JPH03264825A

JPH03264825A - 荷重測定装置

Info

Publication number: JPH03264825A
Application number: JP6576990A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sakaguchi; 真一坂口; Masao Hayashi; 昌男林
Original assignee: Nagano Keiki Seisakusho KK
Current assignee: Nagano Keiki Seisakusho KK
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1991-11-26
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH0743274B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、荷重測定装置および荷重測定方ｌ去に係り、
重さ等の荷重の計量に利用できる。

〔背景技術〕

従来より、荷重測定装置には、歪みゲージ等の荷重セン
サを有する荷重検出部と、この荷重検出部用の直流増幅
器とを備え、荷重センサの微弱な出力を増幅して高精度
な荷重測定を可能にしたものがある。。

一方、温度変化等の測定環境の変化によって荷重センサ
の零点出力値がシフトするとともに、直流増幅器の出力
値がドリフトし、また、外部振動によって前記重量セン
サの出力が乱され、これらにより誤差が生ずる。これら
の環境変化および外部振動の影響を小さくして誤差を小
さくするため、前記荷重測定装置の荷重センサおよび直
流増幅器に対し温度補償回路を設けておき、荷重測定装
置を含む測定系全体に対し防振対策を施していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなから、前記温度補償回路では、測定環境の変化
に充分対応できず、場合によっては手動による荷重測定
装置の零点調整か必要となり、測定環境の変化による測
定誤差の除去を自動的に除去させたいという要望があっ
た。

また、防振対策を施すことで、荷重測定が制約される等
の不都合により、前記防振対策を充分行えない場合が多
い。このため、防振対策なして外部振動による測定誤差
を除去したいという要望があった。

ところで、本出願人は、荷重測定の精度を向上させるた
め、一対の板ばねの上端に荷重受面を設ける一方、下端
に設けたロッドを切欠部を有する支持体で支持し、この
支持体の切欠部における変位を歪ゲージで測定すること
により、高精度の荷重測定を可能にした荷重検出部（実
願昭６３−１６８７６２）を提案している。

このような荷重検出部によれば、従来に比へ十分な高精
度測定を可能にするものの、環境変化に伴う出力値のシ
フト等には必ずしも十分に対応できるものではなかった
。

本発明の目的は、測定環境の変化および外部振動によっ
て発生した測定誤差を除去できる荷重測定装置および荷
重測定方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の荷重測定装置は、被測定物の載置面に開口部が
設けられた支持部材と荷重検出部とを上下に相対移動可
能に設け、これらの支持台と荷重検出部とを相対的に上
下駆動させるとともに、前記開口部から突出して被測定
物の荷重が荷重検出部に加わる位置および開口部内に没
入して前記荷重が加わらない位置に荷重検出部上部の荷
重受面を駆動させる駆動手段を設け、この駆動装置を制
御するとともに、記憶手段を有し、この記憶手段に前記
荷重が荷重検出部に加わっている状態での負荷測定デー
タおよび荷重が加わってない状態での無負荷データをそ
れぞれ記憶させ、これらのデータから測定値を演算する
演算制御手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の荷重測定方ｌ去は、外部振動の周期に比
べて短いサンプリンク周期で荷重検出部の出力を複数サ
ンプリンクし、これらのサンプリンクで得た複数のデー
タの平均値を算出して測定値を得ることを特徴とする。

ここで、複数回のサンプリングの−続きを一回分の単位
データ収集として設定しておき、この単位データ収集を
複数回行うとともに、各回の単位データ収集において、
サンプリング周期やサンプリンク′回数等の測定パラメ
ータを変える方法等が採用できる。

〔作　用〕

このような本発明の荷重測定装置では、演算制御手段で
駆動手段を制御することにより、支持台の開口部から荷
重検出部の荷重受面を突段させて、負荷位置および無負
荷位置の一方から他方へ荷重検出部を移動させる。これ
により、負荷データおよび無負荷データを収集し、これ
らのデータを用いて測定値を算出し、測定環境の変化に
よるドリフトやシフト等の誤差を相殺する。

また、本発明の荷重測定方法では、外部振動の周期より
短いサンプリング周期で荷重検出部の出力をサンプリン
グする。これにより、外部振動の波形の山および谷の両
方の部分のデータを得るようにし、これらのデータの平
均値を算出することで、前記波形の山の部分のデータの
プラス誤差と谷の部分のデータのマイナス誤差とを相殺
させる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には本発明に係る荷重測定装置１が示され、この
装置ｌの基台１１には一対の支持台１２．１３か所定の
間隔をおいて立設されている。支持台１２゜１３は、上
部に同じ高さの水平面を有し、この面が被測定物１４を
載せる載置面１５．１６とされている。

載置面１５．１６の間には、上向きの開口部１７が形成
され、この開口部１７において、荷重検出部３０が上下
に移動可能に設けられている。

すなわち、図中右側の支持台１３はコ字形にされ、その
外側面にパルスモータ２１が固定され、パルスモータ２
１の駆動軸は、支持台１３の側壁を貫通してピンオン２
２に嵌合されている。

また、支持台１３におけるコ字形の開口側の先端間には
、ガイド部材２３が立設されている。このガイド部材２
３には、転がり軸受等の軸受２４を介してスライダ２５
か上下移動自在に取付けられている。

このスライダ２５の支持台１３側には、パルスモータ２
１のピニオン２２と噛み合うラック２６が固定されてい
る。

一方、スライダ２５のラック２６とは反対側、すなわち
、開口部１７側には、アーム２７が固定され、このアー
ム２７を介して荷重検出部３０がスライダ２５に支持さ
れている。前記パルスモータ２１．ピニオン２２および
ラック２６を含んで駆動手段２０が構成され、荷重検出
部３０がパルスモータ２１の正逆回転によって支持台１
３に対して上下移動可能にされている。

なお、荷重検出部３０の上下の移動範囲を設定するため
に、図中左側の支持台１２の側面には、近接センサ２８
．２９が上下に取付けられ、このセンサ２８゜２９の作
動によりパルスモータ２１の電源が切断可能にされてい
る。

荷重検出部３０の上部には、計量皿３１が取付けられて
いる。この計量皿３１の上面は、被測定物１４の荷重を
受ける荷重受面３２となっており、この荷重受面３２は
、荷重検出部３０の上下移動によって、前記開口部１７
から突股可能にされている。

被測定物１４の荷重を検出する荷重検出部３０には、第
２図に示されるように、前記計量皿３１の下面から下方
に突出した荷重伝達軸３３が設けられている。

この荷重伝達軸３３は、計量皿３１の下方に設けられた
平行板ばね３４．３５の中心部を貫通して固定され、こ
れらの板ばね３４．３５によって荷重伝達軸３３か上下
に移動可能に支持されている。また、この荷重伝達軸３
３の下端は、切欠を設けて変位容易にされた支持板３６
に当接されている。この支持板３６の下面には、荷重セ
ンサ３７が貼付けられ、この荷重センサ３７で前記計量
皿３１の荷重受面３２に加わる荷重が検出可能になって
いる。

また、前記荷重伝達軸３３の中間部には、フランジ３８
か設けられている。このフランジ３８の下方には、フラ
ンジ３８の下方への変位を規制する偏心カム３９Ａを有
するロッド３９か配置されている。従って、このロット
３９を回転させて偏心カム３９Ａの角度位置を変えるこ
とにより、荷重伝達軸３３の最大許容変位量が調整可能
にされている。

第３図には、荷重検出部３ｏの電気的構成が示され、荷
重センサ３７の出力信号を増幅する電気回路４０を備え
ている。

電気回路４０は、ブリッジ回路状に形成された荷重セン
サ３７の出力側に、センサ３７の零点調整用可変抵抗４
１を介して接続されたオペアンプ等の増幅器４２を備え
、荷重センサ３７の荷重信号が増幅可能になっている。

増幅器４２の出力側には、信号の電圧値を調整するスパ
ン調整用可変抵抗４３と、荷重信号の低周波成分のみを
通過させる低域フィルタ４４と、外部からのホールド信
号の入力時に、入力された荷重信号の値を保持、すると
ともに、保持している値の信号を出力するサンプル・ホ
ールド回路４５とが順次接続されている。このサンプル
・ホールド回路４５の出力が荷重検出部３０の出力とな
っている。

荷重検出部３０の出力は、この出力をデータとして取り
込んで演算処理を行うとともに、前記駆動手段２０を制
御する演算制御手段５０に接続されている。

演算制御手段５０には、第４図に示されるように、マイ
クロプロセッサ等からなるＣＰＵ５１が設けられている
。このＣＰＵ５１には、他の回路等と信号を相互に送受
信するためのパスライン５２が接続されている。パスラ
イン５２には、荷重検出部３０の荷重信号を入力してデ
ジタルデータに変換してＣＰＵ５１に取り込めるように
するＡ／Ｄコンバータ回路５３と、前記パルスモータ２
１にモータドライバー回路５４を介して接続されるとと
もに、ＣＰＵ５１の指令信号によりパルスモータ２１を
制御可能にするＩ１０回路５５と、記憶手段としてのＲ
ＡＭ５６とが接続されている。

ＣＰＵ５１には、荷重検出部３０ヘホ一ルド信号を送信
するための出力が設けられるともに、所定のプロクラム
が搭載されている。このプログラムの搭載によりＣＰＵ
５１は、パルスモータ２１を制御して、被測定物１４の
荷重が荷重検出部３０に加わる位置および加わらない位
置で荷重検出部３０の出力を取り込み、これらを負荷測
定データおよび無負荷測定データとしてＲＡＭ５６にそ
れぞれ記憶させ、負荷測定データから無負荷測定データ
を減算して測定値を算出するように構成されている。

ここで、荷重検出部３０の荷重信号を取り込むにあたっ
て、ＣＰＵ５１は、ＣＰＵ５１自身に接続されたクロッ
ク回路５７の出力をトリガー信号として利用している。

このクロック回路５７は、外部振動の周期に比して極め
て短い周期、例えば５０μｓ以上の周期で信号を出力す
るようになっている。これにより、ＣＰＵ５１は、前記
周期で一秒間に百〜数千回の高速サンプリングを行い、
これらのサンプリングで得た多数のデータからなるデー
タ群を収集する単位データ収集を行えるようになってい
る。

また、この単位データ収集を複数回繰返して行うととも
に、これらの単位データ収集におけるサンプリング周期
を異ならせて測定を行うように設定されている。

なお、前記パスライン５２には、ＣＰＵ５１のパラメー
タ等の設定を行うための操作キー５８および測定値等を
表示させる表示器５９がそれぞれ接続されている。

次に、本実施例の動作を説明する。

まず、被測定物１４を荷重測定装置ｌの支持台１２゜１
３の載置面１５．１６にまたがらせて載置し、荷重測定
装置１の電源をＯＮさせる。

次いで、計量皿３１の荷重受面３２が開口部１７から没
入した状態で、ＣＰＵ５１は、無負荷状態で荷重検出部
３０に対し単位データ収集を複数回行い、得られたデー
タ群を無負荷測定データ群としてＲＡＭ５６に記憶させ
、これらのデータを加算して平均値を算出し、この平均
値を無負荷時の測定値としてＲＡＭ５６に記憶させる。

ここで、データ収集は、第５図に示されるように、外部
振動の周期より短いサンプリング周期で一回の単位デー
タ収集を行い、外部振動の波形の山および谷の両方の部
分のデータを得るようにし、平均値を算出することで、
前記波形の山の部分のデータのプラス側の誤差と谷の部
分のデータのマイナス側の誤差とを相殺させる。

この際、外部振動が高調渡分を含み、この高調渡分と、
複数回行われる単位データ収集のいずれかのサンプリン
グ周期とか同期して、高調渡分の山または谷の部分のデ
ータのみを収集する可能性があっても、他の単位データ
収集では、サンプリング周期を異ならせているので、高
調渡分についても山および谷の両方の部分のデータが多
数収集されるので、これらのデータから算出される平均
値は測定の真値に近づくこととなる。

続いて、パルスモータ２１を駆動して計量皿３１を開口
部１７から突出させ、荷重検出部３ｏに被測定物１４の
荷重を加える。この状態で、負荷状態の単位データ収集
を複数回行い、得られたデータ群をＲＡＭ５６に記憶さ
せるとともに、これらのデータの平均値を算出し、この
平均値を負荷時の測定値としてＲＡＭ５６に記憶させる
。

ここで、負荷状態の単位データ収集も、無負荷時と同様
に、各単位データ収集におけるサンプリング周期を異な
らせ、平均値を算出して誤差を相殺する。

最後に、負荷時の測定値から無負荷時の測定値を減算し
、測定環境の変化によって発生するドリフトやシフト等
の誤差を除去し、この値を最終的な測定値として表示器
５９に表示する。

前述のような本実施例によれば、次のような効果がある
。

すなわち、荷重検出部３０の荷重受面３２を開口部１７
から突没させ、荷重検出部３０を被測定物１４の荷重を
加わる位置および加わらない位置に移動させ、負荷測定
データおよび無負荷測定データを取り込み、これらのデ
ータから得られた負荷時の測定値と無負荷時の測定値と
の減算して測定値を得るようにしたので、測定環境の変
化によって発生するドリフトやシフト等の誤差を除去で
きる。

また、外部振動の周期より短いサンプリンク°周期で単
位データ収集を行い、外部振動の波形の山および谷の両
方の部分のデータを得るようにし、前記波形の山の部分
のデータのプラス側誤差と谷の部分のデータのマイナス
側誤差と相殺させたので、外部振動による誤差を除去す
ることができる。

さらに、単位データ収集を複数回繰返して行うとともに
、これらの単位データ収集におけるサンプリング周期を
異ならせたので、外部振動が高調波分を含んでいても、
この高調波分の山および谷の両方の部分のデータを多数
収集でき、これらのデータの平均値を算出することによ
り外部振動の高周波分による誤差を除去できる。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく
、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本
発明に含まれるものである。

例えば、前記実施例では、支持台１２．１３を基台１１
に固定し、荷重検出部３０を移動可能に設けたが、逆に
荷重検出部３０を基台１１に固定し、支持台１２゜１３
を移動可能に設けてもよい。

また、単位データ収集は一回だけでもよく、また、−回
のみの単位データ収集において、サンプリンクの間隔を
外部振動の周期より短い範囲で変化させながらデータ収
集を行ってもよい。さらに、サンプリングの間隔を変化
させるのに、ＣＰＵの乱数発生機能を利用してもよい。

この際、ＣＰＵの乱数発生機能により乱数を順次発生さ
せ、乱数の発生の都度、その乱数に基づいて前記サンプ
リングの間隔を変化させればよい。

さらに、液体等の流体を測定する場合には、予め、流体
を入れるカップ等の器の重量を量り、この器の測定値を
無負荷時の測定値に加算するように設定しておき、この
後に流体の荷重測定を行ってもよい。

また、前記実施例では、駆動手段２０をパルスモータ２
１．ピンオン２２およびラック２６等で構成したが、こ
れに限らず、モータ駆動のボールねじや、油圧あるいは
空気圧で伸縮可能なシリンダ装置で構成してもよく、駆
動手段の具体的構造は実施にあたり適宜選択すればよい
。

さらに、前記実施例では、無負荷測定データを先に収集
したか、逆に、負荷測定データを先に収集してもよい。

〔発明の効果〕

前述のように、本発明の荷重測定装置および荷重測定方
法によれば、測定環境の変化および外部振動によって発
生した測定誤差を除去して正確な測定をすることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部を示す側面図、第２図
は前記実施例の荷重検出部の要部を示す一部破断した側
面図、第３図は前記実施例の荷重検出部の回路構成を示
す概略回路図、第４図は前記実施例の演算制御手段の概
略構成を示すブロック図、第５図は前記実施例の作用を
説明するグラフである。１・・・荷重測定装置、１２．１３・・・支持台、１４
・・・被測定物、１５．１６・・・載置面、１７・・・
開口部、２０・・・駆動手段、３０・・・荷重検出部、
３２・・・荷重受面、５０・・・演算制御手段、５６・・・記憶手段としてのＲＡＭ０

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被測定物が載置される載置面およびこの載置面に
開けられた開口部を有する支持台と、前記被測定物の荷
重を受ける荷重受面を上部に有するとともに、自身が支
持台に対して上下に相対移動可能に設けられることによ
り、前記荷重受面が支持台の開口部から突没可能にされ
た荷重検出部と、この荷重検出部と支持台とを相対的に
上下駆動するとともに、前記開口部から突出して被測定
物の荷重が荷重検出部に加わる位置および開口部から没
入して前記荷重が加わらない位置のそれぞれに荷重検出
部の荷重受面を駆動させる駆動手段と、この駆動手段を
制御するとともに、前記荷重検出部によって得られるデ
ータを記憶する記憶手段を有し、この記憶手段に前記荷
重が加わっている状態での負荷測定データおよび荷重が
加わってない状態での無負荷データをそれぞれ記憶させ
、かつ、記憶手段に記憶させたデータから測定値を演算
する演算制御手段と、を備えていることを特徴とする荷
重測定装置。
（２）被測定物の荷重が加えられることにより所定の信
号を出力する荷重検出部が備えられた荷重測定装置を用
い、当該装置に加わる外部振動の周期に比して短いサン
プリング周期で前記荷重検出部の出力を複数サンプリン
グする単位データ収集を行った後、この単位データ収集
で得られた複数のデータの平均値を算出して測定値を得
ることを特徴とする荷重測定方法。
（３）特許請求の範囲第２項において、前記単位データ
収集を複数回繰返して行うとともに、これらの単位デー
タ収集におけるサンプリング周期を異ならせることを特
徴とする荷重測定方法。