JPS6310368B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は偏置誤差を解消した計重器に関する。

計重器の構成としては種々のものが提案されて
いるが、ビーム（はり）の曲げモーメントによる
歪もしくはたわみ（変位）を検出し、重量に変換
して表示するものがある。第１図にその従来の計
重器の要部、すなわち起歪体周辺の構成を示す。
起歪体１はロバーバル機構を構成するもので、被
測定物の荷重が作用する水平メンバの他にもう一
つの水平メンバを下方に設け、上下の水平メンバ
の両端を他のメンバをもつて連結し、一端を装置
内壁に固定してなる。また図中において２はスト
レインゲージであつて、起歪体１の各部に貼り付
けられ、荷重による起歪体１の歪を検出するもの
である。

さて、被測定物の荷重は図中太矢印の位置に作
用するわけであるが、必ずしも真下に向く成分だ
けとは限らず、上皿（図示せず）に載せられた被
測定物の偏置により、図中Ｘ軸またはＹ軸方向に
モーメントを生ずることが多々ある。しかして、
Ｘ軸方向の偏置に対しては、ロバーバル機構を採
用しているため測定値に影響を与えることはない
が、Ｙ軸方向の偏置に対しては起歪体１がねじれ
を起こし、検出される歪の値に影響を与え、いわ
ゆる偏置誤差を生じる欠点がある。

上記偏置誤差を低減する方法として、起歪体１
の幅ｗを大きくとり、ねじりに対する剛性を増
し、曲げモーメントによる歪εとねじり力による
歪ε′との関係を ε′／ε＜必要とされる精度 とすることにより、偏置誤差をある程度は解消す
ることができるが、その効果はあまり期待できな
い。また、ねじり力による歪ε′を計測し、検知す
べき曲げモーメント歪εを求めるべく、合歪ε″か
ら、 ε＝ε″−ε′ なる演算を行う機能を付加した装置もあるが、構
成が非常に複雑となり、精度の点でも不十分なも
のであつた。

本発明は上記の点に鑑み提案されたものであ
り、ロバーバル機構を構成する起歪体の自由端部
左右両側に、その左右両側のたわみ（変位）を検
出する二組の検出手段を設け、これら検出手段か
ら得られた信号を平均して重量検出に用いること
により、偏置誤差を完全に解消し、測定精度の高
い計重器を提供することを目的とする。

以下、実施例を示す図面に従つて本発明を詳述
する。

第２図，第３図に示すのは本発明の第１の実施
例であり、第２図は起歪体周辺の構成図、第３図
は検出から重量表示までの信号処理部の構成を示
す回路図である。

第２図において、その構成を説明すると、一端
が装置内壁に固定された起歪体１の自由端部左右
両側には凸部１ａ，１ｂが設けられ、上皿３を保
持する起歪体補助材４の下端がこの凸部１ａ，１
ｂと連結され、起歪体３に荷重を与えている。一
方、凸部１ａ，１ｂの端面には垂線とθなる角度
をもつて反射板５ａ，５ｂが取り付けられてお
り、反射板５ａ，５ｂを介して発光素子６ａ，６
ｂと受光素子７ａ，７ｂ間の光路が形成されてい
る。ここで、発光素子６ａ，６ｂはある面積をも
つた光ビームを照射するもので、放射された光ビ
ームは反射板５ａ，５ｂを介して受光素子７ａ，
７ｂへ導かれる。受光素子７ａ，７ｂは、例えば
太陽電池ｎ個を直線的に配列して構成されたもの
であり、光ビームの当つた太陽電池からのみ出力
が得られ、その位置を知ることができる。すなわ
ち起歪体１のたわみが反射板５ａ，５ｂの角度変
化に変換され、これが反射光の到達位置を変化せ
しめ、受光素子７ａ，７ｂによりその位置変化を
検出するわけである。

次に第３図に基いて信号処理部の構成を説明す
る。なお、起歪体１の自由端部左右両側に取り付
けられた検出回路は夫々同じものなので、片側に
ついてのみ図示してあり、他の構成は省略してあ
る。さて、受光素子７ａ内のｎ個の太陽電池の一
端は共通に接地され、夫々の他端はマルチプレク
サ８ａの入力端に接続されている。マルチプレク
サ８ａは複数の入力のうちの１つを出力側へ接続
するもので、マイコン演算回路１１内のマルチプ
レクサ制御回路により、ｎ個の太陽電池の出力信
号を順次選択していくものである。次いで、マル
チプレクサ８ａの出力端はヘツドアンプ９ａを介
してコンパレータ１０ａの一入力端に接続され、
コンパレータ１０ａの他の入力端子には基準電圧
V_refが印加され、出力端はマイコン演算回路１１
の入力ポートに接続されている。

動作にあたつては、被測定物が上皿３に載せら
れると、起歪体補助材４を介して起歪体１に荷重
が伝えられ、起歪体１は変形を起こす。この時、
被測定物が上皿３の取付部の中心に置かれた場合
には、下向きの荷重だけが作用するが、図中Ｘ
軸，Ｙ軸の方向に偏置された場合、起歪体補助材
４を介して起歪体３に偏置によるモーメントが働
くことになる。ここで、Ｘ軸方向の偏置に対して
はロバーバル機構を採用しているため影響はな
く、Ｙ軸方向の偏置により起歪体１はねじりを生
ずることになる。しかして、起歪体３の自由端部
では荷重によるたわみとねじりの変形が同時に現
れることとなり、自由端部の左右両側に設けられ
た反射板５ａ，５ｂはある値を中心として上下に
変位し、夫々の受光素子７ａ，７ｂ内の異つた位
置の太陽電池へ光ビームを投ずる。仮に光ビーム
が当つた太陽電池を夫々ｍ番目、m′番目とする
と、マルチプレクサ８ａ，８ｂにより１番目から
ｎ番目までの太陽電池の出力を順次選択し、ヘツ
ドアンプ９ａ，９ｂにより増幅した後、コンパレ
ータ１０ａ，１０ｂによつて基準電圧V_refと比較
し、出力電圧を生じている太陽電池を判別するこ
とによりｍ，m′を検出することができる。マイ
コン演算回路１１ではｍ，m′を検出すると ｍ＋m′／２ なる平均をとる演算を行い、重量値に変換（検出
値と重量値は１次の関係があるので定数倍し、更
に定数を付加する）して表示素子１２により表示
を行う。前述したように、起歪体自由端部の変形
は荷重によるたわみとねじりの合成されたもので
あるから、ｍ，m′は荷重に応じた値を中心にし
て、偏置によるモーメントの分だけ増減したもの
であり、二者を平均して得られた値には偏置によ
る影響が全く現れない。

次に第４図，第５図に示すのは本発明の第２の
実施例であり、起歪体自由端部の変位を検出する
ための手段として、弦の張力変化を利用したもの
である。第４図は起歪体周辺の構成を示したもの
であるが、起歪体１の自由端部左右両側に設けら
れた凸部１ａ，１ｂは振動弦１３ａ，１３ｂを介
して振動子（例えば超音波振動子）１４ａ，１４
ｂの振動片に接続され、起歪体自由端部の変位に
より弦張力が変化し、振動の振幅が変化するよう
になつている。

第５図は信号処理部の構成を示し、左右の検出
手段のうち片側だけを示す。第５図において構成
を説明すると、振動子１４ａの信号入力端子Ｐに
は信号源として基準発振回路１５の発信出力が加
わるよう接続され、振動に比例した電圧を出力す
る端子Ｑはハイインピーダンスのアンプ１６ａを
介してコンパレータ１７ａの一入力端に接続さ
れ、コンパレータ１７ａの他の入力端には階段状
の波形を出力するステアケース発振器１８の出力
が加わるよう接続され、コンパレータ１７ａの出
力端はマイコン演算回路１１の入力ポートに接続
されている。ここで、コンパレータ１７ａ、ステ
アケース発振器１８はいわゆる逐次比較方式の
Ａ／Ｄコンバータを構成するもので、入力信号に
一致するまでの階段数をマイコン演算回路１１内
でカウントすることによりアナログ信号をデジタ
ル化するものである。

動作にあつては、起歪体１の自由端部の変位に
より振動弦１３ａ，１３ｂの弦張力が変化する
と、振動子１４ａ，１４ｂの振動振幅が変化し、
この振幅変化はアンプ１６ａ，１６ｂ、コンパレ
ータ１７ａ，１７ｂ等によりデジタル化され、検
出信号としてマイコン演算回路１１に送出され
る。マイコン演算回路１１では、前述した第１の
実施例と同様に、左右両側の検出手段より得られ
た信号を平均し、重量値に変換して表示する。な
お、Ａ／Ｄコンバータとしてはステアケース発振
器を用いたものに限らず、他の方式によるＡ／Ｄ
コンバータを用いても同様に構成できることは言
うまでもない。

第６図は参考までに示した計重器本体の外観で
ある。その説明は省略する。

以上のように本発明にあつては、ビームのたわ
みにより被測定物の重量を測定し、表示する計重
器において、ロバーバル機構を構成する起歪体
と、この起歪体の自由端部左右両側の変位を検出
する二組の検出手段と、前記起歪体の自由端部に
跨設され、かつ被測定物を載せる上皿と起歪体と
を連結する起歪体補助材と、信号処理部とを備
え、前記二組の検出手段より得られた信号を平均
し、重量値に変換して表示するようにしたので、
被測定物のいかなる偏置によつても誤差を生じる
ことがなく、精度の高い計重器を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の計重器の要部を示す図面、第２
図，第３図は本発明の第１の実施例を示す構成
図、第４図，第５図は第２の実施例を示す構成
図、第６図は計重器の外観を示す参考図である。 １……起歪体、１ａ，１ｂ……凸部、３……上
皿、４……起歪体補助材、５ａ，５ｂ……反射
板、６ａ，６ｂ……発光素子、７ａ，７ｂ……受
光素子、８ａ，８ｂ……マルチプレクサ、９ａ，
９ｂ……ヘツドアンプ、１０ａ，１０ｂ，１７
ａ，１７ｂ……コンパレータ、１１……マイコン
演算回路、１２……表示素子、１３ａ，１３ｂ…
…振動弦、１４ａ，１４ｂ……振動子、１５……
基準発振回路、１６ａ，１６ｂ……アンプ、１８
……ステアケース発振器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビームのたわみにより被測定物の重量を測定
   し、表示する計重器において、ロバーバル機構を
   構成する起歪体と、この起歪体の自由端部左右両
   側の変位を検出する二組の検出手段と、前記起歪
   体の自由端部に跨設され、かつ被測定物を載せる
   上皿と起歪体とを連結する起歪体補助材と、信号
   処理部とを備え、前記二組の検出手段より得られ
   た信号を平均し、重量値に変換して表示すること
   を特徴とした計重器。 ２ 前記検出手段は、起歪体自由端部の左右両側
   に配設した反射板と、この反射板を介して光路を
   設定した発光素子および受光素子によつて構成し
   た特許請求の範囲第１項記載の計重器。 ３ 前記検出手段は、起歪体自由端部の左右両側
   の一部を夫々振動弦を介して振動子に接続して構
   成され、起歪体のたわみによる弦張力の変化を振
   動子の振動振幅の変化として取り出した特許請求
   の範囲第１項記載の計重器。