(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するハウジングと、このハウジングに接続された固定部と、被計量荷重に応じハウジングに対して可動である可動部と、ハウジングに収容された力トランスデューサと、この力トランスデューサに接続され上記開口部を貫通する荷重伝達部材から成り、上記荷重伝達部材が上記力トランスデューサに被計量荷重を伝達する働きを有する計量秤において、
上記固定部と上記可動部の間に、その固定部と可動部の一方から他方に向かって膨縮制御可能な弾性装置を配置し、この弾性装置の膨縮制御により、その弾性装置を介して上記固定部と上記可動部が面接触したり離れたりすることを特徴とする計量秤。
【請求項２】
上記弾性装置が膨張によって上記固定部と上記可動部との係合状態に対応する休止状態を有し、上記可動部が上記弾性装置の収縮によって解放される請求項１に記載の計量秤。
【請求項３】
上記弾性装置が収縮によって上記固定部と上記可動部との係合状態に対応する休止状態を有し、上記可動部が上記弾性装置の膨張によって固定される請求項１に記載の計量秤。
【請求項４】
上記弾性装置が上記固定部に接続され、上記可動部の方向に膨張して面接触係合することを特徴とする請求項３に記載の計量秤。
【請求項５】
上記固定部が上記ハウジングの外方に突出した部分であり、上記可動部が上記開口部を貫通して延びる上記荷重伝達部材の一部を成すことを特徴とする請求項１に記載の計量秤。
【請求項６】
上記荷重伝達部材が上記固定部を囲むように延びるほぼカップ状のキャップから成り、上記弾性装置が上記固定部と上記キャップの内壁の間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の計量秤。
【請求項７】
上記弾性装置が上記可動部と同軸に配置されたリング状クッションを有し、上記リング状クッションが所定のリング直径Ｄを有し、上記リング状クッションが不作動状態にあるとき上記リング状クッションの断面が外周半径Ｒを有することを特徴とする請求項１に記載の計量秤。
【請求項８】
上記外周半径Ｒが上記リング直径Ｄに少なくともほぼ等しいことを特徴とする請求項７に記載の計量秤。
【請求項９】
流体経路を有し、上記弾性装置が中空部分を有し、上記中空部分へ加圧流体を注入して上記弾性装置を膨張させ、上記中空部分から流体を排出して上記弾性装置を収縮させ、上記流体が上記流体経路を介して出入りし、上記流体の給排のために上記流体経路が選択的に切換可能であることを特徴とする請求項１に記載の計量秤。
【請求項１０】
上記流体としてエアを用いた請求項９に記載の計量秤。
【請求項１１】
上記流体経路が手動ポンプを備えた請求項９に記載の計量秤。
【請求項１２】
上記流体経路がアキュムレータを備えた請求項９に記載の計量秤。
【請求項１３】
上記流体経路が圧力制限弁を備えた請求項９に記載の計量秤。
【請求項１４】
上記流体経路が、切換弁を動作させるためのアクチュエータ付き切換弁を備えた請求項９に記載の計量秤。
【請求項１５】
上記流体経路が、逆止弁を備えた少なくとも一つの供給管を含む請求項９に記載の計量秤。
【請求項１６】
上記固定部が、上記リング状クッションの内部に収容されたリング状支持体を有し、上記リング状支持体が、上記リング状クッションに流体を供給・排出させる少なくとも一つのチャンネルを含む請求項７に記載の計量秤。
【請求項１７】
上記リング状支持体が、上記可動部の内面方向に延びる凸面を有する外側に向いた支え面を有し、上記凸面が、上記リング状クッションの外周半径Ｒにほぼ等しい曲率半径を有することを特徴とする請求項１６に記載の計量秤。
【請求項１８】
上記リング状支持体が、上記リング状クッションの方向に延びるリング状溝チャンネルを有することを特徴とする請求項１６に記載の計量秤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、ハウジングを有する計量装置の一般的な意味の計量秤（以下、「秤」と称する）に関する。ハウジング内に力トランスデューサが配置され、力トランスデューサには、被計量荷重を力トランスデューサに伝達する働きを有し、ハウジングの開口部を貫通する荷重伝達部材が接続されている。このような種類の秤においては、次の二つのことを考慮しなければならない。第一は、秤の不使用時、秤の可動部を抑止装置で秤の内部で固定し、秤の精度に悪影響を及ぼす不意の衝撃から秤を保護することが望ましいということである。第二は、汚れた場所で秤がしばしば使用されることにより、また計量される物質自体が秤を汚染することにより、秤の精度が低下するという問題があるということである。多くの場合、秤を抑止（休止）状態にする動作と、その状態を解除する動作を、交互に速やかに行えるようにする必要がある。
【０００２】
【発明の目的】
したがって、本発明の目的は、速やかな作動と解除が可能で、上記のような悪条件下でも秤の精度を効果的に維持する抑止・シール手段を設けることにより、上記の種類の秤を改善することにある。
【０００３】
【発明の要約】
本発明によれば、上記の目的は、秤の第一の部分（固定部）と秤の第二の部分（可動部）との間に、制御ができる状態で、その固定部と可動部の一方から他方に向かって伸縮可能（膨縮可能）な弾性装置を配置した構成において達成できる。秤の固定部は秤のハウジングに接続され、可動部は荷重伝達部材に接続されている。それゆえ、荷重が荷重伝達部材に加わったとき、固定部に対して可動部の位置が変化する。弾性装置は膨張状態で固定部と可動部との間にある隙間を塞ぐので、隙間がシールされるため可動部が固定部に対して移動できなくなり、抑止される（休止状態になる）。弾性装置は、不作動の休止状態が膨張状態に対応し、静止位置で秤の可動部が抑止されるように構成してもよい。この場合、弾性装置は作動されると収縮し、それにより可動部の抑止が解除される。あるいは、弾性装置は、不作動の休止状態が収縮状態に対応し、静止位置で可動部が抑止から解除され弾性装置を作動させると膨張して可動部が抑止されるように構成してもよい。いずれの場合にも、抑止作用によって、第二の部分（可動部）が動かなくなるだけでなく、可動部と秤のハウジングに接続された固定部との間がシールされる効果がある。
【０００４】
このような解決方法には、二つの効果がある。第一は、ばね等の弾性装置を伸縮させるという思想により、可動部は固定部に対し、互いの形状に適合した状態で係合する（form-fitting engagement; 弾性装置が凸状に膨張して凹状の相手にぴったり係合する）か、あるいは摩擦状態で係合する（friction-based engagement）ことによって抑止されるという効果である。第二は、弾性装置が膨張状態になったとき、シールを形成するという効果である。
【０００５】
シールとしての作用は、特に、弾性装置が流体を収容する中空部分を形成し、その中空部分に収容される流体の量を加減して弾性装置の膨張と収縮を制御するという構成で得られる。実際には、その中空部分に流体を選択的に出入りさせる装置を設けることにより、行われる。このことはまた、装置の作動と停止が単純な方法で行われることも意味する。
【０００６】
シール作用は、荷重伝達部材が秤のハウジングの開口を貫いて延びる位置に弾性装置を配置することによって最も効率的に得られる。このようにすれば、機能上必要なハウジングの開口部に隣接する区域でシール作用が得られる。もちろん、秤の内部のどこかにシールを配置し、集塵用のチャンバを形成してもよいが、ハウジングの外周にシールを配置するほうが好ましい。
【０００７】
可動部に弾性装置を取り付け、この弾性装置を膨張させて固定部に接触させることを本発明の範囲に含めてもよいが、弾性装置を固定部に接続し、弾性装置を膨張させて可動部に接触させる構成にするほうが好ましい。また、流体を出入りさせるための導管システムを固定部に接続するのが好ましい。
【０００８】
本発明の範囲において、弾性抑止装置を、たとえば与圧されると機械的に膨張しうる分割した複数のクッションで形成することは容易に考えられる。しかし、好ましくは、弾性装置は、可動部と固定部の間に配置した一個のリング状のクッションとし、その表面は膨張していない状態では可動部の動程の軸方向に所定の直径を有する円筒形とすることが好ましい。このクッションの内部を流体で充たし、好ましくはクッションに流体を出入りさせる導管に接続された支持体（実施例の項で説明するリング状支持体）を、リング状クッションに取り付けてもよい。
【０００９】
可動部と固定部の与圧接触面積を最大にするためには、リング状支持体が固定部に対し凸状にカーブした曲面を有し、その曲面の曲率半径がクッションのリングの直径にほぼ等しいことが好ましい。クッションの表面を凸面にすれば面でシールすることになるので、たとえば固定部と可動部が単に線接触する場合より効果的である。
【００１０】
油圧または（好ましくは）空気圧でクッションを膨張させる場合、リング状支持体にリング状クッションの内面に面するリング状溝チャンネルを設ければ、均等な圧力分布が得られる。
【００１１】
しかし、弾性装置が固定部および可動部と接触係合すると、計量セルに害を与えたり計量セルを破壊したりする非対称的な力が可動部に加わるおそれがある。したがって、水平方向にある程度の遊びを有する設計にすることが好ましい。
【００１２】
本発明の詳細は、図面に示した好ましい実施例およびその変形例についての説明の中で、さらに詳しく述べる。
【００１３】
【好ましい実施例の説明】
図１は、たとえばコンベヤベルトの計量区画の下方に設置されるコンベヤベルト用秤などの秤２の概略を示す。秤のハウジング１は、基部３に取り付けられている。ハウジング１は、公知の設計による力トランスデューサ４を収容している。この力トランスデューサは、レバー減衰機構を含むブロックをブラケット５でプレート６に取り付けたタイプが好ましい。プレート６は、ポスト７で下方から支持されている。プレート６の下方の空間には、計量プロセスの実行に必要な回路ボードモジュール８などの電気回路がある。
【００１４】
図２に拡大して示した荷重伝達部材９は、ハウジングの上面から大きな押しボタンのように突き出ている。この荷重伝達部材９は、軸Ａの方向に延び、ハウジング１の同軸の開口部１０を貫通し、被計量荷重から力トランスデューサ４へ力を伝達している。したがって、特に図２は、荷重伝達部材９が開口部１０のなかでハウジング１の壁に対して軸方向に移動可能であることを示している。
【００１５】
荷重伝達部材９は、幅広の頭部１２を有する荷重ボタン１１を備えており、この頭部１２をほぼカップ状のキャップ１３で覆ってもよい。荷重伝達部材９の下端には、複数の接続脚１４か、または、単一の支持ポスト１４を備え、円錐形ペグ１５への荷重伝達部材の着脱を容易にする円錐形の凹部が形成されている。脚１４は、接着剤などで荷重ボタン１１の下側に取り付けられたハブ１６の延長部である。荷重ボタン１１と、頭部１２と、ハブ１６と、場合によって脚または支持ポスト１４は、材料の一体部分で形成してもよい。脚または支持ポスト１４は、通常の秤の設計に対応した方式で被計量荷重を荷重伝達部材９から円錐形ペグ１５を経て力トランスデューサ４に伝達する働きを担う。
【００１６】
たとえば、秤の上を走るコンベヤベルトが作動中に、荷重伝達部材９に望ましくない力が加わるような場合に秤を抑止（休止）状態にしようとするとき、力トランスデューサ４のレバーを動かないようにする必要がある。もちろん、抑止装置を力トランスデューサ４のレバーに直接作用させることは、一般に制振装置をレバーに直接作用するように設計することから類推して考えつく。しかし、本発明による抑止装置は、レバー機構の軸受やピボットに荷重が加わらないようにするという点で好ましい。ハウジング１の上面に設けた開口部１０の縁部は、ねじ山を切った孔２１を有するフランジ２０として形成されている。このフランジには、ねじ孔２１に係合する複数のねじボルト２７によって、リング状の支持体２２が取り付けられている。
【００１７】
リング状の支持体２２は上部突起２３と下部突起２３’を有する。それらの突起はたとえば隆起部（ｒｉｄｇｅ）の形状を成し、リング状の支持体２２の上部では締め付け板２４に対するスペーサとして働き、下部ではフランジ２０に対するスペーサとして働く。クッション状のシール膜２５は、一種の膨張可能な種類のシールであり、上部は突起２３と締め付け板２４の間で、下部は突起２３’とフランジ２０の間で締め付けられている。
【００１８】
シール膜２５は、曲率半径Ｒの凸面を有する。すなわち、断面が外方へカーブしている。リング状支持体２２は、その支持面２６がシール膜２５の内側とほぼ平行に形成された設計にすることが好ましい。支持面２６は、シール膜２５の支え面を形成する。図２の参照記号Ｄは、軸Ａに対するシール膜２５のリングの直径を示す。
【００１９】
リング状支持体２２は、少なくとも一つの長手方向の孔２８（「長手方向」とはリングの軸Ａと平行であることを意味する）と、少なくとも一つの横方向の孔２９を有する。横方向の孔２９は、膜２５の赤道円（equatorial circle）の方向に延びているのが好ましい。好ましい設計においては、横方向の孔２９をリング状支持体の赤道円に沿って設けたリング状溝チャンネル３０に連通させ、孔２８、２９を介して供給される流体がリング状支持体２２の全周に均等に行き渡るようにする。
【００２０】
リング状支持体２２の長手方向の孔２８には、その全長の一部にねじ山が切られている。長手方向の孔２８はフランジ２０の孔２８’につながり、この孔２８’にも同様にねじ山が切られている。いずれか一方のねじ山により、供給管３５’（図１）が孔２８に接続されている。明らかであるため図示していないが、膜２５は、突起２３’とフランジ２０の間でしっかり締め付けられており、孔２８、２８’を結ぶ線上に適当な開口部を有する。
【００２１】
流体経路の概略を図１のハウジングの外部に示したが、これは設計例の一つにすぎない。流体経路の一部または全部をハウジング１の内部に収容してもよい。流体経路には、流体を（好ましくはエアを）シール装置に供給できる二つの方式を用いることができる。二つの方式は、図示したように、単独であるいは組み合わせて使用できる。圧力アキュムレータ３１は、可動ピストン３２で二つの区画３３、３４に分割され、流体供給源として働く。左側の区画３３は気密になっており、一定量のガス等を充たすことにより区画３４に送るエアの圧力をほぼ一定の圧力以下に保ち、圧力の変化が所定の限界内に収まるようにしている。エアは、ポンプまたはベローズ３６に接続された供給管３５を介して送られる。アキュムレータ３１を使うと、秤を長時間使用していない場合でも膜２５内で起きることがある漏れによる損失を区画３３内のガスクッションが自動的に補償するため、有利である。
【００２２】
図１が示すように、供給管３５は、切換弁３７を通って、好ましくは逆止弁３８を経て、区画３４につながっている。逆止弁３８は、圧力を加えたエアがポンプ３６や外部へ逆流しないようにすることが目的であり、基本的には供給管３５のどの部分に設けてもよい。また、このようにすることは、ポンプ３６がアキュムレータ３１の圧力に抗して作用する必要はないが膜２５を膨張させるため圧力を膜２５に直接加えなければならない場合にも有効である。しかし、本発明に用いられる種類のポンプ３６は、多くの場合それ自体が逆止弁を備えているので、逆止弁を追加する必要がない。また、逆止弁は、切換弁３７で分たれた供給管の両方の部分に配置してもよい。
【００２３】
あるいは、切換弁３７を手動制御部３９で制御することにより、ポンプ３６から送られる圧縮エアが供給管４０を介し、孔２８、２９とリング状溝チャンネル３０で形成されたチャンネル装置へ直接供給されるようにしてもよい。しかし、アキュムレータ３１が膜２５にほぼ均一の圧力を加えるので、ポンプ３６をチャンネル装置に直接接続すると圧力が高まり過ぎる危険がある。したがって、圧力制限弁４１を供給管４０に（あるいは供給管４０と膜２５の間のどこかに）設けることにより、圧力媒体の供給を遮断するか、所定の最大圧力を超えた分の圧力を解放するのが好ましい。
【００２４】
圧力媒体は、好ましくは気体であり、これが送り込まれると、膜２５がリングの半径の方向に膨張してカップ形キャップ１３の内面１３’に圧接される。膜２５が本発明の範囲にある単なる環状（トロイダル）弾性ホースとして形成されている場合、内面１３’と圧接する区域は、カップ形キャップ１３の内周面の狭いリングの線状区域だけに限定される。図示したような比較的幅広いクッションとして膜２５を形成して曲率半径Ｒをリングの直径Ｄにほぼ等しくすれば、接触面積が大きくなり、膜２５と内面１３’がぴったりシール接触する。このことには、二つの利点がある。第一は、荷重伝達部材９が圧縮摩擦接触することによって固定されることである。これは、秤を抑止する（休止状態にする）という目的を満足しており、秤が使用中でない場合に望ましい。第二は、密着することにより、ダストなどの汚染物質が開口部１０から秤のハウジング１内に入り込まないことである。汚染物質は膜２５と内面１３’の間の隙間を上方に移動し、次いでリング状支持体２２の内面に沿って下方に移動すれば侵入できるので、カップ形キャップ１３自体にも顕著な保護効果がある（秤が使用中である場合を含む）。したがって、カップ形キャップ１３は、秤が使用中にも有効な一種の迷路あるいはダストバッフルを形成する。それゆえ、好ましい構成においては、膜２５は抑止装置の機能とともに、ハウジング１の内部への汚染物質の侵入を有効に防ぐバリアの機能を有する。膜２５を内面１３’に、すなわち荷重伝達部材９に押し付ける際に生じる半径方向の力が、力トランスデューサ４に加わらないようにするために、カップ形キャップ１３の内径は幅広の頭部１２の直径よりわずかに大きくなっており、キャップと頭部の間に径方向の遊びがある。
【００２５】
図３は、さらに発展した迷路状のダストバッフルを備えた秤２の細部ＩＩの変形例を示す。荷重伝達部材９の周囲にあるハウジング１の壁の盛り上がった部分が、フランジ２０の代わりになっている。リング状支持体２２に追加されたカップ２２’は、支持体２２の下側から外側に延び、支持体２２を離れた位置から取り巻いている。図３のカップ形キャップ１３が有する二つの同心壁の間に、カップ２２’の壁が上方に延びている。二つの同心壁とカップ２２’で形成された迷路状のダストバッフルは、汚染物質粒子の侵入を非常に効果的に防ぐ。
【００２６】
弾性部材を膨張させて秤を抑止した後で作動状態に戻すためには、まず、弾性部材すなわち膜２５の膨張を元に戻す必要がある。基本的には、このことは、締め付け板２４にかかる圧力を短時間で解放し、エアを膜２５から逃がす装置があれば、可能である。さらによい方法は、外部につながる排気管４２などでエアを逃がす切換弁Ｖを用いることである。言うまでもなく、この目的に用いる排気管はさまざまな構成とすることが可能であり、図１はその概略を示すにすぎない。たとえば、排気管は、荷重伝達部材９の近くに積もったほこりを吹き飛ばす作用も同時に有する構成とすることも可能である。
【００２７】
切換弁Ｖは、図１に示すように、手動または自動で動作するアクチュエータ４３で動作させることが可能である。自動式のアクチュエータは、たとえば秤２を横切るコンベヤベルトの制御と同期をとって作動するスイッチを含む。この構成では、秤が動作状態になると同時に抑止が自動的に解除されるので、誤作動を防止できる。
【００２８】
本発明の範囲において多くの修正が可能である。特に、弾性装置は、秤が常に抑止状態であり、計量時のみ抑止を解除するように構成できる。このような構成とするためには、たとえば、弾性装置が不作動状態で固定部と可動部の間で接触係合を続け、計量を行う前に収縮して固定部と可動部が互いに離れるようにすればよい。実際には、弾性装置は、たとえば、エアを抜けば収縮するリング状ホースで構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による秤のハウジングの断面図
【図２】図１の部分IIの拡大図
【図３】図１の部分IIの変形例を示す図
【符号の説明】
１    ハウジング
２    計量秤
３    基部
４    力トランスデューサ
５    ブラケット
６    プレート
７    ポスト
８    回路ボードモジュール
９    荷重伝達部材
１０  ハウジングの開口部
１１  荷重ボタン
１２  荷重ボタンの頭部
１３  キャップ
１３’  キャップの内面
１４  脚（支持ポスト）
１５  円錐形ペグ
１６  ハブ
２０  フランジ
２１  ねじ孔
２２  リング状支持体
２２’  リング状支持体のカップ
２３、２３’  突起
２４  締め付け板
２５  シール膜
２６  支持面
２７  ねじボルト
２８、２８’、２９  孔
３０  リング状溝チャンネル
３１  圧力アキュムレータ
３２  ピストン
３３、３４  区画
３５、３５’、４０  供給管
３６  ポンプ（ベローズ）
３７  切換弁
３８  逆止弁
３９  手動制御部
４１  圧力制限弁
４２  排気管
４３  アクチュエータ
【図１】
0004713003.tif 000002
【図２】
0004713003.tif 000003
【図３】
0004713003.tif 000004