光学機器の窓用スクレーパ

专利摘要:
装置の光学面用のスクレーパが開示される。スクレーパは、高いせん断応力に耐えるように、固く変形しない縁を有する、ブレードを含む。ブレードは、光学面に平行な第一軸まわりに回転するように構成され、また光学面に垂直な第二軸に関して並んで移動するように構成される。これにより、固く変形しないブレードは、光学面との接触を維持することができる。さらに、縁は光学面を横切って移動し面に付着した材料を除去するように構成される。スクレーパは、たとえば機器の光学面を清掃するために使用されてもよい。
公开号:JP2011515207A
申请号:JP2010550904
申请日:2009-03-13
公开日:2011-05-19
发明作者:コーネリアス，クレイグ・ジェイ；ハマン，オリバー；ベッカー，リチャード；メンドンカ，エバンドロ；ラビギュール，ロバート・イー
申请人:メトラー−トレド・オートケム・インコーポレイテッドＭｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ Ａｕｔｏｃｈｅｍ， Ｉｎｃ．；
IPC主号:B08B1-00

专利说明:

[0001] 関連出願の相互参照
本出願は、２００８年３月１３日に出願された仮出願第６１／０３６３３３号の利益を主張し、当該仮出願はその全体が本明細書中に引用により援用される。]
背景技術

[0002] 背景
たとえば、これに限られるものではないが、粒子成長を経験する結晶化または造粒工程において作動する粒子サイズ特性スキャナのような光学機器は、その外面の窓への粒子の堆積によって、光学性能が劣化することが多い。そのような堆積は、窓に非常に固く付着するので、ゴム雑巾およびブラシ型ワイパーでは窓から粒子を除去することができないことが多い。]
発明が解決しようとする課題

[0003] したがって、従来のブラシ型ワイパーおよびゴム雑巾が有する問題を解決するための代替手段が望まれる。]
課題を解決するための手段

[0004] 要約
この要約は、詳細な説明において以下にさらに述べられる概念の選択を、簡略化した形式で導入するために提供される。この要約は、特許請求の範囲に記載された主題の主要な特徴を確認することが意図されず、特許請求の範囲に記載された主題の範囲を明らかにする際の補助として使用されることもまた意図されない。]
[0005] 装置の光学面用のスクレーパが開示される。スクレーパは、高いせん断応力に耐えるように、固く変形しない縁を有する、ブレードを含む。ブレードは、光学面に平行な第一軸まわりに回転するように構成され、また光学面に垂直な第二軸に関して並んで移動するように構成される。これにより、固く変形しないブレードは、光学面との接触を維持することができる。さらに、縁は光学面を横切って移動し面に付着した材料を除去するように構成される。スクレーパは、たとえば機器の光学面を清掃するために使用されてもよい。]
[0006] 縁は、光学面との接触を維持し、光学面上に存在する材料または粒子を除去するために、三つの動きの自由度を有するように構成される。]
[0007] 動きの自由度の一つは、光学面が軸に関して傾いているとき縁が面に接触できるように、光学面に平行な第一軸まわりにブレードが回転できることである。回転の旋回点はブレードの縁上にある。]
[0008] 動きの自由度の一つは、光学面に関して前方および後方である。光学面に平行で第一軸に垂直な第二軸に関して光学面が傾いているとき、縁が光学面に接触できるように、スクレーパブレードは光学面に対して付勢または押圧される。]
[0009] 動きの自由度の一つは光学面を横切り、光学面を横切る回転または移動、および振動であってもよい。]
[0010] 光学面に平行な軸に関して面が傾いているとき光学面への接触を保つようにブレードが回転できる一実施の形態は、湾曲した面を含む細隙内に、細隙内での回転を可能にするための一致する湾曲した面をブレードの近位側が含むように、ブレードを配置することを含む。]
[0011] ブレードは、複数のこすり縁を含んでもよく、各々のこすり縁は、共に９０°以下の角度を成す二つの隣り合う面で形成される。スクレーパブレードは、前方方向および後方方向へのこすりができるように、二つの縁を有してもよい。]
[0012] 旋回シャフトが、駆動部に、その一端に取り付けられる。旋回シャフトは、その反対端において、支持部に連結される。旋回シャフトは、スクレーパブレードが光学面に対して押圧され、面上に蓄積する材料に高いせん断応力を生成するように、力を加えるために構成される。旋回シャフトは、第二の動きの自由度に、光学面が垂直軸に関して傾いているとき光学面に接触できるために、光学面に垂直な方向における前方および後方にブレードが移動できるようにすることを、許容する。]
[0013] スクレーパブレードの縁は、金属、セラミックス、または樹脂から形成されてもよい。スクレーパブレードの縁は、面の引っ掻きを回避するために、光学面よりも固くない。]
[0014] スクレーパブレードの縁が固く、それ故に、光学面の平坦な表面への接触を保つために曲がるまたは合わせることができないので、望むように動作させるために、スクレーパブレードは三つの自由度を有する。第一に、ブレードの縁が面に対して自身の位置を調整できるように、ブレードは光学面に平行な軸に沿って回転する。第二に、スクレーパブレードはまた、光学面に垂直な軸に並んで前方および後方に、すなわち、光学面に向かうまたは光学面から離れる方向に移動できる。第三に、スクレーパブレードは、たとえば面を横切る回転または移動などにより、光学面を横切って移動できる。]
[0015] シャフトをブレードに連結する支持部は、ブレードの挿入用の細隙を有してもよい。細隙は湾曲した面を含み、当該面に対してブレードの近位側がぴったりはまり、ブレードの近位側は一致する湾曲する面を含む。これにより、光学面に平行な旋回点の中心まわりにスクレーパブレードが回転できる。すなわち、旋回点はブレードの縁に沿って存在する。]
[0016] 本発明の上述の局面および多くの付随する利点は、以下の詳細な説明を添付の図面とともに参照することでよりよく理解されるようになるにつれて、より容易に認識されるであろう。]
図面の簡単な説明

[0017] 本発明の一実施の形態に従った光学機器と窓用スクレーパとを示す図である。
本発明の一実施の形態に従った窓用スクレーパの断面図である。
本発明の一実施の形態に従ったスクレーパブレードの一部の上面図である。
本発明の一実施の形態に従ったスクレーパブレードの一部の上面図である。
本発明の一実施の形態に従ったスクレーパブレードの一部の上面図である。
本発明の一実施の形態に従ったスクレーパブレードの一部の上面図である。
本発明の一実施の形態に従ったスクレーパブレードの一部の上面図である。
本発明の一実施の形態に従った機器と窓用スクレーパとを示す図である。
本発明の一実施の形態に従った機器と窓用スクレーパとの断面図である。]
実施例

[0018] 詳細な説明
例示的な実施の形態が図示され説明されたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その中で種々の変更が行なわれてもよいことが認識されよう。]
[0019] 本発明の実施の形態は、これに限られるものではないが、窓の加工側の光学面を含む窓用のスクレーパに関する。本明細書中で使用されるように、光学面は、必ずしもこれに限られるものではないが、光学機器に存在する。]
[0020] 窓は、粒子または任意の種類の他の材料を集め、引き寄せ、その上に蓄積する、任意の表面であってもよい。たとえば、開示された窓用スクレーパの実施の形態が使用され得る用途は、たとえば薬品製造の領域における、セルロースおよびラクトースなどのバインダーが機器上に蓄積し得るような、粒子加工を含む。しかし、たとえば、これに限られるものではないが、任意の機器、センサ、装置、ならびに、化学的な加工および製造ならびに他の分野で使用される表面などの、開示された窓用スクレーパのための他の用途が可能である。概して、表面からの粒子および／または材料の除去を必要とする任意の用途が、開示された窓用スクレーパが使用され得る好適な用途である。代表的な窓用スクレーパに係る以下の説明は、光学機器に関するものであるが、これによって窓用スクレーパはこの用途にのみ使用するように限定されない。]
[0021] 図１と図２との両方を集合的に参照して、代表的な光学機器１００が例示される。光学機器１００の具体的な詳細は、簡略化のために、本明細書中には開示されない。特定の一実施の形態において、光学機器１００は、細長チューブ１０６を含む。細長チューブ１０６は、遠位端１０８を含む。機器１００の遠位端１０８は、窓１０４を含む。窓１０４は、その遠位側に光学面を有する。機器１００の遠位端１０８は、機器１００によって計測されるのが望ましい材料または条件を有する、任意の位置に置かれてもよい。たとえば、機器１００の遠位端１０８は、任意のパイプライン、容器、タンク、反応器などに挿入されてもよい。特定の一実施の形態では、機器１００は、粒子の寸法、形状、化学組成および濃度の一つ以上を計測可能な、粒子特性機器である。本明細書で使用されるように、「光学面」は、電磁放射が伝達され得る任意の材料をいう。電磁放射は、たとえば可視光線、近赤外線、中赤外線および遠赤外放射を含む。しかし、光学面に係る実施の形態は、電磁放射の任意の特定の波長に限られるものとして解釈されるべきではない。] 図１ 図２
[0022] 窓１０４がそこから形成される光学面は、限定されないが、以下の材料を含んでもよい。工業用サファイア（二酸化アルミナ結晶）、工業用ダイヤモンド、ガラス、水晶、フシラ（fusila）、表面硬化材料、ダイヤモンドコートされた材料、ナノコートされた材料、シリコンなど。上述された材料の共通の特性は、機器１００により発せられるまたは受けられる一種の電磁放射を伝達できることである。]
[0023] 機器１００は、窓用スクレーパ１０２を含む。窓用スクレーパ１０２は、旋回シャフト１１４と、旋回シャフト１１４の遠位端に連結されたブレード支持部１１２と、ブレード支持部１１２の端部に連結されたスクレーパブレード１１０とを含む。旋回シャフト１２４は、機器１００の長手軸と並行に延び、機器１００の細長チューブ１０６の内部に存在してもよい。旋回シャフト１２４の近位端は、図１および図２には示されないが、駆動機構に連結されると理解される。駆動機構は、旋回シャフト１１４を振動運動させてもよい。ブレード支持部１１２は、旋回シャフト１１４の回転軸に垂直に、旋回シャフト１１４の遠位端に取り付けられる。ブレード支持部１１２は、下端と上端とを含む。下端は旋回シャフト１１４の遠位端に取り付けられる。ブレード支持部１１２の上端は、ブレード細隙１１６を含む。ブレード細隙１１６は、スクレーパブレード１１０を支持する。スクレーパブレード１１０は、図２中の両矢印１３０により示されるように、ブレード細隙１１６内でブレード旋回軸１１８まわりに回転できる。旋回シャフト１１４は、記号「Ｆ」の付された矢印の方向に力を作用する。そのため、旋回シャフト１１４は、スクレーパブレード１１０を窓１０４の表面に対して押し、窓１０４の表面に蓄積した材料にスクレーパブレード１１０の移動によって発生した高いせん断応力を生成し、したがってそのような蓄積された材料を効率的に除去する。] 図１ 図２
[0024] スクレーパブレード１１０、または少なくともスクレーパブレード１１０の窓１０４に接触する部分（すなわち縁）は、固く、こする間にほぼ変形しない材料により形成される。スクレーパブレード１１０の縁に好適な材料は、限られるものではないが、金属、セラミックス、硬質樹脂などを含む。スクレーパブレード１１０の縁は、窓１０４の表面を引っ掻くことを防止するために、窓１０４の表面の材料よりも固くない。スクレーパブレード１１０の縁は有利には、粒子の堆積物を除去するために必要な高いせん断力に耐える。スクレーパブレード１１０の縁は有利には、こすりに関連する磨耗がスクレーパブレード１１０のこすり縁を実質的にあまりにも早くすり減らさないように、十分に固い。好ましくは、スクレーパブレード１１０の縁はまた、ある程度の耐腐食性を有する。スクレーパブレード１１０の代表的な材料の一つは、たとえばロックウェルＣ硬さ３５まで硬化された１３−８ステンレスのような、ステンレス鋼を含む。スクレーパブレード１１０の縁は固く、それゆえに、窓１０４の平坦な表面への接触を維持するために曲がるまたは合わせることができない。望むように作動させるために、スクレーパブレード１１０は、三つの自由度を有する。こすり動作を発生させるために、スクレーパブレード１１０は、窓に垂直な軸まわりに回転することができる。または他の実施の形態では、スクレーパブレード１１０は、窓１０４に平行でこすり縁に垂直な軸に沿って移動するように形成されてもよい。例示された実施の形態では、スクレーパブレード１１０は垂直に置かれ、旋回シャフト１１４によって回転される。こすり縁を窓１０４に平行に保つために、スクレーパブレード１１０は、窓１０４に平行であり水平であってこすり縁に垂直な軸のまわりに、すなわち図２に示されるようにブレード旋回軸１１８まわりに、回転することができる。これにより、窓が水平軸に対して傾いている場合に、ブレード１１０の窓との接触が保たれる。スクレーパブレード１１０はまた、前方もしくは後方のいずれか一方、もしくは、ブレードの窓１０４との接触を保つように窓１０４に垂直な軸に沿って、すなわち力Ｆの方向に、移動することができる。これにより、窓が垂直軸に対して傾いているときに、ブレード１１０の窓との接触が保たれる。他の実施の形態では、たとえば、スクレーパが窓１０４の側部に置かれるとき、ブレード１１０は水平に置かれ、窓１０４に平行かつ垂直な軸まわりに回転するように形成される。この場合、窓が垂直軸に対して傾いているときに、この垂直軸に沿うブレードの回転によって、ブレードは、窓との接触を保つことができる。ブレードはまた、面に垂直な軸に一致して移動するように形成されてもよい。窓が水平軸に対して傾いているときに、前方方向に窓に対して押圧するためにブレードに作用される力によって、ブレードは窓との接触を保つことができる。それゆえに、光学面に対し平行な旋回点まわりのブレードの回転を含む動きと、たとえば前方および後方のような光学面に垂直な軸に一致する方向の動きと、の二つの自由度は、ブレードの光学面との接触を保つために必要とされる。第三の動きの自由度は、ブレードを、面を横切って動かす。] 図２
[0025] 直線状のブレード縁を使用するのに加えて、ブレード縁は、光学面の形状に一致するために、弓状、凹状または凸状であってもよい。]
[0026] 好ましい実施の形態では、スクレーパブレード１１０は、ブレード旋回軸１１８まわりに回転することができ、スクレーパブレード１１０はブレード支持部１１２内の細隙１１６の内部に嵌められる。細隙１１６は、窓１０４に対して垂直であり、旋回シャフト１１４の軸に平行である。スクレーパブレード１１０の後縁と細隙１１６の前側とは、ブレード旋回軸１１８においてスクレーパブレード１１０がその径の中心まわりに回転するのを許容する、一致する径を有してもよい。この回転により、こすり縁は、窓１０４に対し平行に自分自身の位置を調整できる。加えて、スクレーパブレード１１０の回転の中心は、窓１０４の表面に位置する。この結果として、スクレーパブレード１１０の回転と細隙１１６との結合は最小になり、旋回シャフト１１４に沿うスクレーパブレード１１０の移動は最小になる。またこれによって、こすり縁を窓１０４に平行に保つために必要な力が最小になる。このブレード旋回軸の配置は有利であるが、機械的な旋回軸、屈曲台座などを含む、窓表面に本質的に平行であってワイパーブレードの動きの方向と同一線上の軸まわりの旋回運動を可能にする他の任意の装置が好適であってもよい。]
[0027] 一実施の形態では、スクレーパブレード１１０は、その厚みよりも著しく大きい幅および長さを有する。長さおよび幅により形成された平面は、窓１０４の表面に垂直に方向付けられる。スクレーパブレード１１０の薄い遠位面は、窓１０４に接触する。図３は、この薄い面の形状を示す、スクレーパブレード１１０の上面図の一部を示す図である。スクレーパブレード１１０のこすり縁は、図３中で参照番号１２０ａおよび１２２ａとして表される。スクレーパブレード１１０の薄い面に形成されたこすり縁１２０ａおよび１２２ａは、こすり方向に垂直であり、尖っている。図３は、振動運動の前方段階と後方段階との両方においてこすり動作が行なわれるように、二つのこすり縁１２０ａおよび１２２ａを例示する。] 図３
[0028] 尖ったこすり縁の他の実施の形態が、図４，５，６および７に例示される。図４および図５は、スクレーパブレードの表面に、二つの尖ったこすり縁１２０ｂ，１２２ｂ，１２０ｃ，および１２２ｃを例示する。一方、図６および図７は、一つの尖ったこすり縁１２０ｄおよび１２０ｅを例示する。図６および図７のこすり縁は、一方向に進むスクレーパブレードに使用されてもよい。図３，４および５に図示されたこすり縁もまた、一方向に進む窓用スクレーパ１０２に使用されてもよい。しかしながら、たとえば光透過性の減少を示すことによって一つのこすり縁が鈍いまたは機能しないことが明らかになるとき、窓用スクレーパ１０２は第二のこすり縁を使用するように自動的に反転してもよい。概して、図３〜７に図示されるこすり縁は、９０°以下の角度を成す二つの隣り合う面によって形成される。] 図３ 図４ 図５ 図６ 図７
[0029] 図８および図９は、機器１００の全体および窓用スクレーパを示す図である。上述されたように、機器の設計および型式は本発明の窓用スクレーパに影響しないが、窓用スクレーパがどのように使用され得るかに関する代表的な一実施の形態を例示するために単に示される。筐体１３０内で近位端に駆動部１３２が取り付けられた旋回シャフト１１４を含む、窓用スクレーパの全部が示される。駆動部１３２は、窓１０４の表面を横切って支持部１１２とブレード１１０とを順に動かす旋回シャフトに、振動運動を作用してもよい。旋回シャフトはまた、窓１０４に垂直に前方または後方のいずれかの方向に動くように構成され、これにより、ブレード１１０は窓１０４への接触を維持することができる。この目的を達成するために、旋回シャフト１１４は、シャフトの回転と線形運動とを支持するための適切な軸受に嵌合される。旋回シャフトは、ブレード１１０が窓１０４の表面に圧力を加えるように、たとえばばねを用いて前方に付勢されてもよい。] 図８ 図９
[0030] 窓用スクレーパ１０２の代表的な一実施の形態が例示され説明されたが、この開示の範囲内において変形例が含まれることが認識されるべきである。本明細書中に開示されたように、窓用スクレーパ１０２は、付着している粒子および／または材料の洗浄が望まれる光学面またはその他の面上においてまたは面に結合して、使用されるのに好適である。さらに、こすられる窓１０４に関連するスクレーパブレード１１０の動きは、種々の実施のうちの任意の一つをとってもよい。スクレーパブレード１１０は、振動運動において、弧の一部を通って回転されてもよい。代替的には、スクレーパブレード１１０は、再度振動運動において、窓１０４の表面を横切る直線上にスクレーパブレード１１０を移動させるガイドまたはレールに取り付けられてもよい。他の代替例として、スクレーパブレード１１０は旋回シャフトに取り付けられ、当該旋回シャフトは連続的または周期的な方法で回転し３６０°の完全な回転を成してもよい。さらに、一つのブレード支持部１１２に一つ以上のスクレーパブレード１１０が設けられてもよく、または代替的には、各々のブレード支持部１１２に一つのスクレーパブレード１１２を有する多数のブレード支持部１１２が設けられてもよい。この主題に対し、スクレーパブレード１１０は、一つ以上の窓をこするように構成されてもよい。多くのその他の変形例が、上述の開示から容易に明らかである。]
[0031] 他の実施の形態では、窓用スクレーパ１０２の動作は、窓１０４がこすられることを必要とするときに指示する手段によって制御されてもよい。たとえば、窓１０４を通過する光の透過度をセンサで計測することにより、窓用スクレーパ１０２を起動し付着した材料を除去し、これにより光の透過度を通常の動作範囲に回復させる、予め定められた限度が設定されてもよい。窓用スクレーパ１０２が計測能力を有する光学機器用に使用されるのであれば、光学機器からの計測読み値を廃棄するまたは正確な読み値として尊重しなくさせる動作を窓用スクレーパ１０２がするときに、指示する手段が設けられてもよい。こすり動作が完了したとき、その後機器の計測読み値が再度正確な動作条件を指示していることを指示する手段がまた設けられてもよい。窓用スクレーパ１０２が機器の読み値を計測するためのカットオフ手段として動作しているときを明らかにするための手段は、位置センサ、動きセンサ、またはアクチュエータに連結されたアンプメータを含んでもよい。]
[0032] さらに他の実施の形態において、超音波エネルギーをスクレーパブレード１１０にまで送る手段が、強固に固着した粒子または材料の窓１０４の表面からの除去を補助してもよい。]
[0033] 例示的な実施の形態が例示され説明されたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その中で種々の変更が行なわれてもよいことが認識されよう。]

权利要求:

請求項1
光学面用のスクレーパであって、固く変形しない縁を有するブレードを備え、前記縁は、前記光学面に平行な軸まわりに回転するように構成され、前記光学面に垂直な方向に移動し前記面に対して押されるように構成され、さらに、前記ブレードを前記面を横切って移動させる駆動部を備える、スクレーパ。
請求項2
前記ブレードは、前記ブレードの前記縁上にある旋回点まわりに回転するように構成される、請求項１に記載のスクレーパ。
請求項3
前記縁は、９０°以下の角度を成す隣り合う面により形成される、請求項１に記載のスクレーパ。
請求項4
前記ブレードは、複数のこすり縁を含む、請求項１に記載のスクレーパ。
請求項5
前記ブレードは振動するように構成される、請求項１に記載のスクレーパ。
請求項6
前記ブレードの縁は、金属、セラミックス、または硬質樹脂から形成される、請求項１に記載のスクレーパ。
請求項7
支持部をさらに備え、前記支持部は細隙を含み、前記細隙の内部で前記ブレードが回転する、請求項１に記載のスクレーパ。
請求項8
前記細隙は湾曲した面を含み、前記湾曲した面に対して前記ブレードの近位側がぴったりはまり、前記ブレードの近位側は一致する湾曲した面を含む、請求項７に記載のスクレーパ。
請求項9
旋回シャフトと支持部とをさらに備え、前記旋回シャフトの遠位端は前記支持部に連結され、前記支持部は前記ブレードを保持する、請求項１に記載のスクレーパ。
請求項10
請求項１から請求項９のいずれかに記載のスクレーパのいずれかを備える、機器。
請求項11
粒子分析器をさらに備える、請求項１０に記載の機器。
請求項12
前記機器は、粒子の寸法、形状、化学組成および濃度の一つ以上を計測可能である、請求項１１に記載の機器。