JPH03500812A - 流量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 “流量計測装置” 本発明は、液体、スラリー、粒状物、金属その他それに類する物を含む流動物の 重さの計量に通した計量装置に関するものである。

光肌夏宜景 現在、最も一般的に使用されている流れ作業計量装置は、線状に変位する変換装 置に連結の枢着アームの端部に担持され傾斜した感応板を含み、該枢着アームは 傾斜面に衝突する物の衝撃力の水平成分によってスプリングに抗して横方向に動 くようになっている。線状変位変換装置（ロードセル）は感応板に対する力の関 数を以て読出し値を提供する。

しかし、その装置には種々の問題があって、それが装置を高価にするだけでなく 、ある状況のもとでは装置の精度に疑いを持たせる。

これらの問題には、傾斜板の部分で支持部からより離れた部分への衝撃は傾斜板 の支持部により近い部分への衝撃と違う読出し値となり得ると言うレバーアーム 効果の問題が含まれる。さらに、取り付けのための手段は、板を担持する突出ア ームから線状変位変換装置と協働するキャビネット内の内側アームに運動と力を 伝達するために必要な必然的に高価な構造からなっている。運動を伴う部品は、 精密性を必要とし、動かない部品あるいは部分的にでも動かない部品によってロ スを生じさせないように無故障の状態に維持されなければならない、運動を伴う 部品が存在するそのような装置における精度は、本願明細書に記載する装置の構 造において得られるような高度なものではない。感応板の一例にキャビネットを 設けることも利用可能なスペースを減らしたり、また生産コストを上げると言う 点で問題である。

先近３１打乞ｌ肌 先行技術の一例は、衝撃型流量計に関する米国特許第４゜４４０．０２９号に記 載されている。該米国特許の一実施例では、傾斜衝撃板はハウジング内で枢着さ れ且つ力検知装置に接続されている。

他の実施例においては、ある角度を以て物の衝撃を受ける垂直な衝撃板は板ばね によって支持されており、そこには衝撃力検知装置に連結のレバーに接続される ピアノ線がある。

米国特許第３，５３０，７１４号は目標型流量計側装置を開示する。この装置は 、流体管の中に目標を設け、該目標は力測定ユニットに連なる力伝達棒に接続さ れる。

米国特許第４，０６３，４５６号は塊状材料のための流量計ユニットを示す。そ こでは、塊状材料は、力測定装置に対して位置づけるスプリングによって支持さ れる測定箱に衝突するようになっている。

上記のすべての場合において、その構造はレバーおよび／またはスプリングかそ れに類する機械的構造からなり、それによって反作用板あるいは反作用装置の反 作用力が力測定ユニットに伝達される。これら部材はすべて磨耗するものであり 、またそこに溜まる塵埃等は力測定装置の最終的読出し値に影響を与える。

小さい水平方向の力の成分は極めて小さい変位を発生するので、変換装置からは 極めて小さい電気出力が出ることになる。先行技術の装置では、高価な単一の変 換装置が使用され、またある場合には、力が小さいという問題を克服するために 、水平方向の力の成分を増幅する機械的技術手段も併用されている。これが生産 コストを高くし、機械的故障またエラーを起し易くしている原因である。

主皿皇旦煎 本発明の主たる目的は、自由に流れている粒状物（粉、スラリー、穀物、金属等 ）の質量流速を全範囲で±０．５％の精度を以て測定するための簡単な構造の衝 撃流量計装置を提供することにある。

本発明の他の目的には以下が含まれる。

１、レバー、ビボ７ト等に関連する機械的エラーが起こらない衝撃型流量計を提 供すること。

２．板に対する粒状物の衝撃位置に影響されない衝撃型流量計を提供すること。

３、装置の枠内に一個あるいは複数個の安価な変換装置を設けて衝撃力の水平成 分を測定するようにした衝撃型流量計を提供すること。

４、衝撃板の幅によって精度が影響されない衝撃型流量計を提供すること。

５、衝撃板に蓄積された物によって精度が影響されない衝撃型流量計を提供する こと。

６、作業中、変化に対してゼロ相殺をして自動的補償が行われる衝撃型流量計を 提供すること。

７、計器の校正が容易に現場で行える衝撃型流量計を提供すること。

８、周囲の温度変化に影響されない衝撃型流量計を提供すること。

発瀝Ｅυ区単Ｌ」【肌 本発明の装置においては、取り付は装置は板の板領域を定める少なくとも一つの 力変換装置を有する。また、電子回路は、力の水平成分によって発生する信号を 、加算又は累積的であって且つ被計量流動物の衝撃を受ける前記板の領域に無関 係である読出し値を生じるように処理する。

次に、本発明の実施例の詳細について、添付図面を参照しまたその図面の図示に 従って説明する。

凹皿皇旦呈星Ｒ肌 第１図はコンベヤーと関連して本発明の装置が使用される要領を示す略図、 第２図は板の背面図、 第３図は板の正面図、そして、 第４図は板の側面図である。

鉦道皇立炎見註里 本実施例の装置においては、流れ作業計量装置は、垂直シュート１２内の支持棒 １１に担持された傾斜板１０を有し、該支持棒１１はそれに締結された管状部材 １３を有し、該管状部材１３から対角線に延在する腕部材工４の各々はロードセ ル１５を介して傾斜ｖｊ、１０の各コーナーに取り付けられている。

力変換器の種類は数多くあり、そしてこの発明の実施に当たってはそれらの殆ど が使用可能である。

力変換器を電流が流れることによって発生する信号は、ロードセルを単に直列に 接続することによって加算的なものとなり、従って、それらの読出し値は、流動 物の板１０の傾斜面への衝撃に起因する総合的水平成分の力を表すこととなる。

第５図においては、感応板１０は、垂直に落下する物の流れ１６を妨害するよう に傾斜して配置されており、該感応板は、保護包囲１８の中でポリウレタン１７ からなる耐磨滅面によって被覆されている。

感応板は該感応板に当接する四つの測定用力変換装置１９　（二つだけが図示さ れる）を備えており、該変換装置は変換装置枠２０に担持される。該変換装置枠 ２０は、台枠２２に対して三つの防振取付台２１によって支持されてい三つの防 振取付台２１は、そのうちの一つが変換装置枠２０の上側中心部に位置し、残り の各々一つが変換装置枠２０の下部の各々のコーナーに位置する。台枠２２はヒ ンジ３１によって取り付けられていて、感応板組立体を校正のために水平位置ま で下方に向けて旋回又は回動できるようになっている。

第６図は垂直型感応板２３を示す。該感応板２３は第５図の感応板と類似の構造 を有するが、垂直に設けられていて、アダデクハウジング２６内でベルトコンベ ヤー２５からの流動物２４を直行切線的に遮っている。流動物を、感応板２３か らバルブ２７へと下方に通過させるようになっている。

この構造も防振取付台２８、変換装置枠２９および変換装置３０を有する。

第７図に示す実施例においては、感応板３２はその中心部に設けられた単一の感 応性変換モジュール３３を有し、ここでも全体がピボット３４によって取り付け られていて、校正を行う際には水平位置まで旋回させることができるようになっ ている。

第９図は運動制限装置３６を備えた感応板３５の裏面を示す。第１０図は運動制 限装置３６の一つを第９図のＡ−Ａ線に沿う断面で示す。

板３５は、ポリウレタン面３７、供給管縁３９（全体は図示せず〉に関係する誘 導縁３８、板の端部において該板の肉厚部分４１に形成された突起部４０等を有 する。肉厚部分４１は裏板４３を支持するためのスタンド４２の取り付は部を提 供する。

突起部４０はスタンド４７によって台枠４６に取り付けられた部材４５に形成さ れた窪み４４に受け入れられる。

必要に応じシム４８を以て突起部４０を窪み４４の中央に位置させるように調整 する。このように、本実施例においては、両方向に約２１１１１の移動が可能に なっているが、それ以上の移動は突起部４０が窪み４４の各側壁に当たることに よって制限される。

第１１図は、力感応装置すなわち歪みゲージからの信号を処理する回路のブロッ ク図を示す。歪みゲージブリッジ５０と変換装置温度センサー５１からの出力信 号は、アナログ多重増幅装置及び信号整形装置（ｓｉｇｎａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉ ｏｎｅｒ）５２に入力され、その出力はデジタイザー５３に送られる。

双方向制御データバス５４は、ブリフジ供給制御装置５５、パルス入カバソファ ５Ｂ、デジタル出力ドライバ５７さらにデジタルディスプレー５８、質量流速（ 例えば時間当たりのトン数）を瞬間的に提供するためにデジタル／アナログコン バータ５９さらにアナログ出力装置６０、そして保全および診断用キーボード６ ２が接続されるデータ送受信インターフェース６１に接続される。

バス５４はまた、前述デジタイザー５３およびＣＰＵ６３にも接続される。

第５図に示す実施例の作動の原理は次の通りである。

衝撃力は質量の流れの関数として次のように計算される。

Ｆ−ｍｘａ　、）ｍｘＶ 但し、Ｆ−力、　ｋｇ　ｍ１５２ ｍ　−質量１ｋｇ ａ　−加速度、　ｍｉｓ” ジｍ　−質量流速＋　ｋｇ／’ｓ ■　−速度、用へ 衝撃力　＝　関数（質量流速、衝撃速度）質量流速　＝　関数（コンベヤーベル ト上の粒子の厚さ、コンベヤーの速度１粒子の ８度） 衝撃速度　−関数（コンベヤーの速度、コンベヤーへラドプーリに対する衝撃位 置 ｗ、ｒ、（即ち、粒子がコンベヤ ーを離れて衝撃に至るまでの直 行切線〕、風力作用１重力によ る加速度） 衝撃力の水平成分　＝　関数（衝撃力、衝撃板の角度）従って、ある与えられた コンベヤーベルト速度、装置の幾何学的配置、粒子のサイズ、衝撃板の角度に対 しては、衝撃力の水平成分は質量流速の関数で表される。すなわち、コンベヤー ベルト上の粒子の厚さの変化および粒子の密度の変化は、ある与えられたベルト 速度において、質量流速の測定に変化をもたらすということになる。

ベルト速度の変化は測定され、ベルト速度補正ファクターを計算するのに用いら れる。該ファクターは、ベルト速度の変化の衝撃速度への影響および衝撃速度の 変化の衝撃力への影響を考慮して、衝撃力の水平成分の測定に適用される。

電気信号は衝撃力の関数、すなわち 変換装置出力信号　＝　関数（衝撃力の水平成分３周囲温度、変換装置の設計上 および構造上のその他の ファクター） 変換装置は、本発明の装置が正常に動作するのに要求される全温度範囲にわたり 、該変換装置の出力と負荷との関係を決めるために、組立作業がｊテわれるのに 先立って各々が独立に試験される。

衝撃力の測定に単一の変換装置が使用される場合は、その変換装置からの出力信 号は、測定温度および所定の変換装置負荷温度特性と共に、変換装置出力をもた らす元となる力を計算するのに用いられる。この処理のことを、温度補償及び線 形化と呼ぶ。

衝撃力の測定に二つの変換装置が使用される場合は、各変換装置からの出力信号 は、測定温度および所定の各変換装置負荷温度特性と共に、他方の変換装置を考 慮に入れない場合に、一つの変換装置出力をもたらす元となる力を計算するのに 用いられる。

二個の変換装置が衝撃板を支持するように配置されている場合は、各々が他の変 換装置と同一である限りにおいて、衝撃板に加えられる負荷は二つの変換装置の 間で三等分される。従って、温度補償および直線化処理後の各変換装置の計算さ れた衝撃力は半分とされなければならない。

二つの力成分（変換装置の各々から一つ）が加算されて、衝撃板に与えられた力 が得られる。

機械的に同一なＮ個の変換装置が用いられて、それらＮ個の変換装置の間で負荷 が均等に分散して板が支持されている場合は、二つの変換装置について説明した 上記の処理は変換装置の数Ｎに類推通用できる。

本願発明の装置が構造的に極めて簡単であり、且つ従来の装置が遭遇していた多 くの困難を克服するものであるこを、実験が示している。本装置による測定が、 微粉から石状までに亘る種々サイズの粉状物および微粉砕物、ポンプされる石炭 あるいは生コンクリートを含むスラリー状の物、液状の物、ナツト・ボルトのよ うな一定の形状を存する製品、パーティクルボードの製造に用いる木材砕片、家 畜飼料、砂、砂礫、穀物等を含む広範囲の物に対して正確であることは実証済み である。本願発明の装置には運動部分が無いので、製造コストは低度にまた設計 も頑丈にすることができる。必要に応じ、ロードセルは、過剰の負荷が掛かった ときに折り畳み動作をするスプリング部材で保護されてもよい。また、ロードセ ルの取り付は方法も、検出性能改善のために捩じり棒取り付けあるいは曲がり板 取り付けを併用するように改変してもよい。

変換装置は、力の水平成分だけを測定するように方向づけられているので、力の 垂直成分は何ら信号に変化をもたらさない。従って、静止状態の物は信号として 記録されず、蓄積物に起因する測定エラーは自動的に回避できる。従って、本発 明の装置においては、通常使用される補正装置を必要としない。

第１図 第２図 第３図 平成０２年０１月２６日

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．流動物の重さを計る流れ作業計量装置にして、該装置は、流動物の衝撃を受 ける非水平板の板領域を画定する少なくとも一つのカ変換装置と、衝撃力の水平 成分によって一つのあるいは複数個の前記力変換装置から発生する信号を、加算 的であってしかも計量される流動物の衝撃を受ける前記板の前面の領域面積に無 関係である読出し値を提供するように処理する電子回路と、を備えた流れ作業計 量装置。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の流れ作業計量装置において、垂直に落下する流動 物の衝撃を受けるように、前記板が垂直線に対して傾いている計量装置。
3. ３．請求の範囲第１項に記載の流れ作業計量装置において、コンベヤーから放出 される流動物を受けるように、前記板が垂直になっている計量装置。
4. ４．請求の範囲第１項に記載の流れ作業計量装置において、前記板は該板の裏面 の中心部に当接して前記力変換装置を担持し、該力変換装置が変換装置枠に支持 されている計量装置。
5. ５．請求の範囲第１項に記載の流れ作業計量装置において、前記板は矩形であり 、該板の各々のコーナに一つずつ設けられた前記複数個の力変換装置を有し、前 記変換装置が変換装置枠に支持されている計量装置。
6. ６．請求の範囲第１項に記載の流れ作業計量装置において、前記複数個のカ変換 装置が前記板に当接しており、該力変換装置が変換装置枠に設けられ、台枠が前 記変換装置枠を支持しており、旋回軸が前記台枠を支持部材に連結していて、前 記力変換装置の校正を行うために、前記台枠が前記板を最上位にして水平位置と なるまで旋回できるようになっている計量装置。
7. ７．請求の範囲第１項に記載の流れ作業計量装置において、前記複数個の力変換 装置からの出力信号が、各カ変換装置の温度センサーからの信号も同じく受ける アナログ多重増幅装置及び信号整形装置（ＡＭＣＳＣ）に加えられるようになっ た計量装置。
8. ８．請求の範囲第７項に記載の流れ作業計量装置において、双方向制御データバ スが、ベルトコンベヤー速度に応じた信号が入力されるパルス入力バッファと、 前記アナログ多重増幅器及び信号処理装置（ＡＭＡＳＣ）から送られてくる信号 を受けるデジタイザーと、中央制御装置（ＣＰＵ）とに接続されると共に、質量 流速の表示を提供するデジタル出力ドライバヘも接続されるようになつた計量装 置。
9. ９．実質的に添付図面を参照して記載され且つ図示された流れ作業計量装置。