專利名稱：電子天平的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子天平，更詳細(xì)地說涉及可不需要難于進(jìn)行四角誤差調(diào)整作業(yè)的電子天平。尤其，本發(fā)明可適用于發(fā)生與測(cè)量盤上的負(fù)載相對(duì)抗的電磁力并根據(jù)該發(fā)生電磁力的大小測(cè)定則量盤上負(fù)載的電磁力平衡機(jī)構(gòu)作為負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)的所謂電子天平外，還可適用于具有包括測(cè)力傳感器等的負(fù)載傳感器的負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)的所謂電子秤。
在這樣的電子天平或電子秤中，通常為了消除起因于測(cè)量盤上的負(fù)載重心位置的誤差，即四角誤差，多半采用包括羅伯瓦爾(Roberval)機(jī)構(gòu)(也稱為平行導(dǎo)向)的構(gòu)成。羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)具有將固定在天平底座的固定柱和裝著托盤的可動(dòng)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(jìn)行連接的構(gòu)造，通過調(diào)整上下梁的平行度，換句話說，通過調(diào)整使設(shè)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(cè)量盤中心偏向任意方向的位置加載，負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)可輸出與其負(fù)載對(duì)應(yīng)的一定信號(hào)，可消除四角誤差。
但是，全部消除上述的四角誤差并通過機(jī)械調(diào)整羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)的上下梁平行度的作業(yè)，實(shí)際上是在天平組裝之后，邊使測(cè)量盤上的負(fù)載位置變化邊進(jìn)行的，在其作業(yè)上需要特別的技術(shù)。而且，往往會(huì)發(fā)生所謂四角誤差沿測(cè)定盤的對(duì)角方向未均等出現(xiàn)的現(xiàn)象，或者會(huì)發(fā)生所謂四角誤差與負(fù)載的大小及偏置距離(由測(cè)量盤的中心至負(fù)載重心的距離)不成比例的現(xiàn)象，在這種場(chǎng)合下，實(shí)質(zhì)上不可能通過羅伯爾機(jī)構(gòu)的機(jī)械調(diào)整嚴(yán)密地消除四角誤差。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的電子天平，包括通過托盤支承測(cè)量盤，輸出與該測(cè)量盤上的負(fù)載對(duì)應(yīng)的信號(hào)的負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)，和利用該負(fù)載測(cè)檢機(jī)構(gòu)的輸出而算出測(cè)量盤上的負(fù)載值的運(yùn)算部件，其特征在于，所述托盤包括在水平面上沿4方沿伸并在各前端部附近支承所述測(cè)量盤的角部的4根懸臂梁，同時(shí)包括撓量檢測(cè)部件和四角誤差修正運(yùn)算部件；所述撓量檢測(cè)部件分別檢測(cè)所述各懸臂梁的撓量；所述四角誤差修正運(yùn)算部件利用各懸臂梁撓量檢測(cè)結(jié)果，算出所述測(cè)量盤上負(fù)載的重心位置，用預(yù)選存儲(chǔ)的負(fù)載重心位置與四角誤差的關(guān)系，在修正了所述負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出之后，供運(yùn)算所述運(yùn)算部件的負(fù)載值。
本發(fā)明通過檢測(cè)測(cè)量盤上負(fù)載的負(fù)載重心位置，并根據(jù)該位置修正負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出，不經(jīng)嚴(yán)密進(jìn)行羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)的機(jī)械調(diào)整，能消除四角誤差。
即是說，在托著測(cè)量盤的盤托上設(shè)置向4方延伸的懸臂梁，并在該懸臂梁的前端部附近支承測(cè)量盤時(shí)，各懸臂梁只按照與測(cè)量盤上的負(fù)載的重心位置對(duì)應(yīng)的量彎曲。在通過撓量檢測(cè)部件分別檢測(cè)各懸臂梁撓量時(shí)，可根據(jù)各撓量的比率通過計(jì)算求出測(cè)量盤上的負(fù)載重心位置。此外，負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出四角誤差(率)按照測(cè)量盤上的負(fù)載重心位置決定。
因此，預(yù)先實(shí)際測(cè)量向測(cè)量盤上的負(fù)載的重心位置與四角誤差的關(guān)系并進(jìn)行存儲(chǔ)，在實(shí)際使用時(shí)，將計(jì)量試樣等負(fù)載的各試樣載置在測(cè)量盤上的任意位置時(shí)，根據(jù)撓量檢測(cè)部件對(duì)懸臂梁撓量的檢測(cè)結(jié)果通過計(jì)算求出測(cè)量盤上的試樣重心位置，通過使用該計(jì)算結(jié)果與所述存儲(chǔ)內(nèi)容，可了解到負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)輸出中所含有的四角誤差，在進(jìn)行將該部分從負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出除去的修正運(yùn)算之后，若供給由運(yùn)算部件進(jìn)行負(fù)載值的運(yùn)算，則即取得在負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)的實(shí)際輸出中含有四角誤差的、計(jì)量顯示值不含四角誤差的正確值。
圖2為

圖1實(shí)施例的機(jī)械構(gòu)成的模式主視圖。
圖3為表示寫入本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)算控制部12的調(diào)整用程序內(nèi)容的流程圖。
圖4為表示寫入本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)算控制部12的計(jì)量用程序內(nèi)容的流程圖。
負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1為具有電磁力平衡機(jī)構(gòu)及羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)的已知機(jī)構(gòu)，故在此，其詳細(xì)說明從略，但若大致地對(duì)其作簡(jiǎn)要說明，是在羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)的可動(dòng)柱上安裝有托盤2，通過該托盤2支承測(cè)量盤3。測(cè)量盤3上的負(fù)載通過托盤2傳遞給羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)的可動(dòng)柱，并使與該可動(dòng)柱連接的天平桿傾斜。天平桿的傾斜由傳感器檢測(cè)，該桿的傾斜通常以成為0的方式產(chǎn)生電磁力使機(jī)構(gòu)平衡，為發(fā)生保持該平衡狀態(tài)的電磁力所需的電流值，通過測(cè)量電阻變換為電壓信號(hào)，作為與測(cè)量盤3上的負(fù)載對(duì)應(yīng)的負(fù)載檢測(cè)信號(hào)輸出。
負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1的負(fù)載檢測(cè)信號(hào)通過A-D轉(zhuǎn)換器11被數(shù)字化之后，時(shí)刻地納入運(yùn)算控制部12。運(yùn)算控制部12以具有CPU、ROM、RAM的微型計(jì)算機(jī)為主體，還包括有永久存儲(chǔ)器。與該運(yùn)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(cè)量盤3上的負(fù)載計(jì)量值的部件，而模式選擇鍵14是用于選擇實(shí)施如后所述的計(jì)量用程序或者用于調(diào)整用程序的鍵。
再有，托盤2是在由負(fù)載輸出機(jī)構(gòu)1的負(fù)載感應(yīng)部的羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)的可動(dòng)柱頂部上所設(shè)置的支承棒1a懸臂支承的狀態(tài)下，沿相互正交的4方延伸的4根懸臂梁2a-2d構(gòu)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(cè)量盤3。
此外，在各懸臂梁2a-2d設(shè)置有為檢測(cè)各自撓量用的撓量傳感器5a-5d(例如應(yīng)變儀等)，該各撓量傳感器5a-5d的輸出在通過由A-D轉(zhuǎn)換器15依次數(shù)字化之后，時(shí)刻地收入運(yùn)算控制部12。
在運(yùn)算控制部12除裝有通常計(jì)量時(shí)所使用的計(jì)量用程序之外，還裝有四角誤差調(diào)整時(shí)所使用的調(diào)整用程序。以下對(duì)各程序進(jìn)行說明。
圖3為表示調(diào)整用程序內(nèi)容的流程圖。該程序可供在天秤出廠(或發(fā)貨時(shí))或按照需要調(diào)整四角誤差時(shí)使用。在該調(diào)整用程序中，例如在包括圖1中A-E所示的測(cè)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(gè)位置上，例如載置法碼等同一負(fù)載，采取各位置的負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1的輸出與各撓量傳感器5a-5d的輸出。
這里，各撓量傳感器5a-5d的輸出的相互比由負(fù)載測(cè)量盤3上的重心位置決定，并根據(jù)這些各撓量傳感器5a-5d的輸出，通過簡(jiǎn)單計(jì)算可求出負(fù)載中的位置。另一方面，負(fù)載各位置負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1的輸出的不同，起因于相對(duì)負(fù)載重心位置的該負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1的四角誤差，因此，根據(jù)由上述動(dòng)作所采取的數(shù)據(jù)，可求出與負(fù)載重心位置和與各位置對(duì)應(yīng)的四角誤差率，并將該信息收入永久存儲(chǔ)器，從而結(jié)束了該調(diào)整用程序。
圖4為表示計(jì)量用程序內(nèi)容的流程圖。該程序可供通常計(jì)量時(shí)使用。在該計(jì)量用程序中，在將被測(cè)定試樣等物品載置在測(cè)量盤3上的狀態(tài)下，將負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1的輸出時(shí)刻地收入，同時(shí)根據(jù)各撓量傳感器5a-5d的輸出，算出該物品在測(cè)量盤3上的重心裝置。然后，通過利用存儲(chǔ)在永久存儲(chǔ)器中的重心位置與四角誤差率的關(guān)系，修正負(fù)載機(jī)構(gòu)1的輸出，并使修正后的負(fù)載檢測(cè)輸出平均化，乘靈敏度系數(shù)等已知的運(yùn)算，則算出顯示器13上顯示的計(jì)量值。這里，通過調(diào)整用程序存儲(chǔ)在永久存儲(chǔ)器中的負(fù)載重心位置與四角誤差的關(guān)系，只是重心位置受到限制位置的數(shù)據(jù)，另一方面，在試樣測(cè)定等的實(shí)際測(cè)定時(shí)，該重心位置成為測(cè)量盤3上的任意位置，不能由永久存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)內(nèi)容直接進(jìn)行四角誤差的修正，但是利用永久存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的多數(shù)重心位置與四角誤差的關(guān)系，可通過修正運(yùn)算等近似計(jì)算求出實(shí)際測(cè)定時(shí)重心位置與四角誤差的關(guān)系，進(jìn)行修正。
在如上述的修正由負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1的輸出之后，所求出的計(jì)量值，即使被測(cè)定試樣等置于測(cè)量盤3上的任一位置上，通過常成為不包括與在測(cè)量盤3上的中心部所放置的場(chǎng)合同等的四角誤差的值。
還有，在上述實(shí)施例中，說明了使用應(yīng)變儀作為檢測(cè)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(fā)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(duì)應(yīng)設(shè)置發(fā)光器件與受光器件對(duì)，將該對(duì)的設(shè)置位置作為各懸臂梁2a-2d橫切發(fā)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(gòu)成。
還有，在以上的實(shí)施例中，雖然示出了將本發(fā)明適用于包括作為負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1的電磁平衡機(jī)構(gòu)的所謂電磁力平衡型電子天平，但是本發(fā)明也可等同地適用于使用負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1的測(cè)力傳感器等負(fù)載傳感器的所謂電子秤，這是不言而喻的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在托盤上包括有沿4方延伸的懸臂梁，在該各懸臂梁的前端部附近支承測(cè)量盤，同時(shí)在各懸臂梁設(shè)置檢測(cè)各撓量的撓量檢測(cè)部件，根據(jù)各撓量檢測(cè)部件的輸出求出測(cè)量盤上的負(fù)載重心位置，利用預(yù)先存儲(chǔ)的負(fù)載重心位置與四角誤差的關(guān)系，修正負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)的負(fù)載檢測(cè)輸出的四角誤差，用修正后的輸出決定計(jì)量顯示值，因此可不用機(jī)械嚴(yán)密地調(diào)整負(fù)載機(jī)構(gòu)的羅伯瓦爾機(jī)構(gòu)等，從而不需要熟練的特殊技術(shù)，即可消除四角誤差。
由以可看出，不僅降低制造時(shí)調(diào)整用的成本，而且即使在使用時(shí)四角誤差發(fā)生變化的場(chǎng)合，不需要特殊技術(shù)，即可簡(jiǎn)單地再調(diào)整。
此外，即使在機(jī)械調(diào)整四角誤差的電子天平的情況下，在四角誤差與負(fù)載和偏置距離不成比例，只經(jīng)機(jī)械調(diào)整而消除四角誤差有限制的場(chǎng)合下，通過適用本發(fā)明可從實(shí)質(zhì)上消除四角誤差。
權(quán)利要求
1.一種電子天平，包括通過托盤支承測(cè)量盤，輸出與該測(cè)量盤上的負(fù)載對(duì)應(yīng)的信號(hào)的負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)，和利用該負(fù)載測(cè)檢機(jī)構(gòu)的輸出而算出測(cè)量盤上的負(fù)載值的運(yùn)算部件，其特征在于，所述托盤包括在水平面上沿4方延伸并在各前端部附近支承所述測(cè)量盤的角部的4根懸臂梁，同時(shí)包括撓量檢測(cè)部件和四角誤差修正運(yùn)算部件；所述撓量檢測(cè)部件分別檢測(cè)所述各懸臂梁的撓量；所述四角誤差修正運(yùn)算部件利用各懸臂梁檢測(cè)結(jié)果，算出所述測(cè)量盤上負(fù)載的重心位置，用預(yù)選存儲(chǔ)的負(fù)載重心位置與四角誤差的關(guān)系，在修正了所述負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出之后，供運(yùn)算所述運(yùn)算部件的負(fù)載值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子天平，其特征在于，所述負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)為電磁力平衡機(jī)構(gòu)，所述電磁力平衡機(jī)構(gòu)，發(fā)生與所述測(cè)量盤上的負(fù)載對(duì)向的電磁力，根據(jù)其所發(fā)生電磁力的大小檢測(cè)該測(cè)盤上的負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子天平，其特征在于，所述負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)為加與所述測(cè)量盤上的負(fù)載對(duì)應(yīng)力的測(cè)力傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的電子天平，其特征在于，對(duì)所述懸臂梁的撓量分別進(jìn)行檢測(cè)的各撓量檢測(cè)部件，分別為應(yīng)變儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的電子天平，其特征在于，在所述托盤的各懸臂梁與測(cè)量盤之間分別在中間設(shè)置襯墊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不嚴(yán)密地進(jìn)行機(jī)械調(diào)整即可從計(jì)量顯示值中消除四角誤差而能經(jīng)常進(jìn)行正確顯示的電子天平。為了達(dá)到這一目的所用的部件構(gòu)成為,通過沿4方延伸的懸臂梁2a－2d在測(cè)量盤3與負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)1之間設(shè)置中間托盤2,并在該各懸臂梁2a－2d的前端附近支承測(cè)量盤3,設(shè)置分別檢測(cè)所述各懸臂梁2a－2d的控量的撓量檢測(cè)部件5a－5d。利用各撓量檢測(cè)部件5a－5d的輸出,計(jì)算出測(cè)量盤3上負(fù)載的重心位置,用預(yù)先儲(chǔ)存的負(fù)載的重心位置與四角誤差的關(guān)系,在修正負(fù)載檢測(cè)機(jī)構(gòu)3的輸出之后,求出計(jì)量顯示值。
文檔編號(hào)G01G3/14GK1352380SQ0113439
公開日2002年6月5日 申請(qǐng)日期2001年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月2日
發(fā)明者楠本哲朗, 吉桑伸幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所