JP2001255216A - デジタルロードセルユニットおよびロードセル式はかり - Google Patents
デジタルロードセルユニットおよびロードセル式はかりInfo
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Abstract
良好な測定精度を維持しながら測定することができるデ
ジタルロードセルユニットおよびロードセル式はかりを
提供する。 【解決手段】 起歪体の正規姿勢からの傾斜角度を測定
する傾斜角検出センサ23を設けて、この傾斜角検出セ
ンサ23で検出した傾斜角度に基づいて測定荷重の補正
を行って荷重をデジタル出力する。これにより、起歪体
が傾斜して配設されている場合でも、良好な測定精度を
維持しながら測定することができる。
Description
ユニットおよびロードセル式はかりに関する。
で圧縮されて歪みを発生する起歪部1を有し、その軸心
Xが鉛直線に沿って直立に自立した姿勢に配置され、荷
重を受ける荷重受け部2の両端部2aが曲面とされたコ
ラム形状である、いわゆるロッカーピン型の起歪体3を
用いたロードセル5は知られている。この種の起歪体3
は、例えば、ピンを旋盤で回転させることなどにより、
比較的簡単に製造できるので、製造コストを安価に済ま
すことができるなどの利点を有する。また、このような
ロッカーピン型の起歪体3をも含めて、荷重受け部2の
両端部2aが曲面とされたコラム形状であるダブルコン
ベックス型の起歪体3は、設置面の傾斜および荷重負荷
方向の傾斜に伴って傾斜可能であるので、設置面が傾斜
していたり荷重負荷方向が傾斜していた場合でも、ロー
ドセルユニットやはかりを良好に設置できたり荷重を受
けることができる利点がある。
トレインゲージ4が貼り付けられ、これらのストレイン
ゲージ4によりブリッジ回路が形成されて、起歪部1の
歪みを検出させて電気信号に変換する。
11に示すように、ブリッジ回路6より出力されるアナ
ログ信号をA/D変換器7によりデジタル信号に変換す
るとともに、このデジタル信号に基づいて起歪体3の温
度特性や負荷特性などを補償するための温度センサや補
償回路(図示せず)を設けて、マイクロコンピュータな
どからなる補正演算処理手段(図面においてはCPUと
表示する)8にて補正して出力することにより、測定精
度を向上させた、いわゆるデジタルロードセルユニット
10も既に知られている。なお、9aはブリッジ回路6
からの出力を増幅するアンプ、9bはブリッジ回路6に
所定の電圧をかける基準電源である。このような構成を
採用することで、上述のように、製造が容易なロッカー
ピン型の起歪体3を用いながら、高い精度のはかりを比
較的安価に得ることが可能となる。なお、この種のロッ
カーピン型の起歪体3は、荷重受け部2の両端部2aに
形成された曲面の曲率半径が、起歪体3の長手方向(軸
心方向)の長さよりも大きくされている。
0は、例えば、持ち運び可能な台はかりや、トラックス
ケールなどに用いられる。持ち運び可能な台はかりなど
に用いられる場合には1つのデジタルロードセルユニッ
ト10が備えられるが、これに対してトラックスケール
などに用いられる場合には複数のデジタルロードセルユ
ニット10が複数の箇所に分散して配置され、各デジタ
ルロードセルユニット10が、図12に示すように、下
方に掘られたピット11内に配置される。そして、これ
らの複数のデジタルロードセルユニット10で、荷重受
台12を支持し、各デジタルロードセルユニット10の
出力を和算して計重値としており、各デジタルロードセ
ルユニット10の相互間でばらつきが無いようにデジタ
ルロードセルユニット10単体で高精度に感度調整をし
たものが使用される。なお、13は上方の荷重受け部2
に載せられて荷重受台12に組付けられた上部ブラケッ
ト、14は下方の荷重受け部2を受けて、ピット11内
の固定台15に固定された下部ブラケット、16はアン
プ9aやA/D変換器7、補正演算処理手段8が設けら
れている基板である。
0を用いたはかりは、起歪体5に対して鉛直方向に荷重
が作用し、起歪体3が荷重を測定するに際して最も適し
た正規姿勢に配置されることを前提として製造されてい
る。例えば、上述したロッカーピン型の起歪体3を用い
た場合には、この起歪体3の軸心Xが水平面に直交する
鉛直線に沿っており、荷重受台12に対して荷重が鉛直
線方向に作用する正規姿勢に配置することを前提として
製造されている。
び可能なロードセル式はかりを、例えば大型店舗などに
おいて設置箇所をたびたび変更しながら使用するような
場合には、各設置場所に据え付けた都度、正規の姿勢と
なるように厳密に調整するべきであるが、この正規姿勢
への調整作業を行うと多くの手間や時間がかかるので、
実際には、このような調整を行わず、不正確な測定デー
タのまま使用することがあった。
場所に据え付けられるロードセル式はかりにおいては、
その据え付けに際して例えばロッカーピン型の起歪体3
が実際にはその軸心Xが鉛直線に対して少しずれた姿勢
で配設されてしまったり、据え付け時にはその軸心Xが
鉛直線に沿う姿勢で配設されていたにもかかわらず、使
用中に鉛直線からずれてしまうことがある。起歪体3の
軸心Xが使用中に鉛直線からずれてしまう原因として
は、はかりを構成する部材やはかりを組付けている部材
間の温度変化による膨張率の差異などによるものであっ
たり、荷重による起歪体3を除く各種部材の変形による
ものであったりすると考えられる。
れて、例えばロッカーピン型の起歪体3の軸心Xが鉛直
線よりずれて傾斜していると、全ての荷重が起歪体3を
圧縮する方向には作用しなくなるため、傾斜角度が大き
いほど、誤差が大きくなり測定データが不正確なものと
なってしまい、測定精度の低下を招いてしまう。
ドセルユニット10で、単一または複数の荷重受台12
を支持し、各デジタルロードセルユニット10の出力を
和算して計重値とするロードセル式のはかりにおいて
は、デジタルロードセルユニット10単体で高精度に感
度調整をしていても、各デジタルロードセルユニット1
0を組付けた状態やその後の状態では、使用場所へのは
かり据付時の基礎面の水平度などや組付け部品の幾何学
的な狂いなどによる起歪体3の傾斜に対して根本的に対
応することができず、組付け後に現地において、起歪体
3の傾斜に起因すると思われる偏置誤差(いわゆる四隅
誤差)に対し、以下のような補正を行っていた。
見られるように、各デジタルロードセルユニット10の
出力を和算するに際して、各デジタルロードセルユニッ
ト10の出力をそれぞれ感度補正手段で補正してから演
算手段で各デジタルロードセルユニット10の出力を和
算している。各感度補正手段への出力補正係数の書込み
を実施するためには、荷重受台12を取り外して、各デ
ジタルロードセルユニット10毎に個別に既知の重量の
分銅を負荷して出力補正係数を計算し、計算で求めた出
力補正係数を設定するように構成している。
83号公報に見られるように、荷重受台12の複数位置
に分銅を複数回載せ換えて載置場所毎に各デジタルロー
ドセルユニット10ごとの出力を得るとともに、荷重受
台12に分銅を載せていない無負荷状態のときの各デジ
タルロードセルユニット10ごとの出力を得て、これら
の各デジタルロードセルユニット10毎の出力から各デ
ジタルロードセルユニット10の感度を揃えるための出
力補正係数を演算し、荷重測定時に、これらの出力補正
係数を用いて重量測定時に各デジタルロードセルユニッ
ト10の出力を補正した後に合計して、この合計値を出
力するものも提案されている。
傾斜に起因すると思われる偏置誤差を低減させることが
可能となる。しかしながら、何れの方法においても、分
銅の乗せ換えなどの多くの手間や時間を必要とし、しか
も補正量が多い場合には、その分だけ精度も低下してい
る恐れがある。また、経時変化により偏置誤差を生じて
いる場合には、上記方法による補正をたびたび行わなけ
ればならない上に、補正を何時行ったらよいのかも不明
である。
体が傾斜して配設されている場合でも、良好な測定精度
を維持しながら正確な荷重を出力することができるデジ
タルロードセルユニットおよびロードセル式はかりを提
供することを目的とするものである。
に本発明の請求項1記載のデジタルロードセルユニット
は、測定対象の荷重を受けて歪みを発生する起歪体と、
この起歪体に取り付けられて起歪体の歪みを検出して電
気信号に変換するストレインゲージと、このストレイン
ゲージから出力されたアナログ信号を増幅してデジタル
変換する増幅器およびA/D変換器と、起歪体の正規姿
勢からの傾斜角度を測定する傾斜角検出手段と、この傾
斜角検出手段で検出した傾斜角度に基づいて測定荷重の
補正を行って荷重をデジタル出力する補正演算処理手段
とを備えたことを特徴とする。
ジタルロードセルユニットにおいて、補正演算処理手段
は、許容できる許容最大傾斜角度を記憶する記憶部を備
え、記憶部に設定された起歪体の許容最大傾斜角度と傾
斜角検出手段にて検出した起歪体の傾斜角度とを比較し
て、起歪体が許容最大傾斜角度を越えている際に警報出
力を行うことを可能にしたことを特徴とする。
ジタルロードセルユニットにおいて、記憶部に記憶する
許容最大傾斜角度データとして、無負荷時の許容最大傾
斜角度データと、複数の負荷条件下での許容最大傾斜角
度データとを有し、無負荷時に許容最大傾斜角度を越え
た際あるいは負荷時に許容最大傾斜角度を越えた際に警
報出力を行うことを可能にしたことを特徴とする。
れかに記載のデジタルロードセルユニットにおいて、補
正演算処理手段は、補正を実行するかどうかを判定する
ための最小傾斜角度を記憶する記憶部を備え、記憶部に
設定された起歪体の最小傾斜角度と傾斜角検出手段にて
検出した起歪体の傾斜角度とを比較して、起歪体の傾斜
角度が最小傾斜角度よりも小さい場合には起歪体の傾斜
に関する補正処理を行わずにデジタル出力することを特
徴とする。
れかに記載のデジタルロードセルユニットにおいて、起
歪体は、設置面の傾斜および荷重負荷方向の傾斜に伴っ
て傾斜可能に構成されているダブルコンベックス型であ
ることを特徴とする。
れかに記載のデジタルロードセルユニットにおいて、補
正演算処理手段は、起歪体の傾斜角に応じて変化する出
力変化の比率を予め記憶しておく記憶部を備え、使用時
には傾斜角検出手段の出力に応じて記憶部に記憶したデ
ータを用いて補正演算することを特徴とする。
れかに記載のデジタルロードセルユニットにおいて、傾
斜角検出手段は、1軸または複数軸の傾斜を検出でき、
複数軸の傾斜を検出する場合には、各軸に対する傾斜角
の内で最大の傾斜角を傾斜角として出力することを特徴
とする。
れかに記載のデジタルロードセルユニットにおいて、傾
斜角検出手段の感度以上の感度を有する水平器と、水平
器で水平を確認した際に水平状態を通知する信号を入力
する水平状態通知手段と、水平状態通知手段からの信号
を入力した際に傾斜角検出手段における傾斜角の零点補
正を行わせる零点補正手段とを備えたことを特徴とす
る。
れかに記載のデジタルロードセルユニットにおいて、傾
斜角検出手段が起歪体に取り付けられていることを特徴
とする。
何れかに記載のデジタルロードセルユニットにおいて、
傾斜角検出手段が起歪体の近傍に取り付けられているこ
とを特徴とする。
測定対象の荷重を起歪体により受けて歪みを発生させ、
この起歪体に取り付けられた歪み検出手段により起歪体
の歪みを検出して電気信号に変換することで荷重を測定
してデジタル出力するデジタルロードセルと、起歪体の
正規姿勢からの傾斜角度を測定する傾斜角検出手段と、
この傾斜角検出手段で検出した傾斜角度に基づいて測定
荷重の補正を行う補正演算処理手段とを備えたことを特
徴とする。
測定対象の荷重を起歪体により受けて歪みを発生させ、
この起歪体に取り付けられた歪み検出手段により起歪体
の歪みを検出して電気信号に変換することで荷重を測定
してデジタル出力するデジタルロードセルユニットを複
数有し、これら複数のデジタルロードセルユニットで測
定荷重を受けて支持し、各デジタルロードセルユニット
の測定荷重を和算処理するロードセル式はかりであっ
て、各デジタルロードセルに対応して設けられ、各デジ
タルロードセルの起歪体の正規姿勢からの傾斜角度を測
定する傾斜角検出手段と、この傾斜角検出手段で検出し
た傾斜角度に基づいて各デジタルロードセルユニットの
測定荷重の補正を行ってデジタル出力する補正演算処理
手段と、補正した各測定荷重の和算値を計算する和算処
理手段とを備えたことを特徴とする。
は12に記載のロードセル式はかりにおいて、補正演算
処理手段は、許容できる許容最大傾斜角度を記憶する記
憶部を備え、記憶部に設定された起歪体の許容最大傾斜
角度と傾斜角検出手段にて検出した起歪体の傾斜角度と
を比較して、起歪体が許容最大傾斜角度を越えている際
に警報出力を行わせる手段を備えたことを特徴とする。
載のロードセル式はかりにおいて、記憶部に記憶する許
容最大傾斜角度データとして、無負荷時の許容最大傾斜
角度データと、複数の負荷条件下での許容最大傾斜角度
データとを有し、無負荷時に許容最大傾斜角度を越えた
際あるいは負荷時に許容最大傾斜角度を越えた際に警報
出力を行うことを可能にしたことを特徴とする。
載のロードセル式はかりにおいて、各デジタルロードセ
ルユニットに対して識別番号を付与し、予め設定された
起歪体の許容最大傾斜角度と各デジタルロードセルユニ
ットの傾斜角検出手段にて検出した起歪体の傾斜角度と
を比較して、起歪体が許容最大傾斜角度を越えているデ
ジタルロードセルユニットがあった際にこのデジタルロ
ードセルユニットの識別番号を警報値として出力する手
段を備えたことを特徴とする。
5の何れかに記載のロードセル式はかりにおいて、予め
設定された最小傾斜角度と傾斜角検出手段にて検出した
起歪体の傾斜角度とを比較して、起歪体の傾斜角度が最
小傾斜角度よりも小さい場合にはその起歪体の傾斜に関
する補正処理については行わずに各測定荷重の和算値を
計算する手段を備えたことを特徴とする。
6の何れかに記載のロードセル式はかりにおいて、各デ
ジタルロードセルユニットの起歪体の傾斜角度をそれぞ
れ外部に出力させる出力手段を備えたことを特徴とす
る。
7の何れかに記載のロードセル式はかりにおいて、各デ
ジタルロードセルユニットの起歪体の傾斜角度データに
基づいて、はかりにおける偏って傾いた領域を判定する
手段を備えたことを特徴とする。
8の何れかに記載のロードセル式はかりにおいて、起歪
体は、設置面の傾斜および荷重負荷方向の傾斜に伴って
傾斜可能に構成されているダブルコンベックス型である
ことを特徴とする。
9の何れかに記載のロードセル式はかりにおいて、補正
演算処理手段は、起歪体の傾斜角に応じて変化する出力
変化の比率を予め記憶しておく記憶部を備え、使用時に
は傾斜角検出手段の出力に応じて記憶部に記憶したデー
タを用いて補正演算することを特徴とする。
0の何れかに記載のロードセル式はかりにおいて、傾斜
角検出手段は、1軸または複数軸の傾斜を検出でき、複
数軸の傾斜を検出する場合には、各軸に対する傾斜角の
内で最大の傾斜角を傾斜角として出力することを特徴と
する。
1の何れかに記載のロードセル式はかりにおいて、傾斜
角検出手段の感度以上の感度を有する水平器と、水平器
で水平を確認した際に水平状態を通知する信号を入力す
る水平状態通知手段と、水平状態通知手段からの信号を
入力した際に傾斜角検出手段における傾斜角の零点補正
をそれぞれのロードセルに行わせる零点補正手段とを備
えたことを特徴とする。
ば、起歪体の傾斜角度に応じて測定荷重がデジタル補正
されるため、良好な測定精度を維持しながら測定するこ
とができる。
ば、起歪体の傾斜角度が許容最大傾斜角度を越えている
際には警報動作を行わせることができるため、起歪体が
許容最大傾斜角度以内となるように配設することなどが
促されて、信頼性がさらに向上する。
ば、それぞれの負荷条件時(無負荷時も含む)で、起歪
体が許容最大傾斜角度を越えたかどうかを確認できるた
め、信頼性が向上する。
ば、起歪体の傾斜角度が最小傾斜角よりも小さい場合に
は、その起歪体の傾斜に関する補正処理が行われずに出
力されるため、出力動作を迅速に行うことができる。
ば、設置面が傾斜していたり荷重負荷方向が傾斜してい
た場合でも、ロードセルユニットやはかりを良好に設置
できたり荷重を受けることができ、しかも良好な測定精
度を維持しながら測定することができる。
ば、傾斜角検出手段による傾斜角の零点補正を良好に行
うことができて、さらに測定精度を向上させることがで
きる。請求項12に記載の構成によれば、傾斜角検出手
段で検出した傾斜角度に基づいて各デジタルロードセル
ユニットの測定荷重の補正が行われ、補正した各測定荷
重の和算値が計算される。これにより、起歪体の傾斜に
対して根本的に対応することができるので、組付け後
に、起歪体の傾斜に起因する偏置誤差の補正作業を省い
たり、偏置誤差の補正量を低減させたりすることができ
る。
が許容最大傾斜角度を越えているデジタルロードセルユ
ニットがあった際にこのデジタルロードセルユニットを
容易に特定することができる。
タルロードセルユニットの起歪体の傾斜角度がそれぞれ
外部に出力されるため、例えば据付けた際などに、各デ
ジタルロードセルユニットの起歪体の傾斜角度を参考に
しながら、各デジタルロードセルユニットの据付姿勢を
良好な姿勢に矯正することが可能となる。
据付けた際に、隣り合うデジタルロードセルユニットの
起歪体の傾斜角度が何れも大きかった場合などには、こ
の偏って傾いた領域が判定されて通知され、例えば偏っ
て傾いた領域の表示や警報動作を行わせることで、偏っ
て傾いた領域が容易にわかり、この領域に対して適切に
据付状態の調整などを行うことができて、各デジタルロ
ードセルユニットが不良な据付状態のままで組付けられ
たりすることを防止できる。
かるロードセル式はかりを図面に基づいて説明する。な
お、従来のロードセルと同様な機能のものには同符号を
付す。
の形態にかかるロードセル式はかり20では、いわゆる
ロッカーピン型の起歪体3を用いたデジタルロードセル
ユニット21を採用している。起歪体3は、荷重を受け
ることで圧縮されて歪みを発生する細径の起歪部1と、
起歪部1の上下で荷重を受け、両端部2aが曲面とされ
た太径の荷重受け部2とを有している。そして、これら
の曲面の両端部2aを介して、荷重受台12や固定台1
5に固定された上部ブラケット13や下部ブラケット1
4に当接することで、荷重負荷方向が傾斜していたり設
置面が傾斜していたりした場合でも、ロードセルユニッ
トやはかりを良好に設置できたり荷重を受けることがで
きるよう構成されている。なお、荷重受け部2の両端部
2aに形成された曲面の曲率半径は、起歪体3の長手方
向(軸心方向)の長さよりも大きくされている(図2、
図3では分かり易いように、小さ目の曲率半径で描いて
いる)。
のストレインゲージ4が貼り付けられ、これらのストレ
インゲージ4によりブリッジ回路6が形成されて、起歪
部1の歪みを検出させて電気信号に変換する。
より出力されるアナログ信号はアンプ9aにて増幅され
た後、A/D変換器7によりデジタル信号に変換され
て、マイクロコンピュータなどからなり記憶部22aを
有する補正演算処理手段(図面においてはCPUと表示
する)22にデジタル測定荷重として入力されて、デジ
タルロードセルユニット21を構成している。なお、9
bはブリッジ回路6に所定の電圧をかける基準電源、図
2における16はアンプ9aやA/D変換器7、補正演
算処理手段22が設けられている基板である。
ドセルユニット21には、起歪体3の正規姿勢からの傾
斜角度θを測定する傾斜角検出センサ23が設けられて
いる。そして、補正演算処理手段22は、この傾斜角検
出センサ23で検出した傾斜角度θに基づいて測定荷重
の補正を行って荷重をデジタル出力するようになってい
る。また、このデジタルロードセルユニット21を備え
たロードセル式のはかり20には、荷重受台12などの
機構部品に加えて、補正演算処理手段22からの値や起
歪体3の傾斜角度θなどを表示する表示部26や、各種
設定値の変更などを行うための複数のキーなどからなる
入力手段27、起歪体3の傾斜角度θに応じて警報表示
などを行わせる制御部28などが設けられている指示計
29が備えられている。
などを利用して人が目視確認することができる水平器3
0(図2参照)が取付けられている。この水平器30は
傾斜角検出センサ23の感度以上の感度を有し、デジタ
ルロードセルユニット21の設置時などに水平器30で
水平を確認し、入力手段27から所定の操作を行うこと
により、水平状態を通知する信号を入力することができ
るようになっており、この信号を入力した際には、補正
演算処理手段22において傾斜角検出センサ23の傾斜
角の零点補正を行わせることができるようになってい
る。
環状とされ、図3(a)などに示すように、起歪体3の
下方寄り端部2の外周に直接取り付けられている。そし
て、例えば、図4(a),(b)に示すように、内部に
所定の誘電率を発生させる流体23aが内周寄りのリン
グ状電極23bと外周寄りのリング状電極23cとの間
で、傾斜状態による接触具合の変化に起因して、リング
状電極23b、23c間の静電容量が変化し、この静電
容量の変化を検出することで、起歪体3の軸線Xが鉛直
線Zに対して傾斜する傾斜角度θを検出するようになっ
ている。
間の温度変化、部材間の膨張率の差異などにより、デジ
タルロードセルユニット21の起歪体3が、その軸心が
鉛直線に対して傾斜角度θだけ傾斜された姿勢で配設さ
れた場合には、図3(b)に示すように、鉛直方向に作
用する荷重Wに対して、起歪体3の軸心Xに沿う方向
(起歪体3およびストレインゲージ4により歪みを検出
する方向)の力成分Fxは、W・cosθである。した
がって、傾斜角度θが大きいほどその見かけの測定荷重
(=Fx)は少なくなるため、補正演算処理手段22に
より測定荷重を傾斜角度θに応じた値で割って補正する
ことにより、実際の荷重Wが得られることとなる。
て測定荷重がデジタル補正されるため、良好な測定精度
を維持しながら測定することができる。したがって、こ
のロードセル式はかり20が持ち運びできるものであっ
て、例えば大型店舗などで設置箇所を変えて使用する場
合には、起歪体3の傾斜角度θに応じて測定荷重が自動
的に補正されるため、従来のように、正規の姿勢への調
整作業を行わなくても、少々傾いている状態で設置され
ているにもかかわらず、精度のよい荷重値が自動的に出
力される。
を当てはめる代わりに、記憶部22aに、起歪体3の傾
斜角度θに応じて変化する出力変化の比率を実験的に求
めて予め記憶しておき、使用時に、傾斜角検出センサ2
3の出力に応じて記憶部22aに記憶したデータを用い
て補正演算してもよい。この場合には、実験による手間
はかかるものの、実際的な補正を行うことができて、測
定精度を更に向上させることができる。
デジタルロードセルユニット21の物理的構成や電気的
構成に起因する誤差よりも前記傾斜角度θによる誤差が
小さいと判断される場合には傾斜角度θによる補正を行
わないことができるようになっている。すなわち、傾斜
角度θによる補正を行わない傾斜角度範囲が最小傾斜角
度θminとして記憶部22aに予め記憶されており、例
えば、傾斜角度θが最小傾斜角度θminである1.5度
以内であれば傾斜角度による補正を行わない。これによ
り、傾斜角度θによる補正を行って、補正による効果が
あまり期待されないにもかかわらず、いたずらに演算処
理を複雑にして測定荷重の表示(出力)時間が遅れるこ
とを防止できるようになっている。
の傾斜角度θが許容できる許容最大傾斜角度θmaxを記
憶部22aに予め記憶しており、記憶部22aに設定さ
れた起歪体3の許容最大傾斜角度θmaxと傾斜角検出セ
ンサ23にて検出した起歪体3の傾斜角度θとを比較し
て、起歪体3が許容最大傾斜角度θmaxを越えている際
には、傾斜角度θの出力に加えて警報出力を行う。ここ
で、記憶部22aに記憶する許容最大傾斜角度θmaxの
データとしては、無負荷時の許容最大傾斜角度データ
と、複数の荷重値からなる負荷条件範囲での各許容最大
傾斜角度データとが設けられ、無負荷時や該当する負荷
条件範囲に該当する許容最大傾斜角度θma xを越えた際
に警報出力を行う。そして、ロードセル式のはかり20
の制御部28は前記警報出力を入力した際には、表示部
31に、傾斜角度θの表示とともに警報表示が行われ
る。これにより、製品の製造工程における組み付け時な
どに、起歪体3が許容最大傾斜角度θmax以内となるよ
うに配設することが促され、起歪体3が許容最大傾斜角
度θmax以内となるように組付け直すことによって、高
い信頼性を維持することができる。また、負荷を与えた
状態でも、各負荷条件下で許容最大傾斜角度θmaxが設
定されているため、信頼性が向上し、例えば、荷重が増
加する範囲ほど許容最大傾斜角度θmaxを小さ目に設定
することにより、信頼性が低下することを防止したり大
きな横荷重が作用して安全性が低下することなどを防止
できる。
サ23のリング状電極を周方向に対して複数に分割して
もよく、この場合には起歪体3の傾斜方向も特定できる
利点を有する。このように、傾斜角検出センサ23にて
複数軸の傾斜を検出する場合には、各軸に対する傾斜角
の内で最大の傾斜角を傾斜角データとして出力する。ま
た、図示しないが、傾斜角検出センサ23を起歪体3に
直接取り付ける代わりに、起歪体3と一体的な部品、例
えば起歪体3を被う防塵用カバーなどに傾斜角検出セン
サを設けてもよく、傾斜角検出センサにて起歪体3の傾
斜角度を検出できればよい。
カーピン型の起歪体3を用いたデジタルロードセルユニ
ット21を採用した場合を述べたが、これに限るもので
はなく、例えば、図6に示すように、略円盤形状で、下
面側に薄肉部31を有し、この薄肉部31に複数のスト
レインゲージ4が貼り付けられた起歪体32と、この起
歪体32を下方から受ける支持筒部33とからなる、略
中空円柱形状のロードセル34を備えたデジタルロード
セルユニットを用いてもよく、この場合にはロードセル
34内部に傾斜角検出センサ23を配置するとよい。
中央部に貫通孔61を有し凹部62にそれぞれ複数のス
トレインゲージ63を貼りつけ、両端部65、66が曲
面とされた剪断検出型の起歪体60を用いたデジタルロ
ードセルユニットを採用してもよい。また、これらのロ
ッカーピン型の起歪体3や剪断検出型の起歪体60など
の、両端部が曲面とされたいわゆるダブルコンベックス
型のデジタルロードセルユニットの他に、図8に示すよ
うに、上下に球面軸受71、72が設けられて剪断力を
検出する引張り型の起歪体70を備えたデジタルロード
セルユニットを採用してもよく、この場合には支持部7
3の傾斜や荷重負荷部74の傾斜などに伴って傾動自在
とされ、下方へ引張られる荷重を精度良く測定すること
が可能となる。
出力を補正演算処理手段22にて行う場合を述べたが、
これに代えて、警報出力を補正演算処理手段22では行
わずに、制御部28で判定させて行わせてもよい。
ドセル式のはかり20に1つのデジタルロードセルユニ
ット21を備えた場合を述べたが、これに限るものでは
ない。すなわち、図9に示すように、1台のロードセル
式のはかり50に複数のデジタルロードセルユニット2
1を備え、これら複数のデジタルロードセルユニット2
1で測定荷重を受けて支持し、各デジタルロードセルユ
ニット21の測定荷重を計算処理するロードセル式はか
りに上記と同様な構成を採用してもよい。
ている各デジタルロードセルユニット21においても、
傾斜角検出センサ23や補正演算処理手段22を有して
おり、これらのデジタルロードセルユニット21におい
て起歪体3の傾斜角度θに応じて補正されてデジタル出
力された各測定荷重の和算値を、和算処理機能を有する
はかり50の制御部51により計算して処理するように
なっている。また、制御部51には、デジタルロードセ
ルユニット21から、補正済みの測定荷重がデジタル出
力されるだけでなく、起歪体3の傾斜角度θのデータも
デジタル出力される。
を行った各測定荷重を和算するので、組付け後に、起歪
体3の傾斜に起因する偏置誤差の作業を省くことが可能
となる。したがって、経時変化に伴って偏置誤差を生じ
るような場合でも、偏置誤差の作業をたびたび行うこと
を省くことができ、しかも偏置誤差の作業を行う時期な
どを検討する必要もなくなり、正確な荷重値を自動的に
得ることができる。
開平8−43183号公報などに開示された方法を用い
て、各デジタルロードセルユニット21からデジタル出
力された補正済みの測定荷重に対して、偏置誤差の補正
を行ってもよく、この場合には、起歪体3の傾斜に起因
する偏置誤差分が予め補正されていることとなるため、
その後の偏置誤差(すなわち起歪体3の傾斜以外の要因
にかかる偏置誤差)の補正量を低減させることができ、
この結果、起歪体3の傾斜に起因する補正を行っていな
い状態から偏置誤差の補正を直接行う従来のような方法
の場合に比べて、測定精度を向上させることができる。
に対しては識別番号が予め付与されている。そして、デ
ジタルロードセルユニット21単体での起歪体3の傾斜
角度θが許容最大傾斜角度θmaxよりも大きい場合に
は、該当するデジタルロードセルユニット21の識別番
号が表示されるとともに警報信号が出力されるようにな
っている。これにより、起歪体3の傾斜角度θが許容最
大傾斜角度θmaxを越えているデジタルロードセルユニ
ット21があった際に、該当するデジタルロードセルユ
ニット21を容易に知ることができ、このデジタルロー
ドセルユニット21だけに対して姿勢の矯正作業を行う
ことが可能となる。
に警報動作が行われる。すなわち、デジタルロードセル
ユニット21が多数設けられている場合に、偏った領域
のデジタルロードセルユニット21群において起歪体3
の傾斜角度θが大きい場合にも、これらのデジタルロー
ドセルユニット21群の識別番号が警報値として表示さ
れるとともに警報動作が行われる。例えば、隣り合うデ
ジタルロードセルユニット21の起歪体3の傾斜角度θ
が何れも所定角度、例えば4度以上であった場合には、
その領域において特に偏って傾いたことによる偏置誤差
を生じる可能性が高くなるため、このような場合におい
ても、はかり50の制御部51でこのような事象が判定
されて該当するデジタルロードセルユニット21群の識
別番号表示と警報動作とが行われる。これにより、組付
け時などに、はかり50全体としてのバランスも良好に
調整することができ、精度を一層向上させることが可能
となる。また、各デジタルロードセルユニット21の起
歪体3の傾斜方向に関してもはかり50全体として判定
して、偏って傾斜した領域がある場合にその傾斜方向の
表示や警報動作を行わせるようにしてもよい。
正規姿勢からの傾斜角度を測定する傾斜角検出手段を設
けて、この傾斜角検出手段で検出した傾斜角度に基づい
て測定荷重の補正を行って荷重をデジタル出力すること
により、起歪体が傾斜して配設されている場合でも、良
好な測定精度を維持しながら測定することができる。し
たがって、ロードセル式はかりがその設置箇所を変えて
使用されるような場合でも、従来のように正規姿勢への
煩雑な調整作業を行わなくても、少々傾いている状態の
ままで、精度のよい荷重値が自動的に出力される。これ
により、手間や時間を省くことができ、かつ良好な信頼
性を自動的に得ることができる。
度を越えている際に警報動作を行わせることで、起歪体
が許容最大傾斜角度以内となるように配設することが促
されて、信頼性が向上する。
も小さい場合に、その起歪体の傾斜に関する補正処理を
行わずに出力することにより、精度の低下を招くことな
く、出力動作を迅速に行うことができる。
荷重負荷方向の傾斜に伴って傾斜可能に構成したダブル
コンベックス型を採用することで、設置面が傾斜してい
たり荷重負荷方向が傾斜していた場合でも、ロードセル
ユニットやはかりを良好に設置できたり荷重を受けるこ
とができ、しかも良好な測定精度を維持しながら測定す
ることができる。
有する水平器を確認して傾斜角検出手段における傾斜角
の零点補正を行わせることにより、傾斜角検出手段によ
る傾斜角の零点補正を良好に行うことができて、さらに
測定精度を向上させることができる。
に基づいて複数のデジタルロードセルユニットの各測定
荷重の補正を行い、補正した各測定荷重の和算値を計算
することで、起歪体の傾斜に対して根本的に対応するこ
とができ、組付け後に、起歪体の傾斜に起因する偏置誤
差の補正作業を省いたり、偏置誤差の補正量を低減させ
たりすることができる。すなわち、従来においては、据
付後に現場で偏置誤差の補正作業が必要であったり、多
くの時間や手間、さらには熟練された技能などが必要で
あったが、このような現場での作業を省くことが可能と
なるので、作業性が向上するとともに良好な信頼性を安
定して得ることができる。
歪体の傾斜角度をそれぞれ外部に出力することで、例え
ば据付けた際などに、各デジタルロードセルユニットの
起歪体の傾斜角度を参考にしながら、各デジタルロード
セルユニットの据付姿勢を良好な姿勢に矯正することが
可能となる。
して識別番号を付与し、予め設定された起歪体の許容最
大傾斜角度と各デジタルロードセルユニットの傾斜角検
出手段にて検出した起歪体の傾斜角度とを比較して、起
歪体が許容最大傾斜角度を越えているデジタルロードセ
ルユニットがあった際にこのデジタルロードセルユニッ
トの識別番号を出力することで、この不良状態のデジタ
ルロードセルユニットを能率良く特定することができ
る。
歪体の傾斜角度データに基づいて、はかりにおける偏っ
て傾いた領域を判定する手段を備えたことにより、偏っ
て傾いた領域が容易にわかり、この領域に対して適切に
据付状態の調整などを行うことができて、各デジタルロ
ードセルユニットが不良な据付状態のままで組付けられ
たりすることを防止でき、これによっても信頼性が向上
する。
のブロック図である。
ニットおよびその近傍箇所の正面図である。
ルユニットの正面図で、(a)は起歪体の軸心が鉛直線
に沿っている場合を示し、(b)は起歪体の軸心が傾斜
している場合を示す。
ードセルユニットに用いられている傾斜角検出センサの
要部平面図および要部拡大断面図を示す。
るその他の傾斜角検出センサの要部平面図である。
ユニットの断面図である。
態に係る剪断検出型の起歪体の正面図およびVII−VII線
断面図である。
軸受付き引張り型のデジタルロードセルユニットの正面
図である。
のブロック図である。
る。
セルユニットおよびその近傍箇所の正面図である。
Claims (22)
- 【請求項1】 測定対象の荷重を受けて歪みを発生する
起歪体と、この起歪体に取り付けられて起歪体の歪みを
検出して電気信号に変換するストレインゲージと、この
ストレインゲージから出力されたアナログ信号を増幅し
てデジタル変換する増幅器およびA/D変換器と、起歪
体の正規姿勢からの傾斜角度を測定する傾斜角検出手段
と、この傾斜角検出手段で検出した傾斜角度に基づいて
測定荷重の補正を行って荷重をデジタル出力する補正演
算処理手段とを備えたデジタルロードセルユニット。 - 【請求項2】 補正演算処理手段は、許容できる許容最
大傾斜角度を記憶する記憶部を備え、記憶部に設定され
た起歪体の許容最大傾斜角度と傾斜角検出手段にて検出
した起歪体の傾斜角度とを比較して、起歪体が許容最大
傾斜角度を越えている際に警報出力を行うことを可能に
した請求項1に記載のデジタルロードセルユニット。 - 【請求項3】 記憶部に記憶する許容最大傾斜角度デー
タとして、無負荷時の許容最大傾斜角度データと、複数
の負荷条件下での許容最大傾斜角度データとを有し、無
負荷時に許容最大傾斜角度を越えた際あるいは負荷時に
許容最大傾斜角度を越えた際に警報出力を行うことを可
能にした請求項2に記載のデジタルロードセルユニッ
ト。 - 【請求項4】 補正演算処理手段は、補正を実行するか
どうかを判定するための最小傾斜角度を記憶する記憶部
を備え、記憶部に設定された起歪体の最小傾斜角度と傾
斜角検出手段にて検出した起歪体の傾斜角度とを比較し
て、起歪体の傾斜角度が最小傾斜角度よりも小さい場合
には起歪体の傾斜に関する補正処理を行わずにデジタル
出力する請求項1〜3の何れかに記載のデジタルロード
セルユニット。 - 【請求項5】 起歪体は、設置面の傾斜および荷重負荷
方向の傾斜に伴って傾斜可能に構成されているダブルコ
ンベックス型である請求項1〜4の何れかに記載のデジ
タルロードセルユニット。 - 【請求項6】 補正演算処理手段は、起歪体の傾斜角に
応じて変化する出力変化の比率を予め記憶しておく記憶
部を備え、使用時には傾斜角検出手段の出力に応じて記
憶部に記憶したデータを用いて補正演算する請求項1〜
5の何れかに記載のデジタルロードセルユニット。 - 【請求項7】 傾斜角検出手段は、1軸または複数軸の
傾斜を検出でき、複数軸の傾斜を検出する場合には、各
軸に対する傾斜角の内で最大の傾斜角を傾斜角として出
力する請求項1〜6の何れかに記載のデジタルロードセ
ルユニット。 - 【請求項8】 傾斜角検出手段の感度以上の感度を有す
る水平器と、水平器で水平を確認した際に水平状態を通
知する信号を入力する水平状態通知手段と、水平状態通
知手段からの信号を入力した際に傾斜角検出手段におけ
る傾斜角の零点補正を行わせる零点補正手段とを備えた
請求項1〜7の何れかに記載のデジタルロードセルユニ
ット。 - 【請求項9】 傾斜角検出手段が起歪体に取り付けられ
ている請求項1〜8の何れかに記載のデジタルロードセ
ルユニット。 - 【請求項10】 傾斜角検出手段が起歪体の近傍に取り
付けられている請求項1〜8の何れかに記載のデジタル
ロードセルユニット。 - 【請求項11】 測定対象の荷重を起歪体により受けて
歪みを発生させ、この起歪体に取り付けられた歪み検出
手段により起歪体の歪みを検出して電気信号に変換する
ことで荷重を測定してデジタル出力するデジタルロード
セルと、起歪体の正規姿勢からの傾斜角度を測定する傾
斜角検出手段と、この傾斜角検出手段で検出した傾斜角
度に基づいて測定荷重の補正を行う補正演算処理手段と
を備えたロードセル式はかり。 - 【請求項12】 測定対象の荷重を起歪体により受けて
歪みを発生させ、この起歪体に取り付けられた歪み検出
手段により起歪体の歪みを検出して電気信号に変換する
ことで荷重を測定してデジタル出力するデジタルロード
セルユニットを複数有し、これら複数のデジタルロード
セルユニットで測定荷重を受けて支持し、各デジタルロ
ードセルユニットの測定荷重を和算処理するロードセル
式はかりであって、各デジタルロードセルに対応して設
けられ、各デジタルロードセルの起歪体の正規姿勢から
の傾斜角度を測定する傾斜角検出手段と、この傾斜角検
出手段で検出した傾斜角度に基づいて各デジタルロード
セルユニットの測定荷重の補正を行ってデジタル出力す
る補正演算処理手段と、補正した各測定荷重の和算値を
計算する和算処理手段とを備えたロードセル式はかり。 - 【請求項13】 補正演算処理手段は、許容できる許容
最大傾斜角度を記憶する記憶部を備え、記憶部に設定さ
れた起歪体の許容最大傾斜角度と傾斜角検出手段にて検
出した起歪体の傾斜角度とを比較して、起歪体が許容最
大傾斜角度を越えている際に警報出力を行わせる手段を
備えた請求項11または12に記載のロードセル式はか
り。 - 【請求項14】 記憶部に記憶する許容最大傾斜角度デ
ータとして、無負荷時の許容最大傾斜角度データと、複
数の負荷条件下での許容最大傾斜角度データとを有し、
無負荷時に許容最大傾斜角度を越えた際あるいは負荷時
に許容最大傾斜角度を越えた際に警報出力を行うことを
可能にした請求項13に記載のロードセル式はかり。 - 【請求項15】 各デジタルロードセルユニットに対し
て識別番号を付与し、予め設定された起歪体の許容最大
傾斜角度と各デジタルロードセルユニットの傾斜角検出
手段にて検出した起歪体の傾斜角度とを比較して、起歪
体が許容最大傾斜角度を越えているデジタルロードセル
ユニットがあった際にこのデジタルロードセルユニット
の識別番号を警報値として出力する手段を備えた請求項
14に記載のロードセル式はかり。 - 【請求項16】 予め設定された最小傾斜角度と傾斜角
検出手段にて検出した起歪体の傾斜角度とを比較して、
起歪体の傾斜角度が最小傾斜角度よりも小さい場合には
その起歪体の傾斜に関する補正処理については行わずに
各測定荷重の和算値を計算する手段を備えた請求項11
〜15の何れかに記載のロードセル式はかり。 - 【請求項17】 各デジタルロードセルユニットの起歪
体の傾斜角度をそれぞれ外部に出力させる出力手段を備
えた請求項11〜16の何れかに記載のロードセル式は
かり。 - 【請求項18】 各デジタルロードセルユニットの起歪
体の傾斜角度データに基づいて、はかりにおける偏って
傾いた領域を判定する手段を備えた請求項11〜17の
何れかに記載のロードセル式はかり。 - 【請求項19】 起歪体は、設置面の傾斜および荷重負
荷方向の傾斜に伴って傾斜可能に構成されているダブル
コンベックス型である請求項11〜18の何れかに記載
のロードセル式はかり。 - 【請求項20】 補正演算処理手段は、起歪体の傾斜角
に応じて変化する出力変化の比率を予め記憶しておく記
憶部を備え、使用時には傾斜角検出手段の出力に応じて
記憶部に記憶したデータを用いて補正演算する請求項1
1〜19の何れかに記載のロードセル式はかり。 - 【請求項21】 傾斜角検出手段は、1軸または複数軸
の傾斜を検出でき、複数軸の傾斜を検出する場合には、
各軸に対する傾斜角の内で最大の傾斜角を傾斜角として
出力する請求項11〜20の何れかに記載のロードセル
式はかり。 - 【請求項22】 傾斜角検出手段の感度以上の感度を有
する水平器と、水平器で水平を確認した際に水平状態を
通知する信号を入力する水平状態通知手段と、水平状態
通知手段からの信号を入力した際に傾斜角検出手段にお
ける傾斜角の零点補正をそれぞれのロードセルに行わせ
る零点補正手段とを備えた請求項11〜21の何れかに
記載のロードセル式はかり。
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