JPH0131939Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は振動などの外乱の大きい場所で使用
するに好適な外乱除去天びんに関するものであ
る。

海洋開発船や公害調査船などの船上において重
量を測定する場合、また工事現場や大形製造機械
の近傍において重量を測定する場合などにおいて
は上下動、水平動またはその合成の振動や機器傾
斜などによる外乱が大きく、著しく測定機器の精
度を落し、また機器の寿命を短かくしている。従
来このための対策としては除振台の高性能のもの
を使用する例や、さらに除振室を設けてその内部
で測定を行う例のように大がかりなことを行わざ
るを得ない状況である。しかしそのような対策の
場合には重量測定結果を製造ラインにフイードバ
ツクして工程・品質を管理するのに時機おくれを
来たして好ましくない。

この考案は、このような振動、機器傾斜などの
外乱をほとんど完全に除去する天びん装置を提供
しようとするものであり、天びん機構の各部に必
要かつ充分に選択された耐振動的構成をもたせる
とともそれらの天びん機構を２系備えてその重量
測定値の比を検出して、これに一定の係数をかけ
て天びん指示値とするように構成したものであ
る。すなわちこの考案は、重量検出に零点平衡式
検出器を使用した天びんを２系備えてなり、両系
の天びんの測定値の比を表示するようにした外乱
除去天びんにおいて、前記零点平衡式検出器をロ
バーバル機構を有する検出器とし、そのロバーバ
ル機構を構成する主ビーム及び副ビームにおける
全ての支点を弾性支点とするとともに、主ビーム
系の重心位置を主ビームの回転中心に一致させる
よう重心位置を調節する重心調節機構を設けたこ
とを特徴とする外乱除去天びんにかかるものであ
る。

この考案において使用する弾性支点は、板バネ
の一部に細幅部または薄肉部をつくつてその点に
おいて屈曲が位置選択的に行われるようにしたも
ので支点を構成し、支点位置の移動をさらにロバ
ーバル機構の副ビームを利用して防止するような
構造とすることによつて弾性支点とすることがで
きる。弾性支点のこの考案の構成要件としての意
味は支点位置の自己復元力を利用するところにあ
る。

主ビーム系の重心位置をビームの回転中心に一
致させるための機構としては、重心玉のような重
心調節機構を設けて、その重心位置を調節できる
ようにする。支点をビームの回転中心に置き、ビ
ーム系の重心位置をビームの回転中心に一致させ
ると、たとえ上下方向や水平方向における外乱が
あつたとしても、ビームに回転モーメントを生ぜ
ずゼロ点が変らず測定値は常に正確となる。第３
図によつてそれを説明すると、ビーム１の支点２
と重心位置２′とがｈだけ離隔していて重心にか
かる質量をＭとし、ビームの傾斜角をαとする
と、上下方向に加速度ｇが加わつたとき、モーメ
ントｍ＝Mghsinαとなるから、もしｈが０であ
ればモーメントｍが０となる。また、水平方向の
加速度ａに対しては、モーメントm′＝Mahcosα
となり、同様にｈ＝０であればモーメントm′＝
０となる。

つぎにこの考案はその天びんに零点平衡式検出
器を使用することを一要件とする。零点平衡式
は、ビームの重点に被測定物を載せたときビーム
は傾斜しようとする傾向を生ずるがその傾向を検
知し、反対傾向の平衡力をビームの力点に自動的
にかけて行きビームの実質上の変位なしに、その
反対傾向の平衡力を測定してこれを測定値とする
方式をいうが、この方式のこの考案の要件として
の意味は、外乱振動に対して即座に応答してそれ
を正確に計測し、その計測値を差し引き演算した
結果がゼロになつてくれるような条件を直ちに満
たすようにして、外乱による影響を排除すること
にある。この方式での重量の検出には電磁力平衡
式が好適である。

この考案では最低以上のような構成要件を備え
た天びんを２系備えてなりその重量検出値の比を
もつて測定値とする。これら各系の天びんの一方
は基準重量の検出用とし、他方は未知重量の検出
用とし、測定値の表示は実質的に未知重量出力を
基準重量出力で除した値に一定係数を乗じたもの
によつて表示するように構成する。このことによ
つて双方の検出器に加わる上下動によつてみかけ
上重力加速度が変化してもその外乱の双方が相等
しいことから被測定物の重量のみを正確に分離的
に測定することができるよう意図したものであ
る。重量測定を前記したように船上で行う場合に
は、その振動や傾斜外乱が定周期的であるから、
それに対応する外乱除去機構をさらに付加するこ
とも考えられる。すなわち重量の測定を一定短時
間間隔で周期的なサンプリングの方式で行いその
平均値を算出するようにすることによつて外乱を
消去することができるし、さらにまた、外乱の周
期を別に検出し、その１周期内にある前記サンプ
リング数を整数倍した点で平均値算出時間を制御
して平均値を正確ならしめることもできる。

つぎにこの考案の外乱除去天びんの実施例を図
面によつて説明する。第１図は全体の構成を説明
する説明図であり、図中１は天びん主ビーム、２
はその中央支点、３は被測定物の重量がかけられ
る力点、４は平衡荷重が電磁力的にかけられる重
点部であり、これらをもつて主ビーム系が構成さ
れている。５，６はそれぞれ主ビームと協働して
ロバーバル機構を構成する副ビームであり、７は
さら、８は重量の被測定物である。図中Γ印をも
つて表わすＳ点はいずれもバネ支点であり、それ
らの構造例を第２図に示す。同図ａは、第１図の
点線区画部分を拡大して示した正面図であり、同
図ａにおいて、１０１は厚さが0.4mm程度の板バ
ネ、１０２部分はその板バネの厚みを部分的に
100分の数mm程度に薄くした薄肉部分でこの部分
で屈曲し、また零位法により復元する。１０３は
連結桿である。また、同図ｂ−１は、主ビーム１
の力点３の部分のバネ支点の構造を示し、図中１
０４は板バネ、１０５は薄肉部であり、その板バ
ネ１０４を側面から見た状態を同図ｂ−２に示
す。同図ｂ−３は、板バネ１０６に薄肉部１０７
の他、細幅部１０８を形成してバネ支点を構成し
た例を示す。また、同図ｃは、主ビーム１の中央
支点２の部分のバネ支点の構造を示し、この例で
は、薄肉部１１０が形成された板バネ１０９を２
個使用してバネ支点が構成され、そのバネ支点に
より固定部１１１に主ビーム１が支持されてい
る。第１図に戻つて、９は固定磁場をつくる永久
磁石、１０は前記主レバー１の重点４に結合され
る可動コイルである。可動コイル１０の近傍にお
いて、もう一個点線で表わされる第２の可動コイ
ル１０′は、後記する第２の天びん検出系の主ビ
ームに接続されている可動コイルである。また１
１は光源、１２はフオトセルであつて、主ビーム
１の端部の遮蔽板１３がフオトセルの入力面積を
変化させることによつて主ビーム１の傾き傾向を
検出し、その傾きを零に復帰するようPID制御回
路で制御し、その復帰のための電力量の検出値を
要すればＡ／Ｄ変換し、表示する。すなわち電磁
式で、かつ零点自動平衡式検出方式をとつてい
る。

つぎに図中１４は重心玉であつて主ビーム系１
の支点位置鉛直線上に設けられ、それを上下する
ことによつて主ビーム系の重心を上下調整するこ
とができるようにされている。この重心玉機構を
併せて主ビーム１の重心はその中央支点２の支点
位置に在るように全体の機器重量、形状、支点位
置が設計されている。つぎにこれら個々の天びん
系を２系設け、その検出値の比をとるようにし、
かつ周期的サンプリング形式をとる場合の実施例
を第４図に示す。前記した基準重量の検出用天び
んを補正用天びんとし、未知重量の検出用天びん
を測定用天びんとし、それぞれの出力回路からの
出力Ａおよび出力Ｂが補正演算回路に入力され
Ａ／Ｂ×係数の演算と、前記した外乱周期検出器
からの周期信号にサンプリング数とその整数倍数
の設定器を経て、平均値を算出する演算とを行わ
せ、その結果を表示器および印字装置に出力す
る。このように２台の天びん検出系を使用する
と、上下動の外乱によつてみかけ上の動加速度が
変化しても双方同時に変化するためその比は一定
であり、外乱誤差の介入を排除することができ
る。したがつて船上での測定の場合、ヒーピン
グ、ピツチング、ローリングによる外乱を除去す
ることができるのである。２系の天びんを電磁力
平衡式とした場合それらの主ビームの重点部に設
けられるそれぞれの可動コイルはこれを一つの永
久磁石固定磁場内に第１図の１０，１０′で示す
ように配設し磁場を共用するようにすることもで
きる。この考案の外乱除去天びんは以上の実施例
にも説明したように各支点を弾性支点とし、ビー
ム系の重心位置をビームの回転中心に一致させる
ようにしたから、主ビームの移動およびアライメ
ントの狂いを防止し、耐振動性に優れたものとな
るほか、その各要件の総合効果によつて、外乱の
大きい場所においても十分にその影響を除去する
ことができたもので、船舶中のような水平の変化
および上下動などの大きい場所でも精度の高い重
量測定が可能な天びんを得ることができ、さらに
従来は不可能とされた場所での測定、たとえば走
行中の自動車、飛行中の飛行機上などにおいても
使用可能なものとなり、重量測定上その意義は大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の外乱除去天びんの構成を説
明する説明図、第２図ａ，ｂ−１〜ｂ−３，ｃは
それぞれ弾性支点の構造例を示す図、第３図はビ
ーム重心位置と支点との関係を説明する図、第４
図はこの考案での測定用天びんと補正用天びんと
の測定回路のブロツク図である。 １……主ビーム、２……中央支点、３……力
点、４……重点、Ｓ……弾性支点、５，６……副
ビーム、１０，１０′……各天びん系それぞれの
可動コイル、１４……重心玉。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 重量検出に零点平衡式検出器を使用した天び
   んを２系備えてなり、両系の天びんの測定値の
   比を表示するようにした外乱除去天びんにおい
   て、前記零点平衡式検出器をロバーバル機構を
   有する検出器とし、そのロバーバル機構を構成
   する主ビーム及び副ビームにおける全ての支点
   を弾性支点とするとともに、主ビーム系の重心
   位置を主ビームの回転中心に一致させるよう重
   心位置を調節する重心調節機構を設けたことを
   特徴とする外乱除去天びん。 ２ 重量検出を電磁力平衡式とし、両系のそれぞ
   れの主ビーム系に連結されるそれぞれの可動コ
   イルを１つの固定磁場内に設置してなる実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の外乱除去天び
   ん。 ３ 重心調節機構として重心玉を取り付けてなる
   実用新案登録請求の範囲第１項又第２項記載の
   外乱除去天びん。