JP4003024B2

JP4003024B2 - 電子天びん

Info

Publication number: JP4003024B2
Application number: JP33895498A
Authority: JP
Inventors: 晟河本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: KR20000035100A; CN1255628A; JP2000162026A; US6307165B1; CN1117970C

Description

【０００１】
本発明はロバーバル機構を備えた電子天びんに関する。なお、本発明においては、平衡機構を備えたいわゆる電子天びんのほか、平衡機構を持たずに各種荷重センサを備えたいわゆるはかりにも適用し得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子天びんや電子はかりにおいては、被測定荷重を載せるための秤量皿の動きを規制すべく、秤量皿をロバーバル機構（パラレルガイドとも称される）で支持したものが多い。ロバーバル機構は、天びんメカニズムのフレームに固定または一体化される固定柱に対し、互いに平行な上下２本の梁によって可動柱を支持した構造を持ち、各梁はその両端部がそれぞれ弾性支点を介して固定柱および可動柱に連結され、その可動柱に秤量皿が支承される。そして、秤量皿に作用する荷重は、可動柱を介して、あるいは更にレバーを介して電気的荷重検知部に伝達される。なお、電気的荷重検知部としては、電磁力平衡型の電子天びんにおいては変位センサ並びにそのセンサ出力を検出値としてフィードバック制御される電磁力発生装置が、また、弦振動式のはかりにおいては振動弦とその励振部、などがある。
【０００３】
このようなロバーバル機構として、例えば実願昭６２−６９５６９号（実開昭６３−３５９２４号）に開示されているように、固定柱，可動柱および上下の梁を互いに独立した部材として、これらを組み立てる構造のもののほか、例えば特開昭６３−２７７９３６号公報に開示されているように、一つの平板状の母材を刳り抜いた一体構造のロバーバル機構が知られている。
【０００４】
以上のようなロバーバル機構は、秤量皿の転覆ないしは傾斜を防止すると同時に、秤量皿に対する偏置荷重に伴う誤差、つまり四隅誤差（偏置誤差）を解消する機能を有する。ロバーバル機構の四隅誤差の解消機能は、上下の梁の平行度が厳密に調整されることによって、換言すれば上下の梁の両端部にそれぞれ設けられている弾性支点部の上下方向への間隔が互いに一致するように調整されることによって、はじめて有効となるものであって、通常、その平行度の精度は、許容される四隅誤差（天びん精度）により異なるが０．１μｍ〜１０μｍのオーダーであり、部品の加工精度によって平行度の精度を満足することは困難であり、組立後に実際に秤量皿上での荷重の載置位置を変化させながらの調整、いわゆる四隅誤差の調整作業を必要とする。
【０００５】
この四隅誤差の調整作業においては、秤量皿上での荷重位置を変化させつつ、ロバーバル機構の各梁の長手方向（以下、前後方向と称する）と、それに直交する方向（以下、左右方向と称する）の双方への偏置誤差を調整すべく、例えば一体構造のロバーバル機構等においては、上下の梁のそれぞれの両端部の弾性支点部の一部を、前後・左右に該当する部分を削り取ったり、あるいは、前記した実開昭６３−３５９２４号に開示されているように、各弾性支点部の固定柱等に対する固定部の位置等を微動させる調整機構を備えたものにあっては、該当する部分の調整機構を操作する。
【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うち、特に、平板状母材を刳り抜いた一体構造のものにおいては、左右方向への寸法が小さいためにこの方向への剛性が前後方向に比して低く、この左右方向への偏置誤差が生じしやすい。そのため、このような一体構造のロバーバル機構は、大秤量化や大皿化に対応させることが困難であるという問題があった。
【０００７】
また、組立型のロバーバル機構においても、偏置誤差の前後方向と左右方向の調整結果が、互いに他の方向への偏置誤差に影響を及ぼすこともあって、その調整作業が困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、左右方向への剛性が弱いロバーバル機構を用いてもその方向への偏置誤差の発生を防止することができ、また、その四隅誤差の調整作業も従来に比して容易化することのできる電子天びんを提供することにある。
【０００９】
【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、互いに平行な上下２本の梁を介して可動柱を固定柱に支持したロバーバル機構を備えるとともに、その可動柱に秤量皿を支承して、この秤量皿に作用する荷重を可動柱を介して電気的荷重検知部に伝達する電子天びんにおいて、上記ロバーバル機構が角パイプ内にその中心軸方向に沿って収容されているとともに、そのロバーバル機構の各梁に対して略直交する方向に伸び、かつ、互いに平行な上下２本の梁を備えた第２のロバーバル機構を有し、その第２のロバーバル機構の可動柱は、上記ロバーバル機構の可動柱と一体化されているとともに、この第２のロバーバル機構が上記角パイプの端面に装着されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１０】
ここで、本発明においては、第２のロバーバル機構の各梁に、当該第２のロバーバル機構に対して基本のロバーバル機構の梁の長手方向への可撓性を付与するための薄肉部を形成した構成（請求項２）を採用することが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、第２のロバーバル機構を、１枚の平板状の母材に刳り抜き部もしくはスリットを形成して得た一体型のものとした構成（請求項３）を採用することができる。
【００１２】
本発明は、元来的に備えている基本のロバーバル機構に対し、これに平面視で直交する方向に伸び、かつ、可動柱を実質的に共有する第２のロバーバル機構を追加することにより、基本のロバーバル機構に主として前後方向への偏置荷重を担わせる一方、第２のロバーバル機構に主として左右方向への偏置荷重を担わせることによって、偏置誤差の前後および左右の各方向への調整を分離してその作業性を向上させると同時に、基本のロバーバル機構の左右方向への剛性の弱さをカバーし、更には、角パイプのねじり剛性の高さを利用して、上記の第２のロバーバル機構の機能を効率化することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１３】
すなわち、秤量皿に左右方向への偏置荷重、つまり基本のロバーバル機構の梁の長手方向に直交する方向への偏置荷重が作用したとき、その方向は第２のロバーバル機構に対しては梁の長手方向となる。従って、基本のロバーバル機構の左右方向への剛性が弱くても、その方向に当該基本のロバーバル機構を捩じろうとする力は、互いの可動柱が一体化された第２のロバーバル機構に対して前後方向への偏置荷重となるが故にこの第２のロバーバル機構により確実に受け止められる結果、実質的に基本のロバーバル機構の左右方向への剛性を強くするのと等価となる。従って、基本のロバーバル機構および第２のロバーバル機構とも、それぞれの梁の長手方向に直交する方向への剛性は特に考慮することなく、それぞれに平板状母材を刳り抜いた一体型のロバーバル機構を用いても、前後・左右双方ともに偏置誤差の少ない高精度の電子天びんを得ることができる。しかも、角パイプ内に基本のロバーバル機構をその中心軸方向に沿って収容し、この角パイプの端面に第２のロバーバル機構を装着するので、角パイプのねじれに対する強さに起因して、２つのロバーバル機構の固定柱相互の位置関係が被測定荷重等により変動することがなくなり、高剛性でコンパクトかつ高性能の電子天びんが得られる。
【００１４】
また、前後および左右の偏置荷重を基本のロバーバル機構および第２のロバーバル機構によって分担することにより、これら各方向への偏置誤差の調整については、それぞれのロバーバル機構の梁の長手方向への調整により独立的に行うことが可能となり、前後・左右各方向への偏置誤差の調整結果が相互に干渉することを防止することができる。
【００１５】
また、第２のロバーバル機構に薄肉部を設けて、この第２のロバーバル機構に対して基本のロバーバル機構の梁の長手方向への可撓性を付与する請求項２に係る発明の特徴的構成は、秤量皿に対して前後方向への偏置荷重が作用して可動柱をその方向に傾斜させようとする力が働いたとき、その力を薄肉部で吸収して、可動柱を実質的に共有する第２のロバーバル機構に影響が及ぶことを防止するうえで有効である。
【００１６】
更に、請求項３に係る発明では、前記したように第２のロバーバル機構はその梁の長手方向に直交する方向への剛性は特に要求されないことから、平板状の母材を刳り抜きあるいはスリットを形成することにより得られる一体構造のものを用いることにより、この第２のロバーバル機構、ひいては電子天びんの低コスト化並びにコンパクト化を図ることを可能とするものである。
【００１７】
【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述べる。図１は本発明の実施の形態の要部構成を示す斜視図で、図２はこれをはかり内に組み込んだ状態で示す部分断面図である。また、図３は図１における角パイプ７と蓋体７１を除外して示す斜視図である。
【００１８】
基本のロバーバル機構１は、固定柱１１と可動柱１２、およびこれらの間に介在する互いに平行な上下２本の水平の梁１３ａ，１３ｂからなり、各梁１３ａ，１３ｂには、それぞれの両端部近傍に弾性支点Ｅが形成されている。この基本のロバーバル機構１は、断面一様な１つの母材に刳り抜きあるいはスリットを形成することによって得ている。また、この基本のロバーバル機構１を切り出した母材からは、レバー２とその支点２ａ、およびそのレバー２と可動柱１２を連結する連結部材３も同様の刳り抜きないしはスリットを入れることによって一体的に切り出されている。
【００１９】
基本のロバーバル機構１の固定柱１１とレバー２との間には、例えば音叉式や振動弦式等からなる荷重センサ５が配置されており、秤量皿上に載せられた荷重は可動柱１２に伝達されるとともに、連結部材３を介してレバー２を傾斜させる。そして、このレバー２の傾斜は荷重センサ５に伝達されて秤量皿上の荷重に比例した電気信号を発生するように構成されている。
【００２０】
第２のロバーバル機構６は、固定柱６１と可動柱６２、およびこれらの間に介在する互いに平行な上下２本の水平の梁６３ａ，６３ｂからなり、この第２のロバーバル機構６についても、平板状の１枚の母材に刳り抜きあるいはスリットを入れることによって形成されている。この第２のロバーバル機構６は、基本のロバーバル機構１に対して直交する方向に位置決めされた状態で、その可動柱６２が基本のロバーバル機構１の可動柱１２に対してねじ６４により締結固定されている。また、この第２のロバーバル機構６の固定柱６１が上下の梁６３ａ，６３ｂの更に上下外側を通って可動柱６２側に伸び、更にその先端どうしが繋がって全体としてロ字形をしている。
【００２１】
第２のロバーバル機構６の上下の梁６３ａ，６３ｂには、それぞれ、その両端部近傍に弾性支点ｅが形成されているとともに、これらの間に２箇所ずつの薄肉部ｔが形成されている。
【００２２】
基本のロバーバル機構１は角パイプ７内にその中心軸方向に沿って収容されているとともに、角パイプ７の一端側に第２のロバーバル機構６がそのロ字形の固定柱６１においてねじ止めされている。その第２のロバーバル機構６の可動柱６２および基本のロバーバル機構１の可動柱１２を連結固定する前記したねじ６４によって、皿受け取付け部材８１がこれらと一体的に固着され、その皿受け取付け部材８１の上端に固着された平板状の皿受け８２の上面に、秤量皿９が支承されている。基本のロバーバル機構１は、その固定柱１１が角パイプ７の他端側に固着された蓋体７１に固定されている。また、角パイプ７の側面には、基本のロバーバル機構１の偏置誤差を調整すべくその弾性支点を削るためのヤスリの挿入用孔７２が形成されている。
【００２３】
以上の角パイプ７内に収容された基本のロバーバル機構１と角パイプ７の端面に装着された第２のロバーバル機構６を主体とするユニットは、上面が開口した箱型のはかりケース１０１内に収容されてそこに固定される。第２のロバーバル機構６の可動柱６２に固着された皿受け取付け部材８１は、その上端をはかりケース１０１の上面開口部から外部に臨ませており、平板状の皿受け８２および秤量皿９は、はかりケース１０１の外部上方に位置してこのはかりケース１０１の上面全体を覆っている。
【００２４】
以上の実施の形態によると、秤量皿９の傾斜ないしは動作方向は、基本のロバーバル機構１と第２のロバーバル機構６の双方によって規制され、この秤量皿に作用する偏置荷重が作用することにより生じる四隅誤差についても、基本のロバーバル機構１と第２のロバーバル機構６の双方の機能によって解消される。
【００２５】
すなわち、基本のロバーバル機構１は、梁１３ａ，１３ｂの長手方向には、各梁１３ａ，１３ｂ上の弾性支点Ｅ間のスパンが長いため、比較的容易に平行度の調整が可能で、その方向つまり前後方向への偏置荷重に伴う誤差は容易に解消できるが、それに直交する方向、すなわち梁１３ａ，１３ｂに直交する左右方向への偏置荷重に伴う誤差の解消は、同方向への寸法（厚さ）が大きくないが故に困難である。一方、第２のロバーバル機構６は、基本のロバーバル機構１の梁１３ａ，１３ｂの長手方向への寸法（厚さ）が大きくないが故にその方向への偏置荷重に伴う誤差の解消は困難であるが、それに直交する方向、すなわち梁６３ａ，６３ｂの長手方向には、これらの梁６３ａ，６３ｂ上の弾性支点ｅ間のスパンが長いため、比較的容易に平行度の調整が可能で左右方向への偏置荷重に伴う誤差を容易にに解消することができる。従って、基本のロバーバル機構１と第２のロバーバル機構６に対し、それぞれの梁１３ａ，１３ｂあるいは６３ａ，６３ｂの各長手方向への偏置誤差の調整のみを施すことによって、秤量皿に対する偏置荷重の方向に応じてそれぞれ有効に機能し、全体として全ての方向への偏置荷重に対する誤差を解消することができる。
【００２６】
また、第２のロバーバル機構６の各梁６３ａ，６３ｂに薄肉部ｔが形成されているため、秤量皿に対して前後方向への偏置荷重が作用することによってその可動柱１２が前後方向に傾斜しようとしたとき、梁６３ａ，６３ｂはその薄肉部ｔによって撓み、両機構間でのこじれの発生を防止して、同方向への偏置荷重による影響が第２のロバーバル機構６に及ぶことを軽減することができる。
【００２７】
また、大面積の秤量皿９を用い、しかも基本のロバーバル機構１の左右方向への厚みが比較的小さいにも係わらず、上記のように左右方向への偏置荷重に伴う誤差は第２のロバーバル機構６によって解消される。そして、基本のロバーバル機構１の固定柱１１および第２のロバーバル機構６の固定柱６１は、角パイプ７の高いねじり剛性によって、大きな偏置荷重の作用によっても相互の位置関係がずれることがなく、従って基本のロバーバル機構１および第２のロバーバル機構６は実質的にねじれ方向に高い剛性を持つことになり、それぞれの梁の長手方向への偏置荷重による誤差を有効に解消することができる。
【００２８】
ここで、以上の実施の形態においては、基本のロバーバル機構として母材をくり抜いた一体型のものを用いたが、一体型のものに限定されることなく、個別の部材からなる固定柱と可動柱の間に、同じく個別の部材からなる上下の梁を備えた公知の組立型のロバーバル機構を採用してもよい。また、第２のロバーバル機構については、可動柱の前後方向への傾斜が問題とならない場合には、薄肉部を設けなくとも、所期の目的を達成することができる。
【００２９】
なお、角パイプ７に対する基本のロバーバル機構１の固定柱１１の固定位置は、上記のように蓋体７１とするほか、図４に要部断面図を示すように、角パイプ７の内周面としてもよいことは勿論である。なお、この図４の例では、一体型のロバーバル機構１のレバー２に対して追加のレバー２０を固着した例を示しており、先に述べた各実施の形態においても、この追加のレバー２０をはじめとして、基本のロバーバル機構１とその周辺部には、任意の公知の変形を加え得ることは言うまでもない。
【００３０】
また、以上の各実施の形態においては、メカニズムの平衡機構を持たないいわゆる電子はかりに本発明を適用した例を示したが、本発明はメカニズムの平衡機構を備えた電子天びんにも適用し得ることは前記した通りであり、例えば上記の各実施の形態における荷重センサ５に代えて電磁力発生装置を配置するとともに、レバー２の傾斜を検出する変位センサを設け、その変位センサ出力によって電磁力発生装置の発生電磁力を制御してメカニズムを平衡させるサーボ機構を設けることにより、電磁力平衡型の電子天びんを得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、基本のロバーバル機構の梁の長手方向に対して直交する方向に伸びる上下の水平の梁を有する第２のロバーバル機構を設け、その第２のロバーバル機構の可動柱を基本のロバーバル機構の可動柱に対して一体化しているから、秤量皿に対する前後および左右方向への偏置荷重に対し、２つのロバーバル機構がそれぞれの梁の長手方向分を受け持って誤差を解消することができ、基本のロバーバル機構の左右方向への剛性が不足してしても、偏置誤差の少ない高性能の電子天びんまたは電子はかりを得ることができる。特に、１枚の板状の母材に刳り抜きやスリットを形成してなる一体型のロバーバル機構を基本のロバーバル機構として有するものにおいて、従来は不可能とされていた大型の秤量皿を用いても偏置誤差の少ない電子天びんないしは電子秤が得られる。また、基本のロバーバル機構には左右方向への剛性を要求されないために、一体型のロバーバル機構を用いる場合にはその母材の板厚を薄くすることができ、材料費および加工費ともに低減することができるともに、従来の組立型のロバーバル機構を持つものにおいても、そのその左右方向への寸法を小さくすることができる。しかも、角パイプ内に基本のロバーバル機構をその中心軸方向に沿って収容し、この角パイプの端面に第２のロバーバル機構を装着するので、角パイプのねじれに対する強さに起因して、２つのロバーバル機構の固定柱相互の位置関係が被測定荷重等により変動することがなくなり、高剛性でコンパクトかつ高性能の電子天びんが得られる。
【００３２】
また、本発明によれば、前後方向および左右方向への偏置誤差の調整は、基本のロバーバル機構および第２のロバーバル機構のそれぞれに対して分離して行うことができるため、各方向への調整結果が他の方向に影響を及ぼすことを解消することができ、調整作業の容易化と調整時間の短縮化を達成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の要部構成を示す斜視図である。
【図２】図１の構成からなるユニットをはかり内に組み込んだ状態で示す部分断面図である。
【図３】図１における角パイプ７と蓋体７１を除外して示す斜視図である。
【図４】図１〜３における実施の形態における基本のロバーバル機構１の固定柱１１の角パイプ７に対する固定位置を変更した実施の形態の要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１基本のロバーバル機構
１１固定柱
１２可動柱
１３ａ，１３ｂ梁
２レバー
３連結部材
５荷重センサ
６第２のロバーバル機構
６１固定柱
６２可動柱
６３ａ，６３ｂ梁
７角パイプ
７１蓋体
８１皿受け取付け部材
８２皿受け
９秤量皿
１０１はかりケース

Claims

互いに平行な上下２本の梁を介して可動柱を固定柱に支持したロバーバル機構を備えるとともに、その可動柱に秤量皿を支承して、この秤量皿に作用する荷重を可動柱を介して電気的荷重検知部に伝達する電子天びんにおいて、上記ロバーバル機構が角パイプ内にその中心軸方向に沿って収容されているとともに、そのロバーバル機構の各梁に対して略直交する方向に伸び、かつ、互いに平行な上下２本の梁を備えた第２のロバーバル機構を有し、その第２のロバーバル機構の可動柱は、上記ロバーバル機構の可動柱と一体化されているとともに、この第２のロバーバル機構が上記角パイプの端面に装着されていることを特徴とする電子天びん。
第２のロバーバル機構の上下の各梁に、当該第２のロバーバル機構に対して上記ロバーバル機構の梁の長手方向への可撓性を付与するための薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子天びん。
第２のロバーバル機構が、１枚の平板状の母材に刳り抜き部もしくはスリットを形成してなる一体構造体であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子天びん。