JP4840766B2 - 小型秤量システムのための平行案内機構 - Google Patents

Description

本発明は、秤量モジュールに関し、また、実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量するための装置に関するものであり、この装置は、所与の個数の秤量モジュールを備えており、それら秤量モジュールの各々は、力伝達ロッドを介して秤量セルに連結された荷重受け部材を有しており、各々の力伝達ロッドには、そのロッドの運動を規制してそのロッドを荷重作用方向にのみ移動させるための平行案内機構が備えられている。

実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量することを目的として設計された装置が好適に用いられる用途としては、自動製造システムや自動試験システムにおける用途があり、これらのシステムは、複数のモジュール型の秤量装置（いわゆる秤量モジュール）を組込むのに、特に適したものである。基本的に、この種の用途に用いられる秤量装置では、秤量装置とは別に表示装置を設けるようにしており、具体的には、複数の秤量モジュールに対して１つの中央表示装置を設けてシステムを組むるようにしている。この種の組込型の秤量モジュールは、寸法が小さく比較的高価な物品の製造システムや試験システムに用いられ、例えば、製薬業界においては、錠剤、カプセル、それにアンプルなどの、充填機械やパッケージング機械に用いられており、また、ボールベアリングの検査などにも用いられている。実質的に均一性を有する秤量対象物の秤量や、いわゆるバッチ秤量などでは、その秤量の目的が、検査、定量供給、充填、等々のいずれにある場合であれ、限られた空間内で、複数の荷重の大きさを個別に秤量することが求められる。

秤量対象物を個々の秤量モジュールの荷重受け部材の上に載置し、また、秤量後にそれを荷重受け部材の上から除去するには、例えばロボットアームに複数の把持機構を取付けた構造の搬送装置などが、一般的に用いられているため、個々の荷重受け部材どうしの間の相対位置、並びに、それら荷重受け部材の搬送装置に対する相対位置は、高精度で、しかも耐久性をもって設定されている必要がある。

実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量するために用いるこの種の装置として、従来より様々な装置が公知となっている。多くの場合、この種の装置は、複数の秤量モジュールを、列または２次元アレイを成すように配設して構成されている。また、別の構成として、一列に並べた複数の荷重伝達部材の周囲に、複数の秤量モジュールを衛星状に２次元的に配列したものがあり、複数の荷重伝達部材は、設置されている搬送装置の複数の供給装置の配設間隔に合わせるようにしており、このようにするのは、秤量モジュールの寸法が大きすぎるために、要求されている小さな間隔で複数の秤量モジュールを配設することが不可能なことがしばしばあるからである。

複数の秤量セルを２次元的に配列した構成が、ＪＰ ０１−２１２３２７ Ａ公報に開示されており、同特許公報には、バネ材料から成る板材を使用して、センサ素子としての歪ゲージを備えた多数の秤量セルを製作するようにした、コスト的に有利な方法が記載されている。しかしながら、歪ゲージを用いた秤量セルは、電磁力補償方式の秤量セルとは異なり、マイクログラム単位からグラム単位の範囲の質量を測定するという用途には適していない。

マルチチャネルピペットの重量測定試験のための装置が、ＤＥ ２９９ １７ ９４０ Ｕ１公報に開示されている。この装置は複数の秤量セルを備えており、それら秤量セルは同一平面上に、衛星状または行列状に配設される。マルチチャネルピペットの複数の試験体積を同時に重量測定するために、それら複数の秤量セルの夫々の荷重受け部材は、密集して配設されている。秤量セルを衛星状に配設するようにすれば、比較的大型の秤量セルを使用して、マルチチャネルピペットの試験を行うことができる。

単一ストリング振動系方式の秤量セルが、ＣＨ ６５４ ４１２ Ａ５公報に開示されている。ジグザグ形状の２つのスプリング部材によって荷重受け部材を案内することで、荷重受け部材がコンソールに対して平行に移動するようにしている。この秤量セルにおいては、計測しようとする力が常に同一方向からストリングに作用するようにしていることが、秤量セルの計測精度に大きな影響を及ぼす原因となっている。２本の案内アームをジグザグ形状とすることで、それら案内アームの夫々の長さの変化の影響が相殺されるようにしてあり、それによって、温度が変化しても、コンソールに対する荷重受け部材の相対的な位置が変化しないようになっている。

電磁力補償方式で機能する秤量セルは、秤量皿に作用する荷重によって発生する力を、永久磁石とコイルとで構成した力補償機構で補償するようにしたものであり、この補償力を発生させるためにそのコイルの中に流す電流を測定している。この電流の測定値は、秤量皿の上に載置された荷重に比例している。ただし、この電流の測定値は、永久磁石の磁界に対するコイルの相対位置によっても変化するため、その測定値を読み取るときには、コイルが永久磁石に対して常に同一の相対位置にある必要がある。そのためには、荷重を作用させているときのコイルの位置を位置センサで計測しつつ、そのコイルに流す電流を増大させて行き、それによって、荷重を作用させたことによって発生した永久磁石に対するコイルの相対的な変位をゼロに戻す。そして、その時点でコイルの電流を測定すれば、その測定値が、作用している荷重の重量を表すものとなる。この種の秤量セルは、ＣＨ ６３８ ８９４ Ａ５公報に開示されており、同特許公報の秤量セルでは、荷重受け部材と力補償機構との間に力伝達機構が配設されており、この力伝達機構が、荷重によって荷重受け部材に発生した力を、その荷重レンジに応じて縮小または増大した上で、力補償機構に伝達するようにしている。

以上のものと同一の方式で機能する秤量セルが、ＣＨ ５９３ ４８１ Ａ５公報に開示されている。同特許公報において、荷重受け部材は、力伝達ロッドを介して力補償機構に直接的に連結されている。力伝達ロッドには、位置センサの構成要素のうちの可動部材が取付けられており、一方、位置センサの構成要素のうちの固定部材は、秤量セルのハウジング側取付部に固定結合されており、より一般的に述べるならば、力補償機構の不動部分に固定連結されている。この構成は、直接測定方式と呼ばれており、小荷重の荷重レンジで用いるのに適している。位置センサの分解能はそれほど大きなものではないため、この方式における計測精度は、事実上、位置センサの分解能によって決まる。

荷重受け部材及び力補償機構のコイルは、秤量セルの不動部分に対して相対的に移動するように案内され、この案内は高精度で行われなければならない。この案内を行うための平行案内機構は、その可動平行リンク構成部が力伝達ロッドに結合され、その固定平行リンク構成部が秤量セルのハウジング側取付部に固定結合されている。可動平行リンク構成部と固定平行リンク構成部とは、２本の平行案内部を介して互いに連結されており、それら２本の平行案内部は、曲げ変形を生じないだけの剛性を有しており、薄肉可撓性連結部を備えている。ただし、それら平行案内部を、スプリングのように弾性変形するものとすることも可能であり、そうした場合には、薄肉可撓性連結部を省略することができる。荷重受け部材に荷重が作用すると、力伝達ロッドがその荷重作用方向に移動し、それによって平行案内部が変位するため、薄肉可撓性連結部が曲げ変形を生じるか、または、スプリングのように弾性変形する平行案内部が曲げ変形を生じる。薄肉可撓性連結部またはスプリングのように弾性変形する平行案内部は、板バネと同様に、平行案内部の変位角度に比例した大きさの回転モーメントを発生し、この回転モーメントによる力の作用方向は、曲げと逆方向であり、従って、荷重作用方向と逆方向である。薄肉可撓性連結部を厚く設計するほど、位置センサが検出可能な最小変位を発生させるために要する荷重差も大きくなる。従って、薄肉可撓性連結部ないし弾性変形可能な可撓性平行案内部の寸法もまた、秤量セルの分解能に大きな影響を及ぼす。

以上に説明した従来技術に係る参考文献に開示されている平行案内機構に付随する短所は、使用材料の最大許容応力が、薄肉可撓性連結部の厚さの低減に対する制約となるために、可撓性連結部を更に薄くしたならば、ないしは、弾性変形する平行案内部を更に細くしたならば、過荷重が作用したときに非常に損傷し易いものとなるということである。この問題は、平行案内部を長くすることによって軽減することができる。なぜならば、それによって、位置センサが検出可能な最小変位に対応する可撓性連結部の角度変位量が減少するからである。しかしながら、それによって、均一性を有する秤量対象物を秤量するための装置に用いる秤量モジュールにとっては、その秤量モジュールの寸法が不都合なほど大きなものとなり、従って、その種の装置が、より高コストで、より大型で、より複雑なものとなってしまう。
ＪＰ ０１−２１２３２７ Ａ公報 ＤＥ ２９９ １７ ９４０ Ｕ１公報 ＣＨ ６５４ ４１２ Ａ５公報 ＣＨ ６３８ ８９４ Ａ５公報 ＣＨ ５９３ ４８１ Ａ５公報

従って本発明の目的は、荷重作用方向に直交する平面内における秤量モジュールの寸法を可及的に小さくすることができ、しかも、その寸法が小さいということが、計測結果の分解能に悪影響を及ぼすことのない、秤量モジュールを提供することにある。

この目的を達成するための解決手段は、請求項１の特徴によって得られる。秤量モジュールは、力伝達ロッドによって相互に連結された荷重受け部材と秤量セルとを備えたものであり、この秤量モジュールは、設計空間の内部に設けられ、この設計空間の（荷重作用方向に直交する平面内における）寸法は、隣接する秤量セルが占有する設計空間によってその限界が規定され、従ってこの秤量セルのその平面内における最大寸法を表すものである。前記秤量セルは、平行案内機構を備えており、該平行案内機構は、前記力伝達ロッドに結合された少なくとも１つの可動平行リンク構成部と、少なくとも１つの固定平行リンク構成部とを備えており、それら平行リンク構成部は、互いに所定の案内距離だけ離隔して配置されて、少なくとも１つの上側平行案内部と少なくとも１つの下側平行案内部とを介して互いに連結されている。荷重作用方向に直交する方向における前記秤量モジュールの寸法を可及的に小さく抑えつつ、前記可動平行リンク構成部に作用させる変位力の最小限必要とされる大きさを軽減するための手段として、前記平行案内部の真っ直ぐに延ばしたときの実際の長さを、前記案内距離より長くしてある。ここでいう真っ直ぐに延ばしたときの長さは、前記平行案内部の曲げ応力中立軸線の長さで表すことができ、また、その長さは、前記平行リンク構成部に結合している結合部分までも含めた長さであって、前記平行案内部が薄肉可撓性連結部を含むものである場合には、その薄肉可撓性連結部までも含めた長さである。更に、前記可動平行リンク構成部が、前記設計空間の外へ突出することがないようにしてある。

ここでいう「案内距離」とは、前記可動平行リンク構成部と前記固定平行リンク構成部との間の直接的な離隔距離である。この包括的概念に関しては、それら２つの平行リンク構成部を連結している平行案内部がいかなる形状に形成されていようと関係のないことである。

前記平行リンク構成部に結合している結合部分までも含めた、また、前記平行案内部が薄肉可撓性連結部を含むものである場合にはその薄肉可撓性連結部までも含めた、前記平行案内部の、真っ直ぐに延ばしたときの実際の長さ、即ち、曲げ応力中立軸線の長さを、以下の説明では実効長さという。

秤量モジュールの製作を簡明なものとするためには、また、均一性を有する秤量対象物を秤量するための装置において、個々の秤量モジュールの交換を容易にするためには、更に、平行案内機構の一部分たりとも、秤量セルから、荷重作用方向に直交するどの方向へも突出することがないようにしておくことが求められる。従って、前記可動平行リンク構成部が、対応する秤量モジュールの設計空間の内部に収まるようにしておく必要がある。その極限の場合としては、荷重作用方向に直交する平面で切断したときの、前記可動平行リンク構成部の切断面の輪郭形状、ないしは前記固定平行リンク構成部の切断面の輪郭形状が、当該設計空間の切断面の輪郭形状と一致しているようにすることができる。

請求項１に記載したところの、力伝達ロッドの平行案内機構の構成によれば、可撓性連結部ないし弾性変形可能な平行案内部によって発生する弾性復元力が小さなものとなり、そのため、測定値の分解能の低下は非常に小さなもので済み、しかも、平行案内機構の寸法を非常に小さく抑えることができる。

平行案内部は、スプリングのように弾性変形可能なものとして、それを固定平行リンク構成部及び可動平行リンク構成部に剛結合した構成とすることができる。或いはまた、平行案内部を、剛性の比較的大きなものとして、薄肉可撓性連結部を介して固定平行リンク構成部及び可動平行リンク構成部に連結した構成とすることも可能である。

１つの実施の形態では、平行案内機構を、複数の個別部品を組立てて構成するようにしており、ここで複数の個別部品とするのは、例えば、固定平行リンク構成部、可動平行リンク構成部、薄肉可撓性連結部、平行案内部などであり、それらを、例えばネジやリベットなどの止着手段によって、互いに結合するようにする。

別の実施の形態に係る平行案内機構では、上側平行案内部を、上側固定平行リンク構成部及び上側可動平行リンク構成部と一体的に形成している。同様に、下側平行案内部も、下側固定平行リンク構成部及び下側平行リンク構成部と一体的に形成している。そして、上側固定平行リンク構成部及び下側固定平行リンク構成部が、秤量セル・ハウジングに固定結合され、この固定結合は、直接結合としてもよく、或いは中間部材を介した結合としてもよい。一方、上側可動平行リンク構成部及び下側可動平行リンク構成部は、力伝達ロッドを介して互いに連結される。

平行案内機構を、秤量セルと荷重受け部材との間に配設し、可動平行リンク構成部によって力伝達ロッドに結合するようにするのもよい。

更に別の可能な構成形態として、上側平行案内部を、秤量セルと荷重受け部材との間に配設して、上側可動平行リンク構成部によって力伝達ロッドに結合するようにし、一方、下側平行案内部は、秤量セルの荷重受け部材とは反対側の面に配設して、下側可動平行リンク構成部によって力伝達ロッドの秤量セルから突出している部分に結合するようにするのもよい。

複数の平行案内機構を単一のブロック部材または板状部材に形成することが好ましく、またその場合には、材料除去部を形成するために、ドリル加工やフライス加工、ウォータージェット切削加工、レーザ切削加工、打ち抜き加工、それに放電加工などを用いるとよい。

以上のようにして平行案内機構を製作することにより、多種多様な構成形態の平行案内機構を製作することができる。可能な構成形態のうちには、平行案内部の形状を、荷重作用方向に直交する方向に延在する平面内においてジグザグ形状に折り返した形状としたものが含まれる。このようなジグザグ形状の平行案内機構を弾性変形させて、荷重作用方向またはそれと逆方向に変位させて、その可動平行リンク構成部が、固定平行リンク構成部の延在平面から平行にオフセットした荷重作用方向と直交する平面内に位置するようにしたならば、それによって、ジグザグ形状のパターンを有する平行案内部は、四角錐形状を呈するようになる。

ジグザグ形状の平行案内部を備えた平行案内機構の更に別の実施の形態として、その平行案内部を、荷重作用方向を包含する平面内において折り返した形状にしたものがある。

更に、同心円形状の平行案内ダイアフラムを使用して、その断面形状を、台形波形状、三角波形状、または正弦波形状とすることも可能である。

平行案内ダイアフラムを平板形状のものとし、そのダイアフラムの延在平面に直交する方向に渦巻形または同心円状の複数の開口を形成したものとすることも可能である。同心円状の複数の開口を備えた平行案内ダイアフラムは、複数のリング形バネ部分を有するものであり、各々の開口ごとに、少なくとも１つの材料連結部を必要とし、その材料連結部によって、１つのバネ部を別のバネ部に連結し、或いは、バネ部を固定平行リンク構成部や可動平行リンク構成部に連結する。また、かかる材料連結部は、平行案内ダイアフラムの剛性を可及的に小さくするために、互いに位置をずらして配置する。このような、渦巻形または同心円状の複数の開口を形成した平行案内ダイアフラムを弾性変形させて、荷重作用方向またはそれと逆方向に変位させて、その可動平行リンク構成部が、固定平行リンク構成部の延在平面から平行にオフセットした荷重作用方向と直交する平面内に位置するようにしたならば、それによって、渦巻形または同心円状に開口を形成したパターンを有する平行案内部は、円錐形状を呈するようになる。

ダイアフラムの延在平面に直交する方向に複数の線状の開口を穿設することによって、平行案内ダイアフラムを、複数の板バネ部が組合わされた構成とすることも可能である。

ジグザグ形状の平行案内部を備えた平行案内機構ないしは平行案内ダイアフラムを備えた平行案内機構では、全ての平行案内機構において特に次のことを留意する必要があり、それは、固定平行リンク構成部と可動平行リンク構成部との間を連結して延在する上側平行案内部及び下側平行案内部を、夫々複数ずつ備えた構成においては、複数の上側平行案内部の間に、また、複数の下側平行案内部の間に、対称性が存在している必要があるということであり、このことは、可動平行リンク構成部の変位が、荷重作用方向またはその逆方向以外には発生しないようにするために、即ち、個々の上側平行案内部の間に、及び／または、個々の下側平行案内部の間に、非対称的に分布する力が作用することによって、可動平行リンク構成部が傾き、荷重作用方向からずれてしまうことがないようにするために、必要なことである。

ダイアフラム・スプリングの概要については、例えば、"Konstruktionselemente der Feinmechanik"（精密機構の構成要素）、W. Krause著、第２版、Carl Hanser Verlag発行、Munich/Vienna（1993年刊）などに記載されているが、ただし、同文献の422頁に列挙されているダイアフラム・スプリングの全てが、平行案内機構に用いるのに適しているわけではないことに注意されたい。平行案内ダイアフラムは、非常に薄い部品であるため、開口を形成するには、放電加工、打ち抜き加工、ウォータージェット切削加工、レーザ切削加工、フォトエッチング加工、等々の方法を用いるとよい。

秤量セルを用いて高精度の計測結果を得る上で重要な要因として、固定平行リンク構成部の形状安定性と、固定平行リンク構成部を秤量セルで支持する支持の仕方、ないしは、固定平行リンク構成部を秤量セルへ固定する固定の仕方がある。理想的には、固定平行リンク構成部は、秤量セル・ハウジングの輪郭形状と同じ輪郭形状を持つものとするのがよい。更に、固定平行リンク構成部を、その内部に平行案内部を配置した閉じた枠状体として構成すると非常に有利である。更に、非常に薄い固定平行リンク構成部は、その外縁領域にロール加工或いは折曲げ加工を施したり、補強ビードを圧印形成したりするとよく、それによって、その曲げ剛性を飛躍的に向上させることができる。外縁領域のロール加工は、薄い金属板の外縁領域の部分を巻上げるものであり、これは、例えば金属板で缶を製造するためなどに使用されている技法である。外縁領域を折曲げるというのは、本発明に関しては、外縁部分を折曲げて金属板部材の直立させることを意味しており、これによって、外縁領域をアングル形状として、金属板部材の曲げ剛性を向上させることができる。ただし、例えばフライス加工などにより、同様の外縁領域を形成するようにしてもよい。また、このことは、圧印によってビードを形成する替わりに突条を形成する場合にも、いえることである。以上の概念を採用することによって、固定平行リンク構成部が可及的に広い領域で支持されるようになり、そのため、装置に作用する荷重によって変形することがなくなり、また、材料に内部応力を発生させるおそれのある結合部材を、弾性変形により曲げ変形を生じる平行案内部ないしは薄肉可撓性連結部から、可及的に遠く離すことが可能となる。もし必要と思われるのであれば、可動平行リンク構成部にも、同様にして、剛性を高めるためのビードまたは突条を形成して、その全長に亘って、またはその長さの一部に亘って、曲げ剛性を向上させるようにすればよい。

実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量するための装置を構成するためには、複数の秤量モジュールを、所定の３次元的または２次元的な配列として、互いに固定結合するようにするとよい。

個々の秤量セルは、様々な止着手段によってそれらを互いに直接結合することができるように構成されている。ただし、複数の秤量モジュールを互いに固定結合する際に、個々の秤量モジュールを取付ける搭載構造体を介して、それらを間接的に結合するようにしてもよい。搭載構造体としては、例えば、複数の孔を適切な配列で形成した板状部材や、中間部材であるスペーサ部材、枠状部材、等々を用いることができる。ここでいう「適切な配列で形成した複数の孔」とは、板状部材などの本体部材に所定の相対位置をもって形成された複数の孔ないし開口の配列のことである。

共通する特徴として、複数の秤量セルを互いに固定結合するための止着手段は、例えばネジ、ピン・リベット、ボルトなどのような、一定の形に合うように作られた取外し可能もしくは取外し不能な止着手段を含む他に、更に、秤量セル自体に形成された、突起、嵌合凹部、係止凸部、孔部、陥凹部、等々をも含むものである。変位の限界を定める直線案内移動の規制部なども、止着手段ないし止着領域として好適に利用することができる。更に、秤量セル、平行案内機構、それに場合によっては更に搭載構造体などを相互に結合するための手段としては、クランプ結合、くさび結合、スナップ結合、カシメ結合、接着結合、ハンダ付け、溶着、融着、収縮嵌合、等々の、取付手段として用いられている様々な方法を採用することができる。

１つの実施の形態では、少なくとも２つの秤量モジュールを並設するようにしている。このように列を成すよう複数の秤量モジュールを配設する場合には、それら複数の秤量モジュールの複数の秤量セル・ハウジングを、一体的に形成することができる。また同様にして、全ての秤量セル・ハウジングを一列に並べて互いに結合し、或いは全体として板状に成るように一体化することができ、即ち、全ての秤量セル・ハウジングを一体的に接続した状態の単一の板状部材として製作することができる。

好適な１つの実施の形態においては、荷重受け部材に結合した力伝達ロッドが、秤量セルを完全に貫通して延在するようにしている。上側平行案内部は、荷重受け部材と秤量セルとの間で、秤量セルの力伝達ロッドに結合されている。下側平行案内部は、秤量セルの荷重受け部材とは反対側の面に設けられ、その位置において、秤量セルを完全に貫通して延在している力伝達ロッドに結合されている。

本発明において荷重受け部材とは、秤量対象物を載置するために使用することのできる任意の形状の器具をいう。これに含まれるものとして、特に、その上に上部構造体を取付けることのできる荷重受けプラットフォームがある。また更に、一般的に秤量皿と呼ばれているものもこれに含まれる。荷重受け部材の上に、付加的な上部構造物やアダプタを載置するようにしてもよい。

平行案内機構が材料ブロックから一体形成したものであるにせよ、また個別の部品を組立てて構成したものであるにせよ、各々の秤量モジュールは、その秤量モジュールに対応した平行案内機構を備えている。

特に好適な実施の形態においては、複数の平行案内機構が組合わされて単一の板状部材として形成されており、この場合、それら複数の平行案内機構は、個別の部品を組立てて構成したものとしてもよく、その板状部材に直接形成したものとしてもよい。また、その板状部材は、全ての秤量セルに亘って延在するものとしてもよく、その場合には、その板状部材は、均一性を有する秤量対象物を秤量するための１台の装置に含まれる全ての平行案内機構を含むものとなる。一方、その板状部材は、そのような１台の装置に含まれる全て平行案内機構を、複数の板状部材に分配して、それら複数の板状部材を並設するようにしてもよく、その場合には、それら複数の板状部材を、荷重作用方向に直交する方向に延在する同一平面上に配設してもよいが、ただしそのようにすることは必ずしも必要なことではない。当然のことながら、複数の秤量セルは、複数の平行案内機構の固定平行リンク構成部集合体を形成している板部材に固定結合されている必要があり、一方、複数の平行案内機構の夫々の可動平行リンク構成部（それらは、板状部材からｋせいせいされているものであっても、板状部材に取付けられたものでもよい）は、複数の秤量セルの夫々の力伝達ロッドに結合されている。

複数の秤量セル及び複数の板状部材に関するこの構成を更に発展させた実施の形態においては、全ての上側平行案内部を上側固定平行リンク構成部集合体に設け、全ての下側平行案内部を下側固定平行リンク構成部集合体に設けるようにしている。上側固定平行リンク構成部集合体の複数の可動平行リンク構成部は、荷重受け部材と秤量セルとの間において、夫々の秤量セルの力伝達ロッドに結合されている。下側固定平行リンク構成部集合体の複数の可動平行リンク構成部は、夫々の秤量セルの荷重受け部材とは反対側の面に設けられ、秤量セルを貫通して延在している対応する力伝達ロッドに結合されている。

好適な更に発展させた１つの実施の形態においては、複数の秤量モジュールが少なくとも２つの平面内に配設されて上下に配設されており、各々の平面内の複数の秤量モジュールが列または２次元的配列を成すようにしている。下側平面の複数の力伝達ロッドが、上側平面の複数の秤量モジュールの外部を、適切に延在できるように、１つの平面内の複数の秤量モジュールを、その上及び／またはその下の平面内の複数の秤量モジュールに対して相対的にオフセットさせて配設するとよい。各々の秤量モジュールは、他の秤量モジュールから完全に独立した平行案内機構を有する。

特に好適な更に発展させた１つの実施の形態においては、複数の秤量モジュールが少なくとも２つの上下に位置する平面内に配設され、複数の平行案内機構が固定平行リンク構成部集合体に組込まれている。

複数の平面の各々において、複数の秤量モジュールの夫々の上側平行案内部を一体的に組合わせて上側固定リンク構成部集合体とし、夫々の下側平行案内部を一体的に組合せて下側固定リンク構成部集合体とする場合には、２つの平面の間に配設される複数の固定リンク構成部集合体を一体的に組合せて、固定リンク構成部集合体の結合体とし、そして、２つの平面の間に位置するこの固定リンク構成部集合体の結合体が、上側平面の複数の秤量セルの夫々の平行案内部と、下側平面の複数の秤量モジュールの平行案内部とを共に担持しているようにすることができる。秤量モジュールを配設する平面の数は、秤量モジュールの寸法と、荷重受け部材の必要個数とに応じて適宜定めればよく、荷重受け部材の必要個数は、秤量対象物が荷重受け部材の上へ移相する位相の仕方によって異なったものとなる。

複数の秤量モジュールを複数の平面内に配設した場合には、例えば、それら秤量モジュールの夫々の荷重受け部材を単一の平面内に配設するためには、それら秤量モジュールが夫々に異なった長さの力伝達ロッドを備えることになり、そのような場合には、それら秤量モジュールが互いに異なった予荷重を持つことになる。このような異なった予荷重は、補償用錘を利用して、即ち、例えば、より短い力伝達ロッドを備えた秤量モジュールには螺合部材を付加することによって用いて大きさを揃えることができる。空間上懸架許すならば、補償用錘は、より具体的には予荷重補償用錘は、力伝達ロッドと、平行案内機構の可動平行リンク構成部との間の、取付領域取付けるようにするとよい。

本発明に係る秤量モジュールの詳細、並びに、均一性を有する秤量対象物を秤量するための秤量装置の詳細については、図面に示した実施の形態の説明を通して明らかにして行く。

図１に斜視図で示したのは、搭載構造体１０１及び２つの本発明に係る秤量モジュール１１０Ａ、１１０Ｂであり、それらによって、実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量するための装置１００が構成されている。秤量モジュール１１０Ａ、１１０Ｂの各々は秤量セル１１１Ａ、１１１Ｂを有しており、それら秤量セル１１１Ａ、１１Ｂには荷重受け部材１５０Ａ、１５０Ｂが取付けられている。秤量モジュール１１０Ａ、１１０Ｂの各々は、設計空間１１２Ａ、１１２Ｂの中に収まるように構成されている。荷重作用方向に直交する平面内における各々の設計空間の寸法は、隣接する秤量セル１１１Ａ、１１１Ｂが占有する設計空間によってその限界が規定され、従って、夫々の設計空間１１２Ａ、１１２Ｂの内部に収まる秤量セル１１１Ａ、１１１Ｂのその平面内における最大寸法を表すものである。一方、荷重作用方向における寸法は、例えば、搭載構造体に固定結合されるハウジング床部１１３などによってその限界が規定される。荷重作用方向と逆方向における設計空間１１２Ａ、１１２Ｂの限界は、例えば、荷重受け部材１５０Ａ、１５０Ｂの上側リムによって規定され、なぜならば、荷重受け部材１５０Ａ、１５０Ｂの上方の空間は、通常、コンベヤ装置（図１では不図示）の作動空間に取られてしまうからである。

秤量モジュール１１０Ａは止着手段１９０を介して搭載構造体１０１に固定結合されており、この止着手段１９０は例えばネジなどである。秤量モジュール１１１Ａの秤量セル１１１Ａは、コイル（図１では不図示）を有している。このコイルは秤量セル１１１Ａの中に収容されており、秤量セル１１１Ａを貫通して荷重作用方向に延在している力伝達ロッド１６０Ａに結合されている。荷重受け部材１５０Ａは、力伝達ロッド１６０Ａの上端に取付けられている。

荷重受け部材１５０Ａと秤量セル１１１Ａとの間に、上側平行案内ダイアフラム１３０Ａが配設されており、この上側平行案内ダイアフラム１３０Ａの上側平行案内部１３１Ａが、上側可動平行リンク構成部１３２Ａを、上側固定平行リンク構成部１３３Ａから所定の案内距離だけ離隔させて、この上側固定平行リンク構成部１３３Ａに連結している。

ここでいう「案内距離」とは、平行案内ダイアフラム１３０Ａの可動平行リンク構成部１３２Ａと固定平行リンク構成部１３３Ａとの間の直接的な離隔距離である。この概念に関しては、それら２つの平行リンク構成部を連結している平行案内部１３１Ａがいかなる形状に形成されていようと関係のないことである。

ただし、平行案内部１３１Ａは、その実効長さが平行案内ダイアフラム１３０Ａの案内距離よりはるかに長くなるように構成されている。ここでいう実効長さとは、平行リンク構成部１３２Ａ、１３３Ａに結合している結合部分までも含めた、この平行案内部１３１Ａの、真っ直ぐに延ばしたときの実際の長さ、即ち、曲げ応力中立軸線の長さのことである。

上側可動平行案内リンク構成部１３２Ａは力伝達ロッド１６０Ａに結合されており、上側固定平行案内リンク構成部１３３Ａは秤量セル１１１Ａに固定されている。同様に、下側平行案内ダイアフラム１４０Ａが、秤量セル１１１Ａの、荷重受け部材１５０Ａとは反対側の面に設けられており、この下側平行案内ダイアフラム１４０Ａの下側平行案内部１４１Ａは、図１の秤量セル１１１Ａの破断部分に示したように、下側可動平行リンク構成部１４２Ａを下側固定平行リンク構成部１４３Ａに連結している。更に、下側可動平行リンク構成部１４２Ａは力伝達ロッド１６０Ａに結合されており、下側固定平行リンク構成部１４３Ａは秤量セル１１１Ａに固定されている。

秤量モジュール１１１Ａについての以上の説明は、秤量モジュール１１０Ｂにも、また秤量モジュール１１０Ｂの上側平行案内ダイアフラム１３０Ｂ及び下側平行案内ダイアフラム１４０Ｂにも、同じく当てはまるものである。

均一性を有する秤量対象物を秤量するための秤量装置１００において、隣接して配設されている秤量モジュール１１０Ａ、１１０Ｂを何ら支障なく交換できるようにするには、どの秤量モジュール１１０Ａも、その一部分たりとも、その設計空間１１２Ａの境界面を超えて突出することがないようにしておくことが求められる。従って、可動平行リンク構成部１３２Ａが、設計空間１１２Ａの内部に収まるようにしておく必要がある。その極限の場合としては、荷重作用方向に直交する平面で切断したときの、可動平行リンク構成部１３２Ａの切断面の輪郭形状、ないしは平行案内部１３１Ａの切断面の輪郭形状、ないしは固定平行リンク構成部１３３Ａの切断面の輪郭形状が、設計空間の切断面の輪郭形状と一致しているようにすることができる。

当然のことながら、本発明に係る構成は、２つの秤量モジュール１１０Ａ、１１０Ｂを備えた構成に限定されない。任意の個数の秤量モジュールを、前後に或いは左右に並べて２次元配列とすることができ、その場合に、互いに隣接する２つずつの秤量セルを図示したようにグループとすることができる。

図２に様々な形態の平行案内ダイアフラムを示した。ただし、それらは可能な全ての形態を網羅したものではない。図２ａ〜図２ｃに示したのは、回転対称形状の平行案内ダイアフラム２０、３０、４０の断面図であり、それらは、平行案内部２１、３１、４１の断面形状が異なるだけで、その他の点では互いに同一である。回転対称形状の平行案内ダイアフラム２０、３０、４０は、荷重受け部材（図２ａ〜図２ｃでは不図示とした）と秤量セル１０００との間に配設され、固定平行リンク構成部２３、３３、４３は秤量セル１０００に固定結合されている。回転対称形状の平行案内ダイアフラム２０、３０、４０の可動平行リンク構成部２２、３２、４２は力伝達ロッド１６００に固定結合されている。固定平行リンク構成部２３、３３、４３と、可動平行リンク構成部２２、３２、４２との間に位置し、それら２つの平行リンク構成部を互いに連結している平行案内部２１、３１、４１は、荷重作用方向から見たときに回転対称形状を呈するように形成されている。それら平行案内部２１、３１、４１は、同心円形状に形成されており、図示したそれら可能な形態の平行リンク構成部うち、平行リンク構成部２１の断面形状は三角波状であり、平行リンク構成部３１の断面形状は台形波状であり、平行リンク構成部４１の断面形状は正弦波状である。力伝達ロッド１６００の運動を規制して平行案内移動させるには、第２の平行案内ダイアフラム２０、３０、４０（図２ａ〜図２ｃでは不図示）が必要であり、これは、上で説明した回転対称形状の平行案内ダイアフラム２０、３０、４０と同一構成のものであって、第１の平行案内ダイアフラム２０、３０、４０から離隔した位置に配設される。

図３ａに示したのは、平行案内ダイアフラム５０の平面図であり、この平行案内ダイアフラム５０においては、固定平行リンク構成部５３の輪郭形状が、秤量モジュールの荷重作用方向に直交する平面で切断した設計空間の断面形状に一致している。弾性変形可能な平行案内部５１は、平行案内ダイアフラム５０の延在平面に直交する方向に穿設された複数のＵ字形の開口５６によって、ジグザグ形状に形成されている。平行案内部５１は、平行案内ダイアフラムの中央に位置する可動平行リンク構成部５２を固定平行リンク構成部５３に連結しており、この固定平行リンク構成部５３は、平行案内ダイアフラム５０の延在平面内において平行案内部５１及び可動平行リンク構成部５２を囲繞する閉じた枠体を形成している。固定平行リンク構成部５３の外縁領域に形成されている複数の孔５４は、平行案内ダイアフラム５０を秤量セル・ハウジングに固定するためのものである。可動平行リンク構成部５２には、秤量セルの構成要素である力伝達ロッドを結合するための貫通孔５５が形成されている。

図３ｂに示したのは、平行案内ダイアフラム６０の平面図であり、この平行案内ダイアフラム６０においては、固定平行リンク構成部６３の輪郭形状が、秤量モジュールの荷重作用方向に直交する平面で切断した設計空間の断面形状に一致している。弾性変形可能な平行案内部６１には、複数のＵ字形及びアングル形の開口６６が平行案内ダイアフラム６０の延在平面に直交する方向に穿設されることで複数の板バネ部分が画成されており、それら複数の板バネ部が直列及び並列に組合わされることによって平行案内部６１が形成されている。平行案内部６１は、平行案内ダイアフラム６０の中央に位置する可動平行リンク構成部６２を固定平行リンク構成部６３に連結しており、この固定平行リンク構成部６３は、平行案内ダイアフラム６０の延在平面内において平行案内部６１及び可動平行リンク構成部６２を囲繞する閉じた枠体を形成している。固定平行リンク構成部６３の外縁領域に形成されている複数の孔６４は、平行案内ダイアフラム６０を秤量セル・ハウジングに固定するためのものである。可動平行リンク構成部６２には、秤量セルの構成要素である力伝達ロッドを結合するための貫通孔６５が形成されている。

上述した開口は、その延在方向が直角に変化するものであることを必ずしも必要とはしていない。その角度を９０°より大きなものとすることも、９０°より小さなものとすることも可能であり、平行案内部６１の星形配列に対応した角度とすればよい。Ｕ字形の開口６６に替えて、Ｍ字形の開口６６を穿設するようにしてもよい。

図３ｃに示したのは、平行案内ダイアフラム７０の平面図であり、この平行案内ダイアフラム７０においては、固定平行リンク構成部７３の輪郭形状が、秤量モジュールの荷重作用方向に直交する平面で切断した設計空間の断面形状に一致している。平行案内ダイアフラム７０の延在平面に直交する方向に穿設されてこの平行案内ダイアフラムの中心に対して同心的に設けられた複数の円弧形の開口７６によって、材料架橋部７８を介して相互に連結された複数のリング形バネ部分７７から成る構造が形成されている。それら複数のリング形バネ部分７７の各々は、２つの材料架橋部を介して隣接するリング形バネ部分に連結されており、２つのリング形バネ部分７７の間に設けられた２つの材料架橋部７８は互いに１８０°離隔して、輪郭形状における互いに対向する二辺に平行に延在している。更に、互いに隣接するリング形バネ部分７７の材料架橋部どうしは、互いに角度を９０°ずらしてあり、これによって、平行案内部７１の実行長さを最大にしている。平行案内部７１は、平行案内ダイアフラム７０の中央に位置する可動平行リンク構成部７２を固定平行リンク構成部７３に連結しており、この固定平行リンク構成部７３は、平行案内ダイアフラム７０の延在平面内において平行案内部７１及び可動平行リンク構成部７２を囲繞する閉じた枠体を形成している。固定平行リンク構成部７３の外縁領域に形成されている複数の孔７４は、平行案内ダイアフラム７０を秤量セル・ハウジングに固定するためのものである。可動平行リンク構成部７２には、秤量セルの構成要素である力伝達ロッドを結合するための貫通孔７５が形成されている。

図４ａに示したのは、平行案内ダイアフラム８０の平面図及び断面図であり、この平行案内ダイアフラム８０の構成は、図３ｃに関して詳細に説明した平行案内ダイアフラムと非常によく似ている。図３ｃの実施の形態との相違点は、固定平行リンク構成部８３の強度を高めるために、この固定平行リンク構成部８３の外縁領域８９がその全周に亘って折曲げられていることにある。更に、平行案内部８１の材料架橋部８８は、固定平行リンク構成部８３に形成されている孔８４へ向かって延在しており、即ち、固定平行リンク構成部８３の正方形の輪郭形状の対角線方向に延在している。孔８４は、止着手段を介して、平行案内ダイアフラム７０を秤量セル・ハウジングに固定するためのものである。

図４ｂに示したのは、平行案内ダイアフラム９０の平面図及び断面図であり、この平行案内ダイアフラム９０においては、固定平行リンク構成部９３の輪郭形状が、秤量モジュールの荷重作用方向に直交する平面で切断した設計空間の断面形状に一致している。弾性変形可能な平行案内部９１は、平行案内ダイアフラム９０の延在平面に直交する方向に穿設された複数の渦巻形の開口９６によって、渦巻形に形成されている。平行案内部９１は平行案内ダイアフラム９０の中央に位置する可動平行リンク構成部９２を固定平行リンク構成部９３に連結しており、この固定平行リンク構成部９３は、平行案内ダイアフラム９０の延在平面内において平行案内部９１及び可動平行リンク構成部９２を囲繞する閉じた枠体を形成している。固定平行リンク構成部９３の外縁領域に形成されている複数の孔９４は、平行案内ダイアフラム９０を秤量セル・ハウジングに固定するためのものである。可動平行リンク構成部９２には、秤量セルの構成要素である力伝達ロッドを結合するための貫通孔９５が形成されている。固定平行リンク構成部９３にはその全周に亘って補強ビード９７が圧印されており、これによって固定平行リンク構成部９３の剛性が高められている。補強ビード９７の内周縁は渦巻形の開口９６の貫通孔９５から遠い側の端部に隣接している。当然のことながら、補強ビード９７の形状を、貫通孔９５に対して同心的なものとすることは必ずしも必要とされない。補強ビード９７の形状は、平行案内ダイアフラム９０の延在平面内を延在する多角形の形状としてもよく、また、非連続的な形状としてもよい。圧印加工により形成するビード９７に替えて、フライス加工によって固定平行リンク構成部９３に突条を一体形成することによって、或いは、別部材として形成した突条を、カシメ、接合、あるいは締結などの方法によって固定平行リンク構成部９３に取付けることによって、固定平行リンク構成部９３を補強するようにしてもよい。

図４ｃに示した平行案内ダイアフラム１０は、図４ｂに示した平行案内ダイアフラムと殆ど同一構成のものであるが、ただし、この平行案内ダイアフラム１０の形状は、可動平行リンク構成部１２が、固定平行リンク構成部１３の延在平面から離隔してそれと平行に延在する別の平面内を延在するような形状に形成されている。そのため、複数の渦巻形の平行案内部１１が、固定平行リンク構成部１３から可動平行リンク構成部１２まで、円錐面に沿って旋回するように延在している。図２ａに関連して説明したように、平行案内ダイアフラムを用いて構成する平行案内機構は、１つの平行案内機構が２つの平行案内ダイアフラムを必要とする。図４ｃの平行案内ダイアフラムを使用する場合には、第１の平行案内ダイアフラム１０の円錐台形状の部分と第２の平行案内ダイアフラム１０の円錐台形状の部分とが、同一方向を向くようにするとよく、そうした場合には、それら２つの平行案内ダイアフラムは、その形状に関しても互いにパラレルな関係になる。ただし、第２の平行案内ダイアフラム１０の円錐台形状の部分を、第１の平行案内ダイアフラム１０の円錐台形状の部分とは逆方向に向けることも可能である。更に、当然のことながら、２つの平行案内ダイアフラム１０の円錐台形状の部分が、互いに向き合うようにすることも可能であり、そうした場合には、それらの可動平行リンク構成部１２どうしの間隔が、それらの固定平行リンク構成部１３どうしの間隔よりも狭くなることになる。

図５に示したのは、秤量モジュール３１０の斜視図であり、この秤量モジュール３１０の秤量セル３１１は基本的に、図１に関連して説明した秤量セルと同一の設計概念に従って構成されている。図１に示した秤量モジュールとの相違点は、この秤量モジュール３１０においては、上側平行案内構造部３３０が、荷重受け部材３５０と秤量セル３１１との間に設けられ、下側平行案内構造部３４０が、秤量セルの荷重受け部材３５０とは反対側の面に設けられ、また、それら平行案内構造部３３０及び３４０が、秤量セル３１１の秤量セル・ハウジング３１９に一体に接続した状態で形成されていることにある。上側平行案内部３３１は、荷重作用方向を包含する平面内で折り返された形状に形成されている。荷重作用方向に直交する平面に沿って秤量セル・ハウジング３１９に切り込むように形成され三方の側面に開口している切り込み３３５が３つ設けられ、それによって平行案内部３３１が形成されている。それら切り込みは三段に重ねて設けられており、荷重作用方向に隣接する切り込み３３５どうしは互いに反対側の側面から切り込むように形成されている。各々の切り込み３３５の最奥部は、幅の広い切り込み先端縁部３３６として形成されており、この切り込み先端縁部３３６と、その切り込み３３５の延在平面上で、ただし秤量セル・ハウジングのその切り込みが通っていない側面に形成された凹溝部３３７とによって、薄肉可撓性連結部３３８が形成されている。複数の切り込み３３５によって形成された平行案内部３３１の複数の板状部は、それら薄肉可撓性連結部３３８を介して、相互に連結され、また可動平行リンク構成部３３２に連結され、また秤量セル・ハウジング３１９に連結されている。エンドプレート３３９が、可動平行リンク構成部３３２と力伝達ロッド３６０とを連結している。平行案内部３４１を備えている下側平行案内構造部３４０も、上側平行案内構造部３３０と同様に構成されている。

尚、当然のことながら、平行案内部３３１は、弾性変形する可撓性を有する部材とすることも可能であり、そうした場合には薄肉可撓性連結部３３８は不要となる。

図６は、秤量モジュール４１０の斜視図であり、この秤量モジュール４１０では、上側平行案内ダイアフラム４３０が荷重受け部材３５０と秤量セル３１１との間に配設され、上側固定平行リンク構成部４３３が止着手段４９０を介して秤量セル４１１の秤量セル・ハウジング４１９に固定されている。秤量セル４１１の荷重受け部材４５０とは反対側の面において、下側平行案内ダイアフラム４４０の下側固定平行リンク構成部４４３が同様に秤量セル・ハウジング４１９に固定されている。上側平行案内ダイアフラム４３０は、図３ａに示したダイアフラムに対応した構成であるが、ただし、荷重伝達ロッド４６０に結合している上側可動平行リンク構成部４３２を、固定平行リンク構成部４３３に対して相対的に、荷重作用方向と逆方向にオフセットさせたものである。このようにオフセットさせた上側可動平行リンク構成部４３２と、上側固定平行リンク構成部４３３と、上側平行案内部４３１とで、ジグザグ形のパターンを有する四角錐形状の平行案内ダイアフラム４３０が形成されている。以上の説明は、下側平行案内ダイアフラム４４０にもそのまま当てはまるものであり、秤量セル・ハウジング４１９の破断図により明らかなように、下側平行案内ダイアフラム４４０の下側平行案内部４４１は、秤量セル４１１を貫通して延在している力伝達ロッド４４２に、下側可動平行リンク構成部４４２を介して連結されている。ただし下側可動平行リンク構成部４４２をオフセットさせる方向は、上側可動平行リンク構成部４３２のオフセットの方向と同一方向（図示例では荷重作用方向と逆方向）にすることは必ずしも必要ではなく、下側可動平行リンク構成部４４２を、下側固定平行リンク構成部４４３に対して相対的に、荷重作用方向と同一方向にオフセットさせたものとしてもよい。

図７に示したのは、実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量するための装置５００の斜視図であり、この装置５００は複数の秤量モジュール５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄ、５１０Ｅ、５１０Ｆを備えており、それら秤量モジュールは２次元的に配列されている。秤量モジュール５１０Ａは、例えばネジなどの止着手段（図７では不図示）を介して搭載構造体５０１に固定結合されており、秤量セル５１１Ａを備えている。秤量セル５１１Ａの中にはコイル（不図示）が収容されており、このコイルは力伝達ロッド５６０に結合されている。力伝達ロッド５６０Ａの上端には、荷重受け部材５５０Ａが取付けられている。力伝達ロッド５６０Ａは、上側可動平行リンク構成部５３２Ａに結合している。上側平行案内部５３１Ａと、上側可動平行リンク構成部５３２Ａと、上側固定平行リンク構成部とで、上側平行案内ダイアフラム５３０Ａが形成されている。上側平行案内部５３１Ａ及び上側可動平行リンク構成部５３２は、図１の上側平行案内ダイアフラム１３０Ａと同様に構成されている。

複数の秤量モジュール５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄ、５１０Ｅ、５１０Ｆはいずれも、以上に説明した秤量モジュール５１０Ａと同様に構成されており、それら全ての秤量モジュールの夫々の上側平行案内ダイアフラム５３０Ａ、５３０Ｂ、……は、連続した一枚の板状部材により形成されている。この板状部材には複数の材料除去部が形成されており、それら材料除去部は、フライス加工、ドリル加工、打抜き加工、レーザ切削加工、ウォータージェット切削加工、放電加工、フォトエッチング加工、等々の方法により形成することができる。このようにした結果、全ての上方平行案内ダイアフラム５３０Ａ、５３０Ｂ、……が、単一の上側固定平行リンク構成部集合体５３３を共有する構成となっている。

上述した板状部材と完全に同一の構成の第２の板状部材が、複数の下側平行案内ダイアフラム５４０Ａ、５４０Ｂ、……を形成すると共に、単一の下側固定平行リンク構成部集合体５４３を形成しており、この下側固定平行リンク構成部集合体５４３には、複数の下側可動平行リンク構成部５４２Ａ、５４２Ｂ、……が、複数の下側平行案内部５４１Ａ、５４２Ｂ、……を介して連結されている。単一の板状部材に形成されている複数の下側可動平行リンク構成部５３２Ａ、５４２Ｂ、……の夫々の位置は、それら下側可動平行リンク構成部が力伝達ロッド５６０Ａ、５６０Ｂ、……を介して連結されている対応する複数の上側可動平行リンク構成部５３２Ａ、５３２Ｂに対して正確に揃っている必要があり、このことは、力伝達ロッド５６０Ａ、５６０Ｂ、……の運動を規制して、それらが平行案内された状態で変位するようにする上で必要なことである。上側固定平行リンク構成部集合体５３３と、下側固定平行リンク構成部集合体５４３とは、複数のスペーサ部材５２１を介して互いに固定連結されている。更に、こうして互いに固定連結された２つの固定平行リンク構成部集合体５３３、５４３が、複数の支柱５０７を介して搭載構造体５０１に固定されている。

秤量モジュール５１０Ａにおいては、上側可動平行リンク構成部５３２Ａ及び下側可動平行リンク構成部５４２Ａが、この秤量モジュール５１０Ａの力伝達ロッド５６０Ａに連結されており、上下の可動平行リンク構成部５３２Ａ及び５４２Ａは、それらの間の離隔距離が、上側固定平行リンク構成部集合体５３３と下側固定平行リンク構成部集合体５４３との間の離隔距離と等しくなるように配設されている。

図中において秤量モジュール５１０Ａの設計空間を示している破線は、この秤量モジュール５１０Ａが、隣接する他の秤量モジュールに対してどのように限界が定められているかを視覚表示すると共に、上側平行案内ダイアフラム５３０Ａ及び下側平行案内ダイアフラム５４０Ａが、上下の固定平行リンク構成部集合体５３３、５４３における隣接する他の平行案内ダイアフラムに対してどのように限界が定められているかを併せて視覚表示するためのものである。

秤量モジュール５１０Ａについて以上に説明したのと同じ構成により、複数の秤量モジュール５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄ、５１０Ｅ、５１０Ｆの全ての力伝達ロッドが、同様にして、それら秤量モジュールの夫々の可動平行リンク構成部に結合されている。

当然のことながら、この構成は６個の秤量モジュール５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄ、５１０Ｅ、５１０Ｆを備えたものに限定されない。任意の個数の秤量モジュールを、前後ないし左右に並設して、２次元的に配列することができ、その場合、上側固定平行リンク構成部集合体５３３及び下側固定平行リンク構成部集合体５４３は、それら秤量モジュールの個数に合わせて形成することになる。

図８に示したのは、実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量するための装置６００の斜視図であり、この装置６００は複数の秤量モジュール６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ、６１０Ｄ、６１０Ｅ、６１０Ｆを備えており、それらは２次元的に配列されている。またそれら複数の秤量モジュールの複数の秤量セル・ハウジングは、それらが互いに一体化されて、単一の秤量セル・ハウジング集合体６１３として形成されている。実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量するためのこの装置６００は、上側固定平行リンク構成部集合体６３３及び下側固定平行リンク構成部集合体６４３を有しており、それらは、図７の平行リンク構成部集合体と非常に類似した構成のものである。また同様に、複数の秤量モジュール６１０Ａ、６１０Ｂ、……は、夫々、秤量セル６１１Ａ、６１１Ｂ、……を備えており、それら秤量セルには荷重受け部材６５０Ａ、６５０、……が取付けられている。図中において秤量モジュール６１０Ａの設計空間を示している破線は、この秤量モジュール６１０Ａが、隣接する他の秤量モジュールに対してどのように限界が定められているかを視覚表示すると共に、互いに一体に接続した状態で形成されている固定平行リンク構成部の限界がどのように定められているかを併せて視覚表示するためのものである。図７の構成との相違点は、上側平行リンク構成部集合体が、複数のスペーサ部材６２１を介して秤量セル・ハウジング集合体６１３に直接結合されていることにある。更に、下側平行リンク構成部集合体６４３は、複数の間隔保持部材６２２を介して、秤量セル・ハウジング６１１Ａ、６１１Ｂの、荷重受け部材６５０Ａ、６５０Ｂ、……とは反対側の面において、秤量セル・ハウジング集合体６１３に固定結合されている。力伝達ロッド６６０Ａ、６６０Ｂ、……は、夫々の秤量セル６１１Ａ、６１１Ｂ、……を貫通して、荷重作用方向に延在している。秤量モジュール６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ、６１０Ｄ、６１０Ｅ、６１０Ｆの構成要素である、個々の上側可動平行リンク構成部及び下側可動平行リンク構成部は、夫々に力伝達ロッド６６０Ａ、６６０Ｂ、６６０Ｃ、６６０Ｄ、６６０Ｅ、６６０Ｆに結合されている。

当然のことながら、この構成は６個の秤量モジュール６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ、６１０Ｄ、６１０Ｅ、６１０Ｆを備えたものに限定されない。任意の個数の秤量モジュールを、前後ないし左右に並設して、２次元的に配列することができ、その場合、上側固定平行リンク構成部集合体６３３及び下側固定平行リンク構成部集合体６４３は、それら秤量モジュールの個数に合わせて形成することになる。

図９に示したのは、実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量するための装置７００の斜視図であり、この装置６００は、図８に関連して上で説明したものと同様に２次元的に配列した複数の秤量モジュールを２組備えており、それら２組の秤量モジュールは夫々、第１平面７０１と第２平面７０２とに配設されている。ただし、上側平行リンク構成部集合体７３３及び下側平行リンク構成部集合体７４３を、秤量セル・ハウジング集合体７１３に固定結合するのに、間隔保持部材及びスペーサ部材を用いることなく直接結合している。上側平面７０１の複数の秤量モジュール７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、７１０Ｄ、７１０Ｅ、７１０Ｆは、秤量セル・ハウジング集合体７１３を介して相互に固定接合された状態にある。秤量セル・ハウジング集合体７１３の外周には、連続して延在するフランジ７１５が形成されており、このフランジ７１５は、平面７０１の複数の秤量モジュールと平面７０２の複数の秤量モジュールとを、搭載構造体（不図示）を介して相互に連結できるようにするためのものである。下側平面７０２の複数の秤量モジュール７１０Ｕ、７１０Ｖ、７１０Ｗ、７１０Ｘ、７１０Ｙ、７１０Ｚも、上側平面７０１の複数の秤量モジュールと同様に、相互に固定接合された状態にある。

平面７０１は平面７０２に対して相対的にオフセットした位置にあり、これによって、下側平面７０２の複数の秤量モジュール７１０Ｕ、７１０Ｖ、７１０Ｗ、７１０Ｘ、７１０Ｙ、７１０Ｚの、夫々の力伝達ロッド７６０Ｕ、７６０Ｖ、７６０Ｗ、７６０Ｘ、７６０Ｙ、７６０Ｚが、上側平面７０１の複数の秤量モジュール７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、７１０Ｄ、７１０Ｅ、７１０Ｆを避けて延在できるようになっている。また、この構成では、下側平面７０２の複数の荷重受け部材７５０Ｕ、……と、上側平面７０１の複数の荷重受け部材７５０Ａ、……とが、荷重作用方向に直交して延在する単一の共通平面内に位置している。この構成を可能にするには、上側平面７０１の秤量セル・ハウジング集合体７１１に、下側平面７０２の複数の力伝達ロッド７６０Ｕ、７６０Ｖ、７６０Ｗ、７６０Ｘ、７６０Ｙ、７６０Ｚが貫通して延在することのできる複数の通路７１７を形成しておく必要がある。

全ての秤量セルは、それが上側平面７０１のものであるか、それとも下側平面７０２のものであるかにかかわらず、いわゆる予荷重を構成する荷重受け部材及び力伝達ロッドによる荷重に関して、互いに同一条件にあることが好ましい。より具体的には、力伝達ロッド７６０Ｕ、７６０Ｖ、７６０Ｗ、７６０Ｘ、７６０Ｙ、７６０Ｚは、力伝達ロッド７６０Ａ、……と比べて、その長さがかなり長く、従ってその質量がかなり大きいため、上側平面７０１の秤量モジュール７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、７１０Ｄ、７１０Ｅ、７１０Ｆの夫々の力伝達ロッドに取付けた予荷重補償用錘７０８によって、上側平面７０１の秤量モジュールと下側平面７０２の秤量モジュールとの間で、予荷重の差が存在しないようにしている。

当然のことながら、この構成は６個の秤量モジュール６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ、６１０Ｄ、６１０Ｅ、６１０Ｆと６個の秤量モジュール７１０Ｕ、７１０Ｖ、７１０Ｗ、７１０Ｘ、７１０Ｙ、７１０Ｚとを備えたものに限定されない。任意の個数の秤量モジュールを、平面７０１、７０２の各々に、図示したように配置することができ、即ち、前後ないし左右に並設して２次元的に配列することができる。

秤量セルの上下に配設された平行案内ダイアフラムを有する秤量モジュールを２つ備えた搭載構造体の斜視図であり、１つの秤量モジュールが占有する設計空間を併せて示した図である。 ａ〜ｃは、同心円形状の平行案内部を備えた回転対称形状の平行案内ダイアフラムの様々な構成形態を示した断面図であり、１つの平行案内機構を構成するために必要とされる２つの平行案内ダイアフラムのうちの一方のみを示した図である。 ａ〜ｃは、複数の開口が形成された平板形状の平行案内ダイアフラムの様々な構成形態を示した平面図である。 ａ〜ｃは、複数の開口が形成されると共に固定平行リンク構成部に補強部が設けられた平行案内ダイアフラムの様々な構成形態を示した平面図である。 鉛直方向にジグザグ形状に折り畳まれた形状に形成され、秤量セルに一体的に接続した状態で形成された平行案内部が、秤量セルの上下に設けられた秤量モジュールの斜視図である。 ジグザグ形状に折り返され四角錐形状に形成された平行案内部を秤量セルの上下に結合した秤量モジュールの斜視図である。 複数の平行案内機構が組合されて単一の板状の固定平行リンク構成部集合体として形成されたものが複数の秤量セルの上側に取付けられた、６つの秤量モジュールが板状の搭載構造体に搭載された装置の斜視図であり、１つの秤量モジュールが占有する設計空間を併せて模式的に示した図である。 複数のモジュールの複数の秤量セル・ハウジングが一体的に組合されて形成されており、複数の平行案内機構が組合わされて単一の板状の固定平行リンク構成部集合体として形成されており、上側固定平行リンク構成部集合体が荷重受け部材と秤量セルとの間に配設されており、下側固定平行リンク構成部集合体が秤量セルの荷重受け部材とは反対側の面に設けられている、６つの秤量モジュールを備えた装置の斜視図であり、１つの秤量モジュールが占有する設計空間を併せて模式的に示した図である。 各々が６つの秤量モジュールから成る２組のアレイが、互いにオフセットして２つの平面内に配設され、各アレイの複数の平行案内機構が秤量セルの上下に配設された装置の斜視図である。

符号の説明

２０、３０、４０ 回転対称形状の平行案内ダイアフラム
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１ 平行案内部
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、９２ 可動平行リンク構成部
１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３、８３、９３ 固定平行リンク構成部
１０、５０、６０、７０、８０、９０ 平行案内ダイアフラム
５４、６４、７４、８４、９４ 孔
５５、６５、７５、９５ 貫通孔
５６、６６、７６、９６ 開口
７７ リング形バネ部分
７８、８８ 材料架橋部
８９ 外縁領域
９７ 補強ビード
１００、５００、６００、７００ 実質的に均一性を有する対象物を秤量するための装置
１０１、５０１ 搭載構造体
１１０Ａ〜Ｂ、３１０、４１０、５１０Ａ〜Ｆ、６１０Ａ〜Ｆ、７１０Ａ〜Ｆ、７１０Ｕ〜Ｚ 秤量モジュール
１１１Ａ〜Ｂ、３１１、４１１、５１１Ａ、６１１Ａ〜Ｂ、１０００ 秤量セル
１１２Ａ〜Ｂ、５１２Ａ、６１２Ａ 設計空間
１１３ ハウジング床部
１３０Ａ〜Ｂ、４３０、５３０Ａ〜Ｂ 上側平行案内ダイアフラム
１３１Ａ、３３１、４３１、５３１Ａ 上側平行案内部
１３２Ａ、３３２、４３２、５３２Ａ 上側可動平行リンク構成部
１３３Ａ、４３３ 上側固定平行リンク構成部
１４０Ａ〜Ｂ、４４０、５４０Ａ〜Ｂ 下側平行案内ダイアフラム
１４１Ａ、３４１、４４１ 下側平行案内部
１４２Ａ、４４２ 下側可動平行リンク構成部
１４３Ａ、４４３ 下側固定平行リンク構成部
１５０Ａ〜Ｂ、３５０、４５０、５５０Ａ、６５０Ａ、７５０Ａ、７５０Ｕ 荷重受け部材
１６０Ａ、３６０、４６０、５６０Ａ〜Ｂ、６６０Ａ〜Ｆ、７６０Ｆ、７６０Ｕ〜Ｚ、１６００ 力伝達ロッド
１９０、４９０ 止着手段
３１９、４１９ 秤量セル・ハウジング
３３０ 上側平行案内構造部
３３５ 切り込み
３３６ 幅の広い切り込み先端縁部
３３７ 凹溝部
３３８ 薄肉可撓性連結部
３３９ エンドプレート
３４０ 下側平行案内構造部
５０７ 支柱
５２１、６２１ スペーサ部材
５３３、６３３、７３３ 上側固定平行リンク構成部集合体
５４１Ａ〜Ｂ 下側平行案内部
５４２Ａ〜Ｂ 下側可動平行リンク構成部
５４３、６４３、７４３ 下側固定平行リンク構成部集合体
６１３、７１３ 秤量セル・ハウジング集合体
６２２ 間隔保持部材
７０１ 第１平面
７０２ 第２平面
７０８ 予荷重補償用錘
７１５ 連続フランジ
７１７ 通路

Claims (18)

1. 力伝達ロッド（１６０Ａ）によって相互に連結された荷重受け部材（１５０Ａ）と秤量セル（１１１Ａ）とを備えた、設計空間（１１２Ａ）の内部に設けられる秤量モジュール（１１０Ａ）であり、荷重作用方向に直交する平面内における前記設計空間（１１２Ａ）の寸法は、隣接する秤量セル（１１１Ｂ）が占有する設計空間（１１２Ｂ）によってその限界が規定され、従って前記秤量セル（１１１Ａ）のその平面内における最大寸法を表すものであり、前記秤量セル（１１１Ａ）は、平行案内機構（１３０Ａ、１４０Ａ）を備えており、該平行案内機構（１３０Ａ、１４０Ａ）は、前記力伝達ロッド（１６０Ａ）に結合された少なくとも１つの可動平行リンク構成部（１３２Ａ、１４２Ａ）と、少なくとも１つの固定平行リンク構成部（１３３Ａ、１４３Ａ）とを備えており、それら平行リンク構成部（１３２Ａ、１４２Ａ、１３３Ａ、１４３Ａ）は、互いに所定の案内距離だけ離隔して配置され、少なくとも１つの上側平行案内部（１３１Ａ）と少なくとも１つの下側平行案内部（１４１Ａ）とを介して互いに連結されている、秤量モジュール（１１０Ａ）において、
   荷重作用方向に直交する方向における前記秤量モジュール（１１１Ａ、１１１Ｂ）の寸法を可及的に小さく抑えつつ、前記可動平行リンク構成部（１３２Ａ、１４２Ａ）に作用させる変位力の最小限必要とされる大きさを軽減するための手段として、
   ・前記平行リンク構成部に結合している結合部分までも含めた、また、前記平行案内部（１３１Ａ、１４１Ａ）が薄肉可撓性連結部（３３８）を含むものである場合にはその薄肉可撓性連結部（３３８）までも含めた、前記平行案内部（１３１Ａ、１４１Ａ）の、真っ直ぐに延ばしたときの実際の長さ、即ち、曲げ応力中立軸線の長さを、前記案内距離より長くし、
   ・前記可動平行リンク構成部（１３２Ａ、１４２Ａ）が前記設計空間（１１２Ａ）の外へ突出することがないようにした、
   ことを特徴とする秤量モジュール。
2. 前記少なくとも１つの上側平行案内部（３３１）及び前記少なくとも１つの下側平行案内部（３４１）が、荷重作用方向を包含する平面内で折り返されたジグザグ形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の秤量モジュール。
3. 前記少なくとも１つの上側平行案内部（１３１Ａ）と、上側可動平行リンク構成部（１３２Ａ）と、上側固定平行リンク構成部（１３３Ａ）とによって、上側平行案内ダイアフラム（１３３Ａ）が形成されており、前記少なくとも１つの下側平行案内部（１４１Ａ）と、下側可動平行リンク構成部（１４２Ａ）と、下側固定平行リンク構成部（１４３Ａ）とによって、下側平行案内ダイアフラム（１３３Ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１記載の秤量モジュール。
4. 前記少なくとも１つの上側平行案内部（５１）及び前記少なくとも１つの下側平行案内部（５１）が、荷重作用方向に穿設された複数の開口（５６）によって、荷重作用方向に直交する方向に延在する平面内においてジグザグ形状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の秤量モジュール。
5. 前記少なくとも１つの上側平行案内部（４３１）及び前記少なくとも１つの下側平行案内部（４４１）が、ジグザグ形状のパターンを有する四角錐形状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の秤量モジュール。
6. 前記少なくとも１つの上側平行案内部（９１）及び前記少なくとも１つの下側平行案内部（９１）が、複数の渦巻形の開口（９６）により形成されており、それら渦巻形の開口（９６）は、荷重作用方向に穿設され、荷重作用方向に直交する平面内を前記固定平行リンク構成部（９３）から前記可動平行リンク構成部（９２）まで延在していることを特徴とする請求項３記載の秤量モジュール。
7. 前記少なくとも１つの上側平行案内部（１１）及び前記少なくとも１つの下側平行案内部（１１）が、渦巻形状のパターンをもって、前記固定リンク構成部（１３）から前記可動平行リンク構成部（１２）まで延在する円錐形状に形成されており、前記可動平行リンク構成部（１２）が、前記固定平行リンク構成部（１３）の延在平面から離隔してそれと平行に延在する別の平面内を延在していることを特徴とする請求項３記載の秤量モジュール。
8. 前記平行案内ダイアフラム（２０、３０、４０）が同心円形状に形成されており、前記平行案内部の断面形状が三角波状（２１）、台形波状（３１）、または正弦波状（４１）であることを特徴とする請求項３記載の秤量モジュール。
9. 前記少なくとも１つの上側平行案内部（７１）及び前記少なくとも１つの下側平行案内部（７１）が、同心的に設けられた複数の細い線状の開口（７６）によって、複数のバネ部分７７から成る形状に形成されており、前記バネ部分７７の１つにつき少なくとも２本ずつの前記線状開口（７６）の各々が少なくとも一度ずつ途切れることによって、互いにずれた位置に材料架橋部（７８）が形成されており、各々の前記材料架橋部（７８）が互いに隣接する２つの前記バネ部分（７７）を互いに連結していることを特徴とする請求項３記載の秤量モジュール。
10. 前記少なくとも１つの固定平行リンク構成部（２３、５３、７３、……）が、閉じた枠状体を有しており、及び／または、前記少なくとも１つの固定平行リンク構成部（２３、５３、７３、……）に、少なくとも１つの補強ビード（９７）、または補強リブ、またはロール加工或いは折曲げ加工された外縁領域（８９）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の秤量モジュール。
11. 前記上側平行案内部（５３１Ａ）及び前記下側平行案内部（５４１Ａ）が、前記秤量セル（５１１Ａ）と前記荷重受け部材（５５０Ａ）との間に設けられて、前記可動平行リンク構成部（５３２Ａ、５４２Ａ）によって前記力伝達ロッド（５６０Ａ）に結合されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の秤量モジュール。
12. 前記上側平行案内部（１３１Ａ）が、前記秤量セル（１１１Ａ）と前記荷重受け部材（１５０Ａ）との間に設けられ、上側可動平行リンク構成部（１３２Ａ）によって、前記力伝達ロッド（１６０Ａ）に結合されており、前記下側平行案内部（１４１Ａ）が、前記秤量セル（１１１Ａ）の前記荷重受け部材（１５０Ａ）とは反対側の面に設けられ、下側可動平行リンク構成部（１４２Ａ）によって、前記秤量セル（１１１Ａ）から突出している前記力伝達ロッド（１６０Ａ）に結合されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の秤量モジュール。
13. 請求項１乃至１２の何れか１項記載の複数の秤量モジュール（１１０Ａ、１１０Ｂ）を含み、実質的に均一性を有する秤量対象物を秤量するための装置（１００）において、
    複数の前記秤量モジュール（１１０Ａ、１１０Ｂ）が３次元または２次元の配列とされて互いに固定結合されていることを特徴とする装置。
14. 少なくとも２つの前記秤量モジュール（６１０Ａ、６１０Ｂ）の夫々の秤量セル・ハウジングが互いに一体的に接続した状態で形成されていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
15. 複数の前記上側平行案内部（５３１Ａ）の幾つかまたは全部が、それら上側平行案内部（５３１Ａ）のための上側固定平行リンク構成部集合体（５３３）を形成している１枚または複数枚の板状部材に結合しており、複数の前記下側平行案内部（５４１Ａ）の幾つかまたは全部が、それら下側平行案内部（５４１Ａ）のための下側固定平行リンク構成部集合体（５３３）を形成している１枚または複数枚の板状部材に結合していることを特徴とする請求項１３又は１４記載の装置。
16. 複数の前記上側平行案内ダイアフラム（５３０Ａ、５３Ｂ、……）の夫々の構成部分の全てが、互いに一体的に接続した状態で１枚の板状部材に設けられており、複数の前記下側平行案内ダイアフラム（５４０Ａ、５４０Ｂ、……）の夫々の構成部分の全てが、互いに一体的に接続した状態で１枚の板状部材に設けられており、複数の前記上側平行案内ダイアフラム（５３０Ａ、５３Ｂ、……）の各々と、複数の前記下側平行案内ダイアフラム（５４０Ａ、５４０Ｂ、……）の各々とがいずれも、前記板状部材の延在平面に直交する方向に前記板状部材を貫通して延在し、及び／または、前記板状部材の延在平面に平行に延在する複数の材料除去部によって形成されていることを特徴とする請求項１３又は１４記載の装置。
17. 複数の前記秤量モジュール（７１０Ａ、７１０Ｂ、……）が、上側平面（７０１）の平面内に配設され、複数の前記秤量モジュール（７１０Ｕ、７１０Ｖ、……）が、少なくとも１つの下側平面（７０１）の平面内に配設されており、それら平面は互いに上下に位置しており、前記上側平面（７０１）の平面内において前記複数の秤量モジュール（７１０Ａ、７１０Ｂ、……）が列及び／または２次元アレイを形成しており、前記下側平面（７０２）の平面内において前記複数の秤量モジュール（７１０Ａ、７１０Ｂ、……）が列及び／または２次元アレイを形成していることを特徴とする請求項１３乃至１６の何れか１項記載の装置。
18. 前記上側平面（７０１）の前記複数の秤量モジュール（７１０Ａ、７１０Ｂ、……）が前記下側平面（７０２）の前記複数の秤量モジュール（７１０Ｕ、７１０Ｖ、……）に対して相対的にオフセットした位置に配設されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。

Images