JP4006853B2

JP4006853B2 - 天びん

Info

Publication number: JP4006853B2
Application number: JP29668398A
Authority: JP
Inventors: 晟河本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2018-10-19
Also published as: JP2000121421A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロバーバル機構を備えた天びんに関する。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】
天びんやはかりにおいては、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部を介してフレーム（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持される。こ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秤量誤差、つまり四隅誤差を解消する機能を持つ。
【０００３】
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。
【０００４】
従来のロバーバル機構を有する天びんやはかりにおいては、天びんメカニズムのフレームに、上下の梁相互の平行度調整用の可撓部を設け、その可撓部をネジによって撓ませることにより四隅誤差を調整するようにしている（例えば実開昭６３−３５９２４号参照）。
【０００５】
図１０はそのような調整機構を備えた従来の天びん機構の構成例を示す縦断面図で、図１１はその要部平面図であって、従来の電磁力平衡型の電子天びんを例にとって示す図である。この例において、１１は秤量皿であり、１２はその秤量皿１１を支持するロバーバル機構で、天びんメカニズムのフレーム１１０に一体的に形成された固定柱１２１に対し、上下２本の梁１２３，１２４を介して可動柱１２２を支持した構造を持ち、各梁１２３，１２４の両端部にはそれぞれ弾性支点部１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａ，１２４ｂが設けられている。
【０００６】
秤量皿１１に作用する荷重は可動柱１２２を介してレバー１３に伝達される。また、レバー１３には電磁力発生装置１４が発生する電磁力も作用するように構成されている。レバー１３は秤量皿１１上の荷重によって傾斜するが、その傾斜は変位センサ１５によって検出され、その検出値が常に０となるよう、換言すれば、被測定荷重に抗してレバー１３が平衡状態を保つように電磁力発生装置の発生電磁力がフィードバック制御され、その平衡状態における発生電磁力に基づいて被測定荷重の大きさが求められる。
【０００７】
ロバーバル機構１２の上下の梁１２３，１２４の平行度の調整機構は、この例において上側の梁１２３の固定柱１２１側への固定部近傍のフレーム１１０に可撓部１６１を設け、その可撓部１６１の直近から調整アーム１６２を可動柱１２２側へ伸ばし、その調整アーム１６２の先端に設けたネジ１６３を回動することによって可撓部１６１を撓ませ、梁１２３の弾性支点部１２３ａの有効中心位置を上下方向に変化させるように構成されている。
【０００８】
図１２は従来の他の平行度調整機構を示す要部構成図であり、この従来例では、フレーム２１０に設ける可撓部２６１の位置を梁２２３の弾性支点部２２３ａよりも低い位置とし、調整アーム２６２を可動柱（図示せず）から遠ざかる向きに伸ばし、その先端に調整ネジ２６３を設けている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような天びんメカニズムのフレーム１１０，２１０は、一般にダイカストによって製造されるが、フレーム１１０にロバーバル機構１２の平行度を調整するための可撓部１６１および調整アーム１６２を設けるためには、図１０においてＧで示すスリット状の空隙を形成すべく、金型の型開き方向と直交する方向にスライドするスライド型が必要となり、金型コストおよび成形コストが高くなる原因となっている。また、このような調整機構は、設計の自由度も低いという問題もある。すなわち、図１０に示す構成では、調整ネジ１６３の回動により梁１２３の弾性支点部１２３ａはほぼ上下方向にのみ変位するために好ましいのであるが、図１２のような設計とすると、調整アーム２６２の回動中心である可撓部２６１が梁２２３の弾性支点部２２３ａよりも下方に位置しているため、調整ネジ２６３の回動により弾性支点部２２３ａは上下方向のみならず水平方向へも変位してしまい、調整作業が極めて困難となってしまう。
【００１０】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、天びんメカニズムのフレームの金型コスト並びに成形コストが低く、しかも設計の自由度の高いロバーバル機構の調整機構を備えた天びんの提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明の天びんは、ロバーバル機構を備えた天びんにおいて、ロバーバル機構の上下の梁の平行度を調整するための可撓部が、当該上下の梁のいずれか一方の梁の、一端の他部材への固定部とその近傍に形成された一方の弾性支点部との間に形成され、その可撓部と弾性支点部との間の部位に一端が係合して当該部位を変位させる調整部材の他端が、当該梁の可撓部よりも端側に形成された梁の延長部に係合していることによって特徴付けられる。
【００１４】
本発明は、ロバーバル機構の平行度の調整のための可撓部を天びんメカニズムのフレームに形成するのではなく、梁自体（梁が本体部と弾性支点部材とで構成されている場合には弾性支点部材）に形成することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１５】
すなわち、上下いずれかの梁の一端の他部材（フレームないしは固定柱、もしくは、可動柱）に対する固定部と、その近傍の弾性支点部との間に可撓部を設けて、その可撓部と弾性支点部との間の部位に力を加えると、その部位に近接する弾性支点部が上下動し、その有効中心位置を変化させることができる。従って、この可撓部と弾性支点部との間の部位に一端が係合し、他端が上下の梁以外の部位もしくは当該梁の固定部よりも他端側の部位に係合する調整部材を設けて、上記の可撓部と弾性支点部との間の部位に任意の力を加え得るように構成することで、梁の弾性支点部の有効中心位置を任意に上下動させ、ロバーバル機構の平行度を調整することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な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天びん機構の構成を示す縦断面図であり、電磁力平衡型の電子天びんに本発明を適用した例を示している。また、図２はその要部構造を示す平面図である。
【００１７】
秤量皿１はロバーバル機構２に支持され、その秤量皿１に作用する荷重は、連結部材３１を介してレバー３の一端に伝達される。レバー３は支点３２の回りを回動自在に支持されており、その他端側には電磁力発生装置４のフォースコイル４１が固定されているとともに、その先端の変位は変位センサ５によって検出される。
【００１８】
電磁力発生装置４は、フォースコイル４１の他に、その配設位置に静磁場を発生するための永久磁石４２、ヨーク４３およびポールピース４４を備えており、フォースコイル４１に流れる電流に比例した電磁力を発生することができる。前記した変位センサ５の出力は制御部（図示せず）に取り込まれ、その制御部からの指令によりフォースコイル４１には、レバー３の変位（傾斜）が０になるような、つまり秤量皿１上の荷重に抗して天びんメカニズムが平衡状態を維持するような電磁力を発生するだけの電流が流され、その平衡状態においてフォースコイル４１に流れる電流の大きさから、秤量皿１上の荷重の大きさが計測される。
【００１９】
ロバーバル機構２は、天びんメカニズムのフレーム１０に一体的に形成された固定柱２１と、秤量皿１を直接的に支持する可動柱２２、および、その可動柱２２と固定柱２１との間に介在する上下２本の梁２３，２４によって構成されている。各梁２３，２４の両端はそれぞれ固定柱２１および可動柱２２に対してねじ止めされて固定部２３ｃ，２３ｄ、および２４ｃ，２４ｄを構成している。また、各梁２３および２４には、その両端の固定部２３ｃ，２３ｄおよび２４ｃ，２４ｄにそれぞれ近接してその内側に弾性支点部２３ａ，２３ｂおよび２４ａ，２４ｂが形成されている。この各弾性支点部２３ａ，２３ｂおよび２４ａ，２４ｂの位置は、長方形の（平行四辺形）４つの頂点をなす位置である。
【００２０】
ロバーバル機構２の上下の梁２３，２４のうち上側の梁２３の固定柱２１側の固定部２３ｃは、他に比して弾性支点部２３ａからの距離が長く、その固定部２３ｃと弾性支点部２３ａとの間に、平行度調整用の可撓部６が形成されている。この可撓部６は、図示のように、各弾性支点部２３ａ等と同様に梁２３に狭窄部を設けることによって形成されるが、その厚みは弾性支点部２３ａよりも厚くして、弾性支点部２３ａよりも撓みにくくすることが、ロバーバル機構２の性能上好ましい。
【００２１】
また、可撓部６と弾性支点部２３ａとの間の部位Ａには、その下面側に調整アーム７の基端がねじ止めされている。調整アーム７はフレーム１０とは別部材によって構成され、その先端に形成された貫通孔内を調整ネジ８が貫通してフレーム１０にねじ込まれている。また、調整アーム７とフレーム１０との間には、調整ネジ８と同軸上に圧縮コイルばね９が介挿されている。
【００２２】
以上の構成において、調整ネジ８を回動することにより、調整アーム７の先端が上下動し、この調整アーム７の基端が固着されている梁２３の可撓部６と弾性支点部２３ａとの間の部位Ａが可撓部６を回動中心として傾斜する。これにより、梁の弾性支点部２３ａの有効中心位置が上下動し、ロバーバル機構２の平行度ひいては四隅誤差を調整することができる。また、可撓部６は梁２３上に、従って弾性支点部２３ａと同じ高さに位置しているため、調整ネジ８の回動による弾性支点部２３ａの移動はほぼ上下方向のみとなって、水平方向へのずれが最小となるため、調整作業が容易となる。
【００２３】
以上の実施の形態によれば、ロバーバル機構２の平行度を調整するための可撓部６が梁２３上に形成され、また、その可撓部６を撓ませるための調整アーム７がフレーム１０とは別部材によって構成されているため、フレーム１０の構造が単純化され、そのダイカスト成形時に従来のようにスライド金型を必要とせず、金型コスト並びに成形コストを低減することができる。
【００２４】
ここで、以上の実施の形態の構成においては、従来の構成に比して梁２３に可撓部６を追加形成する必要が生じるが、梁２３には元来的に、可撓部６と同等の構成からなる弾性支点部２３ａ，２３ｂを加工する必要があり、可撓部６を１箇所追加してもその製造コストはさほど上昇せず、従ってトータルコストは低下する。
【００２５】
また、可撓部６を上下いずれかの梁２３または２４に設け、その可撓部６を中心として梁２３または２４の一方の弾性支点部近傍を上下動させる調整アーム７をフレーム１０とは別部材とする本発明の構成は、天びんメカニズムの設計の自由度を大幅に向上させる要因となる。以下に、その変形例の一部を挙げる。
【００２６】
図３に要部構成を示す例は、調整アーム７を先の例とは逆向きに伸ばした例であり、梁２３の一方の弾性支点部２３ａと可撓部６との間の部位Ａの上面に調整アーム７の基端を固着し、その先端をフレーム１０の左端上面にまで伸ばし、そこに調整ネジ９を設けている。
【００２７】
図４に示す例は、梁２３を、可撓部６に近接する側の固定部２３ｃよりも先端側を延長し、その延長部２３ｅの上方に調整アーム７の先端並びに調整ネジ８を位置させたものである。また、図５に示す例は、梁２３の可撓部６と固定部２３ｃとの間を延長し、その延長部２３ｆの上方に調整アーム７の先端並びに調整ネジ８を位置させたものである。更に、これらの例においては、調整アーム７の先端と梁２３の延長部２３ｅまたは２３ｆとの間には、圧縮コイルばね９に代えて板ばね９１を設けている。このような構成によっても、図１，２の実施の形態と全く同様に調整ネジ８の回動により、可撓部７と弾性支点部２３ａとの間の部位Ａを上下動させることができる。
【００２８】
また、以上の各実施の形態においては、梁２３に狭窄部を形成して可撓部６としたが、この可撓部６は調整ネジ８の回動により調整アーム７を介して上記した部位Ａを傾斜させることができれば、必ずしも狭窄部とする必要はなく、例えば図６に要部構成を示すように、梁２３自体が撓みやすい場合には、梁２３に対して何ら加工を加えることなく実質的な可撓部６′を設けることができる。この図６の構成によると、調整ネジ８の回動により、調整アーム７の基端部が固着される部位Ａと梁２３の固定部２３ｃ間の中央部が実質的な可撓部６′となり、その可撓部６′を中心として部位Ａが傾斜する。
【００２９】
更に、以上の各実施の形態は、梁２３および２４を、それぞれ各弾性支点部２３ａ，２３ｂまたは２４ａ，２４ｂを含めて一体的に構成した例を示したが、本発明は、各弾性支点部を梁本体部とは別部材としたメカニズムにも適用することができる。
【００３０】
すなわち、図７に要部構成を示すように、梁２３を、断面一様な梁本体部２３０と、その両端部に固着される弾性支点部材２３１，２３２によって構成し、各弾性支点部材２３１，２３２にそれぞれ弾性支点部２３ａ，２３ｂを形成し、かつ、その各弾性支点部材２３１，２３２の先端を固定柱２１，可動柱２２に対して固定して固定部２３ｃ，２３ｄとする場合において、本発明を適用するには、一方の弾性支点部材２３１の弾性支点部２３ａと固定部２３ｃの間に実質的な可撓部６′（あるいは狭窄部による可撓部６を形成してもよい）を設け、その可撓部６′と固定部２３ｃの間の部位Ａに、例えば図１，図２の実施の形態と同等の調整アーム７の基端部を固着すればよい。このような構成によっても、先の各例と全く同様に、調整アーム７の先端部に設けた調整ネジ８の回動によって、弾性支点部材２３１の部位Ａが可撓部６′を中心として傾斜し、弾性支点部２３ａを上下動させることができる。
【００３１】
なお、前記した各実施の形態においては、部位Ａを傾斜させるための機構として調整アーム７とその先端に設けた調整ネジ８を用いた機構を採用し、調整ネジ８の回動による同ネジ８の上下方向への変位量を調整アーム７で縮小して部位Ａを上下動させたが、本発明はこのような機構に限定されることなく、調整ネジ８の上下方向への変位を直接的に部位Ａに伝達してもよい。その例を図８に示す。この例においては、フレーム１０に対する梁２３の固定部２３ｃの上方にＬ字形の持ち出し部材７１の基端部を固定し、その持ち出し部材７１の先端部を梁２３の弾性支点部２３ｃと可撓部６との間の部位Ａの上面にまで伸ばしている。そして、その持ち出し部材７１の先端部に調整ネジ８１をねじ込み、この調整ネジ８１の先端を部位Ａの上面に当接させるとともに、部位Ａの下面とフレーム１０との間に圧縮コイルばね９を介挿している。このような構成によっても、調整ネジ８１の回動により部位Ａは可撓部６を中心として傾斜し、弾性支点部２３ａを上下動させることができる。
【００３２】
また、以上の各実施の形態では、可撓部６または６′を上側の梁２３の固定柱２１側の固定部２３ｃとその近傍の弾性支点部２３ａの間に形成したが、下側の梁２４に設けてもよいことは勿論である。更に、可撓部６または６′は、上下いずれかの梁２３，２４の可動柱２２側の固定部とその近傍の弾性支点部との間に設けてもよい。その一例を図９に示す。この例では、上側の梁２３の可動柱２２に対する固定部２３ｄとその近傍の弾性支点部２３ｂの間に可撓部６を設けるとともに、可撓部６と固定部２３ｄとの間には梁２３の延長部２３ｇを設けて、可撓部６と弾性支点部２３ｂとの間の部位Ｂの上面側に調整アーム７の基端部を固定し、その調整アーム７の先端部を梁２３の延長部２３ｇの上面にまで至らせ、そこに調整ネジ８を設けている。このような構成によっても、図５に示した例と同様にして、調整ネジ８の回動により可撓部６を中心として部位Ｂを傾斜させ、弾性支点部２３ｂを上下動させることができる。
【００３３】
なお、本発明は、電磁力平衡型をはじめとする平衡機構を備えた天びんのほか、平衡機構を有さない電子はかり等の、ロバーバル機構を備えた重量測定装置に対して等しく適用し得ることは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロバーバル機構の平行度を調整するための可撓部を上下いずれかの梁の一方の弾性支点部と他部材への固定部との間に設け、その可撓部と弾性支点部との間の部位を傾斜させるための調整部材を、フレームとは別部材としているため、フレームをダイカスト成形する際に従来のようなスライド金型を必要とせず、金型コスト並びに成形コストを低減することができると同時に、平行度調整メカニズムの設計の自由度が大幅に向上し、比較的容易に寸法や形状の正弦に応じた設計を行うことができる。
【００３５】
また、従来の機構においては、フレームを機械加工するときや輸送する際に、梁の弾性支点部の損傷等を避けるため調整アームを仮固定する必要があったが、本発明のように調整アームは別部材としてフレームに対して取り付けるため、仮固定の必要はなく、この点においてもコスト面で有利となる。
【００３６】
更に、平行度調整のための可撓部を梁自体に設ける本発明の構成では、必然的に可撓部は弾性支点部と同一の高さとなるため、平行度調整時に弾性支点部の水平方向への移動を最小とすることができ、性能上並びに調整作業上有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の天びん機構の構成を示す縦断面図である。
【図２】同じく本発明の実施の形態の要部構成を示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の要部構成図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態の要部構成図である。
【図５】本発明の更にまた他の実施の形態の要部構成図である。
【図６】本発明のまた更に他の実施の形態の要部構成図である。
【図７】ロバーバル機構の梁を本体部と弾性支点部材とで構成した構成に本発明を適用する場合の実施の形態の要部構成図である。
【図８】調整アームを設けない場合の本発明の実施の形態の要部構成図である。
【図９】平行度調整のための可撓部を可動柱側に設ける場合の本発明の実施の形態の要部構成図である。
【図１０】ロバーバル機構とその平行度調整機構を備えた従来の天びんの構成例を示す縦断面図である。
【図１１】図１０の要部平面図である。
【図１２】従来のロバーバル機構の平行度調整機構の他の例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
１秤量皿
２ロバーバル機構
２１固定柱
２２可動柱
２３，２４梁
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ弾性支点部
２３ｃ，２３ｄ，２４ｃ，２４ｄ固定部
２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ延長部
３レバー
４電磁力発生装置
４１フォースコイル
５変位センサ
６，６′ 可撓部
７調整アーム
７１持ち出し部材
８，８１調整ネジ
９圧縮コイルばね
９１板ばね
１０フレーム

Claims

ロバーバル機構を備えた天びんにおいて、ロバーバル機構の上下の梁の平行度を調整するための可撓部が、当該上下の梁のいずれか一方の梁の、一端の他部材への固定部とその近傍に形成された一方の弾性支点部との間に形成され、その可撓部と弾性支点部との間の部位に一端が係合して当該部位を変位させる調整部材の他端が、当該梁の可撓部よりも端側に形成された梁の延長部に係合していることを特徴とする天びん。