JP3042987U - 温度変化を電磁力で補償する手段を備えた計量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】永久磁石装置内部の温度変化が測定値に影響す
る場合、永久磁石装置内部の温度変化に反応し、その温
度変化を自動的に補償するための補償手段を備えた電磁
式荷重補償型の改良された計量装置を提供する。 【解決手段】補償コイル２３の熱を、この補償コイルを
含む永久磁場のエアギャップ２５近傍の内部区域から、
離れた位置に設けた温度センサ４３へ伝えることによ
り、コイルの熱を放散し、補償コイルに供給される補償
電流を内部の温度の関数として変化させるようにした伝
熱部材３７を備える。エアギャップから熱を放散させた
結果として、永久磁石１７と磁極部材１９が加熱されな
いため、永久磁場の強度が変化しない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、補償コイルが発生する内部の熱を、この補償コイルを含むエアギャ ップから離して設けた温度センサに向けて放散する伝熱手段を備え、それによっ て補償電流を補正し、より正確な荷重の測定値を発生する電磁式荷重補償型の秤 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電磁式荷重補償型の秤は、先行技術において公知であり、Ｋｕｎｚのアメリカ 特許第４５４５４４８号、第４７２２４０９号、第４９３８３００号、Ｓｔｒｉ ｃｋｌｅｒのアメリカ特許第５１４１０６６号などに開示されている。これらの 公知の計量装置は、荷重受け部材にかかる荷重の大きさが、固定された支持部に 対する所定の位置に可動の荷重受け部材を維持するために補償コイルに供給され る補償電流の関数として表示される。補償コイルは、移動自在に荷重受け部材に 連結され、固定された支持部に支持された永久磁石が発生する静止永久磁場のエ アギャップ内部に延びている。永久磁石手段が発生する磁場の強さは、荷重に応 じて変化する補償電流や、コイルの補償電流が発生する熱に影響される。したが って、補償することで荷重の測定値の精度に悪影響が及ばないようにすることが 必要である。この点に関し、短期間の温度変化と長期間の温度変化とを区別して 考えなければならない。

【０００３】 秤のスイッチをオンにする際に起こるような長期の温度変化を補償することは 、以前から公知であり、先行技術において多くの提案が示されている。

【０００４】 ドイツ特許ＤＥ−ＧＭ−８４１１８５０３が開示している電気式秤では、アル ミニウム製管状部材がプレスばめにより、またはアクティブな磁気コアと磁気ヨ ーク部材の間の熱伝導性充填材を用いて、挿入されている。このアルミニウム製 管状部材は空孔を有し、この空孔に、磁極からの放熱による温度変化を検出する 温度センサが取り付けられている。磁極と、アルミニウム製管状部材との熱伝導 性は良い。アルミニウム製の熱伝導性管状部材は、永久磁石装置の磁極からの放 熱を早め、放熱ブリッジを構成し、アクティブな磁気コアの熱を下げ、この熱に よって起こる永久磁石装置の温度変化を小さくしている。アルミニウム製管状部 材は良好な熱伝導性を有するが、温度変化を温度センサが若干遅れて検出するた め、電子工学的な補正も若干遅れる。アルミニウム製管状部材はアクティブな磁 気コアとの間に隙間ができるように配置してもよく、磁極のフランジからの熱は 温度センサで測定するため直接下向きに放散してもよい。いずれの実施例におい ても、磁極部分の温度変化が間接的に測定され、磁極部分はコイルに吸収される 放射熱をさらに下向きに伝える。

【０００５】 ドイツ特許ＤＥ−Ａ１−３３２４４０２では、温度センサは、荷重に応じたコ イルの電流の変化に基づいて磁石の熱を測定するため、永久磁石装置の孔に挿入 されている。ここでも測定が時間的に遅れることは避けられない。なぜなら、ま ず第一に、温度センサが温度変化を検出する前に磁極部分と永久磁石装置が加熱 される必要があるが、永久磁石の温度変化による悪影響はすぐに表れるのに対し 、その補償は常に若干遅れて行われるからである。

【０００６】 特願平７−２１８３２３号は、磁石装置の近傍の温度を測定するためにコイル と対向する磁極部分の凹部に温度センサを挿入した電磁式秤を開示している。板 がこの凹部をまたぐように設けられている。磁極の表面に温度センサを設けるこ の公知の構成において、温度は、コイルの放熱で磁極フランジが加熱される前に 、すなわち熱が永久磁石に達する前に測定される。このことにより、永久磁石の 温度変化による影響を補償する際、反応が過剰になることがある。補償コイルの 熱が及ぶ範囲内で温度が直接測定されるため、温度センサは、温度変化が起こる 原因の永久磁石と同じようには加熱されない。この従来技術では、温度変化があ まりにも早い時点で測定されるため、測定された温度変化が永久磁石の加熱によ る温度変化に一致しないという点ですでに説明した特許と差異がある。

【０００７】

【考案の要約】

本考案の主な目的は、永久磁石装置内部の温度変化が測定値に影響する場合、 永久磁石装置内部の温度変化に反応し、その温度変化を自動的に補償するための 補償手段を備えた電磁式荷重補償型の改良された計量装置を提供することにある 。特に、この計量装置は、補償コイルが起こす急激な温度変化に最適な時点で反 応しうる。このような温度の変化は、たとえば、連続した計量作業の間に荷重を 著しく変化させると起こる。

【０００８】 本考案によれば、永久磁場のエアギャップ内部に補償コイルを可動な状態で設 けた場合にエアギャップ近傍で発生する熱を離れた位置に設けた温度センサに向 けて放散するため、伝熱部材が永久磁石装置内部に延びるようにしている。

【０００９】 本考案の実施例において、伝熱部材はほぼ漏斗状を呈し、永久磁石の貫通孔を 貫通して延びる軸部分を備えており、この軸部分の自由端の空洞に温度センサを 取り付けることにより、エアギャップ近傍の補償コイルから発生する熱は測定値 に悪影響を及ぼす前に放散され、磁極部分と永久磁石が加熱されることを防いで いる。温度センサは、測定値に加熱による誤差が発生する前に加熱の影響を補償 するために最適な時点で温度の変化を測定できる。温度センサは、コイルの放熱 の影響を直接には受けない位置に設けられているため、過剰な反応を防ぐことが 可能であり、引き続いて永久磁石装置の温度が上昇しても、熱がわずかに遅れて 伝熱部材から温度センサへ伝わることにより補償される。漏斗状の伝熱部材は、 比較的安価で製造可能であり、永久磁石装置に影響を及ぼすことなく挿入できる 。また、秤の設計もわずかに変更するだけでよい。

【００１０】

【考案の実施の形態】

本考案を図面により説明する。

【００１１】 まず、図１と図２に示すように、本考案に係る秤１は、固定フレームすなわち ハウジング３を備え、このハウジングに秤量物Ｆを載せる荷重受け台１１を有す る荷重受け部材９が垂直方向に移動し得るように、平行四辺形を成すアーム５、 ７とたわみ軸受１３により連結されている。荷重伝達レバー２７は、一端が連結 ロッド２９により荷重受けアーム９に連結され、両端の中間でたわみ軸受３１と 固定ハウジング３の柱部分３３により回動自在に支持されている。レバー２７は 他端において、光位置センサ３５と協働し、ハウジング３に取り付けた固定位置 検出手段６０へ位置反応信号を送る。環状荷重補償コイル２３は、たわみ軸受支 持手段３１とレバー２７の上記他端の中間に取り付けられ、ハウジング３に固定 された壺形強磁性ヨーク部材２１の環状部分に同心状に囲まれた磁極部分１９を 一端に有する永久磁石１７を備えた壺形永久磁石部材１５が発生する永久磁場の 環状エアギャップ２５の内部を垂直方向に移動するように配置されている。

【００１２】 関連技術において周知であるように、センサ３５からの位置反応信号は秤量物 Ｆを台１１に載せると発生し、この信号が位置検出手段６０を介し荷重補償回路 手段６２に送られて補償電流Ｉを発生し、この電流がコイル２３に送られて静止 永久磁場に反応する起電力を発生することにより、レバー２７が初期の無荷重状 態に維持される。補償電流Ｉの大きさは、表示手段６４に表示される秤量物の重 量により変化する。

【００１３】 本考案の特徴によれば、筒状の伝熱部材３７は、上側の頭部３８がほぼ円錐形 に拡径され、エアギャップ２５近傍の電磁式荷重補償手段の内部で発生する熱を 発散させ、この内部の熱を温度センサ４３に伝える。温度センサ４３は、環状の 磁極部分１９と環状の永久磁石１７の両方の中心と、ヨーク部材２１の中心孔４ １と、この中心孔に対応するハウジング３の孔を通る伝熱部材の軸部分３９の下 端に設けた空洞内に取り付けられ、エアギャップ近傍の電磁式荷重補償手段の内 部で発生する熱の関数である温度補償信号を荷重補償回路手段に送ることにより 、表示手段６４に表示される重量信号の正確さを向上させる。

【００１４】 軸部分３９は、スイスの Otto Pfenninger社製などのしまりばめ式の合成樹脂 で形成した断熱チューブの同心状の外側の層４５により周囲の温度から遮断する のが望ましい。伝熱部材３７は、アルミニウムや銅などの熱伝導係数が大きい適 切な金属で形成し、温度センサ４３は、たとえば Dow Corning 340放熱ペースト などの放熱性を有する適切なペーストを使用し、軸部分の対応する空洞の壁に固 定する。伝熱部材の上部３８の直径は、磁石の磁極部分１９の直径にほぼ等しい 。したがって、荷重補償手段の作動中、コイル２３から発生し、内側に放射され る熱は、磁極部分１９に達すると同時に、伝熱部材の拡径された頭部の周縁４４ に直接達する。伝熱部材３７の表面は、熱を最もよく吸収するように、黒く塗装 するか陽極酸化処理を施す。伝熱部材３７の伝熱性が大きいため、温度の変化は 上昇、下降を問わず、可能なかぎり速く伝わり、温度センサ４３に感知される。

【００１５】 温度が変化した場合、変化した増分は、磁極部分と磁石の伝熱性が比較的小さい ため、磁極部分１９や磁石１７よりも伝熱部材３７を介してより速くセンサに達 する。このように、温度の変化は、温度センサ４３により、電子工学的に補償さ れる。温度センサの導線は、磁石装置を通る。

【００１６】 図３の変形例について説明すれば、秤１０１は、ハウジング１０３に支持され た固定永久磁石装置１１７を備え、可動の補償コイル１２３が旋回可能なレバー １２７にレバーの一対の延伸部分１２７ａにより連結し、環状のエアギャップ１ ２５を形成している。この実施例において、伝熱部材１４０は筒状を呈し、エア ギャップ１２５の内部へ延びる外部環状フランジ部分１４８を備えている。この 筒状伝熱部材は、環状コイル１２３の孔と、環状永久磁石１１７の孔１４１と、 ハウジングの横壁部分１０３ａを貫通している。温度センサ１４３は、伝熱性を 有するペーストにより、永久磁石１１７と対向する伝熱部材の内壁表面に固定す るのが望ましい。この実施例では、伝熱部材１４０は、図１と図２の伝熱部材３ ７と同じ機能を有する。もちろん、温度センサ１４３は、筒状に形成することに より、コイル１２３の温度が変化した場合にその変化をより速く認識するが、伝 熱部材の他端に温度センサ１４３を取り付けると、温度の測定に若干遅れが出る 。

【００１７】 伝熱部材は筒状であると図示、説明してきたが、この部材の少なくとも一部は 一体として形成してもよい。

【００１８】 実用新案法の定めるところにより本考案の好ましい実施例を開示したが、以上 に述べた考案の思想から逸脱しない範囲で変更を加えてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る秤の縦断面図

【図２】図１の秤の永久磁石装置の詳細図

【図３】本考案の他の実施例の縦断面図

【符号の説明】

３ フレーム ９、１１ 荷重受け手段 １７ 永久磁石 １９ 磁極部材 ２３ コイル手段 ２５ エアギャップ ３５ 位置検出手段 ３７、１４０ 伝熱手段 ４３ 温度センサ ４５ 断熱手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)実用新案権者 591079948 ＣＨ−8606 Ｇｒｅｉｆｅｎｓｅｅ Ｓｃ ｈｗｅｉｚ

Claims (15)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ） フレーム３と、 （ｂ） 上記フレームに対する初期位置から移動可能に
   連結された荷重受け手段９、１１と、 （ｃ） （１）上記フレームに連結された、エアギャッ
   プ２５を含む静止永久磁場を発生するための手段１５
   と、（２）上記エアギャップ内で移動自在に上記荷重受
   け手段に連結されたコイル手段２３と、（３）上記荷重
   受け手段に秤量物を載置した時、上記荷重受け手段が初
   期位置から移動したことを検出するための位置検出手段
   ３５と、（４）上記荷重受け手段にかかる荷重に対して
   復元電磁力を発生し、上記荷重受け手段を上記初期位置
   に維持するために上記コイル手段に補償電流を供給する
   補償手段と、（５）荷重の大きさを上記補償電流の関数
   として表示する荷重表示手段を含む、上記フレームに対
   する上記初期位置へ上記荷重受け手段を移動させるため
   の電磁式補償手段と、 （ｄ） （１）上記エアギャップから離して設けた温度
   センサ４３と、（２）上記エアギャップから上記温度セ
   ンサへ熱を伝える伝熱手段３７を含む、上記補償電流を
   上記エアギャップ近傍の瞬間温度の関数として補正する
   ための手段から成る計量装置。
2. 【請求項２】 上記永久磁場を発生するための上記手段
   が対称軸を有し、さらに上記伝熱手段が上記対称軸の近
   傍に設けられている請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 上記伝熱手段が回転軸を中心として対称
   である請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 上記永久磁場を発生するための上記手段
   と、上記エアギャップと、上記コイル手段が環状で、上
   記伝熱手段の周囲に同心状に配置されている請求項１に
   記載の装置。
5. 【請求項５】 上記伝熱手段がほぼ筒状で、長手方向の
   軸を上記磁場発生手段の対称軸と同一線上に有する請求
   項２に記載の装置。
6. 【請求項６】 上記伝熱手段が管状である請求項２に記
   載の装置。
7. 【請求項７】 上記伝熱手段３７がほぼ漏斗状である請
   求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 上記伝熱手段１４０が上記エアギャップ
   の内部へ延びる環状外フランジ部分１４８を含む請求項
   ６に記載の装置。
9. 【請求項９】 上記永久磁場発生手段が磁極部材１９を
   有する永久磁石１７を備え、上記永久磁石と上記磁極部
   材が有する長手方向の貫通孔４１を伝熱手段の一端が貫
   通している請求項５に記載の装置。
10. 【請求項１０】 上記伝熱手段の一端が管状で、上記温
    度センサを内側に取り付けた開口部を形成している請求
    項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】 上記温度センサを上記伝熱手段に固定
    するための別の伝熱手段を含む請求項１に記載の装置。
12. 【請求項１２】 上記永久磁場発生手段によって変化す
    る熱から上記伝熱手段を遮断するための断熱手段４５を
    さらに含む請求項１に記載の装置。
13. 【請求項１３】 上記断熱手段が上記伝熱手段に締まり
    嵌めされた断熱材で形成されている管状の層から成る請
    求項１２に記載の装置。
14. 【請求項１４】 上記伝熱手段に熱吸収材のコーティン
    グ層がさらに設けられている請求項１に記載の装置。
15. 【請求項１５】 上記エアギャップ近傍で径方向外側へ
    延びる拡径した頭部３８を上記伝熱手段の一端に有する
    請求項７に記載の装置。