JPH0954000A - ロードセル式はかり - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロードセルユニットを荷重台より離れた位置
に配置できながら、温度が変化した場合でも高精度の計
測を行えるロードセル式はかりを提供する。 【解決手段】 測定対象荷重Ｐが負荷される荷重台１６
がロバーバル部１５より上下に移動可能に保持され、起
歪体６にストレインゲージ５が貼着されてなるロードセ
ル７を有するロードセルユニット４に荷重伝達機構１７
を介して荷重台１６からの荷重が伝達され、ロードセル
ユニット４とロバーバル部１５とにより荷重台１６の荷
重Ｐを分担して受けながら測定対象の荷重を測定するロ
ードセル式はかりにおいて、ロードセルユニット４の温
度補償だけでなく、ロバーバル部１５の温度補償をも温
度補正部により行い、温度が変化した場合でも高精度の
計測を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロードセル式はか
り、とくにその温度補償方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】起歪体にストレインゲージを貼着してな
るロードセルは、起歪体の材質とストレインゲージの種
類などに起因して、感度に関する温度特性が変化するた
め、このようなロードセルを用いた高精度のはかりにお
いては、前記温度に対する特性変化をキャンセルするよ
うに温度補償が行われている。

【０００３】このような温度補償を行ったロードセルユ
ニットの例のとしては、ストレインゲージをブリッジ回
路に接続し、ブリッジ回路の入力側回路に感温抵抗を挿
入し、ブリッジ回路への入力電圧にロードセル出力と逆
の温度特性を持たせて、ロードセル出力と温度特性とを
キャンセルするようにしたものがある。

【０００４】また、ロードセルの近傍に温度センサを配
置し、ロードセルの温度特性をキャンセルさせることに
必要な補正係数を検出温度ごとに登録してなるマイクロ
コンピュータにて、温度センサの検出温度に基づいてデ
ジタル補正するロードセルユニットも提案されている。

【０００５】ところで、爆発性ガスを取り扱う設備など
に用いられるロードセルユニットは、ロードセルユニッ
ト内でストレインゲージの発熱や短絡事故などによって
爆発性ガスが爆発した場合でも、その爆発エネルギがロ
ードセルユニット内に止められてロードセルユニット外
への火炎逸走が生じないように耐圧防爆構造とすること
が義務付けられている。

【０００６】ロードセルユニットを用いた耐圧防爆式の
従来のはかりは、ストレインゲージなどの電気部品を有
するロードセルユニットを荷重台の下方に配置して荷重
を荷重台から直接にロードセルユニットに受ける構造と
しているとともに、このロードセルユニットを耐圧容器
内に配設して耐圧防爆機能を確保している。

【０００７】一方、はかりを操作したり表示したりする
指示計にも各種電気部品が内装されるため、この指示計
も耐圧防爆構造としなければならない。指示計は係員な
どの人間に対する操作や表示に適するように、例えば目
の高さなど、ある程度高い位置に配置しなければ不便で
あるため、このような位置に別途に耐圧容器を設け、こ
の耐圧容器内に指示計を配設して耐圧防爆機能を確保し
ていた。

【０００８】したがって、ロードセルユニットを用いた
従来の耐圧防爆式のはかりでは、耐圧防爆構造とする箇
所が上下に２箇所必要であり、その分製造コストが高価
となるという問題を生じていた。

【０００９】この問題に対処する方法としては、指示計
を内装する耐圧容器内にロードセルユニットをも収納
し、荷重台はストレインゲージなどの電気部品を有する
ことのないロバーバル部により上下に平行移動可能な姿
勢で保持し、このロバーバル部の可動負荷部とロードセ
ルの可動負荷部とを荷重伝達機構で連結して、荷重台か
らの荷重をロバーバル部とロードセルとの両者により受
けながら、荷重を測定することが考えられる。この構造
によれば、荷重台の下方のロバーバル部の箇所において
電気部品を不要とできてこの箇所を耐圧防爆構造としな
くても済み、耐圧防爆構造とする箇所が指示計部分だけ
の１箇所のみとなるため、その分の製造コストを低減さ
せることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに、ロードセルユニットがロバーバル部より離れた位
置に配置する構造を採用しようとすると、荷重台からの
荷重をロードセルユニットだけでなく、ロバーバル部に
よっても分担して受ける構造であるため、従来のように
ロードセルユニットの温度補償を行うだけでは、ロバー
バル部の環境温度にかかる変位の変化や、ロバーバル部
を支持する箇所の環境温度にかかるばね定数の変化など
の影響を受けて、高精度の計測ができない。

【００１１】本発明は上記問題を解決するもので、ロー
ドセルユニットを荷重台より離れた位置に配置できなが
ら、温度が変化した場合でも高精度の計測を行うことの
できるロードセル式はかりを提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、測定対象の荷重が負荷される荷重台がロバ
ーバル部などの保持手段により上下に移動可能な姿勢で
保持され、起歪体にストレインゲージが貼着されてなる
ロードセルを有するロードセルユニットに荷重伝達機構
を介して荷重台からの荷重が伝達され、ロードセルユニ
ットと前記保持手段とにより荷重台の荷重を分担して受
けながらロードセルユニットのロードセルに負荷された
荷重に基づいて測定対象の荷重を測定するロードセル式
はかりであって、前記ロードセルユニットには、はかり
の環境温度を測定する温度センサと、この温度センサの
検出温度に基づいてストレインゲージからの出力情報を
補正して温度補償しながら荷重を算出する温度補正部と
が設けられ、この温度補正部は、ロードセルユニットお
よび保持手段，荷重伝達機構をはかりとして組み付けた
状態で保持手段により分担している荷重の全荷重に対す
る比を寄与率として算出し、この寄与率と、温度センサ
により求められた基準温度と環境温度との差と、保持手
段のヤング率の温度係数とを乗じて、保持手段側の温度
特性をキャンセルさせるように補正する温度補償感度係
数として算出し、この保持手段側の温度補償感度係数と
ロードセル単独での温度特性をキャンセルさせるように
補正するロードセル側の温度補償感度係数との和をはか
り全体の温度補償感度係数として使用して補正すること
により温度補償を行うものである。

【００１３】上記構成により、荷重伝達機構を介してロ
ードセルに荷重を伝達するようにしたため、荷重台より
離れた位置にロードセルユニットを配置する構造を採用
できながら、ロードセルだけでなく保持手段の温度補償
をも温度補正部により行うため、温度が変化した場合で
も高精度の計測を行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明のロードセル式は
かりのロードセルユニットの構成を概略的に示す図、図
２は同ロードセル式はかりの一部切欠側面図である。図
２において、１ははかり、２ははかり１を操作したり表
示したりする機能を有する指示計で、はかり１の上部に
配置された耐圧容器３内には各種電気部品（図示せず）
が内装されいる。

【００１５】この耐圧容器３にはロードセルユニット４
も内蔵されている。図１，図２に示すように、ロードセ
ルユニット４は、ブリッジ回路に接続されたストレイン
ゲージ５が起歪体６に貼着されて起歪体６の可動負荷部
６ａに作用した荷重を検出するロードセル７と、励磁電
源８と、ブリッジ回路の出力側に接続されたプリアンプ
９およびＡ／Ｄ変換器１０と、ロードセル７の近傍に配
置された温度センサ１１と、温度センサ１１の検出温度
に基づいてデジタル補正するマイクロコンピュータから
なる温度補正部１２とから構成されている。

【００１６】図２に示すように、はかり１の下部には保
持手段としてのロバーバル部１５により上下に平行移動
可能に支持された荷重台１６が配設されている。そし
て、ロードセル７と荷重台１６のロバーバル部１５との
間に荷重伝達機構１７が配設され、この荷重伝達機構１
７を介して荷重台１６上の荷重がロードセル７およびロ
バーバル部１５に負荷されて荷重を測定するようになっ
ている。

【００１７】荷重伝達機構１７は、ロードセル７の可動
負荷部６ａに取り付けられ、耐圧容器３の下面部をなす
取付ベース部１８の貫通孔１８ａより下方に突出されて
いる負荷伝達棒１９と、負荷伝達棒１９の下部に螺着さ
れている横荷重逃げ金具２０と、この横荷重逃げ金具２
０に挿通されたロッド２０ａに上端部で係合する係合金
具２１と、この係合金具２１に上端が結合された伝達棒
２２と、ロバーバル部１５の可動負荷部１５ａに一体的
に固定され、伝達棒２２の下端部がピン結合された伝達
アーム２３とからなる。そして、指示計２において耐圧
防爆機能を維持させるべく、取付ベース部１８の貫通孔
１８ａの周壁面と負荷伝達棒１９との間の隙間が防爆に
必要な奥行と幅とに形成されている。また、横荷重逃げ
金具２０により、荷重台１６側からの横荷重がロードセ
ル７に作用することが防止されている。

【００１８】ここで、ロードセル７を耐圧容器３に内装
してなるロードセルユニット４においては、荷重台１６
に負荷される荷重Ｗの大部分が荷重伝達機構１７を介し
てロードセル４により受けられてその変位により荷重を
測定するようになっているとともに、その荷重Ｗの一部
である分担荷重Ｗ１はロバーバル部１５によって受けら
れる。つまり、荷重台１６に荷重Ｗが負荷された際の荷
重台１６の変位をｙ、ロバーバル部１５のばね定数をｋ
とし、ロードセルユニット４への入力荷重をＷ２とする
と、 Ｗ２＝Ｗ−Ｗ１＝Ｗ−ｋ・ｙ であり、変位ｙはロードセルユニット４の変位と荷重伝
達機構１７の上下方向の伸びと指示計２とロバーバル部
１５の固定箇所との間の隙間およびばね系との和と等し
い。

【００１９】この場合に、ロバーバル部１５の寄与率
（＝Ｗ１／Ｗ）は通常２〜５％であり、ロバーバル部１
５のばね定数ｋ＝Ｅ・Ｉである。ここで、Ｅはロバーバ
ル部１５のヤング率、Ｉは断面２次モーメントであり、
ヤング率Ｅは温度依存性を有する。ロバーバル部１５が
アルミ合金製の場合、ヤング率Ｅの温度係数は約５６０
ｐｐｍ／℃であるため、このヤング率Ｅの温度係数に前
記寄与率を乗じた分、すなわち、５５０ｐｐｍ／℃×
（２〜５％）＝１１〜２７．５ｐｐｍ／℃だけ、はかり
１の温度感度特性に影響することになる。したがって、
ロードセルユニット４単独の温度補償を行うだけでは、
少なくとも、ロバーバル部１５の温度感度特性分だけ精
度が低下することとなる。

【００２０】したがって、このはかり１においては上記
のような精度の低下を防止すべく、温度補正部１２によ
り以下のようにして温度補償を行っている。まず、ロー
ドセルユニット４単独で入力荷重ｗを順次与えて、その
時のロードセルユニット４の出力値Ａ１を記憶する。ま
た、ロードセルユニット４単独の温度補償を行うべく、
温度を順次変化させてその温度を温度センサ１１で測定
しながらロードセルユニット４の出力値Ａ１を記憶させ
て、ロードセルユニット４単独の温度特性をキャンセル
させることに必要な補正係数をロードセル７の温度補償
感度係数として検出温度ごとに登録する。

【００２１】この後、はかり１を図２に示すように組立
て、荷重台１６に荷重Ｗを与える。これにより、ロード
セルユニット４には入力荷重Ｗ２（＝Ｗ−ｋ・ｙ）が伝
達され、この時のロードセルユニット４の出力値Ａ２を
記憶させる。

【００２２】次に、上記データよりロバーバル部１５の
寄与率（ΔＷ＝ｋ・ｙ／Ｗ）を（Ａ１−Ａ２）／Ａ１か
ら演算することにより算出する。そして、寄与率ΔＷ
と、温度センサ１１により求められる基準温度に対する
ロードセルユニット４の環境温度の差Δｔと、既知であ
るロバーバル部１５のヤング率の温度係数Ｅｔ（例えば
５６０ｐｐｍ／℃）とを乗じ、この積であるΔＷ×Δｔ
×Ｅｔをロバーバル部１５の温度補償感度係数としてロ
ードセルユニット４単独の温度補償感度係数に加え、こ
れをはかり１全体の温度補償感度係数として登録し、測
定時にはこの温度補償感度係数により補正しながらデー
タを算出表示する。

【００２３】これにより、温度感度の補償を正確に実施
することができるため、高精度の計重が可能となる。つ
まり、新計重法の検定検査規則によれば１／３０００級
のはかりのロードセルユニットの温度係数は１５ｐｐｍ
／℃程度が要求され、ロードセルユニット４単独では５
〜１０ｐｐｍ／℃の温度感度補償が可能であるが、上記
のようなロバーバル部１５の温度感度補償を行わない
と、上記の場合では、（５〜１０ｐｐｍ／℃）＋（１１
〜２７．５ｐｐｍ／℃）＝１６〜３７．５ｐｐｍ／℃が
はかり全体での温度係数となり、上記精度を維持できな
くなる。しかし、上記のようにロバーバル部１５の温度
感度補償を行うことにより、１１〜２７．５ｐｐｍ／℃
が加わることがなくなるため、ロードセルユニット４単
独の場合にほぼ等しい温度感度補償をはかり全体につい
ても行うことができる。しかも、はかり１として組み付
けた状態で、ロードセルユニット４の出力値を登録しな
がら温度補償感度係数を算出して補正するため、ロード
セルユニット４がロバーバル部１５より離れた位置に配
置され、荷重伝達機構１７を要する構造を採用しなが
ら、ロードセルユニット４，荷重伝達機構１７およびロ
バーバル部１５を含めた力伝達部分のばらつきがあって
もこれらのばらつきに影響されることなく、高精度に計
重できる。

【００２４】なお、上記実施の形態においては荷重台を
保持する手段としてロバーバル部１５の場合を述べた
が、これに限るものではない。また、荷重伝達機構１７
も上記実施例に限るものではない。さらに、上記実施の
形態においては耐圧防爆式のはかりの場合を述べたが、
これに限るものではなく、ロードセルユニットを荷重台
より離れた位置に配置するはかりに適用できることは申
すまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、荷重伝達
機構を介してロードセルに荷重を伝達するように構成し
たので、荷重台より離れた位置にロードセルユニットを
配置できながら、ロードセルユニットの温度補償だけで
なく、荷重台を上下に移動可能な姿勢で保持する保持手
段の温度補償をも温度補正部により行うため、温度が変
化した場合でも高精度の計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る耐圧防爆型のロー
ドセル式はかりのロードセルユニットの構成を概略的に
示す図である。

【図２】同ロードセル式はかりの一部切欠側面図であ
る。

【符号の説明】

１ はかり ２ 指示計 ３ 耐圧容器 ４ ロードセルユニット ５ ストレインゲージ ６ 起歪体 ７ ロードセル １１ 温度センサ １２ 温度補正部 １５ ロバーバル部（保持手段） １６ 荷重台 １７ 荷重伝達機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象の荷重が負荷される荷重台が保
   持手段により上下に移動可能な姿勢で保持され、起歪体
   にストレインゲージが貼着されてなるロードセルを有す
   るロードセルユニットに荷重伝達機構を介して荷重台か
   らの荷重が伝達され、ロードセルユニットと前記保持手
   段とにより荷重台の荷重を分担して受けながらロードセ
   ルユニットのロードセルに負荷された荷重に基づいて測
   定対象の荷重を測定するロードセル式はかりであって、
   前記ロードセルユニットには、はかりの環境温度を測定
   する温度センサと、この温度センサの検出温度に基づい
   てストレインゲージからの出力情報を補正して温度補償
   しながら荷重を算出する温度補正部とが設けられ、この
   温度補正部は、ロードセルユニットおよび保持手段，荷
   重伝達機構をはかりとして組み付けた状態で保持手段に
   より分担している荷重の全荷重に対する比を寄与率とし
   て算出し、この寄与率と、温度センサにより求められた
   基準温度と環境温度との差と、保持手段のヤング率の温
   度係数とを乗じて、保持手段側の温度特性をキャンセル
   させるように補正する温度補償感度係数として算出し、
   この保持手段側の温度補償感度係数とロードセル単独で
   の温度特性をキャンセルさせるように補正するロードセ
   ル側の温度補償感度係数との和をはかり全体の温度補償
   感度係数として使用して補正することにより温度補償を
   行うロードセル式はかり。
2. 【請求項２】 保持手段はロバーバル部からなる請求項
   １記載のロードセル式はかり。