JPH0989643A - 天びん - Google Patents

天びん

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JPH0989643A
JPH0989643A JP25147695A JP25147695A JPH0989643A JP H0989643 A JPH0989643 A JP H0989643A JP 25147695 A JP25147695 A JP 25147695A JP 25147695 A JP25147695 A JP 25147695A JP H0989643 A JPH0989643 A JP H0989643A
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晟 河本
Kunio Shimauchi
邦夫 島内
Kazuo Nishibayashi
一夫 西林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レバーに対してそれとは異種の材料からなる
弾性支点部材等を備えた天びんにおいて、環境温度変化
後の初回の測定時におけるゼロ点のステップ状の変化を
抑制する。 【解決手段】 レバー5と弾性支点部材8a,8b、お
よびレバー5と弾性的連結部材9との取り付け部に、線
膨張係数がレバー5とその取り付け相手部材8a,8b
または9の各線膨張係数の中間の値を持つ材料からなる
座板10を挿入することにより、環境温度変化時に各部
材の取り付け部での各部材どうしの接触面に生じる熱応
力を半減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は天びんに関し、更に
詳しくは、皿に作用する荷重を弾性支点を備えたレバー
によって荷重感応部に伝達する方式の天びんに関する。
【0002】
【従来の技術】電磁力平衡型の電子天びん等において
は、一般に、ロバーバル機構によって変位方向が上下方
向のみに規制された可動柱に皿を支承するとともに、そ
の可動柱をレバーの一端に連結し、そのレバーにより、
皿に作用する荷重をレバー比に応じた率で縮小して荷重
感応部に伝達する構成を採用することが多い。
【0003】このような天びんにおけるレバーは、通
常、天びんフレームに対して弾性支点により揺動自在に
支持され、また、可動柱とレバーとは弾性的な連結部材
によって連結される。
【0004】弾性支点は、通常、鉄系の恒弾性材料を帯
状にした部材によって構成され、また、弾性的連結部材
についても、通常は鉄系材料を帯状に形成したものが用
いられる。一方、レバーや天びんフレーム、あるいは可
動柱等はアルミ系の材料が使用される。そして、図1に
これら異種材料の取り付け部の近傍の斜視図を例示する
ように、弾性支点部材E(または弾性的連結部材)は、
レバーL(または天びんフレームおよび可動柱)に対し
て、これら両者の平坦面どうしを当接させた状態で、ネ
ジSによって固着される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
なレバーと、それとは材質の異なる弾性支点部材並びに
弾性的連結部材を備えた天びんにおいては、従来、環境
温度が変化したとき、その後の試料の測定時にゼロ点が
ステップ状に変化する場合があった。このゼロ点のステ
ップ状の変化は、環境温度が大きく変化した状態での1
回目の測定において顕著に現れる。
【0006】本発明の目的は、このような互いに材質の
異なるレバーと弾性支点等を備えた天びんにおいて、環
境温度変化後の測定におけるゼロ点の変化を無くするこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、その実施の一形態を示す図3,図4を参照
しつつ説明すると、本発明の天びんは、天びんフレーム
2に対して弾性支点部材8a,8bを介して揺動自在に
支承されたレバー5と、皿1を支承して上下方向に変位
自在の可動柱3とが、弾性的連結部材9によって相互に
連結され、皿1に作用する荷重がレバーによって荷重感
応部7に伝達されるよう構成された天びんにおいて、レ
バー5に対する弾性支点部材8a,8bおよび弾性的連
結部材9の取り付け部に、それぞれ線膨張係数がレバー
5と取り付け相手部材(弾性支点部材8a,8bあるい
は弾性的連結部材9)の略中間の値を持つ材料からなる
座板10を介挿していることによって特徴づけられる。
【0008】
【作用】レバーに対してこれとは異なる材料の弾性支点
部材等をネジ止めした構造を有する天びんにおいて、環
境温度の変化後の測定時にゼロ点がステップ状に変化す
る理由は、これらの両材料間の線膨張係数の相違にあ
る。
【0009】すなわち、例えばレバーの材質をアルミニ
ウム(線膨張係数23×10-6/deg)、弾性支点部
材の材質を鉄系合金(線膨張係数11×10-6/de
g)とすると、これらの両部材は、環境温度の変化に起
因する膨張差12×10-6に対応した寸法差を生じる。
今、図1に示したように、レバーLと弾性支点部材Eと
の取り付け部の寸法、つまり互いに接している部分の各
辺の寸法h×wを10×10mmとすると、温度変化1
°C当たり各辺においてそれぞれ12×10-6×10=
12×10-5mmだけ寸法差が生じ、10°Cの温度変
化があれば各辺にそれぞれ12×10-4=1.2μmの
寸法差が生じる。弾性支点部材EはネジSによってレバ
ーLに対して強く締めつけられており、これら両部材相
互の接触面において容易には上記のような寸法差分のス
リップが生じる訳ではなく、環境温度変化後の静止状態
においては、図2(A)に模式的に示すように、接触面
近傍における膨張(または収縮)がネジSの締結力によ
って阻止され、膨張(または収縮)しようとする力、つ
まり熱応力は各材料に内部応力として残留する。その残
留する応力の大きさは環境温度の変化量に依存し、その
変化量がある値を越えている場合には、その状態で被測
定試料を載せ下ろしすると、そのショック等によって、
図2(B)に示すように、僅かではあるが両部材相互の
接触面においてスリップを生じ、内部応力が解放され
る。これが前記したゼロ点のステップ状の変化となって
現れる。
【0010】本発明は、レバー5と弾性支点部材8a,
8b、および、レバー5と弾性的連結部材9との間に、
互いに固着される部材の線膨張係数の中間の線膨張係数
を持つ座板10をそれぞれ挿入した状態でネジ止めする
ことにより、互いに接触している部材間の熱膨張の差を
それぞれ半減させ、上述のようなゼロ点変化を解消また
は緩和しようとするものである。
【0011】すなわち、本発明の構成によれば、図5に
模式的に示すように、レバー5と弾性支点部材8a,8
b(あるいは弾性的連結部材9)とは相互に接触せず、
それぞれ座板10に接触した状態でネジ止めされるた
め、環境温度の変化による各部材の接触面での膨張差
は、従来に比して半減する。従って、ゼロ点のステップ
状の変化が生じる限界の温度変化量は従来に比して倍と
なり、また、その温度変化量がその限界を越えた場合で
も、ゼロ点の変化量は従来の半分となる。
【0012】
【発明の実施の形態】図3は本発明を電磁力平衡型の電
子天びんに適用した実施の形態のメカニズムの全体図
で、図4はそのレバー5の近傍のみを抽出して示す斜視
図である。
【0013】被測定試料を載せるための皿1は、天びん
フレーム2に対して上下方向に可動の可動柱3に支承さ
れている。可動柱3は、天びんフレーム2に一端が固定
された互いに平行な上下の梁3a,3bの他端に固着さ
れており、これらがロバーバル機構(パラレルガイド)
を構成して、可動柱3の傾斜、ひいては皿1の傾斜が抑
制される。
【0014】皿1を介して可動柱3に作用する被測定荷
重は、天びんフレーム2に対して揺動自在に支承され、
かつ、一端が可動柱3に連結され、他端には電磁力発生
装置4のコイル4aが固着されたレバー5によって、電
磁力発生装置4、変位センサ6等を構成要素とするサー
ボ機構からなる公知の荷重感応部7に伝達される。荷重
感応部7は、皿1に作用する被測定荷重によるレバー5
の変位を変位センサ6で検出し、その変位検出値が0と
なるような電磁力を発生させてレバー5を平衡させるべ
く、電磁力発生装置4のコイル4aに流す電流の大きさ
を決定し、そのレバー5を平衡させるのに要した電流の
大きさから、被測定荷重の大きさを求める。なお、電磁
力発生装置4は、コイル4aのほかに、永久磁石4b、
ヨーク4cおよびポールピース4d等によって構成され
る。
【0015】レバー5は全体として略十字形をしてお
り、その長手方向への中心軸に直交する面上で、かつ、
その中心軸から互いに等距離の2箇所において、それぞ
れ弾性支点部材8a,8bを介して天びんフレーム2に
対して揺動自在に支承されている。弾性支点部材8a,
8bは、弾性に富んだ鉄系合金材料を略帯状に形成して
その中央部分に可撓部を設けたもので、一端がそれぞれ
レバー5に、他端がそれぞれ天びんフレーム2にネジS
によって固着されるが、レバー5と各弾性支点部材8
a,8bとの間、および、各弾性支点部材8a,8bと
天びんフレーム2との間には、それぞれ後述する座板1
0が挿入されている。
【0016】また、レバー5と可動柱3とは、上述の弾
性支点部材8a,8bと同じ鉄系合金材料を略帯状に形
成し、中間部分に2箇所の可撓部を設けた弾性的連結部
材9によって相互に連結される。弾性的連結部材9はそ
の一端がレバー5に、他端が可動柱3にそれぞれネジS
によって固着されるが、この弾性的連結部材9とレバー
5との間、および、弾性的連結部材9と可動柱3との間
にも、上記と全く同様の座板10が挿入されている。
【0017】さて、上記したレバー5、可動柱3、およ
び天びんフレーム2の材質はそれぞれアルミニウムであ
り、これらと鉄系合金材料である弾性支点部材8a,8
bおよび弾性的連結部材9との間に挿入される各座板1
0は、アルミニウムの線膨張係数と鉄系合金の線膨張係
数の略中間の値を持つ材料、例えばオーステナイト系ス
テンレス、あるいは銅合金等、によって形成されてい
る。
【0018】以上の本発明の実施の形態によると、環境
温度が変化したとき、レバー5等のアルミニウム製の部
材と、鉄系合金からなる弾性支点部材8a,8bおよび
弾性的連結部材9の間に、その線膨張係数の差に応じた
寸法変化の差が生じるが、レバー5と弾性支点部材8
a,8b、およびレバー5と弾性的連結部材9とは直接
的に接触しておらず、その間にこれら両者の略中間の線
膨張係数を持つ座板10が介在しているため、図5に模
式的に示すように、各部材どうしの接触面での寸法変化
の差は座板10を挿入しない場合に比して略1/2とな
る結果、各部材の接触面において生じる熱応力は略1/
2となる。
【0019】従って、座板10を挿入せずにレバー5に
対して弾性支点部材8a,8bあるいは弾性的連結部材
9を直接ネジ止めした場合に、環境温度の変化による寸
法変化の差に起因して両者間の接触面でのスリップが生
じてステップ状のゼロ点変化が生じる温度変化量の下限
が10°Cであったとすれば、座板10を介在させた本
発明の実施の形態では、20°Cの温度変化があったと
きにはじめて接触面がスリップしてゼロ点が変化する。
また、逆に、本発明の実施の形態において環境温度の変
化に起因して異種部材の接触面でスリップが生じてゼロ
点が変化したとしても、そのゼロ点の変化量は、同じ温
度変化時における従来の構成でのスリップ量が略1/2
となるために、従来の略1/2となる。
【0020】ここで、以上の実施の形態においては、弾
性支点部材8a,8bと天びんフレーム2、および弾性
的連結部材9と可動柱3との取り付け部分にも座板10
を挿入しているが、これらは必ずしも必要ではない。す
なわち、環境温度変化によるステップ状のゼロ点変化の
発生に最も影響するのはレバー5と弾性支点部材8a,
8bおよび弾性的連結部材9との間の膨張差であり、少
なくともこれらの取り付け部に座板10を挿入すればよ
い。ただし、上記の実施の形態のように弾性支点部材8
a,8bおよび弾性的連結部材9について、異種材料へ
の取り付け部分の全てに座板10を挿入することによ
り、ゼロ点変化の抑制効果は一層向上する。
【0021】また、弾性支点部材8a,8bおよび弾性
的連結部材9をレバー5や天びんフレーム2等に対して
ネジ止めするためのネジSについて、環境温度の変化に
よってネジS自体も寸法変化し、そのネジSが固着して
いるレバー5および弾性支点部材8a,8b等との線膨
張係数の差に応じて、ネジSの締結力、つまりレバー5
〜座板10〜弾性支点部材8a,8b等の間の締付圧力
が変化する。この締付圧力の変化は、各部材間でスリッ
プが生じる限界の内部応力の大きさを変化させる原因と
なる。そこで、ネジSの線膨張係数についても、レバー
5の線膨張係数とその取り付け相手部材である弾性支点
部材8a,8bまたは弾性的連結部材9の線膨張係数と
の略中間の値とすれば、温度変化による締付圧力の変化
が少なくなり、ゼロ点の変化の抑止効果はなお一層向上
する。
【0022】なお、本発明は上記した例のように電磁力
平衡型の電子天びんのほか、レバーによって皿に作用す
る荷重を荷重感応部に伝達する方式の天びんであれば、
どのような天びんにも同様に適用し得ることは勿論であ
る。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、レバーに対してネジ止
めされ、かつ、レバーとは異なる材質からなる弾性支点
部材および弾性的連結部材との間に、両材質の線膨張係
数の中間の線膨張係数を持つ座板を介在させているか
ら、環境温度の変化による各部材の寸法変化の差に起因
して各部材相互の取り付け部における接触面に生じる熱
応力が略1/2となり、環境温度変化後の最初の測定時
にゼロ点のステップ状の変化を大幅に削減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のレバーと弾性支点部材等の異種部材間の
取り付け部の構造例を示す斜視図
【図2】図1の構造において環境温度変化後の最初の測
定時にゼロ点変化が生じる理由の説明図
【図3】本発明の実施の形態の天びんメカニズムの全体
【図4】そのレバー5の近傍のみを抽出して示す斜視図
【図5】本発明の実施の形態の作用説明図
【符号の説明】
1 皿 2 天びんフレーム 3 可動柱 3a,3b 梁 5 レバー 7 荷重感応部 8a,8b 弾性支点部材 9 弾性的連結部材 10 座板 S ネジ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 天びんフレームに対して弾性支点部材を
    介して揺動自在に支承されたレバーと、皿を支承して上
    下方向に変位自在の可動柱とが、弾性的連結部材によっ
    て相互に連結され、皿に作用する荷重がレバーによって
    荷重感応部に伝達されるよう構成された天びんにおい
    て、上記レバーに対する弾性支点部材および弾性的連結
    部材の取り付け部に、それぞれ線膨張係数がレバーと取
    り付け相手部材の略中間の値を持つ材料からなる座板が
    介挿されていることを特徴とする天びん。
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JP2013011487A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Shinko Denshi Kk 電子天秤
JP2021507244A (ja) * 2017-12-21 2021-02-22 メトラー−トレド ゲーエムベーハー モノリシックの計量セル

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JP2013011487A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Shinko Denshi Kk 電子天秤
JP2021507244A (ja) * 2017-12-21 2021-02-22 メトラー−トレド ゲーエムベーハー モノリシックの計量セル
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