专利名称：电子天平的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种装备罗泊威尔机构装置的电子天平。本发明可以应用到装备有平衡机构的电子天平，并且还可以应用到装备有各种荷重传感器而没有平衡机构的电子秤中。
在许多种电子天平和电子秤的情况下，一个用于安放要测量荷重的称重盘由一种罗泊威尔(Roberval)机构装置支撑(也称作平行导杆)，以便控制称重盘的移动。罗泊威尔机构装置具有一种结构，在这种结构中，一个可移动支柱由上、下两个相互并行的横梁支撑着，为了将固定的支柱固定在平衡机构或秤机构形成一体。每个横梁的两端通过一个弹性支点分别连接到该固定的支柱或可移动支柱。称重量的托盘由可移动支柱支撑。因此，作用在称重托盘上的荷重通过一个可移动支柱或，通过一个杠杆传送到一个电子装载检测部分。该电子荷重检测部分包括一个位移传感器和一个利用传感器的输出反馈-控制的电磁-力产生器，该输出作为在均衡电子天平的电子力情况下的检测数值。再者，在弦杆-振动天平的情况下，这部分包括一个振动弦杆和它的激励部分。
如上述的罗泊威尔机构，下面的罗泊威尔机构是大家都了解的，它具有通过装配一个固定支柱，一个可移动支柱，和作为彼此独立部分的上、下横梁来获得的结构，正如公开在日本未审查实用型出版号昭63-35924(1988)的正式公报中，此外，通过镗孔一个平面基体材料获得的整体结构正如公开在日本的未审查专利权出版号昭63-277936(1988)中的正式公报中。
上述罗泊威尔机构分别地避免了一个称重托盘的翻倒或倾斜，此外，具有用于消除由于在称重托盘上单侧(偏置)的荷重而引起的误差(即四角误差(单侧(偏置)误差))的功能。
在上面和下面横梁的平行严格地调整之前，不能实现罗泊威尔机构四-角-误差消除的功能。换句话讲，在为上、下横梁的两端提供的弹性杠杆支点部分被调整之前，以使杠杆支点部分的垂直间隔彼此一致。通常，平行范围的精确度在0.1-10μm之间，尽管它取决于可允许的四-角-误差(平衡精确)。因此，这难以满足与部件和调整的机械精度相一致的平行精度，同时在装配之后实际上改变在称重托盘上的荷重安放位置，即，所谓的四角误差的调整是必需的。
四角误差调整是通过调整罗泊威尔机构的每个横梁纵方向，即轴方向(以后称作纵方向)和垂直于纵向的方向(此后称作交叉方向)上的单侧的误差，同时改变荷重在称重托盘上的安装位置来完成的。因此，在一个整体结构的罗泊威尔机构情况下，对应于前面、后面、右边和左边的各部分都可以从分别位于上面和下面横梁两端的部分弹性杠杆支点部分移开，正如在日本的未审查实用新型出版号昭-35924(1988)的公告中公开的，在装备有一个调整机构的罗泊威尔机构情况下，操作相应部分的调整机械，用于向每个有弹性杠杆支点部分的固定支柱慢慢移动固定部分的位置。
在上述罗泊威尔机构中，交叉方向上的刚性比纵方向上的低，从而在交叉方向上容易发生单侧误差，因为通过镗孔平面基体材料获得的整体-结构的罗泊威尔机构具有较小的交叉-方向的尺寸。因此，上述整体-结构的罗泊威尔机构有一个问题，就是难以适应大重量或大托盘。
另一方面，装配型的罗泊威尔机构有一个问题，就是在纵方向上单侧误差的调整结果将影响交叉方向上的单侧误差结果，而且反之亦然，因此误差的调整是困难的。
本发明提出的电子天平能够解决上述问题并且即使在使用在交叉方向上具有较小刚性的罗泊威尔机构时也能避免在交叉方向产生单侧误差，并且与常规情况(参考日本未审查专利出版号2000-162026的正式文件)比较简化了机械四-角误差的调整。在电子天平的情况下，使用了垂直于罗泊威尔机构装置(第一罗泊威尔机构装置)的第二罗泊威尔机构装置，从上方看在其中由可移动支柱支撑称重托盘，而且这第二罗泊威尔机构的可移动支柱与第一罗泊威尔机构的支柱是一体化的。于是，第一罗泊威尔机构的轴-向(纵向)单侧荷重是由第一罗泊威尔机构承载，而在第一罗泊威尔机构的交叉方向上(相对第一罗泊威尔机构的轴扭力方向)的单侧荷重是由第二罗泊威尔机构主要承载。因此，通过从纵方向上的调整中分离在交叉方向单侧荷重的调整，获得调整可操作性的改进，同时可以弥补第一罗泊威尔机构在交叉-方向刚性上的弱点。
此外，更可取的是提供在第一罗泊威尔机构的可移动支柱倾斜方向上柔软的可弯曲部分，在这种结构中倾斜是由第一罗泊威尔机构轴向的单侧荷重引起的，换言之，可弯曲部分用于提供对于第二罗泊威尔机构在第一罗泊威尔机构的横梁纵方向的灵活性。在这种情况下，当第一罗泊威尔机构轴向单侧荷重起作用时，而且因此一个用于倾斜轴向可移动支柱的力起作用，这就可能通过该可弯曲部分吸收这个力并且实质上避免第二罗泊威尔机构均分有作用的可移动支柱。
此外，在上述建议的结构情况下，通过安装第一罗泊威尔机构在四方形管中以便使轴的方向与正方形管的轴-中心方向平行，并且通过安装第二罗泊威尔机构到四方形管的端面，由于要测量一个荷重，两个罗泊威尔机构的固定支柱之间的位置关系是不变动的，而且通过利用正方形管的高扭力刚性，获得具有高刚性的紧凑和高性能的电子天平。
根据本发明者的上述提议，对第一和第二罗泊威尔机构中一个称重托盘可以单独地在纵向和交叉方向上直接地调整，并且通过利用四方形管与第一和第二罗泊威尔机构的结合能够实现一种高-刚性和紧凑的电子天平。然而，根据该发明者的进一步详细的验证，已经阐明下列问题。
换句话讲，当单侧荷重作用在交叉方向时，就是说，当关于第一罗泊威尔机构轴的扭力-方向的力起作用时，因为第二罗泊威尔机构的存在，可移动的支柱是有效的，因此该支柱变成刚性的，而且第一罗泊威尔机构也稍微被偏斜。结果，发现通过第二罗泊威尔机构的单侧误差与通过第一罗泊威尔机构的单侧误差相抵触，而这作为妨碍完成单侧-误差调整的因素。
本发明被用于解决上述问题，而且其目的是要介绍一种消除上述妨碍因素和容易高精确地调整单侧误差的电子天平。
要实现上述目的，本发明的一种电子天平包括一个通过可移动支柱经过相互平行的上、下横梁用于支撑一个固定支柱的第一罗泊威尔机构，以便通过可移动支柱支撑一个称重托盘并且经过可移动支柱传送作用在称重托盘上的荷重给电子荷重检测部分。该电子天平包括第二罗泊威尔机构，其装备有在几乎垂直于第一罗泊威尔机构的横梁方向上延伸并且相互平行的上横梁和下横梁。第二罗泊威尔机构的可移动支柱与第一罗泊威尔机构的可移动支柱成为一个整体。此外，第一罗泊威尔机构沿着四方形管的轴向安放在四方形管中，而第二罗泊威尔机构安装在该四方形管的一端。此外，绕第一罗泊威尔机构的轴扭矩弱而在轴向的单侧载荷处有刚性的可弯曲部分被形成在第一罗泊威尔机构上，以及在第二罗泊威尔机构上形成可弯曲部分，该可弯曲部分，由于在第一罗泊威尔机构的轴向的单侧的荷重，使其在第一罗泊威尔机构的倾斜方向可弯曲。
本发明消除了上述妨碍因素，以便根据本发明者的建议更精确地调整电子天平的单侧误差。根据本发明者的建议，除第一罗泊威尔机构之外，通过使用一个从上面看与第一罗泊威尔机构垂直的第二罗泊威尔机构以及两个机构共享一个可移动支柱，可以获得独立地调整纵向和交叉方向的单侧误差的一种高刚性和紧凑的机构。然而，在本发明的情况下，在第一罗泊威尔机构上形成绕第一罗泊威尔机构的轴转矩弱而在轴向的单侧荷重中有刚性的可弯曲部分。因此，当单侧荷重绕第一罗泊威尔机构的轴产生一个扭力力矩时，即，一个单侧荷重作用在交叉方向时，该荷重是由形成在第一罗泊威尔机构上的可弯曲部分吸收，因此第一罗泊威尔机构不被偏斜。因此，这可以避免荷重影响第一罗泊威尔机构。
所以，根据本发明，能够使第一和第二罗泊威尔机构分别地承担在第一罗泊威尔机构的轴向和垂直于轴向方向的单侧荷重，即，在纵向和交叉方向的单侧荷重，同时机构间几乎是彼此不影响的，而且利用高刚性和紧凑的电子天平能够方便地高精确度地调整单侧误差。
图1是本发明实施例的截面视图；图2是显示图1中实施例的称重机械的基本部分结构的透视图；以及图3是显示本发明的另一个实施例的基本部分结构的截面视图。
本发明的所提实施例将在下面参考附图进行描述。
图1是本发明实施例的截面视图，图2是图1中实施例的称重机械的基本部分结构透视图。
第一罗泊威尔机构1是由固定支柱11、可移动支柱12，和存在于支柱11和12之间相互平行的上、下水平的横梁13a与13b构成的。弹性杠杆支点E形成在横梁13a和13b的两端附近。通过在具有均匀横截面的基体材料上形成镗孔或切口获得第一罗泊威尔机构1。此外，一个杠杆2、它的支点2a和一个用于连接该杠杆2与可移动支柱12的连接部件3也是整体地从该基体材料切出，该基体材料是通过镗孔或切开基体材料从中切出第一罗泊威尔机构1的基体材料。
转动分支型或者弦杆振动型荷重传感器5是安装在固定支柱11和第一罗泊威尔机构1的杠杆2之间。作用在可移动支柱12上的荷重经过连接部件3使杠杆2倾斜。然后，由于杠杆2的倾斜该荷重被传送给荷重传感器5，并且由该荷重传感器5产生与荷重的大小成比例的电信号。
第一罗泊威尔机构1被安放在一个四方形管7中以使机械1的轴向(纵向)与管7变成相互平行。上连接臂11a和下连接臂11b整体地形成在固定支柱11上。连接臂11a和11b的前端被安装在固定于四方形管7一端的盖子71上。然后，第二罗泊威尔机构6被安装在四方形管7的另外一端。插入孔72形成在四方形管7的侧面，其用刮削第一罗泊威尔机构1的有弹性杠杆支点E的锉刀的插入，以便调整该罗泊威尔机构1的单侧误差。
第二罗泊威尔机构6是通过在平面基体材料上形成镗孔或切口形成的，其类似于第一罗泊威尔机构1的情况。第二罗泊威尔机构6是由固定支柱61、可移动支柱62，以及位于支柱61和62之间并且相互平行的上水平横梁63a和下水平横梁63b构成的。弹性杠杆支点e形成在横梁63a和63b的两端附近。再者，该固定支柱61进一步穿过上和下横梁63a和63b的上下两面的外侧，并且向可移动支柱62方向延伸，此外该延伸部分的前端彼此连接以便形式作为整体的四方形。此外，四方形的固定支柱61通过螺丝钉固定在四方形管7的一端。在支柱61被固定到管7的同时，第二罗泊威尔机构6的横梁63a和63b垂直于第一罗泊威尔机构1的横梁13a和13b。在上面的描述之下，第二罗泊威尔机构6的可移动支柱62通过螺丝钉64固定在第一罗泊威尔机构1的可移动支柱12上。此外，一个托盘安装部件81通过相同的螺丝钉64被固定在可移动支柱62上。平面托盘接收器82被固定在托盘安装部件81的上端而称重托盘9被安装在托盘接收器82的上表面。
上述由安放四方形管7中的第一罗泊威尔机构1和安装在四方形管7的端面的第二罗泊威尔机构6等主要构成的单元被安放和固定在四方形的上面打开的天平箱101中。托盘-接收器安装部件81的上端安装在从该天平箱101打开的上面部分凸出的第二罗泊威尔机构6的可移动支柱62上，而平面托盘接收器82和称重托盘9位于该天平箱101的外部上侧面以便覆盖该天平箱101的全部上面。
在与第一罗泊威尔机构1的固定支柱11整体形成的并且被连接和固定在盖子71上的上连接臂11a和下连接臂11b中，两个在纵向具有预定间隔的可弯曲部分T形成在上连接臂11a上。此外，两个在纵向具有预定间隔的可弯曲部分t形成在第二罗泊威尔机构6的上下横梁63a和63b上。可弯曲部分T和t分别由形成在每个部件上的薄-壁部分形成。
根据上述实施例，安放在托盘接收器82上的称重托盘9的倾斜和操作方向是由第一罗泊威尔机构1和第二罗泊威尔机构6两者来控制的。再者，由称重托盘9上单侧荷重作用引起的四-角误差是通过第一罗泊威尔机构1和第二罗泊威尔机构6两者的作用消除的。
这就是，使得第一罗泊威尔机构1能够比较容易地调整横梁13a和13b在纵方向上的平行，因为横梁13a和13b的弹性杠杆支点E之间的跨距是较长的。因此，通过调整平行可以轻易地消除纵方向上的单侧荷重引起的误差。然而，这难以消除由于在垂直于纵方向的方向上的单侧荷重引起的误差，就是说，在垂直于横梁13a和13b的交叉方向上，因为在交叉方向上的尺寸(厚度)不大。
在第二罗泊威尔机构6的情况下，难以消除由于在第一罗泊威尔机构的横梁13a和13b的纵方向上的单侧荷重引起的误差，因为在纵方向上的该尺寸(厚度)是不大的。然而，因为横梁63a和63b的弹性杠杆支点e之间的跨距在垂直于纵方向(即，在横梁63a和63b的纵方向)的方向上是较长的，所以能够比较容易地调整该平行并且容易消除由在交叉方向上的单侧荷重引起的误差。因此，对于第一罗泊威尔机构1和第二罗泊威尔机构6只是在横梁13a和13b或者63a和63b的纵方向上应用单侧荷重的调整，则第一和第二机械1和6分别有效地根据相对称重托盘9的单侧荷重的方向起作用，并且能够消除作为一个整体的所有方向上单侧荷重总体上的误差。
此外，因为可弯曲部分t是形成在第二罗泊威尔机构6的横梁63a和63b上的，所以当纵方向的单侧荷重在称重托盘9上起作用时，横梁63a和63b在每个可弯曲部分t处偏斜，因此可移动支柱12和62在纵方向上倾斜，从而在罗泊威尔机构1和6之间没有发生扭曲，并且这能够避免第二罗泊威尔机构6的不必要的反作用并且减少单侧误差。
此外，因为可弯曲部分T是形成在连接臂11a和11b中的连接臂11a上，这两个连接臂是经过盖子71用于连接和固定第一罗泊威尔机构1的固定支柱11到四方形管7上，这就能够减少四方形管7的扭力方向上单侧荷重的影响，即，在第一罗泊威尔机构1交叉方向上的单侧荷重。
换言之，关于交叉方向上的单侧荷重，如上面所述，通过由第二罗泊威尔机构6对四方形管7提供扭力矩，可以防止产生误差。然而，这不能避免在该扭力的方向上发生的轻微歪斜。这轻微的歪斜影响第一罗泊威尔机构1并且产生单侧误差残留。然而，因为当扭力方向的单侧荷重起作用时可弯曲部分T是偏斜的，所以这可以减少在第一罗泊威尔机构1上可弯曲部分T的歪斜影响并减少单侧荷重。
在上述实施例的情况下，因为第一和第二罗泊威尔机构1和6都是安放在具有高扭力刚性的四方形管7中，虽然比不使用这种四方形管7的情况要紧凑，但是能够得到在单侧误差方面强的精确的称重机械。此外，当为了保护它不进灰尘或者水而封闭称重部分时，能够通过安装一个由橡胶盖子等构成的密封部件在四方形管7的一端来封闭这个部分，如图表1显示的S。从而，还获得一些优点，如由于大气压力或者温度的变化而引起空气膨胀或者由于称重室门的开/关引起的压力变化造成的内部压力的变化，使得施加在该封闭部件S上的压力变成水平的压力，从而不容易影响测量压力，因此，可以大大地抑制由于这些干扰造成的测量值或零点的变动。
在上述实施例的情况下，在绕第一罗泊威尔机构1的轴转矩弱而在轴-方向单侧荷重有刚性的可弯曲部分T形成在两个连接臂11a和11b的连接臂11a上，这两个连接臂是用于连接第一罗泊威尔机构1的固定支柱11和盖子71的。然而，也允许在另外一个连接臂11b上形成可弯曲部分T。再者，也可以在上面横梁13a和下面横梁13b上或者在比可移动支柱12的荷重作用点更靠近固定支柱11的位置上形成可弯曲部分T。总之，只要关于第一罗泊威尔机构1的轴扭力力矩通过可移动支柱12被吸收并且力矩的影响力没有达到第一罗泊威尔机构，就可以在优选的位置形成可弯曲部分T。
此外，在上述实施例的情况下，第一罗泊威尔机构1和第二罗泊威尔机构6是分别地利用在基体材料上形成一只镗孔或一个切口获得的整体型的，但是本发明没有限制到上述情况。即使通过利用装配类型也可能获得相同的功能和优点，该装配类型是通过形成固定和可移动支柱以及通过形成上、下横梁来构成的，上、下横梁用于连接由分开部件相互分开的支柱。
此外，本发明允许任何修改，只要其修改不违背本发明的要点。例如，用于连接第一罗泊威尔机构1的可移动支柱12和荷重传感器5的杠杆数没有限制在如上述实施例情况的一级，而是能够使用多级。此外，该荷重传感器5的位置没有被限制在象上述实施例的情况中那样，被固定在第一罗泊威尔机构1的固定支柱11和可移动支柱12之间的部分上。例如，如图3中基体部分的截面视图所示，允许的修改是荷重传感器5被安装在与固定支柱11比更靠近盖子71的位置，并且可移动支柱12的位移不仅仅通过杠杆2而且还通过一个附加的杠杆20传送给荷重传感器5。
此外，在上述实施例的情况下，描述了应用本发明的所谓不具有平衡机械的电子称的例子，但是正如上述的，本发明也可以应用到一种装备有平衡机械的电子天平中。例如，通过使用一种电磁-压力产生器代替上述实施例中的荷重传感器5，用于检测杠杆2倾斜的位移传感器，和用于控制由电磁-力产生器产生的电磁力的伺服-机械，以便根据位移传感器的输出来平衡一个机械，能够实现一个紧凑、高刚性和具有较小的单侧荷重的高精确度的电磁力平衡型电子天平。
权利要求
1.一种电子天平，包括一个通过可移动支柱(12)经过相互平行的上下横梁(13a和13b)用于支撑一个固定支柱(11)的第一罗泊威尔机构(1)，以便通过可移动支柱(12)支撑一个称重托盘(9)并且经过可移动支柱(12)传送作用在称重托盘(9)上的荷重给电子荷重检测部分(5)，其中包括第二罗泊威尔机构(6)，其装备有在几乎垂直于第一罗泊威尔机构(1)的横梁(13a和13b)方向上延伸并且相互平行的上横梁和下横梁(63a和63b)，而第二罗泊威尔机构(6)的可移动支柱(62)与第一罗泊威尔机构(1)的可移动支柱(12)成为一个整体，第一罗泊威尔机构(1)，其沿着四方形管(7)的轴向安放在一个四方形管(7)中而第二罗泊威尔机构(6)安装在该四方形管(7)的一端，形成在第一罗泊威尔机构(1)上的可弯曲部分(T)，其绕第一罗泊威尔机构(1)的轴扭矩弱而在轴向的单侧荷重中有刚性，和形成在第二罗泊威尔机构(6)上的可弯曲部分(t)，由于在第一罗泊威尔机构(1)的轴向的单侧的荷重，使其在第一罗泊威尔机构(1)的倾斜方向可弯曲。
2.根据权利要求1所述的电子天平，其特征在于第一罗泊威尔机构(1)是通过在均匀横截面的基体材料上形成镗孔或切口实现的。
3.根据权利要求1所述的电子天平，其特征在于第二罗泊威尔机构(6)是通过在平面基体材料上形成镗孔或切口实现的。
4.根据权利要求1所述的电子天平，其特征在于第二罗泊威尔机构(6)是由固定支柱(61)，可移动支柱(62)，以及位于支柱(61)和(62)之间并且相互平行的上和下水平横梁(63a)与(63b)构成的，而弹性的杠杆支点(e)形成在横梁(63a)和(63b)的两端附近。
5.根据权利要求1所述的电子天平，其特征在于第二罗泊威尔机构(6)的可移动支柱(62)与第一罗泊威尔机构(1)的可移动支柱(12)是做成一个整体，而一个托盘设置部件(81)被固定在第二罗泊威尔机构(6)的可移动支柱(62)上。
6.根据权利要求1所述的电子天平，其特征在于第一罗泊威尔机构(1)的可弯曲部分(T)由用于相互连接第一罗泊威尔机构(1)的固定支柱(11)与四方形管(7)的盖子(71)的两个连接臂(11a和11b)中的至少一个上的薄-壁部分来形成。
7.根据权利要求6所述的电子天平，其特征在于在有可弯曲部分(T)的连接臂上形成在纵向具有一个预定间隔的两个可弯曲部分(T)。
8.根据权利要求1所述的电子天平，其特征在于两个在纵向具有一个预定间隔的可弯曲部分(t)是由第二罗泊威尔机构(6)的上和下横梁(63a和63b)上的薄臂部分形成。
9.根据权利要求1所述的电子天平，其特征在于四方形管(7)是通过安装一个密封部件在该四方形管(7)的一端来封闭的。
全文摘要
利用具有与第一罗泊威尔机构(1)的横梁(13a和13b)垂直的横梁(63a和63b)的第二罗泊威尔机构(6),由可移动支柱(12)支撑称重托盘(9),而第二和第一罗泊威尔机构的可移动支柱被做成一整体,在纵向和交叉方向的单侧荷重由第一和第二罗泊威尔机构支撑。此外,通过在第一罗泊威尔机构上形成绕第一罗泊威尔机构轴的对单侧荷重有弹性的可弯曲部分(T),可以防止由单侧荷重在交叉方向上产生的扭力并且该扭力的影响可以减小。
文档编号G01G23/01GK1326094SQ0111850
公开日2001年12月12日 申请日期2001年5月29日 优先权日2000年5月31日
发明者河本晟 申请人:株式会社岛津制作所