JPH10104050A - 電子天びん - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で比較的簡単な構成のもとに、大秤量で
安定した偏置性能を奏し得る構造を持つ電子天びんを提
供する。 【解決手段】 可動柱１３を２本の梁１１，１２を介し
て支承し、一端部に天びんビーム３０の支点バネ３１を
固定したフレーム１４のその支点バネ３１の固定端に、
支点バネ３１を挟んで左右対称位置で、かつ、梁１１，
１２の固定部Ｆの内側にスリット状の切欠１４ａ，１４
ｂを設け、その各スリット１４ａ，１４ｂによって、支
点バネ３１を介してフレーム１４に伝達する皿上荷重に
よるフレーム１４の歪みの伝播を阻止して梁１１，１２
の固定部Ｆの変位を防止することで、大秤量でも小型の
フレーム１４の使用をして良好な偏置性能を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子天びんに関し、
更に詳しくは、パラレルガイドを備えた電子天びんに関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子天びんにおいては、一般に、図４に
側面図（Ａ）および平面図（Ｂ）を例示するように、パ
ラレルガイド（ロバーバル機構とも称される）１０を介
して試料皿２０を支承することにより、試料皿２０が水
平を保ったまま上下に変位するように規制し、これによ
って試料皿２０に対する試料の偏置に伴う誤差、いわゆ
る偏置誤差（四隅誤差）が生じないように考慮されてい
る。

【０００３】パラレルガイド１０は、両端部分にヒンジ
部となる可撓部Ｅを備えた互いに平行な上下の梁１１お
よび１２を介して、可動柱１３を固定部たるフレーム１
４に連結した構造を持ち、試料皿２０は可動柱１３に支
承される。試料皿２０に作用する荷重は、可動柱１３に
連結されたビーム３０を介して電磁力発生装置４０のフ
ォースコイル４１に伝達される。ビーム３０はフレーム
１４に取り付けられた支点バネ３１によってその回りを
回動自在に支承されており、このビーム３０の回動変位
を変位センサ（図示せず）によって検出し、その検出結
果が０となるように、つまりビーム３０が常に水平の平
衡状態を維持するように、電磁力発生装置４０のフォー
スコイル４１に流れる電流が制御され、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、
試料皿２０に作用する荷重の大きさが求められる。

【０００４】ところで、以上のようなパラレルガイド１
０においては、一般に、上下の梁１１と１２の平行度が
重要であり、これらの上下の梁１１と１２が正確に平行
になっている条件下で、はじめて試料皿２０上の荷重の
偏置誤差が解消される。すなわち、図４（Ａ）における
寸法ＨとＨ′が一致するように厳密に調整しなければ偏
置誤差が生じる。この調整は、特に精密な電子天びんに
おいてはμｍオーダー以下の精度が必要となるなど、Ｈ
とＨ′の寸法を測定して両者を一致させることで実行し
得る程度のものではなく、実際の調整作業では、試料皿
２０上に載せた荷重を移動させつつ、各位置で計量値が
変化しないように梁１１と１２の平行度の調整を行って
いる。

【０００５】このようなパラレルガイドの平行度を調整
するために、従来、図５に例示するように、一端が他部
に比して鉛直方向に撓みやすい可撓部ｅを介してフレー
ム１４に固定され、他端が自由端となった調整用アーム
５１を設け、その調整用アーム５１の自由端近傍には、
フレーム１４にねじ込まれた調整ネジ５２の胴部を貫通
させるとともに、調整用アーム５１の固定端近傍には上
下いずれかの梁（この例では上方の梁１１）の一端を固
着し、調整ネジ５２の回動によって生じる上下方向への
変位ＤをＬ₂ ／Ｌ₁ に縮小して梁１１の固定部位Ｆを微
動させるようにした平行度調整機構５が設けられること
が多い。なお、このような平行度調整機構５は、図４に
例示したように、梁１１がフレーム１４に対してビーム
３０を挟んでその左右両側の２箇所において固着されて
いる場合には、その梁１１のフレーム１４への２箇所の
固定部位Ｆのそれぞれに設けられる。また、この例では
調整用アーム５１の下端面とフレーム１４との間に圧縮
コイルバネ５３を挿入して、アーム５１を上方に付勢し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な平行度調整機構５を設けて上下の梁１１と１２の平行
度の微調整を可能としても、秤量の大きな電子天びんに
あっては、天びんメカニズムをそれに比例させて大きく
し、剛性を高くしなければ偏置誤差が解消されない。

【０００７】しかし、近年の各種機器の小型化と低価格
化の要求が次第に高まりつつある状況下で、大秤量の電
子天びんについても、偏置誤差に対する性能、つまり偏
置性能の安定性を含む各種性能を低下させることなく、
小型で安価な構成のものが要求されている。

【０００８】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、小型で比較的簡単な構成のもとに、大秤量でし
かも安定した偏置性能を奏し得る構造を持つ電子天びん
の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施の形態を表す図１，図２を参照しつつ
説明すると、本発明の電子天びんは、両端に可撓部Ｅを
備えた互いに平行な上下の梁１１，１２を備えてなるパ
ラレルガイド１０を介して可動柱１３がフレーム１４に
連結され、かつ、その可動柱１３に試料皿２０が支承さ
れ、その可動柱１３が、フレーム１４の一端部に取り付
けられた支点バネ３１により回動自在に支承された天び
んビーム３０を介して電磁力発生装置４０のフォースコ
イル４１に連結されるとともに、パラレルガイド１０の
上下の梁１１，１２は、それぞれフレーム１４に対して
ビーム３０を挟んでその左右両側の２箇所で固定された
電子天びんにおいて、フレーム１４の支点バネ３１の取
り付け側の端部に、当該支点バネ３１の取り付け部位を
挟んで左右対称の位置で、かつ、各梁１１，１２の上記
の左右両側の２箇所の固定部位Ｆよりも内側に、それぞ
れスリット状の切欠１４ａ，１４ｂが形成されているこ
とによって特徴づけられる。

【００１０】ここで、本発明におけるスリット状の切欠
１４ａ，１４ｂとは、フレームの歪みが当該切欠によっ
て実質的にその伝播を阻止されればよく、図３（Ａ）に
断面図を示すようにフレーム１４を完全に切り欠く場合
のほか、製造上の都合等に起因して、同図（Ｂ），
（Ｃ）に断面図を例示するように、切欠１４ａ，１４ｂ
を挟んでその両側が互いに若干繋がっていてもよい。

【００１１】本発明は以下の事実に立脚してなされたも
のである。すなわち、大秤量の電子天びんでは天びんメ
カニズムを大きくして剛性を高くしなければ偏置誤差を
解消できない理由は、試料皿に作用する荷重が可動柱〜
天びんビーム〜支点バネを介してフレームに伝達され、
これによってフレームに歪みを生じさせ、そのフレーム
の歪みが、パラレルガイドの上下の梁のフレームへの取
り付け部位を相対的に変位させる原因となって、これら
の梁の平行度を狂わせるためである。このフレームの歪
みは、フレーム剛性を高くすることによって減少させる
ことができるが、そのためには天びんメカニズムを大型
化・高剛性化する必要がある、というのが従来の電子天
びんにおける設計思想である。

【００１２】前記した本発明の構成において、フレーム
１４の支点バネ３１の取り付け部位を挟んでその両側に
設けられたスリット状の切欠１４ａ，１４ｂは、皿上荷
重によってフレーム１４に歪みが生じても、その歪みに
起因して上下の梁１１，１２のフレーム１４への固定部
位Ｆが相対的に変位することを防止する。

【００１３】すなわち、試料皿２０に作用する荷重は、
可動柱１３〜ビーム３０〜支点バネ３１を介してフレー
ム１４に伝達されてフレーム１４を歪ませるが、その歪
みの伝播が、フレーム１４の支点バネ３１の取り付け側
の端部にその支点バネ３１を挟んで左右対称に形成さ
れ、かつ、梁１１，１２の左右両側のフレーム１４への
固定部位Ｆの内側に位置するスリット状の切欠１４ａ，
１４ｂによって遮断され、上下の梁１１，１２のフレー
ム１４への固定部位Ｆにまでは到らない。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の天
びんメカニズム部分を、試料皿２０を除去した状態で示
す平面図で、図２は同じくその天びんメカニズム部分
を、試料皿２０を装着した状態で示す側面図である。

【００１５】パラレルガイド１０は、従来と同様に、両
端に可撓部Ｅを備えた上下の梁１１と１２によって、可
動柱１３をフレーム１４に連結した構造を持ち、フレー
ム１４はその裏面側に設けられた固定部１４ｃにおいて
天びんベース１５に対して固定される。

【００１６】ビーム３０は略十字形をしており、フレー
ム１４の一端部に固着された２つの支点バネ３１によっ
て支承されているとともに、このビーム３０の一端部は
力点バネ３２を介して可動柱１３に連結されている。力
点バネ３２はビーム３０の軸線上に位置しており、２つ
の支点バネ３１は、ビーム３０の軸線を中心としてその
左右両側に対称に設けられている。また、ビーム３０の
他端部側には電磁力発生装置４０のフォースコイル４１
が固着されており、このビーム３０の変位は変位センサ
（図示せず）によって検出される。電磁力発生装置４０
は、磁気回路４２が作る静磁場中にフォースコイル４１
を可動に配置したもので、そこに電流が流れることによ
って発生する電磁力によって、試料皿２０に作用する荷
重に抗して、ビーム３０を平衡状態に維持する。すなわ
ち、変位センサによるビーム３０の変位検出結果が０と
なるように、フォースコイル４１に流れる電流の大きさ
が制御される。

【００１７】上下の各梁１１，１２は互いに同等の形状
をしており、それぞれ、フレーム１４に対してビーム３
０を挟んでその左右両側の２箇所において固定されてお
り、その各梁１１，１２のうち、上側の梁１１のフレー
ム１４への２箇所の固定部Ｆには、前記した図５に示し
たものと同等の平行度調整機構５、すなわち、一端が可
撓部ｅを介してフレーム１４に固定され、他端が自由端
となった調整用アーム５１、その調整用アーム５１の自
由端近傍を胴部が貫通した状態でフレーム１４にねじ込
まれた調整用ネジ５２、および圧縮コイルバネ５３から
なる平行度調整機構５が設けられており、梁１１のフレ
ーム１４への左右２箇所の固定部Ｆは、それぞれに対応
する調整用アーム５１の固定端近傍の上面に設けられて
いる。

【００１８】さて、フレーム１４には、その支点バネ３
１の固定側の端部に、２つの支点バネ３１のそれぞれに
近接してビーム３０を挟んで左右対称な位置で、かつ、
梁１１のフレーム１４への左右両側の固定部Ｆの内側
に、それぞれスリット状の切欠１４ａ，１４ｂが設けら
れている。この各切欠１４ａ，１４ｂは、図３（Ａ）〜
（Ｃ）にその切欠１４ａ，１４ｂに直交する方向へのフ
レーム１４の要部縦断面図の例を示すように、切欠１４
ａ，１４ｂの形成位置においてフレーム１４を完全に分
離する構造（Ａ）のほか、フレーム１４が切欠１４ａ，
１４ｂの形成位置においてその両側が適宜箇所において
若干量だけ繋がっていてもよい。

【００１９】以上の本発明の実施の形態において、試料
皿２０に作用する荷重は、可動柱１３〜力点バネ３２を
介してビーム３０を回動変位させ、その変位が０となる
ようにフォースコイル４１に流れる電流の大きさが制御
されて、そのビーム３０を平衡させるに要する電流の大
きさから試料皿２０に作用する荷重の大きさが求められ
るのであるが、その荷重は、可動柱１３〜力点バネ３２
〜ビーム３０〜２つの支点バネ３１を介してフレーム１
４に伝達される。この各支点バネ３１の固定部位に伝達
される荷重によりフレーム１４は歪むが、その歪みは、
各支点バネ３１を挟んでその左右両側に対称に設けられ
た切欠１４ａ，１４ｂによって伝播が阻止される結果、
切欠１４ａ，１４ｂの両外側に位置する左右の平行度調
整機構５並びに梁１１の固定部Ｆには伝わらない。従っ
て梁１１の左右の固定部Ｆは、試料皿２０に比較的大き
な荷重が作用しても変位せず、これら両固定部Ｆは下側
の梁１２のフレーム１４への固定部をも含めて相対的に
変位することがない。すなわち、上下の梁１１，１２の
平行度は、試料皿２０に作用する荷重によって狂うこと
がなく、大秤量の電子天びんにあっても、試料皿２０上
への荷重の負荷位置を順次変更しつつ、各負荷位置にお
ける計量値が一定となるように平行度調整機構５を調整
することにより、容易に偏置誤差を解消することが可能
となる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フレー
ムの支点バネ取り付け側の端部に、支点バネを挟んで左
右対称位置で、かつ、梁のフレームへの２箇所の固定部
の内側に、それぞれスリット状の切欠を設け、その各ス
リットによって、試料皿に作用して支点バネを介してフ
レームに伝達される荷重によるフレームの歪みが梁の固
定部に伝播することを阻止するから、大秤量の電子天び
んにおいて、フレームを含む天びんメカニズムをコンパ
クト化しても、試料皿に作用する荷重によってパラレル
ガイドの平行度が狂うことがなく、公知の平行度調整機
構を用いて容易に偏置誤差を解消させることができる。
その結果、偏置性能が良好で、しかも小型で安価な大秤
量の電子天びんを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の天びんメカニズム部分
を、試料皿２０を除去した状態で示す平面図

【図２】同じくその天びんメカニズム部分を、試料皿２
０を装着した状態で示す側面図

【図３】本発明の実施の形態におけるスリット状の切欠
１４ａ，１４ｂが取り得る断面形状の説明図で、（Ａ）
〜（Ｃ）はいずれも、切欠１４ａ，１４ｂに直交する方
向に切断して示すフレーム１４の要部縦断面図

【図４】パラレルガイドを備えた電子天びんの一般的な
メカニズムの構成を示す側面図（Ａ）とその平面図
（Ｂ）

【図５】調整用アームを用いた公知のパラレルガイドの
平行度調整機構の説明図

【符号の説明】

１０ パラレルガイド １１，１２ 梁 １３ 可動柱 １４ フレーム １４ａ，１４ｂ 切欠 ２０ 試料皿 ３０ ビーム ３１ 支点バネ ３２ 力点バネ ４０ 電磁力発生装置 ４１ フォースコイル ５ 平行度調整機構 ５１ 調整用アーム ５２ 調整ネジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 法一 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に可撓部を備えた互いに平行な上下
   の梁を備えてなるパラレルガイドを介して可動柱がフレ
   ームに連結され、かつ、その可動柱に試料皿が支承さ
   れ、その可動柱が、上記フレームの一端部に取り付けら
   れた支点バネにより回動自在に支承された天びんビーム
   を介して電磁力発生装置のフォースコイルに連結される
   とともに、上記パラレルガイドの上下の梁は、それぞれ
   フレームに対して上記ビームを挟んでその左右両側の２
   箇所で固定された電子天びんにおいて、上記フレームの
   支点バネの取り付け側の端部に、当該支点バネの取り付
   け部位を挟んで左右対称の位置で、かつ、上記各梁の左
   右両側の２箇所の固定部位よりも内側に、それぞれスリ
   ット状の切欠が形成されていることを特徴とする電子天
   びん。