CN102317744B - 传感器机构体及使用该传感器机构体的电子秤 - Google Patents

传感器机构体及使用该传感器机构体的电子秤 Download PDF

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Abstract

一种传感器机构体(1)，具有：主罗伯威尔机构(R1)；副罗伯威尔机构(R2)，其包括固定于电子秤底座或与电子秤底座一体化的第二固定柱(10)、对放置于卡止部(5)的内置秤砣(4)的载荷进行传递的第二可动柱(21)、以及将第二可动柱(21)与第二固定柱(10)连接的互相平行的二根第二梁(22、23)；第一杆(31)，其能摆动地被第一支点(31a)支撑，且一端部连接有主罗伯威尔机构(R1)的第一可动柱(11)，另一端部连接有第二杆(32)；以及第二杆(32)，其能摆动地被第二支点(32a)支撑，且一端部连接有副罗伯威尔机构(R2)的第二可动柱(21)，另一端部连接有电磁力产生装置(3)并连接有第一杆(31)的另一端部，副罗伯威尔机构(R2)的第二固定柱(10)，借助在与铅垂方向垂直的厚度方向从两侧形成有切口的薄壁连接部分而与第二杆(32)连接。

Description

传感器机构体及使用该传感器机构体的电子秤
技术领域
本发明涉及一种起载荷传感器作用的传感器机构体及使用该传感器机构体的电子秤，尤其涉及一种利用内置秤砣进行校正的传感器机构体及使用该传感器机构体的电子秤。
背景技术
关于电子秤，一般通过由电磁力产生装置等产生电磁力来对抗被测定物载荷所造成的传感器机构体的可动构件的位移，从而按为使传感器机构体的可动构件的位移成为零所产生的电磁力的大小来计测被测定物的载荷。
作为利用被测定物载荷使可动构件产生位移的传感器机构体，例如有一种形成有罗伯威尔(日文：ロバ一バル)机构(也称为平行导向件)的传感器机构体，该罗伯威尔机构具有：被固定在电子秤基座上的固定柱；传递被放置在计量盘上的被测定物的载荷的可动柱(可动构件)；以及将可动柱与固定柱连接的互相平行的二根梁。在形成有这种罗伯威尔机构的传感器机构体中，可在铅垂方向上对被测定物载荷所造成的可动柱的位移进行限制，可进一步消除因计量盘上的被测定物的放置位置所引起的偏置误差(所谓的“四角误差”)。
此外，为了以较大的杠杆率将罗伯威尔机构的可动柱的位移传递给电磁力产生装置，传感器机构体具有被支撑成能围绕支点摆动的杆，将与杆的一端部连接的罗伯威尔机构的可动柱的位移传递给与杆的另一端部连接的电磁力产生装置。
已知道一种具有这样的传感器机构体(所谓的“单块体型的传感器机构体”)的电子秤，该传感器机构体利用一个金属制的长方体形状的块体而将含有这样的罗伯威尔机构和杆的机械装置一体形成(例如参照专利文献1)。
图7是表示单块体型传感器机构体的一例子的侧视图，图8是表示具有图7所示的传感器机构体的电子秤的一例子的侧视图，图9是表示图7所示的电子秤的大致结构的示图。
传感器机构体201是一个铝合金制的长方体形状的块体，通过设置在Y方向(厚度方向)贯通的孔、狭槽等而形成有罗伯威尔机构R、第一杆231、第二杆232、以及将罗伯威尔机构R、第一杆231和第二杆232连接起来的连接构件241、242。
在电子秤基座(未图示)中，罗伯威尔机构R包括：借助由另外构件构成的安装构件7而被固定的固定柱210；托盘2a固定于上表面的可动柱211；以及两端部具有可挠部(铰链部)212a、213a的二根梁212、213。并成为利用互相平行的二根梁212、213将可动柱211和固定柱210连接起来的结构。另外，放置被测定物的计量盘2被置于托盘2a上。由此，将被测定物载荷所造成可动柱211的位移限制在Z方向(铅垂方向)。
第一杆231就以弹性的第一支点231a为中心倾动自如，第二杆232以弹性的第二支点232a为中心倾动自如。
并且，罗伯威尔机构R的可动柱211借助连接构件241而与第一杆231的另一端部连接，第一杆231的另一端部借助连接构件242而与第二杆232的另一端部的第二支点232a附近连接。由另外构件构成的悬臂构件6的基端部利用螺钉等固定在第二杆232另一端部的第二支点232a的远处。由此，放置在计量盘2上的被测定物的载荷就通过可动柱211、连接构件241、第一杆231、连接构件242和第二杆232而使悬臂构件6的顶端部倾动。
这种悬臂构件6顶端部的位移由固定在电子秤基座上的位移传感器9来检测。另外，在悬臂构件6的顶端部固定有电磁力产生装置3的压力线圈3a(日文：フオ一スコイル)。由此，流过电磁力产生装置3的压力线圈3a的电流大小，由伺服机构(未图示)根据来自位移传感器9的检测信号进行控制，以使悬臂构件6顶端部的位移成为零。并且，根据由伺服机构控制的所流动的电流大小来计测被测定物的载荷。
另一方面，在电子秤中，例如每天规定的载荷和要平衡的电流的大小有时随着每天温度变化等而产生变动。其结果，所计测的被测定物的载荷(测定结果)产生误差。因此，为了使得测定结果不随着温度的变化等而产生误差，在对被测定物的载荷进行计测前，必须用校正用的秤砣进行校正。
因此，在用校正用的秤砣进行校正时，由于要注意校正用的秤砣的操作和保管等，故有一种预先设置有内置秤砣的电子秤(例如，参照专利文献2)。在这种设置有内置秤砣的电子秤中，要根据操作者的按钮操作等适当进行校正，或者要根据时间、温度传感器等的信号自动进行校正。
图10是表示设置有内置秤砣的电子秤的大致结构的示图。电子秤110具有：主罗伯威尔机构R1，用来将放置在计量盘2上的被测定物的载荷向Z方向(铅垂方向)传递；副罗伯威尔机构R2，用来将放置在卡止部5上的内置秤砣4的载荷向Z方向(铅垂方向)传递；切换机构(未图示)，其能够进行切换使得内置秤砣4放置或不放置在卡止部5上；第一杆31，其利用第一支点31a能摆动地被支撑；第二杆32，其利用第二支点32a能摆动地被支撑；连接构件41、142、143，它们将主罗伯威尔机构R1、副罗伯威尔机构R2、第一杆31和第二杆32连接起来；以及产生电磁力的电磁力产生装置3。
在这种电子秤110中，为了用内置秤砣4进行校正，在成为与电磁力产生装置3连接的第二杆32的另一端部的相反侧的第二杆32的一端部，借助连接构件143而连接有副罗伯威尔机构R2的第二可动柱21。副罗伯威尔机构R2包括：固定在电子秤基座上的共用固定柱10；固定有卡止部5的第二可动柱21；以及在两端部具有可挠部(铰链部)22a、23a的二根第二梁22、23。并且成为利用互相平行的二根第二梁22、23将第二可动柱21和共用固定柱10连接起来的结构。由此，将内置秤砣4的载荷所造成的第二可动柱21的位移限制在Z方向(铅垂方向)。
并且，当对被测定物的载荷进行计测时，利用切换机构不将内置秤砣4放置在卡止部5上，而在进行校正时，利用切换机构将内置秤砣4放置在卡止部5上，由此将内置秤砣4的载荷传递给第二可动柱21。内置秤砣4的载荷传递到第二可动柱21时，通过连接构件143使第二杆232倾动。
专利文献1：日本特开2004-61257号公报
专利文献2：日本特许第3645372号
发明内容
本发明要解决的课题
因此，本发明者们制作了图11所示那样的单块体型的传感器机构体101，以便用单块体型的传感器机构体形成图10所示那样的设置有内置秤砣4的电子秤110的结构。另外，图12是表示具有图11所示的传感器机构体的电子秤的一例子的侧视图。图13(a)是图11所示的H-H线的剖面图，图13(b)是图11所示的I-I线的剖面图，图13(c)是图11所示的J-J线的剖面图。
传感器机构体101是一个铝合金制的长方体形状的块体，通过设置向Y方向(厚度方向)贯通的孔、狭槽等而形成有：主罗伯威尔机构R1；副罗伯威尔机构R2；第一杆31；第二杆32；以及将主罗伯威尔机构R1、副罗伯威尔机构R2、第一杆31和第二杆32连接起来的连接构件41、142、143。
主罗伯威尔机构R1包括：借助安装构件7固定在电子秤基座上的共用固定柱10；托盘2a固定于上表面的第一可动柱11；以及在两端部具有可挠部12a、13a的二根第一梁12、13。并且成为利用互相平行的二根第一梁12、13将第一可动柱11和共用固定柱10连接起来的结构。由此，将被测定物的载荷所造成的第一可动柱11的位移限制在Z方向(铅垂方向)。
副罗伯威尔机构R2包括：共用固定柱10；利用螺钉等将卡止部5固定的第二可动柱21；以及在两端部具有可挠部22a、23a的二根第二梁22、23。并且成为利用互相平行的二根第二梁22、23将第二可动柱21和共用固定柱10连接起来的结构。另外，内置秤砣4被放置在被固定于第二可动柱21上的卡止部5上。由此，将内置秤砣4的载荷所造成的第二可动柱21的位移限制在Z方向(铅垂方向)。
第一杆31就以第一支点31a为中心倾动自如，第二杆32以第二支点32a为中心倾动自如。
并且，主罗伯威尔机构R1的第一可动柱11借助连接构件41而与第一杆31的一端部连接，第一杆31的另一端部借助连接构件142而与第二杆32的另一端部的第二支点32a附近连接。悬臂构件6的基端部利用螺钉等固定在第二杆32另一端部的第二支点32a的远处。由此，放置在计量盘2上的被测定物的载荷就通过第一可动柱11、连接构件41、第一杆31、连接构件142和第二杆32而使悬臂构件6的顶端部倾动。
另外，副罗伯威尔机构R2的第二可动柱21借助连接构件143而与第二杆32的一端部连接。由此，放置在卡止部5上的内置秤砣4的载荷就通过第二可动柱21、连接构件143和第二杆32而使悬臂构件6的顶端部倾动。
然而，主罗伯威尔机构R1在二根第一梁12、13的平行度被精密调整后的状态下可消除四角误差，为消除四角误差而必需的第一梁12、13的平行度的精度不是仅通过加工精度来实现的，必须在加工、装配后一边使计量盘2上的被测定物的放置位置实际变化一边进行调整，即进行四角误差的调整作业。具体来讲，四角误差的调整作业如此进行：一边使计量盘2上的被测定物的放置位置变化，一边用锉刀等将形成于第一梁12、13两端部的可挠部12a、13a的一部分予以削去，使各可挠部12a、13a的有效中心及各可挠部12a、13a的刚性本身变化。
但是，在形成有传递内置秤砣4的载荷用的副罗伯威尔机构R2的情况下，即使一边使计量盘2上的被测定物的放置位置变化、一边实施用锉刀等将可挠部12a、13a的一部分削去这样的四角误差的调整作业，被测定物的载荷也施加到计量盘2上的传感器宽度方向(Y方向)的端部，施加了较大扭矩，在这样的情况下，就不能消除四角误差。
解决问题的手段
本发明者为解决上述问题，对在形成有用于传递内置秤砣4的载荷的副罗伯威尔机构R2的情况下，即使实施四角误差的调整作业也无法消除四角误差的原因进行了研究。其结果为，第二杆32的一端部借助连接构件143、第二可动柱21和第二梁22、23而与被固定的共用固定柱(第二固定柱)10连接，所以，来自副罗伯威尔机构R2的路径的扭转力作用于第二杆32上。因此发现：通过借助在Y方向(厚度方向)从两侧形成有切口的薄壁连接部分将副罗伯威尔机构的第二固定柱连接于第二杆，从而对由第二固定柱作用于第二杆的扭转变形量进行调整。
也就是说，本发明的传感器机构体，具有：主罗伯威尔机构，其包括固定于电子秤基座或与电子秤基座一体化的第一固定柱、对放置于计量盘上的被测定物的载荷进行传递的第一可动柱、以及将第一可动柱与第一固定柱连接以使得该第一可动柱在铅垂方向上传递被测定物的载荷的互相平行的二根第一梁；副罗伯威尔机构，其包括固定于所述电子秤基座或与所述电子秤基座一体化的第二固定柱、对放置于卡止部的内置秤砣的载荷进行传递的第二可动柱、以及将第二可动柱与第二固定柱连接以使得该第二可动柱在铅垂方向上传递内置秤砣的载荷的互相平行的二根第二梁；第一杆，其能摆动地被第一支点支撑，且所述第一杆的一端部连接有主罗伯威尔机构的第一可动柱，所述第一杆的另一端部连接有第二杆；以及第二杆，其能摆动地被第二支点支撑，且所述第二杆的一端部连接有副罗伯威尔机构的第二可动柱，所述第二杆的另一端部连接有电磁力产生装置，且所述第二杆连接有第一杆的另一端部，该传感器机构体的特征在于，所述副罗伯威尔机构的第二固定柱，借助在与所述铅垂方向垂直的厚度方向从两侧形成有切口的薄壁连接部分而与第二杆连接
采用本发明的传感器机构体，即使形成有传递内置秤砣的载荷用的副罗伯威尔机构，也可借助在厚度方向从两侧形成有切口的薄壁连接部分而将副罗伯威尔机构的第二固定柱与第二杆连接，因此，根据薄壁连接部分自身挠性变形，可使得来自第一杆的路径的绞扭变形量和来自副罗伯威尔机构的路径的绞扭变形量在第二杆上相一致，即便在作用有扭矩时也能将第二杆的姿势保持为与不作用扭矩时同样的状态。于是，可消除因来自于副罗伯威尔机构的绞扭变形所引起的四角误差。
另外，也可做成如下结构：在上述发明中，具有将所述第二可动柱和第二杆连接起来的连接构件，所述薄壁连接部分形成于安装所述连接构件和第二可动柱的第一安装部、安装连接构件和第二杆的第二安装部、或者第一安装部与第二安装部之间的连接构件部分。
另外，也可做成如下结构：在上述发明中，所述第二梁的两端部具有可挠部，
所述薄壁连接部分形成于所述可挠部或可挠部间的第二梁部分。
另外，也可做成如下结构：在上述发明中，所述第一固定柱和第二固定柱是共用的部分。
此外，也可做成如下结构：在上述发明中，所述主罗伯威尔机构、副罗伯威尔机构、第一杆和第二杆，通过在长方体形状的块上设置在厚度方向贯通的多个贯通孔和狭槽而一体地形成。
并且，本发明的电子秤的结构是，具有：上述那种的传感器机构体；所述内置秤砣；所述电磁力产生装置；以及切换机构，所述切换机构能够切换成以下状态中的任一个，即将所述内置秤砣的载荷放置在副罗伯威尔机构的卡止部上、或者将所述内置秤砣的载荷不放置在副罗伯威尔机构的卡止部上。
附图说明
图1是表示实施形态1所涉及的单块体型的传感器机构体的一例子的侧视图。
图2是图1所示的剖面图。
图3是表示实施形态2所涉及的单块体型的传感器机构体的一例子的侧视图。
图4是图3所示的剖面图。
图5是表示实施形态3所涉及的单块体型的传感器机构体的一例子的侧视图。
图6是图5所示的剖面图。
图7是表示单块体型的传感器机构体的一例子的侧视图。
图8是表示具有图7所示的传感器机构体的电子秤的一例子的侧视图。
图9是表示图7所示的电子秤的大致结构的示图。
图10是表示设置有内置秤砣的电子秤的大致结构的示图。
图11是表示单块体型的传感器机构体的一例子的侧视图。
图12是表示具有图11所示的传感器机构体的电子秤的一例子的侧视图。
图13是图11所示的剖面图。
符号说明
1、51、61、101、201传感器机构体
3电磁力产生装置
4内置秤砣
5卡止部
10共用固定柱(第一固定柱、第二固定柱)
11第一可动柱
12、13第一梁
21第二可动柱
22、23、62、63第二梁
31第一杆
31a第一支点
32第二杆
32a第二支点
42a、42b、43a、43b切口部
R1主罗伯威尔机构
R2副罗伯威尔机构。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施形态。本发明并不限于下面说明的实施形态，在不脱离本发明宗旨的范围内，当然包含各种的形态。
(实施形态1)
图1是表示实施形态1所涉及的单块体型的传感器机构体的一例子的侧视图，图2(a)是图1所示的A-A线的剖面图，图2(b)是图1所示的B-B线的剖面图，图2(c)是图1所示的C-C线的剖面图。对于与上述传感器机构体101相同的构件，标上相同的符号，省略说明。
传感器机构体1是一个铝合金制的长方体形状的块体，通过设置沿Y方向(厚度方向)贯通的孔、狭槽等而形成有主罗伯威尔机构R1、副罗伯威尔机构R2、第一杆31、第二杆32、以及将主罗伯威尔机构R1、副罗伯威尔机构R2、第一杆31和第二杆32连接起来的连接构件41、42、43。
在连接构件42、43、安装连接构件42、43和第二杆32的第二安装部、安装连接构件42、43和第一杆31的第一安装部，形成有在Y方向(厚度方向)从两侧切入可挠部及连接构件的切口部42a、42b、43a、43b。
另外，切口部42a、42b、43a、43b的大小根据计算、调整作业等来决定，以使得来自第一杆31的路径的绞扭变形量与来自副罗伯威尔机构R2的路径的绞扭变形量在第二杆32上相一致。此时，由于来自副罗伯威尔机构R2的路径的绞扭变形量比来自第一杆31的路径的绞扭变形量大得多，因此，也可不形成切口部42a、42b，而仅形成切口部43a、43b。
由此，由于借助第二梁22、23、第二可动柱21和厚度为DY的连接构件43将副罗伯威尔机构R2的共用固定柱10与第二杆32连接，因此，通过可挠部及连接构件自身进行挠性变形，可以使得来自于第一杆31的路径的绞扭变形量和来自于副罗伯威尔机构R2的路径的绞扭变形量在第二杆32上相一致，即便在作用有绞扭扭矩的情况下，也能将第二杆32的姿势保持为与不作用扭矩时相同的状态。于是，可消除因来自于副罗伯威尔机构R2的绞扭变形所引起的四角误差。
(实施形态2)
图3是表示实施形态2所涉及的单块体型的传感器机构体的一例子的侧视图，图4(a)是图3所示的D-D线的剖面图，图4(b)是图3所示的E-E线的剖面图，图4(c)是图3所示的F-F线的剖面图。另外，对于与上述传感器机构体101相同的构件，标上相同的符号，省略说明。
传感器机构体51是一个铝合金制的长方体形状的块体，通过设置沿Y方向(厚度方向)贯通的孔、狭槽等而形成有主罗伯威尔机构R1、副罗伯威尔机构R2、第一杆31、第二杆32、以及将主罗伯威尔机构R1、副罗伯威尔机构R2、第一杆31和第二杆32连接起来的连接构件41、52、53。
在连接构件52、53的中央部，形成有在Y方向(厚度方向)从两侧切入的切口部52a、52b、53a、53b。
另外，切口部52a、52b、53a、53b的大小根据计算、调整作业等来决定，以使得来自第一杆31的路径的绞扭变形量与来自副罗伯威尔机构R2的路径的绞扭变形量在第二杆32上相一致。此时，由于来自副罗伯威尔机构R2的路径的绞扭变形量比来自第一杆31的路径的绞扭变形量大得多，因此，也可不形成切口部52a、52b，而仅形成切口部53a、53b。
由此，由于借助第二梁22、23、第二可动柱21和中央部的厚度为DY的连接构件52将副罗伯威尔机构R2的共用固定柱10与第二杆32连接，因此，通过连接构件自身进行挠性变形，可使得来自第一杆31的路径的绞扭变形量和来自副罗伯威尔机构R2的路径的绞扭变形量在第二杆32上相一致，即便在作用有扭矩的情况下，也能将第二杆32的姿势保持为与不作用扭矩时相同的状态。于是，可消除因来自于副罗伯威尔机构R2的绞扭变形所引起的四角误差。
(实施形态3)
图5是表示实施形态3所涉及的单块体型的传感器机构体一例子的侧视图，图6是图5所示的G-G线的剖面图。对于与上述传感器机构体101相同的构件，标上相同的符号，省略说明。
传感器机构体61是一个铝合金制的长方体形状的块体，通过设置沿Y方向(厚度方向)贯通的孔、狭槽等而形成有主罗伯威尔机构R1、副罗伯威尔机构R2、第一杆31、第二杆32、以及将主罗伯威尔机构R1、副罗伯威尔机构R2、第一杆31和第二杆32连接起来的连接构件41、142、143。
副罗伯威尔机构R2包括：共用固定柱10；利用螺钉等将卡止部5固定的第二可动柱21；以及在两端部具有可挠部62a、63a的二根第二梁62、63。并且成为利用互相平行的二根第二梁62、63将第二可动柱21和共用固定柱10连接起来的结构。
在第二量62、63的可挠部62a、63a间的中央附近形成有在Y方向(厚度方向)从两侧切入的切口部62c、62d、63c、63d。
另外，切口部62c、62d、63c、63d的大小根据计算、调整作业等来决定，以使得来自第一杆31的路径的绞扭变形量与来自副罗伯威尔机构R2的路径的绞扭变形量在第二杆32上相一致。
由此，由于借助中央部的厚度为DY的第二梁62、中央部的厚度为DY的第二梁63、第二可动柱21和连接构件143将副罗伯威尔机构R2的共用固定柱10与第二杆32连接，因此，通过副罗伯威尔机构R2的第二梁62、63自身进行挠性变形，可使得来自第一杆31的路径的绞扭变形量和来自副罗伯威尔机构R2的路径的绞扭变形量在第二杆32上相一致，在作用有扭矩的情况下，也能将第二杆32的姿势保持为与不作用扭矩时相同的状态。于是，可消除因来自于副罗伯威尔机构R2的绞扭变形所引起的四角误差。
产业上的可利用性
本发明的传感器机构体及电子秤，作为例如构成为通过使用内置秤砣而进行校正的产品来使用。

Claims (5)

1.一种传感器机构体，具有：
主罗伯威尔机构，其包括固定于电子秤基座或与电子秤基座一体化的第一固定柱、对放置于计量盘上的被测定物的载荷进行传递的第一可动柱、以及将第一可动柱与第一固定柱连接以使得该第一可动柱在铅垂方向上传递被测定物的载荷的互相平行的二根第一梁；
副罗伯威尔机构，其包括固定于所述电子秤基座或与所述电子秤基座一体化的第二固定柱、对放置于卡止部的内置秤砣的载荷进行传递的第二可动柱、以及将第二可动柱与第二固定柱连接以使得该第二可动柱在铅垂方向上传递内置秤砣的载荷的互相平行的二根第二梁；
第一杆，其能摆动地被第一支点支撑，且所述第一杆的一端部连接有主罗伯威尔机构的第一可动柱，所述第一杆的另一端部连接有第二杆；以及
第二杆，其能摆动地被第二支点支撑，且所述第二杆的一端部连接有副罗伯威尔机构的第二可动柱，所述第二杆的另一端部连接有电磁力产生装置，且所述第二杆连接有第一杆的另一端部，该传感器机构体的特征在于，
所述副罗伯威尔机构的第二固定柱，借助在与所述铅垂方向垂直的厚度方向从两侧形成有切口的薄壁连接部分而与第二杆连接，并且所述第一固定柱和第二固定柱是共用的部分。
2.如权利要求1所述的传感器机构体，其特征在于，
具有将所述第二可动柱和第二杆连接起来的连接构件，
所述薄壁连接部分形成于安装所述连接构件和第二可动柱的第一安装部、安装连接构件和第二杆的第二安装部、或者第一安装部与第二安装部之间的连接构件部分。
3.如权利要求1所述的传感器机构体，其特征在于，
所述第二梁的两端部具有可挠部，
所述薄壁连接部分形成于所述可挠部或可挠部间的第二梁部分。
4.如权利要求1～3中任一项所述的传感器机构体，其特征在于，所述主罗伯威尔机构、副罗伯威尔机构、第一杆和第二杆，通过在长方体形状的块上设置在厚度方向贯通的多个贯通孔和狭槽而一体地形成。
5.一种电子秤，其特征在于，具有：
如权利要求1～4中任一项所述的传感器机构体；
所述内置秤砣；
所述电磁力产生装置；以及
切换机构，所述切换机构能够切换成以下状态中的任一个，即将所述内置秤砣的载荷放置在副罗伯威尔机构的卡止部上、或者将所述内置秤砣的载荷不放置在副罗伯威尔机构的卡止部上。
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