质量传感器的制作方法

本发明涉及具有架盘机构的质量传感器的四角调整机构。

背景技术：

架盘机构作为将称量物的负载传递到传感器主体的机构，被广泛利用于电磁平衡式天平、使用了应变仪的电子天平、利用了静电电容的变化的静电电容式天平等。

架盘机构具有的构造为，承受称量物的负载的浮框和与浮框对置配置且固定于外壳等的固定部，通过在两端部附近形成有成为铰接的薄壁部且上下平行地配置的上下副杆连结，架盘机构的原理为，即使假设在支撑于浮框的计量盘上产生偏置负载(四角误差)，由于偏置负载而产生的传感器部所承受的力矩负载的水平成分也向上下副杆传递而被取消，仅垂直成分传递到传感器主体。

由此，当上下副杆的平行崩坏时，水平成分的误差直接体现到计量值中，因此在具有架盘机构的高精度的质量传感器中，通常进行使上下副杆的上下高度一致的平行调整。

该高度调整一般通过对调整点(薄壁部)进行切削来进行。但是，该切削法不是可逆的，并且担心由摩擦热导致的调整误差，因此有的设置有使用了螺钉的可逆的四角调整机构。

例如，专利文献1的质量传感器具有的四角调整机构为，上副杆固定在从固定部的一端部朝向传感器内侧延伸配置的悬臂梁状的臂部的上方，调整螺钉插入到该臂部的大致中央部并拧合于固定部。在臂部与固定部之间，设置有用于对将调整螺钉松缓时的臂部的恢复进行施力的螺旋弹簧。根据该四角调整机构，通过对调整螺钉进行旋转，由此上副杆上下运动，能够进行上下副杆的平行调整。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007－315774号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

通过这样的利用了调整螺钉的四角调整机构，能够进行可逆的四角调整，但是近年来，质量传感器的高性能化发展，特别是对于分辨能力较高的天平来说，上下副杆的平行调整被要求进一步的严密度。

在此，如果简单地考虑，则为了降低四角调整的灵敏度，只要使架盘机构大型化、或者降低四角调整部的刚性即可。基于该考虑方法，可以考虑降低进行四角调整的部位的厚度、或者形成切削部。但是，另一方面，从维持天平的制品性能的观点出发，优选质量传感器的刚性尽可能高。使四角调整的灵敏度降低与较高地保持架盘机构的刚性处于相反的关系，存在难以满足两者这样的问题。

本发明的目的在于，提供一种质量传感器，具有不降低架盘机构的刚性就能够降低四角调整的灵敏度的四角调整机构。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的一个方式的质量传感器包括：架盘机构，由承受称量物的负载的浮框和与上述浮框对置配置的固定部通过在两端部附近形成有薄壁部且上下平行地配置的上下的副杆连结而成；以及四角调整机构，用于进行上述上下的副杆的平行调整，该质量传感器的特征在于，上述四角调整机构具有：调整螺钉，沿上下方向插入上述上下的副杆的任一方的固定部侧端部，并拧合于上述固定部；以及上弹性部件以及下弹性部件，夹着上述固定部侧端部在上下方向上直列地配置于上述调整螺钉的螺纹部。

根据该方式，作为四角调整机构，使用调整螺钉和2个弹性部件，将调整螺钉相对于进行平行调整的副杆插通，并且在调整螺钉的螺纹部，在成为高度调整方向的上下方向上夹持副杆地直列配置2个弹性部件。由此，当紧固调整螺钉时，调整螺钉的位移量被分配为上下的弹性部件的位移量，结果，位于上弹性部件与下弹性部件的中间的副杆，仅位移减去了上弹性部件的位移量之后的量。即，相对于调整螺钉的位移量，减去了上弹性部件的位移量之后的位移量作为架盘机构的高度调整量起作用，因此不使四角调整机构的构造相应地扩大就能够降低四角调整的灵敏度。

此外，根据该方式，将2个弹性部件配置于成为调整对象的副杆的上下，因此不变更设置四角调整机构的部位的厚度、形状。由此，即使附加四角调整机构，也能够维持架盘机构的刚性。

在上述方式中优选为，上述上弹性部件的弹性系数小于上述下弹性部件的弹性系数。由此，四角调整机构的调整螺钉的位移，与上下的弹性部件的弹性系数比呈反比例地分配，因此通过对上下的弹性部件的弹性系数设置差，并将下弹性部件的弹性系数设定得大于上弹性部件，由此上弹性部件的位移量抵消量变大，上述方式能够良好地起作用，能够进一步降低四角调整的灵敏度。

在上述方式中优选为，设置有上述四角调整机构的上述副杆，具有与上述固定部结合的结合部，上述结合部形成在上述副杆的上述薄壁部与上述四角调整机构之间。由此，在着力点(四角调整机构)与调整点(薄壁部)之间形成有支点，因此能够纯粹地将垂直成分向架盘机构传递。

在上述方式，上弹性部件、下弹性部件可以都利用板簧或者螺旋弹簧。更优选为，上弹性部件利用板簧或者螺旋弹簧，下弹性部件利用螺旋弹簧。由此，能够将传感器构成的全高抑制得较低，能够进行小型化。

发明的效果

根据本发明的质量传感器，能够不降低架盘机构的刚性而降低四角调整的灵敏度。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的质量传感器的后方立体图

图2是本发明的第一实施方式的质量传感器的主视图

图3是本发明的第一实施方式的质量传感器的平面图

图4是本发明的第一实施方式的质量传感器的右视图

图5是本发明的第一实施方式的质量传感器的纵截面图

图6是本发明的第二实施方式的质量传感器的后方立体图

图7是本发明的第二实施方式的主视图

图8是本发明的第二实施方式的质量传感器的右视图

图9是本发明的第二实施方式的质量传感器的纵截面图

具体实施方式

接下来，对本发明的优选实施方式进行说明。

(第一实施方式)

图1是本发明的第一实施方式的质量传感器的后方立体图，图2是该质量传感器的主视图，图3是该质量传感器的平面图，图4是该质量传感器的右视图，图5是该质量传感器的纵截面图(沿着图3所示的V－V线的截面图)。此外，在图2～图5中省略盘承受部210的记载。

质量传感器1为长方体状，具有架盘机构2和传感器主体3。架盘机构2设置有四角调整机构4。传感器主体3作为一个例子使用电磁平衡式传感器(参照图1等)。

架盘机构2为，承受称量物的负载的柱状的浮框21与固定于称的外壳等的固定部22对置配置，浮框21与固定部22之间通过上下平行配置的平板状的上副杆23和下副杆24连结。这些浮框21、固定部22、上副杆23以及下副杆24为，从由铝压铸成型、铝的挤压件、铝的锻造等而成型的一体的金属块通过铣床等的切削来形成(参照图2等)。在浮框21的上面螺钉固定有用于支撑计量盘的盘承受部210。

在固定部22形成有向架盘机构2的构造内空间伸出的负载传递部29。负载传递部29相对于浮框21经由上吊带30a、一次梁体31以及支点带30b连结(参照图5等)。作用于浮框21的负载，经由螺纹固定于负载传递部29的侧面的二次梁体28向传感器主体3传递。传感器主体3经由框体26保持于架盘机构2(参照图2等)。在负载传递部29设置有用于安装未图示的缓冲器承受部的承受孔5′。在负载传递部29、一次梁体31以及上副杆23上，分别设置有组装质量传感器1时的定位孔29′、31′、23′(参照图5等)。

在上下副杆23、24的两端部的附近，遍及传感器宽度方向，形成有薄壁部23a、23b、24a、24b(参照图2、图3等)。

上副杆23的固定部侧端部23E，从比薄壁部23b的形成位置更靠传感器内侧的位置分支为两部分，与固定部22的上面隔开所需要的距离而水平地延伸(参照图3、图5等)。以下，将该固定部侧端部23E的延伸部中的一方(图3的图下侧)称为第一延伸部2301，将另一方(图3的图上侧)称为第二延伸部2302。在第一延伸部2301以及第二延伸部2302，在比薄壁部23b的形成位置更靠传感器外侧的位置，形成有向下方延伸并与固定部22的上面一体地结合的结合部230(参照图5等)。

在第一延伸部2301以及第二延伸部2302，形成有用于后述的调整螺钉41的插入孔。在固定部22，在与该插入孔对置的位置，形成有供调整螺钉41螺合的雌螺纹部。

四角调整机构4设置于第一延伸部2301以及第二延伸部2302。以下，使用第一延伸部2301对四角调整机构4的构成进行说明。对于第二延伸部2302也同样地设置有四角调整机构4。此外，在本实施方式中，在上副杆23的固定部侧端部23E的延伸部2301、2302设置有四角调整机构4，但四角调整机构4也可以设置于下副杆24的固定部侧端部。

四角调整机构4包括调整螺钉41、配置于上方的板簧42u(上弹性部件)以及配置于下方的螺旋弹簧(下弹性部件)42d。

调整螺钉41只要具有螺钉头410、以及切割出雄螺纹部的螺纹部411，则也可以是一般出售的螺钉。优选与构成架盘机构2的材料为相同材料，在该情况下，相对于热变化的尺寸变化之差较小、性能稳定，此外，在螺距较小的情况下能够将四角调整灵敏度设定得较低，容易进行调整。

调整螺钉41向第一延伸部2301的插入孔插入，并拧合到形成于固定部22的雌螺纹部。在调整螺钉41的螺纹部411，在固定部22与第一延伸部2301之间的位置夹装有螺旋弹簧42d，在第一延伸部2301与螺钉头410之间的位置夹装有板簧42u。

在调整螺钉41的插入时，螺旋弹簧42d以通过夹具而压缩了的状态夹装于上述位置。

板簧42u形成为，长方形的一张金属板被弯曲为圆弧状(圆弧部为大致4分之3)而上板部以及下板部形成锐角的形状，并形成为上板部以悬臂弹簧状起作用。下板部的端部为了固定于第一延伸部2301而向下方弯曲。在板簧42u的上板部以及下板部的所需要的位置，形成有调整螺钉41的插入孔。板簧42u为，下板部沿着第一延伸部2301配置、且下板部的端部相对于第一延伸部2301的侧面螺纹固定，以便在调整螺钉41的插入时以压缩状态夹装，且成为支点的弯曲部成为传感器内侧、成为着力点的开放部成为传感器外侧。此外，板簧42u的上述形状为一个例子，只要是容易进行弹簧常数的设计、能够进行成型加工的正常的形状即可。

上述板簧42u以及螺旋弹簧42d均以压缩状态安装，因此常时施加将四角调整机构4向一定方向按压的作用力，能够防止在调整螺钉41的转动时产生的后冲。

如以上所述，四角调整机构4为，相对于进行平行调整的上副杆23插入调整螺钉41，并且相对于调整螺钉41的螺纹部411，沿着成为高度调整方向的上下方向，夹持上副杆23的第一延伸部2301以及第二延伸部2302，而直列地在上方配置板簧42u、在下方配置螺旋弹簧42d。

四角调整通过调整螺钉41的转动来进行。承受由调整螺钉41的转动引起的调整螺钉41的上下方向位移(螺钉位移)，经由四角调整机构4而上副杆23位移，调整点(薄壁部23b)被高度调整。在此，四角调整机构4的螺旋弹簧42d以及板簧42u均成为常时承受偏置负载的状态，因此四角调整时由弹簧导致的应力变化能够忽略。于是，四角调整时的调整螺钉41的螺钉位移，与上下的弹簧的弹簧常数比呈反比例地分配。即，即使紧固调整螺钉41，相对于调整螺钉41的螺钉位移，位于板簧42u与螺旋弹簧42d之间的上副杆23，仅承受减去了板簧42u的位移量而得到的位移量的影响。

在此，配置于上方的板簧42u的弹簧常数Ku被设计得小于配置于下方的螺旋弹簧42d的弹簧常数Kd。四角调整机构4的调整螺钉41的位移，与上方的板簧42u与下方的螺旋弹簧42d的弹簧常数比呈反比例地分配，因此通过设定为上方的弹簧常数Ku＜下方的弹簧常数Kd，由此上方的板簧42u的位移量抵消量变大。

根据以上，当紧固调整螺钉41时，调整螺钉41的位移量被分配为上方的板簧42u以及下方的螺旋弹簧42d的位移量，减去了上方的板簧42u的位移量而得到的位移量作为架盘机构2的高度调整量起作用。特别是，由于与上方的板簧42的弹簧常数Ku相比将下方的螺旋弹簧42d的弹簧常数Kd设定得更大，因此能够在副杆23的上方较大地取得调整量，与成为相反的设定(将上方的板簧42的弹簧常数Ku设定得大于下方的螺旋弹簧42d的弹簧常数Kd的构成)相比，能够更良好地降低四角调整机构4的灵敏度。

此外，根据该方式，由于将2个弹性部件42u、42d配置在成为调整对象的上副杆23(第一延伸部2301以及第二延伸部2302)的上下，因此不需要使设置四角调整机构4的第一延伸部2301(第二延伸部2302)的厚度降低、或者进行切削等。即，不会由于四角调整机构4的构成而使架盘机构2的刚性降低。

此外，根据该方式，通过在四角调整机构4与薄壁部23b之间设置结合部230，由此在着力点(四角调整机构4)与调整点(薄壁部23b)之间形成有支点。即，通过在该位置设置结合部230，由此形成“调整点·支点·着力点”的关系，即使随着四角调整机构4的调整螺钉41的转动而上副杆23产生扭转成分，由于隔着结合部230(支点)因此除了垂直成分以外都难以传递，容易向架盘机构2仅传递纯粋的垂直成分，能够防止质量传感器1的性能降低。

作为比较例，试制了采用将结合部230形成于传感器外侧位置、将四角调整机构4设置在结合部230与薄壁部23b之间的位置的构成的机构，在这样的“调整点·着力点·支点”的排列的情况下，确认到四角误差未取消。

以上，在该方式中，实际上能够确认到以下的效果。作为结果，根据本实施方式的四角调整机构4，能够使四角调整的灵敏度降低到以往的2分之1。实施例与比较例的该差，如果换算为天平的性能，则例如在量程10[kg]的天平中，使量程×1/2的砝码的、盘上1/4的位置处的四角调整的灵敏度最佳化，例如，能够将仅能够调整到±0.01g为止的灵敏度调整为±0.05g。

实施例：在上述架盘机构2中，将四角调整机构4设计为，调整螺钉41的1螺距(螺钉位移0.5[mm])、板簧42u的弹簧常数Ku＝5[kgf/mm]、螺旋弹簧42d的弹簧常数Kd＝10[kgf/mm]。在该实施例中，当将调整螺钉41降低1螺距时，架盘位移(成为调整点的薄壁部23b的位移)为0.05[mm]。

比较例：在以往的方式(专利文献1的构成的质量传感器：在用于向下方施力而配置的螺旋弹簧的弹簧常数＝10[kgf/mm])中，在使用与实施例同样的调整螺钉41而降低1螺距的情况下，架盘位移(成为调整点的薄壁部的位移)为0.1[mm]。

(第二实施方式)

图6是发明的第二实施方式的质量传感器的后方立体图，图7是发明的第二实施方式的主视图，图8是发明的第二实施方式的质量传感器的右视图，图9是发明的第二实施方式的质量传感器的纵截面图(沿着图8所示的IX-IX线的截面图)。

在第二实施方式中，使第一实施方式中的上弹性部件成为螺旋弹簧420u。在本方式中也优选为，配置于上方的螺旋弹簧420u的弹簧常数K′u被设定得小于配置于下方的螺旋弹簧42d的弹簧常数Kd。对于与第一实施方式同样的构成，引用相同的符号而省略说明。

配置于上方的螺旋弹簧420u在通过夹具而压缩了的状态下，以压缩状态收容到固定于第一延伸部2301以及第二延伸部2302的螺旋保持部421内。螺旋保持部421的构造为，从上下夹持螺旋，不使螺钉的旋转力直接向螺旋传递，而仅向螺旋稳定地传递上下方向的位移。在第二实施方式中，也能够得到与第一实施方式同样的效果。

以上，无论是哪个四角调整机构4，都能够解决不降低架盘机构2的刚性就能够降低四角调整的灵敏度这样的相反的问题。此外，无论是哪个四角调整机构4，都是将2个弹性部件配置于成为调整对象的副杆的上下，因此不需要进行在以往普遍进行的切削调整，从质量传感器1的生产率的观点出发也较优选。即，无论采用哪个四角调整机构4，质量传感器1都能够实现作为计量仪器的性能提高和生产率改善。

此外，上弹性部件和下弹性部件使用弹簧件，由此容易进行上弹簧材与下弹簧材的弹簧常数的差分设计，因此较优选。但是，上弹性部件以及/或者下弹性部件，也可以是使用密封于变形自如的气密容器的溶胶凝胶、树脂系聚合物材料等弹性材料的方式，只要是弹性体、优选具有可逆的性质的弹性体，就包含于本申请发明。

符号的说明

1 质量传感器

2 架盘机构

4 四角调整机构

21 浮框

22 固定部

23 上副杆

23a、23b 薄壁部

23E 固定部侧端部

230 结合部

2301 第一延伸部

2302 第二延伸部

24 下副杆

24a、24b 薄壁部

41 调整螺钉

411 螺纹部

42u，420 上弹性部件(板簧、螺旋弹簧)

42d 下弹性部件(螺旋弹簧)