JP3250364B2 - 電磁式の天びんまたは力測定器 - Google Patents
電磁式の天びんまたは力測定器Info
- Publication number
- JP3250364B2 JP3250364B2 JP06280094A JP6280094A JP3250364B2 JP 3250364 B2 JP3250364 B2 JP 3250364B2 JP 06280094 A JP06280094 A JP 06280094A JP 6280094 A JP6280094 A JP 6280094A JP 3250364 B2 JP3250364 B2 JP 3250364B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- magnetic field
- coil
- force coil
- gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は質量測定または力測定を
行うための測定器に関し、更に詳しくは、電磁力平衡式
の天びんまたは力測定器に関する。
行うための測定器に関し、更に詳しくは、電磁力平衡式
の天びんまたは力測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁力を被測定荷重（質量）または力に
対して釣り合わせることによってその荷重または力を測
定する、いわゆる電磁式の天びんまたは力測定器におい
ては、永久磁石を主体とする磁気回路が作る静磁場中に
フォースコイルを配置し、そのフォースコイルに電流を
流すことによって、被測定荷重または力と釣り合わせる
ための電磁力を発生している。そして、この電磁力と被
測定荷重または力が釣り合っている状態でフォースコイ
ルに流れる電流の大きさから、その荷重または力の大き
さを求めるようになっている。
対して釣り合わせることによってその荷重または力を測
定する、いわゆる電磁式の天びんまたは力測定器におい
ては、永久磁石を主体とする磁気回路が作る静磁場中に
フォースコイルを配置し、そのフォースコイルに電流を
流すことによって、被測定荷重または力と釣り合わせる
ための電磁力を発生している。そして、この電磁力と被
測定荷重または力が釣り合っている状態でフォースコイ
ルに流れる電流の大きさから、その荷重または力の大き
さを求めるようになっている。
【０００３】ここで、磁気回路は、図９にその従来の構
成例を断面図で示すように、永久磁石９１を例えばＮ極
を上、Ｓ極を下にした状態で有底円筒状のヨーク９２の
底面に配置するとともに、Ｎ極には円盤ないしは円柱状
のポールピース９３を設け、このポールピース９３の外
周面とヨーク９２の内周面との間に形成される円筒状の
空隙に磁場空間を形成している。そして、この磁場空間
内に、その空間の形状に沿うように円筒状に巻かれたフ
ォースコイル９４が挿入される。
成例を断面図で示すように、永久磁石９１を例えばＮ極
を上、Ｓ極を下にした状態で有底円筒状のヨーク９２の
底面に配置するとともに、Ｎ極には円盤ないしは円柱状
のポールピース９３を設け、このポールピース９３の外
周面とヨーク９２の内周面との間に形成される円筒状の
空隙に磁場空間を形成している。そして、この磁場空間
内に、その空間の形状に沿うように円筒状に巻かれたフ
ォースコイル９４が挿入される。
【０００４】フォースコイル９４は、その巻き枠を介し
て天びんないしは力測定器のビーム９５に固着され、被
測定荷重または力の作用によって磁場空間内で変位す
る。この変位はビーム９５を介して変位センサ（図示せ
ず）によって検出され、その変位検出信号の大きさに応
じた電流がフォースコイル９４にフィードバックされて
電磁力が発生し、被測定荷重ないしは力に抗してビーム
９５の変位が０になるように自動平衡する。
て天びんないしは力測定器のビーム９５に固着され、被
測定荷重または力の作用によって磁場空間内で変位す
る。この変位はビーム９５を介して変位センサ（図示せ
ず）によって検出され、その変位検出信号の大きさに応
じた電流がフォースコイル９４にフィードバックされて
電磁力が発生し、被測定荷重ないしは力に抗してビーム
９５の変位が０になるように自動平衡する。
【０００５】この平衡状態においてフォースコイル９４
に流れる電流は、磁気回路により形成される円筒状の磁
界が一定である限り被測定荷重ないしは力に比例するこ
とになり、そのコイル電流を測定することによって、被
測定荷重ないしは力の大きさを知ることができる。
に流れる電流は、磁気回路により形成される円筒状の磁
界が一定である限り被測定荷重ないしは力に比例するこ
とになり、そのコイル電流を測定することによって、被
測定荷重ないしは力の大きさを知ることができる。
【０００６】さて、以上のような電磁力自動平衡式の天
びんまたは力測定器においては、磁場空間を形成する隙
間は一定として、その磁場空間における磁場が、少なく
ともフォースコイル９４の移動範囲内で可能な限り平坦
になるようにしていた。これは、この磁場が一様でない
場合には、フォースコイル９４の移動に伴い、発生電磁
力と電流の関係が変化していくため、高精度の天びんが
得にくくなるためである。具体的には、ビーム９５の変
位が０になる位置、つまり系のバランス点は何らかの原
因によりずれたときに、磁場が一様でない場合には、大
きなスパン変化が生じる等の問題が生じたり、あるいは
機構部分の組み立て精度を厳密にしなければ、意図する
大きさの電磁力を得ることができなくなるという問題が
生じる。
びんまたは力測定器においては、磁場空間を形成する隙
間は一定として、その磁場空間における磁場が、少なく
ともフォースコイル９４の移動範囲内で可能な限り平坦
になるようにしていた。これは、この磁場が一様でない
場合には、フォースコイル９４の移動に伴い、発生電磁
力と電流の関係が変化していくため、高精度の天びんが
得にくくなるためである。具体的には、ビーム９５の変
位が０になる位置、つまり系のバランス点は何らかの原
因によりずれたときに、磁場が一様でない場合には、大
きなスパン変化が生じる等の問題が生じたり、あるいは
機構部分の組み立て精度を厳密にしなければ、意図する
大きさの電磁力を得ることができなくなるという問題が
生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の磁
気回路において、上記のように広い範囲で一様な磁場を
得るためには、寸法の大きな永久磁石を用いる必要があ
って、コストアップの要因となるばかりでなく、測定器
の小型化の阻害要因となっている。
気回路において、上記のように広い範囲で一様な磁場を
得るためには、寸法の大きな永久磁石を用いる必要があ
って、コストアップの要因となるばかりでなく、測定器
の小型化の阻害要因となっている。
【０００８】本発明の目的は、小さな永久磁石を用いて
も高精度の測定が可能で、もって安価で、かつ、小型・
軽量で、しかも高精度の電磁式の天びんまたは力測定器
を提供することにある。
も高精度の測定が可能で、もって安価で、かつ、小型・
軽量で、しかも高精度の電磁式の天びんまたは力測定器
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施例図面である図１を参照しつつ説明す
ると、本発明の電磁式の天びんまたは力測定器は、永久
磁石１１およびヨーク１２等により構成された磁気回路
１中に空隙Ｇを設けて磁場空間を形成するとともに、そ
の磁場空間内に、可動部材３に装着されて所定方向に運
動し得るフォースコイル２を配置し、このフォースコイ
ル２に電流を流すことによって発生する電磁力を、可動
部材３を介して被測定荷重または力と釣り合わせ、その
釣り合い状態でフォースコイル２に流れる電流の大きさ
から被測定荷重または力の大きさを求める測定器におい
て、フォースコイルの運動方向両端部近傍にそれぞれ磁
場の強さのピークが生じるように、磁場空間を形成する
ための空隙Ｇの、フォースコイル２の運動方向に直交す
る方向の寸法が、運動方向に対して、その中央部が両端
部に比して広く形成されていることによって特徴づけら
れる。
めの構成を、実施例図面である図１を参照しつつ説明す
ると、本発明の電磁式の天びんまたは力測定器は、永久
磁石１１およびヨーク１２等により構成された磁気回路
１中に空隙Ｇを設けて磁場空間を形成するとともに、そ
の磁場空間内に、可動部材３に装着されて所定方向に運
動し得るフォースコイル２を配置し、このフォースコイ
ル２に電流を流すことによって発生する電磁力を、可動
部材３を介して被測定荷重または力と釣り合わせ、その
釣り合い状態でフォースコイル２に流れる電流の大きさ
から被測定荷重または力の大きさを求める測定器におい
て、フォースコイルの運動方向両端部近傍にそれぞれ磁
場の強さのピークが生じるように、磁場空間を形成する
ための空隙Ｇの、フォースコイル２の運動方向に直交す
る方向の寸法が、運動方向に対して、その中央部が両端
部に比して広く形成されていることによって特徴づけら
れる。
【００１０】
【作用】従来のこの種の測定器において、フォースコイ
ルが置かれる磁場空間を、フォースコイルの移動方向に
可能な限り広く一様にする理由は、前記したように、フ
ォースコイルの移動前後における有効磁場（フォースコ
イルが位置している刻々の場所での磁場）の変化を避け
るためである。
ルが置かれる磁場空間を、フォースコイルの移動方向に
可能な限り広く一様にする理由は、前記したように、フ
ォースコイルの移動前後における有効磁場（フォースコ
イルが位置している刻々の場所での磁場）の変化を避け
るためである。
【００１１】これに対し、本発明のように、磁場空間を
形成するための空隙Ｇの、フォースコイル２の運動方向
に直交する方向への寸法を、運動方向中央部分で両端部
分よりも広くすると、空隙Ｇ中の磁場の強さは、その両
端部分でピークを形成し、平坦とはならない。しかし、
フォースコイルに流れる電流とこれによって発生する電
磁力との関係は、フォースコイルの各部位における磁場
とそこを流れる電流の積の総和であるから、フォースコ
イルの移動前後における有効磁場の変化量は、フォース
コイルの移動方向両端部の近傍における磁場勾配に依存
し、中央部に磁場勾配が存在していても、その部分はフ
ォースコイルの移動前後においてともに有効磁場の一部
を形成するが故に、有効磁場の変化量には寄与しない。
形成するための空隙Ｇの、フォースコイル２の運動方向
に直交する方向への寸法を、運動方向中央部分で両端部
分よりも広くすると、空隙Ｇ中の磁場の強さは、その両
端部分でピークを形成し、平坦とはならない。しかし、
フォースコイルに流れる電流とこれによって発生する電
磁力との関係は、フォースコイルの各部位における磁場
とそこを流れる電流の積の総和であるから、フォースコ
イルの移動前後における有効磁場の変化量は、フォース
コイルの移動方向両端部の近傍における磁場勾配に依存
し、中央部に磁場勾配が存在していても、その部分はフ
ォースコイルの移動前後においてともに有効磁場の一部
を形成するが故に、有効磁場の変化量には寄与しない。
【００１２】本発明はこのような観点に立ち、フォース
コイルの移動方向両端部近傍に対応する空隙Ｇの両端部
分に、意識的に磁場の強さのピーク、従って勾配がほぼ
０となる箇所、を作ることにより、小さい永久磁石であ
っても、フォースコイルの移動に伴う有効磁場の変化を
防止し、所期の目的を達成している。
コイルの移動方向両端部近傍に対応する空隙Ｇの両端部
分に、意識的に磁場の強さのピーク、従って勾配がほぼ
０となる箇所、を作ることにより、小さい永久磁石であ
っても、フォースコイルの移動に伴う有効磁場の変化を
防止し、所期の目的を達成している。
【００１３】
【実施例】図１は本発明実施例の要部構造の正面中央縦
断面図と回路構成のブロック図とを併記して示す構成図
である。
断面図と回路構成のブロック図とを併記して示す構成図
である。
【００１４】磁気回路１は、永久磁石１１、ヨーク１２
およびポールピース１３によって構成されている。永久
磁石１１は円柱状で、例えば上方にＮ極、下方にＳ極が
位置するようにカップ状のヨーク１２内の底面上にその
下面が固着されているとともに、その上面には、全体と
して円柱状で、後で詳述するような形状のポールピース
１３が固着されており、このポールピース１３の外周面
とこれに対向するヨーク１２の内周面とで囲まれた略円
筒状の空隙Ｇに磁場空間が形成される。
およびポールピース１３によって構成されている。永久
磁石１１は円柱状で、例えば上方にＮ極、下方にＳ極が
位置するようにカップ状のヨーク１２内の底面上にその
下面が固着されているとともに、その上面には、全体と
して円柱状で、後で詳述するような形状のポールピース
１３が固着されており、このポールピース１３の外周面
とこれに対向するヨーク１２の内周面とで囲まれた略円
筒状の空隙Ｇに磁場空間が形成される。
【００１５】そして、この空隙Ｇ内に、当該空隙Ｇに沿
って円筒状に巻かれたフォースコイル２が置かれ、この
フォースコイル２は空隙Ｇに沿って図中上下方向に変位
し得るようになっている。すなわち、フォースコイル２
は巻き枠２１を介してビーム３に固着されており、この
ビーム３は支点（図示せず）を挟んでその一端部に、天
びんにあっては測定皿が、力測定器にあっては被測定力
の負荷部が設けられ、被測定荷重ないしは力の負荷によ
って支点を中心として変位し、この変位によりフォース
コイル２が空隙Ｇ内で上下動する。このビーム３の変位
は、ビーム３の他端部に配設された変位センサ４によっ
て検出される。
って円筒状に巻かれたフォースコイル２が置かれ、この
フォースコイル２は空隙Ｇに沿って図中上下方向に変位
し得るようになっている。すなわち、フォースコイル２
は巻き枠２１を介してビーム３に固着されており、この
ビーム３は支点（図示せず）を挟んでその一端部に、天
びんにあっては測定皿が、力測定器にあっては被測定力
の負荷部が設けられ、被測定荷重ないしは力の負荷によ
って支点を中心として変位し、この変位によりフォース
コイル２が空隙Ｇ内で上下動する。このビーム３の変位
は、ビーム３の他端部に配設された変位センサ４によっ
て検出される。
【００１６】変位センサ４の出力はサーボアンプ５に導
かれ、このサーボアンプ５からビーム３の変位量に応じ
た大きさの電流がフォースコイル２に流される。この構
成により、測定皿ないしは被測定力の負荷部に荷重ない
しは力が加わると、それに応じた電流がフォースコイル
２に流れ、その電流と、空隙Ｇ中でフォースコイル２が
位置する空隙Ｇ中の磁場、つまり有効磁場に応じた電磁
力が発生し、その電磁力はフォースコイル２を介してビ
ーム３に作用し、ビーム３のレバー比によって何倍かに
拡大されて、被測定荷重ないしは力に抗してビーム３の
変位が零になるように自動平衡する。
かれ、このサーボアンプ５からビーム３の変位量に応じ
た大きさの電流がフォースコイル２に流される。この構
成により、測定皿ないしは被測定力の負荷部に荷重ない
しは力が加わると、それに応じた電流がフォースコイル
２に流れ、その電流と、空隙Ｇ中でフォースコイル２が
位置する空隙Ｇ中の磁場、つまり有効磁場に応じた電磁
力が発生し、その電磁力はフォースコイル２を介してビ
ーム３に作用し、ビーム３のレバー比によって何倍かに
拡大されて、被測定荷重ないしは力に抗してビーム３の
変位が零になるように自動平衡する。
【００１７】この平衡状態においてフォースコイル２に
流れる電流は、空隙Ｇ中の有効磁場が一定である限りに
おいて被測定荷重ないしは力に比例することになり、そ
の電流値は出力抵抗Ｒで電圧信号に変換され、Ａ−Ｄ変
換器６でデジタル化された後にマイクロコンピュータ７
に採り込まれる。マイクロコンピュータ７では、その電
流値のデジタル変換データを用いた演算によって被測定
荷重ないしは力を算出し、表示器７１に表示する。な
お、永久磁石１１の温度変化による磁場の変化は、磁気
回路１内に配設された温度センサ８の出力により、公知
の手法によって補償される。すなわち、温度センサ８の
出力は温度補償回路９に供給され、この温度補償回路９
は、Ａ−Ｄ変換器６の基準電圧を、温度センサ８の出力
に基づいて永久磁石１１の温度変化による発生磁場の強
さの変化をキャンセルするように変化させる。
流れる電流は、空隙Ｇ中の有効磁場が一定である限りに
おいて被測定荷重ないしは力に比例することになり、そ
の電流値は出力抵抗Ｒで電圧信号に変換され、Ａ−Ｄ変
換器６でデジタル化された後にマイクロコンピュータ７
に採り込まれる。マイクロコンピュータ７では、その電
流値のデジタル変換データを用いた演算によって被測定
荷重ないしは力を算出し、表示器７１に表示する。な
お、永久磁石１１の温度変化による磁場の変化は、磁気
回路１内に配設された温度センサ８の出力により、公知
の手法によって補償される。すなわち、温度センサ８の
出力は温度補償回路９に供給され、この温度補償回路９
は、Ａ−Ｄ変換器６の基準電圧を、温度センサ８の出力
に基づいて永久磁石１１の温度変化による発生磁場の強
さの変化をキャンセルするように変化させる。
【００１８】さて、磁気回路１のポールピース１３は、
前記したように全体として円柱状であるが、その外周面
は、上下両端から所定長さにわたる部分の外径寸法が、
中央部分の外径寸法よりも大きくなっている。これによ
り、フォースコイル２が配置される磁場空間を形成する
空隙Ｇの、フォースコイル２の運動（変位）方向に直交
する方向への寸法が、フォースコイル２の運動方向の中
央部が、両端部に比して大となっている。
前記したように全体として円柱状であるが、その外周面
は、上下両端から所定長さにわたる部分の外径寸法が、
中央部分の外径寸法よりも大きくなっている。これによ
り、フォースコイル２が配置される磁場空間を形成する
空隙Ｇの、フォースコイル２の運動（変位）方向に直交
する方向への寸法が、フォースコイル２の運動方向の中
央部が、両端部に比して大となっている。
【００１９】このような磁気回路１の構成によると、空
隙Ｇに形成される磁場は図２に例示するようになる。す
なわち、この図２は、横軸に空隙Ｇ内でのフォースコイ
ル２の位置を、縦軸に磁場の強さをとって示すグラフ
と、フォースコイル２の空隙Ｇ内での位置の模式図を併
記して示す図であり、空隙Ｇが狭くなっているその両端
部分に磁場のピークが生じ、中央部は平坦とはならずに
若干低くなる。
隙Ｇに形成される磁場は図２に例示するようになる。す
なわち、この図２は、横軸に空隙Ｇ内でのフォースコイ
ル２の位置を、縦軸に磁場の強さをとって示すグラフ
と、フォースコイル２の空隙Ｇ内での位置の模式図を併
記して示す図であり、空隙Ｇが狭くなっているその両端
部分に磁場のピークが生じ、中央部は平坦とはならずに
若干低くなる。
【００２０】ここで、フォースコイル２のその運動方向
への長さＬは、空隙Ｇ内の磁場のピーク〜ピーク間の距
離とほぼ等しくしている。以上の本発明実施例による
と、図２から明らかなように、空隙Ｇ内のフォースコイ
ル２の両端部に相当する場所にそれぞれ磁場のピークが
生じ、その場所の磁場勾配がほぼ０となるため、フォー
スコイル２が図中実線で示す位置から、破線で示すよう
にδだけ変位したとしても、その変位に起因する有効磁
場の変化は殆ど生じず、従ってフォースコイル２の変位
に起因して発生する電磁力の変化率はほぼ０となる。こ
のことは、以下に示す比較例の説明により明らかになる
であろう。
への長さＬは、空隙Ｇ内の磁場のピーク〜ピーク間の距
離とほぼ等しくしている。以上の本発明実施例による
と、図２から明らかなように、空隙Ｇ内のフォースコイ
ル２の両端部に相当する場所にそれぞれ磁場のピークが
生じ、その場所の磁場勾配がほぼ０となるため、フォー
スコイル２が図中実線で示す位置から、破線で示すよう
にδだけ変位したとしても、その変位に起因する有効磁
場の変化は殆ど生じず、従ってフォースコイル２の変位
に起因して発生する電磁力の変化率はほぼ０となる。こ
のことは、以下に示す比較例の説明により明らかになる
であろう。
【００２１】すなわち、ポールピースの外周面を一様な
円柱面とし、フォースコイルが置かれる空隙を一様な円
筒形にして、永久磁石の大きさを含めて他は全く同様に
した磁気回路を用いた場合には、その空隙における磁場
の分布は図３に示すようになる。この図において、フォ
ースコイルの長さをＬ（ｍｍ）、その両端部近傍での磁
場勾配を±α（テスラ／ｍｍ）としたとき、フォースコ
イル２がδ（ｍｍ）だけ移動したとすると、有効磁場の
変化（減少）量は、図中ハッチングで示す部分の磁場面
積（磁場の強さ×フォースコイル運動方向への長さ）に
相当する。つまり、 磁場面積の変化量＝ΔＨ×δ となる。このとき、ΔＨ＝α×δであるから、結局、有
効磁場の変化量Δは、 Δ＝αδ2 と表すことができる。
円柱面とし、フォースコイルが置かれる空隙を一様な円
筒形にして、永久磁石の大きさを含めて他は全く同様に
した磁気回路を用いた場合には、その空隙における磁場
の分布は図３に示すようになる。この図において、フォ
ースコイルの長さをＬ（ｍｍ）、その両端部近傍での磁
場勾配を±α（テスラ／ｍｍ）としたとき、フォースコ
イル２がδ（ｍｍ）だけ移動したとすると、有効磁場の
変化（減少）量は、図中ハッチングで示す部分の磁場面
積（磁場の強さ×フォースコイル運動方向への長さ）に
相当する。つまり、 磁場面積の変化量＝ΔＨ×δ となる。このとき、ΔＨ＝α×δであるから、結局、有
効磁場の変化量Δは、 Δ＝αδ2 と表すことができる。
【００２２】フォースコイルのδの移動前の有効磁場
は、そのコイル位置における平均磁場をＨとすると、 有効磁場＝Ｌ×Ｈ であるから、変位δに対する有効磁場の変化率は、 （ＬＨ−Δ）／ＬＨ＝（ＬＨ−αδ2 ）／ＬＨ＝１−α
（δ2 ／ＬＨ） となる。ここで、有効磁場の変化率は、フォースコイル
の変位前後における発生電磁力の変化率と等価であるた
め、フォースコイルの運動方向両端部近傍における磁場
勾配αが小さいほど、フォースコイルの変位に伴う電磁
力の変化率が小さくなる。
は、そのコイル位置における平均磁場をＨとすると、 有効磁場＝Ｌ×Ｈ であるから、変位δに対する有効磁場の変化率は、 （ＬＨ−Δ）／ＬＨ＝（ＬＨ−αδ2 ）／ＬＨ＝１−α
（δ2 ／ＬＨ） となる。ここで、有効磁場の変化率は、フォースコイル
の変位前後における発生電磁力の変化率と等価であるた
め、フォースコイルの運動方向両端部近傍における磁場
勾配αが小さいほど、フォースコイルの変位に伴う電磁
力の変化率が小さくなる。
【００２３】前記した本発明実施例では、空隙Ｇの形状
に基づき、フォースコイル２の運動方向両端部近傍にお
いてそれぞれ磁場のピークが生じて、その部分の磁場勾
配αがほぼ０となるから、フォースコイル２が変位して
も殆ど有効磁場が変化せず、ひいては電磁力も変化しな
い。
に基づき、フォースコイル２の運動方向両端部近傍にお
いてそれぞれ磁場のピークが生じて、その部分の磁場勾
配αがほぼ０となるから、フォースコイル２が変位して
も殆ど有効磁場が変化せず、ひいては電磁力も変化しな
い。
【００２４】図４は図１の実施例におけるフォースコイ
ル２の変位δと電磁力の変化率との関係を、上述の比較
例とともに示すグラフであり、実線が本発明実施例を、
破線が比較例を示している。このグラフから明らかなよ
うに、同じ大きさの永久磁石を用いても、本発明実施例
では、フォースコイル２の変位に起因する電磁力の変化
率が、従来の磁気回路を用いた比較例に比して大幅に小
さくなることが判る。
ル２の変位δと電磁力の変化率との関係を、上述の比較
例とともに示すグラフであり、実線が本発明実施例を、
破線が比較例を示している。このグラフから明らかなよ
うに、同じ大きさの永久磁石を用いても、本発明実施例
では、フォースコイル２の変位に起因する電磁力の変化
率が、従来の磁気回路を用いた比較例に比して大幅に小
さくなることが判る。
【００２５】ここで、以上の実施例においては、フォー
スコイル２の長さＬと空隙Ｇ内の磁場のピーク〜ピーク
間距離をほぼ同一とし、フォースコイル２をそのピーク
〜ピークの中央部に配置した例を示したが、磁場のピー
ク部分がある程度の平坦性を有しているならば、特にフ
ォースコイル２の長さＬをピーク〜ピーク間距離と一致
させることなく、ある程度の差があってもよく、またこ
の場合、フォースコイル２がピーク〜ピークの中央に厳
密に位置していなくても、同様な作用効果を奏すること
ができる。
スコイル２の長さＬと空隙Ｇ内の磁場のピーク〜ピーク
間距離をほぼ同一とし、フォースコイル２をそのピーク
〜ピークの中央部に配置した例を示したが、磁場のピー
ク部分がある程度の平坦性を有しているならば、特にフ
ォースコイル２の長さＬをピーク〜ピーク間距離と一致
させることなく、ある程度の差があってもよく、またこ
の場合、フォースコイル２がピーク〜ピークの中央に厳
密に位置していなくても、同様な作用効果を奏すること
ができる。
【００２６】本発明において、フォースコイル２が置か
れる磁場空間を形成する空隙Ｇの、フォースコイル２の
運動方向に直交する方向への寸法を、運動方向に対し
て、その中央部を両端部に比して大とするための具体的
構成としては、図１の実施例の構成のほか、多種のバリ
エーションがある。その例を図５に列挙する。
れる磁場空間を形成する空隙Ｇの、フォースコイル２の
運動方向に直交する方向への寸法を、運動方向に対し
て、その中央部を両端部に比して大とするための具体的
構成としては、図１の実施例の構成のほか、多種のバリ
エーションがある。その例を図５に列挙する。
【００２７】図５（Ａ）の例では、ポールピース１３の
外周面を、両端部を平坦な円筒面とし、中央部を断面Ｖ
字状に窪ませている。同図（Ｂ）では、ポールピース１
３の外周面の全体を、中央部が最も小径となるように断
面Ｖ字状に窪ませている。また、（Ｃ）および（Ｄ）で
は、ポールピース１３の外周面を、中央部が最も小径と
なるように円弧状に窪ませている。更に、このような形
状を付するのは、ポールピース１３に限られず、ヨーク
２側に付してもよく、例えば（Ｅ）に示すように、ヨー
ク２の内周面を、中央部の内径寸法に比して両端部の内
径寸法を小さくすることによっても、前記した形状の空
隙Ｇを得ることができる。なお、図５はポールピース１
３ないしはヨーク２に付する形状の例であり、本発明は
こられの例に限定されるものではない。
外周面を、両端部を平坦な円筒面とし、中央部を断面Ｖ
字状に窪ませている。同図（Ｂ）では、ポールピース１
３の外周面の全体を、中央部が最も小径となるように断
面Ｖ字状に窪ませている。また、（Ｃ）および（Ｄ）で
は、ポールピース１３の外周面を、中央部が最も小径と
なるように円弧状に窪ませている。更に、このような形
状を付するのは、ポールピース１３に限られず、ヨーク
２側に付してもよく、例えば（Ｅ）に示すように、ヨー
ク２の内周面を、中央部の内径寸法に比して両端部の内
径寸法を小さくすることによっても、前記した形状の空
隙Ｇを得ることができる。なお、図５はポールピース１
３ないしはヨーク２に付する形状の例であり、本発明は
こられの例に限定されるものではない。
【００２８】また、本発明においては、磁気回路１の全
体的構成としても図１に例示したものに限定されず、種
々の変形が可能である。その一例を図６〜図８示す。図
６の例は、ポールピース６３を挟んでその上下にそれぞ
れ永久磁石６１１および６１２を互いにＮ，Ｓ極を逆向
きにして固着し、その全体をヨーク６２内に収容すると
ともに、フォースコイル２はポールピース６３とヨーク
６２との間の略筒状の空隙Ｇ内に配置している。また、
フォースコイル２の巻き枠２１は、ヨーク６２に設けら
れた切り欠き６２１を介してヨーク６２外に延ばし、ビ
ーム３に固定している。このような構造の磁気回路にお
いても、ポールピース６３の外周面の形状を図１ないし
は図５（Ａ）〜（Ｄ）と同等とし、あるいはヨーク５２
の形状を図５（Ｅ）等のようにすることによって、前記
した形状の空隙Ｇを形成することにより、図１の例と全
く同等の作用効果を奏することができる。
体的構成としても図１に例示したものに限定されず、種
々の変形が可能である。その一例を図６〜図８示す。図
６の例は、ポールピース６３を挟んでその上下にそれぞ
れ永久磁石６１１および６１２を互いにＮ，Ｓ極を逆向
きにして固着し、その全体をヨーク６２内に収容すると
ともに、フォースコイル２はポールピース６３とヨーク
６２との間の略筒状の空隙Ｇ内に配置している。また、
フォースコイル２の巻き枠２１は、ヨーク６２に設けら
れた切り欠き６２１を介してヨーク６２外に延ばし、ビ
ーム３に固定している。このような構造の磁気回路にお
いても、ポールピース６３の外周面の形状を図１ないし
は図５（Ａ）〜（Ｄ）と同等とし、あるいはヨーク５２
の形状を図５（Ｅ）等のようにすることによって、前記
した形状の空隙Ｇを形成することにより、図１の例と全
く同等の作用効果を奏することができる。
【００２９】図７および図８の例は、フラット型のフォ
ースコイルを用い、かつ、ポールピースを持たない磁気
回路の構成例である。図７では、（Ａ）に正面中央縦断
面図を、（Ｂ）にその右側面図を示すように、カップ状
のヨーク７２１の開口部を平板状のヨーク７２２で閉塞
し、その内部に２つの平板状の永久磁石７１１，７１２
をＮ，Ｓ極を逆向きにして収容したもので、永久磁石７
１１，７１２とヨーク７２２との間に形成される空隙
Ｇ′内にフラットコイル形のフォースコイル２′を配置
している。この磁気回路では、フォースコイル２′は空
隙Ｇ′内において図中上下、つまり２つの永久磁石７１
１，７１２を結ぶ方向に運動するが、このような構成に
おいても、図示のように例えば平板状のヨーク７２２の
永久磁石７１１，７１２への対向面の形状を、フォース
コイル２′の運動方向に対してその中央部分を窪ませる
等によって、フォースコイル２′の運動方向に対して、
空隙Ｇ′の隙間を中央部において広くすることによっ
て、図１の実施例と同等の作用効果を奏することができ
る。
ースコイルを用い、かつ、ポールピースを持たない磁気
回路の構成例である。図７では、（Ａ）に正面中央縦断
面図を、（Ｂ）にその右側面図を示すように、カップ状
のヨーク７２１の開口部を平板状のヨーク７２２で閉塞
し、その内部に２つの平板状の永久磁石７１１，７１２
をＮ，Ｓ極を逆向きにして収容したもので、永久磁石７
１１，７１２とヨーク７２２との間に形成される空隙
Ｇ′内にフラットコイル形のフォースコイル２′を配置
している。この磁気回路では、フォースコイル２′は空
隙Ｇ′内において図中上下、つまり２つの永久磁石７１
１，７１２を結ぶ方向に運動するが、このような構成に
おいても、図示のように例えば平板状のヨーク７２２の
永久磁石７１１，７１２への対向面の形状を、フォース
コイル２′の運動方向に対してその中央部分を窪ませる
等によって、フォースコイル２′の運動方向に対して、
空隙Ｇ′の隙間を中央部において広くすることによっ
て、図１の実施例と同等の作用効果を奏することができ
る。
【００３０】図８例は、図７の構成における平板状のヨ
ーク７２２側にも２つの永久磁石７１３，７１４を図示
の極性のもとに配置したもので、この場合においては、
永久磁石７１１，７１２，７１３，７１４のフォースコ
イル２′に対向する面の形状を、フォースコイル２′の
運動方向に対してその中央部分に相当する部分を窪ませ
ることにより、フォースコイル２′が置かれる磁場空間
を形成する空隙Ｇ″の形状を図７と同等とすることがで
き、この場合にも同等の効果を奏することができる。
ーク７２２側にも２つの永久磁石７１３，７１４を図示
の極性のもとに配置したもので、この場合においては、
永久磁石７１１，７１２，７１３，７１４のフォースコ
イル２′に対向する面の形状を、フォースコイル２′の
運動方向に対してその中央部分に相当する部分を窪ませ
ることにより、フォースコイル２′が置かれる磁場空間
を形成する空隙Ｇ″の形状を図７と同等とすることがで
き、この場合にも同等の効果を奏することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フォースコイルが置かれる磁場空間を形成する空隙の、
フォースコイルの運動方向と直交する方向の寸法を、運
動方向に対して、その中央部が両端部に比して大となる
ように構成することにより、フォースコイルの運動方向
両端部近傍に、それぞれ磁場のピークを生じさせている
から、小さい永久磁石を用いても、従来の構成に比して
フォースコイルの変位による有効磁場の変化が小さく、
発生電磁力の変化を少なくすることができる。その結
果、小さい永久磁石を用いても高精度の天びんまたは力
測定器を得ることが可能となり、コストダウンと装置の
小型・軽量化を達成することができる。
フォースコイルが置かれる磁場空間を形成する空隙の、
フォースコイルの運動方向と直交する方向の寸法を、運
動方向に対して、その中央部が両端部に比して大となる
ように構成することにより、フォースコイルの運動方向
両端部近傍に、それぞれ磁場のピークを生じさせている
から、小さい永久磁石を用いても、従来の構成に比して
フォースコイルの変位による有効磁場の変化が小さく、
発生電磁力の変化を少なくすることができる。その結
果、小さい永久磁石を用いても高精度の天びんまたは力
測定器を得ることが可能となり、コストダウンと装置の
小型・軽量化を達成することができる。
【図１】本発明実施例の要部構造の正面中央縦断面図と
回路構成のブロック図とを併記して示す構成図
回路構成のブロック図とを併記して示す構成図
【図２】その空隙Ｇ中のフォースコイル２の運動方向へ
の位置と磁場との関係を示すグラフ
の位置と磁場との関係を示すグラフ
【図３】比較例の空隙中のフォースコイルの運動方向へ
の位置と磁場との関係を示すグラフ
の位置と磁場との関係を示すグラフ
【図４】本発明実施例におけるフォースコイル２の変位
δと電磁力の変化率との関係を、比較例とともに示すグ
ラフ
δと電磁力の変化率との関係を、比較例とともに示すグ
ラフ
【図５】本発明の各種の他の実施例の要部構成を示すそ
れぞれの断面図
れぞれの断面図
【図６】本発明の更に他の実施例の要部構成を示す断面
図
図
【図７】本発明の更にまた他の実施例の要部構成を示す
断面図
断面図
【図８】本発明のまた更に他の実施例の要部構成を示す
断面図
断面図
【図９】従来の電磁力平衡式の天びんまたは力測定器に
使用されている磁気回路の構成例を示す断面図
使用されている磁気回路の構成例を示す断面図
１ 磁気回路 １１ 永久磁石 １２ ヨーク １３ ポールピース ２ フォースコイル ２１ 巻き枠 ３ ビーム ４ 変位センサ ５ サーボアンプ ６ Ａ−Ｄ変換器 ７ マイクロコンピュータ Ｇ 空隙
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 1/08 G01G 7/02
Claims (1)
- 【請求項１】 永久磁石およびヨーク等により構成され
た磁気回路中に空隙を設けて磁場空間を形成するととも
に、その磁場空間内に、可動部材に装着されて所定方向
に運動し得るフォースコイルを配置し、このフォースコ
イルに電流を流すことによって発生する電磁力を、上記
可動部材を介して被測定荷重または力と釣り合わせ、そ
の釣り合い状態で上記フォースコイルに流れる電流の大
きさから被測定荷重または力の大きさを求める測定器に
おいて、フォースコイルの運動方向両端部近傍にそれぞ
れ磁場の強さのピークが生じるように、上記磁場空間を
形成するための空隙の、フォースコイルの運動方向に直
交する方向の寸法が、運動方向に対して、その中央部が
両端部に比して大きく形成されていることを特徴とす
る、電磁式の天びんまたは力測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06280094A JP3250364B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 電磁式の天びんまたは力測定器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06280094A JP3250364B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 電磁式の天びんまたは力測定器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270260A JPH07270260A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3250364B2 true JP3250364B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=13210788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06280094A Expired - Fee Related JP3250364B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 電磁式の天びんまたは力測定器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3250364B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101869345B1 (ko) * | 2017-06-12 | 2018-06-21 | 아주대학교산학협력단 | 중량 측정장치 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6031505B2 (ja) * | 2012-02-28 | 2016-11-24 | 新光電子株式会社 | 電磁力平衡式計量装置 |
| DE102017110930B4 (de) * | 2017-05-19 | 2019-01-17 | Sartorius Lab Instruments Gmbh & Co. Kg | Magnettopf für eine Tauchspulenanordnung einer elektronischen Waage |
| KR102548809B1 (ko) * | 2018-11-13 | 2023-06-27 | 세메스 주식회사 | 반도체 소자 픽업 장치 |
| DE102020130092A1 (de) * | 2020-11-13 | 2022-05-19 | Wipotec Gmbh | Magnet-Spule-System |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP06280094A patent/JP3250364B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101869345B1 (ko) * | 2017-06-12 | 2018-06-21 | 아주대학교산학협력단 | 중량 측정장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07270260A (ja) | 1995-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4314202A (en) | Flexural vibration sensor with magnetic field generating and sensing | |
| JP3476022B2 (ja) | 電気／空気圧変換器 | |
| JPH06230023A (ja) | 変位検出センサ | |
| JPH0238912B2 (ja) | ||
| US3124962A (en) | hirtreiter | |
| JP3250364B2 (ja) | 電磁式の天びんまたは力測定器 | |
| EP1815257B1 (en) | Wind and water speed and direction measurement device | |
| JP3646252B2 (ja) | 高感度変位測定装置 | |
| US4899577A (en) | Device for a hardness measuring instrument | |
| US5133214A (en) | Adjustment of scale factor linearity in a servo accelerometer | |
| JP3289463B2 (ja) | 電磁式の天びんまたは力測定器 | |
| JP5113671B2 (ja) | 動電型振動計 | |
| JP3575264B2 (ja) | 流速測定方法及び装置 | |
| JPS60154108A (ja) | 傾斜センサ | |
| JPH0633364Y2 (ja) | 傾斜角検知器 | |
| JPH1151968A (ja) | 振動センサ | |
| RU2707583C1 (ru) | Датчик наклона и вибрации | |
| JPH0614513A (ja) | リニアアクチュエータ | |
| JPH0241690B2 (ja) | ||
| RU15609U1 (ru) | Датчик ускорения | |
| Che et al. | Development of force-balance accelerometer with high accuracy for precision motion measurement | |
| JP2000055930A (ja) | 加速度センサ | |
| JPH095147A (ja) | 電子天びん | |
| JP3451829B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JPH10206103A (ja) | 寸法測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071116 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081116 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091116 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091116 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131116 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |