JP2002174545A

JP2002174545A - フォースバランス秤

Info

Publication number: JP2002174545A
Application number: JP2000371696A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Takahashi; 良文高橋; Kenichi Nakamura; 賢一中村; Setsuo Kotado; 節夫古田土
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】小型軽量で高い測定精度を得る。【解決手段】保持機構２８と、保持機構に一端が固定
された単結晶シリコン材料で形成されたレバー２９と、
下端がこのレバーの他端近傍に取付けられた可動棒３１
と、この可動棒の上端に取付けられた秤量台２３と、保
持機構と可動棒の下端との間に介挿され、外部から指定
された付勢力で可動棒を上方へ付勢する付勢機構３２
と、レバーの変位量を検出する変位量検出手段３３と、
秤量台に被測定物２２が載置された状態において、変位
量検出手段にて検出された変位量が被測定物が載置され
ない状態の初期変位量に一致するように付勢機構に付勢
力を指定する付勢力指定手段４１と、この付勢力指定手
段で指定された付勢力を前記被測定物の重量値として出
力する重量値出力手段４３とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の重量を測定
する秤に係わり、特に高い測定精度を有し微細な重量を
測定可能なフォースバランス秤に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体の重量を測定する最も簡単な手法
は、図７（ａ）に示すように、例えば、鋼鉄で扁平形状
に形成されたアーム２の一端を固定壁１に固定し、この
アーム２の両面又は片面に歪みゲージ５を貼付けたロー
ドセル６を用いる。このロードセル６のアーム２に用い
られる鋼鉄は、図７（ｂ）に示すように、応力（Ｆ）―
歪み（ε）特性において、広い範囲で直線性を有する。
この応力（Ｆ）―歪み（ε）特性を予め測定しておく。
そして、アーム２に被測定物を載置した場合のこのアー
ム２の歪みを歪みゲージ５で測定して、図７（ｂ）に示
す特性から、測定で得られた歪みεに対応する応力
（Ｆ）、すなわち、被測定物の重量Ｗが得られる。

【０００３】しかしながら、図７（ｂ）で示す応力
（Ｆ）―歪み（ε）特性は詳細に検証すると、必ずしも
直線ではなく非線形である。さらに、ヒステリシス特性
を有する。この非線形性及びヒステリシス特性は、特に
歪みの大きい領域に顕著に生じる。したがって、高い測
定精度を得ることは困難であった。

【０００４】このような、ロードセル方式が有する課題
を解消する測定方式として、図８に示す天秤の原理を利
用したフォースバランス方式が実用化されている。すな
わち、レバー７をこのレバー７の中途位置に設定された
支点８で支持し、このレバー７の一端に重量Ｗが未知で
ある被測定体を載置する。そして、この被測定体を載置
したことに起因する他端の変位量を測定し、この変位量
が減少する方向に、他端に既知の力Ｆを加えていく。そ
して、変位量がゼロになった時点の力（付勢力）Ｆ_Sを
特定する。そして、この力Ｆ_Sに支点８までの長さ比
（Ｌ₂／Ｌ₁）を乗算した値を被測定物の重量Ｗ［＝Ｆ_S
（Ｌ₂／Ｌ₁）］とする。

【０００５】このような構成のフォースバランス方式の
秤における測定精度は、他端の変位量のゼロを如何に精
度よく測定するかに依存している。この変位量を精度よ
く測定するためには、前述した長さ比（Ｌ₂／Ｌ₁）を大
きく設定すればよい。この長さ比（Ｌ₂／Ｌ₁）を大きく
するには、図９に示すように、２つのレバー７ａ、７ｂ
を直列に２段構成にすればよい。このように、レバーを
２段構成とすることによって、最終の長さ比を大きく設
定できるので、被測定物の重量Ｗの微少な変化に対して
他端の変位量を大きく確保できる。

【０００６】このようなフォースバランス方式を採用す
ることによって、測定精度（分解能）を従来のロードセ
ル方式の１／2000〜1／3000から1／10000〜1／15000ま
で向上させることができる。

【０００７】図１０は、２段レバー構成を採用したフォ
ースバランス秤の断面模式図である。秤量台９に被測定
物１０を載置すると、ブロック１１が下方に移動し、第
１の支点１２に支えられた第１のレバー１３を矢印Ａ方
向に変位する。第１のレバー１２が矢印Ａ方向に変位す
ると、第２の支点１４に支えられた第２のレバー１５も
同じ向きの矢印Ｂ方向に変位する。この第２のレバー１
５の先端の変位量を図示しない検出器で検出する。そし
て、この変位量がゼロになるように、電磁石１６で第２
のレバー１５を矢印Ｂ方向と反対方向に付勢する。そし
て、変位量がゼロになった時点における電磁石１６に流
した励磁電流に基づいて、被測定物１０重量Ｗを算出す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示す２段レバー構成を採用したフォースバランス秤に
おいてもまだ改良すべき次のような課題があった。

【０００９】例えば、製薬工場で大量に製造される錠剤
やカプセル等においては、製品の安全性を確保するため
に、製造された全部の錠剤やカプセルの重量を短時間で
かつ高い精度で測定する必要がある。この場合、個々の
錠剤やカプセルの大きさはせいぜい３ｍｍ〜５ｍｍ程度
であるので、錠剤やカプセルが搬送される搬送路（ライ
ン）に多数の秤を並列に配設して、搬送路を流れる多数
の錠剤やカプセルの重量を同時に測定することが要求さ
れている。この場合、秤の搬送路に直交する方向の幅は
せいぜい１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度が望ましい。

【００１０】しかしながら、図１０に示したフォースバ
ランス秤においては、２段レバー構成を採用しているの
で図示するように構造が非常に複雑になる。また、微量
な重量Ｗでも、第１のレバー１３の変位量を大きく確保
するためにはブロック１１と固定部１７ａ、１７ｂとを
接続する部分を図示するように極く薄く設定する必要が
ある。

【００１１】したがって、図１０に示した構造を維持し
たままで、このフォースバランス秤の形状を上述した製
薬会社の製造ラインに組込める程度に小型化することは
極めて困難である。

【００１２】また、錠剤やカプセル等の重量Ｗが１ｇ未
満の被測定物の重量を高い精度で短時間で測定するため
には、各レバー１３，１５の重量を小さくして、慣性モ
ーメントを小さくする必要がある。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、レバーの材質を選択することにより１つの
レバーでもって高い測定精度を維持でき、もって、小型
軽量化を図ることができ、微量物質の重量を正確に測定
できるフォースバランス秤を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、シリコン材料の有するレバー材料に必要
とされる剛性、起歪体としての優れた弾性特性、及び優
れた微細加工性に着目して行われたものである。

【００１５】すなわち、本発明のフォースバランス秤
は、保持機構と、この保持機構に一端が固定された単結
晶シリコン材料で形成されたレバーと、下端がこのレバ
ーの他端近傍に取付けられた可動棒と、この可動棒の上
端に取付けられた秤量台と、保持機構と可動棒の下端と
の間に介挿され、外部から指定された付勢力で可動棒を
上方へ付勢する付勢機構と、レバーの変位量を検出する
変位量検出手段と、秤量台に被測定物が載置された状態
において、変位量検出手段にて検出された変位量が被測
定物が載置されない状態の初期変位量に一致するように
付勢機構に付勢力を指定する付勢力指定手段と、この付
勢力指定手段で指定された付勢力を被測定物の重量値と
して出力する重量値出力手段とを備えている。

【００１６】このように構成されたフォースバランス秤
においては、秤量台に例えば錠剤やカプセル等の被測定
物を載置すると、単結晶シリコン材料で形成されたレバ
ーが撓み、変位量が発生するが、この変位量を打ち消す
方向に、付勢機構よって、可動棒が付勢される。そし
て、この変位量がゼロになった時点における付勢力が被
測定物の重量となる。

【００１７】秤量台に載置された被測定物の重量（重
力）が印加されるレバーの材質である単結晶シリコン
は、印加される応力が小さい範囲においては、従来の鋼
鉄やステンレス鋼に比較して、格段に高い直線性を有す
る。さらに、ヒステリシスも従来の鋼鉄やステンレス鋼
に比較して格段に小さい。また、横方向からの外力に対
する抵抗力を示す剪断応力係数（横弾性係数）も従来の
鋼鉄やステンレス鋼に比較して格段に大きい。

【００１８】したがって、たとえ、２段のレバー構成を
採用しなかったとしても、高い精度で微量な被測定物の
重量の測定が可能である。このように、２段のレバー構
成を採用していないので構成を簡素化でき、かつ秤全体
を小型軽量化できる。

【００１９】また、別の発明のフォースバランス秤にお
いては、保持機構と、この保持機構に中途位置に形成さ
れた梁を介して固定された単結晶シリコン材料で形成さ
れたレバーと、下端がレバーの一端近傍に取付けられた
第１の可動棒と、この第１の可動棒の上端に取付けられ
た秤量台と、一端がレバーの他端近傍に取付けられた第
２の可動棒と、保持機構と第２の可動棒の他端との間に
介挿され、外部から指定された付勢力で可動棒を下方又
は上方へ付勢する付勢機構と、レバーの変位量を検出す
る変位量検出手段と、秤量台に被測定物が載置された状
態において、変位量検出手段にて検出された変位量が被
測定物が載置されない状態の初期変位量に一致するよう
に付勢機構に付勢力を指定する付勢力指定手段と、この
付勢力指定手段で指定された付勢力と中途位置から第１
及び第２の可動棒の各取付位置までの距離の比とで被測
定物の重量値を算出して出力する重量値出力手段とを備
えている。

【００２０】このように構成されたフォースバランス秤
においては、単結晶シリコン材料で形成されたレバーの
中途位置が梁を介して保持機構に固定されている。そし
て、レバーの一端に秤量台が取付けられた第１の可動棒
が固定され、他端に付勢機構に接続された第２の可動棒
が取付らている。

【００２１】そして、秤量台に被測定物を載置すると、
単結晶シリコン材料で形成されたレバーの梁にねじり歪
みが生じて、レバーが傾斜し、変位量が発生するが、こ
の変位量を打ち消す方向に、付勢機構よって、第２の可
動棒が付勢される。そして、この変位量がゼロになった
時点における付勢力と中途位置から第１及び第２の可動
棒の各取付位置までの距離の比とで被測定物の重量値が
求まる。よって、先の発明とほぼ同様に作用効果を奏す
る。この場合、距離の比を調整することによって、第２
の可動棒の移動量を増加できる。

【００２２】さらに別の発明においては、付勢機構を、
永久磁石と、この永久磁石に近接配設され外部から励磁
電流が供給されることにより永久磁石との間で磁気的反
発力又は磁気的吸引力が働く励磁コイルとで構成されて
いる。このような構成であれば、可動棒に対する付勢力
をより精度よく制御できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
を用いて説明する。

【００２４】（第１実施形態）図２は本発明の実施形態
に係る複数台のフォースバランス秤が組込まれた重量検
査装置を示す斜視図である。この重量検査装置は製薬工
場におけるの製品検査ラインに組込まれている。

【００２５】製品検査ラインにおける各搬送口２１から
搬入された被測定物としての例えばカプセル２２はそれ
ぞれ個別のフォースバランス秤２０に供給され、各フォ
ースバランス秤２０の秤量台２３上へ載せられて重量Ｗ
が測定される。測定されたカプセル２２の重量Ｗは次の
重量選別機２４へ送出される。また、重量測定後のカプ
セル２２は次の重量選別機２４の選別レバー２５上へ搬
送される。重量選別機２４は、搬入されたカプセル２２
の重量Ｗが許容範囲内の場合は、選別レバー２５を上昇
させたままであるので、搬入されたカプセル２２は次の
搬出トレー２６上に落下して、良品として搬出される。

【００２６】一方、重量選別機２４は、搬入されたカプ
セル２２の重量Ｗが許容範囲を外れた場合は、選別レバ
ー２５を下降させるので、搬入されたカプセル２２は重
量選別機２４内の不良トレー２７上に落下して、不良品
として搬出される。

【００２７】図１は図１の重量検査装置に組込まれた各
フォースバランス秤２０の概略構成を示す斜視図であ
る。

【００２８】垂直部２８ａと水平部２８ｂとでＬ字形に
形成された保持機構２８における垂直部２８ａの中途位
置に板状のレバー２９の一端２９ａが固定されている。
したがって、このレバー２９は垂直部２８ａに対して力
学的に片持ち梁を形成する。この板状のレバー２９の中
央部には窓２９ｃが形成されており、この窓２９ｃ内に
レバー２９の他端（自由端）２９ｂ側から突起３０が形
成されている。この突起３０の先端部に穿設された貫通
孔に可動棒３１が貫通固定されている。

【００２９】この可動棒３１の上端に例えばカプセル２
２等の被測定物が載置される有底円筒状の秤量台２３が
取付けられている。この可動棒３１の下端は、保持機構
２８における水平部２８ｂ上に固定された付勢機構３２
に接続されている。また、フォースバランス秤２０にお
ける図示しないケースの上壁に、レバー２９の他端（自
由端）２９ｂにおける上下方向の変位量、すなわち、レ
バー２９の他端（自由端）２９ｂまでの距離Ｌを非接触
で測定する変位量検出手段としての光学式の距離センサ
３３が取付けられている。

【００３０】保持機構２８は、アルミ等の軽量金属材料
で形成されており、外形寸法は例えば６０×６０×１５
ｍｍである。また、レバー２９は、単結晶シリコン材で
形成されており、形状は例えば４５×１５ｍｍで、厚み
は例えば１００μｍである。さらに、秤量台２３の直径
は３ｍｍ〜５ｍｍ程度の大きさを有したカプセル２２を
十分収納できる１０ｍｍに設定されている。また、可動
棒３１はアルミ等の軽量金属材料で形成されており、直
径は５ｍｍである。

【００３１】図３は、保持機構２８の水平部２８ｂの上
面に固定された付勢機構３２の概略構成を示す断面模式
図である。有底円筒形状に形成されたケース３４内に同
じく有底円筒形状に形成されたヨーク３５が収納されて
いる。このヨーク３５内の中央位置に円柱状の永久磁石
３６が固定され、この永久磁石３５の上側に円柱状の磁
極材３７が取付けられている。この永久磁石３６と磁極
材３７とを微小隙間を介して外挿する円筒状のボビン３
８が設けられている。

【００３２】この円筒状のボビン３８の上壁の上面に前
述した可動棒３１の下端が固定されている。可動棒３１
のレバー２９の取付位置からの下側の長さは、図３に示
すように、ボビン３８と磁極材３７との間に所定の距離
Ａが存在するように設定されている。また円筒状のボビ
ン３８の外周に励磁コイル３９が巻装されている。

【００３３】このような構成の付勢機構３２において、
励磁コイル３９に励磁電流を流さない状態においては、
励磁コイル３９が巻装されたボビン３８と永久磁石３６
との間に、磁気的吸引力又は磁気的反発力は働かないの
で、ボビン３８の上下方向位置は、磁極材３７との間に
距離Ａだけ離れた位置である。そして、励磁コイル３９
に所定方向の直流電流を流すと、励磁コイル３９が巻装
されたボビン３８と永久磁石３６との間に磁気的反発力
が発生し、可動棒３１を上方に付勢する付勢力が働く。

【００３４】図４は、フォースバランス秤の制御回路を
示すブロック図である。例えば、マイクロコンピュータ
からなる測定制御部４１に対して、距離センサ３３、励
磁コイル３９に直流電流を供給する励磁電源４０、重量
出力部４３が接続されている。さらに、測定制御部４１
内に、対応テーブル４２が設けられている。この対応テ
ーブル４２内には、励磁コイル３９に流す電流値とこの
時に発生する稼働棒３１に対する上方への付勢力との関
係が記憶されている。

【００３５】そして、測定制御部４１は、図５に示す流
れ図に従ってカプセル２２等の被測定物の重量を測定す
る。

【００３６】先ず、秤量台２３にカプセル２２等の被測
定物を載置しない状態における距離センサ３３で検出さ
れた距離Ｌを基準距離Ｌ_Sとして読取る（Ｓ１）。カプ
セル２２等の被測定物が秤量台２３に載置されると（Ｓ
２）、この時の距離センサ３３で検出された距離Ｌを読
取る（Ｓ３）。読取った距離Ｌと基準距離Ｌ_Sとの差
（Ｌ―Ｌ_S）が正の場合は（Ｓ４）、Ｓ５にて、励磁コ
イル３９に流す電流Ｉを微小量ΔＩだけ増加する（Ｉ＝
Ｉ＋ΔＩ）。そして、Ｓ３へ戻り、再度、距離センサ３
３で検出された距離Ｌを読取る。

【００３７】そして、読取った距離Ｌが基準距離Ｌ_S以
下になると、対応テーブル４２から、この時の電流Ｉに
対応する稼働棒３１に対する上方への付勢力を読取り、
この付勢力を秤量台２３に載置されたカプセル２２等の
被測定物の重量Ｗとする（Ｓ６）。このようにして求め
た被測定物の重量Ｗを重量出力部４３を介して外部へ出
力する（Ｓ７）。

【００３８】このように構成されたフォースバランス秤
２０においては、秤量台２３にカプセル２２が載置され
ると、単結晶シリコン材料で形成された板状のレバー２
９は下方に変形する。その結果、距離センサ３３までの
距離Ｌが増加する。距離Ｌが増加すると、この距離Ｌが
基準距離Ｌ_Sに戻るように、可動棒３１に上向きの付勢
力が印加される。そして、距離Ｌが基準距離Ｌ_Sに一致
した状態、すなわち、板状のレバー２９が変形のない元
の状態に戻った状態における付勢力を被測定物であるカ
プセル２２の重量Ｗとしている。

【００３９】このようなフォースバランス秤２０におい
て、秤量台２３に載置された被測定物のカプセル２２の
下向きの重力を支える片持ち梁形式のレバー２９の材料
として、通常の鋼鉄やステンレス鋼ではなくて、単結晶
シリコン材料を採用している。この単結晶シリコン材料
のヤング率（縦弾性係数）は１７０ＧＰａ程度であり、
ステンレス鋼のヤング率（縦弾性係数）１９０ＧＰａ程
度と大差ないが、単結晶シリコン材料の剪断応力係数
（横弾性係数）は１２０ＧＰａ程度であり、ステンレス
鋼の剪断応力係数（横弾性係数）８０ＧＰａに比較して
大きい。さらに、単結晶シリコン材料のヒステリシスは
ステンレス鋼のヒステリシスに比較して格段に小さい。

【００４０】したがって、カプセル２２等のように、た
とえ、１ｇ以下という非常に少ない重量Ｗが印加された
としても十分な変位量を得るために、厚みｔを１００μ
ｍ程度に薄く設定したとしても、カプセル２２が秤量台
２３に投入されたり、この秤量台２３から排出されたり
する瞬間に発生する横方向の振動でも十分に耐え、破損
することはない。また、ヒステリシスが非常に小さいの
で、歪みゼロ近傍の歪みー応力特性の直線性が、鋼鉄や
ステンレス鋼に比較して優れている。

【００４１】したがって、図１０に示す従来のフォース
バランス秤のように、複雑な２段レバー構成を採用しな
くとも、1／10000〜1／15000の測定精度（分解能）を十
分確保できる。よって、複雑な２段レバー構成を採用す
る必要がないので、構成を大幅に簡素化でき、秤全体を
小型軽量に形成できる。

【００４２】その結果、図２に示すように、製薬工場に
おける製品検査ラインにおける重量検査装置に組込むこ
とができる。

【００４３】（第２実施形態）図６は本発明の第２実施
形態に係わるフォースバランス秤の概略構成を示す斜視
図である。図１に示す第１実施形態のフォースバランス
秤と同一部分には同一符号が付してある。したがって、
重複する部分の詳細説明を省略する。

【００４４】この第２実施形態のフォースバランス秤２
０ａにおいて、保持機構２８は、垂直部２８ａと、水平
部２８ｂと、保持枠４４と、一対の支柱４５ａ、４５ｂ
とで構成されている。

【００４５】垂直部２８ａの中途位置と一対の支柱４５
ａ、４５ｂとによって保持枠４４が水平に保持されてい
る。この保持枠４４に、中途位置に形成された梁４６
ａ、２６ｂを介して単結晶シリコン材料で形成されたレ
バー４６が固定されている。このレバー４６の一端４７
ａ近傍に第１の可動棒４８ａの下端が取付けられ、この
第１の可動棒４８ａの上端に秤量台２３が取付けられて
いる。

【００４６】また、レバー４６の他端４７ｂ近傍に第２
の可動棒４８ｂの上端が取付けられ、この第２の可動棒
４８ａの下端は保持機構２８の水平部２８ｂ上に固定さ
れた台４９の上面に取付けられ付勢機構３２に接続され
ている。さらに、レバー４６の他端４７ｂの上下方向位
置は距離センサ３３で計測される。

【００４７】前記保持枠４４及び両側に梁４６ａ、４６
ｂが形成されたレバー４６は、同一の厚さ１００μｍを
有する板状の単結晶シリコン材料をエッチング加工によ
り作成される。

【００４８】支持枠４４に固定された梁４６ａ、４６ｂ
と第１の可動棒４８ａとの間の距離をＬ₁とし、梁４６
ａ、４６ｂと第２の可動棒４８ｂとの間の距離をＬ₂と
する（Ｌ₂＞Ｌ₁）。

【００４９】このように構成された第２のフォースバラ
ンス秤２０ａにおいて、秤量台２３に被測定物としての
カプセル２２が載置されると、単結晶シリコン材料で形
成されたレバー４６の両側に突設された梁４６ａ、４６
ｂにねじり歪みが生じて、レバー４６が時計方向に傾斜
する。レバー４６が傾斜すると、距離センサ３３で検出
される距離Ｌが基準距離Ｌ_Sより減少するが、この減少
量（Ｌ_S―Ｌ）を打ち消す方向に、付勢機構２２よっ
て、磁気的吸引力が作用して、第２の可動棒４８ｂが下
方に付勢される。そして、この減少量（Ｌ_S―Ｌ）がゼ
ロになった時点における付勢力Ｆと梁４６ａ、４６ｂ位
置から第１及び第２の可動棒４８ａ、４８ｂの各取付位
置までの距離Ｌ₁、Ｌ₂の比とで被測定物の重量Ｗを算出
する。

【００５０】Ｗ＝Ｆ（Ｌ₂／Ｌ₁）よって、図１に示した第１の実施形態のフォースバラン
ス秤２０とほぼ同様な作用効果を奏する。なお、第２の
実施形態のフォースバランス秤２０ａにおいては、距離
の比（Ｌ₂／Ｌ₁）を調整することによって、第２の可動
棒４８ｂの移動量を増加できるので、測定精度をさらに
向上できる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフォース
バランス秤においては、被測定物の重量が印加されるレ
バーの材料として、一般の鉄鋼やステンレス鋼に比較し
て優れた弾性特性を有する単結晶シリコン材料を採用し
ている。

【００５２】したがって、１つのレバーでもって高い測
定精度を維持でき、もって、小型軽量化を図ることがで
き、微量物質の重量を高い精度で測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係わるフォースバラン
ス秤の概略構成を示す斜視図

【図２】同第１実施形態のフォースバランス秤が組込ま
れた重量検査装置を示す斜視図

【図３】同第１実施形態のフォースバランス秤に組込ま
れた付勢機構の概略構成を示す断面模式図

【図４】同第１実施形態のフォースバランス秤に組込ま
れた制御回路を示すブロック図

【図５】同第１実施形態のフォースバランス秤の測定動
作を示す流れ図

【図６】本発明の第２実施形態に係わるフォースバラン
ス秤の概略構成を示す斜視図

【図７】一般的なロードセル方式の重量測定原理を説明
するための図

【図８】フォースバランス方式の重量測定原理を説明す
るための図

【図９】２段レバー構成を採用したフォースバランス方
式の重量測定原理を説明するための図

【図１０】２段レバー構成を採用した従来のフォースバ
ランス秤の断面構成図

【符号の説明】

２０、２０ａ…フォースバランス秤２２…カプセル２３…秤量台２８…保持機構２９、４６…レバー３１…可動棒３２…付勢機構３３…距離センサ３５…ヨーク３６…永久磁石３８…ボビン３９…励磁コイル４１…測定制御部４４…保持枠４６ａ、４６ｂ…梁４８ａ…第１の可動棒４８ｂ…第２の可動棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】保持機構（２８）と、この保持機構に一端が固定された単結晶シリコン材料で
形成されたレバー（２９）と、下端がこのレバーの他端近傍に取付けられた可動棒（３
１）と、この可動棒の上端に取付けられた秤量台（２３）と、前記保持機構と前記可動棒の下端との間に介挿され、外
部から指定された付勢力で前記可動棒を上方へ付勢する
付勢機構（３２）と、前記レバーの変位量を検出する変位量検出手段（３３）
と、前記秤量台に被測定物（２２）が載置された状態におい
て、前記変位量検出手段にて検出された変位量が前記被
測定物が載置されない状態の初期変位量に一致するよう
に前記付勢機構に付勢力を指定する付勢力指定手段（４
１）と、この付勢力指定手段で指定された付勢力を前記被測定物
の重量値として出力する重量値出力手段（４３）とを備
えたフォースバランス秤。
【請求項２】保持機構（２８）と、この保持機構に中途位置に形成された梁（４６ａ、４６
ｂ）を介して固定された単結晶シリコン材料で形成され
たレバー（４６）と、下端が前記レバーの一端近傍に取付けられた第１の可動
棒（４８ａ）と、この第１の可動棒の上端に取付けられた秤量台（２３）
と、一端が前記レバーの他端近傍に取付けられた第２の可動
棒（４８ｂ）と、前記保持機構と前記第２の可動棒の他端との間に介挿さ
れ、外部から指定された付勢力で前記可動棒を下方又は
上方へ付勢する付勢機構（３２）と、前記レバーの変位量を検出する変位量検出手段（３３）
と、前記秤量台に被測定物（２２）が載置された状態におい
て、前記変位量検出手段にて検出された変位量が前記被
測定物が載置されない状態の初期変位量に一致するよう
に前記付勢機構に付勢力を指定する付勢力指定手段（４
１）と、この付勢力指定手段で指定された付勢力と前記中途位置
から前記第１及び第２の可動棒の各取付位置までの距離
の比とで前記被測定物の重量値を算出して出力する重量
値出力手段（４１．４３）とを備えたフォースバランス
秤。
【請求項３】前記付勢機構（３２）は、永久磁石（３
６）と、この永久磁石に近接配設され外部から励磁電流
が供給されることにより前記永久磁石との間で磁気的反
発力又は磁気的吸引力が働く励磁コイルと（３９）を備
えたことを特徴とする請求項１又は２記載のフォースバ
ランス秤。