JP2006162302A - 電子天びん - Google Patents

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Abstract

【課題】平衡ビームの経時的位置変化および外部振動の影響を低減した電子天びんを提供する。
【解決手段】
支点21をはさんで皿上荷重Wと電磁力発生器24からの電磁力Fを平衡ビーム23に加えてバランスをとり、電磁力Fの発生に要した電流量を測定して計量物12の重量を計量する電磁力平衡方式の電子天びんにおいて、前記平衡ビーム23の長手方向(X軸)およびこれと直交する水平方向(Y軸)での移動を制御するための電磁力を加える電磁力発生器25、26と、これらをPID制御するためのPID制御器と、前記平衡ビーム23のX、Y軸および重力方向の3方向変位を検出する3軸方向位置検出器27とを備えている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、支点をはさんで平衡ビームに加わる荷重と電磁力とのバランスをとって荷重の計量を行なう電磁力平衡式の電子天びん、特に支点間距離の短い電子天びんや高精度の電子天びんに関する。
電磁力平衡式の電子天びんにおいては、一般に、計量皿に係合する平衡ビームに電磁力発生器により発生した電磁力を作用させるように構成するとともに、平衡ビームの変位を位置(変位)センサで検出し、その基点位置からの変位検出結果が0となるように電磁力発生器のコイルに供給する電流量をサーボ機構によって制御することにより、計量皿に作用する荷重に抗して平衡ビームを平衡させると同時に、その平衡させるに要した電流量から計量皿に作用する荷重の大きさ、つまり重量計量値(以後計量値と略称する)を算出するように構成されている。
ここで、平衡ビームの平衡位置、つまり位置センサによる変位検出結果が0となる平衡ビームの姿勢は、外乱振動に伴う平衡ビームの振れに起因する計量値の変動が、平衡ビームの平衡点に相当する値の両側で対称となることが好ましいことから、一般には水平となるように設定される。
すなわち、平衡ビームは支点を中心として回動自在に支承され、その支点からそれぞれ固有の距離だけ離れた位置に、垂直(重力)方向に作用する被測定荷重の負荷点と、同じく垂直方向に作用する電磁力の作用点が設けられるのであるが、平衡ビームの姿勢が水平から逸脱すればするほど、これらの力によって支点を中心として平衡ビームに作用するトルクが小さくなる。
平衡ビームが水平な姿勢で平衡状態となるように設定されていると、平衡ビームは水平な姿勢を中心として振れるため、平衡ビームが振れている状態でコイルに流れる電流は平衡点に相当する電流量を中心に対称的に変動し、その平均値は平衡点に相当する電流量に一致する。
以上のことから、平衡ビームが水平な姿勢で平衡状態となるように設定することにより、外乱振動の大きな環境下においても正確な計量値を表示することができる。このため、従来の電子天びんにおいては、平衡ビームが水平な状態で変位検出結果が0となるように位置センサを組み込んでいる。
特開平10−104045号公報
従来の電子天びんは、上記のように構成されているが、電子天びんの輸送や経時変化あるいは外部の振動により重力方向以外の方向に電子天びんの平衡ビームが変位してしまうことがあった。このようなことが起ると、電子天びんの感度や直線性が調整時とは変わってしまいそれに伴い精度の低下を来たしたり、また外部の振動により高速・高安定の測定ができないことがあった。特に支点間距離が短い電子天びんや高感度の電子天びんではその影響が大きいという問題があった。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、輸送や経時変化によって平衡ビームの位置が重力方向以外には変位しない電子天びんを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の電子天びんは、永久磁石の磁界中に置かれたコイルに電流を流すことによって発生する電磁力と計量物の荷重とを支点をはさんで平衡ビームに作用させ、荷重と平衡した電磁力を発生するコイルに流れる電流から荷重を求める電子天びんにおいて、前記平衡ビームの長手方向またはそれと直交する水平方向、あるいはその両方向における特定の位置を一定に保持する位置制御機構を設けている。
本発明の電子天びんは、上記のように構成されているので、平衡ビームの変位による感度変化や直線性変化や外部の振動による平衡ビームの揺れを小さくすることができる。
本発明の電子天びんは、平衡ビームの長手方向あるいはそれと直交する水平位置を一定に保持する位置制御機構を設けたので、平衡ビームの長手方向あるいはそれと直交する水平方向での変位による感度変化を防ぐとともに直線性変化を防ぐことができる。また、外部の振動により電子天びんの平衡ビームの揺れを強制的に小さくすることができるので、高速・高安定の電子天びんが実現できる。
以下、実施例により本発明の電子天びんを詳細に説明する。図1は、本発明による電子天びんの構成を示す一部断面構成図(A)とそのA−A断面図(B)、図2は、実施例に係わる荷重平衡機構2(図1)を制御する制御部3および計量値を表示する表示部4を示すブロック図である。
本電子天びんは、図1および図2に示すように計量皿11に載置された計量物12の皿上荷重Wを垂直荷重として伝達する荷重伝達機構1と、この荷重伝達機構1を介して伝達された前記皿上荷重Wに後述する電磁力Fをバランスさせるための荷重平衡機構2およびその荷重平衡機構2を制御する制御部3と、前記電磁力Fを生じるコイル電流Iを入力とし、これを演算処理して前記計量物12の計量値を表示する表示部4から構成されている。
前記荷重伝達機構1は、図1(A)に示すように一定間隔を開けて薄肉部13を形成した2本の梁14、15を上下平行にしてそれぞれの一端側を可動柱16の上下位置に連結するとともに、他の一端側をそれぞれ固定してロバーバル機構を形成している。これにより、可動柱16に皿上荷重Wが加わると可動柱16は垂直方向に移動し、皿上荷重Wは垂直方向に上方から伝達される。
また、前記荷重平衡機構2は、図1(A)、(B)に示すようなバネ部材21a、21bで支承する支点21を設け、その一端側を連結部材22で可動柱16に連結した平衡ビーム23と、前記可動柱16を介してこの平衡ビーム23に加えられる前記皿上荷重Wと平衡を取るための重力方向(Z軸方向)に電磁力Fを発生する電磁力発生器24と、前記平衡ビーム23の長手方向(X軸方向)の位置を制御するための電磁力を発生する電磁力発生器25と、前記平衡ビーム23の長手方向と直交する水平方向(Y軸方向)の位置を制御するための電磁力発生器26と、前記平衡ビーム23の3軸方向の変位を検出する3軸方向位置検出器27から構成されている。
前記電磁力発生器24は永久磁石24aとヨーク24bを組み合わせた磁場発生装置24cとその磁界中に配置されているフォースコイル24dから構成され、磁場発生装置24cは電子天びんの筐体(図示省略)に固定され、前記フォースコイル24dは前記平衡ビーム23に吊設されている。また、前記電磁力発生器25、26は前記電磁力発生器24より小形で同機能のもので、フォースコイル25d、26dがそれぞれ前記平衡ビーム23の先端側と側面側に固着され、磁場発生装置25c、26cが筐体に固定されている。
前記平衡ビーム23の位置は、重力方向に対しては水平位置に、X、Y軸方向に対しては初期調整位置になるように、図2のブロック図に示す前記3軸方向位置検出器27、制御部3及び前記電磁力発生器24、25、26からなる位置調整機構によって常に制御される。前記3軸方向位置検出器27は、前記平衡ビーム23に固定されその動きとともに移動する可動体28と、筐体に固定され前記可動体28の位置を検出する検出器29から構成され、前記可動体28には例えば磁性体が、そして検出器29にはこの磁性体のX、Y、Z軸方向の位置に対応して変化する磁界の変化を位置信号として検出できる3個の磁気センサ29a、29b、29cが用いられる。
図1、図2に示すように、前記皿上荷重Wと電磁力Fの回転モーメントのバランスにより生じる前記平衡ビーム23の重力方向の変位は、前記検出器29の磁気センサ29aにより検出され、その検出信号はPID制御器31内で設定値(図示省略)と比較されその偏差信号はPID動作を付加したコイル電流Iに変換される。このコイル電流Iは前記電磁力発生器24のフォースコイル24dおよびこれと直列に接続された抵抗器32に供給され、前記皿上荷重Wと電磁力Fの回転モーメントがバランスした状態で前記平衡ビーム23が水平位置をとるように制御される。
前記平衡ビーム23の支点21から皿上荷重W及び電磁力Fの作用点までの距離をそれぞれL、L、フォースコイル24dの長さをL、磁界密度をB、比例定数をKとすると、皿上荷重Wは、次式(1)に示されるようにコイル電流Iに比例する。
W=KBL(L/L)I (1)
前記表示部4は、図2に示すように前記抵抗器32と、この抵抗器32に流れるコイル電流Iによって発生する電圧をディジタル値に変換するA/D変換器33と、変換されたディジタル値のバラツキを平滑化するディジタルフィルタ34と、平滑化されたディジタル値を演算処理して計量値に変換し、この計量値を液晶などの表示画面に表示する演算処理部35から構成され、(1)式により演算された皿上荷重Wが表示される。
また、前記平衡ビーム23のX軸方向の位置は、前記磁気センサ29bにより検出され、その検出信号はPID制御器36内で設定値と比較されその偏差信号に比例したPID動作付きコイル電流I1に変換される。このコイル電流I1は前記電磁力発生器25のフォースコイル25dに供給され、前記平衡ビーム23がX軸方向に変位しないように制御される。
そして、前記平衡ビーム23のY軸方向の位置は、前記磁気センサ29cにより検出され、その検出信号はPID制御器37で設定値と比較されその偏差信号に比例したPID動作付きコイル電流I2に変換される。このコイル電流I2は前記電磁力発生器26のフォースコイル26dに供給され、前記平衡ビーム23がY軸方向に変位しないように制御される。
上記の構成および動作により、前記平衡ビーム23のX軸、Y軸方向の変位は一定に保たれるので、前記平衡ビーム23は初期調整時の位置状態が維持され、皿上荷重Wと電磁力Fの回転モーメントのバランスが正確にとられるとともに、X、Y軸方向の外部振動も強制的に初期調整時の位置状態に引き戻されるので、前記平衡ビーム23の振動も抑制され、計量値のばらつきが大幅に減少する。
本発明の電子天びんは、上記のように構成されており、平衡ビーム23に電磁力発生器25、26からの電磁力をX軸、Y軸方向の両方またはいずれか一方に加えて初期調整時からの変位を無くすことにより、経時変化や外部振動の影響を除去して皿上荷重Wと重力方向に加えられる電磁力Fが正確にバランスさせるようにしたことを特徴とするものであり、実施例に示したような構成に限定されるものではない。例えば前記3軸方向位置検出器27を例えば一方向変位を検出する光電式位置センサに変えて3軸方向の位置を個別に検出するようにしてもよい。
この光電式位置センサ30は、図3に示すようにスリット30bが矢印方向にXだけ変位すると、光源30aから受光素子30c、30dに入射する光線は点線で示す光線30eから実線で示す光線30fに移動し、前記受光素子30c、30dの出力電気信号の差がスリット30bの変位に比例するものである。
本発明は、支点をはさんで平衡ビームに加わる荷重と電磁力とのバランスをとって荷重の計量を行なう電磁力平衡式の電子天びん、特に支点間距離の短い電子天びんや高精度の電子天びんに用いられる。
実施例による電子天びんの構成を示す一部断面構成図(A)およびA−A断面図(B)である。 実施例に係る平衡ビームの制御部3とその周辺の関連部を示すブロック図である 実施例に係る光電式位置センサ30の動作説明図である。
符号の説明
1 荷重伝達機構
11 計量皿
12 計量物
13 薄肉部
14 梁
15 梁
16 可動柱
2 荷重平衡機構
21 支点
21a バネ部材
21b バネ部材
22 連結部材
23 平衡ビーム
24 電磁力発生器
24a 永久磁石
24b ヨーク
24c 磁場発生装置
24d フォースコイル
25 電磁力発生器
25c 磁場発生装置
25d フォースコイル
26 電磁力発生器
26c 磁場発生装置
26d フォースコイル
27 3軸方向位置検出器
28 可動体
29 検出器
29a 磁気センサ
29b 磁気センサ
29c 磁気センサ
3 制御部
30 光電式位置センサ
31 PID制御器
32 抵抗器
33 A/D変換器
34 ディジタルフィルタ
35 演算処理部
36 PID制御器
37 PID制御器
F 電磁力
I コイル電流
I1 コイル電流
I2 コイル電流
W 皿上荷重

Claims (1)

  1. 永久磁石の磁界中に置かれたコイルに電流を流すことによって発生する電磁力と計量物の荷重とを支点をはさんで平衡ビームに作用させ、荷重と平衡した電磁力を発生するコイルに流れる電流から荷重を求める電子天びんにおいて、前記平衡ビームの長手方向またはそれと直交する水平方向、あるいはその両方向における特定の位置を一定に保持する位置制御機構を設けたことを特徴とする電子天びん。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1925919A1 (de) * 2006-11-24 2008-05-28 Mettler-Toledo AG Wägezelle
US8213546B2 (en) * 2007-11-13 2012-07-03 Silicon Laboratories Inc. System and method for decoding RDS/RBDS data
EP2253944B1 (de) * 2009-05-20 2017-01-25 Mettler-Toledo GmbH Gesteuerte und/oder geregelte Kraftmessvorrichtung
PL2607866T3 (pl) * 2011-12-22 2015-05-29 Mettler Toledo Gmbh Ogniwo obciążnikowe według zasady elektromagnetycznej kompensacji siły z optoelektronicznym czujnikiem pozycji
EP2610596B2 (de) * 2011-12-30 2022-03-30 WIPOTEC GmbH Brückenelement zur Ausbildung einer Waage
EP2634543A1 (de) 2012-02-29 2013-09-04 Mettler-Toledo AG Wägezelle nach dem Prinzip der magnetischen Kraftkompensation mit optoelektronischem Positionssensor
CN102768060B (zh) * 2012-08-14 2014-05-28 昆山大百科实验室设备工程有限公司 一种高精度多功能电子天平
PL2784454T3 (pl) 2013-03-28 2017-06-30 Mettler-Toledo Gmbh Diagnostyka ogniwa obciążnikowego
CN103697976B (zh) * 2013-12-26 2015-08-12 合肥京东方光电科技有限公司 微量天平测重系统
CN103728057A (zh) * 2014-01-09 2014-04-16 重庆大学 超高精度力传感器
CN107271007B (zh) * 2017-04-20 2023-12-08 广州追远电气机械有限公司 大量程高精度电磁测重传感器
EP3887774B1 (en) * 2018-11-30 2023-12-27 Carrier Corporation Suppression tank scale and level determination
CN109632057B (zh) * 2019-02-27 2020-07-31 北京航空航天大学 一种基于柔性机构的质量测量装置
CN110207859A (zh) * 2019-05-15 2019-09-06 江苏大学 一种基于光杠杆的电磁平衡式力传感器及电子天平
JP7233096B2 (ja) * 2019-06-25 2023-03-06 株式会社イシダ 計量装置及び組合せ計量装置
CN110307886A (zh) * 2019-07-16 2019-10-08 深圳市杰曼科技股份有限公司 一种基于电磁力的大皮重重量检测装置及其检测方法
CN114430692B (zh) * 2019-09-30 2023-05-05 开利公司 自报告火抑制剂罐构造
BR102020022034A2 (pt) * 2020-10-27 2022-05-10 Tmd Friction Do Brasil S.A. Método, dispositivo mecânico e equipamento para medição de parâmetros físicos de corpos

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62115108U (ja) * 1985-12-30 1987-07-22
JPH10104045A (ja) * 1996-09-30 1998-04-24 Shimadzu Corp 電子天びん
JP2002107220A (ja) * 2000-09-29 2002-04-10 Anritsu Corp 電子天秤
JP2002350219A (ja) * 2001-05-23 2002-12-04 Anritsu Corp 電子天秤

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH580803A5 (ja) * 1975-02-04 1976-10-15 Mettler Instrumente Ag
CN1013709B (zh) * 1987-05-09 1991-08-28 株式会社岛津制作所 电子秤
US4802541A (en) * 1988-03-11 1989-02-07 Pitney Bowes Inc. Weighing scale with voice coil
JPH0363526A (ja) * 1989-07-31 1991-03-19 Shimadzu Corp 電子天びん
JP3581493B2 (ja) * 1996-07-29 2004-10-27 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 熱重量測定装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62115108U (ja) * 1985-12-30 1987-07-22
JPH10104045A (ja) * 1996-09-30 1998-04-24 Shimadzu Corp 電子天びん
JP2002107220A (ja) * 2000-09-29 2002-04-10 Anritsu Corp 電子天秤
JP2002350219A (ja) * 2001-05-23 2002-12-04 Anritsu Corp 電子天秤

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Publication number Publication date
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