(57)【要約】【課題】  安価でかつ高性能な一体型ロバーバル機構の製造方法を得ること。【解決手段】  上部副桿部２、上部副桿部２に対向位置する下部副桿部３、秤量物の荷重を受容する浮枠部４、この浮枠部４に対向する固定部５、これら上下の副桿部２、３、浮枠部４、固定部５に囲まれた空間部６を形成し、かつこの空間部６内において固定部５から浮枠部４に向かって展出する梁状部７を形成し、更にこの梁状部７と上部副桿部２との間、及び梁状部７と下部副桿部３との間にそれぞれ第１接合部８Ａと第２接合部８Ｂを形成した形状の一体型ロバーバル機構の中間体１Ａを形成する第１の工程と、この中間体１Ａから第１接合部８Ａと第２接合部８Ｂを除去しかつ上下の副桿部に対して薄肉部を形成することにより最終製品である一体型ロバーバル機構を形成する【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各部を一体的に形成した一体型ロバーバル機構の製造方法であって、上部副桿部、上部副桿部に対向位置する下部副桿部、秤量物の荷重を受容する浮枠部、この浮枠部に対向する固定部、これら上下の副桿部、浮枠部、固定部に囲まれた空間部を一体的に形成し、かつこの空間部内において固定部から浮枠部に向かって展出する梁状部を形成し、更にこの梁状部と上部副桿部との間、及び梁状部と下部副桿部との間にそれぞれ第１接合部と第２接合部を形成した形状の一体型ロバーバル機構の中間体を、鍛造により形成する第１の工程と、この中間体から第１接合部と第２接合部を除去して最終製品である一体型ロバーバル機構を形成する第２の工程とを有することを特徴とする鍛造による一体型ロバーバル機構の製造方法。
【請求項２】
各部を一体的に形成した一体型ロバーバル機構の製造方法であって、上部副桿部、上部副桿部に対向位置する下部副桿部、秤量物の荷重を受容する浮枠部、この浮枠部に対向する固定部、これら上下の副桿部、浮枠部、固定部に囲まれた空間部を一体的に形成し、かつこの空間部内において固定部から浮枠部に向かって展出する梁状部を形成し、更にこの梁状部と浮枠部との間に接合部を形成した形状の一体型ロバーバル機構の中間体を、鍛造により形成する第１の工程と、この中間体から当該接合部を除去して最終製品である一体型ロバーバル機構を形成する第２の工程とを有することを特徴とする鍛造による一体型ロバーバル機構の製造方法。
【請求項３】
前記第１接合部と第２接合部のうち少なくとも一つは上下の副桿部の幅方向の一側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の鍛造による一体型ロバーバル機構の製造方法。
【請求項４】
前記鍛造は型を用いた冷間型鍛造又は温間型鍛造或いは熱間型鍛造であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の鍛造による一体型ロバーバル機構の製造方法。
【請求項５】
ロバーバル機構の変形を行なう薄肉部を中間体に対して予め形成しておくことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の鍛造による一体型ロバーバル機構の製造方法。
【請求項６】
中間体形成後にロバーバル機構の変形を行なう薄肉部を形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の鍛造による一体型ロバーバル機構の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子秤に用いられる部品の一つである一体型ロバーバル機構を鍛造により製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁平衡式の所謂電子天秤等を代表とする電子秤においては、秤量皿に載置された計測対象物の荷重を電磁機構部等の荷重計測部に対して伝達するための機構に対して、荷重の伝達を正確に行なうためにこの荷重伝達機構の作動を案内するロバーバル機構が設けられている。
【０００３】
従来このロバーバル機構は上下の副桿と称する部材を始めとする各種部材と、これら各種部材を接続するための板バネ等の接続部材、これら各部材を固定するためのビス等、数十点からなる部材を組み立てることより構成されている。
【０００４】
組立型のロバーバル機構では当然のことながら組立自体に手間がかかり、しかも機構として正確に作動させるために機構組立後に各部を微調整する必要がある。また微調整を行なっても、ビスの僅かな緩み等により経時的に性能が低下してしまう可能性がある。
上記の点に鑑み、機構としての成形の簡便化、経時的な性能低下を防止する観点からこのロバーバル機構を一つの金属ブロックから一体的に形成する方法が幾つか試みられ、現在ロバーバル機構を必要とする電子秤の一部に組み込まれ実用化されている。
【０００５】
ここで、一体型のロバーバル機構の製造方法を直接開示している特許文献は発見されていないが、一体型ロバーバル機構に関する特許文献としては下記の文献がある。
【特許文献１】特開２０００−２８３８２９
【特許文献２】特開２００１−０５０８２６
【０００６】
上記特許文献は何れも本願出願人が本願に先行して出願した文献であるが、このうち特に特許文献１にはアルミニウム系合金から成る一体型ロバーバル機構の形成方法の一例が示されている。
【０００７】
一体型ロバーバル機構の形成に当たっては電子秤以外の各種装置の金属部品と同様、鋳造、切削加工等各種の方法が考えられる。このうち溶解したアルミニウムを圧力をかけて金型に押し込むことにより成形するアルミダイカストと通称される鋳造方法があるが、鋳造はそれ自体では金属組織が粗大でかつ巣と称される空隙部が金属組織内に発生し易く、部品全体の組成が不均一となってしまうという欠点がある。このため鋳造による一体型ロバーバル機構では、前記組成の不均一に加えて切削加工後にこの巣が表面化し荷重伝達機構としての機能が不安定になったり、表面化した巣の部分を中心としてクラックが発生、成長すること等により、部品としての性能及び耐久性が不十分となってしまい、結局鋳造による製造方法ではロバーバル機構としては実用性に乏しいものと言わざるを得ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図７は上記特許文献１の実施例としての一体型ロバーバル機構の一例を示す。この一体型ロバーバル機構１０１は、秤量皿（図示せず）等と接続する部材を取り付ける荷重受容部１０１Ｂ、秤量装置本体に一体型ロバーバル機構１０１全体を固定する固定部１０１Ａ、上部副桿部１０８Ａ及び空間部ＳＰを介してこの上部副桿部１０８Ａに対向位置する下部副桿部（図では後述する梁状部１０３Ａの影になり表示されていない）、当該空間部に対して固定部１０１Ａ側から展出している梁状部１０３Ａが一体的に形成されている。また上部副桿部１０８Ａに対してはそれぞれ薄肉部１０１ａ、１０１ｂが形成され、かつ下部副桿部に対してもこれら薄肉部１０１ａ、１０１ｂと対向位置して形成されている。
【０００９】
符号１０７は荷重伝達用の部材であるビームであって、一端は支点ばね取り付け部１０７ａとなり、支点ばね１０８Ａの一端が支点ばね取り付け部１０７ａに接続し、かつ他端はビーム１０３Ａ端部と接続し、ビーム１０７はこの支点ばね１０８Ａを支点として揺動可能に構成される。また図示しない他のばね部材の一端がスベーサを介してビーム１０７側に取り付けられ、かつこのばね部材の他端は前記荷重受容部１０１Ｂ側に固定されている。一体型ロバーバル機構１０１は荷重受容部１０１Ｂ側に計測対象の荷重が付加されると、前記薄肉部を中心として変形し、その変形はこのばね部材を介してビーム１０７に伝達され、ビーム１０７は前記スペーサの幅と、支点ばね取り付け部から荷重計測機構の接続部との距離の比を梃子比として揺動し、伝達軸１０７ｂの端部が接続する荷重計測機構に計測対象の荷重を伝達するよう構成されている。
【００１０】
上記のような構成を有する一体型ロバーバル機構に関して、特許文献１にはワイヤカット放電加工により、アルミニウム系合金の金属ブロックから当該一体型ロバーバル機構を製造方法する方法が紹介されている。ワイヤカット放電加工は微細な加工が行なえるため、高精度の一体型ロバーバル機構を製造することが可能であるが、加工に当たってはカット速度が毎分５ｍｍ程度と遅いため生産性が著しく低いこと、高価な放電加工装置を使用すること、加工作業自体に高度な精度が要求されること等により、製造された部品単価が非常に高価となり、最終製品としての電子秤の価格を大幅に押し上げることになってしまい、この製造方法も生産性、実用性に欠けるものである。
【００１１】
また、金属ブロックを切削して一体型ロバーバル機構を形成する方法もあるが、切削作業に高度の熟練を必要とし、かつロバーバル機構の空間部を形成するための切削作業に手間がかかるため、やはり生産性は高いものではなかった。結局一体型ロバーバル機構は性能は良好でかつ安定しているものの、生産性の低さ等の理由により高価となり低価格機種への採用が進まない原因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記一体型ロバーバル機構の製造方法に関するものであり、ロバーバル機構として構成される素材たる中間体の形状を工夫することにより、従来の製造方法では考慮されていなかった鍛造により一体型ロバーバル機構を形成することを可能にした、一体型ロバーバル機構の製造方法であることを特徴する。
【００１３】
即ち本発明は一体型ロバーバル機構を鍛造によって形成する方法であって、より具体的には、鍛造方式としては型鍛造を用い、例えば上部副桿部と下部副桿部との間の空間に突出位置している梁状部において上部副桿部と梁状部とを連設する第１の接合部が形成され、かつ下部副桿部と梁状部とを連設する第２の接合部が形成された一体型ロバーバル機構の中間体を鍛造により構成し、型鍛造終了後にこの中間体の前記第１及び第２の接合部を除去して最終製品としての一体型ロバーバル機構を形成することを特徴とする一体型ロバーバル機構の製造方法に関するものである。
【発明の効果】
【００１４】
一体型ロバーバル機構の製造工程は型鍛造（冷間型鍛造、温間型鍛造或いは熱間型鍛造）により中間体を形成する工程と、この中間体から接合部を除去する工程のみであるため製造工程が簡略化され、かつ型鍛造自体は予め設定された温度とプレス圧力により自動的に実行されるが、製品の製造自体には特別な熟練は必要とせず、一体型ロバーバル機構を安価に大量生産することが可能となる。
【００１５】
また、鍛造製品である一体型ロバーバル機構は鍛流線（実施例で説明する）が製品形状に沿って形成されること、及び金属組織が緻密となるため機構として変形応力に対する反応が均一であって、安価であるにも係わらずロバーバル機構としての性能を向上させることが可能となる。
【実施例１】
【００１６】
まず、本実施例で示す「鍛造」とは冷間鍛造、温間鍛造或いは熱間鍛造の全てを含む語として使用する。
また、現時点において鍛造で生産される部品の形状は軸対象の形状のものが殆どであるが、ロバーバル機構の形状はこのような部品形状に比較して非常に異端であり、このような形状の部品を鍛造すること、特に中間体の形状を工夫することによりこのような異端な形状の部品を鍛造により製造することを可能にすることに本発明の特徴がある。
【００１７】
図６は材料の各種成形方法による材料の構造を示している。（Ａ）は型を用いた鍛造（例えば熱間型鍛造）による成形品を、（Ｂ）は鍛造したブロックから削り出しによる成形品を、（Ｃ）は鋳造により成形した成形品をそれぞれ示す。（Ａ）の型鍛造の場合には製品輪郭に従う結晶組織の流れが形成され、それが材料内部の鍛流線を形成する。この鍛流線に沿う方向に沿って材料強度が保持される。つまり材料全体の強度が均質となるため、成形品各部の変形はその肉厚（材料の断面積）に正確に比例させることができる。本発明はこの型鍛造を用いる一体型ロバーバル機構の形成方法である。
【００１８】
（Ｂ）は一定方向に均質に形成されている鍛流線が切削により切断されるため成形品全体としての均質性は前記（Ａ）の鍛造の成形品に比較してやや劣るものとなる。また（Ｃ）の鋳造品は鍛流線が無く粗い構成となり、然も鍛練されていないため一体型ロバーバル機構を構成する素材としては不適格である。
なお、図６は平成１１年中小企業事業団発行の「鍛造加工技術・技能マニュアル」に記載のものを用いた。
【００１９】
以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。
部１乃至図４は本発明方法に係る冷間型鍛造、温間型鍛造或いは熱間型鍛造により形成された一体型ロバーバル機構の中間体の構成を示す。
【００２０】
矢印１Ａは一体型ロバーバル機構の中間体を示す。
２は一体型ロバーバル機構機構中間体１Ａの上部副桿部、３はこの上部副桿部に対向位置する下部副桿部、４は計測対象である秤量物の荷重を受容する浮枠部、５は一体型ロバーバル機構１（１Ａ）全体を電子秤の所定の位置に固定する固定部である。
【００２１】
６はこれら上下の副桿部２、３、浮枠部４、固定部５に囲まれて中間体１Ａ内に形成された空間部である。７は固定部５からこの空間部６に向かって展出している梁状部であって、幅広の第１梁状部７Ａに対して一体型ロバーバル機構本体１と同じ幅の上部第２梁状部７Ｂ、第１梁状部７Ａの裏面に形成された下部第２梁状部７Ｃとから成っている。
【００２２】
８Ａは前記上部副桿部２と梁状部７との間に形成された第１接合部、８Ｂは下部副桿部３と梁状部７との間に形成された第２接合部である。これら第１、第２の接合部は図２乃至図３に示されるように、上下の副桿部２、３の一側に連設されるよう構成され（特に図３及び図４参照）、従って空間６はこれら接合部８Ａ、８Ｂにより区切られることなく連続している。
【００２３】
この接合部８Ａ、８Ｂは最終形態の一体型ロバーバル機構には不要のものであり、より具体的にはロバーバル機構における四辺形の変形動作を阻害しロバーバル機構としての機能を発揮させないものである。このような接合部８Ａ、８Ｂを中間体１Ａに於いて形成しているのは以下の理由による。
【００２４】
接合部８Ａ、８Ｂは中間体１Ａに形成配置されたものであって、鍛造による中間体１Ａ成形後の形状を安定させる効果と、最終的にロバーバル機構とするときに必要となる上部及び下部副桿の薄肉部の形成において、加工振動を抑える支持部材として機能する。補強材としてこ中間体１Ａに形成配置されたものである。
【００２５】
この接合部８Ａ、８Ｂを設けることにより前記に加え、中間体１Ａを形成する鍛造時に発生する変形応力に耐え、かつこの中間体１Ａとしての一体型ロバーバル機構が収縮する際には、中間体１Ａの特定の部分に変形応力が集中するのを防止して全体を均一に変形収縮させることが可能となる。接合部８Ａ、８Ｂはこのような目的で形成されるものであるため、強度的には前述のように上下の副桿部２、３の一側に連設される構成で充分である。但し、熱間型成形に用いる型の形成をより単純化させるために前記接合部８Ａ、８Ｂを一体型ロバーバル機構１の幅と同じに形成して空間部６をこの接合部８Ａ、８Ｂで二つの空間に仕切るよう構成することももとより可能である。
【００２６】
なお、上記の接合部８Ａ、８Ｂに代えて、梁状部７とこの梁状部７に対向する浮枠部４との間に別の接合部１０を形成した中間体１Ａを形成しても、ほぼ同様の結果を得ることが可能であることを確認した。因に接合部８Ａ、８Ｂに加えて接合部１０を形成する方法も可能であるが、接合部８Ａ、８Ｂのみ、及び接合部１０のみの形成で目的は充分達成可能であるため、敢えて両者を併存させる技術的な必要性はあまり高くない。
【００２７】
次に中間体１Ａの形成が終了したならば、この中間体１Ａの一部を加工して最終製品である一体型ロバーバル機構１Ｂを形成する。以下主として図４及び図５を用いて一体型ロバーバル機構製造の最終工程を説明する。
【００２８】
先ず、図４に示す中間体１Ａにおける接合部８Ａ、８Ｂを切除することにより図５に示す最終製品１Ｂの梁状部７は上下の副桿部２、３に対して独立して空間部６に展出した構成となる。また接合部１０が形成されている場合には当然のことながらこの接合部１０を切除する。
【００２９】
次に、上部副桿部２に対しては切削加工により薄肉部２ａ、２ｂが、また下部副桿部３に対しては薄肉部３ａ、３ｂが形成され、最終製品である一体型ロバーバル機構１Ｂが形成される。なお接合部８Ａ、８Ｂ或いは接合部１０の除去及び薄肉部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの形成は通常の工作機械により容易に実施可能である。
【００３０】
上記の方法では薄肉部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂは型鍛造終了後に切削等の方法により形成しているが、鍛造型の形状はやや複雑になるものの、この薄肉部も予め型鍛造で形成することも可能である。この場合、型鍛造終了時の状態で一体型ロバーバル機構として充分な性能を発揮すればこれを最終製品とし、若し必要とあればこの薄肉部を微小に切削して微調整することにより最終製品とする。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
上記実施例では一体型ロバーバル機構の製造方法を例に説明したが、この構成とほぼ同様の構成のまま、上下の副桿部２、３に対してストレンゲージを設けてロードセル秤の起歪体として利用することも可能である。この場合にはストレンゲージの貼り付け面を平面とするため、各副桿部２、３の薄肉部形成用の凹所は空間６側に形成することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一体型ロバーバル機構の中間体の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】（Ａ）は図１のＢ−Ｂ線による断面図、（Ｂ）は図１のＣ−Ｃ線による断面図である。
【図４】一体型ロバーバル機構の中間体の斜視図であって、（Ａ）は浮き枠部を手前にした斜視図、（Ｂ）は固定部を手前にした斜視図である。
【図５】最終製品の一体型ロバーバル機構の斜視図であって、（Ａ）は浮き枠部を手前にした斜視図、（Ｂ）は固定部を手前にした斜視図である。
【図６】（Ａ）乃至（Ｃ）は各種の方法により成形された製品の材料の構成状態を示す概念図であって、（Ａ）は鍛造によるもの、（Ｂ）は切削によるもの、（Ｃ）は鋳造によるものをそれぞれ示す。
【図７】一体型ロバーバル機構の構成状態の一例を示す一体型ロバーバル機構の斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１Ａ  （一体型ロバーバル機構の）中間体
１Ｂ  最終製品としての一体型ロバーバル機構
２  上部副桿部
２ａ、２ｂ  （上部副桿部２の）薄肉部
３  下部副桿部
３ａ、３ｂ  （下部副桿部３の）薄肉部
４  浮枠部
５  固定部
６  空間部
７  梁状部
７Ａ  （梁状部７の）第１梁状部
７Ｂ  （梁状部７の）上部第２梁状部
７Ｃ  （梁状部７の）下部第２梁状部
８Ａ、８Ｂ  接合部
１０  接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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