JPH09243441A - 秤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計量用ロードセルを被計量物の重量に対応し
た適切な小容量のものを使用することができると共に、
被計量物の質量を短時間で測定することができるように
すること。 【解決手段】 一方を固定基部１とし他方を荷重印加部
２とした計量用ロードセル６と、一端が計量用ロードセ
ル６と結合し他端が固定基部１を越えて荷重印加部２と
反対側へ伸延する補助ビーム８と、この補助ビーム８の
他端に設けてあり荷重印加部２に作用するベルトコンベ
ア９の重量の全部を相殺するようなモーメントＰを発生
する重量の補正用ロードセル１３と、計量用ロードセル
６の生成する計量電気信号中の固有振動数の振動成分を
補正用ロードセル１３の生成する補正用電気信号を使用
して補正処理を行い荷重印加部２に印加された被計量物
１２の質量信号を出力する演算部と、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、バランスウエイ
トの役割を果たすと共に、被計量物の質量又は重量を比
較的短時間で測定するための補正用ロードセルを有する
電子式の秤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のバランスウエイトを備える秤の一
例を図１１、及び図１２を参照して説明する（特開平７
−１９８４５８号公報、特公平２−７４１５号公報参
照）。この秤は、各図に示すように、固定基部１、荷重
印加部２及び上下ビーム部３、４を有する起歪体５を用
いたロードセル６において、上下ビーム部３、４の中間
に両側の固定基部１と荷重印加部２の間に亘って中間ビ
ーム部７を架設し、この中間ビーム部７の両側面に固定
基部１側に延びる一対の補助ビーム８、８を取り付ける
と共に、この補助ビーム８、８の固定基部１を越えて延
びた自由端部に、荷重印加部２に印加されるベルトコン
ベア９（風袋）の重量を相殺するモーメントＰを発生さ
せるバランスウエイト１０を取り付けてなるものであ
る。

【０００３】上記秤においてバランスウエイト１０を設
けたことにより、ロードセル６に作用するベルトコンベ
ア９のモーメントとは逆方向のモーメントＰを与えてそ
のベルトコンベア９のモーメントを打ち消すことができ
る。従って、起歪体５に貼着されているストレインゲー
ジ１１、・・・に掛かろうとするベルトコンベア９によ
る曲げ応力分の一部又は全部は、バランスウエイト１０
による逆方向の曲げ応力で打ち消すことができる。これ
によって、ロードセル６は、風袋重量としてのベルトコ
ンベア９の重量が消去された状態となり、被計量物１２
の重量のみが電気的出力として取り出され、ロードセル
６としては被計量物１２の重量に対応した適切な小容量
のものを使用することができ、その結果、被計量物１２
の重量を精度良く測定することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１１及び図
１２に示す上記従来の秤では、ロードセル６にバランス
ウエイト１０を設けたことにより、荷重印加部２の慣性
モーメントがその分だけ大きくなり、ロードセル６の固
有振動数、即ち、被計量物１２がベルトコンベア９上に
載った際の衝撃によって生じた振動成分の周波数（固有
振動数）が低下するという問題が生じる。つまり、被計
量物１２の重量を正確に測定するためには、ロードセル
６の固有振動数の振動成分をフィルタによって除去する
必要があるが、この固有振動数が低下するほど重量測定
の応答性が低下することとなり、その結果、重量測定時
間が長くかかるという問題が生じている。

【０００５】本発明は、被計量物の質量又は重量を短時
間で測定することができると共に、計量用ロードセルを
被計量物の重量に対応した適切な小容量のものを使用す
ることができる秤を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、一方を固
定基部とし他方を荷重印加部とした計量用ロードセル
と、一端が上記計量用ロードセルと結合し他端が上記固
定基部を越えて上記荷重印加部と反対側へ伸延する補助
ビームと、この補助ビームの上記他端に設けてあり上記
荷重印加部に作用する風袋重量の一部又は全部を相殺す
るモーメントを発生する重量の補正用ロードセルと、上
記計量用ロードセルの生成する計量電気信号中の固有振
動数の振動成分を上記補正用ロードセルの生成する補正
用電気信号を使用して補正処理を行い上記荷重印加部に
印加された被計量物の重量信号又は質量信号を出力する
演算部と、を具備することを特徴とするものである。

【０００７】第２の発明は、第１の発明の秤において、
上記計量用ロードセルが、等長な上下ビーム部と、その
双方のビーム部の各々の両端部に設けた弾性支点部と、
上記上ビーム部と下ビーム部が互いに所定間隔を隔てた
状態で上記弾性支点部を介して上記上下ビーム部を両側
から支持している両縦部とからなり、上記縦部の一方を
固定基部とし他方を荷重印加部とした平行四辺形方式の
ロードセルであり、上記補助ビームが、上記上下ビーム
部の中間位置に両側の上記縦部に亘って架設した中間ビ
ーム部から上記固定基部を越えて上記荷重印加部と反対
側へ伸延する構成としたことを特徴とするものである。

【０００８】第３の発明は、第１の発明の秤において、
上記計量用ロードセルが、等長な上下ビーム部と、その
双方のビーム部の各々の両端部に設けた弾性支点部と、
上記上ビーム部と下ビーム部が互いに所定間隔を隔てた
状態で上記弾性支点部を介して上記上下ビーム部を両側
から支持している両縦部とからなり、上記縦部の一方を
固定基部とし他方を荷重印加部とした平行四辺形方式の
ロードセルであり、上記補助ビームが、上記上ビーム部
又は下ビーム部のいずれか一方のビーム部から上記固定
基部を越えて上記荷重印加部と反対側へ伸延する構成と
したことを特徴とするものである。

【０００９】第１、第２、及び第３の各発明によると、
補正用ロードセルの重量により、計量用ロードセルに作
用する風袋重量によるモーメントとは逆方向のモーメン
トを与えてその風袋重量によるモーメントを打ち消すこ
とができる。従って、計量用ロードセルに貼着されてい
るストレインゲージに掛かろうとする風袋重量による曲
げ応力分の一部又は全部は、補正用ロードセルの重量に
よる逆方向の曲げ応力で打ち消すことができる。そし
て、補正用ロードセルは、補助ビームを介して計量用ロ
ードセルと結合しているので、計量用ロードセルの生成
する計量電気信号中の固有振動数の振動成分と対応する
振動成分をこの補正用ロードセルが補正用電気信号とし
て生成することができ、演算部は、この補正用電気信号
を使用して計量電気信号の補正処理を行い、被計量物の
重量又は質量信号を出力することができる。

【００１０】第２の発明によると、補正用ロードセル及
び補助ビームの重量に基づく垂直荷重による剪断荷重
は、中間ビーム部に作用して上下ビーム部に夫々均等に
掛かることとなり、そして、補助ビームを中間ビーム部
に設けているので補助ビームを取り付ける際のねじ部材
の締め付けによる弾性支点部表面に対する影響も存在し
ない。従って、被計量物の重量が印加されたときに、上
下ビーム部の各弾性支点部における歪の発生及び計量用
ロードセル全体としての変形に、アンバランスが生じる
ことがなく、各弾性支点部の表面における歪、及び固定
基部に対する荷重印加部の変位が被計量物の重量に精度
良く対応することとなる。

【００１１】第３の発明によると、補助ビームを上又は
下ビーム部に設けてあるので、第２の発明の中間ビーム
を不要とすることができ、これによって計量用ロードセ
ルの構造を簡単なものにすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る秤を計量コンベア式
の質量測定装置に適用した第１実施形態を各図を参照し
て説明する。図１及び図２において、６は計量用ロード
セル、８は補助ビーム、１３は補正用ロードセル、１４
は補正処理装置である。計量用ロードセル６は、図１に
示すように、平行四辺形方式の起歪体５を備えている。
この起歪体５は、等長な上及び下ビーム部３、４と、そ
の双方のビーム部３、４の各々の両端部に設けた弾性支
点部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂと、その弾性支点
部を介して上及び下ビーム部３、４の両端間を所定間隔
に維持している固定基部１及び荷重印加部２と、で構成
してある。

【００１３】そして、図１及び図２に示すように、起歪
体５における上及び下ビーム部３、４の各弾性支点部１
５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの表面にはストレインゲ
ージ１１、・・・・を貼着してある。これら各ストレイ
ンゲージ１１は、固定基部１に対して荷重印加部２が下
方（又は上方）に変位したときの上ビーム部３の固定基
部１側の弾性支点部１５ａの表面、及び下ビーム部４の
荷重印加部２側の弾性支点部１６ｂの表面における引っ
張り歪（又は圧縮歪）と、上ビーム部３の荷重印加部２
側の弾性支点部１５ｂの表面、及び下ビーム部４の固定
基部１側の弾性支点部１６ａの表面における圧縮歪（又
は引っ張り歪）と、を夫々検出し、所定の電気回路を介
して計量電気信号を出力することができるようになって
いる。この計量電気信号は、荷重印加部２の固定基部１
に対する変位量、即ち、荷重印加部２に印加された被計
量物１２の質量Ｍに対応する信号である。

【００１４】また、固定基部１がブラケット１７を介し
て固定支持されていると共に、荷重印加部２には風袋物
としてのベルトコンベア９を取り付けてあり、このベル
トコンベア９上に被計量物１２が搬入されるようになっ
ている。

【００１５】更に、図１に示すように、この起歪体５に
は、中間ビーム部７を設けてある。この中間ビーム部７
は、上及び下ビーム部３、４と平行すると共に、これら
上ビーム部３と下ビーム部４の丁度中間位置に配置して
あり、両端部に設けた各弾性支点部１８ａ、１８ｂを介
して固定基部１と荷重印加部２の間に架設してある。

【００１６】補助ビーム８は、図１及び図２に示すよう
に、中間ビーム部７の両側面にその一端をボルト１９に
より固締してあり、他端が固定基部１を越えて荷重印加
部２と反対側に伸延する一対のビームであり、その先端
に補正用ロードセル１３を設けてある。

【００１７】補正用ロードセル１３は、梁型起歪体２０
を備えている。この起歪体２０は、図１に示すように、
補助ビーム８の先端（自由端部）にブラケット２１を介
して固定基部２２を取り付けてあり、この固定基部２２
に弾性支点部２４を介して感知用重量部２３を設けてな
る構成である。

【００１８】そして、図１及び図２に示すように、起歪
体２０における弾性支点部２４の表面及び裏面にはスト
レインゲージ２５を貼着してある。これら各ストレイン
ゲージ２５は、固定基部２２に対して感知用重量部２３
が上下方向に変位したときの弾性支点部２４の表面にお
ける引っ張り歪（又は圧縮歪）と、裏面における圧縮歪
（又は引っ張り歪）と、を夫々検出して所定の電気回路
を介して補正用電気信号を出力することができるように
なっている。この補正用電気信号は、計量用ロードセル
６における荷重印加部２の固有振動数の振動成分と対応
する信号、即ち、周波数が同一であり、振幅が相違する
信号である。

【００１９】また、この補正用ロードセル１３の固有振
動数が計量用ロードセル６の固有振動数よりも十分高く
なるように形成してある。このようにしたのは、補正用
及び計量用ロードセル３、６の両方の固有振動数におけ
る振動成分の夫々の加速度が一定の比例関係を満足する
ようにするためである。

【００２０】補正処理装置１４は、請求項１に記載の演
算部である。図７及び図９に示す補正処理装置１４は、
計量用ロードセル６の生成する計量電気信号中の固有振
動数の振動成分を補正用ロードセル１３の生成する補正
用電気信号を使用して補正処理を行い、荷重印加部２に
印加された被計量物１２の質量信号Ｍを出力する機能を
備えている。

【００２１】上記構成の質量測定装置によると、図１に
示すように、起歪体５の荷重印加部２には、ベルトコン
ベア９の重量とこのベルトコンベア９上の被計量物１２
の重量とが下向きの荷重として作用する。一方、補正用
ロードセル１３の重量は、補助ビーム８の左端部が取り
付けられている中間ビーム部７に下向きの荷重Ｆとして
作用すると同時に、図１において時計方向のモーメント
Ｐを中間ビーム部７に作用することとなる。そして、こ
のモーメントＰは、荷重印加部２に対しては、上向きの
力として作用することとなる。従って、補正用ロードセ
ル１３の重量、及び補助ビーム８の長さ等を適切に設定
し、モーメントＰに基づいて荷重印加部２に作用する上
向きの力がベルトコンベア９の重量に基づく下向きの荷
重に等しくなるように設定すれば、これら上向きと下向
きの各力が荷重印加部２内で互いに相殺して、荷重印加
部２にはベルトコンベア９上の被計量物１２の重量に基
づく荷重のみが作用することになる。

【００２２】これにより、計量用ロードセル６として
は、ベルトコンベア９が構成する計量コンベアの秤量に
対応する容量を備えていれば足りることになり、被計量
物１２の質量測定精度が著しく向上することとなる。そ
して、補正用ロードセル１３及び補助ビーム８の重量に
基づく垂直荷重Ｆによる剪断荷重は、中間ビーム部７の
固定基部１側の弾性支点部１８ａに作用することになる
ので、この剪断荷重が上及び下ビーム部３、４における
各弾性支点部１５、１６（１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１
６ｂ）の表面の歪にアンバランスを生じさせることがな
いし、補助ビーム８を固締するボルト１９の締め付けに
よる影響がこれら弾性支点部１５、１６の表面に及ぶこ
ともない。更に、補正用ロードセル１３の重量に基づく
モーメントＰが、荷重印加部２を介して上及び下ビーム
部３、４に均等に掛かるので、各弾性支点部１５、１６
の表面における歪にアンバランスを生じさせることがな
い。その結果、被計量物１２の質量Ｍをより精度良く測
定することができる。

【００２３】そして、補正用ロードセル１３を設けたこ
とにより、計量用ロードセル６の荷重印加部２の慣性モ
ーメントがその分だけ大きくなり、これによって計量用
ロードセル６の固有振動数が低下するが、計量用ロード
セル６の生成する計量電気信号中の固有振動数の振動成
分と対応する振動成分を補正用ロードセル１３が補正用
電気信号として生成し、補正処理装置１４がこの補正用
電気信号を使用して計量電気信号の補正処理を行い、被
計量物１２の質量信号Ｍを出力することができる。従っ
て、補正用ロードセル１３を設けたことにより計量用ロ
ードセル６の固有振動数が低下したにも拘わらず、質量
測定の応答性を低下させることを防止することができ
る。即ち、補正用ロードセル１３を設けていない場合の
計量用ロードセル６の比較的高い固有振動数における測
定時間、つまり、比較的短い測定時間で質量信号Ｍを出
力することができる。

【００２４】次に、この実施形態に係る質量測定装置の
補正処理装置１４、及びこの補正処理装置１４により被
計量物１２の質量Ｍを演算する理論を計算式を用いて説
明する。図３は、図１に示す質力測定装置の各部の寸
法、位置、及び質量を表す図である。図４は、図１に示
す質量測定装置の等価モデルである。図３及び図４にお
いて、Ｍは被計量物１２の質量、ｍ₁ は計量用ロードセ
ル６に掛かる風袋質量、即ち、ベルトコンベア９の質
量、ｋ₁ は計量用ロードセル６のばね定数、Ｌ₁ は中間
ビーム部７の両側の弾性支点部１８ａと１８ｂ間の距
離、ｍ₀ は補助ビーム８と補正用ロードセル１３の固定
基部２２の合計質量、Ｌ₀ は中間ビーム部７の固定基部
１側の弾性支点部１８ａから上記質量ｍ₀ の質点までの
距離、ｍ₂ は補正用ロードセル１３の感知用重量部２３
の質量、ｋ₂ は補正用ロードセル１３のばね定数、Ｌ₂
は中間ビーム部７の固定基部１側の弾性支点部１８ａか
ら上記質量ｍ₂ の質点Ｏ₂ ’（Ｏ₂ ）までの距離であ
る。

【００２５】計量用ロードセル６に設けられているベル
トコンベア９上に被計量物１２が載ったときに生じる振
動の運動方程式は、

【００２６】

【数１】

【００２７】で表される。ただし、 ｈ₀ ＝Ｌ₀ ／Ｌ₁ 、ｈ₂ ＝Ｌ₂ ／Ｌ₁ ・・・・（３） としてあり、図４に示すように、ｘ₁ は質量Ｍとｍ₁ の
質点Ｏ₁ の変位、ｘ₂ は質量ｍ₂ の質点Ｏ₂ ’の変位で
ある。従って、計量用ロードセル６の計量信号ｅ₁ と補
正用ロードセル１３の補正用信号ｅ₂ は、式（１）、
（２）より、 ｅ₁ ＝Ｅ₁ Ｍｇ＋Ｅ₁ （Ｍ＋ｍ₁ ＋ｈ₀ ² ｍ₀ ）ａ₁ ＋Ｅ₁ ｈ₂ ｍ₂ ａ₂ ＋Ｃ₁ ・・・・（４） ｅ₂ ＝Ｅ₂ ｍ₂ （ｇ−ａ₂ ）＝−Ｅ₂ ｍ₂ ａ₂ ＋Ｃ₂ ・・・・（５） で表される。ただし、Ｅ₁ は計量用ロードセル６への載
荷重量と電気的出力との比例定数、即ち感度、Ｅ₂ は補
正用ロードセル１３への載荷重量と電気的出力との比例
定数、即ち感度、ｇは重力加速度であり、

【００２８】

【数２】

【００２９】である。また、質量Ｍとｍ₁ の質点Ｏ₁ の
加速度ａ₁ 、及び質量ｍ₂ の質点の加速度ａ₂ は、 ａ₁ ＝ａ₁ ’＋ａ₁ ” ・・・・（８） ａ₂ ＝ａ₂ ’＋ａ₂ ” ・・・・（９） で表される。ただし、ａ₁ ’、ａ₂ ’は計量用ロードセ
ル６の固有振動数に基づく振動成分の加速度、ａ₁ ”、
ａ₂ ”は補正用ロードセル１３の固有振動数に基づく振
動成分の加速度である。ここで、補正用ロードセル１３
の固有振動数を計量用ロードセル６の固有振動数よりも
十分高くなるように構成してあるので、この補正用ロー
ドセル１３に基づく振動成分を適切なフィルタによって
遮断すると、ａ₁ ”とａ₂ ”を除去することができ、式
（８）、（９）は、 ａ₁ ＝ａ₁ ’ ・・・・（１０） ａ₂ ＝ａ₂ ’ ・・・・（１１） ｈ₂ ａ₁ ’≒ａ₂ ’ ・・・・（１２） と表すことができる。以下、ａ₁ ’をａ₁ と、ａ₂ ’を
ａ₂ という。

【００３０】次に、本発明の計量信号の補正処理の方法
をデジタル方式で説明する。図７は、この実施形態に係
る質量測定装置の電気回路を示すブロック図である。図
７に示すように、計量用ロードセル６と補正用ロードセ
ル１３の出力するアナログ電気信号は、夫々前置増幅器
２６、２７により増幅された後、各Ａ／Ｄ変換器２８、
２９によりデジタルデータに変換され、ついで補正用ロ
ードセル１３の固有振動数における高域振動成分を遮断
するデジタルフィルタ３０、３１を通って後述する補正
処理装置１４に入力する。従って、式（４）、（５）で
表される計量電気信号ｅ₁ 、補正用電気信号ｅ₂ は次の
ように書き直すことができる。 ｅ₁ （ｊ）＝Ｅ₁ Ｍｇ＋Ｅ₁ （Ｍ＋ｍ₁ ＋ｈ₀ ² ｍ₀ ）ａ₁ （ｊ）＋Ｅ₁ ｈ₂ ｍ₂ ａ₂ （ｊ）＋Ｃ₁ ・・・・（１３） ｅ₂ （ｊ）＝−Ｅ₂ ｍ₂ ａ₂ （ｊ）＋Ｃ₂ ・・・・（１４） ただし、ｊ＝１、２、・・・、Ｎであり、ｅ₁ （ｊ）、
ｅ₂ （ｊ）は計量用ロードセル６と補正用ロードセル１
３の出力のｊサンプル時点でのサンプル値、ａ
₁ （ｊ）、ａ₂ （ｊ）（ただし、ｈ₂ ａ₁ ’≒ａ₂ ’と
する。）は計量用及び補正用の各ロードセル６、１３の
質点Ｏ₁ 、Ｏ₂ ’における加速度のｊサンプル時点での
サンプル値、Ｎは測定時間Ｔ_K とサンプリング時間Ｔで
決まる数（Ｔ_K ／Ｔの最大整数）である。

【００３１】次に、補正処理装置１４によるｅ
₁ （ｊ）、ｅ₂ （ｊ）の補正処理を説明する。まず、ｅ
₁ （ｊ）、ｅ₂ （ｊ）から初期荷重として出力される直
流成分Ｃ₁ 、Ｃ₂ を零レベルに補正すると、 ｅ₃ （ｊ）＝ｅ₁ （ｊ）−Ｃ₁ ＝Ｅ₁ Ｍｇ＋Ｅ₁ （Ｍ＋ｍ₁ ＋ｈ₀ ² ｍ₀ ）ａ₁ （ｊ）＋Ｅ₁ ｈ₂ ｍ₂ ａ₂ （ｊ） ・・・・（１５） ｅ₄ （ｊ）＝ｅ₂ （ｊ）−Ｃ₂ ＝−Ｅ₂ ｍ₂ ａ₂ （ｊ） ・・・・（１６） が得られる。ここで、式（１５）のｅ₃ （ｊ）に含まれ
る Ｅ₁ （Ｍ＋ｍ₁ ＋ｈ₀ ² ｍ₀ ）ａ₁ （ｊ）＋Ｅ₁ ｈ₂ ｍ₂ ａ₂ （ｊ） ・・・・（１７） を式（１６）を使用して表すと、 ｅ₃ （ｊ）＝Ｅ₁ Ｍｇ＋Ｋ_g （ｊ）ｅ₄ （ｊ） となり、よって、被計量物１２の質量Ｍ（ｊ）を、 Ｍ（ｊ）＝〔ｅ₃ （ｊ）＋Ｋ_g （ｊ）ｅ₄ （ｊ）〕／（Ｅ₁ ｇ）・・（１８） の計算によって求めることができる。

【００３２】即ち、係数Ｋ_g （ｊ）は、 Ｋ_g （ｊ）＝−式（１７）／式（１６） ＝〔Ｅ₁ （Ｍ＋ｍ₁ ＋ｈ₀ ² ｍ₀ ）ａ₁ （ｊ）＋Ｅ₁ ｈ₂ ｍ₂ ａ₂ （ｊ）〕／〔Ｅ₂ ｍ₂ ａ₂ （ｊ）〕 ＝Ｅ₁ 〔Ｍ＋ｍ₁ ＋ｈ₀ ² ｍ₀ ＋ｈ₂ ² ｍ₂ 〕／〔Ｅ₂ ｍ₂ ｈ₂ 〕 ・・・・（１９） となる。ここで、質量Ｍは、未知であるので、式（１
９）のＭにＭ（ｊ−１）の前回のデータを入力すること
とすると、 Ｋ_g （ｊ）＝Ｅ₁ 〔Ｍ（ｊ−１）＋ｍ₁ ＋ｈ₀ ² ｍ₀ ＋ｈ₂ ² ｍ₂ 〕／（Ｅ₂ ｍ₂ ｈ₂ ） ＝Ｋ₁ 〔Ｍ（ｊ−１）＋Ｋ₂ 〕 ・・・・（２０） となる。ただし、 Ｋ₁ ＝Ｅ₁ ／（Ｅ₂ ｍ₂ ｈ₂ ）、Ｋ₂ ＝ｍ₁ ＋ｈ₀ ² ｍ₀ ＋ｈ₂ ² ｍ₂ ・・・・（２１） であり、Ｍ（ｊ−１）の初期値として例えば質量Ｍの標
準値若しくはそれに近い値、又は０を入力する。上記式
（１８）、（２０）に示すように、被測定物１２の質量
の測定データＭ（ｊ−１）に基づき、係数Ｋ_g （ｊ）を
修正しながら被計量物１２の質量の測定データＭ（ｊ）
を逐次的に求めることができる。

【００３３】次に、上記演算を行う補正処理装置１４を
図９を参照して説明する。図９は補正処理装置１４の詳
細を示すブロック図である。同図に示すように、補正処
理装置１４は、デジタルフィルタ３０、３１から出力さ
れる計量電気信号ｅ₁ （ｊ）、補正用電気信号ｅ
₂ （ｊ）をメモリ３２、３３で順次記憶する。そして、
零点補正手段３４がｅ₂ （ｊ）からＡ／Ｄ変換器２９か
らの初期荷重として出力されるＣ₂ に相当するデジタル
データを減算して（ｅ₂ （ｊ）−Ｃ₂ ＝ｅ₄ （ｊ）・・
・式（１６））、ｅ₄ （ｊ）を係数乗算手段３５に出力
する。係数乗算手段３５は、ｅ₄ （ｊ）に係数Ｋ
_g （ｊ）を乗算して（Ｋ_g （ｊ）ｅ₄ （ｊ）＝ｅ
₄ （ｊ）’・・・式（１８）参照）、ｅ₄ （ｊ）’を加
算手段３６に出力する。

【００３４】一方、メモリ３２で順次記憶された計量電
気信号ｅ₁ （ｊ）については、零点補正手段３７がｅ₁
（ｊ）からＡ／Ｄ変換器２８からの初期荷重として出力
されるＣ₁ に相当するデジタルデータを減算して（ｅ₁
（ｊ）−Ｃ₁ ＝ｅ₃ （ｊ）・・・式（１５））、ｅ
₃ （ｊ）を加算手段３６に出力する。加算手段３６は、
零点補正手段３７から入力するデータｅ₃ （ｊ）と係数
乗算手段３５から入力するデータｅ₄ （ｊ）’を加算し
て（ｅ₃ （ｊ）＋ｅ₄ （ｊ）’＝Ａ・・・式（１８）参
照）、この加算値Ａを感度除算手段３８に出力する。こ
の感度除算手段３８は、加算手段３６の出力データＡを
計量用ロードセル６の感度Ｅ₁ と重力加速度ｇで除算し
て（Ａ／Ｅ₁ ｇ＝Ｍ（ｊ）・・・式（１８）参照）、被
計量物１２の質量Ｍ（ｊ）を所定の表示部と係数修正手
段３９に出力する。係数修正手段３９は、質量Ｍ（ｊ）
のデータに基づいて次回の係数Ｋ_g （ｊ）を修正してこ
の修正した係数Ｋ_g （ｊ）を係数乗算手段３５に出力す
る。このように、前回の演算で得られたデータ質量Ｍ
（ｊ−１）に基づいて係数Ｋ_g （ｊ）を修正して被計量
物１２の質量Ｍ（ｊ）を表示部に逐次的に表示すること
ができる。

【００３５】次に、この質量測定装置の動作手順及びオ
ペレータの操作手順を図１０を参照して説明する。ま
ず、オペレータがキーボード（図示せず）を操作して計
量用ロードセル６の風袋質量、即ち、ベルトコンベア９
の質量ｍ₁ 、中間ビーム部７の両側の弾性支点部１８ａ
と１８ｂ間の距離Ｌ₁ 、補助ビーム８と補正用ロードセ
ル１３の固定基部２２の合計質量ｍ₀ 、中間ビーム部７
の固定基部１側の弾性支点部１８ａの中心Ｏから質量ｍ
₀ の質点Ｏ₀ までの距離Ｌ₀ 、補正用ロードセル１３の
感知用重量部２３の質量ｍ₂ 、中間ビーム部７の固定基
部１側の弾性支点部１８ａの中心Ｏから質量ｍ₂ の質点
Ｏ₂ までの距離Ｌ₂ 、被計量物１２の初期測定値Ｍ
（０）、計量用ロードセル６の感度Ｅ₁ 、補正用ロード
セル１３の感度Ｅ₂ 、重力加速度ｇ、最大サンプル数Ｎ
を入力する（Ｓ１００）。ただし、Ｍ（０）については
適切な標準質量を使用する。例えばこの質量測定装置を
被計量物１２の質量測定範囲がかなり制限されている重
量選別機に適用する場合は、その選別基準質量をＭ
（０）に使用することができる。次に、この質量測定装
置に設けられている中央演算処理装置（ＣＰＵ）（図示
せず）がステップ１００で入力されたパラメータを式
（２１）、（７）使用してＫ₁ 、Ｋ₂ 、Ｃ₁ 、Ｃ₂ を計
算する（Ｓ１０２）。なお、Ｃ₁ 、Ｃ₂ は計量用ロード
セル６と補正用ロードセル１３の初期荷重として出力さ
れるので、これら初期荷重の出力をオペレータが記録し
ておき、ステップ１００でキーボードにより入力しても
よい。

【００３６】次に、ＣＰＵがサンプル数ｊを１とし（Ｓ
１０４）、係数修正手段３９が係数Ｋ_g （ｊ）を前回の
測定結果Ｍ（ｊ−１）に基づいて修正する（Ｓ１０
６）。そして、計量用ロードセル６と補正用ロードセル
１３の出力するデータｅ₁ （ｊ）、ｅ₂ （ｊ）を順次メ
モリ３２、３３に記憶し（Ｓ１０８）、零点補正手段３
４が、このｅ₂ （ｊ）に対して、Ａ／Ｄ変換器２９から
出力される初期荷重Ｃ₂ に相当するデジタルデータを零
レベルに補正してｅ₄ （ｊ）を出力する（Ｓ１１０）。
更に、係数乗算手段３５がこの零レベルに補正したｅ₄
（ｊ）に係数Ｋ_g （ｊ）を乗算してｅ₄ （ｊ）’を出力
する（Ｓ１１２）。一方、零点補正手段３７は、ｅ
₁ （ｊ）に対して、Ａ／Ｄ変換器２８から出力される初
期荷重Ｃ₁ に相当するデジタルデータを零レベルに補正
してｅ₃ （ｊ）を出力する（Ｓ１１４）。次に、加算手
段３６がｅ₃ （ｊ）とｅ₄ （ｊ）’とを加算してデジタ
ルデータＡを出力する（Ｓ１１６）。そして、感度除算
手段３８がデータＡを感度と重力加速度の乗算値Ｅ₁ ｇ
により除算して質量データＭ（ｊ）を出力する（Ｓ１１
８、Ｓ１２０）。そして、サンプル数ｊが最大サンプル
数Ｎ以下であるか否かを判定し（Ｓ１２２）、サンプル
数ｊがＮ以下であると判定したときは、今回のｊに１を
加算した値を次回のｊとし（Ｓ１２４）、上記ステップ
１０６〜１２４を順次繰り返して行う。そして、ｊ＝
（Ｎ＋１）となったときに測定を終了する。この時、表
示部には、被計量物１２の質量Ｍが表示されている。

【００３７】次に、第２実施形態の質量測定装置を図５
を参照して説明する。図５に示す第２実施形態と図１に
示す第１実施形態が相違するところは、補正用ロードセ
ル１３として、第１実施形態では、梁型起歪体２０を備
える梁型ロードセルとしたのに対して、第２実施形態で
は、平行四辺形方式の起歪体４０を備えるロバーバル型
ロードセル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。

【００３８】つまり、補正用ロードセル１３の固有振動
数を計量用ロードセル６の固有振動数よりも十分高い振
動数とする必要があることから、固有振動数が比較的高
くなるように設計可能なロバーバル型ロードセルを採用
することにより、補正用ロードセル１３の固有振動数を
十分高くすることができる。

【００３９】次に、第３実施形態の質量測定装置を図６
を参照して説明する。図６に示す第３実施形態と図１に
示す第１実施形態が相違するところは、第１実施形態で
は、補正用ロードセル１３が設けられている補助ビーム
８を中間ビーム部７に設けた構成としているのに対し
て、第３実施形態では、補正用ロードセル１３が設けら
れている補助ビーム８を上ビーム部３に設け、中間ビー
ム部７を省略した構成としているところである。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。

【００４０】第３実施形態によると、中間ビームを不要
とすることができ、これによって構造が簡単で費用の安
価な計量用ロードセル６を備える質量測定装置を提供す
ることができる。そして、この質量測定装置によると、
図６に示すように、起歪体５の荷重印加部２には、ベル
トコンベア９の重量とこのベルトコンベア９上の被計量
物１２の重量とが下向きの荷重として作用する。一方、
補正用ロードセル１３の重量は、補助ビーム８の一端が
取り付けられている上ビーム部３に下向きの荷重Ｆとし
て作用すると同時に、図６において時計方向のモーメン
トＰを上ビーム部３に作用することとなる。そして、こ
のモーメントＰは、荷重印加部２に対しては、上向きの
力として作用することとなる。従って、補正用ロードセ
ル１３の重量、及び補助ビーム８の長さ等を適切に設定
し、モーメントＰに基づいて荷重印加部２に作用する上
向きの力がベルトコンベア９の重量に基づく下向きの荷
重に等しくなるように設定すれば、これら上向きと下向
きの各力が荷重印加部２内で互いに相殺して、荷重印加
部２にはベルトコンベア９上の被計量物１２の重量に基
づく荷重のみが作用することになる。

【００４１】これにより、計量用ロードセル６として
は、ベルトコンベア９が構成する計量コンベアの秤量に
対応する容量を備えていれば足りることになり、被計量
物１２の質量測定精度が著しく向上することとなる。そ
して、第１実施形態と同様に、被計量物１２の質量Ｍを
比較的短時間で測定することができる。ただし、第３実
施形態では、図６に示すように、補助ビーム８を計量用
ロードセル６の上ビーム部３に設けた構成としたが、補
助ビーム８を計量用ロードセル６の下ビーム部４に設け
た構成としてもよい。

【００４２】次に、第４実施形態の質量計測装置を図８
を参照して説明する。第１実施形態と第４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
６の出力信号に含まれている計量用ロードセル６の固有
振動数の低域振動成分を、補正用ロードセル１３の出力
信号を使用してデジタル的に補正して被計量物１２の質
量Ｍを出力する構成としたのに対して、第４実施形態で
は、アナログ的に補正して被計量物１２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。

【００４３】即ち、図８に示すように、計量用ロードセ
ル６及び補正用ロードセル１３の各出力信号を、まず、
補正用ロードセル１３の固有振動数に基づく高域振動成
分を遮断するローパスフィルタ４１、４２に通す。次
に、補正用ロードセル１３と接続するローパスフィルタ
４２の出力信号をハイパスフィルタ４３に通し、これに
よって、ローパスフィルタ４２の出力信号に含まれてい
る補正用ロードセル１３の初期荷重として出力される直
流成分（上記Ｃ₂ に相当する成分）を零レベルに補正す
る。次に、ハイパスフィルタ４３の出力信号を後述する
適切な利得Ｋ₃ の増幅器４４に通して増幅し、そして、
この信号をアナログ加算器４５に入力させる。

【００４４】アナログ加算器４５は、計量用ロードセル
６の出力信号とこの出力信号と逆位相の補正用ロードセ
ル１３の出力信号（増幅器４４から出力された信号）と
を加算して振動成分を除去した荷重信号とし、そしてこ
の荷重信号を重力加速度ｇで除算し、更に、この除算値
から計量用ロードセル６の初期荷重に基づく質量を減算
して被計量物１２の質量Ｍを出力するものである。

【００４５】次に、増幅器４４の利得Ｋ₃ について説明
する。この利得Ｋ₃ は、例えば、ハイパスフィルタ４３
から出力される補正用ロードセル１３の信号の振幅が、
ローパスフィルタから出力される計量用ロードセル６の
信号の振幅と等しいか若しくはそれに近くなるようにす
ることができる大きさとすることができる。

【００４６】この第４実施形態のアナログ式質量測定装
置によると、アナログ加算器４５の構造及び処理内容が
デジタル方式の補正処理装置１４の構造及び処理内容と
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、アナログ方式を採用することによって振
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
振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。

【００４７】ただし、上記第１〜第４の各実施形態で
は、被計量物１２の質量Ｍを出力する質量測定装置を例
に掲げて説明したが、本発明を被計量物１２の重量を出
力する重量測定装置に適用することができる。つまり、
第１〜第３実施形態において、図９に示す感度除算手段
３８が加算手段３６の出力信号ＡをＥ₁ ｇで除算した
が、この感度除算手段３８が出力信号ＡをＥ₁ で除算し
て被計量物１２の重量Ｇを出力する構成とすればよい。
そして、第４実施形態では、図８に示すアナログ加算器
が、振動成分を除去した荷重信号を重力加速度ｇで除算
したが、この除算処理を省略したアナログ加算器とすれ
ばよい。

【００４８】

【発明の効果】第１、第２、及び第３の各発明による
と、補正用ロードセルの重量に基づくモーメントによ
り、計量用ロードセルは、風袋重量として考えられる例
えば単純な載台、或いはベルトコンベアやホッパを含む
載台部の重量に基づくモーメントが消去された状態とな
り、被計量物の重量又は略その重量が電気的出力として
取り出され、計量用ロードセルとしては被計量物の重量
に対応した適切な小容量のものを使用することができ、
その結果、被計量物の重量を精度よく測定することがで
きるという効果がある。そして、本発明は、補正用ロー
ドセルを設けたことにより、計量用ロードセルの荷重印
加部の慣性モーメントがその分だけ大きくなり、これに
よって計量用ロードセルの固有振動数が低下するが、計
量用ロードセルの生成する計量電気信号中の固有振動数
の振動成分と対応する振動成分を補正用ロードセルが補
正用電気信号として生成し、演算部がこの補正用電気信
号を使用して計量電気信号の補正処理を行い、被計量物
の重量信号又は質量信号を出力する構成である。従っ
て、計量用ロードセルの固有振動数の低下に拘わらず、
重量又は質量測定の応答性を低下させることなく、即
ち、重量又は質量の測定時間を長びかせることなく上記
重量信号又は質量信号を出力することができるという効
果がある。

【００４９】第２の発明によると、計量用ロードセルを
平行四辺形方式のロードセルとし、そして、この計量用
ロードセルの上下ビーム部の中間に中間ビーム部を設け
た構成としたので、被計量物の重量が荷重印加部に印加
されたときに、上下ビーム部の各弾性支点部における歪
の発生及び計量用ロードセル全体としての変形に、アン
バランスが生じることがなく、各弾性支点部の表面にお
ける歪、及び固定基部に対する荷重印加部の変位が被計
量物の重量に精度良く対応することとなり、その結果、
被計量物の重量又は質量を精度良く測定することができ
るという効果がある。

【００５０】第３の発明によると、補助ビームを上又は
下ビーム部に設けてあるので、中間ビームを不要とする
ことができ、これによって構造が簡単で費用の安価な計
量用ロードセルを備える秤を提供す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
概略側面図である。

【図２】同第１実施形態に係る質量測定装置のベルトコ
ンベアを省略した概略平面図である。

【図３】同第１実施形態に係る質量測定装置の各部質
量、及び寸法を付した概略側面図である。

【図４】同第１実施形態に係る質量測定装置の等価モデ
ルである。

【図５】同発明の第２実施形態に係る質量測定装置の概
略側面図である。

【図６】同発明の第３実施形態に係る質量測定装置の概
略側面図である。

【図７】同発明の第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８】同発明の第４実施形態に係るアナログ式質量測
定装置の電気回路を示すブロック図である。

【図９】同発明の第１実施形態に係る質量測定装置の補
正処理装置の詳細を示すブロック図である。

【図１０】同発明の第１実施形態に係る質量測定装置の
動作手順を示すフローチャートである。

【図１１】従来の秤の概略側面図である。

【図１２】図１１に示す従来の秤のベルトコンベアを省
略した概略平面図である。

【符号の説明】

１ 固定基部 ２ 荷重印加部 ７ 中間ビーム部 ８ 補助ビーム ９ ベルトコンベア １２ 被計量物 １３ 補正用ロードセル １４ 補正処理装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方を固定基部とし他方を荷重印加部と
   した計量用ロードセルと、一端が上記計量用ロードセル
   と結合し他端が上記固定基部を越えて上記荷重印加部と
   反対側へ伸延する補助ビームと、この補助ビームの上記
   他端に設けてあり上記荷重印加部に作用する風袋重量の
   一部又は全部を相殺するモーメントを発生する重量の補
   正用ロードセルと、上記計量用ロードセルの生成する計
   量電気信号中の固有振動数の振動成分を上記補正用ロー
   ドセルの生成する補正用電気信号を使用して補正処理を
   行い上記荷重印加部に印加された被計量物の重量信号又
   は質量信号を出力する演算部と、を具備することを特徴
   とする秤。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の秤において、上記計量
   用ロードセルが、等長な上下ビーム部と、その双方のビ
   ーム部の各々の両端部に設けた弾性支点部と、上記上ビ
   ーム部と下ビーム部が互いに所定間隔を隔てた状態で上
   記弾性支点部を介して上記上下ビーム部を両側から支持
   している両縦部とからなり、上記縦部の一方を固定基部
   とし他方を荷重印加部とした平行四辺形方式のロードセ
   ルであり、上記補助ビームが、上記上下ビーム部の中間
   位置に両側の上記縦部に亘って架設した中間ビーム部か
   ら上記固定基部を越えて上記荷重印加部と反対側へ伸延
   する構成としたことを特徴とする秤。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の秤において、上記計量
   用ロードセルが、等長な上下ビーム部と、その双方のビ
   ーム部の各々の両端部に設けた弾性支点部と、上記上ビ
   ーム部と下ビーム部が互いに所定間隔を隔てた状態で上
   記弾性支点部を介して上記上下ビーム部を両側から支持
   している両縦部とからなり、上記縦部の一方を固定基部
   とし他方を荷重印加部とした平行四辺形方式のロードセ
   ルであり、上記補助ビームが、上記上ビーム部又は下ビ
   ーム部のいずれか一方のビーム部から上記固定基部を越
   えて上記荷重印加部と反対側へ伸延する構成としたこと
   を特徴とする秤。