JPH0131938Y2 - - Google Patents

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JPH0131938Y2
JPH0131938Y2 JP15733079U JP15733079U JPH0131938Y2 JP H0131938 Y2 JPH0131938 Y2 JP H0131938Y2 JP 15733079 U JP15733079 U JP 15733079U JP 15733079 U JP15733079 U JP 15733079U JP H0131938 Y2 JPH0131938 Y2 JP H0131938Y2
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lever
attached
base
plate
flexure
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電子式の重量測定装置に関するもの
であつて、比較的簡単な構成で、デイジタル信号
処理が容易に行なえる新規な装置を提供するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electronic weight measuring device, and provides a novel device that has a relatively simple configuration and can easily perform digital signal processing.

従来の電子式の重量測定装置のデイジタル信号
処理にあたつては、重量に関連した情報をアナロ
グ信号として検出し、このアナログ信号をA/D
変換器によりデイジタル信号に変換することが行
なわれている。この場合、分解能を向上させるた
めには、A/D変換器の構成が複雑化することは
避けられず、コストも高くなる。このような欠点
を解決するために、たとえば振動弦を用いたもの
が実用化されている。これは、振動弦に加わる引
つ張り力に応じて変化する固有振動数を検出する
ものであつて、直接周波数信号が得られるので信
号処理が容易になる。しかし、このような振動弦
によれば、弦を振動可能にするための初期力が必
要であり、引つ張り力として加えなければならな
い。また、力による変位量が大きくなり、振動の
検出方法が限定される等、種々の制約を伴うこと
になる。
In digital signal processing of conventional electronic weight measuring devices, weight-related information is detected as an analog signal, and this analog signal is converted to an A/D.
Conversion into a digital signal is performed using a converter. In this case, in order to improve the resolution, it is inevitable that the configuration of the A/D converter becomes complicated, and the cost also increases. To solve these drawbacks, for example, devices using vibrating strings have been put into practical use. This detects the natural frequency that changes depending on the tensile force applied to the vibrating string, and since a frequency signal can be obtained directly, signal processing becomes easy. However, such a vibrating string requires an initial force to enable the string to vibrate, and must be applied as a pulling force. In addition, the amount of displacement due to force becomes large, and various restrictions arise, such as the method of detecting vibrations being limited.

本考案は、このような欠点を解決したものであ
つて、以下、図面を用いて詳細に説明する。
The present invention solves these drawbacks and will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は、本考案の一実施例を示す構成説明図
であつて、10はベース、20はレバー、30,
40はフレクシヤ、50は振動体、60は取付
片、70は皿、80は皿支持体、90はフレクシ
ヤ、100,110はステーである。
FIG. 1 is a structural explanatory diagram showing one embodiment of the present invention, in which 10 is a base, 20 is a lever, 30,
40 is a flexure, 50 is a vibrating body, 60 is a mounting piece, 70 is a plate, 80 is a plate support, 90 is a flexure, and 100 and 110 are stays.

ベース10は、所定の構成部品が取り付けられ
るものであつて、本実施例ではほぼH形の側面形
状を呈するように形成された例について示してい
る。このベース10の一方の垂直辺11の両端の
上下面にはそれぞれスタツド121〜124(124
は図示せず)が設けられている。
The base 10 is to which predetermined components are attached, and in this embodiment, an example is shown in which the base 10 is formed so as to have a substantially H-shaped side profile. Studs 12 1 to 12 4 (12 4
(not shown) is provided.

レバー20は、ベース10の他方の垂直辺13
の上端部に対向するようにしてフレクシヤ30,
40を介して変位可能に取り付けられている。こ
のレバー20の一端にはカウンタウエイト21が
設けられ、他端には矩形の貫通部22が設けられ
ている。
The lever 20 is attached to the other vertical side 13 of the base 10.
flexure 30, facing the upper end of the
It is displaceably attached via 40. A counterweight 21 is provided at one end of this lever 20, and a rectangular penetrating portion 22 is provided at the other end.

フレクシヤ30,40は、前述のようにレバー
20の支点を構成するものであり、その具体例を
第2図に示す。
The flexures 30 and 40 constitute the fulcrum of the lever 20 as described above, and a specific example thereof is shown in FIG.

振動体50は、加えられる力に応じて固有振動
数が変化するものであつて、本実施例では第2図
に示すように1個の角柱体から直交する中心軸に
対してそれぞれ対称形となるように音叉形の振動
子を2個つき合わせた形に削り出し、中心軸に対
して対称であり平行な2本の振動片51,52を
形成したものを用いる例について示している。こ
のような形状の振動体50の長軸方向に軸力を加
えることにより、振動体50の共振周波数は変化
する。この振動体50の振動モードを長軸方向の
中心軸に対して対称に振動する対称モードとする
ことにより、振動片51,52の結合部において
発生する反力とモーメントは互いに逆方向で大き
さが等しくなつて打ち消し合うことになり、振動
エネルギーが外部に流出しない良好度の優れた振
動体として作用することになる。このように構成
された振動体50の一端はベース10の主平面1
4に第2図に示すような取付片60を介して取り
付けられ、他端は取付片60と同様な取付片(図
示せず)を介してレバー20に取り付けられる。
The vibrating body 50 has a natural frequency that changes depending on the applied force, and in this embodiment, as shown in FIG. An example is shown in which two tuning fork-shaped vibrators are machined into a shape in which two vibrating pieces 51 and 52 are parallel and symmetrical with respect to the central axis are formed. By applying an axial force in the long axis direction of the vibrating body 50 having such a shape, the resonant frequency of the vibrating body 50 changes. By setting the vibration mode of the vibrating body 50 to be a symmetric mode that vibrates symmetrically with respect to the central axis in the long axis direction, the reaction force and moment generated at the joint portion of the vibrating pieces 51 and 52 have magnitudes in opposite directions. are equal and cancel each other out, so that the vibration energy acts as an excellent vibrating body that does not leak to the outside. One end of the vibrating body 50 configured in this way is located on the main plane 1 of the base 10.
4 through an attachment piece 60 as shown in FIG. 2, and the other end is attached to the lever 20 through an attachment piece (not shown) similar to attachment piece 60.

皿70は、被測定物を載置するためのものであ
る。
The plate 70 is for placing the object to be measured.

皿支持体80は、レバー20とほぼ直交するよ
うにしてフレクシヤ90を介してレバー20の端
部22に取り付けられている。この皿支持体80
の両端にはそれぞれスタツド811,812が設け
られていて、一方のスタツド812がレバー20
の表面から突出するように貫通部22に挿通され
ている。皿70は、レバー20の表面から突出す
るスタツド812に嵌め合わされて支持される。
The pan support 80 is attached to the end 22 of the lever 20 via a flexure 90 so as to be substantially perpendicular to the lever 20. This dish support 80
Studs 81 1 and 81 2 are provided at both ends of the lever 20 , and one stud 81 2 is connected to the lever 20 .
It is inserted into the penetration part 22 so as to protrude from the surface of the. The plate 70 is fitted into and supported by a stud 812 protruding from the surface of the lever 20.

フレクシヤ90は、前述のように、加重フレク
シヤとして作用する。
Flexure 90 acts as a weighted flexure, as previously described.

ステー100,110は、ロバーバル機構を構
成するものである。本実施例では、ほぼ三角形状
に成形されたものを用いている。ステー100と
110は同様に形成されている。たとえばステー
100において、その頂点部にはフレクシヤ部1
01を介して皿支持体80のスタツド811を挿
通するための取付孔102が形成され、底辺部の
両端近傍にはそれぞれフレクシヤ部103,10
5を介してベース20のスタツド122,124
(124は図示せず)を挿通するための取付孔10
4,106が形成されている。このように構成さ
れたステー100,110は、ベース10、レバ
ー20、皿支持体80等を挟むようにして一端が
ベース10に取り付けられるとともに、他端が皿
支持体80に取り付けられる。
The stays 100 and 110 constitute a Roberval mechanism. In this embodiment, a substantially triangular shape is used. Stays 100 and 110 are similarly formed. For example, the stay 100 has a flexure portion 1 at its apex.
A mounting hole 102 is formed through which the stud 81 1 of the dish support 80 is inserted, and flexure portions 103 and 10 are formed near both ends of the bottom portion, respectively.
Studs 12 2 , 12 4 of base 20 through 5
Mounting hole 10 for inserting (12 4 not shown)
4,106 are formed. The stays 100 and 110 configured in this manner have one end attached to the base 10 and the other end attached to the plate support 80 so as to sandwich the base 10, lever 20, plate support 80, etc. therebetween.

このように構成された装置の動作について説明
する。
The operation of the device configured in this way will be explained.

皿70に被測定物が載置されると、皿支持体8
0に力が作用する。この皿支持体80はステー1
00,110よりなるロバーバル機構で支持され
ているので、皿70のどの位置に被測定物が載置
されても、真の重力が垂直方向に作用することに
なる。皿支持機構80に作用する力は、フレクシ
ヤ90を介してレバー20の端部22に下向の力
として加えられる。これにより、振動体50に
は、皿70に加えられる重さのl1/l2倍の引張力
が作用することになる。したがつて、振動体50
の共振周波数を測定することにより、被測定物の
重量を検知することができる。これら重量と共振
周波数の2次近似の変換式は次のように表わされ
る。
When the object to be measured is placed on the plate 70, the plate support 8
A force acts on 0. This plate support 80 is
Since it is supported by a Roberval mechanism consisting of 00 and 110, true gravity will act in the vertical direction no matter where on the plate 70 the object to be measured is placed. The force acting on the dish support mechanism 80 is applied via the flexure 90 to the end 22 of the lever 20 as a downward force. As a result, a tensile force that is l 1 /l 2 times the weight applied to the plate 70 acts on the vibrating body 50 . Therefore, the vibrating body 50
By measuring the resonance frequency of the object, the weight of the object to be measured can be detected. The conversion formula for the quadratic approximation of these weights and resonance frequencies is expressed as follows.

W=A(f/fo−1)+B(f/fo−1)2 (1) W:被測定物の重量 A,B:定数 fo:W=0のときの共振周波数 f:W≠0のときの共振周波数 第3図は、第1図の装置における信号処理のた
めの回路構成の一例を示すブロツク図であつて、
発振回路部Aと演算回路部Bの2つの部分で構成
されている。発振回路部Aは、振動体50を振動
させるための励振器EX、検出器PTを含む発振回
路OSC、振動体50近傍の温度をアナログ電圧
として検出する測温回路TMP、測温回路TMPの
出力信号で発振回路OSCの出力信号をパルス幅
変調する変調回路PWM等で構成されている。演
算回路部Bは、計数回路CAL、演算回路DSP、
表示器DSP等で構成されている。このように構
成することにより、発振回路部Aからは、第4図
に示すようなパルス幅変調信号が送出される。第
4図において、時間T1,T2は、それぞれ次のよ
うに表わされる。
W=A(f/fo-1)+B(f/fo-1) 2 (1) W: Weight of the object to be measured A, B: Constant fo: Resonant frequency when W=0 f: When W≠0 FIG. 3 is a block diagram showing an example of a circuit configuration for signal processing in the device shown in FIG.
It is composed of two parts: an oscillation circuit section A and an arithmetic circuit section B. The oscillation circuit section A includes an exciter EX for vibrating the vibrating body 50, an oscillation circuit OSC including a detector PT, a temperature measuring circuit TMP for detecting the temperature near the vibrating body 50 as an analog voltage, and an output of the temperature measuring circuit TMP. It consists of a modulation circuit PWM that pulse-width modulates the output signal of the oscillation circuit OSC using a signal. Arithmetic circuit section B includes a counting circuit CAL, an arithmetic circuit DSP,
It consists of a display device DSP, etc. With this configuration, the oscillation circuit section A sends out a pulse width modulated signal as shown in FIG. In FIG. 4, times T 1 and T 2 are respectively expressed as follows.

T1=f(W) (2) T2/T1=K・T (3) K:定数 T:温度 すなわち、出力信号の周期T1を測定すること
により被測定物の重量Wを求めることができ、
T2/T1を測定することにより、温度Tを求める
ことができる。これにより、必要に応じて測定結
果に温度補償を施すことができる。また、このよ
うにパルス幅変調信号を出力信号とすることは、
マイクロプロセツサ等を用いて種々の処理を行な
うのに極めて有利である。
T 1 = f(W) (2) T 2 /T 1 = K・T (3) K: Constant T: Temperature In other words, find the weight W of the object to be measured by measuring the period T 1 of the output signal. is possible,
The temperature T can be determined by measuring T 2 /T 1 . Thereby, temperature compensation can be applied to the measurement results as necessary. Also, using a pulse width modulation signal as an output signal in this way
This is extremely advantageous for performing various processes using a microprocessor or the like.

なお、第1図において、測定状態を早期に安定
化するためには、ダンピング機構を付加するとよ
い。第5図は、このようなダンピング機構の一例
を示す構成説明図であつて、CPは銅で成形され
たカツプ、MはカツプCPに内包されるように円
柱形に成形された永久磁石である。カツプCPは
レバー20の自由端21の下面に吊り下げられ、
永久磁石MはカツプCPに対向するようにベース
10に取り付けられる。ここで、レバー20の自
由端21が上下に変位すると、カツプCPも永久
磁石Mでバイアスされた磁束中を変位することに
なる。これにより、カツプCPには誘起電流が発
生して反作用力を生じることになり、ダンピング
効果が得られる。
Note that in FIG. 1, a damping mechanism may be added in order to quickly stabilize the measurement state. FIG. 5 is a configuration explanatory diagram showing an example of such a damping mechanism, where CP is a cup made of copper, and M is a permanent magnet formed into a cylindrical shape so as to be included in the cup CP. . The cup CP is suspended from the lower surface of the free end 21 of the lever 20,
The permanent magnet M is attached to the base 10 so as to face the cup CP. Here, when the free end 21 of the lever 20 is displaced up and down, the cup CP is also displaced in the magnetic flux biased by the permanent magnet M. As a result, an induced current is generated in the cup CP and a reaction force is generated, resulting in a damping effect.

上記実施例では、振動体50として、音叉形の
振動子を2個つき合わせた形に成形されたものを
用いる例について示したが、これに限るものでは
ない。
In the above embodiment, an example is shown in which the vibrating body 50 is formed in the shape of two tuning fork-shaped vibrators brought together, but the present invention is not limited to this.

また、皿70を吊り下げるようにしてもよい。 Alternatively, the plate 70 may be suspended.

以上説明したように、本考案によれば、比較的
簡単な構成で、デイジタル信号処理が容易に行な
え、かつ安定度の優れた重量測定装置が安価に実
現でき、その実用的効果は大きい。
As explained above, according to the present invention, a weight measuring device with a relatively simple configuration, easy to perform digital signal processing, and excellent stability can be realized at low cost, and its practical effects are great.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を示す構成説明図、
第2図は第1図の構成部品の一部を示す斜視図、
第3図は第1図の装置の信号処理回路の一例を示
すブロツク図、第4図は第3図の動作を説明する
ための波形図、第5図はダンピング機構の一例を
示す構成説明図である。 10……ベース、20……レバー、30,40
……フレクシヤ、50……振動体、60……取付
片、70……皿、80……皿支持体、90……フ
レクシヤ、100,110……ステー。
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a perspective view showing some of the components shown in FIG. 1;
Fig. 3 is a block diagram showing an example of the signal processing circuit of the device shown in Fig. 1, Fig. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of Fig. 3, and Fig. 5 is a configuration explanatory diagram showing an example of the damping mechanism. It is. 10...base, 20...lever, 30,40
...Flexia, 50... Vibrating body, 60... Mounting piece, 70... Dish, 80... Dish support, 90... Flexia, 100, 110... Stay.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 所定の構成部品が取り付けられるベースと、ベ
ースの一部にフレクシヤを介して回動可能に支持
されるレバーと、一端がベースに取り付けられて
他端がレバーに取り付けられ加えられる力に応じ
て固有振動数が変化する振動体と、被測定物が載
置される皿と、レバーとほぼ直交するようにして
フレクシヤを介してレバーに取り付けられ一端に
皿が取り付けられる皿支持体と、ベース、レバー
および皿支持体等を挟むように平行に配置され各
一端がベースに取り付けられて各他端が皿支持体
に取り付けられた1対のステーにより構成された
ロバーバル機構とを含む重量測定装置。
A base to which a given component is attached, a lever rotatably supported by a portion of the base via a flexure, and one end attached to the base and the other end attached to the lever depending on the applied force. A vibrating body whose frequency changes, a plate on which the object to be measured is placed, a plate support that is attached to the lever via a flexure so as to be almost perpendicular to the lever and the plate is attached to one end, a base, and a lever. and a roberbal mechanism constituted by a pair of stays arranged in parallel so as to sandwich a dish support, etc., each one end of which is attached to a base, and each other end of which is attached to a dish support.
JP15733079U 1979-11-13 1979-11-13 Expired JPH0131938Y2 (en)

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Publication Number Publication Date
JPS5674326U JPS5674326U (en) 1981-06-18
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