JP2008116393A - Load cell unit, weight checker, and balance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニット、ならびに、このロードセルユニットを利用した重量選別機および秤に関するもので、特に、ひずみゲージを使用したブリッジ回路の出力補償に関する。 The present invention relates to a load cell unit that measures the weight of an object to be weighed based on a load signal, and a weight sorter and a scale using the load cell unit, and more particularly to output compensation of a bridge circuit using a strain gauge. .
従来より、ブリッジ回路に直列接続された感温抵抗によってブリッジ回路の出力を粗補償するとともに、粗補償済みの荷重電圧を温度補償関数等によって微補償することにより、ブリッジ回路の出力感度を補償する技術が知られている(例えば、特許文献1)。また、温度検出用のセンサにより検出された温度に基づいて零点および出力感度を補償する技術も従来から知られている(例えば、特許文献2)。さらに、ブリッジ回路の出力感度を電気的に補償するために、感温抵抗を温度センサとして使用する技術も従来から知られている(例えば、特許文献3)。 Conventionally, the output of the bridge circuit is roughly compensated by the temperature-sensitive resistor connected in series to the bridge circuit, and the output sensitivity of the bridge circuit is compensated by finely compensating the coarsely compensated load voltage by a temperature compensation function or the like. A technique is known (for example, Patent Document 1). A technique for compensating for the zero point and output sensitivity based on the temperature detected by a temperature detection sensor has also been known (for example, Patent Document 2). Furthermore, a technique using a temperature-sensitive resistor as a temperature sensor in order to electrically compensate the output sensitivity of the bridge circuit has been conventionally known (for example, Patent Document 3).
ここで、「零点」とは、無負荷出力のことであり、無負荷状態のロードセルユニットに電源からの電圧が印加された場合において、ロードセルユニットのブリッジ回路から出力される電圧(荷重信号)をいう。また、「出力感度」とは、ロードセルユニットに一定荷重が付与された場合において、ブリッジ回路からの出力の変動量をいい、ブリッジ回路の出力から零点を差し引いたものである。 Here, the “zero point” means a no-load output. When a voltage from a power source is applied to a load cell unit in a no-load state, a voltage (load signal) output from the bridge circuit of the load cell unit is Say. “Output sensitivity” refers to the amount of fluctuation in output from the bridge circuit when a certain load is applied to the load cell unit, and is obtained by subtracting the zero point from the output of the bridge circuit.
しかし、出力感度の温度補償が施される場合において、温度変動による零点の変化量が大きいと、この零点変動の影響によってブリッジ回路からの出力が大きく変動する。その結果、特許文献1の技術では、被計量物の重量を安定して検出できないという問題が生じていた。また、特許文献2および3において、温度センサや感温抵抗の配置によっては、周囲温度の変動の影響を受け、その結果、計量値が安定しないという問題も生じていた。
However, when temperature compensation of output sensitivity is performed, if the amount of change of the zero point due to temperature fluctuation is large, the output from the bridge circuit varies greatly due to the influence of this zero point fluctuation. As a result, the technique of
そこで、本発明では、周囲温度が変化した場合であっても良好に被計量物の重量を計量することができるロードセルユニット、ならびに、このロードセルユニットを利用した重量選別機および秤を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a load cell unit that can accurately weigh the object to be weighed even when the ambient temperature changes, and a weight sorter and a scale using the load cell unit. Objective.
上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニットであって、貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償する温度感度補償型のひずみゲージと、前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路の出力を粗補正する零点補償素子と、前記起歪体の温度を検出する温度センサと、前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前記ひずみゲージによって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサによる検出結果に基づいて精補正することによって、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する信号処理部とを備え、前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、前記零点補償素子および前記温度センサは、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1に記載のロードセルユニットにおいて、前記温度センサは、感温抵抗であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the load cell unit according to the first aspect, the temperature sensor is a temperature sensitive resistor.
また、請求項3の発明は、被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニットであって、貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の熱膨張を補償可能な自己温度補償型のひずみゲージと、前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路の出力を粗補正する零点補償素子と、前記ブリッジ回路の入力側に直列接続されており、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償する感温抵抗と、前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前感温抵抗によって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサによる検出結果に基づいて精補正することによって、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する信号処理部とを備え、前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、前記零点補償素子および温度センサとして使用可能な前記感温抵抗は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられていることを特徴とする。 The invention of claim 3 is a load cell unit that measures the weight of an object to be weighed based on a load signal, and is a metal block provided with a through hole, and the inner wall surface of the through hole and the metal block A strain generating body having a plurality of thin strain generating portions sandwiched between the outer peripheral surfaces, and a heat generating portion of the strain generating body that is disposed in a corresponding strain generating section among the plurality of strain generating sections and is caused by temperature change. A self-temperature-compensating strain gauge capable of compensating for expansion, a bridge circuit formed by the strain gauge, and a bridge connected in series with a strain gauge disposed on one side of the bridge circuit and fluctuating according to temperature changes Compensating the zero point of the circuit according to the temperature of the strain-generating body, it is connected in series with the zero point compensating element for coarsely correcting the output of the bridge circuit and the input side of the bridge circuit, and the temperature change. By compensating for the amount of change in the longitudinal elastic modulus of the strain body caused by the above and roughly correcting the bridge output of the bridge circuit, a temperature-sensitive resistor that compensates the output sensitivity of the bridge circuit and the zero compensation element Fine correction is performed based on the detection result of the temperature sensor for the bridge output which is compensated for by compensating the zero point of the bridge circuit and by compensating the output sensitivity of the bridge circuit by a pre-temperature sensing resistor. A signal processing unit that further compensates for the zero point and output sensitivity of the bridge circuit, and the strain generating body includes a plurality of the strain generating portions provided between a free end to which a load is applied and a fixed end. The temperature sensitive resistor that can be used as a zero compensation element and a temperature sensor is provided in a portion sandwiched between adjacent strain generating portions. And said that you are.
また、請求項4の発明は、請求項3に記載のロードセルユニットにおいて、前記感温抵抗のうち第1感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側第1端子と、第2感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側第2端子と、それぞれ接続されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the load cell unit according to the third aspect, the first temperature sensing resistor among the temperature sensing resistors is the first input terminal of the bridge circuit and the second temperature sensing resistor is: It is connected to the input side second terminal of the bridge circuit, respectively.
また、請求項5の発明は、請求項3に記載のロードセルユニットにおいて、前記感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側の端子のうち、いずれか一方の端子と接続されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the load cell unit according to the third aspect, the temperature sensitive resistor is connected to one of the terminals on the input side of the bridge circuit. To do.
また、請求項6の発明は、被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニットであって、貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の熱膨張を補償可能な自己温度補償型のひずみゲージと、前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正する零点補償素子と、温度センサとして使用可能な感温抵抗と、入力信号に対して信号処理を実行し、前記感温抵抗と接続されており、温度変化に応じた前記感温抵抗の抵抗値に基づいて増幅度が制御される可変ゲイン増幅部と、前記可変ゲイン増幅部からの出力信号に基づいた補償演算を実行可能な補償演算部とを有する信号処理部と、前記ブリッジ出力と基準出力とを切り替えて、前記可変ゲイン増幅部に入力可能な切替部とを備え、前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、前記零点補償素子および前記感温抵抗は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられており、前記切替部がブリッジ出力側に切り替えられて、前記入力信号として前記ブリッジ出力が前記可変ゲイン増幅部に入力される場合には、前記可変ゲイン増幅部は、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償し、前記補償演算部は、前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前記可変ゲイン増幅部によって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサの検出結果に基づいて精補正することにより、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償し、前記切替部が基準出力側に切り替えられて、前記入力信号として前記基準出力が前記可変ゲイン増幅部に入力される場合には、前記可変ゲイン増幅部は、前記感温抵抗の抵抗値に応じた出力信号を出力し、前記補償演算部は、前記出力信号に基づいて前記起歪体の温度を演算することを特徴とする。 The invention of claim 6 is a load cell unit for weighing the weight of an object to be weighed based on a load signal, and is a metal block provided with a through hole, and the inner wall surface of the through hole and the metal block A strain generating body having a plurality of thin strain generating portions sandwiched between the outer peripheral surfaces, and a heat generating portion of the strain generating body that is disposed in a corresponding strain generating section among the plurality of strain generating sections and is caused by temperature change. A self-temperature-compensating strain gauge capable of compensating for expansion, a bridge circuit formed by the strain gauge, and a bridge connected in series with a strain gauge disposed on one side of the bridge circuit and fluctuating according to temperature changes By compensating the zero point of the circuit according to the temperature of the strain generating body, a zero point compensating element for roughly correcting the bridge output of the bridge circuit, a temperature sensitive resistor usable as a temperature sensor, and an input signal A variable gain amplifying unit that is connected to the temperature sensitive resistor and whose amplification degree is controlled based on a resistance value of the temperature sensitive resistor according to a temperature change, and the variable gain amplification A signal processing unit having a compensation calculation unit capable of executing a compensation calculation based on an output signal from the unit, and a switching unit capable of switching between the bridge output and the reference output and inputting to the variable gain amplification unit The strain generating body constitutes a Roverval mechanism via a plurality of strain generating portions provided between a free end to which a load is applied and a fixed end, and the zero compensation element and the temperature sensitive resistor are: Provided in a portion sandwiched between adjacent strain generating sections, the switching section is switched to the bridge output side, and when the bridge output is input to the variable gain amplification section as the input signal, Variable gain amplifier Compensating the output sensitivity of the bridge circuit by compensating for the amount of change in the longitudinal elastic modulus of the strain body due to temperature change and roughly correcting the bridge output, and the compensation calculation unit Based on the detection result of the temperature sensor, the bridge output that has been coarsely corrected by compensating the zero point of the bridge circuit by an element and compensating the output sensitivity of the bridge circuit by the variable gain amplifier. By correcting, the zero point and output sensitivity of the bridge circuit are further compensated, and when the switching unit is switched to the reference output side and the reference output is input to the variable gain amplification unit as the input signal The variable gain amplifying unit outputs an output signal corresponding to a resistance value of the temperature sensitive resistor, and the compensation calculating unit is configured to output the output signal based on the output signal. The temperature of the strain generating body is calculated.
また、請求項7の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、前記起歪部のうち隣接する第1および第2起歪部は、前記外周面のうち、前記被計量物側から受ける荷重方向と略垂直であり、前記被計量物側からの荷重を受け持つ第1面側に設けられており、隣接する第3および第4起歪部は、前記荷重方向と略垂直であり、前記貫通孔を挟んで前記第1面と逆側の第2面側に設けられており、前記ひずみゲージは、第1ないし第4起歪部のそれぞれに配置されていることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the load cell unit according to any one of
また、請求項8の発明は、請求項1または請求項2に記載のロードセルユニットにおいて、前記ブリッジ回路は、第1および第2ひずみゲージと、第1および第2固定抵抗と、によって形成されており、前記第1ひずみゲージは、第1入力端子と第1出力端子との間に、前記第2ひずみゲージは、第2入力端子と前記第1出力端子との間に、前記第1固定抵抗は、前記第1入力端子と、第2出力端子との間に、前記第2固定抵抗は、前記第2入力端子と、前記第2出力端子との間に、それぞれ接続されていることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the load cell unit according to the first or second aspect, the bridge circuit is formed of first and second strain gauges and first and second fixed resistors. The first strain gauge is between the first input terminal and the first output terminal, and the second strain gauge is between the second input terminal and the first output terminal. Are connected between the first input terminal and the second output terminal, and the second fixed resistor is connected between the second input terminal and the second output terminal, respectively. And
また、請求項9の発明は、請求項8に記載のロードセルユニットにおいて、前記起歪部のうち隣接する第1および第2起歪部は、前記外周面のうち、前記被計量物側から受ける荷重方向と略垂直であり、前記被計量物側からの荷重を受け持つ第1面側に設けられており、隣接する第3および第4起歪部は、前記荷重方向と略垂直であり、前記貫通孔を挟んで前記第1面と逆側の第2面側に設けられており、前記第1および第2ひずみゲージは、前記第1面および前記第2面のいずれか一方の面につき、該一方の面に設けられた起歪部のそれぞれに配置されていることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the load cell unit according to the eighth aspect, the adjacent first and second strain generating portions of the strain generating portions are received from the measured object side of the outer peripheral surface. It is substantially perpendicular to the load direction, provided on the first surface side that handles the load from the weighing object side, and the adjacent third and fourth strain generating portions are substantially perpendicular to the load direction, It is provided on the second surface side opposite to the first surface across the through hole, and the first and second strain gauges are either one of the first surface and the second surface, It arrange | positions at each of the strain generation part provided in this one surface, It is characterized by the above-mentioned.
また、請求項10の発明は、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力を2次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の零点をさらに補償することを特徴とする。
The invention according to
また、請求項11の発明は、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力を2次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度をさらに補償することを特徴とする。
The invention according to
また、請求項12の発明は、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力につき、2次以上の高次近似によって精補正することによって前記ブリッジ回路の零点を補償し、かつ、2次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償することを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the load cell unit according to any one of the first to ninth aspects, the signal processing unit accurately performs the second or higher order approximation on the coarsely corrected bridge output. The zero point of the bridge circuit is compensated by correction, and the output sensitivity of the bridge circuit is compensated by finely correcting by a second-order or higher order approximation.
また、請求項13の発明は、重量選別機であって、搬送される選別対象物の重量を計量する計量装置と、前記計量装置による選別対象物の計量結果に基づいて、各選別対象物を振り分ける振分装置とを備え、前記計量装置は、請求項1ないし請求項12のいずれかに記載のロードセルユニットと、前記ロードセルユニットによって支持されており、各選別対象物を搬送する計量コンベアとを有することを特徴とする。
The invention according to claim 13 is a weight sorter, which is a weighing device for weighing the weight of the sorting object to be conveyed, and each sorting object is determined based on the weighing result of the sorting object by the weighing device. The distribution device includes a distribution device, and the weighing device includes: a load cell unit according to any one of
また、請求項14の発明は、請求項1ないし請求項12のいずれかに記載のロードセルユニットと、前記ロードセルによって支持されており、計量対象物を載荷する上皿部とを備えることを特徴とする。
The invention of claim 14 is characterized by comprising the load cell unit according to any one of
請求項1、請求項2、および、請求項7ないし請求項12に記載の発明では、零点補償素子によってブリッジ回路の零点が補償され、かつ、ひずみゲージによってブリッジ回路の出力感度が補償されて、ブリッジ回路の出力(ブリッジ出力)が粗補正される。また、信号処理部は、温度センサによる検出結果に基づいて、粗補正されたブリッジ出力を精補正し、ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する。すなわち、ブリッジ回路には、2種類の零点補償と、2種類の温度感度補償と、が施される。
In the inventions according to
また、請求項1、請求項2、および請求項7ないし請求項12に記載の発明において、薄肉状の起歪部は起歪体の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部に挟まれた部分は周囲の熱的な影響を受けにくい。
In the inventions according to
すなわち、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた零点補償素子は、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の零点を補償することができる。また、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた温度センサは、起歪体の温度を正確かつ安定的に検出することができる。 That is, the zero compensation element provided in the portion sandwiched between the adjacent strain generating portions can compensate the zero of the bridge circuit while accurately reflecting the temperature of the strain generating body. Moreover, the temperature sensor provided in the part pinched | interposed into the adjacent strain generating part can detect the temperature of a strain generating body correctly and stably.
これにより、信号処理部は、零点および出力感度に関する粗補正が施されたブリッジ出力を、正確かつ安定的に検出された起歪体の温度に基づいて精補正することができる。すなわち、回路的(ハードウェア的)に零点補償および感度補償がされたブリッジ回路について、さらにソフトウェア的な零点および感度補償を施すことができる。そのため、ブリッジ回路の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニットによる計量結果の再現性をさらに向上させることができる。 Thereby, the signal processing unit can finely correct the bridge output subjected to the coarse correction related to the zero point and the output sensitivity based on the temperature of the strain generating body detected accurately and stably. That is, a software zero and sensitivity compensation can be further applied to the bridge circuit in which zero compensation and sensitivity compensation are performed in a circuit (hardware) manner. Therefore, the output accuracy of the bridge circuit can be further improved, and as a result, the reproducibility of the measurement result by the load cell unit can be further improved.
特に、請求項2に記載の発明によれば、感温抵抗の抵抗値の変化に基づいて起歪体の温度を検出することができる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, the temperature of the strain generating body can be detected based on a change in the resistance value of the temperature sensitive resistor.
請求項3ないし請求項7、および請求項10ないし請求項12に記載の発明では、零点補償素子によってブリッジ回路の零点が補償され、かつ、感温抵抗によってブリッジ回路の出力感度が補償されて、ブリッジ回路の出力(ブリッジ出力)が粗補正される。また、信号処理部は、感温抵抗により検出された起歪体の温度に基づいて、粗補正されたブリッジ出力を精補正し、ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する。 In the inventions according to claims 3 to 7 and 10 to 12, the zero point of the bridge circuit is compensated by the zero compensation element, and the output sensitivity of the bridge circuit is compensated by the temperature sensitive resistor, The output of the bridge circuit (bridge output) is roughly corrected. Further, the signal processing unit finely corrects the coarsely corrected bridge output based on the temperature of the strain generating body detected by the temperature sensitive resistor, and further compensates for the zero point and output sensitivity of the bridge circuit.
また、請求項3ないし請求項7、および請求項10ないし請求項12に記載の発明において、薄肉状の起歪部は起歪体の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部に挟まれた部分は周囲の熱的な影響を受けにくい。 In the inventions according to claims 3 to 7 and claims 10 to 12, the thin-walled strain generating portion has a larger thermal resistance than the other portions of the strain generating body, and the adjacent strain generating portions. The portion sandwiched between the strained portions is not easily affected by the surrounding heat.
すなわち、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた零点補償素子は、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の零点を補償することができる。また、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられており、温度センサとして使用可能な感温抵抗は、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の出力感度を粗補正するとともに、起歪体の温度を正確かつ安定的に検出することができる。 That is, the zero compensation element provided in the portion sandwiched between the adjacent strain generating portions can compensate the zero of the bridge circuit while accurately reflecting the temperature of the strain generating body. In addition, the temperature-sensitive resistor that can be used as a temperature sensor is roughly corrected for the output sensitivity of the bridge circuit while accurately reflecting the temperature of the strain-generating body. The temperature of the strain generating body can be detected accurately and stably.
これにより、信号処理部は、零点および出力感度に関する粗補正が施されたブリッジ出力を、正確かつ安定的に検出された起歪体の温度に基づいて精補正することができる。そのため、ブリッジ回路の出力精度をさらに向上させることができ、ロードセルユニットによる計量結果の再現性をさらに向上させることができる。 Thereby, the signal processing unit can finely correct the bridge output subjected to the coarse correction related to the zero point and the output sensitivity based on the temperature of the strain generating body detected accurately and stably. Therefore, the output accuracy of the bridge circuit can be further improved, and the reproducibility of the measurement result by the load cell unit can be further improved.
請求項6、および請求項10ないし請求項12に記載の発明では、零点補償素子によってブリッジ回路の零点が補償され、かつ、可変ゲイン増幅部によってブリッジ回路の出力感度が補償されて、ブリッジ回路の出力(ブリッジ出力)が粗補正される。また、補償演算部は、起歪体の温度に基づいて、粗補正されたブリッジ出力を精補正し、ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する。
In the inventions according to
また、請求項6、および請求項10ないし請求項12に記載の発明において、薄肉状の起歪部は起歪体の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部に挟まれた部分は周囲の熱的な影響を受けにくい。
Further, in the inventions according to
すなわち、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた零点補償素子は、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の零点を補償することができる。また、切替部がブリッジ出力側とされた場合には、可変ゲイン増幅部は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた感温抵抗の抵抗値変化に基づき、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の出力感度を粗補正することができる。さらに、切替部が基準出力側とされた場合には、補償演算部は、起歪体の温度を正確かつ安定的に検出することができる。 That is, the zero compensation element provided in the portion sandwiched between the adjacent strain generating portions can compensate the zero of the bridge circuit while accurately reflecting the temperature of the strain generating body. In addition, when the switching unit is on the bridge output side, the variable gain amplifying unit determines the temperature of the strain generating body based on the change in the resistance value of the temperature sensitive resistor provided in the portion sandwiched between the adjacent strain generating units. The output sensitivity of the bridge circuit can be roughly corrected while accurately reflecting the above. Further, when the switching unit is set to the reference output side, the compensation calculation unit can accurately and stably detect the temperature of the strain generating body.
これにより、補償演算部は、零点および出力感度に関する粗補正が施されたブリッジ出力を、正確かつ安定的に検出された起歪体の温度に基づいて精補正することができる。そのため、ブリッジ回路の出力精度をさらに向上させることができ、ロードセルユニットによる計量結果の再現性をさらに向上させることができる。 Thus, the compensation calculation unit can finely correct the bridge output subjected to the coarse correction related to the zero point and the output sensitivity based on the temperature of the strain generating body detected accurately and stably. Therefore, the output accuracy of the bridge circuit can be further improved, and the reproducibility of the measurement result by the load cell unit can be further improved.
特に、請求項10に記載の発明によれば、粗補正後のブリッジ出力に対して、2次以上の高次近似による零点補償を施すことができる。そのため、精補正を低コストで実現できる。 In particular, according to the tenth aspect of the invention, it is possible to perform zero point compensation by higher-order approximation of the second or higher order on the bridge output after the coarse correction. Therefore, fine correction can be realized at low cost.
特に、請求項11に記載の発明によれば、粗補正後のブリッジ出力に対して、2次以上の高次近似による出力感度補償を施すことができる。そのため、精補正を低コストで実現できる。
In particular, according to the invention described in
特に、請求項12に記載の発明によれば、粗補正後のブリッジ出力に対して、2次以上の高次近似による零点および出力感度補償を施すことができる。そのため、精補正を低コストで実現できる。 In particular, according to the twelfth aspect of the present invention, the zero point and the output sensitivity compensation can be applied to the bridge output after the coarse correction by the higher-order approximation of the second or higher order. Therefore, fine correction can be realized at low cost.
また、請求項13に記載の発明によれば、ロードセルユニットのブリッジ回路には、回路的(ハードウェア的)な零点および出力感度補償と、ソフトウェア的な零点および出力感度補償とが施されており、高精度に制御されたブリッジ出力に基づいて各選別対象物の重量を算出することができる。そのため、重量選別機のように選択対象物と比較して重量の大きい計量コンベアがロードセルユニットに支持されている場合であっても、温度変化によるブリッジ出力の変動量を低減させることができ、選別対象物を再現性良く計量することができる。 According to the invention of claim 13, the bridge circuit of the load cell unit is subjected to circuit-like (hardware) zero and output sensitivity compensation, and software zero and output sensitivity compensation. The weight of each sorting object can be calculated based on the bridge output controlled with high accuracy. Therefore, even when a weighing conveyor that is heavier than the selected object is supported by the load cell unit, such as a weight sorter, the amount of fluctuation in the bridge output due to temperature changes can be reduced. The object can be weighed with good reproducibility.
また、請求項14に記載の発明によれば、ロードセルユニットのブリッジ回路には、回路的(ハードウェア的)な零点および出力感度補償と、ソフトウェア的な零点および出力感度補償とが施されており、高精度に制御されたブリッジ出力に基づいて各計量対象物の重量を算出することができる。そのため、ロードセルユニットの定格容量に対する最小目量を小さく設定することが可能となり、その結果、計量対象物の計量精度(計量分解能)をさらに向上させることができる。 According to the invention described in claim 14, the bridge circuit of the load cell unit is subjected to circuit-like (hardware-like) zero and output sensitivity compensation, and software zero and output sensitivity compensation. The weight of each weighing object can be calculated based on the bridge output controlled with high accuracy. Therefore, it is possible to set the minimum scale for the rated capacity of the load cell unit small, and as a result, it is possible to further improve the measurement accuracy (measurement resolution) of the measurement object.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1.第1の実施の形態>
<1.1.重量選別機の構成>
図1は、第1の実施の形態における重量選別機1の全体構成の一例を示す正面図である。重量選別機1は、例えば、袋詰め工程等の前工程から搬入された商品について、該商品の重量を計量するとともに、この計量結果に基づいて商品を振り分ける。ここで、重量選別機1は、一定の重力加速度の下で商品の重量を計量するとともに、計量された重量を質量に変換している。
<1. First Embodiment>
<1.1. Configuration of weight sorter>
FIG. 1 is a front view showing an example of the entire configuration of the
図1に示すように、重量選別機1は、主として、取込装置10と、計量装置20と、振分装置60と、を備えている。なお、図1および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Z軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を付している。
As shown in FIG. 1, the
取込装置10は、図1に示すように、取込コンベア11を有している。取込装置10は、選別対象物5の搬送方向AR1から見て上流側の装置から受け渡された選別対象物5を計量装置20に搬送する。
The take-in
計量装置20は、取込装置10から受け渡された選別対象物(被計量物)5を搬送しつつ、選別対象物5の重量を計量する。図1に示すように、計量装置20は、主として、計量コンベア21と、ロードセルユニット30と、を有している。
The weighing
計量コンベア21は、取込装置10から受け渡された各選別対象物5を振分装置60に搬送する搬送部である。また、図1に示すように、計量コンベア21は、取付部材25を介してロードセルユニット30の起歪体31に支持されている。したがって、起歪体31は、計量コンベア21、および計量コンベア21上を搬送される選別対象物5の荷重を受ける。
The weighing
ロードセルユニット30は、被計量物である選別対象物5の重量を荷重信号に基づいて計量するユニットである。なお、ロードセルユニット30の詳細な構成については、後述する。
The
振分装置60は、計量装置20による選別対象物5の計量結果に基づいて、各選別対象物5を振り分ける。図1に示すように、振分装置60は、主として、搬送コンベア61と、レバー62と、を有している。搬送コンベア61は、計量装置20から受け渡された計量後の選別対象物5を搬送方向AR1に沿って搬送する搬送部である。レバー62は、搬送方向AR1と略垂直な回動軸62aを中心に回動可能とされており、搬送コンベア61によって搬送される選別対象物5を振り分ける。
The sorting
例えば、計量装置20による計量結果が良品範囲内となる場合、レバー62は、その長さ方向が搬送方向AR1と略平行となり、かつ、搬送コンベア61の側方に位置するように回動させられる。これにより、選別対象物5は、搬送方向AR1の延長上に配置された良品ライン(図示省略)に受け渡される。
For example, when the measurement result by the weighing
一方、計量装置20による計量結果が良品範囲外となる場合、レバー62は、選別対象物5の搬送を遮るように回動させられる。これにより、レバー62まで到達した選別対象物5は、レバー62に沿って移動し、搬送コンベア61の側方に設けられた不良品ライン(図示省略)に受け渡される。
On the other hand, when the measurement result by the weighing
<1.2.ロードセルユニットの構成>
図2および図3は、それぞれロードセルユニット30のハードウェア構成の一例を示す正面図および平面図である。また、図4は、ひずみゲージ41の構成の一例を示す表面図である。さらに、図5は、ロードセルユニット30のブロック回路図である。図2ないし図5に示すように、ロードセルユニット30は、主として、起歪体31と、複数のひずみゲージ41(41a〜41d)と、零点補償素子42と、感温抵抗45と、信号処理部50と、を備えている。
<1.2. Configuration of load cell unit>
2 and 3 are a front view and a plan view showing an example of the hardware configuration of the
起歪体31は、図2に示すように、貫通孔32が設けられた金属ブロックであり、例えば、アルミ合金やステンレス等の金属によって形成された弾性体である。起歪体31は、貫通孔32の内壁面32aと外周面35(第1および第2面35a、35bを含む)とに挟まれた薄肉状の起歪部33(第1ないし第4起歪部33a〜33d)を複数(本実施の形態では4つ)有している。
As shown in FIG. 2, the
ここで、複数の起歪部33のうち隣接する2つの起歪部33a、33bは、選別対象物(被計量物)5から受ける荷重方向AR2と略垂直であり、選別対象物5側からの荷重を受け持つ第1面(上面)35a側に設けられている。また、複数の起歪部33のうち隣接する2つの起歪部33c、33dは、荷重方向AR2と略垂直であり、貫通孔32を挟んで第1面35aと逆側の第2面(下面)35bに設けられている。
Here, two adjacent
さらに、第1および第2起歪部33a、33bに挟まれた部分には、これら第1および第2起歪部33a、33bより肉厚の第1厚肉部34aが形成されている。また、第3および第4起歪部33c、33dに挟まれた部分には、これら第3および第4起歪部33c、33dより肉厚の第2厚肉部34bが形成されている。
Further, a first
これにより、起歪体31の固定端31aが計量装置20内に固定され、自由端31b側に荷重が付与されると、第1起歪部33aの第1面(上面)35a側、および第4起歪部33dの第2面(下面)35b側には圧縮応力が、第2起歪部33bの第1面35a側、および第3起歪部33cの第2面35b側には引張応力が発生する。そのため、各起歪部33a〜33dには機械的ひずみが生ずる。
Thus, when the
また、自由端側31bに荷重が付与されると、起歪体31は、略平行四辺形状に変形し、ロバーバル機構として機能する。そのため、起歪体31に働くモーメントはキャンセルされ、その結果、選別対象物5の重量は、計量コンベア21上の位置によらず、略同一の値として検出される。このように、起歪体31は、荷重が付与される自由端31bと固定端31aとの間に設けられた複数の起歪部33を介してロバーバル機構を構成する。
In addition, when a load is applied to the
複数の起歪部33のうち対応する起歪部の外周面35には、図2および図3に示すように、ひずみゲージ41(41a〜41d)が配置されている。すなわち、第1および第2起歪部33a、33bの第1面35aには第1および第2ひずみゲージ41a、41bが、第3および第4起歪部33c、33dには第3および第4ひずみゲージ41c、41dが、それぞれ接着されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, strain gauges 41 (41 a to 41 d) are arranged on the outer
各ひずみゲージ41(41a〜41d)は、図4に示すように、フォトエッチング加工した金属箔等の抵抗体40bを、薄い電気絶縁物(例えば、ポリイミド樹脂)のベース部材40a上に蛇行状に形成したものである。したがって、各起歪部33(33a〜33d)にひずみが発生し、そのひずみがベース部材40aを経由して抵抗体40bに伝わると、抵抗体40bには、ひずみ量に応じた抵抗変化が生ずる。
As shown in FIG. 4, each strain gauge 41 (41 a to 41 d) has a
ここで、本実施の形態において、起歪体31は、その線膨張係数に従い温度上昇にともなって熱膨張する。また、起歪体31の縦弾性係数(ヤング率)は、温度上昇にともなって低下し、同一応力におけるひずみ量が増大する。
Here, in this embodiment, the
これに対して、本実施の形態では、ひずみゲージ41として温度感度補償型のひずみゲージが使用されている。すなわち、本実施の形態のひずみゲージ41の抵抗体40bは、例えば、ニッケルクロム(Ni−Cr)合金等の金属によって構成されている。また、ひずみゲージ41の抵抗体40bについては、そのひずみ感度に関する温度係数が負値となるように、かつ、その縦弾性係数が温度上昇にともなって増大するように、ニッケルとクロムの配合率が調整され、抵抗体40bに対して所定の熱処理が施されている。
On the other hand, in the present embodiment, a temperature sensitivity compensation type strain gauge is used as the
したがって、温度上昇によって起歪体31が膨張し、かつ、温度上昇によって同一荷重に対する起歪体31のひずみ量が増大した場合であっても、起歪体31に接着されたひずみゲージ41の抵抗値は、所定の温度範囲内で略同一となる。このように、温度感度補償型のひずみゲージ41は、温度変化に起因して伸縮する起歪体31の熱膨張を補償してブリッジ回路40の零点変化を抑制するとともに、温度変化に起因する縦弾性係数の変化量を補償してブリッジ回路40の出力(以下、「ブリッジ出力」とも呼ぶ)を粗補正することにより、ブリッジ回路40の出力感度を補償する。
Therefore, even if the
ここで、ブリッジ回路40の出力感度補償について、温度感度補償型のひずみゲージ41によって補償する場合と、感温抵抗によって補償する場合と、を比較する。
Here, the output sensitivity compensation of the
まず、感温抵抗によってブリッジ回路の出力感度を補償する場合、例えば、ブリッジ回路の各辺には、自己温度補償型のひずみゲージが配置され、ブリッジ回路の入力側には、感温抵抗が直列接続される。この場合において、電源投入時に感温抵抗の抵抗値が安定するまでには、感温抵抗に電圧が印加されてから所定時間経過することが必要とされる。その結果、この所定時間が経過するまではブリッジ回路40の出力感度を良好に粗補正することができない。
First, when compensating the output sensitivity of a bridge circuit with a temperature sensitive resistor, for example, a self-temperature compensated strain gauge is arranged on each side of the bridge circuit, and a temperature sensitive resistor is connected in series with the input side of the bridge circuit. Connected. In this case, it is necessary that a predetermined time elapses after the voltage is applied to the temperature sensing resistor until the resistance value of the temperature sensing resistor is stabilized when the power is turned on. As a result, the output sensitivity of the
これに対して、本実施の形態のブリッジ回路40では、ひずみゲージ41として温度感度補償型のものが使用されている。すなわち、感温抵抗45でなく、温度感度補償型のひずみゲージ41によって、ブリッジ回路40の出力感度が粗補正される。そのため、上述の所定時間が経過する前であっても、ブリッジ回路40の出力感度は良好に粗補正される。その結果、電源投入時においてブリッジ回路40の出力は速やかに安定し、ロードセルユニット30は選別対象物5の計量処理を速やかに開始することができる。
On the other hand, in the
ブリッジ回路40は、選別対象物5の重量を荷重信号として出力する。図5に示すように、ブリッジ回路40は、主として、第1ないし第4ひずみゲージ41a〜41dによって形成されている。すなわち、(1)プラス入力端子44aとプラス出力端子43aとの間には第1ひずみゲージ41aが、(2)プラス入力端子44aとマイナス出力端子43bとの間には第2ひずみゲージ41bが、(3)プラス出力端子43aとマイナス入力端子44bとの間には第3ひずみゲージ41cが、(4)マイナス出力端子43bとマイナス入力端子44bとの間には第4ひずみゲージ41dが、それぞれ配置されており、これらひずみゲージ41(41a〜41d)はフルブリッジを構成する。そして、出力端子43a、43b間電圧がブリッジ回路40の出力として検出される。
The
零点補償素子42(42a〜42d)は、抵抗温度係数の大きい抵抗体(銅線やニッケル線)を巻き線状にしたものであり、ブリッジ回路40のいずれか一辺に配置されている。すなわち、図5に示す零点補償素子42a〜42dのうちのいずれか1つが使用され、対応するひずみゲージ41(41a、41c、41b、41d)と直列接続されている。また、第1零点補償素子42aは第1面35a側の第1厚肉部34aに(図2参照)、第2零点補償素子42bは第2面35b側の第2厚肉部34bに(図2参照)、第3零点補償素子42cは第1面35a側の第1厚肉部34aに(図示省略)、第4零点補償素子42dは第2面35b側の第2厚肉部34bに(図示省略)、いずれか密着して取り付けられている。なお、零点補償素子42は、巻き線状の抵抗体に限定されず、例えば、この抵抗体と同様な抵抗値および抵抗温度係数を有するチップ抵抗であってもよい。
The zero point compensation element 42 (42a to 42d) is formed by winding a resistor (copper wire or nickel wire) having a large temperature coefficient of resistance, and is disposed on any one side of the
ここで、上述のように、ひずみゲージ41には、温度感度補償型のひずみゲージが使用されている。これにより、起歪体31に対して荷重が付与されていない場合(無負荷状態)における各ひずみゲージ41の抵抗値は、起歪体31の周囲温度が変化しても略同一の値となる。したがって、各ひずみゲージ41の物性(例えば、抵抗値および抵抗温度係数)が略同一な場合、ブリッジ回路40の零点は、周囲温度が変化しても略同一となる。
Here, as described above, the
しかし、各ひずみゲージ41が個体差を有する場合や、各ひずみゲージ41の接着状況が異なる場合、ブリッジ回路40の零点は、周囲温度の変化に応じて変動し、その結果、計量装置20による計量結果が周囲温度の影響を受けることになる。
However, when each
これに対して、本実施の形態では、温度変化による零点の変化量に応じた零点補償素子42が、ブリッジ回路40の一辺に配置されており、対応するひずみゲージ41と直列接続されている。そのため、温度変化によって変動する零点は起歪体31の温度に応じて補償され、ブリッジ回路40の出力は一定範囲内となるように粗補正される。
On the other hand, in the present embodiment, the zero
また、薄肉状の起歪部33は起歪体31の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部33に挟まれた部分(厚肉部34)は固定端31a側や自由端31b側の取付面から熱的な影響を受けにくい。したがって、厚肉部34に設けられた零点補償素子42は、起歪体31の温度を正確に反映しつつブリッジ回路40の零点を補償することができる。
Further, the thin-walled strain-generating
なお、零点補償素子42の配置は、ブリッジ回路40のいずれか一辺に限定されない。例えば、零点補償素子42は、ブリッジ回路40の一辺と、当該一辺からみて対角の辺に配置されてもよい。すなわち、零点補償素子42として、第1および第4零点補償素子42a、42dが使用されてもよいし、第2および第3零点補償素子42b、42cが使用されてもよい。すなわち、零点補償素子42は、ブリッジ回路40の少なくとも一辺以上に配置されていればよい。
The arrangement of the zero
感温抵抗45は、零点補償素子42と同様に、抵抗温度係数の大きな抵抗体である。例えば、感温抵抗45にはニッケル(Ni)系、銅(Cu)系、または白金(Pt)系の材料が使用されている。図2に示すように、感温抵抗45は、第1面35a側の第1厚肉部34aに密着して取り付けられている。
Similar to the zero
また、図5に示すように、感温抵抗45の一端部は温度測定用端子43cと、他端部は温度測定用端子43dと、それぞれ電気的に接続されている。また、温度測定用端子43cは信号処理基板50a上に設けられた精密抵抗46aを介して電源46のプラス側と、温度測定用端子43dは信号処理基板50a上に設けられた精密抵抗46bを介して電源46のマイナス側と、それぞれ電気的に接続されている。
As shown in FIG. 5, one end of the temperature
したがって、ロードセルユニット30は、感温抵抗45の両端電圧(温度測定用端子43c、43d間電圧)と、感温抵抗45の抵抗値−温度特性と、に基づいて、起歪体31の温度を算出することができる。このように、本実施の形態において、起歪体31の温度は感温抵抗45の抵抗値の変化に基づいて検出され、感温抵抗45は温度センサとして使用される。
Therefore, the
また、感温抵抗45は、周囲の熱的な影響を受けにくい厚肉部34に密着されており、感温抵抗45の抵抗値は、起歪体31の温度を正確に反映しつつ変動する。そのため、起歪体31の温度は、感温抵抗45の抵抗値の変化に基づいて、起歪体31の温度を正確かつ安定的に検出される。
Further, the temperature-
ここで、ブリッジ回路から出力される荷重信号のS/N比を向上させ、選別対象物の計量精度を向上させることを目的として、電源からブリッジ回路に供給される電圧を上昇させる場合について検討する。 Here, in order to improve the S / N ratio of the load signal output from the bridge circuit and improve the weighing accuracy of the selection object, the case where the voltage supplied from the power source to the bridge circuit is increased will be examined. .
ブリッジ回路の各辺に自己温度補償型のひずみゲージが配置され、このブリッジ回路のプラス入力側、および/または、マイナス入力側に感温抵抗が直列接続されている場合において、ブリッジ回路に供給される電圧が上昇すると、これにともなって、感温抵抗への供給電圧が上昇し、感温抵抗での消費電力量が大きくなる。 When a self-temperature-compensated strain gauge is placed on each side of the bridge circuit and a temperature-sensitive resistor is connected in series on the positive input side and / or negative input side of the bridge circuit, it is supplied to the bridge circuit. As the voltage increases, the supply voltage to the temperature sensitive resistor increases, and the amount of power consumed by the temperature sensitive resistor increases.
その結果、感温抵抗自体が発熱し、感温抵抗に基づいて起歪体の温度を正確に測定することが困難となる。また、起歪体の温度を正確に測定するためには、感温抵抗の抵抗値が安定するまでの待機時間が必要となり、計量処理を速やかに開始することができない。 As a result, the temperature sensitive resistor itself generates heat, and it becomes difficult to accurately measure the temperature of the strain generating body based on the temperature sensitive resistance. In addition, in order to accurately measure the temperature of the strain generating body, a standby time is required until the resistance value of the temperature sensitive resistance is stabilized, and the measurement process cannot be started promptly.
これに対して、本実施の形態のようにひずみゲージとして温度感度補償型のものが使用される場合、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45と、ブリッジ回路40とを、電源46に対して並列に接続することが可能となる。これにより、電源46からの供給電圧は、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45によって分圧されることになる。
On the other hand, when a temperature-sensitive compensation type strain gauge is used as in this embodiment, the
そのため、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45の抵抗値を調整することによって、ブリッジ回路40への印加電圧をさらに高く設定しつつ感温抵抗45の発熱を低減させることが可能となる。その結果、選別対象物5の計量精度を向上させるとともに、計量処理を速やかに開始することが可能となる。
Therefore, by adjusting the resistance values of the
信号処理部50は、ブリッジ回路40からの信号(例えば、荷重信号)に基づく信号処理を実行する。図5に示すように、信号処理部50は、主として、固定ゲイン増幅部51aと、A/D変換部51bと、メモリ53と、CPU54と、を有しており、これら各要素51a、51b、53、54は信号処理基板50a上に設けられている。
The
固定ゲイン増幅部51aは、アナログ信号として検出されたブリッジ回路40の出力(出力端子43a、43b間電圧)、および感温抵抗45への印加電圧(入力端子43c、43d間電圧)を各々一定の増幅度(増幅率が1倍の場合を含む)で増幅する。また、A/D変換部51bは、固定ゲイン増幅部51aから出力された増幅後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換後のデジタル信号は、CPU54に入力される。
The fixed
メモリ53は、例えば不揮発性メモリによって構成された記憶部であり、プログラムや変数等を格納する。また、CPU54は、メモリ53に格納されたプログラムに従った制御を実行する。したがって、CPU54は、このプログラムに従って、A/D変換部51bによる変換処理、零点および出力感度の補償演算処理、およびフィルタリング等を含む重量演算処理等を所定のタイミングで実行することができる。
The
ここで、図5に示すように、信号処理部50のCPU54は、メモリ53に格納されたプログラムに基づき、主として、零点補償演算機能および出力感度補償演算機能(補償演算部52が対応)と、重量演算処理機能(重量演算部55が対応)と、を実現する。
Here, as shown in FIG. 5, the
CPU54の補償演算部52は、零点補償素子42によってブリッジ回路40の零点が補償され、かつ、ひずみゲージ41によってブリッジ回路40の出力感度が補償されることにより粗補正されたブリッジ出力につき、感温抵抗45(温度センサ)による検出結果に基づいて精補正する。これにより、ブリッジ回路40の零点および出力感度は、補償演算部52によってさらに補償される。なお、補償演算部52による精補正処理については、後述する。
The
CPU54の重量演算部55は、精補正されたブリッジ出力に基づいて、選別対象物5の重量を演算する。振分装置60は、重量演算部55の演算結果に基づいて振り分け処理を実行する。
The
<1.3.信号処理部(補償演算部)による零点補償>
図6は、ブリッジ回路40の零点値Vと起歪体31の温度Tとの関係を示す図である。図6の縦軸は、電源46からの励起電圧(供給電圧)が電圧値Vs(本実施の形態においてはVs=12V)に設定されている場合において、起歪体31が選別対象物5からの荷重を受けないときの零点値V(単位:μV/12V)を示す。また、図6の横軸は、起歪体31の温度T(単位:℃)を示す。さらに、図6中の曲線Cz1は零点補償素子42を使用しない場合における零点値Vと起歪体31の温度Tとの関係を、曲線Cz2は零点補償素子42を使用した場合における零点値Vと起歪体31の温度Tとの関係を、それぞれ示す。
<1.3. Zero compensation by signal processing unit (compensation calculation unit)>
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the zero value V of the
ここで、零点補償素子42は、温度変化による零点値の変化量が直線的(1次的)な場合に、零点を有効に補償可能であることが知られている。しかし、図6に示すように、所定の温度範囲Ra(例えば、−10≦T≦40)における零点値Vの温度特性が一定の曲率を有している場合、零点補償素子42による零点補償では、零点値の変動幅Rzが、Rz1からRz2に改善されるだけで、Rz2より小さくすることができない。その結果、零点補償素子42を使用するだけでは、信号処理部50による計量結果の再現性をさらに向上させることが困難となる。
Here, it is known that the zero
そこで、本実施の形態において、信号処理部50は、零点補償素子42、および、ひずみゲージ41によって零点および出力感度が粗補正されたブリッジ出力につき、2次以上の高次近似によって精補正することにより、ブリッジ回路40の零点変化量をさらに補償する。具体的には、(1)零点補償に関して、ブリッジ出力の精補正に必要となるパラメータを算出し、(2)このパラメータに基づいてブリッジ回路40の零点を補償する。
Therefore, in the present embodiment, the
まず、零点補償に関するパラメータの算出について、2次近似の場合を例にとって説明する。ロードセルユニット30を計量装置20に取り付けることに先立って、粗補正後における零点変化量の温度特性を求める。例えば、温度感度補償型のひずみゲージ41、および零点補償素子42を使用したブリッジ回路40について、無負荷状態としつつ起歪体31の温度Tを温度T1、T2、T3(いずれも温度範囲Ra内)と変化させて、各温度T1、T2、T3におけるブリッジ出力V1、V2、V3を求める。
First, calculation of parameters relating to zero compensation will be described by taking the case of second-order approximation as an example. Prior to attaching the
続いて、(T、V)=(T1,V1)、(T2,V2)、(T3,V3)を数1に代入するとともに、これら3つの連立方程式を解くことにより、パラメータa1、b1、c1を算出する。そして、求められたパラメータa1、b1、c1をメモリ53に格納する。
Subsequently, by substituting (T, V) = (T1, V1), (T2, V2), (T3, V3) into
V = a1・T・T + b1・T + c1 ・・・ (数1) V = a1 · T · T + b1 · T + c1 (Equation 1)
なお、パラメータa1〜c1は、同種のひずみゲージ41を使用したロードセルユニット30同士であっても、ひずみゲージ41の個体差や、ひずみゲージ41の接着状況により、異なった値となる。すなわち、パラメータa1〜c1は、ロードセルユニット30毎に求める必要がある。
The parameters a1 to c1 have different values depending on the individual difference of the
次に、パラメータを使用した精補正について説明する。まず、選別対象物5の重量を計量することに先だって、選別対象物5が計量コンベア21に載荷されていないときのブリッジ出力、および起歪体31の温度を求める。続いて、求められた温度における零点を演算する。演算された零点は、メモリ53に記憶される。
Next, precise correction using parameters will be described. First, prior to weighing the weight of the sorting object 5, the bridge output when the sorting object 5 is not loaded on the weighing
続いて、補償演算部52は、可能な場合には計量毎に、前回零点を記憶した時点から所定時間経過後に、または前回零点を記憶した時点から所定回数の計量がなされたときに、零点の変化量を求める。すなわち、感温抵抗45に基づいて起歪体31の温度Tを検出するとともに、検出結果を数1を代入することによって、現時点における零点値を求める。そして、補償演算部52は、前回零点を記憶した時点からの零点の変化量に基づいて、ブリッジ回路40の零点を補償して、零点に関する精補正処理を実行する。
Subsequently, when possible, the
<1.4.信号処理部(補償演算部)による出力感度の補償>
図7は、同一荷重が起歪体31に付与された場合において、出力感度の変動率ΔV(単位:ppm)と、起歪体31の温度T(単位:℃)との関係を、T=「20」を基準にして示したものである。
<1.4. Compensation of output sensitivity by signal processing unit (compensation calculation unit)>
FIG. 7 shows the relationship between the fluctuation rate ΔV (unit: ppm) of the output sensitivity and the temperature T (unit: ° C.) of the
すなわち、温度Tにおける零点値をVe(T)と、温度Tにおける出力感度をV0(T)と、した場合、温度Tにおける出力感度の変動率をΔV(T)は、数2によって求められる。したがって、T=「20」のとき、ΔVの値は「0」となる。
That is, when the zero value at temperature T is Ve (T) and the output sensitivity at temperature T is V0 (T), the variation rate of the output sensitivity at temperature T can be obtained by
ΔV(T)= ((V0(T)−(Ve(T))−(V0(20)−Ve(20)))
/(V0(20)−Ve(20)) ・・・ (数2)
ΔV (T) = ((V0 (T) − (Ve (T)) − (V0 (20) −Ve (20)))
/ (V0 (20) -Ve (20)) (Equation 2)
ここで、図7の縦軸は出力感度の変動率ΔVを、横軸は起歪体31の温度Tを、それぞれ示す。また、図7中の曲線Cs1は、図5に示すブリッジ回路40を温度感度補償型でなく自己温度補償型のひずみゲージによって形成した場合において、出力感度の変動率ΔVと起歪体31の温度Tとの関係を示したものである。すなわち、曲線Cs1の測定環境下では、感温抵抗等の出力感度補償用素子が使用されない場合の変動率ΔVが測定されている。
Here, the vertical axis in FIG. 7 represents the output sensitivity fluctuation rate ΔV, and the horizontal axis represents the temperature T of the
さらに、図7中の曲線Cs2は、出力感度補償用素子が不必要なひずみゲージ41(温度感度補償型ゲージ)によってブリッジ回路40を形成した場合において、出力感度の変動率ΔVと起歪体31の温度Tとの関係を示したものである。
Further, a curve Cs2 in FIG. 7 shows the output sensitivity variation rate ΔV and the
図7に示すように、温度範囲Raにおける曲線Cs2の変動幅Rs2は、曲線Cs1の変動幅Rs1より小さい。また、曲線Cs1における変動率ΔVの温度変化は600(ppm/℃)程度である、一方、曲線Cs2における変動率ΔVの温度変化は15(ppm/℃)程度である。 As shown in FIG. 7, the fluctuation range Rs2 of the curve Cs2 in the temperature range Ra is smaller than the fluctuation range Rs1 of the curve Cs1. Further, the temperature change of the variation rate ΔV in the curve Cs1 is about 600 (ppm / ° C.), while the temperature change of the variation rate ΔV in the curve Cs2 is about 15 (ppm / ° C.).
このように、温度感度補償型ゲージによってブリッジ回路40を形成することにより、感温抵抗を使用しなくとも出力感度の変動幅Rsを一定の範囲内に収めることができ、金属箔の熱処理により変動率ΔVの温度変化を15(ppm/℃)程度に抑制することができる。
In this way, by forming the
しかし、温度感度補償型ゲージは、温度変化による変動率ΔVの変化量が直線的(1次的)な場合に、出力感度を有効に補償できることが知られている。したがって、図7に示すように、温度範囲Raにおける変動率ΔVの温度特性が一定の曲率を有している場合、温度感度補償型ゲージによる感度補償だけでは、ΔVの変動幅をRs2より小さくすることができない。その結果、温度感度補償型ゲージを使用するだけでは、信号処理部50による計量精度をさらに向上させることが困難となる。
However, it is known that the temperature sensitivity compensation type gauge can effectively compensate the output sensitivity when the change amount of the variation rate ΔV due to the temperature change is linear (primary). Therefore, as shown in FIG. 7, when the temperature characteristic of the variation rate ΔV in the temperature range Ra has a certain curvature, the variation range of ΔV is made smaller than Rs2 only by the sensitivity compensation by the temperature sensitivity compensation type gauge. I can't. As a result, it is difficult to further improve the measurement accuracy by the
そこで、本実施の形態において、信号処理部50は、零点補償素子42、および、ひずみゲージ41によって零点および出力感度が粗補正され、かつ、精補正処理によって零点補償が施された出力感度につき、2次以上の高次近似によって精補正することにより、ブリッジ回路40の出力感度をさらに補償する。これにより、変動率ΔVの温度変化を、さらに1〜5(ppm/℃)程度まで抑制することが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, the
具体的には、(1)出力感度の補償に関して、出力感度の精補正に必要となるパラメータを算出し、(2)このパラメータに基づいてブリッジ回路40の出力感度を補償する。
Specifically, regarding (1) compensation of output sensitivity, a parameter necessary for precise correction of output sensitivity is calculated, and (2) the output sensitivity of the
まず、出力感度補償に関するパラメータの算出について、2次近似の場合を例にとって説明する。パラメータの算出では、計量装置20にロードセルユニット30が取り付けられることに先立って、零点補償素子42および感温抵抗45により粗補正され、かつ、零点の変化量について精補正されたブリッジ出力について、出力感度の変動率ΔVの温度特性を求める。すなわち、起歪体31に荷重を付与させつつ、起歪体31の温度を温度T1、T2、T3(いずれも温度範囲Ra内)と変化させて、各温度T1、T2(=「20」)、T3における出力感度の変動率ΔV1、ΔV2、ΔV3を求める。
First, calculation of parameters relating to output sensitivity compensation will be described by taking the case of second-order approximation as an example. In calculating the parameters, the bridge output that has been coarsely corrected by the zero
続いて、(T、ΔV(T))=(T1,ΔV1)、(T2,ΔV2)、(T3,ΔV3)を数3に代入するとともに、これら3つの連立方程式を解くことにより、パラメータa2、b2、c2を算出する。そして、求められたパラメータa2、b2、c2は、メモリ53に格納される。
Subsequently, (T, ΔV (T)) = (T1, ΔV1), (T2, ΔV2), (T3, ΔV3) are substituted into Equation 3, and the parameters a2, b2 and c2 are calculated. The obtained parameters a2, b2, and c2 are stored in the
ΔV(T) = a2・T・T + b2・T + c2 ・・・ (数3) ΔV (T) = a2 · T · T + b2 · T + c2 (Equation 3)
なお、数3のパラメータa2〜c2は、同種のひずみゲージ41を使用したロードセルユニット30同士であっても、ひずみゲージ41の個体差や、ひずみゲージ41の接着状況により、異なった値となる。すなわち、パラメータa2〜c2は、パラメータa1〜c1と同様に、ロードセルユニット30毎に求める必要がある。
Note that the parameters a2 to c2 in Equation 3 have different values depending on the individual difference of the
次に、パラメータを使用した精補正について説明する。計量コンベア21(図1参照)の荷重と、選別対象物5の荷重と、が起歪体31に付与された場合において、補償演算部52は、粗補正されたブリッジ出力の零点の変化量を補償し、零点に関する精補正が施されたブリッジ出力を求める。また、補償演算部52は、感温抵抗45に基づき、粗補正されたブリッジ出力が求められた時点における起歪体31の温度Tを検出する。
Next, precise correction using parameters will be described. In the case where the load of the weighing conveyor 21 (see FIG. 1) and the load of the selection target 5 are applied to the
続いて、補償演算部52は、検出された温度Tと、メモリ53に格納されたパラメータa2〜c2と、を数3に代入することにより、温度Tにおける出力感度の変動率ΔV(T)を求める。
Subsequently, the
続いて、補償演算部52は、温度Tにおいて零点補償に関する精補正が施されたブリッジ出力に基づき、温度Tにおける荷重M(T)を演算する。なお、荷重M(T)は、予め実験等によって求められた出力感度V0(T)と荷重M(T)との関係に基づいて演算される。
Subsequently, the
そして、重量演算部55は、温度Tにおける荷重M(T)を、温度Tにおける変動率ΔV(T)によって補正することにより、基準温度T=「20」における荷重M(20)を求める。すなわち、重量演算部55は、荷重M(T)と変動率ΔV(T)に基づいて、温度T=「20」を基準とした荷重M(20)を求める。具体的には、荷重M(20)は、荷重M(T)と、変動率ΔV(T)とが数4に代入されることにより、求められる。
Then, the
M(20) = M(T)/(1+ΔV(T)) ・・・ (数4) M (20) = M (T) / (1 + ΔV (T)) (Equation 4)
ここで、重量選別機1の計量コンベア21(図1参照)の重量Mcは、通常、選別対象物5の重量Mtと比較して大きな値となる。また、重量選別機1で使用されるロードセルユニット30の起歪体31には、選別対象物5の荷重と、計量コンベア21(風袋)の荷重とがかかる。さらに、温度変化によるブリッジ出力の変動量は、起歪体31にかかる荷重が増加するにしたがって増大する。したがって、重量選別機1の計量装置20による計量結果は、被計量物5のみの荷重がかかる場合と比較して、周囲温度の変化の影響を大きく受けることになる。
Here, the weight Mc of the weighing conveyor 21 (see FIG. 1) of the
これに対して、本実施の形態のロードセルユニット30は、2種類の零点補償と、2種類の温度感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ出力に基づいて各選別対象物5の重量を演算することができる。そのため、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物5を再現性良く計量することができる。
On the other hand, the
また、ブリッジ回路40の出力感度が、ロードセルユニット30に計量コンベア21(図1参照)の重量Mcが付与されたときのブリッジ出力を基準に精補正される場合、計量コンベア21が交換されてその重量Mcが変化する毎に、重量選別機1を工場に送り戻し、再度温度試験をすることによって数4のパラメータa2〜c2を演算し直すことが必要となっていた。その結果、再演算に要する工数がさらに発生するという問題が生じていた。
In addition, when the output sensitivity of the
これに対して、本実施の形態では、ブリッジ回路40の出力感度に関する精補正は、補償演算部52による零点補償がされたブリッジ出力に施されている。これにより、選別対象物5の重量Mtは、重量演算部55によって演算された荷重M(20)から計量コンベア21の重量Mc(20)を減算することによって求められる。そのため、計量コンベア21が交換された場合であっても、数4のパラメータa2〜c2を演算し直す必要がなく、効率的に選別対象物5の重量Mtを求めることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the fine correction related to the output sensitivity of the
<1.5.第1の実施の形態のロードセルユニットおよび重量選別機の利点>
以上のように、第1の実施の形態のブリッジ回路40には、零点補償素子42および温度感度補償型のひずみゲージ41によって回路的(ハードウェア的)に零点および出力感度の補償が施される。また、回路的に補償されたブリッジ出力に対して、さらにソフトウェア的な零点および出力感度の補償が施される。
<1.5. Advantages of Load Cell Unit and Weight Sorter of First Embodiment>
As described above, the
また、零点補償素子42は、厚肉部34に設けられており、起歪体31の温度を正確に反映しつつブリッジ回路40の零点を粗補正することができる。さらに、感温抵抗45は、零点補償素子42と同様に、厚肉部34に設けられており、起歪体31の温度を正確かつ安定的に検出することができる。
Further, the zero
このように、信号処理部50は、零点および出力感度に関する粗補正が施されたブリッジ出力につき、正確かつ安定的に検出された起歪体31の温度に基づいて精補正することができる。そのため、ブリッジ回路40の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニット30による計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
As described above, the
また、第1の実施の形態の重量選別機1は、2種類の零点補償と、2種類の出力感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ回路40の出力に基づいて各選別対象物5の重量を演算することができる。そのため、重量選別機1のように、選別対象物5の荷重と、計量コンベア21(風袋)の荷重とが起歪体31にかかる場合であっても、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物5を再現性良く計量することができる。
Further, the
また、第1の実施の形態では、ブリッジ回路40に直列接続される感温抵抗でなく、温度感度補償型のひずみゲージ41が、出力感度補償用素子として使用されている。これにより、ロードセルユニット30は、感温抵抗が出力感度補償用素子として使用される場合とは異なり、感温抵抗に電圧が印加されると速やかに出力が安定し、所定時間待機する必要がない。そのため、ロードセルユニット30は、選別対象物5の計量処理を速やかに開始することができる。
Further, in the first embodiment, a temperature sensitivity compensation
さらに、第1の実施の形態では、ひずみゲージとして温度感度補償型のものが使用されており、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45と、ブリッジ回路40とは、電源46に対して並列に接続されている。そのため、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45の抵抗値を調整することによって、感温抵抗45の発熱を抑制することができる。その結果、正確な温度検出が可能となるとともに、電源投入時において感温抵抗45の両端電圧(すなわち、感温抵抗45からの出力)が安定するまでの時間を短縮することが可能となり、選別対象物5の計量精度を向上させることができる。
Further, in the first embodiment, a temperature sensitivity compensation type strain gauge is used, and the
<2.第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。ここで、第2の実施の形態の重量選別機100は、ブリッジ回路140の構成が相違する点を除いては、第1の実施の形態の重量選別機1と同じである。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
<2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Here, the weight sorter 100 of the second embodiment is the same as the
なお、以下の説明において、第1の実施の形態の重量選別機1における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第1の実施の形態において説明済みであるため、本実施形態では説明を省略する。
In addition, in the following description, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the component in the
<2.1.ロードセルユニットの構成>
図2および図3は、それぞれロードセルユニット130のハードウェア構成の一例を示す正面図および平面図である。また、図4は、ひずみゲージ141の構成の一例を示す表面図である。さらに、図8は、ロードセルユニット130のブロック回路図である。図2ないし図4、および図8に示すように、ロードセルユニット130は、主として、起歪体31と、複数のひずみゲージ141(141a〜141d)と、零点補償素子42と、感温抵抗145(145a、145b)と、信号処理部50と、を備えている。
<2.1. Configuration of load cell unit>
2 and 3 are a front view and a plan view showing an example of the hardware configuration of the
複数の起歪部33のうち対応する起歪部の外周面35には、図2および図3に示すように、ひずみゲージ141(141a〜141d)が配置されている。すなわち、第1および第2起歪部33a、33bの第1面35aには第1および第2ひずみゲージ141a、141bが、第3および第4起歪部33c、33dには第3および第4ひずみゲージ141c、141dが、それぞれ接着されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, strain gauges 141 (141 a to 141 d) are arranged on the outer
各ひずみゲージ141(141a〜141d)は、図4に示すように、フォトエッチング加工した金属箔等の抵抗体140bを、薄い電気絶縁物(例えば、ポリイミド樹脂)のベース部材140a上に蛇行状に形成したものである。したがって、各起歪部33(33a〜33d)にひずみが発生し、そのひずみがベース部材140aを経由して抵抗体140bに伝わると、抵抗体140bには、ひずみ量に応じた抵抗変化が生ずる。
As shown in FIG. 4, each strain gauge 141 (141 a to 141 d) has a
また、本実施の形態では、ひずみゲージ141として自己温度補償型のひずみゲージが使用されている。すなわち、ひずみゲージ141の抵抗体140bは、例えば、銅ニッケル(Cu−Ni)合金等の金属によって構成されている。また、ひずみゲージ141の抵抗体140bは、その抵抗温度係数が起歪体31の線膨張係数に応じた所定の負値となるように熱処理が施されている。
In the present embodiment, a self-temperature compensated strain gauge is used as the
したがって、起歪体31の温度が上昇すると、起歪体31が膨張して起歪体31に接着されたひずみゲージ41のゲージ長が伸張するとともに、抵抗体40bの抵抗温度係数が減少する。そのため、起歪体31に接着されたひずみゲージ141の抵抗値は、所定の温度範囲内で略同一となる。このように、自己温度補償型のひずみゲージ141は、温度変化に起因して伸縮する起歪体31の熱膨張を補償し、ブリッジ回路140の零点変化を抑制することができる。
Therefore, when the temperature of the
ブリッジ回路140は、選別対象物5の重量を荷重信号として出力する。図8に示すように、ブリッジ回路140は、主として、第1ないし第4ひずみゲージ141a〜141dによって形成されている。すなわち、(1)プラス入力端子144aとプラス出力端子143aとの間には第1ひずみゲージ141aが、(2)プラス入力端子144aとマイナス出力端子143bとの間には第2ひずみゲージ141bが、(3)プラス出力端子143aとマイナス入力端子144bとの間には第3ひずみゲージ141cが、(4)マイナス出力端子143bとマイナス入力端子144bとの間には第4ひずみゲージ141dが、それぞれ配置されており、これらひずみゲージ141(141a〜141d)はフルブリッジを構成する。そして、出力端子143a、143b間電圧がブリッジ回路140の出力として検出される。
The
零点補償素子42(42a〜42d)は、抵抗温度係数の大きい抵抗体(銅線やニッケル線)を巻き線状にしたものであり、ブリッジ回路140のいずれか一辺に配置されている。すなわち、図8に示す零点補償素子42a〜42dのうちのいずれか1つが使用され、対応するひずみゲージ141(141a、141c、141b、141d)と直列接続されている。また、第1零点補償素子42aは第1面35a側の第1厚肉部34aに(図2参照)、第2零点補償素子42bは第2面35b側の第2厚肉部34bに(図2参照)、第3零点補償素子42cは第1面35a側の第1厚肉部34aに(図示省略)、第4零点補償素子42dは第2面35b側の第2厚肉部34bに(図示省略)、いずれか密着して取り付けられている。なお、零点補償素子42は、巻き線状の抵抗体に限定されず、例えば、この抵抗体と同様な抵抗値および抵抗温度係数を有するチップ抵抗であってもよい。
The zero point compensation element 42 (42a to 42d) is formed by winding a resistor (copper wire or nickel wire) having a large resistance temperature coefficient, and is disposed on any one side of the
ここで、ひずみゲージ141には、上述のように、自己温度補償型のひずみゲージが使用されている。これにより、起歪体31に対して荷重が付与されていない場合(無負荷状態)における各ひずみゲージ141の抵抗値は、起歪体31の周囲温度が変化しても略同一の値となる。したがって、各ひずみゲージ141の物性(例えば、抵抗体140bの抵抗値および抵抗温度係数)が略同一な場合、ブリッジ回路140の零点は、周囲温度が変化しても略同一となる。
Here, as described above, a self-temperature compensated strain gauge is used for the
しかし、各ひずみゲージ141が個体差を有する場合や、各ひずみゲージ141の接着状況が異なる場合、ブリッジ回路140の零点は、周囲温度の変化に応じて変動し、その結果、計量装置20による計量結果が周囲温度の影響を受けることになる。
However, when each
これに対して、本実施の形態では、温度変化による零点の変化量に応じた零点補償素子42が、ブリッジ回路140の一辺に配置されており、対応するひずみゲージ141と直列接続されている。そのため、温度変化によって変動する零点は起歪体31の温度に応じて補償され、ブリッジ回路140の出力は一定範囲内となるように粗補正される。
On the other hand, in the present embodiment, the zero
また、薄肉状の起歪部33は起歪体31の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部33に挟まれた部分(厚肉部34)は固定端31a側や自由端31b側の取付面から熱的な影響を受けにくい。したがって、厚肉部34に設けられた零点補償素子42は、起歪体31の温度を正確に反映しつつブリッジ回路140の零点を補償することができる。
Further, the thin-walled strain-generating
なお、零点補償素子42の配置は、ブリッジ回路140のいずれか一辺に限定されない。例えば、零点補償素子42は、ブリッジ回路140の一辺と、当該一辺からみて対角の辺に配置されてもよい。すなわち、零点補償素子42として、第1および第4零点補償素子42a、42dが使用されてもよいし、第2および第3零点補償素子42b、42cが使用されてもよい。すなわち、零点補償素子42は、ブリッジ回路140の少なくとも一辺以上に配置されていればよい。
The arrangement of the zero
感温抵抗145(145a、145b)は、零点補償素子42と同様に、抵抗温度係数の大きな抵抗体である。例えば、第1感温抵抗145aにはニッケル(Ni)系の材料が、第2感温抵抗145bには銅(Cu)系の材料が、それぞれ使用されている。
Similar to the zero
図2に示すように、第1感温抵抗145aは第1面35a側の第1厚肉部34aに、第2感温抵抗145bは第2面35b側の第2厚肉部34bに、それぞれ密着して取り付けられている。また、図8に示すように、第1感温抵抗145aはブリッジ回路140のプラス入力側147の端子144aと、第2感温抵抗145bはブリッジ回路140のマイナス入力側148の端子144bと、それぞれ電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the first
ここで、起歪体31に働く応力をσ、起歪体31の縦弾性係数をEとする場合、起歪部33に生ずるひずみ量ε1は、数5によって求めることができる。
Here, when the stress acting on the
ε1 = σ/E ・・・ (数5) ε1 = σ / E (Equation 5)
また、応力によるひずみゲージ141のひずみ量をε2、ひずみゲージ141の抵抗値をR、応力によるひずみゲージ141の抵抗値の変化量をΔRとする場合、ひずみゲージ141のゲージ率は、数6のように表すことができる。
Further, when the strain amount of the
K = ΔR/(R・ε2) ・・・ (数6) K = ΔR / (R · ε2) (Equation 6)
そして、ひずみゲージ141は起歪部33の外周面35(35a、35b)に接着されており、起歪部33のε1とひずみゲージ141のひずみ量ε2とが略同一であるとすると、ゲージ141の抵抗値の変化量ΔRは数7のように表すことができる。
Then, the
ΔR = R・σ・K/E ・・・ (数7) ΔR = R · σ · K / E (Expression 7)
なお、縦弾性係数Eは、通常、周囲温度の上昇にともなって減少する。すなわち、起歪体31にかかる荷重が同一の場合であっても、各起歪部33に生ずるひずみは、温度上昇にともなって増加する。
The longitudinal elastic modulus E usually decreases as the ambient temperature increases. That is, even if the load applied to the
したがって、起歪体31の周囲温度が上昇することによって縦弾性係数Eが減少すると、ゲージ141の抵抗値の変化量ΔRは、数7から分かるように増加する。
Therefore, when the longitudinal elastic modulus E decreases as the ambient temperature of the
これに対して、感温抵抗145の抵抗値は、周囲温度の上昇にともなって増加し、ブリッジ回路140への印加電圧(入力端子144a、144b間電圧)は低下する。
On the other hand, the resistance value of the temperature-
このように、ブリッジ回路140のプラスおよびマイナス入力側147、148に感温抵抗145が接続されると、起歪体31の周囲温度に応じてブリッジ回路140の印加電圧が調整される。そのため、温度変化に起因したブリッジ回路140の出力変化が抑制され、ブリッジ回路40の出力感度は電気的に補正される。
As described above, when the temperature-
すなわち、ブリッジ回路140のプラスおよびマイナス入力側147、148に感温抵抗145が接続された場合、図7に示すように、出力感度の変動率ΔVの変動幅Rs2は、感温抵抗145が接続されない場合の変動幅Rs1と比較して小さくなる。また、曲線Cs1における変動率ΔVの温度変化は600(ppm/℃)程度である、一方、曲線Cs2における変動率ΔVの温度変化は15(ppm/℃)程度である。
That is, when the temperature
このように、ブリッジ回路140のプラスおよびマイナス入力側147、148に感温抵抗145を接続することにより、出力感度の変動幅Rsを一定の範囲内に収めることができ、変動率ΔVの温度変化を15(ppm/℃)程度に抑制することができる。
In this way, by connecting the temperature
また、本実施の形態で使用される感温抵抗145の抵抗温度係数は、各ひずみゲージ141のものと比較して大きな値となる。これにより、感温抵抗145と比較した場合、各ひずみゲージ141は精密抵抗と見ることができる。したがって、ブリッジ回路140への印加電圧(入力端子144a、144b間電圧)と、電源46の励起電圧と、感温抵抗145の抵抗値−温度特性と、に基づいて、起歪体31の温度が算出される。すなわち、本実施の形態において、起歪体31の温度は、感温抵抗145の抵抗値の変化に基づいて検出される。
Further, the temperature coefficient of resistance of the temperature
このように、感温抵抗145は、温度変化に起因するブリッジ回路140の出力感度を補償する感度補正部としてだけでなく、起歪体31の温度センサとしても使用される。そのため、ロードセルユニット130の部品点数を低減させ、ロードセルユニット130の製造コストを低減させることができる。
As described above, the temperature-
さらに、感温抵抗145は、固定端31a側や自由端31b側の取付面からの熱的な影響を受けにくい厚肉部34に密着されている。これにより、感温抵抗145の抵抗値は、起歪体31の温度を正確に反映しつつ変動する。そのため、起歪体31の温度は、感温抵抗145の抵抗値の変化に基づいて、起歪体31の温度を正確かつ安定的に検出される。
Furthermore, the temperature-
信号処理部50は、ブリッジ回路140からの信号(例えば、荷重信号)に基づく信号処理を実行する。図8に示すように、信号処理部50は、主として、固定ゲイン増幅部51aと、A/D変換部51bと、メモリ53と、CPU54と、を有しており、これら各要素51a、51b、53、54は信号処理基板50a上に設けられている。
The
固定ゲイン増幅部51aは、アナログ信号として検出されたブリッジ回路140の出力電圧(出力端子143a、143b間電圧)、およびブリッジ回路140への印加電圧(入力端子144a、144b間電圧)を各々一定の増幅度(増幅率が1倍の場合を含む)で増幅する。また、A/D変換部51bは、固定ゲイン増幅部51aから出力された増幅後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換後のデジタル信号は、CPU54に入力される。
The fixed
メモリ53は、例えば不揮発性メモリによって構成された記憶部であり、プログラムや変数等を格納する。また、CPU54は、メモリ53に格納されたプログラムに従った制御を実行する。したがって、CPU54は、このプログラムに従って、A/D変換部51bによる変換処理、零点および出力感度の補償演算処理、および重量演算処理等を所定のタイミングで実行することができる。
The
ここで、図8に示すように、信号処理部50のCPU54は、メモリ53に格納されたプログラムに基づき、主として、零点補償演算機能および出力感度補償演算機能(補償演算部52が対応)と、重量演算処理機能(重量演算部55が対応)と、を実現する。
Here, as shown in FIG. 8, the
CPU54の補償演算部52は、感温抵抗145による検出結果に基づいて起歪体31の温度を算出する。また、補償演算部52は、零点補償素子42によってブリッジ回路140の零点が補償され、かつ、感温抵抗145によってブリッジ回路140の出力感度が補償されることにより粗補正されたブリッジ出力につき、感温抵抗145によって検出された起歪体31の温度に基づいて精補正する。これにより、ブリッジ回路140の零点および出力感度は、補償演算部52によってさらに補償され(数1および数3参照)、変動率ΔVの温度変化は、さらに1〜5(ppm/℃)程度まで抑制される。
The
CPU54の重量演算部55は、精補正されたブリッジ回路140の出力に基づいて、選別対象物5の重量を演算する。振分装置60は、重量演算部55の演算結果に基づいて振り分け処理を実行する。
The
<2.2.第2の実施の形態のロードセルユニットおよび重量選別機の利点>
以上のように、第2の実施の形態では、零点補償素子42およびブリッジ回路140に直列接続された感温抵抗145によって回路的(ハードウェア的)な零点補償および感度補償が施される。また、回路的に補償されたブリッジ出力に対して、さらにソフトウェア的な零点および出力感度の補償が施される。
<2.2. Advantages of Load Cell Unit and Weight Sorter of Second Embodiment>
As described above, in the second embodiment, circuit (hardware) zero compensation and sensitivity compensation are performed by the
また、零点補償素子42は、厚肉部34に設けられており、起歪体31の温度を正確に反映しつつブリッジ回路140の零点を補償することができる。さらに、感温抵抗145は、零点補償素子42と同様に、厚肉部34に設けられている。これにより、起歪体31の温度を正確に反映しつつブリッジ回路140の出力感度を補償するとともに、起歪体31の温度を正確かつ安定的に検出することができる。そのため、ブリッジ回路140の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニット30による計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
The zero
また、第2の実施の形態の重量選別機100は、2種類の零点補償と、2種類の温度感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ回路140の出力に基づいて各選別対象物5の重量を演算することができる。そのため、重量選別機100のように、選別対象物5の荷重と、計量コンベア21(風袋)の荷重とが起歪体31にかかる場合であっても、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物5を再現性良く計量することができる。
The weight sorter 100 according to the second embodiment can execute two types of zero compensation and two types of temperature sensitivity compensation based on the output of the
さらに、第2の実施の形態において、感温抵抗145(145a、145b)は、ブリッジ回路140のプラスおよびマイナス入力側147、148に直列接続されている。これにより、感温抵抗145を、温度変動による起歪体の縦弾性係数の変化を補償してブリッジ回路140の出力を補正する感度補償部としてだけでなく、起歪体31の温度センサとしても使用することができる。そのため、ロードセルユニット130の部品点数を低減させ、ロードセルユニットの製造コストを低減させることができる。
Furthermore, in the second embodiment, the temperature sensitive resistor 145 (145a, 145b) is connected in series to the plus and minus input sides 147, 148 of the
<3.第3の実施の形態>
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。ここで、第3の実施の形態の重量選別機200は、ブリッジ回路240の構成が相違する点を除いては、第1の実施の形態の重量選別機1と同じである。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
<3. Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Here, the weight sorter 200 of the third embodiment is the same as the
なお、以下の説明において、第1の実施の形態の重量選別機1における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第1の実施の形態において説明済みであるため、本実施形態では説明を省略する。
In addition, in the following description, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the component in the
<3.1.ロードセルユニットの構成>
図2および図3は、それぞれロードセルユニット230のハードウェア構成の一例を示す正面図および平面図である。また、図4は、ひずみゲージ241の構成の一例を示す表面図である。さらに、図9は、ロードセルユニット230のブロック回路図である。図2ないし図4、および図9に示すように、ロードセルユニット230は、主として、起歪体31と、複数のひずみゲージ241(241a、241b)と、零点補償素子242と、感温抵抗45と、信号処理部50と、を備えている。
<3.1. Configuration of load cell unit>
2 and 3 are a front view and a plan view showing an example of the hardware configuration of the
複数の起歪部33のうち対応する起歪部の外周面35には、図2および図3に示すように、ひずみゲージ241(241a、241b)が配置されている。すなわち、第1および第2起歪部33a、33bの第1面35aには第1および第2ひずみゲージ241a、241bが接着されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, strain gauges 241 (241 a and 241 b) are arranged on the outer
なお、ひずみゲージ241の配置はこれに限定されない。例えば、第3および第4起歪部33c、33dの第2面35bに第2および第1ひずみゲージ241b、241aが接着されてもよい。すなわち、第1および第2ひずみゲージ241a、241bは、第1面35a(上面)および第2面35b(下面)のいずれか一方の面につき、該一方の面に設けられた起歪部のそれぞれに配置されていればよい。
Note that the arrangement of the strain gauges 241 is not limited to this. For example, the second and
ここで、各ひずみゲージ241(241a、241b)には、第1の実施の形態のひずみゲージ41と同様な温度感度補償型のものが使用されている。したがって、ひずみゲージ241は、温度変化に起因して伸縮する起歪体31の熱膨張を補償してブリッジ回路240の零点変化を抑制するとともに、温度変化に起因した縦弾性係数の変化量を補償してブリッジ回路240の出力変化を抑制することができる。
Here, as each strain gauge 241 (241a, 241b), a temperature sensitivity compensation type similar to that of the
ブリッジ回路240は、選別対象物5の重量を荷重信号として出力する。図9に示すように、ブリッジ回路240は、主として、第1および第2ひずみゲージ241a、241bと、第1および第2固定抵抗246c、246dとによって形成されている。すなわち、(1)プラス入力端子44a(第1入力端子)とプラス出力端子243a(第1出力端子)との間には第1ひずみゲージ241aが、(2)プラス出力端子243aとマイナス入力端子44b(第2入力端子)との間には第2ひずみゲージ241bが、(3)プラス入力端子44aとマイナス出力端子243b(第2出力端子)との間には第1固定抵抗246cが、(4)マイナス出力端子243bとマイナス入力端子44bとの間には第2固定抵抗246dが、それぞれ配置されており、これらひずみゲージ241(241a、241b)はハーフブリッジを構成する。そして、出力端子243a、243b間電圧がブリッジ回路240の出力として検出される。
The
零点補償素子242(242a、242b)は、第1の実施の形態の零点補償素子42と同様に、抵抗温度係数の大きい抵抗体(銅線やニッケル線)を巻き線状にしたものである。図2に示すように、第1および第2零点補償抵抗体242aのいずれかは、第1面35a側の第1厚肉部34aに密着して取り付けられている。また、図9に示すように、零点補償素子242(242a、242b)は、ブリッジ回路240の一辺に配置されたひずみゲージ241(241a、241b)と、いずれか直列接続されている。なお、零点補償素子242は、巻き線状の抵抗体に限定されず、例えば、この抵抗体と同様な抵抗値および抵抗温度係数を有するチップ抵抗であってもよい。
The zero compensation element 242 (242a, 242b) is formed by winding a resistor (copper wire or nickel wire) having a large resistance temperature coefficient, like the zero
ここで、上述のように、ひずみゲージ241には、温度感度補償型のひずみゲージが使用されている。しかし、各ひずみゲージ241が個体差を有する場合や、各ひずみゲージ241の接着状況が異なる場合、ブリッジ回路240の零点は、周囲温度の変化に応じて変動し、その結果、計量装置20による計量結果が周囲温度の影響を受けることになる。
Here, as described above, the
これに対して、本実施の形態では、温度変化による零点の変化量に応じた零点補償素子242が、ブリッジ回路240の一辺に配置されており、対応するひずみゲージ241と直列接続されている。そのため、零点補償素子242は、温度変化によって変動する零点を起歪体31の温度に応じて粗補正する。
On the other hand, in the present embodiment, the zero
また、薄肉状の起歪部33は起歪体31の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部33に挟まれた部分(厚肉部34)は固定端31a側や自由端31b側の取付面から熱的な影響を受けにくい。したがって、厚肉部34に設けられた零点補償素子242は、起歪体31の温度を正確に反映しつつブリッジ回路240の零点を補償することができる。
Further, the thin-walled strain-generating
感温抵抗45は、零点補償素子242と同様に、抵抗温度係数の大きな抵抗体である。図2に示すように、感温抵抗45は、第1面35a側の第1厚肉部34aに密着して取り付けられている。また、感温抵抗45の抵抗温度係数は、信号処理基板50a上に設けられた精密抵抗46a、46b(図9参照)のものと比較して大きい。
The temperature
したがって、感温抵抗45の両端電圧(温度測定用端子43c、43d間電圧)と、感温抵抗45の抵抗値−温度特性と、に基づいて、起歪体31の温度を算出することができる。このように、本実施の形態において、起歪体31の温度は感温抵抗45の抵抗値の変化に基づいて検出され、感温抵抗45は温度センサとして使用される。
Therefore, the temperature of the strain-generating
また、感温抵抗45は、固定端31a側や自由端31b側の取付面からの熱的な影響を受けにくい厚肉部34に密着されており、感温抵抗45の抵抗値は、起歪体31の温度を正確に反映しつつ変動する。そのため、起歪体31の温度は、感温抵抗45の抵抗値の変化に基づいて、起歪体31の温度を正確かつ安定的に検出される。
Further, the temperature-
ここで、本実施の形態のブリッジ回路240と、ひずみゲージ241に代えて第2の実施の形態で使用したひずみゲージ141により形成されるブリッジ回路と、について検討する。上述のように、ひずみゲージ141は自己補償型のひずみゲージであり、ブリッジ回路の入力側には、感度補正用の感温抵抗145(145a、145b)を接続することが必要となる(図8参照)。
Here, the
しかし、ひずみゲージ141の抵抗温度特性は、3(ppm/℃)程度であり、固定抵抗246c、246dの抵抗温度係数は25(ppm/℃)で相対抵抗温度係数は5(ppm/℃)程度である。そのため、ブリッジ回路に印加される電圧(すなわち、入力端子間電圧)は、温度変化による感温抵抗145の抵抗値変動の影響だけでなく、固定抵抗246c、246dの抵抗値変動の影響をも受けることになる。
However, the resistance temperature characteristic of the
したがって、2つの自己温度補償型のひずみゲージ141と固定抵抗246c、246dとによって形成されるハーフブリッジ型のブリッジ回路では、直列接続された感温抵抗145を使用しても、出力感度を良好に補正できない場合がある。
Therefore, in the half-bridge type bridge circuit formed by the two self-temperature compensation
これに対して、本実施の形態では、ひずみゲージとして温度感度補償型のひずみゲージ241が使用されており、感度補正用の感温抵抗をブリッジ回路240の入力側47、48に設ける必要がない。そのため、ハーフブリッジ型のブリッジ回路240を形成する場合であっても、出力感度を良好に補正することができる。
On the other hand, in the present embodiment, a temperature sensitivity compensation
また、本実施の形態では、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45と、ブリッジ回路240とは、電源46に対して並列に接続されている。これにより、電源46からの供給電圧は、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45によって分圧される。そのため、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45の抵抗値を調整することによって、感温抵抗45の発熱を抑制することができる。その結果、正確な温度検出が可能となるとともに、電源投入時において感温抵抗45の両端電圧(すなわち、感温抵抗45からの出力)が安定するまでの時間を短縮することが可能となり、選別対象物5の計量精度を向上させることができる。
In the present embodiment, the
信号処理部50は、ブリッジ回路240からの信号(例えば、荷重信号)に基づく信号処理を実行する。図9に示すように、信号処理部50は、主として、固定ゲイン増幅部51aと、A/D変換部51bと、メモリ53と、CPU54と、を有しており、これら各要素51a、51b、53、54は信号処理基板50a上に設けられている。
The
メモリ53は、例えば不揮発性メモリによって構成された記憶部であり、プログラムや変数等を格納する。また、CPU54は、メモリ53に格納されたプログラムに従った制御を実行する。したがって、CPU54は、このプログラムに従って、A/D変換部51bによる変換処理、零点および出力感度の補償演算処理、および重量演算処理等を所定のタイミングで実行することができる。
The
ここで、図9に示すように、信号処理部50のCPU54は、メモリ53に格納されたプログラムに基づき、主として、零点補償演算機能および感度補償演算機能(補償演算部52が対応)と、重量演算処理機能(重量演算部55が対応)と、を実現する。
Here, as shown in FIG. 9, the
固定ゲイン増幅部51aは、アナログ信号として検出されたブリッジ回路240の出力電圧、(出力端子243a、243b間電圧)および感温抵抗45の両端電圧(すなわち、感温抵抗45からの出力)を各々一定の増幅度(増幅率が1倍の場合を含む)で増幅する。また、A/D変換部51bは、固定ゲイン増幅部51aから出力された増幅後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換後のデジタル信号は、CPU54に入力される。
The fixed
CPU54の補償演算部52は、零点補償素子42によってブリッジ回路240の零点が補償され、かつ、ひずみゲージ241によってブリッジ回路240の出力感度が補償されることにより粗補正されたブリッジ出力につき、感温抵抗45(温度センサ)による検出結果に基づいて精補正する。これにより、ブリッジ回路240の零点および出力感度は、補償演算部52によってさらに補償される(数1および数3参照)。
The
CPU54の重量演算部55は、精補正されたブリッジ回路240の出力に基づいて、選別対象物5の重量を演算する。振分装置60は、重量演算部55の演算結果に基づいて振り分け処理を実行する。
The
<3.2.第3の実施の形態のロードセルユニットの利点>
以上のように、第3の実施の形態のブリッジ回路240には、第1の実施の形態と同様に、零点補償素子42および温度感度補償型のひずみゲージ241によって回路的(ハードウェア的)な零点補償および感度補償が施される。また、回路的に補償されたブリッジ出力に対して、さらにソフトウェア的な零点および出力感度の補償が施される。
<3.2. Advantages of Load Cell Unit of Third Embodiment>
As described above, the
また、零点補償素子42は、厚肉部34に設けられており、起歪体31の温度を正確に反映しつつブリッジ回路240の零点を粗補正することができる。さらに、感温抵抗45は、零点補償素子42と同様に厚肉部34に設けられており、起歪体31の温度を正確かつ安定的に検出することができる。
The zero
そのため、第3の実施の形態では、ブリッジ回路240の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニット230による計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
Therefore, in the third embodiment, the output accuracy of the
また、第3の実施の形態のロードセルユニット230は、第1の実施の形態と同様に、2種類の零点補償と、2種類の温度感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ回路240の出力に基づいて各選別対象物5の重量を演算することができる。そのため、重量選別機200のように、選別対象物5の荷重と、計量コンベア21(風袋)の荷重とが起歪体31にかかる場合であっても、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物5を再現性良く計量することができる。
In addition, the
さらに、本実施の形態では、ひずみゲージとして温度感度補償型のものが使用されており、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45とブリッジ回路240とは、電源46に対して並列に接続されている。そのため、精密抵抗46a、46b、および感温抵抗45の抵抗値を調整することによって、感温抵抗45の発熱を抑制することができる。その結果、正確な温度検出が可能となるとともに、電源投入時において感温抵抗45の両端電圧(すなわち、感温抵抗45からの出力)が安定するまでの時間を短縮することが可能となり、選別対象物5の計量精度を向上させることができる。
Furthermore, in this embodiment, a temperature sensitivity compensation type strain gauge is used, and the
<4.第4の実施の形態>
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。ここで、第4の実施の形態の重量選別機400は、ブリッジ回路140からの信号の取得方法が相違する点と、信号処理部の構成が相違する点と、を除いては、第2の実施の形態の重量選別機100と同じである。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
<4. Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Here, the weight sorter 400 according to the fourth embodiment is different from the second method except that the signal acquisition method from the
なお、以下の説明において、第2の実施の形態の重量選別機100における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第2の実施の形態において説明済みであるため、本実施形態では説明を省略する。 In addition, in the following description, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the component in the weight sorter 100 of 2nd Embodiment. Since the components with the same reference numerals have already been described in the second embodiment, description thereof will be omitted in this embodiment.
<4.1.ロードセルユニットの構成>
図2および図3は、それぞれロードセルユニット430のハードウェア構成の一例を示す正面図および平面図である。また、図4は、ひずみゲージ141の構成の一例を示す表面図である。さらに、図10は、ロードセルユニット430のブロック回路図である。図2ないし図4、および図10に示すように、ロードセルユニット430は、主として、起歪体31と、複数のひずみゲージ141(141a〜141d)と、零点補償素子42と、感温抵抗445と、複数(本実施の形態では4つ)の精密抵抗446(446a〜446d)と、信号処理部450と、を備えている。ここで、ひずみゲージ141としては、第2の実施の形態で説明したようように、自己温度補償型のひずみゲージが使用されている。
<4.1. Configuration of load cell unit>
2 and 3 are a front view and a plan view showing an example of the hardware configuration of the
感温抵抗445は、第2の実施の形態の感温抵抗145と同様に、抵抗温度係数の大きな抵抗体である。例えば、感温抵抗445にはニッケル(Ni)系、銅(Cu)系、または白金(Pt)系の材料が使用されている。図2に示すように、感温抵抗445は、第1面35a側の第1厚肉部34aに密着して取り付けられている。
The temperature
精密抵抗446a〜446dは、それぞれ温度変化による抵抗変動の小さな抵抗体である。図10に示すように、精密抵抗446a〜446cは、信号処理基板50a上に設けられており、上からこの順番に電気的に接続されている。また、精密抵抗446aは電源46のプラス側と、精密抵抗446cは電源46のマイナス側と、それぞれ電気的に接続されている。さらに、図10に示すように、精密抵抗446dは、感温抵抗445と電気的に接続されている。
Each of the
切替部448(448a、448b)は、いわゆる切替スイッチである。図10に示すように、切替部448aがプラス出力端子143a側に、切替部448bがマイナス出力端子143b側に、それぞれ切り替えられることにより(すなわち、各切替部448が下側に切り替えられることにより:図10参照)、可変ゲイン増幅部451aには、ブリッジ回路140のブリッジ出力が入力される。
The switching unit 448 (448a, 448b) is a so-called selector switch. As shown in FIG. 10, the
一方、切替部448aが基準電圧用端子443c側に、切替部448bが基準電圧用端子443d側に、それぞれ切り替えられることにより(すなわち、各切替部448が上側に切り替えられことにより)、可変ゲイン増幅部451aには、精密抵抗446bの両端電圧(すなわち、精密抵抗446bからの出力)が入力される。ここで、後述するように、精密抵抗446bの両端電圧は、起歪体31の温度検出においては、略一定値を有する基準出力として使用される。
On the other hand, when the
このように、各切替部448は、ブリッジ出力と基準出力とを切り替えて、可変ゲイン増幅部451aに入力することができる。
As described above, each switching
信号処理部450は、入力信号に対して所定の信号処理を実行する。図10に示すように、信号処理部450は、主として、可変ゲイン増幅部451aと、A/D変換部51bと、メモリ53と、CPU54と、を有しており、これら各要素451a、51b、53、54は、信号処理基板50a上に設けられている。
The
可変ゲイン増幅部451aは、例えばインスツルメンテーションアンプによって構成されており、図10に示すように、感温抵抗445および精密抵抗446dと接続されている。これにより、可変ゲイン増幅部451aの増幅度は、起歪体31の温度変化に応じた感温抵抗445の抵抗値に基づいて制御される。そして、可変ゲイン増幅部451aは、この増幅度に基づいて入力信号を増幅する。
The variable
また、A/D変換部51bは、可変ゲイン増幅部451aから出力された増幅後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換後のデジタル信号は、CPU54に入力される。
The A /
ここで、起歪体31の縦弾性係数(ヤング率)は、温度上昇にともなって低下し、同一応力におけるひずみ量が増大する。そのため、温度が上昇すると、ブリッジ回路140の出力感度が増加する。一方、本実施の形態において、可変ゲイン増幅部451aの増幅度は、起歪体31の温度が上昇(これにともなって感温抵抗445の抵抗値が増加)するにしたがって小さくなるように設定されている。
Here, the longitudinal elastic modulus (Young's modulus) of the
したがって、適切な感温抵抗445が予め選択されるとともに、各切替部448がブリッジ出力側(下側)に切り替えられ、入力信号としてブリッジ回路140のブリッジ出力が可変ゲイン増幅部451aに入力される場合には、可変ゲイン増幅部451aは、温度変化に起因する起歪体31の縦弾性係数の変化量を補償してブリッジ出力を粗補正することができる。その結果、ブリッジ回路140の出力感度が補償される。
Accordingly, an appropriate temperature-
すなわち、感温抵抗445と電気的に接続された可変ゲイン増幅部451aが使用される場合、図7に示すように、出力感度の変動率ΔVの変動幅Rs2は、感温抵抗445および可変ゲイン増幅部451aが使用されない場合の変動幅Rs1と比較して小さくなる。また、曲線Cs1における変動率ΔVの温度変化は600(ppm/℃)程度である、一方、曲線Cs2における変動率ΔVの温度変化は15(ppm/℃)程度である。
That is, when the variable
このように、感温抵抗445および可変ゲイン増幅部451aが使用されることにより、出力感度の変動幅Rsを一定の範囲内に収めることができ、変動率ΔVの温度変化を15(ppm/℃)程度に抑制することができる。
Thus, by using the temperature-
これに対して、各切替部448が基準出力側(上側)に切り替えられて、入力信号として基準出力が可変ゲイン増幅部451aに入力される場合には、可変ゲイン増幅部451aは、感温抵抗445の抵抗値に応じた出力信号を出力する。
On the other hand, when each switching
ここで、基準出力側(温度検出モード)と、ブリッジ出力側(ブリッジ出力検出モード)との間で、各切替部448を切り替えるタイミングについて説明する。図11および図12は、ブリッジ出力検出モードと温度検出モードとの切替タイミングを説明するための図である。
Here, the timing for switching each switching
例えば、図11に示すように、検出モードが、一定間隔で温度検出モードに切り替えられ、一定間隔で起歪体31の温度が計測されるように各切替部448の動作が制御されてもよい。また、図12に示すように、非計量期間においては一定間隔で温度検出モードに切り替えられ、計量処理が実行される場合にはブリッジ出力検出モードとなるように、各切替部448の動作が制御されてもよい。
For example, as shown in FIG. 11, the operation of each switching
なお、本実施の形態では、A/D変換部51bの出力信号にデジタルフィルタ処理が施される。そのため、フィルタ処理に伴う遅れ時間が発生せず、図11および図12に示すように、両モードを所定間隔で切り替えることができる。
In the present embodiment, digital filter processing is performed on the output signal of the A /
CPU54の補償演算部52は、可変ゲイン増幅部451aからの出力信号に基づいた補償演算処理を実行する。例えば、切替部448が基準出力側(上側)に切り替えられて、可変ゲイン増幅部451aの入力信号として基準出力が入力される場合には、補償演算部52は、可変ゲイン増幅部451aから出力され、A/D変換部51bでデジタル変換されたデジテル信号に基づいて、起歪体31の温度を演算する。
The
また、切替部448がブリッジ出力側に切り替えられて、可変ゲイン増幅部451aの入力信号としてブリッジ出力が入力される場合には、補償演算部52は、粗補正されたブリッジ出力を精補正する。
When the
すなわち、零点補償素子42によって零点が補償され、かつ、可変ゲイン増幅部451aによって出力感度が補償されることにより、ブリッジ出力は粗補正される。そして、粗補正されたブリッジ出力は、温度センサとして使用された感温抵抗445の検出結果に基づいて精補正される。すなわち、ブリッジ回路140の零点および出力感度は、さらに補償され(数1および数3参照)、変動率ΔVの温度変化は、さらに1〜5(ppm/℃)程度まで抑制される。
That is, the zero point is compensated by the zero
CPU54の重量演算部55は、精補正されたブリッジ回路140の出力に基づいて、選別対象物5の重量を演算する。振分装置60は、重量演算部55の演算結果に基づいて振り分け処理を実行する。
The
<4.2.第4の実施の形態のロードセルユニットおよび重量選別機の利点>
以上のように、第4の実施の形態では、零点補償素子42と、感温抵抗445が接続された可変ゲイン増幅部451aと、によって回路的(ハードウェア的)な零点補償および感度補償が施される。また、回路的に補償されたブリッジ出力に対して、さらにソフトウェア的な零点および出力感度の補償が施される。
<4.2. Advantages of Load Cell Unit and Weight Sorter of Fourth Embodiment>
As described above, in the fourth embodiment, circuit-like (hardware-like) zero compensation and sensitivity compensation are performed by the zero
また、零点補償素子42は、厚肉部34に設けられており、起歪体31の温度を正確に反映しつつブリッジ回路40の零点を補償することができる。さらに、感温抵抗445は、零点補償素子42と同様に、厚肉部34に設けられている。これにより、可変ゲイン増幅部451aは、起歪体31の温度を正確に反映しつつブリッジ回路140の出力感度を補償することができる。また、補償演算部52は、起歪体31の温度を正確かつ安定的に検出することができる。そのため、ブリッジ回路140の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニット430による計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
The zero
また、第4の実施の形態の重量選別機400は、2種類の零点補償と、2種類の温度感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ回路140の出力に基づいて各選別対象物5の重量を演算することができる。そのため、重量選別機400のように、選別対象物5の荷重と、計量コンベア21(風袋)の荷重とが起歪体31にかかる場合であっても、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物5を再現性良く計量することができる。
The weight sorter 400 according to the fourth embodiment can execute two types of zero compensation and two types of temperature sensitivity compensation based on the output of the
さらに、第4の実施の形態において、感温抵抗445および可変ゲイン増幅部451aは、温度変動による起歪体の縦弾性係数の変化を補償してブリッジ回路140の出力を補正する感度補償部としてだけでなく、起歪体31の温度センサとしても使用することができる。そのため、ロードセルユニット430の部品点数を低減させ、ロードセルユニットの製造コストを低減させることができる。
Furthermore, in the fourth embodiment, the temperature-
<5.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
<5. Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.
(1)第2の実施の形態において、感温抵抗145(145a、145b)は、ブリッジ回路140のプラスおよびマイナス入力側147、148のいずれにも直列接続されているものとして説明したが、これに限定されるものでない。
(1) In the second embodiment, the temperature-sensitive resistor 145 (145a, 145b) has been described as being connected in series to both the positive and
感温抵抗145は、例えば、ブリッジ回路140のプラス入力側147にのみ接続されてもよいし(図13参照)、ブリッジ回路140のマイナス入力側148にのみ接続されてもよい。これにより、部品点数を低減することができ、ロードセルユニット30の製造コストを低減させることができる。このように、感温抵抗145は、ブリッジ回路140のプラスおよびマイナス入力側147、148の少なくとも一方に直列接続されていればよい。なお、感温抵抗145の材料としては、ブリッジ回路140の出力感度に応じて、ニッケル(Ni)系、銅(Cu)系、または白金(Pt)系等の材料が選択される。
For example, the temperature-
(2)また、第1ないし第3の実施の形態において、信号処理部50は起歪体31と別体に構成されているものとして図示したが(図1参照)、信号処理部50の配置はこれに限定されるものでなく、起歪体31と信号処理部50とは一体的に構成されてもよい。
(2) In the first to third embodiments, the
(3)また、第1ないし第3の実施の形態において、ロードセルユニット30、130、230、430は、重量選別機1、100、200、400での計量処理に使用されるものとして説明したが、ロードセルユニット130の適用対象は、これに限定されるものでない。
(3) In the first to third embodiments, the
図14は、ロードセルユニット30(130、230)を適用した装置(秤300)の他の例を示す正面図である。秤300は、高精度な計量結果が要求される工業用秤であり、静止状態とされた計量対象物305の重量を計量する装置である。図14に示すように、秤300は、主として、ロードセルユニット30(130、230)と、上皿部310と、を備えている。なお、以下では、主として、第1の実施の形態のロードセルユニット30を使用する場合について説明する。なお、秤300は、第1ないし第3の実施の形態の重量選別機1、100、200、400と同様に、計量された重量を変換することによって計量対象物の質量を取得している。
FIG. 14 is a front view showing another example of a device (balance 300) to which the load cell unit 30 (130, 230) is applied. The
上皿部310は、計量対象物305を載荷する載荷部として使用される。図14に示すように、上皿部310は、取付部材325を介して起歪体31の自由端31b側で支持されている。また、起歪体31の固定端31aは、本体部320内の固定部321に取り付けられている。したがって、起歪体31は、荷重方向AR3(略Z軸方向)の荷重を受け持つ。そして、信号処理部50は、ブリッジ回路40(図5参照)から出力された荷重信号に基づいて、計量対象物305の重量を演算する。
The
このように、秤300のブリッジ回路40(140、240)には、回路的(ハードウェア的)な零点および出力感度補償と、ソフトウェア的な零点および出力感度補償とが施されており、高精度に制御されたブリッジ出力に基づいて各計量対象物305の重量を算出することができる。そのため、ロードセルユニット30(130、230)の最大容量に対する最小目量を小さく設定することが可能となり、その結果、計量対象物の計量精度(計量分解能)をさらに向上させることができる。例えば、原材料に微量の添加物が添加される場合であっても、この添加物の重量を正確に計量することができる。
As described above, the bridge circuit 40 (140, 240) of the
1、100、200、400 重量選別機
5 選別対象物
10 取込装置
20 計量装置
21 計量コンベア
30、130、230 ロードセルユニット
31 起歪体
31a 固定端
31b 自由端
32 貫通孔
32a 内壁面
33 起歪部
34 厚肉部
35 外周面
35a 第1面
35b 第2面
40、140、240 ブリッジ回路
40a ベース部材
40b 抵抗体
41、141、241 ひずみゲージ
42、242 零点補償素子
45、145、445 感温抵抗
50、450 信号処理部
50a 信号処理基板
60 振分装置
300 秤
310 上皿部
AR2 荷重方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100,200,400 Weight sorter 5
Claims (14)
(a) 貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、
(b) 複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償する温度感度補償型のひずみゲージと、
(c) 前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、
(d) 前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路の出力を粗補正する零点補償素子と、
(e) 前記起歪体の温度を検出する温度センサと、
(f) 前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前記ひずみゲージによって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサによる検出結果に基づいて精補正することによって、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する信号処理部と、
を備え、
前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、
前記零点補償素子および前記温度センサは、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられていることを特徴とするロードセルユニット。 A load cell unit that measures the weight of an object to be weighed based on a load signal,
(a) a metal block provided with a through hole, a strain generating body having a plurality of thin strain generating portions sandwiched between an inner wall surface of the through hole and an outer peripheral surface of the metal block;
(b) Arranged in the corresponding strain generating portion among a plurality of strain generating portions, and compensates for the amount of change in the longitudinal elastic modulus of the strain generating body due to temperature change, and roughly corrects the bridge output of the bridge circuit. A temperature sensitivity compensation type strain gauge that compensates for the output sensitivity of the bridge circuit, and
(c) a bridge circuit formed by the strain gauge;
(d) It is connected in series with a strain gauge arranged on one side of the bridge circuit, and compensates for the zero point of the bridge circuit that fluctuates due to a temperature change according to the temperature of the strain generating body. A zero compensation element for coarse correction of the output;
(e) a temperature sensor that detects the temperature of the strain body;
(f) The detection result of the temperature sensor for the bridge output that has been compensated by the zero compensation of the bridge circuit by the zero compensation element and the coarse correction by compensating the output sensitivity of the bridge circuit by the strain gauge. A signal processing unit that further compensates for the zero point and output sensitivity of the bridge circuit by performing fine correction based on
With
The strain body constitutes a Roverval mechanism via a plurality of the strain portions provided between a free end to which a load is applied and a fixed end,
The load cell unit, wherein the zero compensation element and the temperature sensor are provided in a portion sandwiched between adjacent strain generating portions.
前記温度センサは、感温抵抗であることを特徴とするロードセルユニット。 In the load cell unit according to claim 1,
The load cell unit, wherein the temperature sensor is a temperature sensitive resistor.
(a) 貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、
(b) 複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の熱膨張を補償可能な自己温度補償型のひずみゲージと、
(c) 前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、
(d) 前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路の出力を粗補正する零点補償素子と、
(e) 前記ブリッジ回路の入力側に直列接続されており、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償する感温抵抗と、
(f) 前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前感温抵抗によって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサによる検出結果に基づいて精補正することによって、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する信号処理部と、
を備え、
前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、
前記零点補償素子および温度センサとして使用可能な前記感温抵抗は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられていることを特徴とするロードセルユニット。 A load cell unit that measures the weight of an object to be weighed based on a load signal,
(a) a metal block provided with a through hole, a strain generating body having a plurality of thin strain generating portions sandwiched between an inner wall surface of the through hole and an outer peripheral surface of the metal block;
(b) a self-temperature-compensated strain gauge that is arranged in a corresponding strain-generating portion among a plurality of strain-generating portions and can compensate for thermal expansion of the strain-generating body caused by temperature change;
(c) a bridge circuit formed by the strain gauge;
(d) It is connected in series with a strain gauge arranged on one side of the bridge circuit, and compensates for the zero point of the bridge circuit that fluctuates due to a temperature change according to the temperature of the strain generating body. A zero compensation element for coarse correction of the output;
(e) It is connected in series to the input side of the bridge circuit, and compensates for the amount of change in the longitudinal elastic coefficient of the strain body due to temperature change, thereby roughly correcting the bridge output of the bridge circuit, A temperature-sensitive resistor that compensates for the output sensitivity of the bridge circuit,
(f) Detection by the temperature sensor of the bridge output that has been coarsely corrected by the zero point of the bridge circuit being compensated by the zero compensation element and the output sensitivity of the bridge circuit being compensated by a pre-temperature sensing resistor. A signal processor that further compensates for the zero and output sensitivity of the bridge circuit by finely correcting based on the results;
With
The strain body constitutes a Roverval mechanism via a plurality of the strain portions provided between a free end to which a load is applied and a fixed end,
The temperature sensing resistor that can be used as the zero compensation element and the temperature sensor is provided in a portion sandwiched between adjacent strain generating portions.
前記感温抵抗のうち第1感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側第1端子と、第2感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側第2端子と、それぞれ接続されていることを特徴とするロードセルユニット。 In the load cell unit according to claim 3,
Of the temperature-sensitive resistors, the first temperature-sensitive resistor is connected to the input-side first terminal of the bridge circuit, and the second temperature-sensitive resistor is connected to the input-side second terminal of the bridge circuit. Load cell unit.
前記感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側の端子のうち、いずれか一方の端子と接続されていることを特徴とするロードセルユニット。 In the load cell unit according to claim 3,
The load cell unit, wherein the temperature-sensitive resistor is connected to one of terminals on the input side of the bridge circuit.
(a) 貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、
(b) 複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の熱膨張を補償可能な自己温度補償型のひずみゲージと、
(c) 前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、
(d) 前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正する零点補償素子と、
(e) 温度センサとして使用可能な感温抵抗と、
(f) 入力信号に対して信号処理を実行し、
(f-1) 前記感温抵抗と接続されており、温度変化に応じた前記感温抵抗の抵抗値に基づいて増幅度が制御される可変ゲイン増幅部と、
(f-2) 前記可変ゲイン増幅部からの出力信号に基づいた補償演算を実行可能な補償演算部と、
を有する信号処理部と、
(g) 前記ブリッジ出力と基準出力とを切り替えて、前記可変ゲイン増幅部に入力可能な切替部と、
を備え、
前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、
前記零点補償素子および前記感温抵抗は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられており、
前記切替部がブリッジ出力側に切り替えられて、前記入力信号として前記ブリッジ出力が前記可変ゲイン増幅部に入力される場合には、
i) 前記可変ゲイン増幅部は、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償し、
ii) 前記補償演算部は、前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前記可変ゲイン増幅部によって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサの検出結果に基づいて精補正することにより、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償し、
前記切替部が基準出力側に切り替えられて、前記入力信号として前記基準出力が前記可変ゲイン増幅部に入力される場合には、
iii) 前記可変ゲイン増幅部は、前記感温抵抗の抵抗値に応じた出力信号を出力し、
iv) 前記補償演算部は、前記出力信号に基づいて前記起歪体の温度を演算することを特徴とするロードセルユニット。 A load cell unit that measures the weight of an object to be weighed based on a load signal,
(a) a metal block provided with a through hole, a strain generating body having a plurality of thin strain generating portions sandwiched between an inner wall surface of the through hole and an outer peripheral surface of the metal block;
(b) a self-temperature-compensated strain gauge that is arranged in a corresponding strain-generating portion among a plurality of strain-generating portions and can compensate for thermal expansion of the strain-generating body caused by temperature change;
(c) a bridge circuit formed by the strain gauge;
(d) It is connected in series with a strain gauge arranged on one side of the bridge circuit, and compensates for the zero point of the bridge circuit that fluctuates due to a temperature change according to the temperature of the strain generating body. A zero compensation element for coarse correction of the bridge output;
(e) a temperature sensitive resistor that can be used as a temperature sensor;
(f) Perform signal processing on the input signal,
(f-1) a variable gain amplification unit that is connected to the temperature sensing resistor and whose amplification degree is controlled based on a resistance value of the temperature sensing resistor according to a temperature change;
(f-2) a compensation calculation unit capable of executing a compensation calculation based on an output signal from the variable gain amplification unit;
A signal processing unit having
(g) a switching unit capable of switching between the bridge output and the reference output and input to the variable gain amplifying unit;
With
The strain body constitutes a Roverval mechanism via a plurality of the strain portions provided between a free end to which a load is applied and a fixed end,
The zero compensation element and the temperature sensitive resistor are provided in a portion sandwiched between adjacent strain generating portions,
When the switching unit is switched to the bridge output side and the bridge output is input to the variable gain amplification unit as the input signal,
i) The variable gain amplifying unit compensates for the output sensitivity of the bridge circuit by compensating for the amount of change in the longitudinal elastic coefficient of the strain generating body due to a temperature change and roughly correcting the bridge output,
ii) The compensation calculation unit compensates for the bridge output that has been coarsely corrected by compensating the zero of the bridge circuit by the zero compensation element and compensating the output sensitivity of the bridge circuit by the variable gain amplifier. , Further compensating for the zero point and output sensitivity of the bridge circuit by finely correcting based on the detection result of the temperature sensor,
When the switching unit is switched to the reference output side and the reference output is input to the variable gain amplification unit as the input signal,
iii) The variable gain amplifier outputs an output signal corresponding to the resistance value of the temperature sensitive resistor,
iv) The load cell unit, wherein the compensation calculation unit calculates the temperature of the strain generating body based on the output signal.
前記起歪部のうち隣接する第1および第2起歪部は、前記外周面のうち、前記被計量物側から受ける荷重方向と略垂直であり、前記被計量物側からの荷重を受け持つ第1面側に設けられており、
隣接する第3および第4起歪部は、前記荷重方向と略垂直であり、前記貫通孔を挟んで前記第1面と逆側の第2面側に設けられており、
前記ひずみゲージは、第1ないし第4起歪部のそれぞれに配置されていることを特徴とするロードセルユニット。 The load cell unit according to any one of claims 1 to 6,
The first and second strain generating portions adjacent to each other among the strain generating portions are substantially perpendicular to the load direction received from the object to be weighed in the outer peripheral surface, and are responsible for the load from the object to be weighed. It is provided on one side,
Adjacent third and fourth strain generating portions are substantially perpendicular to the load direction, and are provided on the second surface side opposite to the first surface across the through hole,
The load cell unit, wherein the strain gauge is disposed in each of the first to fourth strain generating portions.
前記ブリッジ回路は、第1および第2ひずみゲージと、第1および第2固定抵抗と、によって形成されており、
前記第1ひずみゲージは、第1入力端子と第1出力端子との間に、
前記第2ひずみゲージは、第2入力端子と前記第1出力端子との間に、
前記第1固定抵抗は、前記第1入力端子と、第2出力端子との間に、
前記第2固定抵抗は、前記第2入力端子と、前記第2出力端子との間に、
それぞれ接続されていることを特徴とするロードセルユニット。 In the load cell unit according to claim 1 or 2,
The bridge circuit is formed by first and second strain gauges and first and second fixed resistors,
The first strain gauge is between the first input terminal and the first output terminal,
The second strain gauge is between a second input terminal and the first output terminal,
The first fixed resistor is between the first input terminal and the second output terminal,
The second fixed resistor is between the second input terminal and the second output terminal,
Each load cell unit is connected to each other.
前記起歪部のうち隣接する第1および第2起歪部は、前記外周面のうち、前記被計量物側から受ける荷重方向と略垂直であり、前記被計量物側からの荷重を受け持つ第1面側に設けられており、
隣接する第3および第4起歪部は、前記荷重方向と略垂直であり、前記貫通孔を挟んで前記第1面と逆側の第2面側に設けられており、
前記第1および第2ひずみゲージは、前記第1面および前記第2面のいずれか一方の面につき、該一方の面に設けられた起歪部のそれぞれに配置されていることを特徴とするロードセルユニット。 The load cell unit according to claim 8,
The first and second strain generating portions adjacent to each other among the strain generating portions are substantially perpendicular to the load direction received from the object to be weighed in the outer peripheral surface, and are responsible for the load from the object to be weighed. It is provided on one side,
Adjacent third and fourth strain generating portions are substantially perpendicular to the load direction, and are provided on the second surface side opposite to the first surface across the through hole,
The first and second strain gauges are arranged on either one of the first surface and the second surface in each of the strain-generating portions provided on the one surface. Load cell unit.
前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力を2次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の零点をさらに補償することを特徴とするロードセルユニット。 The load cell unit according to any one of claims 1 to 9,
The signal processing unit further compensates for a zero point of the bridge circuit by finely correcting the coarsely corrected bridge output by a second-order or higher order approximation.
前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力を2次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度をさらに補償することを特徴とするロードセルユニット。 The load cell unit according to any one of claims 1 to 9,
The signal processing unit further compensates the output sensitivity of the bridge circuit by finely correcting the coarsely corrected bridge output by a second-order or higher order approximation.
前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力につき、2次以上の高次近似によって精補正することによって前記ブリッジ回路の零点を補償し、かつ、2次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償することを特徴とするロードセルユニット。 The load cell unit according to any one of claims 1 to 9,
The signal processing unit compensates the zero point of the bridge circuit by finely correcting the coarsely corrected bridge output by a second-order or higher-order approximation and finely correcting by the second-order or higher-order approximation. Thus, the load cell unit compensates the output sensitivity of the bridge circuit.
搬送される選別対象物の重量を計量する計量装置と、
前記計量装置による選別対象物の計量結果に基づいて、各選別対象物を振り分ける振分装置と、
を備え、
前記計量装置は、
請求項1ないし請求項12のいずれかに記載のロードセルユニットと、
前記ロードセルユニットによって支持されており、各選別対象物を搬送する計量コンベアと、
を有することを特徴とする重量選別機。 A weight sorter,
A weighing device for weighing the object to be sorted,
A sorting device that sorts each sorting object based on the weighing result of the sorting object by the weighing device;
With
The weighing device is
The load cell unit according to any one of claims 1 to 12,
Supported by the load cell unit, a weighing conveyor for conveying each sorting object,
A weight sorter characterized by comprising:
前記ロードセルによって支持されており、計量対象物を載荷する上皿部と、
を備えることを特徴とする秤。 The load cell unit according to any one of claims 1 to 12,
Supported by the load cell, and an upper platen portion on which a weighing object is loaded;
A balance characterized by comprising.
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