(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計量セルに接続され計量セルを支持する少なくとも一つの支持ポストと、固定シャシーに接続され上記少なくとも一つの支持ポストを支持する少なくとも一つの支持ばねと、上記固定シャシーに接続された少なくとも一つの案内部材を備え、
上記支持ポストが、上記少なくとも一つの支持ばねの力に抗してほぼ垂直方向に、上記固定シャシーに対して移動可能であり、
上記少なくとも一つの支持ばねが、上記固定シャシーの表面に当接して上向きの予張力で付勢され、
上記少なくとも一つの支持ポストが、上記少なくとも一つの支持ばねに支持されている状態から離れて上方に移動することができるが、上記少なくとも一つの案内部材により上向きに垂直に動きうる範囲が制限されていることを特徴とする計量セル用支持装置。
【請求項２】
上記少なくとも一つの案内部材を下向きの予張力で付勢された案内ばねで形成することにより、上記少なくとも一つの支持ばねの力に抗して上記支持ポストに加わる荷重を大きくした請求項１に記載の支持装置。
【請求項３】
上記少なくとも一つの支持ばねが板ばねである請求項１に記載の支持装置。
【請求項４】
上記少なくとも一つの案内部材と上記少なくとも一つの支持ばねが、一対として協働し互いに平行に延びる板ばねである請求項１に記載の支持装置。
【請求項５】
上記少なくとも一つの支持ポストが円筒形であり、上記少なくとも一つの支持ばねが上記少なくとも一つの支持ポストを受ける肩部で大径部分と小径部分に分けられており、この小径部分が上記少なくとも一つの支持ばねを貫いて延び、その底部が上記少なくとも一つの案内部材に着脱自在に取り付けられている請求項４に記載の支持装置。
【請求項６】
複数の支持ポストと複数の案内部材を有し、上記複数の案内部材が一体に打ち抜き加工されたユニットである請求項２に記載の支持装置。
【請求項７】
複数の支持ポストと複数の支持ばねを有し、上記複数の支持ばねが一体に打ち抜き加工されたユニットである請求項３に記載の支持装置。
【請求項８】
請求項１に記載の上記支持装置で支持された上記計量セルを収容する固定ハウジングを有する秤において、上記固定ハウジングが上記固定シャシーを備えた床を有する秤。
【請求項９】
上記床の床面の一部分が他の部分より高くなっており、上記少なくとも一つの支持ポストが貫通する少なくとも一つの貫通穴を有し、さらに、上記少なくとも一つの支持ばねと上記少なくとも一つの案内部材が上記高くなった床面の下方に配置され、上記床の下方からねじによって床に取り付けられている請求項８に記載の秤。
【請求項１０】
上記少なくとも一つの支持ばねと上記少なくとも一つの案内部材が、上記床の上方に配置され、上記床が、上記少なくとも一つの案内部材を上記少なくとも一つの支持ポストに接続するための少なくとも一つの開口部を有している請求項８に記載の秤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、高感度の機器のための衝撃防止装置の分野に属する。より具体的に言えば、計量セルのための一種の支持装置、およびそのような支持装置を備えた固定ハウジングを有する秤に関する。
【０００２】
【発明の背景】
本発明が改良しようとする公知の支持装置において、計量セル（ロードセル）は一つまたはそれ以上の支持ポストを有し、その支持ポストによって計量セルが固定のベースまたはシャシー部分に固定されたばねの上に載置されているので、計量セルの一つまたはそれ以上の支持ポストが固定台に対してばねの力に抗してほぼ垂直の方向に動きうるようになっている。
【０００３】
精密な機構を有する計測装置が、たとえば移動や輸送の間に、ぶつかったり、乱暴に置かれたり、落とされたりして衝撃を受けた場合、損傷することがありうる。衝撃による損傷は、特に、レバー、たわみ軸、平行四辺形連結部、その他のデリケートな機械要素を備えた高分解能の実験室用秤の場合、重大な影響を与える。これまでにも、過度の荷重を遮断し、それによって計測機器の高感度の部品が損傷しないようにするために、特別の衝撃防止対策が講じられてきた。上記の実験室用秤の場合、最も損傷しやすい部品は力導入機構を備えた計量セルで、特に計測機器に対し垂直に下向きにかかる衝撃、すなわち機器がその実際の計量機能を行うのと同じ方向にかかる衝撃は大きな影響を与える。垂直方向の衝撃の問題が最も頻繁に起こるのは、機器を移動させた後や清掃するために持ち上げた後に、乱暴に置く場合である。それゆえ、秤の分野では、下方にかかる垂直の衝撃荷重が計量セルに達するのを防ぐ対策をとることは非常に重要である。また、秤が輸送や清掃の際に逆さまの状態になる場合、逆方向に働く衝撃力が与える影響もやはり大きい。
【０００４】
計量セルに対する衝撃を吸収する方法の一つは、ＣＨ−Ａ−６８０８７７が開示している。この公報は、計量セルのための弾性を有する支持体としてプリント基板を秤に用いること、すなわち、電子回路部品を秤に含めることを開示している。この設計思想は、機器を小型化し、衝撃荷重に対するクッションとするというものである。しかし、プリント基板が本来有する制振機能にもかかわらず、装置は振動を感じやすい。たとえば、建物が振動すると計量セルも振動することがある。高分解能秤におけるこの問題を解消するためには、時間がかかるフィルタリング工程が必要であり、計量結果の表示が安定しないこともありうる。
【０００５】
【発明の目的】
したがって、本発明の目的は、下向きおよび上向きに垂直にかかる衝撃に対して有効な計量セルのための衝撃吸収手段を提供し、機器の構成を小型化し、機器の高さを低く保ちながら、上記の問題を克服することにある。
【０００６】
【発明の要約】
本発明によれば、上記の目的は、冒頭で述べたような、計量セルに接続され計量セルを支持する一つまたはそれ以上の支持ポストを有し、各支持ポストが固定シャシーに固定された支持ばねに支持され、この支持ポストが支持ばねの力に抗してほぼ垂直に固定シャシーに対して移動可能になった支持装置で達成できる。さらに、本発明の支持装置の特徴は、一つまたはそれ以上の支持ポストを受ける支持ばねがそれぞれ、固定ベースまたは台の表面部分に当接して上向きの予張力で付勢されていることと、支持ポストが支持ばねに支持されている状態から離れて上方に移動することができるが、離れる範囲は固定シャシーに取付けられた案内部材が上向きに垂直に動く範囲内に制限されているということである。また、本発明は、計量セルを収容する固定ハウジングを備えた秤に関する。このハウジングの底部あるいは床部は、本発明の支持装置を収容している。より具体的に言えば、ハウジングの底部あるいは床部は、ばねが固定される固定シャシーを構成している。
【０００７】
予張力で上向きに付勢された支持ばねで支持された一つまたはそれ以上の支持ポストによって計量セルを支持するという本発明の思想により、支持ポストによって伝達された下向きの力が支持ばねの予張力を超えない限り、計量セルの支持ベースは準剛性（quasi-rigid）を有する。
【０００８】
下向きの力が支持ばねの予張力を超えた場合、すなわち、下向きの衝撃が弾性的に吸収される場合、支持ポストの動きを制限している案内部材の働きにより、計量セルはほぼ平行移動のモードでたわむ。つまり計量セルは傾斜した状態にはならず、それゆえ横方向のクリアランスはほとんど必要ないため、コンパクト化が可能になる。さらに、ピーク力が静まった後、計量セルが前の位置に正確に復帰するという利点がある。また、計量セルは支持ばねに乗っている静止位置から離れ、上向きの垂直の衝撃も吸収することができる。
【０００９】
本発明の実施例では、案内部材は上向きの垂直の衝撃を弾性的に吸収することのできる案内ばねであり、追加の部品は必要なく、機器の高さが増すことはない。
【００１０】
一つまたはそれ以上の支持ばねを板ばねとすることによって、特にシンプルで、省スペースの構成が得られる。計量セルを支持する各支持ポストを板ばねが直接受けることが可能で、特に、支持ポストが厚さの違う二つの部分を有する設計にすることにより、ポストを支持ばねが受けるための肩部が形成され、ボルトの細い部分が支持ばねを貫通し、ポストの端部が案内部材に固定される。本発明の好ましい実施例では、それぞれの支持ばねは案内ばねと互いに平行な一対となって協働するように構成されているので、機器の高さを非常に低くすることができる。
【００１１】
案内部材を板ばねで形成することによって、一つの支持装置で一緒に使われる複数の案内部材を結合させ、打ち抜き加工した一体のユニットとすることが可能である。また、板ばねに湾曲部を適切に形成することによって、および板の大きさ（特に厚さと幅）を適切に選択することによって、ばねの張力を所定の設計条件（第一に、計量セルおよび関連部品の重量）と作動条件（特に、ばねが吸収しなければならない衝撃の大きさ）に適合させることが可能である。支持ばねの設計条件は、案内ばねと同様である。
【００１２】
秤において、支持装置が取付けられる固定ベースあるいはシャシーは、計量セルを収容する固定ハウジングによって構成される。高い測定精度を有する秤において、ハウジング内のスペースはしばしば複数の区画に分けられ、秤の他の部品に起因する要因が計量セルに影響を及ぼさないようにしている。したがって、たとえば、セルを収容するスペースの大きさを最小限に設計することが好ましい。本発明の支持装置を備えた秤の実施例において、スペースの大きさを最小限にする設計は、固定ハウジングの床部を異平面（split-level）、すなわち、床面の一部分が他の部分と異なる高さにあるようにすることにより、達成できる。このようにする目的は、計量セルの下方の高くした床面の下方に中空スペースを作り出すことである。この中空スペースは、カバープレートで閉鎖可能であり、支持ばねと案内部材と秤の他の部品を収容できる。高くした床面には開口部を設け、それを貫いて支持装置のポストが中空スペースの中へ延びる。支持ばねと案内部材は、板ばねとするのが好ましく、中空スペース内に収容され、高くした床面に下方から取付けられる。
【００１３】
別の実施例においては、秤ハウジングの固定床は平坦な平面であり、支持ばねと案内部材はこの床の上に配置される。この場合、組立と分解を容易にするため、案内部材が支持ポストに取付けられる床面の区域に開口部を設けるのがよい。
【００１４】
以下に本発明を、微量分析秤と上部載置型精密秤に組み込んだ場合を示す図面を参照しながら説明する。しかし、本発明はここで説明する特定の構成に制限されるものではなく、開示内容から考えられる変形や応用は全体として本発明の範囲に含まれる。
【００１５】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１は、固定ハウジング２を備えた微量分析秤１の断面を示す。ハウジング２は、荷重受けアーム４を備えた計量セル３を収容するスペース７を形成している。荷重受けアーム４は、計量区画６の中まで開口部を通って延び、計量皿５を支持する。固定ハウジング２は、計量テーブル（図示せず）などの固定された作業面に載る脚２２を有する。計量セル３の下の区域で、固定ハウジング２の床２１は、他の床区域（計量区画６の下方など）に比べ補強され、かつ床面が高くなっている。計量セル３の詳細（計量機構、磁石システムなど）は本発明に関係ないが、たとえばアメリカ特許３７８６８８４号や４４８９８００号などの文献に開示がある。計量セル３には支持ポスト３１が取付けられており、支持ポスト３１は、この実施例の場合、ハウジングの床の開口部２３を貫いて、下方へ延びる円筒形ボルトによって構成されている。各ボルトは支持ばね１１に載り、各ボルトの端部は案内部材１２に接続されている。図示した実施例では、支持ポスト３１は３本である。第１のポストは、図１が示す断面より前方に位置するため、図には表われない。第２のポストは、断面で図示されている。第３のポストは、図１が示す断面より後方に位置するため、正面図に図示されている。計量セル３の下の区域にあるハウジングの床２１の床面を高くすることにより中空スペース２４ができ、この中空スペース２４はカバープレート２５によって閉鎖されている。
【００１６】
図２は、第２のポスト（図１において断面で図示したポスト）とその支持ばねと案内ばねを、拡大してより詳細に示す。図２は、ボルト状のポスト３１がどのように計量セル３から下方に突き出し、ハウジング床２１の開口部２３を貫いて横方向にクリアランスを取って延びているかを明瞭に示している。このポストには二つの部分があり、それらは直径の大きい上部３１ａと直径の小さい下部３１ｂである。これら二つの部分の中間にある肩部３１ｃは、予め張力を与えられた支持ばね１１を受けるポスト３１の支持面の役割を果たす。ポスト３１の細い方の部分３１ｂは、支持ばね１１の穴１３を通って下方へ突き出ており、細い部分３１ｂの端部は、ねじ３６で案内ばね１２に固定されている。クリアランス穴２３のすぐ隣に、ハウジング床２１の下方へ突出した隆起部があって支持ばねの受け台２７として働き、この受け台２７が支持ばね１１が予張力を与えている。
【００１７】
もちろん、支持ばねを受けるための特徴あるいは装置は、別の方法でもよい。支持ばね１１のもう一つの端部は、案内ばね１２の端部と同様に、ハウジング床２１にしっかり固定されている。図２に示した好ましい実施例において、支持ばねと案内ばねは、一対の平行な板ばねとして構成され、ともにハウジング床２１の同じ場所２１ａに取付けられている。場所２１ａにおいて、ハウジング床は、受け台２７とほぼ面一の、下方へ突出した取付台２８を有する。したがって、予め張力を与えられた静止状態の支持ばね１１は、ハウジング床２１とほぼ水平かつ平行な位置にある。高さがポスト部分３１ｂにほぼ対応するが、支持ばね１１の厚さ分だけ短いブッシング１５は、案内ばね１２のスペーサーとして働く。図示した実施例において、支持ばね１１および案内ばね１２は、中間にスペーサーのブッシング１５を介在して、ねじ１４によって取付台２８に取付けられている。したがって、案内ばね１２も同様に、ハウジング床２１とほぼ水平かつ平行な位置にある。
【００１８】
案内ばね１２にも同様に予め張力が与えられているが、支持ばね１１とは対照的に、案内ばね１２は下方へ付勢されている。それゆえ、案内ばね１２は支持ばねに抗してポスト３１の下向きの力（計量セル３とその関連部品を合わせた自重と、計量皿に加わる計量しようとする荷重）に引っ張る力を加える。支持ばね１１に予め与えられた張力は、少なくとも、ポスト３１が支持ばね１１にかける力によって支持ばね１１自体が受け台２７から離れないようにするのに、十分な大きさである必要がある。
【００１９】
図３は、図２の支持装置と同じ部分を（わずかに異なる断面において）示しており、たとえば秤が非常に乱暴に置かれた場合に発生するような下向きの衝撃力を支持装置が弾性的に吸収する様子を示している。突然の減速のために加わる慣性力がかかると支持ばね１１は下方にたわみ、それによって、支持ばね１１が受け台２７から離れる。案内ばね１２はポスト３１の動きを制限し、もし支持ポスト３１の肩部３１ｃが支持ばね１１上に均等に載っていなければ、ポスト３１や計量セル３に作用する横からのあるいは非対称な力の大きさに関係なく、下向きにたわんでいる間もポストの縦軸が平行なままであるようにしている。ピーク力が静まった後に、支持ばね１１はたわんでいない状態に復帰し、案内ばね１２の作用でポスト３１は衝撃を受ける前と正確に同一の状態に戻る。
【００２０】
図４は、図３と逆方向からの衝撃に支持装置がどのように反応するかを示す。このようなことは、装置が通常の右側を上にした状態では、まず起こらない。なぜなら、この状態では上方への動きが突然減速することはめったに起こらないからである。しかし、秤が逆さまになれば、このようなことも起こりうる。もっとも、図４は装置が正立した状態で示しているが、案内ばねには予め十分な張力を与えておき、装置が逆さまの状態になれば、重量が計量皿３に逆方向にかかる結果、支持ポスト３１の肩部３１ｃが支持ばね１１から離れないようにする必要がある。衝撃による追加の力は、案内ばね１２によって弾性的に吸収される。この状況においても、案内ばねの作用で、支持ポスト３１はほぼポストの縦軸方向へ動き、衝撃を受ける前と同じ位置に戻る。
【００２１】
図５は、本発明の特徴の好ましい実施例として、Ｕ字形の取付け部４１を介して接続された板ばね状支持ばね１１.１、１１.２、１１.３である３つの平行な舌状部を有する、支持装置の打ち抜き加工されたほぼＥ字形の部材４０を示す。Ｕ字形の脚部とベース部にある３個の穴４２は、固定ベースにこの部材を取付けるためのものである。ベース４４から穴４２までの長さについて言えば、脚４１.１と４１.３は非常に短い脚４１.２より長いため、板ばねの固定端部が三角形の各コーナーに相当する位置に来る。板ばね１１.１、１１.２、１１.３は各々、穴４２からそれぞれの舌状部の自由端へ延びている。それぞれの穴４２の近くで、打ち抜き部材４０が永久的にわずかに上向きになるように曲げられ、そのため部材４０が取付けられた状態で予め与えられた張力あるいはばね力が生じるようになっている。それぞれの舌状部には穴１３があり、ボルト状のポスト３１の部分３１ｂ（図３参照）がこの穴を通って下方へ延びている。ポスト３１の肩部３１ｃは、穴１３の縁部に当接する。
【００２２】
図６は、本発明の別の特徴の好ましい実施例として、Ｕ字形の取付け部５１を介して接続された案内ばね１２.１、１２.２、１２.３である３つの平行な舌状部を有する、支持装置の打ち抜き加工されたほぼＥ字形の部材５０を示す。Ｕ字形の脚部とベース部にある３個の穴５２は、部材４０の取付け部４１と同じ位置２１ａにおいて、固定ベースにこの部材を取付けるためのものである（図２と図５参照）。ベース５４から穴５２までの長さについて言えば、脚５１.１と５１.３は非常に短い脚５１.２より長いため、固定された案内ばねの端部が三角形の各コーナーに相当する位置に来る。案内ばね１２.１、１２.２、１２.３は各々、穴５２からそれぞれの舌状部の自由端へ延びている。それぞれの穴５２の近くで、打ち抜き部材５０が永久的にわずかに上向きになるように曲げられ、そのため部材５０が取付けられた状態で予め与えられた張力あるいはばね力が生じるようになっている。それぞれの舌状部に穴５５があり、案内ばね１２.１、１２.２、１２.３がそれぞれこの穴によって対応するポスト３１にねじで取付けられる（図２参照）。
【００２３】
図５と図６が示す例において、二つの打ち抜き部品４０、５０はそれぞれ、類似の場所に３つの板ばねを有する。ベース取付け穴三個とポスト用穴三個は、ほぼ等辺である三角形の各コーナーの位置にある。この位置関係は、三点支持が支持方法として好ましいけれども、必ずしも必須ではない。計量システムの大きさや重量によっては、支持ポストが一つだけで十分であるという場合もあろう。ポストの配置および支持ばねと案内ばねの強度は、計量セルの構成および重量分布によって決まる。したがって、ポストの数を３未満または３以上とすることは考えられるが、４以上とすることには実用的な理由がないと考えられる。
【００２４】
図７は、秤の別の実施例を示す。図７の秤において、図１の秤の場合と同じ機能を果たす部品には、同じ参照記号を付す。図７の秤は、上部載置型精密秤１であり、計量区画がハウジング内に収容されていない。荷重受けアーム４を介して計量セル３に伝達される被計量荷重を載せる計量皿５へは自由にアクセスできる。計量セル３は、本発明の支持装置とともに、ハウジング２内のスペース７に配置される。支持装置に関する本発明の思想により、ハウジング２のプロファイル高さを非常に低い状態にすることができる。秤は、支持面に載る脚２２を有する（図示せず）。床２１の上側には、支持ばね１２と案内部材１１が取付けられる取付台２８と、留め台２７ａとがあり、支持ばね１１が留め台に当接した状態で予め張力が与えられている。図７の支持装置は、位置関係が異なることを除いて、図２の装置に類似している。図７の装置では、ハウジング床２１に支持ポスト３１を通すための開口部を設ける必要がない。その代わり、案内ばねを支持ポストにねじで取付けるのを容易にするためのアクセス穴２９を設けるのが好ましい。アクセス穴２９は、図７に示すように、プラグ２５ａで容易に閉じることができる。
【００２５】
本発明の範囲と主な思想において、予め張力が与えられている支持ばねと案内ばねを備えた本発明の多くの実施例が可能であることは明らかである。また、説明および図示された実施例は単なる例であり、本発明の範囲に制限を加えるものでないことも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】微量分析秤の概略断面図
【図２】図１の詳細を示す拡大図
【図３】支持装置が下方へたわんだ状態の同様の拡大図
【図４】支持装置が上方へたわんだ状態の図２および図３と同様の拡大図
【図５】板ばねである３つの支持ばねを有する打ち抜き加工のユニットを示す図
【図６】案内ばねである３つの案内部材を有する打ち抜き加工のユニットを示す図
【図７】上部載置型精密秤の断面図
【符号の説明】
２      固定ハウジング
３      計量セル
１１    支持ばね
１２    案内部材
２１    ハウジング床
２３    開口部
３１    支持ポスト
【図１】
0004012692.tif 000002
【図２】
0004012692.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004012692.tif 000005
【図５】
0004012692.tif 000006
【図６】
0004012692.tif 000007
【図７】
0004012692.tif 000008