JP2000039355A

JP2000039355A - 計量装置

Info

Publication number: JP2000039355A
Application number: JP10204766A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Naito; 和文内藤; Sachiko Tajiri; 祥子田尻; Yoshinobu Shitamae; 好伸下前; Koichi Kameoka; 紘一亀岡
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】床振動周波数が計量セルおよび床振動検出セル
の固有振動数に近い高周波の場合であっても、床振動周
波数に応じて正確な床振動補償を容易に行うことができ
る計量装置を提供する。【解決手段】計量信号から抽出した直流成分から被計量
物の質量ｍを予測し、この予測された質量ｍから被計量
物をのせた計量セル２の固有振動数を求め、計量セル２
についての入力と出力の関係を示す伝達関数をこの固有
振動数に基づいて演算する。そして、この計量セル２の
伝達関数と、既知の床振動検出セル４の伝達関数との比
に基づいて、床振動検出信号を両セル２，４の伝達関数
が一致するように補正して、床振動検出信号ｙc を出力
し、計量信号ｙm からこの補正した床振動検出信号ｙc
を減算して床振動補正済計量信号ｙを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計量セルからの計
量信号から、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】一般に、工場生産ラインにおいて、被計
量物を計量する際、計量装置の設置場所において地盤，
建屋，床，架台などの環境に起因して床振動が生じ、こ
れらの振動分が計量信号に重畳する。このため、計量装
置において、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の近傍で該計量セルと同一の
床に、床振動検出信号を出力する床振動検出セルを設置
し、計量信号から床振動信号を減算することにより、計
量信号中の床振動成分を除去する床振動補償を行う場合
がある。

【０００３】このとき、計量セルと床振動検出セルとで
は、ばね定数および負荷重量（風袋を含む）が相違する
ことに起因して、入力信号に対する出力信号のゲイン
（伝達関数）が異なる場合があり、このため、いずれか
一方のセルの出力感度を他方に合わせる感度補正を行っ
て、両セルの出力のゲインを合わせる必要がある。以
下、この感度補正について説明する。

【０００４】図８の振動モデルにおいて、計量セルおよ
び床振動検出セルの運動方程式は、式（１）および式
（２）で示すようになる。両式（１），（２）におい
て、Ｍ₀は床振動検出セルの自由端の質量、Ｍ₁は被計
量物が載置されていない状態での計量セルの自由端の質
量、ｍは被計量物の質量、ｋ₀，ｋ₁は床振動検出セル
と計量セルのばね定数、ｘ₀，ｘ₁は両セルの自由端の
変位、ｘ_Bは床Ｆの変位である。

【０００５】

【数１】

【０００６】ここで、床側と荷重側の相対変位が各セル
の出力となるので、上記式（１）および式（２）は、式
（３）および式（４）のように変形することができる。

【０００７】

【数２】

【０００８】上記の両式（３）（４）を、床の変位を系
の入力、セルの出力を系の出力として、その入出力の関
係である伝達関数を求め、さらに、振幅の周波数特性Ｇ
₁(ｊω）およびＧ₀(ｊω）を求めると、式（５）および
式（７）となる。両式において、ωは床振動の周波数、
ω₁は被計量物がのった計量セルの固有振動数、ω₀は
床振動検出セルの固有振動数である。計量セルの固有振
動数ω₁は式（６）で示され、床振動検出セルの固有振
動数ω₀は式（８）で示される。

【０００９】

【数３】

【００１０】したがって、計量セル側と床振動検出セル
側の出力感度比αは、次の式（９）となる。

【００１１】

【数４】

【００１２】ここで、式（９）において、床振動の周波
数ωが両セルの固有振動数ω₁，ω ₀より十分に低い周
波数、即ち、1 ≫（ω/ ω_o)²、1 ≫（ω/ ω₁)²であ
る場合、次式（１０）が成立し、この簡易な式（１０）
で計算された一定の出力感度比αに基づいて、例えば計
量セルの感度補正を行って、両セルの出力のゲインを合
わせ、床振動補償を行う。すなわち、この場合、式
（５）および式（７）に基づいて、床振動の周波数ω、
計量セル，床振動検出セルの固有振動数ω₁，ω₀か
ら、両セルの伝達関数を演算しなくとも、一定の出力感
度比αを用いることにより高精度の計量を確保できる。

【００１３】

【数５】

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、一定の出力感度比αを用いることができるの
は、床振動の周波数ωが十分に低い場合であり、図９に
示すように、両セルの固有振動数ω_o，ω₁は相違して
いるので、床振動の周波数ωが固有振動数ω_o，ω ₁に
近い高周波の場合には、床振動の周波数ωの変化に対し
て出力感度比は一定にならない。ここで、横軸は床振動
の周波数（Ｈｚ）で、縦軸は出力感度（ｇｆ／μｍ）で
ある。

【００１５】したがって、床振動の周波数ωが高周波の
場合、式（１０）で質量ｍの変化のみに基づいて一定の
出力感度比αで感度補正したのでは誤差が大きくなり、
床振動補償の正確性を欠き高精度の計量が図れない。

【００１６】一方、式（５）および式（７）に基づいて
両セルの伝達関数を求め、式（９）に基づいて床振動周
波数に応じた出力感度比を演算する場合、式（５）の演
算に必要となる被計量物がのった計量セルの固有振動数
ω₁は、被計量物の質量ｍに依存するため、これを求め
るのが困難であるという問題があった。

【００１７】さらに、両セルが同一形式のものでない場
合には、その動特性の相違によって、計量信号と床振動
検出信号の位相差による誤差も生じる。この誤差は、床
振動の周波数ωが固有振動数ω_o，ω₁に近い高周波に
なる程大きくなる。

【００１８】本発明は、上記の問題点を解決して、床振
動周波数が計量セルおよび床振動検出セルの固有振動数
に近い高周波の場合であっても、床振動周波数に応じて
正確な床振動補償を容易に行う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。

【００１９】

【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、この計
量セルが設置された床の振動を検出して、床振動検出信
号を出力する床振動検出セル、計量信号に含まれる直流
成分を抽出し、この直流成分から被計量物の質量を予測
する質量予測手段、前記予測された被計量物の質量から
被計量物がのった計量セルの固有振動数を演算する固有
振動数演算手段と、この固有振動数に基づいて計量セル
についての入力と出力の関係を示す伝達関数を演算する
伝達関数演算手段と、この計量セルの伝達関数と、床振
動検出セルの伝達関数とが一致するように補正する伝達
関数補正手段とを有する補償処理手段、および、計量信
号から補正した床振動検出信号を減算して床振動補正済
計量信号を出力する減算処理手段を備えている。

【００２０】上記構成によれば、計量信号から抽出した
直流成分から被計量物の質量を予測し、この予測された
質量から被計量物がのった計量セルの固有振動数を求
め、計量セルについての入力と出力の関係を示す伝達関
数をこの固有振動数に基づいて演算する。そして、この
計量セルの伝達関数と、既知の床振動検出セルの伝達関
数との比に基づいて、床振動検出信号を両セルの伝達関
数が一致するように補正して、計量信号からこの補正し
た床振動検出信号を減算して床振動補正済計量信号を出
力する。したがって、床振動周波数が計量セルおよび床
振動検出セルの固有振動数に近い高周波の場合であって
も、計量セルの伝達関数を容易に演算し、これに基づい
て床振動検出信号を両セルの伝達関数が一致するように
正確に補正できるので、床振動周波数に応じて正確な床
振動補償を容易に行うことができる。また、両セルの伝
達関数を一致させることにより、両セルの動特性が相違
することによって生じる計量信号と床振動検出信号の位
相差による誤差も解消されることとなり、床振動補償の
正確性がさらに増して、高精度の計量が可能となる。

【００２１】好ましくは、前記補償処理手段は、前記床
振動検出セルの出力側に設けられており、前記伝達関数
補正手段は、床振動検出セルの伝達関数を補正して、計
量セルの伝達関数と一致させるものである。

【００２２】

【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に、本発明の第１実施形態に係
る計量装置の構成を示す。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２、この計量セル２が設置された床Ｆの振
動を検出して、床振動検出信号を出力する床振動検出セ
ル４、各信号を増幅するアンプ５、各信号について一定
周波数以上の信号を除去するアンチエイリアスフィルタ
（もしくはローパスフィルタ）６、各信号をディジタル
変換するＡ／Ｄコンバータ７、およびＣＰＵ（マイクロ
コンピュータ）２０を備えている。

【００２３】上記ＣＰＵ２０は、ディジタル変換された
計量信号をフィルタ処理して計量信号ｙm を出力する第
１フィルタ（ディジタルフィルタ）１１、質量予測手段
１２、ディジタル変換された床振動検出信号をフィルタ
処理して床振動検出信号を出力する第２フィルタ（ディ
ジタルフィルタ）１３、床振動検出信号を両セル２，４
の伝達関数が一致するように補正して床振動検出信号ｙ
c を出力させる補償処理手段１０、および減算処理手段
１８を備えている。

【００２４】上記質量予測手段１２は、計量信号に含ま
れる直流成分を抽出し、この直流成分から被計量物の質
量ｍを予測する。計量信号に含まれる直流成分を抽出す
る方法としては、例えば、第１ディジタルフィルタ１１
で固有振動成分を除去した信号を移動平均等により平均
化して使うような方法が用いられる。この例では、第１
ディジタルフィルタ１１から出力される信号を用いてい
るが、減算処理手段１８から出力される信号を用いても
よい。

【００２５】上記補償処理手段１０は、上記予測された
被計量物の質量ｍから被計量物がのった計量セル２の固
有振動数を演算する固有振動数演算手段１４と、この固
有振動数に基づいて、計量セル２の入出力の関係を示す
伝達関数を演算する伝達関数演算手段１５と、この計量
セル２の伝達関数と、床振動検出セル４の伝達関数との
比に基づいて、床振動検出信号を両セル２，４の伝達関
数が一致するように補正して、床振動検出信号ｙc を出
力する伝達関数補正手段１６とを有する。

【００２６】上記減算処理手段１８は、計量信号ｙm か
ら補償処理手段１０により補正した床振動検出信号ｙc
を減算して床振動補正済計量信号ｙを出力する。

【００２７】つぎに、上記構成を有する本装置の動作
を、図１、および、計量セル２と床振動検出セル４の伝
達関数の関係を示す図２を用いて説明する。本装置は、
主として、床振動周波数ωが、被計量物がのった計量セ
ル２，床振動検出セル４の固有振動数ω₁，ω₀に近い
高周波の場合に適用される。

【００２８】図２において、床振動に相当する系の入力
をＸ_B(s) 、計量セル２の伝達関数をＧ₁(s)，出力をＸ
_1B(s) ，アンプ５からの出力をＹ_m(s) とし、床振動検
出セル４の伝達関数をＧ₀(s)，出力をＸ_0B(s) ，補償処
理手段１０の補償伝達関数をＧ_X(s) 、補償処理手段１
０からの出力をＹ_C(s) とし、系の出力をＹ(s) とす
る。ここで、S は複素数であり、周波数特性ではS=ｊω
である。

【００２９】予め、床振動検出セル４における既知の自
由端の質量Ｍ₀とばね定数ｋ₀から、上述した式（８）
で床振動検出セル４の固有振動数ω₀が求められ、これ
と床振動の周波数ωから、式（７）に基づいて、床振動
検出セル４側の伝達関数Ｇ₀(ｊω) が求められている。
また、計量セル２における被計量物が載置されていない
状態での自由端の質量Ｍ₁およびばね定数ｋ₁も既知で
ある。

【００３０】まず、図１の計量セル２からの計量信号
は、アンプ５、アンチエイリアスフィルタ６、Ａ／Ｄコ
ンバータ７を経て、第１ディジタルフィルタ１１により
フィルタ処理されて、減算処理手段１８に計量信号ｙm
として出力する。これとともに、質量予測手段１２によ
り、計量信号に含まれる直流成分が抽出され、この直流
成分から被計量物の質量ｍが予測される。この質量ｍ
は、補償処理手段１０の固有振動数演算手段１４に出力
される。

【００３１】一方、床振動検出セル４からの床振動検出
信号は、アンプ５、アンチエイリアスフィルタ６、Ａ／
Ｄコンバータ７を経て、第２ディジタルフィルタ１３に
よりフィルタ処理された後、補償処理手段１０の伝達関
数補正手段１６に出力される

【００３２】上記補償処理手段１０において、固有振動
数演算手段１４により、上記予測された質量ｍ、および
既知のばね定数ｋ₁，質量Ｍ₁から、式（６）に基づい
て、被計量物がのった計量セル２の固有振動数ω₁が演
算される。

【００３３】つぎに、上記伝達関数演算手段１５によ
り、上記演算された計量セル２の固有振動数ω₁と、床
振動の周波数ωから、式（５）に基づいて、計量セル側
の伝達関数Ｇ₁(ｊω) が演算される。以下、Ｇ₁(ｊω)
をＧ₁(s)で、Ｇ₀(ｊω) をＧ₀(s)で示す。そして、この
伝達関数Ｇ₁(s)と既知の床振動検出セル４側の伝達関数
Ｇ₀(s)から、図２の補償伝達関数Ｇ_X(s) ＝Ｇ₁(s)／Ｇ
₀(s)（床振動周波数ωにおける出力感度比）が演算され
る。

【００３４】そして、伝達関数補正手段１６において、
床振動検出信号に上記補償伝達関数Ｇ_X(s) を乗じて、
床振動検出セル４の伝達関数を計量セル２の伝達関数に
一致させるように補正し、この伝達関数補正手段１６を
通して床振動検出信号ｙc を出力する。すなわち、図２
において、補償処理手段１０からの出力Ｙ_C(s) は、床
振動検出セル４の出力Ｘ_0B(s) に補償伝達関数Ｇ_X(s)
を乗ずることにより、次式のように、計量セル２のアン
プ５からの出力Ｙ_m(s) と等しくなる。Ｙ_C(s) ＝Ｇ_X(s) Ｘ_0B(s) ＝（Ｇ₁(s)／Ｇ₀(s)）・Ｇ₀(s)Ｘ_B(s) ＝Ｇ₁(s)Ｘ_B(s) ＝Ｙ_m(s) (11) したがって、上式（１１）から、系の出力Ｙ(s) は、Ｙ(s) ＝Ｙ_m(s) −Ｙ_c(s) ＝０ (12) となり、両セル２，４の伝達関数Ｇ₁(s)，Ｇ₀(s)は一致
した状態となる。

【００３５】これにより、両セル２，４の伝達関数Ｇ
₁(s)，Ｇ₀(s)を一致させた状態で、計量信号ｙm と床振
動検出信号ｙc が出力され、減算処理手段１８により、
計量信号ｙm から補正した床振動検出信号ｙc を減算し
て、正確な床振動補正済計量信号ｙを出力する。

【００３６】こうして、本発明は、床振動周波数が計量
セル２および床振動検出セル４の固有振動数に近い高周
波の場合であっても、計量信号から抽出した直流成分か
ら被計量物の質量ｍを予測し、この予測された質量ｍか
ら被計量物がのった計量セル２の固有振動数ω₁ を求め
るので計量セル２の伝達関数Ｇ₁(s)を容易に演算でき、
これに基づいて床振動検出信号を両セル２，４の伝達関
数Ｇ₁(s)，Ｇ₀(s)が一致するように正確に補正できるの
で、床振動周波数に応じて正確な床振動補償を容易に行
うことができる。もちろん、床振動の周波数が低周波の
場合も、上述した式（１０）を用いることなく、本発明
によって、床振動周波数に応じてより正確な床振動補償
を行うことができる。

【００３７】また、本発明では、計量セル２，床振動検
出セル４が同一型式のものでない場合であっても、補償
処理手段１０により各伝達関数Ｇ₁(s)，Ｇ₀(s)を一致さ
せることによって、両セル２，４の動特性も一致する。
したがって、両セル２，４の動特性が相違することによ
って生じる計量信号と床振動検出信号の位相差による誤
差も解消されることとなり、床振動補償の正確性がさら
に増して、高精度の計量が可能となる。

【００３８】なお、この実施形態では、単一の計量セル
および床振動検出セルを設けているが、被計量物の載置
面積の大きさに応じて、複数の計量セルおよび床振動検
出セルを設けてもよい。

【００３９】なお、この実施形態では、補償処理手段１
０を床振動検出セル４の出力側に設けているが、これと
は異なり、計量セル２の出力側に設けてもよく、また両
セル２，４の両方側に設けるようにしてもよい。

【００４０】図３に第２実施形態の計量装置を示す。こ
の計量装置は、計量セル２側および床振動検出セル４側
のそれぞれにＡ／Ｄコンバータ７を設けるのではなく、
マルチプレクサ８を設けて、Ａ／Ｄコンバータ７を単一
にしたものである。各信号は、マルチプレクサ８によ
り、計量セル２または床振動検出セル４から、アンプ
５、アンチエイリアスフィルタ６を経て、選択的に取り
出され、単一のＡ／Ｄコンバータ７で順次ディジタル信
号に変換されたのち、ＣＰＵ２０に内蔵されたデマルチ
プレクサ手段９により、対応するディジタルフィルタ１
１，１３に選択的に入力される。各セルが複数の場合で
あっても、Ａ／Ｄコンバータ７は単一でよいので、低コ
スト化を図ることができる。その他の構成は図１と同様
である。

【００４１】上述した計量装置は、１次元で床振動が生
じる場合に床振動補正を行うものであるが、２，３次元
で床振動を生じる場合であっても同様に適用できる。い
ま、静止時の基礎平面（床）と同一平面上にｘｙ座標を
とり、計量セル２を配置した原点Ｏでｘｙ平面に直交す
るｚ軸をとった静止座標系に対して、静止時に原点Ｏと
一致する基礎平面上の点Ｏ’を通って静止座標系の各軸
に平行なｘ’軸、ｙ’軸、ｚ’軸をもつ移動座標系を考
える。ここで、２，３次元振動とは、基礎平面（床）が
ｚ軸方向の直線振動をするとして、２次元振動はｘ’軸
まわりの回転をともなう場合をいい、３次元振動はｘ’
軸およびｙ’軸まわりの回転をともなう場合をいう。ビ
ーム形ロードセルでは、ｘ軸およびｙ軸方向の直線振動
およびｚ’軸まわりの回転振動の影響を考慮する必要は
ない。これは、純粋な横曲げ、ねじれ及び伸縮に対して
出力がないことに加えて、計量機構に工夫を加えること
により、これらの振動の影響による出力を極めて小さな
値に抑えることができるからである。

【００４２】図４は、２次元で床振動を生じる場合に床
振動補正を行う計量装置の振動モデルを示す。計量セル
２の被計量物が載置されていない状態での自由端の質量
をｍ ₀、ばね定数をｋ₁、被計量物の質量をｍ、２個の
床振動検出セル４-1，４-2の自由端の質量をｍ₁，
ｍ₂、ばね定数をｋ₀₁，ｋ₀₂とする。各セル４-1，４-2
は静止座標（ｘｙｚ）系の基礎平面（床）上の点Ｑ₁，
Ｏ，Ｑ₂に設置されており、振動状態において、移動座
標（ｘ’ｙ’ｚ’）系の点Ｑ₁’，Ｏ’，Ｑ₂’に移動
するが、そのｙ’軸に関するそれぞれのｙ’座標はｙ軸
に関するものと同じである。

【００４３】図５は、この計量装置において、計量セル
２および２次元の床振動を検出する床振動検出セル４-
1，４-2の伝達関数の関係を示す図である。計量セル２
の入力をΞ(s) 、計量セル２の伝達関数をＧ₁(s)，出力
をＺ(s) ，アンプ５からの出力をＵ_m(s) とし、床振動
検出セル４-1，４-2の入力をΘ(s) 、床振動検出セル４
-1，４-2の伝達関数をＧ₀₁(s) ，Ｇ₀₂(s) 、出力をＺ
₁(s)，Ｚ₂(s)、補償処理手段１０の補償伝達関数をＧ_X
(s) 、補償処理手段１０からの出力をＵ_C(s) とし、系
の出力をＵ(s) とする。この計量装置の構成は、２個の
床振動検出セル４-1，４-2を有することを除いて図１と
同様である。

【００４４】図４において、計量セル２および２次元の
床振動を検出する床振動検出セル４-1，４-2について、
次式（１３）の運動方程式が成立する。ただし、ｚ, ｚ
₁,ｚ ₂は基準平面に対する各質量の相対変位、ξ(t) は
ｚ軸方向の直線振動、θ(t)はｘ’軸まわりの回転振動
である。ここで、相対変位をとるのは、ロードセルの出
力が相対変位に比例するからである。式（１３）の両辺
をラプラス変換して、各セルの伝達関数Ｇ₁(s)，Ｇ
₀₁(s) ，Ｇ₀₂(s) を求めると、次式（１４）となる。計
量セル２の固有振動数ω₁ は、上述したとおり、計量信
号から抽出した直流成分から被計量物の質量ｍを予測
し、この予測された質量ｍから求めたものである。

【００４５】

【数６】

【００４６】式（１４）からΘ(s) を消去してΞ(s) に
ついて解くと、式（１５）のΞ(s)の式が得られ、この
Ξ(s) を式（１４）の１番目の式に代入すると、式（１
５）のＺ(s) の式が得られる。このＺ(s) の式は、Ｇ
₁(s)，Ｇ₀₁(s) ，Ｇ₀₂(s) が既知であれば、２個の床振
動検出セル４-1，４-2の出力Ｚ₁(s)，Ｚ₂(s)を用いて、
その右辺の演算を行うことにより、Ｚ(s) が得られるこ
とを示す。つまり、演算回路を工夫することにより、Ｚ
₁(s)，Ｚ₂(s)からＺ(s) 相当のものを生成できる。ここ
で、補償伝達関数Ｇ_X(s) は、Ｇ_X(s) ＝Ｇ₁(s)／２Ｇ
₀₁(s) Ｇ₀₂(s) である。

【００４７】つぎに、式（１６）のように、計量セル２
からの出力Ｕ_m(s) から、床振動検出セル４-1，４-2か
らの出力Ｖ(s) に上記補償伝達関数Ｇ_X(s) を乗じた出
力Ｕ _C(s) を減算することにより、系の出力Ｕ(s) は０
となり、各セルの伝達関数が一致する。

【００４８】これにより、上記と同様に、予測された質
量ｍから計量セル２の固有振動数ω ₁ を求めることによ
り容易に演算された計量セル２の伝達関数Ｇ₁(s)に基づ
いて、フィルタ済床振動検出信号を、計量セル２の伝達
関数Ｇ₁(s)と、各床振動検出セル４-1，４-2の伝達関数
Ｇ₀₁(s) ，Ｇ₀₂(s) とが一致するように正確に補正でき
るので、２次元で床振動を生じる場合において正確な床
振動補償を容易に行うことができる。

【００４９】図６は、３次元で床振動を生じる場合に床
振動補正を行う計量装置の振動モデルを示す。静止座標
系の基準平面上の半径ｒの円周を４等分する各位置に４
個の床振動検出セル４-1，４-2，４-3，４-4を、ｘ−ｙ
平面上の（ｐ，ｑ）座標に、計量セル２を配置してい
る。なお、移動座標系の図示を省略している。

【００５０】図７は、この計量装置において、計量セル
２および３次元の床振動を検出する床振動検出セル４-
1，４-2，４-3，４-4の伝達関数の関係を示す図であ
る。計量セル２の入力をΞ(s) 、計量セル２の伝達関数
をＧ₁(s)，出力をＺ(s) ，アンプ５からの出力をＵ
_m(s) とし、床振動検出セル４-1，４-2の入力をΘ(s)
、床振動検出セル４-3，４-4の入力をΦ(s) 、床振動
検出セル４-1，４-2，４-3，４-4の伝達関数をＧ₀₁(s)
，Ｇ₀₂(s) ，Ｇ₀₃(s) ，Ｇ₀₄(s) 、出力をＺ₁(s)，Ｚ₂
(s)，Ｚ₃(s)，Ｚ₄(s)、補償処理手段１０の補償伝達関
数をＧ_X(s) 、補償処理手段１０からの出力をＵ_C(s)
とし、系の出力をＵ(s) とする。この計量装置の構成
は、４個の床振動検出セル４-1，４-2，４-3，４-4を有
することを除いて図１と同様である。

【００５１】図６において、計量セル２および３次元の
床振動を検出する床振動検出セル４-1，４-2，４-3，４
-4について、次式（１７）の運動方程式が成立する。た
だし、ｚ, ｚ₁,ｚ₂,ｚ₃,ｚ₄は基準平面に対する各質量
の相対変位、ξは静止座標系のｚ軸方向の直線振動、
θ，φはそれぞれ移動座標系のｘ’軸，ｙ’軸まわりの
回転振動である。式（１７）の両辺をラプラス変換し
て、各セルの伝達関数Ｇ₁(s)，Ｇ₀₁(s) ，Ｇ₀₂(s) ，Ｇ
₀₃(s) ，Ｇ₀₄(s) を求めると、次式（１８）となる。

【００５２】

【数７】

【００５３】式（１８）からΞ(s) ，Θ(s) ，Φ(s) を
消去すると、式（１９）のＺ(s) の式が得られる。この
Ｚ(s) の式は、ａ，ｐ，ｑ，Ｇ₁(s)，Ｇ₀₁(s) ，Ｇ
₀₂(s) ，Ｇ₀₃(s) ，Ｇ₀₄(s) が既知であれば、４個の床
振動検出セル４-1，４-2，４-3，４-4の出力Ｚ₁(s)，Ｚ
₂(s)，Ｚ₃(s)，Ｚ₄(s)を用いて、その右辺の演算を行う
ことにより、Ｚ(s) が得られることを示す。ここで、補
償伝達関数Ｇ_X(s) は、Ｇ _X(s) ＝Ｇ₁(s)／２ａＧ
₀₁(s) Ｇ₀₂(s) Ｇ₀₃(s) Ｇ₀₄(s) である。

【００５４】上記と同様に、計量セル２からの出力Ｕ_m
(s) から、床振動検出セル４-1，４-2，４-3，４-4から
の出力Ｖ(s) にこの補償伝達関数Ｇ_X(s) を乗じた出力
Ｕ_C(s) を減算することにより、系の出力Ｕ(s) は０と
なり、各セルの伝達関数が一致する。

【００５５】これにより、上記と同様に、容易に演算さ
れた計量セル２の伝達関数Ｇ₁(s)に基づいて、フィルタ
済床振動検出信号を、計量セル２の伝達関数Ｇ₁(s)と、
各床振動検出４-1，４-2，４-3，４-4の伝達関数Ｇ
₀₁(s) ，Ｇ₀₂(s) ，Ｇ₀₃(s) ，Ｇ ₀₄(s) とが一致するよ
うに正確に補正できるので、３次元で床振動を生じる場
合において正確な床振動補償を容易に行うことができ
る。

【００５６】計量セル２を（ｐ，ｑ）座標のｐ＝ｑ＝０
でない位置に設置した場合には、その計量セル２を補償
するために、上記のように４個の床振動検出セル４-1，
４-2，４-3，４-4が必要となる。一方、計量セル２をｐ
＝ｑ＝０の位置、つまり中心に設置した場合には、上記
の計算により、床振動検出セル４-1と４-2または４-3と
４-4のいずれか１組を配置すれば、その計量セル２を補
償できる。すなわち、この場合、上述した２次元振動と
全く同様のシステムで補償できる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、床振動
周波数が計量セルおよび床振動検出セルの固有振動数に
近い高周波の場合であっても、計量セルの伝達関数を容
易に演算し、これに基づいてフィルタ済床振動検出信号
を両セルの伝達関数が一致するように正確に補正できる
ので、床振動周波数に応じて正確な床振動補償を容易に
行うことができる。また、両セルの伝達関数を一致させ
ることにより、両セルの動特性が相違することによって
生じる計量信号と床振動検出信号の位相差による誤差も
解消されることとなり、床振動補償の正確性がさらに増
して、高精度の計量が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る計量装置を示す構
成図である。

【図２】計量セルと床振動検出セルの伝達関数の関係を
示す図である。

【図３】第２実施形態に係る計量装置を示す構成図であ
る。

【図４】２次元の振動モデルを示す側面図である。

【図５】２次元の床振動を検出する各セルの伝達関数の
関係を示す図である。

【図６】３次元の振動モデルを示す平面図である。

【図７】３次元の床振動を検出する各セルの伝達関数の
関係を示す図である。

【図８】計量セルと床振動検出セルの振動モデルを示す
図である。

【図９】計量セルと床振動検出セルの対床振動感度周波
数を示す特性図である。

【符号の説明】

２…計量セル、４…床振動検出セル、１０…補償処理手
段、１２…質量予測手段、１４…固有振動数演算手段、
１５…伝達関数演算手段、１６…伝達関数補正手段、１
８…減算処理手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下前好伸滋賀県栗太郡栗東町下鈎959番地の１株式会社イシダ滋賀事業所内 (72)発明者亀岡紘一兵庫県加古川市平岡町一色383番地の１

Claims

【特許請求の範囲】

【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、この計量セルが設置された床の振動を検出して、床振動
検出信号を出力する床振動検出セル、計量信号に含まれる直流成分を抽出し、この直流成分か
ら被計量物の質量を予測する質量予測手段、前記予測された被計量物の質量から被計量物がのった計
量セルの固有振動数を演算する固有振動数演算手段と、
この固有振動数に基づいて計量セルの入出力の関係を示
す伝達関数を演算する伝達関数演算手段と、この計量セ
ルの伝達関数と、床振動検出セルの伝達関数とが一致す
るように補正する伝達関数補正手段とを有する補償処理
手段、および、計量信号から補正した床振動検出信号を減算して床振動
補正済計量信号を出力する減算処理手段を備えた計量装
置。
【請求項２】請求項１において、前記補償処理手段は、前記床振動検出セルの出力側に設
けられており、前記伝達関数補正手段は、床振動検出セ
ルの伝達関数を補正して、計量セルの伝達関数と一致さ
せるものである計量装置。