JP3823886B2

JP3823886B2 - 電子天びん

Info

Publication number: JP3823886B2
Application number: JP2002184401A
Authority: JP
Inventors: 哲朗楠本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: JP2004028754A

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、一つの母材をくり抜いて形成した力センサ機構体を備えた電子天びんに関する。なお、本発明は、被測定荷重による力センサ機構体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、力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、被測定荷重による力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計測する。このような電子天びんにおける力センサ機構体としては、被測定荷重を載せるための測定皿を支承する可動柱と、天びんベースに固定される固定柱とを、両端部に可撓部を備えた互いに平行な２本の梁によって連結してなるロバーバル機構（パラレルガイドとも称される）を含むものが多用されている。また、この種の力センサ機構体を、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型のものが知られている。
【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、上記同等の構造を持つ単体ブロックからなる力センサ機構体の各梁の可撓部に歪みゲージを貼着した構造のものが多用されている。
【０００４】
以上のような単体ブロックからなる力センサ機構体を用いた電子天びんや電子はかり（以下、電子天びん等と称する）のうち、特に大秤量のものにおては、性能の安定性および製造・メンテナンスの容易さを向上させ、しかも天びんベースへ等への取り付け部分の剛性を向上させる目的で、力センサ機構体の固定柱の終端部にＵ字形フレームを配置する構成が採用されている。その構成例を図２に示す。この図２において（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は正面図を示している。
【０００５】
力センサ機構体５１は、一端側に可動柱５１１を、他端側に固定柱５１２を備え、これらの上下両端部を、両端部に可撓部ｅを備えた互いに平行な２本の梁５１３ａ，５１３ｂで連結してなるロバーバル機構を含んでおり、その長手方向の一端側に位置する可動柱５１１の上面に測定皿５２を載せるための皿受け５２ａが固定され、同じく長手方向他端側に位置する固定柱５１２が、その端面（長手方向終端面）においてＵ字形フレーム５３にねじ止めにより固定されている。Ｕ字形フレーム５３は天びんベース５４に対してねじ５５によって固定され、これにより、力センサ機構体５１は固定柱５１２においてＵ字形フレーム５３を介して天びんベース５４に対して片持ち支持された状態となる。
【０００６】
以上の構成において、測定皿５２に被測定荷重を載せると、その荷重は可動柱５１１に伝達され、梁５１３ａ，５１３ｂの可撓部ｅが撓んで可動柱５１１が下方に変位し、力センサ機構体５１内に含まれているレバー（図示せず）を傾ける。このレバーの傾きを変位センサで検出し、その検出値が常にゼロとなるように電磁力発生装置（図示せず）の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測定皿上５２上の被測定荷重の大きさが計測される。
【０００７】
Ｕ字形フレーム５３は、力センサ機構体５１が固定される基体部５３ａの両側に、力センサ機構体５１を挟んで互いに相当の距離を開けて２本の張り出し部５３ｂ，５３ｃを一体に形成した構造を持ち、これによってフレーム剛性を向上させている。
【０００８】
【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Ｕ字形フレーム５３を用いた電子天びん等においては、必要なフレーム剛性を稼ぐために張り出し部５３ｂ，５３ｃ間の寸法をある程度以上大きくする必要があり、かつ、多くの材料を必要とするばかりでなく、力センサ機構体５１の長手方向の終端面をＵ字形フレーム５３の基体部５３ａに固定するため、力センサ機構体５１の長手方向にフレーム取り付け分のスペースが必要となり、これらのことが、電子天びん等の小型化並びに軽量化の阻害要因となっている。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、従来のＵ字形フレームを用いる場合と同等の性能の安定性並びに製造・メンテナンスの容易さを維持しながら、より小型・軽量化並びに低コスト化を達成することのできる構造を持つ電子天びん等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、長手方向一端側に測定皿を支持する可動柱が配置され、かつ、他端側に天びんベースに固定される固定柱を備えた力センサ機構体を、一つの母材をくり抜いて形成してなる電子天びんにおいて、上記力センサ機構体の長手方向に直交する周囲のうち、両側面を含む少なくとも３方向を囲む形状を有して天びんベースに固着されるフレームを備え、上記センサ機構体の固定柱が両側面で上記フレームに固定されていることによって特徴づけられる。
【００１１】
以上の本発明の構成においては、力センサ機構体の固定柱を両側面においてフレームに固定するので、従来のＵ字形フレーム用いて固定柱をその端面部において固定する場合に必要であった、力センサ機構体の長手方向へのフレーム取り付け用スペースが不要となる。また、力センサ機構体の周囲の少なくとも３方向を囲む形状を有するフレームを用いることにより、力センサ機構体の長手方向に直交する方向への寸法を少なくし、かつ、少ない材料により有効にフレーム剛性を稼ぐことが可能となる。
【００１２】
【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説明図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は正面図を示している。
【００１３】
力センサ機構体１は、一端側の可動柱１１と他端側の固定柱１２とを、両端部に可撓部ｅを備えた互いに平行な２本の梁１３ａ，１３ｂで連結したロバーバル機構と、可動柱１１に連結されたレバー（図示せず）を含む機構を、一つの母材をくり抜いて形成した公知の単体ブロックタイプである。可動柱１１の上面には皿受け２ａを介して測定皿２が載せられる。また、固定柱１２は、後述するフレーム３を介して天びんベース４に固定される。測定皿２に被測定荷重が作用することによる可動柱１１の変位はレバーを傾動させ、そのレバーの傾きは変位センサ（図示せず）によって検出される。このレバーには、別置の電磁力発生装置（図示せず）のフォースコイルが装着されており、このフォースコイルには、レバーの変位検出結果が常にゼロとなるような電流が流され、その電流の大きさから測定皿２上の被測定荷重が計測される。この構成も公知のものと同等である。
【００１４】
さて、この実施の形態の特徴であるフレーム３は、力センサ機構体１の両側面に沿った両側の側壁部３ａ，３ｂと、力センサ機構体１の上面に沿った天井部３ｃと、両側の側壁部３ａ，３ｂの下端部から直角に外側に屈曲した固着部３ｄ，３ｅとを、一枚の薄い金属板を曲げて形成したものである。このフレーム３は、両側の固着部３ｄ，３ｅにおいて天びんベース４にねじ５により固着されている。そして、力センサ機構体１は、その固定柱１２の両側面間を貫通するねじ６によって、このフレーム３の両側の側壁部３ａ，３ｂに固着され、この固着部位を除いて力センサ機構体１はフレーム３および天びんベース４のいずれにも接触していない。なお、図において７ａ，７ｂはスペーサである。
【００１５】
以上の本発明の実施の形態によると、力センサ機構体１はその固定柱１２の両側面においてフレーム３に固着されているため、力センサ機構体１の長手方向にはフレーム３に対する取り付け用のスペースが不要となる。また、フレーム３は力センサ機構体１の両側面と上面にそれぞれ沿った合計３方向を囲む構造を有しているため、力センサ機構体１の長手方向に直交する方向に広がりを持たせることなく、かつ、その肉厚を厚くすることなく、有効にフレーム剛性を稼ぐことができる。しかも、フレーム３は板金により形成することができるため、製造コストを低減させることができる。
【００１６】
そして、以上のフレーム３と力センサ機構体１との組み合わせは、Ｕ字形のフレームを用いた従来のこの種の電子天びんに対して、性能の安定性の点、並びに製造・メンテナンスの容易さにおいて同等である。また、フレーム３が力センサ機構体１の両側面並びに上面を囲んでいるため、力センサ機構体１の防塵効果を高める構造にも容易に対応できる。
【００１７】
なお、以上の実施の形態においては、フレーム３として、力センサ機構体１の両側面並びに上面の合計３方向を囲む形状としたが、これに下面に沿った部分を加えて、力センサ機構体１の全周を囲んだ形状としても、上記同等またはそれ以上のフレーム剛性を得ることができる。
【００１８】
また、以上の実施の形態においては、電子天びんに本発明を適用した例をしめしたが、力センサ機構体の梁の各可撓部に歪みゲージを先着して、可動柱に作用する被測定荷重による力センサ機構体の歪み量から被測定荷重を計測する、ロードセル式の電子はかりにも本発明を等しく適用し得ることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、単体ブロックタイプの力センサ機構体を、その長手方向に直交する周囲のうち、当該機構体の両側面を含む少なくとも３方向を囲む形状を有するフレームに対して、固定柱をその両側面において固定するきで、従来のＵ字形フレームを用いる場合のようにセンサ機構体の長手方向にフレームに対する取り付けスペースを設ける必要がなく、また、長手方向に直交する方向にも距離を取ることなく、更にはフレームを形成する材料の肉厚を厚くすることなく、所要のフレーム剛性を得ることができる。また、フレームは薄い金属板を板金加工等によって形成することができるため、小型・軽量化と低コスト化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図２】従来のＵ字形フレームを用いた電子天びんの構成例の説明図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１力センサ機構体
１１可動柱
１２固定柱
１３ａ，１３ｂ梁
２測定皿
３フレーム
３ａ，３ｂ側壁部
３ｃ天井部
３ｄ，３ｅ固着部
４天びんベース

Claims

長手方向一端側に測定皿を支持する可動柱が配置され、かつ、他端側に天びんベースに固定される固定柱を備えた力センサ機構体を、一つの母材をくり抜いて形成してなる電子天びんにおいて、
上記力センサ機構体の長手方向に直交する周囲のうち、両側面を含む少なくとも３方向を囲む形状を有して天びんベースに固着されるフレームを備え、上記力センサ機構体の固定柱がその両側面で上記フレームに固定されていることを特徴とする電子天びん。