CN1755334A - 电子天平 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子天平。在块状载荷测量单元的可移动柱端面上加工出两个水平孔。力点弹簧形成于水平孔之间，并且水平孔的内侧面构成支点弹簧的内端面。此外，从载荷测量单元的上面或者下面加工出垂直孔，从而支点弹簧被在垂直方向上延伸的垂直孔分隔，并且形成于载荷测量单元纵向的两侧面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子天平，尤其是涉及这样一种电子天平，其设置有罗维布机构(Roverbal mechanism，也称作平行导轨)，生成电磁力以消除由测量载荷对位移部分产生的位移，并且通过所生成的电磁力来检测测量载荷。
背景技术
通常，在电子天平中生成电磁力来抵抗由测量载荷对传感器机构主体产生的位移，并且根据将位移变成零所需要的电磁力来测量该测量载荷。可以采用配置有称作罗维布机构的机构主体作为此类电子天平中的传感器机构主体，其中支承测量盘的可移动柱由两个彼此平行的梁支承于固定柱上，测量负载放置于测量盘上，各个梁两端配置有柔性部分(参考JP-A-2002-148105和JP-A-2004-28750)。罗维布机构的设置防止因为测量载荷而使测量盘发生倾斜，并且限制由测量载荷造成的测量盘或者可移动柱在垂直方向上的位移。因此可以消除由放置在测量盘上的测量负载的位置造成的载荷检测误差，从而使测量具有高精度。
图3A示出载荷测量单元20的侧视图，其由用作上述传感器机构主体的单元块加工而成。图3B示出其俯视图，其中没有示出测量盘29。图3C示出电磁力生成装置30的局部剖视图。如图中所示，载荷测量单元20由单元块形状形成柔性部分e和梁23a、23b，其利用电火花线切割二维的加工成罗维布机构，以及杠杆块26，其连接于力点弹簧24a、24b和支点弹簧25。同样，在图3B中所示的载荷测量单元20中，力点弹簧24a、24b和支点弹簧25在x方向上的宽度通过在载荷测量单元20纵向的两个侧部形成锪孔27而变小。从而，机械灵敏度得以提高。如图3A中所示，测量盘29固定地连接于载荷测量单元20的可移动柱28的上端。在杠杆块26的两侧拧上一端固定有电磁力生成装置30的作用力线圈(force coil)30a的杠杆31。该载荷测量单元20的特征在于，其可以降低元件的数量并且提供温度特性的高再现性。
现有技术中的电子天平构造如上，但是存在以下问题。杠杆块26可能随载荷测量单元20在宽度方向上(或者图3B中所示的x方向)，即在垂直于杠杆块26的可移动方向的方向上的振动而发生振动。从而，由于临时振动而使指示值发生变化，并且由于稳定的振动而持续产生误差。此外，难以将源点和支点做成其理想形状，以及在优化设计中实现机械灵敏度。
发明内容
鉴于以上情况完成了本发明，本发明的目的在于提供一种电子天平，其中降低了载荷测量单元在宽度方向上振动的影响。
为了实现上述目的，根据本发明，电子天平具有块状载荷测量单元，该载荷测量单元包括：
罗维布机构，用于在垂直方向上传输测量载荷；
支点弹簧，用于施加测量载荷和电磁力的扭矩；以及
可移动柱，其连接于力点弹簧和载荷接收器，测量载荷施加于该载荷接收器上，
其中载荷测量单元配置有至少两个水平孔，水平孔平行设置于载荷测量单元的可移动柱的端面或者固定柱的端面上，从而力点弹簧的宽度由水平孔之间的未加工区域控制并且水平孔的内侧面构成支点弹簧的内端面，这意味着支点弹簧13a和13b在x方向上的宽度由水平孔1a和1b的内侧面1a’、1b’确定。
此外，根据本发明的电子天平中，载荷测量单元设置有在垂直方向上从载荷测量单元的上面或者底面延伸的至少一个垂直孔，以分隔支点弹簧。
此外，根据本发明的电子天平中，锪孔形成于载荷测量单元纵向侧部上，以降低支点弹簧的宽度。
此外，根据本发明的电子天平中，载荷测量单元配置有多个水平孔，水平孔平行设置于载荷测量单元的可移动柱或者固定柱的端面上，从而至少有一个位于多个水平孔平行方向上的未加工区域控制力点弹簧的宽度，并且至少有一个不控制力点弹簧的其他未加工区域控制支点弹簧的宽度。
根据本发明的电子天平按上述方式构造，可以降低载荷测量单元厚度方向上振动的影响。
附图说明
图1A示出了根据本发明电子天平的载荷测量单元1的实施例的侧视图。
图1B示出了其正视图，其中没有示出测量盘8和盘容纳架8a。
图1C示出了其俯视图，其中没有示出测量盘8和盘容纳架8a。
图1D示出了电磁力生成装置15的局部剖视结构图。
图2A示出了载荷测量单元1中加工的孔的位置的局部侧视图。
图2B示出了其主视图。
图2C是沿着线A-A剖开的剖视图。
图2D是示出载荷测量单元1中加工的垂直孔1c’的另一示例的局部侧视图。
图3A示出了在现有技术的电子天平中使用的载荷测量单元的侧视图。
图3B示出了其俯视图，其中没有示出测量盘29。
图3C示出了电磁力生成装置30的局部剖视结构图。
图4A示出了根据本发明电子天平的载荷测量单元1的实施例的侧视图。
图4B示出了根据本发明另一实施例的电子天平的载荷测量单元1的正视图，其中没有示出测量盘8和盘容纳架8a。
图4C示出了根据本发明另一实施例的电子天平的载荷测量单元1的俯视图，其中没有示出测量盘8和盘容纳架8a。
图5A示出了根据本发明电子天平的载荷测量单元1的实施例的侧视图。
图5B示出了根据本发明另一实施例的电子天平的载荷测量单元1的正视图，其中没有示出测量盘8和盘容纳架8a。
图5C示出了根据本发明另一实施例的电子天平的载荷测量单元1的俯视图，其中没有示出测量盘8和盘容纳架8a。
图5D示出了根据本发明另一实施例的电子天平的载荷测量单元1的后视图。
具体实施方式
下面参照附图，将对本发明的实施例进行说明。
图1A是将本发明应用于电子天平的情况下的载荷测量单元1的侧视图。图1B是其正视图，其中没有示出测量盘8和盘容纳架8a。图1C是其俯视图，其中没有示出测量盘8和盘容纳架8a，并且其中示出了锪孔1d。图1D是电磁力生成装置15的局部剖视结构图。图2A示出载荷测量单元1中加工的孔的位置的局部侧视图。图2B是其正视图，图2C是沿着线A-A剖开的剖视图。该载荷测量单元1通过在铝合金和相似材料制成的单元块中钻孔而形成以下各种孔。同样，载荷测量单元1通过用电火花线切割加工而提供狭缝1f而形成罗维布机构2和杠杆块3。
罗维布机构2具有这样的结构，其中位于单元块两端的可移动柱4和固定柱5通过上和下平行梁6、7相互连接，在上和下平行梁6、7的两端分别设置有柔性部分e。测量盘8通过盘容纳架8a支承于可移动柱4的上端面上。载荷接收器包括测量盘8和盘容纳架8a。固定柱5的下端固定于天平基座9上。
可移动柱4通过形成于连接部10的上和下位置的力点弹簧(power-pointspring)11、12连接于杠杆块3的一端。杠杆块3被支承使其以两个支点弹簧13a、13b为中心倾斜，所述支点弹簧13a、13b形成于固定柱5的右上端(图中右侧)，其处于固定柱5的可移动柱4侧。在杠杆块3的另一端，配置成独立部件的载出部件(carrying-out member)14的基部(未示出其中间部分)被固定连接。
载出部件14的基部用叉形分支拧在杠杆块3的两侧面上。电磁力生成装置15的作用力线圈15a固定于载出部件14的末端。电磁力生成装置15具有这样的结构，其中作用力线圈15a可移动地置于由磁性回路15b生成的静磁场中。
载出部件14末端的位移由位移传感器16检测。流经作用力线圈15a的电流由伺服机构(未示出)控制，使载出部件14的位移恒定为零。然后，根据流经作用力线圈15a的电流测量出测量盘8上的测量载荷。
根据本发明载荷测量单元1中的力点弹簧11和支点弹簧13a、13b通过结合图2中所示的下列过程(1)至(3)而形成。
(1)水平平行并沿中心线c对称的两个水平孔1a、1b形成于可移动柱4的端面4a，从而穿过形成于单元块侧面三点的水平孔1e。力点弹簧11的宽度(在图2C所示的x方向上)由没有形成水平孔1a、1b的未加工区域1L(图2B中示出三个区域)控制或者确定。从而，水平孔1a、1b的内侧面1a’、1b’构成了支点弹簧13a、13b的内端面13a’、13b’，这意味着支点弹簧13a和13b在x方向上的宽度由水平孔1a和1b的内侧面1a’、1b’确定。未加工区域1L指的是水平孔1a、1b之间的区域以及各孔1a、1b与单元块各侧面之间的区域。理想地，形成两个水平孔1a、1b。这是因为本发明的目的可以通过两个孔来实现，并且这样少量的孔不会降低机械强度。此外，降低了工时和生产成本。然而，在本发明中，水平孔的数量并不局限于两个。可以形成四个水平孔，从而支点弹簧的内端面由两个最外侧的水平孔确定。此外，可以形成五个或者更多的水平孔，而不是四个水平孔。通过调整各个孔的尺寸，可以根据需要形成任意数量的水平孔(参见图4B)。在本发明中，垂直孔的数量与水平孔的数量一致，如图4C中所示的。
根据水平孔的数量，多个未加工区域1L形成于水平孔的平行方向上。因此，在本发明的另一实施例中，未加工区域1L中之一(包括一半未加工区域1L)可以用于确定力点弹簧的宽度，并且其他未加工区域1L中至少一个可以用于确定支点弹簧的宽度。力点弹簧的数量和支点弹簧的数量可以有各种组合，因此借助水平孔的约束方式可以在各种实施例中实现。本发明包括所有的这些实施方式。
在本发明中，可以在固定柱5的端面5a上形成至少两个水平孔，该两水平孔水平平行并且关于中心线对称(参见图5A-5D)。
(2)为了将支点弹簧13a、13b彼此分离，在垂直方向从单元块的上表面加工出垂直孔1c。因此支点弹簧13a、13b可以在纵向置于载荷测量单元1的两侧面上，并且可以在中心形成单个力点弹簧11。可以在垂直方向从单元块的底面加工出垂直孔(参见图2D)。
(3)为了减小支点弹簧13a、13b的宽度，在纵向将锪孔1d置于单元块的两侧部分上。
因此，由单元块加工而成的载荷测量单元1的整体块(unified-block)结构中，在组装电子天平中支点弹簧13a、13b之间的间隔可以向外扩大，从而提高抗振性。此外，可以缩小力点弹簧11的宽度以提高机械灵敏度。
根据本发明的电子天平，由于在可移动柱的端面或者固定柱的端面中、以及载荷测量单元的上侧或者下侧中加工出孔，所以两个支点弹簧之间的间隔被扩大。此外，由于在其纵向的侧部加工出锪孔，所以支点弹簧的宽度得以降低。此外，形成了单个力点弹簧。因此，在组装的电子天平中可以实现弹簧的最佳布局，从而增强了支点弹簧抵抗宽度方向上振动的扭曲强度。此外，增加了杠杆系统的固有频率，以便于内部扰动处理，从而提高了电子天平的抗振性能。
本发明涉及电子天平，尤其是涉及这样一种电子天平，其配置有罗维布机构，产生电磁力以消除由测量载荷引起的位移部分的位移，并且由所产生的电磁力来检测该测量载荷。
对于本领域技术人员来说，很明显的是，在不脱离本发明的精神或者范围的前提下可以对本发明所述的优选实施例进行各种修改和改变。因此，本发明涵盖了与所附权利要求及其等同文件范围一致的本发明的所有修改和改变。
本申请要求基于2004年9月28日提交的日本专利申请No.2004-281877的外国优先权，其内容在此整体引作参考。
Claims (4)
1.一种具有块状载荷测量单元的电子天平，所述载荷测量单元包括：
罗维布机构，用于在垂直方向传输测量载荷；
支点弹簧，用于施加测量载荷和电磁力的扭矩；以及
可移动柱，其连接于力点弹簧和载荷接收器，测量载荷施加于该载荷接收器上，
其中所述的载荷测量单元配置有至少两个水平孔，所述水平孔平行设置于载荷测量单元的可移动柱的端面或者固定柱的端面上，从而由水平孔之间的未加工区域控制力点弹簧的宽度，并且水平孔的内侧面构成支点弹簧的内端面。
2.如权利要求1所述的电子天平，其中
所述载荷测量单元设置有在垂直方向上从载荷测量单元的上面或者底面延伸的至少一个垂直孔，以分隔支点弹簧。
3.如权利要求1所述的电子天平，其中
锪孔形成于载荷测量单元的纵向侧部上，以减小支点弹簧的宽度。
4.如权利要求1所述的电子天平，其中
所述载荷测量单元配置有多个水平孔，所述水平孔平行设置于载荷测量单元的可移动柱或者固定柱的端面上，从而至少有一个位于所述多个水平孔平行方向上的未加工区域控制力点弹簧的宽度，并且至少有一个不控制力点弹簧的其他未加工区域控制支点弹簧的宽度。
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