JPH0226045Y2 - - Google Patents
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- JPH0226045Y2 JPH0226045Y2 JP1983004989U JP498983U JPH0226045Y2 JP H0226045 Y2 JPH0226045 Y2 JP H0226045Y2 JP 1983004989 U JP1983004989 U JP 1983004989U JP 498983 U JP498983 U JP 498983U JP H0226045 Y2 JPH0226045 Y2 JP H0226045Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- elastic body
- strain elastic
- string
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は、力測定装置に関し、特に力を印加
することによつて発振周波数が変化する発振器を
用いたものに関する。
することによつて発振周波数が変化する発振器を
用いたものに関する。
先に、この考案の考案者は第１図に示すような
力測定装置を提案した。すなわち、同図において
１はロバーバル式弾性体で、一方の垂直梁部２が
固定台３上に固定されており、他方の垂直梁部４
に上皿５が取付けられている。ロバーバル式弾性
体１の空胴６内には垂直梁部２の内面から支持台
部７が突出しており、この支持台部７に部材８を
介して副弾性体９の一端部が取付けられている。
この副弾性体９は、ロバーバル式弾性体１の水平
梁部１０、１１に平行に配置されており、ロバー
バル式弾性体１と副弾性体９とは同一材料または
温度係数の等しい材料によつて互いの撓み部１
ａ、９ａの最大曲げ応力が等しくなるように形成
している。垂直梁部４の内面下部から空胴６内に
弦取付部１２が突出しており、この弦取付部１２
と副弾性体９の他端部との間には力検出器として
弦１３が垂直に張設されており、この弦１３の長
さ方向に直角に磁界を印加するように永久磁石１
４が垂直梁部４の内面に取付けられている。この
弦１３はその有効長が部材８の高さ寸法と同一で
かつ同一の線膨張率を有している。弦１３の両端
には第２図に詳細を示す発振器１５が接続されて
いる。なお、８ａはロバーバル式弾性体１と副弾
性体９とを絶縁するための絶縁体である。
力測定装置を提案した。すなわち、同図において
１はロバーバル式弾性体で、一方の垂直梁部２が
固定台３上に固定されており、他方の垂直梁部４
に上皿５が取付けられている。ロバーバル式弾性
体１の空胴６内には垂直梁部２の内面から支持台
部７が突出しており、この支持台部７に部材８を
介して副弾性体９の一端部が取付けられている。
この副弾性体９は、ロバーバル式弾性体１の水平
梁部１０、１１に平行に配置されており、ロバー
バル式弾性体１と副弾性体９とは同一材料または
温度係数の等しい材料によつて互いの撓み部１
ａ、９ａの最大曲げ応力が等しくなるように形成
している。垂直梁部４の内面下部から空胴６内に
弦取付部１２が突出しており、この弦取付部１２
と副弾性体９の他端部との間には力検出器として
弦１３が垂直に張設されており、この弦１３の長
さ方向に直角に磁界を印加するように永久磁石１
４が垂直梁部４の内面に取付けられている。この
弦１３はその有効長が部材８の高さ寸法と同一で
かつ同一の線膨張率を有している。弦１３の両端
には第２図に詳細を示す発振器１５が接続されて
いる。なお、８ａはロバーバル式弾性体１と副弾
性体９とを絶縁するための絶縁体である。
この力測定装置では、上皿５に物品を載けてロ
バーバル式弾性体１の垂直梁部４に下向きに荷重
Ｗを印加すると、ロバーバル式弾性体１の垂直梁
部４には荷重Ｗに比例した撓み△l1が生じ、弦１
３の下端を下方に引張る。弦１３に加わつた張力
Ｐは、副弾性体９の他端部に作用し、その他端部
を下方に△l2撓ませる。ここで、ロバーバル式弾
性体１のばね定数をK1、副弾性体９のばね定数
をK2とし、弦１３の伸びを無視すると、 Ｐ＝△l2・K2 が成立し、かつ△l1＝△l2＝△ｌであるので、 Ｗ＝△ｌ（K1＋K2） Ｐ＝Ｗ・K2／（K1＋K2） となり、張力Ｐが荷重Ｗに比例しており、Ｐを測
定することにより荷重Ｗを測定できる。
バーバル式弾性体１の垂直梁部４に下向きに荷重
Ｗを印加すると、ロバーバル式弾性体１の垂直梁
部４には荷重Ｗに比例した撓み△l1が生じ、弦１
３の下端を下方に引張る。弦１３に加わつた張力
Ｐは、副弾性体９の他端部に作用し、その他端部
を下方に△l2撓ませる。ここで、ロバーバル式弾
性体１のばね定数をK1、副弾性体９のばね定数
をK2とし、弦１３の伸びを無視すると、 Ｐ＝△l2・K2 が成立し、かつ△l1＝△l2＝△ｌであるので、 Ｗ＝△ｌ（K1＋K2） Ｐ＝Ｗ・K2／（K1＋K2） となり、張力Ｐが荷重Ｗに比例しており、Ｐを測
定することにより荷重Ｗを測定できる。
張力Ｐは、弦１３、永久磁石１４、発振器１５
によつて測定できる。すなわち、弦１３にはその
長さ方向に対して直角に永久磁石１４によつて磁
界が印加されており、張力Ｐによつて弦１３がわ
ずかに磁界を切る方向に撓むと、フレミングの右
手の法則に従つて弦１３に電流が流れ、この電流
は、第２図に示すように発振器１５を構成する増
幅器１６にコンデンサ１７を介して供給され、こ
こで増幅された後に抵抗器１８を介して再び弦１
３に供給される。これによつて弦１３はさらに磁
界を切る方向に撓む。この弦１３は増幅器１６か
ら与えられるエネルギと弦１３の曲げ応力とが釣
り合う位置まで撓み、逆方向に戻つてくる。これ
によつて、弦１３にはいままでとは逆向きの電流
が流れ、その逆向き電流はコンデンサ１７を介し
て増幅器１６に供給されて増幅され、弦１３に増
幅された逆向き電流が供給され、いままでとは反
対向きに弦１３を撓ませる。以後、これを繰返
し、周波数の振動をする。この周波数は、 ＝ｎ／2l√Pg／ｒ で求められる。ただし、ｎは振動の高調波数、ｌ
は弦１３の有効長、ｇは重力加速度、ｒは弦１３
の単位長さ当りの重量である。従つて、増幅器１
６の出力の変化回数を測定することによつて周波
数を測定し、これによつて張力Ｐを測定でき、
当然に荷重Ｗを測定できる。そのため、第１図に
示すようにタイマー１９によつて所定時間だけゲ
ート２０を開き、カウンタ２１に増幅器１６の出
力を供給して、周波数を測定する。しかし、周
波数は弦１３に加わつた張力Ｐとは前式から判
るように直線的な比例関係ではないので、計測し
た周波数を二乗し、その二乗値に所定の係数を乗
算して張力Ｐを算出する。なお、実際には上皿５
に物品を載せる前に、上皿５の自重等によつて弦
１３には既に初張力POが印加されており、これ
によつて弦１３は初期周波数Oで振動している。
従つて、計算器２２では、荷重印加時の周波数
の二乗値2から初期周波数Oの二乗値O 2を減算
し、その値に所定の係数を乗算してＰ−POを求
める。
によつて測定できる。すなわち、弦１３にはその
長さ方向に対して直角に永久磁石１４によつて磁
界が印加されており、張力Ｐによつて弦１３がわ
ずかに磁界を切る方向に撓むと、フレミングの右
手の法則に従つて弦１３に電流が流れ、この電流
は、第２図に示すように発振器１５を構成する増
幅器１６にコンデンサ１７を介して供給され、こ
こで増幅された後に抵抗器１８を介して再び弦１
３に供給される。これによつて弦１３はさらに磁
界を切る方向に撓む。この弦１３は増幅器１６か
ら与えられるエネルギと弦１３の曲げ応力とが釣
り合う位置まで撓み、逆方向に戻つてくる。これ
によつて、弦１３にはいままでとは逆向きの電流
が流れ、その逆向き電流はコンデンサ１７を介し
て増幅器１６に供給されて増幅され、弦１３に増
幅された逆向き電流が供給され、いままでとは反
対向きに弦１３を撓ませる。以後、これを繰返
し、周波数の振動をする。この周波数は、 ＝ｎ／2l√Pg／ｒ で求められる。ただし、ｎは振動の高調波数、ｌ
は弦１３の有効長、ｇは重力加速度、ｒは弦１３
の単位長さ当りの重量である。従つて、増幅器１
６の出力の変化回数を測定することによつて周波
数を測定し、これによつて張力Ｐを測定でき、
当然に荷重Ｗを測定できる。そのため、第１図に
示すようにタイマー１９によつて所定時間だけゲ
ート２０を開き、カウンタ２１に増幅器１６の出
力を供給して、周波数を測定する。しかし、周
波数は弦１３に加わつた張力Ｐとは前式から判
るように直線的な比例関係ではないので、計測し
た周波数を二乗し、その二乗値に所定の係数を乗
算して張力Ｐを算出する。なお、実際には上皿５
に物品を載せる前に、上皿５の自重等によつて弦
１３には既に初張力POが印加されており、これ
によつて弦１３は初期周波数Oで振動している。
従つて、計算器２２では、荷重印加時の周波数
の二乗値2から初期周波数Oの二乗値O 2を減算
し、その値に所定の係数を乗算してＰ−POを求
める。
すなわち、2−O 2は
2−O 2＝（ｎ／2l）2・ｇ／ｒ（Ｐ−PO）
で求められる。ここで
α＝（ｎ／2l）2・ｇ／ｒ
とすると、Ｐ−POは
Ｐ−PO＝１／α（2−O 2）
で求められる。その後、張力と荷重の関係式によ
り荷重Ｗを算出する。その結果Ｗは表示器２３に
表示される。
り荷重Ｗを算出する。その結果Ｗは表示器２３に
表示される。
このような力測定装置では、分解能の高い計測
をするためにはカウンタ２１が希望する分解能に
近い数までカウントするのに要する時間だけ動作
させる必要がある。例えば、最大荷重が印加され
たとき弦１３が5KHzの振動をするとすれば、短
かい時間の計測、例えば0.1秒だけゲート２０を
開くと、500カウントしか計数できない。分解能
１／１００００を得るには当然２秒の計数時間を要する
が、通常デイジタル秤では１秒間に３乃至６回の
計測をすることが必要であり、分解能を高めるこ
とができなかつた。短かい計測時間で分解能を高
めるためには周波数を高くすることが必要であ
り、そのためには弦１３の有効長ｌを短かくすれ
ばよいが、周波数を十倍乃至数十倍に上げるには
有効長を十分の一乃至数十分の１にしなければな
らず、これは実質的には不可能であつた。
をするためにはカウンタ２１が希望する分解能に
近い数までカウントするのに要する時間だけ動作
させる必要がある。例えば、最大荷重が印加され
たとき弦１３が5KHzの振動をするとすれば、短
かい時間の計測、例えば0.1秒だけゲート２０を
開くと、500カウントしか計数できない。分解能
１／１００００を得るには当然２秒の計数時間を要する
が、通常デイジタル秤では１秒間に３乃至６回の
計測をすることが必要であり、分解能を高めるこ
とができなかつた。短かい計測時間で分解能を高
めるためには周波数を高くすることが必要であ
り、そのためには弦１３の有効長ｌを短かくすれ
ばよいが、周波数を十倍乃至数十倍に上げるには
有効長を十分の一乃至数十分の１にしなければな
らず、これは実質的には不可能であつた。
この考案は、短かい計測時間でも分解能を上げ
ることができる力測定装置を提供することを目的
とする。
ることができる力測定装置を提供することを目的
とする。
以下、この考案を第３図に示す１実施例に基づ
いて詳細に説明する。この実施例は、従来のもの
における発振器１５とゲート２０との間にPLL
周波数てい倍器２４を設けたものである。他の部
分は従来のものと同様に構成されているので、同
等部分には同一符号を付して説明を省略する。
いて詳細に説明する。この実施例は、従来のもの
における発振器１５とゲート２０との間にPLL
周波数てい倍器２４を設けたものである。他の部
分は従来のものと同様に構成されているので、同
等部分には同一符号を付して説明を省略する。
PLLてい倍器２４は、位相検出器２５、ロー
パスフイルタ２６、電圧制御発振器２７、分周器
２８からなる。電圧制御発振器２７は、外部から
加えた直流制御電圧に応じて発振周波数を変える
ことのできる発振器で、この電圧制御発振器２７
の出力を分周器２８で1/Nに分周し、その分周出
力を位相検出器２５に供給する。位相検出器２５
は分周出力と発振器１５の発振出力との位相差を
検出する。この位相差出力はローパスフイルタ２
６によつてリツプル分が除去されて電圧制御発振
器２７に直流制御電圧として供給される。従つ
て、電圧制御発振器２７の発振周波数は発振器１
５の発振周波数のＮ倍となる。この電圧制御発振
器２７の発振出力を従来のものと同様にゲート２
０を所定時間だけ開いてカウンタ２１によつてカ
ウントし、計算器２２で演算し、表示器２３に表
示する。
パスフイルタ２６、電圧制御発振器２７、分周器
２８からなる。電圧制御発振器２７は、外部から
加えた直流制御電圧に応じて発振周波数を変える
ことのできる発振器で、この電圧制御発振器２７
の出力を分周器２８で1/Nに分周し、その分周出
力を位相検出器２５に供給する。位相検出器２５
は分周出力と発振器１５の発振出力との位相差を
検出する。この位相差出力はローパスフイルタ２
６によつてリツプル分が除去されて電圧制御発振
器２７に直流制御電圧として供給される。従つ
て、電圧制御発振器２７の発振周波数は発振器１
５の発振周波数のＮ倍となる。この電圧制御発振
器２７の発振出力を従来のものと同様にゲート２
０を所定時間だけ開いてカウンタ２１によつてカ
ウントし、計算器２２で演算し、表示器２３に表
示する。
このように構成した力測定装置は、主起歪弾性
体（実施例でいえばロバーバル式弾性体）と、副
起歪弾性体（実施例でいえば副弾性体）と、これ
らの間に設けられた力検出器（実施例でいえば
弦）とを、備えたものであり、特に主起歪弾性体
と副起歪弾性体とが別体に構成されているので、
第２頁に示した張力Ｐの式から明らかなように、
被測定力の上限が異なるものを製造する場合に、
主起歪弾性体のみをばね定数K1の異なつたもの
とすればよく、副起歪弾性体及び力検出器は、被
測定力の上限が異なつたものであつても、常に同
一のものを使用することができる。従つて、この
力測定装置は量産に適している。また、この力測
定装置は、発振器１５とゲート２０との間に
PLLてい倍器２４を設けて、発振器１５の発振
周波数をＮ倍にしているので、短かい計測時間で
も分解能を高めることができる。また、逆に従来
のものと同一の分解能でも充分に実用になる場合
には、計測時間を1/Nに短縮できる。しかも測定
しているのは、弦は印加された力に応じて発振周
波数が変化する発振器１５の発振出力ではなく、
PLLてい倍器２４の発振出力である。PLLてい
倍器２４の発振波形は、その基礎となる発振器１
５の発振波形が高調波等の影響を受けて歪んでい
ても、きれいな正弦波の波形となるので、カウン
タ２１による測定値に誤差が生じない。よつて、
より高精度に力を測定することができる。
体（実施例でいえばロバーバル式弾性体）と、副
起歪弾性体（実施例でいえば副弾性体）と、これ
らの間に設けられた力検出器（実施例でいえば
弦）とを、備えたものであり、特に主起歪弾性体
と副起歪弾性体とが別体に構成されているので、
第２頁に示した張力Ｐの式から明らかなように、
被測定力の上限が異なるものを製造する場合に、
主起歪弾性体のみをばね定数K1の異なつたもの
とすればよく、副起歪弾性体及び力検出器は、被
測定力の上限が異なつたものであつても、常に同
一のものを使用することができる。従つて、この
力測定装置は量産に適している。また、この力測
定装置は、発振器１５とゲート２０との間に
PLLてい倍器２４を設けて、発振器１５の発振
周波数をＮ倍にしているので、短かい計測時間で
も分解能を高めることができる。また、逆に従来
のものと同一の分解能でも充分に実用になる場合
には、計測時間を1/Nに短縮できる。しかも測定
しているのは、弦は印加された力に応じて発振周
波数が変化する発振器１５の発振出力ではなく、
PLLてい倍器２４の発振出力である。PLLてい
倍器２４の発振波形は、その基礎となる発振器１
５の発振波形が高調波等の影響を受けて歪んでい
ても、きれいな正弦波の波形となるので、カウン
タ２１による測定値に誤差が生じない。よつて、
より高精度に力を測定することができる。
上記の実施例では力検出器として弦１３を用い
たが、これに代えて水晶発振式力検出器や音叉式
力検出器を用いて張力Ｐを測定してもよい。また
張力Ｐを測定したが、例えば副弾性体９をロバー
バル式弾性体１の下方に水平梁部１０、１１と平
行に配置し、水平梁部１１と副弾性体９との間に
位置するように弦取付部をロバーバル式弾性体１
に設け、この取付部と副弾性体２の先端部との間
に圧縮力が検出できるような力検出器を取付ける
ことにより、その力検出器に圧縮力を印加するよ
うに構成してもよい。
たが、これに代えて水晶発振式力検出器や音叉式
力検出器を用いて張力Ｐを測定してもよい。また
張力Ｐを測定したが、例えば副弾性体９をロバー
バル式弾性体１の下方に水平梁部１０、１１と平
行に配置し、水平梁部１１と副弾性体９との間に
位置するように弦取付部をロバーバル式弾性体１
に設け、この取付部と副弾性体２の先端部との間
に圧縮力が検出できるような力検出器を取付ける
ことにより、その力検出器に圧縮力を印加するよ
うに構成してもよい。
第１図は従来の力測定装置の概略図、第２図は
同力測定装置に用いる発振器の回路図、第３図は
この考案による力測定装置のブロク図である。 １３……弦（力と出器）、１５……発振器、２
０……ゲート、２４……PLLてい倍器、２１…
…カウンタ。
同力測定装置に用いる発振器の回路図、第３図は
この考案による力測定装置のブロク図である。 １３……弦（力と出器）、１５……発振器、２
０……ゲート、２４……PLLてい倍器、２１…
…カウンタ。
Claims (1)
- 力を受けたとき変形する状態にそれぞれ設けら
れた主起歪弾性体と副起歪弾性体と、上記主起歪
弾性体が力を受けて変形したとき上記副起歪弾性
体も上記力を分担するようにこれら両起歪弾性体
間に設けられ上記両起歪弾性体による合成復元力
を上記力と均衡させ上記副起歪弾性体にかかる力
を検出する力検出器とを備え、上記主起歪弾性体
には初期力が印加されており、さらに、上記力検
出器に印加された力に応じて発振周波数が変化す
る発振器と、この発振器の発振出力をてい倍する
PLLてい倍器と、このPLLてい倍器の出力側に
設けられており所定時間だけ開かれるゲートと、
このゲートが開かれている間上記てい倍器の出力
をカウントするカウンタと、このカウンタのカウ
ント値と上記ゲートの開放時間とに基いて上記初
期力印加時及び被測定力印加時の上記発振器の発
振周波数をそれぞれ求め、これら両発振周波数の
二乗値の偏差を算出し、この偏差に基づいて上記
被測定力を算出する計算器とを、備える力測定装
置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP498983U JPS59109938U (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 力測定装置 |
| AU19283/83A AU545387B2 (en) | 1982-10-05 | 1983-09-20 | Weight and force measuring device |
| GB08325509A GB2128329B (en) | 1982-10-05 | 1983-09-23 | Vibrating wire for sensor |
| KR1019830004592A KR900008328B1 (ko) | 1982-10-05 | 1983-09-29 | 힘 측정장치 |
| FR8315540A FR2534021B1 (fr) | 1982-10-05 | 1983-09-29 | Dispositif pour mesurer une force ou une charge, applicable notamment a un systeme de pesee |
| IT8368022A IT1206543B (it) | 1982-10-05 | 1983-10-04 | Dispositivo per la misura di una forza |
| DE8328722U DE8328722U1 (de) | 1982-10-05 | 1983-10-05 | Kraftmeßvorrichtung |
| DE3336250A DE3336250A1 (de) | 1982-10-05 | 1983-10-05 | Kraftmessvorrichtung |
| US06/724,270 US4614245A (en) | 1982-10-05 | 1985-04-17 | Device for measuring force |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP498983U JPS59109938U (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 力測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59109938U JPS59109938U (ja) | 1984-07-24 |
| JPH0226045Y2 true JPH0226045Y2 (ja) | 1990-07-17 |
Family
ID=30136584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP498983U Granted JPS59109938U (ja) | 1982-10-05 | 1983-01-17 | 力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59109938U (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH536488A (de) * | 1971-08-19 | 1973-04-30 | Mettler Instrumente Ag | Kraftmesser |
| JPS522558A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-10 | Nec Corp | Electric weight conversion device |
-
1983
- 1983-01-17 JP JP498983U patent/JPS59109938U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59109938U (ja) | 1984-07-24 |
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