JPH027004B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば計重機において使用される力発
生機構に関し、特に一定の磁界中におかれたコイ
ルに電流を流すことにより該コイルに力を発生す
るようにした力発生機構に関する。

〔従来の技術及び問題点〕

第４図は従来の力発生機構を概略的に示すもの
であるが、主ヨーク４１、センターヨーク４２、
永久磁石４３及び空隙４４中に配設されたコイル
４５から成つている。コイル４５は矢印Ｆ方向に
可動に支持されているものとする。永久磁石４３
からの一定磁束は実線矢印B₀で示すようにセン
ターヨーク４２、空隙４４及び主ヨーク４１中に
流れる。

コイル４５に電流Ｉを流すとその導線長の部
分に矢印Ｆ方向にＦ＝B₀Iの力が発生（但しB₀
は磁束密度とする）するとし、力Ｆと電流Ｉとは
比例するので、この比例関係を使つて電流Ｉの値
から力Ｆを測定している。

然しながら、厳密には力Ｆと電流Ｉとは比例し
ない。すなわち、コイル４５に電流Ｉを流すと、
これ自体により点線で示すような磁束△Ｂが発生
する。この磁束△Ｂは電流Ｉに比例するので、△
Ｂ＝kI（ｋは比例常数）とすれば、コイル４５に
電流Ｉを流したときの空隙４４における磁束密度
Ｂ＝B₀＋kI又はB₀−kIとなる。従つて、厳密に
はコイル４５に作用する力Ｆ＝（B₀±kI）Ilとな
る。

すなわち、Ｆ＝B₀lI±klI²となり、電流Ｉの２
乗に比例する項があらわれ力Ｆは電流Ｉに一次的
に比例するとは言えない。

従つて例えば計重機においてこの力発生機構に
よる測定法では精密に計重することができないと
いう問題が生ずる。

〔発明の目的及び構成〕

本発明は上記問題に鑑みてなされ、従来より精
密に力を測定することができる力発生機構を提供
することを目的とする。この目的は、本発明によ
れば、上記構成において、前記コイルに直列にホ
ール素子を接続し、かつ該ホール素子を前記磁界
中で前記コイルに近接して配設し、前記ホール素
子に生ずる電圧により前記コイルに発生している
力を測定するようにしたことを特徴とする力発生
機構、によつて達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例による槓桿式計重機につ
いて図面を参照して説明する。

図において槓桿式計重機は全体として１で示さ
れ、槓桿、いわゆるさお２はフレーム３の一方の
支柱３ａ上に支点４で支承され、その一端側で支
点５を介してのせ皿６を懸吊させている。また、
他端側では荷重測定アクチユエータ７の作動ロツ
ド８が枢着されている。

荷重測定アクチユエータ７は上述の作動ロツド
８の他にボビン９、これに巻装されたコイル１
０、永久磁石１１、ヨーク１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ及び空隙ｇ中でコイル１０に近接してヨーク１
２ｂに固定されたホール素子２０から成り、永久
磁石１１からの磁束B₀は実線矢印で示すように
コイル１０を横切つて、ヨーク１２ａ，１２ｂ，
１２ｃを流れる。コイル１０に所定方向の直流を
通電すると、これによつても点線で示すような磁
束△Ｂが流れるがこの電流と空隙ｇ内の磁束との
相互作用により下方向に力Ｆが発生し、作動ロツ
ド８を矢印で示すように下方向に引張る。コイル
１０に通電する電流の大きさを制御することによ
り、この力Ｆが調節され、のせ皿６にのせる被測
定物の重量とのバランスがとられるように構成さ
れている。

第３図に示すようにコイル１０とホール素子２
０とは可変直流電源２１に直列に接続され、ホー
ル素子２０に発生する電圧は電圧測定器２２によ
つて測定されるように構成されている。

フレーム３の他方の支柱３ｂ上にはストツパ取
付ブロツク１３が固定され、これに形成された貫
通孔１３ａをさお２の先端部分が挿通しており、
その先端に形成された被検出部（金属）１４は図
示するようなさお２のバランス状態では近接スイ
ツチ１５と所定の距離をおいて対向している。

ストツパ取付ブロツク１３の貫通孔１３ａの上
方及び下方にねじ孔１３ｂ，１３ｃが形成され、
これらにそれぞれストツパ用ねじ１６，１７が螺
着されている。ねじ１６，１７の調節によりさお
２の変位巾Ａが定められる。すなわち、上側のね
じ１６によりさお２の回動上限が決定され、下側
のねじ１７によりさお２の回動下限が決定され
る。変位巾Ａ、もしくは回動上限、下限は近接ス
イツチ１５の特性、このスイツチ１５とさお２の
被検出部１４との間の距離、支点４，５間の距
離、支点４一作動ロツド８間の距離などを考慮し
て定められる。

本発明の実施例は以上のように構成されるが、
次にこの作用、効果などについて説明する。

今、のせ皿６に被測定物をのせたとすると、さ
お２は支点４のまわりに図において時計方向に回
動する。これと共にアクチユエータ７のコイル１
０に可変直流電源２１から電流が流され、作動ロ
ツド８に下向きの力Ｆが働らく。すなわち、さお
２を支点４のまわりに反時計方向に回動させる。

のせ皿６に被測定物をのせたときさお２は時計
方向に回動するがさお２の先端部分がストツパ用
ねじ１６の下端に衝接して、これ以上の上方への
回動が抑えられる。近接スイツチ１５はさお２が
バランス位置より上方にあることを検知し、これ
によりアクチユエータ７のコイル１０の電流が増
加させられる。作動ロツド８に働らく力Ｆが増大
し、さお２の反時計方向への回動力が増大する。
すなわち、さお２はバランス位置へと向う回動力
を増大させる。

さお２がバランス位置を越えて下方へと回動し
たときには、近接スイツチ１５はこれを検知し、
アクチユエータ７のコイル１０に流す電流は減少
させられる。このようにして、さお２が図示する
ようなバランス状態をとるとコイル１０に流れる
電流は一定値とされる。従来はこの値からのせ皿
６にのせた被測定物の重量が測定されていたので
あるが、本発明によれば、ホール素子２０にこの
とき発生している電圧V_Hを電圧測定器２２によ
つて測定することによつて被測定物の重量が求め
られる。

すなわち、今コイル１０に電流Ｉが流れている
とすると上述したようにそのときの空隙ｇにおけ
る磁束密度Ｂ＝B₀±kIとなる（但し、本実施例
では電流の向きによりB₀−kIとなる）。ホール素
子２０はコイル１０に直列に接続されているの
で、これに流れる電流値もＩである。従つてホー
ル素子２０に発生する電圧V_H＝RI（B₀±kI）（但
しＲはこのホール素子２０に固有の常数）とな
る。他方、コイル１０に作用している力Ｆ＝（B₀
±kI）Il（ｌはコイル１０の全長）であるから、
ＦとV_Hとの関係は以下のようになる。

Ｆ＝ｌ／ＲV_H すなわち、力Ｆは電圧V_Hに一次的に比例する
ので、容易に電圧V_Hから力Ｆを求めることがで
きる。ホール素子２０は空隙ｇにおける実際の磁
束密度Ｂを検出するので、従来より精密に力Ｆ、
すなわち被測定物の重量を求めることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、勿
論、本発明はこれに限定されることなく、本発明
の技術的思想に基づいて種々の変形が可能であ
る。

例えば、以上の実施例ではさお２の位置検出に
近接スイツチ１５が用いられたが、これに代えて
差動トランスあるいは光電スイツチが用いられて
もよい。

また以上の実施例では、さお２に被測定物の重
量を荷重するのに支点５で懸吊されたのせ皿６が
用いられたが、他機構を介して荷重するようにし
てもよい。

また以上の実施例では荷重アクチユエータ７に
おいてヨーク１２ａ，１２ｂ，１２ｃの形状を従
来例を示す第１図と異なるものとしたが、勿論、
形状はこれに限定されることなく例えば従来例と
同様であつてもよい。

また以上の実施例では一定磁界を与えるのに永
久磁石１１が用いられたが、これに代えて直流電
磁石を用いてもよい。

また以上の実施例ではアクチユエータ７は計重
機１に適用されたが、他の装置にも適用可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の力発生機構によれ
ば、ホール素子に発生する電圧値からコイルに働
らく作用力の大きさを正確に検知することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による槓桿式計重機の
側面図、第２図は第１図における−線方向正
面図、第３図は第１図における要部の電気配線を
示す部分拡大図である。第４図は従来の力発生機
構の概略図である。 なお図において、７…荷重測定アクチユエー
タ、１０…コイル、１１…永久磁石、１２ａ，１
２ｂ，１２ｃ…ヨーク、２０…ホール素子、２２
…電圧測定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一定の磁界中におかれたコイルに電流を流す
   ことにより該コイルに力を発生するようにした力
   発生機構において、前記コイルに直列にホール素
   子を接続し、かつ該ホール素子を前記磁界中で前
   記コイルに近接して配設し、前記ホール素子に生
   ずる電圧により前記コイルに発生している力を測
   定するようにしたことを特徴とする力発生機構。