JP4117759B2 - マルチロ−ドセル式はかり、偏置誤差補正方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のロ−ドセルで載台を支持するマルチロ−ドセル式はかり、その偏置誤差補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、マルチロードセル式はかりの一例として、長方形状の載台１が載台１の中央から等距離にある四隅に配置された４つのロードセルＬＣ１〜ＬＣ４で支持されたはかりの平面図を、図３Ａはその側面図を模式的に示す。載台１に荷重が負荷されると各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４は検出値をデジタル値で出力する。
【０００３】
図２Ａに示した数値は、載台１の中央、四隅、それぞれに同荷重（例えば１０トン）が負荷されたときの各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値（載台１上が無負荷のときの値を差し引いた値）の和算値である。載台１の中央に荷重が負荷されたときには、和算値は”１００００”、各四隅に荷重が負荷されたときにはそれぞれ”１０００４”であった。なお、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値それぞれには、予め四隅ごとに分銅を負荷させるなどして得られた四隅補正係数がかけられ、同じ荷重が四隅のどの位置にかかっても和算値が等しくなるように四隅補正されている（図示の例では”１０００４”に等しくされている）。
【０００４】
図２Ｂに示した数値は、載台１の中央、この中央を挟む長手方向に関する二隅、それぞれに同荷重（例えば２０トン）が負荷されたときの各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の和算値である。載台１の中央に荷重が負荷されたときには、和算値は”２０００４”、各二隅に荷重が負荷されたときにはそれぞれ”１９９９６”であった。なお、ここでの出力値も、無負荷時の値が差し引かれ、且つ四隅補正された値である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の図２Ａ、Ｂの結果からわかるように、載台１の中央に荷重が負荷された場合には、四隅や二隅に荷重が負荷された場合に比べ各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の和算値は小さくなる傾向にある。これは、図３Ｂに示すように、載台１の中央に被計量物Ｍが載せられてその荷重が載台１に作用すると載台１が図示のように中央部を下方に突出させるようにして、たわんでしまうことに起因する。このように載台１がたわんでしまうと、球面状の荷重受面で載台１の四隅を支持するロードセルＬＣ１〜ＬＣ４が図示のようにその上部を載台外側に向けて傾く。ロードセルはこれの軸方向の力を検出するために、一般に、ロードセルが傾くと出力が減少する。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、載台上への荷重負荷位置の違いによる、各ロ−ドセルの出力値の和算値の誤差を極力小さくするマルチロ−ドセル式はかり、偏値誤差補正方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のマルチロードセル式はかりは、中央から等距離にある四隅に配置されて載台を支持する４つのロードセルと、前記各ロードセルの出力値Ｄｉ（ｉ＝１〜４）とこれら出力値の平均値Ｄｎ（ｎ＝４）とから表１の（１）式に基づいて荷重分布係数φを求める荷重分布係数演算手段と、予め測定された値であって、前記載台の四隅又は二隅に荷重が負荷されたときの前記４つのロードセルの出力値の和算値に対して前記載台の中央に荷重が負荷されたときの和算値がどれだけ小さいかを示す比率ｅに１を加えた値と、前記載台の形式毎に定まり且つメモリに記憶されているφの項の係数としての定数を有する前記荷重分布係数φとによって構成されるφの線形結合式によって偏置誤差補正係数ｋを求める偏置誤差補正係数演算手段と、前記偏置誤差補正係数を前記各ロードセルの出力値の和算値にかける偏置誤差補正手段と、を備えている。
【０００８】
本発明の偏置誤差補正方法では、中央から等距離にある四隅に配置されて載台を支持する４つのロードセルの出力値Ｄｉ（ｉ＝１〜４）とこれら出力値の平均値Ｄｎ（ｎ＝４）に基づいて荷重分布係数φを表１の（１）式により求め、前記載台の四隅又は二隅に荷重が負荷されたときの前記４つのロードセルの出力値の和算値に対して、前記載台の中央に荷重が負荷されたときの和算値がどれだけ小さいかを示す比率ｅを予め求めておき、前記比率ｅに１を加えた値と、前記載台の形式毎に定まり且つメモリに記憶されているφの項の係数としての定数を有する前記荷重分布係数φとによって構成されるφの線形結合式から偏置誤差補正係数ｋを求め、前記偏置誤差補正係数を前記各ロードセルの出力値の和算値にかける。
【０００９】
本発明の偏置誤差補正プログラムは、共通の載台を支持する複数のロードセルの出力値とこれら出力値の平均値に基づいて荷重分布係数を算出する処理と、荷重分布係数の関数として偏置誤差補正係数を算出する処理と、偏置誤差補正係数を各ロードセルの出力値の和算値にかける処理と、をコンピュータに実行させる。
【００１０】
すなわち、本発明の請求項1又は2では、荷重分布係数は各ロ−ドセルが、荷重をどのような分担で検出しているかを示すものであり、この荷重分布係数が荷重の均等分布状態を示していた場合には、載台中央に荷重が負荷されているとみなして、各ロ−ドセルの和算値を増加させるように補正を行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
本実施の形態でも、マルチロードセル式はかりとしては、従来と同様、長方形状の載台１が載台１の中央から等距離にある四隅に配置された４つのロードセルＬＣ１〜ＬＣ４で支持され、載台１に荷重が負荷されると各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４は検出値をデジタル値で出力するはかりを考える。
【００１３】
図１に示すように、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値（載台１上が無負荷のときの値を差し引いた値）をＷ１〜Ｗ４とすると、Ｗ１〜Ｗ４それぞれには、四隅補正係数演算手段２にて、予め求められメモリ３に記憶された四隅補正係数Ｐ１〜Ｐ４がかけられ四隅補正される。この四隅補正された各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値をＤ１〜Ｄ４とすると、これらＤ１〜Ｄ４は荷重分布係数演算手段４に入力する。
【００１４】
荷重分布係数演算手段４では、Ｄ１〜Ｄ４の平均値Ｄｎが演算されると共に、これらＤ１〜Ｄ４とＤｎとから表１の（１）式に基づいて荷重分布係数φが演算される。（１）式においてｎはロードセルの個数を示し、ここではｎ＝４である。
【００１５】
【表１】

【００１６】
そして、荷重分布係数φは偏置誤差補正係数演算手段５に入力され、偏置誤差補正係数演算手段５では表１の（２）式に示すように、荷重分布係数φの関数（この場合２次関数）として偏置誤差補正係数ｋが演算される。
【００１７】
ここで、ｅは、載台１の四隅あるいは二隅に荷重が負荷されたときの４つのロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の和算値に対して、載台１の中央に荷重が負荷されたときの和算値がどれだけ小さいかを示す比率であり、図２Ｂの場合では｛（２０００４−１９９９６）／２０００４｝×１００＝０．０４％である。このｅは、載台の剛性などのはかりの機械的な性質やロードセルの設置状況などによって変わってくるので、載台の型式毎に、予めデータを測定し、ｅを求めておく。また、メモリ７には、表２に示すように予めいくつかのｅ及びそのｅに対応するａ、ｂがテーブルとして記憶されており、計量時にはメモリ６より読み出されるｅの値に応じてメモリ７からａ、ｂが読み出され表１の（２）式に基づいて偏置誤差補正係数ｋが演算される。
【００１８】
【表２】

【００１９】
以上のようにして得られた偏置誤差補正係数ｋは偏置誤差補正手段８に入力し、偏置誤差補正手段８ではロードセルＬＣ１〜ＬＣ４の出力値の和算値（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４）に偏置誤差補正係数ｋがかけられて偏置誤差補正が行われる。
【００２０】
そして、偏置誤差補正された和算値｛（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４）×ｋ｝はスパン補正手段９に入力され、予め求められメモリ１０に記憶されたスパン係数Ｓが｛（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４）×ｋ｝にかけられて、｛（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＋Ｄ４）×ｋ｝×Ｓが定格値となるべくスパン補正が行われる。
【００２１】
上記四隅補正手段２、荷重分布係数演算手段４、偏置誤差補正係数演算手段５、偏置誤差補正手段８、スパン補正手段９は、具体的にはコンピュータのＣＰＵであり、偏置誤差補正プログラムに従った手順にて上述したような処理が行われる。なお、偏置誤差補正プログラムは図示しない主メモリにインストールされる。
【００２２】
次に、表３は各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４が受ける具体的な荷重分担例を３つのケースで示し、これら各ケースごとについての、補正前の和算値、荷重分布係数φ、偏置誤差補正係数ｋ、補正された和算値を示したものである。なお、ここでは、偏置誤差補正係数ｋを演算するにあたり、ｅ＝０．０２％、ａ＝１．３×１０^-4、ｂ＝−３．３×１０^-4としている。
【００２３】
【表３】

【００２４】
例えば、ケース３の場合は各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４に均等に荷重が分担されている状態を示し、このとき荷重分布係数φは０、偏置誤差補正係数ｋは１より大きく、（補正前の）和算値”２２４０００”を増加させるべく補正する。すなわち、各ロードセルＬＣ１〜ＬＣ４に均等に荷重が分担されている状態は載台１の中央に被計量物が載せられその荷重がかかっている状態を示し、この状態では、上述したように載台１のたわみ量が大きく和算値が本来より小さめとなってしまうので、これを大きくするべく補正を行う。その他のケース１、２の場合からもわかるように、荷重の分布状態に応じて荷重分布係数φの値は変わり、この荷重分布係数φに応じて和算値の補正を行う。これにより、載台１上における荷重負荷位置の違いによる和算値のばらつきをはかりの精度として問題のない程度に抑えることができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態では偏置誤差補正係数ｋを荷重分布係数φの２次関数として求めたが、これに限らず、偏置誤差補正係数ｋは荷重分布係数φのｎ次関数として定義できる。しかし、高次になるほど高精度な偏置誤差補正を行えるが演算処理に時間を要したり、あるいは高い処理能力を有するＣＰＵを用いればその分コストも高くなる。本実施の形態のように、２次関数でも実験的に検証して十分に精度が出ることは確認できており問題はない。
【００２６】
また、上記では、ロードセルが傾斜することで出力が減少するために、載台中央に荷重が負荷されたときの和算値が小さくなる場合について述べた。載台あるいはロードセルの形状によっては、ロードセルが傾斜した場合に出力が増加し、載台中央に荷重が負荷されたときの和算値が大きくなる場合もある。この場合には、ｅの値をマイナスにすることで本発明の偏置誤差補正が適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、被計量物を載台上にどのような載せ方をしても、誤差の少ない計量値が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による偏置誤差補正の流れを示すブロック図である。
【図２】載台の平面図であり、Ａには載台の中央と四隅それぞれに同荷重を負荷させたときの各ロードセルの出力値の和算値を示し、Ｂには載台の中央と二隅それぞれに同荷重を負荷させたときの各ロードセルの出力値の和算値を示す。
【図３】載台及びこれを支持するロードセルの側面図であり、Ａは載台上が無負荷の状態を示し、Ｂは載台中央に荷重が負荷されている状態を示す。
【符号の説明】
１ 載台
２ 四隅補正手段
４ 荷重分布係数演算手段
５ 偏置誤差補正係数演算手段
８ 偏置誤差補正手段
９ スパン補正手段

Claims (4)

1. 中央から等距離にある四隅に配置されて載台を支持する４つのロードセルと、
   前記各ロードセルの出力値Ｄｉ（ｉ＝１〜４）とこれら出力値の平均値Ｄｎ（ｎ＝４）とから下記（１）式に基づいて荷重分布係数φを求める荷重分布係数演算手段と、
   予め測定された値であって、前記載台の四隅又は二隅に荷重が負荷されたときの前記４つのロードセルの出力値の和算値に対して前記載台の中央に荷重が負荷されたときの和算値がどれだけ小さいかを示す比率ｅに１を加えた値と、前記載台の形式毎に定まり且つメモリに記憶されているφの項の係数としての定数を有する前記荷重分布係数φとによって構成されるφの線形結合式によって偏置誤差補正係数ｋを求める偏置誤差補正係数演算手段と、
   前記偏置誤差補正係数を前記各ロードセルの出力値の和算値にかける偏置誤差補正手段と、を備えたことを特徴とするマルチロードセル式はかり。
   

   
2. 前記四隅位置それぞれに同荷重が負荷されたとき、前記各ロードセルの出力値の和算値が等しくなるように前記各ロードセルの出力値は四隅補正されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチロードセル式はかり。
3. 中央から等距離にある四隅に配置されて載台を支持する４つのロードセルの出力値Ｄｉ（ｉ＝１〜４）とこれら出力値の平均値Ｄｎ（ｎ＝４）に基づいて荷重分布係数φを下記（１）式により求め、
   前記載台の四隅又は二隅に荷重が負荷されたときの前記４つのロードセルの出力値の和算値に対して、前記載台の中央に荷重が負荷されたときの和算値がどれだけ小さいかを示す比率ｅを予め求めておき、
   前記比率ｅに１を加えた値と、前記載台の形式毎に定まり且つメモリに記憶されているφの項の係数としての定数を有する前記荷重分布係数φとによって構成されるφの線形結合式から偏置誤差補正係数ｋを求め、
   前記偏置誤差補正係数を前記各ロードセルの出力値の和算値にかけることを特徴とする偏置誤差補正方法。
   

   
4. 前記四隅位置それぞれに同荷重が負荷されたとき、前記各ロードセルの出力値の和算値が等しくなるように前記各ロードセルの出力値は四隅補正されていることを特徴とする請求項３に記載の偏置誤差補正方法。

Images