JP2011085499A

JP2011085499A - 電子天びん

Info

Publication number: JP2011085499A
Application number: JP2009239012A
Authority: JP
Inventors: Kenji Asai; 謙次浅井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】複数試料の質量の連続計量、計量部の校正、比較計量が可能な電子天びんを提供する。
【解決手段】円盤状の計量皿受け３上に、円周状に計量皿２１、２３を含む複数個の計量皿を載置する。この計量皿受け３は回転板３１、シャフト３２およびギヤー軸３３を連結して構成される。ギヤー軸３３はピニオンギヤー４１とモータ４２からなる移動機構４により回転駆動される。またギヤー軸３３は回転継手５を介して四角柱６１、ネジ杆１０１、ガイド６３およびモータ１０５で駆動されるネジ送り機構１０からなる計量皿負荷機構６により昇降駆動される。演算制御部８からの制御信号８１、８２により計量皿受け３を所定位置に回転降下させ計量皿２１から順次荷重検出部７に負荷して計量する。
【選択図】図２

Description

本発明は電子天びんに関し、さらに詳しくは複数の計量皿を備え、多数の試料についての個々の質量についての連続計量あるいは比較計量等が可能な電子天びんに関する。

電子天びんは一般に、一つの計量皿に載置された物体の重さを計量するものである。具体的には荷重検出部からの荷重検出信号を増幅してディジタル信号に変換し、変換後演算処理部のメモリに記憶されている質量換算係数を乗じて質量値に換算し計量値を決定する。この場合、温度や気圧などの環境条件の変化や荷重検出部に使用されている荷重センサの長期使用により生じるクリープなどによって荷重検出信号や増幅度が変化し、環境条件や使用期間に伴って計量精度が劣化変動する。

このため、基準分銅などの基準質量体を手動または自動的に荷重検出部に加除して質量換算係数を補正する校正を適時実施する。また、複数の試料を計量する場合には各試料を順次計量皿に載せ換えて計量する（例えば特許文献１参照）。
このような電子天びんの計量皿に試料を載置する際、計量皿に接触するなどして試料の重量以上の荷重が荷重検出部に加わって計量値が変動し、正確な計量値の計量に時間を要する場合がある。このため、計量皿を荷重検出部に緩やかに接触させて負荷するものも開示されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００２−９８５７９号公報特開２０００−１３１１３０号公報

従来の電子天びんを用いて複数の試料の質量を計量する場合、最初に質量換算係数の校正を行った後、計量皿に計量者が順次試料を載せ換えて計量を行なうが、この載せ換え作業に手間が掛かるという問題がある。

また、使用期間に伴い発生する荷重検出部の荷重センサにクリープや検出信号変換回路などの特性変化による計量誤差が生じる。この計量誤差を解決するためには、計量開始時に基準分銅の加除を行って質量換算係数の校正を行なう必要があるが、この校正作業に時間を要し実施頻度の減少、また実施の省略化などから計量精度が低下する問題がある。

本発明の電子天びんは、複数の計量皿と、前記複数の計量皿に対応した貫通孔を有する計量皿受けと、前記複数の計量皿の一つが加除される計量皿載置部を有する荷重検出部と、前記計量皿受けと前記計量皿載置部との相対位置を変化させる移動機構と、前記計量皿載置部が前記貫通孔を介して上部に突出することで前記複数の計量皿の一つを前記計量皿受けから離脱させて前記計量皿載置部に負荷させるように前記移動機構を制御するとともに、前記計量皿載置部を前記貫通孔の下部に退避させることで前記複数の計量皿の一つを計量皿受けに接触させて前記計量皿載置部から離脱させるように前記移動機構を制御する計量皿負荷機構とを有するものである。

さらに本発明は、前記貫通孔を円周上に配設した計量皿受けと、この計量皿受けを水平面上にて回転させる移動機構を有するものである。

さらに本発明は、前記貫通孔を一列方向に配設した計量皿受けと、この計量皿受けを水平面上にて直線方向にスライドさせる移動機構を有するものである。

さらに本発明は、一つの計量皿に基準質量体を載置してその質量を計量し、荷重検出部の検出信号に乗じる質量換算係数を校正する校正手段と、校正後にその他の計量皿に載置された試料の質量を計量する選択手段を備えているものである。

さらに本発明は、計量皿の一つの試料の質量を計量してこれを標準値とし、その他の計量皿に載置した試料の計量値と前記標準値を比較し、計量された質量差を表示する選択手段を備えているものである。

複数の試料を計量皿に載置して、連続的に計量ができ、計量作業が効率的に行なえる。また、基準質量体を計量皿の一つに載置することによって電子天びんの校正と試料の計量が連続的に行なえ、センサの長期使用によるクリープが発生しても正確な測定が容易に行なえる。また標準とする試料を計量皿上の一つに載置しておくことにより、他の計量皿に載置した試料との比較計量が行なえ、試料のバラツキが容易に計量できる。

第一実施例による電子天びんの外観を示す斜視図である。実施例に係る計量皿受けとその移動機構部分を一部断面で計量前の状態を示す側面図である。実施例に係る計量皿受けとその移動機構部分を一部断面で計量時の状態を示す側面図である。電子天びんの計量手順を示すフローチャート図である。第二実施例による電子天びんの計量皿受けとその移動機構部分を一部断面で示す側面図である。第二実施例の変形例による電子天びんの上面図（Ａ）と一部断面で示す側面図（Ｂ）である。

本発明の電子天びんの第一実施例を図１、図２および図３を参照しながら説明する。図１は本発明の電子天びんの外観を斜視的に示す図で、図２は計量前における状態を示す機構説明図、図３は計量時における状態を示す機構説明図である。

本発明の電子天びん１は、図１に示すとおり複数（図示実施例では４個）の計量皿２１〜２４を載置して矢印方向の回転または正面位置（図１で示す計量皿２１の位置）で停止制御される円盤状の計量皿受け３と、前記計量皿２１〜２４の回転・停止を行ない各計量皿２１〜２４上の試料Ｓ１（または基準質量体Ｒ）〜Ｓ４の質量の計量を指令する計量開始スイッチ１１と、各計量値を表示する表示部１４や記録を行なうプリンタ１５を備えている。

また本電子天びんは、計量皿２１に載置した基準質量体Ｒを計量して質量換算係数を校正した後、他の計量皿２２〜２４上の試料Ｓ２〜Ｓ４の計量を指令する校正モードスイッチ１２と、計量皿２１に載置した試料Ｓ１の質量を計量し、この試料Ｓ１の計量値を標準にして他の試料Ｓ２〜Ｓ４との計量差を計側する比較モードスイッチ１３とを備え、各計量値または計量差を表示部１４に表示しあるいはプリンタ１５に記録する。

次に本電子天びん１の内部は図２、図３に示すとおり、計量皿受け３を水平面上にて回転させる移動機構４と、前記計量皿受け３を回転継手５を介して垂直方向に昇降させる計量皿負荷機構６と、計量皿２１〜２４のいずれかを先端の計量皿載置部に負荷して基準質量体Ｒまたは試料Ｓ１〜Ｓ４の荷重を検出する荷重検出部７と、この荷重検出部７からの荷重検出信号を増幅しディジタル値に変換した後、質量換算係数を乗じるディジタル演算処理を行ない試料Ｓ１〜Ｓ４の質量を計量し、前記移動機構４および計量皿負荷機構６を制御する演算制御部８から構成されている。

前記計量皿受け３は、前記計量皿２１〜２４を前記荷重検出部７に負荷するために貫通孔３１ａが各計量皿２１〜２４の位置に対応して設けられた回転板３１とシャフト３２およびギヤー軸３３を連結して構成され、前記移動機構４は、ピニオンギヤー４１とモータ４２から構成されている。また前記計量皿負荷機構６は、固設された一対のガイド６３とガイド６３間に回転が拘束された状態で摺動して昇降自在に配設された四角柱６１がネジ送り機構１０にて上下動可能に構成され、四角柱６１を前記回転継手５に連結し、この四角柱６１をネジ送り機構１０により昇降させるものである。

前記ネジ送り機構１０は、ピニオンギヤー１０４を固着したモータ１０５と、ピニオンギヤー１０２を嵌着してネジ部１０１ａを前記四角柱６１のネジ６１ａに螺合させ、下端を支持台１０３に回転自在に支承したネジ杆１０１から構成されている。

前記モータ１０５を回転させるとピニオンギヤー１０４が回転し、ピニオンギヤー１０２を介してネジ杆１０１が回転する。前記四角柱６１はネジ杆１０１が回転すると、前記ガイド６３により回転が拘束されているので、ネジ送りの原理によってネジ部１０１ａの左または右回転に対応してガイド６３に沿って昇降し、回転継手５を介して連結される計量皿受け３も同時に昇降する。

計量皿受け３を荷重検出部７に負荷させる場合、まず図２に示すとおり、計量皿受け３を演算制御部８からの制御信号８１によりネジ送り機構１０のモータ１０５を駆動してネジ杆１０１を回転させ、四角柱６１を上昇させ、荷重検出部７より高い所定位置まで移動させる。次に制御信号８２により移動機構４のモータ４２を駆動して正面所定位置まで回転させる。

続いて図３に示すとおり、演算制御部８からの制御信号８１により前記モータ１０５を駆動して四角柱６１を下降させる。荷重検出部７は貫通孔３１ａから突出して計量皿２１の中央部に接触して架設し負荷する。この状態で計量皿２１および試料Ｓ１の荷重は荷重検出部７により検出され、演算制御部８の演算処理により計量皿２１の風袋質量が除去され、試料Ｓ１の質量が計量される。試料Ｓ２〜Ｓ４の計量も計量皿２２〜２４を順次正面位置に移動して同様に行われる。

図４は電子天びんの計量手順を示すフローチャート図である。電子天びん１による計量手順を図１、図４を参照して説明する。必要に応じて校正モードスイッチ１２または比較モードスイッチ１３により計量モードＭを設定して（Ｓ１）、計量開始スイッチ１１をＯＮにする（Ｓ２）。試料Ｓ１〜Ｓ４の質量を計量する場合は、計量モードＭの設定は行なわない。演算制御部８は計量モードＭを判別して（Ｓ３）、計量モードＭの設定が行われていない場合は（Ｍ＝０）、正面位置に計量皿２１を回転停止し、試料Ｓ１の質量が計量され、その質量が表示部１４に表示、プリンタに印字される（Ｓ４）。続いて順次試料Ｓ２〜Ｓ４の計量が行われる（Ｓ５）。

計量モードＭが校正モードである場合は（Ｍ＝１）、計量皿２１の基準質量体Ｒを計量し、質量換算係数の校正を行い（Ｓ６）、続いて試料Ｓ２〜Ｓ４の質量の計量、表示、印字を行なう（Ｓ５）。また、計量モードＭが比較モードである場合は（Ｍ＝２）、計量皿２１の標準とする試料Ｓ１の計量、表示、印字、記憶を行なう（Ｓ７）。次に計量皿２２〜２４の試料Ｓ２〜Ｓ４の質量を順次計量し、記憶された試料Ｓ１との質量差を算出し、この質量差を表示、印字する（Ｓ８）。

図５は第二実施例による電子天びん１Ａの計量皿受け３とその駆動機構部を一部断面で示す側面図である。本電子天びん１Ａは、計量皿受け３の所定位置への回転移動を前記移動機構４で行ない、荷重検出部７の計量皿２１〜２４への架設は前記計量皿負荷機構６によって行なう。計量皿受け３の回転は演算制御部８からの制御信号８１を前記計量皿負荷機構６のネジ送り機構１０に送信して荷重検出部７を計量皿受け３より下方に移動させた後、制御信号８２を移動機構４に送信し計量皿受け３を正面の所定位置に回転させる。なお、荷重検出部７からの荷重検出信号７１は演算制御部８に送信される。

図６は第二実施例による電子天びん１Ａの変形実施例である電子天びん１Ｂの構成を示す上面図（Ａ）と一部断面で示す側面図（Ｂ）である。本電子天びん１Ｂは前記円盤状の計量皿受け３の代わりに断面がＬ形の横長の計量皿受け３Ｂ、移動機構４の代わりに固定子９１と可動子９２からなるリニアモータ９を使用している。固定子９１は電子天びん１Ｂの裏面に固定され、可動子９２は前記計量皿受け３Ｂに固定される。

前記リニアモータ９は演算制御部８Ｂによって制御され、計量皿受け３Ｂを正面位置（図６（Ａ）の計量皿２１の位置）に対して左右方向に移動させる。計量皿受け３Ｂを移動させるときは演算制御部８Ｂからの制御信号８１を計量皿負荷機構６に送信して荷重検出部７Ｂを計量皿受け３Ｂより下方に移動させた後、制御信号８３を固定子９１に送信して計量皿３Ｂを右方または左方に移動させる。なお、図６において図５と同じ符号で示すものは、図５と同一である。

なお、本発明は上記実施例に示す形状に限定されず、例えば前記計量皿負荷機構６の代わりにソレノイドやリニアモータなどの直線移動装置を用いることもできる。また、計量皿受けを大きくして計量皿の個数を増加することも可能である。さらには計量皿受け移動機構部分を電子天びんとは別体として構成し、電子天びんの演算制御部により計量皿受けの移動を制御させるようにしてもよい。

多数の試料の質量を計量したり、標準試料と他の試料と比較計量する場合に作業性のよい電子天びんとして利用できる。

１電子天びん
１Ａ電子天びん
１Ｂ電子天びん
１１計量開始スイッチ
１２校正モードスイッチ
１３比較モードスイッチ
１４表示部
１５プリンタ
２１計量皿
２２計量皿
２３計量皿
２４計量皿
３計量皿受け
３Ｂ計量皿受け
３１回転板
３１ａ貫通孔
３２シャフト
３３ギヤー軸
４移動機構
４１ピニオンギヤー
４２モータ
５回転継手
６計量皿負荷機構
６１四角柱
６１ａネジ
６３ガイド
７荷重検出部
７Ｂ荷重検出部
７１荷重検出信号
８演算制御部
８Ｂ演算制御部
８１制御信号
８２制御信号
８３制御信号
９リニアモータ
９１固定子
９２可動子
１０ネジ送り機構
１０１ネジ杆
１０１ａネジ部
１０２ピニオンギヤー
１０３支持台
１０４ピニオンギヤー
１０５モータ
Ｒ基準質量体
Ｓ１試料
Ｓ２試料
Ｓ３試料
Ｓ４試料

Claims

複数の計量皿と、前記複数の計量皿に対応した貫通孔を有する計量皿受けと、前記複数の計量皿の一つが加除される計量皿載置部を有する荷重検出部と、前記計量皿受けと前記計量皿載置部との相対位置を変化させる移動機構と、前記計量皿載置部が前記貫通孔を介して上部に突出することで前記複数の計量皿の一つを前記計量皿受けから離脱させて前記計量皿載置部に負荷させるように前記移動機構を制御するとともに、前記計量皿載置部を前記貫通孔の下部に退避させることで前記複数の計量皿の一つを計量皿受けに接触させて前記計量皿載置部から離脱させるように前記移動機構を制御する計量皿負荷機構とを有することを特徴とする電子天びん。
前記貫通孔を円周上に配設した計量皿受けと、この計量皿受けを水平面上にて回転させる移動機構を有することを特徴とする請求項１記載の電子天びん。
前記貫通孔を一列方向に配設した計量皿受けと、この計量皿受けを水平面上にて直線方向にスライドさせる移動機構を有することを特徴とする請求項１記載の電子天びん。
一つの計量皿に基準質量体を載置してその質量を計量し、荷重検出部の検出信号に乗じる質量換算係数を校正する校正手段と、校正後にその他の計量皿に載置された試料の質量を計量する選択手段を備えていることを特徴とする請求項１または２または３または４のいずれか１項に記載の電子天びん。
計量皿の一つの試料の質量を計量してこれを標準値とし、その他の計量皿に載置した試料の計量値と前記標準値を比較し、この質量差を表示する選択手段を備えていることを特徴とする請求項１または２または３または４または５のいずれか１項に記載の電子天びん。