專利名稱：電子天平的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子天平，尤其是涉及這樣一種電子天平，其設(shè)置有羅維布機(jī)構(gòu)(Roverbal mechanism，也稱作平行導(dǎo)軌)，生成電磁力以消除由測(cè)量載荷對(duì)位移部分產(chǎn)生的位移，并且通過(guò)所生成的電磁力來(lái)檢測(cè)測(cè)量載荷。
背景技術(shù)：
通常，在電子天平中生成電磁力來(lái)抵抗由測(cè)量載荷對(duì)傳感器機(jī)構(gòu)主體產(chǎn)生的位移，并且根據(jù)將位移變成零所需要的電磁力來(lái)測(cè)量該測(cè)量載荷?？梢圆捎门渲糜蟹Q作羅維布機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)主體作為此類電子天平中的傳感器機(jī)構(gòu)主體，其中支承測(cè)量盤(pán)的可移動(dòng)柱由兩個(gè)彼此平行的梁支承于固定柱上，測(cè)量負(fù)載放置于測(cè)量盤(pán)上，各個(gè)梁兩端配置有柔性部分(參考JP-A-2002-148105和JP-A-2004-28750)。羅維布機(jī)構(gòu)的設(shè)置防止因?yàn)闇y(cè)量載荷而使測(cè)量盤(pán)發(fā)生傾斜，并且限制由測(cè)量載荷造成的測(cè)量盤(pán)或者可移動(dòng)柱在垂直方向上的位移。因此可以消除由放置在測(cè)量盤(pán)上的測(cè)量負(fù)載的位置造成的載荷檢測(cè)誤差，從而使測(cè)量具有高精度。
圖3A示出載荷測(cè)量單元20的側(cè)視圖，其由用作上述傳感器機(jī)構(gòu)主體的單元塊加工而成。圖3B示出其俯視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)29。圖3C示出電磁力生成裝置30的局部剖視圖。如圖中所示，載荷測(cè)量單元20由單元塊形狀形成柔性部分e和梁23a、23b，其利用電火花線切割二維的加工成羅維布機(jī)構(gòu)，以及杠桿塊26，其連接于力點(diǎn)彈簧24a、24b和支點(diǎn)彈簧25。同樣，在圖3B中所示的載荷測(cè)量單元20中，力點(diǎn)彈簧24a、24b和支點(diǎn)彈簧25在x方向上的寬度通過(guò)在載荷測(cè)量單元20縱向的兩個(gè)側(cè)部形成锪孔27而變小。從而，機(jī)械靈敏度得以提高。如圖3A中所示，測(cè)量盤(pán)29固定地連接于載荷測(cè)量單元20的可移動(dòng)柱28的上端。在杠桿塊26的兩側(cè)擰上一端固定有電磁力生成裝置30的作用力線圈(force coil)30a的杠桿31。該載荷測(cè)量單元20的特征在于，其可以降低元件的數(shù)量并且提供溫度特性的高再現(xiàn)性。
現(xiàn)有技術(shù)中的電子天平構(gòu)造如上，但是存在以下問(wèn)題。杠桿塊26可能隨載荷測(cè)量單元20在寬度方向上(或者圖3B中所示的x方向)，即在垂直于杠桿塊26的可移動(dòng)方向的方向上的振動(dòng)而發(fā)生振動(dòng)。從而，由于臨時(shí)振動(dòng)而使指示值發(fā)生變化，并且由于穩(wěn)定的振動(dòng)而持續(xù)產(chǎn)生誤差。此外，難以將源點(diǎn)和支點(diǎn)做成其理想形狀，以及在優(yōu)化設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)機(jī)械靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上情況完成了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種電子天平，其中降低了載荷測(cè)量單元在寬度方向上振動(dòng)的影響。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，電子天平具有塊狀載荷測(cè)量單元，該載荷測(cè)量單元包括羅維布機(jī)構(gòu)，用于在垂直方向上傳輸測(cè)量載荷；支點(diǎn)彈簧，用于施加測(cè)量載荷和電磁力的扭矩；以及可移動(dòng)柱，其連接于力點(diǎn)彈簧和載荷接收器，測(cè)量載荷施加于該載荷接收器上，其中載荷測(cè)量單元配置有至少兩個(gè)水平孔，水平孔平行設(shè)置于載荷測(cè)量單元的可移動(dòng)柱的端面或者固定柱的端面上，從而力點(diǎn)彈簧的寬度由水平孔之間的未加工區(qū)域控制并且水平孔的內(nèi)側(cè)面構(gòu)成支點(diǎn)彈簧的內(nèi)端面，這意味著支點(diǎn)彈簧13a和13b在x方向上的寬度由水平孔1a和1b的內(nèi)側(cè)面1a’、1b’確定。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電子天平中，載荷測(cè)量單元設(shè)置有在垂直方向上從載荷測(cè)量單元的上面或者底面延伸的至少一個(gè)垂直孔，以分隔支點(diǎn)彈簧。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電子天平中，锪孔形成于載荷測(cè)量單元縱向側(cè)部上，以降低支點(diǎn)彈簧的寬度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的電子天平中，載荷測(cè)量單元配置有多個(gè)水平孔，水平孔平行設(shè)置于載荷測(cè)量單元的可移動(dòng)柱或者固定柱的端面上，從而至少有一個(gè)位于多個(gè)水平孔平行方向上的未加工區(qū)域控制力點(diǎn)彈簧的寬度，并且至少有一個(gè)不控制力點(diǎn)彈簧的其他未加工區(qū)域控制支點(diǎn)彈簧的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的電子天平按上述方式構(gòu)造，可以降低載荷測(cè)量單元厚度方向上振動(dòng)的影響。


圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明電子天平的載荷測(cè)量單元1的實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖1B示出了其正視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)8和盤(pán)容納架8a。
圖1C示出了其俯視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)8和盤(pán)容納架8a。
圖1D示出了電磁力生成裝置15的局部剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖2A示出了載荷測(cè)量單元1中加工的孔的位置的局部側(cè)視圖。
圖2B示出了其主視圖。
圖2C是沿著線A-A剖開(kāi)的剖視圖。
圖2D是示出載荷測(cè)量單元1中加工的垂直孔1c’的另一示例的局部側(cè)視圖。
圖3A示出了在現(xiàn)有技術(shù)的電子天平中使用的載荷測(cè)量單元的側(cè)視圖。
圖3B示出了其俯視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)29。
圖3C示出了電磁力生成裝置30的局部剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明電子天平的載荷測(cè)量單元1的實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電子天平的載荷測(cè)量單元1的正視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)8和盤(pán)容納架8a。
圖4C示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電子天平的載荷測(cè)量單元1的俯視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)8和盤(pán)容納架8a。
圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明電子天平的載荷測(cè)量單元1的實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電子天平的載荷測(cè)量單元1的正視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)8和盤(pán)容納架8a。
圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電子天平的載荷測(cè)量單元1的俯視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)8和盤(pán)容納架8a。
圖5D示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電子天平的載荷測(cè)量單元1的后視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1A是將本發(fā)明應(yīng)用于電子天平的情況下的載荷測(cè)量單元1的側(cè)視圖。圖1B是其正視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)8和盤(pán)容納架8a。圖1C是其俯視圖，其中沒(méi)有示出測(cè)量盤(pán)8和盤(pán)容納架8a，并且其中示出了锪孔1d。圖1D是電磁力生成裝置15的局部剖視結(jié)構(gòu)圖。圖2A示出載荷測(cè)量單元1中加工的孔的位置的局部側(cè)視圖。圖2B是其正視圖，圖2C是沿著線A-A剖開(kāi)的剖視圖。該載荷測(cè)量單元1通過(guò)在鋁合金和相似材料制成的單元塊中鉆孔而形成以下各種孔。同樣，載荷測(cè)量單元1通過(guò)用電火花線切割加工而提供狹縫1f而形成羅維布機(jī)構(gòu)2和杠桿塊3。
羅維布機(jī)構(gòu)2具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中位于單元塊兩端的可移動(dòng)柱4和固定柱5通過(guò)上和下平行梁6、7相互連接，在上和下平行梁6、7的兩端分別設(shè)置有柔性部分e。測(cè)量盤(pán)8通過(guò)盤(pán)容納架8a支承于可移動(dòng)柱4的上端面上。載荷接收器包括測(cè)量盤(pán)8和盤(pán)容納架8a。固定柱5的下端固定于天平基座9上。
可移動(dòng)柱4通過(guò)形成于連接部10的上和下位置的力點(diǎn)彈簧(power-pointspring)11、12連接于杠桿塊3的一端。杠桿塊3被支承使其以兩個(gè)支點(diǎn)彈簧13a、13b為中心傾斜，所述支點(diǎn)彈簧13a、13b形成于固定柱5的右上端(圖中右側(cè))，其處于固定柱5的可移動(dòng)柱4側(cè)。在杠桿塊3的另一端，配置成獨(dú)立部件的載出部件(carrying-out member)14的基部(未示出其中間部分)被固定連接。
載出部件14的基部用叉形分支擰在杠桿塊3的兩側(cè)面上。電磁力生成裝置15的作用力線圈15a固定于載出部件14的末端。電磁力生成裝置15具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中作用力線圈15a可移動(dòng)地置于由磁性回路15b生成的靜磁場(chǎng)中。
載出部件14末端的位移由位移傳感器16檢測(cè)。流經(jīng)作用力線圈15a的電流由伺服機(jī)構(gòu)(未示出)控制，使載出部件14的位移恒定為零。然后，根據(jù)流經(jīng)作用力線圈15a的電流測(cè)量出測(cè)量盤(pán)8上的測(cè)量載荷。
根據(jù)本發(fā)明載荷測(cè)量單元1中的力點(diǎn)彈簧11和支點(diǎn)彈簧13a、13b通過(guò)結(jié)合圖2中所示的下列過(guò)程(1)至(3)而形成。
(1)水平平行并沿中心線c對(duì)稱的兩個(gè)水平孔1a、1b形成于可移動(dòng)柱4的端面4a，從而穿過(guò)形成于單元塊側(cè)面三點(diǎn)的水平孔1e。力點(diǎn)彈簧11的寬度(在圖2C所示的x方向上)由沒(méi)有形成水平孔1a、1b的未加工區(qū)域1L(圖2B中示出三個(gè)區(qū)域)控制或者確定。從而，水平孔1a、1b的內(nèi)側(cè)面1a’、1b’構(gòu)成了支點(diǎn)彈簧13a、13b的內(nèi)端面13a’、13b’，這意味著支點(diǎn)彈簧13a和13b在x方向上的寬度由水平孔1a和1b的內(nèi)側(cè)面1a’、1b’確定。未加工區(qū)域1L指的是水平孔1a、1b之間的區(qū)域以及各孔1a、1b與單元塊各側(cè)面之間的區(qū)域。理想地，形成兩個(gè)水平孔1a、1b。這是因?yàn)楸景l(fā)明的目的可以通過(guò)兩個(gè)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且這樣少量的孔不會(huì)降低機(jī)械強(qiáng)度。此外，降低了工時(shí)和生產(chǎn)成本。然而，在本發(fā)明中，水平孔的數(shù)量并不局限于兩個(gè)。可以形成四個(gè)水平孔，從而支點(diǎn)彈簧的內(nèi)端面由兩個(gè)最外側(cè)的水平孔確定。此外，可以形成五個(gè)或者更多的水平孔，而不是四個(gè)水平孔。通過(guò)調(diào)整各個(gè)孔的尺寸，可以根據(jù)需要形成任意數(shù)量的水平孔(參見(jiàn)圖4B)。在本發(fā)明中，垂直孔的數(shù)量與水平孔的數(shù)量一致，如圖4C中所示的。
根據(jù)水平孔的數(shù)量，多個(gè)未加工區(qū)域1L形成于水平孔的平行方向上。因此，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，未加工區(qū)域1L中之一(包括一半未加工區(qū)域1L)可以用于確定力點(diǎn)彈簧的寬度，并且其他未加工區(qū)域1L中至少一個(gè)可以用于確定支點(diǎn)彈簧的寬度。力點(diǎn)彈簧的數(shù)量和支點(diǎn)彈簧的數(shù)量可以有各種組合，因此借助水平孔的約束方式可以在各種實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明包括所有的這些實(shí)施方式。
在本發(fā)明中，可以在固定柱5的端面5a上形成至少兩個(gè)水平孔，該兩水平孔水平平行并且關(guān)于中心線對(duì)稱(參見(jiàn)圖5A-5D)。
(2)為了將支點(diǎn)彈簧13a、13b彼此分離，在垂直方向從單元塊的上表面加工出垂直孔1c。因此支點(diǎn)彈簧13a、13b可以在縱向置于載荷測(cè)量單元1的兩側(cè)面上，并且可以在中心形成單個(gè)力點(diǎn)彈簧11。可以在垂直方向從單元塊的底面加工出垂直孔(參見(jiàn)圖2D)。
(3)為了減小支點(diǎn)彈簧13a、13b的寬度，在縱向?qū)量?d置于單元塊的兩側(cè)部分上。
因此，由單元塊加工而成的載荷測(cè)量單元1的整體塊(unified-block)結(jié)構(gòu)中，在組裝電子天平中支點(diǎn)彈簧13a、13b之間的間隔可以向外擴(kuò)大，從而提高抗振性。此外，可以縮小力點(diǎn)彈簧11的寬度以提高機(jī)械靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明的電子天平，由于在可移動(dòng)柱的端面或者固定柱的端面中、以及載荷測(cè)量單元的上側(cè)或者下側(cè)中加工出孔，所以兩個(gè)支點(diǎn)彈簧之間的間隔被擴(kuò)大。此外，由于在其縱向的側(cè)部加工出锪孔，所以支點(diǎn)彈簧的寬度得以降低。此外，形成了單個(gè)力點(diǎn)彈簧。因此，在組裝的電子天平中可以實(shí)現(xiàn)彈簧的最佳布局，從而增強(qiáng)了支點(diǎn)彈簧抵抗寬度方向上振動(dòng)的扭曲強(qiáng)度。此外，增加了杠桿系統(tǒng)的固有頻率，以便于內(nèi)部擾動(dòng)處理，從而提高了電子天平的抗振性能。
本發(fā)明涉及電子天平，尤其是涉及這樣一種電子天平，其配置有羅維布機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生電磁力以消除由測(cè)量載荷引起的位移部分的位移，并且由所產(chǎn)生的電磁力來(lái)檢測(cè)該測(cè)量載荷。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很明顯的是，在不脫離本發(fā)明的精神或者范圍的前提下可以對(duì)本發(fā)明所述的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行各種修改和改變。因此，本發(fā)明涵蓋了與所附權(quán)利要求及其等同文件范圍一致的本發(fā)明的所有修改和改變。
本申請(qǐng)要求基于2004年9月28日提交的日本專利申請(qǐng)No.2004-281877的外國(guó)優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此整體引作參考。
權(quán)利要求
1.一種具有塊狀載荷測(cè)量單元的電子天平，所述載荷測(cè)量單元包括羅維布機(jī)構(gòu)，用于在垂直方向傳輸測(cè)量載荷；支點(diǎn)彈簧，用于施加測(cè)量載荷和電磁力的扭矩；以及可移動(dòng)柱，其連接于力點(diǎn)彈簧和載荷接收器，測(cè)量載荷施加于該載荷接收器上，其中所述的載荷測(cè)量單元配置有至少兩個(gè)水平孔，所述水平孔平行設(shè)置于載荷測(cè)量單元的可移動(dòng)柱的端面或者固定柱的端面上，從而由水平孔之間的未加工區(qū)域控制力點(diǎn)彈簧的寬度，并且水平孔的內(nèi)側(cè)面構(gòu)成支點(diǎn)彈簧的內(nèi)端面。
2.如權(quán)利要求1所述的電子天平，其中所述載荷測(cè)量單元設(shè)置有在垂直方向上從載荷測(cè)量單元的上面或者底面延伸的至少一個(gè)垂直孔，以分隔支點(diǎn)彈簧。
3.如權(quán)利要求1所述的電子天平，其中锪孔形成于載荷測(cè)量單元的縱向側(cè)部上，以減小支點(diǎn)彈簧的寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的電子天平，其中所述載荷測(cè)量單元配置有多個(gè)水平孔，所述水平孔平行設(shè)置于載荷測(cè)量單元的可移動(dòng)柱或者固定柱的端面上，從而至少有一個(gè)位于所述多個(gè)水平孔平行方向上的未加工區(qū)域控制力點(diǎn)彈簧的寬度，并且至少有一個(gè)不控制力點(diǎn)彈簧的其他未加工區(qū)域控制支點(diǎn)彈簧的寬度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子天平。在塊狀載荷測(cè)量單元的可移動(dòng)柱端面上加工出兩個(gè)水平孔。力點(diǎn)彈簧形成于水平孔之間，并且水平孔的內(nèi)側(cè)面構(gòu)成支點(diǎn)彈簧的內(nèi)端面。此外，從載荷測(cè)量單元的上面或者下面加工出垂直孔，從而支點(diǎn)彈簧被在垂直方向上延伸的垂直孔分隔，并且形成于載荷測(cè)量單元縱向的兩側(cè)面上。
文檔編號(hào)G01G7/04GK1755334SQ20051007634
公開(kāi)日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者飯塚淳史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所