JP2014016270A - Weighing instruments - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計量装置に関し、特にロードセルを使用した計量装置における絶縁抵抗値の測定に関するものである。 The present invention relates to a weighing device, and more particularly to measurement of an insulation resistance value in a weighing device using a load cell.
ロードセルには、金属起歪体の起歪部にストレインゲージを貼付したものがある。ストレインゲージは、通常ポリイミドなどの絶縁性、耐水性を有する樹脂によって周囲を被われているので、容易に水分を通すことはない。また、ストレインゲージの構成要素である金属抵抗線への配線用の端子や、ロードセルから外部へケーブルを取り出す中継用の端子も樹脂製の絶縁板の上に設けられ、ストレインゲージと共にシリコンゴムやブチルゴムなどによって被われているので、容易に水分を通すことはない。 Some load cells have a strain gauge attached to a strain-generating portion of a metal strain-generating body. Since the strain gauge is usually covered with an insulating and water-resistant resin such as polyimide, moisture does not easily pass therethrough. In addition, a terminal for wiring to the metal resistance wire, which is a component of the strain gauge, and a terminal for relaying the cable from the load cell to the outside are also provided on the resin insulating plate, and together with the strain gauge, silicon rubber or butyl rubber Because it is covered by, etc., moisture does not pass easily.
しかし、これらの樹脂やゴム剤は多孔質であるので、これらは基本的には水蒸気を通す。従って、ロードセルの長期使用によって、または使用環境によって、吸収した水蒸気が水分化して、ストレインゲージとストレインゲージが貼付されている金属起歪体との間の絶縁抵抗値が低下し、ロードセルの出力に基づく荷重信号の零点やスパンに測定誤差として影響を与える。 However, since these resins and rubber agents are porous, they basically pass water vapor. Therefore, the absorbed water vapor becomes moisture due to long-term use of the load cell or depending on the usage environment, and the insulation resistance value between the strain gauge and the metal straining body to which the strain gauge is attached is lowered, and the output of the load cell is reduced. It affects the zero point and span of the load signal based on it as a measurement error.
特に、気温差が大きく結露しやすい場所で使用される計量装置、計量部を日々水洗する必要のある計量装置、屋外設置の計量装置などの厳しい環境下で使用される計量装置は、荷重信号に無視できない誤差を与えるほど絶縁抵抗値が低下する可能性が大きい。そこで、絶縁抵抗値の大きさを判定し、所定の精度で計量装置を使用できなくなる前に、絶縁抵抗値の低下を報知する手段の装備が望ましい。 In particular, weighing devices used in harsh environments, such as weighing devices used in locations with large temperature differences and where condensation is likely to occur, weighing devices that require daily washing of the weighing unit, and weighing devices installed outdoors, are used as load signals. There is a high possibility that the insulation resistance value decreases as an error that cannot be ignored is given. Therefore, it is desirable to provide a means for determining the magnitude of the insulation resistance value and notifying the decrease in the insulation resistance value before the measuring device cannot be used with a predetermined accuracy.
ロードセルにおける絶縁抵抗値の測定技術として、特許文献1の第5図に開示されたものがある。この技術では、ロードセルがストレインゲージからなるブリッジ回路を備えており、計量時には、ブリッジ回路の2つの電源励磁端間に測定用電源を接続し、ブリッジ回路の2つの出力端間の電圧を測定する。絶縁抵抗値を測定する場合、2つの電源励磁端の一方に、測定用電源と基準抵抗器との直列回路の一端を接続し、この直列回路の他端を延長ケーブルを介して大地に接続する。2つの電源励磁端の他方は、空き端子とする。ロードセルと大地との間には絶縁抵抗が存在するので、測定用電源からストレインゲージ、絶縁抵抗、大地、延長ケーブル、基準抵抗、測定用電源へ電流が流れ、基準抵抗に電圧が発生する。この電圧を増幅器で増幅し、A/D変換器でデジタル化し、演算及び判定回路に供給して、絶縁抵抗値を測定する。絶縁抵抗値の測定用電源は、ブリッジ回路での荷重測定用に使用する増幅器等の電源とは、コモンラインが異なるものを使用している。そのため、荷重信号の測定時と絶縁抵抗値の測定時とでブリッジ回路に与える電源を切換回路によって切り換えている。 As a technique for measuring an insulation resistance value in a load cell, there is one disclosed in FIG. In this technique, the load cell is provided with a bridge circuit composed of a strain gauge, and at the time of weighing, a power supply for measurement is connected between two power source excitation ends of the bridge circuit, and a voltage between the two output ends of the bridge circuit is measured. . When measuring an insulation resistance value, one end of a series circuit of a power supply for measurement and a reference resistor is connected to one of two power source excitation ends, and the other end of the series circuit is connected to the ground via an extension cable. . The other of the two power source excitation ends is an empty terminal. Since an insulation resistance exists between the load cell and the ground, a current flows from the measurement power source to the strain gauge, insulation resistance, ground, extension cable, reference resistance, and measurement power source, and a voltage is generated in the reference resistance. This voltage is amplified by an amplifier, digitized by an A / D converter, supplied to an arithmetic and determination circuit, and an insulation resistance value is measured. The power source for measuring the insulation resistance value is a power source having a common line different from that of a power source such as an amplifier used for load measurement in the bridge circuit. Therefore, the power supplied to the bridge circuit is switched by the switching circuit when the load signal is measured and when the insulation resistance value is measured.
特許文献1の技術によれば、切換回路によって、絶縁抵抗値測定動作と荷重信号測定動作とを切り換えている。従って、稼動運転中に連続的に或いは短い時間間隔で、被計量物の荷重信号を測定している状態では、絶縁抵抗値を測定することができないので、稼動運転時間が長ければ、絶縁抵抗値の異常の検出タイミングが遅れ、多くの計量不良品が生じる可能性がある。また、絶縁抵抗値の測定のために電圧測定手段とは別の電源手段を用いているので、計量装置のコストが高くなっていた。
According to the technique of
本発明は、荷重信号の測定用にも絶縁抵抗値の測定用にも電源を切り換える必要が無い共通の電源を用いるようにして、稼動運転時間が長くても、その途中で絶縁抵抗値を測定することを可能とした上で、コストの低減を図った計量装置を提供することを目的とする。 The present invention uses a common power source that does not need to switch the power source for both the load signal measurement and the insulation resistance value measurement, and measures the insulation resistance value in the middle even if the operation time is long. It is an object of the present invention to provide a weighing device that can reduce the cost.
本発明の一態様による計量装置は、金属起歪体を有し、これに複数のストレインゲージが貼着されている。金属起歪体は、コラム型のものとすることもできるし、ロバーバル型のものとすることもできる。前記複数のストレインゲージを互いに接続してブリッジ手段が形成されている。このブリッジ手段の各ストレインゲージの接続端のうちの対向する2つが電源励磁端とされ、別の対向する2つの接続端が2つの出力端とされている。前記2つの電源励磁端に接続線を介して2つの電源励磁端子がそれぞれ接続されている。この2つの電源励磁端子に電源手段が電源を供給する。電源手段としては片極性のものを使用することもできるし、両極性のものを使用することもできる。前記2つの出力端に接続線を介してそれぞれ2つの測定用端子が接続され、前記2つの出力端間の電圧が荷重信号として、電圧測定手段によって測定される。前記金属起歪体または前記金属起歪体に接触している導体に、基準抵抗手段の一方の端子が接続されている。前記複数のストレインゲージ並びに前記2つの電源励磁端及び前記2つの出力端と、前記金属起歪体または前記導体との間に、存在する絶縁抵抗成分を介して前記電源手段から流れた電流が前記基準抵抗手段に流れて前記電源手段に戻るように電流経路が形成されている。例えば片極性の電源手段を使用した場合、その電源手段の一方の端子から流れた電流が、前記絶縁抵抗成分、前記基準抵抗手段を介して前記電源手段の他方の端子に戻り、例えば両極性の電源手段を使用した場合、電源手段の一方の極性から流れた電流が、前記絶縁抵抗成分、前記基準抵抗手段を介して前記電源手段の他方の極性に戻る。前記基準抵抗手段の両端間に発生した電圧であって、前記絶縁抵抗成分の絶縁抵抗値の大きさの指標を表す電圧を電圧測定手段とが測定する。前記絶縁抵抗値を測定する際に前記荷重信号の測定に使用した前記電源手段が、そのまま使用されている。 The weighing device according to an aspect of the present invention includes a metal strain body, and a plurality of strain gauges are attached thereto. The metal strain body can be a column type or a Robert type. The plurality of strain gauges are connected to each other to form a bridge means. Two opposing connection ends of the strain gauges of the bridge means are power source excitation ends, and two other opposing connection ends are two output ends. Two power source excitation terminals are connected to the two power source excitation ends via connection lines, respectively. The power supply means supplies power to the two power excitation terminals. As the power supply means, a unipolar one can be used, or a bipolar one can be used. Two measurement terminals are connected to the two output terminals via connection lines, respectively, and a voltage between the two output terminals is measured as a load signal by voltage measuring means. One terminal of a reference resistance means is connected to the metal strain body or a conductor in contact with the metal strain body. A current flowing from the power supply means via the insulation resistance component existing between the plurality of strain gauges, the two power source excitation ends and the two output ends, and the metal strain body or the conductor is A current path is formed to flow to the reference resistance means and return to the power supply means. For example, when a unipolar power supply means is used, the current flowing from one terminal of the power supply means returns to the other terminal of the power supply means via the insulation resistance component and the reference resistance means, When the power supply means is used, the current flowing from one polarity of the power supply means returns to the other polarity of the power supply means via the insulation resistance component and the reference resistance means. The voltage measuring means measures a voltage generated between both ends of the reference resistance means and indicating an index of the magnitude of the insulation resistance value of the insulation resistance component. The power supply means used for measuring the load signal when measuring the insulation resistance value is used as it is.
この計量装置では、絶縁抵抗値が大きい基準状態で、基準抵抗手段の両端間の電圧が測定され、絶縁抵抗値の測定時点で基準抵抗手段の両端間の電圧が測定される。両者の電圧を比較するか、或いは両者の差を求め、その差と予め定めた許容値を比較することによって、絶縁抵抗値の低下が生じているか否かが判定される。この絶縁抵抗値の測定時点でも、基準状態では、電源手段は、荷重信号の測定時点と同じ状態であり、電源手段の切換は行われていない。従って、荷重信号の測定と絶縁抵抗値の測定とを同時に行うことができる。 In this measuring device, the voltage across the reference resistance means is measured in a reference state where the insulation resistance value is large, and the voltage across the reference resistance means is measured when the insulation resistance value is measured. It is determined whether or not the insulation resistance value is reduced by comparing the two voltages or by obtaining the difference between the two and comparing the difference with a predetermined allowable value. Even at the time of measurement of the insulation resistance value, in the reference state, the power supply means is in the same state as that at the time of measurement of the load signal, and the power supply means is not switched. Therefore, the measurement of the load signal and the measurement of the insulation resistance value can be performed simultaneously.
上記のようにして、絶縁抵抗値を測定するのを第1測定モードとし、この測定モードに加えて、前記基準抵抗手段を第1の基準抵抗手段として、第1の基準抵抗手段と直列に第2の基準抵抗手段を接続し、この直列回路を前記2つの電源励磁端子間に接続し、さらに第3及び第4の基準抵抗手段を直列に2つの電源励磁端子間に接続し、第1及び第2の基準抵抗手段の接続点と、第3及び第4の基準抵抗手段の接続点との間の電圧を、前記基準状態と絶縁抵抗の測定時点とで、電圧測定手段によって測定し、両者の電圧を比較するか、或いは両者の差を求め、その差と予め定めた許容値を比較することによって、絶縁抵抗値の低下が生じているか否かを判定する第2測定モードを設けることもできる。 As described above, the insulation resistance value is measured in the first measurement mode, and in addition to this measurement mode, the reference resistance means is used as the first reference resistance means in series with the first reference resistance means. Two reference resistance means are connected, the series circuit is connected between the two power supply excitation terminals, and the third and fourth reference resistance means are connected in series between the two power supply excitation terminals. The voltage between the connection point of the second reference resistance means and the connection point of the third and fourth reference resistance means is measured by the voltage measurement means at the reference state and the measurement point of the insulation resistance. It is also possible to provide a second measurement mode for determining whether or not the insulation resistance value is reduced by comparing the voltages of the two or by obtaining the difference between the two and comparing the difference with a predetermined allowable value. it can.
このように第2測定モードを設けると、第1測定モードにおける絶縁抵抗値の低下が2つの電源励磁端子の一方に近い場所で生じて第1の基準抵抗手段を流れる電流が小さくて、第1測定モードのみでは、絶縁抵抗値の低下を検出できない場合でも、絶縁抵抗値の低下を測定できる。 When the second measurement mode is provided in this way, the insulation resistance value in the first measurement mode is lowered near one of the two power source excitation terminals, and the current flowing through the first reference resistance means is small. Even if the decrease in the insulation resistance value cannot be detected only in the measurement mode, the decrease in the insulation resistance value can be measured.
また、第1の測定モードでは、前記絶縁抵抗成分を介して第1の基準抵抗手段から前記2つの電源励磁端子のうち電位の低い方に電流が流れるように構成し、第2の測定モードでは、2つの電源励磁端子のうち電位の高い方から第2の基準抵抗手段、絶縁抵抗成分を介して電流が流れるように構成することもできる。 In the first measurement mode, a current flows from the first reference resistance means to the lower one of the two power source excitation terminals via the insulation resistance component. In the second measurement mode, It can also be configured such that the current flows from the higher one of the two power source excitation terminals via the second reference resistance means and the insulation resistance component from the higher potential.
これら第1及び第2の測定モードを使用する上記2つの場合でも、絶縁抵抗値を測定する場合に、電源手段を切り換えることはない。また、連続的に荷重信号を測定している間に絶縁抵抗値を測定できる。 Even in the above two cases using the first and second measurement modes, the power supply means is not switched when measuring the insulation resistance value. Further, the insulation resistance value can be measured while the load signal is continuously measured.
以上のように、本発明によれば、荷重信号の測定用にも絶縁抵抗値の測定用にも電源を切り換える必要が無い共通の1つの電源を用いるようにして、荷重を連続的に測定する稼動運転時間が長くても、その途中で絶縁抵抗値を測定することが可能である。従って、稼動運転が長時間続く場合でも、絶縁抵抗値が低下し、荷重信号に異常が生じれば、警報できる。そして1種類の電源手段のみを使用しているので、コストの低減を図ることができる。 As described above, according to the present invention, the load is continuously measured by using one common power source that does not need to switch the power source for both the load signal measurement and the insulation resistance value measurement. Even if the operation operation time is long, it is possible to measure the insulation resistance value in the middle of the operation. Therefore, even when the operation operation continues for a long time, an alarm can be given if the insulation resistance value decreases and an abnormality occurs in the load signal. Since only one type of power supply means is used, the cost can be reduced.
本発明の第1の実施形態の計量装置は、図2に示すようにロードセル1を有している。このロードセル1は、例えばコラム型の金属起歪体2を有している。その金属起歪体2に形成した起歪部4に、複数、例えば4つのストレインゲージ6が貼着されている。コラム型の金属起歪体2及びそれに対するストレインゲージ6の貼着技術は周知であるので詳細な説明は者略する。
The weighing device according to the first embodiment of the present invention has a
この金属起歪体2は、ケース8内に収容されている。ケース8は、例えば金属製のベース8aを有し、その上に起歪体2が配置され、起歪体2の周囲をケース8の胴部8bが包囲し、胴部8bの上部に蓋部8cが取り付けられている。金属起歪体2の蓋部8cより突出している部分が、図示していない計量部、例えばコンベヤスケール用のコンベヤに結合されたり、ホッパスケールの計量ホッパに結合されたりして、この計量部に印加された物品による荷重を、このロードセル1は測定する。
The metal strain body 2 is accommodated in the case 8. The case 8 has a
各ストレインゲージ6は、図1に示すようにブリッジ手段、例えばホイーストンブリッジ回路10を構成している。なお、ホイーストンブリッジ回路10では、温度補償用等にストレインゲージ6以外の抵抗器を含むこともあるが、この実施形態では、ストレインゲージ6以外の抵抗器を含んでいないホイーストンブリッジ回路を示している。このホイーストンブリッジ回路10は、対向する2つの電源励磁端10a、10bと、対向する2つの出力端10c、10dを有している。電源励磁端10aは、図1に示す端子板12にある電源励磁端子14に配線を介して接続されている。電源励磁端10bも端子板12にある電源励磁端子16に配線を介して接続されている。同様に、出力端10cは、端子板12にある測定用端子18に接続され、出力端10dは、端子板12にある測定用端子20に接続されている。端子板12は、図2に示すようにケース8の胴部8bに取り付けられている。
Each
ロードセル1は、図3に示すように指示計22に接続されている。指示計22は、電圧測定手段、例えば電圧測定回路24を有し、更に演算回路26、操作・設定スイッチ28及び表示部30も有している。
The
図1に示すように、端子板13が電圧測定回路24に取り付けられ、電圧測定回路24は、電源励磁端子32、34、測定用端子36、38、48を端子板13に有している。電源励磁端子32は、ロードセル1の電源励磁端子14にケーブルを介して接続され、電源励磁端子34は、ロードセル1の電源励磁端子16にケーブルを介して接続されている。測定用端子36は、ロードセル1の測定用端子18にケーブルを介して接続され、測定用端子38はロードセル1の測定用端子20にケーブルを介して接続されている。測定用端子48は、端子板12にあるロードセル1の測定端子47にケーブルを介して接続されている。
As shown in FIG. 1, the
電源励磁端子32は、電源手段、例えば片極性電源40のノーマルにノーマルラインNを介して接続されている。電源励磁端子34は、電源40のコモンにコモンラインCを介して接続されている。
The
測定用端子36、38は、増幅手段、例えば演算増幅器42の入力側に接続され、その出力は、A/D変換手段、例えばA/D変換器44に供給され、デジタル化され、演算回路26に供給される。これら演算増幅器42とA/D変換器44とによって、荷重信号測定用の電圧測定手段が構成されている。なお、演算増幅器42の入力側、出力側及び帰還ループに設けられる回路は、図示を省略している。演算増幅器42及びA/D変換器44の電源端子は、それぞれ電源40のノーマルラインNとコモンラインCとに接続されている。
The
金属起歪体2の任意の位置または金属起歪体2が接触している導体、例えばケース8の金属製ベース8aの任意の位置には、絶縁抵抗値測定点46が設けられ、この絶縁抵抗値測定点46は、端子板12にある絶縁抵抗値測定用端子47に接続されている。
An insulation resistance
絶縁抵抗値測定用端子47に接続されている絶縁抵抗値測定用端子48とコモンラインCとの間には、第1の基準抵抗手段、例えば基準抵抗器50が接続されている。絶縁抵抗値測定用端子48は、切換手段、例えばアナログスイッチ52の接点52aに接続されている。アナログスイッチ52は接点52bも有し、この接点52bは空き接点とされている。接点52a、52bのいずれかに接触するアナログスイッチ52の接触子52cは、第2の基準抵抗手段、例えば基準抵抗器54を介してノーマルラインNに接続されている。
Between the insulation resistance
ノーマルラインNとコモンラインCとの間に直列に第3及び第4の基準抵抗手段、例えば基準抵抗器56、58が接続されている。なお、基準抵抗器50、54、56、58はいずれも温度変化に対して抵抗値が安定なもの、または基準抵抗器50と54との抵抗値比率の変化及び基準抵抗器56と58との抵抗値比率の変化の小さいものである。
Between the normal line N and the common line C, third and fourth reference resistance means, for example,
基準抵抗器56、58の接続点60は、切換手段、例えばアナログスイッチ62の接点62aに接続されている。アナログスイッチ62のもう1つの接点62bは、絶縁抵抗値測定用端子48に接続されている。接点62a、62bの一方に接続されるアナログスイッチ62の接触子62cは、増幅手段、例えば演算増幅器64の一方の入力側に接続されている。演算増幅器64の他方の入力側には切換手段、例えばアナログスイッチ66の接触子66cが接続され、この接触子66cは接点66a、66bのいずれかに接触可能であり、接点66aは、絶縁抵抗値測定用端子48に接続され、接点66bはコモンラインCに接続されている。
A
アナログスイッチ52、62、66は、演算回路26によって制御され、アナログスイッチ52の接触子52cが接点52aに接触しているとき、アナログスイッチ62の接触子62cが接点62aに接触し、かつアナログスイッチ66の接触子66cが接点66aに接触している。以下、このアナログスイッチ52、62、64の状態を第1の測定モード、例えばa測定モードと称する。また、アナログスイッチ52の接触子52cが接点52bに接触しているとき、アナログスイッチ62の接触子62cが接点62bに接触し、かつアナログスイッチ66の接触子66cが接点66bに接触している。以下、このアナログスイッチ52、62、64の状態を第2の測定モード、例えばb測定モードと称する。なお、絶縁抵抗値が正常な状態において、つまり絶縁抵抗値が基準抵抗器50の抵抗値に比べて充分大きいとき、基準抵抗器50の両端間電圧が、ノーマルラインNとコモンラインCとの中間電位となるように、基準抵抗器50、54の値が設定されており、同様に基準抵抗器58の両端間電圧が、ノーマルラインNとコモンラインCとの中間電位となるように、基準抵抗器56、58の値が設定されている。
The analog switches 52, 62, 66 are controlled by the
b測定モードでは、基準抵抗器50の両端間電圧を増幅したものが演算増幅器64から出力される。b測定モードにおいて、基準抵抗器50の両端間に絶縁抵抗成分を介して電流が流れる電流経路が形成されている。a測定モードでは、基準抵抗器50、54、56、58によって構成されたブリッジ回路の出力(基準抵抗器50の両端間電圧と基準抵抗器58の両端間電圧の差)を増幅したものが演算増幅器64から出力される。なお,演算増幅器64においても、その入力側及び出力側に備える回路は図示を省略している。
In the b measurement mode, the
演算増幅器64の出力は、A/D変換手段、例えばA/D変換器68によってデジタル化されて、演算回路26に供給される。これら基準抵抗器50、54、56、58、アナログスイッチ52、62、66、演算増幅器64及びA/D変換器68によって、絶縁抵抗値測定用の電圧測定手段が構成されている。演算増幅器64及びA/D変換器68の電源端子は、それぞれ電源40のノーマルラインNとコモンラインCとに接続されている。即ち、絶縁抵抗値測定用の電圧測定手段と、荷重信号測定用の電圧測定手段とは、同一の電源によって動作する。
The output of the
この計量装置の調整時点では、ロードセル1の絶縁抵抗成分が正常で、絶縁抵抗値が充分大きい場合に、b測定モードにより基準抵抗器50の両端間電圧を正常状態の絶縁抵抗値指標電圧Eboとして演算回路26のメモリに記憶させる。同様に、同じ時点で、a測定モードにより、基準抵抗器50、58それぞれの両端間電圧の差を正常状態の絶縁抵抗値指標電圧Eaoとして測定し、演算回路26のメモリに記憶させる。
At the time of adjustment of this measuring device, when the insulation resistance component of the
b測定モードにおいて、ブリッジ回路10の各ストレインゲージ6と絶縁抵抗値測定点46との間の絶縁抵抗成分が充分に大きい場合、電源励磁端10aにノーマルラインNを介しての電源40からの電流は、電源励磁端10bからコモンラインCに流れ、基準抵抗器50の両端間には電流が殆ど流れず、絶縁抵抗値測定用端子48の電位(基準抵抗器50の両端間電圧)は、ほぼコモンラインCの電圧である。この電圧が、正常状態の絶縁抵抗値指標電圧Eboとして演算回路26のメモリに記憶される。
In the b measurement mode, when the insulation resistance component between each
ロードセル1の稼動運転中に、連続的に荷重信号を演算増幅器42及びA/D変換器44を利用して測定している状態において適宜に絶縁抵抗値の測定のためにa測定モードとb測定モードとを行ったり、或いは金属起歪体2に結合されている計量部例えば計量ホッパへ物品を供給中、或いは計量部から物品を排出中の短い時間帯に、絶縁抵抗値の測定のためにa測定モードとb測定モードとを行う。
During the operation of the
ロードセル1を長期間にわたって使用した後には、ブリッジ回路10の各ストレインゲージ6と絶縁抵抗値測定点46との間の絶縁抵抗値が低下することがある。この場合、b測定モードを行うと、正常状態では上述したように電源励磁端10aから電源励磁端10bへ流れるはずの電流が低下した絶縁抵抗を介して基準抵抗器50からコモンラインCに流れる。そのときの基準抵抗器50の両端間電圧を絶縁抵抗値指標電圧Ebxとして測定し、演算回路26のメモリに記憶させる。そして、Ebx−Eboが予め定めておいた許容値Ebrより大きければ、絶縁抵抗値が異常に小さい異常状態であると演算回路26が判定し、例えば表示部30にその旨を表示することによって警報する。無論、Ebx−EboがEbr以下であると、絶縁抵抗値は正常であると見なせるので、警報はしない。
After using the
しかし、b測定モードだけの場合、電源励磁端10b付近と絶縁抵抗値測定点46との間の絶縁抵抗値が低下しても、電源励磁端10b付近の電位は、もともとコモンラインCの電位に近いので、基準抵抗器50へ流れる電流は極めて少なく、絶縁抵抗値指標電圧Ebxの値は極めてコモンラインCの電圧に近く、Ebx−Eboが許容値Ebrよりも小さく、絶縁抵抗値の低下を検出できない可能性がある。
However, in the case of only the b measurement mode, even if the insulation resistance value between the vicinity of the power
そこで、b測定モードに続いてa測定モードを行う。上述した調整時点では、上述したように基準抵抗器50、54、56、58の値を設定しているので、絶縁抵抗値指標電圧Eaoは、ほぼ零である。演算増幅器64の図示を省略した入力回路は、その入力抵抗値が基準抵抗器50、54、56、58に比べて充分に大きいように構成してある。演算増幅器64にバッファアンプを内蔵させれば、より好ましい。
Therefore, the a measurement mode is performed following the b measurement mode. Since the values of the
上述したb測定モードにおいて、Ebx−Eboが許容値Ebrよりも小さい状態において、a測定モードによって絶縁抵抗値指標電圧Eaxを測定し、演算回路26のメモリに記憶させる。もし、電源励磁端10b付近と絶縁抵抗値測定点46との間の絶縁抵抗値が低下していると、基準抵抗器54を流れた電流は、基準抵抗器50に電流が流れるだけでなく、絶縁抵抗値測定用端子48、絶縁抵抗値測定点46、低下した絶縁抵抗を経て電源励磁端10b付近のストレインゲージ6に流れる。その結果、基準抵抗器50の両端間電圧は、基準抵抗器58の両端間電圧よりも小さくなり、そして, 絶縁抵抗値指標電圧Eaxは、絶縁抵抗値が正常な状態の絶縁抵抗値指標電圧Eaoよりも大きくなる。ここで、演算回路26においてEax−Eaoが予め定めた許容値Earより大きいか判断し、大きい場合、絶縁抵抗値の異常として上述したのと同様に警報する。
In the b measurement mode described above, in a state where Ebx−Ebo is smaller than the allowable value Ebr, the insulation resistance value index voltage Eax is measured by the a measurement mode and stored in the memory of the
図4に、上述した計量装置の動作をフローチャートで示す。図4(a)は調整時点の動作フローチャート、同図(b)は運転時の動作フローチャートである。調整時点では、a測定モードにより絶縁抵抗値指標電圧Eaoを測定し、演算回路26のメモリに記憶させ、b測定モードにより、絶縁抵抗値指標電圧Eboを測定し、演算回路26のメモリに記憶させる(ステップS2)。運転時点の適宜、または物品供給中または排出中に、b測定モードで絶縁抵抗値指標電圧Ebxを測定し、演算回路26のメモリに記憶させ(ステップS4)、Ebx−Eboが許容値Ebrより大きいか判断し(ステップS6)、その答えがイエスの場合には、異常警報を発生する(ステップS8)。ステップS6の判断の答えがノーの場合、a測定モードで絶縁抵抗値指標電圧Eaxを測定し、演算回路26のメモリに記憶させる(ステップS10)。次に、Eax−Eaoが許容値Earより大きいか判断し(ステップS12)、その判断の答えがイエスの場合、ステップS8を実行して警報する。ステップS12の判断の答えがイエスの場合、絶縁抵抗値は正常であるので、この処理を終了する。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the weighing device described above. FIG. 4A is an operation flowchart at the time of adjustment, and FIG. 4B is an operation flowchart during operation. At the time of adjustment, the insulation resistance value index voltage Eao is measured in the a measurement mode and stored in the memory of the
a、b測定モードは、ブリッジ回路10のストレインゲージ6に電源40からの励磁電源を接続したまま実施できるので、演算増幅器42及びA/D変換器44を利用して、例えばコンベヤスケールのように連続的に荷重信号を測定しながら、即ち計量しながら、実施できる。また、ホッパスケールや組合せ秤の計量ホッパへ物品を供給したり、排出したりする短い時間にも、a、b測定モードを実施できる。また、絶縁抵抗値の測定時も、荷重測定用の演算増幅器42及びA/D変換器44と共通の電源を、絶縁抵抗値測定用の演算増幅器64、A/D変換器68に使用でき、特別に絶縁抵抗値測定用の電源を準備する必要が無い。
The a and b measurement modes can be carried out while the excitation power source from the
また、荷重測定用の演算増幅器42とブリッジ回路10との間には、アナログスイッチやリレー接点を挿入する必要が無い。演算増幅器42へ入力されるブリッジ回路10からの信号は低レベルの電圧であることにより高精度計量を行わなければならないような場合には、アナログスイッチの漏れ電流やリレー接点の熱起電力がブリッジ回路10からの信号に対して誤差要因となるが、この実施形態の計量装置では問題となることはない。
Further, it is not necessary to insert an analog switch or a relay contact between the
第1の実施形態では、a測定モードにおいて絶縁抵抗値測定用端子48、接続点60の電位を、ノーマルラインNとコモンラインCとの中間電位としたが、ノーマルラインNとコモンラインCとの間の任意の電圧とすることもできる。
In the first embodiment, the potential of the insulation resistance
本発明の第2の実施形態の計量装置を図5に示す。この実施形態の計量装置は、ノーマルラインN1がコモンラインCとの間で+Vボルトを出力する正極性電源40Pと、ノーマルラインN2がコモンラインCとの間で−Vボルトを出力する負極性電源40Nとを使用した2電源型のものである。第1の実施形態と同等部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
A weighing device according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG. The weighing device of this embodiment includes a
この実施形態では、ブリッジ回路10のストレインゲート6と金属起歪体2との間の絶縁抵抗値が大きい時点で、絶縁抵抗値測定用端子48と接続点60との電位が、共に例えばノーマルラインN1とコモンラインCとの中間の電位+V/2となるように、基準抵抗器50、54、56、58の抵抗値を設定してある。他の値に設定することも可能である。この実施形態の計量装置も、第1の実施形態の計量装置と同様に動作する。
In this embodiment, when the insulation resistance value between the
本発明の第3の実施形態の計量装置を図6に示す。この実施形態の計量装置は、荷重信号の測定も、演算増幅器64及びA/D変換器68を利用して行うものである。そのため、アナログスイッチ52、62、66に接点52d、62d、66dが追加されている。、測定用端子36、38に生じている荷重信号は、計量部へ負荷の掛かる状態に応じて振動するので、その振動を除去するための例えばローパスフィルタのような時定数の大きいフィルタ70の入力側に測定用端子36、38が接続され、このフィルタ70の出力が接点62d、66dに供給されている。
A weighing device according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG. In the weighing device of this embodiment, the load signal is also measured using the
この計量装置が荷重信号測定モードにある場合、荷重信号を測定するため、接触子52cが接点52dに、接触子62cが接点62dに、接触子66cが接点66dにそれぞれ接続される。
When the weighing device is in the load signal measurement mode, the
この計量装置が非計量状態にあるとき、例えば計量部の計量ホッパに物品が供給されているとき、或いは計量ホッパから物品が排出されているタイミングに、上述したa測定モードとb測定モードとが行われ、これら測定が終了すると、再び荷重信号測定モードに切り換えられる。 When the weighing device is in a non-weighing state, for example, when the article is supplied to the weighing hopper of the weighing unit, or when the article is discharged from the weighing hopper, the a measurement mode and the b measurement mode described above are performed. When these measurements are completed, the load signal measurement mode is switched again.
ブリッジ回路10への励磁電源を切り換えない限り、a、b測定モード中も、フィルタ70が時定数の大きいフィルタであるので、現在の荷重信号の状態は連続的にフィルタ70に記憶されており、荷重信号の測定モードになると直ちに現時点の安定な荷重信号を測定することができる。従って、短い時間サイクルで、物品の荷重を測定する計量装置に、この計量装置は適している。
Unless the excitation power supply to the
本発明の第4の実施形態の計量装置を図7(a)に示す。この計量装置では、アナログスイッチ52の接触子52cが絶縁抵抗値測定用端子48に接続され、接点52aは一端がコモンラインCに接続された基準抵抗器50の他端に接続されている。接点52bは、一端がノーマルラインNに接続されている基準抵抗器54の他端に接続されている。アナログスイッチ62、66の接触子62c、66cは演算増幅器64の入力側に接続されているが、アナログスイッチ62の接点62aは、絶縁抵抗値測定用端子48に接続され、接点62bは、一端がノーマルラインNに接続された抵抗器56aの他端に接続されている。アナログスイッチ66の接点66aは、一端がコモンラインCに接続された抵抗器58bの他端に接続され、接点66bは絶縁抵抗値測定用端子48に接続されている。他の構成は第1の実施形態の計量装置と同一であるので、詳細な説明は省略する。
FIG. 7A shows a weighing device according to a fourth embodiment of the present invention. In this weighing device, the
この計量装置では、a測定モードでは、アナログスイッチ52、62、66の接触子52c、62c、66cは接点52a、62a、66aに接続され、b測定モードでは接触子52c、62c、66cは接点52b、62b、66bに接続される。
In this measuring device, in the a measurement mode, the
調整時点でa測定モードとして、同図(b)に示すように基準抵抗器50の両端間電圧を絶縁抵抗値指標電圧Eaoとして測定し、演算回路26のメモリに記憶させる。絶縁抵抗値が大きい調整時点では、絶縁抵抗値指標電圧Eaoは、ほぼコモンラインCの電圧である。稼動運転時にa測定モードとし、絶縁抵抗値指標電圧Eaxを測定し、演算回路26のメモリに記憶する。このとき、絶縁抵抗値が低下していると、電源励磁端10aから絶縁抵抗を介して基準抵抗器50に電流が流れる。この電流によって基準抵抗器50の両端間電圧(絶縁抵抗値指標電圧Eax)は調整時点よりも大きくなる。従って、第1の実施形態と同様に、Eax−Eaoが許容値Earより大きいか否か判定することによって絶縁抵抗値が低下しているか否かを判定できる。
As a measurement mode at the time of adjustment, the voltage across the
但し、第1の実施形態の計量装置と同様に、電源励磁端10b付近と絶縁抵抗値測定点46との間の絶縁抵抗値が低下した場合、絶縁抵抗値の低下を検出できない可能性があるので、b測定モードが調整時点と運転時点とで行われる。絶縁抵抗値が大きい調整時点で同図(c)に示すようb測定モードとすると、基準抵抗器54の両端間電圧は、ほぼノーマルラインNの電圧である。これを絶縁抵抗値指標電圧Ebxとして測定し、演算回路26のメモリに記憶する。稼動運転時にb測定モードとし、基準抵抗器54の両端間電圧である絶縁抵抗値指標電圧Ebxを測定し、演算回路26のメモリに記憶する。このとき、電源励磁端10b付近と絶縁抵抗値測定点46との間の絶縁抵抗値が低下していると、基準抵抗器54から絶縁抵抗を介してコモンラインCに電流が流れる。この電流によって基準抵抗器54の両端間電圧(絶縁抵抗値指標電圧Ebx)は調整時点よりも小さくなる。従って、Ebo−Ebxが許容値Ebrより大きいか否か判定し、大きければ絶縁抵抗値が低下していると判定できる。
However, similarly to the weighing device of the first embodiment, when the insulation resistance value between the vicinity of the power
なお、基準抵抗器50、54は、第1の実施形態と同様に温度に対して安定である必要があるが、抵抗器56a、58aは、演算増幅器64に対する保護抵抗器としての意味を持つものであるので、基準抵抗器50、54程の安定性は必要ない。
The
上記の各実施形態では、金属起歪体にコラム型のものを使用したが、ロバーバル型の金属起歪体を使用することもできる。上記の各実施形態では、a測定モードとb測定モードとを実行したが、いずれか一方のみを実行することもできる。運転時にa測定モードを実行し、その後にb測定モードとしたが、b測定モードを先に実行し、その後にa測定モードを実行するようにしてもよい。上記の各実施形態には示していないが、例えば基準抵抗器54とノーマルラインNまたはN1との間、基準抵抗器50とコモンラインまたはノーマルラインN2との間に、それぞれアナログスイッチを設け、絶縁抵抗値を測定する場合のみ、これらアナログスイッチを閉じるようにし、荷重信号の測定中には絶縁抵抗値測定用端子48の電圧、即ち金属起歪体2の電圧を定めないようにして、ロードセル1を使用中にブリッジ回路10の一部の絶縁抵抗値が低下し始めても、荷重信号測定中には、絶縁抵抗値の低下した部分から、できるだけ金属起歪体2に電流が流れないようにすることもできる。第1及び第3の実施形態では、b測定モードにおいて絶縁抵抗値測定用端子48、接続点60の電位を、ノーマルラインNとコモンラインCとの中間電位としたが、ノーマルラインNとコモンラインCとの間の任意の電圧とすることもできる。
In each of the above embodiments, a column-type metal strainer is used, but a Robertal-type metal strainer can also be used. In each of the above embodiments, the a measurement mode and the b measurement mode are executed, but only one of them can be executed. Although the a measurement mode is executed during operation and the b measurement mode is set after that, the b measurement mode may be executed first and then the a measurement mode may be executed. Although not shown in each of the above embodiments, for example, an analog switch is provided between the
1 ロードセル
2 金属製起歪体
6 荷重測定用ストレインゲージ
10 ホイーストンブリッジ回路
10a、10b 電源励磁端
14 16 電源励磁端子
18 20 測定用端子
32 34 電源励磁端子
36 38 測定用端子
40 電源
50 基準抵抗器
64 演算増幅器(電圧測定手段)
68 A/D変換器(電圧測定手段)
DESCRIPTION OF
68 A / D converter (voltage measuring means)
Claims (2)
前記複数のストレインゲージを含み、前記複数のストレインゲージを互いに接続している接続端のうちの2つの電源励磁端及び2つの出力端を、有するブリッジ手段と、
前記2つの電源励磁端に接続線を介してそれぞれ接続された2つの電源励磁端子と、
前記2つの電源励磁端子に電源を供給する電源手段と、
前記2つの出力端に接続線を介してそれぞれ接続され、前記2つの出力端間の電圧が荷重信号として測定される2つの測定用端子と、
前記金属起歪体または前記金属起歪体に接触している導体に、一方の端子が接続された基準抵抗手段と、
前記複数のストレインゲージ並びに前記2つの電源励磁端及び前記2つの出力端と前記金属起歪体または前記導体との間に存在する絶縁抵抗成分を介して前記電源手段から流れた電流が前記基準抵抗手段を流れて、前記電源手段に戻るように形成された電流経路と、
前記基準抵抗手段の両端間に発生し、前記絶縁抵抗成分の絶縁抵抗値の大きさの指標を表す電圧を測定する電圧測定手段とを、
具備し、前記絶縁抵抗値を測定する際に前記荷重信号の測定に使用した前記電源手段をそのまま使用する
計量装置。 A metal strain body with a plurality of strain gauges attached thereto;
Bridge means including the plurality of strain gauges, and having two power source excitation ends and two output ends of the connection ends connecting the plurality of strain gauges to each other;
Two power excitation terminals respectively connected to the two power excitation ends via connection lines;
Power supply means for supplying power to the two power excitation terminals;
Two measuring terminals respectively connected to the two output ends via a connecting line, and a voltage between the two output ends being measured as a load signal;
Reference resistance means in which one terminal is connected to the metal strain body or a conductor in contact with the metal strain body, and
A current flowing from the power supply means through the insulation resistance component existing between the plurality of strain gauges, the two power source excitation ends and the two output ends, and the metal strain body or the conductor is the reference resistance. A current path configured to flow through the means and back to the power supply means;
Voltage measuring means for measuring a voltage generated between both ends of the reference resistance means and representing an index of the magnitude of the insulation resistance value of the insulation resistance component;
A weighing apparatus comprising the power supply means used for measuring the load signal when measuring the insulation resistance value.
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