JPH027005B2 - - Google Patents

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JPH027005B2
JPH027005B2 JP22661284A JP22661284A JPH027005B2 JP H027005 B2 JPH027005 B2 JP H027005B2 JP 22661284 A JP22661284 A JP 22661284A JP 22661284 A JP22661284 A JP 22661284A JP H027005 B2 JPH027005 B2 JP H027005B2
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JP
Japan
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coil
force
current
rod
magnetic flux
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JP22661284A
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Japanese (ja)
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JPS61104229A (en
Inventor
Takeyoshi Nonaka
Eiji Ooki
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

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。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a force generation mechanism used, for example, in a weighing machine, and particularly to a force generation mechanism that applies a force to a coil placed in a constant magnetic field by passing a current through the coil. This invention relates to a force generation mechanism that generates force.

〔従来の技術及び問題点〕[Conventional technology and problems]

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中を
流れる。
FIG. 4 schematically shows a conventional force generation mechanism, which includes a main yoke 41, a center yoke 42,
It consists of a permanent magnet 43 and a coil 45 disposed in an air gap 44. It is assumed that the coil 45 is supported movably in the direction of arrow F. Permanent magnet 43
A constant magnetic flux flows through the center yoke 42, the air gap 44, and the main yoke 41 as shown by the solid arrow B0 .

コイル45に電流Iを流すとその導線長lの部
分に矢印F方向にF=B0Ilの力が発生(但しB0
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。
When a current I is passed through the coil 45, a force F = B 0 Il is generated in the direction of the arrow F in a portion of the conductor length l (however, B 0 is the magnetic flux density), and the force F and the current I are proportional. Therefore, force F is measured from the value of current I using this proportional relationship.

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。
However, strictly speaking, force F and current I are not proportional. That is, when a current I is passed through the coil 45,
This itself generates a magnetic flux ΔB as shown by the dotted line. This magnetic flux △B is proportional to the current I, so △
If B=kI (k is a proportionality constant), then the magnetic flux density in the air gap 44 when the current I flows through the coil 45 becomes B=B 0 +kI or B 0 −kI. Therefore, strictly speaking, the force acting on the coil 45 is F=(B 0 ±kI)Il.

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。
In other words, F=B 0 lI±klI 2 , and 2 of the current I
A term proportional to the power appears, so it cannot be said that the force F is linearly proportional to the current I.

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。
Therefore, a problem arises in that, for example, in a weighing machine, accurate weighing cannot be performed using the measuring method using this force generating mechanism.

〔発明の目的及び構成〕[Object and structure of the invention]

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、磁気センサを前記磁界
中で前記コイルに近接して配設し、前記コイルに
流れている電流をアナログ入力とし、前記磁気セ
ンサーの出力をスパン入力とするアナログ/デジ
タル変換器のデジタル出力により前記力の大きさ
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。
The present invention was made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a force generation mechanism that can measure force more precisely than before. According to the present invention, in the above configuration, a magnetic sensor is disposed close to the coil in the magnetic field, the current flowing through the coil is used as an analog input, and the output of the magnetic sensor is spanned. This is achieved by a force generating mechanism characterized in that the magnitude of the force is measured by the digital output of an analog/digital converter as an input.

〔実施例〕〔Example〕

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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A ram type weighing machine according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

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。
In the figure, the ramrod type weighing machine is indicated as 1 as a whole, and the ramrod, so-called pole 2, is supported at a fulcrum 4 on one support 3a of a frame 3, and a loading plate 6 is suspended via a fulcrum 5 at one end thereof. It's hanging. Also,
At the other end, the actuating rod 8 of the load-measuring actuator 7 is pivotally mounted.

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に固定された磁気センサー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,12
b,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。
In addition to the above-mentioned actuating rod 8, the load measuring actuator 7 includes a bobbin 9 and a coil 1 wound around the bobbin 9.
0, permanent magnet 11, yoke 12a, 12b, 12
c and the yoke 1 close to the coil 10 in the gap g.
2b, the magnetic flux B0 from the permanent magnet 11 crosses the coil 10 as shown by the solid arrow, and then passes through the yokes 12a, 12.
b, 12c. When a direct current is applied to the coil 10 in a predetermined direction, a magnetic flux △B as shown by the dotted line flows through the coil 10, but the interaction between this current and the magnetic flux in the air gap g generates a downward force F, causing the operation. Pull the rod 8 downward as shown by the arrow. By controlling the magnitude of the current applied to the coil 10, this force F is adjusted and balanced with the weight of the object to be measured placed on the placing plate 6.

第3図に示すようにコイル10の一端は可変直
流電源21に接続され、他端は抵抗R及びアナロ
グ/デジタル変換器22のアナログ入力端子22
aに接続される。磁気センサー20は例えばホー
ル素子であつて、その出力端子は増巾器23を介
してアナログ/デジタル変換器22のスパン入力
端子22bに接続される。スパン入力端子22b
に供給される入力に応じてアナログ入力端子22
aに供給されるアナログ入力のデジタル変換比が
制御される。アナログ/デジタル変換器22の出
力端子22cは図示せずとも例えば重量表示器に
接続される。なお、磁気センサー20には図示せ
ずとも直流定電流源が接続されているものとす
る。
As shown in FIG. 3, one end of the coil 10 is connected to a variable DC power supply 21, and the other end is connected to a resistor R and an analog input terminal 22 of an analog/digital converter 22.
connected to a. The magnetic sensor 20 is, for example, a Hall element, and its output terminal is connected to the span input terminal 22b of the analog/digital converter 22 via an amplifier 23. Span input terminal 22b
The analog input terminal 22
The digital conversion ratio of the analog input supplied to a is controlled. The output terminal 22c of the analog/digital converter 22 is connected to, for example, a weight display, although not shown. Note that it is assumed that a DC constant current source is connected to the magnetic sensor 20 even though it is not shown in the drawings.

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。
A stopper mounting block 13 is fixed on the other support column 3b of the frame 3, and the tip of the rod 2 is inserted through a through hole 13a formed in the stopper mounting block 13.
The detected portion (metal) 14 formed at the tip faces the proximity switch 15 at a predetermined distance when the rod 2 is in a balanced state as shown.

ストツパ取付ブロツク13の貫通孔13aの上
方及び下方にはねじ孔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−作動ロツド8間の距離などを考慮し
て定められる。
Screw holes 13b and 13c are formed above and below the through hole 13a of the stopper mounting block 13, and these are provided with stopper screws 16 and 17, respectively.
is screwed on. The displacement width A of the rod 2 is determined by adjusting the screws 16 and 17. That is, the upper screw 16 determines the upper limit of rotation of the rod 2,
The lower limit of rotation of the rod 2 is determined by the screw 17 on the lower side. The displacement width A, or the upper and lower limits of rotation, are the characteristics of the proximity switch 15, and this switch 15 and rod 2.
It is determined by taking into account the distance between the fulcrum and the detected part 14, the distance between the fulcrums 4 and 5, the distance between the fulcrum 4 and the actuating rod 8, and the like.

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。
Although the embodiment of the present invention is configured as described above,
Next, this action, effect, etc. will be explained.

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。
Now, if the object to be measured is placed on the mounting plate 6, the rod 2 rotates clockwise in the figure around the fulcrum 4. Along with this, coil 1 of actuator 7
0 from the variable DC power supply 21, and a downward force F acts on the actuating rod 8. That is, the rod 2 is rotated counterclockwise around the fulcrum 4.

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。
When the object to be measured is placed on the mounting plate 6, the rod 2 rotates clockwise, but the tip of the rod 2 collides with the lower end of the stopper screw 16, preventing further upward rotation. It will be done. Proximity switch 15 detects that rod 2 is above the balance position, which causes the current in coil 10 of actuator 7 to increase. The force F acting on the actuating rod 8 increases, and the rotational force of the rod 2 in the counterclockwise direction increases.
That is, the rod 2 increases the rotational force toward the balance position.

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。従来は直接この値からの
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、電流値が磁気セン
サー20の出力に応じたスパンでデジタル変換さ
れる。すなわち、コイル10に流れる電流による
磁束密度△Bが永久磁石11の磁束密度B0と方
向が反対である場合には、実際の磁束密度Bは磁
束密度B0より小となるので、これが磁気センサ
ー20により検出されて、この分、スパンが小さ
くされる。従つて磁束密度がB0とした場合より
電流が一定であつても小さなデジタル出力が変換
器22から得られ、これが表示器に重量として表
示される。また、コイル10に流れる電流による
磁束密度△Bが永久磁石11の磁束密度B0と方
向が同一である場合には、実際の磁束密度Bは磁
束密度B0より大となるので、これが磁気センサ
ー20により検出されて、この分、スパンが大き
くされる。従つて、磁束密度がB0とした場合よ
り電流が一定であつても大きなデジタル出力が変
換器22から得られ、これが表示器に重量として
表示される。
When the rod 2 rotates downward beyond the balance position, the proximity switch 15 detects this,
The current flowing through the coil 10 of the actuator 7 is reduced. In this way, when the rod 2 assumes a balanced state as shown in the figure, the current flowing through the coil 10 is kept at a constant value. Conventionally, the weight of the object placed on the mounting plate 6 was directly measured from this value, but according to the present invention, the current value is converted into digital data over a span corresponding to the output of the magnetic sensor 20. In other words, when the magnetic flux density ΔB due to the current flowing through the coil 10 is opposite in direction to the magnetic flux density B 0 of the permanent magnet 11, the actual magnetic flux density B is smaller than the magnetic flux density B 0 , so this is the magnetic sensor. 20, and the span is reduced by this amount. Therefore, even if the current is constant, a smaller digital output is obtained from the transducer 22 than if the magnetic flux density were B 0 , and this is displayed as a weight on the display. In addition, if the magnetic flux density ΔB due to the current flowing through the coil 10 is in the same direction as the magnetic flux density B 0 of the permanent magnet 11, the actual magnetic flux density B will be larger than the magnetic flux density B 0 , so this is the magnetic sensor. 20, and the span is increased by this amount. Therefore, even when the current is constant, a larger digital output is obtained from the converter 22 than if the magnetic flux density were B 0 , and this is displayed as a weight on the display.

すなわち、本実施例によれば、コイル10に流
れている電流値をデジタル変換して力が測定され
るのであるが、常に一定の割合で変換するのでは
なくて、空隙gにおける実際の磁束密度Bを検出
し、これに応じたスパンで変換される。従つて、
精密にコイル10に作用する力を測定することが
できる。
That is, according to this embodiment, the force is measured by digitally converting the current value flowing through the coil 10, but rather than always converting at a constant rate, the actual magnetic flux density in the air gap g is measured. B is detected and converted with a span corresponding to this. Therefore,
The force acting on the coil 10 can be precisely measured.

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。
The embodiments of the present invention have been described above, but of course the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

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。
For example, in the above embodiment, the proximity switch 15 was used to detect the position of the rod 2, but a differential transformer or a photoelectric switch may be used instead.

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。
Further, in the above embodiment, the mounting plate 6 suspended from the fulcrum 5 was used to load the weight of the object to be measured on the pole 2, but the load may be applied via another mechanism.

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図を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。
Furthermore, in the above embodiment, the shapes of the yokes 12a, 12b, and 12c in the load actuator 7 are different from those shown in FIG. 1, which shows the conventional example, but of course,
The shape is not limited to this, and may be similar to the conventional example, for example.

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、磁
気センサーとしてホール素子が用いられたが、こ
れに限ることなく他のセンター、例えば磁気抵抗
素子が用いられてもよい。
Further, in the above embodiment, the permanent magnet 11 was used to provide a constant magnetic field, but a DC electromagnet may be used instead. Further, in the above embodiments, a Hall element was used as the magnetic sensor, but the present invention is not limited to this, and other centers such as a magnetoresistive element may be used.

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。
Further, in the above embodiment, the actuator 7 was applied to the weighing machine 1, but it can also be applied to other devices.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明の力発生機構によれ
ば、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。
As described above, according to the force generation mechanism of the present invention, the magnitude of the acting force acting on the coil can be accurately detected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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…磁気センサー、2
2…アナログ/デジタル変換器。
Fig. 1 is a side view of a ram-type weighing machine according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a front view in the - line direction in Fig. 1, and Fig. 3 is a partially enlarged view showing the electrical wiring of the main part in Fig. 1. It is. FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional force generating mechanism. In the figure, 7...load measuring actuator, 10...coil, 11...permanent magnet, 12a, 1
2b, 12c... Yoke, 20... Magnetic sensor, 2
2...Analog/digital converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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、磁気センサーを前記磁界中で
前記コイルに近接して配設し、前記コイルに流れ
ている電流をアナログ入力とし、前記磁気センサ
ーの出力をスパン入力とするアナログ/デジタル
変換器のデジタル出力により前記力の大きさを測
定するようにしたことを特徴とする力発生機構。
1. In a force generating mechanism that generates force in a coil placed in a constant magnetic field by passing a current through the coil, a magnetic sensor is disposed close to the coil in the magnetic field, and the coil is placed in the magnetic field. The force generating mechanism is characterized in that the magnitude of the force is measured by the digital output of an analog/digital converter which uses the current flowing through the magnetic sensor as an analog input and the output of the magnetic sensor as a span input.
JP22661284A 1984-10-27 1984-10-27 Force generation mechanism Granted JPS61104229A (en)

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