JP6847767B2 - 荷重センサ - Google Patents

Description

本発明は、例えば電磁平衡式センサのような荷重センサに関し、特に荷重センサの内部の湿気の除去に関する。

例えば電磁平衡式センサにおいて防湿を行うものとして特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１の技術では、荷重の印加に応じて下降する支持体がボビンからなり、当該ボビンの外周囲に溝を形成し、その溝内にコイルを巻き、この溝を防湿リングで覆い、このボビンをヨーク内にその上部から侵入させて、荷重の印加に応じてヨーク内でボビンを下降させる。コイルがボビンと防湿リングとに挟まれているので、防湿効果が得られる。

実用新案登録第２５１８１７１号

特許文献１の技術は、コイルが湿気を吸着しないように湿気をコイルから遮断して防湿するものであるが、防湿対策は万全とはいえない。たとえば、ボビンにコイルを巻く環境が湿気下にあれば、防湿リングを設けても意味がない。また、何らかの原因によって（例えば防湿リングの腐食）により、防湿リングが損傷した場合、ボビン外部の湿気がコイルに達してしまうので、防湿効果は万全とはいえない。

本発明は、湿気が増加した状況下において除湿することが可能な荷重センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様の荷重センサは、容器内にセンサ部を有し、センサ部は少なくともコイルを有し、印加された荷重を検出する。容器内のコイルを除湿する除湿剤を、前記容器内面全域に前記センサ部と非接触に設けている。このため、容器内部の湿気が増加した状況においても除湿することが可能である。

上記一態様の荷重センサにおいて、荷重の変化に応じて変位する変位部材を設けることができる。この場合、前記センサ部は、磁界生成部と、この磁界生成部による磁界中を相対的に移動するコイルとを有している。コイルは、例えば、磁界生成部による磁界が内部を通過するように設けられる。磁界生成部は、例えば磁石によって構成することができる。コイルは、ボビンに巻回されたものとすることもできるし、ボビンに巻回されていない空芯のものとすることもできる。また、この態様の荷重センサでは、荷重の印加に応じて変位する変位部材の変位に応じて、容器内部の磁界生成部とコイルとが相対的に変位する。このため、本発明を電磁平衡式の荷重センサに適用することができ、電磁平衡式の荷重センサのヨーク内の防湿効果を図ることができる。

さらに、容器は、空隙を残して閉じられたものとすることができる。容器は、例えば一方の端部が開口した筒状体と、前記開口を閉じる蓋とからなるものとすることができる。空隙を介して前記容器内に変位部材が侵入し、変位部材は、荷重の印加に応じて、例えば、ほぼ直線状に変位する。空隙は、容器の任意の位置に形成することができるが、例えば蓋に設けることもできる。

このように構成された荷重センサでは、空隙を介して容器内に湿気が入るが、その湿気が周囲環境の変化によって変化しても、容器内に除湿剤が配置されているので、湿気の増加によって変位の測定値に湿気の変化による誤差の影響がほとんどない。

また、前記磁界生成部と前記コイルとを互いに接近して配置することもできる。これによって、コイルへの磁界の通過が良好になる。

さらに、前記磁界生成部と前記コイルとのうち一方を固定部とし、他方を可動部とし、前記可動部が前記荷重応動部材の変位に応じて変位するものとすることができる。除湿剤は、可動部とは非接触に配置するのが好ましい。

このように構成された荷重センサでは、空隙を介して容器内に湿気が入るが、その湿気が周囲環境の変化によって変化しても、容器内に除湿剤が配置されているので、湿気の増加によって可動部の質量が増加することがなく、変位の測定値に湿気の変化による誤差の影響がほとんどない。しかも、除湿剤は可動部に非接触に配置されているので、更に測定値に影響を与えることがない。

可動部を空芯のコイルとすることができる。例えばボビンに形成されたコイルを用いた場合、ボビンに巻回されたコイルを覆うようにバンドを設けて防湿することもできるが、ボビンやバンドが必要であり、構成が複雑になるが、可動部であるコイルと被接触に防湿材を設けると、コイルを空芯としても除湿することができ、構成を簡略化して、湿度の影響を受けない計測を行うことができる。

前記可動部をコイルとすることができる。この場合、前記変位部材の変位による前記可動部の変位を前記コイルに電流を流して補償する。このように構成すると、電磁平衡式センサを構成することができ、電磁平衡式センサ内の湿気を除去することができるので、湿気の影響を受けずに高精度に計測することができる電磁平衡式センサが得られる。

以上のように、本発明による変位センサでは、湿気が存在する状況下において除湿することが可能で、湿気による測定精度の低下を阻止することができる。

本発明の荷重センサを実施した電磁平衡式センサの縦断正面図である。 図１の電磁平衡式センサの平面図である。 図１のＡ−Ａ線から紙面手前方向（ヨーク２の下方向）に見た状態の断面図である。 図１のＢ−Ｂ図から紙面手前方向とは逆方向（ヨーク２の上方向）に見た状態の断面図である。

本発明の１実施形態の荷重センサは、電磁平衡式センサに本発明を実施したもので、図１に示すように容器、例えばヨーク２を有している。ヨーク２は、例えば上部が開口され底部が閉じられた円柱状の本体部２ａと、上部の開口を閉じる円板状の蓋２ｂとを有している。本体部２ａと蓋２ｂとは、内部を磁界が通過する金属製である。本体部２ａは、円板状の底部２ｃと、底部２ｃの周囲から起立した周壁部２ｄからなる。

本体部２ａの底部２ｃの内面中央には、これに接触して磁石４が配置されている。この磁石４の上にポールピース６が接触して配置されている。さらに、ポールピース６の上に別の磁石８がポールピース６に接触した状態で配置されている。これらヨーク２と磁石４、８とポールピース６とによって、ヨーク２内に磁界を発生する磁界生成部が形成され、ヨーク２と磁石４、８及びポールピース６との間に磁界が生成されている。

本体部２ａ内におけるポールピース６の周囲を覆うように、コイル１０が配置されている。このコイル１０は、磁界生成部がヨーク２と磁石４、８及びポールピース６との間に生成している磁界中に存在している。このコイル１０は、ボビンに巻回されていない空芯のものである。

コイル１０は、変位部材１２に結合されている。変位部材１２は、例えば概略逆Ｕ字状に形成され、その２つの脚部１２ａ、１２ａが、図２に示すように蓋２ｂに形成された２つの矩形の空隙１４、１４を介して蓋部２ｂの外部に突出し、これら脚部１２ａ、１２ａの突出端間が変位部材１２の頂部１２ｂによって連結されている。変位部材１２の脚部１２ａ、１２ａは、空隙１４、１４の縁には接触していない。

変位部材１２の頂部１２ｂは、本電磁平衡式センサに荷重が印加されたとき、図示していない荷重伝達機構を介して荷重が印加され、その印加された荷重に応じて図１における下方に移動する。これによって、図１に示すような荷重が印加されていないときにコイル１０が位置する基準位置からコイル１０が図１における下方に移動し、コイル１０は磁界生成部が発生した磁界中を移動する。この移動したコイル１０が基準位置に戻るように、コイル１０に図示しない制御部から電流が供給され、その供給された電流から、荷重の大きさを測定する。

このようにコイル１０と磁界生成部とによってセンサ部が形成され、コイル１０が可動部として、磁界生成部が固定部として機能する。

この電磁平衡式センサでは、変位部材１２の脚部１２ａ、１２ｂを本体部２ａ内に侵入させるために空隙１４、１４が蓋２ｂに形成されている。そのため、空隙１４、１４を介して本体部２ａ内に湿気が侵入する。この湿気をコイル１０が吸着すると、コイル１０の質量が変化し、測定誤差が生じる可能性がある。特に、精密測定用の電磁平衡式センサでは、コイル１０への湿気の吸着は、精度に大きく影響する。空隙１４がある限り、湿気の本体部２ａ内への侵入は回避できない。

特許文献１に開示されているようにボビンに溝を設けてコイルをその溝に巻回し、コイルを覆うように防湿リングをボビンに取り付ければ、一応の防湿をすることはできるかもしれない。しかし、その製造には、ボビンや防湿リングが必要であり、面倒であるし、一旦、防湿リングの腐食や、後述する防湿リングのコイルからの遊離などにより湿気がコイルに達するおそれもあり、湿気対策が万全ではない。しかも、ボビンに巻いたコイルを防湿リングで覆う防湿方法は、この実施形態のように空芯のコイル１０を使用しているものでは、実施不可能である。しかも、経年劣化等によって防湿リングがコイルから遊離すると、空隙１４からの湿気をコイルが吸着し、上述したように測定誤差が生じる可能性がある。

そこで、この実施形態の電磁平衡式センサでは、ヨーク２内のコイル１０に非接触な場所に、除湿剤を配置している。なお、除湿剤としては、シリカゲルなど、除湿作用のあるものを使用できる。具体的には、図３に示すようにヨーク２の本体部２ａの周壁部２ｄの内周面全域と、底部２ｃの内面における磁石４が接触している部分以外の全域とに、除湿剤１６が取り付けられている。同様に、図４に示すようにヨーク２の蓋２ｂの裏面側において、空隙１４、１４や、本体部２ａの周壁部２ｄとの環状の重なり部分２ｅを除く全域に除湿剤１８が、例えば接着によって取り付けられている。除湿剤１６、１８としては、シート状のものや粒状のものを使用することができる。なお、除湿剤１６、１８は、ヨーク２の内面に溝を設けてその溝にはめ込むことで取り付けることもできる。

このように構成された電磁平衡式センサでは、空隙１４、１４からヨーク２内に湿気がどうしても入り、或る程度の湿度となる。周囲環境の変化でヨーク２内の湿度が上昇しても、ヨーク２の内部には除湿剤１６、１８が設けられているので、除湿剤１６、１８によって湿気が吸着され、コイル１０が新たに湿気を吸着することは殆どない。従って、湿度の変化が影響して計量精度が低下することを防ぐことができる。しかも、除湿剤１６、１８は、ヨーク２の本体部２ａの周壁部２ｄの内周面及び底部２ｃの内周面、蓋部２ｂの裏面に設けられているので、その取り付け作業が容易に行われる。さらに、荷重の印加によって移動するコイル１０には除湿剤１６、１８は設けられていないので、除湿剤１６、１８が湿気を吸着して重量が増加したとしても、計量精度が低下することもない。また、除湿剤１６、１８をヨーク２内に配置するだけの簡単な構成であり、コイル１０が空芯であっても、実施可能である。

上記の実施形態では、コイル１０は荷重が印加されたとき、下方に移動するものを示したが、上方に移動するものとすることもできる。上記の実施形態では、図１に示すようにヨーク２の蓋部２ｂが本体部２ａの上部に位置するように配置したが、これらを９０度回転させて蓋部２ｂが図１における右側または左側に位置するように配置して使用することもできる。その場合、コイル１０は、水平方向に移動する。上記の実施形態では、変位部材１２は、ほぼ直線状に移動しているが、計量精度に影響を与えない範囲内であらゆる移動の仕方をしてもよい。例えば、円弧状などの移動が考えられる。

上記の実施形態では、磁石４、８とポールピース６とを使用したが、少なくとも１つの磁石を備えていればよい。上記の実施形態では、除湿剤１６をヨーク２の本体部２ａに、除湿剤１８をヨーク２の蓋２ｂそれぞれに設けたが、いずれか一方のみに設けることもできる。また、除湿剤１６はヨーク２の本体部２ａの周壁部２ｄと底部２ｃとにそれぞれ設けたが、いずれか一方のみに設けることもできる。また、除湿剤は、磁石４、８及びポールピース６からなる磁界生成部に設けることもできる。この場合、コイル１０に除湿剤を接近させることができるので、除湿効果を高めることができる。上記の実施形態では、コイル１０は空芯のものを使用したが、これに限ったものではなく、ボビンに巻回されたものを使用することもできる。また、上記の実施形態では、コイル１０を可動部として、磁石４、８及びポールピース６からなる磁界生成部を固定部としたが、逆にコイル１０を固定部とし、磁界生成部を可動部とすることもできる。この場合、可動部に非接触に除湿剤がヨーク２内に取り付けられる。上記の実施形態では、電磁平衡式センサに本発明を実施したが、これに限ったものではなく、例えば差動変圧器に実施することもでき、その場合、ヨーク２に代えて磁界が通過しない容器を使用することもできる。

２ ヨーク（容器）
４ ８ 磁石（磁界生成部）
６ ポールピース（磁界生成部）
１０ コイル
１２ 変位部材
１６、１８ 除湿剤

Claims (8)

1. 容器と、
   前記容器内に設けられ、少なくともコイルを有し、印加された荷重を検出するセンサ部と、
   前記容器内面全域に前記センサ部と非接触に配置された除湿剤と、を有する荷重センサ。
2. 前記荷重の印加に応じて変位する変位部材を有し、
   前記センサ部は、前記容器内に配置された磁界生成部と、前記容器内に前記磁界生成部による磁界中を、前記磁界生成部との間で相対的に移動する前記コイルとを、有し、
   前記変位部材の変位に応じて、前記磁界生成部と前記コイルとが相対的に変位する請求項１に記載の荷重センサ。
3. 前記容器は空隙を残して閉じられており、
   前記変位部材は、前記空隙を介して前記容器内に侵入している請求項２に記載の荷重センサ。
4. 前記磁界生成部と前記コイルとが互いに接近して配置されている請求項２または３に記載の荷重センサ。
5. 前記センサ部は、前記磁界生成部と前記コイルとのうち一方を固定部とし、他方を可動部とし、前記可動部が前記変位部材の変位に応じて変位する請求項２〜４のいずれか１項に記載の荷重センサ。
6. 前記除湿剤は、前記可動部と非接触に配置されている請求項５に記載の荷重センサ。
7. 前記コイルが空芯コイルである請求項１〜６のいずれか１項に記載の荷重センサ。
8. 前記可動部がコイルであり、前記変位部材の変位による前記可動部の変位を前記コイルに電流を流して補償する請求項５〜７のいずれか１項に記載の荷重センサ。

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