変形するが、第２支持部が連結部材またはロードセルのいずれか一方に設定された第２部分を上方から支持するので、ロードセルの自由端が限界を超えて上方向に変位することが制限される。

本発明の第１実施形態に係る計量装置を備えた組合せ計量機の正面図。制御部を除いた第１実施形態に係る計量装置の斜視図。テコの原理に従って簡易モデル化された計量装置の構成図。計量ホッパに作用する負荷荷重とロードセルのゲージ面の最大歪との関係を表したグラフ。計量ホッパに力を作用させていないときのロードセルおよび連結部材の形状を示す当該ロードセルおよび連結部材の正面図。計量ホッパに１０ｋｇの力を作用させたときのロードセルおよび連結部材の形状を示す当該ロードセルおよび連結部材の正面図。計量ホッパに５０ｋｇの力を作用させたときのロードセルおよび連結部材の形状を示す当該ロードセルおよび連結部材の正面図。計量ホッパに１６０ｋｇの力を作用させたときのロードセルおよび連結部材の形状を示す当該ロードセルおよび連結部材の正面図。第２過負荷保護機構を備えていない従来タイプにおいて計量ホッパに１６０ｋｇの力を作用させたときのロードセルおよび連結部材の形状を示す当該ロードセルおよび連結部材の正面図。第１変形例に係る簡易モデル化された計量装置の構成図。第２変形例に係る簡易モデル化された計量装置の構成図。第３変形例に係る簡易モデル化された計量装置の構成図。第４変形例に係る簡易モデル化された計量装置の構成図。制御部を除いた第２実施形態に係る計量装置の斜視図。簡易モデル化された第２実施形態に係る計量装置の構成図。計量ホッパに作用する負荷荷重とロードセルの出力との関係を表したグラフ。運転停止時に機能する過負荷保護機構を備えた計量装置の簡易モデル化された構成図。運転停止時に機能する他の過負荷保護機構を備えた計量装置の簡易モデル化された構成図。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
（１）計量装置を備えた組合せ計量機１５０の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る計量装置を備えた組合せ計量機１５０の正面図である。図１において、組合せ計量機１５０は、供給コンベア２１、供給シュート２２、分散フィーダ２４、振動フィーダ２５、プールホッパ２６、計量ホッパ２８、集合シュート３１、制御部５０、計量部６０、及びフレームＦを備えている。

供給コンベア２１は、物品Ｍを供給シュート２２へ送る。供給シュート２２を通過した物品Ｍは、振動式の分散フィーダ２４の上に投入される。分散フィーダ２４の外周付近には、複数の振動フィーダ２５が平面視で放射状に配置されている。振動フィーダ２５は、分散フィーダ２４の振動によって周囲に分散される物品Ｍを受け取る。また、振動フィーダ２５は、所定の振幅および振動回数で振動することにより、物品Ｍを放射方向へ搬出することができる。

プールホッパ２６は、振動フィーダ２５の外端の下方に配置されている。また、計量ホッパ２８が、プールホッパ２６の下方に配置されている。物品Ｍは、振動フィーダ２５の振動によってプールホッパ２６へ送られ、計量動作に合わせて一時的にそこにプールされる。そして、物品Ｍは、プールホッパ２６の排出ゲートが開放されたとき、計量ホッパ２８に投入される。

計量部６０は、内蔵されているロードセル１０によって、計量ホッパ２８に投入された物品Ｍの重量を計測して重量信号を制御部５０へ出力する。制御部５０は、重量信号に基づいて組合せ演算を行い、目標重量に基づいて設定された許容範囲内の組合せ重量となる計量ホッパ２８を選択し、その計量ホッパ２８の排出ゲートを開放し、物品Ｍを集合シュート３１によって集め、タイミングゲート３２から排出させる。排出された物品Ｍは、下方の包装機（図示せず）により包装されて、許容範囲内の重量の袋詰め商品となる。

フレームＦは、分散フィーダ２４、振動フィーダ２５、及びプールホッパ２６を支持している。また、フレームＦは計量部６０を内部で支持している。計量ホッパ２８は、計量部６０に支持されている。

（２）計量装置１００の構成
本実施形態では、計量装置１００は、計量ホッパ２８、制御部５０及び計量部６０によって構成されている。

図２は、制御部５０を除いた第１実施形態に係る計量装置１００の斜視図である。図２において、計量部６０は、ロードセル１０と、固定部材１２と、連結部材１４とを有している。固定部材１２は、所定部分でロードセル１０の一端を固定している。以後、ロードセル１０の両端のうち固定部材１２に固定された一端を固定端とよび、固定部材１２に固定されていない他端を自由端とよぶ。連結部材１４は、計量ホッパ２８とロードセル１０の自由端とを連結する部材である。

（３）詳細構成
（３−１）固定部材１２
固定部材１２は、第１領域１２ａと第２領域１２ｂとに大別される。第１領域１２ａは、連結部材１４の上方を覆うように設けられている。また、第２領域１２ｂは、ロードセル１０の固定端側を覆うように設けられている。

また、固定部材１２は、連結部材１４に予め設定されている複数の所定部分を支持するため、各所定部分に対応する複数の支持部を有している。具体的には、複数の支持部は、第１支持部１２１ａと第２支持部１２２ｂとを含む。

第１支持部１２１ａは、第１領域１２ａのうち連結部材１４に近接する位置に形成された開口１２１の下端に設定されている。第２支持部１２２ｂは、第２領域１２ｂのうちロードセル１０の固定端に近い位置に形成されたスリット１２２の上端に設定されている。

なお、図２に示すように、第２支持部１２２ｂはロードセル１０の自由端よりも第１支持部１２１ａから離れた位置に設けられている。これは、ロードセル１０の自由端に連結部材１４が連結されることによって、第２支持部１２２ｂの配置の自由度が制限されているためであり、第２支持部１２２ｂがロードセル１０の自由端よりも第１支持部１２１ａから離れた位置に設けられることによって、周辺構造との干渉、構造の大型化が抑制されている。

（３−２）連結部材１４
連結部材１４は、本体ブロック１４０と、第１ブロック１４１と、第２ブロック１４２とを有している。本体ブロック１４０は、ロードセル１０の自由端と計量ホッパ２８とを連結している。

第１ブロック１４１は、開口１２１を貫通するように本体ブロック１４０から突出している。第１ブロック１４１は、開口１２１の上端側から下端側に向って貫通するネジ穴１４１ｅを有している。ネジ穴１４１ｅには、第１ボルト１３１が螺合している。第１ボルト１３１の頭部上面と開口の上端との隙間、及び第１ボルト１３１の先端と開口の下端との隙間は、共に所定寸法に設定されている。

第２ブロック１４２は、その先端部がスリット１２２内に入るように本体ブロック１４０から延びている。第２ブロック１４２の先端部は、スリット１２２の上端側から下端側に向って貫通するネジ穴１４２ｅを有している。第２ブロック１４２は、そのネジ穴１４２ｅがスリット１２２上端と対峙するように位置調整され、第２ボルト１３２がネジ穴１４２ｅの下側から挿入される。

なお、説明の便宜上、第１支持部１２１ａと対峙する第１ボルト１３１の先端面を第１部分１３１ａとよび、第２支持部１２２ｂと対峙する第２ボルト１３２の先端上面を第２部分１３２ｂとよぶ。

（３−３）過負荷保護機構
計量装置１００では、ロードセル１０を過負荷から保護する仕組みが、上述した第１支持部１２１ａおよび第２支持部１２２ｂによって構成されており、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａを支持する仕組みが第１過負荷保護機構として機能し、第２支持部１２２ｂが第２部分１３２ｂを支持する仕組みが第２過負荷保護機構として機能する。

第１過負荷保護機構では、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａの所定値以上の変位を阻止する。第２過負荷保護機構では、第２支持部１２２ｂが第２部分１３２ｂの所定値以上の変位を阻止する。なお、各過負荷保護機構の仕組みについては、以下の動作説明の中に含める。

（４）動作
図３は、テコの原理に従って簡易モデル化された計量装置１００の構成図である。また、図４は、計量ホッパ２８に作用する負荷荷重とロードセル１０のゲージ面の最大歪との関係を表したグラフである。

（４−１）第１過負荷保護機構の仕組み
先ず、図３において、計量ホッパ２８に下方向の力が作用したとき、連結部材１４は下方に撓み、第１部分１３１ａが第1支持部１２１ａに近づく。ここで、第１部分１３１ａが第１支持部１２１ａと当接するときの計量ホッパ２８に作用する力を第１の力とすると、計量ホッパ２８に第１の力よりも大きい力が作用したとき、第１支持部１２１ａは第１部分１３１ａを下方から支えて、第１部分１３１ａの下方変位を阻止する。

この動作におけるゲージ面の最大歪は、図４に示すように、計量ホッパ２８に力が作用してから、その力が第１の力に達するまで正方向に増加する。そして、その力が第１の力を超えて作用したとき、ロードセル１０の歪は一旦減少し、その後、それまでとは反対の方向（正方向）の増加に転じる。これは、第１部分１３１ａが第１支持部１２１ａと接触したことにより、ロードセル１０の自由端の下方変位が阻止され、同時に、連結部材１４には第１支持部１２１ａを支点として曲げモーメントが発生することによって、ロードセル１０の自由端を上方に持ち上げようとする力が働くからである。

なお、図４において、計量ホッパ２８に作用する力が第１の力となる点を界に、最大歪の特性曲線が上昇から下降に変わる原理、及び計量ホッパ２８に作用する力が第１の力から第２の力まで増加する間に、最大歪の特性曲線が下降から上昇に変換する変曲点を有する原理について、ロードセル１０の歪みゲージの視点で説明する。

先ず、計量ホッパ２８に力がかかっていない状態では、歪みゲージは計量ホッパ２８自身の重量などの風袋重量によって一定量変形している。ここに第１の力が計量ホッパ２８に作用したとき、第１部分１３１ａが第１支持部１２１ａに当接するまではロードセル１０の自由端が下方に変位するので、歪みゲージの変形量の絶対値はさらに大きくなり、図４の最大歪の特性曲線は上昇する。

しかし、第１部分１３１ａが一旦、第１支持部１２１ａに当接すると連結部材１４には第１支持部１２１ａを支点として曲げモーメントが発生するので、下方に変位していたロードセル１０の自由端が上方へ変位するようになる。このとき、ロードセル１０の自由端が上方に変位するにつれて、歪みゲージの変形量の絶対値は小さくなる方向に変化するので、最大歪の特性曲線は下降する。

そして、歪みゲージの変形量が、一旦、解消された時点で図４の最大歪の特性曲線の下降は止まる。しかしながら、計量ホッパ２８に対しさらに大きな力が作用すると、ロードセル１０の自由端は、さらに上方へ変位する。そのため、再び、歪みゲージの変形量の絶対値は大きくなる方向に変化し、図４の最大歪の特性曲線は上昇に転じる。

以上のように、計量ホッパ２８または連結部材１４に異常な力が作用したときでも、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａを下方から支持するので、ロードセル１０の自由端が限界を超えて下方に変位することは制限される。

（４−２）第２過負荷保護機構の仕組み
計量ホッパ２８に作用する力がさらに増加すると、ロードセル１０の自由端と連結部材１４との連結箇所が上方に変位するので、第２部分１３２ｂも第２支持部１２２ｂに近づく。ここで、第２部分１３２ｂが第２支持部１２２ｂと接触するまで連結部材１４に曲げモーメントを作用させるほどの計量ホッパ２８に作用する力を第２の力とすると、計量ホッパ２８に第２の力よりも大きい力が作用したとき、第２支持部１２２ｂは第２部分１３２ｂを上方から支えて、第２部分１３２ｂの上方変位を阻止する。

この動作におけるゲージ面の最大歪は、図４に示すように、計量ホッパ２８に第１の力以上の力が作用して以降、一旦減少し、その後、それまでとは反対の方向（正方向）にほぼ一定比率で増加しているが、力が第２の力を超えて作用したとき、それまでとは異なる比率で増加し始める。これは、第２部分１３２ｂが第２支持部１２２ｂと接触したことにより、第２部分１３２ｂの上方変位が阻止されるからである。

参考として、図４には第２支持部１２２ｂが無い場合のゲージ面の最大歪が点線で示されている。第２支持部１２２ｂが無い場合、計量ホッパ２８に作用する力が第２の力を超えてさらに増加したとき、ゲージ面の最大歪は急激に増加し限界値（図４の水平の二点鎖線）に達する。

しかしながら、第２支持部１２２ｂが有る場合は、力が第２の力を超えてさらに増加したときでも、ゲージ面の最大歪の増加率は、第２支持部１２２ｂが無い場合に比べて緩やかであり、限界値（図４の水平の二点鎖線）に達するまでに許容される負荷荷重は、第２支持部１２２ｂが無い場合の２倍以上である。

したがって、第１の力よりも大きい第２の力が作用したとき、第１支持部１２１ａが支点となって連結部材１４に曲げモーメントが発生し連結部材１４は上方に変形しようとするが、第２支持部１２２ｂが第２部分１３２ｂを上方から支持するので、ロードセル１０の自由端が限界を超えて上方向に変位することが制限される。

（４−３）ロードセル１０および連結部材１４の挙動
図５Ａ〜図５Ｄそれぞれは、計量ホッパ２８に０，１０ｋｇ，５０ｋｇ，１６０ｋｇの力を作用させたときのロードセル１０および連結部材１４の形状を示す当該ロードセル１０および連結部材１４の正面図である。なお、図５Ａ〜図５Ｄそれぞれは、実際の変形量を５０倍に拡大した図である。

また、図５Ｅは、第２支持部１２２ｂが第２部分１３２ｂを支持する第２過負荷保護機構を備えていない従来タイプにおいて計量ホッパ２８に１６０ｋｇの力を作用させたときのロードセル１０および連結部材１４の形状を示す当該ロードセル１０および連結部材１４の正面図である。なお、図５Ｅは、実際の変形量を５０倍に拡大した図である。

図５Ａにおいて、計量ホッパ２８に力が作用していないとき、当然のことながらロードセル１０および連結部材１４に変形は見られない。図５Ｂにおいて、計量ホッパ２８に１０ｋｇの力が作用したとき、つまり、図４に示す第１の力に相当する力が作用しているとき、ロードセル１０の自由端が下方に変位する。

図５Ｃにおいて、計量ホッパ２８に５０ｋｇの力が作用したとき、つまり、図４に示す第２の力に相当する力が作用しているとき、第１部分１３１ａは第１支持部１２１ａ（図２参照）に支持されているので、連結部材１４には第１支持部１２１ａを支点に曲げモーメントが作用し、ロードセル１０の自由端は上方に変位する。このとき、第２部分１３２ｂは第２支持部１２２ｂ（図２参照）に支持されているので、これ以降、ロードセル１０の自由端の上方への変位は制限される。

図５Ｄにおいて、計量ホッパ２８に１６０ｋｇの力が作用したとき、第２部分１３２ｂが第２支持部１２２ｂに支持されているにもかかわらず、ロードセル自由端の上方への変位が見られる。これは、連結部材１４および固定部材１２自体が変形するからである。

それでも、図５Ｅに示す第２過負荷保護機構を備えていない従来タイプにおけるロードセル１０および連結部材１４の形状変化と比較すると、格段に変形量が小さく、第２支持部１２２ｂが第２部分１３２ｂを支持する第２過負荷保護機構の効果が顕著である。

（５）特徴
（５−１）
計量装置１００は、第１過負荷保護機構と第２過負荷保護機構とを備えている。第１過負荷保護機構は、固定部材１２に設けられる第１支持部１２１ａと連結部材１４に設けられる第１部分１３１ａとで構成されている。また、第２過負荷保護機構は、固定部材１２に設けられる第２支持部１２２ｂと連結部材１４に設けられる第２部分１３２ｂとで構成されている。計量ホッパ２８に第１の力が作用したとき、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａを下方から支持する。また、計量ホッパ２８に第１の力よりも大きい第２の力が作用したとき、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａを支持すると同時に、第２支持部１２２ｂが第２部分１３２ｂを上方から支持する。

その結果、計量ホッパ２８に第１の力が作用したとき、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａを下方から支持するので、ロードセル１０の自由端が限界を超えて下方に変位することは制限される。また、第１の力よりも大きい第２の力が作用したとき、第１支持部１２１ａが支点となって連結部材１４に曲げモーメントが発生し連結部材１４は上方に変形するが、第２支持部１２２ｂが第２部分１３２ｂを上方から支持するので、ロードセル１０の自由端が限界を超えて上方向に変位することが制限される。

（５−２）
計量装置１００では、第２支持部１２２ｂが、ロードセル１０の自由端よりも第１支持部１２１ａから離れた位置に設けられている。ロードセル１０の自由端よりも第１支持部１２１ａから離れた位置ならば、周辺構造との干渉を避け、構造を大型化することなく、第２支持部１２２ｂを配置することができる。

（６）変形例
（６−１）第１変形例
第１実施形態では、第２支持部１２２ｂはロードセル１０の自由端よりも第１支持部１２１ａから離れた位置に設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、図６は第１変形例に係る簡易モデル化された計量装置１００の構成図であり、図６において、第２支持部１２２ｂは、ロードセル１０の固定端よりも第１支持部１２１ａから離れた位置に設けられている。

第２部分１３２ｂと第２支持部１２２ｂとの隙間は、テコの原理により第１支持部１２１ａに近いほど小さくなり、微調整は困難である。しかしながら、この変形例に係る計量装置１００によれば、第２支持部１２２ｂがロードセル１０の固定端よりも第１支持部１２１ａから離れた位置に設けられることによって、第２部分１３２ｂと第２支持部１２２ｂとの隙間が大きくなり、その調整が容易になる。

（６−２）第２変形例
第１実施形態では、第１部分１３１ａが連結部材１４に設定されているが、これに限定されるものではない。例えば、図７は第２変形例に係る簡易モデル化された計量装置１００の構成図であり、図７において、第１部分１３１ａは、ロードセル１０の下面の自由端寄りに設けられ、それに対峙するように第１支持部１２１ａが配置されている。

本来、第１支持部１２１ａと第１部分１３１ａとは、ロードセル１０の自由端が限界を超えて下方に変位することを制限するものであるので、第２変形例の構成は合理的である。

（６−３）第３変形例
しかしながら、第２変形例のような構成を実施する際に、固定部材１２の構成上、第１部分１３１ａをロードセル１０の下面の自由端寄りに設けることが困難な場合も想定される。そこで、第１支持部１２１ａと第１部分１３１ａとの間に介在物を配置し、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａを間接的に支持することも可能である。

例えば、図８は第３変形例に係る簡易モデル化された計量装置１００の構成図であり、図８において、ロードセル１０の下面の自由端寄りに設けられた第１部分１３１ａにはブラケット１３５の一端（固定端）が固定されている。ブラケット１３５の他端（自由端）はロードセル１０の自由端から離れる方向に延びている。そして、第１支持部１２１ａは、ブラケット１３５の固定端から自由端までの所定箇所と対峙するように配置されている。

その結果、たとえ構造的に第１支持部１２１ａと第１部分１３１ａとが対峙することができなくても、ブラケット１３５を介在させることによって第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａを支持する構成を確保することができる。

（６−４）第４変形例
第１実施形態では、計量ホッパ２８に作用する力が下方向であることを前提に説明してきたが、作業者の誤った取り扱いによって計量ホッパ２８に上方向の力が作用することもある。

第４変形例の課題は、第１実施形態で既に説明した課題に加えて、計量ホッパ２８に上方向の力が作用したときでも、ロードセル１０の自由端が限界を超えて上方に変位することを制限することができる計量装置を提供することにある。

図９は、第４変形例に係る簡易モデル化された計量装置１００の構成図である。図９おいて、第４支持部１２１ｄが連結部材１４の上方に配置されており、連結部材１４を挟んで第1支持部１２１ａと対向している。そして、連結部材１４には、第４支持部１２１ｄと対峙する位置に第４部分１３１ｄが設定されている。

第４支持部１２１ｄおよび第４部分１３１ｄの具体的構成を、図２を用いて説明する。図２において、第４支持部１２１ｄは開口１２１の上端面に設定され、第４部分１３１ｄは第１ボルト１３１の頭部上端面に設定されている。

第４支持部１２１ｄと第４部分１３１ｄとの隙間は、第１ボルト１３１のねじ込み量を調節することによって変更されるが、この際、第１支持部１２１ａと第１部分１３１ａとの隙間も同時に変化する。それゆえ、第４支持部１２１ｄと第４部分１３１ｄとの隙間は、第１支持部１２１ａと第１部分１３１ａとの隙間を調節しながら設定される。

この第４変形例に係る計量装置では、作業者が誤って計量ホッパ２８または連結部材１４を上方に押し上げるような取り扱いをした場合でも、第４支持部１２１ｄが連結部材１４に設定された第４部分１３１ｄを上方から支持するので、ロードセル１０の自由端が限界を超えて上方に変位することが制限される。

＜第２実施形態＞
（１）計量装置２００の構成
図１０は、制御部５０を除いた第２実施形態に係る計量装置２００の斜視図である。図１０において、計量装置２００の計量部６０は、ロードセル１０と、固定部材１２と、連結部材３４とを有している。なお、計量装置２００の連結部材３４は、第１実施形態に係る計量装置１００の連結部材１４を変更した構成であるので、ここでは、連結部材３４についてのみ詳細な説明をし、その他は第１実施形態と同様として詳細な説明を省略する。

（２）詳細構成
（２−１）連結部材３４
連結部材３４は、本体ブロック３４０と、第１ブロック３４１と、第２ブロック３４２とを有している。本体ブロック３４０は、ロードセル１０の自由端と計量ホッパ２８とを連結している。

第１ブロック３４１は、開口１２１を貫通するように本体ブロック３４０から突出している。第１ブロック３４１は、開口１２１の上端側から下端側に向って貫通するネジ穴３４１ｅを有している。ネジ穴３４１ｅには、第１ボルト１３１が螺合している。第１ボルト１３１の頭部上面と開口の上端との隙間、及び第１ボルト１３１の先端と開口の下端との隙間は、共に所定寸法に設定されている。

第２ブロック３４２は、その先端部がスリット１２２内に入るように本体ブロック３４０から延びている。第２ブロック３４２の先端部は、スリット１２２の上端側から下端側に向って貫通するネジ穴３４２ｅを有している。第２ブロック３４２は、そのネジ穴３４２ｅとスリット１２２上端とが対峙するように位置調整され、第２ボルト１３２がネジ穴３４２ｅの上側から挿入される。

なお、第１ボルト１３１の先端面に第１部分１３１ａが設定され、第１部分１３１ａが第１支持部１２１ａと対峙する。また、第２ボルト１３２の頭部上面に第２部分１３２ｂが設定され、第２部分１３２ｂが第２支持部１２２ｂと対峙する。さらに、第２ボルト１３２の先端面に第３部分１３２ｃが設定され、第３部分１３２ｃがスリット１２２の下面である第３支持部１２２ｃと対峙する。

（２−２）過負荷保護機構
計量装置２００では、ロードセル１０を過負荷から保護する仕組みが、上述した第１支持部１２１ａ、第２支持部１２２ｂおよび第３支持部１２２ｃによって構成されており、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａを支持する仕組みが第１過負荷保護機構として機能し、第２支持部１２２ｂが第２部分１３２ｂを支持する仕組みが第２過負荷保護機構として機能する。

さらに、第３支持部１２２ｃが第３部分１３２ｃを支持する仕組みが、第１過負荷保護機構および第２過負荷保護機構の補助機構として機能する。

第１過負荷保護機構では、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａの所定値以上の変位を阻止する。第２過負荷保護機構では、第２支持部１２２ｂが第２部分１３２ｂの所定値以上の変位を阻止する。また、補助機構は、第１部分１３１ａが第１支持部１２１ａに当接するまでのロードセル１０の変位量の増加を抑制する。なお、各過負荷保護機構の仕組みについては、動作の説明の中に含める。

（３）動作
図１１は、テコの原理に従って簡易モデル化された第２実施形態に係る計量装置２００の構成図である。また、図１２は、計量ホッパ２８に作用する負荷荷重とロードセル１０の出力との関係を表したグラフである。

（４−１）第１過負荷保護機構の仕組み
先ず、図１１において、計量ホッパ２８に下方向の力が作用したとき、連結部材３４は下方に撓み、第１部分１３１ａが第1支持部１２１ａに近づく。ところが、第１部分１３１ａが第1支持部１２１ａに当接する（第１過負荷保護機構が作用する）よりも先に第３部分１３２ｃが第３支持部１２２ｃに当接する（補助機構が作用する）ように、第３部分１３２ｃと第３支持部１２２ｃとの隙間が設定されている。

それゆえ、図１２に示すように、ロードセル１０からの出力は、第３部分１３２ｃが第３支持部１２２ｃに当接するＡ点までは急激に上昇するが、Ａ点を過ぎて第１部分１３１ａが第1支持部１２１ａに当接するＢ点までは比較的緩やかに上昇する。

そして、第１部分１３１ａと第１支持部１２１ａとが接触した後、連結部材３４には第1支持部１２１ａを支点として曲げモーメントが発生し、ロードセル１０の自由端を上方に持ち上げようとする力が働く。

それゆえ、図１２に示すように、ロードセル１０からの出力は、Ｂ点を過ぎた後は降下する（それまでとは逆方向に力が働くため）。したがって、計量ホッパ２８または連結部材３４に異常な力が作用したときでも、第１支持部１２１ａが第１部分１３１ａを下方から支持するので、ロードセル１０の自由端が限界を超えて下方に変位することは制限される。

（４−２）第２過負荷保護機構の仕組み
計量ホッパ２８に作用する力がさらに増加すると、ロードセル１０の自由端と連結部材３４との連結箇所が上方に変位するので、第２部分１３２ｂも第２支持部１２２ｂに近づく。ここで、第２部分１３２ｂが第２支持部１２２ｂと接触するまで連結部材３４に曲げモーメントを作用させるほどの力が作用したとき、第２支持部１２２ｂは第２部分１３２ｂを上方から支えて、第２部分１３２ｂの上方変位を阻止する。つまり、第２過負荷保護機構が作用する。

それゆえ、図１２に示すように、ロードセル１０からの出力は、第２部分１３２ｂが第２支持部１２２ｂに当接する（第２過負荷保護機構が作用する）Ｃ点を過ぎた後は、ほぼ一定となる。

参考として、図１２には第３部分１３２ｃおよび第３支持部１２２ｃが無い場合のロードセル１０の出力が点線で示されている。図１２において、第３部分１３２ｃおよび第３支持部１２２ｃが無い場合、Ａ点の延長線上で、且つＢ点とほぼ同じ出力レベルであるＧ点まで上昇し、Ｇ点を過ぎた後は降下する（それまでとは逆方向に力が働くため）。

第３部分１３２ｃおよび第３支持部１２２ｃがあるときは、第３部分１３２ｃが第３支持部１２２ｃに当接してから第１部分１３１ａが第1支持部１２１ａに当接するまでのロードセル１０からの出力が、無いときと比較すると緩やかに上昇する。そのため、第１部分１３１ａが第１支持部１２１ａに当接する負荷荷重を、無いときよりも大きくすることができる。すなわち、第１部分１３１ａと第１支持部１２１ａとの隙間を大きく設定することが可能となる。

そのメカニズムは、一定の負荷（計量装置の計量範囲を超える負荷）がロードセル１０に作用すると、まず第３部分１３２ｃに第３支持部１２２ｃが当たり、第３部分１３２ｃを支点に連結部材３４が回転し、次に第１部分１３１ａが第１支持部１２１ａに当たり、第１部分１３１ａを支点に連結部材３４が回転し、第３部分１３２ｃから第３支持部１２２ｃが離間して、最後に第２部分１３２ｂが第２支持部１２２ｂに当たるといった原理である。

（５）特徴
例えば、第１部分１３１ａと第１支持部１２１ａとの隙間調整には、非常に小さい距離で、かつ高い精度の調整が要求される。なぜなら、計量範囲内の負荷では、第１部分１３１ａが第１支持部１２１ａに当接しないようにして、かつロードセル１０の変位量が限界を超える前に当接するように隙間を調整する必要があるからである。

しかしながら、構造上（防水構造等）、第１部分１３１ａと第１支持部１２１ａとの隙間調整のためにアクセスできない場合、或いはアクセスしにくい場合があるので、第１部分１３１ａと第１支持部１２１ａとの隙間の高精度な調整は容易ではない。

これに対し、隙間調整のし易い位置に第３部分１３２ｃおよび第３支持部１２２ｃを設けることによって、第１部分１３１ａと第１支持部１２１ａとの隙間調整を簡略化または無調整にすることができる。

＜その他の実施形態＞
（１）運転停止時に機能する過負荷保護機構
図１３は、運転停止時に機能する過負荷保護機構を備えた計量装置３００の簡易モデル化された構成図である。図１３において、計量装置３００は、第１実施形態に係る計量装置１００と同型の計量装置であるが、連結部材１４を挟むロック機構１２５を備えている点で第１実施形態に係る計量装置１００と相違する。

ロック機構１２５は、連結部材１４の上方に位置する上ロック部材１２５ａと、連結部材１４の下方に位置する下ロック部材１２５ｂと、運転時に上ロック部材１２５ａと下ロック部材１２５ｂとを退避させる駆動部（図示せず）を含む。駆動部は、モータ、ソレノイド、およびエアシリンダなどから適宜選択される。

上ロック部材１２５ａおよび下ロック部材１２５ｂは、連結部材１４を挟み込む位置に移動できるようにスプリング（図示せず）によって常に連結部材１４の方向へ付勢されている。運転が停止し、駆動部が上ロック部材１２５ａおよび下ロック部材１２５ｂの退避を解除したとき、上ロック部材１２５ａおよび下ロック部材１２５ｂはスプリングによって連結部材１４のロック位置へ突出する。

運転停止時、例えばメンテナンス中に作業者が誤って計量ホッパ２８または連結部材１４に誤って力をかけすぎたときでも、上ロック部材１２５ａおよび下ロック部材１２５ｂが連結部材１４の動作を拘束しているので、ロードセル１０を破損させるような事態を回避することができる。

（２）運転停止時に機能する他の過負荷保護機構
図１４は、運転停止時に機能する他の過負荷保護機構を備えた計量装置４００の簡易モデル化された構成図である。図１４において、計量装置４００は、第１実施形態に係る計量装置１００と同型の計量装置であるが、連結部材１４を拘束するロック機構１２７を備えている点で第１実施形態に係る計量装置１００と相違する。

ロック機構１２７は、連結部材１４を貫通する貫通穴１２７ａと、その貫通穴１２７ａの挿入されるロック部材１２７ｂと、運転時にロック部材１２７ｂを貫通穴１２７ａから退避させる駆動部（図示せず）を含む。駆動部は、モータ、ソレノイド、エアシリンダなどから適宜選択される。

ロック部材１２７ｂは、連結部材１４の貫通穴１２７ａに入り込む位置に移動できるようにスプリング（図示せず）によって常に連結部材１４の方向へ付勢されている。運転が停止し、駆動部がロック部材１２７ｂの退避を解除したとき、ロック部材１２７ｂはスプリングによって連結部材１４の貫通穴１２７ａに入り込み、連結部材１４を拘束する。

運転停止時、例えばメンテナンス中に作業者が誤って計量ホッパ２８または連結部材１４に誤って荷重をかけすぎたときでも、ロック部材１２７ｂが連結部材１４の動作を拘束しているので、ロードセル１０を破損させるような事態を回避することができる。

以上のように、本発明によれば計量装置のロードセルを過負荷から保護することができるので、計量装置に限らず、ロードセルを利用する機器の保護に有用である。

１０ロードセル
１２固定部材
１４連結部材
２８計量ホッパ
１００計量装置
１２１ａ第１支持部（過負荷保護機構）
１２２ｂ第２支持部（過負荷保護機構）
１２２ｃ第３支持部（過負荷保護機構）
１２１ｄ第４支持部（上部対向支持部、過負荷保護機構）
１３１ａ第１部分（過負荷保護機構）
１３２ｂ第２部分（過負荷保護機構）
１３２ｃ第３部分（過負荷保護機構）
１３１ｄ第４部分（過負荷保護機構）
１３５ブラケット（所定部材）

実開平５−２８９３７号公報

Claims

ロードセルを用いた計量装置であって、
前記ロードセルの一端を固定する固定部材と、
被計量物を載せる計量ホッパと、
前記計量ホッパと前記ロードセルの自由端とを連結する連結部材と、
前記ロードセルを過負荷から保護する過負荷保護機構と、
を備え、
前記過負荷保護機構は、前記固定部材に設けられる第１支持部および第２支持部を有し、
前記ロードセルに第１荷重が作用したとき、前記第１支持部が、前記ロードセルまたは前記連結部材のいずれかに設定された第１部分を下方から直接または所定部材を介して支持し、
前記ロードセルに前記第１荷重よりも大きい第２荷重が作用したとき、前記第１支持部が前記第１部分を支持すると同時に、前記第２支持部が、前記第１支持部を挟んで前記計量ホッパと反対側において、前記連結部材に設定された第２部分を上方から支持する、
計量装置。
前記第２支持部は、前記ロードセルの自由端よりも前記第１支持部から離れた位置に設けられている、
請求項１に記載の計量装置。
前記第２支持部は、前記ロードセルの固定端よりも前記第１支持部から離れた位置に設けられている、
請求項１に記載の計量装置。
前記過負荷保護機構は、前記連結部材の上方に位置し前記連結部材を挟んで前記第１支持部と対向する上部対向支持部を、さらに有している、
請求項１に記載の計量装置。