JPH10185673A - 計量装置 - Google Patents

計量装置

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JPH10185673A
JPH10185673A JP35758996A JP35758996A JPH10185673A JP H10185673 A JPH10185673 A JP H10185673A JP 35758996 A JP35758996 A JP 35758996A JP 35758996 A JP35758996 A JP 35758996A JP H10185673 A JPH10185673 A JP H10185673A
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vibration
weight
weighing
signal
vibration detection
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JP35758996A
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English (en)
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Toru Morichi
徹 森地
Taro Hijikata
太郎 土方
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Ishida Co Ltd
Original Assignee
Ishida Co Ltd
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Publication date
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  • Weight Measurement For Supplying Or Discharging Of Specified Amounts Of Material (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】被計量物の重量の大小にかかわらず、計量信号
中に含まれている床の振動成分を正確に除去して高精度
な計量を実現することができる計量装置を提供する。 【構成】被計量物Xの重量mを各振動検出セル4a,4
bの自由端の荷重に基づいて補間することにより、計量
セル3と各振動検出セル4a,4b間の重量感度比を補
償して、計量信号と各振動検出信号との差を算出するの
で、被計量物Xの重量の大小にかかわらずに、床の振動
成分を正確に除去して高精度な計量を実現することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、計量セルを用いた
計量装置に関し、特に、その計量セルを設置した床の振
動成分による計量誤差を除去するようにした計量装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、計量セルを用いた計量装置に
おいて、計量セルが床の振動によって振動し、計量信号
の出力が不安定になることを信号処理によって補正する
床振動補償(AFV(Anti Floor Vibration))機能を備
えたものが知られている。
【0003】この種の計量装置は、被計量物を計量し
て、その重量に対応した計量信号を出力する計量セル
と、自由端に荷重(錘り)を有し、上記計量セルが設置
された床の振動を検出して、振動検出信号を出力する振
動検出セルと、上記計量信号と各振動検出信号との差を
求めて振動補正済信号を得る振動補償手段とを有してい
る。
【0004】このような床振動補償の精度を上げるため
には、被計量物の重量が異なることによって、床振動に
対する計量セルと振動検出セルの振幅の比が変化するの
を補償する、いわゆる重量感度比の補正が必要になる。
その理由を図11を用いて説明する。同図は、上記計量
セルの周波数特性F1(固有振動周波数f1)と振動検
出セルの周波数特性F2(固有振動周波数f2)を示
す。横軸は振動周波数fを、縦軸は振幅の大きさの加振
力を受けたときの各セルの振幅Aを表す。この周波数特
性において、計量セルの被計量物の重量(風袋重量を含
む)をm0 とし、振動検出セルの自由端の荷重(風袋重
量を含む)をM0 とすると、従来においては、振動周波
数f=0における振幅比AM /A0 (=m0 /M0 )で
補正したのち計量信号と振動検出信号との差を求めるこ
とにより、床振動をキャンセルして振動補正済信号を得
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図11の破線
F11で示すように、計量セルの周波数特性F1は、被
計量物の重量がm0 からm0 ' へ大きくなると、振幅A
が大きくかつ低い固有振動周波数f11の周波数特性に
大きく変わる。従って、被計量物の重量が大きくて、か
つ床振動の振動周波数fA が計量セルの固有振動周波数
に近い周波数である場合には、振動検出セルの周波数特
性F2との差が大きくなり、その振動周波数fA におい
て、実際の両者の感度比は大きなAM1/A01となる。こ
のため、振動周波数f=0における重量感度比AM ' /
A0 で一率に補正しただけでは、床振動の振動周波数f
A によっては重量感度比の誤差が大きくなって、床振動
補償の効果が十分でないという問題点があった。
【0006】特に、計量セルの風袋に対して、被計量物
の重量が比較的大きくなり得る電子秤のような計量装置
の場合に、この影響が大きくなる。
【0007】本発明は、上記の問題点を解決して、被計
量物の重量の大小にかかわらず、計量信号中に含まれて
いる床の振動成分を正確に除去して高精度な計量を実現
することができる計量装置を提供することを目的として
いる。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る計量装置は、被計量物を計量して、そ
の重量に対応した計量信号を出力する計量セルと、自由
端に、計量セルの風袋重量と被計量物の予想重量に応じ
て設定された相異なる荷重とを有し、上記計量セルが設
置された床の振動を検出して、振動検出信号を出力する
複数の振動検出セルと、上記計量信号と各振動検出信号
との差を求めて振動補正済信号を得る振動補償手段とを
備えており、上記振動補償手段は、各振動検出セルの荷
重に対して被計量物の重量で補間を行うことにより、上
記計量セルと各振動検出セル間の重量感度比を補償し
て、上記差を算出する補間演算手段を備えている。
【0009】上記構成によれば、被計量物の重量を各振
動検出セルの荷重に基づいて補間することにより、上記
計量セルと各振動検出セル間の重量感度比を補償して、
計量信号と各振動検出信号との差を算出するので、被計
量物の重量の大小にかかわらずに、高精度な計量を実現
することができる。
【0010】好ましくは、上記補間演算手段は、上記計
量セルと各振動検出セル間の重量感度比を被計量物の重
量に基づいて算出する重量感度算出手段と、上記算出さ
れた重量感度比に基づいて、上記計量信号と各振動検出
信号の重量感度比を補正する重量感度補正手段と、上記
重量感度比を補正した計量信号と各振動検出信号の差を
求めて、振動補正済信号を得る第1振動補正手段と、求
めた各振動補正済信号を被計量物の重量によって補間し
て修正する第1補間手段とを備えている。この構成によ
れば、計量セルと各振動検出セルとの間で重量感度比を
求めておき、その重量感度比で補正した計量信号と各振
動検出信号の差を求めて得た各振動補正済信号を被計量
物の重量によって補間して修正するので、被計量物の重
量の大小にかかわらずに、床の振動成分を正確に除去で
きる。
【0011】好ましくは、上記振動検出セルは2つ設け
られており、上記第1補間手段は、求めた一方の振動補
正済信号と他方の振動補正済信号とを、被計量物の重量
によって線形補間して修正する。従って、2つの振動補
正済信号で線形補間するので、簡易に床振動補償をする
ことができる。
【0012】好ましくは、上記補間演算手段は、上記計
量セルと各振動検出セル間の重量感度比を被計量物の重
量に基づいて算出する重量感度算出手段と、上記算出さ
れた重量感度比に基づいて、上記計量信号と各振動検出
信号の重量感度比を補正する重量感度補正手段と、上記
重量感度比を補正した各振動検出信号を被計量物の重量
によって補間して修正する第2補間手段と、上記計量信
号と修正した各振動検出信号との差を求めて、振動補正
済信号を得る第2振動補正手段とを備えている。この構
成によれば、重量感度比を補正した各振動検出信号を被
計量物の重量によって補間して修正したのち、計量信号
と修正した各振動検出信号との差を求めて振動補正済信
号を得るので、比較的簡単な演算によって、床の振動成
分を正確に除去できる。
【0013】好ましくは、上記振動検出セルは2つ設け
られており、上記第2補間手段は、求めた一方の振動検
出信号と他方の振動検出信号とを、被計量物の重量によ
って線形補間して修正する。従って、2つの振動検出信
号で線形補間するので、簡易に床振動補償をすることが
できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1(a)に、本発明の一実施形態
に係る計量装置の縦断面図、(b)にその要部の斜視図
を示す。同図(a)において、この計量装置1は、いわ
ゆる電子秤であり、ケ−スC内に、計量皿2に載置され
た被計量物Xを計量する計量セル(ロードセル)3と、
複数の振動検出セル(ロードセル)4a,4bとを備え
ている。ケースCは、上ケースC1と底板を形成する下
ケースC2と足部C3とを有し、床F上に載置される。
【0015】図1(b)において、計量セル3の可動部
a1に、図1(a)の計量皿2を支持する支柱Sがボル
トBで固定され、固定部a2が、底板C2に取り付けら
れた台Dに固定されている。各振動検出セル4a,4b
も底板C2に取り付けられた台Dに固定されている。従
って、図1(a)の床Fの振動がケースCを介して各セ
ル3,4a,4bに伝達される。
【0016】図2に、上記計量セル3および振動検出セ
ル4a,4bの模式図を示す。計量セル3は、その可動
部に風袋重量Wと被計量物Xの重量mが載っており、W
+mが負荷される。振動検出セル4a,4bの自由端に
は、図1(b)に示す錘り31,32が付加されてお
り、これによって、図2の計量セル3と同じ風袋重量W
と、被計量物Xの予想重量に応じて設定された相異なる
荷重の合計に相当する荷重が負荷されている。ここで
は、例えば、振動検出セル4aの荷重を被計量物Xの重
量がゼロの場合に相当するWとし、振動検出セル4bの
荷重を最大秤量Mに相当するW+Mとする。
【0017】図3に、上記計量装置1の構成図を示す。
同図において、計量セル3は、被計量物Xを計量して、
その重量mに対応した計量信号を出力し、その重量に応
じたアナログ計量信号を出力する。振動検出セル4a,
4bは、上記計量セル3と同一の床Fに設置されてお
り、床振動に起因してアナログ振動検出信号を出力す
る。
【0018】マルチプレクサ5は、上記計量セル3から
出力される上記の計量信号が増幅器6で増幅されて入力
されるとともに、上記各振動検出セル4a,4bから出
力される上記振動検出信号が、増幅器7a,7bで増幅
されて入力される。A/D変換器8は、後述するCPU
20からの切換信号cにより上記マルチプレクサ5から
選択的に出力される上記アナログ計量信号および振動検
出信号をディジタル信号S(t)およびS1(t),S
2(t)に変換する。
【0019】振動補償手段を構成するCPU20は、上
記A/D変換器8を通して入力される上記ディジタル計
量信号S(t)と各ディジタル振動検出信号S1
(t),S2(t)との差を求めて、計量信号に重畳さ
れた低周波数の床振動分を補正した振動補正済信号m3
(t)を出力する。
【0020】図4は、上記CPU20の内部の構成図で
あり、同図において、ディジタルフィルタ10および1
1a,11bは、図1のA/D変換器8によってディジ
タル信号に変換された計量信号S(t)および各振動検
出信号S1(t),S2(t)を、図4の切換回路12
を経て、それぞれに対応するフィルタ10、11a,1
1bに通過させることにより、主として、被計量物Xを
計量皿2に載せたときに生じる比較的高周波数の振動成
分を除去する。
【0021】補間演算手段18は、重量感度算出手段1
4、重量感度補正手段15、第1振動補正手段16およ
び第1補間手段17を有し、各振動検出セルの荷重に対
して被計量物Xの重量mで線形補間を行うことにより、
上記計量セル3と各振動検出セル4a,4b間の重量感
度比を補償して、上記計量信号S(t)と各振動検出信
号S1(t),S2(t)との差を算出する。
【0022】すなわち、重量感度算出手段14は、例え
ば図2の各セルの負荷状態であって、振動周波数f=0
の場合において、計量セル3と自由端に荷重がない状態
の振動検出セル4aとの間の重量感度比α1(=(W+
m)/W)、計量セル3と自由端に荷重Mがある状態の
振動検出セル4bとの間の重量感度比α2(=(W+
m)/(W+M))を被計量物Xの重量mに基づいて算
出する。図4の重量感度補正手段15は、上記算出され
た重量感度比α1,α2に基づいて、上記計量信号S
(t)と各振動検出信号S1(t),S2(t)の重量
感度比を補正する。第1振動補正手段16は、計量信号
S(t)と上記重量感度比を補正した各振動検出信号α
1・S1(t),α2・S2(t)との差を求めて、つ
まり、S(t)−α1・S1(t)=m1(t),S
(t)−α2・S2(t)=m2(t)を求めて、振動
補正済信号m1(t),m2(t)を得る。
【0023】第1補間手段17は、求めた各振動補正済
信号m1(t),m2(t)を被計量物Xの重量mによ
って線形補間して修正する。すなわち、自由端に荷重が
ない上記振動検出セル4aの振動検出信号で補正した振
動補正済信号m1(t)と、自由端に荷重Mがある振動
検出セル4bの振動検出信号で補正した振動補正済信号
m2(t)とを、被計量物Xの重量m(つまり振動検出
セルの自由端に荷重mがあるとした状態)によって線形
補間して、求める被計量物Xの重量mの振動補正済信号
m3(t)を得る。
【0024】この場合、図5に示すように、振動周波数
fA における直線L上において、振動補正済信号m1
(t)の振幅をA1,振動補正済信号m2(t)の振幅
をA2とし、求める振動補正済信号m3(t)の振幅を
A3とすると、振動補正済信号m3(t)は、振動補正
済信号m1(t),m2(t)の間で、(A3−A
1):(A2−A3)=m:(M−m)の比で線形補間
されて、つまり、(M−m)/Mを係数としたm1
(t)にm/Mを係数としたm1(t)を加えた次の
(1)式により求められる。 m3(t)=((M−m)/M)・m1(t)+(m/M)・m2(t) (1) こうして、被計量物Xの重量mに基づく床振動補償がな
される。
【0025】次に、この計量装置の動作を説明する。床
振動を補償する床振動補償(AFV)係数は、次式で表
すことができる。 K=K0・K1(m)・K2(m,ω(=2πf)) ここで、K0は各セルの定格荷重や定格出力等の特性と
回路のゲインで決まる定数項、つまりセル感度比、K1
(m)は被計量物の重量mで変動する重量補正項、つま
り重量感度算出手段14により算出された振動周波数f
=0のときの重量感度比、K2(m,ω)は各セルの固
有振動周波数fnと床振動周波数fA で変動する周波数
補正項である。なお、以下においては、式の簡略化のた
めに、計量セル3と振動検出セル4a,4bを同じ種類
のセルとして、定数項K0=1とする。
【0026】計量セル3の出力S(t)、振動検出セル
4a,4bの出力S1(t),S2(t)を以下の式で
表す。AM ,A1,A2は、それぞれの出力の振幅を示
す。 S(t) =m+AM cosωt S1(t)=A1cosωt (2) S1(t)=A2cosωt
【0027】ここで、計量セル3の振幅AM と振動検出
セル4a,4bの振幅A1,A2の関係について、各セ
ル3,4a,4bのばね定数をkとしたとき、以下の式
が成立する。
【0028】
【数1】
【0029】よって、振動検出セル4a,4bの出力S
1(t),S2(t)は、(3)式を(2)式に代入し
て、次の(4),(5)式で表される。
【0030】
【数2】
【0031】次に、第1振動補正手段16は、計量セル
3の出力S(t)と、振動周波数f=0(つまり周波数
補正項K2=1)のときの重量感度比α1(=(W+
m)/W)に補正した振動検出セル3aの出力α1・S
1(t)との差を次の(6)式で求めるとともに、この
(6)式に(4)式を代入して振動補正を行う。この振
動補正済信号m1(t)は、次の(7)式で表される。
【0032】
【数3】
【0033】図6(a)にこの振動補正済信号m1
(t)の振幅誤差を、(b)に床振動補償効果を示す。
(a)の縦軸は被計量物の重量mに対する振動補正済信
号m1(t)の振幅の比率である振幅誤差を%表示し、
横軸は振動周波数fを表す。(b)の縦軸は床振動補償
効果の倍数Nを、横軸は振動周波数fを表す。この倍数
Nは、床振動によって計量信号の出力値に振幅Sの振動
があっても床振動補償によって振幅S/倍数Nの振動に
することができる数値を表す。同図(a)のように、振
動周波数fが低いときには振動誤差は小さいが高くなる
と振動誤差が大きく、同図(b)のように、振動周波数
fが低いときには床振動補償効果が多少あるが高くなる
と床振動補償効果が不足している。
【0034】同様に、計量セル3の出力S(t)と、振
動周波数f=0のときの重量感度比α2(=(W+m)
/(W+M))に補正した振動検出セル3bの出力α2
・S2(t)との差を求めて振動補正を行う。この振動
補正済信号m2(t)は、次の(8)式で表される。
【0035】
【数4】
【0036】図7(a)にこの振動補正済信号m2
(t)の振幅誤差を、(b)に床振動補償効果を示す。
同図(a)のように、振動周波数fが低いときには振動
誤差は小さいが高くなると負の値を示して大きく、振動
周波数fが低いときには床振動補償効果が多少あるが高
くなると床振動補償効果が不足している。
【0037】次に、第1補間手段17は、上記(1)式
に上記(7),(8)式を代入することにより、振動補
正済信号m1(t)とm2(t)を、m:(M−m)の
比で線形補間して、振動補正済信号m3(t)を次式の
ように算出する。これにより、求めた振動補正済信号m
1(t)とm2(t)を被計量物Xの重量mによって線
形補間して修正するので、被計量物Xの重量mに基づい
て正確に床振動補償することができる。
【0038】
【数5】
【0039】上記式(9)において、床振動成分AM c
osωtが無くなっているわけではないが、このAM c
osωtに乗算される床振動成分の振幅誤差Eが0に近
い場合に、床振動補償効果が向上することになる。
【0040】図8(a)にこの振動補正済信号m3
(t)の振幅誤差を、(b)に床振動補償効果を示す。
同図(a)のように、この振動補正済信号m3(t)
は、振動周波数fが高くなっても振動誤差が小さく、同
図(b)のように、振動周波数fが高い場合にも床振動
補償効果を十分に発揮している。
【0041】以上のように、計量信号S(t)と重量感
度比を補正した各振動検出信号α1・S1(t),α2
・S2(t)の差を求めて得た各振動補正済信号m1
(t),m2(t)を被計量物Xの重量mによって線形
補間して修正することにより、被計量物Xの重量mの大
小にかかわらずに、床の振動成分を正確に除去して高精
度な計量を実現することができる。
【0042】次に、第2実施形態について説明する。図
9に、第2実施形態の計量装置の構成図を示す。同図に
示すように、この補間演算手段26は、第1実施形態と
異なり、上記重量感度比を補正した各振動検出信号α1
・S1(t),α2・S2(t)を被計量物Xの重量m
によって補間して修正する第2補間手段22と、上記計
量信号S(t)と修正した各振動検出信号との差を求め
て、振動補正済信号m4(t)を得る第2振動補正手段
24とを備えている。その他の構成は、第1実施形態と
同様であるので、詳しい説明は省略する。
【0043】この計量装置は、第2補間手段22によ
り、振動検出セル4a,4bの重量感度比を補正した出
力α1・S1(t)とα2・S2(t)を、m:(M−
m)の比で線形補間して修正した振動検出信号S3
(t)を求めたのち、第2振動補正手段24により計量
信号S(t)と修正した振動検出信号S3(t)との差
を求めて、次式のように振動補正済信号m4(t)を算
出する。
【0044】
【数6】
【0045】図10(a)にこの振動補正済信号m4
(t)の振幅誤差を、(b)に床振動補償効果を示す。
同図(a)のように、この振動補正済信号m4(t)
は、図6,7(a)に比較して振動誤差が小さいが図9
(a)に比較して振動誤差が大きく、同図(b)のよう
に、図6,7(b)に比較して床振動補償効果もよい
が、図9(b)に比較してその効果が小さい。
【0046】なお、上記第1および第2の実施形態で
は、振動検出セル4bの自由端に被計量物の予想重量の
最大秤量値Mの荷重を有しているが、この荷重に代えて
最も頻繁に計量される秤量値のような中間値の荷重にし
てもよい。この場合、その中間値近傍の床振動補償がよ
り正確になる。
【0047】なお、上記第1および第2の実施形態で
は、被計量物の重量を2つの振動検出セルの自由端の荷
重に基づいて、線形補間しているが、3つ以上の振動検
出セルの自由端の荷重に基づいて、そのうちの2つずつ
で線形補間したものの平均をとるようにしてもよい。
【0048】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、各振動
検出セルの荷重に対して被計量物の重量で補間を行うこ
とにより、上記計量セルと各振動検出セル間の重量感度
比を補償して、計量信号と各振動検出信号との差を算出
するので、被計量物の重量の大小にかかわらずに、床の
振動成分を正確に除去して高精度な計量を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施形態に係る計量装置を
示す縦断面図、(b)はその要部を示す斜視図である。
【図2】上記計量装置の各セルを示す模式図である。
【図3】上記計量装置を示す構成図である。
【図4】上記計量装置の振動補償手段を示す構成図であ
る。
【図5】第1補間手段の補間動作を示す振動補正済信号
の周波数特性図である。
【図6】(a)は振動補正済信号の振幅誤差を、(b)
はその床振動補償効果を示す特性図である。
【図7】(a)は振動補正済信号の振幅誤差を、(b)
はその床振動補償効果を示す特性図である。
【図8】(a)は振動補正済信号の振幅誤差を、(b)
はその床振動補償効果を示す特性図である。
【図9】第2実施形態の計量装置を示すブロック図であ
る。
【図10】(a)は振動補正済信号の振幅誤差を、
(b)はその床振動補償効果を示す特性図である。
【図11】従来の計量セルと振動検出セルの周波数特性
を示す特性図である。
【符号の説明】
3…計量セル、4a,4b…振動検出セル、14…重量
感度算出手段、15…重量感度補正手段、16…第1振
動補正手段、17…第1補間手段、18…補間演算手
段、20…振動補償手段、22…第2補間手段、24…
第2振動補正手段、26…補間演算手段、X…被計量
物。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被計量物を計量して、その重量に対応し
    た計量信号を出力する計量セルと、 自由端に、計量セルの風袋重量と被計量物の予想重量に
    応じて設定された相異なる荷重とを有し、上記計量セル
    が設置された床の振動を検出して、振動検出信号を出力
    する複数の振動検出セルと、 上記計量信号と各振動検出信号との差を求めて振動補正
    済信号を得る振動補償手段とを備えた計量装置であっ
    て、 上記振動補償手段は、各振動検出セルの荷重に対して被
    計量物の重量で補間を行うことにより、上記計量セルと
    各振動検出セル間の重量感度比を補償して、上記差を算
    出する補間演算手段を備えた計量装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記補間演算手段は、上記計量セルと各振動検出セル間
    の重量感度比を被計量物の重量に基づいて算出する重量
    感度算出手段と、 上記算出された重量感度比に基づいて、上記計量信号と
    各振動検出信号の重量感度比を補正する重量感度補正手
    段と、 上記重量感度比を補正した計量信号と各振動検出信号の
    差を求めて、振動補正済信号を得る第1振動補正手段
    と、 求めた各振動補正済信号を被計量物の重量によって補間
    して修正する第1補間手段とを備えた計量装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 上記振動検出セルは2つ設けられており、 上記第1補間手段は、求めた一方の振動補正済信号と他
    方の振動補正済信号とを、被計量物の重量によって線形
    補間して修正する計量装置。
  4. 【請求項4】 請求項1において、 上記補間演算手段は、上記計量セルと各振動検出セル間
    の重量感度比を被計量物の重量に基づいて算出する重量
    感度算出手段と、 上記算出された重量感度比に基づいて、上記計量信号と
    各振動検出信号の重量感度比を補正する重量感度補正手
    段と、 上記重量感度比を補正した各振動検出信号を被計量物の
    重量によって補間して修正する第2補間手段と、 上記計量信号と修正した各振動検出信号との差を求め
    て、振動補正済信号を得る第2振動補正手段とを備えた
    計量装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、 上記振動検出セルは2つ設けられており、 上記第2補間手段は、求めた一方の振動検出信号と他方
    の振動検出信号とを、被計量物の重量によって線形補間
    して修正する計量装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7596795B2 (en) * 2007-04-17 2009-09-29 Seagate Technology Llc Vibration compensation based on identification of vibration frequency
JP2012118005A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Yamato Scale Co Ltd ロードセル
JP2016017888A (ja) * 2014-07-09 2016-02-01 株式会社イシダ 計量装置

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