JPH0795000B2 - 電子計量装置の較正機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸着平衡測定装置などで試料の経時的な重量
変化を自動測定するのに適した電子式計量装置に係わ
り、その較正機構の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、所定の温度、所定の相対蒸気圧下で試料が含みう
る溶媒の吸着量を測定するために、吸着平衡測定装置な
るものが使用され、この吸着量の測定時には試料雰囲気
の温度、蒸気圧力を変えながら長時間にわたって試料の
重量変化を計測するようにしている。

また、吸着量を測定するためには試料重量のわずかな変
化を検出する必要があるため、一般に電子天秤等の電子
計量器が用いられている。

しかしながら、電子計量器は雰囲気の温度や圧力の変化
によって零点ドリフトあるいは較正値変動（スパン変
動）をきたすため、上記のように雰囲気の条件を変えな
がら長時間にわたって計測するような試験においては、
測定誤差がつきまとうという問題がある。

これを解決するためには、電子計量器の荷重検出部に対
して試料を掛け外しする試料加除機構と較正分銅を掛け
外しする較正分銅加除機構とを設け、試料と較正分銅を
交互に掛け外しし、較正係数の算出・更新を行って経時
変化を補正するようにした電子計量装置が提案されてい
る（特開昭62−168025）。

上記の電子計量装置は、第４図に示した構成になってお
り、電子計量器１において、真空容器６内に収容された
荷重検出部11で荷重量が検出されると、その荷重量に応
じたデータがセンサ部112から演算部12に入力され、演
算部12はこのデータから較正係数算出プログラムあるい
は計量値決定プログラムに従って較正係数の算出と負荷
重量の算出を行う。

制御部４は上記演算部12と双方向の情報伝送を行い、所
定の制御用プログラムと予め設定された制御条件のデー
タに基づいて、演算部12に対して較正係数算出プログラ
ムまたは計量値決定プログラムのいずれを実行するかの
指定を行うとともに、試料加除機構２と較正分銅加除機
構３の各モータ21,31に指令信号を出力して、試料Ｓと
分銅Ｃの掛け外しの制御を行う。

上記試料加除機構２と較正分銅加除機構３は、それぞれ
真空容器６の外部に設けられたモータ21,31を駆動源と
してリニアヘッド22,32を上下方向に変位させることに
より、荷重検出部11のさお機構111に対して計量フック1
3の懸垂・離脱と較正分銅Ｃの加除を行うようになって
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の試料加除機構２と較正分銅加
除機構３は、それぞれ個別の機構になっているため、試
料Ｓの掛け外しと較正分銅Ｃの加除を行うときに二つの
モータ21,31を独立に駆動しなければならず、駆動範囲
を個別に規制する必要があるなど、制御が複雑になると
いう問題がある。また、各加除機構2,3の動作範囲はモ
ータ21,31の回転量によって決まるため、電気的なトラ
ブルが生じるとリニアヘッド22,32が駆動範囲を外れ、
荷重検出部11のさお機構111あるいは加除機構2,3そのも
のを破壊してしまうという問題がある。

また、試料加除機構２と較正分銅加除機構３が個別に設
けられているため、リニアヘッド22と32の取付け位置や
モータ21,31に連結する構造を二組み要するため、占有
スペースが大きくなるという問題がある。また、吸着平
衡測定時には真空容器内を減圧するため、容器内壁面か
らの放出ガスを少なくし、測定時間を短縮するためにも
真空容器の容積を小さくする必要があり、真空容器内の
機構をコンパクトにすることが要求されている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するためになした本発明の電子計量装
置の較正機構は、試料容器をけん吊する水平の吊芯と較
正分銅とを、電子計量器の感知部の上方から当該感知部
に掛け換えるようにした電子計量装置の較正機構であっ
て、前記吊芯と前記較正分銅とを受ける一端が前記感知
部に隣接されて略水平に配されたロッド部材と、前記吊
芯を受ける一端が前記感知部に隣接されるとともに鉛直
方向とは上記ロッド部材とに直角な回動軸を支点として
支持され、この支点に対して前記感知部の反対側で上記
ロッド部材によって押下される力点を有するテコ部材
と、上記ロッド部材を一定範囲内で昇降させる昇降手段
とを備え、上記昇降手段で上記ロッド部材を昇降させて
該ロッド部材と上記テコ部材との前記感知部側の各端部
をそれぞれ逆方向に上下動させ、上記ロッド部材を下降
させて前記較正分銅を該ロッド部材から上記感知部に掛
け離すとともに前記吊芯を上記テコ部材で持ち上げ、ま
た、上記ロッド部材に上記較正分銅を載置した状態で該
ロッド部材を下降させて上記吊芯を該ロッド部材から上
記感知部に掛け離すようにしたことを特徴とする。

〔作 用〕

本発明の電子計量装置の較正機構において、昇降手段に
よってロッド部材は一定範囲内で昇降され、それにとも
なってテコ部材は揺動され、電子計量器の感知部側の各
端部は互いに反対方向に上下動する。

ロッド部材が上昇されている状態では、ロッド部材の端
部によって較正分銅と吊芯とが持ち上げられる。

上記の状態からロッド部材が下降されるとその端部は較
正分銅を載置した状態で吊芯を感知部に掛け離し、この
とき感知部には吊芯による負荷だけが加えられて試料の
荷重量を計量することができる。

また、ロッド部材がさらに下降されるとその端部から較
正分銅が感知部に掛け離され、吊芯はテコ部材の端部に
よって持ち上げられ、このとき感知部には較正分銅によ
る負荷だけが加えられて較正を行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例の較正機構を適用した吸着平衡測
定装置の測定部を示す図であり、前記第４図に対応する
要素には同符号を付記してある。

真空チャンバ６は、基盤61とベルジャー62で構成され、
この真空チャンバ６内には電子計量器１と掛換え機構７
が配設されており、電子計量器１は固定板61aの位置で
基盤61に固定されている。この電子計量器１の荷重検出
軸1aには受皿５が取付けられ、後述説明する掛換え機構
７によって較正分銅９と試料容器14をけん吊した吊芯10
が受皿５に掛け換えられる。

電子計量器１直下の基盤61の一部には開口部61bが形成
されており、その下側には筒状の連通管63が取付けら
れ、この連通管63の下端にはパッキン64を配して吸着管
65が着脱自在に取付けられている。そして、試料容器14
は、吊芯10から連通管63を通して垂下されたフック15に
よって懸垂され、吸着管65内に収容されている。

また、基盤61の下面には掛換え機構７を駆動する駆動機
構部８が取付けられており、掛換え機構７のロッド71が
基盤61の開口部61cを通して駆動機構部８に連結されて
いる。

駆動機構部８において、掛換え機構７のロッド71の下端
は、開口部61cの位置に取付けられた真空ベローズ81を
介して駆動用ロッド82に連結されており、この真空ベロ
ーズ81によって真空チャンバ６の気密性が保持される。

駆動用ロッド82は、下端に転子82aを有するとともに軸
受83によって上下方向に摺動自在に保持され、さらに軸
受83と転子保持部82bとの間に配設されたスプリング84
によって下方に付勢されている。

また、駆動用ロッド82の下方には図示しないモータ等に
よって回転される偏芯ロータ82が配設されており、この
偏芯ロータ85の摺接面には駆動用ロッド82の転子82aが
圧接されている。

そして、駆動用ロッド82とロッド71は、偏芯ロータ85の
回転に伴って一定範囲内で上下動される。

第２図は掛換え機構７を示す図であり、同図（ａ）は上
面図、同図（ｂ）は側面図である。なお同図（ａ）にお
いて較正分銅９と吊芯10は仮想線で示してある。

掛換え機構７において、前記駆動機構部８に連結された
ロッド71には、一端を受皿５側にした負荷加除ロッド73
が固定ブロック72によって水平に固定され、この負荷加
除ロッド73の下には、一端を受皿５側にした試料加除用
テコ75が軸台74によって軸支されている。

試料加除用テコ75は、同形状の二枚の側板75aを２本の
ピン75b,75cで接合したもので、中央位置のピン75cを回
動軸として軸台74に軸支されており、側板75aの受皿５
側上辺には切欠部75dが形成されている。なお、試料加
除用テコ75は自重によって第２図（ｂ）における時計回
り方向に回動する傾向になっている。

負荷加除ロッド73において、試料加除用テコ75の端部の
ピン75bの位置には、この負荷加除ロッド73と螺合して
貫通する調整用ネジ73aが取付けられており、この調整
用ネジ73aの下端部が試料加除用テコ75のピン75bに当接
することにより、負荷加除ロッド73が上下動すると試料
加除用テコ75が揺動される。

また、負荷加除ロッド73の受皿５側上面には吊芯10と平
衡方向に刻まれた谷部73bが形成され、さらに、この谷
部73bと直角方向には、吊芯10からフック15に伸びる吊
り糸が通される切欠溝73cが形成されている。

受皿５において、荷重検出軸1aとの連結部5aから下に伸
びる側面部5bの下端には、試料加除用テコ75と負荷加除
ロッド73の間隙に伸びる２本の支持腕51が形成されてお
り、この支持腕51の中央部上面には、２つの凸部を形成
することによってその間に凹部51aが形成されている。

試料加除用テコ75の切欠部75d、負荷加除ロッド73の谷
部73bおよび受皿５の凹部51aは、それぞれ吊芯10の略直
下の位置に形成されており、後述説明するように、各部
の動作に応じて吊芯10は、切欠部75d、谷部73bおよび凹
部51によって受けられる。

較正分銅９は、長さが受皿５の２本の支持腕51に掛け渡
される程度の「コ」の字型にされ、その凹部に吊芯10が
配されるとともに、受皿５に掛けられるときは凸部51a
を跨ぐようにして支持腕51に載置される。

第３図は掛換え機構７の動作を説明する図であり、図を
簡潔にするために試料加除用テコ75と軸台74は二点鎖線
で示してある。

前記駆動機構部８の偏芯ロータ85が中立点にあるとき
は、第３図（ａ）に示したように、負荷加除ロッド73の
位置は中間点Ｏになり、試料加除用テコ75はわずかに傾
斜した状態になる。このとき、較正分銅９は負荷加除ロ
ッド73によって下から支えられた状態で持ち上げられ
る。一方、この状態で負荷加除ロッド73の谷部73bの底
は受皿５の支持腕51に形成された凹部51aの底より低く
なり、吊芯10は凹部51aに掛けられた状態になる。した
がって、電子計算器１には、吊芯10に懸垂された試料に
よる負荷Ｆが加えられる。

偏芯ロータ85が下死点になったとき（第１図の二点鎖線
の状態）、第３図（ｂ）に示したように負荷加除ロッド
73は最下点Ｐまで下降した状態になり、試料加除用テコ
75は最大に傾斜される。このとき、吊芯10は試料加除用
テコ75の切欠部75dによって受皿５の支持腕51から持ち
上げられた状態になる。一方、負荷加除ロッド73が最下
点Ｐまで下降する間に較正分銅９は支持腕51に載置され
た状態になり、電子計量器１には較正分銅９による負荷
F₀のみが加えられる。

次に、偏芯ロータ85が上死点になったとき（第１図の実
線の状態）、第３図（ｃ）に示したように負荷加除ロッ
ド73は最上点Ｑまで上昇した状態になり、較正分銅９と
吊芯10は負荷加除ロッド73によってともに持ち上げら
れ、電子計量器１は無負荷の状態になる。なお、調節ネ
ジ73aを回すことによって、試料加除用テコ75の傾斜量
を調節することができ、特に、第３図（ａ）の状態での
微調整を容易に行うことができる。

上記のように、偏芯ロータ85を回転させて、較正分銅が
負荷された状態、吊芯10が負荷された状態および無負荷
の状態をサイクリックに繰り返し、較正と計測が行われ
る。なお、試料の荷重量の計測は、偏芯ロータ85が上死
点から中立点に回転されたとき、すなわち、吊芯10が負
荷加除ロッド73によって受皿５に載置されたときにのみ
行うようにする。このようにすると、吊芯10は受皿５に
対して鉛直上方から垂直に負荷されるので、試料が揺れ
ることなく正確な計測が行える。

以上のように、第３図（ａ）〜（ｃ）に示した動作は、
一つの偏芯ロータ85の回転位置を制御することにより実
現することができるため、掛け換え動作の制御が容易に
なる。なお、このような掛け換え動作の制御は、例えば
ブレーキ付きモータ等によって偏芯モータ85を駆動し、
さらに、各種の位置検出器でロッド71の昇降位置あるい
は偏芯ロータ85の回動位置等を検出し、この位置検出に
基づいて偏芯ロータ85の回転と停止を制御することによ
り容易に行うことができる。

また、掛換え機構７は、負荷加除ロッド73と試料加除用
テコ75を略平衡に配した１組みの構造にして高さも低
く、真空チャンバ６の小型化が実現されている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の電子計量装置の較正機構に
よれば、昇降手段によって一定範囲内で昇降されるロッ
ド部材と、このロッド部材の昇降によって一端が逆方向
に昇降するテコ部材とを用い、このロッド部材とテコ部
材の逆方向に昇降する端部によって、試料容器を吊った
吊芯と較正分銅とを電子計量器の感知部に掛け換えるよ
うにしたので、昇降手段の一定範囲の動作によって掛け
換え動作を行うことができ、制御が簡単になるばかり
か、動作範囲は一定範囲に規制されるため、装置の破壊
等を防止することができる。

また、掛換え機構がコンパクトになるため、吸着平行測
定装置に使用した場合に、真空容器を小さくすることが
でき、測定時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の較正機構を適用した吸着平衡測
定装置の測定部を示す図、 第２図は実施例における掛換え機構を示す図、 第３図は実施例における掛換え機構の動作を説明する
図、 第４図は本発明に係わる電子計量装置の従来例を示す図
である。 １……電子計量器、５……受皿、７……掛換え機構、８
……駆動機構部、９……較正分銅、10……吊芯、14……
試料容器、51……支持腕、51a……凹部、71……ロッ
ド、73……負荷加除ロッド、73a……調節ネジ、73b……
谷部、75……試料加除用テコ、75d……切欠部、82……
駆動用ロッド、85……偏芯ロータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料容器をけん吊する水平の吊芯と較正分
   銅とを、電子計量器の感知部の上方から当該感知部に掛
   け換えるようにした電子計量装置の較正機構であって、 前記吊芯と前記較正分銅とを受ける一端が前記感知部に
   隣接されて略水平に配されたロッド部材と、 前記吊芯を受ける一端が前記感知部に隣接されるととも
   に鉛直方向と上記ロッド部材とに直角な回動軸を支点と
   して支持され、この支点に対して前記感知部の反対側で
   上記ロッド部材によって押下される力点を有するテコ部
   材と、 上記ロッド部材を一定範囲内で昇降させる昇降手段とを
   備え、 上記昇降手段で上記ロッド部材を昇降させて該ロッド部
   材と上記テコ部材との前記感知部側の各端部をそれぞれ
   逆方向に上下動させ、上記ロッド部材を下降させて前記
   較正分銅を該ロッド部材から上記感知部に掛け離すとと
   もに前記吊芯を上記テコ部材で持ち上げ、また、上記ロ
   ッド部材に上記較正分銅を載置した状態で該ロッド部材
   を下降させて上記吊芯を該ロッド部材から上記感知部に
   掛け離すようにしたことを特徴とする電子計量装置の較
   正機構。
2. 【請求項２】前記昇降手段は、前記ロッド部材を垂直の
   往復杆で保持するとともに偏芯ロータの回転によって該
   往復杆を昇降させるようにしたものであることを特徴と
   する請求項１記載の電子計量装置の較正機構。