JP3444952B2

JP3444952B2 - ロードセルの故障検出装置及び故障復帰装置

Info

Publication number: JP3444952B2
Application number: JP05504394A
Authority: JP
Inventors: 孝橋　　徹; 敬彦有馬
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 2003-09-08
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: JPH07239283A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロードセルの故障を検
出する装置及びこの故障状態からロードセルを復帰させ
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロードセルには、例えば図９に示
すようなロバーバル型のものがある。このロバーバル型
のロードセルでは、起歪弾性体２の起歪部２ａ乃至２ｄ
に、抵抗線式または半導体型のストレインゲージ４ａ乃
至４ｄを貼着してある。これらストレインゲージ４ａ乃
至４ｄを、図１０に示すようにブリッジ回路５に接続
し、このブリッジ回路５の出力端子６ａ、６ｂから、起
歪弾性体２に印加された荷重に比例した電圧信号を取り
出している。この電圧信号を重量指示計へ送り、重量表
示値に変換する。

【０００３】このようなロードセルに生じる故障の要因
としては、（１）起歪弾性体２に過負荷が印加され、起歪部２ａ乃
至２ｄに永久歪が残る。（２）ストレインゲージ４ａ乃至４ｄの耐湿被覆が充分
でなく、絶縁不良が発生する。（３）ストレインゲージ４ａ乃至４ｄに機械的欠損が発
生したり、腐食が発生し、ゲージ抵抗が変化する。（４）起歪部２ａ乃至２ｄが腐食して、ばね定数が変化
する。等が揚げられる。

【０００４】このような故障が生じると、図１０のブリ
ッジ回路５の出力電圧信号に、零点及びスパンの大きな
シフトやドリフトが発生する。このような故障を発見す
るため、図１１に示すように各起歪部２ａ乃至２ｄに、
ストレインゲージ４ａ乃至４ｄとは別個に、検査用のス
トレインゲージ８ａ乃至８ｄをそれぞれ貼着し、これら
ストレインゲージ８ａ乃至８ｄによってブリッジ回路を
構成し、このブリッジ回路の出力と、ブリッジ回路５の
出力とを比較し、故障を発見しようとすることが行われ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
技術では、例えば、検査用のストレインゲージ８ａと、
測定用のストレインゲージ４ａとは、同一の起歪部２ａ
に貼着されている。このように検査用のストレインゲー
ジと測定用のストレインゲージとが、同一の起歪部に貼
着されているので、起歪弾性体２への過負荷に基づいて
起歪部２ａ乃至２ｄに永久歪を生じたり、起歪部２ａ乃
至２ｄに腐食が発生して、ばね定数が変化したりした場
合、これら永久歪や変化したばね定数は、測定用及び検
査用のストレインゲージにそれぞれ同様な影響を与える
ので、どちらのストレインゲージも、同時に正しい荷重
を表さなくなる。

【０００６】しかも、同一の起歪部に貼着されている
と、即ち貼着位置が接近していると、双方のストレイン
ゲージが同時に、外界の影響、例えば湿度の影響を受
け、耐湿被覆が充分でない場合には、同時に絶縁不良を
生じたり、同時に機械的欠損が発生したり、腐食が発生
したりして、ゲージ抵抗が変化する。従って、検査用及
び測定用のストレインゲージが、同時に不良となる確率
が高くなり、たとえ故障を発見できても、このロードセ
ル自体は、使用できなくなる。

【０００７】ロードセルが使用できないと、新たなロー
ドセルの入手、或いは修理が行われるまでの間は、計量
作業を中止しなければならず、使用者は大きな損失を被
ることになる。

【０００８】本発明は、測定用のストレインゲージと検
査用のストレインゲージとに同時に故障が生じないよう
にして、ロードセルの故障を発見する装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】また、本発明は、ロードセルに印加されて
いる荷重が変化しているような状態でも、故障の検出が
行える装置を提供することも目的とする。

【００１０】さらに、本発明は、故障が発見された場合
には、これを報知すると共に、故障復帰させることがで
きる故障復帰装置を提供することも目的とする。

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ロードセルは、印加荷重に対して発生する応力に差
がある起歪部を異なった複数の位置にそれぞれ有し、こ
れら起歪部にそれぞれストレインゲージを設けており、
これらストレインゲージによって同一の荷重に対して少
なくとも２つの異なる出力を発生する。このロードセル
の正常状態において上記起歪部のうち発生応力の小さい
ものに貼着されたストレインゲージに基づく第１出力の
増幅出力である第１の増幅出力と、上記発生応力の大き
い起歪部に貼着されたストレインゲージに基づく第２出
力の増幅出力である第２の増幅出力とが、ほぼ等しくな
るように、第１出力を第１の増幅器が増幅し、第２出力
を第２増幅器が増幅する。第１及び第２の増幅出力がほ
ぼ等しいか否かを判断手段が判断する。第１及び第２の
増幅出力がほぼ等しくないと上記判断手段が判断したと
き、故障報知手段が作動する。第２増幅出力が計測値と
して出力されている。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記ロードセルの２つの出力を実質的に同
一のタイミングで交互にサンプリングするものである。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明と同様なロードセルと、第１及び第２の増幅器を有
し、更に、上記ロードセルが無荷重状態において第２の
増幅出力が許容値以内にないとき、第１故障検出信号を
生成する手段と、第１故障検出信号の非発生時には第２
の増幅出力を計測値として出力し、第１故障検出信号の
発生時には第１の増幅出力を計測値として出力する出力
切換手段とを、具備している。

【００１５】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
発明において、上記ロードセルが無荷重状態において、
第１及び第２の増幅出力が共に上記許容値以内にないと
き、第２故障検出信号を生成する手段が設けられてい
る。

【００１６】

【００１７】請求項１記載の発明では、起歪部は、印加
荷重に対して発生する応力に差があるものであるので、
このロードセルの正常状態において、上記起歪部のうち
発生応力の小さいものに貼着されたストレインゲージに
基づく第１出力と、上記発生応力の大きい起歪部に貼着
されたストレインゲージに基づく第２出力とが、ほぼ等
しくなるように第１及び第２の増幅器で増幅してから、
第１及び第２の増幅出力の比較を行い、故障があるか否
かを判断している。

【００１８】請求項２記載の発明では、ロードセルから
の２つの出力のサンプリングを、実質的に同一のタイミ
ングで交互に行っているので、ロードセルが正常である
限り、印加荷重が増加、減少しつつあるときでも、両出
力は同一と見なせる。また、故障があれば、両出力は異
なった値となる。従って、ロードセルを使用中でも、故
障があるか否かを検出できる。

【００１９】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明と同様なロードセルを有し、このロードセルが無荷
重状態において、第２の増幅出力が許容値以内にないと
き、第１故障検出信号生成手段が第１故障検出信号を発
生し、この故障検出に応じて、出力切換手段が、第２の
増幅出力から第１増幅出力に計測値として出力するもの
を切り換えるので、発生応力の大きいストレインゲージ
側に故障が生じても、発生応力の小さいストレインゲー
ジに基づく第１増幅出力によって測定を続行することが
できる。

【００２０】また、請求項４記載の発明では、さらに、
ロードセルが無荷重状態において、両増幅出力が許容値
以内にないとき、第２故障検出信号生成手段が、故障検
出信号を生成する。従って、いずれの出力も故障してい
る場合には、これを報知することができる。

【００２１】

【実施例】この実施例は、図４に示すようなロードセル
１０を有している。このロードセル１０は、ロバーバル
起歪弾性体１２を有している。このロバーバル起歪弾性
体１２には、起歪部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、
１２ｅが形成されている。起歪部１２ｅの厚さは、起歪
部１２ａ乃至１２ｄの約１／３乃至１／４とされてい
る。起歪部１２ａ乃至１２ｄには、それぞれ抵抗線式ま
たは半導体式のストレインゲージ１４ａ乃至１４ｄが貼
着されている。また、起歪部１２ｅの両側には、それぞ
れ抵抗線式または半導体式のストレインゲージ１６ａ乃
至１６ｄがそれぞれ貼着されている。

【００２２】このロードセル１０では、起歪弾性体１２
の一端を固定し、他端側に矢印で示すように荷重を印加
すると、ストレインゲージ１４ａ、１４ｄに引っ張り応
力が印加され、ストレインゲージ１４ｂ、１４ｃに圧縮
応力が印加される。このとき、図５に拡大して示すよう
に、ストレインゲージ１６ａ、１６ｄに引っ張り応力が
印加され、ストレインゲージ１６ｂ、１６ｃに圧縮応力
が印加される。

【００２３】従って、図６に示すようにストレインゲー
ジ１４ａ乃至１４ｄによってブリッジ回路１８を組み、
ストレインゲージ１６ａ乃至１６ｄによってブリッジ回
路２０を組むと、両ブリッジ回路１８、２０からそれぞ
れ印加荷重に比例した出力が得られる。

【００２４】起歪部１２ｅの肉厚が起歪部１２ａ乃至１
２ｄよりも薄くされているので、起歪部１２ｅに発生す
る応力は、起歪部１２ａ乃至１２ｄに発生する応力より
も大きく、そのため同じ荷重に対してブリッジ回路２０
の出力の方がブリッジ回路１８よりも大きい。

【００２５】従って、外来の電気的ノイズや増幅器の入
力ノイズに対してＳ／Ｎ比を大きくとれ、荷重計測用信
号としては、ブリッジ回路２０の出力の方が、ブリッジ
回路１８の出力よりも有利である。

【００２６】しかし、何らかの原因でロードセル１０に
大きな捩じれ力や衝撃力が印加された場合、起歪部１２
ｅの肉厚が薄いので、ストレインゲージ１６ａ乃至１６
ｄの全てまたは一部に永久歪が残り、ブリッジ回路２０
の出力が異常となる可能性がある。このような場合で
も、起歪部１２ａ乃至１２ｄの肉厚は厚いので、ストレ
インゲージ１４ａ乃至１４ｄに永久歪が残る可能性は少
なく、ブリッジ回路１８の出力が正常である可能性は高
い。

【００２７】また、起歪部１２ａ乃至１２ｅに同時に腐
食が生じたとしても、肉厚の厚い起歪部１２ａ乃至１２
ｄに設けたストレインゲージ１４ａ乃至１４ｄによって
構成したブリッジ回路１８の方が、腐食の影響が出力に
表れるのは遅い。従って、腐食等による起歪部やストレ
インゲージの損傷及び過負荷等に起因する起歪部の損傷
の影響がブリッジ回路２０の出力に表れた時点では、ま
だブリッジ回路１８の出力が正常である可能性は非常に
高い。

【００２８】これらブリッジ回路１８、２０の出力は、
増幅器２２、２４でそれぞれ増幅される。これら増幅器
２２、２４の出力側にはアナログスイッチ２６、２８が
設けられている。アナログスイッチ２８は入出力回路３
０から供給される制御信号によって開閉制御され、アナ
ログスイッチ２６は、入出力回路３０からの上記制御信
号をインバータ３２で反転させた反転制御信号によって
開閉制御される。従って、アナログスイッチ２６がオン
のとき、アナログスイッチ２８がオフであり、アナログ
スイッチ２６がオフのとき、アナログスイッチ２８がオ
ンとなる。

【００２９】ブリッジ回路１８、２０の出力を増幅した
増幅器２２、２４の出力信号は、このようなアナログス
イッチ２６、２８のオン、オフによって正常状態では交
互にサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換器３４に供給され
る。このサンプリングの周波数（例えばアナログスイッ
チ２６がオンになってから、アナログスイッチ２８がオ
ンになるまでの時間ｔの逆数）は、ロードセル１０の過
渡応答周波数よりも充分に高く設定されている。なお、
時間ｔは、例えば数ｍ秒である。従って、図７に示すよ
うに増幅器２２、２４の出力信号は、それぞれ実質的に
同一のタイミングでサンプリングしたものとみなすこと
ができる。なお、図７では、両者のサンプリングタイミ
ングが実質的に同一であることを容易に示すために、両
増幅器の出力信号のレベルをかなり異なったものとし
て、示してあるが、実際には、両者のレベルが、ほぼそ
ろうように増幅器２２、２４の利得を調整している。

【００３０】Ａ／Ｄ変換器３４は、アナログスイッチ２
６、２８を介して増幅器２２または２４から供給された
信号を、入出力回路３０から供給されるＡ／Ｄ変換指令
信号が供給されるごとにＡ／Ｄ変換し、入出力回路３０
を介してＣＰＵ３６に供給する。なお、Ａ／Ｄ変換指令
信号は、上記時間ｔごとにＡ／Ｄ変換器３４に供給され
る。また、上述したように増幅器２２、２４の出力信号
レベルをそろえているので、Ａ／Ｄ変換器３４は両出力
信号に対して同一の分解能を有している。

【００３１】ＣＰＵ３６には、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ及
びＥ²ＲＯＭからなるメモリ３８が設けられており、ま
た入出力回路３０を介してキースイッチ４０及び表示装
置４２に接続されている。

【００３２】ＣＰＵ３６が行う処理を概略的に説明する
と、ＣＰＵ３６にはｔ時間ごとに、増幅器２２からの出
力をディジタル化したＷ_1,22、Ｗ_2,22・・・・・と増幅
器₂₄からの出力をディジタル化したＷ_1,24、Ｗ_2,24・・
・・が交互に入力される。上述したように増幅器２２、
２４の出力信号のレベルを完全にそろえることは、かな
り困難であるので、例えばＷ_1,22、Ｗ_2,22・・の方がＷ
_1,24、Ｗ_2,24・・よりも大きい。両者を揃えるために、
Ｗ_1,24、Ｗ_2,24・・に係数Ｋを乗算する。

【００３３】この係数Ｋは事前に求められており、例え
ばロードセル１０を利用した秤の載台に、この秤のフル
スケールに相当する重量の被計量物品、例えば分銅を載
置し、Ｗ_1,22＝Ｋ・Ｗ_1,24、一般形としてＷ_n,22＝Ｋ・
Ｗ_n,24となるように、或いは秤の外乱（機械的、電気的
ノイズ）を考慮して、平均重量値の形で、（Ｗ_k+1,22＋Ｗ_k+2,22＋・・・Ｗ_k+N,22）／Ｎ＝Ｋ・
（Ｗ_k+1,24＋Ｗ_k+2,24＋・・・Ｗ_k+N,24）／Ｎが成立するようにＫを決定する。なお、この係数Ｋを決
定するのに使用する基礎となる式は、上記のような平均
値方式に限らず、別の形式のディジタルフィルタによる
演算を行ってもよい。また、係数Ｋを増幅器₂₄からの出
力Ｗ_1,24、Ｗ_2,24・・に乗算するのに代えて、例えば増
幅器２４を可変利得増幅器とし、その利得を一般形とし
てＷ_n,22＝Ｋ・Ｗ_n,24となるように調整してもよい。

【００３４】通常の秤用重量値としては、アナログであ
る出力値自体が大きいブリッジ回路２０の出力を増幅、
ディジタル化したＷ_1,22、Ｗ_2,22・・を使用する。信号
自体が大きい方が増幅器入力ノイズ、入力ドリフト等の
誤差成分に対して有利であるからである。これに対し
て、ブリッジ回路１８の出力を増幅、ディジタル化した
Ｗ_1,24、Ｗ_2,24・・は、故障発見のための参照計測用と
する。

【００３５】上述したように、Ｗ_1,22、Ｗ_2,22・・やＷ
_1,24、Ｗ_2,24・・を得るためのサンプリング周期ｔは、
このロードセル１０を使用した秤の過渡応答周波数の周
期に比較して充分に小さく設定してあるので、Ｗ_n,22と
Ｗ_n,24（ｎは正の任意の整数）は、ほぼ同一タイミング
で計測した重量値と見なすことができる。従って、秤上
に被計量物品が静止している時だけでなく、秤がホッパ
ースケールやパッカースケールのように、被計量物品が
次第に増加または減少しているときでも、ロードセル１
０が正常である限り、Ｗ_n,22＝Ｗ_n,24が成立する。逆に
Ｗ_n,22≠Ｗ_n,24のときには、ブリッジ回路１８、２０ま
たは起歪部１２ａ乃至１２ｅのいずれかに異常が生じて
いるときである。これによって、秤の荷重が変化しつつ
あるときでも、ロードセル１０に故障があるか否かを判
断できる。

【００３６】ブリッジ回路１８、２０及び増幅器２２、
２４には、周囲の環境変化、例えば温度変化等による微
小なドリフト誤差の発生を考慮する必要がある。そこ
で、Ｗ_n,22とＷ_n,24とを直接に比較するのではなく、最
新のＮ個のＷ_n,22の平均値Ｗ_N,22と同じく最新のＮ個の
Ｗ_n,24の平均値Ｗ_N,24との比Ｐ₁を求め、予め定めた上
限境界値ａ、下限境界値ｂとＰ₁とをそれぞれ比較し、
Ｐ₁≧ａ＞１またはＰ₁≦ｂ＜１が成立したとき、なん
からかの異常がロードセル１０に生じたと判定する。な
お、平均値Ｗ_N,22及び平均値Ｗ_N,24を使用するのは、振
動成分の影響を除去するためである。

【００３７】或いは、｜Ｗ_N,22−Ｗ_N,24｜＝Ｐ₂を求
め、予め定めた境界値ｃとＰ₂とを比較し、Ｐ₂≧｜ｃ
｜が成立したとき、なんらかの異常がロードセル１０に
生じたと判定する。

【００３８】この異常が生じたと判定したとき、ＣＰＵ
３６は表示装置４２に例えば異常警報を表示する。ある
いは図示していないが、音や光によって異常を報知す
る。このように異常が報知されると、作業者は、キース
イッチ４０を操作して、ＣＰＵ３６に対してＷ_N,24を表
示装置４２に表示するように指示する。この状態で作業
者は既知の重量を持つ物品をロードセル１０を使用した
秤に乗せ、ブリッジ回路２０、１８の出力をディジタル
化したＷ_N,22及びＷ_N,24を表示装置４２に表示させる。
これら表示を見て、作業者は、ブリッジ回路１８、２０
のいずれの側に故障があるのか、あるいは双方に故障が
あるのかを判断する。

【００３９】仮にブリッジ回路２０側に故障が生じた場
合、ロードセル１０の交換が必要であるが、交換が行わ
れるまでの間、ブリッジ回路１８側の出力をディジタル
化したＷ_N,24を計測に使用するように、キースイッチ４
０を操作して、ＣＰＵ３６に指示を与える。Ｗ_N,24はＳ
／Ｎ比を考えると、Ｗ_N,22よりも不利であるが、一時的
な使用には充分に耐えることができる。従って、Ｗ_N,24
の使用によって、故障による秤の稼働停止を防ぐことが
できる。

【００４０】また、ロードセル１０を例えば図８に示し
たホッパースケールに使用した場合、供給ホッパー５０
から、ロードセル１０に結合された計量ホッパー５２に
粉粒体が供給され、所定量の粉粒体が計量ホッパー５２
に供給され終わった状態で、計量ホッパー５２から例え
ば瓶のような容器５４に粉粒体が移される。容器５４は
搬送コンベヤ５６によって搬出され、新たな容器５４が
計量ホッパー５２の下方に搬入される。これを１サイク
ルとして、何サイクルも行われる。従って、容器５４に
粉粒体を排出した後には、ロードセル１０の出力が零付
近となるタイミングが必ず１サイクルに１回は存在す
る。

【００４１】同様なことはホッパースケールの他に、パ
ッカースケールでも存在する。このようにロードセル１
０に荷重が印加されずに、その出力が零付近にあるべき
タイミングのときに、Ｗ_N,22またはＷ_N,24が零にならな
ければ、ブリッジ回路１８、２０または起歪部１２ａ乃
至１２ｅのいずれかに故障が生じている可能性がある。
実際には、上述したように環境変化によるドリフト等を
考慮して、秤の零点を中心に定めた±Ｐ₃の範囲内にＷ
_N,22またはＷ_N,24が入らなければ、そのブリッジ側や関
連する起歪部に故障が生じていると判断する。

【００４２】このように無荷重時に故障と判断される
と、表示装置４２に故障表示を行い、その故障がブリッ
ジ回路２０側に生じている場合には、自動的にブリッジ
回路１８側の出力Ｗ_N,24を計測用に使用する。即ち、自
動復帰する。これによって、Ｓ／Ｎ比等の問題は、若干
残るが、故障による秤の稼働停止を防止できる。また、
故障がブリッジ回路１８側に生じた場合には、今までの
状態を維持する。そして、いずれの場合にも、早期のロ
ードセル１０の交換を促す。

【００４３】上記のような処理を行うために、ＣＰＵ３
６は図１乃至図３にフローチャートで示すような動作を
行う。この処理を行うために、ＣＰＵ３６は２つのフラ
グＦ１、Ｆ２を使用する。フラグＦ１は、故障状態が検
出されたときに１とされるもので、フラグＦ２は自動復
帰が行われる際に１とされる。

【００４４】時間ｔが経過するごとにＣＰＵ３６は、図
１に示すような処理を行う。即ち、Ａ／Ｄ変換器３４か
らＡ／Ｄ変換データを読み込み、重量データに変換する
（ステップＳ２）。そして、フラグＦ１が１であるか、
即ち故障状態が検出されているか判断する（ステップＳ
４）。

【００４５】故障状態が検出されていないと（ステップ
Ｓ４がノー）、重量データがいずれのブリッジ回路に基
づくものか判断するために、アナログスイッチ２６がオ
ンであるか判断する（ステップＳ６）。この判断は、例
えば図示していないが、アナログスイッチ２６用にフラ
グを設け、アナログスイッチ２６がオンになったとき、
このフラグを１にするようにしておけば、このフラグを
検査することで可能となる。

【００４６】アナログスイッチ２６がオンであると（ス
テップＳ６がイエス）、即ちブリッジ回路１８側の重量
データＷ_n,22であると、今までに入力記憶されている合
計（Ｎ−１）個の重量データＷ_n,22と今回の重量データ
Ｗ_n,22との平均値Ｗ_N,22を求める（ステップＳ８、Ｓ１
０）。

【００４７】そして、重量データが零付近のタイミング
か判断する（ステップＳ１２）。これは、例えばホッパ
ースケールの場合、供給ホッパー５０から計量ホッパー
５２へ粉粒体の充填を開始した時点から計量ホッパー５
２から瓶５４へ粉粒体を排出し終わるまでの時間は、概
ね判るので、例えば充填を開始した時点で作動させたタ
イマーのカウント値が瓶５４へ粉粒体の排出を完了する
までの時間に対応した値になったか否かによって判断で
きる。

【００４８】零付近タイミングであると（ステップＳ１
４がイエス）、重量データＷ_N,22が零付近であるか判断
する（ステップＳ１６）。これは上述したようにＷ_N,22
が±Ｐ₃の範囲内にあるか否か判断することによって行
う。重量データＷ_N,22が零付近でないと判断されると
（ステップＳ１６がノー）、以後の入力をブリッジ回路
１８側の重量データＷ_N,24から行うために、アナログス
イッチ２６をオフとし、アナログスイッチ２８をオンと
する（ステップＳ１８）。

【００４９】また、ステップＳ６においてアナログスイ
ッチ２６がオンでないと判断されると、即ちブリッジ回
路１８側の重量データＷ_n,24が入力されていると、係数
Ｋを乗算して、ブリッジ回路２０側の重量データＷ_n,22
と値を揃え、ステップＳ８、Ｓ１０と同様に処理して平
均値Ｗ_N,24を求め（ステップＳ２２、Ｓ２４）、零付近
タイミングか判断し（ステップＳ２６）、零付近タイミ
ングであれば、ステップＳ１６と同様にして平均値Ｗ
_N,24が零付近か判断し（ステップＳ２８）、零付近でな
ければ、アナログスイッチ２６をオンとし、アナログス
イッチ２８をオフとする（ステップＳ３０）。

【００５０】ステップＳ１８またはＳ３０に続いて、い
ずれか一方のブリッジ回路だけが故障しているか判断す
る（ステップＳ３２）。これは、例えば図示していない
が、フラグＦ１、Ｆ２以外にブリッジ回路１８、２０に
対応してフラグをそれぞれ設けておき、ステップＳ１６
において平均値Ｗ_N,22が零付近でないと判断されたとき
に、ブリッジ回路２０用のフラグを１としておき、同様
にステップＳ２８において平均値Ｗ_N,24が零付近でない
と判断されたときに、ブリッジ回路１８用のフラグを１
としておき、ステップＳ３２においてどちらか一方のフ
ラグのみが１であるか判断することによって行える。

【００５１】一方のブリッジ回路側のみが故障であると
判断されると、自己復帰させるためにフラグＦ２を１と
し（ステップＳ３４）、さらに自己復帰させることを報
知するため、自己復帰表示をオンする。また自己復帰ま
たは後述する手動復帰させるためにフラグＦ１を１と
し、かつ警報表示をオンとする（ステップＳ３６）。ま
た、双方のブリッジ回路で故障が生じている場合には、
秤本体異常表示をオンし（ステップＳ３８）、その後に
ステップＳ３６を実行する。

【００５２】また、ステップＳ１２またはＳ２６におい
て零付近タイミングでないと判断されたのに続いて、或
いはステップＳ１６またはＳ２８において、平均値は零
付近であると判断されたのに続いて、対応する平均値Ｗ
_N,22とＷ_N,24とが規定値以内であるか判断する（ステッ
プＳ３８）。この判断は、上述したようにＷ_N,22とＷ
_N,24との比Ｐ₁を求め、Ｐ₁≧ａ＞１またはＰ₁≦ｂ＜
１が成立するか否か、或いは｜Ｗ_N,22−Ｗ_N,24｜＝Ｐ₂
を求め、Ｐ₂≧｜ｃ｜が成立するか否かを判断すること
によって行う。

【００５３】両平均値が規定値以内であると判断された
とき、平均値Ｗ_N,22を被計量物品の計量値として処理を
行う（ステップＳ４０）。両平均値が規定値以内でない
と判断されたとき、アナログスイッチ２６、２８を共に
オフとし（ステップＳ４２）、ステップＳ３６を実行し
て、すなわちフラグＦ１を１とし、かつ警報表示をオン
とする。

【００５４】このようにして警報表示がなされた場合で
あって、特に自己復帰の表示がない場合には、作業者
は、秤の稼働を一旦停止させ、ブリッジ回路１８側の出
力に異常があるのか、ブリッジ回路２０側の出力に異常
があるのかを上述したようにして判断する。

【００５５】そして、ブリッジ回路２０側に故障がある
と作業者が判断した場合、図２に示すようにキースイッ
チ４０を操作することによって、フラグＦ２を１とし
（ステップＳ４４）、アナログスイッチ２６をオフと
し、アナログスイッチ２８をオンとし（ステップＳ４
６）、手動復帰に備える。

【００５６】また、ブリッジ回路１８側に故障があると
作業者が判断した場合、キースイッチ４０を操作するこ
とによって、フラグＦ２を１とし（ステップＳ４８）、
アナログスイッチ２６をオンとし、アナログスイッチ２
８をオフとし（ステップＳ５０）、手動復帰に備える。

【００５７】また、ブリッジ回路１８、２０いずれにも
故障がないと判断された場合、或いは故障したロードセ
ル１０が交換された場合には、キースイッチ４０の操作
によってフラグＦ１、フラグ２をそれぞれ０とし（ステ
ップＳ５２、Ｓ５４）、アナログスイッチ２６をオンと
し、アナログスイッチ２８をオフとし（ステップＳ５
６）、警報表示をオフとする（ステップＳ５８）。

【００５８】このように故障が復帰した場合、上述した
のと同一の動作を行う。また、手動復帰の指示が与えら
れている場合、図１に示すようにステップＳ２が実行さ
れた後、ステップＳ４でフラグＦ１が１であると判断さ
れるので、図３に示すようにフラグＦ２が１であるか、
即ち自己復帰または手動復帰の指示が与えられているか
判断する（ステップＳ６０）。

【００５９】フラグＦ１が１でないと、復帰待ちでなに
の処理も行わない。フラグＦ１が１であると、アナログ
スイッチ２６がオンであるか判断する（ステップＳ６
２）。この判断は、例えば図示していないが、アナログ
スイッチ２６に対応して設けた図示していないフラグ
を、ステップＳ４６、Ｓ５０またはＳ５６において１と
しておけば、このフラグが１であるか否か判断すること
によって行える。

【００６０】そして、アナログスイッチ２６がオンの場
合には、ステップＳ８、Ｓ１０と同様に最新のＮ個の重
量Ｗ_n,22の平均値Ｗ_N,22を求める（ステップＳ６４）。
また、アナログスイッチ２８がオンの場合には、ステッ
プＳ２０と同様に重量データＷ_n,24に係数Ｋを乗算し
（ステップＳ６８）、ステップＳ２２、Ｓ２４と同様に
平均値Ｗ_N,24を求める（ステップＳ７０）。このステッ
プＳ７０またはＳ６４に続いて、これら平均値Ｗ_N,22ま
たは平均値Ｗ_N,24を計量値として以後の処理を行う（ス
テップＳ７２）。

【００６１】

【００６２】上記の実施例では、ブリッジ回路１８から
の出力をＫ倍したが、逆にブリッジ回路２０側の出力を
１／Ｋとし、ブリッジ回路１８の出力に揃えるようにし
てもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、ロードセルが、異なった複数の位置にそれぞれ起
歪部を有しているので、過負荷が印加された場合でも、
複数の起歪部のうちいずれかには永久歪が発生しない確
率が高く、また、起歪部のいずれかが腐食しても、少な
くとも１つの起歪部には歪が生じない確率が高くなる。
さらに異なった複数の位置の起歪部にストレインゲージ
を設けており、これらストレインゲージが、同一の環境
に曝されることはないので、複数のストレインゲージが
同時に絶縁不良やゲージ抵抗の変化を生じることはな
い。従って、このようなロードセルからの２つの出力を
比較することによって、故障の有無を検出することがで
きる。

【００６４】更に、起歪部は、印加荷重に対して発生す
る応力に差がある。従って、発生する応力の小さい起歪
部に永久歪みが生じる可能性は小さくなるし、この発生
応力の小さい起歪部に腐食が発生した場合でも、その進
行が最も遅くなる。従って、故障の発見が益々容易にな
る。

【００６５】請求項２記載の発明では、ロードセルから
の２つの出力のサンプリングを、実質的に同一のタイミ
ングで交互に行っているので、ロードセルが正常である
限り、印加荷重が増加、減少しつつあるときでも、両出
力は同一の荷重に対するものと見なすことができる。ま
た、故障があれば、両出力は異なった値となる。従っ
て、ロードセルを使用中でも、故障があるか否かを検出
でき、稼働率を向上させることができる。

【００６６】請求項３記載の発明では、請求項１基債の
発明と同様なロードセルを有し、このロードセルが無荷
重状態において、第２増幅出力が許容値以内にないと
き、第１故障検出信号が発生され、この故障検出に応じ
て、出力切換手段が第１増幅出力を計測値として出力す
るので、第２増幅出力に故障が生じても、第１増幅出力
によって測定を続行でき、稼働率を向上させることがで
きる。

【００６７】また、請求項４記載の発明では、さらに、
ロードセルが無荷重状態において、上記両出力が許容値
内にないとき、第２故障検出信号が発生される。従っ
て、いずれの出力が故障している場合には、これを報知
することができ、ロードセルの交換を促すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるロードセルの故障検出及び復帰装
置の１実施例の主要部のフローチャートである。

【図２】同実施例の手動復帰させる際の処理を示すフロ
ーチャートである。

【図３】同実施例の故障復帰させる際の処理を示すフロ
ーチャートである。

【図４】同実施例において使用するロードセルの側面図
である。

【図５】図４のロードセルの一部の拡大図である。

【図６】本実施例の主要部のブロック図である。

【図７】同実施例のロードセルの出力波形図である。

【図８】同実施例の全体構成図である。

【図９】従来のロードセルの正面図である。

【図１０】図９のロードセルの回路図である。

【図１１】従来の故障検出用のロードセルの平面図であ
る。

【符号の説明】

１０ロードセル１２起歪弾性体１２ａ乃至１２ｅ起歪部１４ａ乃至１４ｄ１６ａ乃至１６ｄストレインゲー
ジ３６ＣＰＵ（比較手段、処理手段、判断手段、故障報
知手段、故障検出信号生成手段、切換手段）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 1/22 G01G 23/37

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】印加荷重に対して発生する応力に差があ
る起歪部を異なった複数の位置にそれぞれ有し、これら
起歪部にそれぞれストレインゲージを設けており、これ
らストレインゲージによって同一の荷重に対して少なく
とも２つの異なる出力を発生するロードセルと、このロードセルの正常状態において上記起歪部のうち発
生応力の小さいものに貼着されたストレインゲージに基
づく第１出力の増幅出力である第１の増幅出力と、上記
発生応力の大きい起歪部に貼着されたストレインゲージ
に基づく第２出力の増幅出力である第２の増幅出力と
が、ほぼ等しくなるように、第１出力を増幅する第１の
増幅器及び第２出力を増幅する第２増幅器と、第１及び第２の増幅出力がほぼ等しいか否かを判断する
判断手段と、第１及び第２の増幅出力がほぼ等しくないと上記判断手
段が判断したとき、作動する故障報知手段とを、具備
し、第２増幅出力を計測値として出力するロードセルの
故障検出装置。
【請求項２】請求項１記載のロードセルの故障検出装
置において、上記ロードセルの２つの出力を実質的に同
一のタイミングで交互にサンプリングすることを特徴と
するロードセルの故障検出装置。
【請求項３】印加荷重に対して発生する応力に差があ
る起歪部を異なった複数の位置にそれぞれ有し、これら
起歪部にそれぞれストレインゲージを設けており、これ
らストレインゲージによって同一の荷重に対して少なく
とも２つの異なる出力を発生するロードセルと、このロードセルの正常状態において上記起歪部のうち発
生応力の小さいものに貼着されたストレインゲージの基
づく第１出力の増幅出力である第１の増幅出力と、上記
発生応力の大きい起歪部に貼着されたストレインゲージ
に基づく第２出力の増幅出力である第２の増幅出力と
が、ほぼ等しくなるように、第１出力を増幅する第１の
増幅器及び第２出力を増幅する第２増幅器と、上記ロードセルが無荷重状態において第２の増幅出力が
許容値以内にないとき、第１の故障検出信号を生成する
手段と、第１の故障検出信号の非発生時には第２の増幅出力を計
測値として出力し、第１の故障検出信号の発生時には第
１の増幅出力を計測値として出力する出力切換手段と
を、具備するロードセルの故障復帰装置。
【請求項４】請求項３記載のロードセルの故障復帰装
置において、上記ロードセルが無荷重状態において、第
１及び第２の増幅出力が共に上記許容値以内にないと
き、第２故障検出信号を生成する手段が設けられている
ロードセルの故障復帰装置。