JP2559798B2

JP2559798B2 - 電子天びんの製造方法

Info

Publication number: JP2559798B2
Application number: JP63055907A
Authority: JP
Inventors: 晟河本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1996-12-04
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JPH01229926A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は電子天びんの製造方法に関する。

＜従来の技術＞電子天びんにおいては、一般に、皿の傾斜や転倒を防
止するために、皿をロバーバル機構（パラレルガイドと
も称される）で支承してその変位の方向を上下のみに規
制することが行われる。ロバーバル機構は、２本の互い
に平行なはりの両端に、それぞれ可撓部を介して固定柱
と可動柱を配設した機構であり、皿はこの可動柱に支持
される。皿に作用する荷重は、このようなロバーバル機
構の可動柱に連結されたレバー機構により、平衡電磁力
発生装置等の荷重センサに伝達される。

ここで、ロバーバル機構の可動柱は上下動のみ、つま
り平行運動を行い、また、レバーは支点を中心に傾斜す
る必要がある。従って、これらの部材間でそれぞれの運
動を干渉させないことを目的として、可動柱とレバーの
連結部や上述の支点には、弾性部材が常用される。一
方、可動柱部やレバーとしてはその機能上、弾性を有す
る材料よりもむしろ剛体の方が好ましい。そこで、従
来、ロバーバル機構やレバーと、連結部等とは異なる材
料、例えばアルミナ合金ダイキャストと高弾性鋼，で作
り、互いにねじ止め，カシメ，あるいは接着等によって
組み立てられていた。

＜発明が解決しようとする課題＞以上のような従来の電子天びんによると、上述の支点
を含む連結部と、ロバーバル機構やレバーとの熱膨張率
の相違に起因して、周囲温度の変化によって相対的寸法
変化に基づくドリフトや、変形に基づくドリフト（膨張
係数の異なる材料２つを合わせると、バイメタルのごと
く、温度によって曲がりが生じ、特に弾性支点取り付け
部分の変形が性能に大きく影響する。）が生じるという
欠点があった。

また、各種の互いに異なる部品点数が多くなり、組み
立て工数も大となってコストが高くなるという問題もあ
った。

本発明者は、このような諸問題を解決すべく、例えば
第６図に示すように、ロバーバル機構を構成する２本の
はり１および２、固定柱３、可動性柱４、および可撓部
11,12,21,22と、レバー５およびその弾性支点６、更に
は弾性的連結部７等を、一枚の母材から刳り貫いて一体
的に形成した構成の電子天びんを既に提案している（特
開昭63−277936号）。

また、本発明者は、同様の目的を達成すべく、例えば
第７図に示すように、同様にロバーバル機構の２本のは
り1,2、固定柱３、可動柱４、可撓部11,12,21,22と、レ
バー５、弾性支点６、弾性的連結部７等を、複数枚の薄
板T₁,T₂を刳り貫いて一体的に形成した後、これらを適
宜位置に挿入されるスペーサS₁〜S₄等を介して、もしく
は直接に重ね合わせた構造の電子天びんを提案している
（実開平１−5127号）。なお、第６図、第７図において
８は荷重センサで、41は皿受棒、９は天びんベースへの
支持スペーサである。

以上のような構造にすることで、各部の熱膨張率が同
一となり、周囲温度の変化等によるドリフト等の発生が
なくなり、また、組立工数等の削減も実現できた。

本発明の目的は、以上のような構造を持ち、しかも高
精度の電子天びんを、合理的かつ容易に実現することの
できる、好適な製造方法を提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞上記の目的を達成するため、本発明では、ロバーバル
機構、レバー機構およびこれらを連結する弾性的連結部
を、平板棒の母材からレーザ加工もしくはワイヤ放電加
工によって一体的に切り出した後、少くともロバーバル
機構の各可撓部（11,12,21,22）、弾性支点（６）およ
び弾性的連結部（７）を構成する薄肉部の表面層を所定
深さにわたって除去し、その後、その一枚（第６図）も
しくは複数枚重ね合わせたもの（第７図）に荷重センサ
（８）を組み込むことを特徴としている。

＜作用＞第６図または第７図に示すようなロバーバル機構とレ
バー機構等の一体形成部材の切り出し加工法は、加工精
度および能率等から見て、レーザ加工もしくはワイヤ放
電加工が適している。

ところで、このような加工法では、いずれも、その加
工部位が一時的に高温となるため、表面に変質層が生じ
るとともに、熱歪による内部応力が発生する。変質層は
可撓部や弾性支点等の薄肉部のばね特性を劣化させる。
また、内部応力は、加工時に表面が一旦溶融した後、凝
固する関係上、第５図（ａ）に示すように表面部が引張
応力、内部が圧縮応力となる。負荷等の外力によって薄
肉部を曲げると、一般には第５図（ｂ）に示すような応
力が作用するが、内部応力が存在する薄肉部を曲げる
と、このような外力による応力と内部応力が加算される
結果、同図（ｃ）に示すように、引張り側で容易に弾性
限度を越える応力が作用することになる。つまり、わず
かな荷重を載せただけで可撓部や弾性支点等に永久歪が
生じ、天びん測定値にヒステリシスが生じることにな
る。

本発明では、レーザ加工やワイヤ放電加工の後、少な
くともこの薄肉部の表面層を所定深さにわたって除去す
る。この表面層の除去により、前工程であるレーザ加工
やワイヤ放電加工によって生じた加工変質層が取り除か
れると同時に、内部応力も取り除かれる。すなわち、レ
ーザ加工等により生じる内部応力は、前記したように表
面部が引張応力、内部が圧縮応力となるが、内部の圧縮
応力は、昇温を伴う加工により生じた表面の引張応力の
反作用として生じたものであり、表面層を除去して材料
に残留する引張応力を取り去ることで、内部応力の再配
列によって圧縮応力も消滅もしくは大幅に緩和される。

＜実施例＞本発明の実施例を、以下、図面を参照しつつ説明す
る。

第１図は本発明実施例の製造手順の説明図であり、第
６図に示す構造の電子天びんを例にとって示している。

まず、第１図（ａ）に示すような高力アルミニウム合
金等の平板様の母材Ｍを用意し、レーザ加工もしくはワ
イヤ放電加工によって、同図（ｂ）に示すような所望の
形状の構造体Ｂを切り出す。このとき、母材Ｍの厚さが
比較的薄い場合はレーザ加工がその能率面から見て適し
ている。

この状態では構造体Ｂの各加工部位に前述した通り変
質層が存在し、かつ、第５図（ａ）に示すような内部応
力が発生しており、次にこれらを除去するための再加工
を行なう。

この再加工は、前工程による加工部位の表面層を所定
の深さにわたって除去する加工であり、この表面層の除
去により、変質層並びに内部応力を一挙に取り除くこと
ができる。すなわち、内部に生じている圧縮応力は、表
面層に生じている引張応力の反作用として生じたもので
あるから、表面層を除去することで、変質層が取り除か
れてばね特性が向上すると同時に、内部応力がその再配
列により自動的に消滅し、もしくは大幅に減少する。

そこで、レーザ加工等によって得られた構造体Ｂを、
次に第１図（ｃ）に示すように腐食液Ｃ中に浸す。これ
により、構造体Ｂの表面層が全体に除去され、加工変質
層と内部応力が同時に取り除かれる。その後、荷重セン
サを組み付ける等により、第６図に示すような天びん構
造を得る。

なお、第７図に示す構造は薄板T₁,T₂について上述の
手順で加工を行い、スペーサS₁〜S₄を介してこれらを組
み付けた後、荷重センサを組み込めばよい。

第６図または第７図の構造において、変質層や内部応
力が問題となるのは、ロバーバル機構の可撓部11,12,2
1,22と、弾性支点６、および弾性的連結部７の可撓部7
a,7bであるところの、薄肉部であるから、これらの薄肉
部の加工面のみの表面層を除去するだけでもよい。

この場合、第２図に示すように、該当する面にのみノ
ズルＮ等によって腐食液Ｃを噴き付けることによって、
目的が達成される。

また、表面層の除去は腐食による方法のほか、電解研
磨や通常の研削加工によっても行なうことができる。

第３図は電解研磨による再加工法の例の説明図で、電
解液Ｓ中に構造体Ｂと電極Ｅを浸し、これらを電源Ｐに
接続して構造体Ｂの表面全体を電解研磨によって除去し
ている。なお、陽極処理によっても同様な結果が得られ
る。

また、第４図は研削による再加工法の例の説明図で、
この場合、薄肉部のレーザ等による加工面のみを砥石Ｗ
で研削すればよい。

＜発明の効果＞以上説明したように、本発明によれば、ロバーバル機
構、レバー機構およびこれらを連結する弾性的連結部
を、母材からレーザ加工もしくはワイヤ放電加工によっ
て一体的に切り出し、その後、少なくともロバーバル機
構の可撓部や弾性的連結部の薄肉部について、その表面
を除去することにより、レーザ加工またはワイヤ放電加
工によって生じた加工変質層および内部応力を取り除く
ので、各部の熱膨張率の相違に起因した周囲温度変化等
によるドリフト等の発生のない、一体構造の電子天びん
で、しかも、ヒステリシスのない高精度の電子天びんを
容易に得ることができる。実験によれば、ワイヤ放電加
工等によって切り出したままのものを用いた場合にヒス
テリシス量50mgであったものが、腐食等によって表面層
を除去することにより、7mgまで減少させることができ
た。

また、レーザ加工もしくはワイヤ放電加工の後に、少
なくとも薄肉部の表面層を除去する再加工を施すから、
薄肉部がその分、薄くなるので、レーザ加工やワイヤ放
電加工によって加工可能な限界厚さを越えてより薄くす
ることができ、天びんとしての感度をより高くできると
いう利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の製造手順の説明図、第２図、第３図および第４図はそれぞれ本発明の他の実
施例の再加工法の説明図、第５図は薄肉部の応力分布の説明図、第６図および第７図は本発明が適用される電子天びん構
造の例を示す斜視図である。 1,2……はり３……固定柱４……可動柱５……レバー６……弾性支点７……弾性的連結部８……荷重センサ 11,12,13,14……可撓部Ｍ……母材Ｂ……構造体Ｃ……腐食液Ｓ……電解液Ｗ……砥石

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２本の互いに平行なはりの両端にそれぞれ
可撓部を介して固定柱および可動柱が配設されてなるロ
バーバル機構の、その可動柱に支承された皿に作用する
荷重を、当該可動柱に対して一端が弾性的連結部により
連結され、かつ、弾性支点を備えたレバー機構を介して
荷重センサに伝達する天びんの製造方法であって、上記
ロバーバル機構、レバー機構および弾性的連結部を、平
板様の母材からレーザ加工もしくはワイヤ放電加工によ
って一体的に切り出した後、少なくとも上記可撓部、弾
性支点および弾性的連結部を構成する薄肉部の表面層を
所定深さにわたって除去し、その後、その一枚もしくは
複数枚重ね合わせたものに上記荷重センサを組み込むこ
とを特徴とする、電子天びんの製造方法。