JPH0989637A - 電子天秤用マグネットユニットの組立構造及び組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着剤を用いたマグネットユニットの組立は
時間がかかり、樹脂の膨張収縮による測定への影響があ
り、また作業環境に及す影響も強い。 【解決する手段】 ヨーク２２の底部中心位置にネジ孔
２２ａを形成するとともに、マグネット２４及びポール
ピース２６の中心位置にボルト挿通孔２４ａ，２６ａを
形成し、マグネット２４及びポールピース２６を、前記
ヨーク２２の内底部中央に非磁性材料からなるボルト２
８を介して積層状態に締結固定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁平衡式電子天
秤に用いるマグネットユニットの組立構造及び組立方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁平衡式電子天秤は、磁界中に配置さ
れたフォースコイルに対して電流を供給することによっ
て付加された荷重に対応する電磁力を発生させ、その際
に供給された電力により荷重を測定する。この種の電子
天秤は微小質量の測定が可能であるが、このためには荷
重を伝達する機構や、電磁力を発生させる部材に高い精
度を要求される。

【０００３】図６に、その電磁平衡式電子天秤の電磁力
発生機構の一例を示している。同図において、磁性材料
により構成された有底円筒形のヨーク１の中央底部に
は、円板状のマグネット２が配置され、その上にほぼ同
形状のポールピース３が配置され、このポールピース３
とヨーク１の間に形成された空隙内ｄ内にフォースコイ
ル５を巻回した逆ハット状のボビン４が配置されてマグ
ネットユニットが構成される。

【０００４】ボビン４の上端側は、ビーム６に連結して
おり、このビーム６を介してボビン４に伝達された秤量
物の荷重ＷＴの押し下げ力に対抗する電磁力Ｆを発生さ
せるために、フォースコイル５に電流が供給され、ＷＴ
＝Ｆとなる電気量から秤量物の荷重が求められる。この
ような秤量手段においては、マグネット２の軸方向に磁
界が形成される。この磁界は、図示のごとくマグネット
２の軸方向にＮ極とＳ極が形成された場合、矢印Ｂで示
すごとくポールピース３とヨーク１とを透過して形成さ
れる。

【０００５】この場合、空隙ｄの部分は、磁力線の透過
に対して大きな抵抗となるため、高い磁束密度を確保す
るためには、この空隙ｄの幅をできるだけ小さくするこ
とが効果的である。このため、通常は、空隙ｄの幅は２
mm程度と非常に小さくなっていて、この狭隘な部分にフ
ォースコイル５が配置される。空隙ｄの幅を前述のごと
く２mm程度にすると、空隙ｄの円周方向における幅の変
化の許容度は、０．１mm以下にする必要がある。

【０００６】ところが、ヨーク１及びポールピース３の
真円度は切削加工などによって極めて精度良く成形され
るので、結局、空隙ｄの幅の均一性は、ヨーク１，マグ
ネット２，ポールピース３の軸心を如何に精度良く一致
させるかにかかっている。そこで、従来は、図７に示す
固定治具７を用いてヨーク１の中央底部にマグネット２
及びポールピース３を接着剤８で固定していた。

【０００７】しかしながら、このような固定治具７及び
接着剤８を用いたマグネットユニットの組立方法には、
次に述べる技術的な課題があり、改善が望まれていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、前記マグネ
ット２及びポールピース３の固定方法としては、専ら接
着剤８に頼っていた。この接着剤８としては、通常、エ
ポキシ樹脂などの二液性樹脂、ポリアクリレート系樹脂
などが用いられているが、最も信頼性の高いエポキシ樹
脂の場合、硬化時間が２４時間と長く、その間は、固定
治具７を重しとして挿入したまま放置していなければな
らず、しかも、最初にマグネット２をヨーク１に固定し
た後からでないとマグネット２上にポールピース３を接
着できないので、一つの製品についてその組立完了まで
に極めて長い時間がかかるため、生産性に劣る欠点があ
った。

【０００９】この場合、硬化時間を短くすることもでき
るが、硬化時間を短くすると、頻繁に二液を混ぜ合わせ
なければならないので、生産性の改善には、余り寄与し
ない。また、マグネット２とポールピース３の径が同一
であって、これらを一度に接着しようとする場合には、
両者とも治具７の内部に嵌合した状態でヨーク１に挿入
すればある程度生産性の改善が望めるが、このような手
段を採用すると、接着にあたって図７の一部に拡大して
示すように、多かれ少なかれ接着剤８がはみ出る場合が
あり、はみ出した接着剤８が治具７の内部で固化し、非
常に具合が悪いものとなるため、現実には採用すること
ができなかった。

【００１０】従って、量産に当っては、少なくとも二種
類の治具７を用意しなければならず、また何回も使用す
ることによって治具７に磨耗が生じた場合には、前述し
た許容寸法公差を越えてしまう場合もあるため、定期的
に新品と交換する必要もある。これらの治具７は、高い
機械精度を要求され高価であるため、この種の治具７を
複数用意し、かつこれを定期的に交換廃棄することは経
済的にも大きな負担となっている。

【００１１】さらに、この種の精密電子天秤では、湿度
変化に伴う接着剤８の膨張収縮による秤量に及す影響が
高いことも本発明者らによって確認されている。この種
の接着剤８のうち、エポキシ樹脂は、最も膨張率の低い
ものであって、一般には、問題は、生じない。ところ
が、例えば、秤量精度を０．１ｍｇ内外のオーダーとす
る場合には、接着剤８の膨張収縮に伴う影響で測定精度
が低下する。

【００１２】また、上述したの組立方法では、ボビン４
を組付けマグネットユニットを完成してからでないとマ
グネット３の着磁ができないため、工程的な制約があっ
た。このような問題のほかに、二液性樹脂の接着剤８
は、臭いが強いため、作業環境に与える影響も大きく、
狭い密閉した部屋での作業や、長時間の作業には適さな
かった。

【００１３】本発明は、以上の問題を解決するものであ
り、マグネット及びポールピースを接着剤を用いること
なく精度よくヨークに位置決め固定できるようにした電
子天秤用マグネットユニットの組立構造及び組立方法を
提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、磁性材料により構成され
た有底円筒形のヨーク中央底部にマグネットを配置し、
その上にポールピースを配置し、さらに前記ポールピー
スとヨークの間に形成された空隙内に、フォースコイル
を巻回したボビンを配置したマグネットユニットにおい
て、前記ヨークの底部中心位置にネジ孔を形成するとと
もに、前記マグネット及びポールピースの中心位置にボ
ルト挿通孔を形成し、前記マグネット及びポールピース
を、前記ヨークの内底部中央に非磁性材からなるボルト
を介して積層状態に締結固定したことによって、接着剤
の硬化乾燥時間待ちが無くなり、作業性、生産性を大幅
に改善した。また、請求項２記載の発明では、ヨークの
内底部に前記ネジ孔と同心上にあって、前記マグネット
の外径に一致する設置ガイド用の嵌合溝を形成したこと
によって、ヨークに対するマグネットの中心位置決めを
挿入治具を用いることなく行えるようにした。さらに、
請求項３記載の発明では、前記ポールピースの底部に、
前記ボルト挿通孔と同心上にあって、前記マグネットの
外径に一致する設置ガイド用の嵌合溝を形成したことに
よって、マグネットに対するポールピースの位置決めを
挿入治具を用いることなく行えるようにした。また、請
求項４の方法発明では、外径がヨークの内径に一致し、
下部側内径が前記マグネット及びポールピースの外径に
一致するとともに、上部中央が開口した挿入治具を用
い、前記マグネット及びポールピースを内周に積層保持
した状態で前記挿入治具をヨークの内周に挿入し、次い
で、前記開口を介して非磁性材のボルトを前記マグネッ
ト及びポールピースの中心位置に開口されたボルト挿通
孔に挿通し、その先端雄ネジ部を前記ヨークの底部中心
に形成されたネジ孔にねじ込み、前記マグネット及びポ
ールピースを積層状態でヨークの内底部に締結固定する
ことによって、固定手段としてボルトを用いた場合にお
ける各部品を精度良く位置決め配置できるようにした。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３
は、本発明にかかる電子天秤用マグネットユニットの組
立構造及びその組み立て方法の第一実施例を示してい
る。図１は、マグネットユニットを構成する各部品の組
立時における配置関係を示し、マグネットユニット２０
を構成する各部品は、磁性材料からなる有底円筒形のヨ
ーク２２と、ヨーク２２の内底面に設置固定される円筒
形マグネット２４と、マグネット２４の上面に積層配置
されるこれと同一径のポールピース２６とを備えてい
る。

【００１６】これらはいずれも一本のボルト２８によっ
て一体的に積層固定されるもので、ボルト２８は、頭部
２８ａ，シャフト部２８ｂ及びその先端の雄ねじ部２８
ｃとを備え、これらは非磁性材料から形成されている。
これに対応してヨーク２２の底部中心には、ネジ孔２２
ａが上下を貫通して形成され、マグネット２４及びポー
ルピース２６の中心にはボルト挿通孔２４ａ，２６ａが
貫通形成されている。

【００１７】前記ネジ孔２２ａは、前記ボルト２８の雄
ネジ部２８ｃに対応するものであり、また、挿通孔２４
ａ，２６ａは、前記ボルト２８のシャフト部２８ｂの直
径より若干大きな内径に設定されている。さらに、ポー
ルピース２６の頂部には、皿状の凹部２６ｂが形成さ
れ、前記ボルト２８の頭部２８ａが凹部２６ｂ内に収容
できるようになっている。

【００１８】前記ヨーク２２及びポールピース２６は切
削加工により形成されていて、ネジ孔２２ａ，挿通孔２
６ａの中心は、その機械加工精度に応じて精度良く芯出
しされている。また、これらヨーク２２及びボールピー
ス２６は、表面保護の目的で予めクロムメッキされる
が、メッキ液浸積時において、これらネジ孔２２ａ，挿
通孔２６ａが貫通しているので、メッキ液の流通を良好
にすることによってメッキ厚の不均一を防止すると言う
副次的効果も生じている。

【００１９】また、マグネット２４は、燒結金属のプレ
ス成形体であるが、これも金型精度に応じて挿通孔２４
ａが精度良く芯出しされているとともに、外形も高精度
に加工されている。このように構成されたマグネット２
４，ポールピース２６は、挿入治具３０を用いてヨーク
２２内に挿通される。図２は、挿入治具３０を用いてマ
グネット２４、ポールピース２６をヨーク２２内に位置
決め固定した状態を示している。同図においては、各部
の中心を精度良く一致させるため、前記挿入治具３０の
外径は、ヨーク２２の内径に一致し、またその下部内側
にマグネット２４及びポールピース２６の外径に一致す
る内径であって、両者を十分に収容できる高さの支持凹
部３０ａを形成し、さらに、この支持凹部３０ａの上部
にこれより小さな径の前記ボルト２８を挿通するための
孔３０ｂを連続して開口したものである。

【００２０】なお、当然のことながらこの挿入治具３０
の挿通箇所における角部は面取り加工が施され、挿通作
業の容易性を考慮している。ユニット２０を固定する際
には、図２に示した状態で、スプリングワッシャ３２を
介在させて、前記ボルト２８が各挿通孔２４ａ，２６ａ
を通じてネジ孔にねじ込まれることによって、マグネッ
ト２４及びポールピース２６の中心をヨーク２２の中心
に精度良く一致させた状態で組立てが完了する。

【００２１】図３は、挿入治具３０を抜出した組立完了
状態を示している。この組立完了状態では、ボルト２８
の締結圧力は、ポールピース２６の凹部２６ｂとヨーク
２２のネジ孔２２ａとの間に作用し、マグネット２４の
上下面全体に狭持圧力として加わるため、マグネット２
４に局部的な応力を与えることなく、中心位置に精度良
く保持する。

【００２２】なお、ボルト２８のねじ込み前の段階で、
孔３０を通じて接着樹脂をネジ孔２２ａ及び挿通孔２４
ａ，２６ｂ内に滴下し、ボルト２８の抜け止対策を予め
施しても良い。何れにあってもボルト２８の締結作業後
は、直ちに挿入治具３０を抜出してフォースコイルを巻
回したボビンの組立を行うことで、マグネットユニット
２０が完成する。

【００２３】図４は、本発明の第二実施例を示してい
る。なお、同図において前記第一実施例と同一もしくは
相当する箇所には、同一符号を付し、新たに付加された
部分にのみ異なる符号を付して説明する。同図におい
て、ヨーク２２の内底部には、前記ネジ孔２２ａと同心
上にあって、前記マグネット２４の外径に等しい内径の
位置決め用の嵌合溝４０が形成されている。

【００２４】また、ポールピース２６は、マグネット２
４の外径より大きく設定され、その下面には、挿通孔２
６ａと同心上にあって、マグネット２４の外径に一致す
る位置決め用の嵌合溝４２が形成されている。従って、
この実施例では、マグネット２４をヨーク２２の嵌合溝
４０内に嵌合することによって、マグネット２４は、ヨ
ーク２２の中心に一致する。また、その上部にポールピ
ース２６を積層することで、これの嵌合溝４２がマグネ
ット２４の上部に嵌合して、その中心をマグネットの中
心に一致させることができ、挿入治具なしでも組立状態
でボルト２８を締結することで、各部の中心を精度良く
位置決め固定できる。なお、嵌合時の作業性を確保する
ために各嵌合溝４０，４２の縁部は、面取り加工が施さ
れていることは勿論である。

【００２５】また、挿入治具を用いない組立構造として
は、上記のほかに基準ピンなどの挿通など、種々の基準
出しのための機構が考えられるが、それぞれの部品の加
工性などを考慮して必要最小の位置決め形状とすること
が望ましい。図５は、上述した第一実施例で得られた本
発明によるマグネットユニットを用いた電子天秤のスパ
ン値と、アクリレート樹脂及びエポキシ樹脂接着による
マグネットユニットを用いたそれとを比較したグラフで
ある。

【００２６】測定条件としては、各電子天秤をオフにし
た状態で、温度２５℃、湿度８０％で約二日間放置した
後、２３℃湿度４５％に保持された標準器室で電子天秤
のスパン値を測定した。この図に示す結果からも明らか
なように、アクリレート系接着剤を用いたものでは、時
間の経過に従って本発明品に比べて約４倍の値でスパン
値が変化し、湿度による樹脂の膨張収縮による測定値へ
の影響が高いことを示している。

【００２７】また、エポキシ樹脂を用いたものでは、性
能上問題となるレベルには至っていないが、それでも本
発明品を用いたものに比して湿度による影響が認めら
れ、本発明のボルト締結構造のマグネットユニットが最
も湿度に対する影響が小さいことが確認された。

【００２８】

【発明の効果】以上各実施の形態によって詳細に説明し
たように、請求項１記載の発明にあっては、従来のよう
な接着剤の硬化乾燥時間待ちが無くなり、作業性、生産
性を大幅に改善し、また樹脂の湿度による膨張収縮に伴
う測定への影響を防止できるほか、接着剤使用による作
業環境の悪化も防止できる。

【００２９】また、請求項２，３記載の発明にあって
は、挿入治具を用いることなく、ヨークに対するマグネ
ットの位置決め精度を確保できる。さらに、請求項４の
発明方法にあっては、ボルトによる締結作業時におい
て、各部の位置精度を十分に確保できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電子天秤用マグネットユニット
の組立構造および組立方法の第一実施例の部品組立配置
を示す分解斜視図である。

【図２】同マグネット及びポールピースをヨーク内に位
置決め配置した状態を示す断面図である。

【図３】同組立完成状態を示す断面図である。

【図４】本発明の第二の実施例における組立完成状態を
示す断面図である。

【図５】本発明によるマグネットユニットを用いた電子
天秤のスパン値と従来の樹脂接着によるマグネットユニ
ットを用いたそれとを比較したグラフである。

【図６】本発明が適用される電磁平衡式電子天秤の電磁
力発生機構を示す断面説明図である。

【図７】従来の樹脂接着によるマグネットユニットの組
立構造を示す断面図である。

【符号の説明】

２０ マグネットユニット ２２ ヨーク ２２ａ ネジ孔 ２４ マグネット ２４ａ ボルト挿通孔 ２６ ポールピース ２６ａ ボルト挿通孔 ２８ ボルト ３０ 挿入治具 ４０，４２ 嵌合溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料により構成された有底円筒形の
   ヨーク中央底部にマグネットを配置し、その上にポール
   ピースを配置し、さらに前記ポールピースとヨークの間
   に形成された空隙内に、フォースコイルを巻回したボビ
   ンを配置したマグネットユニットにおいて、 前記ヨークの底部中心位置にネジ孔を形成するととも
   に、前記マグネット及びポールピースの中心位置にボル
   ト挿通孔を形成し、 前記マグネット及びポールピースを、前記ヨークの内底
   部中央に非磁性材からなるボルトを介して積層状態に締
   結固定したことを特徴とする電子天秤用マグネットユニ
   ットの組立構造。
2. 【請求項２】 前記ヨークの内底部に前記ネジ孔と同心
   上にあって、前記マグネットの外径に一致する設置ガイ
   ド用の嵌合溝を形成したことを特徴とする請求項１記載
   の電子天秤用マグネットユニットの組立構造。
3. 【請求項３】 前記ポールピースの底部に、前記ボルト
   挿通孔と同心上にあって、前記マグネットの外径に一致
   する設置ガイド用の嵌合溝を形成したことを特徴とする
   請求項１または２記載の電子天秤用マグネットユニット
   の組立構造。
4. 【請求項４】 外径がヨークの内径に一致し、内径が前
   記マグネット及びポールピースの外径に一致するととも
   に、中央が開口した挿入治具を用い、 前記マグネット及びポールピースを内周に積層保持した
   状態で前記挿入治具をヨークの内周に挿入し、 次いで、前記開口を介して非磁性材のボルトを前記マグ
   ネット及びポールピースの中心位置に開口されたボルト
   挿通孔に挿通し、その先端ネジ部を前記ヨークの底部中
   心に形成されたネジ孔にねじ込み、前記マグネット及び
   ポールピースを積層状態でヨークの内底部に締結固定す
   ることを特徴とする電子天秤用マグネットユニットの組
   立方法。