JPH09236481A

JPH09236481A - 質量測定装置

Info

Publication number: JPH09236481A
Application number: JP6915296A
Authority: JP
Inventors: Kenshin Son; 建新孫
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1997-09-09
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JP3621188B2

Abstract

(57)【要約】【課題】揺動下において被計量物の質量を高精度に測
定することができ、構造設計上の自由度を広くするこ
と。【解決手段】揺動物体１９に設けられ被計量物２４の
重量を受けて計量電気信号を生成する計量用ロードセル
２０と、質量ｍ₂₁の重量を受けて第１の補正用電気信号
を生成するダミー用ロードセル２１と、質量ｍ₂₂の重量
を受けて第２の補正用電気信号を生成するダミー用ロー
ドセル２２を備え、質量ｍ₂₁の重心ｇ₂₁と計量用ロード
セル２０の風袋と被計量物２４の合成重心ｇ₁と質量ｍ
₂₂の重心ｇ₂₂を等間隔で直線３７上に配置し、ダミー用
ロードセル２１の感度Ｅ₁及び質量ｍ₂₁の積Ｅ₁ｍ
₂₁と、ダミー用ロードセル２２の感度Ｅ₂及び質量ｍ₂₂
の積Ｅ₂ｍ₂₂とが等しく、ダミー用ロードセル２１、２
２の各出力端子を並列接続した並列出力端子から出力す
る合成補正用電気信号と計量電気信号とに基づいて被計
量物２４の質量信号を生成する補正演算手段を具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば揺動する
物体上、又は重力加速度の異なる地球上の任意の位置に
おいて被計量物の質量を正確に測定することができる質
量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記従来の質量測定装置の一例が特開平
３−１８０７２２号公報に開示されている。図５（ａ）
はこの質量測定装置の側面図、図５（ｂ）はこの質量測
定装置の正面図であり、図６は質量測定装置の電気回路
を示すブロック図である。この質量測定装置は、図５に
示すように、揺動する物体１９に設けられている計量用
荷重変換器（ロードセル）１と補正用荷重変換器（ロー
ドセル）２を備えている。この計量用荷重変換器１は、
風袋（載置台９）の質量がｍ_aであり、質量Ｍの被計量
物５を計量した場合、その計量用荷重変換器１に接続さ
れている増幅器３の出力ｅ_aは式（１）に示すようにな
る。ｅ_a＝Ｋ_aＥ_a（Ｍ＋ｍ_a）（ｇ＋ａ₁）・・・・（１）ただし、Ｋ_aは計量用荷重変換器１の出力電気信号を増
幅する増幅器３の利得、Ｅ_aは計量用荷重変換器１への
載荷重量と電気的出力との比例定数、即ち感度、ｇは重
力加速度、ａ₁は計量用荷重変換器１に伝わる垂直方向
の振動加速度である。

【０００３】同様に、補正用荷重変換器２の補正用分銅
６及び風袋の合計質量をｍ_bとしたときの補正用荷重変
換器２に接続されている増幅器４の出力ｅ_bは、式
（２）に示すようになる。ｅ_b＝Ｋ_bＥ_bｍ_b（ｇ＋ａ₂）・・・・（２）ただし、Ｋ_bは補正用荷重変換器２の出力電気信号を増
幅する増幅器４の利得、Ｅ_bは補正用荷重変換器２への
載荷重量と電気的出力との比例定数、即ち感度、ａ₂は
補正用荷重変換器２に伝わる垂直方向の振動加速度であ
る。ここで、図５に示すように、被計量物５と計量用荷
重変換器１の風袋の合計質量（Ｍ＋ｍ_a）の合成重心ｇ
_aと補正用分銅６及び補正用荷重変換器２の風袋の合計
質量をｍ_bの合成重心ｇ_bとが、略同一の高さであって
略同一の鉛直線上に位置するように、計量用荷重変換器
１と補正用荷重変換器２を設け、これによってａ₁≒ａ₂ ・・・・（３）とする。ただし、図５（ａ）に示す７は、貫通孔であ
る。更に、Ｋ_aＥ_aｍ_a＝Ｋ_bＥ_bｍ_b ・・・・（４）となるように増幅器３、４の利得Ｋ_a、Ｋ_bを調整して
おくと、補正演算器８が（Ｋ_bＥ_bｍ_b／Ｋ_aＥ_a）・（ｅ_a−ｅ_b）／ｅ_b＝Ｍ・・・・（５）を演算して被計量物５の質量Ｍを出力することができ
る。このように、上記質量測定装置によると、物体１９
の揺動に起因する加速度ａ₁（≒ａ₂）の影響を補正し
て被計量物５の質量を正確に測定することができる。

【０００４】しかし、上記質量測定装置では、図５に示
すように、被計量物５と計量用荷重変換器１の風袋の合
計質量（Ｍ＋ｍ_a）の合成重心ｇ_aと補正用分銅６及び
補正用荷重変換器２の風袋の合計質量をｍ_bの合成重心
ｇ_bとが、略同一の高さであって略同一の鉛直線上に位
置するように、計量用荷重変換器１と補正用荷重変換器
２を設け、これによって式（３）のａ₁≒ａ₂の条件を
満足させる必要があるという問題がある。即ち、図５に
示すように、補正用分銅６を計量用荷重変換器１の載置
台９の脚部に設けた貫通孔７に挿通させるという複雑な
構造にしなければならない場合が生じ、質量測定装置に
おける構造設計上の自由度がかなり制限されているとい
う問題がある。更に、既存の質量測定装置に補正用荷重
変換器２を増設しようとする場合には、構造上不可能な
場合があり、このような顧客の要望を十分に満足させら
れないという問題もある。

【０００５】そこで、質量測定装置における構造設計上
の自由度を広く採れるようにする計量装置が発明されて
いる（特開平６−３１７４５７号公報参照）。この計量
装置は、図７に示すように、被計量物５の重量を測定す
る複数台の計量セル１０₁〜１０_mと、この計量セル１
０が設けられている揺動物体（床）１９に設けてある複
数台のダミーセル１１₁〜１１_nとを備えており、更
に、図８に示すように、ＣＰＵ１４に設けられている床
振動算出手段１２が、これらダミーセル１１₁〜１１_n
の出力信号Ｄ₁〜Ｄ_nの振動成分に基づいて揺動物体１
９の振動モードを検出して、計量セル１０₁〜１０_mが
設置されている夫々の床部分の上下方向の変位を算出
し、床振動補正手段１３₁〜１３_mが、この算出された
各変位によって各計量セル１０₁〜１０_mの出力する計
量信号Ｗ₁〜Ｗ_m中に含まれている床振動に起因する振
動成分を除去して夫々の被計量物５の正確な計量信号Ｂ
Ｓ₁〜ＢＳ_mを出力するものである。

【０００６】従って、この装置によると、前記従来の装
置のように、ダミーセル１１₁〜１１_nを計量セル１０
₁〜１０_mと互いに接近して設ける必要がないので、計
量装置における構造設計上の自由度を広く採ることがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７及び図８
に示す上記従来の計量装置では、ＣＰＵ１４が複数のｎ
個の各ダミーセル１１₁〜１１_nの出力信号を得る必要
があるために、図７に示すように、各ダミーセル１１₁
〜１１_nに対して増幅器１５₁〜１５_n、及び必要な場
合にはアナログフィルタ１６₁〜１６_nを夫々に設ける
必要があり、その分の費用が嵩むし、装置が大がかりと
なるという問題がある。

【０００８】そして、各ダミーセル１１₁〜１１_nの出
力信号をマルチプレクサ１７を介してＣＰＵ１４に入力
させているので、各出力信号のマルチプレクサ１７によ
る位相ずれ誤差を生じ、これによって床振動を表す振動
モードの検出誤差が発生し、その結果、計量精度の低下
をきたすという問題もある。この問題を解消する為に、
マルチプレクサ１７を省略して各ダミーセル１１₁〜１
１_nを各々別個にＣＰＵ１４に接続しようとすると、各
ダミーセル１１₁〜１１_nごとにＡ／Ｄ変換器１８を設
ける必要があり、その分の費用が嵩むし、装置が更に大
がかりとなるという問題が起こる。

【０００９】本発明は、例えば揺動下において被計量物
の質量を高精度に測定することができ、費用が安価で構
造の簡単な質量測定装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、物体上に
設置可能であり被計量物の重量を受けてこの重量に対応
する計量電気信号を生成する計量用荷重変換手段と、上
記物体上に設置可能であり既知の第１の補正用質量に基
づく重量を受けてこの重量に対応する第１の補正用電気
信号を生成する第１の補正用荷重変換手段と、上記物体
上に設置可能であり既知の第２の補正用質量に基づく重
量を受けてこの重量に対応する第２の補正用電気信号を
生成する第２の補正用荷重変換手段と、を備え、第１の
補正用質量の第１の重心と第２の補正用質量の第２の重
心の間に上記計量用荷重変換手段の風袋と上記被計量物
の合成重心が位置し、第１及び第２の重心と上記合成重
心が同一直線上又はその近傍に位置するように第１及び
第２の補正用荷重変換手段を設け、第１の補正用荷重変
換手段の感度Ｅ₁、第１の補正用質量ｍ₂₁、及び第１の
重心と上記合成重心との距離Ｌ₁に対する第２の重心と
上記合成重心との距離Ｌ₂の比Ｌ₁／Ｌ₂の積Ｅ₁・ｍ
₂₁・Ｌ₁／Ｌ₂と、第２の補正用荷重変換手段の感度Ｅ
₂、及び第２の補正用質量ｍ₂₂の積Ｅ₂・ｍ₂₂と、が互
いに等しいか若しくは近くなるように定め、第１及び第
２の補正用荷重変換手段の各々の出力端子を並列接続
し、この並列接続した出力端子から出力する第１及び第
２の補正用電気信号の合成補正用電気信号と上記計量電
気信号とに基づいて上記被計量物の質量信号を生成する
演算手段を具備することを特徴とするものである。

【００１１】第２の発明は、物体上に設置可能であり被
計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量電気信号
を生成する計量用荷重変換手段と、上記物体上に設置可
能であり既知の第１の補正用質量に基づく重量を受けて
この重量に対応する第１の補正用電気信号を生成する第
１の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であ
り既知の第２の補正用質量に基づく重量を受けてこの重
量に対応する第２の補正用電気信号を生成する第２の補
正用荷重変換手段と、を備え、第１の補正用質量の第１
の重心と第２の補正用質量の第２の重心までの夫々の距
離が等しいか若しくは略等しい両方の重心の中間に上記
計量用荷重変換手段の風袋と上記被計量物の合成重心が
位置し、第１及び第２の重心と上記合成重心が同一直線
上又はその近傍に位置するように第１及び第２の補正用
荷重変換手段を設け、第１の補正用荷重変換手段の感度
Ｅ₁及び第１の補正用質量ｍ₂₁の積Ｅ₁・ｍ₂₁と、第２
の補正用荷重変換手段の感度Ｅ₂及び第２の補正用質量
ｍ₂₂の積Ｅ₂・ｍ₂₂と、が互いに等しいか若しくは近く
なるように定め、第１及び第２の補正用荷重変換手段の
各々の出力端子を並列接続し、この並列接続した出力端
子から出力する第１及び第２の補正用電気信号の合成補
正用電気信号と上記計量電気信号とに基づいて上記被計
量物の質量信号を生成する演算手段を具備することを特
徴とするものである。

【００１２】第１及び第２の各発明に係る質量測定装置
によると、物体からの揺動と被計量物の重量とを受けた
計量用荷重変換手段が計量電気信号を生成し、物体から
の揺動と第１の補正用質量に基づく重量とを受けた第１
の補正用荷重変換手段が第１の補正用電気信号を生成す
る。そして、物体からの揺動と第２の補正用質量に基づ
く重量とを受けた第２の補正用荷重変換手段が第２の補
正用電気信号を生成する。そして、第１及び第２の補正
用荷重変換手段の並列接続された出力端子から出力する
第１及び第２の補正用電気信号の合成補正用電気信号と
計量用荷重変換手段の出力する計量電気信号とに基づい
て上記被計量物の質量信号を演算手段が生成する。

【００１３】つまり、第１の発明では、計量用荷重変換
手段、第１及び第２の補正用荷重変換手段を同一の物体
上に設け、第１の補正用質量の第１の重心と第２の補正
用質量の第２の重心の間に計量用荷重変換手段の風袋と
被計量物との合成重心を位置させて、第１及び第２の重
心と合成重心が同一直線上又はその近傍に位置させたこ
とにより、例えば物体が揺動した時に、この揺動により
計量用荷重変換手段の風袋と被計量物が受ける揺動加速
度と対応する合成補正用電気信号を第１及び第２の補正
用荷重変換手段の並列接続した出力端子から出力するこ
とができる。従って、この合成補正用電気信号と計量用
荷重変換手段の出力する計量電気信号とに基づいて被計
量物の質量信号を演算手段が生成することができる。そ
して、第１の補正用荷重変換手段の感度Ｅ₁、第１の補
正用質量ｍ₂₁、及び第１の重心と上記合成重心との距離
Ｌ₁に対する第２の重心と上記合成重心との距離Ｌ₂の
比Ｌ₁／Ｌ₂の積Ｅ₁・ｍ₂₁・Ｌ₁／Ｌ₂と、第２の補
正用荷重変換手段の感度Ｅ₂、及び第２の補正用質量ｍ
₂₂の積Ｅ₂・ｍ₂₂と、が互いに等しいか若しくは近くな
るように定めることにより、第１及び第２の補正用荷重
変換手段と計量用荷重変換手段の位置関係をこの条件を
満足する範囲内で自由に選択することができ、この選択
された位置関係において、第１及び第２の補正用荷重変
換手段の並列接続した出力端子から上記揺動加速度と対
応する合成補正用電気信号を出力することができる。よ
って、被計量物の質量信号を演算手段が生成することが
できる。

【００１４】そして、第２の発明は、第１の発明におい
て、第１の補正用質量の第１の重心と第２の補正用質量
の第２の重心までの夫々の距離が等しいか若しくは略等
しい両方の重心の中間に計量用荷重変換手段の風袋と上
記被計量物の合成重心を位置させており、従って、Ｌ₁
／Ｌ₂＝１としたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１乃至
図３を参照して説明する。この実施形態の質量測定装置
は、図２に示す揺動する物体１９、例えば振動している
工場設備、又は船舶等に据え付けられており、この場
合、例えば８Ｈｚ（０．２〜１０Ｈｚの間）の周波数で
上下に揺動するものとする。各図に示す２０は計量用ロ
ードセル、２１は第１のダミー用ロードセル、２２は第
２のダミー用ロードセルであり、図１に示す２３は補正
演算器である。計量用ロードセル（計量用荷重変換手
段）２０は、図２に示すように、一方の端部が揺動物体
１９に固定され、他方の端部には被計量物２４を載置す
るための載置台２５が取り付けられている。そして、こ
の計量用ロードセル２０の表面の４箇所に貼着した歪ゲ
ージ２６、・・・により、揺動を受ける状態で被計量物
２４の質量Ｍと載置台２５（風袋）の質量ｍ₁の重量に
対応する計量電気信号ｅ₁’を生成するように構成して
ある。即ち、ｅ₁’は、ｅ₁’＝Ｅ₁（Ｍ＋ｍ₁）（ｇ＋ａ₁）・・・・（６）として表される。ただし、Ｅ₁は計量用ロードセル２０
への載荷重量と計量電気信号ｅ₁’との比例定数、即ち
計量用ロードセル２０の感度であり、ｇは重力加速度、
ａ₁は被計量物２４と載置台２５の合計質量（Ｍ＋
ｍ₁）に掛かる揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速
度である。

【００１６】第１のダミー用ロードセル（第１の補正用
荷重変換手段）２１は、物体１９の揺動を検出するため
のものであり、図２に示すように、一方の端部が計量用
ロードセル２０と同様に外部揺動を受けるように揺動物
体１９に固定され、他方の端部には既知質量ｍ₂₁の第１
の分銅（第１の補正用質量）２７を取り付けて自由端と
してある。そして、この第１のダミー用ロードセル２１
の表面の４箇所に貼着した歪ゲージ２８により、揺動を
受ける状態で第１の分銅２７の既知質量ｍ₂₁に基づく重
量を受けてこの重量と対応する第１の補正用電気信号ｅ
₂₁を生成するように構成してある。なお、この質量ｍ₂₁
は、第１のダミー用ロードセル２１の風袋質量を含むも
のとする。即ち、ｅ₂₁は、ｅ₂₁＝Ｅ₂₁ｍ₂₁（ｇ＋ａ₂₁）・・・・（７）として表される。ただし、Ｅ₂₁は第１のダミー用ロード
セル２１に掛かる質量ｍ ₂₁による重量と補正用電気信号
ｅ₂₁との比例定数、即ち第１のダミー用ロードセル２１
の感度であり、ａ₂₁は第１の分銅２７の質量ｍ₂₁に掛か
る揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度である。

【００１７】第２のダミー用ロードセル（第２の補正用
荷重変換手段）２２は、物体１９の揺動を検出するため
のものであり、図２に示すように、一方の端部が計量用
ロードセル２０と同様に外部揺動を受けるように揺動物
体１９に固定され、他方の端部には既知質量ｍ₂₂の第２
の分銅（第２の補正用質量）２９を取り付けて自由端と
してある。そして、この第２のダミー用ロードセル２２
の表面の４箇所に貼着した歪ゲージ３０により、揺動を
受ける状態で第２の分銅２９の既知質量ｍ₂₂に基づく重
量を受けてこの重量と対応する第２の補正用電気信号ｅ
₂₂を生成するように構成してある。なお、この質量ｍ₂₂
は、第２のダミー用ロードセル２２の風袋質量を含むも
のとする。即ち、ｅ₂₂は、ｅ₂₂＝Ｅ₂₂ｍ₂₂（ｇ＋ａ₂₂）・・・・（８）として表される。ただし、Ｅ₂₂は第２のダミー用ロード
セル２２に掛かる質量ｍ₂₂による重量と補正用電気信号
ｅ₂₂との比例定数、即ち第２のダミー用ロードセル２２
の感度であり、ａ₂₂は第２の分銅２９の質量ｍ₂₂に掛か
る揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度である。

【００１８】そして、計量用ロードセル２０からの計量
電気信号ｅ₁’は、図１に示すように、増幅器３１によ
り増幅された後に、アナログ−デジタル変換器３２によ
り計量デジタル信号ｅ₁に変換されて補正演算器２３に
入力する。また、第１及び第２のダミー用ロードセル２
１、２２の各々の出力端子３３、３４は、図１に示すよ
うに、互いに並列接続してあり（＋と＋、−と−を互い
に接続してある。）、この並列接続された出力端子３８
には第１及び第２の補正用電気信号ｅ₂₁とｅ₂₂が入力
し、この出力端子３８から出力される合成補正用電気号
は増幅器３５により増幅された後に、アナログ−デジタ
ル変換器３６により合成補正用デジタル信号ｅ₂に変換
されて補正演算器２３に入力する。

【００１９】補正演算器（演算手段）２３は、計量用ロ
ードセル２０の出力する計量電気信号と対応する計量デ
ジタル信号ｅ₁と第１及び第２のダミー用ロードセル２
１、２２の出力する第１、及び第２の補正用電気信号の
合成電気信号と対応する合成補正用デジタル信号ｅ₂を
入力して、〔Ｋ₂Ｅ₂ｍ₂／（Ｋ₁Ｅ₁）〕・（ｅ₁−ｅ₂）／ｅ₂＝Ｍ・・・（９）の演算を行って被計量物２４の質量Ｍを出力することが
できる。なお、図には示さないが、この出力された質量
Ｍは、表示部によって表示される。ただし、Ｋ₁、Ｋ₂
は増幅器３１、３５の夫々の利得である。そして、Ｅ₂
ｍ₂は後述するように、Ｅ₂ｍ₂＝Ｅ₂₁ｍ₂₁（Ｌ₁＋Ｌ₂）／（２Ｌ₂）＝Ｅ₂₂ｍ₂₂（Ｌ₁＋Ｌ₂）／（２Ｌ₁）・・・・（１０）を満足するように定めた値である。

【００２０】なお、Ｌ₁は、図２に示すように、第１の
分銅２７の重心ｇ₂₁と被計量物２４及び計量用ロードセ
ル２０の風袋（載置台２５）の合成重心ｇ₁との距離で
あり、Ｌ₂は、第２の分銅２９の重心ｇ₂₂と上記合成重
心ｇ₁との距離である。そして、これら重心ｇ₂₁、
ｇ₁、及びｇ₂₂は、直線３７上、又はその近傍に位置さ
せてある。従って、Ｅ₂ｍ₂は既知の値である。また、
被計量物２４の大きさは、様々であるので、標準の被計
量物２４の重心を想定して合成重心ｇ₁を定める。この
ように、この質量測定装置によると、被計量物２４と載
置台２５の合計質量（Ｍ＋ｍ₁）に掛かる揺動物体１９
に起因する鉛直方向の加速度ａ₁の影響を補正して被計
量物２４の質量Ｍを正確に測定することができる。

【００２１】次に、この実施形態に係る質量測定装置に
より被計量物２４の質量Ｍを演算するための理論を計算
式を用いて説明する。図３は、図２に示す重心ｇ₂₁、ｇ
₁、及びｇ₂₂の位置をＸＹ座標上に表したものである。
図３に示すように、ｍ₂₁、（Ｍ＋ｍ₁）、ｍ₂₂の各重心
ｇ₂₁、ｇ₁、ｇ₂₂は、ＸＹ座標上の各点（Ｘ₂₁、
Ｙ₂₁）、（Ｘ₁、Ｙ₁）、（Ｘ₂₂、Ｙ₂₂）にあるとす
る。Ｌ₁は重心ｇ₂₁とｇ₁との間の距離、Ｌ₂は重心ｇ
₁とｇ₂₂との間の距離である。揺動物体１９の揺動は、
Ｘ軸回りの回転θ_X、Ｙ軸回りの回転θ_Y、及びＸＹ平
面に垂直なＺ軸方向の運動ｄｚからなっているとして、
これ以外の運動はこの質量測定装置では検出できないの
で論じないこととする。

【００２２】ここで、各重心ｇ₂₁、ｇ₁、ｇ₂₂の各点
（Ｘ₂₁、Ｙ₂₁）、（Ｘ₁、Ｙ₁）、（Ｘ₂₂、Ｙ₂₂）の間
には次の関係式がある。Ｘ₁＝Ｘ₂₁Ｌ₂／（Ｌ₁＋Ｌ₂）＋Ｘ₂₂Ｌ₁／（Ｌ₁＋Ｌ₂）・・・・（１１）Ｙ₁＝Ｙ₂₁Ｌ₂／（Ｌ₁＋Ｌ₂）＋Ｙ₂₂Ｌ₁／（Ｌ₁＋Ｌ₂）・・・・（１２）そして、質量（Ｍ＋ｍ₁）における揺動物体１９に起因
する鉛直方向の加速度ａ₁は、

【００２３】

【数１】

【００２４】となり、同様に、ｍ₂₁とｍ₂₂における揺動
物体１９に起因する鉛直方向の加速度ａ₂₁とａ₂₂は、そ
れぞれ

【００２５】

【数２】

【００２６】ここで、ａ₂＝ａ₂₁Ｌ₂／（Ｌ₁＋Ｌ₂）＋ａ₂₂Ｌ₁／（Ｌ₁＋Ｌ₂）・・・・（１６）と置くと、式（１１）〜式（１５）の関係より、ａ₂＝ａ₁ ・・・・（１７）となる。このａ₁は、質量（Ｍ＋ｍ₁）における揺動物
体１９に起因する鉛直方向の加速度である。

【００２７】次に、図１に示す第１及び第２のダミー用
ロードセル２１、２２の出力端子３３、３４において、Ｅ₂₁ｍ₂₁（Ｌ₁＋Ｌ₂）／（２Ｌ₂）＝Ｅ₂₂ｍ₂₂（Ｌ₁＋Ｌ₂）／（２Ｌ₁）・・・・（１８）を満足するようにＥ₂₁、ｍ₂₁、Ｅ₂₂、ｍ₂₂、Ｌ₁、Ｌ₂
を調整し、又は配置する。そして、Ｅ₂ｍ₂＝Ｅ₂₁ｍ₂₁（Ｌ₁＋Ｌ₂）／（２Ｌ₂）＝Ｅ₂₂ｍ₂₂（Ｌ₁＋Ｌ₂）／（２Ｌ₁）・・・・（１９）と置く。そして、図１に示すように、第１及び第２のダ
ミー用ロードセル２１、２２の出力端子３３、３４を並
列接続してあるので、この並列接続された出力端子３８
から出力される合成補正用電気信号と対応する合成補正
用デジタル信号ｅ₂は、ｅ₂＝Ｋ₂〔Ｅ₂₁ｍ₂₁（ｇ＋ａ₂₁）＋Ｅ₂₂ｍ₂₂（ｇ＋ａ₂₂）〕／２・・・・（２０）となる。そして、式（１６）〜式（１９）を式（２０）
に代入して整理すると、式（１７）は、ｅ₂＝Ｋ₂Ｅ₂ｍ₂（ｇ＋ａ₁）・・・・（２１）と書き直すことができる。よって、式（２１）により、
被計量物２４と載置台２５の合計質量（Ｍ＋ｍ₁）に掛
かる揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度ａ₁を、
合成補正用デジタル信号ｅ₂によって得ることができ
る。

【００２８】よって、この合成補正用デジタル信号ｅ₂
を使用して計量デジタル信号ｅ₁を補正して、被計量物
２４の質量Ｍを演算することができる。即ち、計量デジ
タル信号ｅ₁は、式（１）と同様に、ｅ₁＝Ｋ₁Ｅ₁（Ｍ＋ｍ₁）（ｇ＋ａ₁）・・・・（２２）で表される。そして、Ｋ₁Ｅ₁ｍ₁＝Ｋ₂Ｅ₂ｍ₂ ・・・・（２３）となるように増幅器３１、３５の利得Ｋ₁、Ｋ₂を調整
すると、式（２１）と式（２２）により、Ｍ＝〔Ｋ₂Ｅ₂ｍ₂／（Ｋ₁Ｅ₁）〕・（ｅ₁−ｅ₂）／ｅ₂・・（２４）の関係を得ることができる。この式（２４）を補正演算
器２３が演算して被計量物２４の質量Ｍを出力すること
ができる。

【００２９】上記構成の質量測定装置によると、計量用
ロードセル２０が生成する計量デジタル信号ｅ₁に含ま
れている物体１９の揺動に起因する揺動成分を第１及び
第２のダミー用ロードセル２１、２２の並列接続した出
力端子３８から出力される合成補正用デジタル信号ｅ₂
により補正して揺動成分を除去することができ、そして
被計量物２４の質量信号Ｍを生成する構成としたから、
被計量物２４の質量Ｍを正確に測定することができる。

【００３０】そして、図２に示すように、重心ｇ₂₁と重
心ｇ₂₂との間に合成重心ｇ₁を位置させて、重心ｇ₂₁、
ｇ₁、及びｇ₂₂が同一直線上又はその近傍に位置するこ
とを満足すれば、これら重心ｇ₂₁、ｇ₁、及びｇ₂₂を鉛
直方向及び水平方向の両方向、即ち、一点に一致させる
必要がない。つまり、これら重心ｇ₂₁、ｇ₁、及びｇ₂₂
を夫々互いに離れた位置となるように第１及び第２のダ
ミー用ロードセル２１、２２、及び計量用ロードセル２
０を設置することができるので、この質量測定装置の構
造設計上の自由度を大きくすることができる。従って、
揺動成分を除去することができるように既存の質量測定
装置、又は重量測定装置にもこれら第１及び第２のダミ
ー用ロードセル２１、２２を増設することができる可能
性を高くすることができる。

【００３１】また、第１及び第２のダミー用ロードセル
２１、２２の各出力端子３３、３４ごとに増幅器を設け
る必要がなく、並列出力端子３８に１台の増幅器３５を
設ければよいので、増幅器の費用を低減することができ
るし、質量測定装置の嵩をその削減できた増幅器の分だ
けコンパクトにすることができる。

【００３２】更に、１台の増幅器３５から出力された合
成補正用電気信号を１台のＡ／Ｄ変換器３６を介して補
正演算器２３に入力させる構成であるので、マルチプレ
クサが不要であり、これによって、位相誤差に基づく質
量Ｍの測定誤差を解消することができる。また、Ａ／Ｄ
変換器３６が１台で済むので、費用の低減、装置のコン
パクト化を図ることができる。

【００３３】そして、図２において、重心ｇ₂₁とｇ₁の
距離Ｌ₁と、重心ｇ₁とｇ₂₂の距離Ｌ₂と、を互いに等
しくすることにより、式（１８）がＥ₂₁ｍ₂₁＝Ｅ₂₂ｍ₂₂ ・・・・（２５）となり、Ｅ₁ｍ₂₁＝Ｅ₂ｍ₂₂を満足させればよいので、
Ｅ₁＝Ｅ₂及びｍ₂₁＝ｍ₂₂とすることができる。即ち、
第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の両方の
感度Ｅ₁、Ｅ₂、及び第１と第２の分銅２９の両方の質
量ｍ₂₁、ｍ₂₂を互いに等しくすることができるので、１
種類のダミー用ロードセルを第１及び第２の各ダミー用
ロードセル２１、２２に共用することができ、これによ
って、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の
設計、製作が簡単となり、在庫数を半減させることがで
きる。

【００３４】次に、第２実施形態の質量計測装置を図４
を参照して説明する。第１実施形態と第２実施形態が相
違するところは、第１実施形態では、計量用ロードセル
２０の出力信号ｅ₁’に含まれている揺動物体１９に起
因する振動成分を、第１及び第２のダミー用ロードセル
２１、２２の出力信号ｅ₂₁、ｅ₂₂を使用してデジタル的
に補正して被計量物２４の質量Ｍを出力する構成とした
のに対して、第２実施形態では、アナログ的に補正して
被計量物２４の質量Ｍを出力する構成としたところであ
る。これ以外は、第１実施形態と同等であり、同等部分
を同一の図面符号で示しその説明を省略する。

【００３５】即ち、図４に示すように、第１及び第２の
ダミー用ロードセル２１、２２の出力端子３３と３４を
並列接続して導出される並列出力端子３８から出力され
る合成補正用アナログ信号ｅ₂’（ｅ₂’は、式（２
１）において増幅器３５に入力する信号であって、
ｅ₂’＝Ｅ₂ｍ₂（ｇ＋ａ₁）である。）を、ハイパス
フィルタ３９に通してＥ₂ｍ₂ｇに相当する直流成分の
零補正を行う。次に、ハイパスフィルタ３９の出力信号
Ｅ₂ｍ₂ａ₁を後述する適切な利得Ｋ₃の増幅器４０に
通してＫ₃Ｅ₂ｍ₂ａ₁に増幅し、そして、この信号を
アナログ減算器４１に入力させる。

【００３６】アナログ減算器４１は、計量用ロードセル
２０の出力信号ｅ₁’（ｅ₁’は、式（２２）において
増幅器３１に入力する信号であって、ｅ₁’＝Ｅ₁（Ｍ
＋ｍ₁）（ｇ＋ａ₁）である。）からｅ₄（＝Ｋ₃Ｅ₂
ｍ₂ａ₁）を減算し（ｅ₄をｅ₁’と逆位相で入力させ
る。）、及び補正して揺動物体１９に起因する振動成分
を除去し、そして被計量物２４の質量Ｍを出力すること
ができる。

【００３７】次に、増幅器４０の利得Ｋ₃について説明
する。いま、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、
２２に使用されている各歪ゲージ２８、３０が夫々同一
の抵抗値であり、この歪ゲージ２８、３０の抵抗値が計
量用ロードセル２０に使用されている歪ゲージ２６の抵
抗値の２倍であるとする。この場合は、利得Ｋ₃を、Ｋ₃＝Ｅ₁（Ｍ＋ｍ₁）／（Ｅ₂ｍ₂）・・・・（２６）のように調整する。よって、増幅器４０の出力信号ｅ₄
は、ｅ₄＝Ｋ₃Ｅ₂ｍ₂ａ₁ ＝Ｅ₁（Ｍ＋ｍ₁）ａ₁ ・・・・（２７）となる。次に、アナログ減算器４１がＭ＝（ｅ₁’−ｅ₄）／（Ｅ₁ｇ）−ｍ₁ ・・・・（２８）を演算して被計量物２４の質量Ｍを出力することができ
る。

【００３８】この第２実施形態のアナログ式質量測定装
置によると、アナログ減算器４１等の揺動成分を除去す
るための補正処理装置の構造及び処理内容がデジタル式
のものと比較して非常に簡単になり、費用の低減を図る
ことができる。従って、揺動成分を除去することができ
ない既存の質量測定装置を揺動成分を除去することがで
きるようにするための改造、又は設計変更を容易に行う
ことができる。

【００３９】ただし、上記各実施形態において、図３に
示すように、３つの各重心ｇ₂₁、ｇ₁、ｇ₂₂をＸＹ平面
内で同一直線上に配置する構成としたが、ＸＹＺの３次
元空間内で３つの各重心ｇ₂₁、ｇ₁、ｇ₂₂を同一直線上
に配置する構成としてもよい。

【００４０】

【発明の効果】第１及び第２の各発明に係る質量測定装
置によると、計量用荷重変換手段が生成する計量電気信
号を、第１及び第２の補正用荷重変換手段の各出力端子
を並列接続した並列出力端子から出力される合成補正用
電気信号により補正して揺動成分を除去し、被計量物の
質量信号を生成する構成としたから、被計量物の質量を
正確に測定することができるという効果がある。

【００４１】そして、第１の補正用質量の第１の重心と
第２の補正用質量の第２の重心の間に計量用荷重変換手
段の風袋と被計量物の合成重心を位置させて、第１及び
第２の重心と合成重心が同一直線上又はその近傍に位置
することを満足すれば、第１及び第２の重心と合成重心
とを鉛直方向及び水平方向の両方の位置を一致させる必
要がない。つまり、第１及び第２の重心と合成重心とを
互いに離れた位置となるように計量用荷重変換手段、第
１及び第２の補正用荷重変換手段を設置することができ
るので、この質量測定装置の構造設計上の自由度を大き
くすることができるという効果がある。従って、揺動成
分を除去することができない既存の質量測定装置にも本
願発明の第１及び第２の補正用荷重変換手段を増設する
ことができる可能性を高くすることができる。

【００４２】また、第１及び第２の補正用荷重変換手段
の並列接続した出力端子から出力される合成補正用電気
信号を演算手段に入力させる構成、即ち、２つの第１及
び第２の補正用荷重変換手段から出力される第１及び第
２の補正用電気信号を１つの合成補正用電気信号として
演算手段に出力する構成であるので、図７に示す従来の
計量装置のように各ダミーセル１１₁〜１１_nに対して
増幅器１５₁〜１５_n、及び必要な場合にはアナログフ
ィルタ１６₁〜１６_nを夫々に設ける必要がなく、増幅
器及び必要であればアナログフィルタを上記並列接続し
た１つの出力端子に設ければよい。これによって、省略
した増幅器及びアナログフィルタの費用を低減すること
ができるし、この装置を上記従来の計量装置よりもコン
パクトにすることができるという効果がある。

【００４３】更に、第１及び第２の補正用荷重変換手段
の並列接続した出力端子から出力される合成補正用電気
信号を演算手段に入力させる構成であるので、図７に示
す従来の計量装置のようにマルチプレクサ１７を使用す
る必要がないので、位相誤差を生じることがなく、従っ
て、質量の測定精度を従来よりも向上させることができ
る。そして、図７に示す従来の計量装置では、マルチプ
レクサ１７を省略すると夫々のダミーセル１１₁〜１１
_nに対してＡ／Ｄ変換器１８を設ける必要があるが、本
発明によると、２台の第１及び第２の補正用荷重変換手
段に対して１台のＡ／Ｄ変換器を設ければよく、これに
よって、省略できたＡ／Ｄ変換器の費用を低減すること
ができるし、この装置を上記従来の計量装置よりもコン
パクトにすることができるという効果がある。

【００４４】そして、第２の発明によると、第１及び第
２の補正用荷重変換手段はＥ₁・ｍ₂₁＝Ｅ₂・ｍ₂₂を満
足すればよいので、Ｅ₁＝Ｅ₂及びｍ₂₁＝ｍ₂₂とするこ
とができる。即ち、第１及び第２の補正用荷重変換手段
の両方の感度Ｅ₁、Ｅ₂、及び両方の補正用質量ｍ₂₁、
ｍ₂₂を互いに等しくすることができるので、１種類の補
正用荷重変換手段を第１及び第２の各補正用荷重変換手
段に共用することができ、これによって、第１及び第２
の補正用荷重変換手段の設計、製作が簡単となり、在庫
数を半減させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態に係る質量測定装置の
電気回路を示すブロック図である。

【図２】同第１実施形態の質量測定装置の斜視図であ
る。

【図３】同第１実施形態の質量測定装置の３つの各重心
ｇ₂₁、ｇ₁、ｇ₂₂をＸＹ平面上の座標で表した図であ
る。

【図４】同発明の第２実施形態に係る質量測定装置の電
気回路を示すブロック図である。

【図５】（ａ）は従来の質量測定装置の側面図、（ｂ）
は同質量測定装置の正面図である。

【図６】図５に示す従来の重量測定装置の電気回路を示
すブロック図である。

【図７】従来の他の質量計測装置の電気回路を示すブロ
ック図である。

【図８】図７に示す従来の他の質量計測装置のＣＰＵの
内容を示すブロック図である。

【符号の説明】

２０計量用ロードセル２１第１のダミー用ロードセル２２第２のダミー用ロードセル２３補正演算器２４被計量物２５載置台２７第１の分銅２９第２の分銅３８並列接続された出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体上に設置可能であり被計量物の重量
を受けてこの重量に対応する計量電気信号を生成する計
量用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知
の第１の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対
応する第１の補正用電気信号を生成する第１の補正用荷
重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第２
の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する
第２の補正用電気信号を生成する第２の補正用荷重変換
手段と、を備え、第１の補正用質量の第１の重心と第２
の補正用質量の第２の重心の間に上記計量用荷重変換手
段の風袋と上記被計量物の合成重心が位置し、第１及び
第２の重心と上記合成重心が同一直線上又はその近傍に
位置するように第１及び第２の補正用荷重変換手段を設
け、第１の補正用荷重変換手段の感度Ｅ₁、第１の補正
用質量ｍ₂₁、及び第１の重心と上記合成重心との距離Ｌ
₁に対する第２の重心と上記合成重心との距離Ｌ₂の比
Ｌ₁／Ｌ₂の積Ｅ₁・ｍ₂₁・Ｌ₁／Ｌ₂と、第２の補正
用荷重変換手段の感度Ｅ₂、及び第２の補正用質量ｍ₂₂
の積Ｅ₂・ｍ₂₂と、が互いに等しいか若しくは近くなる
ように定め、第１及び第２の補正用荷重変換手段の各々
の出力端子を並列接続し、この並列接続した出力端子か
ら出力する第１及び第２の補正用電気信号の合成補正用
電気信号と上記計量電気信号とに基づいて上記被計量物
の質量信号を生成する演算手段を具備することを特徴と
する質量測定装置。
【請求項２】物体上に設置可能であり被計量物の重量
を受けてこの重量に対応する計量電気信号を生成する計
量用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知
の第１の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対
応する第１の補正用電気信号を生成する第１の補正用荷
重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第２
の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する
第２の補正用電気信号を生成する第２の補正用荷重変換
手段と、を備え、第１の補正用質量の第１の重心と第２
の補正用質量の第２の重心までの夫々の距離が等しいか
若しくは略等しい両方の重心の中間に上記計量用荷重変
換手段の風袋と上記被計量物の合成重心が位置し、第１
及び第２の重心と上記合成重心が同一直線上又はその近
傍に位置するように第１及び第２の補正用荷重変換手段
を設け、第１の補正用荷重変換手段の感度Ｅ₁及び第１
の補正用質量ｍ₂₁の積Ｅ₁・ｍ₂₁と、第２の補正用荷重
変換手段の感度Ｅ₂及び第２の補正用質量ｍ₂₂の積Ｅ₂
・ｍ₂₂と、が互いに等しいか若しくは近くなるように定
め、第１及び第２の補正用荷重変換手段の各々の出力端
子を並列接続し、この並列接続した出力端子から出力す
る第１及び第２の補正用電気信号の合成補正用電気信号
と上記計量電気信号とに基づいて上記被計量物の質量信
号を生成する演算手段を具備することを特徴とする質量
測定装置。