JPH0776713B2

JPH0776713B2 - 電子天びん

Info

Publication number: JPH0776713B2
Application number: JP6893188A
Authority: JP
Inventors: 晟河本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH01240830A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は電子天びんに関し、更に詳しくは電子天びんの
メカニズムに関する。

＜従来の技術＞電子天びんにおいては、一般に、皿の傾斜や転倒を防止
するために、皿をロバーバル機構（パラレルガイドとも
称される）で支承してその変位の方向を上下のみに規制
することが行われる。ロバーバル機構は、２本の互いに
平行なはりの両端に、それぞれ可撓部を介して固定柱と
可動柱を配設した機構であり、皿はこの可動柱に支持さ
れる。皿に作用する荷重は、このようなロバーバル機構
の可動柱に連結されたレバー機構により、平衡電磁力発
生装置等の荷重センサに伝達される。

ここで、ロバーバル機構の可動柱は上下動のみ、つまり
平衡運動を行い、また、レバーは支点を中心に傾斜する
必要がある。従って、これらの部材間でそれぞれの運動
を干渉させないことを目的として、可動柱とレバーとの
連結部や上述の支点には、弾性部材が常用される。一
方、可動柱部やレバーとしてはその機能上、弾性を有す
る材料よりもむしろ剛体の方が好ましい。そこで、従
来、ロバーバル機構やレバーと、連結部等とは異なる材
料、例えばアルミ合金ダイキャストと高弾性鋼，で作
り、互いにねじ止め，カシメ，あるいは接着等によって
組み立てられていた。

以上のような従来の電子天びんによると、上述の支点を
含む連結部と、ロバーバル機構やレバーとの熱膨張率の
相違に起因して、周囲温度の変化によって相対的寸法変
化に基づくドリフトや、変形に基づくドリフト（膨張係
数の異なる材料２つを合わせると、バイメタルのごと
く、温度によって曲がりが生じ、特に弾性支点取り付け
部分の変形が性能に大きく影響する。）が生じるという
欠点があった。

また、各種の互いに異なる部品点数が多くなり、組み立
て工数も大となってコストが高くなるという問題もあっ
た。

本発明者は、このような諸問題を解決すべく、例えば第
３図に示すように、ロバーバル機構を構成する、両端に
それぞれ可撓部11,12および21,22を備えた２本の弾性は
り部１および２、固定柱部３、および可動柱部４と、レ
バー５およびその弾性支点６、更には弾性的連結部７等
を、１枚の母材から刳り貫いて一体的に形成した構造の
電子天びんを既に提案している（特願昭62−113133
号）。なお、図において８は荷重センサ、41は皿受棒、
９は天びんベースへの固着のためのスペーサである。

このような構造にすることで、各部の熱膨張率が同一と
なり、周囲温度の変化等によるドリフト等の発生がなく
なり、また、組立工数等の削減も達成できる。

＜発明が解決しようとする課題＞ところで、電子天びんのメカニズムにおいて、レバー比
を大きくとりたい場合、レバーの支点と力点に相当する
弾性支点と弾性的連結部の間隔を狭くしなければならな
い。

従来の組み立て型の電子天びんでは、この目的を達成す
るために、支点と力点を平面的にずらして配置する対策
を採ることができた。すなわち、レバーの弾性支点と弾
性的連結部を一直線上に並べずに、例えば第４図に斜視
図を示すように、レバー51の軸線上にその先端部に弾性
的連結部71を設けて荷重Ｆを受け、レバー51の軸線に対
して左右対称の位置に２個の弾性支点61,62を設ける。
このような立体構造にすることで、弾性支点61,62と弾
性的連結部71間の距離Ｌを相当短くすることができる。

ところが、前述した第３図のような一体型の構造では、
その加工上の観点から上述のような立体構造を採用する
ことは不可能であり、従って、第５図に示すように、レ
バー５の弾性支点６と弾性的連結部７間の距離ｌの短縮
化には限界があり、この限界によってレバー比が制約を
受けるという問題がある。また、レバー比を特に大きく
取りたい場合には、レバー比を二段に組む方式も考えら
れるが、構造が複雑になる欠点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、母材か
ら一体的に切り出した構造で、しかも、レバー比を容易
に大きくすることのできる電子天びんの提供を目的とし
ている。

＜課題を解決するための手段＞上記の目的を達成するため、本発明では、実施例図面で
ある第１図に示すように、レバー５の一端部を、４つの
連接部がそれぞれ可撓部105,106,107および108で形成さ
れてなる平行リンク機構10の１本のリンク101と一体的
に共通化して形成するとともに、その共通化されたリン
ク101とこれに対向するリンク102のうち、一方を可撓部
109を介して可動柱部４に連結し、かつ、他方を可撓部1
10を介して固定部材（アーム30）に連結している。そし
て、ロバーバル機構（1,2,3,4）、レバー５、平行リン
ク機構10および連結のための可撓部109,110を、平板様
の母材によって一体的に形成している。

＜作用＞第２図に示すように、平行リンク機構10のリンク101上
の一点Ｑ（可撓部109の中心）に荷重Ｆが作用すると、
リンク102上の点Ｐ（可撓部110の中心）を中心として各
リンク101,102,103および104はそれぞれ図中二点鎖線の
状態から実線で示すように変位し、リンク101と一体化
されたレバー５も傾斜する。このとき、リンク101と10
2,103と104はそれぞれ常に互いに平行を保つから、点Ｐ
を通る鉛直線（軸線）上にあるリンク101上の一点Ｐ′
はレバー５の傾斜角θの大きさに拘らず全く移動しな
い。すなわち、先端部のリンク101を含むレバー５は、
点Ｐ′を仮想の支点とし、点Ｑを力点とする運動を行な
う。リンク101上のＰ′Ｑ間の距離は、加工上および機
構上において短縮化の制約はなく、所期の目的を達成で
きる。

＜実施例＞本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の構造を示す正面図であり、以下
に述べるロバーバル機構、レバー５、平行リンク機構10
およびこれら相互の連結部等は、平板様の高力アルミニ
ウム合金等の母材から切り出して一体的に形成されてい
る。また、この構造において、可撓部11,12,21,22,105,
106,107,108,109および110は、それぞれ母材に狭窄部を
形成することによって得ている。

さて、両端にそれぞれ可撓部11,12および21,22を備えて
なる互いに平行な２本の弾性はり部１および２によっ
て、固定柱部３と可動柱部４が連結されており、これら
でロバーバル機構を形成している。固定柱部３はスペー
サ９を介して天びんベースに固着され、可動柱部４には
皿（図示せず）を支承するための皿受棒41が固着され
る。

可動柱部４に作用する荷重Ｆは、可撓部109を介して平
行リンク機構10に伝達される。平行リンク機構10は、互
いに平行なリンク101と102、および103と104を備えてい
るとともに、これらを平行四辺形の各角隅部に位置する
可撓部105,106,107および108によって連接してなってい
る。上述した可撓部109は、そのうち一つのリンク101の
略中央部に設けられている。そして、このリンク101に
対向するリンク102は、その略中央部において可撓部110
を介して、固定柱部３から突出する高剛性のアーム30に
連結されている。

ここで、可撓部109の中心を通り、かつ、103,104に平行
な線（以下、可撓部109の軸線と称する）は、可撓部110
の中心を通り、かつ、リンク103,104に平行な線（以
下、可撓部110の軸線と称する）に対して、可動柱部４
側にｌだけずれている。

リンク101は、レバー５の一端部と一体的に共通化して
形成されている。このレバー５は可動柱部に作用する荷
重Ｆを、平行リンク機構10を介して荷重センサ８に伝達
するためのもので、その他端部は荷重センサ８に係合し
ている。

荷重センサ８は、例えば平衡電磁力発生装置であって、
永久磁石、ボールピースおよびヨーク等からなる磁気回
路81中に、変位自在のフォースコイル82を配設してなっ
ており、上述したレバー５の他端部にフォースコイル82
が固着され、磁気回路81側は前述したアーム30の下面に
固着されている。そして、フォースコイル82の位置が変
位センサ（図示せず）によって検出され、所定の位置で
平衡するようフォースコイル82に電流が流され、その電
流の大きさと後述するレバー比l/l_bとから、皿上荷重Ｆ
を検出するよう構成されている。

次に作用を説明する。

第２図は平行リンク機構10をスケルトン化して示す作用
説明図である。図において、可撓部109の軸線とリンク1
01の軸線との交点をＱ、可撓部110の軸線とリンク102の
軸線との交点をＰとし、また、可撓部110の軸線とリン
ク101の軸線との交点をＰ′とする。

皿に作用する荷重Ｆは、可動柱部４および可撓部109を
介してリンク101上の点Ｑに伝達されるが、このＦによ
って平行リンク機構10は図中二点鎖線の状態から実線で
示すように変位し、リンク101と一体化されたレバー５
も傾斜する。このとき、リンク101と102、および103と1
04は、その機構上の制約に従って常に互いに平行を維持
するから、リンク101上の点Ｐ′はレバー５の傾斜角θ
の大小に拘らず、全く移動せずに常に定位置に存在する
ことになる。すなわち、リンク101を含むレバー５は、
荷重Ｆの作用によって常に点Ｐ′を中心として傾斜する
ことになる。換言すれば、レバー５は、点Ｑを力点と
し、点Ｐ′を仮想の支点とした運動をすることになる。
従って、そのレバー比は、前述したように▲▼を
ｌとし、可撓部110の軸線と荷重センサ８の中心との距
離をl_b（第１図）とすると、l/l_bであらわされることに
なる。

ここで、リンク101上の点Ｐ′には実際には何らの構造
物が存在しないから、ｌを短縮化するにあって機構上お
よび加工上の制約は皆無である。

なお、点Ｐのリンク102上の位置としては特に制限はな
いが、リンク103と104に作用する荷重が均等となること
から、リンク102の中央部にとることが望ましい。

また、荷重センサ８としては、平衡電磁力発生装置のほ
か、弦振動を利用したものや音叉振動を利用したもの
等、公知のセンサを使用することができる。更に、荷重
センサ８の配設位置は、第１図のようにロバーバル機構
の内側に設けるほか、ロバーバル機構の外側、例えば固
定柱部３の外側の側面等に固着し得ることは勿論であ
る。

更にまた、可撓部109の軸線を可撓部110の軸線に対して
固定柱部３側にずらしてもよくこの場合、レバー５の動
きは逆となる。

また、以上の実施例では、可動柱部４との連結のための
可撓部109が配設されているリンク101を、レバー５と一
体化した例を示したが、アーム30との連結のための可撓
部110が配設されているリンク102をレバー５と一体化す
ることもできる。この場合、レバー５は点Ｐを支点と
し、可撓部109の軸線とリンク102の軸線との交点を仮想
の力点とした運動を行なうことになるが、ｌの短縮化に
ついての制約は同様に皆無である。

更に、平行リンク機構10の上側のリンク102と可動柱部
４を連結し、下側のリンク101をアーム30等の固定部材
に連結してもよいことは云うまでもない。

なお、電子天びんでは、一般にレバー５の傾斜は微少で
あり、特に平衡電磁力発生装置等を荷重センサとして用
いる場合にはレバー５の傾斜が０となる平衡位置で荷重
が検出される。従って、平行リンク機構10は、厳密に各
対向するリンクが平行である必要はなく、以上説明した
通り、レバー５が支点もしくは力点のうちいずれかを仮
想のものとして運動し得る機構であればよく、極端に言
えば非平行の四節リンク機構でもよく、本発明はこれを
も含むものである。

また、本発明の機構は、電子天びんのほかに、微小変位
を外部から与える機構や、逆に微小変位を拡大する機構
等にも応用することができる。

＜発明の効果＞以上説明したように、本発明によれば、皿に係合する可
動柱部に作用する荷重を荷重センサに伝達するためのレ
バーが、平行リンク機構によって、支点もしくは力点の
いずれか一方が仮想のものとして運動することになり、
支点〜力点間の距離ｌの短縮化に対して機構上および加
工上の制約が全くなく、例えばこの距離ｌを容易に1mm
以下にすることも可能となり、レバー比を必要に応じて
任意に設定することができる。このことは、一体型構造
の電子天びんのコンパクト化を可能とするばかりでな
く、従来の複雑な第４図のような構造や２段レバー方式
を採用せずにこのコンパクト化が達成できることから、
コンパクトで、しかも、組み立て型の電子天びんに比し
て大幅にローコストの電子天びんが得られることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構造を示す正面図、第２図はその平行リンク機構10近傍をスケルトン化して
示す作用説明図、第３図は一体型構造の電子天びんの説明図、第４図は組み立て型電子天びんにおける２段レバー方式
の説明図、第５図は従来の一体型構造の電子天びんのレバー比の制
約の説明図である。 1,2……弾性はり部３……固定柱部４……可動柱部５……レバー８……荷重センサ 10……平行リンク機構 101,102,103,104……リンク 105,106,107,108,109,110……可撓部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２本の互いに平行な弾性はり部の両端に固
定柱部および可動柱部が配設されてなるロバーバル機構
の、その可動柱部に支承された皿に作用する荷重を、当
該可動柱部に対して一端部が係合するレバーによって荷
重センサに伝達するよう構成された天びんにおいて、レ
バーの上記一端部が、４つの連接部がそれぞれ可撓部で
形成されてなる平行リンク機構の１本のリンクと一体的
に共通化されて形成され、その共通化されたリンクおよ
びそれに対向するリンクのうち、一方が可撓部を介して
上記可動柱部に連結され、かつ、他方が可撓部を介して
固定部材に連結されているとともに、上記ロバーバル機
構、レバー、平行リンク機構および上記連結のための各
可撓部が、平板様の母材によって一体的に形成されてい
ることを特徴とする、電子天びん。