(57)【要約】  電磁力発生装置６の下方近傍から延長部３２１の可動柱３１側の端部に固定された固定具４２の下方近傍までの広範囲にわたって、第１フレーム４を第２フレーム５により下方から支持する。これにより、秤量皿２への荷重やブロック状機構体３の自重が、固定具４２を介して第１フレーム４を下方に押し下げる方向に作用した場合であっても、当該固定具４２の下方近傍で第１フレーム４から第２フレーム５に荷重を伝達し、当該第２フレーム５を介して、電磁力発生装置６の下方近傍でベース部材１に荷重を伝達することができる。したがって、第１フレーム４が変形するのを防止し、偏置誤差特性を向上することができる。
2017109869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物が載置される秤量皿と、
１つの母材をくり抜いて形成され、前記秤量皿が取り付けられたブロック状機構体と、
前記ブロック状機構体に対して複数の固定具により固定された第１フレームと、
前記第１フレームに固定された第２フレームと、
前記第１フレーム又は前記第２フレームに取り付けられた電磁力発生装置と
前記電磁力発生装置の下方近傍において前記第２フレームを支持するベース部材とを備え、
前記ブロック状機構体には、前記秤量皿が取り付けられる可動柱と、前記第１フレームが固定される固定柱と、前記可動柱と前記固定柱とを連結して前記秤量皿の変位を鉛直方向に規制するロバーバル機構とが一体的に形成され、
前記固定柱には、前記ロバーバル機構に沿って前記可動柱側にまで延びる長尺形状の延長部が形成されるとともに、少なくとも当該延長部の前記可動柱側の端部において前記固定具により前記第１フレームに固定され、
前記電磁力発生装置は、前記固定柱に隣接して配置されており、
前記第２フレームは、前記電磁力発生装置の下方近傍から前記延長部の前記可動柱側の端部に固定された前記固定具の下方近傍までにわたって、前記第１フレームを下方から支持することを特徴とする電子天秤。
【請求項２】
前記第１フレームには、前記延長部の長手方向に対して直交する幅方向に前記ブロック状機構体を挟み、それぞれ前記延長部に前記固定具により固定された１対の分離フレームが含まれており、
前記１対の分離フレームは、それぞれ前記第２フレームに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子天秤。
【請求項３】
前記電磁力発生装置は、前記第２フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の電子天秤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体に秤量皿が取り付けられた電子天秤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる電磁力平衡型の電子天秤には、例えば可動コイル及び磁気回路を有する電磁力発生装置が備えられている。磁気回路は、永久磁石及びヨークなどを含む構成であり、内部に静磁場を形成することができる。可動コイルは、磁気回路により形成される静磁場内に配置され、その軸線方向に沿って変位可能となっている。【０００３】
測定対象物が載置される秤量皿は、レバーを介して可動コイルに連結されており、測定対象物の荷重によりレバーが変位するのに伴って、レバーに連結された可動コイルが変位する。このとき、レバーの変位をディテクタで検出し、当該レバーが変位しないように可動コイルに流す電流をフィードバック制御することにより、その電流値から測定対象物の質量を測定することができる。【０００４】
この種の電子天秤には、例えば秤量皿の変位を鉛直方向に規制するロバーバル機構が備えられている。ロバーバル機構は、秤量皿が取り付けられる可動柱と、電子天秤本体のベース部材に固定される固定柱とを連結するための機構であり、測定対象物の荷重により可動柱が変位するのに伴って、ロバーバル機構が撓むように構成されている。上記レバーは可動柱に連結されており、可動柱の変位に伴って当該レバーも変位するようになっている。【０００５】
従来、１つの母材をくり抜いて形成されたブロック状機構体により、上記のようなロバーバル機構、可動柱、固定柱及びレバーが一体的に形成された構成が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。このように、一体的な均一構成を採用することにより、応答性及び温度特性を向上することができる。【０００６】
図６は、従来の電子天秤の構成例を示した概略断面図である。この電子天秤は、電磁力平衡型であり、秤量皿１０１、ブロック状機構体１０２、第１フレーム１０３、第２フレーム１０４、ベース部材１０５及び電磁力発生装置１０６などを備えている。【０００７】
ブロック状機構体１０２は、可動柱１０２ａ、固定柱１０２ｂ及びロバーバル機構１０２ｃなどが、１つの母材をくり抜くことにより一体的に形成された構成を有している。可動柱１０２ａ及び固定柱１０２ｂは、その上端部及び下端部が、水平方向に延びる１対のロバーバル機構１０２ｃにより互いに連結されている。これにより、可動柱１０２ａが上下動するのに伴って、１対のロバーバル機構１０２ｃが撓み、可動柱１０２ａの変位を鉛直方向に規制することができる。【０００８】
可動柱１０２ａの上面には、秤量皿１０１が取り付けられている。固定柱１０２ｂには、ロバーバル機構１０２ｃに沿って可動柱１０２ａ側にまで延びる長尺形状の延長部１０２ｄが形成されており、当該延長部１０２ｄに対して複数のボルト１０７により第１フレーム１０３の一端側が固定されている。【０００９】
第１フレーム１０３の他端側は、固定柱１０２ｂの後方（可動柱１０２ａ側とは反対側）まで水平方向に沿って延びており、当該他端部に電磁力発生装置１０６が取り付けられている。これにより、電磁力発生装置１０６は、固定柱１０２ｂに隣接する位置で、ブロック状機構体１０２とともに第１フレーム１０３により保持されている。【００１０】
第２フレーム１０４は、第１フレーム１０３に固定され、電磁力発生装置１０６の下方において第１フレーム１０３を支持している。この第２フレーム１０４をベース部材１０５で支持することにより、可動柱１０２ａが鉛直方向に変位可能な状態でブロック状機構体１０２を保持することができる。このように、比較的重い電磁力発生装置１０６が、第２フレーム１０４で下方から支持された状態でベース部材１０５に取り付けられることにより、輸送時の振動などに起因して電磁力発生装置１０６とブロック状機構体１０２との位置関係がずれるのを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４０３５７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のような従来の電磁力平衡型の電子天秤では、秤量皿１０１に対する荷重により第１フレーム１０３が変形して、偏置誤差特性が悪くなるおそれがある。また、ブロック状機構体１０２の自重が大きい場合には、秤量皿１０１に測定対象物を載置する前から第１フレーム１０３が変形し、偏置誤差特性が悪くなるおそれもある。【００１３】
すなわち、図６に矢印で示すように、秤量皿１０１への荷重やブロック状機構体１０２の自重は、各ボルト１０７を介して第１フレーム１０３を下方に押し下げる方向に作用する。そのため、第１フレーム１０３における第２フレーム１０４により支持されている部分と、支持されていない部分との境界位置１０８が支点となって、第１フレーム４が変形しやすいという問題がある。【００１４】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、偏置誤差特性を向上することができる電子天秤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る電子天秤は、秤量皿と、ブロック状機構体と、第１フレームと、第２フレームと、電磁力発生装置と、ベース部材とを備える。前記秤量皿には、測定対象物が載置される。前記ブロック状機構体は、１つの母材をくり抜いて形成され、前記秤量皿が取り付けられる。前記第１フレームは、前記ブロック状機構体に対して複数の固定具により固定される。前記第２フレームは、前記第１フレームに固定される。前記電磁力発生装置は、前記第１フレーム又は前記第２フレームに取り付けられる。前記ベース部材は、前記電磁力発生装置の下方近傍において前記第２フレームを支持する。【００１６】
前記ブロック状機構体には、可動柱と、固定柱と、ロバーバル機構とが一体的に形成されている。前記可動柱には、前記秤量皿が取り付けられる。前記固定柱には、前記第１フレームが固定される。前記ロバーバル機構は、前記可動柱と前記固定柱とを連結して前記秤量皿の変位を鉛直方向に規制する。前記固定柱には、前記ロバーバル機構に沿って前記可動柱側にまで延びる長尺形状の延長部が形成されるとともに、少なくとも当該延長部の前記可動柱側の端部において前記固定具により前記第１フレームに固定される。前記電磁力発生装置は、前記固定柱に隣接して配置されている。前記第２フレームは、前記電磁力発生装置の下方近傍から前記延長部の前記可動柱側の端部に固定された前記固定具の下方近傍までにわたって、前記第１フレームを下方から支持する。【００１７】
このような構成によれば、電磁力発生装置の下方近傍から延長部の可動柱側の端部に固定された固定具の下方近傍までの広範囲にわたって、第１フレームを第２フレームにより下方から支持することができる。これにより、秤量皿への荷重やブロック状機構体の自重が、固定具を介して第１フレームを下方に押し下げる方向に作用した場合であっても、当該固定具の下方近傍で第１フレームから第２フレームに荷重を伝達し、当該第２フレームを介して、電磁力発生装置の下方近傍でベース部材に荷重を伝達することができる。したがって、第１フレームが変形するのを防止し、偏置誤差特性を向上することができる。【００１８】
前記第１フレームには、前記延長部の長手方向に対して直交する幅方向に前記ブロック状機構体を挟み、それぞれ前記延長部に前記固定具により固定された１対の分離フレームが含まれていてもよい。この場合、前記１対の分離フレームは、それぞれ前記第２フレームに固定されていてもよい。【００１９】
このような構成によれば、第１フレームが１対の分離フレームに分離され、これらの１対の分離フレームでブロック状機構体が保持されるため、第１フレームが内部応力によって変形するのを防止することができる。しかし、この場合には、第１フレームが１対の分離フレームに分離されることにより、秤量皿への荷重やブロック状機構体の自重に対して各分離フレームが変形しやすくなる可能性がある。本発明では、電磁力発生装置の下方近傍から延長部の可動柱側の端部に固定された固定具の下方近傍までの広範囲にわたって、第１フレームの各分離フレームが第２フレームにより下方から支持されるため、第１フレームが変形するのを防止し、偏置誤差特性を向上することができる。【００２０】
前記電磁力発生装置は、前記第２フレームに取り付けられていることが好ましい。【００２１】
このような構成によれば、電磁力発生装置の荷重を第２フレームで直接受けることができる。これにより、第１フレームに作用する荷重を減らすことができるため、第１フレームが変形するのを効果的に防止し、偏置誤差特性をさらに向上することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電磁力発生装置の下方近傍から延長部の可動柱側の端部に固定された固定具の下方近傍までの広範囲にわたって、第１フレームが第２フレームにより下方から支持されるため、第１フレームが変形するのを防止し、偏置誤差特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子天秤の構成例を示した斜視図である。
【図２】図１の電子天秤の平面図である。
【図３】図１の電子天秤の側面図である。
【図４】図１の電子天秤の正面図である。
【図５】図２における電子天秤のＡ−Ａ断面図である。
【図６】従来の電子天秤の構成例を示した概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子天秤の構成例を示した斜視図である。図２は、図１の電子天秤の平面図である。図３は、図１の電子天秤の側面図である。図４は、図１の電子天秤の正面図である。図５は、図２における電子天秤のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
この電子天秤では、ベース部材１上に各部材が設けられており、秤量皿２に測定対象物を載置して測定を行うことができる。なお、図１及び図２では、電子天秤のベース部材１及び秤量皿２を省略して示している。また、図３〜図５では、ベース部材１の一部を省略して示している。本実施形態に係る電子天秤には、上記ベース部材１及び秤量皿２の他に、ブロック状機構体３、第１フレーム４、第２フレーム５、電磁力発生装置６、レバー延長部材７、ディテクタ８及びシャッタ９などが備えられている。
【００２６】
秤量皿２は、ブロック状機構体３に取り付けられている。当該ブロック状機構体３は、例えばアルミ合金からなる四角柱形状の１つの母材をくり抜いて形成されることにより、可動柱３１、固定柱３２、ロバーバル機構３３、レバー３４及び連結部３５などが一体的に形成された構成となっている。ただし、ブロック状機構体３は、アルミ合金からなる四角柱形状の部材に限らず、他の材料又は形状で形成されていてもよい。
【００２７】
可動柱３１は、例えば鉛直方向に延びる四角柱形状の部分であり、その上面に秤量皿２が取り付けられる。当該可動柱３１は、ブロック状機構体３における水平方向の一端部を構成している。これに対して、固定柱３２は、ブロック状機構体３における水平方向の他端部を構成しており、当該固定柱３２が第１フレーム４に固定されることにより、当該固定柱３２においてブロック状機構体３が支持されている。
【００２８】
ロバーバル機構３３は、水平方向に沿ってブロック状機構体３の一端部から他端部まで延びており、可動柱３１と固定柱３２とを連結している。本実施形態において、可動柱３１及び固定柱３２は、その上端部及び下端部が１対のロバーバル機構３３により互いに連結されている。これにより、１対のロバーバル機構３３がブロック状機構体３の上面及び下面を構成している。
【００２９】
各ロバーバル機構３３は、水平方向に延びる平板状の梁３３１と、梁３３１の両端部をそれぞれ可動柱３１及び固定柱３２に連結する可撓部３３２とを有している。可撓部３３２は、梁３３１よりも厚みが小さく形成されることにより、弾性変形しやすい形状となっている。秤量皿２に測定対象物の荷重が加わった場合には、各ロバーバル機構３３の可撓部３３２が撓み、可動柱３１が鉛直下方に変位する。このとき、各ロバーバル機構３３の作用により、秤量皿２の変位を鉛直方向に規制することができる。
【００３０】
本実施形態における固定柱３２には、ロバーバル機構３３に沿って水平方向に可動柱３１側まで延びる長尺形状の延長部３２１が形成されている。この延長部３２１は、１対のロバーバル機構３３の間に配置されており、各ロバーバル機構３３との間に所定の間隔が形成されることにより、各ロバーバル機構３３が撓んだときに接触するのを防止することができるようになっている。
【００３１】
レバー３４は、連結部３５を介して可動柱３１に連結されている。図５に示すように、連結部３５は、固定柱３２の延長部３２１と可動柱３１との間を鉛直方向に延びており、その下端部が力点ばね３５１を介して可動柱３１に連結されるとともに、上端部が力点ばね３５２を介してレバー３４の一端部に連結されている。力点ばね３５２は、例えば厚みが０．１ｍｍ以下の非常に薄い板ばねであり、可動柱３１の変位に伴って連結部３５とともに上下動する。
【００３２】
レバー３４は、ロバーバル機構３３に沿って水平方向に延びており、その中央部が支点ばね３５３を介して固定柱３２の延長部３２１に連結されている。支点ばね３５３は、力点ばね３５２と同様に、例えば厚みが０．１ｍｍ以下の非常に薄い板ばねからなる。これにより、可動柱３１の変位に伴って連結部３５が上下動した場合には、力点ばね３５２を介してレバー３４の一端部に上下方向の力が加わり、支点ばね３５３を中心にレバー３４が揺動するようになっている。
【００３３】
レバー３４の他端部、すなわち支点ばね３５３に対して力点ばね３５２側とは反対側には、例えばボルト及びナットからなる固定具３４１によりレバー延長部材７が取り付けられている。この例では、１対のレバー延長部材７が、それぞれブロック状機構体３の長手方向Ｄ１に沿って延びるように、ブロック状機構体３を幅方向Ｄ２（長手方向Ｄ１に直交する水平方向）に挟んで両側に設けられている。各レバー延長部材７は、長手方向Ｄ１の一端部がそれぞれレバー３４に固定されている。
【００３４】
第１フレーム４は、ブロック状機構体３を幅方向Ｄ２に挟んで両側に設けられた１対の分離フレーム４１により構成されている。各分離フレーム４１は、例えばアルミニウムにより形成された長手方向Ｄ１に沿って長尺形状を有する部材であり、長手方向Ｄ１に直交する断面がＬ字状に形成されている。
【００３５】
各分離フレーム４１は、例えばボルト及びナットからなる複数の固定具４２により、ブロック状機構体３に対して固定されている。より具体的には、図５に示すように、各固定具４２がブロック状機構体３の延長部３２１を幅方向Ｄ２に貫通するように固定されている。これらの複数の固定具４２のうち、少なくとも１つの固定具４２は、延長部３２１の可動柱３１側の端部において各分離フレーム４１に固定されている。
【００３６】
第２フレーム５は、例えばアルミニウムにより形成されており、第１フレーム４を下方から支持する底面板５１と、底面板５１における幅方向Ｄ２の両端部からそれぞれ上方に延びる側面板５２と、底面板５１における長手方向Ｄ１の一端部から上方に延びる背面板５３とが一体的に形成されている。第１フレーム４を構成している各分離フレーム４１は、例えばボルト及びナットからなる複数の固定具４３により、第２フレーム５の底面板５１に固定されている。
【００３７】
図４及び図５に示すように、第２フレーム５の底面板５１には、ブロック状機構体３の下方に対応する位置に切欠き５１１が形成されている。これにより、ブロック状機構体３が底面板５１に接触しないように配置されるとともに、秤量皿２に対する荷重によりブロック状機構体３の各ロバーバル機構３３が撓んだときにも、ブロック状機構体３が底面板５１に接触しないようになっている。
【００３８】
ブロック状機構体３は、固定柱３２が第２フレーム５の背面板５３との間に間隔を隔てた状態で取り付けられる。これにより、ブロック状機構体３の固定柱３２と背面板５３との間には空間が形成されており、当該空間内に電磁力発生装置６が配置されている。電磁力発生装置６は、ブロック状機構体３の固定柱３２に対して後方側（可動柱３１側とは反対側）に隣接して配置された状態で、第２フレーム５の底面板５１に取り付けられている。
【００３９】
図５に示すように、電磁力発生装置６は、可動コイル６１及び磁気回路６２を備えている。磁気回路６２は、永久磁石及びヨークなどを含む構成であり、内部に静磁場を形成することができる。可動コイル６１は、磁気回路６２により形成される静磁場内に配置され、その軸線方向である鉛直方向に沿って変位可能に保持されている。
【００４０】
各レバー延長部材７における長手方向Ｄ１の一端部は、上述の通りブロック状機構体３のレバー３４に固定されているが、他端部は電磁力発生装置６の可動コイル６１に固定されている。したがって、秤量皿２に対する荷重により可動柱３１が鉛直方向に変位し、レバー３４が支点ばね３５３を中心に揺動した場合には、各レバー延長部材７を介してレバー３４に固定されている可動コイル６１が鉛直方向に変位するようになっている。
【００４１】
ディテクタ８は、レバー３４の変位を検出するためのものであり、例えば回路基板８１に実装された発光素子及び受光素子を備えている。本実施形態では、レバー３４に取り付けられたレバー延長部材７にシャッタ９が連結されており、当該シャッタ９により発光素子から受光素子に入射する光の一部を遮ることができるようになっている。これにより、レバー３４の変位に伴ってシャッタ９により遮られる光量が変化し、その光量の変化を受光素子で検出することによって、レバー３４の変位を検出することができる。
【００４２】
測定対象物の質量を測定する際には、ディテクタ８によりレバー３４の変位を検出し、レバー３４が変位しないように可動コイル６１に流す電流をフィードバック制御する。この場合、測定対象物の質量が大きいほど可動コイル６１に流す電流値が大きくなるため、可動コイル６１に流す電流値に基づいて測定対象物の質量を測定することができる。
【００４３】
本実施形態では、第２フレーム５が、電磁力発生装置６の下方近傍においてベース部材１により支持されている。また、第２フレーム５は、電磁力発生装置６の下方近傍からブロック状機構体３の延長部３２１における可動柱３１側の端部に固定された固定具４２の下方近傍までにわたって、第１フレーム４（各分離フレーム４１）を下方から支持している。
【００４４】
すなわち、第１フレーム４をブロック状機構体３の延長部３２１に固定する固定具４２のうち、最も可動柱３１側に固定された固定具４２の下方近傍まで、第２フレーム５の底面板５１及び側面板５２が延びている。これらの底面板５１及び側面板５２は、ブロック状機構体３の固定柱３２側の端部から、ブロック状機構体３の長手方向Ｄ１に沿った長さの３分の２以上にわたって、可動柱３１側に向かって延びていることが好ましい。
【００４５】
これにより、秤量皿２への荷重やブロック状機構体３の自重が、図３に矢印で示すように、固定具４２を介して第１フレーム４を下方に押し下げる方向に作用した場合であっても、当該固定具４２の下方近傍で第１フレーム４から第２フレーム５に荷重を伝達し、当該第２フレーム５を介して、電磁力発生装置６の下方近傍でベース部材１に荷重を伝達することができる。これにより、第１フレーム４が変形するのを防止し、偏置誤差特性を向上することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、第１フレーム４が１対の分離フレーム４１に分離され、これらの１対の分離フレーム４１でブロック状機構体３が保持されるため、第１フレーム４が内部応力によって変形するのを防止することができる。しかし、この場合には、第１フレーム４が１対の分離フレーム４１に分離されることにより、秤量皿２への荷重やブロック状機構体３の自重に対して各分離フレーム４１が変形しやすくなる可能性がある。本実施形態では、電磁力発生装置６の下方近傍から延長部３２１の可動柱３１側の端部に固定された固定具４２の下方近傍までの広範囲にわたって、第１フレーム４の各分離フレーム４１が第２フレーム５により下方から支持されるため、第１フレーム４が変形するのを防止し、偏置誤差特性を向上することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、電磁力発生装置６が第２フレーム５に取り付けられているため、電磁力発生装置６の荷重を第２フレーム５で直接受けることができる。これにより、第１フレーム４に作用する荷重を減らすことができるため、第１フレーム４が変形するのを効果的に防止し、偏置誤差特性をさらに向上することができる。
【００４８】
なお、上記電磁力発生装置６の下方近傍には、電磁力発生装置６の直下方の他、例えば直下方から長手方向Ｄ１に１ｃｍ以内又は数ｃｍ以内で隣接する範囲も含まれる。同様に、上記固定具４２の下方近傍には、固定具４２の直下方の他、例えば直下方から長手方向Ｄ１に１ｃｍ以内又は数ｃｍ以内で隣接する範囲も含まれる。
【００４９】
以上の実施形態では、第１フレーム４が１対の分離フレーム４１に分離された構成について説明した。しかし、本発明は、第１フレーム４が分離フレーム４１に分離されていないような構成にも適用可能である。また、電磁力発生装置６は、第２フレーム５に取り付けられた構成に限らず、第１フレーム４に取り付けられていてもよい。
【００５０】
第１フレーム４及び第２フレーム５は、アルミニウムに限らず、他の材料により形成されていてもよいが、熱膨張や熱収縮が偏置誤差特性に与える影響を抑制するためには、ブロック状機構体３と同一又は同種の材料により形成されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００５１】
１    ベース部材
２    秤量皿
３    ブロック状機構体
４    第１フレーム
５    第２フレーム
６    電磁力発生装置
７    レバー延長部材
８    ディテクタ
９    シャッタ
３１    可動柱
３２    固定柱
３３    ロバーバル機構
３４    レバー
３５    連結部
４１    分離フレーム
４２    固定具
４３    固定具
５１    底面板
５２    側面板
５３    背面板
６１    可動コイル
６２    磁気回路
８１    回路基板
３２１    延長部
３３１    梁
３３２    可撓部
３４１    固定具
【図１】
2017109869.tif 000003
【図２】
2017109869.tif 000004
【図３】
2017109869.tif 000005
【図４】
2017109869.tif 000006
【図５】
2017109869.tif 000007
【図６】
2017109869.tif 000008
【国際調査報告】
2017109869.tif 000009
2017109869.tif 000010
2017109869.tif 000011
2017109869.tif 000012