(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク内部に、下段から順に下部マグネット、ポールピース、上部マグネットが配置されかつこれら下部マグネット、ポールピース及び上部マグネットとヨークとの間の環状空間内に可動コイルが配設されるよう構成された装置において、ヨークの中心には当該ヨークと軸心を共有するよう非磁性体から成る軸体が立設され、かつ下部マグネット、ポールピース、上部マグネットがヨークに対して軸心を共有するよう当該軸体に対して挿通配置されたことを特徴とする電磁力発生装置。
【請求項２】
ヨーク内部に、下段から順に下部マグネット、ポールピース、上部マグネットが配置されかつこれら下部マグネット、ポールピース及び上部マグネットとヨークとの間の環状空間内に可動コイルが配設されるよう構成された装置において、ヨークは下部ヨークと、この下部ヨークの蓋体として機能する上部ヨークとから成り、下部ヨークの中心には当該下部ヨークと軸心を共有するよう非磁性体から成る軸体が立設され、かつ下部マグネット、ポールピース、上部マグネットが下部ヨーク及び上部ヨークに対して軸心を共有するよう当該軸体に対して挿通配置され、下部マグネット、ポールピース、上部マグネットが配設された下部ヨークの上端に上部ヨークが嵌挿配置されたことを特徴とする電磁力発生装置。
【請求項３】
軸心に立設されている軸体端部には螺子部が形成され、当該螺子部に対してナットが螺合することにより下部ヨーク、下部マグネット、ポールピース、上部マグネットが軸体を介して固定されるよう構成したことを特徴とする請求項１または２記載の電磁力発生装置。
【請求項４】
上部ヨーク中心の開口は雌螺子部として形成され、前記軸体端部の螺子部と螺合することにより下部ヨーク、下部マグネット、ポールピース、上部マグネット及び上部ヨークが軸体を介して固定されるよう構成したことを特徴とする請求項３記載の電磁力発生装置。
【請求項５】
ポールピースは上下のマグネットの径より大径に形成され、当該ポールピースの上下のマグネット接触面のうち少なくとも一方の面はマグネットの一部が嵌挿位置するよう当該マグネットと同径の凹所が形成されていること特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電磁力発生装置。
【請求項６】
下部ヨークの床面のうち、下部マグネットの接触面は当該下部マグネットの一部が嵌挿位置するよう当該下部マグネットと同径の凹所が形成されていること特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の電磁力発生装置。
【請求項７】
上部ヨーク下面は上部マグネット上面と当接するよう構成され、かつ上部ヨーク下面の周縁と下部ヨーク上端面との間には誤差調整用の隙間が形成されるよう構成したことを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の電磁力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁力を発生させる装置に係り、特に電子天秤と通称される電磁平衡式秤量装置の電磁部として好適に利用可能な電磁力発生装置に関する。
【０００２】
電磁平衡式秤量装置（以下「電子天秤」とする）においては、ビームを介して伝達された秤量物の荷重と平衡する電磁力を電磁力発生装置で発生させることにより秤量物の荷重をデジタル表示するようになっている。
【０００３】
電磁力発生装置は、永久磁石（以下「マグネット」とする）により形成されている磁場内に、秤量物の荷重に対応して変位する可動コイルが配置された構成となっている。電子天秤は、電磁力発生装置におけるマグネットの静的な磁場の磁束と直交するよう当該可動コイル内に電流を流すことにより、この電流によるローレンツ力によって可動コイルの変位をゼロに平衡させるフィードバック回路が構成され、この際の平衡させる電気量を秤量物の荷重として演算処理する装置である。
【０００４】
マグネットは一定の温度係数を有しており、前記可動コイルに流す電流によるジュール発熱の影響によってマグネットから発生する磁束量が変化し、秤量物の測定値に誤差が生じることになる。このため、マグネット近傍の温度変化を検出し、この温度変化を補正値として演算処理することにより測定値を補正する方法が採用されている。しかしながらこの方法では短時間の温度変化に対して正確に補正することが困難である。
【０００５】
ここで、マグネットの磁束量を予め大きく設定しておけばその分可動コイルに流す電流は減少させることができ、従ってジュール発熱も低く押さえることが可能となる。このような技術的要請に対応して図５に示されるように、２個のマグネットを使用する電磁力発生装置（例えば実公平６−１８２４８号）が提案されている。この装置は下部ヨーク５０、中間ヨーク５１、上部ヨーク５２が積み重ね配置され、かつこれら各ヨークにより形成された内部には下段から順に、下部マグネット５３、ポールピース５４が配置され、かつポールピース５４には下部マグネット５３の極と同じ極が対向するようにして上部マグネット５５が積み重ね配置された構成となっている。
【０００６】
５６はポールピース５４と中間ヨーク５１との間の環状の空間に配置された可動コイルであって、中間ヨーク５１に形成された開口５１ａを挿通する連結部材５７及びこの連結部材５７に接続する他の連結部材５８を介してビーム５９に接続し、このビーム５９を介して秤量物の荷重による変位が可動コイル５６に伝達されるよう構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す構成は、磁束量を高める構成として、基本的には極めて合理的な構成であるが、反面この構成を電磁力発生装置として実際に組立形成するする段階では以下の如く、各種の問題がある。
【０００８】
先ず図５に示す構成を実現するには上下のマグネット５５、５３、各ヨーク５０、５１、５２は固定、即ち実際には接着剤を用いた固定が行われるわけである。このため、マグネットとなるべき部材の磁化を組立後に行おうとする場合、接近した上部マグネット５５と下部マグネット５３に反対方向の磁場を印加する必用があり、製造設備の設定に困難が生じる。具体的には磁気回路の空間的制限から磁気コイル挿入スペースの設定が困難となる。また予め磁化したマグネットを利用する場合、ポールピース５４の厚みが磁気的に飽和しない程度に十分に厚い場合には上下のマグネット５５、５３は互いに同極が対向しているにも係わらず、それぞれがポールピース５４に激しく吸着しようとする。
【０００９】
上下のマグネット５５、５３は小型で且つ磁化方向においては肉厚が薄いという形状を有し、しかも保磁力の大きな希土類磁石を始めとする比較的脆い材料により形成されているため、ポールピースに激しく吸着すると破損する可能性がきわめて高い。この結果同図に示される装置を構成するためにはポールピース５４に激しく吸着するのを防止し、しかも周囲のヨークに対して吸着するのを防止するため、特殊な治具を必要とし、かつ組立て作業に熟練を必要とする。
【００１０】
更に、磁束密度を均一にするためには上下のマグネット、各ヨーク等の構成部材が所定の位置に正確に配置される必要があるが、主としてマグネットの磁力により各部材は吸着、反発等勝手な挙動をしようとし、このためこれら各部材を正確に配置しかつ固定（接着）することはかなり難しい。また更に、可動コイル５６は非常に狭い空間内に配置されるため、万一この可動コイルが中間ヨーク５１或いはポールピース５４等に僅かでも接触していると秤量物の荷重に対してこの可動コイル５６が正確に変位しなくなる。このため装置全体を組み立てた後も可動コイル５６の配置に関して微妙な調整を行う必要があるが、図示の構成では上部ヨーク５２は事実上中間ヨーク５１に対して接着固定されるため、上部ヨーク５２の取付け後の可動コイル５６の調整は非常に困難となる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の従来技術の問題点に鑑み構成された電磁力発生装置であって、ヨーク内に下段から順に、下部マグネット、ポールピース、上部マグネットが配置された構成を前提とし、ヨークは下部ヨークと、上部ヨークの二つから形成され、下部ヨークの中心軸と軸線を共有するよう軸体が立設配置され、当該軸体は非磁性材料により構成され、当該軸体に対しては下段から順に下部マグネット、ポールピース、上部マグネット、上部ヨークの順に挿通配置され、各々の部材の軸心がこの軸体の軸心と共通するよう、即ちこの軸体を介してこれら各部材がヨークと軸心を共通するよう当該ヨーク内に置されたことを特徴とする電磁力発生装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
下部ヨークは電磁力発生装置の本体部を構成し、かつ上部ヨークはこの下部ヨーク内部を閉じるための蓋体としての機能も有する。下部ヨークの中心には開口が形成され、この開口には下部ヨークと中心軸を共有するように軸体として例えばボルトが立設配置される。このボルトは真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼等の非磁性材料により形成されている。
【００１３】
上下のマグネット及び中間に配置されるポールピースはいずれも中心に軸体挿通孔が形成されており、この挿通孔に軸体が相通することにより各部材はポールピース外径とヨーク内径の位置決めを行うことにより全て正確な位置関係での配置、即ち芯出しが自動的かつ極めて容易にできるようになっている。この軸体に対して先ず下部マグネットが挿通配置される。この下部マグネットは予め磁化されたものの他、下部ヨークに僅かな接着剤等で仮止めした後に磁化させる方法も採用可能である。
【００１４】
この下部マグネットに対してポールピース、上部マグネット、上部ヨークの順に積み重ね配置される。もとよりこれら各部材の中心には軸体が挿通位置しているため、各部材は全て特別な治具を使用することなく適正な芯出しが行われることになり、電磁力発生装置の組立は正確且つ容易に行うことが可能となる。なお、組立順序は各部材の最終的な上下の位置関係と対応させる必用はなく、例えば上部ヨークに対して予め上部マグネット（まだ磁化させていない）を接着仮止めして一体化し、次にこの上部マグネットを磁化させ、これを軸体に対して挿通配置させるなどの方法も採用可能である。下部マグネットと同様、組立途中で磁化させることによりこの上部マグネットにおいても組立時のマグネットの吸引、反発力による悪影響を回避することができる。
【００１５】
またポールピースの外径をマグネットの外径よりも大きくすれば各マグネットの位置決めを容易にするばかりでなく、ポールピースに集中する磁束の水平成分を増すことになる。これにより上下方向の磁束の漏れを防ぎ、この結果有効磁束を増加させることができるため可動コイル電流の減少につながる。
【００１６】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。
【００１７】
図１及び図２は本発明の第１の実施例である電磁力発生装置の構成を示す。
符号１は電磁力発生装置の本体部を構成する下部ヨークであって、上端が開放された円筒状に形成されている。この下部ヨーク１の床部１ｃの裏面中心には凹所１ａが形成され、かつ同凹所１ａと軸心を共有するように挿通孔１ｂが形成されている。２はこの挿通孔１ｂを挿通して下部ヨーク１内に立設配置された軸体たるボルトであって、当該ボルト２は真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼等の非磁性材料により形成されている。
【００１８】
３はこの立設されたボルト２に対して挿通配置された下部マグネットであって、この下部マグネット３の中心にはボルト挿通孔３ａが形成されている。これにより下部マグネット３がボルト２に挿通されることにより当該下部マグネット３は下部ヨーク１の中心に自動的に設定され、芯出しが終了するようになっている。なお必要とあれば組み立て位置精度を出す治具を用いることによって芯出しの精度をより一層高くすることもできる。
この下部マグネット３の上部にはやはり中心にボルト挿通孔４ａが形成されたポールピース４が配置され、更にこのポールピース４の上部にはこれら下部マグネット３及びポールピース４と同様に、中心にボルト挿通孔５ａを有する上部マグネット５が配置され、これらポールピース４、上部マグネット５の挿通孔４ａ、５ａをボルト２が挿通することにより、各々の部材が所定の位置に自動的に芯出し配置されることになる。
【００１９】
上部マグネット５が配置されたならば上部マグネット５の中心から突出しているボルト２の螺子部２ａにナット６を螺合させて各部材を固定し、最後に上部ヨーク７を、下部ヨーク１の開放端に嵌挿固定することによって、全ての部材が軸心を共通するようにして電磁力発生装置が構成される。符号Ｈは内部に配置された可動コイルとビーム（何れも図示せず）を接続する部材（図５の符号５７参照）が挿通する開口である。なお、上記構成のうち、上部ヨーク７は下部ヨーク１の上端部に嵌挿することにより事実上芯出しが終了する。
【００２０】
上記記載は予め磁化された上部マグネット５及び下部マグネット３を用いて電磁部を構成した場合について説明しているが、次に電磁部を組み立てる途中でマグネット素材を磁化させる場合について説明する。
【００２１】
先ず下部ヨーク１に対して磁化されていない状態の下部マグネット３を例えば僅かな接着剤等によりにより予め仮止めしておく。因みに、ボルト２による固定が完了した場合には仮止め部分の固定効果は全く不用となるため、接着剤は仮止めに対して必要な僅かな量で十分である。同様にポールピース４と上部マグネット５とを仮止めしておく。なお、これらの仮止めはそれぞれのマグネットがまだ磁化されていないため磁力による影響がなく、かつそれぞれの挿通孔１ｂと３ａ、４ａと５ａを一致させるだけで容易に芯出しが可能となるため作業に困難性はない。なお、後述する実施例の図３、図４の構成の様にポールピースや下部ヨークのマグネット接触面を凹所として形成しておけば、芯出しはより容易になる。次にそれぞれのマグネットを磁化させた後、図１に示す構成となるよう各部を組み立て、最終的にナット６をボルト２に螺合することにより各部材を、軸心を共通にして固定する。また後述の実施例の如くナット６自体を廃して上部ヨークの開口７ａを雌螺子部としておくことにより、ボルト２の螺子部２ａに上部ヨーク７を直接螺合するようにしてもよい。
【００２２】
本発明に係る電磁部の構成では上下のマグネットを別々に磁化させるため、従来の磁化（着磁）装置がそのまま利用できる。因みに図５に示す従来構成において、敢えて組立後にマグネット部分を磁化させようとすると、専用の特殊な着磁装置を設計製造する必用があり、この着磁装置は他の分野での利用が不可能なため、電磁部の製造は極めて不経済なものとならざるを得ない。
【００２３】
図３は第２の実施例を示す。先ずボルト２の基部には螺子部２ｂが形成され、かつ下部ヨーク１の挿通孔１ｂはこの螺子部２ｂと螺合する雌螺子部となっている。これによりボルト２は下部ヨーク１に対して確実に立設することができる構成となっている。またポールピース４は上下のマグネットの外径よりも大きな外径を有しており、ポールピース４におけるこれら上下のマグネットの接触面は凹所４ｂ、４ｃとして形成され、下部マグネット３は凹所４ｂに、上部マグネット５は凹所４ｃに、その一部が嵌挿配置されるよう構成されている。これにより上下のマグネットの配置（芯出し）はより確実かつ容易となる。なお、図示の構成では図１の構成と同様、ナット６がボルト２の螺子部２ａに螺合する構成となっているがナット６を上部ヨーク７側に固定したり、或いは後述の実施例３の如くナット６を廃して上部ヨーク７の開口自体を雌螺子部とすることにより上部ヨーク７をボルト２に螺合する構成としてもよい。
【００２４】
図４は本発明の第３の実施例を示す。上部ヨーク７の中心に形成されている開口７ａは雌螺子部として形成され、ボルト２の螺子部２ａがこの開口７ａに直接螺合するよう構成されている。また周縁のフランジ部の肉厚Ｗは上記実施例の構成に比較してやや薄く形成されおり、電磁力発生装置組立後にこの上部ヨーク７のフランジ部と下部ヨーク１の上端縁との間に間隙Ｓが形成されるようし、この間隙Ｓを、装置の組立誤差の吸収用として利用するよう構成する。この構成では上部マグネット５と上部ヨーク７とは常に接触する構成となるため、前記実施例１において説明した組立方法のうち、第２の組立方法である上部マグネット５と上部ヨーク７とを予め固定しておく方法を実施するのに非常に都合のよい構成でもある。
【００２５】
また符号１ｄは下部ヨーク１の床面１ｃに凹設されたマグネット収納凹所であって、下部マグネット３の外径と等しく形成され、下部マグネット３の一部が嵌挿配置される構成となっている。下部マグネット３を凹所１ｄに配置するだけで下部マグネット３の芯出しは、芯出しのための特別な作業をすることなく自動的に行われ、この構成も上記第２の組立方法を実施するのに極めて有効である。
【００２６】
【発明の効果】
以上具体的に説明した如く、本発明はヨーク、上下のマグネット、ポールピースの全てに軸体が挿通位置し、かつ各部材と軸体との軸心が共通となるよう構成されているため、各部材に軸体を挿通させるだけで特別な治具を用いることなくこれら各部材は正確な位置関係をもって自動的に配置され、しかもその組立は非常に容易なものとなる。
【００２７】
また、上下のマグネットは組立前の磁化或いは組立後の磁化の如何に係わりなく装置の組立が可能となり、装置全体の工程に合わせて組立手順を自由に設定することが可能となり、しかも特殊な着磁装置を設計製造する必要がなく、従来から用いられている着磁装置を装置の組み立て段階で適宜使用できるため、高い経済性を保持したまま装置全体の信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例を示す電磁力発生装置の縦断面図である。
【図２】  図１に示す電磁力発生装置の水平方向の断面を示し、（Ａ）はＡ−Ａ線による断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線による断面図である。
【図３】  本発明の第２の実施例を示す電磁力発生装置の縦断面図である。
【図４】  本発明の第３の実施例を示す電磁力発生装置の縦断面図である。
【図５】  従来型電磁力発生装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１  下部ヨーク
１ｂ  ボルト挿通孔
１ｃ  下部ヨーク床面
２  ボルト（軸体）
３  下部マグネット
３ａ  ボルト挿通孔
４  ポールピース
４ａ  ボルト挿通孔
４ｂ、４ｃ  マグネット嵌挿用凹所
５  上部マグネット
５ａ  ボルト挿通孔
６  ナット
７  上部ヨーク
７ａ  開口
【図１】
0003691607.tif 000002
【図２】
0003691607.tif 000003
【図３】
0003691607.tif 000004
【図４】
0003691607.tif 000005
【図５】
0003691607.tif 000006