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Hintergrund der Erfindung
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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Waage
und insbesondere auf eine elektronische Waage, die mit einem Roverbal-Mechanismus
(auch bekannt als Parallelführung)
ausgestattet ist, eine elektromagnetische Kraft zur Eliminierung
einer Abweichung eines abweichenden Bereichs aufgrund einer Messlast
erzeugt und die Messlast aus der erzeugten elektromagnetischen Kraft
detektiert.
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Allgemein
wird in einer elektronischen Waage eine elektromagnetische Kraft
gegen die Abweichung eines Sensormechanismuskörpers aufgrund einer Messlast
erzeugt, wobei die Messlast auf der Basis der elektromagnetischen
Kraft, die für
die Rückführung der
Abweichung auf Null erforderlich ist, gemessen wird. Bezüglich des
Sensormechanismuskörpers
einer solchen elektronischen Waage wird ein Mechanismus eingesetzt,
der als Roverbal-Mechanismus bekannt ist, in dem eine bewegliche
Stütze, die
einen Messteller unterstützt,
auf dem eine Messlast platziert ist, auf einer festen Stütze durch zwei Stäbe unterstützt wird,
die zueinander parallel sind und bei denen jeder mit flexiblen Bereichen
an beiden Enden ausgestattet ist (siehe JP-A-2002-148105 und JP-A-2004-28750).
Die Bereitstellung des Roverbal-Mechanismus verhindert, dass der
Messteller sich aufgrund der Messlast neigt und begrenzt die Abweichung
des Messtellers oder der beweglichen Stütze aufgrund der Messlast in
vertikaler Richtung. Auf diese Weise kann der Lastmessfehler aufgrund der
Position der Messlast auf dem Messteller eliminiert werden, sodass
eine hohe Genauigkeit bei der Messung ermöglicht wird.
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3A zeigt eine Seitenansicht
einer Lastmesszelle 20, die aus einer Blockeinheit hergestellt worden
ist und als Sensormechanismuskörper
verwendet wird. 3B zeigt
eine entsprechende Aufsicht, in der ein Messteller 29 nicht
gezeigt ist. 3C zeigt
einen Ausschnitt einer Querschnittansicht einer elektromagnetischen
Krafterzeugungseinheit 30. Wie man von diesen Figuren sehen
kann, bildet die Lastmesszelle 20 flexible Bereiche e,
die aus einem Einheitsblock gebildet sind, Stäbe 23a, 23b, die
einen zweidimensionalen Roverbal-Mechanismus mit draht-elektroerosiver
Bearbeitung bilden, einen Hebelblock 26, der mit den Kraftpunktfedern 24a, 24b verbunden
ist, und eine Unterstützungspunktfeder 25.
Weiterhin werden in der Messlastzelle 20, wie in 3B gezeigt, die x-direktionalen
Breiten der Kraftpunktfedern 24a, 24b und der
Unterstützungspunktfeder 25 durch
die Bildung von Anflachungen 27 auf beiden Seitenbereichen
in longitudinaler Richtung bezüglich
der Lastmesszelle 20 verkleinert. Dadurch wird die mechanische
Empfindlichkeit verbessert. Wie man in 3A sieht, ist der Messteller 29 fest
mit dem oberen Ende der beweglichen Stütze 28 der Lastmesszelle 20 verbunden.
Ein Hebel 31 mit einer Kraftspule 30a des elektromagnetische
Kraft erzeugenden Apparates 30 seinem einen Ende ist an beide
Seiten der Hebelblöcke 26 angeschraubt.
Diese Lastmesszelle 20 hat Eigenschaften, mit denen die
Zahl der Komponenten reduziert werden kann und eine hohe Reproduzierbarkeit
von Temperaturcharakteristika möglich
ist.
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Die
elektronische Waage gemäß dem Stand der
Technik ist wie oben beschrieben konstruiert, hat aber die folgenden
Probleme: der Hebelblock 26 neigt dazu, in eine Vibrationsrichtung
der Breite (oder x-Richtung wie in 3B gezeigt)
der Lastmessezelle 20 zu vibrieren, das heißt in einer
Richtung senkrecht zu der beweglichen Richtung des Hebelblocks 26.
Entsprechend variiert der Anzeigewert während der zwischenzeitlichen
Vibrationen, sodass ein während
der Vibrationen erzeugter Fehler generiert wird. Weiterhin war es
schwierig, den Kraftpunkt und den Stützungspunkt in ihrer idealen
Form anzuordnen und die mechanische Empfindlichkeit in einem optimalen
Design zu implementieren.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Diese
Erfindung wurde im Hinblick auf diese Umstände gemacht. Ein Aspekt dieser
Erfindung ist es, eine elektronische Waage bereitzustellen, in der der
Einfluss von Vibrationen in die Breitenrichtung der Lastmesszelle
reduziert werden kann.
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Um
das oben genannte Ziel zu erreichen, hat die erfindungsgemäße elektronische
Waage eine blockförmige
Lastmesszelle, wobei die Lastmesszelle einen Roverbal-Mechanismus
zur Übertragung
einer Messlast in vertikaler Richtung, eine Unterstützungspunktfeder,
um darauf eine Messlast auszuüben,
und ein Drehmoment einer elektrischomagnetischen Kraft und eine
bewegliche Stütze,
die mit einer Kraftpunktfeder gekoppelt ist, und einen Lastempfänger, auf
den die Messlast angewandt wird, umfasst, wobei die Lastmesszelle
mit mindestens zwei horizontalen Öffnungen ausgestattet ist,
die parallel an einer Endfläche
der beweglichen Stütze
oder an einer Endfläche
einer festen Stütze
der Lastmesszelle angeordnet sind, sodass eine Breite der Kraftpunktfeder
durch ein nicht-prozessiertes Gebiet zwischen den horizontalen Öffnungen
geregelt ist, und wobei eine interne Seitenfläche der horizontalen Öffnungen eine
interne Endfläche
der Unterstützungspunktfeder darstellt,
was bedeutet, dass die Breiten der Unterstützungspunktfedern 13a und 13b in
x-Richtung bestimmt werden durch die internen Seitenflächen 1a', 1b' der horizontalen Öffnungen 1a und 1b.
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Weiterhin
ist die Lastmesszelle der erfindungsgemäßen elektronischen Waage mit
mindestens einer Öffnung
ausgestattet, die sich von einer oberen oder unteren Fläche der
Lastmesszelle in vertikaler Richtung erstreckt, um die Unterstützungspunktfeder
zu trennen.
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Weiterhin
ist in der erfindungsgemäßen elektronischen
Waage eine Anflachung an einem Seitenbereich in longitudinaler Richtung
der Lastmesszelle ausgebildet, um eine Breite der Unterstützungspunktfeder
zu reduzieren.
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Weiterhin
ist die Lastmesszelle der erfindungsgemäßen elektronischen Waage mit
einer Mehrzahl von horizontalen Öffnungen
ausgestattet, die parallel an der Endfläche der beweglichen Stütze oder
der festen Stütze
der Lastmesszelle angeordnet sind, sodass mindestens ein nicht-prozessiertes
Gebiet in paralleler Richtung zur Mehrzahl von horizontalen Öffnungen
die Breite der Kraftpunktfeder regelt, und mindestens ein weiteres
nicht-prozessiertes Gebiet, das die Kraftpunktfeder nicht regelt,
die Breite der Unterstützungspunktfeder
regelt.
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Die
erfindungsgemäße elektronische
Waage ist wie oben beschrieben konstruiert und kann den Einfluss
von Vibrationen in der Breitenrichtung der Lastmesszelle reduzieren.
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Kurze Zusammenfassung
der Zeichnungen
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1A ist
eine Seitenansicht, die eine Ausführungsform einer Lastmesszelle 1 der
erfindungsgemäßen elektronischen
Waage zeigt.
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1B ist
eine Vorderansicht der obigen Ausführungsform, in der Messteller 8 und
telleraufnehmendes Gestell 8a nicht gezeigt sind.
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1C ist
eine Aufsicht der obigen Ausführungsform,
in der der Messteller 8 und das telleraufnehmende Gestell 8a nicht
gezeigt sind.
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1D ist
ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht eines elektromagnetische
Kraft erzeugenden Apparates 15.
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2A ist
eine partielle Seitenansicht, die die Positionen der Öffnungen,
die in der Lastmesszelle 1 erzeugt worden sind, zeigt.
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2B ist
eine Vorderansicht davon.
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2C ist
eine entlang der Linie A-A verlaufende Querschnittsansicht.
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2D ist
eine partielle Seitenansicht, die ein anderes Beispiel einer in
der Lastmesszelle 1 erzeugten vertikalen Öffnung 1c' zeigt.
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3A ist
eine Seitenansicht einer Lastmesszelle, die in einer elektronischen
Waage gemäß dem Stand
der Technik verwendet wird.
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3B ist
eine Aufsicht davon, in der der Messteller 29 nicht gezeigt
wird.
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3C ist
eine partielle Querschnittsansicht des elektromagnetische Kraft
erzeugenden Apparates 30.
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4A ist
eine Seitenansicht, die eine Ausführungsform einer Lastmesszelle 1 der
erfindungsgemäßen elektronischen
Waage zeigt.
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4B ist
eine Vorderansicht davon gemäß einer
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,
in der ein Messteller 8 und ein telleraufnehmendes Gestell 8a nicht
gezeigt sind.
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4C ist
eine Aufsicht davon gemäß einer anderen
erfindungsgemäßen Ausführungsform,
in der der Messteller 8 und das telleraufnehmende Gestell 8a nicht
gezeigt sind.
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5A ist
eine Seitenansicht, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Lastmesszelle 1 der
elektronischen Waage zeigt.
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5B ist
eine Vorderansicht davon gemäß einer
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,
in der ein Messteller 8 und ein telleraufnehmendes Gestell 8a nicht
gezeigt sind.
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5C ist
eine Aufsicht davon gemäß einer anderen
erfindungsgemäßen Ausführungsform,
in der der Messteller 8 und das telleraufnehmende Gestell 8a nicht
gezeigt sind.
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5D ist
eine Rückansicht
davon gemäß einer
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme der Zeichnungen wird nun eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
gegeben.
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1A ist
eine Seitenansicht einer Lastmesszelle 1 für den Fall,
dass die Erfindung für
eine elektronische Waage verwendet wird. 1B ist
eine Vorderansicht davon, in der ein Messteller 8 und ein telleraufnehmendes
Gestell 8a nicht gezeigt werden. 1C ist
eine diesbezügliche
Aufsicht, in der der Messteller 8 und das telleraufnehmende
Gestellt 8a nicht gezeigt werden, und in der die Anflachung 1d gezeigt
ist. 1D ist ein Ausschnitt einer querschnittsstrukturellen
Ansicht eines elektromagnetische Kraft erzeugenden Apparat 15. 2A ist
eine partielle Querschnittsansicht, die die Positionen der Öffnungen,
die in die Lastmesszelle 1 prozessiert worden sind, zeigt. 2B ist
eine diesbezügliche Vorderansicht
und 2C ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
A-A. Diese Lastmesszelle 1 bildet die folgenden verschiedenen Öffnungen
durch Bohrungen in einen Einheitsblock aus einer Aluminiumlegierung
oder ähnlichem.
Dabei bildet die Lastmesszelle 1 einen Roverbal-Mechanismus 2 und
einen Hebelblock 3 durch Bereitstellung eines Schlitzes 1f durch
draht-elektroerosive Bearbeitung.
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Der
Roverbal-Mechanismus 2 hat eine Struktur, in der an beiden
Seiten des Einheitsblocks befindliche bewegliche Stützen 4 und
eine feste Stütze 5 miteinander
durch obere und untere parallele Stäbe 6, 7,
die mit flexiblen Elementen e an jeweils beiden Enden ausgestattet
sind, verbunden sind. Auf der oberen Endfläche der beweglichen Stütze 4 ist der
Messteller 8 durch das telleraufnehmendes Gestell 8a unterstützt. Ein
Lastempfänger
umfasst den Messteller 8 und das telleraufnehmendes Gestell 8a. Das
untere Ende der festen Stütze 5 ist
durch eine Waagenbasis 9 gestützt.
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Die
bewegliche Stütze 4 ist
mit dem einen Ende des Hebelblocks 3 durch Kraftpunktfedern 11, 12,
die an den oberen und unteren Positionen eines Koppelsegments 10 gebildet
sind, gekoppelt. Der Hebelblock 3 ist so gestützt, dass
er mit zwei Unterstützungspunktfedern 13a, 13b als
seinem Zentrum neigbar ist, die an dem rechten oberen Ende (rechte Seite
in der Zeichnung) der festen Stütze 5 gebildet sind,
was an der beweglichen Stützenseite 4 der
festen Stütze 5 ist.
An dem anderen Ende des Hebelblocks 3 ist die Basis eines Ausführungselements 14 fest
angeheftet (der Mittelteil davon ist nicht gezeigt), was als separates
Glied konfiguriert ist.
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Die
Basis des Ausführungselements 14 („carrying-out
member") ist an
beiden Seitenflächen des
Hebelblockes 3 mit gabelähnlichen Zweigen angeschraubt.
Eine Kraftspule 15a des elektromagnetische Kraft erzeugenden
Apparates 15 ist an der Spitze des Ausführungselementes 14 fixiert.
Der elektromagnetische Kraft erzeugende Apparat 15 hat
eine Struktur, in der die Kraftspule 15a in einem magnetostatischen
Feld, das durch einen magnetischen Stromkreis 15b erzeugt
ist, beweglich angeordnet.
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Eine
Abweichung der Spitze des Ausführungselements 14 wird
durch einen Abweichungssensor 16 detektiert. Der Strom,
der durch die Kraftspule 15a fließt, wird durch einen Servomechanismus
(nicht gezeigt) so gesteuert, dass die Abweichung des Ausführungselements 14 konstant
Null ist. Dann wird die Messlast auf dem Messteller 8 auf
der Basis des Stromes, der durch die Kraftspule 15a fließt, gemessen.
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Die
Kraftpunktfeder 11 und die Unterstützungspunktfedern 13a, 13b in
der erfindungsgemäßen Lastmesszelle 1 werden
durch Kombinieren der folgenden Prozesse (1) bis (3) wie in 2 gezeigt gebildet.
- (1)
Zwei horizontale Öffnungen 1a, 1b,
die horizontal parallel und symmetrisch um eine Zentrallinie C sind,
werden in der Endfläche
der beweglichen Stütze 4 gebildet,
sodass horizontale Öffnungen 1e,
die an drei Punkten der Seitenfläche des
Einheitsblockes gebildet sind, gekreuzt werden. Die Breite (in x-Richtung
wie in 2C gezeigt) der Kraftpunktfedern 11 ist
geregelt oder definiert durch nicht-prozessierte Gebiete 1L (drei Gebiete
sind in 2B gezeigt), in denen die horizontalen Öffnungen 1a, 1b nicht
gebildet sind. Auf diese Weise bilden die internen Seitenflächen 1a', 1b' der horizontalen Öffnungen 1a, 1b interne Endflächen 13a', 13b' der Unterstützungspunktfedern 13a, 13b,
was bedeutet, dass die Breiten der Unterstützungspunktfedern 13a und 13b in x-Richtung
durch die internen Seitenflächen 1a', 1b' der horizontalen Öffnungen 1a und 1b bestimmt
sind. Die nicht-prozessierten
Gebiete 1L beziehen sich auf die Regionen zwischen den horizontalen Öffnungen 1a, 1b und
zwischen jeder der Öffnungen 1a, 1b und
jeder der Seitenflächen des
Einheitsblockes. Idealerweise sind zwei horizontale Öffnungen 1a, 1b ausgebildet.
Dies ist deswegen so, weil das Ziel der Erfindung durch zwei Öffnungen
erreicht werden kann, wobei die mechanische Festigkeit durch solch
eine kleine Zahl von Öffnungen
nicht reduziert ist. Außerdem werden
die Zahl der Mann-Stunden und die Produktionskosten reduziert. Jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Anzahl von horizontalen Öffnungen
auf zwei limitiert. Es können
auch vier horizontale Öffnungen
gebildet werden, sodass die internen Endflächen der Unterstützungspunktfedern
durch die zwei außen
liegenden horizontalen Öffnungen
definiert sind. Außerdem
können
fünf oder
mehr horizontale Öffnungen
anstatt vier horizontalen Öffnungen
gebildet werden. Durch Anpassung der Größe einer jeden Öffnung kann
jede Anzahl von horizontalen Öffnungen
wie benötigt
gebildet werden (siehe 4B). In dieser Erfindung entspricht
die Anzahl der vertikalen Öffnungen
der Anzahl der horizontalen Öffnungen wie
in 4C gezeigt.
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Eine
Mehrzahl von nicht-prozessierten Gebieten 1L (Gebiete ohne Öffnung)
ist in paralleler Richtung zu den horizontalen Öffnungen entsprechend der Anzahl
der horizontalen Öffnungen
gebildet. Auf diese Weise kann in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
eine der nicht-prozessierten Gebiete 1L (einschließlich der
Hälfte
der nicht-prozessierten
1L) dazu benutzt werden, die Breite der Kraftpunktfedern zu bestimmen,
und mindestens eine der anderen nicht-prozessierten Gebiete 1L verwendet
werden kann, die Breiten der Unterstützungspunktfedern zu definieren.
Die Anzahl der Kraftpunktfedern und der Unterstützungspunktfedern kann auf
verschiedene Weise kombiniert sein. Auf diese Weise können die
Restriktionen durch die horizontalen Öffnungen in verschiedenen Ausführungsformen
realisiert werden. Diese Erfindung umfasst alle diese Ausführungsformen.
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Bei
dieser Erfindung können
mindestens zwei horizontale Öffnungen,
die horizontal parallel und symmetrisch um eine Zentrallinie sind,
an den Endflächen 5a der
festen Stütze 5b (siehe 5A–5D)
ausgebildet sein.
- (2) Um die Unterstützungspunktfedern 13a, 13b voneinander
zu trennen, wird eine vertikale Öffnung 1c von
der oberen Oberfläche
des Einheitsblocks in vertikaler Richtung prozessiert. Auf diese
Weise können
die Unterstützungspunktfedern 13a, 13b auf
beiden Seitenflächen
der Messlastzelle 1 in longitudinaler Richtung angeordnet
werden, und die Einzelkraftpunktfeder 11 kann im Zentrum
ausgebildet werden. Die vertikale Öffnung kann von der unteren
Fläche
des Einheitsblocks in vertikaler Richtung prozessiert werden (siehe 2D).
- (3) Um die Breite der Unterstützungspunktfedern 13a, 13b zu
reduzieren, werden Anflachungen 1d auf beiden Seitenbereichen
des Einheitsblockes in longitudinaler Richtung bereitgestellt.
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Entsprechend
kann in der Einheitsblockstruktur der Lastmesszelle 1,
die von dem Einheitsblock erzeugt worden ist, der Abstand zwischen
den Unterstützungspunktfedern 13a, 13b verbreitert
werden wie in einer zusammengebauten elektronischen Waage, was den
Widerstand gegen Vibrationen verbessert. Weiterhin kann die Breite
der Kraftpunktfeder 11 verkleinert werden, um die mechanische
Empfindlichkeit zu verbessern.
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Im
Einklang mit der erfindungsgemäßen elektronischen
Waage ist der Abstand zwischen den zwei Unterstützungspunktfedern ausgedehnt,
da eine Öffnung
in der Endfläche
der beweglichen Stütze
oder der Endfläche
der festen Stütze,
prozessiert ist und obere oder untere Seite der Lastmesszelle. Weiterhin
ist die Breite der Unterstützungspunktfeder verkleinert
da die Anflachung auf den Seitenbereichen in longitudinaler Richtung
dazuprozessiert ist. Weiterhin ist eine Einzelkraftpunktfeder gebildet.
Entsprechend kann eine optimale Anordnung der Federn verwirklicht
werden wie in einer zusammengebauten elektronischen Waage, was die
Verzerrungsstärke
der Unterstützungspunktfedern
gegen Vibrationen in breite Richtung stärkt. Weiterhin ist die natürliche Frequenz
des Hebelsystems verbessert, so dass eine Prozessierung von internen
Störungen
ermöglicht
ist, was den Vibrationswiderstand der elektronischen Waage erhöht.
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Waage, insbesondere
auf eine elektronische Waage, die mit einem Roverbal-Mechanismus ausgerüstet ist,
generiert eine elektromagnetische Kraft zur Eliminierung einer Abweichung
der abweichenden Bereiche aufgrund einer Messlast und detektiert
die Messlast aus der erzeugten elektromagnetischen Kraft.
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Es
ist für
einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen zu den beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen
durchgeführt
werden können,
ohne vom Geist und Reichweite der Erfindung abzuweichen. Es ist
daher beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle Modifikationen
und Variationen dieser Erfindung in konsistenter Weise mit dem Schutzumfang
der beiliegenden Ansprüche
und ihrer Äquivalente
abdeckt.