專利名稱：計(jì)重傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用磁致伸縮部件來(lái)檢測(cè)被測(cè)量物體的載荷和壓力的計(jì)重傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，作為檢測(cè)被測(cè)量物體的載荷和壓力的計(jì)重傳感器，壓電元件式、靜電電容式等的計(jì)重傳感器被廣為人知(例如，參照J(rèn)P特開(kāi)平7-5020號(hào)公報(bào))。
圖6所示的現(xiàn)有公知的計(jì)重傳感器1主要由經(jīng)載物臺(tái)2上的軸承3在垂直方向上被支撐的且通過(guò)馬達(dá)4來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸5和安裝在該旋轉(zhuǎn)軸5的上部的稱重皿7構(gòu)成。
該計(jì)重傳感器1通過(guò)在所述軸承3的下部設(shè)置的計(jì)重檢測(cè)器8來(lái)檢測(cè)在所述稱重皿7上裝載的被測(cè)量物體6的載荷。
但是，在該現(xiàn)有公知的計(jì)重傳感器1中，由于被測(cè)量物體6的載荷經(jīng)軸承3傳送到計(jì)重檢測(cè)部8，所以容易受到軸承3的機(jī)械噪音的影響，高精度地檢測(cè)被測(cè)量物體6的載荷是很困難的。尤其，在被測(cè)量物體6自稱重皿7的中心被偏離地裝載的情況下，存在有在其結(jié)構(gòu)上容易受到水平方向上產(chǎn)生的載荷的影響，導(dǎo)致計(jì)重誤差變大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決這種問(wèn)題而作出，其目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)可以在短時(shí)間內(nèi)，且高靈敏度、高精度地檢測(cè)被測(cè)量物體的載荷和壓力的計(jì)重傳感器。
本發(fā)明的發(fā)明人研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了通過(guò)使支撐被測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)軸在軸方向上作為第一、第二兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，并在兩者之間設(shè)置磁致伸縮部件，可以在短時(shí)間內(nèi)，且高靈敏度、高精度地檢測(cè)被測(cè)量物體的載荷和壓力的計(jì)重傳感器。
即，通過(guò)如下的本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)上述目的。
(1)一種計(jì)重傳感器，其特征在于，包括第一旋轉(zhuǎn)軸，其可旋轉(zhuǎn)地被支撐在載物臺(tái)的垂直方向上；第二旋轉(zhuǎn)軸，其經(jīng)磁致伸縮部件在軸方向上且同軸地連接到該第一旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)地支撐被測(cè)量物體；檢測(cè)單元，其檢測(cè)出所述磁致伸縮部件的導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化，將所述被測(cè)量物體的載荷和壓力作為由所述磁致伸縮部件的伸縮造成的所述導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
(2)所述(1)記載的計(jì)重傳感器，其特征在于所述檢測(cè)單元包括耦合線圈，該耦合線圈以包圍所述磁致伸縮部件的方式，在不接觸所述第一和第二旋轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)下被配置；將所述導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化作為所述耦合線圈的電感變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
(3)所述(1)或(2)記載的計(jì)重傳感器，其特征在于在所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述載物臺(tái)之間，設(shè)置一對(duì)徑向磁鐵，該一對(duì)徑向磁鐵在彼此的磁極的方向相對(duì)的狀態(tài)下被配置，由此，可旋轉(zhuǎn)地支撐所述第一旋轉(zhuǎn)軸。
(4)所述(1)～(3)中任意一項(xiàng)記載的計(jì)重傳感器，其特征在于花鍵結(jié)合所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二旋轉(zhuǎn)軸。
(5)所述(1)～(4)中任意一項(xiàng)記載的計(jì)重傳感器，其特征在于由將超磁致伸縮元件作為材料的超磁致伸縮部件來(lái)構(gòu)成所述磁致伸縮部件。


圖1是示意地表示了本發(fā)明的實(shí)施方式的例子涉及的計(jì)重傳感器的主視圖；圖2是圖1中的超磁致伸縮部件周圍的部分放大并顯示的局部截面的主視圖；圖3是沿圖2中的III-III線的截面圖；圖4是示意地表示了本發(fā)明的實(shí)施方式的另一例子涉及的計(jì)重傳感器的主視圖；圖5是示意地表示了本發(fā)明的實(shí)施方式的又一例子涉及的計(jì)重傳感器的主視圖；圖6是示意地表示了現(xiàn)有的計(jì)重傳感器的主視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的例子。
如圖1～圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施方式的例子涉及的計(jì)重傳感器10由圖中在下側(cè)的載物臺(tái)12上沿垂直方向配置的第一旋轉(zhuǎn)軸14、經(jīng)超磁致伸縮部件16與該第一旋轉(zhuǎn)軸14沿軸方向且同軸連接的第二旋轉(zhuǎn)軸18、被設(shè)置在該第二旋轉(zhuǎn)軸18的上部，可裝載被測(cè)量物體20的稱重皿22、經(jīng)第一、第二旋轉(zhuǎn)軸14、18來(lái)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該稱重皿22的馬達(dá)24和減速機(jī)構(gòu)26、以及以包圍磁致伸縮部件16的外周的方式，且在不接觸所述第一、第二旋轉(zhuǎn)軸14、18的狀態(tài)下被配置的耦合線圈(檢測(cè)單元)28來(lái)構(gòu)成。
在載物臺(tái)12上沿垂直方向配置的第一旋轉(zhuǎn)軸14通過(guò)在其下端在載物臺(tái)12上設(shè)置的軸承30來(lái)可旋轉(zhuǎn)地被支撐。另外，在該第一旋轉(zhuǎn)軸14的軸方向的中途位置上安裝有減速機(jī)構(gòu)26的齒輪26B。該齒輪26B與安裝在馬達(dá)24的馬達(dá)軸上的小齒輪26A嚙合，第一旋轉(zhuǎn)軸14為通過(guò)馬達(dá)24的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，而可沿圖中R1方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
另外，如圖2和圖3中放大顯示的，該第一旋轉(zhuǎn)軸14的上端為在圓筒形狀的內(nèi)周上形成的花鍵槽14A。另一方面，第二旋轉(zhuǎn)軸18的下端為與在第一旋轉(zhuǎn)軸14上形成的花鍵槽14A嵌合的花鍵筒18A。花鍵槽14A的內(nèi)側(cè)的中空部14B和花鍵筒18A的內(nèi)側(cè)的中空部18B在軸方向上連續(xù)，在此容納了超磁致伸縮部件16。
這樣，花鍵結(jié)合第一旋轉(zhuǎn)軸14和第二旋轉(zhuǎn)軸18，使其從上下方向夾著超磁致伸縮部件16，同時(shí)，在其軸方向上確保了允許超磁致伸縮部件16的軸方向的伸縮的間隙17。另外，在第二旋轉(zhuǎn)軸18的花鍵筒18A的徑向內(nèi)周面和超磁致伸縮部件16的徑向外周面之間確保預(yù)定的間隙，以形成不妨礙超磁致伸縮部件16在直徑方向上伸縮的結(jié)構(gòu)。
以?shī)A在該第一、第二旋轉(zhuǎn)軸14、18之間的方式被配置的超磁致伸縮部件16，是使用超磁致伸縮元件來(lái)作為材料的。另外，所謂“超磁致伸縮元件”是指由以稀土類元素和/或特定的過(guò)渡金屬等為主要成份(例如，鋱、鏑、鐵等)的粉末燒結(jié)金屬或單結(jié)晶合金制成的磁致伸縮元件，該超磁致伸縮元件具有若受到外部應(yīng)力而變形，則產(chǎn)生大的磁化率的變化的特性。所述耦合線圈28可以將通過(guò)這種超磁致伸縮部件16的變形(伸縮)產(chǎn)生的導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化作為該耦合線圈28的電感的變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
接著，說(shuō)明計(jì)重傳感器10的作用。
若將被測(cè)量物體20的載荷和壓力施加到計(jì)重傳感器10的稱重皿22，則對(duì)在第一、第二旋轉(zhuǎn)軸14、18之間配置的超磁致伸縮部件16施加軸方向的載荷。并且，通過(guò)該載荷，超磁致伸縮部件18沿半徑方向伸長(zhǎng)，同時(shí)，沿軸方向收縮。結(jié)果，占有耦合線圈28的內(nèi)側(cè)空間的超磁致伸縮部件16的容積發(fā)生變化，同時(shí)，該超磁致伸縮部件16的導(dǎo)磁率或殘留磁化量也發(fā)生變化。因此，通過(guò)將該導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化作為耦合線圈28的電感值的變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，可以檢測(cè)被測(cè)量物體20的載荷和壓力。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的例子涉及的計(jì)重傳感器10，由于可以使被測(cè)量物體20的載荷和壓力不經(jīng)成為計(jì)重誤差的原因的軸承等而作用于超磁致伸縮部件16，所以可以檢測(cè)現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)困難的載荷和壓力的微小變化，可以高靈敏度、高精度地檢測(cè)被測(cè)量物體20的載荷和壓力。并且，由于超磁致伸縮部件16將對(duì)外部應(yīng)力的響應(yīng)速度快的超磁致伸縮元件作為材料，所以可以在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出載荷和壓力。
另外，計(jì)重傳感器10，由于具有在不與第一、第二旋轉(zhuǎn)軸14、18接觸的狀態(tài)下配置的耦合線圈(檢測(cè)單元)28，所以檢測(cè)單元不會(huì)成為計(jì)重誤差的主要原因，可以進(jìn)行更高精度的檢測(cè)。另外，在上述實(shí)施方式的例子中，雖然將超磁致伸縮部件16的導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化作為耦合線圈28的電感變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，但是本發(fā)明并不限于此，還可使用可檢測(cè)出超磁致伸縮部件的導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化的其他檢測(cè)單元。
另外，本發(fā)明的計(jì)重傳感器并不限于上述實(shí)施方式的例子涉及的計(jì)重傳感器10的結(jié)構(gòu)和形狀等，也可以是具有可旋轉(zhuǎn)地被支撐在載物臺(tái)的垂直方向上的第一旋轉(zhuǎn)軸；經(jīng)磁致伸縮部件在軸方向上且同軸地連接到該第一旋轉(zhuǎn)軸的、可旋轉(zhuǎn)地支撐被測(cè)量物體的第二旋轉(zhuǎn)軸；和檢測(cè)出磁致伸縮部件的導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化的檢測(cè)單元的計(jì)重傳感器。
因此，例如，也可如圖4所示的計(jì)重傳感器40那樣，在第一旋轉(zhuǎn)軸14和載物臺(tái)12之間設(shè)置在彼此的磁極的方向相對(duì)的狀態(tài)下配置的一對(duì)徑向磁鐵42、44，由此可旋轉(zhuǎn)地支撐第一旋轉(zhuǎn)軸14。這時(shí)，由于可以通過(guò)一對(duì)徑向磁鐵42、44的磁性排斥力來(lái)支撐被測(cè)量物體20，所以可以去除由軸承等造成的機(jī)械噪音，可以更高精度地檢測(cè)被測(cè)量物體的載荷和壓力。另外，也可如圖5所示的計(jì)重傳感器50那樣，在基座52上固定的載物臺(tái)12上以下懸的狀態(tài)來(lái)支撐所述第一旋轉(zhuǎn)軸14。
在上述實(shí)施方式的例子中，雖然由超磁致伸縮部件16來(lái)構(gòu)成計(jì)重傳感器10，但是本發(fā)明并不限于此，也可使用由磁致伸縮元件構(gòu)成的磁致伸縮部件。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的計(jì)重傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)、高靈敏度且高精度地檢測(cè)被測(cè)量物體的載荷和壓力的優(yōu)良效果。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)重傳感器，其特征在于，包括第一旋轉(zhuǎn)軸，其可旋轉(zhuǎn)地被支撐在載物臺(tái)的垂直方向上；第二旋轉(zhuǎn)軸，其經(jīng)磁致伸縮部件在軸方向上且同軸地連接到該第一旋轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)地支撐被測(cè)量物體；檢測(cè)單元，其檢測(cè)出所述磁致伸縮部件的導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化，將所述被測(cè)量物體的載荷和壓力作為由所述磁致伸縮部件的伸縮造成的所述導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)重傳感器，其特征在于所述檢測(cè)單元包括耦合線圈，該耦合線圈以包圍所述磁致伸縮部件的方式，且在不接觸所述第一和第二旋轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)下被配置；將所述導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化作為所述耦合線圈的電感變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的計(jì)重傳感器，其特征在于在所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述載物臺(tái)之間，設(shè)置一對(duì)徑向磁鐵，該一對(duì)徑向磁鐵在彼此的磁極的方向相對(duì)的狀態(tài)下被配置，由此，可旋轉(zhuǎn)地支撐所述第一旋轉(zhuǎn)軸。
4.如權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的計(jì)重傳感器，其特征在于花鍵結(jié)合所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二旋轉(zhuǎn)軸。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的計(jì)重傳感器，其特征在于由將超磁致伸縮元件作為材料的超磁致伸縮部件來(lái)構(gòu)成所述磁致伸縮部件。
全文摘要
計(jì)重傳感器(10)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)可以在短時(shí)間內(nèi)、高靈敏度且高精度地檢測(cè)被測(cè)量物體的載荷和壓力的裝置，其具有可旋轉(zhuǎn)地被支撐在載物臺(tái)的垂直方向上的第一旋轉(zhuǎn)軸14；經(jīng)超磁致伸縮部件16在軸方向上且同軸地連接到該第一旋轉(zhuǎn)軸14，可旋轉(zhuǎn)地支撐被測(cè)量物體的第二旋轉(zhuǎn)軸18；以及檢測(cè)出超磁致伸縮部件16的導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化的耦合線圈28。并且，將所述被測(cè)量物體20的載荷和壓力作為由超磁致伸縮部件16的伸縮造成的所述導(dǎo)磁率或殘留磁化量的變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01L1/12GK1768251SQ20048000838
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者森輝夫 申請(qǐng)人:Tdk股份有限公司