JP5469002B2 - 電磁力平衡式計量装置 - Google Patents
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Description
この秤は、図12に示すように、支点で支えられたテコ10と、テコ10の一方で荷重を支える荷重受け部11と、テコ10の他方に取り付けられたコイル12と、永久磁石の磁界をコイル12に及ぼす磁気回路13と、テコ10の位置変位を検出するフォトセンサ14及び位置検出部15と、テコ10の位置変位を補償する電流をコイル12に供給するPIDコントローラ16とを備えており、コイル12の電流から、A/Dコンバータ17及びCPU18により荷重の重量が算出され、インターフェース19を介して重量データが外部に出力される。
この秤では、荷重によるテコ10の変位が、コイル12と磁気回路13との間で発生する電磁力によって解消され、常に、テコ10が一定の状態で荷重の計測が行われるため、高精度の計量が可能である。
この装置は、液体や粉体の充填量を計量するために使用されることが多く、そのため、計量器本体には、防塵・防水・防錆性が求められる。こうした課題に応えるため、計量器本体を錆難いステンレスの密閉構造内に配置すると、基板から発生する熱が密閉構造内に籠り、その熱で測定精度が低下すると言う問題がある。
また、計量機器のメーカーとしては、秤量や仕様が異なる多くの品種を品揃えしてユーザの多様なニーズに応えるとともに、納期の短縮要求にも対応できる体制作りが課題であるが、そのために製品の在庫数量が増えるのは、メーカーにとって望ましいことではない。在庫数量を極力減らしながら、品揃えや納期短縮の要求に応えることがメーカーの課題である。
この装置のテコ機構を構成するセンサ起歪体と、電磁力発生機構を構成するヨークとは一体構造体を形成しているため、筐体への組み込みの前段階で一体構造体の調整を一体構造体単体で完了することができる。そのため、この調整済みの一体構造体単体を揃えて置き、ユーザから要求された品種のベースに搭載することで品種の多様化に応えることができ、同時に、製造期間の短縮化を図ることができる。
また、筐体を、熱伝導率が低いステンレス(SUS304)製のベースとステンレス製のカバーとで構成しているため、筐体内の電源基板から発生する熱が、筐体を伝わって、筐体内の一体構造体や、熱の影響を受けやすいアナログ回路部のPID基板に達するのを防止できる。
また、筐体内に配置された回路基板から発生する熱を遮断するステンレス製の熱遮蔽板を、ベースに固定しているため、電源基板から発生する熱が、一体構造体やPID基板に及ぶのを抑制することができる。
また、熱遮蔽板の一部をヨークの底面近くに配置して、この熱遮蔽板とベースとの間にアナログ回路の回路基板を収容するための空間を形成し、ベースには、この空間に連通する空気進入口を形成し、カバーには、筐体から空気を逃がす空気排出口を形成し、空気進入口及び空気排出口をダストフィルタで覆っているため、筐体内の空きスペースを、アナログ回路の回路基板収容用に有効活用することができる。また、このアナログ回路の温度上昇を熱遮蔽板で防ぐとともに、空気の流れを形成して冷やすことができる。
光検出手段を一体構造体に含めることで、一体構造体の調整を一体構造体単体で完了することができる。
ステンレス鋳物により、ベースと熱遮蔽板とが一体化し、空気の経路も確保された複雑な形状を成型することができる。
また、センサ起歪体とヨークとが結合された一体構造体は、それ単体で調整を完了させることが可能であり、後はベースに搭載するだけであるため、製造期間が短縮できる。また、この一体構造体を各種のベースに搭載することで、多様な品種の計量装置を構成することができる。
図2は、この装置の断面図を示している。
図3は、カバー20を取り外した状態を示している。また、図4に示すように、センサ起歪体40とヨーク組立体50とが一体化された一体構造体60を、ベース21から取り外すことができる。図5は、一体構造体60の斜視図を示し、図6は、一体構造体60の側面図を示している。
ヨーク組立体50は、外形が立方体形状のヨーク50の内部に、永久磁石53や磁性板52が配置されており、これらがコイル51に磁界を作用する磁気回路を構成している(図2)。
センサ起歪体40とヨーク組立体50とは、結合板61(図2)を間に挟んで一体的に結合され、一体構造体60を構成している。
このように、ベース21と一体構造体60とを離すことで、ベース21から一体構造体60への熱の伝わりを極力抑えることができる。
また、一体構造体60のヨーク組立体50には、テコ部材47の位置を光学的に検出するフォトセンサが搭載された回路基板54が固定されている。
なお、図4に示すように、カバーの裏蓋22には、筐体内に配置された各回路基板に電源を供給する電源基板84が取り付けられている。この電源基板84は、外部給電を受けて直流電圧を生成し、各回路基板に送っている。そのため、電源基板84から最も多くの熱量が発生する。
熱遮蔽板72は、電源基板84やCPU基板73から発生する熱を遮る直立部分と、ヨーク組立体50の下側にPIDコントローラの回路基板75(図2)を収容するための空間を確保する箱状部分とを有している。
PIDコントローラ回路基板75は、熱の影響を受けやすいアナログ回路部を有しており、熱遮蔽板72の箱状部分は、PIDコントローラ回路基板75が熱の影響を受けないようにPIDコントローラ回路基板75を囲っている。また、この熱遮蔽板72の箱状部分は、筐体内の空きスペースを利用して、PIDコントローラ回路基板75の取り付けを可能にしている。
図10(a)(断面図)及び図10(b)(分解斜視図)は、空気進入口が在る付近(図9のA部分)の詳細を示している。回路基板75の収容空間に向けて開いたベース21の開口に、パッキンを介して、矩形開口91を持つ蓋体76が嵌り、蓋体76の矩形開口91が多孔質膜80で覆われ、多孔質膜80に、円形開口90を有する多孔質保護板79が重なり、この円形開口90がダストフィルタ78で覆われている。
そのため、空気は、ダストフィルタ78→円形開口90→多孔質膜80→矩形開口91を通って回路基板75の収容空間に進入する。このとき、空気に含まれる埃や水分は、ダストフィルタ78や多孔質膜80によって進入が阻まれる。
円形開口90から入って裏蓋22の空気排出口81(図11)から抜ける空気の流れ(図9の矢印)は、PIDコントローラ回路基板75の熱を奪って、この回路基板75の温度をさらに下げる。また、電源基板84で発生した高い熱を空気排出口81から筐体の外に放出する。
また、この電磁力平衡式計量装置は、筐体を熱伝導率が低いステンレス素材で形成し、また、同様の素材で熱遮蔽板72を設けている。そのため、筐体内の電源基板等で発生した熱は、一体構造体60やPIDコントローラ回路基板75に伝わり難い。
また、筐体内に空気の通路を設けて、発生した熱が筐体の外に排出されるように構成している。そのため、熱による精度の低下が抑えられる。
それ故、この電磁力平衡式計量装置は、製造ラインに組み込まれた場合でも、高精度の計量が可能である。
なお、ここで示した構成は、本発明の一例であり、本発明は、それだけに限定されるものではない。
21 ベース
22 裏蓋
30 荷重受け部
40 センサ起歪体
41 可動部
42 ロバーバル機構
43 連結部
44 レバー機構
45 支点
46 固定部
47 テコ部材
50 ヨーク組立体
51 コイル
52 磁性板
53 永久磁石
54 フォトセンサ回路基板
60 一体構造体
61 結合板
62 脚部材
63 螺子
71 支柱
72 熱遮蔽板
73 CPU基板
74 インターフェース基板
75 PIDコントローラ回路基板
76 蓋体
77 空気進入口
78 ダストフィルタ
79 多孔質保護板
80 防塵・防水用多孔質膜
81 空気排出口
82 ダイヤフラム
83 ダイヤフラム固定板
90 円形開口
91 矩形開口
Claims (4)
- テコの一方の側に作用する被測定荷重と、テコの他方の側で磁界中のコイルに電流を流して発生した力とを釣り合わせて、前記電流から被測定荷重を計測する電磁力平衡式計量装置であって、
母材を刳り抜いてテコ機構を形成したセンサ起歪体と、前記センサ起歪体のテコ機構に固着されたテコ部材と、前記テコ部材に固定されたコイルと、前記コイルに磁界を作用する磁気回路のヨークと、を備え、前記センサ起歪体と前記ヨークとが一体的に結合された一体構造体と、
前記一体構造体が前記センサ起歪体に取り付けられた脚部を介して固定されるステンレス製のベースと、
前記ベースとともに筐体を構成するステンレス製のカバーと、
前記筐体内に配置された回路基板と、
を有し、
前記一体構造体は、前記ベースに対し、前記脚部を介してのみ接触し、
前記ベースには、前記一体構造体に対して前記回路基板から発生する熱を遮断するステンレス製の熱遮蔽板が固定され、
前記熱遮蔽板の一部は、前記ヨークの底面近くに配置されて、当該熱遮蔽板と前記ベースとの間にアナログ回路の回路基板を収容するための空間を形成し、
前記ベースには、前記空間に連通する空気進入口が形成され、前記カバーには、前記筐体から空気を逃がす空気排出口が形成され、
前記空気進入口及び空気排出口がダストフィルタで覆われている
ことを特徴とする電磁力平衡式計量装置。 - 請求項1に記載の電磁力平衡式計量装置であって、前記センサ起歪体が、荷重受け部を支持する可動部と、前記可動部に一端が連結された二本の平行するロバーバル機構と、前記可動部に一端が連結された連結部と、前記連結部の他端に連結されたレバー機構と、前記レバー機構の支点を保持するとともに、前記ロバーバル機構の他端が連結された固定部と、を備え、前記テコ部材が、前記レバー機構に固着され、前記固定部と前記ヨークとが一体的に結合されて前記一体構造体を構成し、前記脚部が、前記センサ起歪体の固定部に取り付けられていることを特徴とする電磁力平衡式計量装置。
- 請求項1または2に記載の電磁力平衡式計量装置であって、前記一体構造体の前記ヨークに、前記テコ部材の変位を光検出する検出手段が一体的に固定されていることを特徴とする電磁力平衡式計量装置。
- 請求項1に記載の電磁力平衡式計量装置であって、前記ベースがステンレス鋳物で成形されていることを特徴とする電磁力平衡式計量装置。
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