JP6414864B2 - 過負荷防止機構 - Google Patents

Description

本発明は、計量器の過負荷防止機構に関し、計量皿の傾斜を防ぎ、回転方向のがたつきも少なくし、かつこれにより高精度の電子天秤等の計量皿に掛かった瞬間的な大荷重から、前記電子天秤等を防御でき、しかも製作も容易な、過負荷防止機構に関する。

従来から、過負荷防止機構（緩衝機構、ショックアブソーバ）は、製造ライン等に組み込まれる計量器にも搭載されていて、ある種の過負荷防止機構は過負荷の全方向リリースを実現していた（特許文献１）。電磁平衡式電子秤をはじめとする高精度の秤は、例えば数千分の１、数万分の１グラムという僅かな重量の計測が可能であるが、秤量物の計量機構も非常に精密に構成されており、大荷重や瞬間的な荷重に対しては、前記計量機構に破損が生じることがある。

しかも特に小型の計量器では、荷重受け部の軸を利用して計量皿の中心から近い位置で鉛直方向の位置決めをしていたため、僅かな傾きが計量皿の上では拡大されて見えていた。同様に、回転方向も荷重受け部の軸部分にピンを貫通させて、計量皿の中心から近い位置でＵ字溝で受けていたため、計量皿の端面では傾斜と同様にがたつきが拡大されて見えていた。

この計量皿の傾斜や回転方向のがたつきは、製造ラインなどの装置に組み込まれる計量器では問題になることがあった。特にユーザが計量器の計量皿に例えば長い受け治具を追加して使用する場合に、より顕著であった。

他の従来技術として、円周方向に３本配置（３等分）されたピンで鉛直方向、回転方向ともに位置決めされる構造で、計量皿となる部材に、ピンを受ける切欠が形成された緩衝装置が提案されている（特許文献２）。しかしこの装置の計量皿は、特許文献２の図１や図４に示されるように、受け部材２０に三角形状のピン定位切欠２３とこのピン定位切欠２３に連続する誘導溝２４を切削形成する必要があり、製作費用が高額になる。またピン孔へのピン３２の打ち込みにも工数が掛かり、打ち込みの精度や誤差によって、あるいはピン孔やピン３２に生じる誤差により組立後の計量皿が傾斜しやすく、正確な計量ができなくなっている。

特開２００２−２１４０３０号公報 特開２００９−２４４１２９号公報

本発明は、精度良くかつ比較的手間を掛けずに製作でき、かつ計量皿の傾斜やがたつきを抑制できる過負荷防止機構構を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明（請求項１）の過負荷防止機構は、 計量皿を支持する支持部と、該支持部から下向きに連設された側壁と、該側壁の下端近傍から側方に連設されかつその上面に３個以上のリブを有するフランジを備える荷重受け部と、前記荷重受け部の下方に位置する台座と、一端が前記荷重受け部に、他端が前記台座に接触し、前記荷重受け部と前記台座を離反する方向に付勢する弾性体と、前記リブと係合する凹溝を下面に有する結合部材とを備え、前記３個以上のリブは、計量皿の中心から離れた位置により荷重受け部の傾斜を抑制するように配置されるよう構成されている。

（作用）このような構成から成る過負荷防止機構は、荷重受け部に形成した３個以上のリブと、結合部材の凹溝を係合させ、かつ両者を締着することにより、前記荷重受け部と前記結合部材が相互に固定される。その際、前記リブと前記凹溝が複数個互いに係合して、前記荷重受け部と、前記結合部材間の横方向（回転方向）の移動を抑止する。

また、本発明の過負荷防止機構では、そのフランジに複数のリブを有する荷重受け部と、凹溝を有する結合部材、及び台座のそれぞれは、成型で製作することも可能であり、その場合には、各構成部材を簡便かつ精密に製作することができる。従来と異なり、ピン打ちや切削工程がなく、作業自体が簡単であるだけでなく、計量の精度向上が期待できる。つまり従来のピン打ちや切削を必要とする過負荷防止機構では、それらの精度が落ちると、それがそのまま計量皿の傾斜やがたつきにつながり、更にピン打ちや切削でバリが生じると、計量皿ががたついて計量誤差の原因になる。これに対し、本発明では、各部材を成型で製作することも可能で、従来技術の問題点を解消することが可能になる。

請求項２では、請求項１に記載の過負荷防止機構における、荷重受け部の傾斜を抑制する配置を、該荷重受け部の中心を通る任意の仮想中心線に関して、該中心線の両側に少なくとも１個のリブが存在する配置とする。

（作用）典型的な当該配置は、奇数個のリブを円周方向に等間隔で、前記荷重受け部のフランジ上に形成して、前記リブの頂点が正多角形の頂点となるようにした配置で、例えばリブが３個の場合には、荷重受け部の中心点（仮想点）と各リブを結ぶ直線相互の角度が１２０°となり、各リブが正三角形の頂点に位置する態様である。同様にリブが５個の場合には、荷重受け部の中心点と各リブを結ぶ直線相互の角度が７２°となり、各リブが正五角形の頂点に位置する態様である。

リブを３個形成する場合であっても、荷重受け部の中心点と各リブを結ぶ直線の相互の角度が９０°、９０°及び１８０°となる場合には、２個のリブが中心点を通る直線上に位置し、残りのリブがこの直線の一方にのみしか存在しないため、回転方向のがたつきが発生する。

請求項３では、請求項１又は２に記載の過負荷防止機構において、リブの数を奇数個となるように構成する。

（作用）この態様では、特にリブを正多角形の頂点に位置するように、荷重受け部のフランジ上に形成すると、調芯作用により、過荷重がなくなれば、毎回同じ位置に戻る。

請求項４では、請求項３に記載の過負荷防止機構において、リブの数が３個であり、円周方向に等間隔で配置されているように構成する。

（作用）この態様では、リブは正三角形の頂点に位置し、最も簡単な構造で、確実に前記荷重受け部と前記結合部材が相互に固定され、過荷重による衝撃を吸収し、正確な計量値を提供できる。

請求項５では、請求項１から４の過負荷防止機構において、リブの上端の断面が半円形であり、前記凹溝が下向きＶ字溝であり、前記リブと前記Ｖ字溝が線接触するよう構成している。

（作用）この態様では、前記リブと前記Ｖ字溝が線接触しているため、線接触している特定のリブとＶ字溝に対して偏位した箇所に荷重が加えられた場合にも、Ｖ字溝が形成された前記結合部材が、荷重受け部の前記リブに対して若干傾斜した後、前記弾性体の弾力により円滑に原位置に復帰して、高精度の計量値を得ることができる。更にこの態様では、リブの上端の断面を半円形に成型してこの半円形部で前記Ｖ字溝と線接触しているため、半円形部以外のリブ形状に精度は要求されず、仮にバリなどが生じても計量精度には殆ど影響しない。

本発明に係る過負荷防止機構によれば、該過負荷防止機構を装着した電子天秤等の計量器に、大過荷重が瞬間的に加わった場合は、電子天秤等を防御でき、通常の使用時は、計量皿の傾斜や回転方向のがたつきを少なくできる。更に本発明の各部材は成型で製作することもでき、従来品より簡単かつ安価に入手できる。

本発明の過負荷防止機構の一実施例を示す斜視図。 図１の平面図。 図２のＡ−Ａ線縦断面図で計量皿を追加している。 図３のＢ−Ｂ線拡大縦断面図。 図１の過負荷防止機構を上方から見た分解斜視図。 図１の過負荷防止機構を下方から見た分解斜視図。 図７（ａ）から図７（ｆ）は複数のリブの配置を例示する模式図。

以下本発明を詳細に説明する。
図１から図６に示す本発明の実施例（図３及び図４にのみ計量皿を表示する）では、過負荷防止機構１１は、計量皿１２を支持する比較的肉厚の支持部１３と、該支持部１３周縁から下向きに連設された側壁１５と、該側壁の下端近傍から側方に連設されかつその上面に複数の、図示の例では３個のリブ１７を有するフランジ１９を備える荷重受け部２１を有している。前記支持部１３には、図１〜図３に示すように、直線状に並んだ３個の固定用孔２３が穿設され、この固定用孔２３には、図３に示す通り、ネジ２４を使用して、計量皿１２を固定できる。

この荷重受け部２１の下方には、中央に円形の凹部２７が形成され、かつ該凹部２７の上面中央に上向き凸部２９が形成された台座３１が位置している。該台座３１の周縁部３３には、１２０度の角度で計３個の締着孔３５が形成されている。

符号３７は、中央に貫通孔３９ を有し、円形本体から三方に膨出する膨出部４１のそれぞれに締着孔４３を有する結合部材で、該結合部材３７の下面には、１２０度の角度で、複数の、図示の例では計３個のＶ字溝（凹溝）４５が形成されている（図６参照）。

前記結合部材３７は、中央の貫通孔３９を、前記荷重受け部２１の側壁１５基部に接触させることにより、前記荷重受け部２１のフランジ部１９の、先端断面が半円状の３本のリブ１７のそれぞれを、前記結合部材３７の３個のＶ字溝４５のそれぞれに嵌合させている。

前記荷重受け部２１の支持部１３の下面と、前記台座３１の上向き凸部２９間には、弾性体であるバネ４７が配置されて、前記荷重受け部２１と前記台座３１を離反する方向に付勢している。前記結合部材３７の各締着孔４３と前記台座３１の対応する締着孔３５間にボルト（図示略）が締着されて、前記結合部材３７と前記台座３１が相互に固定されている。

図７（ａ）〜図７（ｆ）は、複数のリブの配置を例示する模式図であり、荷重受け部の固定用孔は省略している。

図７（ａ）は、図１〜図６における実施例の荷重受け部２１のリブ１７の配置を示し、３個のリブ１７が、フランジ１９の円周方向に沿って等間隔で、つまり１２０°の角度で、各リブ１７の頂点により正三角形が構成されるように配置されている。この配置では、計量皿を介して荷重受け部２１に伝達される荷重が均一に分散されず、荷重受け部２１の偏った一点に集中する（例えば図７（ａ）の力Ｆ_１）場合でも、このＦ_１が加わる点の中心Ｏに関して、荷重受け部２１のフランジ１９の同一側に少なくとも１個のリブ１７が存在しかつ前記Ｖ字溝（図７（ａ）〜図７（ｆ）では現れない）と係合しているため、計量皿に加えられる力が、前記リブ１７とＶ字溝の係合部でブロックされ、荷重受け部２１（計量皿）が回転方向にがたつくことがない。

図７（ｂ）は、５個のリブ１７ａが、フランジ１９の円周方向に沿って等間隔で、つまり７２°の角度で、各リブ１７ａの頂点により正五角形が構成されるように配置されている例を示す。この配置でも、計量皿を介して荷重受け部２１に伝達される荷重が均一に分散されず、荷重受け部２１の偏った一点に集中する（例えば図７（ｂ）の力Ｆ_２）場合でも、このＦ_２が加わる点の中心Ｏに関して、荷重受け部２１のフランジ１９の同一側に少なくとも１個のリブ１７ａが存在しかつ前記Ｖ字溝と係合しているため、計量皿に加えられる力が、前記リブ１７ａと凹溝の係合部でブロックされ、荷重受け部２１（計量皿）が回転方向にがたつくことがない。

図７（ｃ）は、４個のリブ１７ｂが、フランジ１９の円周方向に沿って等間隔で、つまり９０°の角度で、各リブ１７ｂの頂点により正方形が構成されるように配置されている例を示す。この配置でも、荷重受け部２１の中心Ｏを通る任意の仮想中心線に関して、該中心線の両側に少なくとも１個のリブ１７ｂが存在するため、荷重受け部２１（計量皿）が回転方向にがたつくことがない。

図７（ｄ）は、４個のリブ１７ｃが、フランジ１９の円周方向に沿って、順に１２０°、６０°、６０°及び１２０°の角度で配置され、隣接する２辺が等しい不等辺四角形が構成される例を示している。このように複数のリブで正多角形の頂点が構成されない態様も本実施例に含まれる。この配置でも、荷重受け部２１（計量皿）が回転方向にがたつくことがない。

図７（ｅ）は、２個のリブ１７ｄが、フランジ１９の対称点に、つまり１８０°の角度で配置された態様で、リブが２個であるため、本発明には含まれない。この配置において、図示の通り、２個のリブ１７ｄと中心Ｏを通る仮想中心線に対して直角方向に、偏った力（例えば図７（ｅ）の力Ｆ_３）が加わると、この力が加わる側には、リブ１７ｄとＶ字溝の係合が存在しないため、荷重受け部２１（計量皿）が力が加わった方向に傾斜してしまう。

図７（ｆ）は、３個のリブ１７ｅが、フランジ１９の円周方向に沿って、順に９０°、９０°及び１８０°の角度で配置され、各リブ１７ｅが直角二等辺三角形の頂点を構成する例を示している。この態様で、計量皿を介して荷重受け部２１に伝達される荷重が均一に分散されず、隣接する２個のリブ１７ｅと互いに９０°の角度で位置するリブ１７ｅに集中する（図７（ｆ）の力Ｆ_４）と、この力が加わるリブ１７ｅは対応するＶ字溝に係合しているため、荷重受け部２１（計量皿）が回転方向にがたつくことがない。

しかしながら、前記力Ｆ_４が加わる点と中心Ｏに対して対称となる点に力Ｆ_５が加わると、この力Ｆ_５が加わる側には、リブ１７ｅとＶ字溝の係合が存在しないため、荷重受け部２１（計量皿）が力Ｆ_５が加わった方向に傾斜する。これに対し、リブ１７ｅが存在する、力Ｆ_５が加わっていない側には、上向きのモーメントが生じるが、前記リブ１７ｅはＶ字溝に挿入により係合されているだけであるため、前記上向きモーメントに対抗することができず、荷重受け部２１は浮き上がるように移動し、計量皿の傾斜を回避することができなくなる。従って、この態様は本実施例には含まれない。

前述の構成を有する本実施例の過負荷防止機構１１の動作について説明する。
この過負荷防止機構１１は、計量器において、電磁平衡式センサ等の荷重検出部を備える荷重伝達機構と計量皿との間に配置され、この計量器が生産ライン等に設置される。前記計量皿１２には、様々な被計量体が、次々に載置され、場合によっては大きな衝撃が加わることがある。この衝撃が吸収できないと、前記計量皿１２にがたつきや傾斜が生じるなどして、高精度の計量ができなくなる。

図１〜図６に示す本実施例では、３個のリブ１７を有するフランジ１９を備える荷重受け部２１と、前記リブ１７と係合するＶ字溝４５を下面に有する結合部材３７とを、互いに締着することにより結合し、更に前記リブ１７は、前記荷重受け部に加わる荷重による、荷重受け部２１（計量皿）の回転方向へのがたつきを抑制するように配置している。従って前記荷重受け部のいずれの点に荷重が加わっても、複数のリブ１７とこれらと係合するＶ字溝４５により、前記荷重受け部の回転方向へのがたつきが生ずることが殆どなく、高精度で円滑な秤量を行うことができる。

１１ 過負荷防止機構
１２ 計量皿
１７、１７ａ〜１７ｅ リブ
１９ フランジ
２１ 荷重受け部
３１ 台座
３７ 結合部材
４５ 凹溝（Ｖ字溝）
Ｏ 中心
Ｆ_１〜Ｆ_５ 力

Claims (5)

1. 計量皿を支持する支持部と、該支持部から下向きに連設された側壁と、該側壁の下端近傍から側方に連設されかつその上面に３個以上のリブを有するフランジを備える荷重受け部と、
   前記荷重受け部の下方に位置し、周縁部に締着孔を有する台座と、
   一端が前記荷重受け部に、他端が前記台座に接触し、前記荷重受け部と前記台座を離反する方向に付勢する弾性体と、
   前記リブと係合する凹溝を下面に有し、中央に前記側壁の基部と接触する貫通孔を有し、膨出部に締着孔を有する結合部材とを備え、
   前記３個以上のリブは、荷重受け部に加わる荷重による前記荷重受け部の傾斜と回転方向のがたつきを抑制するように配置され、前記結合部材の締着孔と前記台座の締着孔間が締着されていることを特徴とする過負荷防止機構。
2. 前記荷重受け部の傾斜を抑制する配置が、該荷重受け部の中心を通る任意の仮想中心線に関して、該中心線の両側に少なくとも１個のリブが存在する配置であることを特徴とする請求項１に記載の過負荷防止機構。
3. リブの数が奇数個であることを特徴とする請求項１又は２に記載の過負荷防止機構。
4. リブの数が３個であり、円周方向に等間隔で配置されていることを特徴とする請求項３に記載の過負荷防止機構。
5. 前記リブの上端の断面が半円形であり、前記凹溝が下向きＶ字溝であり、前記リブと前記Ｖ字溝が線接触することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の過負荷防止機構。

Images