JPWO2020065746A1 - スケール付きタンク - Google Patents

Abstract

ロードセルが損傷した場合であっても転倒が防止されているスケール付きタンクを提供する。タンクを支持している複数の脚部（２０）それぞれの下端にスケール部（Ｓ）を備えるスケール付きタンクの構成を、それぞれのスケール部が、脚部を載置した状態で脚部が固定されている載置台（３０）と、脚部の直下に荷重受部（４１ａ）を位置させている歪みゲージ式のロードセル（４０）と、載置台に上端側で連結されていると共に、下端が荷重受部に当接していることにより、載置台にかかる荷重を荷重受部に伝達する荷重伝達部（５０）と、ロードセルと接触することなく、ロードセルの周囲に配置されている二以上の支持構造体（６０）とを具備し、それぞれの支持構造体の上プレート（６１）の少なくとも一部が載置台の下方に位置していると共に、載置台との間に空隙があけられている構成とする。

Description

本発明は、内容物の重量を計測するためのスケールが付いたタンクに関するものである。

従前より、タンクに収容された内容物の重量を計測するために、支持脚の下端と設置面との間に歪みゲージ式ロードセルが配置されたスケール付きタンクが使用されている。本出願人も、養鶏場などの畜産施設において飼料を収容するスケール付きタンクを実施している。タンク内の飼料の重量を計測することにより、食下量（給餌量）を正確かつ容易に把握することができ、タンク内の飼料の残量や補充量を管理することができる。

歪みゲージ式ロードセルは、荷重による起歪体の変形を、歪みゲージによって電気抵抗値の変化として検出することに基づいて、荷重を電気信号に変換する。つまり、ロードセルは変形することが必要であるため、ロードセルを頑丈な構造とすることには限界がある。そのため、地震などでタンクが大きな衝撃を受けたときに、ロードセルが損傷することによってタンクが転倒することへの懸念があった。実際には、タンクを支持する複数の脚部ごとに、一つ当たりの定格容量（測定し得る最大荷重）が数千キログラム重〜２万キログラム重のロードセルを使用しているため、ロードセルの損傷に起因してタンクが転倒するおそれはほとんどない。しかしながら、スケール付きタンクを導入する事業者からは、ロードセルが万が一にも損傷した場合であっても転倒しないための安全策の施されたスケール付きタンクが要請されていた。

そこで、本発明は、支持脚の下端と設置面との間に歪みゲージ式ロードセルが配置されたスケール付きタンクであって、ロードセルが損傷した場合であっても転倒が防止されているスケール付きタンクの提供を、課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかるスケール付きタンクは、
「タンクを支持している複数の脚部それぞれの下端にスケール部を備えるスケール付きタンクであって、
それぞれの前記スケール部は、
前記脚部を載置した状態で前記脚部が固定されている載置台と、
前記脚部の直下に荷重受部を位置させている歪みゲージ式のロードセルと、
前記載置台に上端側で連結されていると共に、下端が前記荷重受部に当接していることにより、前記載置台にかかる荷重を前記荷重受部に伝達する荷重伝達部と、
前記ロードセルと接触することなく、前記ロードセルの周囲に配置されている二以上の支持構造体と、を具備し、
それぞれの前記支持構造体の上端面は、少なくとも一部が前記載置台の下方に位置していると共に、前記載置台との間に空隙があけられている」ものである。

本構成では、タンクを支持している複数の脚部が、それぞれ載置台に載置された状態で載置台に固定されており、一つの載置台にかかる荷重が荷重伝達部を介して一つのロードセルの荷重受部に伝達される。従って、一つのロードセルは、タンク及びタンクの内部に収容された内容物の重量のうち脚部の一つが負担する重量と、脚部一つ分の重量と、一つの載置台の重量を検知する。従って、全てのロードセルについて、風袋の重量、すなわち、タンクの重量のうち脚部の一つが負担する重量と、脚部一つ分の重量と、一つの載置台の重量の和を、ロードセルによって検知された重量から減算すれば、タンクに収容された内容物の重量を把握することができる。

そして、本構成では、ロードセルの周囲に二以上の支持構造体が配置されており、それぞれの支持構造体の上端面の少なくとも一部が載置台の下方に位置しているが、支持構造体はロードセルに接触しておらず、支持構造体の上端面と載置台との間には空隙があけられている。従って、スケール付きタンクが正常に使用されている状態では、ロードセルによる重量の検知に支持構造体は影響を与えない。

一方、地震など大きな衝撃を受けることによってロードセルが損傷した場合、載置台はそれまで自身を支持していた部分を失うが、載置台の下方には支持構造体が存在する。そのため、支持を失って落下する載置台は、支持構造体に受け止められ、その上端面に載置される。従って、載置台に載置された状態で固定されている脚部が支持構造体に支持されることにより、脚部の転倒が防止され、脚部に支持されているタンクの転倒が防止される。

本発明にかかる支持構造は、上記構成に加え、
「それぞれの前記スケール部では、前記載置台に貫設された孔部、及び前記支持構造体に貫設された孔部にボルトがルーズに挿入されていることにより、前記支持構造体と前記載置台とは締結されることなく位置決めされている」ものとすることができる。

本構成では、載置台及び支持構造体それぞれに貫設された孔部に挿入されたボルトによって、載置台及び支持構造体それぞれが相手方に対して位置決めされている。これにより、地震などによって大きく振動した場合であっても、支持構造体が載置台の下方に存在する位置関係が崩れることはなく、支持構造体によって載置台を確実に支持することができる。そして、ボルトは載置台に貫設された孔部、及び支持構造体に貫設された孔部それぞれにルーズに挿入されているだけであり、載置台と支持構造体は締結されていないため、スケール付きタンクが正常に使用されている状態では、ボルトによる上記の位置決めは、ロードセルによる重量の検知に影響を与えない。

以上のように、本発明によれば、支持脚の下端と設置面との間に歪みゲージ式ロードセルが配置されたスケール付きタンクであって、ロードセルが損傷した場合であっても転倒が防止されているスケール付きタンクを提供することができる。

図１は本発明の一実施形態であるスケール付きタンクの斜視図である。 図２は図１のスケール付きタンクにおけるスケール部近傍の分解斜視図である。 図３は図１のスケール付きタンクを支持している脚部一つとその下端のスケール部の平面図である。 図４は図３におけるＸ−Ｘ線で切断した斜視図である。 図５（ａ）は図１のスケール付きタンクにおけるスケール部近傍の正常な使用時における正面図であり、図５（ｂ）はロードセルが損傷した場合の図５（ａ）と同じ範囲の正面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図１乃至図５を用いて説明する。以下の説明における「上下」は、スケール付きタンク１を設置面Ｇに立設させた使用状態における上下である。

本実施形態のスケール付きタンク１は、タンク１０と、複数の脚部２０と、脚部２０ごとに設けられた複数のスケール部Ｓとを備えている。タンク１０は、円筒状部１１の上方に円錐形部１２が延設されていると共に、下方に逆円錐形部１３が延設されているものであり、円錐形部１２の上端に開閉可能に形成された供給口１５と、逆円錐形部１３の下端に開閉可能に形成された排出口１６とを備えている。

タンク１０を支持している脚部２０は、チャンネル鋼で形成された支柱２１と、支柱２１の下端を下方から被覆している平板状の脚底面部２２とを備えている。脚底面部２２は、脚部２０の機械的強度を高めると共に、脚部２０の下端における支柱２１の軸方向に直交する方向の面積を大きなものとしている。支柱２１は、円筒状部１１の軸方向に対して平行に、円筒状部１１の表面に固定されている。脚底面部２２の中央には、孔部２５が貫設されている。

複数の脚部２０は、円筒状部１１の中心軸に対して等角度間隔で設けられている。図１では、脚部２０が６本である場合を例示しているが、脚部２０の本数はタンク１０の大きさや重量に応じて設定することができ、例えば、３本から８本とすることができる。スケール付きタンク１は、タンク１０と脚部２０とを連結する横架材２９を更に備えており、脚部２０によるタンク１０の支持構造の機械的強度が補強されている。

スケール部Ｓは、複数の脚部２０それぞれの下端と設置面Ｇとの間に設けられている。すなわち、スケール部Ｓの数は脚部２０の本数と同数である。それぞれのスケール部Ｓは、載置台３０と、歪みゲージ式のロードセル４０と、荷重伝達部５０と、二以上の支持構造体６０とを具備している。

載置台３０は、脚底面部２２より大きい面積を有する長方形の平板であり、中央に孔部３１が貫設されている。また、載置台３０の一対の短辺それぞれの近傍には、孔部３１から等距離となる位置に第二孔部３２が貫設されている。

ロードセル４０は、ロードセル本体４１と、固定用ベース４３と、設置用ベース４４とを備えている。ロードセル本体４１は、起歪体からなる荷重受部４１ａを一端側に有すると共に、他端側に固定部４１ｂを有し、起歪体に歪みゲージ（図面に表れない）が取り付けられているビーム型である。固定用ベース４３は直方体形状のブロックであり、ロードセル本体４１の固定部４１ｂがボルト４７によって取り付けられる。固定部４１ｂが固定用ベース４３に固定されることにより、荷重受部４１ａの下方には固定用ベース４３の高さ分だけ空間が形成される。

設置用ベース４４は平板であり、その上面に固定用ベース４３が固定されると共に、アンカー（図示を省略）によって設置面Ｇに固定される。従って、設置用ベース４４は、固定用ベース４３を介してロードセル本体４１を設置面Ｇに固定するものである。なお、設置用ベース４４の一対の側辺からは、上方に向かって保護壁４９が立ち上がっている。

荷重伝達部５０は、軸方向を上下方向とする複数の部材を同軸に連結してなるものであり、その下端はロードセル本体４１の荷重受部４１ａに当接している。荷重伝達部５０の上端は、載置台３０の孔部３１に挿入される外径の雄ネジである連結軸５１で構成されている。また、荷重伝達部５０において連結軸５１の下には、孔部３１より大きな外径を有する円柱である大径部５２が設けられている。なお、荷重伝達部５０を構成する複数の部材に、球体と球面受け座を含めることができる。

連結軸５１は、載置台３０の下面に大径部５２の上面を当接させた状態で孔部３１に下方から挿入され、更に脚底面部２２の孔部２５に下方から挿入された上で、脚底面部２２の上方からナット５４で留め付けられている。ここで、ナット５４と載置台３０との間には、貫設された孔部５８に連結軸５１を挿通させた平板状の押さえ板５６を介在させている。連結軸５１の雄ネジに対してナット５４の雌ネジを締め付けることにより、押さえ板５６と大径部５２との間に脚底面部２２と載置台３０とが挟持され、脚部２０及び載置台３０が荷重伝達部５０に連結される。

これにより、載置台３０にかかる荷重、すなわち、タンク１０及び内応物の重量のうち一本の脚部２０が負担する重量、脚部２０の重量、及び載置台３０の自重の和が、荷重伝達部５０を介してロードセル本体４１の荷重受部４１ａに伝達される。ここで、荷重伝達部５０の連結軸５１が挿入されている孔部２５は脚底面部２２の中心にあるため、軸方向を上下方向とする荷重伝達部５０の下端を当接させた荷重受部４１ａは、脚部２０の直下に位置している。

支持構造体６０は本実施形態では二つあり、ロードセル４０に接触することなく、ロードセル４０を挟んで対称に配置されている。それぞれの支持構造体６０は、設置面に当接させる平板状の下プレート６２と、下プレート６２に平行な平板状の上プレート６１と、下プレート６２及び上プレート６１それぞれを中央で連結している平板状の立壁６３とを備える、断面Ｉ字形の形鋼を用いて形成されている。また、それぞれの支持構造体６０は、立壁６３の中央から直角に延出しつつ上プレート６１と下プレート６２とを連結している補強リブ６４を更に備えている。ここで、本実施形態における上プレート６１の上面が、本発明の「支持構造体の上端面」に相当する。

上プレート６１の高さは、その上面が載置台３０より低い高さとなるように設定される。すなわち、仮にタンク１０に収容可能な上限値の内容物がタンク１０の内部に収容され、これに応じてロードセル４０の起歪体が変形することにより、荷重伝達部５０を介して載置台３０が下降したとしても、載置台３０と上プレート６１との間に空隙があけられた状態が維持されるように、上プレート６１の高さが設定される。

二つの支持構造体６０はそれぞれ、図３に示すように、脚底面部２２より大きい面積を有する載置台３０において脚底面部２２より外側まで張り出している部分の下方に、上プレート６１が位置するように配置されている。また、本実施形態の上プレート６１は、長方形である載置台３０と長辺の方向が直交している長方形であり、上プレート６１の長辺の長さは載置台３０の短辺の長さより大きい。すなわち、図３に示すように、支持構造体６０の上プレート６１は、載置台３０の真下にある部分からはみ出した部分を有している。

それぞれの支持構造体６０の上プレート６１には、立壁６３及び補強リブ６４と干渉しない位置で、且つ、載置台３０の第二孔部３２の直下となる位置に、孔部６５が貫設されている。そして、頭部７１付きのボルト７０が、載置台３０の第二孔部３２に上方から挿入され、更に上プレート６１の孔部６５に上方から挿入されている。このボルト７０には、載置台３０の上プレート６１の下方からナット７２が螺合させてあるが、ナット７２はボルト７０に対して締め付けられていない状態である。そして、載置台３０の第二孔部３２及び上プレート６１の孔部６５の大きさは、ボルト７０の頭部７１よりは小さいが、ボルト７０の外径より十分に大きい。

従って、ボルト７０は、第二孔部３２及び孔部６５にルーズに挿入された状態である。つまり、ボルト７０は、頭部７１によって下方への抜け落ちが防止され、ナット７２によって上方への抜け出しが防止されているものの、載置台３０及び上プレート６１を締結してはいない。換言すれば、ボルト７０は、載置台３０にかかる荷重を支持構造体６０に伝えることなく、載置台３０及び支持構造体６０を相手に対して位置決めしているものである。

上記構成により、図５（ａ）に示すように、通常の使用状態にあるスケール付きタンク１では、一つのロードセル４０によって検知される重量は、載置台３０にかかる荷重であって、タンク１０及び内応物の重量のうち一本の脚部２０が負担する重量、脚部２０一本の重量、及び載置台３０一つの自重の和である。載置台３０の下方には支持構造体６０が存在するが、載置台３０と支持構造体６０とはボルト７０によってルーズに位置決めされているのみであるため、載置台３０にかかる荷重は支持構造体６０に伝達されることはない。加えて、支持構造体６０はロードセル４０に接触していないため、ロードセル４０による重量の検知に支持構造体６０が影響することもない。従って、ロードセル４０によって検知された重量から、風袋（タンク１０の重量のうち一本の脚部２０が負担する重量、脚部２０一本の重量、及び載置台３０一つの自重の和）を減算すれば、タンク１０の内応物の重量のうち一本の脚部２０が負担する重量を知ることができ、複数のロードセル４０による検出値を総合することにより、タンク１０の内応物の総重量を把握することができる。

そして、万一、地震など大きな衝撃によってロードセル４０が損傷した場合、例えば、荷重伝達部５０が破損し、或いは、ロードセル本体４１が座屈した場合、従来では、設置面Ｇに対して支持していた部分を失った脚部２０が転倒することによりタンク１０が転倒するおそれがあった。これに対し、本実施形態のスケール付きタンク１では、ロードセル４０の損傷によって設置面Ｇに対して支持していた部分を失った載置台３０が自重により落下したとしても、その下方には支持構造体６０が存在する。そのため、図５（ｂ）に示すように、載置台３０は支持構造体６０の上プレート６１の上に載置されることとなり、支持構造体６０によって支持される。従って、載置台３０に載置されている状態で載置台３０に固定されている脚部２０は転倒することがなく、脚部２０が支持しているタンク１０の転倒を有効に抑制することができる。

また、支持構造体６０は、頑丈で剛性の高い形鋼で形成されているため、タンク１０を支持している脚部２０が固定された載置台３０を、しっかりと受け止めることができる。特に、本実施形態の支持構造体６０は、断面Ｉ字形の形鋼に更に補助リブ６４を設けているため、支持構造体６０の機械的強度がより高められている。

加えて本実施形態では、支持構造体６０の上プレート６１は、載置台３０の真下にある部分からはみ出した部分を有している。そのため、載置台３０の位置が支持構造体６０に対して多少ずれたとしても、ロードセル４０が損傷した場合に載置台３０を支持構造体６０で受け止めることができる。更に本実施形態では、載置台３０と支持構造体６０の上プレート６１とがボルト７０によってルーズに位置決めされている。そのため、地震によって大きな振動が作用したとしても、載置台３０の位置が支持構造体６０に対して大きくずれることはなく、ロードセル４０が損傷した場合に載置台３０を支持構造体６０で確実に支持することができる。

そして、支持構造体６０は断面Ｉ字形の形鋼を用いて形成されているため、上プレート６１は立壁６３より張り出した部分を有している。従って、剛性の高い形鋼を使用しながら、載置台３０と支持構造体６０とをルーズに連結するためのボルト７０を通す孔部６５を、支持構造体６０おいて容易に貫設することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、支持構造体６０の数が二つであり、ロードセル４０を挟んで対称に設置される場合を例示した。これに限定されず、より多数の支持構造体６０を、ロードセル４０を囲むように配置すると共に、これら多数の支持構造体６０の上端面の何れとも平面視で重複するように、載置台３０の面積を大きく設定することができる。これにより、ロードセル４０の損傷によって載置台３０が落下する際、地震などの振動によって落下方向が種々となっても、確実に載置台３０を支持構造体６０で支持することができる。

また、上記では、ロードセル本体４１がビーム型である場合を例示したが、コラム型やディスク型など、ロードセル本体の形状が異なるロードセルを使用することもできる。

Claims (2)

1. タンクを支持している複数の脚部それぞれの下端にスケール部を備えるスケール付きタンクであって、
   それぞれの前記スケール部は、
   前記脚部を載置した状態で前記脚部が固定されている載置台と、
   前記脚部の直下に荷重受部を位置させている歪みゲージ式のロードセルと、
   前記載置台に上端側で連結されていると共に、下端が前記荷重受部に当接していることにより、前記載置台にかかる荷重を前記荷重受部に伝達する荷重伝達部と、
   前記ロードセルと接触することなく、前記ロードセルの周囲に配置されている二以上の支持構造体と、を具備し、
   それぞれの前記支持構造体の上端面は、少なくとも一部が前記載置台の下方に位置していると共に、前記載置台との間に空隙があけられている
   ことを特徴とするスケール付きタンク。
2. それぞれの前記スケール部では、前記載置台に貫設された孔部、及び前記支持構造体に貫設された孔部にボルトがルーズに挿入されていることにより、前記支持構造体と前記載置台とは締結されることなく位置決めされている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスケール付きタンク。

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