用于电子天平的动圈装置的磁罐的制作方法

本发明涉及一种用于按照电磁补偿的原理工作的用于电子天平的动圈装置的磁罐，其包括：

-罐底和从罐底竖直突起的罐壁，以及

-在罐壁以内与罐壁有环形间隙地布置的永磁结构，该永磁结构具有布置在罐底侧的永磁体和与该永磁体的背对罐底的面连接的极板。

背景技术：

具有这种磁罐的动圈装置由de102010013764b4公知。该文献虽然没有明确提及在该文献内公开的动圈装置用于按电磁补偿的原理工作的电子天平；但所公开的动圈装置仍然相应通常在电子天平中使用的类型。

本领域技术人员很久前就已知按照电磁补偿原理工作的电子天平，即所谓的emk(电磁补偿)天平。emk天平的作用原理在于，以如下方式防止通过有待称量的配重加负的杠杆系统的偏转，即，补偿性地对与杠杆系统连接的动圈装置的线圈通电，因而施加在杠杆系统上的重力和电磁力二者相互抵消。为此所需的也称为测量电流的线圈电流用作针对所需的补偿力的度量并且因此用作针对有待称量的重力的度量。

动圈装置由通常铰接在杠杆系统上的动圈和磁罐构成，磁罐通常紧固在牢固的基座上，基座以能相对杠杆系统运动的方式受支承。磁罐包括真正的罐和布置在罐中的永磁结构，其中，罐用作永磁结构的磁轭。永磁结构典型地由用永磁材料制成的永磁体和所谓的极板建造而成。极板用于均匀化磁场并且典型地由非永磁的、铁磁的材料构成。上述文献公开了这种磁罐的典型的结构，其中，永磁体直接布置在罐底上并且极板布置在永磁体的背对罐底的面上。

一方面是罐底与永磁体之间的连接以及另一方面是永磁体与极板之间的连接典型地通过在所提及的接口上的两个粘接结构完成，所述文献没有对连接的细节加以陈述。这在精密天平中可能会有问题。极板相对包围该极板的动圈的最小的位置变化已经导致了电磁的相互作用的改变以及因此导致了作用到杠杆系统上的补偿力的改变。极板的位置变化因此影响测量结果。经验教导，所有可在市场上购得的可以考虑用于一方面是永磁体与罐底之间的粘接以及另一方面是永磁体与极板之间的粘接的粘接剂，均倾向于吸收来自空气的湿气并且相应地溶胀。粘接间隙的宽度因此强烈地依赖于环境空气湿度。在磁罐的公知的结构中，两个粘接间隙的宽度变化相加成了极板相对罐底的位置改变。这如上文中所阐释那样，导致了测量结果受到与湿度相关的影响。这在精密测量中是无法接受的。

由jph09-89637a已知一种类似的磁罐，在该磁罐中，极板和永磁体明确地在不使用粘接剂的情况下纯机械地固定在罐底上。这借助贯通极板和永磁体的中央的贯通开口实现，由非磁性的材料制成的栓穿过该贯通开口被带到罐底内的中央的螺纹钻孔中。无论是对经常极脆的磁性材料的钻孔还是其在拧固时的固定压紧力，均隐含了巨大的致损风险。

由jp2006-189330a已知一种动圈装置，在该动圈装置中，动圈相对永磁结构的位置是能校正的，而不会因此影响杠杆系统的位置。这种布置虽然理论上适用于解决前述问题，但实践中却被证实不适用，这是因为一方面极板的微小的位置变化无法通过手动校正被足够精确地加以修正。此外，实践中不适用的是在每次称量之前执行这种精细的校正，但由于所阐释的不断变化的环境空气湿度的影响，这种校正对确保测量质量保持不变又是必需的。此外，发明人还识别到了另一个与粘接间隙的溶胀相关联的误差来源。因此在极板和动圈的相对定位不改变时，贯穿动圈的磁场的强度也与一方面是永磁体与罐底之间的间隙宽度以及另一方面是永磁体与极板之间的间隙宽度之和相关。对有效的磁场强度的这种影响无法通过前述的校正可能性消除。

技术实现要素：

本发明的任务是，扩展设计此类属的磁罐，使得特别是以防空气湿度变化的影响地改进了emk天平的称量结果的再现性，该emk天平的动圈装置包含这种磁罐。

该任务结合权利要求1的前序部分的特征由以下方式解决，即，极板通过不依赖于永磁体的、与罐底的刚性的机械连接部以与罐底有预定间距的方式固定，并且永磁体不接触罐底地与极板的罐底侧的面粘接。

本发明的优选的实施方式是从属权利要求的主题。

与现有技术不同的是，极板的定位不是直接通过永磁体实现，而是不依赖于这个永磁体地通过与罐底的自身的刚性的连接部实现，对此将继续在下文中说明具体的实施例。极板因此以其与罐底有绝对间距地固定。按本发明的刚性的机械连接部尤其不依赖于空气湿度变化。在动圈装置的情况中，动圈因此以相对极板持久恒定的相对定位布置，为此不需要特殊的校正设备。由此消除了上述的第一误差来源，即极板缺少位置恒定。

此外，本发明也消除了上述的第二误差来源，即在永磁体上方和下方的间隙宽度总和不是恒定的。按照本发明，永磁体与极板的罐底侧的面粘接。只是不存在与罐底本身的接触(不依赖于上述的极板/罐底连接)。更确切地说，在永磁体的罐底侧的面与罐底之间留有间隙，该间隙典型地是空的或用环境空气填充。在永磁体的上方和下方因此一如既往地构造有间隙，但这些间隙中，在永磁体与极板之间的间隙被实施成粘接间隙并且在永磁体与罐底之间的间隙被实施成了空气间隙。粘接间隙的溶胀导致了空气间隙的相应的变小，因而间隙宽度之和保持恒定，发明人将间隙宽度的变化认为是第二误差来源。本发明因此也以这种方式消除了所述的第二误差来源。

按本发明的磁罐在emk天平的动圈装置中的使用因此导致了测量结果与环境空气湿度的明显有改进的不依赖性。

在本发明的一种优选的实施方式中规定，在极板与罐底之间的机械连接部包括无触碰地贯穿永磁体的栓，该栓的第一端部与罐底连接并且该栓的第二端部与极板连接。这种刚性的连接栓因此以不依赖于空气湿度的方式限定了在极板与罐底之间的间距并且因此限定了极板相对罐底的位置。

栓可以以不同的方式设计。在第一种实施方式中规定，栓构造成在其两个端部上都承载有外螺纹的螺栓，该螺栓的第一端部拧入到罐底的相应的内螺纹中并且该螺栓的第二端部拧入到极板的相应的内螺纹中。为了准确地限定在极板与罐底之间的间距，螺栓优选在其外螺纹之间具有径向增厚的区域，该区域在两侧都由轴向起作用的止挡法兰限界。螺栓因此可以拧入到罐底的内螺纹中直至其罐底侧的止挡法兰。然后尤其在螺栓居中布置时，极板可以以它的内螺纹拧接直至极板侧的止挡法兰。以合适的拉紧力可以提供持久稳定的连接。当然也可以使用本领域技术人员已知的附加的措施进行旋紧固定。

在一种备选的实施方式中规定，栓构造成贯穿罐底的且以布置在其第一端部上的螺钉头支撑在其外面的螺钉，该螺钉的承载有螺纹的第二端部拧入到极板的相应的内螺纹中。确定了极板相对罐底的位置的拧入极板的内螺纹中的拧入深度可以以不同的方式被准确地预定。在一种优选的设计方案中规定，螺钉贯穿无触碰地贯穿永磁体且以它的第一端部支撑在罐底上以及以它的第二端部支撑在极板上的空心柱体式的间隔套筒。间隔套筒的端面分别提供了用于罐底或极板的抵靠面，因而间隔套筒的轴向的长度限定了它们的间距。通过旋紧将极板拉向间隔套筒并且因此间接地拉向罐底。在这个实施方式中，间隔套筒直接包围螺钉并且本身被永磁体包围，间隔套筒贯穿永磁体。为了进一步生成彼此远离的支撑点并且由此产生更好的稳定性，也可以规定，间隔套筒径向靠外地包围被螺钉贯穿的永磁体。间隔套筒然后具有相应较大的直径并且因此形成了在罐底与极板之间的更为稳定的支撑。

在另一种设计方案中，设有多个偏心布置的、无触碰地贯穿永磁体的并且以它的第一端部支撑在罐底上以及以它的第二端部支撑在极板上的间隔销。间隔销优选通过焊接、钎焊、旋紧或加销与极板或与罐底连接。该作用方式基本上和在之前所阐释的以间隔套筒的设计方案中相同。但无论如何相比小直径的间隔套筒，优点在于更宽的放置面并且因此在于极板相对罐底的更大的防翻倒安全性。另一方面，间隔套筒变型方案避免了非旋转对称的结构，这有利于磁场的均匀性。在两种情况下，以合适的拉紧力拉紧螺钉导致了持久的固定，其中，当然能额外使用本领域技术人员已知的旋紧保险措施。

本领域技术人员理解，前述具有间隔套筒和/或间隔销的变型方案并不局限于栓作为螺钉的实施方式。作为两个端部都配设有螺纹的螺栓的实施方式，也能毫无问题地与这种方式的间隔固定相结合。

附图说明

本发明的其他的特征和优点由下文中的具体说明和附图得出。在附图中：

图1示出具有按本发明的磁罐的第一种实施方式的动圈装置；

图2示出具有按本发明的磁罐的第二种实施方式的动圈装置；

图3示出具有按本发明的磁罐的第三种实施方式的动圈装置；以及

图4示出具有按本发明的磁罐的第四种实施方式的动圈装置。

在附图中，相同的附图标记表示相同的或类似的元件。

具体实施方式

图1至3分别示出了动圈装置，其尤其适用于按电磁补偿原理工作的精密天平的传感器系统。

动圈装置在此分别包括动圈10和磁罐20。在装配最终位中，动圈10紧固在天平系统的未示出的杠杆臂上并且沉入到磁罐20的磁场中，如在图中粗略地示意性示出那样。

磁罐20包括空心柱体式的罐壁22，罐壁从罐底24突起。同心地在罐壁22以内构造有永磁结构26，该永磁结构基本上由永磁体261和极板262构成。永磁体261具有基本上柱体形状。极板262基本上构造成圆盘形。永磁体261和极板262通过粘接层263相互粘接。粘接层263在此处在极板262的下方的面、也就是说面朝罐底的面与永磁体261的上方的面、也就是说背对罐底的面之间。通过进一步在下文中详细说明的紧固器件，极板262与间隔罐底24有预定的间距地固定。所述间距选择得使在永磁体261的下方的面与罐底之间留有很小的空气间隙264。

粘接层263可以依赖于环境空气的空气湿度地膨胀或收缩，因此粘接层的层厚dk相应地改变。这基于有间距地固定极板262导致了空气间隙264的间隙厚度dl的总是一样大、但相反地取向的改变。粘接层厚度dk和空气间隙厚度dl之和因此不依赖于当前的空气湿度地始终保持恒定。由于有间距地固定极板262，该极板的位置同样始终保持恒定。由此在动圈10所处的地方消除了针对磁场强度的两个最重要的误差来源。

在图1至4中示出了有间距地式固定极板262的三个不同的实施方式，它们分别能单独地使用或彼此组合使用。

在图1的实施方式中设有螺栓30，螺栓在其两个端部31中分别具有外螺纹。在其端部31之间，栓30基本上柱体地成形，其中，该栓的直径在此超过了其端部31的直径，因而在加厚的中央区域与端部31之间的两个过渡部中都形成了凸肩形的、轴向起作用的抵靠法兰32。栓30以其下端部31拧入到罐底中央的对应的内螺纹中直至配属的抵靠法兰32。永磁体261具有中央的留空部，因而整个永磁结构26倒扣在栓30上方并且极板262的中央的内螺纹可以旋拧到栓30的上端部31上，更确切地说，旋拧直至对应的抵靠法兰32。在永磁体261中的中央的留空部选择为使得栓30的加厚的区域没有被接触到。

在图2的实施方式中，为了固定极板262而设置有螺钉40，螺钉从下方贯穿罐底24并且以它的螺钉头41抵靠在优选下沉式布置的止挡座42上。螺钉杆穿伸过永磁体261的中央的留空部并且允许了永磁结构26的旋拧，如上文中结合图1所说明的那样。但极板262的高度固定则借助布置在螺钉杆与永磁体261内的留空部的壁之间的间隔套筒43实现。间隔套筒的长度限定了在极板262与罐底24之间的间距。在拧紧螺钉40时，极板262被拉向间隔套筒43并且这个间隔套筒被拉向罐底24。在此优选避免了在间隔套筒43和永磁体261之间的机械的接触。

图3示出了一种类似的实施方式，但在该实施方式中，间隔套筒43'具有较大的直径并且径向靠外无触碰地包围永磁体261。极板262在这个实施方式中径向靠外伸出超过永磁体261并且因此提供了支撑在间隔套筒43'的边缘上的抵靠法兰。

在图4的实施方式中，取代各个间隔套筒43、43'地设有多个偏心布置的间隔销44，在图3中仅示出了这些间隔销中的其中一个。在所示的实施方式中，间隔销44在其端部上分别具有直径减小的突出部，间隔销能以该突出部预定位在罐底24的或极板262的相应的留空部中。永磁体261当然具有贯通开口，贯通开口在组装的状态下被间隔销44优选无接触地贯穿。

附图标记列表

10动圈

20磁罐

22罐壁

24罐底

26永磁结构

261永磁体

262极板

263粘接层

264空气间隙

30螺栓

3130的端部

32抵靠法兰

40螺钉

41螺钉头

42止挡座

43、43'间隔套筒

44间隔销

4544的端部

dk粘接层厚度

dl空气间隙厚度