JPS5832337B2 - テンピン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は天秤の自動分銅加除装置に関するもので、出
来るたけ分銅加除に要する時間を短縮し、しかも誤動作
なく、天秤のひよう置時間を短縮することを目的とした
ものである。

二股に天秤の自動分銅加除装置には、あらばかり装置を
設けて、概略の分銅に置き換える方法と、順次分銅を累
加あるいは減少して行き、天秤の桿が精密測定範囲内で
平衝になるのを検出して、その分銅値で分銅の加除操作
を停止する様にする方法の２つの方法があるが、前者は
分銅値におきかえる時間は短かいが、装置が複雑になり
、高価となる欠点があり、後者は時間が長くかかる欠点
があった。

本案は後者のやり方を改良することによって比較的安価
で、しかも短時間に分銅に置きかえる装置で−、試料重
量が、それに対応する出力を検知する出力検知機構の測
定範囲外にあることを検知して信号を発生する信号発生
機構及び出力検知機構の出力が変化しているか一定であ
るかを検知する変化検知機構を設けて、出力検知機構の
出力が一定であるときにのみ分銅加除機構を動作させる
ようにしたことを特徴とする天ひんである。

この発明を電磁上皿天びんに応用した第１図の例につき
説明する。

試ｆ４１を皿２に乗せると桿３が傾ぐ。

この桿の動きを桿に固定されたシャッタ４の動きによっ
て光源５の光束を切りフォトセル６の出力信号の変化と
して検出しく傾斜検知機構）増幅器１で増幅してフィー
ドバックコイル８に帰還する１、フィードバックコイル
は磁石９の磁界中に置かれており電磁石を発生して桿を
元に戻す。

この時フィードバックコイルに流れた電流は試料の重量
に比例し荷重が電気信号に変換される。

これは、電磁天ぴんとして利用されている一般的な原理
である。

ところがこの様な方式で重量を測定するとき、その測定
精度は電気的変換の精度の限界から、１０ ’ 程
度が限度であり、これより精密な測定は出来ない。

これを解決するためには通常、分銅におきかえてその残
り偏差のみ電気的にｍ！することが行なわれる。

即ち分銅の精度は容易に１０−５以上の精度が得られる
から、これに１桁おきかえる後残りを１０〜４ の精度
で測定し、両者の合計を表示するようにすれば １０５
の精度が得られるわけである。

（２桁おきかえれば１０−６ の精度となる。

）次にこの分銅加除動作について説明する。

重量表示器１０への入力が、その表示範囲を越えた場合
、そのことをオーバ信号として取り出せるようにする。

これは通常のＡ／Ｄ変換器から出ているオーバーレンジ
信号を利用する（信号発生機構を有している）。

一方電気的信号の一部を電気量の変化を検出する装置１
１に入れる。

この検出装置１１は入力が変化している時のみ、つ筐り
桿が移動しているときのみ出力信号を発生し、入力が一
定値の時は出力信号がＯとなるもので（移動検知機構）
、具体的には例えば第３図の如き公知の微分回路等によ
って実現され、入力信号ａに対し、出力信号すが発生す
るようにし、ノイズを防ぐために設けた設定電圧Ｖ（充
分低くしである）を超えた信号を出力信号として利用す
るものである。

１２．１３は抑止ゲート機構で、１２のゲートにオーバ
ー信号がきているときに検出装置１１からも同時に信号
がきていれば出力を出さず、検出装置１１から信号がき
ていなければ、出力を出してスイッチ機構（リレー）Ｒ
１を作動させる。

筐た１３はマイナス信号がきている時に同じく、検出装
置１１からの信号がなければスイッチ機構（リレー）Ｒ
２を作動させる。

リレーＲ１の接点、ｒｌが閉じると分銅加除用モーター
１４が分銅１５を外す方向に回転をはじめる。

同時に電磁クラッチブレーキ１６が導通状態となり、マ
イクロスイッチカム１７及び分銅加除カムの形状は第２
図の如く一定速度でカムが回転を始める。

（分銅加除機構）。分銅加除カムの形状は第２図の如く
一定速度でカムが回転した場合、その封替り時間は短か
＜（ａ部分）、一定値を保持している時間は長くなる（
ｂ、ｃ部分）よう、そのプロフィルを決めである。

マイクロスイッチカム１７が少し回転すると、マイクロ
スイッチ１９はＯＮとなり、リレーＲ３が働いて、接点
ｒ３ をとじ、リレーＲ４が働く。

なお、リレーＲ５は接点ｒ２が閉じてないので働かない
。

リレーＲ４が働くと接点ｒ４が閉じるから一部モーター
１４が回り始めると、途中でリレーＲ１が切れてもカム
１７が１回転完了する昔で回りつづけることになり、途
中では止らないようになっており、カムが途中で正寸る
ミスを防ぐ。

２０は減速器でカム１７の１回転につき、分銅加除カム
が丁度１ステップ分動くように選んである、リレーＲ１
が働いた１１のときは、モーターは連続して回転をつづ
ける。

分銅カム軸の一端にはロータリースイッチ２１が設けて
あり分銅の値が表示器１０に表されるようになっている
。

実際の測定動作を、ひよう量１００ｇ、分銅加除段数Ｏ
〜９０ｇ、１０ｇステップ、傾斜検知機構の電気的測定
範囲Ｏ〜１０ｇ、感度１ｍｇの定感量形天ひんを例とし
て説明する。

測定試料の重量が６３．３５７ｇであったとすると最初
器側か傾斜検知機構の測定範囲である１０ｇ以上より重
いのであるから、電気的測定範囲をオーバーしており、
オーバー信号が出ている。

捷た桿は電気的検出量を大巾にオーバーした荷重が加わ
っているので器側に傾きストッパ２２に接触して止って
いるから移動検知機構１１の入力は一定値であり、その
出力はＯである。

従って抑止ゲート１２ば、オーバー信号が入ると同時に
抑止信号がないから、出力が出て卦り、リレーＲ１が働
く。

リレーＲ□が働けば分銅加除機構を構成するモーター１
４が分銅を外す方向に回転を初める。

分銅は１０ｇとひに１０ｇ、２０ｇ・・・・・・・・・
５０’ｇと順次外されていき、６０ｇ外されたとき残り
偏荷重は３．３５７ｇとなるから電気的測定範囲内にな
り、桿３がストッパ２２が離れて平衝位置に向って動き
はじめる。

そうすると移動検知機構１１から出力が出てくるので、
オーバー信号のあるなしにかかわらず抑止ゲート１２の
出力が０となり、リレーＲ１が切れる。

リレーＲ１が切れるとその接点ｒ１ が切れるが、この
とき分銅加除カム１８が分銅加除レバー２３を持上げは
じめた直後であるとマイクロスイッチ用カム１７の凹部
にマイクロスイッチ１９のローラがは捷り込んでいない
がリレーＲ３が働いて釦り接点ｒ４が閉じているからモ
ーター１４及び電磁クラッチブレーキ１６は働いており
、分銅加除カムの回転は続けられる。

マイクロスイッチカム１７の凹部にマイクロスイッチの
ローラーかは筐り込むと（この位置が分銅加除カムの規
定の中心位置にしである）リレーＲ３が切れ、接点ｒ３
が切れるから、リレーＲ４も切れ、モータ１４が切れる
と同時に電磁クラッチブレーキ１６も切れる。

電磁クラッチブレーキはモーターのみであると電源を切
っても、モーター回転が通常すぐには止１らないから、
行きすぎを生じる欠点があるため、このクラッチブレー
キでモーターと分銅加除軸の伝達を切ると同時に慣性力
で回ろうとする加余軸にブレーキをかけて瞬時に停止さ
せる作用をする。

なお、特殊な瞬時停止形モーターを使用する場合は、こ
の電磁クラッチブレーキは不要である。

このようにして分銅が６０ｇ外れた状態で分銅加除動作
が停止１〜、このときの分銅値はロータリースイッチ２
１の接点信号により分銅値として表示部１０に表示され
る。

又、残りの３．３５７ｇは、電磁力自動平衝方式により
測定され、同じく表示器の後の桁に表示されるから、両
者の合計６３．３５７ｇが測定値として表示されｆｆ１
ｌ！動作を終る。

万一加除タイ□ングの問題やショック等の原因で分銅を
外しすぎて７０ｇ外してし筐った場合どうなるかについ
て説明する。

６３．３５７ｇに対して７０ｇの分銅が外されると、検
知機構の測定範囲外にあるので電気的測定部にはマイナ
スの荷重が加わるから、オーバー信号は出すマイナス信
号が出てくるのでリレーＲ１が切れて分銅を外す動作は
停止する。

桿が運動中は移動検知機構１１の出力が出ているから抑
止ゲート１３の出力は出ない。

ある安定時間が経過するか、ストッパ２４に当って桿が
停止すると、移動検知機構１１の出力がなくなり、よっ
てゲート１３から出力が出てリレーＲ２が働くから接点
ｒ２が閉じ、モーター１４が分銅を増加する方向に回転
する。

少し回転すればマイクロスイッチ１９、リレーＲ３が働
き、リレーＲ５が働いて接点ｒ５が閉じるから、その後
に分銅が乗った事によってマイナス信号がなくなり、リ
レーＲ２が切れたとしても前に説明したように、分銅加
除の１ステップ分（マイクロスイッチカム１７の１回転
と合致させである。

）は動いていき６０ｇのところで止る。

もし、分銅加除のときのショックによって、オーバー信
号、あるいはマイナス信号が再び出ていたとしても、そ
のときは桿３が動いているはず（バランスは６０〜７０
ｇの間であるので）であるから、移動検知機構１１から
出力が出ており、そのためリレーＲ１あるいはＲ２が働
くことはなく、分銅加除操作が間違ってさらに行なわれ
ることはない。

以上の説明から解るように、変化量検出装置１１は非常
に重要な役目を時って釦り、もしこの装置が無い場合に
は、分銅加除装置で分銅を１ステップ分外してから次の
分銅を外す昔での時間を十分にとって、確実に電気的検
出装置の測定範囲外（Ｏ〜９．９９９ｇ）にあるかどう
かを判定した後、次の分銅加除を行なわなければ、分銅
の外しすきス乗せすぎを生じていつ１でたってもバラン
スさせることが出来なくなる。

これは重量が６０ｇとが、７０ｇとか、丁度分銅のステ
ップ値と同−近くの重量を測定する場合に顕著に生じる
。

即ち６０．００１ｇの重量を測定する場合を例にとれば
、６０ｇの分銅を外しても、桿系には慣性があるため、
すぐには応答せず、オーバー信号は出たｉｔである。

なお、これは本案によっても同様なことが生じるとこは
あり得るが、ストッパ２２の位置を少し下にしておけば
、桿が既に動き始めやすくなり外しすぎは生じにくくな
る。

しかしそれでも完全といえず、従ってもう１ステップ分
、分銅加除操作が行なわれた後１ステツプ逆転してバラ
ンスすることになる場合について検討しておく必要があ
る。

さて、そのとき分銅加除を行なうスピードが問題になっ
てくる。

１ず、変化量検出装置がない場合にば１スランプ分の分
銅値（この場合１０ｇ）を、電気的測定部で最終感度（
この場合０．００１ｇ）−ｊで測定するのに必要な時間
をおいて分銅加除動作を行なう必要がある。

なぜなら、７０ｇから６０ｇに分銅が掛は変った時、電
気的測定部の出力はただちに十〇、００１ｍｇを示すの
でなく、−９，９９９ｇからある時間をかけて＋０．０
０１ｇを示すに至るのであるからこの時間を待った後で
ないと、この分銅値で電気的計測範囲内（Ｏ〜９．９９
９ｇ）に入ったかどうか、判定することは出来ない。

従って、分銅加除の次のステップにうつるかどうかを判
定するためにはある一定の時間待つようにしておかなけ
れば、今度は分銅を乗せすぎることになり、測定値を中
心に分銅を上げたり降したりを永久にくり返す事になっ
て測定ができなくなる。

なお、この時間は天びんによって色々であるが、普通３
ｓｅ４度必要であり、しかもこの状態が伺グラムの測
定の時に生じるかは決められないから、０〜１５０ｇｔ
でのどのステップでもこの待時間を必要とし、１００ｇ
のひよう量に対して３ ｓｅｃ Ｘ９ステップ十安定時
間３５ｅｃ＝ ３０秒の測定時間が必要になる。

一方、本案によれば同じ測定の場合、７０ｇから６０ｇ
に戻した瞬間１０ｇのアンバランスが、桿に生じている
から、桿はすみやかに運動を始め、移動検知機構から出
力が出るから次のスアツプの分銅加除が行なわれる心配
はなく、よって安定時間を待ってから次の分銅加除動作
を行なう必要はなく、１ ｓｅ４度で１ステップ分銅を
加除することが可能となる。

この場合のひよう置時間は前と同じ条件で、１５ｅｃＸ
９ ＋ ３５ｅｃ＝ １２ ｓｅｃで良いことになり
、大巾な測定時間の短縮が出来ることになる。

上記の例は、電気的な測定機構をもった天びんに応用し
た例であるが、従来からの光学的測定機構を応用した天
びんにも本案は採用出来る。

それには、例えば第５図の如くにする。

分銅の加除機構については電磁穴びん方式と同様である
から説明を省略する。

この種の光学的投影目盛機構を備えた天びんでは、微小
重量を桿の傾きを利用して検出している。

すなわち公知のごとくランプ３４からの光は集光レンズ
３５投影目盛３６．投影レンズ３７．シラー３８．３９
を介してスクリーン４０上に投影目盛が投影されるよう
になっている（傾斜検知機構）従ってこの検出範囲内に
あるかどうかを検出するにはたとえば第７図に示すよう
に、投影目盛の一部に目盛値の上限以下にのびるマスク
ｍ１ と、下限以上にのびるマスクｍ２ とを段ち
がい状のマスクｍとして設けると同時に、これを投影す
るスクリーン上４０にこのマスクｍ、、ｍ２の投影位置
に対応してフォトセル４１．４２を設けておく。

よって投影目盛がＯよりマイナスであると、フォトセル
ｂにのみ光が入射し、マイナス信号を発生する。

昔た例えば１０００よりプラスになるとフォトセルａの
み光が入射し、オーバー信号を発生する。

Ｏ〜１０００の範囲であれば、ａもｂも出力は出ない（
信号発生機構）。

桿が運動しているかどうかを検出するには、たとえば第
４図のごとき方法を採用する（移動検知機構）。

つオリイ図のように桿１に永久磁石５２を増りつげ、桿
の移動にともなうこの磁石の検出コイル５３内での移動
により移動信号を得ている（コイルと磁石とは口図のよ
うに逆に配置してもよい）。

そしてここで得られた出力を整流器５４を介して移動信
号として取り出すのである。

これらの装置を組み合せた全体としての動作は先の電磁
穴ひんの場合と全く同じで、マイナス信号、オーバー信
号によって分銅加除機構が動作し、この分銅値が例えば
機械的連動機構４３を介して数字４４に表示され、この
表示値とスクリーン上への投影目盛値とで試料重量が表
示されるのである。

な釦、分銅の上下に２つの例ではカムを用いたが、ソレ
ノイド方式を用いても良い。

以上詳述した様に、本考案は、ばかりの自動分銅加除時
間を、はかりとの関連動作にち・いて誤動作することな
く大巾に短縮することが出来計量時間のきわめて短かい
自動ばかりを作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による自動分銅加除装置を用いた電磁
上皿自動天びんの構成図、第２図はその分銅加除カムの
形状図、第３図〜第４図は桿の変化移動を検知する構成
図、第５図は投影目盛をもつ天びんにこの発明を応用し
た場合の実施例図、第６図は第５図の信号発生機構の一
実施例図である。 １・・・・・・試料、２・・・・・・皿、３・・・・・
・桿、４・・・・・・シャッタ、５，３４・・・・・・
光源 ６，４１．４２・・・・・・フォトセル、１０・
・・・・・重量表示器、１１・・・・・・移動検知機構
、１２，１３・・・・・・ゲート機構、Ｒ１，Ｒ２・・
・・・・スイッチ機構、１８・・・・・・分銅加除カム
、３６・・・・・・投影目盛、ｍｌ、ｍ２・・・・・・
マスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 載荷した試料に対応する出力を規定された測定範囲
   内で検知する出力検知機構及びモータにより駆動される
   分銅加除機構を具備し、両機構の出力を加算することに
   より試料の重量表示を行なうようにした天びんにおいて
   、試料重量が前記出力検知機構の測定範囲外にあるとき
   これを検知して信号を発生する信号発生機構及び出力検
   知機構の出力が変化しているか一定であるかを検知する
   変化検知機構を設けるとともに、信号発生機構からの信
   号と変化検知機構からの出力検知機構の出カ一定検知信
   号との両信号を受けて前記分銅加除用モータを作動させ
   る制御機構を備えてなる天びん。