JP4038681B2 - 力測定セル - Google Patents

Description

本発明は力測定セルに関し、特に電磁力平衡型の電子天びんに用いるのに適した力測定セルに関する。

電磁力平衡型の電子天びんにおいては、一般に、磁気回路が作る静磁場中に可動コイルを配置した電磁力発生装置を備え、その可動コイルを、皿受けに係合するレバーの一端に取り付ける。そして、皿受けへの被測定荷重の作用によるレバーの変位をディクタで検出し、その検出結果が常に０となるように電磁力発生装置の可動コイルに流す電流をフィードバック制御し、レバーの変位を０にするのに要する電流の大きさから被測定荷重の大きさを求める。

皿受けは、通常、その変位を鉛直方向に規制して偏置誤差を解消すべく、ロバーバル機構によって支承される。ロバーバル機構は、それぞれの両端部に可撓部が形成された互いに平行な上下２本の梁により、固定部と可動部を連結した構造を持ち、皿受けはその可動部に取り付けられ、その可動部とレバーとが、可撓性の連結部材によって連結される。

この種の電子天びんにおいて、従来、ロバーバル機構とレバー機構、およびこれらを連結する連結部材を一つの母材をくり抜いて形成してなるブロック状の機構体を、力測定セルとして用い、その力測定セルのレバー機構を電磁力発生装置の可動コイルに連結した構造のものが知られている（例えば特許文献１参照）。

ロバーバル機構やレバー機構を備えた電子天びんにおいては、輸送時における振動や使用中における衝撃荷重などから、ロバーバル機構の梁やレバー機構などの可動部材を保護するために、従来、図７に模式的に例示するように、電磁力発生装置７１の近傍に、レバー７２の変位を規制するためのストッパ７３を設けることが常用されている。この図７に示す例では、レバー７２に鉛直のピン７４を取り付け、ストッパ７３には、そのピン７４の外周面に対して僅かな隙間を有する孔７３ａを形成した構造を採用している。このようなストッパ７３による保護機構により、レバー７２の水平方向への変位がピン７４と孔７３ａ間の隙間以内に規制される。

また、ブロック状機構体を主体とする力測定セルを用いた電子天びんにおいては、以上のような保６機構のほかに、力測定セル自体の内部にレバー機構等が振動や衝撃荷重により損傷することを防止するための保護機構を備えたものが知られている（例えば特許文献２参照）。

この特許文献２に開示されている保護機構は、ブロック状機構体の固定部分に鉛直方向に伸びるボルト（安全ボルト）を固定するとともに、可動部分であるレバー機構および梁にはそのボルトの外周面に対して微小な間隙を介して貫通させる貫通孔を形成した構造を有し、輸送時の振動や使用中における衝撃荷重等の作用に際しても、レバー機構などの変位を貫通孔とボルトとの隙間以下に規制できるようにしている。

ところで、従来の電子天びんにおいて常用されている、電磁力発生装置の近傍にレバーの変位を規制するストッパを設ける保護機構は、輸送時の振動等の比較的小さな荷重に対しては有効に機能するものの、レバー等の可動部分の変位を１箇所のみで規制しているために、落下等の大きな衝撃荷重に対しては有効に機能しない場合がある。

ブロック状機構体を主体とする力測定セルを用いた電子天びんにおいては、以上のような電磁力発生装置の近傍に設けられる保護機構のほかに、前記した特許文献２に開示されているように、力測定セル内部で可動部分を保護する機構を設け、レバー機構等の可動部分の変位を２箇所で規制することが好ましい。

しかしながら、特許文献２に開示されている技術においては、比較的長いボルトをブロック状機構体の固定部にねじ込み、そのボルトの長手方向複数箇所において、レバー機構やロバーバル機構の梁に形成された貫通孔に対して、０．１ｍｍ程度の定められた僅かな隙間で貫通する必要があるため、ブロック状機構体に形成する貫通孔とボルトの双方に極めて高い加工精度が要求され、コストが高くなるという問題がある。
実用新案登録第２５２５３１８号公報 特開平１０−１３２６４３号公報

本発明は上記に鑑みてなされたもので、安価な構成のもとに、ブロック状機構体内部で可動部分の変位を規制することのできる力測定セルの提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の力測定セルは、固定部と、被測定力が作用する可動部とが、互いに平行で両端部にそれぞれ可撓部を有する２本の梁で連結されてなるロバーバル機構と、そのロバーバル機構の可動部に連結され、当該可動部の被測定力による変位を外部に伝達するレバー機構とが、一つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体を有してなる力測定セルにおいて、上記レバー機構に、当該レバー機構の軸線方向に直交する上下方向に沿って凸部もしくは凹部が形成されているとともに、その凸部もしくは凹部に対してレバー機構の軸線方向に所定の隙間を介して対向して当該レバー機構の変位を規制するためのストッパが、上記ブロック状機構体の固定部に固着されていることによって特徴づけられる。

また、同じ目的を達成するため、請求項２に係る発明の力測定セルは、上記と同様にしてロバーバル機構とレバー機構を一つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体を有してなる力測定セルにおいて、ロバーバル機構の各梁に、当該各梁の軸線方向に直交する上下方向に沿って凸部もしくは凹部が形成されているとともに、その凸部もしくは凹部に対して各梁の軸線方向に所定の隙間を介して対向して当該各梁変位を規制するためのストッパが、上記ブロック状機構体の固定部に固着されていることによって特徴づけられる。

以上の請求項１および２に係る発明は、それぞれレバー機構（請求項１）またはロバーバル機構の梁（請求項２）について、それぞれの軸線方向への変位を規制するものであって、レバー機構ないしは梁に上下方向に沿った凸部もしくは凹部を形成して、その凸部もしくは凹部に軸線方向に所定の隙間を介してストッパを対向させてブロック状機構体の固定部に固着することにより、その隙間以内にレバーもしくは梁の変位を規制することができる。そして、その隙間の管理はシックネスゲージを用いるなどによって容易に行うことができ、いずれも軸線方向のみへの規制ではあるが、低コストで力測定セル内の保護機構を実現できる。

請求項３に係る発明の力測定セルは、上記した各発明と同様の、ロバーバル機構とレバー機構を一つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体を有してなる力測定セルにおいて、上記レバー機構の軸線方向に直交する両側面に、ブロック状機構体の寮側面から窪んでなる凹部が形成されているとともに、その凹部の底面に対して所定の隙間を介して対向してレバー機構の変位を規制するためのストッパが、上記ブロック状機構体の固定部に固着されていることによって特徴づけられる。

また、請求項４に係る発明の力測定セルは、上記と同様の、ロバーバル機構とレバー機構を一つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体を有してなる力測定セルにおいて、上記各梁の軸線方向に直交する両側面に、ブロック状機構体の両側面から窪んでなる凹部が形成されているとともに、その凹部の底面に対して所定の隙間を介して対向して各梁の変位を規制するためのストッパが、上記ブロック状機構体の固定部に固着されていることによって特徴づけられる。

請求項３および４に係る発明の力測定セルは、それぞれレバー機構（請求項３）またはロバーバル機構の梁（請求項４）について、それぞれの軸線方向に直交する水平方向への変位を規制するものであって、レバー機構ないしは梁の軸線方向に直交する両側面に、ブロック状機構体の両側面から窪んでなる凹部を形成し、その凸部の底面に対して所定の隙間を開けてストッパを対向させてブロック状機構体の固定部に固着することにより、その隙間以内にレバーもしくは梁の軸線方向に直交する水平方向への変位を規制することができる。そして、この隙間の管理については、凹部の深さを管理することによって容易に行うことができ、この場合、いずれも軸線方向に直交する水平方向のみへの規制ではあるが、低コストで力測定セル内の保護機構を実現できる。

本発明によれば、ブロック状機構体に対して簡単な加工を施すとともに、簡単なストッパをねじ止め等によって固着するだけで、レバー機構ないしはロバーバル機構の梁の所要方向への変位を規制することが可能となり、低価格のもとに力測定セル内部の保護機構を実現することができ、図７に例示したような力測定セル外部の保護機構とを併用することによって、輸送時の振動や落下時等における強い衝撃荷重が作用しても、力測定セル内の可動部分の損傷を防止することができる。

簡単な構成のもとに、レバー機構水平面上で互いに直交する方向への変位を規制して、これらを輸送時の振動や衝撃荷重から保護することのできる内部保護機構を備えた力測定セルを実現した。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の実施例の正面図であり、図２はそのＡ−Ａ断面図で、図３は同じく図１のＢ−Ｂ断面図である。

力測定セルを構成するブロック状機構体１は、全体として略直方体であり、ロバーバル機構１１とレバー機構１２、並びにこれらを連結する連結部１３とを、一つの母材をワイヤ放電カットによってくり抜いて形成したものであり、ロバーバル機構１１は、固定柱１１ａと可動柱１１ｂを互いに平行な上下２本の梁１１ｃ，１１ｄで連結した構造を持ち、各梁１１ｃ，１１ｄの両端部には可撓部ｅが形成されている。また、レバー機構１２は、支点１２ａを中心として傾動自在のレバー本体１２ｂを主体としている。

レバー本体１２ｂには、下方に向けて突出する凸部１２ｃが形成されている。この凸部１２ｃの両側には、ブロック状機構体１の固定柱１１ａの延長部分の表裏両面においてそれぞれの表面を削り取った合計４箇所の座ぐり部１４が形成されており、この各座ぐり部１４に、平板状部材からなるストッパ１５がねじ１６によって固着されている。そして、レバー本体１２ｂの凸部１２ｃと各ストッパ１５とは、図４に凸部１２ｃ近傍の拡大正面図を示すように、それぞれレバー本体１２ｂの軸線方向に規定の微小寸法Δだけの隙間を開けて対向している。

以上のレバー本体１２ｂの凸部１２ｃとストッパ１５により、レバー本体１２ｂの軸線方向への変位をΔ以内に抑制することができる。ここで、この寸法Δは、固定柱１１ａに形成した当たり１７にストッパ１５を当接させた状態でねじ１６で固定するか、あるいは、シックネスゲージを用いることによって、簡単に設定することができる。

また、レバー本体１２ｂには、図１において左方に向けて突出する突起１２ｄが形成されており、この突起１２ｄを含んだ所定領域に、ブロック状機構体１の表面（両側面）から所定寸法δだけ窪んだ凹部１２ｅが形成されている。そして、この各凹部１２ｅ内の突起１２ｄに被さるように、ワッシャ状のストッパ１８が固定柱１１ａにねじ１９により固定されている。ストッパ１８の底面はブロック状機構体１の表面（両側面）に密着しており、従って、ストッパ１８の底面と突起１２ｄの表面との間には、凹部１２ｅの深さδだけ隙間が形成されることになる。レバー本体１２ｂは、従って、その軸線方向に直交する水平方向への変位が、この隙間δ以内に抑制されることになる。この隙間δは、凹部１２ｅの深さに等しいため、比較的簡単に高精度に設定することができる。

以上の実施例によれば、簡単な加工の追加により、力測定セル内にレバー機構２の水平面上で互いに直交する方向に規制することができ、低コストのもとに力測定セル内の保護機構を実現することができる。

ここで、以上はレバー機構１２に関しての保護機構について述べたが、ロバーバル機構１１の上下の梁１１ｃ，１１ｄについても全く同様の構成のもとに保護機構を構築することができる。

すなわち、図５に要部正面図を示すように、上側の梁１１ｃに下向きに突出する突起１１０を形成するとともに、その突起１１０を含んだ所定領域にブロック状機構体１の表面（両側面）から所定の深さδだけ窪んだ凹部１１１を形成している。そして、前記したレバー機構１２用のストッパ１８をこの凹部１１１内の突起１１０にも被せるように固定すれば、このストッパ１８によって、レバー本体１２ｂとともに梁１１ｃの軸線に直交する水平方向への変位がδ以内に抑制される。この機構は下側の梁１１ｄにも適用し得ることは勿論である。

また、梁１１ｃ，１１ｄの軸線方向への変位を規制する構造については、図６に要部正面図を示すように、梁１１ｃに下方に突出する凸部１１２を形成するとともに、その両側の固定柱１１ａにレバー機構１２用と同等の座ぐり１１３を形成し、その座繰り１１３にストッパ１１４を固着して、凸部１１２とストッパ１１４の間に所定の隙間Δを介在させることにより、レバー機構１２と同様に、梁１１ｃないしは１１ｄの軸線方向への変位をΔ以内に抑制することができる。

そして、このような本発明に係る力測定セルは、電子天びんに組み込んで用いる場合、例えば、固定柱１１ａが天びんベースに固定され、可動柱１１ｂに皿受けが取り付けられるとともに、レバー本体１２ｂに延長レバーがねじ止めされ、その延長レバーの先端に電磁力発生装置の可動コイルが取り付けられるのであるが、前記した図７に例示したセル外部の保護機構との併用によって、レバー機構ないしは梁の変位をそれぞれ２箇所において規制することができ、これによりレバー機構や梁の保護機能をより確実なものとすることができる。

なお、以上の実施例においては、レバー機構ないしは梁の軸線方向への変位を規制するための機構として、レバー本体１２ｂないしは梁１１ｃ等に凸部１２ｃないしは１１２を形成して、ストッパ１５ないしは１１４との間に隙間Δを設けた例を述べたが、凸部に代えて凹部を形成し、その内側のストッパが入り込むように固定柱に固着し、凹部の内面とストッパとの間に隙間Δを形成するように構成しても、同等の作用効果を奏することができる。

本発明の実施例の正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施例の凸部１２ｃ近傍の拡大正面図である。 本発明の他の実施例の要部正面図である。 本発明の更に他の実施例の要部正面図である。 従来の電子天びんに採用されている、レバーの変位を規制すべく電磁力発生装置の近傍に設けられたストッパによる保護機構の例を示す模式図である。

符号の説明

１ ブロック状機構体
１１ ロバーバル機構
１１ａ 固定柱
１１ｂ 可動柱
１１ｃ，１１ｄ 梁
１２ レバー機構
１２ａ 支点
１２ｂ レバー本体
１２ｃ 凸部
１２ｄ 突起
１２ｅ 凹部
１３ 連結部
１４ 座ぐり
１５ ストッパ
１７ 当たり
１８ ストッパ

Claims (4)

1. 固定部と、被測定力が作用する可動部とが、互いに平行で両端部にそれぞれ可撓部を有する２本の梁で連結されてなるロバーバル機構と、そのロバーバル機構の可動部に連結され、当該可動部の被測定力による変位を外部に伝達するレバー機構とが、一つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体を有してなる力測定セルにおいて、
   上記レバー機構に、当該レバー機構の軸線方向に直交する上下方向に沿って凸部もしくは凹部が形成されているとともに、その凸部もしくは凹部に対してレバー機構の軸線方向に所定の隙間を開けて対向して当該レバー機構の変位を規制するためのストッパが、上記ブロック状機構体の固定部に固着されていることを特徴とする力測定セル。
2. 固定部と、被測定力が作用する可動部とが、互いに平行で両端部にそれぞれ可撓部を有する２本の梁で連結されてなるロバーバル機構と、そのロバーバル機構の可動部に連結され、当該可動部の被測定力による変位を外部に伝達するレバー機構とが、一つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体を有してなる力測定セルにおいて、
   上記ロバーバル機構の各梁に、当該各梁の軸線方向に直交する上下方向に沿って凸部もしくは凹部が形成されているとともに、その凸部もしくは凹部に対して各梁の軸線方向に所定の隙間を開けて対向して当該各梁変位を規制するためのストッパが、上記ブロック状機構体の固定部に固着されていることを特徴とする力測定セル。
3. 固定部と、被測定力が作用する可動部とが、互いに平行で両端部にそれぞれ可撓部を有する２本の梁で連結されてなるロバーバル機構と、そのロバーバル機構の可動部に連結され、当該可動部の被測定力による変位を外部に伝達するレバー機構とが、一つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体を有してなる力測定セルにおいて、
   上記レバー機構の軸線方向に直交する両側面に、ブロック状機構体の両側面から窪んでなる凹部が形成されているとともに、その凹部の底面に対して所定の隙間を介して対向してレバー機構の変位を規制するためのストッパが、上記ブロック状機構体の固定部に固着されていることを特徴とする力測定セル。
4. 固定部と、被測定力が作用する可動部とが、互いに平行で両端部にそれぞれ可撓部を有する２本の梁で連結されてなるロバーバル機構と、そのロバーバル機構の可動部に連結され、当該可動部の被測定力による変位を外部に伝達するレバー機構とが、一つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体を有してなる力測定セルにおいて、
   上記各梁の軸線方向に直交する両側面に、ブロック状機構体の両側面から窪んでなる凹部が形成されているとともに、その凹部の底面に対して所定の隙間を介して対向して各梁の変位を規制するストッパが、上記ブロック状機構体の固定部に固着されていることを特徴とする力測定セル。

Images