JPH10132644A - 電子天びん - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 天びんビームにある程度の反りや曲がり等が
生じていても、位置センサを最適な位置に位置決めする
と同時に、ビームの平衡状態におけるフォースコイルと
磁気回路との位置関係をも容易に最適な状態に組み立て
ることのできる構造を持つ電子天びんを提供する。 【解決手段】 磁気回路４１と位置センサ５とを、相互
に一体化した状態で基体１０に固定することにより、位
置センサ５の位置調整時に、ビーム３の反り等により位
置センサ５が設計上の最適位置から逸脱して位置決めさ
れても、それに対応して磁気回路４１が移動して、フォ
ースコイル４２との位置関係が最適状態から逸脱するこ
とがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁力平衡型の電子
天びんに関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁力平衡型の電子天びんにおいては、
一般に、図２にその概略構成図を模式的に示すように、
被測定荷重を負荷するための皿１が、可動柱２１、上下
の平行な梁２２ａ，２２ｂ、および基体１０と一体構造
の固定柱２３からなるロバーバル機構２の可動柱２１に
よって支承される。また、その可動柱２１には、基体１
０に固着された支点バネ３１を中心として回動自在に支
承された天びんビーム３の一端が連結され、そのビーム
３の一端に皿１上の被測定荷重が伝達される。また、こ
のビーム３には、磁気回路４１が作る磁場中で可動のフ
ォースコイル４２が固着されるとともに、そのビーム３
の回動位置が位置センサ５で検出され、その位置検出結
果が一定の位置となるようにフォースコイル４２に流れ
る電流が制御されることによって、このフォースコイル
４２と磁気回路４１で構成される電磁力発生装置４が被
測定荷重に対応した電磁力を発生し、ビーム３の姿勢が
水平の平衡状態に維持される。そして、そのビーム３の
平衡状態においてフォースコイル４２に流れる電流か
ら、被測定荷重の大きさが算出される。なお、位置セン
サ５は、例えば発光素子と２つの受光素子によって構成
された非接触式のもので、発光素子からの出力光の各受
光素子への入射量が天びんビーム３の先端部の位置に応
じて変化することを利用している。

【０００３】電磁力発生装置４についてより詳しく説明
すると、図３にその構成例を断面図で示すように、磁気
回路４１は、永久磁石４１ａ，４１ｂとこれらの間に配
置されるポールピース４１ｃ、および、これらを収容
し、かつ、基体１０に固定されるヨーク４１ｄによって
構成され、ポールピース４１ｃの外周面とヨーク４１ｄ
の内周面との間に形成される筒状の空間に一様な静磁場
が形成されるようになっており、フォースコイル４２に
はその空間中に置かれてその静磁場の方向に直交する方
向に電流が流され、その電流と磁場の強さに比例した電
磁力を発生できるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような電磁力平
衡型の電子天びんにおいては、天びんビーム３の平衡状
態における姿勢は位置センサ５の位置によって決まる。
また、フォースコイル４２はビーム３に固着されている
ため、ビーム３の平衡状態におけるフォースコイル４２
の位置は必然的に定まり、磁気回路４１の配設位置との
関連においてこのフォースコイル４２の磁気回路４１中
での位置が決まる。

【０００５】ところで、ビーム３は支点バネ３１によっ
て回動自在に支承されるが、ビーム３の平衡状態におい
てはその支点バネ３１が余り歪まないようにすること
が、ビーム３の変位によるゼロドリフトを生じさせない
上で望ましく、また、ビーム３の平衡状態を中心とした
振動時に、支点バネ３１の回復力（バネ力）がその振動
の両側において等しく作用し、そのときの荷重データの
平均値を正確なものとする上で望ましい。従って、この
点においては、そのような支点バネ３１が歪まない状態
でビーム３が平衡するように、組み立て時において位置
センサ５の基体１０への取り付け位置を調整することが
望ましい。

【０００６】一方、磁気回路４１が作る磁界は、前記し
たように筒状の磁場空間において一様となるように工夫
されるものの、図３に示したｚ方向各位置での磁界の強
さは、図４に例示するように、ポールピース４１ｃの中
心からある程度以上離ると一様ではなくなる。従って、
フォースコイル４２の磁気回路４１中での位置が磁界強
さの一様な領域から逸脱すれば、フォースコイル４２に
流れる電流と発生電磁力との間の相関がくずれるため、
このフォースコイル４２は、ビーム３の平衡状態におい
てポールピース４２ｃの中心に位置するように組み立て
ることが望ましく、その位置から離れた状態で組み立て
られた場合には、当初に不具合が生じなくても、経時的
な位置センサの僅かな位置変動によって上記の相関がく
ずれて、電子天びんの感度変化が生じるという問題があ
る。

【０００７】さて、天びんメカニズムの組み立てに際し
ては、支点バネ３１が歪まない状態でビーム３の姿勢を
定めるような治具を用意し、その状態で位置センサ５が
平衡状態を表す位置検出信号を出力するよう、位置セン
サ５の位置を合わせる方法等が採用されるが、これによ
り、位置センサ５の位置を最適な位置に合わせることが
できる。

【０００８】ここで、天びんメカニズムを構成する各部
材は、以上の調整により、他の部材間の位置関係、具体
的にはビーム３の平衡状態におけるフォースコイル４２
と磁気回路４１との位置関係が最適となるように設計さ
れる。しかし、特に長尺のビーム３は、その全数を反り
や曲がりが全く生じないように加工することは困難であ
り、このような反りや曲がりがある程度生じているビー
ム３を組み込む場合には、位置センサ５の位置調整を行
うことによって、ビーム３の平衡状態におけるフォース
コイル４２と磁気回路４１との位置関係が最適ではなく
なり、前記した問題が生じてしまう。

【０００９】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、天びんビームにある程度の反りや曲がりが生じ
ていても、位置センサを最適な位置に位置決めすると同
時に、ビームの平衡状態におけるフォースコイルと磁気
回路との位置関係を容易に最適な状態として組み立てる
ことのできる構造を持つ電子天びんの提供を目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、電磁力平衡型の電子天びんにおいて、
磁気回路と位置センサとが、相互に一体化された状態で
基体に固定されている、という構成を採用している。

【００１１】位置センサを最適位置に調整したとき、ビ
ームの平衡状態におけるフォースコイルと磁気回路との
位置関係が最適状態からずれる理由は、ビームの反りや
曲がり等に起因して、位置センサの取り付け位置と、ビ
ームの平衡状態におけるフォースコイルの位置が設計上
での最適位置から逸脱するからに他ならない。本発明の
構成によれば、天びんメカニズムの組み立て時におい
て、位置センサを最適位置に調整したとき、ビームの反
りや曲がりに起因して位置センサ並びにフォースコイル
が設計上の最適位置から逸脱しても、位置センサと磁気
回路が一体化されているが故に、その逸脱量に応じて磁
気回路の基体への取り付け位置も変化する。従って、前
記した治具等を用いた位置センサの位置調整により、実
質的に磁気回路も位置調整されて、ビームの平衡状態に
おけるフォースコイルとの位置関係が最適な状態とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の天び
んメカニズムの要部構成図である。被測定荷重を載せる
ための皿１はロバーバル機構２の可動柱２１に支承され
ている。ロバーバル機構２は可動柱２１を上下の梁２２
ａ，２２ｂによって固定柱２３に支承したものであり、
従来と同様に固定柱２３は基体１０と一体構造とされて
いる。

【００１３】天びんビーム３は、支点バネ３１によって
基体１０に対して回動自在に支承されているとともに、
その一端が連結部材３２を介して可動柱２１に連結さ
れ、他端側にはフォースコイル４２が固着されている。
また、このビーム３の回動位置は、ビーム３の他端部に
設けられた前記したものと同等の非接触式の位置センサ
５によって検出される。

【００１４】フォースコイル４２は前記した図３に示し
たものと同等の磁気回路４１内に可動に設けられ、これ
らで電磁力発生装置４を構成するが、この磁気回路４１
は、基体１０に対してブラケット６を介して取り付けら
れている。ブラケット６は、磁気回路４１を固着する水
平部６１と、基体１０に形成された垂直面に複数のネジ
Ｂにより固定される鉛直部６２とからなり、この鉛直部
６２には、各ネジＢを貫通させた状態で少なくとも上下
方向に移動可能な貫通孔Ｈが形成されている。

【００１５】また、上記の位置センサ５は、この例にお
いては基体１０に直接的に固着されておらず、持ち出し
部材７を介して磁気回路４１のヨーク４１ｄに対して固
着されており、従ってこの位置センサ５は磁気回路４１
と一体化された状態で基体１０に固定されることにな
る。

【００１６】以上の本発明の実施の形態は、組み立て時
において例えば以下のような調整を行うことによって、
各部材を容易に最適な位置関係のもとに組み立てること
ができる。

【００１７】すなわち、位置センサ５と磁気回路４１と
を持ち出し部材７によってあらかじめ一体化してブラケ
ット６の水平部６１に固着しておく。また、ブラケット
６はその垂直部６２においてネジＢによって基体１０に
仮止めしておく。

【００１８】そして、ビーム３および基体１０の支点バ
ネ３１の固着面に対し、これらが共通の鉛直面上に位置
させた状態で位置決めできるような適当な治具を当接さ
せてることによって、ビーム３の姿勢を支点バネ３１の
歪みが無くなるような姿勢に規制した状態で、位置セン
サ５の上下方向位置を変化させてその出力がビーム３の
平衡状態を表す出力となる位置を探索し、その位置でブ
ラケット６をネジＢにより基体１０に固定する。

【００１９】この状態では、位置センサ５は、ビーム３
が平衡状態において支点バネ３１を歪ませない最適な位
置に位置決めされた状態となる。そして、この状態にお
いて、ビーム３に反りや曲がりがあってその位置センサ
５の位置が設計上の最適位置から逸脱して、その分、ビ
ーム３の平衡状態におけるフォースコイル４２の位置が
設計上の最適位置から逸脱していても、それに対応して
位置センサ５の位置決め時に磁気回路４１が移動するた
め、フォースコイル４２と磁気回路４１との位置関係に
ついても、自動的にフォースコイル４２がポールピース
４２ｃの略中心に位置する最適な位置関係に調整される
ことになる。

【００２０】以上のような調整を行って組み立てられた
本発明の実施の形態は、従って、ゼロドリフトが少な
く、かつ、感度の安定した電子天びんとなる。なお、本
発明は、位置センサと磁気回路とが一体化された状態で
基体に固定されていることを特徴とするものであって、
位置センサと磁気回路との一体化のための構造や、磁気
回路の基体への取り付け構造等については、以上の実施
の形態で例示した構造に限定されることなく、上記の特
徴を達成できるものであれば任意の構造を採用し得るこ
とは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、天びん
ビームの位置を検出するための位置センサと、電磁力発
生装置の磁気回路とを一体化した状態で基体に固定した
構造を備えているため、ビームの平衡状態においてその
支点バネに歪みを生じさせないように位置センサを最適
位置に位置決めしたとき、それと一体的に磁気回路が移
動するから、ビームに反りや曲がりがあって位置センサ
が設計上の最適位置から逸脱しても、それに対応して磁
気回路の位置が変化し、フォースコイルとの位置関係は
常に最適な関係に保たれる。従って、本発明によれば、
組み立て時における簡単な調整により、ゼロドリフトが
少なく、かつ、感度の安定した天びんを容易に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の天びんメカニズムの要部
構成図

【図２】従来の電磁力平衡型の電子天びんの天びんメカ
ニズムの概略構成図

【図３】その電磁力発生装置４の詳細構成を示す断面図

【図４】図３の電磁力発生装置４が作る磁場空間のｚ方
向各位置での磁界強さを例示するグラフ

【符号の説明】

１ 皿 ２ ロバーバル機構 ２１ 可動柱 ３ 天びんビーム ３１ 支点バネ ４ 電磁力発生装置 ４１ 磁気回路 ４１ｄ ヨーク ４２ フォースコイル ５ 位置センサ ６ ブラケット ７ 持ち出し部材 １０ 基体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定荷重を負荷するための皿に係合す
   る天びんビームにフォースコイルを固着し、かつ、その
   フォースコイルを磁気回路が作る磁場中に可動に配置す
   るとともに、上記ビームの回動位置を位置センサで検出
   して、その検出結果が一定となるように上記フォースコ
   イルに流す電流を制御することによって当該ビームを平
   衡させ、その平衡状態でフォースコイルに流れる電流の
   大きさから被測定荷重の大きさを計測する電子天びんに
   おいて、上記磁気回路と位置センサとが、相互に一体化
   された状態で基体に固定されていることを特徴とする電
   子天びん。