JPH1082688A

JPH1082688A - 複数の荷重変換手段を備える計量装置

Info

Publication number: JPH1082688A
Application number: JP26123696A
Authority: JP
Inventors: Kenshin Son; 建新孫
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 1998-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-09
Also published as: JP3642639B2

Abstract

(57)【要約】【課題】計量信号中の床振動の成分を正確に除去する
補正を行い、被計量物の重量又は質量を正確に計量する
こと。【解決手段】計量台が４台の計量セルにより支持さ
れ、各計量セルの生成する計量信号ＦＷ₁〜ＦＷ₄を加
算した加算信号ＷＫにより計量台に掛かる被計量物の質
量を演算する計量装置において、各計量信号に基づいて
被計量物と計量台の合成重心の位置を演算する重心位置
演算手段４３と、各計量セルが設けられている床に設置
され床の振動と対応する床振動検出信号Ｙ₁〜Ｙ₃を生
成する３台の床振動検出セルと、３台の床振動検出信号
の振動成分に基づいて床の振動モードを検出しこの振動
モードを使用して合成重心位置における振動成分ＷＤを
算出する床振動算出手段４４と、加算信号ＷＫから合成
重心位置における振動成分ＷＤを除去した補正済み計量
信号である被計量物の質量Ｍを生成する床振動補正手段
４５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、被計量物が保持
される物品保持手段を複数の計量用荷重変換手段で支持
して、各計量用荷重変換手段が生成する計量信号を加算
することにより被計量物の重量又は質量を計量する複数
の荷重変換手段を備える計量装置に関し、詳しくは、例
えば船上のように振動する床に設置されても正確な重量
又は質量の計量を可能にする複数の荷重変換手段を備え
る計量装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等のようにサイズや重量
が大きな被計量物の重量測定では、計量台を複数の計量
セルで支持して、各計量セルからの荷重信号を加算する
ようにした多点セル型計量装置が使用されている（特願
昭６３−２８５９４１号）。この多点セル型計量装置に
よれば１つの計量セルに荷重を集中させるものに比較し
て、複数の計量セルの定格重量の総和がその１つの計量
セルの定格重量と同程度のものを用いながらも、計量台
のサイズを大きくすることができる利点がある。これら
計量セルは、例えば、起歪体に歪ゲージを貼り付けたも
のである。

【０００３】しかしながら、上記装置では、計量装置の
設置場所において生じる地盤、建屋、床、架台等の環境
振動（床振動）を計量セルが拾う場合がある。従って、
上記加算計量信号は、計量系振動に低周波の床振動が重
畳された合成信号として出力される。図１０は、床振動
がない状態の振動モデルを示す図であり、図１１は床振
動が加わった状態の振動モデルを示す図である。

【０００４】つまり、加算計量信号が図１０に示すよう
に床振動が加わっていない場合では、（ａ₁、ａ₂、ａ
₃）、（ａ₂、ａ₃、ａ₄）、・・・・というように時
系列データのいくつかを予め定めた各時点で平均する移
動平均法を使用することによって、安定時間Ｓまで待つ
ことなく被計量物の重量を比較的高速、かつ、正確に計
量することができる。しかし、加算計量信号が図１１に
示すように床振動が加わっている場合では、周期の長い
床振動に引きずられて加算計量信号の収束に時間がかか
り、上記移動平均法を使用しても被計量物の重量を求め
るのに時間がかかるという問題がある。なお、計量装置
にフィルタを設けて遮断周波数を低くして床振動の影響
を低減すると、安定時間Ｓが更に延びることとなるの
で、結局、フィルタによっては計量時間を短縮すること
ができない。

【０００５】そこで、この床振動に基づく振動成分を除
去した加算計量信号を出力するようにして、被計量物の
重量を比較的高速、かつ、正確に計量しようとする多点
セル型計量装置が特願平６−２９３７４４号（特開平７
−２０９０６６号公報）に開示されている。図１２は、
この計量装置の電気回路を示すブロック図であり、図１
３はそのブロック図のＣＰＵ２５の詳細を示す図であ
る。

【０００６】この計量装置は、計量台を複数の計量セル
１₁〜１_mにより支持して各計量セル１₁〜１_mからの
計量信号Ｗ₁〜Ｗ_mを加算した加算信号により計量台の
負荷荷重を求めるものであって、各計量セル１₁〜１_m
と同一の床Ｆ（５）に設置されて床振動を検出する床振
動検出セル１６₁〜１６_nと、床振動検出セル１６₁〜
１６_nから出力される床振動検出信号Ｙ₁〜Ｙ_nの振動
成分によって各計量信号を補正することにより、床振動
に起因する計量信号Ｗ₁〜Ｗ_mの誤差を補償した床振動
補正済信号Ｄ₁〜Ｄ_mを出力する床振動補償手段８０
と、を備えている。そして、この床振動補償手段８０
は、図１３に示すように、床振動算出手段８４と床振動
補正手段８２を備えている。床振動算出手段８４は、床
振動検出セル１６₁〜１６_nが生成するフィルタ済み信
号ＦＹ₁〜ＦＹ_nの振動成分に基づいて床振動モードを
算出し、この算出した床振動モードに基づいて各計量セ
ル１₁〜１_mが設置されている位置における床Ｆの上下
方向の振動信号Ｍ₁〜Ｍ_mを算出する。床振動補正手段
８２は、各計量セル１₁〜１_mから出力される夫々のフ
ィルタ済み信号ＦＷ₁〜ＦＷ_mから各計量セル１₁〜１
_mごとに算出されて感度補正された対応する振動信号Ｓ
₁〜Ｓ_mを夫々減算し、これにより床振動成分を除去し
た床振動補正済み信号Ｄ₁〜Ｄ_mを生成する。そして、
加算手段４６がこれら床振動補正済み信号Ｄ₁〜Ｄ_mを
加算して加算信号ＢＷを被計量物の重量として出力す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、各計量セル１
₁〜１_mから出力される各計量信号Ｗ₁〜Ｗ_mの加算信
号に含まれている床振動成分は、各計量セル１₁〜１_m
の設置位置における振動成分の合計値と等しくはなく、
各計量セル１₁〜１_mが支持する計量台とその上に載置
された被計量物の合成重心位置における振動成分と等し
く、従って、図１２及び図１３に示す上記従来の計量装
置では、各計量セル１₁〜１_mから出力される計量信号
Ｗ₁〜Ｗ_mに含まれている床振動成分を正確に除去する
ことができず、その結果、被計量物の重量を正確に計量
することができないという問題がある。

【０００８】次に、これを式を使って説明する。図５
は、計量装置に設けられている４台の計量セル及び合成
重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）の座標位置を示す正面斜視図
であり、矩形板状の計量台５の四隅を計量セル１₁〜１
₄が支持しており、各計量セル１₁〜１₄の座標位置を
（ｘ₁、ｙ₁）〜（ｘ₄、ｙ₄）とする。ここで説明を
簡単にするために、ｘ₁＝ｘ₂、ｙ₁＝ｙ₃、ｘ₃＝ｘ₄、ｙ₄＝ｙ₂ ・・・・（１）とする。そして、被計量物の質量をＭ、計量台５の質量
をｍ₁とし、被計量物と計量台５の合計重心位置をＰ
（ｘ_C、ｙ_C）とする。ここで、被計量物と計量台５の
合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）における床振動成分Ｖ
_xcyc（ｔ）は、Ｖ_xcyc（ｔ）＝ｘ_CＡ（ｔ）＋ｙ_CＢ（ｔ）＋Ｃ（ｔ）・・・・（２）となる。ただし、Ａ（ｔ）は、夫々が互いに直交するＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸を座標軸として、Ｙ軸回りの回転運動の
Ｚ軸方向の加速度、Ｂ（ｔ）はＸ軸回りの回転運動のＺ
軸方向の加速度、Ｃ（ｔ）はＺ軸方向の直線運動の加速
度である。また、座標位置（ｘ₁、ｙ₁）に設置された
計量セル１₁の生成する計量信号中の床振動成分Ｖｄ₁
（ｔ）は、Ｖｄ₁（ｔ）＝｛（ｘ₃−ｘ_C）（ｙ₃−ｙ_C）／（ｘ₃−ｘ₁）（ｙ₃−ｙ ₁ ）｝Ｖ_xcyc（ｔ）・・・・（３）となる。一方、座標位置（ｘ₁、ｙ₁）における床振動
成分Ｖｄ₁’（ｔ）は、Ｖｄ₁’（ｔ）＝ｘ₁Ａ（ｔ）＋ｙ₁Ｂ（ｔ）＋Ｃ（ｔ）・・・・（４）となる。これら（３）式と（４）式とは、ｘ_C＝ｘ₁、
ｙ_C＝ｙ₁でない限り互いに一致しない。

【０００９】つまり、計量セル１₁の生成する計量信号
ＦＷ₁から式（３）で表される床振動成分Ｖｄ₁（ｔ）
を除去すべきであるのに、図１３に示す従来の計量装置
では、計量信号ＦＷ₁から式（４）で表される座標位置
（ｘ₁、ｙ₁）における床振動成分Ｖｄ₁’（ｔ）を減
算しているので、被計量物の重量を正確に計量すること
ができないという問題がある。

【００１０】本発明は、計量信号中の床振動の成分を正
確に除去する補正を行い、被計量物の重量又は質量を正
確に計量することができる複数の荷重変換手段を備える
計量装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、物品保持
手段が複数の計量用荷重変換手段により支持され、各計
量用荷重変換手段の生成する計量信号を加算した加算信
号により上記物品保持手段に掛かる被計量物の重量又は
質量を演算する複数の荷重変換手段を備える計量装置に
おいて、上記複数の計量信号に基づいて上記被計量物と
上記物品保持手段の合成重心の位置を演算する重心位置
演算手段と、上記各計量用荷重変換手段が設けられてい
る物体に設置され物体の振動と対応する振動検出信号を
生成する振動検出用荷重変換手段と、上記複数の振動検
出信号の振動成分に基づいて物体の振動モードを検出し
この振動モードを使用して上記合成重心位置における振
動成分を算出する振動算出手段と、上記加算信号から上
記合成重心位置における振動成分を除去した補正済み計
量信号を生成する振動補正手段と、を具備することを特
徴とするものである。

【００１２】第２の発明は、第１の発明の複数の荷重変
換手段を備える計量装置において、上記物品保持手段が
被計量物を移動させる移動手段を備え、上記移動手段に
よって移動させられている被計量物の重量又は質量を演
算することを特徴とする複数の荷重変換手段を備える計
量装置。

【００１３】本発明によると、重心位置演算手段が複数
の各計量用荷重変換手段の生成する計量信号に基づいて
被計量物と物品保持手段の合成重心の位置を演算し、振
動算出手段が複数の各振動検出用荷重変換手段の生成す
る振動検出信号の振動成分に基づいて物体の振動モード
を検出し、この振動モードを使用して合成重心位置にお
ける振動成分を算出する。そして、振動補正手段が複数
の各計量用荷重変換手段の生成する計量信号の加算信号
から合成重心位置における振動成分を除去した補正済み
計量信号を生成する。この補正済み計量信号は、物体の
振動に基づく振動成分が除去されている被計量物の重量
又は質量を表す信号である。

【００１４】そして、合成重心位置における振動成分を
算出してこの算出した振動成分を計量信号の加算信号か
ら除去しているので、被計量物が物品保持手段上で移動
することにより合成重心位置が変動する場合であって
も、この合成重心位置の変動が計量精度に悪影響を及ぼ
さないように補償することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を各図を参
照して説明する。図３は、同実施形態に係る複数の荷重
変換手段を備える計量装置（以下、単に「計量装置」と
もいう。）の外観を示す正面斜視図であり、図４は同計
量装置の正面図である。この計量装置は、被計量物２０
が載置される矩形の平板状の計量台１５を有し、計量台
１５の四隅が４台の計量用荷重変換手段（以下、「計量
セル」という。）１₁、１₂、１₃、１₄により支持さ
れている。被計量物２０は、計量台１５上に載置された
状態で計量セル１₁〜１₄によって計量される。

【００１６】各計量セル１₁〜１₄は、図３に示すよう
に、固定端１₁ａ〜１₄ａが固定具３₁〜３₄を介して
片持ち梁状に基台５に固定されており、この基台５は床
Ｆに取り付けられている。また、自由端１₁ｂ〜１₄ｂ
には、固定具６₁〜６₄が固定して取り付けられてい
る。１１₁〜１１₄は、計量台支持具である。これら各
計量台支持具１１₁〜１１₄は、四角錐形の先細り金具
であり、各計量セル１₁〜１₄の各固定具６₁〜６₄の
上端に固定して取り付けてあって、計量台１５の四隅を
点支持している。

【００１７】基台５上には、３台の振動検出用荷重変換
手段（以下、「床振動検出セル」という。）１６₁、１
６₂、１６₃が配設されている。これら床振動検出セル
１６₁〜１６₃は、各計量セル１₁〜１₄と同様に、固
定側の一端が固定具１７₁〜１７₃を介して基台５（床
Ｆ）に固定されていると共に、自由端に重り１８₁〜１
８₃が取り付けられている。なお、床振動検出セル１６
₁、１６₂、又は１６₃の風袋質量と各錘１８₁、１８
₂、又は１８₃の合成質量をｍ₂とする。

【００１８】ただし、計量セル１の台数ｍは、４台とし
たが、４台以外の他の複数の台数としてもよいし、床振
動検出セル１６の台数ｎを３台としたが３台以外の他の
複数の台数としてもよい。

【００１９】この計量装置は、同装置が設置されている
床Ｆの振動モードを算出することにより床振動補正を行
うことができるものである。以下、まず、この床Ｆの振
動モードについて説明する。この計量装置に設けられて
いる計量セル１₁〜１₄及び床振動検出セル１６₁〜１
６₃のモデルを図９（ａ）に示す。このタイプのロード
セル１、１６は、４箇所の各ノッチ部５１に貼着された
歪ゲージ５３によって、ロードセル１、１６の変形量を
歪み量として検出するものである。更に、これら４枚の
歪ゲージ５３は、ホイートストンブリッジ回路を構成し
ており、ロードセル１、１６が破線で示すようにロバー
バル（平行四辺形）状態に変形したときのみに出力が変
化し、それ以外の変形状態では出力が変化しないように
なっている。従って、ロードセル１、１６の固定端１ａ
と自由端１ｂ（荷重側）の相対的変位の内、ロバーバル
変形の成分のみが検出されるので、床振動に対して垂直
方向成分のみを考慮すればよい。

【００２０】今、図９（ｂ）に示すように、ＸＹ平面上
の点Ｑ（ｘ、ｙ）の位置にロードセル１が固定されてい
るとする。ＸＹ平面の挙動は、Ｘ軸回りの回転、Ｙ軸回
りの回転、及びＸＹ平面に垂直なＺ軸方向の運動から成
る。それ以外の運動は、ここで使用するロードセル１
（１６）では検出しないので、ここでは論じない。

【００２１】ここで、Ｙ軸回りの回転運動のＺ軸方向の
加速度をＡ（ｔ）、Ｘ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加
速度をＢ（ｔ）、Ｚ軸方向の直線運動の加速度をＣ
（ｔ）とすると、点Ｑ（ｘ、ｙ）の位置でのロードセル
１（１６）の出力信号の内、床Ｆの振動成分の加速度Ｖ
ｐ（ｔ）は、Ｖｐ（ｔ）＝ｘＡ（ｔ）＋ｙＢ（ｔ）＋Ｃ（ｔ）・・・・（５）となる。

【００２２】ところで、床Ｆの振動モードは、式（５）
におけるＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を求めればよい
ので、これを求めるためには、一直線上にない３点で床
Ｆの運動を検出する。即ち、３元一次連立方程式を解け
ばよい。実際には、各ロードセル（床振動検出セル１６
₁〜１６₃）の出力には誤差を含んでいるため、３台以
上の床振動検出セルを使用して３点以上の位置で振動を
検出し、最小自乗法等を用いてＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ
（ｔ）を求めるのがよい。

【００２３】ここで、計量セルが床Ｆ上に平面的、つま
り２次元的に配置されている場合は、床Ｆ上で一直線上
にない３点以上の位置の床振動を床振動検出セルにより
検出し、それら検出された振動から、被計量物２０及び
計量台１５等の計量セルに重量が掛かるものの合成重心
位置における床振動成分を求めて、各計量セルが出力す
る計量信号の加算信号から上記床振動成分を差し引き、
これにより、床振動成分を含まない計量セルの加算信号
（補正済み計量信号）が得られる。他方、計量セルが床
Ｆ上に直線的、つまり一次元的に配置されている場合
は、計量セルどうしを結ぶ直線上の２点以上の位置の床
振動を床振動検出セルにより検出し、それら検出された
振動から、上記二次元的配置の場合と同様に、被計量物
２０及び計量台１５の合成重心位置における振動成分を
求めて、各計量セルが出力する計量信号の加算信号から
上記床振動成分を差し引き、これにより、床振動成分を
含まない計量セルの加算信号（補正済み計量信号）が得
られる。

【００２４】上記のような床の振動モードを用いる当該
実施形態の計量装置の信号処理部の構成を図１２に示
す。同図において、ＣＰＵ４１が従来の計量装置のＣＰ
Ｕ２５と相違しており、これ以外は従来と同等である。
図１は、このＣＰＵ４１の構成図である。図１２におい
て、計量セル１₁〜１₄が生成した計量信号は、増幅器
２２で増幅され、床振動検出セル１６₁〜１６₃が生成
した床振動検出信号は、増幅器２３で増幅された後、夫
々マルチプレクサ２４に入力する。マルチプレクサ２４
は、ＣＰＵ４１からの制御信号ｃを受けて切り換え作動
し、各信号を選択的にＡ／Ｄ変換器２６に出力する。こ
のＡ／Ｄ変換器２６は、アナログ計量信号をデジタル計
量信号Ｗ₁〜Ｗ₄に変換し、アナログ床振動検出信号を
デジタル床振動検出信号Ｙ₁〜Ｙ₃に変換する。そし
て、これら各信号Ｗ₁〜Ｗ₄及びＹ₁〜Ｙ₃はＣＰＵ４
１に入力する。

【００２５】ＣＰＵ４１は、各信号Ｗ₁〜Ｗ₄及びＹ₁
〜Ｙ₃に遮断周波数１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ以上のローパス
フィルタ特性を有するデジタルフィルタ２８₁〜２
８₄、２９₁〜２９₃によりフィルタリング処理を行
う。このフィルタリング処理には、例えば周知のたたみ
込み演算が用いられる。この結果、各デジタルフィルタ
２８₁〜２８₄、２９₁〜２９₃は、各信号Ｗ₁〜Ｗ₄
及びＹ₁〜Ｙ₃から被計量物２０を計量台１５に載置し
た際に生じる計量系振動を低減したフィルタ済信号ＦＷ
₁〜ＦＷ₄及びＦＹ₁〜ＦＹ₃を出力する。また、デジ
タルフィルタ２９₁〜２９₃は、信号Ｙ₁〜Ｙ₃に対し
て錘１８と風袋の合成質量ｍ₂による直流成分の零補正
を行って得られた信号ＦＹ₁〜ＦＹ₃を出力している。

【００２６】また、ＣＰＵ４１は、図１に示すように、
計量加算手段４２、重心位置算出手段４３、床振動算出
手段４４、床振動補正手段４５、感度算出手段４７、感
度補正手段４８を備えている。計量加算手段４２は、計
量セル１₁〜１₄から生成されたフィルタ済み計量信号
ＦＷ₁〜ＦＷ₄を加算して、被計量物２０と計量台１５
の合計重量である加算信号ＷＫを生成する手段である。
重心位置算出手段４３は、４つの計量信号ＦＷ₁〜ＦＷ
₄から３つの計量信号の組合せを種々に選択して、これ
ら各組合せの計量信号に基づいて被計量物２０と計量台
１５の合成重心の位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）を演算して求め
る手段である。

【００２７】床振動算出手段４４は、床振動検出セル１
６₁〜１６₃から生成されたフィルタ済み床振動検出信
号ＦＹ₁〜ＦＹ₃の振動成分に基づいて式（５）におけ
る床Ｆの振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を検
出し、この振動モードを使用して被計量物２０と計量台
１５の合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）における振動成分
ＷＤを算出する手段である。感度算出手段４７は、計量
セル１と床振動検出セル１６とのばね定数及び負荷重量
（風袋重量を含む）の相違の程度を表すことのできる計
量セル１と床振動検出セル１６との出力感度比を感度補
正係数Ｋとして算出する手段である。なお、この感度算
出手段４７は、前回のサンプル時間に得られた被計量物
２０の質量Ｍ（ｊ−１）に基づいて感度補正係数Ｋ
（ｊ）を逐次的に修正するものである。感度補正手段４
８は、感度補正係数Ｋを被計量物２０と計量台１５の合
成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）における振動成分ＷＤに乗
算して、この感度補正して得られた振動成分ＳＤ（＝Ｋ
（ｊ）ＷＤ）を出力する手段である。床振動補正手段４
５は、計量信号ＦＷ₁〜ＦＷ₄を加算して得られた加算
信号ＷＫから感度補正して得られた振動成分ＳＤを減算
して床振動補正を行い、被計量物２０の質量Ｍを出力す
る手段である。

【００２８】次に、上記計量装置に設けられているＣＰ
Ｕ４１が計量信号ＦＷ₁〜ＦＷ₄を加算して得られた加
算信号ＷＫから振動成分ＳＤを減算して被計量物２０の
質量Ｍを出力する理論について説明する。ここで、計量
セル１₁〜１₄の設置された座標位置を、図５に示すよ
うに、（ｘ₁、ｙ₁）、（ｘ₂、ｙ₂）、（ｘ₃、
ｙ₃）、（ｘ₄、ｙ₄）とする。ただし、｜ｘ₁｜＝｜ｘ₂｜＝｜ｘ₃｜＝｜ｘ₄｜＝ｈ｜ｙ₁｜＝｜ｙ₂｜＝｜ｙ₃｜＝｜ｙ₄｜＝ｈとする。そして、床Ｆに床振動検出セル１６₁〜１６₃
が同一直線上にないように設置されているとする。そし
て、質量Ｍを次の手順で演算する。（１）被計量物２０と計量台１５の加算信号（合計荷
重）ＷＫを演算する。（２）計量セル１₁〜１₄の計量信号Ｗ₁〜Ｗ₄を用い
て被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘ_C、
ｙ_C）を演算する。（３）床振動検出セル１６₁〜１６₃の床振動検出信号
Ｙ₁〜Ｙ₃の振動成分を使用して被計量物２０と計量台
１５の合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）における振動成分
ＷＤを算出する。（４）被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫから振
動成分ＳＤを減算して被計量物２０の質量Ｍを演算す
る。

【００２９】即ち、（１）について、被計量物２０と計
量台１５の加算信号ＷＫ（ｔ）は、ＷＫ（ｔ）＝Ｅ₁｛Ｍ（ｔ）＋ｍ₁｝｛ｇ＋Ｖｐ（ｔ）｝・・・・（６）と表すことができる。ただし、Ｅ₁は計量セル１₁〜１
₄の感度であり、各計量セル１₁〜１₄の感度Ｅ₁の値
はここでは簡単にするために同一とする。そして、ｇは
重力加速度、Ｖｐ（ｔ）は床振動による合成重心位置Ｐ
（ｘ_C、ｙ_C）における上下方向（Ｚ軸方向）の加速
度、ｍ₁は計量台１５及び計量セルの風袋の合計質量で
ある。

【００３０】（２）について、複数の計量信号Ｗ₁〜Ｗ
₄を用いて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ
（ｘ_C、ｙ_C）を演算する方法は従来から知られている
ので詳細は省略するが、ここでは３台の計量セル１₁〜
１₃を使用して合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）を演算す
る方法を説明する。各計量セル１₁〜１₃が生成する各
計量信号Ｗ₁（ｔ）〜Ｗ₃（ｔ）は、Ｗ₁（ｔ）＝Ｅ₁（ｈ−ｘ_C）（ｈ＋ｙ_C）ＷＫ（ｔ）／（４ｈ²）・・（７）Ｗ₂（ｔ）＝Ｅ₁（ｈ−ｘ_C）（ｈ−ｙ_C）ＷＫ（ｔ）／（４ｈ²）・・（８）Ｗ₃（ｔ）＝Ｅ₁（ｈ＋ｘ_C）（ｈ＋ｙ_C）ＷＫ（ｔ）／（４ｈ²）・・（９）となる。従って、（７）式と（９）式、及び（７）式と
（８）式からｘ_C＝ｈ｛Ｗ₃（ｔ）−Ｗ₁（ｔ）｝／｛Ｗ₁（ｔ）＋Ｗ₃（ｔ）｝・・（10）ｙ_C＝ｈ｛Ｗ₁（ｔ）−Ｗ₂（ｔ）｝／｛Ｗ₁（ｔ）＋Ｗ₂（ｔ）｝・・（11）のように、被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ
（ｘ_C、ｙ_C）を演算することができる。

【００３１】（３）について、演算された合成重心位置
Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）における上下方向の床振動成分ＷＤ
（ｔ）は、床振動検出セル１６₁〜１６₃の床振動検出
信号Ｙ₁〜Ｙ₃の振動成分を使用して演算することがで
きる。即ち、床振動検出信号Ｙ₁〜Ｙ₃の振動成分を使
用して（５）式より床振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、
Ｃ（ｔ）を求めて合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）におけ
る床振動成分ＷＤ（ｔ）を演算する。このＷＤ（ｔ）
は、ＷＤ（ｔ）＝Ｅ₂ｍ₂Ｖｐ（ｔ）・・・・（１２）より演算することができる。ただし、Ｅ₂は床振動検出
セル１６₁〜１６₃の感度であり、ｍ₂は各床振動検出
セル１６₁、１６₂、又は１６₃の風袋質量と各錘１８
₁、１８₂、又は１８₃の質量の合成質量である。これ
ら各床振動検出セル１６₁〜１６₃の感度Ｅ₂の値、及
び各合成質量ｍ₂はここでは簡単にするために同一とす
る。そして、（１２）式のＷＤ（ｔ）は、合成質量ｍ₂
による直流成分を零補正してある。

【００３２】ここで、被計量物２０と計量台１５の加算
信号ＷＫ（ｔ）及び合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）にお
ける床振動成分ＷＤ（ｔ）をサンプル時点でのサンプル
値信号に書き直すと、ＷＫ（ｊ）＝Ｅ₁｛Ｍ（ｊ）＋ｍ₁｝｛ｇ＋Ｖｐ（ｊ）｝・・・・（１３）ＷＤ（ｊ）＝Ｅ₂ｍ₂Ｖｐ（ｊ）・・・・（１４）となる。ただし、ｊ＝１、２、・・・、Ｎであり、ＷＫ
（ｊ）、ＷＤ（ｊ）、Ｖｐ（ｊ）は、ＷＫ（ｔ）、ＷＤ
（ｔ）、Ｖｐ（ｔ）のｊサンプル時点でのサンプル値、
Ｎは測定時間ＴＫとサンプリング時間Ｔで決まる最大サ
ンプル数（ＴＫ／Ｔの最大整数）である。

【００３３】（４）について、被計量物２０と計量台１
５の加算信号ＷＫから振動成分ＳＤを減算して被計量物
２０の質量Ｍを演算する。この振動成分ＳＤは、床振動
検出セル１６₁〜１６ ₃の出力信号である床振動成分Ｗ
Ｄ（ｔ）に感度補正係数Ｋ（ｊ）を乗算して計量セル１
₁〜１₃に対して感度補正したものであり、ＳＤ（ｊ）＝Ｋ（ｊ）ＷＤ（ｊ）・・・・（１５）として求められる。ただし、感度補正係数Ｋ（ｊ）は、Ｋ（ｊ）＝Ｅ₁｛Ｍ（ｊ−１）＋ｍ₁｝／（Ｅ₂ｍ₂）・・・・（１６）である。従って、被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）は、Ｍ（ｊ）＝〔｛ＷＫ（ｊ）−ＳＤ（ｊ）｝／Ｅ₁ｇ〕−ｍ₁・・・（１７）によって、被計量物２０の質量の計量結果Ｍ（ｊ−１）
を使用して感度補正係数Ｋ（ｊ）を修正しながら被計量
物２０の質量の計量値Ｍ（ｊ）を逐次的に求めることが
できる。

【００３４】次に、上記構成の計量装置の動作手順を図
２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、オ
ペレータが入力手段であるキーボード（図示せず）を操
作して計量台（風袋）の質量ｍ₁、床振動検出セル１６
の風袋と錘１８の合計質量ｍ₂、計量セル１及び床振動
検出セル１６の感度Ｅ₁、Ｅ₂、並びに計量セル１₁〜
１₃、床振動検出セル１６₁〜１６₃の設置座標位置
（ｘ₁、ｙ₁）、（ｘ₂、ｙ₂）、（ｘ₃、ｙ₃）、
（ｘ₄、ｙ₄）、及び（ｘ_d1、ｙ_d1）、（ｘ_d2、
ｙ_d2）、（ｘ_d3、ｙ_d3）、被計量物２０の初期計量値Ｍ
（０）、重力加速度ｇ、最大サンプル数Ｎ等の各値を入
力する（Ｓ１００）。ただし、Ｍ（０）は、被計量物２
０の標準的な質量を用いればよく、この計量装置を例え
ば重量選別機に適用した場合では選別基準値を用いれば
よい。

【００３５】次に、ＣＰＵ４１がサンプル数ｊを１と設
定し（Ｓ１０２）、感度補正係数Ｋ（ｊ）を計量結果の
質量Ｍ（ｊ−１）に基づいて修正する（Ｓ１０４）。た
だし、初回の場合はＭ（０）に基づいて設定する。そし
て、計量セル１₁〜１₄、床振動検出セル１６₁〜１６
₃の各信号を対応するデジタルフィルタにより処理して
フィルタ済み信号ＦＷ₁（ｊ）〜ＦＷ₄（ｊ）及びＦＹ
₁（ｊ）〜ＦＹ₃（ｊ）を生成し（Ｓ１０６）、ＦＷ₁
（ｊ）〜ＦＷ₄（ｊ）及び関係するパラメータのｈを用
いて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ
（ｘ_C、ｙ_C）を算出すると共に（Ｓ１０８）、ＦＷ₁
（ｊ）〜ＦＷ₄（ｊ）を加算して被計量物２０と計量台
１５の加算信号ＷＫ（ｊ）を求める（Ｓ１１０）。更に
床振動成分であるフィルタ済み信号ＦＹ₁（ｊ）〜ＦＹ
₃（ｊ）及び床振動検出セル１６₁〜１６₃の設置座標
位置を用いて床振動モードを算出し（Ｓ１１２）、次
に、この算出した床振動モードに基づいて被計量物２０
と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）における
床Ｆ（基台５）の上下方向（Ｚ軸方向）の振動成分ＷＤ
（ｊ）を算出する（Ｓ１１４）。そして、振動成分ＷＤ
（ｊ）に感度補正係数Ｋ（ｊ）を乗算して感度補正され
た床Ｆの上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）を出力する（Ｓ
１１６）。しかる後に、加算信号ＷＫ（ｊ）から振動成
分ＳＤ（ｊ）を減算して床振動成分を除去する補正を行
い、補正後の信号値をＥ₁ｇで除算して計量台１５の質
量ｍ₁を減算し、これによって被計量物２０の質量Ｍ
（ｊ）を演算して出力する（Ｓ１１８、Ｓ１２０）。そ
して、サンプル数ｊの大きさがＮ未満であるか否かを判
定して（Ｓ１２２）、ｊ＝Ｎと判定した場合は質量計量
を終了し、ｊ＜Ｎと判定した場合はサンプル数ｊ＝Ｎと
なるまでサンプル数を累加してステップ１０４に戻り計
量を続ける（Ｓ１２４）。

【００３６】上記複数の荷重変換手段を備える計量装置
は、各計量セル１₁〜１₄の生成する計量信号Ｗ₁〜Ｗ
₄の加算信号ＷＫ（ｊ）に含まれている振動成分が、被
計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘ_C、
ｙ_C）における上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）であるこ
とに鑑み、この合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）における
上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）を算出して、この振動成
分ＳＤ（ｊ）を加算信号ＷＫ（ｊ）から除去して被計量
物２０の質量Ｍ（ｊ）を求める構成である。従って、こ
の被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を、図１２及び図１３に
示す従来の計量装置よりも正確に計量することができ
る。つまり、従来の装置では、加算信号ＷＫ（ｊ）に含
まれている振動成分は、各計量セル１₁〜１₄が設置さ
れている位置における振動成分と考えてそれらの振動成
分の合計を加算信号ＷＫ（ｊ）から除去しているので、
従来の計量装置では、本発明の計量装置ほど被計量物２
０の質量Ｍ（ｊ）を正確に計量することができないので
ある。

【００３７】更に、例えば被計量物２０を計量台１５上
で移動させながら計量する場合であっても、上記実施形
態では、合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）における上下方
向の振動成分ＳＤ（ｊ）を逐次的に求めて質量Ｍ（ｊ）
を演算しているので、この合成重心位置Ｐ（ｘ_C、
ｙ_C）の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補
償することができ、従って、この場合でも被計量物２０
の質量Ｍ（ｊ）を正確に計量することができる。

【００３８】次に、第２実施形態の複数の荷重変換手段
を備える計量装置（以下、単に「計量装置」ともい
う。）を図６乃至図８等を参照して説明する。この実施
形態の計量装置と第１実施形態の計量装置とが相違する
ところは、第１実施形態では、図３に示すように、計量
台１５を４台の計量セル１₁〜１₄により支持し、床Ｆ
の振動を３台の床振動検出セル１６₁〜１６₃により検
出する構成としたのに対して、第２実施形態では、図８
に示すように、計量台１５を２台の計量セル１₁、１₂
により支持し、床Ｆの振動を２台の床振動検出セル１６
₁、１６₂により検出する構成としたところである。

【００３９】この実施形態の計量装置は、図６に示すよ
うに、計量台１５上に計量コンベア（移動手段）１０が
設けられていて、この計量コンベア１０によって被計量
物２０が搬送されている際に質量Ｍを計量するものであ
る。この被計量物２０の計量台１５上の位置は、図８に
示すように、Ｘ軸と平行する一直線上の任意の位置に限
定されるから、床Ｆの振動を２台の床振動検出セル１６
₁、１６₂により正確に検出することができ、被計量物
２０の質量Ｍを２台の計量セル１₁、１₂により正確に
計量することができる。

【００４０】図６に示すように、計量台１５上に設けら
れている計量コンベア１０は、駆動機（図示せず）によ
って回転駆動される駆動ローラ１０ａと、従動ローラ１
０ｂと、両ローラ１０ａと１０ｂの間に架け渡されてい
るコンベアベルト１０ｃと、を備えている。両ローラ１
０ａ、１０ｂの各軸１０ｄ、１０ｅは、支持部材１０
ｆ、１０ｇを介して計量台１５に支持されている。この
計量台１５の前後が２台の計量セル１₁、１₂に支持さ
れている。これら各計量セル１₁、１₂は第１実施形態
のものと同等のものであるので、詳細な説明を省略す
る。

【００４１】被計量物２０は、上流側の取り込み用コン
ベア４０から計量コンベア１０へ搬送され、計量コンベ
ア１０上をＸ軸方向に移動しながら１対の計量セル
１₁、１₂によってその重量が計量される。即ち、各計
量セル１₁、１₂からは、図７に示すように、被計量物
２０の移動と共に変化する計量信号Ｗ₁、Ｗ₂が出力さ
れ、これら両計量信号Ｗ₁、Ｗ₂の加算値Ｗ₁＋Ｗ₂か
ら被計量物２０の質量Ｍが求められる。

【００４２】また、図８に示すように、計量セル１₁、
１₂は、互いに同一の形状であり、固定端１₁ａ（１₂
ａ）と自由端１₁ｂ（１₂ｂ）とを結ぶ軸線１₁ｃ（１
₂ｃ）が被計量物２０の搬送方向Ｘと直交するように配
置されており、固定端１₁ａ、１₂ａが固定具３₁、３
₂を介して片持ち梁状に床Ｆとなる基台５に固定され、
自由端１₁ｂ（１₂ｂ）には、固定具６₁、６₂を介し
てアーム８₁、８₂が水平に固定されている。

【００４３】１１₁、１１₂、１２₁、１２₂は、計量
台支持具であり、各アーム８₁、８₂の両端２箇所にボ
ルト１１₁ａ、１２₁ａ、１１₂ａ、１２₂ａに、円錐
形の先細り金具１１₁ｂ、１２₁ｂ、１１₂ｂ、１２₂
ｂを固定して設けた構成であり、これら計量台支持具１
１₁、１２₁、１１₂、１２₂により計量台１５の四隅
を点支持している。

【００４４】床振動検出セル１６₁、１６₂は、図８に
示すように、計量セル１₁と１₂の各設置位置を通る直
線上に配置され、床振動検出セル１６₁が計量セル１₁
の近傍に、床振動検出セル１６₂が計量セル１₂の近傍
に夫々設けられている。なお、これら床振動検出セル１
６₁、１６₂は、第１実施形態のものと同等であるので
詳細な説明を省略する。

【００４５】上記構成の計量装置の信号処理部の構成
は、図１２においてＣＰＵ２５に代えてＣＰＵ４１を備
える第１実施形態の信号処理部と同等であり、このＣＰ
Ｕ４１の構成も図１に示す第１実施形態のものと同等で
あるので、それらの詳細な説明を省略する。ただし、計
量セル１₁、１₂及び床振動検出セル１６₁、１６
₂は、夫々２台ずつ設けられているので、デジタルフィ
ルタ２８、２９も２台ずつ設けられている。

【００４６】また、第１実施形態では、床Ｆの振動成分
の加速度Ｖｐ（ｔ）をＶｐ（ｔ）＝ｘＡ（ｔ）＋ｙＢ（ｔ）＋Ｃ（ｔ）・・・・（５）の式で求めたが、Ｘ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速
度をＢ（ｔ）を考慮する必要がないので、床Ｆの振動成
分の加速度Ｖｐ（ｔ）を、Ｖｐ（ｔ）＝ｘＡ（ｔ）＋Ｃ（ｔ）・・・・（１８）の式で求めることとする。

【００４７】更に、被計量物２０と計量台１５の合成重
心位置を、第１実施形態ではＰ（ｘ_C、ｙ_C）として求
めたが、第２実施形態では、Ｙ軸方向の座標位置を考慮
する必要がないので合成重心位置Ｐ（ｘ_C）として求め
ればよい。従って、式（１０）を使用してｘ_Cを求め
て、この合成重心位置Ｐ（ｘ_C）における床振動成分Ｗ
Ｄ（ｔ）、及びこのＷＤ（ｔ）から振動成分ＳＤ（ｊ）
を得ることができる。これによって、第１実施形態と同
様に、式（１７）に基づいて被計量物２０と計量台１５
の加算信号ＷＫ（ｊ）から振動成分ＳＤ（ｊ）を減算し
て床振動成分を除去した被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を
正確に演算することができ、質量Ｍ（ｊ）を逐次的に出
力することができる。そして、第２実施形態では、被計
量物２０を計量コンベア１０によって計量台１５上で移
動させながら計量する構成であるが、合成重心位置Ｐ
（ｘ_C）における床振動成分ＳＤ（ｊ）を逐次的に得て
いるので、第１実施形態と同様に、合成重心位置Ｐ（ｘ
_C）の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補償
することができ、従って、この場合でも被計量物２０の
質量Ｍ（ｊ）を正確に計量することができる。

【００４８】ただし、上記第１及び第２実施形態では、
被計量物２０の質量Ｍを計量する構成としたが、図２に
示すステップ１１８（式（１７））において、Ｍ（ｊ）
を演算する代わりに、被計量物２０の重量Ｍ（ｊ）ｇ
を、Ｍ（ｊ）ｇ＝〔｛ＷＫ（ｊ）−ＳＤ（ｊ）｝／Ｅ₁〕−ｍ₁ｇ・・・（１９）により演算して求める構成としてもよい。

【００４９】

【発明の効果】本発明によると、被計量物と物品保持手
段の合成重心位置における振動成分を算出してこの算出
した振動成分を計量信号の加算信号から除去する構成で
ある。つまり、各計量用荷重変換手段の生成する計量信
号中の振動成分は、被計量物と物品保持手段の合成重心
位置における振動成分の分担であるので、各計量用荷重
変換手段の生成する計量信号の加算信号から上記合成重
心位置における振動成分を除去した補正済み計量信号
は、被計量物の質量Ｍと等しい値となる。従って、被計
量物の重量又は質量を、図１２及び図１３に示す従来の
計量装置よりも正確に計量することができるという効果
がある。更に、例えば被計量物を物品保持手段上で移動
させながら計量する場合であっても、被計量物と物品保
持手段の合成重心位置における振動成分を逐次的に求め
ているので、この合成重心位置の変動が計量精度に悪影
響を及ぼさないように補償することができ、従って、こ
の場合でも被計量物の重量又は質量を正確に計量するこ
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実施形態に係る複数の荷重変換
手段を備える計量装置の信号処理部の構成を示す図であ
る。

【図２】同実施形態の同計量装置の動作手順を示すフロ
ーチャートである。

【図３】同実施形態の同計量装置の計量セル及び床振動
検出セルの配置を示す正面斜視図である。

【図４】同実施形態の同計量装置の計量セル及び床振動
検出セルの配置を示す正面図である。

【図５】同実施形態の同計量装置の計量セル、床振動検
出セル及び合成重心位置Ｐ（ｘ_C、ｙ_C）の座標位置を
示す正面斜視図である。

【図６】同発明の第２実施形態に係る計量装置の概略を
示す正面図である。

【図７】同第２実施形態の同計量装置における計量信号
を示す信号波形図である。

【図８】同第２実施形態の同計量装置の概略を示す分解
斜視図である。

【図９】（ａ）は同発明に係る同計量装置の計量セル及
び床振動検出セルのモデルを示す図、（ｂ）は同計量セ
ル及び床振動検出セルのＸＹ座標面上の配置を示す図で
ある。

【図１０】振動モデルを示す図である。

【図１１】床振動が加わった場合の振動モデルを示す図
である。

【図１２】従来の計量装置の信号処理部の構成を示す図
である。

【図１３】図１２に示す従来の計量装置の信号処理部に
設けられているＣＰＵの構成を示す図である。

【符号の説明】

１₁〜１₄ 計量セル１０計量台１６₁〜１６₃ 床振動検出セル４１ＣＰＵ４２計量加算手段４３重心位置算出手段４４床振動算出手段４５床振動補正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物品保持手段が複数の計量用荷重変換手
段により支持され、各計量用荷重変換手段の生成する計
量信号を加算した加算信号により上記物品保持手段に掛
かる被計量物の重量又は質量を演算する複数の荷重変換
手段を備える計量装置において、上記複数の計量信号に基づいて上記被計量物と上記物品
保持手段の合成重心の位置を演算する重心位置演算手段
と、上記各計量用荷重変換手段が設けられている物体に
設置され物体の振動と対応する振動検出信号を生成する
振動検出用荷重変換手段と、上記複数の振動検出信号の
振動成分に基づいて物体の振動モードを検出しこの振動
モードを使用して上記合成重心位置における振動成分を
算出する振動算出手段と、上記加算信号から上記合成重
心位置における振動成分を除去した補正済み計量信号を
生成する振動補正手段と、を具備することを特徴とする
複数の荷重変換手段を備える計量装置。
【請求項２】請求項１に記載の複数の荷重変換手段を
備える計量装置において、上記物品保持手段が被計量物
を移動させる移動手段を備え、上記移動手段によって移
動させられている被計量物の重量又は質量を演算するこ
とを特徴とする複数の荷重変換手段を備える計量装置。