特開 2024-57667 電子天びん

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024057667

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】電子天びん

(51)【国際特許分類】

   G01G 23/00 20060101AFI20240418BHJP

   G01G 13/20 20060101ALI20240418BHJP

【ＦＩ】

G01G23/00 Z

G01G13/20

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022164455

(22)【出願日】2022-10-13

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-01-05

(71)【出願人】

【識別番号】522193547

【氏名又は名称】株式会社エー・アンド・デイ

(74)【代理人】

【識別番号】100077986

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100139745

【弁理士】

【氏名又は名称】丹波 真也

(74)【代理人】

【識別番号】100168088

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 悠

(74)【代理人】

【識別番号】100187182

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 由希

(74)【代理人】

【識別番号】100207642

【弁理士】

【氏名又は名称】簾内 里子

(72)【発明者】

【氏名】小田切 努

【テーマコード（参考）】

2F046

【Ｆターム（参考）】

2F046BB02

(57)【要約】

【課題】 フィーダ、例えばロスインウェイト式フィーダの計量部の秤に用いる電子天びんにおいて、制御装置からの電気信号をフィーダ部の駆動源に供給する配線部材を、秤量皿に悪影響を与えることがないように設けることにより、測定誤差を生じず、安定した、高精度で正確な測定を行う。
【解決手段】 配線部材としてフレキシブル基板１１を用い、その一端には制御装置からの電気信号を入力する電気信号入力基板１３を設け、その他端にはフィーダ部の駆動源に電気信号を出力する電気信号出力基板１２を設け、この電気信号出力基板１２寄りには平面視がＵ字状の曲状部１１ａを形成し、このＵ字状曲状部１１ａを皿ボス５の下方に配置し、前記電気信号出力基板１２を前記皿ボス５に固定し、前記電気信号入力基板１３を固定フレーム９に固定して、フレキシブル基板１１をセンサ部３を収納するケース内に設ける。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物を溜めるホッパ部と、このホッパ部内の測定対象物を排出するとともに、排出量は制御装置で制御される駆動源を有するフィーダ部と、前記ホッパ部から排出された測定対象物の重量を計量する計量部とからなるフィーダにおける前記計量部に用いる電子天びんであって、
前記電子天びんは、
前記ホッパ部と前記フィーダ部を設置する秤量皿と、
前記ホッパ部から排出された測定対象物の重量を測定するセンサ部と、
前記センサ部を収納するケースと
を備え、
前記ケース内には、前記制御装置からの電気信号を前記フィーダ部の前記駆動源に供給するための柔軟な配線部材を設けた
電子天びん。

【請求項2】

前記配線部材は、フレキシブル基板である
請求項１に記載の電子天びん。

【請求項3】

前記フレキシブル基板の一端には前記制御装置からの電気信号を入力するための電気信号入力基板を設け、他端には前記フィーダ部の前記駆動源に電気信号を出力するための電気信号出力基板を設け、前記一端から前記他端に至る部分に平面視が曲状の曲状部を形成する一方、前記電子天びんには、前記秤量皿と連動して上下方向に変位する皿ボスと、一端側を固定フレームに固定し、他端側には電磁力発生装置を支持する支持部材を設け、
前記フレキシブル基板の前記曲状部を前記皿ボスの下方に配置し、前記電気信号入力基板を前記固定フレームに固定し、前記電気信号出力基板を前記皿ボスに固定した
請求項２に記載の電子天びん。

【請求項4】

前記曲状部は、Ｕ字状である
請求項３に記載の電子天びん。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子天びんに関し、特にフィーダ、例えばロスインウェイト（減量計量）式フィーダの計量部に適した電子天びんに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、重量計量の一方式としてロスインウェイトがあり、この重量計量方式を採用したロスインウェイト式フィーダが知られている。このロスインウェイト式フィーダは、一般に、測定対象物を溜めるホッパ部と、測定対象物を排出するフィーダ部を備え、このフィーダ部には排出用回転部材、例えばスクリュを設け、測定対象物の排出重量を計量部の秤により計量し、単位時間当たりの排出量が一定になるよう前記スクリュの駆動源であるモータを制御装置で駆動制御するよう構成している。

【0003】

そして従来、秤としてロードセルを使用したロスインウェイト式原料供給装置が知られている。このロスインウェイト式原料供給装置は、前記ロードセルで前記ホッパ部と前記フィーダ部に対応する原料供給器を支持し、前記原料供給器から搬送スクリュで排出される測定対象物である原料の重量変化に応じて変化する前記ロードセルの歪み量に基づいて、排出された原料の重量を制御装置で算出する。このロスインウェイト式原料供給装置では、前記ロードセルからの歪み量に応じた電気信号はケーブルを介して前記制御装置に送られ、前記制御装置からの前記搬送スクリュの駆動モータの回転量を制御する制御信号は別のケーブルを介して前記駆動モータに送られる（特許文献１）。

【0004】

また従来、秤として電子天びんを使用した、図５に示すロスインウェイト式フィーダも知られている。このロスインウェイト式フィーダは、測定対象物を投入するとともに、排出用回転部材を有するホッパ１０２とフィーダ部に対応する前記排出用回転部材の駆動源であるモータ１０３を備えた測定対象物供給装置１０１を、電子天びん１１１の秤量皿１１２上に設置している。そして、前記ホッパ１０２からの排出にともなって減っていく前記ホッパ１０２内の測定対象物の重量を前記電子天びん１１１のケース１１３内に収容したセンサ部（図示せず）で測定し、測定値は制御装置１０４に送られる。この電子天びん１１１を使用したロスインウェイト式フィーダにおいても、前記モータ１０３に対する電源電力や制御信号の供給は、前記制御装置１０４から支持板１０５に一部が取り付けられたケーブル１０６を介してなされる。なお、図５中、１０７は前記電子天びん１１１を載置する除振台である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－２０２８４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、従来のロスインウェイト式フィーダでは、ロードセルや電子天びん１１１からなる秤に設けた原料供給器やホッパ１０２から原料などの測定対象物を排出する駆動源であるモータ１０３に制御装置１０４からケーブル１０６を介して必要な電力や制御信号を供給している。前記ケーブル１０６は、硬く、柔軟性に欠けるため、前記ケーブル１０６が接触するなどして力が秤に加わることがある。特に秤が電子天びん１１１の場合には、前記ケーブル１０６による力が秤量皿１１２に加わると、高精度が要求される微小測定に際して、測定誤差の原因となる。また、温度変化で前記ケーブル１０６が線膨張するなどの変化を生じると、秤量皿１１２に対する力が増して微小測定に対する影響はより大きくなり、測定誤差の大きな原因となる。

【0007】

本発明は、上述のケーブルに起因する測定誤差を解消した、フィーダ、例えばロスインウェイト式フィーダの計量部の秤に適した電子天びんを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係る電子天びんは、測定対象物を溜めるホッパ部とこのホッパ部内の測定対象物を排出するとともに、排出量は制御装置で制御される駆動源を有するフィーダ部と、前記ホッパ部から排出された測定対象物の重量を計量する計量部とからなるフィーダにおける前記計量部に用いる電子天びんであって、前記電子天びんは、前記ホッパ部と前記フィーダ部を設置する秤量皿と、前記ホッパ部から排出された測定対象物の重量を測定するセンサ部と、前記センサ部を収納するケースとを備え、前記ケース内には、前記制御装置からの電気信号を前記フィーダ部の前記駆動源に供給するための柔軟な配線部材を設けたものである。

【0009】

従来の硬く、柔軟性に欠けるケーブルを秤の外部に設ける構成に代えて、柔軟な配線部材を電子天びんのセンサ部を収納するケース内に設けることにより配線部材の秤量皿に対する影響を排除し、測定誤差を解消できる。

【0010】

柔軟な配線部材としては、フレキシブルフラットケーブルやフレキシブル基板が望ましく、特にフレキシブル基板が好適である。

【0011】

前記フレキシブル基板は、柔軟なので、狭く、多くの部材が設けられ、配線スペースが限られたケース内での使用に適しており、センサ部の部材の動作に支障をきたすことはない。

【0012】

また、測定誤差を生じないためには、配線部材は、柔軟性を備えるだけでなく、垂直方向の変位が電子天びんに対する付加荷重とならないことも重要である。そのために、様々な形状のフレキシブル基板について、上方から押し下げた時の発生荷重を測定した結果、平面視が曲状の曲状部を有するものが発生荷重が小さく、特にＵ字状の曲状部を有するものが最小であることを見出した。

【0013】

ここで、測定を行った様々な形状のフレキシブル基板の中から代表的なものとして選択した、図６（ａ）の側面形状が倒Ｊ字状になるよう曲げたもの（以下「Ｊ字状基板」という。）、同図（ｂ）の側面形状がＺ字状になるよう曲げたもの（以下「Ｚ字状基板」という。）、同図（ｃ）の平面形状がＵ字状になるよう曲げて一端を押し下げ端として立ち上げたもの（以下「Ｕ字状基板」という。）について、これら各基板の測定結果を図７に示す。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各グラフは、前記図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各形状に対応している。図７の各グラフは、各基板を上方から０．１ｍｍずつ１ｍｍまで、押し下げた時の発生荷重を測定した計量値を示している。前記各グラフで明らかなように、発生荷重は（ｃ）のＵ字状基板が最小であった。また、測定に使用した電子天びんにおける秤量皿とその下方に位置する部材の垂直方向の相対的変位は、荷重３Ｋｇで０．０５ｍｍであった。そして、単位長０．０５ｍｍあたりの発生荷重は、（ａ）のＪ字状基板が１１０ｍｇ／０．０５ｍｍ、（ｂ）のＺ字状基板が２１ｍｇ／０．０５ｍｍ、（ｃ）のＵ字状基板が１８ｍｇ／０．０５ｍｍであった。また、電子天びんの測定安定性も重要であるが、ドリフトは、Ｕ字状基板が５ｍｇ／分、Ｚ字状基板が１０ｍｇ／分、Ｊ字状基板が３０ｍｇ／分であり、前記Ｕ字状基板が最も安定していた。

【0014】

以上のことから、本発明に係る電子天びんは、より具体的には、前記フレキシブル基板の一端には電気信号入力基板を設け、他端には電気信号出力基板を設け、前記一端から前記他端に至る部分に平面視が曲状の曲状部を形成する一方、前記電子天びんには、前記秤量皿と連動して上下方向に変位する皿ボスと、一端側を固定フレームに固定し、他端側には電磁力発生装置を支持する支持部材を設け、前記フレキシブル基板の前記曲状部を前記皿ボスの下方に配置し、前記電気信号入力基板を固定フレームに固定し、前記電気信号出力基板を前記皿ボスに固定したものである。そして、前記曲状部は、Ｕ字状が望ましい。

【0015】

このような構成によると、曲状部、特にＵ字状の曲状部を形成したフレキシブル基板を配線部材として電子天びんのセンサを収納するケース内に設けることにより、フレキシブル基板の垂直方向の変位が電子天びんに対する付加荷重とならず、秤量皿に対する影響を排除することができ、測定誤差がないことはもちろん、より安定した測定が可能となる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、フィーダの計量部の秤に用いる電子天びんにおいて、制御装置からの電気信号をフィーダ部の駆動源に供給する配線部材が秤量皿に悪影響を与えることがなくなり、測定誤差がなく、安定した、高精度で正確な測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る電子天びんの一実施形態をケースを省略して概略的に示す斜視図。

【図2】同じくフレキシブル基板の拡大斜視図。

【図3】フレキシブル基板の他の実施形態を示す拡大斜視図。

【図4】配線構造の他の実施形態を示す部分断面斜視図。

【図5】従来の電子天びんを用いたロスインウェイト式フィーダの正面図。

【図6】押し下げ力による発生荷重を比較したフレキシブル基板の各形状を示す斜視図。

【図7】図６の各形状のフレキシブル基板における発生荷重を比較したグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面の図１に基づいて説明する。
図１に示す電子天びん１は、ロスインウェイト式フィーダにおける計量部の秤として用いる電子天びんであって、秤量皿２上には、図示していない測定物供給装置が設置される。この測定物供給装置は、図５に示す測定物供給装置１０１と同様の一般的な構成のもので良く、例えば、測定対象物を溜めるホッパ部と、このホッパ部内の測定対象物を排出するとともに、排出量は制御装置で制御されるモータなどの駆動源を有するフィーダ部とを備え、前記ホッパ部から排出された測定対象物の重量を前記電子天びん１のセンサ部３で計量する。このセンサ部３は、図５に示すケース１１３と同様のケース内に収容されているが、前記ケースは図示省略している。

【0019】

次に、前記センサ部３について説明するが、このセンサ部３は、一般的な電磁平衡式のセンサ部の構成と基本的に同じである。前記秤量皿２を取り付けた昇降軸４は皿ボス５に支持され、この皿ボス５は浮き枠６の上部に固定されている。前記浮き枠６は、ロバーバル機構の上部副かん７と下部副かん８の一端部に上下端が固定されている。前記各副かん７，８の他端部には固定フレーム９が固定され、この固定フレーム９には支持部材である支持枠１０の一端側が固定されている。前記支持枠１０の他端側は自由端であり、この他端側に電磁力発生装置２０を支持している。前記電磁力発生装置２０は、図示していないがマグネットなどからなる磁気回路と昇降可能に配置したコイルを内蔵し、前記コイルは同じく図示していないてこ部材の先端に設けられている。

【0020】

前記てこ部材は、前記秤量皿２に荷重が加わって、前記秤量皿２とともに前記皿ボス５が下降すると変位し、前記てこ部材の先端部の前記コイルは前記皿ボス５下降量に応じて上昇するよう構成している。そして、前記てこ部材の変位により前記コイルが上昇するのを阻止するように前記コイルに流す電流をフィードバック制御する。ここで、前記秤量皿２への荷重が大きいほど前記コイルに流す電流値が大きくなるため、このコイルに流す電流値に基づいて前記秤量皿２への荷重、すなわち測定対象の重量を測定できる。

【0021】

続いて、配線部材であるフレキシブル基板１１について説明する。図２に示すように、前記フレキシブル基板１１の一端側には平面視がＵ字状のＵ字状曲状部１１ａを形成し、このＵ字状曲状部１１ａの一端に垂直に立ち上がるようにして電気信号出力基板１２を設けている。前記Ｕ字状曲状部１１ａの他端は斜め下方に延びる傾斜部１１ｂからほぼ直角に湾曲する湾曲部１１ｃを経て直状に延びる直状部１１ｄを形成している。この直状部１１ｄは、さらに厚み方向に前記電気信号出力基板１２から離反する方向に突出する突出部１１ｅを経て他端部に至り、この他端部に電気信号入力基板１３を設けている。前記直状部１１ｄと前記突出部１１ｅの面は、前記Ｕ字状曲状部１１ａの面に対して垂直に位置している。

【0022】

そして、図１に示すように、前記フレキシブル基板１１の前記Ｕ字状曲状部１１ａを前記皿ボス５の下方に配置して、前記電気信号出力基板１２を前記皿ボス５の側面に固定し、前記電気信号入力基板１３を前記固定フレーム９の側面に固定している。前記突出部１１ｅは、前記センサ部３の部材と干渉しないように避けるために形成したものである。前記フレキシブル基板１１は柔軟であるので、前記センサ部３の構成に合わせて変形が容易である。

【0023】

前記電気信号出力基板１２には、フレキシブルな電源出力用配線１４ａ，１４ｂの一端とフレキシブルな制御信号出力用配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの一端がそれぞれ接続されている。前記電源出力用配線１４ａ，１４ｂの他端は、前記皿ボス５の側面から上方に延びて秤量皿２の側面の切り欠き部２１から外部に延出している。また、前記制御信号出力用配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの他端は、上方に延びて秤量皿２の側面の切り欠き部（図示せず）から外部に延出している。そして、これら外部に延出した各端は、図示していないフィーダ部の駆動源に接続される。なお、前記各延出端にコネクタを設けて、これらコネクタで前記フィーダ部の駆動源に接続することもできる。

【0024】

一方、前記電気信号入力基板１３には、フレキシブルな電源入力用配線１８ａ，１８ｂの一端とフレキシブルな制御信号入力用配線１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの一端がそれぞれ接続されている。前記電源入力用配線１８ａ，１８ｂの他端と前記制御信号入力用配線１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの他端は、水平方向に延びてケース外部に延出し、図示していない制御装置の信号出力部に接続される。また、同じく図示していないが、前記制御装置には、前記センサ部３で測定された測定対象物の測定値が電気信号として入力される。

【0025】

以上の構成において、測定対象物の重量測定にあたっては、前記秤量皿２に係る荷重に応じて、前記秤量皿２とともに前記皿ボス５が下降し、前記フレキシブル基板１１の前記電気信号出力基板１２端には、図２に示す矢印方向に力が加わって、前記フレキシブル基板１１は同方向に変位するが、Ｕ字状曲状部１１ａで長さ２Ｌの微小な角度変形として受け止め、変形による発生荷重を低減する。このため、前記フレキシブル基板１１の変位は、センサ部３の測定に影響を与えることがなく、測定誤差を生じず、正確な測定がなされる。

【0026】

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、フレキシブル基板１１の曲状部は、図３に示すようなスパイラル状でもよい。また、防水構造が必要な場合は、図４に示すように、皿ボス５の上面側に、ダイヤフラム３１とブッシング３２による防水構造を設け、前記電源出力用配線１４ａ，１４ｂ及び前記制御信号出力用配線（図示せず）を前記皿ボス５の内部を通って、秤量皿２に至るよう配線すればよい。

【0027】

また、前記電気信号出力基板１２を前記皿ボス５以外の部材に固定してもよく、前記電気信号入力基板１３を前記固定フレーム９以外の部材に固定してもよい。これら固定する部材はセンサ部３の構成に応じて適宜選択されるもので、前記センサ部３の構成は、上述の実施形態に限らない。

【符号の説明】

【0028】

１ 電子天びん
２ 秤量皿
３ センサ部
４ 昇降軸
５ 皿ボス
６ 浮き枠
７ 上部副かん
８ 下部副かん
９ 固定フレーム
１０ 支持枠
１１ フレキシブル基板
１１ａ Ｕ字状曲状部
１２ 電気信号出力基板
１３ 電気信号入力基板
１４ａ，１４ｂ 電源出力用配線
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 制御信号出力用配線
１８ａ，１８ｂ 電源入力用配線
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ 制御信号入力用配線
２０ 電磁力発生装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】