JP2001343279A - 電子天びん - Google Patents
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- G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
- G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
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Abstract
の調整を容易に高い精度で行うことのできる電子天びん
を提供する。 【解決手段】 秤量皿9を可動柱12により支承する第
1のロバーバル機構1の各梁13a,13bに直交する
梁63a,63bを持つ第2のロバーバル機構6を設
け、その可動柱62を第1のロバーバル機構1の可動柱
12と一体化することで、前後・左右の偏置荷重を第1
と第2のロバーバル機構1と6にそれぞれ担わせ、ま
た、第1のロバーバル機構1には、その中心軸回りの偏
置荷重(左右の偏置荷重)に対して柔な撓み部Tを設け
ることで同方向への偏置荷重による捩れを防止してその
影響を軽減し、第2のロバーバル機構6には前後の偏置
荷重に対して柔な撓み部tを設けることでその方向への
偏置荷重による捩れを防止してその影響を軽減すること
を可能とする。
Description
えた電子天びんに関する。なお、本発明においては、平
衡機構を備えたいわゆる電子天びんのほか、平衡機構を
持たずに各種荷重センサを備えたいわゆるはかりにも適
用し得るものである。
測定荷重を載せるための秤量皿の動きを規制すべく、秤
量皿をロバーバル機構(パラレルガイドとも称される)
で支持したものが多い。ロバーバル機構は、天びんメカ
ニズムあるいははかりメカニズムのフレームに固定また
は一体化される固定柱に対し、互いに平行な上下2本の
梁によって可動柱を支持した構造を持ち、各梁はその両
端部がそれぞれ弾性支点を介して固定柱および可動柱に
連結され、その可動柱に秤量皿が支承される。そして、
秤量皿に作用する荷重は、可動柱を介して、あるいは更
にレバーを介して電気的荷重検知部に伝達される。な
お、電気的荷重検知部としては、電磁力平衡型の電子天
びんにおいては変位センサ並びにそのセンサ出力を検出
値としてフィードバック制御される電磁力発生装置が、
また、弦振動式のはかりにおいては振動弦とその励振
部、などがある。
実開昭63−35924号公報に開示されているよう
に、固定柱、可動柱および上下の梁を互いに独立した部
材として、これらを組み立てる構造のもののほか、例え
ば特開昭63−277936号公報に開示されているよ
うに、一つの平板状の母材をくり抜いた一体構造のロバ
ーバル機構が知られている。
転覆ないしは傾斜を防止すると同時に、秤量皿に対する
偏置荷重に伴う誤差、つまり四隅誤差(偏置誤差)を解
消する機能を有する。
上下の梁の平行度が厳密に調整されることによって、換
言すれば上下の梁の両端部にそれぞれ設けられている弾
性支点部の上下方向への間隔が互いに一致するように調
整されることによって、はじめて有効となるものであっ
て、通常、その平行度の精度は、許容される四隅誤差
(天びん精度)により異なるが0.1μm〜10μmの
オーダーであり、部品の加工精度によって平行度の精度
を満足することは困難であり、組立後に実際に秤量皿上
での荷重の載置位置を変化させながらの調整、いわゆる
四隅誤差の調整作業を必要とする。
皿上での荷重位置を変化させつつ、ロバーバル機構の各
梁の長手方向、つまり中心軸方向(以下、前後方向と称
する)と、それに直交する方向(以下、左右方向と称す
る)の双方への偏置誤差を調整すべく、例えば一体構造
のロバーバル機構等においては、上下の梁のそれぞれの
両端部の弾性支点部の一部を、前後左右に該当する部分
を削り取ったり、あるいは、例えば実開昭63−359
24号公報に記載されているように、各弾性支点部の固
定柱等に対する固定部位の位置等を微動させる調整機構
を備えたものにあっては、該当する部分の調整機構を操
作する。
うち、平板状母材をくり抜いた一体構造のものにおいて
は、左右方向への寸法が小さいためにこの方向への剛性
が前後方向に比して低く、この左右方向への偏置誤差が
生じやすい。そのため、このような一体構造のロバーバ
ル機構は、大秤量化や大皿化に対応させることが困難で
あるという問題があった。
も、偏置誤差の前後方向と左右方向の調整結果が、互い
に他の方向への偏置誤差に影響を及ぼすこともあって、
その調整作業が困難であるという問題があった。
して、左右方向への剛性が弱いロバーバル機構を用いて
もその方向への偏置誤差の発生を防止することができ、
また、その四隅誤差の調整作業も従来に比して容易化す
ることのできる電子天びんとして、可動柱に秤量皿を支
承したロバーバル機構(第1のロバーバル機構)に対し
て平面視で直交する第2のロバーバル機構を設け、この
第2のロバーバル機構の可動柱は第1のロバーバル機構
の可動柱と一体化することにより、第1のロバーバル機
構に当該第1のロバーバル機構の中心軸方向(前後方
向)の偏置荷重を担わせる一方、第2のロバーバル機構
に主として左右方向(第1のロバーバル機構の中心軸回
りの捩れ方向)への偏置荷重を担わせることで、偏置荷
重の前後および左右の各方向への調整を分離してその作
業性を向上させると同時に、第1のロバーバル機構の左
右方向への剛性の弱さをカバーできるようにした電子天
びんを既に提案している。
第1のロバーバル機構の中心軸方向への偏置荷重による
第1のロバーバル機構の可動柱の傾き方向に柔となる撓
み部、換言すれば、第1のロバーバル機構の梁の長手方
向への可撓性を付与するための撓み部を設けることが望
ましく、第1のロバーバル機構の中心軸方向への偏置荷
重が作用して可動柱をその方向に傾斜させようとする力
が働いたとき、その力を撓み部で吸収して、可動柱を実
質的に共有する第2のロバーバル機構に影響が及ぶこと
を防止することができる。
のロバーバル機構を角パイプ内にその軸心方向に中心軸
方向が沿うように収容し、第2のロバーバル機構はその
角パイプの端面に装着した構成とすることにより、角パ
イプの捩じり剛性の高さを利用して、2つのロバーバル
機構の固定柱相互の位置関係が被測定荷重等によって変
動することがなくなり、高剛性でコンパクトかつ高性能
の電子天びんを得ている。
により、第1のロバーバル機構と第2のロバーバル機構
において、秤量皿に対する前後および左右双方への偏置
誤差を実質的に独立して調整することが可能となり、ま
た、これらと角パイプとの組み合わせにより高剛性化と
コンパクト化を達成することができるのであるが、本発
明者の更に詳しい調査により、以下の問題点が判明し
た。
たとき、つまり第1のロバーバル機構の中心軸回りの捩
れ方向への力が作用したとき、第2のロバーバル機構の
存在により可動柱は剛となって効果があるものの、第1
のロバーバル機構にも僅かながら撓みを及ぼし、その結
果として、第2のロバーバル機構による偏置誤差と第1
のロバーバル機構自体の同方向への偏置誤差が互いに干
渉し、このことが完全な偏置誤差調整を行ううえでの阻
害要因となることが判った。
もので、高剛性でコンパクトで、しかも上記した阻害要
因をなくして、偏置誤差の調整を容易に高い精度で行う
ことのできる電子天びんの提供を目的としている。
め、本発明の電子天びんは、互いに平行な上下2本の梁
を介して可動柱に固定柱を支持した第1のロバーバル機
構を備えるとともに、その可動柱に秤量皿を支承して、
この秤量皿に作用する荷重をを可動柱を介して電気的荷
重検知部に伝達する電子天びんにおいて、上記ロバーバ
ル機構の各梁に対して略直交する方向に伸び、かつ、互
いに平行な上下2本の梁を備えた第2のロバーバル機構
を有し、この第2のロバーバル機構の可動柱は、上記第
1のロバーバル機構の可動柱と一体化され、また、上記
第1のロバーバル機構が角パイプ内にその中心軸方向に
沿って収容され、かつ、第2のロバーバル機構はその角
パイプの端部に装着されているとともに、上記第1のロ
バーバル機構には、当該第1のロバーバル機構の中心軸
回りの捩れに弱く、かつ、中心軸方向への偏置荷重には
剛である撓み部が形成され、上記第2のロバーバル機構
には上記第1のロバーバル機構の中心軸方向への偏置荷
重による当該第1のロバーバル機構の傾き方向に柔であ
る撓み部が形成されていることによって特徴づけられ
る。
て、それに平面視で直交する第2のロバーバル機構を設
け、両機構の可動柱を共用させることで前後および左右
方向への偏置誤差の調整を独立的に行い、しかも角パイ
プの剛性を利用した高剛性・コンパクトなメカニズムを
備えた、本発明者の提案に基づく電子天びんの偏置誤差
の調整を、更に高精度化すべく前記した阻害要因を解消
するものであり、第1のロバーバル機構に、その中心軸
回りの捩れに弱く、かつ、中心軸方向への偏置荷重には
剛である撓み部を形成することにより、第1のロバーバ
ル機構の中心軸回りの捩れモーメントが生じる偏置荷
重、つまり左右方向への偏置荷重が作用したとき、その
荷重は第1のロバーバル機構に形成された撓み部により
吸収されて当該第1のロバーバル機構を撓ませることが
なく、よってその荷重が第1のロバーバル機構に影響を
及ぼすことを防止することができる。
ル機構の中心軸方向とそれに直交する方向、つまり前後
方向と左右方向への偏置荷重を、第1および第2のロバ
ーバル機構に、互いへの影響を殆どなくした状態で個別
に担わせることが可能となり、高剛性・コンパクトな電
子天びんでありながら、高精度の偏置誤差の調整を容易
に行うことができる。
好適な実施の形態について説明する。図1は本発明の実
施の形態の断面図であり、図2はその秤量メカニズムの
要部構成を取りだして示す斜視図である。
可動柱12、およびこれらの間に介在する互いに平行な
上下2本の水平梁13a,13bとからなり、各梁13
a,13bには、それぞれの両端部近傍に弾性支点Eが
形成されている。この第1のロバーバル機構1は、断面
一様な1つの母材にくり抜きあるいはスリットを形成す
ることによって得ている。また、この第1のロバーバル
機構1を切り出した母材からは、レバー2とその支点2
a,およびそのレバー2と可動柱12を連結する連結部
材3も同様のくり抜きないしはスリットを入れることに
よって一体的に切り出されている。
バー2との間には、例えば音叉式や弦振動式等からなる
荷重センサ5が配置されており、可動柱12に作用する
荷重が連結部材3を介してレバー2を傾斜させる。そし
て、このレバー2の傾斜によってその荷重が荷重センサ
5に伝達され、荷重センサ5からその荷重の大きさに比
例した電気信号が発生するように構成されている。
7内にその両者の中心軸方向(長手方向)が沿うように
収容されており、その固定柱11には上下2本の連結ア
ーム11a,11bが一体形成され、その連結アーム1
1a,11bの先端部が、角パイプ7の一端側に固着さ
れた蓋体71に対して連結固定されている。そして、そ
の角パイプ7の他端側に第2のロバーバル機構6が装着
されている。なお、角パイプ7の側面には、第1のロバ
ーバル機構1の偏置誤差を調整すべくその弾性支点Eを
削るためのヤスリの挿入用孔72が形成されている。
バル機構1と同様、平板状の1枚の母材にくり抜きある
いはスリットを入れることによって形成されたものであ
り、固定柱61と可動柱62、およびこれらの間に介在
する互いに平行な上下2本の水平の梁63a,63bか
らなり、各梁63a,63bの両端部近傍にはそれぞれ
弾性支点eが形成されている。また、固定柱61は上下
の梁63a,63bの更に上下外側を通って可動柱62
側に伸び、更にその先端どうしが繋がって全体としてロ
字形をしている。そして、そのロ字形の固定柱61が角
パイプ7の一端面にねじ止めされている。この角パイプ
7の一端面への装着状態において、第2のロバーバル機
構6の各梁63a,63bは第1のロバーバル機構1の
各梁13a,13bに対して直交しており、その状態
で、第2のロバーバル機構6の可動柱62が第1のロバ
ーバル機構1の可動柱12に対してねじ64によって連
結固定されている。また、この可動柱62には、同じね
じ64によって、皿取り付け部材81が固着され、その
皿取り付け部材81の上端に平板状の皿受け82が固着
され、その皿受け82の上面に秤量皿9が支承されてい
る。
バーバル機構1とその角パイプ7の端面に装着された第
2のロバーバル機構6を主体とするユニットは、上面が
開口した箱型のはかりケース101内に収容されてそこ
に固定される。第2のロバーバル機構6の可動柱62に
固着された皿受け取り付け部材81は、その上端をはか
りケース101の上面開口部から外部に臨ませており、
平板状の皿受け82および秤量皿9は、はかりケース1
01の外部上方に位置してこのはかりケース101の上
面全体を覆っている。
1に一体形成されて蓋体71に対して連結固定される上
下の連結アーム11a,11bのうち、上側の連結アー
ム11aには、長手方向に所定の間隔を開けて2箇所の
撓み部Tが形成されているとともに、第2のロバーバル
機構6の上下の梁63a,63bにも、それぞれ長手方
向に所定の間隔を開けて2箇所の撓み部tが形成されて
いる。各撓み部T,tは、それぞれの部材に形成された
薄肉部により構成されている。
に支承された秤量皿9の傾斜ないしは動作方向は、第1
のロバーバル機構1と第2のロバーバル機構6の双方に
よって規制され、この秤量皿9に作用する偏置荷重が負
荷されることによって生じる四隅誤差についても、第1
のロバーバル機構1と第2のロバーバル機構6の双方の
機能によって解消される。
13a,13bの長手方向には、角梁13a,13b上
の弾性支点E間のスパンが長いため、比較的容易に平行
度の調整が可能で、その方向、つまり前後方向への偏置
荷重に伴う誤差はその調整によって容易に解消できる
が、それに直交する方向、すなわち梁13a,13bに
直交する左右方向への偏置荷重に伴う誤差の解消は、同
方向への寸法(厚さ)が大きくないが故に困難である。
ロバーバル機構1の梁13a,13bの長手方向への寸
法(厚さ)が大きくないが故にその方向への偏置荷重に
伴う誤差の解消は困難であるが、それに直交する方向、
すなわち梁63a,63bの長手方向には、これらの梁
63a,63b上の弾性支点e間のスパンが長いため、
比較的容易に平行度の調整が可能で、その方向、つまり
左右方向への偏置荷重に伴う誤差を容易に解消すること
ができる。従って、第1のロバーバル機構1と第2のロ
バーバル機構6に対し、それぞれの梁13a,13bあ
るいは63a,63bの各長手方向への偏置荷重の調整
のみを施すことによって、秤量皿9に対する偏置荷重の
方向に応じてそれぞれ有効に機能し、全体として全ての
方向への偏置荷重に対する誤差を解消することができ
る。
3a,63bに撓み部tを形成しているため、秤量皿9
に対して前後方向への偏置荷重が作用することによって
可動柱12並びに可動柱62が前後方向に傾斜しようと
したとき、梁63a,63bは各撓み部tにおいて撓
み、これによって両ロバーバル機構1,6間でのこじれ
が生じず、第2のロバーバル機構6の不要な反力の発生
を防止して偏置誤差の減少を図ることができる。
1を蓋体71を介して角パイプ7に連結固定する連結ア
ーム11a,11bのうちの一方の連結アーム11aに
撓み部Tを形成しているため、角パイプ7の捩れ方向へ
の偏置荷重、つまり左右方向への偏置荷重が第1のロバ
ーバル機構1に及ぼす影響を軽減することができる。
のように第2のロバーバル機構6によって角パイプ7に
対する捩れトルクを支持することで、誤差の発生を防止
するのであるが、僅かではあるがその捩れ方向への撓み
の発生は避けられず、これが第1のロバーバル機構1に
影響し、偏置誤差の残留要因となっていたが、その方向
への偏置荷重の作用時に撓み部Tが撓むことによって、
その影響が第1のロバーバル機構1に及ぶことを軽減し
て、偏置荷重を減少させることができる。
および第2のロバーバル機構1および6が捩れ剛性の大
きな角パイプ7内に収容されているため、角パイプ7を
使わない場合に比して、コンパクトでありながら偏置誤
差に強い精密秤量メカニズムを得ることができる。更
に、秤量部を防塵、防水等の目的でシールする場合にお
いて、図1にSで示すように、ゴムカバー等からなるシ
ール部材を角パイプ7の一端面側に装着することでシー
ルすることができ、気圧の変化や温度変化による空気の
膨張に起因する内部圧力の変化、あるいは秤量室のドア
の開閉等による圧力変化等によってシール部材Sに加わ
る力が、水平方向となるために測定力に影響しにくく、
これらの外乱による測定値やゼロ点の変動が大幅に抑え
られるという利点も有する。
のロバーバル機構1にその中心軸回りの捩れに弱く、か
つ、中心軸方向への偏置荷重には剛である撓み部Tを、
当該第1のロバーバル機構1の固定柱11と蓋体71と
を連結する2本の連結アーム11a,11bの内の一方
の連結アーム11aに形成したが、他方の連結アーム1
1bにも設けてもよく、更には、撓み部Tを上下の梁1
3a,13bに設けたり、あるいは可動柱12の荷重の
作用点よりも固定柱11側の位置等に設けることもで
き、要は、可動柱12を介して第1のロバーバル機構1
に対する中心軸回りの捩れモーメントを吸収してその影
響が当該第1のロバーバル機構1に及ばないようにでき
る位置であれば任意の位置に設けることができる。
のロバーバル機構1および第2のロバーバル機構6とし
ていずれも1枚の母材をくり抜きないしはスリットを形
成した一体型のものを用いたが、本発明はこれに限定さ
れることなく、固定柱と可動柱、およびこれらを連結す
る上下の梁を別部材で形成した組立型のものを用いても
同等の作用効果を奏することができる。
で任意の変形が可能であり、例えば第1のロバーバル機
構1の可動柱12と荷重センサ5とを連結するレバーの
数については上記した実施の形態のように1段に限定さ
れることなく、複数段とすることができ、また、荷重セ
ンサ5の位置についても、先の実施の形態のように第1
のロバーバル機構1の固定柱11と可動柱12の間とす
ることに限られるものではない。例えば図3に要部断面
図を示すように、荷重センサ5を固定柱11よりも蓋体
71側に配置するとともに、可動柱12の変位をレバー
2だけでなく追加のレバー20をも介して荷重センサ5
に伝達する等の変形が可能である。
メカニズムの平衡機構を持たないいわゆる電子はかりに
本発明を適用した例を示したが、本発明はメカニズムの
平衡機構を備えた電子天びんにも適用し得ることは前記
した通りであり、例えば前記した実施の形態における荷
重センサ5に代えて電磁力発生装置を配置するととも
に、レバー2の傾斜を検出する変位センサを設け、その
変位センサの出力によって電磁力発生装置の発生電磁力
を制御してメカニズムを平衡させるサーボ機構を設ける
ことにより、コンパクトで高剛性、かつ、偏置荷重の小
さな高精度の電磁力平衡型の電子天びんを得ることがで
きる。
を支承する可動柱を備えた第1のロバーバル機構の各梁
に対して直交する梁を有する第2のロバーバル機構を設
け、その第2のロバーバル機構の可動柱を第1のロバー
バル機構の可動柱に対して一体化し、秤量皿に対する前
後および左右方向への偏置荷重に対し、2つのロバーバ
ル機構がそれぞれの梁の長手方向分を受け持って誤差を
解消することができる。しかも、第1のロバーバル機構
には、その中心軸回りの捩じりに対して柔な撓み部を、
また、第2のロバーバル機構には第1のロバーバル機構
の中心軸方向の偏置荷重に対して柔な撓み部をそれぞれ
形成しているので、第1のロバーバル機構には左右方向
への偏置荷重による捩れの影響が及びにくく、また、第
2のロバーバル機構は前後方向への偏置荷重による捩れ
の影響を受けにくくなり、前後方向と左右方向への偏置
荷重を、互いへの影響を殆どなくした状態で個別に担わ
せることが可能となり、比較的簡単な作業によって各方
向への偏置誤差を殆ど残留させることなく調整を行うこ
とができる。
バル機構を角パイプ内に互いの軸心方向が沿うように収
容し、その角パイプの端面部に第2のロバーバル機構を
設けているため、角パイプの捩じり剛性の高さを利用し
たコンパクトかつ高剛性の電子天びんで、しかも偏置誤
差の小さな高精度の電子天びんを得ることができる。
部構成を取りだして示す斜視図である。
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 互いに平行な上下2本の梁を介して可動
柱に固定柱を支持した第1のロバーバル機構を備えると
ともに、その可動柱に秤量皿を支承して、この秤量皿に
作用する荷重をを可動柱を介して電気的荷重検知部に伝
達する電子天びんにおいて、 上記ロバーバル機構の各梁に対して略直交する方向に伸
び、かつ、互いに平行な上下2本の梁を備えた第2のロ
バーバル機構を有し、この第2のロバーバル機構の可動
柱は、上記第1のロバーバル機構の可動柱と一体化さ
れ、 上記第1のロバーバル機構が角パイプ内にその中心軸方
向に沿って収容され、かつ、第2のロバーバル機構はそ
の角パイプの端部に装着されているとともに、 上記第1のロバーバル機構には、当該第1のロバーバル
機構の中心軸回りの捩れに弱く、かつ、中心軸方向への
偏置荷重には剛である撓み部が形成され、 上記第2のロバーバル機構には上記第1のロバーバル機
構の中心軸方向への偏置荷重による当該第1のロバーバ
ル機構の傾き方向に柔である撓み部が形成されているこ
とを特徴とする電子天びん。
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