JP3645372B2 - 電子天秤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子天秤に係り、特に秤の秤量に対して小型軽量の分銅を用いて正確な校正を行うように構成した電子天秤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁平衡式の電子秤（以下「電子天秤」とする）は最小表示が１μｇ程度の極めて微量の測定可能な所謂分析天秤がある一方、最近では秤量が数ｋｇ或いは数十ｋｇの大型の装置も提供されている。このような電子天秤において、装置に対して加えられる物理的変化、例えば温度の変化は秤量物の荷重と平衡させるための電磁力の変化や荷重伝達機構の僅かな伸縮等の影響を与え、測定結果に誤差を生じることになる。このため荷重測定に当たっては、例えば温度変化に対応して、或いは一定時間経過毎に校正用の分銅を用いて装置の校正を行う必要が生じる。
【０００３】
校正作業は荷重伝達機構に校正用分銅の荷重を付加することより行われるわけであるが、秤量装置とは別に用意されている校正用分銅を用いて校正作業を行う場合には、校正用分銅の取り扱いや保管等に注意を要し面倒が多い。このため最近では秤量装置内に予め校正用の分銅を設置しておき、操作者のボタン操作などにより適宜に、或いはタイマや温度センサ等の信号により自動的に校正作業を行うようにした分銅内蔵型の秤量装置が各種提供されている。
【０００４】
図４は上記従来型の分銅内蔵型の電子天秤の機構部の構成を示す。同装置は上下の副桿５０、５１及びこれら上下の副桿５０、５１を連結する部材たる浮枠５２によりロバーバル機構が構成され、このロバーバル機構に対して接続部材たる吊りバンド５３を介してビーム５４が支点５５を中心として揺動可能に配置されている。秤量皿５６に付加された秤量物の荷重はこのロバーバル機構に案内されてビーム５４に伝達され、ビーム５４の変位に見合う電磁力が電磁部５７に付加されることにより秤量物の荷重が当該電磁部に出力された電気量として測定される。この電子天秤において、図示しない内蔵分銅昇降機構により校正用の内蔵分銅５８が浮枠５２に接続された分銅受け５９に載置されることにより校正が行われる。
【０００５】
ここで、校正を正確に行うためには校正用の分銅は電子天秤の秤量に近い重量のものが望ましい。前記分析天秤等のように分解能は高くても、秤量が比較的小さい電子天秤であれば装置に内蔵される校正用分銅も小型軽量のものでも良い。しかし秤量の大きな装置に対して、この秤量に見合った大型の内蔵分銅を収納することは、秤量装置全体の重量を増加させること、内蔵分銅の昇降機構も大型頑丈なものとする必要があること、大型の内蔵分銅を収納する空間を確保することが困難であること等、色々な問題がある。
【０００６】
上記のような理由から、特開平６−２０１４４８号等に示されるように、電磁部に秤量物の荷重を伝達するビームにおいて、内蔵分銅の荷重を付加する位置を、ビーム支点から遠ざけ、即ちビームの梃子（テコ）比を用いて比較的小型の内蔵分銅で効果的な校正が行えるように考慮された装置が提案されている。
【０００７】
図５はこのビーム延長型装置の構成の概略を示す。この装置ではビーム５４の浮枠５２側を延長し、この延長部５４ａに内蔵分銅５８を載置するよう構成している。これにより梃子比を利用して秤量装置の秤量に対して比較的軽量の内蔵分銅で校正を行うように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記装置においては、延長されたビーム５４に乗せられた内蔵分銅５８の重心と支点５５の距離Ｘがそのままビーム５４の梃子比を構成する数値となる。またビーム５４の長手方向の中心軸に対して左右に完全に均一に荷重が付加されないと荷重の一部はビーム５４を捩じる力（肩揺れ力）として作用してしまうこと等のため、校正を正確に行うためには内蔵分銅を載置する位置決めは極めて厳格に設定する必要が生じる。例えば秤量１０kg、最小目盛り０．１ｇの電子天秤を０．２kgの内蔵分銅を用いて秤量付近で校正しようとする場合、支点５５と電磁部５７の間隔を１００mm、電磁部発生力０．１kgとすると内蔵分銅の載置位置が僅か０．１μｍずれるだけで１０ｋｇ測定で０．１ｇの誤差が生じることになる。
【０００９】
以上の結果内蔵分銅の位置決め部品には高価なサファイヤを使用したり、複雑な重心調整機構を別途設ける等の必要が生じてしまう。またこのような保証機構を用いても、内蔵分銅の位置決めの確実な再現性を実現することは困難であり、かつ温度変化に起因して内蔵分銅の位置決めが不正確になるという問題もしばしば生じている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題に鑑み構成された装置であって、基本的にはビームを延長し、この延長部に内蔵分銅分銅を載置する構成であり、かつこのビーム延長部に対して秤量物の荷重伝達機構案内用のロバーバル機構とは別にロバーバル機構を設置し、ビーム延長部に内蔵分銅を付加した際にこのロバーバル機構によりビームの動作を案内するよう構成し、ビームの捩れ、内蔵分銅の載置位置の変位等を全てキャンセル出来るように構成し、またこの校正用のロバーバル機構部を利用して秤量の異なる荷重測定機構を同じ装置内に構成できるようにした電子天秤に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
一端に秤量物の荷重が付加され、且つ他端には電磁部が接続するビームは主ロバーバル機構によりその揺動動作が案内されるよう構成されている。このビームには延長部が形成され、延長部の先端部には前記主ロバーバル機構の浮枠とは別の浮枠が設けられ、この浮枠を接続部材として前記主ロバーバル機構とは別のロバーバル機構（副ロバーバル機構）が形成さる。更にこのビーム延長部に接続する浮枠には内蔵分銅の荷重受け部が設けられる。これにより、秤量装置のビームは秤量物の荷重を測定する際の梃子比と校正を行う際の梃子比の、二つの梃子比を持つように構成される。またこの副ロバーバル機構の浮枠にも秤量皿を取り付け可能にすることにより、一つの荷重測定機構を有する一台の電子天秤で２つの秤量を設定することも可能となる。
【００１２】
校正に当たってビームの延長部に設けられた荷重受けに内蔵分銅の荷重を付加する。この場合、内蔵分銅の荷重は副ロバーバル機構を介してビーム延長部に伝達されることになる。このため、副ロバーバル機構に付加された内蔵分銅の位置が多少変異しても、この変異による捩れ等の応力は全て副ロバーバル機構で吸収され、前記ビームの延長部の予め設定された正確な位置に対して内蔵分銅の荷重のみが伝達されることになる。このため、内蔵分銅の正確な位置決めを行う高価な部材や装置が全く不要になり、然も秤量に対して従来では考えられない極めて軽量な内蔵分銅で正確な校正を行うことが可能となる。
【００１３】
【実施例】
以下図面を用いて本発明の実施例を具体的に説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施例を示す。
図中矢印Ｒ１は主ロバーバル機構を示す。この主ロバーバル機構Ｒ１は、上下の副桿１、２及びこれら上下の副桿１、２を連結する部材たる浮枠３により構成されている。この主ロバーバル機構Ｒ１に対して接続部材たる吊りバンド４を介してビーム５が支点６を中心として揺動可能に配置され、かつ吊りバンド４と対向する側の端部近傍には電磁部８が設けられる。また浮枠３には秤量皿９が設けられ、これら各部材により荷重測定機構が形成されている。なお支点６を基準として、梃子比、即ち荷重付加側の長さａ及び電磁部側の長さｂの比（以下「荷重測定用梃子比」とする）ａ：ｂは例えば秤量１０ｋｇ程度の装置では通常１：１００程度に設定されている。
【００１５】
前記ビーム５には主ロバーバル機構Ｒ１に接続する介在部材たる吊りバンド４の取り付け部よりも更に先端に延長部５ａが設けられている。この延長部５ａに対しては別の吊りバンド１０を介して前記主ロバーバル機構Ｒ１とは別個に浮枠１１が接続し、この浮枠１１には内蔵分銅載置用の係止部１２が設けられている。また浮枠１１の上下には上部副桿１３および下部副桿１４が配置され、これら各副桿１３、１４及び浮枠１１が接続されることにより副ロバーバル機構Ｒ２が形成される。符号１６はこの副ロバーバル機構Ｒ２側の浮枠１１に設けられた秤量皿を示す。
【００１６】
上記延長部５ａが形成されることにより、主ロバーバル機構Ｒ１側の吊りバンド４から副ロバーバル機構Ｒ２の吊りバンド１０までの距離をｃとすると、梃子比（以下この梃子比を「校正用梃子比」とする）はａ＋ｃ：ｂで表される。この校正用梃子比は例えば１：２となるよう前記ｃの値が設定される。これにより例えば２００ｇの内蔵分銅で秤量１０ｋｇの装置の校正が可能となり、校正用分銅の重量を秤量の１／５０に設定することができる。
上記構成を用いて本発明者等は各種の校正用梃子比を設定して校正の精度を測定した。例えば秤量１７ｋｇの装置において、内蔵分銅の重量を５０ｇにできるよう梃子比を設定して試験したが、何ら問題がないことを確認している。因みにこの場合の内蔵分銅の重量は秤量の１／３４０と、極めて小型軽量のものとなる。
【００１７】
上記装置の作動状態を次に説明する。通常の秤量時には内蔵分銅Ｗは図示しない昇降装置により支持され、係止部１２にその荷重が加わらないにようになっている。この状態で秤量皿９に載置された秤量物の荷重は主ロバーバル機構Ｒ１に案内されるビーム５を介して電磁部８に伝達され、ビーム５の変位を検知したセンサ１７の出力信号によりその変位と平衡する電磁力を発生する電気量として前記秤量物の荷重が測定される。また、別の秤量皿１６に秤量物を載置することにより前記校正用梃子比ａ＋ｃ：ｂを荷重測定用梃子比として荷重を測定する事も可能である。この場合は秤量装置としての秤量は低下するが、測定可能な重量を小さくすることが可能となる。即ち一つの秤量機構で異なる荷重測定モードを設定することが可能となる。
【００１８】
次に校正を行う場合には図示しない内蔵分銅昇降機構により内蔵分銅Ｗを副ロバーバル機構Ｒ２の浮枠１１に接続された係止部１２に係止する。これにより内蔵分銅Ｗの荷重は前記校正用梃子比ａ＋ｃ：ｂをもって電磁部８に伝達され、校正が行われる。この場合、前述の如くビーム５の延長部５ａは副ロバーバル機構Ｒ２により案内支持されるため、例え係止部１２に対して内蔵分銅Ｗが重心位置をずらして配置されても、前記梃子比の一部を成すｃには変化は生ぜず、かつまた内蔵分銅Ｗの位置ずれによる荷重負荷の不均衡は全て副ロバーバル機構Ｒ２により吸収されてしまうため、ビーム５の捩れ等の問題も生じない。このことにより、内蔵分銅の重心の位置決めを正確に行うための位置調整装置や複雑な内蔵分銅昇降装置が全く不要となる。このことは視点を変えると、前記延長部５ａの距離ｃを従来装置に比較して極めて大きく設定することを可能にすることを意味する。このため例えば秤量の数百分の一程度の極めて小型の内蔵分銅で正確な校正を行える機構を構成することが可能となる。
【００１９】
図２は本発明の第２の実施例示し、二重の梃子を用いて荷重測定する電子天秤における実施状態を示す。なお前記実施例と同様の機能を営む部材には同じ符号を付する。
【００２０】
この装置においては主ロバーバル機構Ｒ１により副ビーム１８が支持される構成となっている。１９は副ビームの支点であり、主ロバーバル機構Ｒ１の浮枠３は吊りバンド４を介してこの副ビーム８の一端と接続している。この副ビーム１８の他端は前記吊りバンド４と同様の構成の接続部材２０により前記実施例と同様の構成のビーム５に接続し、その接続部はビーム５の力点として機能するようになっている。これによりビーム５は接続部材２０と支点６との距離をａ´、支点６と電磁部８との距離ｂ´が荷重測定用梃子比となるよう構成されている。
【００２１】
一方支点６を始点として電磁部８の逆側に距離ｃ´をもって延長部５ａが形成され、この延長部５ａの先端は吊りバンド１０を介して副ロバーバル機構Ｒ２の浮枠１１に接続している。即ちこの構成の秤量装置においては校正用梃子比は図示の構成からも明らかなとおりｃ´：ｂ´となる。
この実施例においては、秤量皿９に負荷された秤量物の荷重は先ず副ビーム１８に伝達され、かつこの副ビーム１８の変位は接続部材２０を介して荷重測定用梃子比ａ´：ｂ´をもって電磁部８に伝達される。また、校正時には内蔵分銅Ｗの荷重は前校正用梃子比ｃ´：ｂ´をもって電磁部８に伝達される。なお、これら荷重測定用梃子比及び校正用梃子比は何れも前記実施例の数値とほぼ同じ数値を設定することが可能である。
【００２２】
図３は前記第２の実施例の変形例を示す。副ビーム１８の一端に支点１９が設けられ、かつ他端は前記接続部材２０を介してビーム５に接続している。ビーム５は支点６を基準として支点６と接続部材２０の距離ａ´´、支点６と電磁部８との距離ｂ´´を荷重測定用梃子比として荷重測定機構が構成されている。このビーム５の接続部材２０取り付け部側に延長部５ａが距離ｃ´´をもって形成され、この延長部先端に副ロバーバル機構Ｒ２の浮枠１が吊りバンド１０を介して接続している。即ちこの構成では校正用梃子比はｃ´´＋ａ´´：ｂ´´で表され、かつ荷重測定用梃子比および上記校正用梃子比共に前記各実施例と同様の数値の設定が可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は荷重測定機構の一部を成すビームを延長し、この延長部に内蔵分銅を載置する構成とし、かつこのビーム延長部に対して秤量物の荷重伝達機構案内用のロバーバル機構とは別に副ロバーバル機構を設置したので、ビームに負荷する校正用の内蔵分銅の重心がずれてもこのずれによる応力の殆ど全てが副ロバーバル機構により吸収されるので、位置ずれ調整機構や複雑精密な内蔵分銅昇降機構を必要としない。
【００２４】
また、上記に加えて内蔵分銅の位置ずれの影響を殆ど無くしたことによりビームの延長部分を従来に比較して大幅に大きく設定することが可能となり、従来は小型計量化が困難であった校正用内蔵分銅の重量を、例えば数百分の１という極めて小型軽量のものとすることが可能となり、秤量装置の小型化、内蔵分銅昇降機構の簡略化等を達成することが可能となる。
【００２５】
更にこの副ロバーバル機構に案内される校正用内蔵分銅負荷部分にも秤量皿等の秤量物載置部を設けることにより、一つの荷重測定機構をもつ一つの秤量装置により異なる荷重測定モードを設定することができ、目的に応じて事実上２台の秤として利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す電子天秤の荷重伝達機構の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す電子天秤の荷重伝達機構の構成図である。
【図３】第２の実施例の変形例を示す電子天秤の荷重伝達機構の構成図である。
【図４】内蔵分銅を有する従来型電子天秤の荷重伝達機構の構成図である。
【図５】内蔵分銅を有する他の従来型電子天秤の荷重伝達機構の構成図である。
【符号の説明】
１ （主ロバーバル機構の）上部副桿
２ （主ロバーバル機構の）下部副桿
３ （主ロバーバル機構の）浮枠
４ 吊りバンド
５ ビーム（主ビーム）
５ａ 延長部
６ 支点
９ 秤量皿
１０ 吊りバンド
１１（副ロバーバル機構の）浮枠
１２ 内蔵分銅係止部
１３（副ロバーバル機構の）上部副桿
１４（副ロバーバル機構の）下部副桿
１８ 副ビーム
１９（副ビームの）支点
Ｒ１ 主ロバーバル機構
Ｒ２ 副ロバーバル機構

Claims (6)

1. 負荷された荷重と平衡する電磁力を発生することにより荷重を測定し、電磁力を発生する電磁部に荷重を伝達するビームをロバーバル機構により案内支持するよう構成した電子天秤において、ビームの荷重負荷側端部を延長し、当該延長部は別の副ロバーバル機構により案内支持されるよう構成され、かつ副ロバーバル機構を介して校正用の内蔵分銅の荷重がビーム延長部に負荷されるよう構成したことを特徴とする電子天秤。
2. 負荷された荷重と平衡する電磁力を発生することにより荷重を測定し、電磁力を発生する電磁部に荷重を伝達するビームを主ロバーバル機構により案内支持するよう構成した電子天秤であって、ビームの荷重負荷側端部を延長し、延長部は当該主ロバーバル機構とは別の副ロバーバル機構により案内支持されるよう構成され、副ロバーバル機構を介して校正用の内蔵分銅の荷重がビーム延長部に負荷されるよう構成され、かつ主ロバーバル機構側の秤量皿に代えて、又はこの秤量皿に加えて当該副ロバーバル機構に秤量皿が設けられたことを特徴とする電子天秤。
3. ビーム５は支点６により揺動可能に構成され、ビーム５の一端には電磁部８が設けられ、支点６を介した他端には主ロバーバル機構Ｒ１が接続し、かつビーム５の主ロバーバル機構Ｒ１接続側を延長部５ａとし、この延長部５ａの端部は副ロバーバル機構Ｒ２に接続し、副ロバーバル機構Ｒ２に対して内蔵分銅Ｗが負荷されるよう構成したことを特徴とする請求項１または２記載の電子天秤。
4. 支点１９により揺動する副ビーム１８の一端は主ロバーバル機構Ｒ１に接続し、当該副ビーム１８の他端は、支点６を基準として電磁部８の取り付け側において主ビーム５と接続し、かつ主ビーム５には当該支点６を基準として当該副ビーム接続側と対向する側に延長部５ａが形成され、当該延長部５ａの端部は副ロバーバル機構Ｒ２に接続したことを特徴とする請求項１または２記載の電子天秤。
5. 主ロバーバル機構Ｒ１に接続する副ビーム１８の一端には支点１９が設けられ、他端は主ビーム５と接続し、当該副ビーム接続部を基準として主ビーム５の電磁部配置側には支点６が設けられ、かつ当該支点６と対向する側には延長部５ａが形成され、当該延長部５ａの端部は副ロバーバル機構Ｒ２に接続したことを特徴とする請求項１または２記載の電子天秤。
6. 副ロバーバル機構Ｒ２に対して秤量皿１６が設けられたことを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載の電子天秤。

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