JP3862010B2 - 電子天びんにおける偏置誤差の調整方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電子天びんの偏置誤差の調整方法に関し、更に詳しくは、ロバーバル機構を備えた電子天びんの偏置誤差の調整方法に関する。なお、本発明は、被測定荷重による変位部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、被測定荷重による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測定する。このような電子天びんにおけるセンサ機構体としては、被測定荷重が載せられる測定皿を支承する可動柱を、両端部に可撓部(ヒンジ部)を備えた互いに平行な2本の梁によって固定柱に支持した、いわゆるロバーバル機構(パラレルガイドとも称される)を備えた機構体が用いられる。このロバーバル機構を設けることにより、被測定荷重による測定皿の傾きを防止するとともに、被測定荷重による測定皿ないしは可動柱の変位を鉛直方向に規制することができ、更には測定皿上への被測定荷重の載置位置に起因する荷重の検出誤差、つまり偏置誤差の解消にも有利となる。
【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、被測定荷重が作用する可動柱を、両端部に可撓部を備えた互いに平行な2本の梁を介して固定柱に連結したロバーバル機構体を用い、その各可撓部にそれぞれ歪みゲージを貼着した構造のものが多用されている。
【0004】
ロバーバル機構を備えた電子天びんや電子はかり(以下、電子天びん等と称する)においては、ロバーバル機構体の2本の梁が完全に平行であれば偏置誤差が生じないが、実際には、単にロバーバル機構を製造する際の加工精度だけで2本の梁の平行は完全なものとはならず、加工後に直ちに電子天びん等に要求される精度を達成することはできない。
【0005】
そこで、従来の電子天びん等においては、測定皿上の荷重の作用点を変化させながら、偏置誤差が解消されるようにロバーバル機構の2本の梁の両端部の可撓部をヤスリなどの工具で削り込んでいく調整作業が行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなロバーバル機構の可撓部をヤスリ等で削り込んでいく偏置誤差の調整方法では、削る際に剛性の弱い可撓部を加工力によって損傷させる可能性がある。また、ヤスリなど比較的粗い工具で削る場合は、その被削面の面粗さが大きくなり、実際の使用時において繰り返し応力が作用する可撓部の耐久性に問題が生じる可能性もある。
【0007】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、偏置誤差の調整によりロバーバル機構の梁の可撓部が損傷したり、あるいは面粗さが大きくなってその耐久性を損なうことのない電子天びん(電子はかり)の偏置誤差の調整方法の提供を目的としている。
【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、本発明の電子天びんにおける偏置誤差の調整方法は、測定皿を支承する可動柱を、両端部に可撓部を有する互いに平行な2本の梁を介して固定柱に支持してなるロバーバル機構を備えた電子天びんの偏置誤差を調整する方法であって、上記可動柱に、測定皿の支承位置と上記2本の梁の取り付け位置の間にあらかじめ上下からの切り込みを形成しておくとともに、上記測定皿に対する荷重の作用位置を変化させつつ、偏置誤差が0となるように上記上下からの切り込みの深さを変化させることにより、上記可動柱に対する測定皿の連結位置を変化させることによって特徴付けられる(請求項1)。
【0009】
また、同じ目的を達成するため、請求項2に係る発明の電子天びんにおける偏置誤差の調整方法は、同じく測定皿を支承する可動柱を、両端部に可撓部を有する互いに平行な2本の梁を介して固定柱に支持してなるロバーバル機構を備えた電子天びんの偏置誤差を調整する方法であって、上記固定柱に、電子天びんのベースへの固定位置と上記2本の梁の取り付け位置の間にあらかじめ上下からの切り込みを形成しておくとともに、上記測定皿に対する荷重の作用位置を変化させつつ、偏置誤差が0となるように上記上下からの切り込みの深さを変化させることにより、上記固定柱の上記ベースへの連結位置を変化させることによって特徴付けられる。
【0010】
本発明は、ロバーバル機構体の2本の梁の平行を出すことによって偏置誤差を解消するのではなく、2本の梁が平行でない状態において、これらの各梁に作用する力・モーメント量の配分を調整することによって偏置誤差を解消し、所期の目的を達成するものである。
【0011】
すなわち、従来の電子天びん等における偏置誤差の調整は、図2に示すように、ロバーバル機構の可動柱CM と固定柱CF を繋ぐ2本の梁HB1 ,HB2 平行にすることによって、測定皿P上の任意の位置に被測定荷重Wが作用しても、2本の梁HB1 ,HB2 の反力の鉛直方向成分Fy1とFy2が等しくなるようにしている。
【0012】
すなわち、従来の電子天びん等における偏置誤差の調整は、図2において、L1 =L2 の構造下で、2本の水平な梁HB1 ,HB2 の平行を完全なものとすることによって、
θ1 =θ2 ・・・・(1)
F1 =F2 ・・・・(2)
が得られ、
Fy1=Fy2 ・・・・(3)
換言すれば
F1sinθ1 =F2sinθ2 ・・・・(4)
の関係を成立させる。
【0013】
これに対し、本発明においては、図3に示すように、2本の梁HB1 ,HB2 が平行でない状況下において、
L1 ≠L2 ・・・・(5)
とすることにより、各梁HB1 ,HB2 の反力F1 ,F2 の比を調整することによって、 θ1 ≠θ2 ・・・・(6)
F1 ≠F2 ・・・・(7)
の状況下で前記した(4)式の関係を成立させ、偏置誤差を解消するものである。
【0014】
すなわち、可動柱CM に対する測定皿Pの連結位置を調整可能とすることによって、2本の梁HB1 ,HB2 の反力の大きさF1 ,F2 を相違させ、これにより、梁HB1 ,HB2 の平行を出すことなく当該各梁HB1 ,HB2 の反力の鉛直方向成分F1sinθ1 ,F2sinθ2 を互いに等しくし、偏置誤差を解消する。
また、固定柱CF の天びんベースBに対する連結位置を同様にして変化させても上記と同様の作用により偏置誤差を解消することができる。
【0015】
可動柱CM に対する測定皿Pの連結位置を調整可能とすること、あるいは、固定柱CF の天びんベースBに対する連結位置を調整可能とするために、請求項1に係る発明では、可動柱CM に、その測定皿Pの支承位置と、梁B1 ,B2 の取り付け位置との間において上下からの切り込みをあらかじめ形成しておき、あるいは、請求項2に係る発明では、固定柱CF に、その天びんベースへの固定位置と、梁B1 ,B1 の取り付け位置との間において上下からの切り込みをあらかじめ形成しておき、測定皿に対する荷重の作用位置を変化させつつ、偏置誤差が0となるようにこれらの切り込みの深さを調整する。
【0016】
【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は本発明を単体ブロックからなる天びん機構を備えた電子天びんに適用した実施の形態の説明図である。
【0017】
天びん機構体1は、アルミニウム合金等からなる一つのブロックに孔やスリットなどを設けることによって形成されたものであって、ロバーバル機構2と、二段の天びんレバー5,6などを含んでいる。
【0018】
ロバーバル機構2は、可動柱21と固定柱22とを、両端部にそれぞれ可撓部をeを備えた互いに平行な2本の梁23a,23bによって連結した構造を有している。可動柱21の上端面には、皿受け3aを介して測定皿3が支承される。また、固定柱22の下端部は、スペーサ4aを介して天びんベース4に固定される。
【0019】
可動柱21は、連結部5aにより第1のレバー5の一端部に連結されている。この第1のレバー5は、弾性支点5bを中心として傾動自在であり、その他端部は連結部6aにより第2のレバー6に連結されている。第2のレバー6は、弾性支点6bを中心として傾動自在であって、この第2のレバー6に、図1において途中省略で示す別部材からなる持ち出し部材7の基端部が固着されている。
【0020】
持ち出し部材7は、その基端部がフォーク状に分岐して第2のレバー6の両側面にねじ止めされており、その先端部には電磁力発生装置8のフォースコイル8aが固着されている。電磁力発生装置8は、磁気回路8bが作る静磁場中にフォースコイル8aを可動に配置した構造を有している。
【0021】
また、この持ち出し部材7の先端部変位が変位センサ9によって検出され、この持ち出し部材の変位が常に0となるように、図示しないサーボ機構によってフォースコイル8aに流れる電流が制御される。そして、このフォースコイル8aに流れる電流の大きさから、測定皿3上の被測定荷重の大きさが計測される。
【0022】
さて、可動柱21には、その測定皿3の支承位置と、2本の梁23a,23bの取り付け位置との間に、上下からの切り込み210a,210bが形成されている。また、固定柱22にも、その天びんベース4への固定部と、2本の梁23a,23bの取り付け位置との間に、上下からの切り込み220a,220bが形成されている。
【0023】
以上の本発明の実施の形態においては、可動柱21上下からの切り込み210a,210bの深さを変化させることによって、実質的に測定皿3の可動柱21に対する連結位置を調整することができる。すなわち、測定皿3に負荷される荷重は、上下からの切り込み210a,210bの存在により、実質的に可動柱21の上からL1 の位置(切り込み210a,210bの先端間の中央位置)に作用して2本の梁23a,23bに伝達される。従って、前記した図3を用いた説明から明らかなように、2本の梁23a,23bが平行でない状態において、切り込み210aまたは210bの深さを調整してL1 およびL2 を変化させていくことにより、偏置誤差を解消することができる。なお、切り込み210a,210bの深さの調整は、従来と同様に、測定皿3上への荷重の作用位置を変化させつつ、偏置荷重が0となるように行えばよい。
【0024】
また、固定柱22についても、上下の切り込み220a,220bの存在により、固定柱22の天びんベース4への連結位置が、実質的に当該固定柱22の上からL3 の位置となり、従って、これらの切り込み220aまたは220bの深さを調整してL3 およびL4 を変化させていくことにより、偏置誤差を解消することができる。
【0025】
そして、以上の実施の形態において特に注目すべき点は、可動柱21もしくは固定柱22に形成した切り込み210a,210bもしくは220a,220bの深さを変化させることにより偏置誤差を解消することができ、梁23a,23bの可撓部eを全く削る必要がない点であり、これにより、従来の偏置誤差の調整作業において問題となっていた可撓部eの損傷の可能性や耐久性の劣化の可能性をなくすることができる。
【0026】
なお、以上の実施の形態においては、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からなる天びん機構を備えた電子天びんに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、他の型式のロバーバル機構を備えた電子天びんに対して等しく適用できることは勿論であり、更には、ロバーバル機構体の可撓部に歪みゲージを貼着したロードセルを力センサとして備えた電子はかりにも適用し得ることは言うまでもない。
【0027】
【発明の効果】
以上のように、本発明の偏置誤差の調整方法によれば、ロバーバル機構を備えた電子天びんないしは電子はかりにおいて、可動柱の測定皿の支承位置と2本の梁の取り付け位置の間にあらかじめ上下からの切り込みを形成しておく(請求項1)か、あるいは、固定柱の天びんベースへの固定位置と2本の梁の取り付け位置の間にあらかじめ上下の切り込み形成しておき(請求項2)、測定皿に対する荷重の作用位置を変化させつつ、偏置誤差が0となるように上記上下からの切り込みの深さを変化させることにより、可動柱に対する測定皿の連結位置を変化させ(請求項1)、あるいは、固定柱の天びんベースへの連結位置を変化させ(請求項2)るので、従来のようにロバーバル機構の2本の梁の可撓部を削り込む必要がなくなり、偏置誤差を解消するための調整作業においてその可撓部を損傷させたり、あるいはその面粗さを大きくして耐久性を損なうといった不具合が生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を単体ブロックからなる天びん機構を備えた電子天びんに適用した実施の形態の説明図である。
【図2】 従来の電子天びんにおける偏置誤差の調整方法の幾何学的説明図である。
【図3】 本発明の電子天びんにおける偏置誤差の調整方法の幾何学的説明図である。
【符号の説明】
1 天びん機構体
2 ロバーバル機構
21 可動柱
210a,210b 切り込み
22 固定柱
220a,220b 切り込み
23a,23b 梁
3 測定皿
4 天びんベース
5 第1のレバー
5a 連結部
5b 弾性支点
6 第2のレバー
6a 連結部
6b 弾性支点
7 持ち出し部材
8 電磁力発生装置
8a フォースコイル
8b 磁気回路
9 変位センサ
Claims (2)
- 測定皿を支承する可動柱を、両端部に可撓部を有する互いに平行な2本の梁を介して固定柱に支持してなるロバーバル機構を備えた電子天びんの偏置誤差を調整する方法であって、
上記可動柱に、測定皿の支承位置と上記2本の梁の取り付け位置の間にあらかじめ上下からの切り込みを形成しておくとともに、上記測定皿に対する荷重の作用位置を変化させつつ、偏置誤差が0となるように上記上下からの切り込みの深さを変化させることにより、上記可動柱に対する測定皿の連結位置を変化させることを特徴とする電子天びんにおける偏置誤差の調整方法。 - 測定皿を支承する可動柱を、両端部に可撓部を有する互いに平行な2本の梁を介して固定柱に支持してなるロバーバル機構を備えた電子天びんの偏置誤差を調整する方法であって、
上記固定柱に、電子天びんのベースへの固定位置と上記2本の梁の取り付け位置の間にあらかじめ上下からの切り込みを形成しておくとともに、上記測定皿に対する荷重の作用位置を変化させつつ、偏置誤差が0となるように上記上下からの切り込みの深さを変化させることにより、上記固定柱の上記ベースへの連結位置を変化させることを特徴とする電子天びんにおける偏置誤差の調整方法。
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