JP2004028750A

JP2004028750A - 電子天びん

Info

Publication number: JP2004028750A
Application number: JP2002184308A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Kusumoto; 楠本　哲朗
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】ロバーバル機構の測定皿や天びんベースとの係合関係に由来する構造上の偏置誤差の生じない電子天びんを提供する。
【解決手段】ロバーバル機構２の可動柱２１に対する測定皿５の取り付け位置、および、固定柱２２の天びんベース６に対する取り付け位置のうち、いずれか一方もしくは双方を、ロバーバル機構２の２本の梁２３ａ，２３ｂの各軸線間の中央線Ｃ上に設けることにより、測定皿５に作用する被測定荷重や、固定柱の天びんベース６へのネジによる締結力を、２本の梁２３ａ，２３ｂに対して等価に作用させ、構造上の偏置誤差の発生を防止する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子天びんに関し、更に詳しくは、ロバーバル機構を備えた電子天びんに関する。なお、本発明は、被測定荷重による変位部の変位をなくする電磁力を発生して、その発生電磁力から被測定荷重を検出するいわゆる電子天びんのほか、被測定荷重によるセンサ機構体の変位もしくは変形を電気的に検出するいわゆる電子はかりにも適用し得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子天びんにおいては、一般に、被測定荷重によるセンサ機構体の変位に抗して電磁力を発生し、その変位がゼロになるのに要する電磁力の大きさから被測定荷重の大きさを測定する。このような電子天びんにおけるセンサ機構体としては、被測定荷重が載せられる測定皿を支承する可動柱を、両端部に可撓部（ヒンジ部）を備えた互いに平行な２本の梁によって固定柱に支持した、いわゆるロバーバル機構（パラレルガイドとも称される）を備えた機構体が用いられる。このロバーバル機構を設けることにより、被測定荷重による測定皿の傾きを防止するとともに、被測定荷重による測定皿ないしは可動柱の変位を鉛直方向に規制することができ、更には測定皿上への被測定荷重の載置位置に起因する荷重の検出誤差、つまり偏置誤差の解消にも有利となる。
【０００３】
また、ロードセルを用いたいわゆる電子はかりにおいても、そのロードセルとして、被測定荷重が作用する可動柱を、両端部に可撓部を備えた互いに平行な２本の梁を介して固定柱に連結したロバーバル機構体を用い、その各可撓部にそれぞれ歪みゲージを貼着した構造のものが多用されている。
【０００４】
ロバーバル機構を備えた電子天びんのセンサ機構体の構成例を図４に示す。この例は、一つのブロックを切り出した、いわゆる単体ブロックタイプのセンサ機構体１０１であって、ロバーバル機構１０２と、二段のレバー１０３，１０４、並びにこれらを連結する連結部１０３ａ，１０４ａ等を、一つの母材に孔やスリット等を設けることによって形成している。
【０００５】
ロバーバル機構１０２は、可動柱１０２１と固定柱１０２２とを、互いに平行な２本の梁１０２３ａ，１０２３ｂによって連結した構造を有している。被測定荷重が負荷される測定皿１０５は、可動柱１０２１の上面に固着された皿受け１０５ａ上に載せられている。また、固定柱１０２２は、その下面においてスペーサ１０６ａを介して天びんベース１０６に固着されている。
【０００６】
可動柱１０２１は連結部１０３ａを介して第１のレバー１０３に連結され、その第１のレバー１０３は連結部１０４ａを介して第２のレバー１０４に連結される。これらのレバー１０３，１０４は、それぞれ弾性支点１０３ｂ，１０４ｂを中心として傾動自在であって、測定皿１０５上に作用する荷重は可動柱１０２１および第１のレバー１０３を介して第２のレバー１０４を傾動させる。第２のレバー１０４には、別部材からなる持ち出し部材１０７の基端部が固着されており、この持ち出し部材１０７の先端に電磁力発生装置１０８のフォースコイル１０８ａが固着されている。また持ち出し部材１０７の先端部の変位が変位センサ１０９によって検出される。電磁力発生装置１０８のフォースコイル１０８ａに流れる電流は、変位センサ１０９の出力を検出信号とするサーボ機構によって制御され、持ち出し部材１０７の変位が常に０となるような電流がフォースコイル１０８ａに流され、その電流の大きさから被測定荷重が計測されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来のロバーバル機構１０２を含むセンサ機構体１０１においては、可動柱１０２１の上面に測定皿１０５が取り付けられ、また、固定柱１０２２の下面が天びんベース１０６に取り付けられているため、センサ機構体１０１には言わば偏った位置に被測定荷重が作用し、かつ、偏った位置において支持された状態となる。
【０００８】
このような測定皿１０５並びに天びんベース１０６に対するセンサ機構体の係合状態では、被測定荷重の負荷時における力・モーメントや、天びんベース１０６への固定柱１０２２のネジによる締結力は、ロバーバル機構１０２の２本の梁１０２３ａ，１０２３ｂに対して互いに等価な影響を及ぼすことにはならない。そのため、ロバーバル機構１０２に加わる力が大きくなる、大荷重で偏置量が大きい負荷が作用した場合には、その構造上、偏置誤差が生じるという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、上記のようなロバーバル機構の測定皿や天びんベースとの係合関係に由来する、構造上の偏置誤差の生じない電子天びん（電子はかり）の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電子天びんは、測定皿を支承する可動柱を、両端部に可撓部を有する互いに平行な２本の梁を介して固定柱に支持してなるロバーバル機構を備えた電子天びんにおいて、上記可動柱に対する測定皿の取り付け位置、および、上記固定柱の当該電子天びんベースに対する取り付け位置のうち、いずれか一方もしくは双方が、上記２本の梁の各軸線間の中央線上に設けられていることによって特徴づけられる。
【００１１】
本発明は、可動柱に対する被測定荷重の負荷位置である測定皿の取り付け位置、あるいは固定柱の天びんベースに対する取り付け位置を、ロバーバル機構の２本の梁に対して等価な力・モーメントを加えることのできる位置とすることによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１２】
すなわち、ロバーバル機構の２本の梁の軸線間の中央線上に、可動柱に対する測定皿の取り付け位置および／または固定柱の天びんベースへの取り付け位置を設けると、可動柱に作用する被測定荷重、および／または、固定柱の天びんベースへのネジによる締結力は、２本の梁に対して等価に作用し、構造上の偏置誤差を解消することができる。
【００１３】
なお、本発明は、可動柱の測定皿の取り付け位置と、固定柱の天びんベースへの取り付け位置のうち、少なくともいずれか一方を上記した中央線上に位置させればよく、これらのうちの一方のみを上記した中央線上に位置させることによっても、従来の電子天びん等に比して構造上の偏置誤差を少なくすることができるのであるが、上記した取り付け位置の双方を中央線状に位置させることによって、その効果はより確実なものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の天びん機構体１の近傍の構成図であり、（Ａ）は正面図で、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【００１５】
この例は、一つのブロックに孔やスリットを設けることによりロバーバル機構体や天びんレバー等を形成した単体ブロックタイプの天びん機構体１を備えた電子天びんに本発明を適用したものであって、天びん機構体１の基本的構成は、図４に示した従来のものと同等であり、ロバーバル機構２、第１と第２のレバー３，４、および連結部３ａ，４ａなどを一つの母材に孔やスリットを設けることによって形成している。また、ロバーバル機構２は、可動柱２１、固定柱２２、およびこれらを連結する互いに平行な２本の梁２３ａ，２３ｂによって構成され、各梁２３ａ，２３ｂの両端部には可撓部ｅが形成されている。
【００１６】
第１のレバー３は、可動柱２１に対して連結部３ａで連結され、かつ、弾性支点３ｂを中心として傾動自在となっているとともに、第２のレバー４は、第１のレバー３に対して連結部４ａで連結され、かつ、弾性支点４ｂを中心として傾動自在となっている。また、第２のレバー４には、別部材からなる持ち出し部材７がねじ止めされており、この持ち出し部材７の先端に、図４に示したものと同等の電磁力発生装置のフォースコイル（いずれも図示略）が固着され、また、持ち出し部材７の先端の変位が変位センサ（図示略）で検出され、その検出信号を用いたサーボ機構によって、フォースコイルに流れる電流が制御され、その電流の大きさから被測定荷重が計測される点も従来と同等である。
【００１７】
この実施の形態の特徴は、可動柱２１に対する測定皿５の取り付け位置と、固定柱２２の天びんベース６への取り付け位置にある。すなわち、可動柱２１には、その両側面に皿受け５ａを固着するための皿受け固定用部材５０が締結されているとともに、固定柱２２の側面にも、天びんベース６に天びん機構体１を固定するためのベース固定用部材６０が締結されている。
【００１８】
各皿受け固定用部材５０は、それぞれ可動柱２１の側面に４本のねじｂによって締結され、その上部が外側に張り出し、その上面は可動柱２１の上面より僅かに上方に突出している。そして、その両側の皿受け固定用部材５０の双方に跨がるように皿受け５ａが固着されており、その上に測定皿５が載せられている。
また、各ベース固定用部材６０は、それぞれ固定柱２２の側面に４本のねじｂによって締結され、その下部が外側に張り出し、その下端面は固定柱２２の下面よりも僅かに下方に突出した平坦面を形成している。そして、この両側のベース固定用部材の下端面が天びんベース６に固定ねじｆｂ（図１（Ｂ）参照）によって固定されている。
【００１９】
各皿受け固定用部材５０および各ベース固定用部材６０をそれぞれ可動柱２１ないしは固定柱２２に締結している各４本のねじｂの配設位置の上下方向の中心は、それぞれロバーバル機構２の上下の梁２３ａ，２３ｂの軸線の間の中央線Ｃ上に位置している。これにより、これらの各固定用部材５０，６０の締結用のねじｂによる締結力や、測定皿５上に載せれらる被測定荷重による力・モーメント、更にはベース固定用部材６０を介しての天びんベース６に対する固定用のねじの締結力は、いずれもロバーバル機構２の２本の梁２３ａ，２３ｂに対して等価に作用し、従って、測定皿５上に大きな荷重が大きな偏置量のもとに作用しても、ロバーバル機構２は本来の機能を発揮し、構造上の偏置誤差が生じない。
なお、この例における持ち出し部材７は、皿受け固定用部材５０との干渉を避けるために、これを迂回するように適宜に屈曲させればよい。
【００２０】
次に、本発明の他の実施の形態について述べる。
図２は本発明の他の実施の形態の天びん機構の構成を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図を示している。この例の特徴は、可動柱２１および固定柱２２の両側面に、それぞれ外側に突出する皿受け固定用凸部５１およびベース固定用凸部６１をそれぞれ一体に形成した点にある。
【００２１】
各皿受け固定用凸部５１には、下端部がフォーク状に分岐した皿受け５ａの下端部が固着されており、この皿受け５ａは、可動柱２１を被接触状態で跨いでその上端部が一体化されており、その一体化部分の頂部に測定皿５が載せられている。
【００２２】
また、この例における天びんベース６には、各ベース固定用凸部６１に対応して２箇所の突起６２が形成されおり、この各突起６２の上面に各ベース固定用凸部６１が固着されている。
【００２３】
各皿受け固定用凸部５１および各ベース固定用凸部け６１は、その上下方向の中心がそれぞれロバーバル機構２の２本の梁２３ａ，２３ｂの軸線の間の中央線Ｃ上に沿うように形成され、これにより、先の実施の形態と同様に、被測定荷重や天びんベース６に対する天びん機構体１の締結力は、ロバーバル機構２の２本の梁２３ａ，２３ｂに等価に作用し、構造上の偏置誤差が生じない。
【００２４】
次に、本発明の更に他の実施の形態について述べる。
図３は本発明の更に他の実施の形態の天びん機構の構成を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。この例の特徴は、可動柱２１および固定柱２２に、それぞれ上下からの切り込み２１０ａ，２１０ｂおよび２２０ａ，２２０ｂを形成した点にある。そして、可動柱２１に対する皿受け５ａの取り付け位置は、切り込み２１０ａ，２１０ｂを挟んで梁２３ａ，２３ｂに対する取り付け位置の反対側であり、また、固定柱２２の天びんベース６への取り付け位置は、切り込み２２０ａ，２２０ｂを挟んで同じく梁２３ａ，２３ｂに対する取り付け位置の反対側である。
【００２５】
可動柱２１の切り込み２１０ａ，２１０ｂの深さは互いに等しく、また、固定柱２２の切り込み２２０ａ，２２０ｂの深さも互いに等しくなっており、これにより、切り込み２１０ａと２１０ｂの間の中央位置、および切り込み２２０ａ，２２０ｂの中央位置は、それぞれロバーバル機構２の２本の梁２３ａ，２３ｂの軸線の間の中央線Ｃ上に位置している。
【００２６】
以上の構成によると、測定皿５に作用する被測定荷重は、２本の梁２３ａ，２３ｂに対してその軸線間の中央線Ｃ上に伝達され、また、固定柱２２の天びんベース６への締結力についても、２本の梁２３ａ，２３ｂに対してその軸線間の中央線Ｃ上に伝わる。これにより、先の各例と同様に、被測定荷重や天びんベース６に対する天びん機構体１の締結力は、ロバーバル機構２の２本の梁２３ａ，２３ｂに等価に作用し、構造上の偏置誤差が生じない。
【００２７】
なお、以上の各実施の形態は、一つの母材をくり抜いて形成した、いわゆる単体ブロックからなる天びん機構を備えた電子天びんに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、他の型式のロバーバル機構を備えた電子天びんに対して等しく適用し得るもとは勿論であり、更には、ロバーバル機構体の可撓部に歪みゲージを貼着したロードセルを力センサとして備えた電子はかりにも適用し得ることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ロバーバル機構の可動柱に対する測定皿の取り付け位置と、固定柱の天びんベースへの取り付け位置のうち、少ないとも一方を、ロバーバル機構の互いに平行な２本の梁の軸線間の中央線上に位置させているので、被測定荷重や天びんベースへの天びん機構の締結力が２本の梁に対して等価に作用し、その結果、大荷重・偏置量大の状態で被測定荷重が測定皿に作用しても、構造に起因する偏置誤差の発生を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の天びん機構体１の近傍の構成図であり、（Ａ）は正面図で、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態の天びん機構体の構成図で、（Ａ）は正面図で、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の更に他の実施の形態の天びん機構体の構成図で、（Ａ）は正面図で、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】ロバーバル機構を備えた従来の天びん機構の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　天びん機構体
２　ロバーバル機構
２１　可動柱
２１０ａ，２１０ｂ　切り込み
２２　固定柱
２２０ａ，２２０ｂ　切り込み
２３ａ，２３ｂ　梁
３　第１のレバー
４　第２のレバー
５　測定皿
５０　皿受け固定用部材
５１　皿受け固定用凸部
５ａ　皿受け
６　天びんベース
６０　ベース固定用部材
６１　ベース固定用凸部
６２　突起
７　持ち出し部材

Claims

測定皿を支承する可動柱を、両端部に可撓部を有する互いに平行な２本の梁を介して固定柱に支持してなるロバーバル機構を備えた電子天びんにおいて、
上記可動柱に対する測定皿の取り付け位置、および、上記固定柱の当該電子天びんベースに対する取り付け位置のうち、いずれか一方もしくは双方が、上記２本の梁の各軸線間の中央線上に設けられていることを特徴とする電子天びん。