JPH09105710A - 水平型熱天秤装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平式熱天秤装置において、試料位置が試料
支持棒の長さ方向に変化した場合においても、試料の重
量検出精度の低下を防止することを解決すべき課題とす
る。 【解決手段】 第１の支点２１を介して揺動自在に支持
された天秤棒２２に、その揺動量を検出する位置検出手
段３３と、この位置検出手段３３からの検出信号に基づ
き天秤棒２２を水平状態に復帰させる位置補正手段２９
とを設け、前記天秤棒２２の各端部に、第２の支点２３
を介して揺動自在に補助天秤棒２４を設け、これらの補
助天秤棒２４に試料支持棒２５を取り付け、前記両補助
天秤棒２４の中間部間に、これらの補助天秤棒２４の揺
動を拘束することなく連結する連結手段２６を設け、前
記第２の支点２３により、試料の重量のみを天秤棒２２
に作用させることにより、試料の位置ずれに起因したモ
ーメントによる重量検出誤差の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平型熱天秤装置
に係わり、特に、試料の位置変化による検出誤差を生じ
ることなく高感度で高精度の測定が可能な水平型熱天秤
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、水平型熱天秤装置として、例え
ば、実公昭６１ー４２１１０号に記載のものが知られて
いる。この実公昭６１ー４２１１０号に記載された水平
型熱天秤装置は、図２に示すように、一端部に試料が載
置される試料ホルダー１（１ａ，１ｂ）が取り付けられ
た一対の試料支持棒２（２ａ，２ｂ）と、これらの試料
支持棒２（２ａ，２ｂ）の略中間部に設けられて、これ
らを鉛直面内で揺動自在にかつ水平に支持する支持手段
３と、前記試料ホルダー１（１ａ，１ｂ）が挿入される
とともに、これらの試料ホルダー１（１ａ，１ｂ）に載
置されている試料を加熱する加熱炉４と、前記両試料支
持棒２（２ａ，２ｂ）の、前記試料ホルダー１（１ａ，
１ｂ）が設けられている側と反対側の端部に設けられ
て、これらの各試料支持棒１（１ａ，１ｂ）の基準位置
からの揺動方向へのずれを検出する位置検出手段５と、
前記各試料支持棒２（２ａ，２ｂ）に連結されて、これ
らの各試料支持棒２（２ａ，２ｂ）のずれを補正して基
準位置へ復帰させるための位置補正手段６とによって構
成されている。

【０００３】そして、前記位置検出手段５は、前記試料
支持棒１に取り付けられ、所定幅のスリット７を備えた
シャッター８と、前記スリット７へ向けて光を照射する
投光器９と、この投光器９に対して、前記シャッター８
を挟んだ反対側に配設された受光器１０とによって構成
され、前記スリット７を介して投下される光量の変化を
受光器によって検出することにより、前記試料支持棒１
の揺動量すなわち基準位置からのずれ量を検出するよう
になっている。

【０００４】また、前記位置補正手段６は回転軸１１を
備えた電磁駆動コイルからなり、前記回転軸１１にワイ
ヤー１２，１３を介して連結されており、前記位置検出
出手段５からの検出信号に基づいて、電磁駆動コイルに
供給する電流を制御して、前記回転軸１１へ与える回転
力を制御することにより、前記試料支持棒１を基準位置
へ復帰させるようになっており、この電流値の変化に基
づき、前記試料ホルダー１ａ，１ｂに載置された試料の
相対的な重量変化を検出するようになっている。

【０００５】そして、このような水平式熱天秤装置にお
いては、一方の試料ホルダー１ａに基準試料１４を載置
し、また、他方の試料ホルダー１ｂに試験試料１５を載
置しておき、これらの試料ホルダー１を加熱炉４へ水平
方向から挿入して前記各試料１４，１５を加熱し、この
加熱によって各試料１４，１５の重量が変化した場合、
この重量変化に伴って各試料支持棒２ａ，２ｂがそれぞ
れ鉛直面内で揺動させられるが、その揺動を前記位置補
正手段６に供給する電流を制御することによって拘束
し、そのときの電流値に基づいて、前記基準試料１４に
対する試験試料１５の相対的な重量変化を検出するよう
にしている。

【０００６】このような熱天秤装置においては、水平に
設置されている加熱炉４に、水平方向から試料支持棒２
を挿入するようになっていることから、この加熱炉４内
における空気の対流の、前記試料支持棒２の揺動方向に
沿う成分が小さいことから、この空気の対流による検出
精度の低下が抑制されるという利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の水平式熱天秤装置においては、各試料支持棒２ａ，
２ｂの一端部に設けられている試料ホルダー１ａ，１ｂ
上に試料１４，１５を載置し、これらの重量変化に伴う
各試料支持棒２ａ，２ｂに作用するモーメントの変化に
基づき、両試料１４，１５の相対的な重量変化を検出す
るようにしているが、前記試料支持棒２に作用するモー
メントは、前記試料ホルダー１に載置されている試料１
４（１５）の、前記試料支持棒２の長さ方向における位
置変化によっても変化する。そして、例えば、試料１４
（１５）が加熱によって溶融した場合、溶融前後におい
て重心位置が変化することから、このような試料１４
（１５）の溶融によっても試料支持棒２の揺動量が変化
することとなり、この結果、重量変化の検出精度が低下
してしまうといった問題点が生じる。

【０００８】本発明は、前述した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、水平式熱天秤装置において、試料の載
置位置が試料支持棒の長さ方向に変化した場合において
も、試料の重量検出精度の低下を防止することを解決す
べき課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するために、水平に設置されるとともに中間部を
第１の支点を介して揺動自在に支持された天秤棒と、こ
の天秤棒の揺動量を検出する位置検出手段と、この位置
検出手段からの検出信号に基づき、前記天秤棒を水平状
態に復帰させる位置補正手段と、前記天秤棒の各端部に
第２の支点を介して揺動自在に取り付けられた一対の補
助天秤棒と、これらの補助天秤棒の揺動側の端部に水平
に一体に取り付けられた一対の試料支持棒と、前記両補
助天秤棒の中間部を、これらの補助天秤棒の揺動を拘束
することなく連結する連結手段とからなることを特徴と
している。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１を参照して説明する。図１において符号２０は、
本実施形態に係わる水平式熱天秤装置を示し、この水平
式熱天秤装置２０は、水平に設置されるとともに中間部
を第１の支点２１を介して揺動自在に支持された天秤棒
２２と、この天秤棒２２の各端部に第２の支点２３（２
３ａ，２３ｂ）を介して揺動自在に取り付けられた一対
の補助天秤棒２４（２４ａ，２４ｂ）と、これらの補助
天秤棒２４（２４ａ，２４ｂ）の揺動側の端部に水平に
一体に取り付けられた一対の試料支持棒２５（２５ａ，
２５ｂ）と、前記両補助天秤棒２４（２４ａ，２４ｂ）
の中間部を、これらの補助天秤棒２４（２４ａ，２４
ｂ）の揺動を拘束することなく連結する連結手段２６と
によって概略構成されている。

【００１１】ついで、これらの詳細について説明すれ
ば、前記天秤棒２２は十字状に形成されており、その水
平部分が、両端部に前記第２の支点２３（２３ａ，２３
ｂ）が設けられた荷重支持部２２ａとなされ、この荷重
支持部２２ａの長さ方向の中間部で、前記第１の支点２
１が設けられた部分から鉛直方向上方に伸びる部分が位
置補正部２２ｂとされ、さらに、この位置補正部２２ｂ
と反対側に伸びる部分が位置検出部２２ｃとされてい
る。

【００１２】また、前記位置補正部２２ｂの先端部に
は、前記天秤棒２２の揺動方向両側に両極が突出するよ
うにしてマグネット２７が貫通して取り付けられ、この
マグネット２７の両極をそれぞれ取り囲むようにして２
個で一組をなすコイル２８が設けられている。この一組
のコイル２８は互いに逆巻きに巻かれて直列に接続され
ている。そして、上記マグネット２７とコイル２８とに
よって位置補正手段２９が構成されているもので、この
位置補正手段２９のコイル２８に供給する電流を調整す
ることによって、前記天秤棒２２の荷重支持部２２ａを
常時水平状態に保持するように構成されている。

【００１３】さらに、前記位置検出部２２の先端部は幅
狭に形成されてシャッター３０が形成され、このシャッ
ター３０を、前記天秤棒２２の揺動方向と直交する方向
から挟み込む位置に、投光器３１と受光器３２とが配置
され、これらのシャッター３０、投光器３１、および、
受光器３２とによって位置検出手段３３が構成されてい
る。そして、前記受光器３２は、前記シャッター３０の
幅よりも小さな距離離間して設けられた一対の受光素子
３４を備え、前記天秤棒２２の揺動に伴って生ずるシャ
ッター３０による遮光度合いの変化を各受光素子３４に
おける受光量の変化として検出し、この受光量の変化に
基づき前記天秤棒２２の揺動量を検出するようになって
いる。

【００１４】前記各補助天秤棒２４（２４ａ，２４ｂ）
は、前記第２の支点２３から下方に伸びる鉛直部３５
と、この鉛直部３５の下端から水平方向に、かつ、他方
の鉛直部へ向かって伸びる水平部３６とによってＬ字状
に形成されており、これらの水平部３６のそれぞれの先
端部は、前記第１の支点２１の下方に位置するようにな
されているとともに、各先端部に前記試料支持棒２５
（２５ａ，２５ｂ）が、水平でかつ前記天秤棒２２の揺
動方向と直交する方向に沿って平行となるように取り付
けられている。

【００１５】前記各試料支持棒２５（２５ａ，２５ｂ）
は、前記各補助天秤棒２４（２４ａ，２４ｂ）の水平部
３３の先端部に取り付けられているソケット３７を介し
て、前記補助天秤棒２４を貫通して取り付けられてお
り、それぞれの一端部には、試料が載置される試料ホル
ダー３８（３８ａ，３８ｂ）が一体に取り付けられ、他
端部には、各試料支持棒２５（２４ａ，２４ｂ）を水平
に保持するためのカウンターウェイト３９が一体に取り
付けられている。

【００１６】前記連結手段２６は、本実施形態において
は、前記各補助天秤棒２４（２４ａ，２４ｂ）の鉛直部
３５どうしを連結するワイヤ４０と、このワイヤ４０を
前記第１の支点２１の直下の一点において挟持して固定
する一対の円柱状固定部材４１とによって構成されてい
る。なお、上記円柱状固定部材４１の代わりに一点で挾
持できる他の手段、例えば一対のクサビ状部材の互いの
刃を対向させてその間で挾持するようにしてもよい。

【００１７】前記ワイヤ４０は、前記天秤棒２２の荷重
支持部２２ａと平行となされているとともに、その両端
部が、前記各補助天秤棒２４（２４ａ，２４ｂ）の鉛直
部３５に一体に固定され、この固定部分において、前記
各補助天秤棒２４（２４ａ，２４ｂ）に対して屈曲自在
となされていることにより、前記荷重支持部２２ａおよ
び両鉛直部３５とにより、平行リンクを構成するように
なされている。

【００１８】また、図１中、符号４２は、前記各試料ホ
ルダー３８及び両支持棒２５が水平方向から挿入される
加熱炉を示す。

【００１９】このように構成された本実施形態に係わる
水平式熱天秤装置２０においては、一方の試料ホルダー
３８ａ上に基準試料４３を載置するとともに、他方の試
料ホルダー３８ｂに試験試料４４を載置した後に、これ
らの試料ホルダー３８を加熱炉４２内に水平方向から挿
入して、前記両試料４３，４４を加熱する。

【００２０】この場合、試料に重量変化がない状態にお
いては、各試料４３，４４の重量が、各試料支持棒２５
（２５ａ，２５ｂ）、ソケット３７、カウンターウェイ
ト３９、および、各補助天秤棒２４（２４ａ，２４ｂ）
の重量とともに、各第２の支点２３（２３ａ，２３ｂ）
を介して、天秤棒２２のそれぞれの端部に作用するとと
もに、位置検出手段３３による位置検出信号に基づいて
位置補正手段２９が作動させられることにより、前記天
秤棒２２の荷重支持部２２ａが水平状態に保持される。

【００２１】加熱の進行に伴って、各試料４３，４４に
相対的な重量変化が生じた場合には、各第２の支点２３
（２３ａ，２３ｂ）に作用する荷重が変化し、これによ
り、天秤棒２２が第１の支点２１の回りに揺動させら
れ、その揺動量が、位置検出手段３３によって検出され
るとともに、その検出信号に基づいて前記両位置補正手
段２９へ供給される電流が調整されることにより、前記
天秤棒２２が水平状態に位置調整され、このときに前記
位置補正手段２９へ供給される電流値に基づき、前記両
試料４３，４４の相対的な重量変化が検出される。

【００２２】ここで、このような重量変化検出の過程お
いては、両試料４３，４４に位置ずれが生じて前記各試
料支持棒２５（２５ａ，２５ｂ）に作用するモーメント
が変化することが想定される。しかしながら、本実施形
態においては、前記天秤棒２２の荷重支持部２２ａの両
端部に第２の支点２３（２３ａ，２３ｂ）を介して荷重
が作用することになるから、前述したように、試料４
３，４４の位置ずれによって各試料支持棒２５（２５
ａ，２５ｂ）に作用するモーメントが変化した場合にお
いても、荷重支持部２２ａの両端部に作用する荷重の変
化はなく、したがって、前記荷重支持部２２ａに作用す
るモーメントが、両試料４３，４４の位置ずれによって
変化することはない。したがって、荷重支持部２２ａに
作用するモーメントは、両試料４３，４４の純粋な重量
変化のみによって変化することとなり、高精度の重量検
出が可能となる。

【００２３】なお、前記実施形態において示した各構成
部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基
づき種々変更可能である。例えば、前記例においては、
補助天秤棒２４を天秤棒２２の下方に垂下することによ
って、試料支持棒２５を天秤棒２２の下方に位置させる
ようにした例について示したが、これらを天秤棒２２の
上方に位置させるような構成とすることも可能である。
また、連結手段２６を、可撓性を有するワイヤ４０とこ
れを中心で挾持する一対の円柱状固定部材４１とによっ
て構成した例について示したが、一対の円柱状固定部材
で挾持する代わりに一対のクサビ状挾持部材で挾持する
ようにしてもよく、あるいは、ワイヤを用いる代わりに
ロッド状の剛体を用い、その両端部を各補助天秤棒２４
に回動自在に連結する構成とすることも可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水平式熱
天秤装置によれば、第１の支持点によって揺動可能に支
持されて試料の重量検出をなす天秤棒に、第２の支点を
介して試料を支持させることにより、試料によって天秤
棒に発生させられるモーメントが、試料の位置変化によ
って変化してしまうことを防止し、これによって天秤棒
に作用するモーメントの変化を、試料の純粋な重量変化
のみに依存させて、高精度の重量検出を行うことができ
る

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すもので、水平式熱天
秤の概略構成図である。

【図２】従来の水平式熱天秤の一例を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

２０ 水平式熱天秤 ２１ 第１の支点 ２２ 天秤棒 ２３ 第２の支点 ２４ 補助天秤 ２５ 試料支持棒 ２６ 連結手段 ２９ 位置補正手段 ３３ 位置検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平に設置されるとともに中間部を第１
   の支点を介して揺動自在に支持された天秤棒と、この天
   秤棒の揺動量を検出する位置検出手段と、この位置検出
   手段からの検出信号に基づき、前記天秤棒を水平状態に
   復帰させる位置補正手段と、前記天秤棒の各端部に第２
   の支点を介して揺動自在に取り付けられた一対の補助天
   秤棒と、これらの補助天秤棒の揺動側の端部に水平に一
   体に取り付けられた一対の試料支持棒と、前記両補助天
   秤棒の中間部を、これらの補助天秤棒の揺動を拘束する
   ことなく連結する連結手段とからなることを特徴とする
   水平型熱天秤装置。