JP2008026246A - 天秤 - Google Patents

Abstract

【課題】ロバーバル機構を構成する水平ビームがバンド部材によって吊り下げられて支持されている天秤において、重心玉を設けることなく、天秤の重心位置の調整を容易に行なえるようにする。
【解決手段】支持部４においてプラチナ合金バンド２０によって傾斜可能に支持された水平ビーム６の両端に垂直ビーム８ａ，８ｂが回転可能に取り付けられている。垂直ビーム８ａ，８ｂの上端部に、内側に向かって水平に延びた水平部材１０ａ，１０ｂが取り付けられている。水平部材１０ａ，１０ｂの先端部に測定試料又は基準物質を載置するための試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂが設けられており、試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂよりも基端側に錘載置部１４ａ，１４ｂが設けられている。垂直ビーム８ａと８ｂの下端はワイヤ１６によって垂直ビーム８ａと８ｂが繋がれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロバーバル機構を備えた天秤に関するものである。

一般的なロバーバル機構の説明をする。図３は一般的なロバーバル機構を備えた天秤の一例を簡略的に示す図である。
ロバーバル機構を備えた一般的な天秤は、支柱２０に１対の水平ビーム２４ａ，２４ｂが回転可能に取り付けられ、水平ビーム２２ａ，２２ｂの両端部に、それぞれ外側に水平に延びた部分をもつ１対の垂直ビーム２４ａ，２４ｂが回転可能に取り付けられている。支柱２０の水平ビーム２２ａ，２２ｂが取り付けられている点Ｆ，Ｆ’は水平ビーム２２ａ，２２ｂと垂直ビーム２４ａ，２４ｂで構成されるロバーバル機構の支点となっている。

垂直ビーム２４ａの水平部分に荷重Ｗが負荷され、垂直ビーム２４ｂの水平部分に荷重Ｗ’が負荷されると、垂直ビーム２４ａ及び２４ｂの上端部と下端部にはそれぞれ垂直ビーム２４ａと２４ｂを回転させようとする水平方向への回転モーメントが作用する。しかし、これらの回転モーメントは支点Ｆ，Ｆ’で水平方向移動が固定された水平ビームによって打ち消される。すなわち、水平ビーム２２ａ及び２２ｂは水平方向に作用する力によっては傾斜しないため、結局のところ、水平ビーム２２ａ及び２２ｂは荷重ＷとＷ’の差によってのみ傾斜することになる。したがって、荷重Ｗ及びＷ’による回転モーメントは考慮する必要がないため、荷重Ｗ，Ｗ’は垂直ビーム２４ａ，２４ｂの水平部分のどこに配置しても良いことになる。

例えば垂直ビーム２４ａ及び２４ｂの水平部分を上皿天秤の測定試料と基準物質を載置するための皿とすると、測定試料や基準物質を皿のどの部分に載せても両者の質量によってのみ水平ビーム２２ａ及び２２ｂが傾斜し、両者の質量が同じであるならば、皿のどこに載せてもバランスすることになる。

図示は省略されているが、このようなロバーバル機構を備えた天秤では、水平ビーム２２ａ及び２２ｂの傾斜感度、すなわち測定感度を調整するために、ロバーバル機構全体の重心位置を調整するための重心玉が例えば支点ＦとＦ’の間の位置に設けられている。重心玉は、例えば、重心玉側にメネジが形成され、水平ビーム２２ａ側にオネジが形成されて、そのオネジ上で重心玉を回転させることで重心玉が上下動するように水平ビーム２２ａに取り付けられている。これにより、重心玉をオネジ上で上下させてロバーバル機構の重心位置を垂直方向に調整することができる。

次に、図３のロバーバル機構とは異なる変形型のロバーバル機構を備えた天秤について説明する。図４は変形型のロバーバル機構を備えた天秤の一例を示す図であり、（Ａ）は構成を簡略的に示す図であり、（Ｂ）は回転可能に支持する部位の回転中心部分を詳細に示す図である。
支柱２に設けられた支持部４で水平ビーム６が支持されている。水平ビーム６の両端６ａ，６ｂに垂直ビーム８ａ，８ｂが回転可能に取り付けられている。垂直ビーム８ａ，８ｂの上端部に、それぞれ内側に向かって水平方向に延びた水平部材１０ａ，１０ｂが取り付けられている。水平部材１０ａ，１０ｂの先端部に測定試料又は基準物質を載置するための試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂが設けられている。垂直ビーム８ａの下端と垂直ビーム８ｂの下端は例えばプラチナ合金からなるワイヤ１６によって繋がれている。また、垂直ビーム８ａの下端は例えばプラチナ合金からなるワイヤ１７によって支柱２の下部に設けられた支持部５に繋がれている。

支持部４では、図４（Ｂ）に示されるように、支柱２に支持部材１８が固定されており、水平ビーム６に取り付けられた固定部材２２がクロスするプラチナ合金バンド２０によって吊り下げられている。これにより、水平ビーム６は支持部４において傾斜可能に支持されている。垂直ビーム８ａ，８ｂも、水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂにおいて図４（Ｂ）に示される機構により回転可能に支持されている。すなわち、水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂに支持部材１８が固定されており、垂直ビーム８ａ，８ｂに取り付けられた固定部材２２がクロスするプラチナ合金バンド２０によって吊り下げられている。

この天秤では、試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂに載置された測定試料と基準物質の質量が等しい場合、垂直ビーム８ａ及び８ｂに作用する回転モーメントはワイヤ１６によって相殺され、水平ビーム６がバランスする。

図４に示されたような、水平ビーム６がプラチナ合金バンド２０によって吊り下げられている吊下げ式の天秤において、支持部４や水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂにおいて用いられているプラチナ合金バンド２０の厚みは数μｍであり、幅は数十μｍ程度である。このような吊下げ式の天秤では、オネジとメネジの組み合わせを利用して上下させる重心玉を例えば水平ビーム６に取り付けると、重心玉を回転させる際に回転によるトルクが水平ビーム６に作用し、支持部４や水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂで用いられているプラチナ合金バンド２０が伸びる、折れ曲がる、切れるといった不具合を生じることが予想される。プラチナ合金バンド２０が伸びる、折れ曲がる、切れるなどの不具合を生じると、水平ビーム６や垂直ビーム８ａ，８ｂに傾斜誤差（水平又は垂直に保たれているべき状態で傾斜してしまったりすること。）が生じ、直線性やドリフト性能が悪化し、正確な測定ができなくなる。

また、重心玉を回転させる際に、工具や手指が水平ビーム６や垂直ビーム８ａ，８ｂに誤って触れてしまうと、垂直ビーム８ａ，８ｂ下端のワイヤ１６，１７、支持部４に用いられているプラチナ合金バンド２０、又は垂直ビーム８ａ，８ｂを支持している水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂのプラチナ合金バンド２０が切断されてしまうことがありうる。

上記のような問題から、図４のような吊下げ式の天秤では、重心位置の調整機構として重心玉を設けることは好ましくない。しかし、重心位置の調整機構が設けられていないと、測定試料及び基準物質を含めたロバーバル機構全体の重心位置の十分な合わせこみができないため、測定感度が悪化して測定誤差が大きくなる。

そこで本発明は、ロバーバル機構を構成する水平ビームがバンド部材によって支点で吊り下げられて支持されている天秤において、重心玉を設けることなく、天秤の重心位置の調整を容易に行なえるようにすることを目的とするものである。

本発明は、ロバーバル機構を構成する水平ビームがバンド部材によって支点に吊り下げられて傾斜可能に支持され、水平ビームの両端に垂直ビームが回転可能に設けられ、垂直ビームにそれぞれ試料皿をもつ支持棒が設けられている天秤であって、ロバーバル機構の重心が支点を通る鉛直線上の支点とは異なる位置に設定されており、垂直ビームの上端の両指示棒の試料皿とは異なる位置に重心位置調整用錘を載置するための錘載置部が設けられていることを特徴とするものである。

ロバーバル機構の重心位置は支点の上方に設定されていてもよいし、下方に設定されていてもよい。

本発明の天秤は、ロバーバル機構の重心位置が支点とは異なる位置に予め設定されており、垂直ビームの上端の両指示棒の試料皿とは異なる位置に重心位置調整用錘を載置するための錘載置部が設けられているので、錘載置部に重心位置調整用錘を載置するだけで容易に重心位置を調整することができる。これにより、オネジとメネジを利用した重心玉を不要とすることができ、水平ビームに回転によるトルクを作用させることがなく、支点において水平ビームを支持するバンド部材が伸びる、折れ曲がる、切れるなどの不具合を生じることを防止できる。
錘載置部に重心位置調整用錘を載置すると重心位置は支点に近づいていくので、天秤の測定感度の調整が容易に行なえる。

図１は本発明の天秤の一実施例を示す図であり、（Ａ）は正面から見た模式図、（Ｂ）は回転可能に支持する部位の回転中心部分を詳細に示す図である。
支柱２に設けられた支持部４において水平ビーム６が支持されている。支持部４では、（Ｂ）に示されているように、水平ビーム６の中央部に水平ビーム６と直交する方向で水平方向に固定部材２２が取り付けられており、クロスするプラチナ合金バンド２０によって支柱に固定された支持部材１８に吊り下げられている。これにより、水平ビーム６は支持部４において傾斜可能に支持されている。

水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂに垂直ビーム８ａ，８ｂが回転可能に取り付けられている。水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂにおいても支持部４と同様に、図１（Ｂ）に示されている機構が設けられている。すなわち水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂに支持部材１８が取り付けられ、垂直ビーム８ａ，８ｂに固定部材２２が取り付けられ、固定部材２２がクロスするプラチナ合金バンドによって支持部材１８に吊り下げられている。

垂直ビーム８ａ，８ｂの上端部に、内側に向かって水平に延びた水平部材１０ａ，１０ｂが取り付けられている。水平部材１０ａ，１０ｂの先端部に測定試料又は基準物質を載置するための試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂが設けられており、試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂよりも基端側に錘載置部１４ａ，１４ｂが設けられている。
垂直ビーム８ａと８ｂの下端は例えばプラチナ合金からなるワイヤ１６によって垂直ビーム８ａと８ｂが繋がれている。また、垂直ビーム８ａの下端は例えばプラチナ合金からなるワイヤ１７によって支柱２の下部に設けられた支持部５に繋がれている。

この実施例の天秤は、水平ビーム６、垂直ビーム８ａ，８ｂ及びワイヤ１６，１７によってロバーバル機構を構成している。
試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂのいずれか一方に測定試料が載置され、他方に試料と同じ質量の基準物質が載置された場合、試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂに載置された測定試料及び基準物質の荷重によって垂直ビーム８ａ，８ｂには水平ビーム６との固定点を中心とする回転モーメントが作用し、垂直ビーム８ａ，８ｂの下端部はそれぞれ水平方向外側へ回転しようとする。しかし、垂直ビーム８ａと８ｂの下端がワイヤ１６によって垂直ビーム８ａと８ｂが繋がれているため、両垂直ビーム８ａ，８ｂに作用する回転モーメントは相殺される。

錘載置部１４ａ，１４ｂはこの天秤のロバーバル機構の重心位置を調整するための錘を載置するためのものであり、それぞれ水平部材１０ａ，１０ｂの基端部から等しい距離の位置に設けられている。錘載置部１４ａ，１４ｂに載置される錘は同じ質量をもつものであり、錘載置部１４ａ，１４ｂに載置された錘による回転モーメントもワイヤ１６によって相殺される。
この実施例の天秤では、試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂ及び錘載置部１４ａ，１４ｂに何も載置していない状態で、ロバーバル機構の重心位置が支持部４の鉛直線上で支持部４の上方又は下方にくるように設定されている。

図２は図１に示した天秤のロバーバル機構を模式的に示す図である。
（Ａ）に示されているように、垂直ビームの回転中心Ａ，Ｂをｈだけ下方にずらしてロバーバル機構の重心Ｇが支点Ｆ（支持部４）の上方にくるように設定した場合は、試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂの測定試料及び基準物質による荷重Ｗ，Ｗ’と、錘載置部１４ａ，１４ｂの錘による荷重ｗ，ｗ’によって、重心Ｇは下に移動して支点Ｆに近づく。
また、図２（Ｂ）に示されているように、垂直ビームの回転中心Ａ，Ｂをｈだけ上方にずらしてロバーバル機構の重心Ｇが支点Ｆ（支持部４）の下方にくるように設定した場合は、試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂの測定試料及び基準物質による荷重Ｗ，Ｗ’と、錘載置部１４ａ，１４ｂの錘による荷重ｗ，ｗ’によって、重心Ｇは上に移動して支点Ｆに近づく。

重心Ｇは測定試料及び基準物質による荷重Ｗ，Ｗ’だけでも支点Ｆに近づくが、測定試料の質量である荷重Ｗ，Ｗ’の大きさが微少であると重心Ｇと支点Ｆとを十分に近づけさせることができず、十分な測定感度が得られない場合がある。したがって、錘載置部１４ａ，１４ｂに錘を載置して荷重ｗ，ｗ’をさらに加えることで、重心Ｇと支点Ｆとの距離をさらに近づけさせることができ、荷重ｗ，ｗ’の大きさを調整することで所望の測定感度を得ることができる。

上述のように、この実施例の天秤は、ロバーバル機構の重心が、測定試料及び基準物質載置部１２ａ，１２ｂに何も載置されていない状態で、支持部４の鉛直線上の上方又は下方の位置にくるように設定されており、錘載置部１４ａ，１４ｂに錘を載置することでロバーバル機構の重心位置を支持部４に近づけさせることができるようになっているので、従来の天秤に設けられていた、オネジとメネジを利用した重心玉が不要になり、重心Ｇの位置調整が容易に行なえるようになった。そして、重心玉が不要であるので、水平ビーム６を支持する支持部４や水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂにトルクを作用させることがなくなり、支持部４及び水平ビーム６の両端部６ａ，６ｂにおいて用いられているプラチナ合金バンド２０が伸びる、折れ曲がる、切れるなどの不具合を生じることを防止できる。

ロバーバル機構を備えた天秤の一実施例を示す図であり、（Ａ）は構成を概略的に示す正面図であり、（Ｂ）は回転可能に支持する部位の回転中心部分を詳細に示す図である。 同実施例の天秤の重心位置Ｇと支点Ｆとの関係を示す模式図であり、（Ａ）は重心Ｇが支点Ｆの上方にある場合を示し、（Ｂ）は重心Ｇが支点Ｆの下方にある場合を示す。 一般的なロバーバル機構を備えた天秤の一例を概略的に示す正面図である。 変形型のロバーバル機構を備えた天秤の一例を示す図であり、（Ａ）は構成を概略的に示す正面図であり、（Ｂ）は回転可能に支持する部位の回転中心部分を詳細に示す図である。

符号の説明

２ 支柱
４ 上側支持部
５ 下側支持部
６ 水平ビーム
６ａ，６ｂ 水平ビーム端部
８ａ，８ｂ 垂直ビーム
１０ａ，１０ｂ 水平部材
１２ａ，１２ｂ 試料及び基準物質載置部
１４ａ，１４ｂ 錘載置部
１６，１７ ワイヤ
１８ 支持部材
２０ プラチナ合金バンド
２２ 固定部材

Claims (3)

1. ロバーバル機構を構成する水平ビームがバンド部材によって支点に吊り下げられて傾斜可能に支持され、前記水平ビームの両端に垂直ビームが回転可能に設けられ、前記垂直ビームにそれぞれ試料皿をもつ支持棒が設けられている天秤において、
   前記ロバーバル機構の重心位置が前記支点を通る鉛直線上の前記支点とは異なる位置に設定されており、
   前記両支持棒の前記試料皿とは異なる位置に重心位置調整用錘を載置するための錘載置部が設けられていることを特徴とする天秤。
2. 前記重心位置は前記支点の上方に設定されている請求項１に記載の天秤。
3. 前記重心位置は前記支点の下方に設定されている請求項１に記載の天秤。
   

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