JPS5911868B2 - 小型電磁計器の組立基体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型電磁計器の組立基体として、円形磁石と樹
脂フレームと円筒ヨークとの各単体を、物理的に緊締結
合体とした構成により、従来の金属製フレームで全く不
可能とした新規の構成手段によ虱高精度で且均一性ある
電磁計器の組立基枠を組立ライン自体が具現し得ること
を特徴とするものである。

本装置の主要素とする樹脂フレームは、特に可撓性と原
形精度復元力とその精度保持力等の要求を充足し成形し
た高分子の無端枠又は有端枠状の樹脂成形物（以下フレ
ームと称す）とし、この中心部に外力で圧入する円形磁
石は軸方向長さをもつ中心核の固体となる役割を課し本
装置構成のため、その外径精度を後記する緊締結合体の
ため利用する。この組合せをする内部関係はフレームに
磁石を圧入するため具備した対称的配置の円弧溝が磁石
を密接し保持するよう、実質的に同心の内径は同じ寸度
とし、この部に対応する外側垂直部分は所定の外径を具
えた同心の円弧面を形成し、加工硬化残留による弾性を
具えた円筒ヨークの真円方向復元力で該外側円弧面を圧
迫する構成手段によつて、内部の磁石を核体とした可撓
性あるフレームは、この緊締結合の接続作用によう原形
精度の微視的な矯正とその補強が加えられ、可動コイル
支承部の中心を保持するところの上記３個の単体要素の
みからなる計器の組立を達成する技術を提供するもので
ある。樹脂製フレームないし樹脂部分を関与させた金属
フレームを計器の骨組みとし磁石を保持する多数の技術
は、内外の特許公報によう公知である。

即ち覆数の樹脂部分をねじ止めしてフレーム相当基体に
結合、樹脂枠に開口部で遊合する外径の磁石を挿入し治
具で定まる熱加塑位置から磁石の小孔に向け突出部をつ
くジ磁石を保持する手段、金属と樹脂との合成したフレ
ームに磁石を固定する手段、ないしは常温加塑性ある樹
脂部材を金属フレームの磁石保持位置で変形係合させる
よう、円筒ヨーク内に強制的に圧入する手段等がある。
又、円筒ヨークの加工硬化による弾性を利用して、２形
に分けた金属フレームの片方に磁石を半田で固定してな
る挟持体を、該ヨークの真円復元力で緊締保持する組立
方法は本願出願人による特許第４４０９９４号により公
知である。しかし該特許の構成要件は単に金属製フレー
ムを円筒ヨークで固定する方法であるに対し、本発明に
おける円筒ヨークが荷う役割は後述するようにフレーム
の可撓性と不可分の必須条件を具えるものである。上記
した要求を充足する高分子樹脂成形でなるフレームの素
材は熱加塑性樹脂の中から、物理的抗破損の強度と可撓
性との両立する材料を選択し、フレームの具備する対称
配置の円弧溝が実質的に具える溝の深さと形状が成形金
型離脱と磁石圧入とに充分抵抗する原形精度復元力を必
須とし、機構部材として熱膨張率がネグリジブルに小で
ある少数例は、ホスゲンとビスフエノールＡの重合でな
るポリ炭酸エステル（ポリカーボニツクアサイドエステ
ル）、ナイロン６６（実施形態による）ないしはポリブ
チールテレフタレート等を挙げ得る。以下添付図面につ
き本発明の実施例について説明する。

各図と説明の簡明のため、必然的に具備する小部品ない
し治工具の表示と記述を省略する。第１図は本装置組立
基体の主要素とするフレーム１の側両立面図を表わす形
態例である。図において中心上部と下部の可動コイル軸
支承部分２，３はねじ孔を加工した力小部品をかしめた
シする部分に相当し、左右の点線４，５は円形磁石８（
鎖線）の係合部を密接に保持する対称配置の円弧面の溝
の深さを示し、該円弧溝４，５の各端部エツジ４′，５
′は円形磁石の係合部の外径に対し、前記対称配置にあ
る２つの円弧溝の深さの和だけ小とした間口が形成され
、該間口から円形磁石は可動コイルを緩挿した状態で圧
入する。左右の突出Ｉ！，ダは該磁石の軸方向位置決め
としてよい。更に両外側の対称的円弧面６，７は後述す
る円筒ヨークの真円復元圧力により緊締を受け結合する
内部の磁石と同心円を具える。第２図は前図のフレーム
を上部から視た平面図を示し、点線で表わした円弧溝４
，５が鎖線で示した円形磁石８の外径に一致し、磁石を
密接に係合して正しく中心に保持する状態を示す。

取付耳９，１０は一体に成形するがその垂直裏面は円筒
ヨークの緊締位置を定めるシヨルダ一部分とする。第３
図はフレームの垂直円弧溝４，５に圧入した円形磁石８
と鎖線で表わした可動コイル１１と外側円弧面６，７が
形成するヨークの内径Ｙの関係を示す断面図である。円
形磁石８を圧入するにさいし可動コイル１１は治具の磁
石圧入棒に具備した所定のスペーサーをコイル枠に緩挿
してコイルを破損しない手段で器械圧を加え磁石を圧入
する。同図はこの操作で可動コイルの片側が磁石ととも
に挿入され中心に支承した状態である。前記したスペー
サーとはコイル枠の上下内面と磁石の平面部上下とに夫
々均等の空隙を附ける関係から、該コイルが具備する上
下ピボツトの先端は、前記圧入操作にさいし支障なくフ
レームの適位置に緩挿し得る（図示略）。第４Ａ図は円
形磁石８を円弧溝４，５端部の各エツジ４′，５′から
圧入するにあたわ、磁石の外径Ｄに対し前記間口ｄ１は
Ｄ−ｄ１だけ小である。

いま矢印１２の方向にＰ１なる押圧を加えると、同図Ｂ
に示すように磁石の外径Ｄの表面が間口ｄ１を摺り拡げ
Ｄ＝Ｄ２となつたフレームの変形直後、同図Ｃに示すよ
うに磁石８は左右の円弧溝４，５内に圧入される。同図
Ｃにおいて鎖線で磁石をとりまく９なる同心状帯域は、
フレームに具えた所定の肉厚でなる外側円弧面６，７が
円筒ヨークの緊締による内径Ｙにより形成する磁場空隙
９である。本図Ａ，Ｂ，Ｃは図と説明の簡明のため可動
コイルの取扱いを劣いている。第５図は原形で真円な円
筒ヨーク１５の実施例を示す見取図であシ、ＹＯなる内
径を有するが後述するように、円筒の一部に切欠部を具
えこの部分を器械的に拡げて内径を増す手段に供する円
筒ヨークも本装置では同義の要素である。

（以下共に円筒ヨークと称する）この部材は炭素含有率
を０．０６％以内とした軟鉄等でなり、加工硬化により
残留した弾性を利用するが、本装置の要素としてその機
能的役割を述べると、第１に内部の磁石と協働して町撓
性あるフレームを緊締結合した状態では、変形と復帰の
過程を経たフレームの微視的誤差を本来具備した原形の
精度に矯正し同時に、フレームの緊締圧を受けない部位
もその影響で可撓性を失い補強されて、可動コイル軸の
中心精度が保持される。第２に前記緊締結合する前段で
は、仮マウントした可撓性あるフレームが具えた可動コ
イル支承のためのピボツトを安全とする手順即ち、円筒
ヨークを程よく撓めた楕円長径内に該フレームを挿入す
るさい、金属製フレームと異り強制的な指圧の王迫を加
えるは前記ピボツト部分を破損するおそれある都合上、
微視的にでもフレムの復原寸度が大きい場合には円筒ヨ
ークの真円復元圧力を減じる撓曲歪が生じる程の限度を
超えた楕円撓曲を加えることは避けなければならない因
果関係がある。本装置は円筒ヨークの無歪弾力性に如上
の依存度をもつとともに、２種の加工手段による円筒ヨ
ークを具備し、又計器ユニツトを外器のベースに取付け
した状態ではフレームに不平衡な取付歪を加えないよう
該ヨークに継続したストレスを吸収させることが可能で
ある。第６図は前図に示した円筒ヨークをバイスで撓曲
し仮マウントしたフレームを安全に挿入するに足る楕円
長径を生ずる一例を示す。

バイスは固定子Ｖｆと可動子Ｖｍを具え図の如く円筒ヨ
ーク１５を圧迫する各接触面は、真円の円筒を楕円に撓
めるに適する湾曲面を具え、嵌挿した円筒ヨーク１５に
対し矢印方向に限度ある圧力Ｐ２を加えることにより、
円肖ヨークの内径ＹＯはＹＯ−ｙになりこれと直角方向
に該ヨークの内径ＹＯはＹＯ＋ｘに増した楕円長径を生
ずる。仮マウントを了えたフレーム外側円弧面は該楕円
長径部に向けてシヨルダ一９，１０が円筒ヨーク上面に
接触する位置まで挿入し、直ちにバイスの圧力を釈放す
ることによつて円筒ヨークは所定の締めしろを残留しフ
レーム外側の円弧面に平衡圧を接続する。この過程では
先づ内部磁石を中心核としフレームの原形精度が矯正さ
れ、磁石を強固に保持すると同時に第４図Ｃに示した同
心状の磁場空隙９を形成するが、該緊締圧力を直接うけ
ないフレームの他の部分も構造的に拘束をうけ補強され
た状態となり、可動コイル支軸中心の精度も保持される
。因みに前記した円筒ヨークのように閉ループとせず一
部に切欠を具えた円筒ヨークは、前者に比較して無歪撓
曲で内径を拡げる比率は概ね３０％緩和し得る。これに
ついて添附の第１４図と第１５図に関し説明を述べると
、両図は該ヨーク３５の一実施例を表わす見取図であジ
、同じ材質の鉄板をプレス絞り加工して残留した加工硬
化による弾性を利用する。切欠部３６は鎖線で示す治具
のカム３７と係合する空隙部３８を具え、原形の真円内
径をＹＯとする。カム３７は第１４図で矢印３９の姿勢
にあり、いま該カムは第１５図の如く矢印４０に回転を
加えると、その作用は空隙部３８を押し拡げて円周を撓
曲し内径を増し、内径ＹＯ＋αを得る。この形成手段に
よれば前記の管状円筒ヨークに較べて素材の撓曲ストレ
スを軽減するに拘らず仮マウントしたフレーム挿入にさ
いし内径拡張の限度を増すので、カムの動作範囲を限定
して操作することＢＺできる。第７図に戻ると、同図は
組立を完了した本装置ユニツトの上部平面図を示し、図
の中心を占める承石ねじ１３は可動コイル１１上部のピ
ボツト軸を支承し、この上部と下部の軸心の精度安定は
樹脂フレームの成形精度保持力と、抗ストレスの強度を
始めとしフレーム１の中に点線で示した対称配置の内面
円弧溝４，５に圧入し密着状態で結合した円形磁石８の
係合部の外径Ｄ（第４図Ｃ参照）と、点線で示したフレ
ームの外側円弧面６，７を圧迫する円筒ヨーク１５の真
円復元圧力とが協働してフレーム垂直部分の内外の円弧
面を矯正緊締し、フレームの原形精度を持続的に補強す
ることは上記した如くである。

第８図は前記ユニツトの側面図を示し、下部中心の承石
ねじ１４は可動コイル１１の下部ピボツトを支承する。

同図の円筒ヨーク１５は適当部分を切除し、磁石８と可
動コイル１１の対応関係を示す。前記した緊締部分の拘
束をうけないフレームの土部と下部のすべては、該緊締
結合の結果として補強され原形に復帰した精度を保有す
ることが可能となる。更に他の実施形態として、円形磁
石の極性方向の各円周面にポールシユ一を具備する一実
施例では、第９図に示す如く円形磁石Ｄの軸に直角の断
面で表示したポールシユ一１６，１６′の占める各各の
端部エツジとなる突出径間仔は、円形磁石の直径Ｄにポ
ールシユ一の厚さｔを片側だけ加えたＤ＋ｔなる寸度に
比し小型電磁計器とした本例では僅かに大きいので、磁
石圧入にさいしフレームの著るしい変形ストレスを減ら
すため、図の如く対称位置にあるポールシユ一端空隙部
の何れか一方、即ちポールシユ一１６′右端部の空隙（
磁石係合部の直径Ｄの表面）に円弧溝５のエツジ５′を
入れ込み、可動コイルをスペーサーに嵌挿した状態で（
図示略）該磁石の概ね中心に上部から押圧を加えると左
方の空隙部が円弧溝４と係合するよう圧入される。

このようにしてポールシユ一の両端間に存在する対称位
置の空隙の内部となる円形磁石Ｄの表面は、フレーム内
面の円弧溝４，５に密着する係合面になるが、円筒ヨー
クの圧迫をうける以前では該空隙部の余分のスペースは
任意に矯正するものである。本形態では図の如く内面の
円弧溝４，５と外側の円弧面６，７とを夫々形成するフ
レーム垂直部分はポールシユ一の厚さが磁場空隙の寸度
に加わるｔ＋９となる厚肉部分になるから、磁石圧入に
さいし要求する可撓性に桔抗する変形ストレスの度合い
は他に較べ極端となる。図はフレームの磁石圧入間口が
Ｄ＋ｔだけ摺り拡げられて片側のポールシユ一１６とと
もに磁石を圧入し原形に復帰する抗破損の強度即ちフレ
ームの著るしい瞬時の変形は対称配置の円弧溝４，５の
端部エツジ４′，５′のみが強い荷重をうけるに拘らず
実質的には異常なく、鎖線１７の位置に磁石圧入と同時
に原形精度に復帰し、仮マウントを了ぇたフレームを円
筒ヨークの真円復元圧力で緊締結合する手段は他の実施
例と同一である。又この種のポールシユ一を具備した磁
石をフレームに圧入する場合、フレームに長手方向の外
圧を適度に協働させると対称垂直部分は外側に拡がるの
で、前記した圧入間口ｄ１のエツジ部４′，５′がうけ
る強い荷重を緩和し同時に局部的な変形ストレスを分散
させる効果がある。

因みに前記の長手方向外圧をフレームに加える手段は、
逆に磁石をフレームから取り出す必要あるとき有効であ
る。第１０図は前図例に比しフレームの変形ストレスを
緩和する実施例の要部断面図である。円形磁石のポール
゛シユ一１８，１８′端部相互間の対称的空隙部には円
弧溝４，５と密着する形状の非磁性物質でなる補整片１
９，１ｇを定結し、空隙部の深さとなつているポールシ
ユ一の実質的な段差を任意に減らし２０の如くすること
により１円形磁石の係合部分のみ局部的に直径をＤ２と
するがこの手段により該補整片は種々のモデフアイを可
能とする。図は圧入を要するポールシユ一の両端突出部
の径間ｄを、フレームの円弧溝端エツジ４′，５′の径
間Ｄ３に対し著るしい差が無く又前図の関係寸法による
磁石の片側空隙先行にさいし圧入のため間口を拡げる寸
度Ｄ＋ｔを本図では記入した値Ｅに較べ僅かでも小とし
得るので、第４図Ａ，Ｂ，Ｃで示したと同様に磁石をフ
レームのエツジ４′と５′が形成する間口Ｄ３に向け直
進する器械圧を加えることにより磁石係合部をＤ２に補
整した結合基体とし得る。以上に説明した実施形態はす
べて無端枠状に成形した樹脂フレームを本装置の主要素
とした理由は、フレームが荷う変形復帰の操ｂ返し可撓
性即ち成形金型から突出しと磁石圧入を経由し、該磁石
を中心核とし円筒ヨークの緊締圧力で矯正し結合させて
成形精度の不変保持を課した本装置の特殊性から発想し
、フレーム素材内部に不平衡な変形ストレスの残留を防
ぐよう弾性応力のバランスを図シ所期の物理的強度を意
図したものである。

然るにフレームの一部に欠除部分を具備し有端状の成形
でなる要素とした他の実施形態による実験計器では、−
１５℃〜６０℃範囲で可変の恒温槽内でフレーム軸心の
偏Ｄその他の異常就中、緊締結合の強度等で所期に反し
た試料は皆無な結果を得るに至つている。それ故フレー
ムの形状と成形条件とで適合性あれば本装置では上述し
たフレームと同様に安定性ある結合要素として、この有
端枠状フレームも適用することができる。両者のフレー
ムは電磁計器ユニツト組立を通じ殆んど同じ手順でマウ
ントするが、その比較を少しく述べると有端枠状に成形
したフレーム（以下有端フレームと称す）は前掲したフ
レームと較べ、磁石の圧入にさいしエツジの間口を摺Ｄ
拡げて生ずる変形は少しく状態が異シ、開放される自由
応動部分は全く変形ストレスの影響を生じない代りに、
その下方部分は瞬時著しい変形ストレスに抵抗するが仮
マウントを了えて円筒ヨークの真円復元圧力で緊締した
ときの原形精度復帰は矯正された結合基体となる。又有
端フレームの熱加塑成形の過程では無端状枠の場合と異
りウエルドラインを生じない０第１１図は上記した有端
フレーム２１の実施形態を示す立面図である。

図にづいて中心の上部と下部の可動コイル軸支承部２２
，２３は中心示矢線２４の軸心に位置を占め、点線で表
わした円弧溝２５，２６は円形磁石（鎖線）２７を圧入
し密着して保持する円弧溝の深さを示し、この垂直部の
外側円弧面２８，２９は円筒ヨーク（鎖線）３０の真円
復元圧力を受ける対称配置の円弧面を形成する。ｘ−マ
部の断面は前掲した第４図Ｃと同じであり、該垂直円弧
部の半径方向なる厚＄により円筒ヨークの緊締状態では
可動コイルの動作する磁界空隙Ｃ）を形成する機能上の
内部関係も全く同様である。シヨルダ一３１，３２は円
筒ヨークの嵌挿位置を定め且外器のベースに本装置ユー
ツトを適合させる位置決めのため具備し、この部に本図
では前掲第２図９，１０の如く取付耳を形成していない
が、後述する指針とコイルとの取付け角度次第により取
付耳形成は任意になされる。図の右下方３３部は成形金
型に具える樹脂注入ゲイトであり、この部から溶融した
樹脂は所定の圧力で流れ込み成形するが金型内では有端
状であるため樹脂は再び結合しない。第１２図は前記し
た有端フレーム２１を組立基体に結合してなる電磁計器
ユニツトの側面図である。

図は円筒ヨーク３０の一部を切除し円形磁石２７とコイ
ル３４との各一部を示す。前記したようにフレーム２１
の内部磁石を核心とし円筒ヨークが緊締結合した上方の
自由端（２１〜２２）は全く変形ストレスが生じないの
に引き換えて、該緊締部の下方は著るしく変形ストレス
を瞬時生ずるので、時として微少とも不充分な原形復帰
あるも、円筒ヨーク３０の真円復元圧力によつて正確な
原形復帰の精度に矯正すると同時に磁石は強固に保持し
同心状の磁場空隙を形成するとともに、可撓性を要求し
てなるフレームの非緊締部分のすべては、緊締部分から
拘束をうける範囲にあジ補強されて有端フレーム本来の
原形精度を持続する。第１３図は前記実施例による本装
置ユニツトの上部平面図を示し、円形磁石２７は有端フ
レーム２１の内部に点線で表わす円弧溝２５，２６の中
に密着し固定され、各々外側の対称位置に点線で表わす
円弧面２８，２９は円筒ヨーク３０の真円復元圧力によ
る圧迫を受け、円形磁石２７を中心核として有端フレー
ムを緊締結合するとともに、その原形復帰の精度を矯正
し保持する。この結合状態で円筒ヨークの内部で可動コ
イルが電磁的作動する磁場空隙を同心状に形成すること
は上記した如くである。本形態では図で明らかなように
指針３４′のボス取付け方向次第によつて、その偏向方
向を任意とするよう例えば指針の指向をコイル捲線の配
列に一致させ又はこれに直角方向に取付ける手段が構造
上で可能である。このようにして構成する小型電磁計器
の磁場形成を含有する組立基体は、治具類の援用による
のみで内部磁石と、フレームと、円筒ヨークとの３要素
を強固且正確に結合して中心精度を持続的に保持し、又
磁石はフレーム圧入部の対称的係合部分のみが緊締結合
の内部関係で条件づけられるから、その外形如何を問わ
ず且材質では金属合金と酸化物固溶体の差別なく適用し
得る。

従来硬質半田付けの熱作業を不可欠としたわねじ止めし
たりする工程を要した磁場形成基体に比較し、著るしく
設備費を投することなく単体部分品を計器組立ラインで
処理するから、各種電磁計器のコスト打開に連る有意義
な技術体勢を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電磁計器の組立基体の主要素を形
成する無端枠状フレームの一実施例を示す側視立面図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円形磁石と可動コイルと磁界形成ヨークとでなる電
   磁計器を製造するための組立基体であつて、可撓性を有
   し原形精度保持力を具えた無端状に成形した樹脂フレー
   ムの中心軸に、円形磁石を外力により圧入し、加工硬化
   した弾性による真円復元力を具えた円筒ヨークの内面で
   、前記の磁石と可動コイルを組立した樹脂フレームを緊
   締し結合するようにしたものにおいて、前記樹脂フレー
   ムは圧入する磁石の係合部分を密接し保持する同一寸度
   の内径を具えた対称配置の円弧溝を垂直部分に形成し、
   その円弧端部エッジの径間（間口）は磁石の係合面外径
   に対し所定寸度だけ実質的に小とし、可動コイルを伴い
   圧入する磁石の円周面は前記のエッジ径間を強制的に拡
   げて樹脂フレームの変形を生じ、直後該磁石は円弧溝内
   中心部において、該フレームの復元力で原形に復帰し保
   持させるようにし、また、前記円筒ヨークの内径は樹脂
   フレーム外側の垂直部円弧面の外径に対し、前記結合の
   ための実質的締め代を具える必要量だけ小とし、前記フ
   レームへの軸方向圧迫を緩和し挿入するに足りる楕円空
   間を該ヨーク内面に生じさせ、該ヨークを前記フレーム
   の所定の軸方向位置に挿入した直後外力を解き、該ヨー
   クの真円復元力によつて前記フレーム外側円弧面を圧迫
   することによりフレームを、その中心に保持した磁石を
   緊締する圧力により矯正し補強すると同時に、前記した
   要素の結合において中心軸に対し同心状の磁界空隙を形
   成するようにした小型電磁計器の組立基体。 ２ 円形磁石と可動コイルと磁界形成ヨークとでなる電
   磁計器を製造するための組立基体であつて、可撓性を有
   し原形精度保持力を具えた樹脂フレームの一部に欠所を
   有し有端枠状に形成し、その中心軸に円形磁石を外力に
   より圧入し、加工硬化した弾性にによる真円復元力を具
   えた円筒ヨークの内面で、前記の磁石と可動コイルを組
   立した樹脂フレームを緊締し結合するようにしたものに
   おいて、前記樹脂フレームは圧入する磁石の係合部分を
   密接し保持する同一寸度の内径を具えた対称配置の円弧
   溝を垂直部分に形成し、その円弧端部エッジの径間（間
   口）は磁石の係合面外径に対し所定寸度だけ実質的に小
   とし、可動コイルを伴い圧入する磁石の円周下端部は前
   記のエッジ下方径間を強制的に拡げて樹脂フレーム下方
   の変形を生じ、直後該磁石は円弧溝内中心部において、
   該フレームの復元力で原形に復帰し保持させるようにし
   、また、前記円筒ヨークの内径は樹脂フレーム外側の垂
   直部円弧面の外径に対し、前記緊締結合のための実質的
   締め代を具える必要量だけ小とし、前記フレームへの軸
   方向圧迫を緩和し挿入するに足りる楕円空間を該ヨーク
   内面に生じさせ、該ヨークを前記フレームの所定の軸方
   向位置に挿入した直後外力を解き、該ヨークの真円復元
   力によつて前記フレームの外側円弧面を圧迫することに
   よりフレームを、その中心に保持した磁石を緊締する圧
   力により矯正し補強すると同時に、前記した要素の結合
   において中心軸に対し同心状の磁界空隙を形成するよう
   にした小型電磁計器の組立基体。