JP2005127858A - 秤量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定物を積載する可動体に対する接触部を削減し、被測定物の重量を測定する場合に発生する抵抗の影響を除去し、高精度な秤量を可能にする。
【解決手段】本発明の一態様は、被測定物１８を載せる可動体１３と、可動体１３の所定方向の移動量に基づいて被測定物１８の重量を演算する手段６６と、磁性体を含むガイド１７ａ〜１７ｄと、ガイド１７ａ〜１７ｄと空隙を介して対向する電磁石及び永久磁石を具備し、永久磁石と電磁石とによって形成される磁気回路が空隙を含む磁石ユニット１６ａ〜１６ｄと、磁気回路中の物理量を検出する手段２０ａ〜２０ｄと、物理量に基づいてガイド１７ａ〜１７ｄと磁石ユニット１６ａ〜１６ｄとの間に発生する力によって所定方向への可動体１３の移動を非接触で補助するために、電磁石に流す励磁電流を制御する手段６５とを具備する秤量装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁力を用いた秤量装置に関する。

電磁力を用いた秤量装置として、電磁力平衡型の電子天秤が存在する。

図２２に、従来の電子天秤の基本構成を示す。

一般的に、従来の電子天秤１は、例えば特許第３２８９４６３号公報に示されているように、電磁力を被測定物の重量に対して釣り合わせることによって、被測定物の重量を測定する。

従来の電磁力平衡型の電子天秤１では、支点２を中心として回転自在に設置されたレバー３の一端部に、被測定物を積載するための秤量台４が設けられている。また、電子天秤１では、支点２を挟んでレバー３の他端部に、積載した被測定物の重量と釣り合わせるための荷重を発生させる磁気回路５及びフォースコイル６が配置されている。

磁気回路５は永久磁石７によって形成される。電子天秤１では、磁気回路５によって形成された静磁界中にフォースコイル６が配置され、フォースコイル６に電流を流すことによって電磁力を発生させ、レバー３の一端に積載された被測定物の重量と電磁力とを釣り合わせる。

フォースコイル６に流す電流は、レバー３の端部に設置された変位センサ８で検出されたレバー３の傾きを零に補正するように、制御回路９において適当な演算が実行され、制御される。

従来の電子天秤１は、以上のような構成において、被測定物の重量とフォースコイル６の電磁力を釣り合わせ、その平衡状態においてフォースコイル６に流している電流の大きさから、被測定物の重量を求める。
特許第３２８９４６３号公報 特許第２７１２１６１号公報 特許第２７９３２４０号公報 特許第２９６７８２２号公報 特許第３１５２７７５号公報

しかしながら、上記のような従来の電子天秤の場合、レバー３が支点２を中心として回転自在に接合されているため、その動作時には、支点２において抵抗を伴うことになる。

支点２において発生する抵抗は、レバー３に作用する力に影響を与える。この影響は測定誤差を生む要因となる。

支点２における抵抗を減少させるためには、支点２とレバー３の接触部を微細かつ精密にする必要があるが、被測定物による荷重が支点によって支持されなければならないため、強度的に限界があり設計上の制約となっている。

また、上記従来の電子天秤１では、被測定物が秤量台４に積載され、秤量を行っているときには、被測定物の重量に対抗する力を発生させるために、常にフォースコイル６に電流を流し、電磁力を発生させなければならない。

したがって、電子天秤１では、被測定物を秤量台４上に積載した状態で放置し測定し続けると、常にこの被測定物と釣り合うための電磁力を発生させる必要があるため、励磁電流によってフォースコイル６が発熱し、永久磁石７が急激に過熱される場合がある。

永久磁石７は、温度によって磁束の大きさが変化するため、このような状態では、測定結果が経時的に変化し、連続測定の際に問題となる。

本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、被測定物を積載する可動体に対する接触部を削減し、被測定物の重量を測定する場合に発生する抵抗の影響を除去し、高精度な秤量を可能にする秤量装置を提供することを目的とする。

本発明を実現するにあたって講じた具体的手段について以下に説明する。

本発明の第１の態様は、被測定物を載せる可動体と、可動体の所定方向の移動量に基づいて被測定物の重量を演算する手段と、磁性体を含むガイドと、ガイドと空隙を介して対向する電磁石及び永久磁石を具備し、永久磁石と電磁石とによって形成される磁気回路が空隙を含む磁石ユニットと、磁気回路中の物理量を検出する手段と、物理量に基づいてガイドと磁石ユニットとの間に発生する力によって所定方向への可動体の移動を非接触で補助するために電磁石に流す励磁電流を制御する手段とを具備する秤量装置である。

第２の態様は、被測定物を載せる可動体と、磁性体を含み可動体を所定方向に移動させるための浮上ガイドと、浮上ガイドと第１の空隙を介して対向する第１の電磁石及び第１の永久磁石を具備し、第１の永久磁石と第１の電磁石とによって形成される第１の磁気回路が第１の空隙を含む浮上磁石ユニットと、第１の磁気回路中の物理量を検出する第１の検出手段と、可動体の所定方向の移動量に基づいて被測定物の重量を演算する手段と、磁性体を含む補助ガイドと、補助ガイドと第２の空隙を介して対向する第１の電磁石及び第２の永久磁石を具備し、第２の電磁石と第２の永久磁石とによって形成される第２の磁気回路が第２の空隙を含む補助磁石ユニットと、第２の磁気回路中の物理量を検出する第２の検出手段と、第２の検出手段によって検出された物理量に基づいて、補助ガイドと補助磁石ユニットとの間に発生する力によって所定方向への可動体の移動を非接触で補助するために、第２の電磁石に流す励磁電流を制御する手段とを具備する秤量装置である。

第３の態様は、被測定物を載せる可動体と、可動体の所定方向の移動量に基づいて、被測定物の重量を演算する手段と、磁性体を含み可動体の上面又は下面の外側に設置される少なくとも４つのガイドと、各ガイドと空隙を介して対向する電磁石及び永久磁石を具備し、永久磁石と電磁石とによって形成される磁気回路が空隙を含む少なくとも４つの磁石ユニットと、磁気回路中の物理量を検出する手段と、物理量に基づいて、４つのガイドと４つの磁石ユニットとの間に発生する力によって所定方向への可動体の移動を非接触で補助するために電磁石に流す励磁電流を制御する手段とを具備する秤量装置である。

本発明においては、被測定物を積載する可動体に対する接触部が削減され、被測定物の重量を測定する場合に発生する抵抗の影響が除去され、高精度に被測定物の重量を測定できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において同一の要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

（第１の実施の形態）
本実施の形態では、被測定物を積貨した可動体を所定方向（以下、浮上方向という）に浮上させ、可動体の浮上方向における移動量に基づいて被測定物の重量を演算し、可動体を浮上方向と垂直な補助方向について電磁力を用いて安定した位置に非接触で配置する秤量装置について説明する。

本実施の形態に係る秤量装置は、電磁気的な力によって被測定物の荷重とつり合う力を発生させ、被測定物の重量を測定する。また、本実施の形態に係る秤量装置は、浮上方向以外の自由度についても非接触で支持する。

すなわち、本実施の形態に係る秤量装置は、可動体の測定方向である浮上方向を除く他の方向についても、非接触で可動体を支持し、可動体の支持により発生する抵抗を除去し、高精度な秤量を行う。

図１は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図である。なお、以下の説明において、図１における左右方向をｘ方向、紙面に垂直な方向をｙ方向、上下方向をｚ方向とする。また、ｘ，ｙ，ｚ軸に関する回転方向を、それぞれθ，ξ，ψ方向とする。

図２は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図である。

秤量装置１０の台枠１１の上面の内側には、浮上磁石ユニット１２が下向きに設置されている。

この台枠１１には、可動体１３が内包されている。可動体１３の上面の外側には、台枠１１に設置された浮上磁石ユニット１２と対向する位置に、強磁性体で形成された浮上ガイド１４が設置されている。

台枠１１の上面の内側には、浮上磁石ユニット１２と浮上ガイド１４との間の空隙の大きさを検出するための浮上ギャップセンサ１５が設置されている。

台枠１１の側面の内側には、一対の補助磁石ユニット１６ａ，１６ｂが可動体１３の側面上方で可動体１３を両側から挟み込むように設置される。

台枠１１の側面の内側には、一対の補助磁石ユニット１６ｃ，１６ｄが可動体１３の側面下方で可動体１３を両側から挟み込むように設置される。

可動体１３の側面の外側には、台枠１１の側面の内側に設置された補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄのそれぞれ対向する位置に、強磁性体で形成された補助ガイド１７ａ〜１７ｄが設置されている。

補助ガイド１７ａ〜１７ｄは、可動体１３から突出した形状である。本実施の形態では、補助ガイド１７ａ〜１７ｄは、可動体１３の正面と背面とに平行な板状体、又は可動体１３の浮上方向の長軸を持つレール状とする。

可動体１３は、被測定物１８を積載するための秤量台１３ａを具備する。被測定物１８が秤量台１３ａ上に積載されると、可動体１３に荷重が加わる。

演算部１９は、浮上制御部６４、補助制御部６５、重量演算部６６を具備する。

重量演算部６６は、可動体１３を安定に浮上させたときの浮上磁石ユニット１２と浮上ガイド１４との間に発生する吸引力と空隙の大きさに基づいて、被測定物１８の重量を演算する。

台枠１１の側面の内側には、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄと補助ガイド１７ａ〜１７ｄとの間のｘ方向の空隙の大きさを検出するためのｘ方向ギャップセンサ２０ａ〜２０ｄを具備する。

また、台枠１１の側面の内側には、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄと補助ガイド１７ａ〜１７ｄとの間のｙ方向の空隙の大きさを検出するためのｙ方向ギャップセンサ２８ａ〜２８ｄを具備する。

図３は、本実施の形態に係る補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄの一例を示す斜視図である。この図３では、補助磁石ユニット１６ａの一例を示しているが、他の補助磁石ユニット１６ｂ〜１６ｄも同様である。

台枠１１に設置される補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄは、中央鉄心２１、永久磁石２２ａ，２２ｂ、電磁石２３ａ，２３ｂを具備し、全体としてＥ字形状に組み立てられている。

永久磁石２２ａ，２２ｂは、この永久磁石２２ａ、２２ｂの同極同士が中央鉄心２１を介して向かい合う状態で配置される。

電磁石２３ａ，２３ｂは、永久磁石２２ａ、２２ｂの中央鉄心２１と逆側の端部に設置される。

各電磁石２３ａ，２３ｂは、強磁性体で形成された継鉄２４ａ，２４ｂと、この継鉄２４ａ、２４ｂに巻装されたコイル２５ａ，２５ｂとを具備する。

補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄのＥ字形状の３つの端部（中央鉄心２１の端部と電磁石２３ａ，２３ｂの端部）は、空隙を介して補助ガイド１７ａ〜１７ｄを囲む状態となる。補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄは、コイル２５ａ，２５ｂを個別に励磁することにより、補助ガイド１７ａ〜１７ｄに作用する吸引力を図３のｘ方向とｙ方向に関して個別に制御可能となる。

この図３において、ｘ方向は、中央鉄心２１と補助ガイド１７ａとを結ぶ方向であり、ｙ方向は、浮上方向に垂直な補助平面と平行でありｘ方向と垂直な方向である。

すなわち、両コイル２５ａ，２５ｂに、それぞれ永久磁石２２ａ，２２ｂの磁束を強める方向に電流を流した場合、ｙ方向については、補助ガイド１７ａ〜１７ｄの両側に対して、同じだけの吸引力増加となるため、合力として補助ガイド１７ａ〜１７ｄに作用する力は相殺されるが、ｘ方向については、両コイル２５ａ，２５ｂの作用により中央鉄心２１と補助ガイド１７ａ〜１７ｄとの間の磁束が強められた分だけ吸引力が増加し、ｘ方向の吸引力を強めることができる。

逆に、両コイル２５ａ，２５ｂに、永久磁石２２ａ，２２ｂの磁束を弱める方向に電流を流した場合、ｘ方向の吸引力を弱めることができる。

一方、片側のコイル２５ａに永久磁石２２ａの磁束を強める方向に電流を流し、他方のコイル２５ｂに永久磁石２２ｂの磁束を弱める方向に電流を流した場合、中央鉄心２１における磁束は、両コイル２５ａ，２５ｂがともに磁束の変動を相殺しているため、ｘ方向の吸引力はほとんど変化しないが、ｙ方向については、補助ガイド１７ａ〜１７ｄの両面に作用する吸引力に差が生じるため、磁束が強められた電磁石２３ａの側に力が作用する。

逆に、コイル２５ａに永久磁石２２ａの磁束を弱める向きに、コイル２５ｂに永久磁石２２ｂの磁束を強める向きに電流を流した場合、電磁石２３ｂの側に力が作用する。

上記のように、可動体１３の両側面から突出させた補助ガイド１７ａ〜１７ｄと空隙を介して対応する位置に、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｂを設置することにより、可動体１３の補助平面内の並進運動と、浮上方向の１方向を軸とする回転運動、補助平面内で直交する２方向を軸とする回転運動について力を作用させることができ、可動体１３を非接触で安定的に支持することができる。

図４は、補助磁石ユニット１６ａと補助ガイド１７ａと磁気回路６７ａ，６７ｂとの関係の一例を示す図である。この図４は、補助磁石ユニット１６ａと補助ガイド１７ａとを、上方から見た図である。なお、補助磁石ユニット１６ｂ〜１６ｄと補助ガイド１７ｂ〜１７ｄと磁気回路との関係も同様である。

図５は、本実施の形態に係る秤量装置１０の補助制御部６５、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄ、ｘ方向ギャップセンサ２０ａ〜２０ｄ、ｙ方向ギャップセンサ２８ａ〜２８ｄとの関係の一例を示すブロック図である。

補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄと補助ガイド１７ａ〜１７ｄとの間の各吸引力は、補助制御部６５によって制御される。可動体１３は、補助ガイド１７ａ〜１７ｄを介して作用する力により非接触に案内されている。

ｘ方向ギャップセンサ２０ａ〜２０ｄは、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄと補助ガイド１７ａ〜１７ｄによって形成される磁気回路中のｘ方向のギャップ長を検出する。

ｙ方向ギャップセンサ２０ａ〜２０ｄは、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄと補助ガイド１７ａ〜１７ｄによって形成される磁気回路中のｙ方向のギャップ長を検出する。

補助制御部６５は、ｘ方向ギャップセンサ２０ａ〜２０ｄとｙ方向ギャップセンサ２８ａ〜２８ｄからの信号に基づいて可動体１３を非接触案内するために、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄに具備されている各コイル２５ａ，２５ｂに印加する電圧を演算する。

パワーアンプ２７ａ、２７ｂは、各コイル２５ａ，２５ｂに対して具備されており、補助制御部６５の出力に基づいて各コイル２５ａ，２５ｂに電力を供給する。

補助制御部６５は、４つの補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄの吸引力を、ｘ軸、ｙ軸について独立に制御している。

電流検出器２９ａ〜２９ｄは、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄに具備されている各コイル２５ａ，２５ｂの電流値を検出し、補助制御部６５に出力する。

補助制御部６５は、可動体１３の運動座標系ごとに磁気案内制御を行い、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄのコイル電流を零に収束させることによって、積載される被測定物１８の重量および不平衡の大きさにかかわらず、永久磁石２２ａ，２２ｂの吸引力だけで可動体１３を非接触で安定に支持するいわゆるゼロパワー制御を施す。

以下に、可動体１３を非接触で安定に支持するために用いられる浮上方向と垂直な補助方向の制御について説明する。

図６は、補助方向の制御を実行する補助制御部６５の一例を示すブロック図である。

補助制御部６５は、補助方向制御及びゼロパワー制御を行う。補助制御部６５は、減算器３０ａ〜３０ｃ、ギャップ長偏差座標変換回路３１、励磁電流偏差座標変換回路３２、制御電圧演算回路３３、制御電圧座標逆変換回路３４を具備する。

減算器３０ａは、ｘ方向ギャップセンサ２０ａ〜２０ｄからのギャップ長信号ｘａ〜ｘｄからｘ方向ギャップ長設定値を減算してｘ方向ギャップ長偏差信号△ｘａ〜△ｘｄを演算する。

減算器３０ｂは、ｙ方向ギャップセンサ２８ａ〜２８ｄからのギャップ長信号ｙａ〜ｙｄからｙ方向ギャップ長設定値を減算して、ｙ方向ギャップ長偏差信号△ｙａ〜△ｙｄを演算する。

減算器３０ｃは、電流検出器２９ａ〜２９ｄからの励磁電流出力ｉａ〜ｉｄより電流設定値を減算して電流偏差信号△ｉａ〜△ｉｄを演算する。

ギャップ長偏差座標変換回路３１は、ギャップ長偏差信号△ｘａ〜△ｘｄから可動体１３の重心のｘ方向の移動量△ｘ、ギャップ長偏差信号△ｙａ〜△ｙｄから可動体１３の重心のｙ方向の移動量△ｙ、同重心のθ方向（ロール方向）の回転角△θ、可動体１３のξ方向（ピッチ方向）の回転角△ξ、可動体１３のψ方向（ヨー方向）の回転角△ψを演算する。

励磁電流偏差座標変換回路３２は、電流偏差信号△ｉａ〜△ｉｄより可動体１３の重心のｘ方向の運動にかかわる電流偏差△ｉｘ、ｙ方向の運動にかかわる電流偏差△ｉｙ、同重心の周りのローリングにかかわる電流偏差△ｉθ、可動体１３のピッチングにかかわる電流偏差△ｉξ、同重心の周りのヨーイングにかかわる電流偏差△ｉψ、可動体１３に応力をかけるζ，δ，γに関する電流偏差△ｉζ，△ｉδ，△ｉγを演算する。

制御電圧演算回路３３は、ギャップ長偏差座標変換回路３１と励磁電流偏差座標変換回路３２の出力△ｘ，△ｙ，△θ，△ξ，△ψ，△ｉｘ，△ｉｙ，△ｉθ，△ｉξ，△ｉψ，△ｉζ，△ｉδ，△ｉγよりｘ，ｙ，θ，ξ，ψ，ζ，δ，γの各モードにおいて可動体１３の浮上方向の移動を補助し、可動体１３のを安定に磁気浮上させるモード別の電磁石制御電圧ｅｘ，ｅｙ，ｅθ，ｅξ，ｅψ，ｅζ，ｅδ，ｅγを演算する。

制御電圧座標逆変換回路３４は、制御電圧演算回路３３の出力ｅｘ，ｅｙ，ｅθ，ｅξ，ｅψ，ｅζ，ｅδ，ｅγより補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄのそれぞれの電磁石励磁電圧を演算し、この結果を各補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄに対応するパワーアンプ２７ａ，２７ｂにフィードバックする。

上記の制御電圧演算回路３３について、さらに詳しく説明する。

制御電圧演算回路３３は、左右動モード制御電圧演算回路３３ａ、前後動モード制御電圧演算回路３３ｂ、ロールモード制御電圧演算回路３３ｃ、ピッチモード制御電圧演算回路３３ｄ、ヨーモード制御電圧演算回路３３ｅ、全吸引モード制御電圧演算回路３３ｆ、ねじれモード制御電圧演算回路３３ｇ、歪モード制御電圧演算回路３３ｈを具備する。

左右動モード制御電圧演算回路３３ａは、入力される△ｘ、△ｉｘに基づいて、左右動モード（ｘモード）の電磁石制御電圧ｅｘを演算する。

前後動モード制御電圧演算回路３３ｂは、入力される△ｙ、△ｉｙに基づいて、前後動モード（ｙモード）の電磁石制御電圧ｅｙを演算する。

ロールモード制御電圧演算回路３３ｃは、入力される△θ、△ｉθに基づいて、ロールモード（θモード）の電磁石制御電圧ｅθを演算する。

ピッチモード制御電圧演算回路３３ｄは、入力される△ξ、△ｉξに基づいて、ピッチモード（ξモード）の電磁石制御電圧ｅξを演算する。

ヨーモード制御電圧演算回路３３ｅは、入力される△ψ、△ｉψに基づいて、ヨーモード（ψモード）の電磁石制御電圧ｅψを演算する。

全吸引モード制御電圧演算回路３３ｆは、入力される△ｉζに基づいて、全吸引モード（ζモード）の電磁石制御電圧ｅζを演算する。

ねじれモード制御電圧演算回路３３ｇは、入力される△ｉδに基づいて、ねじれモード（δモード）の電磁石制御電圧ｅδを演算する。

歪モード制御電圧演算回路３３ｈは、入力される△ｉγに基づいて、歪モード（γモード）の電磁石制御電圧ｅγを演算する。

図７は、左右動モード制御電圧演算回路３３ａの一例を示すブロック図である。

左右動モード制御電圧演算回路３３ａは、微分器３５ａ、ゲイン補償器３５ｂ〜３５ｄ、減算器３５ｅ、積分補償器３５ｆ、加算器３５ｇ、減算器３５ｈを具備する。

微分器３５ａは、ギャップ長偏差△ｘからその時間変化率△ｘｄｕを演算する。

ゲイン補償器３５ｂ〜３５ｄは、それぞれギャップ長偏差△ｘ、時間変化率△ｘｄｕ，電流偏差△ｉｘに対して適当なフィードバックゲインを乗じる。

減算器３５ｅは、電流偏差目標値から電流偏差△ｉｘを減じる。

積分補償器３５ｆは、減算器３５ｅの出力値を積分して適当なフィードバックゲインを乗じる。

加算器３５ｇは、全部のゲイン補償器３５ｂ〜３５ｄの出力値の総和を演算する。

減算器３５ｈは、積分補償器３５ｆの出力値から加算器３５ｇの出力値を減じてｘモードの電磁石制御電圧ｅｘを出力する。

なお、前後動モード制御電圧演算回路３３ｂ、ロールモード制御電圧演算回路３３ｃ、ピッチモード制御電圧演算回路３３ｄ、ヨーモード制御電圧演算回路３３ｅについても、上記図７の左右動モード制御電圧演算回路３３ａと同様の構成とすることができる。

前後動モード制御電圧演算回路３３ｂの場合、上記図７及び図７の説明における△ｘ，△ｘｄｕ，△ｉｘ，ｅｘ，ｘモードは、△ｙ，△ｙｄｕ，△ｉｙ，ｙモードに変更される。

また、ロールモード制御電圧演算回路３３ｃの場合、上記図７及び図７の説明における△ｘ，△ｘｄｕ，△ｉｘ，ｅｘ，ｘモードは、△θ，△θｄｕ，△ｉθ，θモードに変更される。

また、ピッチモード制御電圧演算回路３３ｄの場合、上記図７及び図７の説明における△ｘ，△ｘｄｕ，△ｉｘ，ｅｘ，ｘモードは、△ξ，△ξｄｕ，△ｉξ、ξモードに変更される。

また、ヨーモード制御電圧演算回路３３ｅの場合には、上記図７及び図７の説明における△ｘ，△ｘｄｕ，△ｉｘ，ｅｘ，ｘモードは、△ψ，△ψｄｕ，△ｉψ，ψモードに変更される。

図８は、全吸引モード制御電圧演算回路３３ｆの一例を示すブロック図である。

全吸引モード制御電圧演算回路３３ｆは、ゲイン補償器３６ａ、減算器３６ｂ、積分補償器３６ｃ、減算器３６ｄを具備する。

ゲイン補償器３６ａは、電流偏差△ｉζに対して適当なフィードバックゲインを乗じる。

減算器３６ｂは、電流偏差目標値から電流偏差△ｉζを減じる。

積分補償器３６ｃは、減算器３６ｂの出力値を積分して適当なフィードバックゲインを乗じる。

減算器３６ｄは、ゲイン補償器３６ａの出力値を積分補償器３６ｃの出力値より減じてζモードの電磁石制御電圧ｅζを出力する。

なお、ねじれモード制御電圧演算回路３３ｇ、歪モード制御電圧演算回路３３ｈについても、上記図８の全吸引モード制御電圧演算回路３３ｆと同様の構成とすることができる。

ねじれモード制御電圧演算回路３３ｇの場合、上記図７及び図７の説明における△ｉζ，ｅζ，ζモードは、△ｉδ，ｅδ，δモードに変更される。

また、歪モード制御電圧演算回路３３ｈの場合、上記図８及び図８の説明における△ｉγと，ｅγ，γモードに変更される。

本実施の形態に係る秤量装置１０では、補助制御部６５によってフィードバック制御が施される。

補助制御部６５は、各補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄについて、永久磁石２２ａ，２２ｂが発生する磁束と同じ向き又は逆向きの磁束を各電磁石２３ａ，２３ｂに発生させ、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄと補助ガイド１７ａ〜１７ｄとの間に所定のギャップ長を維持するため、各コイル２５ａ，２５ｂに流す電流を制御する。

定常状態において、各補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄによるギャップ長は、永久磁石２２ａ，２２ｂの起磁力による各補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄの磁気的吸引力が可動体１３の重心に作用するｘ軸方向の力、ｙ軸方回の力、可動体１３の重心を通るｘ軸周りのトルク、ｙ軸周りのトルク、ｚ軸周りのトルクと釣り合うような長さになる。

補助制御部６５は、この釣り合いを維持すべく、可動体１３に外力が作用すると各補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄのそれぞれにおける電磁石２３ａ，２３ｂの励磁電流制御を行う。これにより、いわゆるゼロパワー制御がなされることになる。

ゼロパワー制御による磁気浮上系が構成されることにより、可動体１３が各補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄに非接触で安定に支持され、定常状態にあるときには、コイル２５ａ，２５ｂに流れる電流は零となり、安定支持に必要となる力は全て永久磁石２２ａ，２２ｂによる磁気力でまかなわれる状態となる。

このような状態は、被測定物１８を積載した可動体１３を含む可動部分全体の重量やバランスが変化した場合でも同様である。

可動体１３に可動体１３の浮上方向以外の荷重が加えられた場合、各補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄと補助ガイド１７ａ〜１７ｄとの間の空隙の大きさを所定の大きさにするために過渡的にコイル２５ａ，２５ｂに電流が流れるが、再度安定状態になった場合に、上記制御方法を用いることによりコイル２５ａ，２５ｂに流れる電流は零となり、そのときの可動体１３に加わる補助平面内への荷重と永久磁石２２ａ，２２ｂの磁気力によって発生する吸引力とが釣り合う大きさの空隙が形成される。

秤量装置１０の可動体１３は、台枠１１に対して非接触に支持される。したがって、浮上方向の荷重の変動により被測定物１８の重量を測定する場合に、測定誤差の要因となる補助方向についての支持における摩擦、抵抗、浮上方向への拘束力が発生しないため、被測定物１８の重量を高精度に秤量できる。

また、秤量装置１０の可動体１３が補助方向に安定に支持されている場合、各補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄと補助ガイド１７ａ〜１７ｄとの間に発生する吸引力と形成される空隙の大きさから、可動体１３に対して補助方向に作用する力の大きさを演算することができる。

したがって、可動体１３に対して補助方向に作用する力を測定でき、さらに秤量装置１０が傾斜面に設置された場合に、可動体１３を被接触で安定に支持し、その補助方向の支持に必要となる荷重の大きさから、秤量装置１０の設置面の角度を補正し、被測定物１８の重量を演算することができる。

図９は、傾斜面に設置された状態の秤量装置１０の可動体１３の一例を示す正面からの断面図である。

秤量装置１０が傾斜面に設置され、可動体１３と秤量台１３ａが傾斜した状態で安定に浮上し、非接触に支持されている場合、被測定物１８の重量による荷重はＦｍとなるが、浮上磁石ユニット１２に起因する吸引力より演算される重量はＦｖとなる。

一方、可動体１３を補助方向について支持している補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄに起因する吸引力により演算される重量はＦｈとなる。したがって、重量Ｆｖ及び重量Ｆｈの大きさから、被測定物１８の重量を演算することができる。

以上説明した本実施の形態では、被測定物１８を積載する秤量台１３ａを含む可動体１３を非接触に浮上方向と垂直な補助方向に支持することができるため、台枠１１等と可動体１３との間の接触部をなくすことができる。

したがって、従来の秤量装置における支点等の水平支持部に起因する抵抗等の影響がなくし、水平支持部に起因する測定誤差の発生を防止でき、高精度に秤量を行うことができる。

また、本実施の形態では、定常状態において、被測定物１８を積載した可動体１３を非接触で支持する磁気吸引力を永久磁石２２ａ，２２ｂの吸引力のみで発生させ、さらに上記電磁石２３ａ，２３ｂに流れる励磁電流の定常値を、可動体１３に積載された被測定物１８の重量や不平衡の大きさに関わらず、零にすることができる。

したがって、上記電磁石２３ａ，２３ｂのコイル２５ａ，２５ｂには、可動体１３の運動が変化した際に、過渡的な電流が流れるのみとなり、コイル５ａ，２５ｂで消費される電力を低くすることができる。

また、本実施の形態では、非接触で安定に支持することにより、可動体１３に作用する補助方向の荷重が測定できるため、例えば傾斜面に秤量装置１０が設置された場合においても、可動体１３の補助方向の荷重分力から傾きを補正し、被測定物１８の正確な重量を測定することができる。

（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態において、浮上磁石ユニット１２及び浮上ガイド１４は、可動体１３の浮上方向にのみ力を作用させる。そして、他の運動モード、すなわち可動体１３の補助方向への並進運動（ｘ、ｙ）、浮上方向を軸とする回転方向（ψ）、補助平面内で直行する２方向を軸とする回転運動（θ、ξ）の５自由度については、補助磁石ユニット１６ａ〜１６ｄ及び補助ガイド１７ａ〜１７ｄを用いて可動体１３が非接触で支持される。

これに対し、本実施の形態に係る秤量装置では、浮上方向に力を発生させる複数の浮上磁石ユニット１２を可動体１３の上方に設置する。

図１０は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図である。

図１１は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図である。

本実施の形態に係る秤量装置３７では、４つの浮上ガイド１４ａ〜１４ｄが可動体１３の上面の外側に設置されている。

４つの浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄは、台枠１１の上面の内側に、４つの浮上ガイド１４ａ〜１４ｄと対向する位置に設置されている。

秤量装置３７では、一対の補助磁石ユニット１６ａ，１６ｂを、台枠１１の両側面の内側に設置し、補助磁石ユニット１６ａ，１６ｂに対向する位置の可動体１３の両側面の外側に、補助ガイド１７ａ，１７ｂを設置する。

演算部１９ａの重量演算部６６ａは、浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄと浮上ガイド１４ａ〜１４ｄとの間のギャップを測定する浮上ギャップセンサ１５ａ〜１５ｄの少なくとも一つからの値に基づいて被測定物１８の重量を測定する。

制御部６５ａは、浮上ギャップセンサ１５ａ〜１５ｄからの値に基づいて、浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄを用いて可動体１３を浮上方向に支持するとともに、補助平面内で直交する２方向を軸とする回転運動（θ、ξ）を安定化させる制御を実行する。

また、制御部６５ａは、ｘ方向ギャップセンサ２０ａ，２０ｂとｙ方向ギャップセンサ２８ａ，２８ｂからの値に基づいて、補助磁石ユニット１６ａ，１６ｂを用いて可動体１３を補助方向に非接触で支持するための他の制御を実行する。

このように、４つの浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄと４つの浮上ガイド１４ａ〜１４ｄ、一対の補助磁石ユニット１６ａ，１６ｂと補助ガイド１７ａ，１７ｂを用いることで、可動体１３を非接触で安定に支持することができ、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施の形態）
上記第１及び第２の実施の形態においては、Ｅ字形の補助磁石ユニットを用いる場合について説明した。

しかしながら、補助磁石ユニットの形状は、可動体１３に対して制御を施したい運動方向に対して、吸引力を作用させることが可能であれば特に形状に制限はない。

そこで、本実施の形態では、Ｕ字型の補助磁石ユニットと平状の補助ガイドとを用いた秤量装置について説明する。

図１２は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図である。

本実施の形態に係る秤量装置３８は、１２個の補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆを具備する。

この図１２には、１２個の補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆのうち台枠１１の側面の内側に設置された補助磁石ユニット３９ａ、３８ｂ，４０ａ，４０ｂが図示されている。

台枠１１の側面の内側には、一対の補助磁石ユニット３９ａ，３９ｂが可動体１３の側面の外側上方で可動体１３を両側から挟み込むように設置される。

台枠１１の側面の内側には、一対の補助磁石ユニット４０ａ，４０ｂが可動体１３の側面の外側下方で可動体１３を両側から挟み込むように設置される。

図１３は、本実施の形態に係る秤量装置３８の一例を示す上面からの断面図である。

この図１３には、１２個の補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆのうち台枠１１の内側の上方に設置された補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆが記載されている。なお、補助磁石ユニット４０ａ〜４０ｆは、台枠１１の内側の下方に、補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆと同様に設置されている。

補助ガイド４１ａ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆは、可動体１３の外側の面に、補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆに対向する位置に設置される。

補助ギャップセンサ４３ａ〜４３ｆ，４４ａ〜４４ｆは、補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆと補助ガイド４１ａ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆとの間のギャップを測定する。

本実施の形態において、補助磁石ユニット３９ａと補助磁石ユニット３９ｂ、又は補助磁石ユニット３９ｃと補助磁石ユニット３９ｆなどのように、可動体１３を挟んで反対側に設置された２つの補助磁石ユニットを１対として扱う。

すると、本実施の形態に係る秤量装置３８では、可動体１３の上方に３対、可動体１３の下方に３対の補助磁石ユニットが設置される。

各補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆは、対向する補助ガイド４１ａ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆとの間で吸引力を発生させる。

したがって、可動体１３には、一対の補助磁石ユニットと補助ガイドの間に発生する吸引力の差分の力が、一対の補助磁石ユニットを結ぶ直線上に作用する。

本実施の形態においては、６対の補助磁石ユニットと補助ガイドが設置されており、演算部１９ｂの制御部６５ｂは、可動体１３の補助平面内での並進運動（ｘ、ｙ）と、浮上方向を軸とする回転運動（ψ）と、補助平面内で直行する２方向を軸とする回転運動（θ、ξ）について、非接触で安定化させる制御を実行する。

図１４は、本実施の形態に係る補助磁石ユニット３９ａの一例を示す斜視図である。なお、他の補助磁石ユニット３９ｂ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆについても同様の構成とすることができる。

補助磁石ユニット３９ａは、２つの電磁石４５ａ，４５ｂと永久磁石４６とを具備する。各電磁石４５ａ，４５ｂは、強磁性体で形成された継鉄４７ａ，４７ｂと、この継鉄４７ａ，４７ｂの一端側に巻装されたコイル４８ａ，４８ｂとを具備する。

各コイル４８ａ，４８ｂは、電磁石４５ａ，４５ｂによって形成される磁束が互いに加算されるような向きで直列に接続されている。

補助磁石ユニット３９ａでは、電磁石４５ａ，４５ｂの継鉄４７ａ，４７ｂの他端間に永久磁石４６が介挿されている。補助磁石ユニット３９ａは、全体としてＵ字形状に形成されている。

補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆと補助ガイド４１ａ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆとの間には、空隙が形成される。

したがって、補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆと補助ガイド４１ａ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆとの間には、電磁石４５ａ，４５ｂと永久磁石４６とに起因する磁束と空隙の大きさとに応じて、所定の吸引力が発生する。

また、補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆと補助ガイド４１ａ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆとは、それぞれ可動体１３を挟んで両側に対向する状態で設置されている。このため、可動体１３には、向かい合う１対の補助磁石ユニットと補助ガイドとの間に発生する吸引力の差分の力が、その１対の補助磁石ユニットを結ぶ直線上に作用する。

ここで、互いに対向する補助磁石ユニット３９ａと補助磁石ユニット３９ｂとを例に説明する。

補助磁石ユニット３９ａにおいて永久磁石４６の磁束を強める方向にコイル電流を流し、一方、補助磁石ユニット３９ｂにおいて永久磁石４６の磁束を弱める方向にコイル電流を流せば、補助磁石ユニット３９ａと補助ガイド４１ａとの間の吸引力は増加し、補助磁石ユニット３９ｂと補助ガイド４１ｂとの間の吸引力は減少する。

したがって、この場合、可動体１３には、補助磁石ユニット３９ｂから補助磁石ユニット３９ａへの方向に力が作用する。

同様の作用が他の補助磁石ユニット３９ｃ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆ、補助ガイド４１ｃ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆにおいても実現される。

したがって、補助ギャップセンサ４３ａ〜４３ｆ，４４ａ〜４４ｆによって検出された各補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆと補助ガイド４１ｃ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆとの間の空隙の大きさに基づいて、上記第１の実施の形態で説明した制御と同様の制御を行うことにより、可動体１３を安定に非接触で支持することができる。

以上説明したように、Ｕ字型の補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆと平状の補助ガイド４１ｃ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆとを用いた場合にも、上記第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（第４の実施の形態）
上記第３の実施の形態では、６対の補助磁石ユニットと６対の補助ガイドとを用いている。

しかしながら、可動体１３は、少なくとも浮上方向を除く他の５軸の運動モードについて制御することにより安定に浮上させることができる。

そこで、本実施の形態に係る秤量装置は、それぞれが５軸の運動モードの制御を行う５対の補助磁石ユニットと補助ガイドとを用いて、補助方向について可動体を非接触に支持する構成とする。

これにより、上記第３の実施の形態の場合よりも、一対の補助磁石ユニットと、この一対の補助磁石ユニットに対向する補助ガイドを削除しても上記第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（第５の実施の形態）
本実施の形態では、上記第２の実施の形態と上記第３の実施の形態とに基づく変形例について説明する。

図１４は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図である。

本実施の形態に係る秤量装置４９は、上記第２の実施の形態と同様に、台枠１１の上面の内側に複数の浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄを具備し、複数の浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄと対向する位置であり可動体１３の上面外側に浮上ガイド１４ａ〜１４ｄを具備する。複数の浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄと複数の浮上ガイド１４ａ〜１４ｄは、浮上方向に吸引力を発生する。

また、秤量装置４９は、上記第２の実施の形態に係る秤量装置３７の補助磁石ユニット１６ａ，１６ｂと補助ガイド１７ａ，１７ｂに代えて、上記第３の実施の形態に係る秤量装置３８の補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆと補助ガイド４１ａ〜４１ｆとを具備する。

演算部１９ｃの制御部６５ｃは、複数の浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄを用いて、可動体１３を浮上方向に吸引し浮上させるとともに、補助平面内で直交する２方向を軸とする回転運動についても安定化させるための制御を行う。

また、本実施の形態では、台枠１１の内側の上方に、３対の補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆが設置される。３対の補助ガイド４１ａ〜４１ｆは、可動体１３の外側の面の上方に、補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆに対向する状態で設置される。

制御部６５ｃは、補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆを用いて、可動体１３の補助平面内の並進運動と、浮上方向の１方向を軸とする回転運動を安定化させる制御を実行する。

可動体１３は、浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄと浮上ガイド１４ａ〜１４ｄ及び補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆと補助ガイド４１ａ〜４１ｆとにより非接触で安定に浮上する。

本実施の形態では、複数の浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄを用いて、補助平面内で直交する２方向を軸とする回転運動が安定化される。このため、補助磁石ユニット３９ａ〜３９ｆの数を削減できる。そして、本実施の形態では、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（第６の実施の形態）
上記第３から第５の実施の形態においては、Ｕ字形状の補助磁石ユニットが可動体１３に設置されている。

本実施の形態では、可動体１３の上面と下面の外側から突出した補助ガイドを両側面、正面、背面に対向する状態で具備する。

図１６は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図である。この図１６では、演算部については省略している。

図１７は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図である。

本実施の形態の秤量装置５０では、補助ガイド５１ａ〜５１ｈを板状とし、可動体１３から突出した状態としている。

補助ガイド５１ａ〜５１ｄは、可動体１３の上面に設置されている。補助ガイド５１ａ，５１ｃは、可動体１３の正面及び背面と平行とする。補助ガイド５１ｂ，５１ｄは、可動体１３の両側面と平行とする。

補助ガイド５１ｅ〜５１ｈは、可動体１３の下面に設置されている。補助ガイド５１ｅ，５１ｇは、可動体１３の正面及び背面と平行とする。補助ガイド５１ｆ，５１ｈは、可動体１３の両側面と平行とする。

Ｕ字形状の補助磁石ユニットは、２つを１対とする。秤量装置５０は、台枠１１の内部に、少なくとも５対のＵ字形状の補助磁石ユニットを設置する。

本実施の形態では、台枠１１の上面内側に、４対のＵ字形状の補助磁石ユニット５２ａ〜５２ｈが設置される。

また、台枠１１の下面内側に、４対のＵ字形状の補助磁石ユニット５２ｉ〜５２ｐが設置される。

８対のＵ字形状の補助磁石ユニット５２ａ〜５２ｈは、それぞれ補助ガイド５１ａ〜５１ｈを挟む状態で設置される。

秤量装置５０は、５対以上の補助磁石ユニットと補助ガイドとの間の空隙の大きさを検出する補助ギャップセンサを具備する。

本実施の形態では、補助ギャップセンサ５３ａ〜５３ｈが、８対のＵ字形状の補助磁石ユニット５２ａ〜５２ｈと補助ガイド５１ａ〜５１ｈとの間の空間の大きさを検出する。

このような構成を持つ秤量装置５０では、上記第３の実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、可動体１３の上面と下面の外側に、補助ガイド５１ａ〜５１ｈを設置した場合を例として説明している。

しかしながら、補助ガイド５１ａ〜５１ｈは、可動体１３の支持に必要となる制御軸に補助磁石ユニットの吸引力を作用させる位置であれば、特に上面、下面に設置箇所を制限されるものではない。例えば、可動体１３の側面、正面、背面等に補助磁石ユニットと補助ガイドとが配置されるとしてもよい。

このように、上記第３の実施の形態から本実施の形態において、補助磁石ユニット及び補助ガイドの設置形態、設置位置は自由に変更可能である。このため、スペースを有効に利用でき、秤量装置を小型化できる。

（第７の実施の形態）
本実施の形態では、上記第２の実施の形態と上記第６の実施の形態とに基づく変形例について説明する。

図１８は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図である。

秤量装置５４は、上記第２の実施の形態と同様に、４つの浮上ガイド１４ａ〜１４ｄを可動体１３の上面の外側に具備する。

また、秤量装置５４は、台枠１１の上面の内側に、４つの浮上ガイド１４ａ〜１４ｄと対向する状態で４つの浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄを具備する。

秤量装置５４は、３対の補助磁石ユニット５２ａ〜５２ｄ，５２ｇ，５２ｈを台枠１１の上面の内側に具備する。

また、秤量装置５４は、３つの補助ガイド５１ａ，５１ｂ，５１ｄを可動体１３の上面の外側に具備する。

３対の補助磁石ユニット５２ａ〜５２ｄ，５２ｇ，５２ｈと３つの補助ガイド５１ａ，５１ｂ，５１ｄとの関係は、上記第６の実施の形態と同様である。

４つの浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄと、３対の補助磁石ユニット５２ａ〜５２ｄ，５２ｇ，５２ｈとを用いることで、可動体１３を非接触で安定的に支持することができる。

したがって、本実施の形態では、上記第２及び第６の実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることができる。

なお、補助磁石ユニット５２ａ〜５２ｄ，５２ｇ，５２ｈと補助ガイド５１ａ，５１ｂ，５１ｄ、浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄと浮上ガイド１４ａ〜１４ｄの位置は、自由に変更可能である。

例えば、補助磁石ユニット５２ａ〜５２ｄ，５２ｇ，５２ｈと補助ガイド５１ａ，５１ｂ，５１ｄの少なくとも一つを、台枠１１と可動体１３の下面、側面、正面、背面のいずれかの間に配置するとしてもよい。

また、例えば、浮上磁石ユニット１２ａ〜１２ｄと浮上ガイド１４ａ〜１４ｄの少なくとも一つを、台枠１１と可動体１３の下面の間に配置するとしてもよい。

（第８の実施の形態）
本実施の形態では、２つのＵ字形状の磁石ユニットのそれぞれについて端部を結んで選られる２直線が平行となり２直線の端部がこの２直線の軸方向についてずれた状態となるＵ字形状の磁石ユニットの対を用いる秤量装置について説明する。

図１９は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図である。

図２０は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図である。

本実施の形態に係る秤量装置５５では、磁石ユニット５６ａと磁石ユニット５６ｂ、磁石ユニット５６ｃと磁石ユニット５６ｄ、磁石ユニット５６ｅと磁石ユニット５６ｆ、磁石ユニット５６ｇと磁石ユニット５６ｈを組み合わせて一対としている。

また、秤量装置５５では、対となるＵ字形状の磁石ユニット５６ａ〜５６ｈが互いに中心軸をずらした状態で台枠１１の上面の内側に設置されている。

すなわち、対となる２つのＵ字形状の磁石ユニット５６ａ〜５６ｈは、それぞれの端部を結んだ２直線が平行となり、この２直線の軸方向について２直線の端部がずれた状態で設置される。

この一対の磁石ユニット５６ａ〜５６ｈの構成および作用について、磁石ユニット５６ａ，５６ｂを例に説明する。

図２０に示されているように、磁石ユニット５６ａ，５６ｂは、ガイド５７ａの中心軸に対して、互いにずれた位置に配置される。

このように、磁石ユニット５６ａ，５６ｂを互いにずれた位置に配置した場合において、例えば、磁石ユニット５６ａ，５６ｂ両方の吸引力を同時に強める又は弱めるように励磁すると、ガイド５７ａに浮上方向の吸引力が作用する。

一方、磁石ユニット５６ａ，５６ｂに異なる吸引力を発生させた場合、ガイド５７ａに補助方向の力を作用させることができる。例えば、磁石ユニット５６ａの吸引力を強くし、磁石ユニット５６ｂの吸引力を弱くした場合、ガイド５７ａは磁石ユニット５６ａの側へ力を受けることになる。

この結果、一対の磁石ユニット５６ａ，５６ｂは、ガイド５７ａに対して浮上方向と補助方向の力を作用させることができる。

なお、他の磁石ユニット５６ｃ〜５６ｈについても同様である。４対の磁石ユニット５６ａ〜５６ｈは、台枠１１の上面の内側に設置される。

４つのガイド５７ａ〜５７ｄは、各対の磁石ユニット５６ａ〜５６ｈに対向する状態で、可動体１３の上面の外側に設置される。

演算部１９ｄの制御部６５ｄは、可動体１３の浮上方向の並進方向、可動体１３の浮上方向の回転運動、補助方向の並進方向、補助方向の回転運動を、磁石ユニット５６ａ〜５６ｈのコイル電流を変化させて制御する。

各対の磁石ユニット５６ａ〜５６ｈの近傍には、可動体１３の浮上方向の移動量、補助平面内で直交する２方向を軸とする回転量を検出するギャップセンサ５８ａ〜５８ｄが設置されている。

また、ギャップセンサ５９ａ〜５９ｃは、台枠１１に設置されている。ギャップセンサ５９ａ〜５９ｃは、可動体１３の補助方向の並進運動、浮上方向を軸とする回転運動を検出する。

制御部６５ｄは、キャップセンサ５８ａ〜５８ｄ，５９ａ〜５９ｃからの信号に基づいて、可動体１３を安定に浮上させるための制御を行う。

重量演算部６６ｂは、キャップセンサ５８ａ〜５８ｄ，５９ａ〜５９ｃからの信号に基づいて、被測定物１８の重量を測定する。

以上説明した本実施の形態では、上記各実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることができる。

（第９の実施の形態）
上記第１から第８までの実施の形態においては、秤量台１３ａより上側に磁石ユニットとガイドを設置している。

しかしながら、磁石ユニットとガイドの設置位置は特に制限されない。磁石ユニットとガイドの設置位置は可動体１３を安定に浮上させ、補助方向に非接触で支持することのできる位置であれば、可動体１３の他の箇所に設置されるとしてもよい。

図２１は、本実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図である。この図２１は、上記第８の実施の形態に係る秤量装置５５の変形例である。

本実施の形態に係る秤量装置６０では、秤量台６１の下方に磁石ユニット５６ａ〜５６ｈとガイド５７ａ〜５７ｄが設置されている。

本実施の形態において、台枠６２は上面に開口部を有する略箱状の形状とする。

磁石ユニット５６ａ〜５６ｈは、台枠６２の上面の内側に設置されている。

台枠６２は、可動体６３を内包している。可動体６３は、各磁石ユニット５６ａ〜５６ｈと対向する位置に、ガイド５７ａ〜５７ｄを具備する。

そして、秤量装置５５は、キャップセンサ５８ａ〜５８ｄ，５９ａ〜５９ｃを具備するとともに、図示していないが、演算部１９ｄを具備する。

本実施の形態において、秤量台６１は可動体６３の上方に設置されている。したがって、測定者は、この秤量台６１上に被測定物１８を容易に積載できる。

また、本実施の形態においては、上記第１から第８までの実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることができる。

なお、上記各実施の形態は、可動体を非接触で浮上方向に支持して可動体に積載された被測定物１８の重量を測定するために、磁石ユニットによる磁気浮上を用いている。

しかしながら、可動体の浮上方向への支持、被測定物１８の重量測定には、磁気浮上に代えて、機械的な支持機構を用いてもよい。

例えば、台枠と可動体との間にばね等の弾性体を介在させ、この弾性体によって可動体を浮上方向に変位可能に支持し、可動体の変位量に基づいて被測定物１８の重量を測定してもよい。これにより、例えば、浮上磁石ユニットと浮上ガイドに代えて、弾性体を用いることができる。

また、上記各実施の形態では、箱型の台枠が用いられている。しかしながら、台枠の構造は自由に変更可能であり種々の形状をとることができる。

上記各実施の形態に係る秤量装置の具体的な構成については上記の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々組み合わせることができ、変更することができる。上記各実施の形態に係る秤量装置において、各構成要素は同様の動作を実現可能であれば配置を変更させてもよく、また各構成要素を組み合わせてもよく、各構成要素を自由に分割してもよく、いくつかの構成要素を削除してもよい。

本発明は、被測定物の重量を測定する分野に有効である。

本発明の第１の実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図。 同実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図。 Ｅ字形状の補助磁石ユニットの一例を示す斜視図。 補助磁石ユニットと補助ガイドと磁気回路との関係の一例を示す図。 同実施の形態に係る秤量装置の補助制御部と補助磁石ユニットとｘ方向ギャップセンサとｙ方向ギャップセンサの関係の一例を示すブロック図。 本実施の形態に係る秤量装置の補助制御部の一例を示すブロック図。 左右動モード制御電圧演算回路の一例を示すブロック図。 全吸引モード制御電圧演算回路の一例を示すブロック図。 傾斜面に設置された状態の秤量装置の可動体の一例を示す正面からの断面図。 本発明の第２の実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図。 同実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図。 本発明の第３の実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図。 同実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図。 Ｕ字形状の補助磁石ユニットの一例を示す斜視図。 本発明の第５の実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図。 本発明の第６の実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図。 同実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図。 本発明の第７の実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図。 本発明の第８の実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図。 同実施の形態に係る秤量装置の一例を示す上面からの断面図。 本発明の第９の実施の形態に係る秤量装置の一例を示す正面からの断面図。 従来の電子天秤の基本構成を示す断面図。

符号の説明

１０，３７，３８，４９，５０，５４，５５，６０…秤量装置、１１，６２…台枠、１２，１２ａ〜１２ｄ…浮上磁石ユニット、１３，６３…可動体、１３ａ，６１…秤量台、１４，１４ａ〜１４ｄ…浮上ガイド、１５，１５ａ〜１５ｄ…浮上ギャップセンサ、１６ａ〜１６ｄ，３９ａ〜３９ｆ，４０ａ〜４０ｆ，５２ａ〜５２ｈ…補助磁石ユニット、１７ａ〜１７ｄ，４１ａ〜４１ｆ，４２ａ〜４２ｆ，５１ａ〜５１ｈ…補助ガイド、１８…被測定物、１９，１９ａ〜１９ｄ…演算部、２０ａ〜２０ｄ…ｘ方向ギャップセンサ、２８ａ〜２８ｄ…ｙ方向ギャップセンサ、４３ａ〜４３ｆ，４４ａ〜４４ｆ，５３ａ〜５３ｈ…補助ギャップセンサ、２１…中央鉄心、２２ａ，２２ｂ…永久磁石、２３ａ，２３ｂ，４５ａ，４５ｂ…電磁石、２４ａ，２４ｂ，４７ａ，４７ｂ…継鉄、２５ａ，２５ｂ，４８ａ，４８ｂ…コイル、５６ａ〜５６ｈ…磁石ユニット、５７ａ〜５７ｄ…ガイド、５８ａ〜５８ｄ，５９ａ〜５９ｃ…ギャップセンサ、６４…浮上制御部、６５，６５ａ〜６５ｄ…制御部、６６，６６ａ，６６ｂ…重量演算部

Claims (15)

1. 被測定物を載せる可動体と、
   前記可動体の所定方向の移動量に基づいて、前記被測定物の重量を演算する手段と、
   磁性体を含むガイドと、
   前記ガイドと空隙を介して対向する電磁石及び永久磁石を具備し、前記永久磁石と前記電磁石とによって形成される磁気回路が前記空隙を含む磁石ユニットと、
   前記磁気回路中の物理量を検出する手段と、
   前記物理量に基づいて、前記ガイドと前記磁石ユニットとの間に発生する力によって前記所定方向への前記可動体の移動を非接触で補助するために、前記電磁石に流す励磁電流を制御する手段と
   を具備する秤量装置。
2. 前記制御手段は、前記物理量に基づいて、前記可動体を安定的に配置するとともに、前記電磁石に流れる電流の定常値を零に収束させるように、前記電磁石に流す励磁電流を制御することを特徴とする請求項１記載の秤量装置。
3. 前記検出手段は、前記空隙の大きさを検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の秤量装置。
4. 前記可動体を前記所定方向に支持する機械的支持手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の秤量装置。
5. 前記可動体を前記所定方向に支持する弾性体をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の秤量装置。
6. 一対の前記ガイドを、互いに反対方向を向くように、前記可動体の側面の外側に具備し、
   一対の前記磁石ユニットを、前記一対のガイドに対向させた状態で具備する
   ことを具備する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の秤量装置。
7. 前記ガイドは、前記可動体から突出した形状であることを特徴とする請求項６記載の秤量装置。
8. 前記磁石ユニットは、
   前記ガイドと非接触であり、前記ガイドを挟み互いに同極の２つの第１磁極と、
   前記ガイドと対向するとともに、前記２つの第１磁極の間に位置し、前記第１磁極と異なる極性の第２磁極と
   を具備する
   ことを特徴とする請求項７記載の秤量装置。
9. 前記ガイドと前記磁石ユニットとは、前記所定方向と垂直な補助平面内に関する並進運動の２自由度と、前記所定方向を軸として回転する回転運動の１自由度に対して力を作用させるために少なくとも３つ設置されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の秤量装置。
10. 前記ガイドと前記磁石ユニットとは、前記所定方向と垂直な補助平面内に関する並進運動の２自由度と、前記所定方向を軸として回転する回転運動の１自由度と、前記補助平面内で直交する２方向を軸として回転する回転運動の２自由度とに対して力を作用させるために少なくとも５つ設置されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の秤量装置。
11. 前記ガイドと前記磁石ユニットとは、前記所定方向と垂直な補助平面内に関する並進運動の２自由度と、前記所定方向を軸として回転する回転運動の１自由度とに対して力を作用させるために少なくとも２つ設置されることを特徴とする請求項８記載の秤量装置。
12. 前記ガイドと前記磁石ユニットとは、前記所定方向と垂直な補助平面内に関する並進運動の２自由度と、前記所定方向を軸として回転する回転運動の１自由度と、前記補助平面内で直交する２方向を軸として回転する回転運動の２自由度とに対して力を作用させるために少なくとも４つ設置されることを特徴とする請求項８記載の秤量装置。
13. 被測定物を載せる可動体と、
    磁性体を含み前記可動体を前記所定方向に移動させるための浮上ガイドと、
    前記浮上ガイドと第１の空隙を介して対向する第１の電磁石及び第１の永久磁石を具備し、前記第１の永久磁石と前記第１の電磁石とによって形成される第１の磁気回路が前記第１の空隙を含む浮上磁石ユニットと、
    前記第１の磁気回路中の物理量を検出する第１の検出手段と、
    前記可動体の所定方向の移動量に基づいて、前記被測定物の重量を演算する手段と、
    磁性体を含む補助ガイドと、
    前記補助ガイドと第２の空隙を介して対向する第１の電磁石及び第２の永久磁石を具備し、前記第２の電磁石と前記第２の永久磁石とによって形成される第２の磁気回路が前記第２の空隙を含む補助磁石ユニットと、
    前記第２の磁気回路中の物理量を検出する第２の検出手段と、
    前記第２の検出手段によって検出された物理量に基づいて、前記補助ガイドと前記補助磁石ユニットとの間に発生する力によって前記所定方向への前記可動体の移動を非接触で補助するために、前記第２の電磁石に流す励磁電流を制御する手段と
    を具備する秤量装置。
14. 被測定物を載せる可動体と、
    前記可動体の所定方向の移動量に基づいて、前記被測定物の重量を演算する手段と、
    磁性体を含み、前記可動体の上面又は下面の外側に設置される少なくとも４つのガイドと、
    前記各ガイドと空隙を介して対向する電磁石及び永久磁石を具備し、前記永久磁石と前記電磁石とによって形成される磁気回路が前記空隙を含む少なくとも４つの磁石ユニットと、
    前記磁気回路中の物理量を検出する手段と、
    前記物理量に基づいて、前記４つのガイドと前記４つの磁石ユニットとの間に発生する力によって前記所定方向への前記可動体の移動を非接触で補助するために、前記電磁石に流す励磁電流を制御する手段と
    を具備する秤量装置。
15. 前記演算手段は、前記所定方向の移動量と前記所定方向と垂直な補助平面内に関する並進運動の２自由度についての前記可動体の移動量に基づいて、前記被測定物の重量を演算することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の秤量装置。

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