JP4168275B2 - 重量測定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子天びんないしは電子はかりなどの重量測定装置に関し、更に詳しくは、1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いて形成されたロバーバル機構を備えた重量測定装置に関する。
被測定荷重と電磁力とを釣り合わせる、いわゆ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テクタで検出し、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、固定柱と可動柱を連結した構造を持ち、皿受けはその可動柱に装着され、その可動柱とレバーとが、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1つの板状の母材を板厚方向に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た構造のものが知られている(例えば特許文献1参照)。
図6にその文献記載の電磁力平衡型の電子天びんの構造を縦断面図で示す。この図6において、61はロバーバル機構であり、固定柱611と可動柱612を互いに平行な上下2本の梁613a,613bで連結した構造を持ち、このロバーバル機構61と、レバー機構62および連結部63とが、1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いたブロック状の機構体60によって一体に形成されている。
この例においてレバー機構62は、レバー本体621および弾性支点622によって構成され、その一端部に電磁力発生装置64の可動コイル64aが固着されている。電磁力発生装置64は、可動コイル64aと、その可動コイル64aが置かれる静磁場を作るための永久磁石64bを含む磁気回路64cによって構成されており、可動コイル64aを流れる電流に応じた大きさの電磁力を発生する。
ブロック状の機構体60の電子天びん内への組み込みに際しては、ロバーバル機構61の固定柱611の外側の端面に雌ねじを刻設し、天びんのベース部材65を貫通させてねじSをその雌ねじにねじ込むことによって、ベース部材65に対して固定する。また、被測定物を載せるための皿66を支承する皿受け67は、雄ねじ67aを一体に形成したものとし、可動柱62の頂部に形成した雌ねじにねじ込むことにより装着される。
また、ロードセル式の電子はかりにおいても、ロードセルの主体をなす起歪体は、板状部材をくり抜いて形成されたブロック状のロバーバル機構を構成するものが多い(例えば特許文献2参照)。
この特許文献2に開示されているロードセルはかりでは、図7に示すように、固定柱71と可動柱72を互いに平行な上下2本の梁73a,73bで連結したロバーバル機構体70を、1つの板状の母材をくり抜いて形成している。このロバーバル機構体70の上下の梁73a,73bの両端部近傍に形成されている可撓部(起歪部)eに、それぞれ歪ゲージ(図示せず)を貼着して、力測定セルであるロードセルを構成している。
そして、このロバーバル機構体70のはかり内への組み込みは、ロバーバル機構体70の固定柱71の外側の端面に雌ねじを刻設して固定用アダプタ74をねじSで固定し、その固定用アダプタ74をベース部材75にねじ止めしている。また、可動柱72に対する皿受け76の装着は、可動柱72の外側の端面に雌ねじを刻設して装着用アダプタ77をねじSで固定し、その装着用アダプタ77に皿受け76をねじ止めしている。
特開昭63−277936号公報 特開平7−35601号公報
ところで、図6に示した従来のブロック状機構体60の天びんのベース部材65への固定構造、あるいは可動柱に対する皿受け67の取り付け構造においては、ロバーバル機構61の固定柱611あるいは可動柱612に対して、その板厚方向に直交する方向に雌ねじを形成し、その雌ねじに対して直接ボルトBや皿受け67に一体形成された雄ねじ67aをねじ込むことにより各部材を相互に締結するため、ブロック状機構体60のロバーバル機構61の各梁613a,613bの両端部に形成される可撓部eや、レバー機構62の弾性支点62b、更には連結部63の可撓部eなどを微細化していくと、これらの部位にボルトBや雄ねじ67aのねじ込みによる歪みが発生し、意図する精度が得られないという問題があった。このことは、図7に示した従来のロードセル式はかりについても言える。
このような問題を解決するため、本発明者は、図8および図9にそれぞれ要部正面図およびその平面図を示すような構造を提案している。これらの図において、80はブロック状機構体であり、ロバーバル機構81とレバー機構82および連結部83を一体に形成している。この提案構造においては、ブロック状機構体80のロバーバル機構81の固定柱811に、当該ブロック状機構体80の板厚方向に複数の貫通孔Hを形成するとともに、固定柱811の板厚方向両側に固定用アダプタ88a,88bを密着させ、その固定用アダプタ88a,88bおよび貫通孔Hを貫通させたボルトBにナットNを締結することによって、固定用アダプタ88a,88bとブロック状機構体80を一体化したうえで、固定用アダプタ88a.88bを天びんのベース部材85にねじ止めする構造を採用している。
また、可動柱812に対する皿受け87の取り付け構造については、可動柱812にブロック状機構体80の板厚方向に複数の貫通孔Hを形成するとともに、可動柱812の板厚方向両側に装着用アダプタ89a,89bを密着させ、その装着用アダプタ89a,89bおよび貫通孔Hを貫通させたボルトBにナットNを締結することによって、可動柱813に装着用アダプタ89a,89bを固定し、その装着用アダプタ89a,89bに対して皿受け87をねじ止めする構造を採用している。
以上の構造により、天びんの固定部材85に対する固定柱811の固定時、および、可動柱812に対する皿受け87の固定時におけるボルトBのねじ込みに起因するブロック状機構体80の歪みの発生を抑制することができ、ひいては電子天びんの高精度化を達成することが可能となった。また、この構造は図7に示したロードセルはかりにも等しく適用することができる。
しかしながら、以上のような提案構造においては、固定柱811および可動柱812の各貫通孔Hに挿入されてナットNが締結されるボルトBは、それぞれ水平方向の姿勢で全てが同一の向きのトルクのもとにナットNが締結されているため、例えば被測定荷重の作用など、締結トルクと逆向きのモーメントが繰り返し作用すると、ボルトBとナットNの締結部に緩みを生じる可能性があるという問題があった。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ブロック状機構体のベース部材への固定、および可動柱への皿受けの装着のためのねじの締結に起因するブロック状機構体の歪みの発生を抑制することができると同時に、特殊なボルト等を用いることなく、これらの固定ないしは装着部分における締結部の緩みの発生をも防止することのできる電子天びんなどの重量測定装置の提供を課題としている。
上記の課題を解決するため、本発明の重量測定装置は、可動柱と固定柱とが互いに平行な2本の梁を介して連結されてなるロバーバル機構を含む力測定セルを有し、かつ、そのロバーバル機構は1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いて形成されてなるブロック状の機構体であり、上記固定柱が固定用アダプタを介してベース部材に固定され、かつ、上記可動柱に被測定物を載せるための皿を支持する皿受けが直接もしくは間接的に装着される重量測定装置において、上記固定用アダプタは上記固定柱の板厚方向両側にそれぞれ密着固定される形状を有しているとともに、上記固定柱に母材の板厚方向に沿った複数の貫通孔が形成され、その各貫通孔には、それぞれ当該各貫通孔並びに上記固定用アダプタを貫通するボルトが配され、その各ボルトの先端にナットを締結することにより固定柱が固定用アダプタに固定され、かつ、その各ボルトは、それぞれ同数ずつ互いに逆向きに配されていることによって特徴づけられる(請求項1)。
また、同じ課題を解決するため、請求項2に係る発明の重量測定装置は、上記と同様に、可動柱と固定柱とが互いに平行な2本の梁を介して連結されてなるロバーバル機構を含む力測定セルを有し、かつ、そのロバーバル機構は1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いて形成されてなるブロック状の機構体であり、上記固定柱が固定用アダプタを介してベース部材に固定され、かつ、上記可動柱に被測定物を載せるための皿を支持する皿受けが直接もしくは間接的に装着される重量測定装置において、上記固定用アダプタは上記固定柱の板厚方向両側に密着固定される形状を有しているとともに、上記固定柱には、その板厚方向両側に雌ねじが形成され、その両側の雌ねじに対して、それぞれ上記固定用アダプタを貫通してボトルがねじ込まれることにより、固定柱が固定用アダプタに固定されていることによって特徴づけられる。
更に同じ課題を解決するため、請求項3に係る発明の重量測定装置は、可動柱と固定柱とが互いに平行な2本の梁を介して連結されてなるロバーバル機構を含む力測定セルを有し、かつ、そのロバーバル機構は1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いて形成されてなるブロック状の機構体であり、上記固定柱が直接もしくは間接的にベース部材に固定され、かつ、被測定物を載せるための皿を支持する皿受けが上記可動柱に装着用アダプタを介して装着される重量測定装置において、上記装着用アダプタは上記可動柱の板厚方向両側に密着固定される形状を有しているとともに、上記可動柱に母材の板厚方向に沿った複数の貫通孔が形成されているとともに、その各貫通孔には、それぞれ当該各貫通孔並びに装着用アダプタを貫通するボルトが配され、その各ボルトの先端にナットを締結することにより装着用アダプタが可動柱に固定され、かつ、その各ボルトは、それぞれ同数ずつ互いに逆向きに配されていることによって特徴づけられる。
更にまた同じ課題を解決するため、請求項4に係る発明の重量測定装置は、可動柱と固定柱とが互いに平行な2本の梁を介して連結されてなるロバーバル機構を含む力測定セルを有し、かつ、そのロバーバル機構は1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いて形成されてなるブロック状の機構体であり、上記固定柱が直接もしくは間接的にベース部材に固定され、かつ、被測定物を載せるための皿を支持する皿受けが上記可動柱に装着用アダプタを介して装着される重量測定装置において、上記装着用アダプタは上記可動柱の板厚方向両側に密着固定される形状を有しているとともに、上記可動柱には、その板厚方向両側に雌ねじが形成され、その両側の雌ねじに対して、それぞれ上記装着用アダプタを貫通してボルトがねじ込まれることにより、装着用アダプタが可動柱に固定されていることによって特徴づけられる。
本発明は、ブロック状機構体の板厚方向に複数の貫通孔もしくは雌ねじを形成し、その各貫通孔もしくは雌ねじに貫通もしくはねじ込んだボルトによりアダプタを取り付け、そのアダプタを介して固定柱をベース部材に固定し、あるいは可動柱に皿受けを装着することにより、ボルトの締めつけによるブロック状機構体の歪の発生を可及的に少なくするとともに、その各ボルトは、互いに逆向きに貫通もしくはねじ込むものを含ませることにより、トルクの作用による締結部の緩みの発生を防止しようとするものである。
すなわち、請求項1および2に係る発明は、固定柱のベース部材への固定構造に関するものであって、請求項1では、固定柱にその板厚方向に沿う複数の貫通孔を形成し、その固定柱の板厚方向両側に密着される固定用アダプタを、当該固定用アダプタ並びに各貫通孔を貫通するボルトとナットにより締結固定して、その固定用アダプタをベース部材に固定する構成の採用により、締結によるブロック状機構体の歪の発生を抑制し、更に、各ボルトを、互いに逆向きに挿入するものを含ませることにより、互いに逆向きの締結トルクを持つボルトを存在させ、繰り返して所定の向きのトルクが作用してもボルトによる締結部の緩みの発生を防止することが可能となる。
請求項3に係る発明は、上記と同等の作用効果を可動柱に対する皿受けの装着構造に狙ったものであり、可動柱にその板厚方向に沿うように複数の貫通孔を形成する一方、皿受けを装着するための装着用アダプタを可動柱の板厚方向両側に密着させる形状とし、各貫通孔並びに装着用アダプタを貫通するように複数のボルトを貫通させ、その各ボルトを、互いに逆向きに貫通させるものを含ませることにより、締結によるブロック状機構体の歪の発生の抑制と、締結部分に繰り返して同向きのトルクが作用しても、その締結部の緩みの発生の防止の双方を達成している。
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明と同等の固定用アダプタを用いるとともに、固定柱にはその板厚方向両側にそれぞれ雌ねじを刻設して、その各雌ねじに固定用アダプタを貫通させたボルトをねじ込むことにより当該固定用アダプタを取り付ける構成を採用している。この構成によれば、固定柱に対して直接的にボルトをねじ込むものの、そのねじ込み方向は板厚方向であり、図6,図7に示した従来のボルトのねじ込み方向である板厚方向に直交する方向に比して、ボルトのねじ込みに起因するブロック状機構体の歪の発生をより少なくすることが可能となる。そして、各ボルトは板厚方向両側からねじ込まれるため、ボルトの締結部に繰り返し同じ向きのトルクが作用しても、締結部の緩みの発生を防止することができる。
そして、請求項4に係る発明は、請求項2に係る発明と同等の作用効果を可動柱に対する皿受けの装着構造に狙ったものであり、請求項3に係る発明と同等の装着用アダプタを用いるとともに、可動柱の板厚方向両側にそれぞれ雌ねじを刻設し、装着用アダプタを貫通させたボルトを各雌ねじにねじ込むことによって当該装着用アダプタを可動柱に対して取り付ける。これにより、ボルトのねじ込みによるブロック状機構体の歪の発生を少なくすると同時に、締結部の緩みの発生を防止することができる。
請求項1および2に係る発明によれば、固定柱のベース部材への固定のためのボルト締結時に、ブロック状機構体に歪が発生することを抑制することができると同時に、その締結部の緩みの発生を防止することができる。
また、請求項3および4に係る発明によれば、可動柱に対する皿受けの装着のための ボルトの締結時に、ブロック状機構体に歪が発生することを抑制することができると同時に、その締結部の緩みの発生を防止することができる。
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要部構成を示す正面図であり、図2はその平面図、図3は同じくその右側面図である。
ブロック状機構体1は、固定柱11と可動柱12を互いに平行な上下2本の梁13a,13bによって連結してなるロバーバル機構10と、2段のレバー機構20、およびそのレバー機構20と可動柱12とを連結する連結部30とを、1つの板状の母材をその板厚方向にくり抜いて形成したものである。
レバー機構20は、連結部30により可動柱12に連結される第1のレバー本体21およびその弾性支点21aと、第1のレバー本体21に対してレバー連結部22により連結される第2のレバー本体23およびその弾性支点23aによって構成されており、第2のレバー本体23は持ち出し部材(図示せず)の一端が固定され、その持ち出し部材の他端に電磁力発生装置の可動コイル(いずれも図示せず)が取り付けられる。
固定柱11には、その板厚方向に沿って4つの貫通孔Hが形成されているとともに、板厚方向両側に断面略L字形の固定用アダプタ4a,4bが密着して固定されている。すなわち、各固定用アダプタ4a,4bには、固定柱11に形成されている各貫通孔Hに対応して4つの貫通孔が形成されており、その固定用アダプタ4a,4bの各貫通孔と固定柱11の各貫通孔Hを位置合わせした状態で、これらの双方の部材の各貫通孔をそれぞれ貫通するように、2本ずつ逆向きに合計4本のボルトBが挿入され、その各ボルトBの先端にナットNが締結されることにより、各固定用アダプタ4a,4bが固定柱11に対して固定されている。各固定用アダプタ4a,4bは、それぞれ天びんのベース部材5に対してねじ止めされ、これにより、ブロック状機構体1の固定柱11が間接的にベース部材5に固定された状態となる。
また、可動柱12にも、その板厚方向に4つの貫通孔Hが形成されているとともに、板厚方向両側に装着用アダプタ6a,6bが密着して固定されている。すなわち、各装着用アダプタ6a,6bには、可動柱12に形成されている各貫通孔Hに対応して4つの貫通孔が形成されており、その装着用アダプタ6a,6bの各貫通孔と可動柱12の各貫通孔Hを位置合わせした状態で、これらの双方の部材の各貫通孔をそれぞれ貫通するように、2本ずつ逆向きに合計4本のボルトBが挿入され、その各ボルトBの先端にナットNが締結されることにより、各装着用アダプタ6a,6bが可動柱12に対して固定されている。各装着用アダプタ6a,6bには、図3に示すように、皿受け7がブロック状機構体1を跨ぐようにねじ止めされ、これにより、可動柱12に対して皿受け7が装着された状態となる。なお、この皿受け7に皿8が支持される。
以上の実施の形態によれば、固定柱11をベース部材5に固定するため機固定用アダプタ4a,4b、および可動柱12に皿受け7を装着するための装着用アダプタ6a,6bが、それぞれブロック状機構体1の板厚方向に沿って形成された貫通孔Hを貫通するボルトBにナットNを締結することによって固定柱11ないしは可動柱12に対して取り付けられているので、ボルトBとナットNの締結に起因するブロック状機構体1の各部の歪の発生を抑制することができる。しかも、各ボルトBは、それぞれ2本ずつ逆向きに配されているので、任意の向きのトルクの作用によっても緩みが生じることがない。
次に本発明の他の実施の形態について説明する。図4に要部平面図を、図5にはその右側面図を示す。なお、この例は、ブロック状機構体1の基本的構成は先の実施の形態と同等であるため、その詳細な説明を省略するとともに、冗長を避けるためのその正面図についても省略する。
この例の特徴は、固定柱11および可動柱12に、それぞれ板厚方向両側から各4つずつ雌ねじFSを形成し、その各雌ねじFSにそれぞれボルトBをねじ込むことにより、先の例と同等の固定用アダプタ4a,4b並びに装着用アダプタ6a.6bをそれぞれ固定柱11並びに可動柱12に固定した点にある。
すなわち、固定用アダプタ4a,4bは、先の例と同様に、固定柱11の板厚方向両側に形成された各4つの雌ねじFSに対応して貫通孔が形成されており、その各貫通孔を各雌ねじFSに位置合わせした状態で、各貫通孔を貫通してそれぞれボルトBが各雌ねじFSにねじ込まれ、これにより固定用アダプタ4a,4bが固定柱11に対して固定されている。
また、装着用アダプタ6a,6bについても、先の例と同様に、可動柱12の板厚方向両側に形成された各4つの雌ねじFSに対応して貫通孔が形成されており、その各貫通孔を各雌ねじFSに位置合わせした状態で、各貫通孔を貫通してそれぞれボルトBが各雌ねじFSにねじ込まれ、これにより可動柱12に対して装着用アダプタ6a.6bが固定されている。
この実施の形態によると、各ボルトBはそれぞれ固定柱11ないしは可動柱12に直接的にねじ込まれるが、そのねじ込む方向がブロック状機構体1の板厚方向であり、また、ブロック状機構体1はその板厚方向にくり抜いて各機構部を形成しているため、従来の板厚に直交する方向にねじ込む場合に比して、ブロック状機構体1の各部の歪の発生を大幅に低減することができる。また、各ボルトBは、固定柱11ないしは可動柱12に対してそれぞれ4本ずつ逆向きにねじ込まれているため、任意の向きのトルクの作用によっても緩みが生じることがない。
ここで、以上の各実施の形態においては、本発明を電磁力平衡型の電子天びんに適用した例を示したが、1つの板状の母材をくり抜いて形成したロバーバル機構体を用いた、いわゆるロードセル式はかりについても、その固定柱と可動柱に対するアダプタの取り付け構造に、本発明を等しく適用し得ることは勿論である。
本発明の実施の形態の要部正面図である。 図1の平面図である。 図1の右側面図である。 本発明の他の実施の形態の要部平面図である。 図4の右側面図である。 従来の電磁力平衡型の電子天びんの構成例を示す縦断面図である。 従来のロードセル式はかりの構成例を示す正面図である。 固定柱のベース部材への固定、および可動柱への皿受けの装着に起因するブロック状機構体の歪の発生を抑制することのできる構造例を示す要部正面図である。 図8の平面図である。
符号の説明
1 ブロック状機構体
10 ロバーバル機構
11 固定柱
12 可動柱
13a,13b 梁
20 レバー機構
30 連結部
4a,4b 固定用アダプタ
5 ベース部材
6a,6b 装着用アダプタ
7 皿受け
8 皿
B ボルト
N ナット
FS 雌ねじ

Claims (4)

  1. 可動柱と固定柱とが互いに平行な2本の梁を介して連結されてなるロバーバル機構を含む力測定セルを有し、かつ、そのロバーバル機構は1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いて形成されてなるブロック状の機構体であり、上記固定柱が固定用アダプタを介してベース部材に固定され、かつ、上記可動柱に被測定物を載せるための皿を支持する皿受けが直接もしくは間接的に装着される重量測定装置において、
    上記固定用アダプタは上記固定柱の板厚方向両側にそれぞれ密着固定される形状を有しているとともに、上記固定柱に母材の板厚方向に沿った複数の貫通孔が形成され、その各貫通孔には、それぞれ当該各貫通孔並びに固定用アダプタを貫通するボルトが配され、その各ボルトの先端にナットを締結することにより固定柱が固定用アダプタに固定され、かつ、その各ボルトは、互いに逆向きに配されているものを含むことを特徴とする重量測定装置。
  2. 可動柱と固定柱とが互いに平行な2本の梁を介して連結されてなるロバーバル機構を含む力測定セルを有し、かつ、そのロバーバル機構は1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いて形成されてなるブロック状の機構体であり、上記固定柱が固定用アダプタを介してベース部材に固定され、かつ、上記可動柱に被測定物を載せるための皿を支持する皿受けが直接もしくは間接的に装着される重量測定装置において、
    上記固定用アダプタは上記固定柱の板厚方向両側に密着固定される形状を有しているとともに、上記固定柱には、その板厚方向両側に雌ねじが形成され、その両側の雌ねじに対して、それぞれ上記固定用アダプタを貫通してボトルがねじ込まれることにより、固定柱が固定用アダプタに固定されていることを特徴とする重量測定装置。
  3. 可動柱と固定柱とが互いに平行な2本の梁を介して連結されてなるロバーバル機構を含む力測定セルを有し、かつ、そのロバーバル機構は1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いて形成されてなるブロック状の機構体であり、上記固定柱が直接もしくは間接的にベース部材に固定され、かつ、被測定物を載せるための皿を支持する皿受けが上記可動柱に装着用アダプタを介して装着される重量測定装置において、
    上記装着用アダプタは上記可動柱の板厚方向両側にそれぞれ密着固定される形状を有しているとともに、上記可動柱に母材の板厚方向に沿った複数の貫通孔が形成され、その各貫通孔には、それぞれ当該各貫通孔並びに装着用アダプタを貫通するボルトが配され、その各ボルトの先端にナットを締結することにより装着用アダプタが可動柱に固定され、かつ、その各ボルトは、互いに逆向きに配されているものを含むことを特徴とする重量測定装置。
  4. 可動柱と固定柱とが互いに平行な2本の梁を介して連結されてなるロバーバル機構を含む力測定セルを有し、かつ、そのロバーバル機構は1つの板状の母材を板厚方向にくり抜いて形成されてなるブロック状の機構体であり、上記固定柱が直接もしくは間接的にベース部材に固定され、かつ、被測定物を載せるための皿を支持する皿受けが上記可動柱に装着用アダプタを介して装着される重量測定装置において、
    上記装着用アダプタは上記可動柱の板厚方向両側に密着固定される形状を有しているとともに、上記可動柱には、その板厚方向両側に雌ねじが形成され、その両側の雌ねじに対して、それぞれ上記装着用アダプタを貫通してボルトがねじ込まれることにより、装着用アダプタが可動柱に固定されていることを特徴とする重量測定装置。
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