電子天平的製作方法
2023-05-23 14:02:26 1
專利名稱：電子天平的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子天平，更詳細地說涉及可不需要難於進行四角誤差調整作業的電子天平。尤其，本發明可適用於發生與測量盤上的負載相對抗的電磁力並根據該發生電磁力的大小測定則量盤上負載的電磁力平衡機構作為負載檢測機構的所謂電子天平外，還可適用於具有包括測力傳感器等的負載傳感器的負載檢測機構的所謂電子秤。
在這樣的電子天平或電子秤中，通常為了消除起因於測量盤上的負載重心位置的誤差，即四角誤差，多半採用包括羅伯瓦爾(Roberval)機構(也稱為平行導向)的構成。羅伯瓦爾機構具有將固定在天平底座的固定柱和裝著託盤的可動柱通過在它們的各自兩端部具有可撓部的相互平行的上下兩根梁進行連接的構造，通過調整上下梁的平行度，換句話說，通過調整使設置在上下梁的兩端部的可撓部向上下方向的間隔相互一致，即使向由測量盤中心偏向任意方向的位置加載，負載檢測機構可輸出與其負載對應的一定信號，可消除四角誤差。
但是，全部消除上述的四角誤差並通過機械調整羅伯瓦爾機構的上下梁平行度的作業，實際上是在天平組裝之後，邊使測量盤上的負載位置變化邊進行的，在其作業上需要特別的技術。而且，往往會發生所謂四角誤差沿測定盤的對角方向未均等出現的現象，或者會發生所謂四角誤差與負載的大小及偏置距離(由測量盤的中心至負載重心的距離)不成比例的現象，在這種場合下，實質上不可能通過羅伯爾機構的機械調整嚴密地消除四角誤差。
為達到上述的目的，本發明的電子天平，包括通過託盤支承測量盤，輸出與該測量盤上的負載對應的信號的負載檢測機構，和利用該負載測檢機構的輸出而算出測量盤上的負載值的運算部件，其特徵在於，所述託盤包括在水平面上沿4方沿伸並在各前端部附近支承所述測量盤的角部的4根懸臂梁，同時包括撓量檢測部件和四角誤差修正運算部件；所述撓量檢測部件分別檢測所述各懸臂梁的撓量；所述四角誤差修正運算部件利用各懸臂梁撓量檢測結果，算出所述測量盤上負載的重心位置，用預選存儲的負載重心位置與四角誤差的關係，在修正了所述負載檢測機構的輸出之後，供運算所述運算部件的負載值。
本發明通過檢測測量盤上負載的負載重心位置，並根據該位置修正負載檢測機構的輸出，不經嚴密進行羅伯瓦爾機構的機械調整，能消除四角誤差。
即是說，在託著測量盤的盤託上設置向4方延伸的懸臂梁，並在該懸臂梁的前端部附近支承測量盤時，各懸臂梁只按照與測量盤上的負載的重心位置對應的量彎曲。在通過撓量檢測部件分別檢測各懸臂梁撓量時，可根據各撓量的比率通過計算求出測量盤上的負載重心位置。此外，負載檢測機構的輸出四角誤差(率)按照測量盤上的負載重心位置決定。
因此，預先實際測量向測量盤上的負載的重心位置與四角誤差的關係並進行存儲，在實際使用時，將計量試樣等負載的各試樣載置在測量盤上的任意位置時，根據撓量檢測部件對懸臂梁撓量的檢測結果通過計算求出測量盤上的試樣重心位置，通過使用該計算結果與所述存儲內容，可了解到負載檢測機構輸出中所含有的四角誤差，在進行將該部分從負載檢測機構的輸出除去的修正運算之後，若供給由運算部件進行負載值的運算，則即取得在負載檢測機構的實際輸出中含有四角誤差的、計量顯示值不含四角誤差的正確值。
圖2為
圖1實施例的機械構成的模式主視圖。
圖3為表示寫入本發明實施例運算控制部12的調整用程序內容的流程圖。
圖4為表示寫入本發明實施例運算控制部12的計量用程序內容的流程圖。
負載檢測機構1為具有電磁力平衡機構及羅伯瓦爾機構的已知機構，故在此，其詳細說明從略，但若大致地對其作簡要說明，是在羅伯瓦爾機構的可動柱上安裝有託盤2，通過該託盤2支承測量盤3。測量盤3上的負載通過託盤2傳遞給羅伯瓦爾機構的可動柱，並使與該可動柱連接的天平杆傾斜。天平杆的傾斜由傳感器檢測，該杆的傾斜通常以成為0的方式產生電磁力使機構平衡，為發生保持該平衡狀態的電磁力所需的電流值，通過測量電阻變換為電壓信號，作為與測量盤3上的負載對應的負載檢測信號輸出。
負載檢測機構1的負載檢測信號通過A-D轉換器11被數位化之後，時刻地納入運算控制部12。運算控制部12以具有CPU、ROM、RAM的微型計算機為主體，還包括有永久存儲器。與該運算控制部件12連接有顯示器13及模式選擇鍵14等。顯示器13是顯示測量盤3上的負載計量值的部件，而模式選擇鍵14是用於選擇實施如後所述的計量用程序或者用於調整用程序的鍵。
再有，託盤2是在由負載輸出機構1的負載感應部的羅伯瓦爾機構的可動柱頂部上所設置的支承棒1a懸臂支承的狀態下，沿相互正交的4方延伸的4根懸臂梁2a-2d構成的。在各懸臂梁2a-2d上，在其前端部附近的上面分別緊固有襯墊4a-4d，通過各該襯墊4a-4d在其四角部支承著測量盤3。
此外，在各懸臂梁2a-2d設置有為檢測各自撓量用的撓量傳感器5a-5d(例如應變儀等)，該各撓量傳感器5a-5d的輸出在通過由A-D轉換器15依次數位化之後，時刻地收入運算控制部12。
在運算控制部12除裝有通常計量時所使用的計量用程序之外，還裝有四角誤差調整時所使用的調整用程序。以下對各程序進行說明。
圖3為表示調整用程序內容的流程圖。該程序可供在天秤出廠(或發貨時)或按照需要調整四角誤差時使用。在該調整用程序中，例如在包括圖1中A-E所示的測量盤3上的中心(因而，在支承棒1a上)，而且還包括四角方向的多個位置上，例如載置法碼等同一負載，採取各位置的負載檢測機構1的輸出與各撓量傳感器5a-5d的輸出。
這裡，各撓量傳感器5a-5d的輸出的相互比由負載測量盤3上的重心位置決定，並根據這些各撓量傳感器5a-5d的輸出，通過簡單計算可求出負載中的位置。另一方面，負載各位置負載檢測機構1的輸出的不同，起因於相對負載重心位置的該負載檢測機構1的四角誤差，因此，根據由上述動作所採取的數據，可求出與負載重心位置和與各位置對應的四角誤差率，並將該信息收入永久存儲器，從而結束了該調整用程序。
圖4為表示計量用程序內容的流程圖。該程序可供通常計量時使用。在該計量用程序中，在將被測定試樣等物品載置在測量盤3上的狀態下，將負載檢測機構1的輸出時刻地收入，同時根據各撓量傳感器5a-5d的輸出，算出該物品在測量盤3上的重心裝置。然後，通過利用存儲在永久存儲器中的重心位置與四角誤差率的關係，修正負載機構1的輸出，並使修正後的負載檢測輸出平均化，乘靈敏度係數等已知的運算，則算出顯示器13上顯示的計量值。這裡，通過調整用程序存儲在永久存儲器中的負載重心位置與四角誤差的關係，只是重心位置受到限制位置的數據，另一方面，在試樣測定等的實際測定時，該重心位置成為測量盤3上的任意位置，不能由永久存儲器的存儲內容直接進行四角誤差的修正，但是利用永久存儲器內所存儲的多數重心位置與四角誤差的關係，可通過修正運算等近似計算求出實際測定時重心位置與四角誤差的關係，進行修正。
在如上述的修正由負載檢測機構1的輸出之後，所求出的計量值，即使被測定試樣等置於測量盤3上的任一位置上，通過常成為不包括與在測量盤3上的中心部所放置的場合同等的四角誤差的值。
還有，在上述實施例中，說明了使用應變儀作為檢測各懸臂梁2a-2d的撓量的撓量傳感器5a-5d的例子，但是，該各撓量傳感器5a-5d也可以作為用發光器件與受光器件的非接觸型傳感器。即，與各懸臂梁2a-2d對應設置發光器件與受光器件對，將該對的設置位置作為各懸臂梁2a-2d橫切發光器件與受光器件之間的位置，以按照各懸臂梁2a-2d的撓量使向受光器件入射光量變化的形式構成。
還有，在以上的實施例中，雖然示出了將本發明適用於包括作為負載檢測機構1的電磁平衡機構的所謂電磁力平衡型電子天平，但是本發明也可等同地適用於使用負載檢測機構1的測力傳感器等負載傳感器的所謂電子秤，這是不言而喻的。
如上所述，根據本發明，在託盤上包括有沿4方延伸的懸臂梁，在該各懸臂梁的前端部附近支承測量盤，同時在各懸臂梁設置檢測各撓量的撓量檢測部件，根據各撓量檢測部件的輸出求出測量盤上的負載重心位置，利用預先存儲的負載重心位置與四角誤差的關係，修正負載檢測機構的負載檢測輸出的四角誤差，用修正後的輸出決定計量顯示值，因此可不用機械嚴密地調整負載機構的羅伯瓦爾機構等，從而不需要熟練的特殊技術，即可消除四角誤差。
由以可看出，不僅降低製造時調整用的成本，而且即使在使用時四角誤差發生變化的場合，不需要特殊技術，即可簡單地再調整。
此外，即使在機械調整四角誤差的電子天平的情況下，在四角誤差與負載和偏置距離不成比例，只經機械調整而消除四角誤差有限制的場合下，通過適用本發明可從實質上消除四角誤差。
權利要求
1.一種電子天平，包括通過託盤支承測量盤，輸出與該測量盤上的負載對應的信號的負載檢測機構，和利用該負載測檢機構的輸出而算出測量盤上的負載值的運算部件，其特徵在於，所述託盤包括在水平面上沿4方延伸並在各前端部附近支承所述測量盤的角部的4根懸臂梁，同時包括撓量檢測部件和四角誤差修正運算部件；所述撓量檢測部件分別檢測所述各懸臂梁的撓量；所述四角誤差修正運算部件利用各懸臂梁檢測結果，算出所述測量盤上負載的重心位置，用預選存儲的負載重心位置與四角誤差的關係，在修正了所述負載檢測機構的輸出之後，供運算所述運算部件的負載值。
2.根據權利要求1所述的電子天平，其特徵在於，所述負載檢測機構為電磁力平衡機構，所述電磁力平衡機構，發生與所述測量盤上的負載對向的電磁力，根據其所發生電磁力的大小檢測該測盤上的負載。
3.根據權利要求1所述的電子天平，其特徵在於，所述負載檢測機構為加與所述測量盤上的負載對應力的測力傳感器。
4.根據權利要求1、2或3所述的電子天平，其特徵在於，對所述懸臂梁的撓量分別進行檢測的各撓量檢測部件，分別為應變儀。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的電子天平，其特徵在於，在所述託盤的各懸臂梁與測量盤之間分別在中間設置襯墊。
全文摘要
本發明提供一種不嚴密地進行機械調整即可從計量顯示值中消除四角誤差而能經常進行正確顯示的電子天平。為了達到這一目的所用的部件構成為,通過沿4方延伸的懸臂梁2a－2d在測量盤3與負載檢測機構1之間設置中間託盤2,並在該各懸臂梁2a－2d的前端附近支承測量盤3,設置分別檢測所述各懸臂梁2a－2d的控量的撓量檢測部件5a－5d。利用各撓量檢測部件5a－5d的輸出,計算出測量盤3上負載的重心位置,用預先儲存的負載的重心位置與四角誤差的關係,在修正負載檢測機構3的輸出之後,求出計量顯示值。
文檔編號G01G3/14GK1352380SQ0113439
公開日2002年6月5日 申請日期2001年11月2日 優先權日2000年11月2日
發明者楠本哲朗, 吉桑伸幸 申請人:株式會社島津製作所