JP2004275280A - 重心位置測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】重心位置を正確に測定すると共に廉価である重心位置測定装置を提供する。
【解決手段】荷重受け板で受けた荷重を選択切替手段によって２つのセンサ（第１センサ５と第３センサ７）と２つのセンサ（第２センサ６と第４センサ８）とを各組合せに順次選択切替し、出力差変換手段１４においてこの選択切替手段２５で順次選択切替した各組合せの出力差を求め、記憶部２３においてこの出力差変換手段１４で求めた各組合せの出力差を記憶し、重心位置演算部２１においてこの記憶部２３に記憶した各組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置（座標ｙ軸に対する位置Ｇｙ）と第２方向位置（座標ｘ軸に対する位置Ｇｘ）とを求め、出力手段２４において出力する。
【選択図】図１
【解決手段】荷重受け板で受けた荷重を選択切替手段によって２つのセンサ（第１センサ５と第３センサ７）と２つのセンサ（第２センサ６と第４センサ８）とを各組合せに順次選択切替し、出力差変換手段１４においてこの選択切替手段２５で順次選択切替した各組合せの出力差を求め、記憶部２３においてこの出力差変換手段１４で求めた各組合せの出力差を記憶し、重心位置演算部２１においてこの記憶部２３に記憶した各組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置（座標ｙ軸に対する位置Ｇｙ）と第２方向位置（座標ｘ軸に対する位置Ｇｘ）とを求め、出力手段２４において出力する。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重受け板に荷重が働いた際にその荷重の重心位置を測定する重心位置測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、荷重受け板に荷重が働いた際にその荷重の重心位置を測定する重心位置測定装置は、図７（ａ）の装置外観を表す平面図、図７（ｂ）の装置外観を表す正面図に示すように、荷重受け板１００から荷重が伝達するように複数のセンサ１０１、１０２、１０３、１０４を配置（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）し、これら複数のセンサ１０１、１０２、１０３、１０４の出力ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４を個別に順次増幅し、次の数３、数４の式を用いて、荷重受け板１００に荷重を及ぼした際のその荷重の重心位置（Ｇｘ、Ｇｙ）を算出している。
【０００３】
【数３】
【数４】
【０００４】
例えば、重心位置測定装置の一種として、特許文献１や特許文献２に見られるような重心動揺計は、重心位置の算出にあたって、上記のように行われることが一般的である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２５０８２２号公報
【特許文献２】
特開平７−２５０８２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した重心位置測定装置は、複数のセンサ１０１、１０２、１０３、１０４からの出力ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４を個別に順次増幅する際に、荷重受け板１００に及ぼす荷重の重心位置が移動すると、この移動によって生じる複数のセンサからの出力変化分がすべて、座標ｘ軸に対する重心位置Ｇｘ及び座標ｙ軸に対する重心位置Ｇｙのそれぞれに影響し、正確な重心位置の算出に至らないという問題があった。
【０００７】
また、精度向上のため高い分解能を得ようとする場合には、高出力のセンサを用いたり、個々のセンサからのそれぞれの出力をそれぞれ高増幅する増幅器を用いたりしなければならなかった。このようなセンサや増幅器は、高度な働きを有するが故にコストも高価であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題点を解決することを目的とするもので、重心位置を正確に測定すると共に廉価である重心位置測定装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の重心位置測定装置は、荷重を受ける荷重受け板と、前記荷重受け板から荷重が伝達するように四方の対角に配置して正の出力をする第１センサ及び第３センサと、前記荷重受け板から荷重が伝達するように四方の対角に配置して負の出力をする第２センサ及び第４センサと、前記各センサからの各出力を、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せ、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せ、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せ、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せに選択切替する選択切替手段と、前記選択切替手段で選択切替した前記各組合せの出力差を求める出力差変換手段と、前記出力差変換手段で求めた前記各組合せの出力差を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶した前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せの出力差及び前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置を求め、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せの出力差及び前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せの出力差の比較に基づいて前記第１方向位置と直交する第２方向位置を求める重心位置演算部と、前記重心位置演算部で求めた前記第１方向位置と前記第２方向位置とを出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記選択切替手段は、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せ、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せ、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せ、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せに順次選択切替することを特徴とする。
【００１１】
また、前記選択切替手段は、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せ、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せ、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せ、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せに順次選択切替することを特徴とする。
【００１２】
また、前記重心位置演算部は、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第１センサの位置を（ｘ１、ｙ１）とし、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第２センサの位置を（ｘ２、ｙ２）とし、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第３センサの位置を（ｘ３、ｙ３）とし、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第４センサの位置を（ｘ４、ｙ４）とし、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せの出力差をｗＭ１とし、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せの出力差をｗＭ２とし、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せの出力差をｗＭ３とし、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せの出力差をｗＭ４とし、座標ｘ、ｙ軸に対する重心位置を（Ｇｘ、Ｇｙ）とし、
【数５】
で表す式と、
【数６】
で表す式とを用いて、座標ｘ、ｙ軸に対する重心位置（Ｇｘ、Ｇｙ）を演算することを特徴とする。
【００１３】
また、前記記憶部に記憶した前記各組合せの出力差をすべて合算し総荷重を求める総荷重演算部を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
まず、本発明に係わる重心位置測定装置の構成について、図１の電気系統各部を表すブロック図、図２（ａ）の装置外観を表す平面図、図２（ｂ）の装置外観を表す正面図を参照して詳述する。
【００１６】
本発明の重心位置測定装置は、本体１と、表示ボックス２と、本体１と表示ボックス２とを接続するコード３とにより構成する。
【００１７】
本体１は、荷重を受ける荷重受け板４と、この荷重受け板４の四隅付近に設けた４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）と、この荷重受け板４の一測辺付近に設けた基板ユニット９とから成る。
【００１８】
４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）は、いずれもがハーフブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する。この４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）のうち、対角して位置する一方の２つのセンサ（第１センサ５と第３センサ７）は、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な正の出力にする。一方、対角して位置する他方の２つのセンサ（第２センサ６と第４センサ８）は、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な負の出力にする。
【００１９】
基板ユニット９は、４つのセンサと接続し、この４つのセンサからの出力を取込み、切替部１０・差動増幅部１１・Ａ−Ｄ変換部１２を有する電子基板で処理をした後、コード３にデータを出力する。
【００２０】
切替部１０は、後述する選択制御部１３からの信号に基づいて、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を入切して、４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）からの各出力を、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せに順次切替し出力する。
【００２１】
差動増幅部１１は、切替部１０で組合せた２つの出力に基づいてこの２つの出力の組合せの出力差を求める。Ａ−Ｄ変換部１２は、差動増幅部１１で求めた２つの出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。なお、差動増幅部１１とＡ−Ｄ変換部１２とによって出力差変換手段１４を構成する。
【００２２】
表示ボックス２は、電源スイッチ１５と、表示部１６と、データ出力端子部１７とを筐体１８の外表に備え、電源１９と、ＣＰＵ（選択制御部１３、重心位置演算部２１、総荷重演算部２２を含む）２０・記憶部２３を有する電子基板とを筐体１８の内部に備える。
【００２３】
電源スイッチ１５は、電気系統各部に対して電力を供給又は停止するための切替えをする。電源１９は、電源スイッチ１５がオン状態に切替わると電気系統各部に電力を供給する。
【００２４】
表示部１６は、測定した重心位置や総荷重の結果等を表示する。データ出力端子部１７は、パソコン等の外部機器にデータを出力する。なお、表示部１６とデータ出力端子部１７とによって出力手段２４を構成する。
【００２５】
ＣＰＵ２０は、選択制御部１３、重心位置演算部２１、総荷重演算部２２として各種機能すると共に、公知の如き電気系統各部の制御や演算を行う。
【００２６】
選択制御部１３は、切替部１０に対して、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せを順次選択して切替えるように制御する。なお、切替部１０と選択制御部１３とによって選択切替手段２５を構成する。
【００２７】
重心位置演算部２１は、記憶部２３に記憶した第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せの出力差及び第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置（座標ｙ軸に対する位置Ｇｙ）を求める。また、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せの出力差及び第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置と直交する第２方向位置（座標ｘ軸に対する位置Ｇｘ）を求める。
【００２８】
総荷重演算部２２は、記憶部２３に記憶した各組合せの出力差を合算する。
【００２９】
記憶部２３は、複数の格納部（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４等）を有し、Ａ−Ｄ変換部１２でデジタル化した各組合せの出力差、及び公知の如く各種処理時におけるデータを記憶する。
【００３０】
次に、本発明に係わる重心位置測定装置の動作（体重計や重心動揺計の如く荷重受け板４に被測定者が乗った際における重心位置の測定動作）について、図３の各部の動作処理の流れを表すフローチャートを参照して詳述する。
【００３１】
電源スイッチ１５をオンすると、電源１９が電気系統各部に電力を供給し、装置各部が作動状態となる（ステップＳ１）。
【００３２】
続いて、荷重受け板４に被測定者が乗って、荷重受け板４に荷重が作用すると、４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）において、荷重の伝達を受ける。そして、第１センサ５と第３センサ７では、それぞれが受けた荷重に応じた電気的な正の出力（電圧）に変換し、第２センサ６と第４センサ８では、それぞれが受けた荷重に応じた電気的な負の出力（電圧）に変換する（ステップＳ２）。
【００３３】
続いて、選択制御部１３において、切替部１０に対して、ＳＷ１とＳＷ２とを入れの状態、ＳＷ３とＳＷ４とを切りの状態にするように信号を送る。次いで、切替部１０において、この信号を受けて、ＳＷ１とＳＷ２とを入れの状態、ＳＷ３とＳＷ４とを切りの状態にする。次いで、差動増幅部１１において、このＳＷ１とＳＷ２とが入れの状態となったことにより接続状態となった第１センサ５の正の出力と第２センサ６の負の出力とを差動増幅し、第１センサ５の正の出力と第２センサ６の負の出力との出力差を出力する。次いで、Ａ−Ｄ変換部１２において、この第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。次いで、記憶部２３において、このデジタル化した第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ１をＭ１に記憶する（ステップＳ３）。
【００３４】
続いて、選択制御部１３において、切替部１０に対して、ＳＷ３とＳＷ２とを入れの状態、ＳＷ１とＳＷ４とを切りの状態にするように信号を送る。次いで、切替部１０において、この信号を受けて、ＳＷ３とＳＷ２とを入れの状態、ＳＷ１とＳＷ４とを切りの状態にする。次いで、差動増幅部１１において、このＳＷ３とＳＷ２とが入れの状態となったことにより接続状態となった第３センサ７の正の出力と第２センサ６の負の出力とを差動増幅し、第３センサ７の正の出力と第２センサ６の負の出力との出力差を出力する。次いで、Ａ−Ｄ変換部１２において、この第３センサ７と第２センサ６との出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。次いで、記憶部２３において、このデジタル化した第３センサ７と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ２をＭ２に記憶する（ステップＳ４）。
【００３５】
続いて、選択制御部１３において、切替部１０に対して、ＳＷ３とＳＷ４とを入れの状態、ＳＷ１とＳＷ２とを切りの状態にするように信号を送る。次いで、切替部１０において、この信号を受けて、ＳＷ３とＳＷ４とを入れの状態、ＳＷ１とＳＷ２とを切りの状態にする。次いで、差動増幅部１１において、このＳＷ３とＳＷ４とが入れの状態となったことにより接続状態となった第３センサ７の正の出力と第４センサ８の負の出力とを差動増幅し、第３センサ７の正の出力と第４センサ８の負の出力との出力差を出力する。次いで、Ａ−Ｄ変換部１２において、この第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。次いで、記憶部２３において、このデジタル化した第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ３をＭ３に記憶する（ステップＳ５）。
【００３６】
続いて、選択制御部１３において、切替部１０に対して、ＳＷ１とＳＷ４とを入れの状態、ＳＷ３とＳＷ２とを切りの状態にするように信号を送る。次いで、切替部１０において、この信号を受けて、ＳＷ１とＳＷ４とを入れの状態、ＳＷ３とＳＷ２とを切りの状態にする。次いで、差動増幅部１１において、このＳＷ１とＳＷ４とが入れの状態となったことにより接続状態となった第１センサ５の正の出力と第４センサ８の負の出力とを差動増幅し、第１センサ５の正の出力と第４センサ８の負の出力との出力差を出力する。次いで、Ａ−Ｄ変換部１２において、この第１センサ５と第４センサ８との出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。次いで、記憶部２３において、このデジタル化した第１センサ５と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ４をＭ４に記憶する（ステップＳ６）。
【００３７】
続いて、重心位置演算部２１において、記憶部２３のＭ２に記憶している第３センサ７と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ２と、Ｍ４に記憶している第１センサ５と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ４と、座標ｘ軸に対する各センサの位置（ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４）とを、次の数７の式に代入して、座標ｘ軸に対する重心位置Ｇｘを演算する。また、記憶部２３のＭ１に記憶している第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ１と、Ｍ３に記憶している第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ３と、座標ｙ軸に対する各センサの位置（ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４）とを、次の数８の式に代入して、座標ｙ軸に対する重心位置Ｇｙを演算する。
【００３８】
【数７】
【数８】
【００３９】
次いで、総荷重演算部２２において、記憶部２３のＭ１に記憶している第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ１と、記憶部２３のＭ２に記憶している第３センサ７と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ２と、Ｍ３に記憶している第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ３と、Ｍ４に記憶している第１センサ５と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ４とをすべて合算して、荷重受け板４に働いた総荷重Ｗｔを演算する。
【００４０】
次いで、表示部１６において、重心位置演算部２１で演算した重心位置Ｇｘ、Ｇｙと、総荷重演算部２２で演算した総荷重Ｗｔとを表示する。また、データ出力端子部１７において、重心位置演算部２１で演算した重心位置Ｇｘ、Ｇｙと、総荷重演算部２２で演算した総荷重Ｗｔとを信号化出力する（ステップＳ７）。
【００４１】
続いて、ステップＳ３と同様な処理をし、第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差を記憶部２３のＭ１に上書きして記憶する（ステップＳ８）。
【００４２】
続いて、ステップＳ７と同様な処理をし、重心位置Ｇｘ、Ｇｙ及び総荷重Ｗｔを演算し、表示及び信号化出力する（ステップＳ９）。
【００４３】
続いて、ステップＳ４と同様な処理をし、第２センサ６と第３センサ７との出力の組合せの出力差を記憶部２３のＭ２に上書きして記憶する（ステップＳ１０）。
【００４４】
続いて、ステップＳ７と同様な処理をし、重心位置Ｇｘ、Ｇｙ及び総荷重Ｗｔを演算し、表示及び信号化出力する（ステップＳ１１）。
【００４５】
続いて、ステップＳ５と同様な処理をし、第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差を記憶部２３のＭ３に上書きして記憶する（ステップＳ１２）。
【００４６】
続いて、ステップＳ７と同様な処理をし、重心位置Ｇｘ、Ｇｙ及び総荷重Ｗｔを演算し、表示及び信号化出力する（ステップＳ１３）。
【００４７】
続いて、ステップＳ６と同様な処理をし、第４センサ８と第１センサ５との出力の組合せの出力差を記憶部２３のＭ４に上書きして記憶する（ステップＳ１４）。
【００４８】
続いて、ステップＳ７と同様な処理をし、重心位置Ｇｘ、Ｇｙ及び総荷重Ｗｔを演算し、表示及び信号化出力する（ステップＳ１５）。
【００４９】
続いて、ステップＳ８に戻り、電源スイッチ１５をオフするまでそれ以降の処理を繰り返す。
【００５０】
上述したように、本発明の重心位置測定装置は、荷重受け板４において荷重を受け、荷重受け板４の四隅付近に設けた２つのセンサ（第１センサ５と第３センサ７）においてこの荷重受け板４から伝達される荷重に基づいて正の出力をし、荷重受け板４の四隅付近に設けた２つのセンサ（第２センサ６と第４センサ８）においてこの荷重受け板４から伝達される荷重に基づいて負の出力をし、選択切替手段２５においてこれらの各センサからの各出力を、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せに順次選択切替し、出力差変換手段１４においてこの選択切替手段２５で順次選択切替した各組合せの出力差を求め、記憶部２３においてこの出力差変換手段１４で求めた各組合せの出力差を記憶し、重心位置演算部２１においてこの記憶部２３に記憶した第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せの出力差及び第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置（座標ｙ軸に対する位置Ｇｙ）を求め、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せの出力差及び第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置と直交する第２方向位置（座標ｘ軸に対する位置Ｇｘ）を求め、総荷重演算部２２において記憶部２３に記憶した各組合せの出力差をすべて合算し総荷重を求め、出力手段２４においてこの重心位置演算部２１で求めた第１方向位置及び第２方向位置、総荷重演算部２２で求めた総荷重を出力する。
【００５１】
これによると、２つのセンサの出力を常に同時にサンプリングし、各組合せの出力差のうちの２つでもって、座標ｘ軸に対する重心位置Ｇｘ又は座標ｙ軸に対する重心位置Ｇｙを求める。したがって、荷重受け板４に働く荷重の重心位置の移動によって生じた際のセンサからの出力変化分の影響を従来技術と比較すると半減するので、正確な重心位置の算出が可能となる。また、２つのセンサからの出力の組合せの出力差を正の出力と負の出力とから求める。したがって、特段に各センサを高出力のものとしたり、高増幅する増幅部品を用いないで高出力（高分解能）を得ることができるので、重心位置や総荷重の算出の精度を高めることが可能となる。
【００５２】
なお、上述した実施の形態においては、選択切替手段２５による選択切替を、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せの順に行った。これによると、切替部１０のＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の内の一つだけを順次切替えるだけでよいので、速度の早い切替ができるという利点を有する。
【００５３】
しかしながら、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せの順に行っても実施可能である。この場合には、図３に変わり、図６のフローチャートの如く重心位置測定装置の各部の動作処理の流れとなる。これによると、座標ｙ軸方向位置に係わるセンサからの出力の組合せ同士（第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せ、及び第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せ）を次順で切替えることができ、一方、座標ｘ軸方向位置に係わるセンサからの出力の組合せ同士（第２センサ６と第３センサ７との出力の組合せ、及び第４センサ８と第１センサ５との出力の組合せ）を次順で切替えることができるので、荷重受け板４に働く荷重の重心位置の移動によって生ずるセンサの出力誤差の影響を小さくできるという利点を有する。
【００５４】
また、上述した実施の形態においては、ハーフブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）を用いたが、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ、第２センサ、第３センサ、第４センサ）を用いても実施可能である。
【００５５】
この場合の構成の一例を図４のブロック図に示す。図１のハーフブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）に変わり、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５１、第２センサ５２、第３センサ５３、第４センサ５４）と、これら各センサからの各出力を差動増幅する差動増幅部５５、５６、５７、５８とを切替部１０の前段に備える。
【００５６】
そして、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５１、第２センサ５２、第３センサ５３、第４センサ５４）のうち、対角して位置する一方の２つのセンサ（第１センサ５１と第３センサ５３）では、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な正の出力にし、一方、対角して位置する他方の２つのセンサ（第２センサ５２と第４センサ５４）では、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な負の出力にする。そして、各差動増幅部５５、５６、５７、５８においてこれら各センサからの各出力を差動増幅して切替部１０に出力し、以降については、図１と同様の動作を行う。
【００５７】
また、この場合の構成の別の一例を図５のブロック図に示す。図１のハーフブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）に変わり、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５１、第２センサ５２、第３センサ５３、第４センサ５４）を切替部１０の前段に備える。また、出力差変換手段１４では、センサからの出力を差動増幅する差動増幅部５９、６０をこの切替部１０の後段に備える。なお、この場合の出力変換手段６１は、これらの差動増幅部５９、６０を含めたものとなる。
【００５８】
そして、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５１、第２センサ５２、第３センサ５３、第４センサ５４）のうち、対角して位置する一方の２つのセンサ（第１センサ５１と第３センサ５３）では、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な正の出力にし、一方、対角して位置する他方の２つのセンサ（第２センサ５２と第４センサ５４）では、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な負の出力にする。そして、切替部１０において各センサからの出力を組合せ、差動増幅部５９、６０においてセンサからの出力を差動増幅し、以降については、図１と同様の動作を行う。
【００５９】
また、上述した実施の形態においては、荷重受け板４の四隅付近に４つのセンサを設けたが、配置位置は、これに限られるものではない。荷重受け板４から伝達するように四方に設ければ実施可能である。
【００６０】
また、本発明の重心位置測定装置は、重心動揺計に限らず、荷重受け板に当てたボールの位置を判定する的当て装置のようなものに用いることも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の重心位置測定装置は、上述したような荷重受け板、４つのセンサ、選択切替手段、出力差変換手段、記憶部、重心位置演算部及び出力手段で構成するので、荷重受け板に働く荷重の出力を特別の部品を使用することなく大きくできると共に、荷重受け板に働く荷重の重心位置の移動によって生じた際のセンサからの出力変化分の影響を少なくできる。よって、重心位置を正確に測定すると共に廉価なものとして提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる重心位置測定装置の電気系統各部を表すブロック図である。
【図２】本発明に係わる重心位置測定装置の外観を表し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明に係わる重心位置測定装置の各部の動作処理の流れを表すフローチャートである。
【図４】別の一例として電気系統各部を表すブロック図である。
【図５】別の一例として電気系統各部を表すブロック図である。
【図６】別の一例として各部の動作処理の流れを表すフローチャートである。
【図７】従来の重心位置測定装置の外観を表し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１ 本体
２ 表示ボックス
３ コード
４ 荷重受け板
５、５１ 第１センサ
６、５２ 第２センサ
７、５３ 第３センサ
８、５４ 第４センサ
９ 基板ユニット
１０ 切替部
１１、５５、５６、５７、５８、５９、６０ 差動増幅部
１２ Ａ−Ｄ変換部
１３ 選択制御部
１４、６１ 出力差変換手段
１５ 電源スイッチ
１６ 表示部
１７ データ出力端子部
１８ 筐体
１９ 電源
２０ ＣＰＵ
２１ 重心位置演算部
２２ 総荷重演算部
２３ 記憶部
２４ 出力手段
２５ 選択切替手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重受け板に荷重が働いた際にその荷重の重心位置を測定する重心位置測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、荷重受け板に荷重が働いた際にその荷重の重心位置を測定する重心位置測定装置は、図７（ａ）の装置外観を表す平面図、図７（ｂ）の装置外観を表す正面図に示すように、荷重受け板１００から荷重が伝達するように複数のセンサ１０１、１０２、１０３、１０４を配置（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）、（ｘ４、ｙ４）し、これら複数のセンサ１０１、１０２、１０３、１０４の出力ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４を個別に順次増幅し、次の数３、数４の式を用いて、荷重受け板１００に荷重を及ぼした際のその荷重の重心位置（Ｇｘ、Ｇｙ）を算出している。
【０００３】
【数３】
例えば、重心位置測定装置の一種として、特許文献１や特許文献２に見られるような重心動揺計は、重心位置の算出にあたって、上記のように行われることが一般的である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２５０８２２号公報
【特許文献２】
特開平７−２５０８２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した重心位置測定装置は、複数のセンサ１０１、１０２、１０３、１０４からの出力ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４を個別に順次増幅する際に、荷重受け板１００に及ぼす荷重の重心位置が移動すると、この移動によって生じる複数のセンサからの出力変化分がすべて、座標ｘ軸に対する重心位置Ｇｘ及び座標ｙ軸に対する重心位置Ｇｙのそれぞれに影響し、正確な重心位置の算出に至らないという問題があった。
【０００７】
また、精度向上のため高い分解能を得ようとする場合には、高出力のセンサを用いたり、個々のセンサからのそれぞれの出力をそれぞれ高増幅する増幅器を用いたりしなければならなかった。このようなセンサや増幅器は、高度な働きを有するが故にコストも高価であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題点を解決することを目的とするもので、重心位置を正確に測定すると共に廉価である重心位置測定装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の重心位置測定装置は、荷重を受ける荷重受け板と、前記荷重受け板から荷重が伝達するように四方の対角に配置して正の出力をする第１センサ及び第３センサと、前記荷重受け板から荷重が伝達するように四方の対角に配置して負の出力をする第２センサ及び第４センサと、前記各センサからの各出力を、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せ、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せ、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せ、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せに選択切替する選択切替手段と、前記選択切替手段で選択切替した前記各組合せの出力差を求める出力差変換手段と、前記出力差変換手段で求めた前記各組合せの出力差を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶した前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せの出力差及び前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置を求め、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せの出力差及び前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せの出力差の比較に基づいて前記第１方向位置と直交する第２方向位置を求める重心位置演算部と、前記重心位置演算部で求めた前記第１方向位置と前記第２方向位置とを出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記選択切替手段は、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せ、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せ、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せ、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せに順次選択切替することを特徴とする。
【００１１】
また、前記選択切替手段は、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せ、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せ、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せ、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せに順次選択切替することを特徴とする。
【００１２】
また、前記重心位置演算部は、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第１センサの位置を（ｘ１、ｙ１）とし、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第２センサの位置を（ｘ２、ｙ２）とし、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第３センサの位置を（ｘ３、ｙ３）とし、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第４センサの位置を（ｘ４、ｙ４）とし、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せの出力差をｗＭ１とし、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せの出力差をｗＭ２とし、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せの出力差をｗＭ３とし、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せの出力差をｗＭ４とし、座標ｘ、ｙ軸に対する重心位置を（Ｇｘ、Ｇｙ）とし、
【数５】
【数６】
【００１３】
また、前記記憶部に記憶した前記各組合せの出力差をすべて合算し総荷重を求める総荷重演算部を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１５】
まず、本発明に係わる重心位置測定装置の構成について、図１の電気系統各部を表すブロック図、図２（ａ）の装置外観を表す平面図、図２（ｂ）の装置外観を表す正面図を参照して詳述する。
【００１６】
本発明の重心位置測定装置は、本体１と、表示ボックス２と、本体１と表示ボックス２とを接続するコード３とにより構成する。
【００１７】
本体１は、荷重を受ける荷重受け板４と、この荷重受け板４の四隅付近に設けた４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）と、この荷重受け板４の一測辺付近に設けた基板ユニット９とから成る。
【００１８】
４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）は、いずれもがハーフブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する。この４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）のうち、対角して位置する一方の２つのセンサ（第１センサ５と第３センサ７）は、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な正の出力にする。一方、対角して位置する他方の２つのセンサ（第２センサ６と第４センサ８）は、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な負の出力にする。
【００１９】
基板ユニット９は、４つのセンサと接続し、この４つのセンサからの出力を取込み、切替部１０・差動増幅部１１・Ａ−Ｄ変換部１２を有する電子基板で処理をした後、コード３にデータを出力する。
【００２０】
切替部１０は、後述する選択制御部１３からの信号に基づいて、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を入切して、４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）からの各出力を、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せに順次切替し出力する。
【００２１】
差動増幅部１１は、切替部１０で組合せた２つの出力に基づいてこの２つの出力の組合せの出力差を求める。Ａ−Ｄ変換部１２は、差動増幅部１１で求めた２つの出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。なお、差動増幅部１１とＡ−Ｄ変換部１２とによって出力差変換手段１４を構成する。
【００２２】
表示ボックス２は、電源スイッチ１５と、表示部１６と、データ出力端子部１７とを筐体１８の外表に備え、電源１９と、ＣＰＵ（選択制御部１３、重心位置演算部２１、総荷重演算部２２を含む）２０・記憶部２３を有する電子基板とを筐体１８の内部に備える。
【００２３】
電源スイッチ１５は、電気系統各部に対して電力を供給又は停止するための切替えをする。電源１９は、電源スイッチ１５がオン状態に切替わると電気系統各部に電力を供給する。
【００２４】
表示部１６は、測定した重心位置や総荷重の結果等を表示する。データ出力端子部１７は、パソコン等の外部機器にデータを出力する。なお、表示部１６とデータ出力端子部１７とによって出力手段２４を構成する。
【００２５】
ＣＰＵ２０は、選択制御部１３、重心位置演算部２１、総荷重演算部２２として各種機能すると共に、公知の如き電気系統各部の制御や演算を行う。
【００２６】
選択制御部１３は、切替部１０に対して、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せを順次選択して切替えるように制御する。なお、切替部１０と選択制御部１３とによって選択切替手段２５を構成する。
【００２７】
重心位置演算部２１は、記憶部２３に記憶した第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せの出力差及び第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置（座標ｙ軸に対する位置Ｇｙ）を求める。また、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せの出力差及び第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置と直交する第２方向位置（座標ｘ軸に対する位置Ｇｘ）を求める。
【００２８】
総荷重演算部２２は、記憶部２３に記憶した各組合せの出力差を合算する。
【００２９】
記憶部２３は、複数の格納部（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４等）を有し、Ａ−Ｄ変換部１２でデジタル化した各組合せの出力差、及び公知の如く各種処理時におけるデータを記憶する。
【００３０】
次に、本発明に係わる重心位置測定装置の動作（体重計や重心動揺計の如く荷重受け板４に被測定者が乗った際における重心位置の測定動作）について、図３の各部の動作処理の流れを表すフローチャートを参照して詳述する。
【００３１】
電源スイッチ１５をオンすると、電源１９が電気系統各部に電力を供給し、装置各部が作動状態となる（ステップＳ１）。
【００３２】
続いて、荷重受け板４に被測定者が乗って、荷重受け板４に荷重が作用すると、４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）において、荷重の伝達を受ける。そして、第１センサ５と第３センサ７では、それぞれが受けた荷重に応じた電気的な正の出力（電圧）に変換し、第２センサ６と第４センサ８では、それぞれが受けた荷重に応じた電気的な負の出力（電圧）に変換する（ステップＳ２）。
【００３３】
続いて、選択制御部１３において、切替部１０に対して、ＳＷ１とＳＷ２とを入れの状態、ＳＷ３とＳＷ４とを切りの状態にするように信号を送る。次いで、切替部１０において、この信号を受けて、ＳＷ１とＳＷ２とを入れの状態、ＳＷ３とＳＷ４とを切りの状態にする。次いで、差動増幅部１１において、このＳＷ１とＳＷ２とが入れの状態となったことにより接続状態となった第１センサ５の正の出力と第２センサ６の負の出力とを差動増幅し、第１センサ５の正の出力と第２センサ６の負の出力との出力差を出力する。次いで、Ａ−Ｄ変換部１２において、この第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。次いで、記憶部２３において、このデジタル化した第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ１をＭ１に記憶する（ステップＳ３）。
【００３４】
続いて、選択制御部１３において、切替部１０に対して、ＳＷ３とＳＷ２とを入れの状態、ＳＷ１とＳＷ４とを切りの状態にするように信号を送る。次いで、切替部１０において、この信号を受けて、ＳＷ３とＳＷ２とを入れの状態、ＳＷ１とＳＷ４とを切りの状態にする。次いで、差動増幅部１１において、このＳＷ３とＳＷ２とが入れの状態となったことにより接続状態となった第３センサ７の正の出力と第２センサ６の負の出力とを差動増幅し、第３センサ７の正の出力と第２センサ６の負の出力との出力差を出力する。次いで、Ａ−Ｄ変換部１２において、この第３センサ７と第２センサ６との出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。次いで、記憶部２３において、このデジタル化した第３センサ７と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ２をＭ２に記憶する（ステップＳ４）。
【００３５】
続いて、選択制御部１３において、切替部１０に対して、ＳＷ３とＳＷ４とを入れの状態、ＳＷ１とＳＷ２とを切りの状態にするように信号を送る。次いで、切替部１０において、この信号を受けて、ＳＷ３とＳＷ４とを入れの状態、ＳＷ１とＳＷ２とを切りの状態にする。次いで、差動増幅部１１において、このＳＷ３とＳＷ４とが入れの状態となったことにより接続状態となった第３センサ７の正の出力と第４センサ８の負の出力とを差動増幅し、第３センサ７の正の出力と第４センサ８の負の出力との出力差を出力する。次いで、Ａ−Ｄ変換部１２において、この第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。次いで、記憶部２３において、このデジタル化した第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ３をＭ３に記憶する（ステップＳ５）。
【００３６】
続いて、選択制御部１３において、切替部１０に対して、ＳＷ１とＳＷ４とを入れの状態、ＳＷ３とＳＷ２とを切りの状態にするように信号を送る。次いで、切替部１０において、この信号を受けて、ＳＷ１とＳＷ４とを入れの状態、ＳＷ３とＳＷ２とを切りの状態にする。次いで、差動増幅部１１において、このＳＷ１とＳＷ４とが入れの状態となったことにより接続状態となった第１センサ５の正の出力と第４センサ８の負の出力とを差動増幅し、第１センサ５の正の出力と第４センサ８の負の出力との出力差を出力する。次いで、Ａ−Ｄ変換部１２において、この第１センサ５と第４センサ８との出力の組合せの出力差（アナログ）をデジタル変換する。次いで、記憶部２３において、このデジタル化した第１センサ５と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ４をＭ４に記憶する（ステップＳ６）。
【００３７】
続いて、重心位置演算部２１において、記憶部２３のＭ２に記憶している第３センサ７と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ２と、Ｍ４に記憶している第１センサ５と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ４と、座標ｘ軸に対する各センサの位置（ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４）とを、次の数７の式に代入して、座標ｘ軸に対する重心位置Ｇｘを演算する。また、記憶部２３のＭ１に記憶している第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ１と、Ｍ３に記憶している第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ３と、座標ｙ軸に対する各センサの位置（ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４）とを、次の数８の式に代入して、座標ｙ軸に対する重心位置Ｇｙを演算する。
【００３８】
【数７】
次いで、総荷重演算部２２において、記憶部２３のＭ１に記憶している第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ１と、記憶部２３のＭ２に記憶している第３センサ７と第２センサ６との出力の組合せの出力差ｗＭ２と、Ｍ３に記憶している第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ３と、Ｍ４に記憶している第１センサ５と第４センサ８との出力の組合せの出力差ｗＭ４とをすべて合算して、荷重受け板４に働いた総荷重Ｗｔを演算する。
【００４０】
次いで、表示部１６において、重心位置演算部２１で演算した重心位置Ｇｘ、Ｇｙと、総荷重演算部２２で演算した総荷重Ｗｔとを表示する。また、データ出力端子部１７において、重心位置演算部２１で演算した重心位置Ｇｘ、Ｇｙと、総荷重演算部２２で演算した総荷重Ｗｔとを信号化出力する（ステップＳ７）。
【００４１】
続いて、ステップＳ３と同様な処理をし、第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せの出力差を記憶部２３のＭ１に上書きして記憶する（ステップＳ８）。
【００４２】
続いて、ステップＳ７と同様な処理をし、重心位置Ｇｘ、Ｇｙ及び総荷重Ｗｔを演算し、表示及び信号化出力する（ステップＳ９）。
【００４３】
続いて、ステップＳ４と同様な処理をし、第２センサ６と第３センサ７との出力の組合せの出力差を記憶部２３のＭ２に上書きして記憶する（ステップＳ１０）。
【００４４】
続いて、ステップＳ７と同様な処理をし、重心位置Ｇｘ、Ｇｙ及び総荷重Ｗｔを演算し、表示及び信号化出力する（ステップＳ１１）。
【００４５】
続いて、ステップＳ５と同様な処理をし、第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せの出力差を記憶部２３のＭ３に上書きして記憶する（ステップＳ１２）。
【００４６】
続いて、ステップＳ７と同様な処理をし、重心位置Ｇｘ、Ｇｙ及び総荷重Ｗｔを演算し、表示及び信号化出力する（ステップＳ１３）。
【００４７】
続いて、ステップＳ６と同様な処理をし、第４センサ８と第１センサ５との出力の組合せの出力差を記憶部２３のＭ４に上書きして記憶する（ステップＳ１４）。
【００４８】
続いて、ステップＳ７と同様な処理をし、重心位置Ｇｘ、Ｇｙ及び総荷重Ｗｔを演算し、表示及び信号化出力する（ステップＳ１５）。
【００４９】
続いて、ステップＳ８に戻り、電源スイッチ１５をオフするまでそれ以降の処理を繰り返す。
【００５０】
上述したように、本発明の重心位置測定装置は、荷重受け板４において荷重を受け、荷重受け板４の四隅付近に設けた２つのセンサ（第１センサ５と第３センサ７）においてこの荷重受け板４から伝達される荷重に基づいて正の出力をし、荷重受け板４の四隅付近に設けた２つのセンサ（第２センサ６と第４センサ８）においてこの荷重受け板４から伝達される荷重に基づいて負の出力をし、選択切替手段２５においてこれらの各センサからの各出力を、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せに順次選択切替し、出力差変換手段１４においてこの選択切替手段２５で順次選択切替した各組合せの出力差を求め、記憶部２３においてこの出力差変換手段１４で求めた各組合せの出力差を記憶し、重心位置演算部２１においてこの記憶部２３に記憶した第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せの出力差及び第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置（座標ｙ軸に対する位置Ｇｙ）を求め、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せの出力差及び第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置と直交する第２方向位置（座標ｘ軸に対する位置Ｇｘ）を求め、総荷重演算部２２において記憶部２３に記憶した各組合せの出力差をすべて合算し総荷重を求め、出力手段２４においてこの重心位置演算部２１で求めた第１方向位置及び第２方向位置、総荷重演算部２２で求めた総荷重を出力する。
【００５１】
これによると、２つのセンサの出力を常に同時にサンプリングし、各組合せの出力差のうちの２つでもって、座標ｘ軸に対する重心位置Ｇｘ又は座標ｙ軸に対する重心位置Ｇｙを求める。したがって、荷重受け板４に働く荷重の重心位置の移動によって生じた際のセンサからの出力変化分の影響を従来技術と比較すると半減するので、正確な重心位置の算出が可能となる。また、２つのセンサからの出力の組合せの出力差を正の出力と負の出力とから求める。したがって、特段に各センサを高出力のものとしたり、高増幅する増幅部品を用いないで高出力（高分解能）を得ることができるので、重心位置や総荷重の算出の精度を高めることが可能となる。
【００５２】
なお、上述した実施の形態においては、選択切替手段２５による選択切替を、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せの順に行った。これによると、切替部１０のＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の内の一つだけを順次切替えるだけでよいので、速度の早い切替ができるという利点を有する。
【００５３】
しかしながら、第１センサ５からの正の出力と第２センサ６からの負の出力との組合せ、第３センサ７からの正の出力と第４センサ８からの負の出力との組合せ、第２センサ６からの負の出力と第３センサ７からの正の出力との組合せ、第４センサ８からの負の出力と第１センサ５からの正の出力との組合せの順に行っても実施可能である。この場合には、図３に変わり、図６のフローチャートの如く重心位置測定装置の各部の動作処理の流れとなる。これによると、座標ｙ軸方向位置に係わるセンサからの出力の組合せ同士（第１センサ５と第２センサ６との出力の組合せ、及び第３センサ７と第４センサ８との出力の組合せ）を次順で切替えることができ、一方、座標ｘ軸方向位置に係わるセンサからの出力の組合せ同士（第２センサ６と第３センサ７との出力の組合せ、及び第４センサ８と第１センサ５との出力の組合せ）を次順で切替えることができるので、荷重受け板４に働く荷重の重心位置の移動によって生ずるセンサの出力誤差の影響を小さくできるという利点を有する。
【００５４】
また、上述した実施の形態においては、ハーフブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）を用いたが、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ、第２センサ、第３センサ、第４センサ）を用いても実施可能である。
【００５５】
この場合の構成の一例を図４のブロック図に示す。図１のハーフブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）に変わり、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５１、第２センサ５２、第３センサ５３、第４センサ５４）と、これら各センサからの各出力を差動増幅する差動増幅部５５、５６、５７、５８とを切替部１０の前段に備える。
【００５６】
そして、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５１、第２センサ５２、第３センサ５３、第４センサ５４）のうち、対角して位置する一方の２つのセンサ（第１センサ５１と第３センサ５３）では、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な正の出力にし、一方、対角して位置する他方の２つのセンサ（第２センサ５２と第４センサ５４）では、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な負の出力にする。そして、各差動増幅部５５、５６、５７、５８においてこれら各センサからの各出力を差動増幅して切替部１０に出力し、以降については、図１と同様の動作を行う。
【００５７】
また、この場合の構成の別の一例を図５のブロック図に示す。図１のハーフブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５、第２センサ６、第３センサ７、第４センサ８）に変わり、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５１、第２センサ５２、第３センサ５３、第４センサ５４）を切替部１０の前段に備える。また、出力差変換手段１４では、センサからの出力を差動増幅する差動増幅部５９、６０をこの切替部１０の後段に備える。なお、この場合の出力変換手段６１は、これらの差動増幅部５９、６０を含めたものとなる。
【００５８】
そして、フルブリッジのストレインゲージを荷重−電気変換素子として有する４つのセンサ（第１センサ５１、第２センサ５２、第３センサ５３、第４センサ５４）のうち、対角して位置する一方の２つのセンサ（第１センサ５１と第３センサ５３）では、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な正の出力にし、一方、対角して位置する他方の２つのセンサ（第２センサ５２と第４センサ５４）では、荷重受け板４が荷重を受ける（荷重受け板４に正の荷重が働く）と、この荷重受け板４から伝達する正の荷重を変換して電気的な負の出力にする。そして、切替部１０において各センサからの出力を組合せ、差動増幅部５９、６０においてセンサからの出力を差動増幅し、以降については、図１と同様の動作を行う。
【００５９】
また、上述した実施の形態においては、荷重受け板４の四隅付近に４つのセンサを設けたが、配置位置は、これに限られるものではない。荷重受け板４から伝達するように四方に設ければ実施可能である。
【００６０】
また、本発明の重心位置測定装置は、重心動揺計に限らず、荷重受け板に当てたボールの位置を判定する的当て装置のようなものに用いることも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の重心位置測定装置は、上述したような荷重受け板、４つのセンサ、選択切替手段、出力差変換手段、記憶部、重心位置演算部及び出力手段で構成するので、荷重受け板に働く荷重の出力を特別の部品を使用することなく大きくできると共に、荷重受け板に働く荷重の重心位置の移動によって生じた際のセンサからの出力変化分の影響を少なくできる。よって、重心位置を正確に測定すると共に廉価なものとして提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる重心位置測定装置の電気系統各部を表すブロック図である。
【図２】本発明に係わる重心位置測定装置の外観を表し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明に係わる重心位置測定装置の各部の動作処理の流れを表すフローチャートである。
【図４】別の一例として電気系統各部を表すブロック図である。
【図５】別の一例として電気系統各部を表すブロック図である。
【図６】別の一例として各部の動作処理の流れを表すフローチャートである。
【図７】従来の重心位置測定装置の外観を表し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１ 本体
２ 表示ボックス
３ コード
４ 荷重受け板
５、５１ 第１センサ
６、５２ 第２センサ
７、５３ 第３センサ
８、５４ 第４センサ
９ 基板ユニット
１０ 切替部
１１、５５、５６、５７、５８、５９、６０ 差動増幅部
１２ Ａ−Ｄ変換部
１３ 選択制御部
１４、６１ 出力差変換手段
１５ 電源スイッチ
１６ 表示部
１７ データ出力端子部
１８ 筐体
１９ 電源
２０ ＣＰＵ
２１ 重心位置演算部
２２ 総荷重演算部
２３ 記憶部
２４ 出力手段
２５ 選択切替手段
Claims (5)
- 荷重を受ける荷重受け板と、
前記荷重受け板から荷重が伝達するように四方の対角に配置して正の出力をする第１センサ及び第３センサと、
前記荷重受け板から荷重が伝達するように四方の対角に配置して負の出力をする第２センサ及び第４センサと、
前記各センサからの各出力を、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せ、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せ、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せ、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せに選択切替する選択切替手段と、
前記選択切替手段で選択切替した前記各組合せの出力差を求める出力差変換手段と、
前記出力差変換手段で求めた前記各組合せの出力差を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せの出力差及び前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せの出力差の比較に基づいて第１方向位置を求め、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せの出力差及び前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せの出力差の比較に基づいて前記第１方向位置と直交する第２方向位置を求める重心位置演算部と、
前記重心位置演算部で求めた前記第１方向位置と前記第２方向位置とを出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする重心位置測定装置。 - 前記選択切替手段は、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せ、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せ、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せ、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せに順次選択切替することを特徴とする請求項１記載の重心位置測定装置。
- 前記選択切替手段は、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せ、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せ、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せ、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せに順次選択切替することを特徴とする請求項１記載の重心位置測定装置。
- 前記重心位置演算部は、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第１センサの位置を（ｘ１、ｙ１）とし、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第２センサの位置を（ｘ２、ｙ２）とし、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第３センサの位置を（ｘ３、ｙ３）とし、座標ｘ、ｙ軸に対する前記第４センサの位置を（ｘ４、ｙ４）とし、前記第１センサからの正の出力と前記第２センサからの負の出力との組合せの出力差をｗＭ１とし、前記第２センサからの負の出力と前記第３センサからの正の出力との組合せの出力差をｗＭ２とし、前記第３センサからの正の出力と前記第４センサからの負の出力との組合せの出力差をｗＭ３とし、前記第４センサからの負の出力と前記第１センサからの正の出力との組合せの出力差をｗＭ４とし、座標ｘ、ｙ軸に対する重心位置を（Ｇｘ、Ｇｙ）とし、
- 前記記憶部に記憶した前記各組合せの出力差をすべて合算し総荷重を求める総荷重演算部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の重心位置測定装置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101119405B1 (ko) * | 2009-12-14 | 2012-02-22 | 엘지전자 주식회사 | 청소기의 무게중심 측정장치 |
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Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4514717B2 (ja) * | 2006-01-20 | 2010-07-28 | パラマウントベッド株式会社 | 離床予測・検知システムを備えた寝台装置 |
| CN100388906C (zh) * | 2006-03-22 | 2008-05-21 | 山东师范大学 | 人体重心动态位置测量仪及其测量方法 |
| JP5078433B2 (ja) * | 2007-05-18 | 2012-11-21 | 株式会社タニタ | 生体測定装置 |
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| CN102798500B (zh) * | 2012-08-19 | 2014-07-16 | 长安大学 | 压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统及方法 |
| WO2016006011A1 (en) * | 2014-07-09 | 2016-01-14 | Politecnico Di Torino | System for locating the barycenter of at least one object orbiting in space and related process of physical and mechanical characterization of the identified object |
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| CN111977233A (zh) * | 2019-05-22 | 2020-11-24 | 深圳市瑞微智能有限责任公司 | 一种物料出入库定位方法、装置及系统 |
| US11346703B1 (en) * | 2019-09-30 | 2022-05-31 | Amazon Technologies, Inc. | Position sensing weight measuring device |
| US11808617B2 (en) * | 2021-03-29 | 2023-11-07 | Carematix, Inc. | Measurement circuit for a body weight measuring apparatus for measuring body weight distribution |
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Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57163826A (en) | 1981-04-01 | 1982-10-08 | Nec Corp | Measuring device for weight and center position gravity |
| US5276432A (en) | 1992-01-15 | 1994-01-04 | Stryker Corporation | Patient exit detection mechanism for hospital bed |
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| JP2760473B2 (ja) | 1994-03-11 | 1998-05-28 | アニマ株式会社 | 重心動揺計 |
| JP2760474B2 (ja) * | 1994-03-11 | 1998-05-28 | アニマ株式会社 | 重心動揺計 |
| JP2710223B2 (ja) * | 1995-02-17 | 1998-02-10 | アニマ株式会社 | 重心動揺計 |
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-
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101119405B1 (ko) * | 2009-12-14 | 2012-02-22 | 엘지전자 주식회사 | 청소기의 무게중심 측정장치 |
| JP2019162333A (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | ジャイロテクノロジー株式会社 | 身体特性測定装置 |
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