JPH0241690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁気的に力をバランスさせる原理に
よる秤であつて、計量物を受容するための上皿状
に支承された秤皿と電流が流れる移動可能なコイ
ルとを有しており、該コイルが定置の永久磁石機
構のギヤツプ内に設けられていてかつバランス力
を生ぜしめるようになつている形式のものに関す
る。

前記形式の秤は公知でありかつ通常の構成で例
えばアメリカ合衆国特許第4062416号明細書に記
載されている。このばあい永久磁石機構は円筒状
に形成されていてかつ水平方向にのびる、半径方
向で対称的な磁界を生ぜしめ、この磁界内に軸線
を垂直にしたコイルが突入しているので、直接計
量物の垂直方向の重みを補償する垂直方向のバラ
ンス力が生ぜしめられる。レバー伝達機構を有す
る秤（例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第
2853074号明細書）のばあいにも永久磁石機構は
円筒状に形成されていてかつ垂直方向のバランス
力を生ぜしめる。

しかし円筒形状は永久磁石機構のために比較的
大きな構造高さを生ぜしめ、この構造高さは磁気
的に活性な材料の高さと両側の極板の厚さとによ
つて与えられる。前記構造高さは秤の最低高さを
規定する。前記高さは案内棒・平行ガイドを有す
る直接的に補償する秤のばあいには特に不都合で
ある。何故ならば、案内棒は永久磁石機構の上側
および下側に附加的に設けられねばならないから
である。更に円筒形状は製作技術的に、（磁気的
に活性な材料のような）切削加工できない材料に
とつて不都合である。

更にアメリカ合衆国特許第3322222号明細書か
ら、軸線を水平にしたほぼ長方形のコイルを使用
することが公知である。このばあいコイルの上側
および下側はＣ字形の２つの永久磁石の水平方向
にのびる磁界内に配置されているので、直接垂直
方向のバランス力が生ぜしめられる。この構成の
ばあいにも比較的大きな構造高さが生ずる。更に
Ｃ字形の永久磁石の製作は不経済である。

従つて本発明の課題は、永久磁石機構を特に構
造高さを低く構成でき、更に永久磁石機構のため
に安価に製作できる形状を与えることができ、更
に温度係数の減少された又は温度係数を有してい
ない永久磁石機構が提供されるように冒頭に述べ
た形式の秤を改良することにある。

前記課題は本発明によれば、コイルがほぼ長方
形の形状を有しており、永久磁石機構がコイルの
長辺の上側および（または）下側で垂直方向に磁
化された磁気的に活性な材料の長方形の板と、軟
鉄製の帰磁路を形成する部材とから構成されてい
て、これにより水平方向のバランス力が生ぜしめ
られるようになつており、更にコイルと秤皿との
間に力を偏向するための部材が設けられているこ
とによつて解決された。

磁気的に活性な材料の長方形の板から永久磁石
機構を構成することによつて前記板を簡単な鋸挽
き加工によつて安価にしかも切り損ね（廃物）な
しに製作することができる。このことは、前記材
料（例えばコバルト・サナリウム合金）が高価で
ありしかも加工しにくいが故に特に重要である。
コイルの形状がほぼ同様の長方形であることによ
つて、バランス力を生ぜしめるために磁界を最良
に利用することができる。

長方形のコイルの両長辺に配属された２つの板
に磁気的に活性な材料を分割することによつて、
磁気的に活性な材料によつて生ぜしめられる構造
高さは従来の円筒磁石に較べて半分に縮少され
る。このばあい、両方の板がそれぞれコイルの上
側又は下側に配置されているか又は両方の板が、
全部で４つの板が長方形のコイルの長辺の上側お
よび下側に配置されるようにもう一度分割されて
いるかどうかということは重要ではない。

有利な実施態様において永久磁石機構の軟鉄製
の帰磁路を形成する部材が同様に前方および後方
で開かれた箱の形状で長方形の板から製作されて
いるばあいには、前記板も簡単かつ安価に鋸挽き
加工によつて製作することができる。

有利にはコイルはできるだけ偏平に、即ち大き
な巻き高さで巻き幅をできるだけ短かくして形成
される。従つて巻き数が同じでしかも線材横断面
が同じであればコイルのためのギヤツプを著しく
狭く維持することができるので、永久磁石機構の
全構造高さも著しく短縮される。

水平方向で電磁気的に生ぜしめられるバランス
力によつて計量物の垂直方向の重みを補償するた
めに、力を偏向する部材が必要である。前記力を
偏向する部材は有利には、該部材が同時に力伝達
を行なうように構成されるので、電磁気的に生ぜ
しめられる小さなバランス力だけで大きな重みを
バランスさせることができる。これによつてコイ
ル内の電流および永久磁石機構に磁界は相応して
小さく保たれる。有利な実施態様では力の偏向は
アングルレバーによつて得られる。

磁界の強さを容易に調整できるようにしようと
するばあいには、軟鉄製の帰磁路を形成する部材
の一方の板を調整ねじによつて保持しかつこのよ
うにしてギヤツプをわずかに変えることによつて
磁界の強さを所望の値にもたらすことができると
有利である。このばあい同様に、ねじの自由な長
さおよびねじの材料を有利に選択することによつ
て、磁気的に活性な材料の残留磁気の温度関連性
をねじ材料の熱膨張係数によつて与えられる温度
に関連したギヤツプ幅の変化によつて少なくとも
ほぼ補償することができる。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図で図示された秤はケーシング（図示せ
ず）と固定的に結合されている支持部材１を有し
ている。前記支持部材１には２つの案内棒４，５
が固定されており、該案内棒４，５は平行ガイド
の形状で秤皿２を有する結合部材３を垂直方向に
移動可能に案内する。案内棒４，５はその全長に
亘つて弾性的であるか又は符号６で示した個所に
弾性的な狭窄部を有しかつ残りの長さに亘つて剛
性的である。計量物から秤皿２および結合部材３
に伝達される重みは連結バンド７を介してアング
ルレバー８の短かいレバーアームに伝達される。
アングルレバー８はバンドを交差して成るヒンジ
９によつて支持部材１に支承されている。アング
ルレバー８の長いレバーアームには絶縁された附
加部１０のところでコイル１１が固定されてい
る。コイル１１は、第２図において斜視図で１つ
の巻条によつて示されているように、長方形形状
で角隅部を丸めてしかも支持体なしに巻かれてい
る。コイル１１は、磁気的に活性な材料の４つの
長方形の板１２，１３，１４，１５と帰磁路を形
成する部材としての軟鉄製の２つの板１６，１７
とから成る永久磁石機構の極の間に配置されてい
る。軟鉄製の両方の板１６，１７は側方の２つの
ウエブ１８，１９によつて保持されている（第２
図参照）。永久磁石機構全体１２，１３，１４，
１５，１６，１７，１８，１９は同様に支持部材
１に固定されている。磁気的に活性な材料は垂直
方向で磁化されていて、かつ例えば、それぞれ両
方の板１２，１３の下側が磁気的なＮ極を有する
のに対して、両方の板１４，１５の上側が磁気的
なＮ極を有するように極性を与えられている。つ
まり磁力線は本実施例では磁気的に活性な板１２
から第１図でみて左側のコイル部分を通り、次い
で磁気的に活性な板１３を通り、次いで軟鉄製の
板１７を通り、次いで磁気的に活性な板１５を通
り、次いで第１図でみて右側のコイル部分を通
り、次いで磁気的な活性な板１４を通り、次いで
軟鉄製の板１６を通つて磁気的に活性な板１２に
戻される。つまり長方形のコイル１１の両長辺は
垂直方向の磁界によつて貫通されるので、コイル
１１内の電流は水平方向の力を生ぜしめる。この
水平方向の力は附加部１０を介してアングルレバ
ー８の長いレバーアームに作用しかつそこで短か
いレバーアームに作用する計量物の重みをバラン
スさせる。位置検出センサおよび調整増幅器を有
する所属の電子工学の構成部材は電磁気的にバラ
ンスさせる公知の秤によつて周知であるので、記
述しない。

コイル１１は、わずかな巻条だけが互いに並ん
で位置するがしかし、多くの層が重ね合わされる
ように巻かれている。これによつて永久磁石機構
の磁気的に活性な板１２と１３もしくは１４と１
５との間の間隔がわずかに維持され、このことに
よつて一方では機構の構造高さがわずかにされか
つ他方では横断面を大きくしてギヤツプを狭くす
るという磁気的な要求に合致させられる。

ほぼ長方形のコイルはその製作の点で円形のコ
イルよりも費用がかかるけれどもしかしながら、
同じ力を発生させようとすれば、第４ａ図、第４
ｂ図に基づいて詳述されるように、磁石材料およ
びコイル材料が節約され更に電気的な出力（損失
熱）が減少させられる。

平均半径Ｒと巻き高さＨと巻き数ｎとを有する
円形のコイル１１１（第４ａ図参照）は磁界Ｂ内
において電流Ｉのばあい次のような値の力Ｆを生
ぜしめる。即ち Ｆ＝∫B.I.sin.dl＝B.I.2.n.R. ∫〓〓sin.d＝B.I.4.n.R このばあい線材の全長Ｌは Ｌ＝2.π.R.n でありかつ磁石１１２の必要な面Ｓは Ｓ＝2.π.R.H である。

平均辺長さａ，ｂと巻き高さＨと巻き数ｎとを
有する長方形のコイル２１１（第４ｂ図参照）は
磁界Ｂ内において電流Ｉのばあい次のような値の
力Ｆを生ぜしめる。即ち Ｆ＝B.I.2.a.n このばあい線材の全長Ｌは Ｌ＝2.（ａ＋ｂ）．ｎ でありかつ磁石２１２の必要な面Ｓは Ｓ＝2.a.H である。

長方形のコイルの長辺ａが円形のコイルの直径
と同じに、つまりａ＝2.Rに選ばれ更にｂ＝ａ／
３に選ばれているばあい、式を比較すれば、両方
のばあい生ぜしめられる力Ｆが同じであり、更に
長方形のコイルのばあいの必要な磁石面が円形の
コイルのばあいの必要な磁石面の一部２／π＝
0.64にしかならず、更に長方形のコイルのばあい
のコイル線材の全長が円形のコイルのばあいのコ
イル線材の全長の一部８／（3π）＝0.85にしか達
しないということが生ずる。つまり磁気的に活性
な材料のためのおよびコイルのための材料費用は
コイルが長方形状のばあいには円形形状のばあい
よりもわずかである。更に長方形のコイルのばあ
いのわずかな線材長さはコイルのわずかな電気的
な抵抗を生ぜしめひいてはわずかな電気的な損失
出力を生ぜしめる。

一面では長方形のコイルの長さａを磁気的に活
性な材料から成る板の相応する長さよりもいくら
か長くすることができる。このばあい力を生ぜし
めるために機能を発揮するコイル長さは磁気的に
活性な材料から成る板によつて与えられるので、
コイルの長さ変化（例えば負荷に関連した電気的
な加熱に基づく）および組込み誤差がほぼ不都合
な影響を及ぼすことはない。更に長方形のコイル
の長さａを磁気的に活性な材料から成る板の相応
する長さよりもいくらか短くすることもできる。
このばあいコイルは力を生ぜしめるために機能を
発揮する長さを規定しかつ温度に関連したコイル
長さの変化は同じコイル電流で適当な力変化を生
ぜしめる。このことによつて例えばより高い分解
度を有する秤のばあい永久磁石機構の温度補償を
行なうことができる。磁気的に活性な材料の残留
磁気ひいては永久磁石機構のギヤツプ内の磁界の
強さは温度が増大するにつれて減少し、かつ力を
生ぜしめるために機能を発揮するコイル長さは温
度が増大するにつれて熱膨張に基づいて増大す
る。このばあい、コイル内で変換された損失熱が
負荷とは無関係になるということを前提とする。
このことは例えばドイツ連邦共和国特許出願公開
第3002462号明細書に示された手段によつて得ら
れるので、コイルの温度は周囲温度によつてのみ
変化するに過ぎない。

完全な温度補償は第３図による永久磁石機構の
構成によつて得ることができる。

両方の両ウエブ１８，１９は帰磁路を形成する
部材としての上側の軟磁性の板１６を直接的に支
持するのではなく、著しく上方に突出させられて
調整ねじ２０を介して軟磁性の板を支持してい
る。前記調整ねじ２０を介して一方ではコイル１
１用のギヤツプの簡単な調節性が得られ、他方で
は調整ねじ２０の材料は、ねじの長さが温度によ
つて、軟磁性の板の上方に突出した部分の長さよ
りも著しく増大するように選ばれているので、ギ
ヤツプは温度が増大するにつれていくらか小くな
る。例えばアルミニウムは軟鉄よりも大きく熱的
な膨張係数を有している。調整ねじ２０の自由長
さを正確に寸法決めしたばあいには温度に関連し
たギヤツプ幅は正に温度によつて減少する磁気的
に活性な材料の残留磁気を補償する。

永久磁石機構および所属のコイルのその他の構
成部材は第１図および第２図の実施例に相応して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による秤の断面側面図、第２図
はコイルとして１つの巻条だけを示した永久磁石
機構の斜視図、第３図は本発明による永久磁石機
構の変化実施例の断面図、第４ａ図は円形のコイ
ルを示す図、第４ｂ図はほぼ長方形のコイルを示
す図である。 １…支持部材、２…秤皿、３…結合部材、４，
５…案内棒、６…狭窄部、７…連結バンド、８…
アングルレバー、９…ヒンジ、１０…附加部、１
１，１１１，２１１…コイル、１２，１３，１
４，１５，１６，１７…板、１８，１９…ウエ
ブ、１１２，２１２…磁石、ａ…長辺、ｂ…短
辺。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電磁気的に力をバランスさせる原理による秤
   であつて、計量物を受容するための上皿状に支承
   された秤皿と、電流が流れる移動可能なコイルと
   を有しており、該コイルが定置の永久磁石機構の
   ギヤツプ内に設けられていてかつバランス力を生
   ぜしめるようになつている形式のものにおいて、
   コイル１１がほぼ長方形形状を有しており、永久
   磁石機構がコイルの長辺の上側および／または下
   側で垂直方向に磁化された磁気的に活性な材料の
   長方形の板１２，１３，１４，１５と、軟鉄製の
   帰磁路を形成する部材１６，１７とから構成され
   ていて、これによつてコイルが水平方向のバラン
   ス力を生ぜしめるようになつていて、更にコイル
   と秤皿との間に、コイルによつて生ぜしめられる
   水平方向のバランス力を計量物によつてもたらさ
   れる垂直方向の力に抗して作用する垂直方向の力
   に偏向する部材が設けられていることを特徴とす
   る秤。 ２ 軟鉄製の帰磁路を形成する部材１６，１７，
   １８，１９が前面と背面とが開かれた箱状に構成
   されている、特許請求の範囲第１項記載の秤。 ３ コイル１１が偏平なコイルとして構成されて
   おり、このばあい巻き幅が巻き高さの２分の１以
   下である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   秤。 ４ 力を偏向するための部材１７，１８，１９
   が、該部材が同時に力伝達を行なうように構成さ
   れている特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
   れか１項記載の秤。 ５ 力を偏向するための部材がアングルレバー８
   を有している特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   いずれか１項記載の秤。 ６ 軟鉄製の帰磁路を形成する部材の一方の板１
   ６が調整ねじ２０によつて保持されている特許請
   求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項記載の
   秤。 ７ 調整ねじ２０の自由な長さがその材料と共
   に、熱膨張係数によつて与えられる温度に関連し
   たギヤツプ幅の変化が磁気的に活性な材料の残留
   磁気の温度関連性を少なくともほぼ補償するよう
   に選ばれている特許請求の範囲第６項記載の秤。