JP3080010B2 - 電子天びん - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【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、感度較正用の内蔵分銅とその加除機構を
備えた電子天びんに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子天びんの感度較正は、一般に、荷重
感応部に既知質量の分銅等を負荷し、そのときの計量値
が既知質量に一致するように、荷重感応部の出力を質量
に換算するための感度係数を更新することによって行わ
れる。高精度の電子天びんにおいては、頻繁に感度較正
を行うことが好ましく、このような電子天びんでは上記
のような感度較正用の分銅を内蔵するとともに、その内
蔵分銅を荷重可能部に対して負荷／負荷解除するため
の、いわゆる分銅加除機構を備えたものが多い。

【０００３】従来の分銅加除機構は、通常モータおよび
その減速機構、もしくはこれらが一体化されたギアドモ
ータと、それによって駆動されるカム機構等の分銅上下
動機構によって構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な従来の分銅加除機構によれば、減速機構と分銅上下動
機構が必要であるため、機構の小型化および低コスト化
には限界があり、特に、天びんの所要設置面積を小さく
すべく、分銅加除機構を天びんメカニズムの下に配置し
た場合には、天びん全体が高くなり、振動等の影響を受
けやすくなるという問題に繋がる。

【０００５】また、ギアドモータは、一般に、減速比が
大きくなると大型化すると同時にコストも高くなり、分
銅加除機構の小型化と低コスト化の阻害要因となってい
る。なお、分銅上下動用機構の駆動源として、ＤＣモー
タを用い、その供給電圧を低くすることによって低速回
転させることも考えられるが、通常、ＤＣモータは低ト
ルクであるために、このような使用には適さない。

【０００６】更に、このような分銅加除機構において
は、通常、内蔵分銅が荷重感応部に負荷されている状態
と、荷重感応部から除去されて所定の位置に保持されて
いる状態のそれぞれをセンサによって検知する必要があ
るが、分銅上下動機構の動作状態からそのような検知信
号を得るためには、上下動機構の動作の上限位置と下限
位置にそれぞれ対応させて合計２個のセンサを設ける必
要があって、この点もコストアップの要因となってい
る。

【０００７】本発明の目的は、簡単でコンパクトな構造
を持ち、また、機構の偏平化が容易で、天びんメカニズ
ムの下に配置しても天びん全体としての高さを余り高く
することがなく、また、１個のセンサを用いて内蔵分銅
の負荷／負荷解除状態を容易かつ確実に検知することの
できる分銅加除機構を備え、もって小型で安価な分銅内
蔵型の電子天びんを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施の態様を表す図１を参照しつつ説明す
ると、本発明の電子天びんは、内蔵分銅と分銅加除機構
を備えた電子天びんにおいて、分銅加除機構９を、モー
タ９１と、そのモータ９１の減速用の歯車列９２と、上
下動自在に支承された分銅押し上げ棒９３によって構成
し、歯車列９２の最終段の歯車を、鉛直軸９２ｂを中心
に回動自在で、かつ、その上端面にカム輪郭が形成され
た端面カム歯車９２ｃとするとともに、分銅押し上げ棒
９３は、その下端部が歯車列最終段の端面カム歯車９２
ｃの上端面に当接して上下動することによって内蔵分銅
８を上下動させることによって特徴づけられる。

【０００９】本発明はモータの減速機構と分銅上下動機
構の殆ど全体を互いに兼用させた機構にすることによ
り、実質的に１つのメカニズムでモータ出力を減速して
内蔵分銅を上下動させ、所期の目的を達成するものであ
る。

【００１０】すなわち、モータ９１の出力は歯車列９２
によって減速されてその最終段の歯車である端面カム歯
車９２ｃに伝達され、この端面カム歯車９２ｃの回動に
よって分銅持ち上げ棒９３が上下動する。

【００１１】そして、このような分銅加除機構９におい
ては、歯車列９２を、例えば図１のようにそれぞれが鉛
直軸を中心として回動する平歯車群によって構成してそ
の最終段の平歯車を端面カム歯車９２ｃとする等によっ
て、その機構の偏平化が容易であり、また、端面カム歯
車９２ｃの回動位置から内蔵分銅 の負荷／負荷解除状
態を検知できることから、１個のセンサによってその検
知を容易かつ確実に行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の全体
機構を示す模式図である。試料を載せるための皿１は、
皿持ち出し部材２を介してパラレルガイド３の可動柱３
１に支承されている。パラレルガイド３は、互いに平行
で、かつ、それぞれの両端部に可撓部ｅを備えた上下の
梁３２ａ，３２ｂによって可動柱３１を固定柱３３に連
結した構造を持ち、可動柱３１は連結部材４１を介して
レバー４の一端に連結されている。

【００１３】レバー４は支点４２を中心として回動自在
に支承されており、その他端の変位は変位センサ５によ
っで検出される。また、レバー４には電磁力発生装置６
のフォースコイル６１に固着されている。電磁力発生装
置６は、永久磁石を主体とする磁気回路６２とそれが作
る静磁場中に変位自在に配置されたフォースコイル６１
によって構成されており、フォースコイル６１に流れる
電流の大きさに応じた電磁力を発生する。このフォース
コイル６１に流れる電流は、変位センサ５によるレバー
４の変位検出値が常に０となるように動作するサーボ機
構（図示せず）によって制御され、従って、レバー４は
皿１ないしは皿持ち出し部材２に作用する荷重によって
回動変位しようとするが、その変位が常に０となるよう
な電磁力がレバー４に作用する結果、レバー４は一定姿
勢の平衡状態に保たれる。そして、このレバー４の平衡
状態においてフォースコイル６１に流れる電流の大きさ
から、荷重感応部である皿１ないしは皿持ち出し部材２
に作用している荷重の大きさが求められる。

【００１４】天びんケース７の上面部分には貫通孔７１
が形成されており、皿持ち出し部材２はその先端部分が
この貫通孔７１を介して天びんケース７の外方に突出
し、その突出部分に皿１が配置されている。そして、天
びんケース７には、貫通孔７１の周辺部分に円形状に上
方に突出する突出部７２が形成されており、その突出部
７２の形成位置に対応する天びんケース７の内部に、円
環状の内蔵分銅８が設けられている。そして、この内蔵
分銅８は、分銅加除機構９によって上下動されて、図示
のように天びんケース７の突出部７２の下面に押しつけ
られて皿持ち出し部材２に対して接触しない非負荷状態
か、あるいは図２に要部を示すように、皿持ち出し部材
２に対する負荷状態のいずれかの状態に維持される。

【００１５】分銅加除機構９は、出力軸９１ａが鉛直下
方を向くように配置されたモータ９１と、そのモータ９
１の出力を減速するための歯車列９２と、上下動自在に
支承された分銅押し上げ棒９３によって構成されてい
る。

【００１６】歯車列９２は、この例において２つの平歯
車によって構成されており、モータ９１の出力軸９１ａ
に固着された小歯車９２ａと、回動自在の鉛直軸９２ｂ
に固着され、小歯車９２ａよりも大径で、かつ、その上
端面にカム輪郭が形成されてなる端面カム歯車９２ｃに
よって構成されている。端面カム歯車９２ｃの上端面の
カム輪郭は、この例においては単純な斜面としている。

【００１７】分銅押し上げ棒９３は、その下端部が歯車
列９２の最終段の歯車である端面カム歯車９２ｃの上端
面のカム輪郭形成部分に当接しており、従ってモータ９
１を駆動して端面カム歯車９２ｃを回動させることによ
って、その回動位置に応じて分銅押し上げ棒９３が上下
動する。そして、この分銅押し上げ棒９３の上端部は内
蔵分銅８の下面に当接しており、この分銅押し上げ棒９
３の上下動によって内蔵分銅８が上下動する。

【００１８】内蔵分銅８の下面には、図３に図２のＡ−
Ａ拡大断面図を示すように、分銅中心から所定距離だけ
外れた位置に、分銅押し上げ棒９３の上端部が嵌まり込
む凹部８１と、皿持ち出し部材２に対する負荷状態にお
いてその皿持ち出し部材２が嵌まり込む溝８２が形成さ
れており、凹部８１によって分銅押し上げ棒９３と内蔵
分銅８との水平方向への位置関係が一定に維持され、ま
た、溝８２によって、皿持ち出し部材２への内蔵分銅８
の負荷位置が常に一定となるように、つまり、偏置誤差
が入らないように考慮されている。

【００１９】端面カム歯車９２ｃには、図４にその上面
図を示すように、その回転中心を挟んで互いに等しい距
離Ｌの位置に２つの孔Ｈが形成されており、また、この
端面カム歯車９２ｃの上方には、図１に示すように、そ
の回転中心から距離Ｌの位置に１つのセンサ１０が配設
されている。このセンサ１０は例えば近接センサ等によ
って構成され、センサ１０の配設位置に各孔Ｈが到来し
たことを検知することができる。そして、このセンサ１
０と各孔Ｈの歯車９２ｃの回転方向への位置関係は、図
１および図２の分銅非負荷状態および負荷状態におい
て、それぞれに対応する孔Ｈがセンサ１０の直下に位置
するような関係となっている。

【００２０】次に、以上の本発明の実施の形態の動作を
述べる。内蔵分銅８の非負荷状態である図１に示す状態
では、分銅押し上げ棒９３は端面カム歯車９２ｃによっ
てその上限位置にまで上昇しており、内蔵分銅８はその
分銅押し上げ棒９３によって天びんケース７の円形の突
出部７２の下面に押しつけられた状態となっている。こ
の状態では、内蔵分銅８は皿持ち出し部材２を含む一切
の荷重感応部分に対して非接触の状態となっている。

【００２１】この非負荷状態からキー操作等によって分
銅負荷指令が発せられると、モータ９１が回転を開始し
て端面カム歯車９２ｃを回動させ、センサ１０から次の
孔Ｈの検出信号が出力された時点、つまり端面カム歯車
９２ｃが半回転した時点でモータ９１が停止する。この
端面カム歯車９２ｃの回動により、分銅押し上げ棒９３
は徐々に下降し、半回転して停止した状態では下限位置
にまで下降する。この分銅押し上げ棒９３の下降によ
り、内蔵分銅８は下降して、やがて図２ないしは図３の
ように皿持ち出し部材２の上に負荷された状態となる。
この状態では、内蔵分銅８は分銅押し上げ棒９３や天び
んケース７等の他の部材に対して一切非接触の状態とな
っている。

【００２２】そして、図２の分銅負荷状態からキー操作
等によって分銅負荷解除指令が発せられると、モータ９
１が回転を開始して端面カム歯車９２ｃを回動させ、上
記と同様にセンサ１０から次の孔Ｈの検出信号が出力さ
れた時点、つまり端面カム歯車９２ｃが半回転した時点
でモータ９１が停止する。これにより、分銅押し上げ棒
９３が徐々に上昇するが、この上昇によって内蔵分銅８
は分銅押し上げ棒９３の当接位置側が持ち上げられて傾
斜することになるが、その持ち上げられた側のエッジ部
が天びんケース７の突出部７２の下面に当接した後は、
その当接点を支点として内蔵分銅８が回動して、やがて
図１のように天びんケース７の突出部７２の下面に押し
つけられた非負荷状態となる。

【００２３】以上の本発明の実施の形態において特に注
目すべき点は、モータ９１の減速機構である歯車列９２
が、分銅押し上げ棒９３を上下動させるための機構を兼
用している点であり、この機構の兼用によって分銅加除
機構９をコンパクト化することを可能としている。

【００２４】また、以上の実施の形態において更に注目
すべき点は、減速機構並びに上下動機構を兼用する歯車
列９２が、実質的に２つの平歯車によって構成されてい
る点であり、これにより、これらの機構を極めて薄くす
ることが可能となり、電子天びんの所要設置面積を小さ
くすべく、分銅加除機構９を天びんメカニズムの下方に
配置しても、天びんの高さを殆ど高くすることがない。

【００２５】なお、以上の実施の形態では、歯車列９を
２つの平歯車によって構成したが、本発明はこれに限定
されることなく、３つ以上の平歯車、あるいは小さな傘
歯車と、これに噛み合い、かつ、その上端面に端面カム
輪郭が形成された大径・薄型の傘歯車等によって構成し
てもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、分銅加
除機構を駆動するモータを減速するための歯車列の最終
段の歯車の上端面に端面カム輪郭を形成することによ
り、その歯車列を、分銅押し上げ棒の上下動機構に兼用
させているから、従来の分銅加除機構に比して機構が１
つ少なくなった分だけ安価でコンパクトな分銅加除機構
が得られ、ひいては安価でコンパクトな分銅内蔵型の電
子天びんが得られる。

【００２７】また、本発明では減速用歯車列によって分
銅押し上げ棒の上下動機構を構成しているから、歯車列
を例えば複数の平歯車によって構成する等によって容易
に薄い機構とすることが可能となり、天びんメカニズム
の下方に配置しても天びん全体としての高さをさほど高
くすることがなく、コンパクトで背の低い安定した電子
天びんを得ることができる。

【００２８】更に、歯車列の最終段の歯車を端面カム歯
車としているから、その歯車の回動位置から内蔵分銅の
負荷／非負荷状態を検知することが可能であるため、１
つのセンサで容易かつ確実に分銅負荷／非負荷状態の検
知が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明図で、内蔵分銅８の
非負荷状態で示す全体機構の模式図

【図２】内蔵分銅８の負荷状態で示す要部機構の模式図

【図３】図２のＡ−Ａ拡大断面図

【図４】端面カム歯車９２ｃの上面図

【符号の説明】

１ 皿 ２ 皿持ち出し部材 ３ パラレルガイド ４ レバー ５ 変位センサ ６ 電磁力発生装置 ７ 天びんケース ７１ 貫通孔 ７２ 突出部 ８ 内蔵分銅 ８１ 凹部 ８２ 溝 ９ 分銅加除機構 ９１ モータ ９２ 歯車列 ９２ａ 小歯車 ９２ｂ 鉛直軸 ９２ｃ 端面カム歯車 ９３ 分銅押し上げ棒 １０ センサ Ｈ 孔

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01G 23/01

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量既知の分銅を内蔵するとともに、そ
   の内蔵分銅を荷重感応部に対して負荷／負荷解除するた
   めの分銅加除機構を備えた電子天びんにおいて、上記分
   銅加除機構が、モータと、そのモータの減速用の歯車列
   と、上下動自在に支承された分銅押し上げ棒とからな
   り、上記歯車列の最終段の歯車は鉛直軸を中心に回動自
   在で、かつ、その上端面にカム輪郭が形成された端面カ
   ム歯車によって構成されているとともに、上記分銅押し
   上げ棒は、その下端部が上記最終段の歯車の上端面に当
   接して上下動することによって内蔵分銅を上下動させる
   ことを特徴とする電子天びん。