JPS59131131A - 力測定装置 - Google Patents
力測定装置Info
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- JPS59131131A JPS59131131A JP602983A JP602983A JPS59131131A JP S59131131 A JPS59131131 A JP S59131131A JP 602983 A JP602983 A JP 602983A JP 602983 A JP602983 A JP 602983A JP S59131131 A JPS59131131 A JP S59131131A
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- Japan
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- oscillator
- oscillation frequency
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- string
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
- G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
- G01G3/16—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of frequency of oscillations of the body
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/10—Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は＼力測定装置に関し・特に力を印加すること
によって発振周波数が変化する発振器を用いたものに関
する。
によって発振周波数が変化する発振器を用いたものに関
する。
先に１この発明の発明者の１人は第１図に示すような力
測定装置を提案した。すなわち−同図において１はロバ
−パル式弾性体で１一方の垂直梁部２が固定台３上に固
定さねており・他方の垂直梁部４に上皿５が取付けられ
ている。ロバ−パル式弾性体ｌの空胴６内には垂直梁部
２の内面から支持台部７が突出しており、この支持台部
７に部材８を介して副弾性体９の一端部が取付けられて
いる。この副弾性体９は）ロバ−パル式弾性体１の水平
梁部１０．１１に平行に配置さねており、ロバ−パル式
弾性体１と副弾性体９とは同一材料または温度係数の等
しい材料によって互いの撓み部１ａ・９ａがそれぞれ相
似になるように形成している。垂直梁部４の内面下部か
ら空胴６内に弦取付部１２が突出しており、この弦取付
部１２と副弾性体９の他端部との間には力検出器きして
弦１３が垂直に張設されており・この弦１３の長さ方向
に直角に磁界を印加するように永久磁石１４が垂直梁部
４の内面に取付けられている。この弦１３はその有効長
が部材８の高さ寸法と同一でかつ同一の線膨張率を有し
ている。弦１３の両端には第２図に詳細を示す発振６１
５が接続されている。なお、ｓａＣ；（ロバ−パル式弾
性体ｌと副弾性体９とを絶縁するための絶縁体である。
測定装置を提案した。すなわち−同図において１はロバ
−パル式弾性体で１一方の垂直梁部２が固定台３上に固
定さねており・他方の垂直梁部４に上皿５が取付けられ
ている。ロバ−パル式弾性体ｌの空胴６内には垂直梁部
２の内面から支持台部７が突出しており、この支持台部
７に部材８を介して副弾性体９の一端部が取付けられて
いる。この副弾性体９は）ロバ−パル式弾性体１の水平
梁部１０．１１に平行に配置さねており、ロバ−パル式
弾性体１と副弾性体９とは同一材料または温度係数の等
しい材料によって互いの撓み部１ａ・９ａがそれぞれ相
似になるように形成している。垂直梁部４の内面下部か
ら空胴６内に弦取付部１２が突出しており、この弦取付
部１２と副弾性体９の他端部との間には力検出器きして
弦１３が垂直に張設されており・この弦１３の長さ方向
に直角に磁界を印加するように永久磁石１４が垂直梁部
４の内面に取付けられている。この弦１３はその有効長
が部材８の高さ寸法と同一でかつ同一の線膨張率を有し
ている。弦１３の両端には第２図に詳細を示す発振６１
５が接続されている。なお、ｓａＣ；（ロバ−パル式弾
性体ｌと副弾性体９とを絶縁するための絶縁体である。
この力測定装置では・上皿５に物品を載せてロバ−パル
式弾性体１の垂面梁部４にＦ向きに荷重Ｗを印加すると
、ロバーノ（ル式弾性体］の重直梁部斗−一には荷重Ｗ
に比例した焼みハ１１が生し１弦１３の下端を下方に引
張る。弦１３に加わった張力Ｐは、副弾性体９の他端部
に作用し・その他端部を下方に△１２撓ませる。ここで
、ロバ−パル式弾性体ｌのばね定数をＫｌ、副弾性体９
のばね定数をに２とし、弦１３の伸びを無視すると１Ｐ
二△ｅ２・Ｋ２ が成立し１かつ△１１−△１２−△ｅであるので１Ｗ−
△ｌＫｌ＋に２） Ｐ ＝ Ｗ −Ｋ２／（ｍ１＋ Ｋ２ ）となりＸ張力
Ｐが荷重Ｗに比例しており１Ｐを測定することにより荷
重Ｗを測定できる。
式弾性体１の垂面梁部４にＦ向きに荷重Ｗを印加すると
、ロバーノ（ル式弾性体］の重直梁部斗−一には荷重Ｗ
に比例した焼みハ１１が生し１弦１３の下端を下方に引
張る。弦１３に加わった張力Ｐは、副弾性体９の他端部
に作用し・その他端部を下方に△１２撓ませる。ここで
、ロバ−パル式弾性体ｌのばね定数をＫｌ、副弾性体９
のばね定数をに２とし、弦１３の伸びを無視すると１Ｐ
二△ｅ２・Ｋ２ が成立し１かつ△１１−△１２−△ｅであるので１Ｗ−
△ｌＫｌ＋に２） Ｐ ＝ Ｗ −Ｋ２／（ｍ１＋ Ｋ２ ）となりＸ張力
Ｐが荷重Ｗに比例しており１Ｐを測定することにより荷
重Ｗを測定できる。
張力Ｐは１弦１３％水久磁石１４、発振器１５によって
測定できる。すなわち１弦１３にはその長さ方向に対し
て直角に水入磁石１４によって磁界が印加されており１
張力Ｐによって弦１３がわずかに磁界を切る方向に撓む
と１フレミングの右手の法則に従つて弦１３に電流が流
れ、この電流は、第２図に示すように発振器１５を構成
する増幅器１６にコンデンサ１７を介して供給され、こ
こで増幅さねた後に抵抗器１８を介して再び弦１３に供
給される。これによって弦１３はさらに磁界を切る方向
に撓む。この弦１３は増幅器１６から与えられるエネル
ギと弦１３の曲げ応力とが釣り合う位置まで撓み、逆方
向に戻ってくる。これによって１弦１３にはいままでと
は逆向きの電流が流れ１その逆向き電流はコンデンサ１
７を介して増幅器１６に供給されて増幅され、弦１３に
増幅された逆向き電流が供給されＸいままでとは反対向
きに弦１３を撓ませる。以後、これを繰返し、周波数ｆ
の振動をする。この周波数ｆは・で求められる。たたし
１ｎは振動の高調波数Ｘ１！は弦１３の有効長・ｇは重
力加速度Ｘｒは弦１３の単位長さ当りの質量である。従
って、増幅器１６の出力の変化回数を測定することによ
って周波数ｆを測定し１これによって張力Ｐを測定でき
１当然に荷重Ｗを測定できる。そのため１第１図に示す
ようにタイマー１９によって所定時間だけゲー）２０を
開き１カウンタ２１に増幅器１６の出力を供給して、周
波数ｆを測定する。しかし、ｆはＰと正比例していない
ので１計算器２２にて自乗し１その自乗値に所定の係数
を乗算して・荷重Ｗを算出し、表示器２３に表示する。
測定できる。すなわち１弦１３にはその長さ方向に対し
て直角に水入磁石１４によって磁界が印加されており１
張力Ｐによって弦１３がわずかに磁界を切る方向に撓む
と１フレミングの右手の法則に従つて弦１３に電流が流
れ、この電流は、第２図に示すように発振器１５を構成
する増幅器１６にコンデンサ１７を介して供給され、こ
こで増幅さねた後に抵抗器１８を介して再び弦１３に供
給される。これによって弦１３はさらに磁界を切る方向
に撓む。この弦１３は増幅器１６から与えられるエネル
ギと弦１３の曲げ応力とが釣り合う位置まで撓み、逆方
向に戻ってくる。これによって１弦１３にはいままでと
は逆向きの電流が流れ１その逆向き電流はコンデンサ１
７を介して増幅器１６に供給されて増幅され、弦１３に
増幅された逆向き電流が供給されＸいままでとは反対向
きに弦１３を撓ませる。以後、これを繰返し、周波数ｆ
の振動をする。この周波数ｆは・で求められる。たたし
１ｎは振動の高調波数Ｘ１！は弦１３の有効長・ｇは重
力加速度Ｘｒは弦１３の単位長さ当りの質量である。従
って、増幅器１６の出力の変化回数を測定することによ
って周波数ｆを測定し１これによって張力Ｐを測定でき
１当然に荷重Ｗを測定できる。そのため１第１図に示す
ようにタイマー１９によって所定時間だけゲー）２０を
開き１カウンタ２１に増幅器１６の出力を供給して、周
波数ｆを測定する。しかし、ｆはＰと正比例していない
ので１計算器２２にて自乗し１その自乗値に所定の係数
を乗算して・荷重Ｗを算出し、表示器２３に表示する。
なお１実際には飄十皿５に物品を載せる前に初張力が弦
１３には印加されており、これによって弦１３は振動し
ているので１計算器２２では荷重印加時の周波数の自乗
値から無荷重時の周波数の
自乗値を減算し、これに係数を乗算する必要がある
。
１３には印加されており、これによって弦１３は振動し
ているので１計算器２２では荷重印加時の周波数の自乗
値から無荷重時の周波数の
自乗値を減算し、これに係数を乗算する必要がある
。
このような力測定装置で・分解能の高い計測をするには
カウンタ２１が希望する分解能に近い数までカウントす
るのに要する時間だけ動作させる必要がある。例えば、
最大荷重が印加されたとき弦１３が５’Ｋ［（Ｚの振動
をするとすれば、短かい時間の計測１例えば０．１秒だ
けゲート２０を開くと＼５００カウントしか計数できな
い。分解能１／１００００を得るには当然２秒の計数時
間を要するが１通常ディジタル秤では１秒間に３乃至６
回の計測をすることが必要であり１分解能を高めること
ができなかった。短かい計測時間で分解能を高めるには
周波数ｆを高くすることが必要であり１そのためには弦
１３の有効長ｌを短かくすればよいが１周波数を十分乃
至数十分に上げるには有効長を十分の−乃至数十分の−
にしなければならず、これは実質的には不可能であった
。
カウンタ２１が希望する分解能に近い数までカウントす
るのに要する時間だけ動作させる必要がある。例えば、
最大荷重が印加されたとき弦１３が５’Ｋ［（Ｚの振動
をするとすれば、短かい時間の計測１例えば０．１秒だ
けゲート２０を開くと＼５００カウントしか計数できな
い。分解能１／１００００を得るには当然２秒の計数時
間を要するが１通常ディジタル秤では１秒間に３乃至６
回の計測をすることが必要であり１分解能を高めること
ができなかった。短かい計測時間で分解能を高めるには
周波数ｆを高くすることが必要であり１そのためには弦
１３の有効長ｌを短かくすればよいが１周波数を十分乃
至数十分に上げるには有効長を十分の−乃至数十分の−
にしなければならず、これは実質的には不可能であった
。
この発明は）短かい計測時間でも分解能を上げることが
できる力測定装置を提供することを目的とし、そのため
この発明は発振器１５の最大発振周波数よりも高い一定
周波Ｗ＆ｆを発振する別の発振器を設け１発振器１５の
発振周波数の所定周期数Ｎの間に別の発振器の発振周期
数をカウントし、このカウント値とＮとｆとによって発
振器１５の発振周波数を計算するように構成したもので
ある。
できる力測定装置を提供することを目的とし、そのため
この発明は発振器１５の最大発振周波数よりも高い一定
周波Ｗ＆ｆを発振する別の発振器を設け１発振器１５の
発振周波数の所定周期数Ｎの間に別の発振器の発振周期
数をカウントし、このカウント値とＮとｆとによって発
振器１５の発振周波数を計算するように構成したもので
ある。
以下１この発明を第３図及び第４図に示す１実施例に基
づいて詳細に説明する。なお、従来のものと同等部分に
は同一符号を付して説明を省略する。２４は水晶発振子
を用いたクロックパルヌ発生器で、その発振周波数は、
発振器１５の最大発振周波数の１０３〜１０５倍のもの
である。このクロツクバルヌ発生器２４のクロックパル
スは、’７’−）ｇ６ヲ介してカウンタ２８に供給され
、カウンタ２８は計算器３０からの計測指令信号３２に
よっていままでのカウント値をす七゛ノドし１新たにカ
ウントを開始する。
づいて詳細に説明する。なお、従来のものと同等部分に
は同一符号を付して説明を省略する。２４は水晶発振子
を用いたクロックパルヌ発生器で、その発振周波数は、
発振器１５の最大発振周波数の１０３〜１０５倍のもの
である。このクロツクバルヌ発生器２４のクロックパル
スは、’７’−）ｇ６ヲ介してカウンタ２８に供給され
、カウンタ２８は計算器３０からの計測指令信号３２に
よっていままでのカウント値をす七゛ノドし１新たにカ
ウントを開始する。
ゲート２６は、カウンタ３４からのゲート信号３６によ
って開かれる。カウンタ３４はＡ計算器３０から計測指
令信号が供給された直後に発振器１５からの発振信号が
零クロスした時点（第４図Ｓ点参照）から所定周期数Ｎ
（この実施例では３）のカラン１−を終了する時点（第
４図Ｅ点参照）までゲート信号３６を生成する。従って
１カウンタ２８は発振器１５の発振信号の３周期の間＼
クロックパルスをカウントする。
って開かれる。カウンタ３４はＡ計算器３０から計測指
令信号が供給された直後に発振器１５からの発振信号が
零クロスした時点（第４図Ｓ点参照）から所定周期数Ｎ
（この実施例では３）のカラン１−を終了する時点（第
４図Ｅ点参照）までゲート信号３６を生成する。従って
１カウンタ２８は発振器１５の発振信号の３周期の間＼
クロックパルスをカウントする。
このカウンタ２８のカウント値は、計算器３０に供給さ
れ１ここでカウンタ３４でカウントした発振器１５の発
振信号の周期数及びクロックパルスの発振周波数と共に
発振器１５の発振周波数の計算が行なわれる□すなわち
１カウンタ２８のカウント値をクロックパルスの発振周
波数で除算することによって１カウンタ３４でカウント
した発振器１５の発振信号の周期数「３」に対応する時
間が得られ・この時間で「３」を除算することによって
発振器１５の発振周波数が得られる。さらに計算器３０
では、計算した発振器１５の発振周波数に基づいて従来
のものと同様にして上皿５に載せた物品の荷重Ｗが算出
され１表示器２３に表示する。
れ１ここでカウンタ３４でカウントした発振器１５の発
振信号の周期数及びクロックパルスの発振周波数と共に
発振器１５の発振周波数の計算が行なわれる□すなわち
１カウンタ２８のカウント値をクロックパルスの発振周
波数で除算することによって１カウンタ３４でカウント
した発振器１５の発振信号の周期数「３」に対応する時
間が得られ・この時間で「３」を除算することによって
発振器１５の発振周波数が得られる。さらに計算器３０
では、計算した発振器１５の発振周波数に基づいて従来
のものと同様にして上皿５に載せた物品の荷重Ｗが算出
され１表示器２３に表示する。
このように構成した力測定装置では、発振器１５の発振
周波数よりも高くかつ一定である周波数のクロックパル
スを発生するクロックパルスｌ［２４、カウンタ２８．
３４を用いて、発振器１５の発振信号の所定数の周期の
時間を求め、これと所定周波数とから発振器１５の発振
周波数を演算しているので、極めて短かい時間内に高い
分解能で発振器１５の発振周波数を得られる。従って、
周波数と荷重Ｗとの間には既述したような関係があるの
で、短時間に高分解能で荷重Ｗを測定することができる
。
周波数よりも高くかつ一定である周波数のクロックパル
スを発生するクロックパルスｌ［２４、カウンタ２８．
３４を用いて、発振器１５の発振信号の所定数の周期の
時間を求め、これと所定周波数とから発振器１５の発振
周波数を演算しているので、極めて短かい時間内に高い
分解能で発振器１５の発振周波数を得られる。従って、
周波数と荷重Ｗとの間には既述したような関係があるの
で、短時間に高分解能で荷重Ｗを測定することができる
。
上記の実施例では・カウンタ３４で発ｍ器１５の発振信
号の３周期をカウントしたがｓＢｑ期に限らず、その周
期数は任意に変更することができる０
号の３周期をカウントしたがｓＢｑ期に限らず、その周
期数は任意に変更することができる０
第１図は従来の力測定装置の概略構成図・第２図は同力
測定装置に用いる発振器の回路図・第３図はこの発明に
よる力測定装置のブロック図１第４図は第３図の力測定
装置の各部の波形図である。 １３・・・力検出器、１５・・・第１の発振器、２４゜
・・第２の発振器１２８・・・カウンタ１３０・・・計
算器。 特許出願人 大和製衡株式会社 代 理 人 清 水 哲 ほか２６奪 １ 圀 萼 ２ 図 ネ ３Ｉ１２１１１
測定装置に用いる発振器の回路図・第３図はこの発明に
よる力測定装置のブロック図１第４図は第３図の力測定
装置の各部の波形図である。 １３・・・力検出器、１５・・・第１の発振器、２４゜
・・第２の発振器１２８・・・カウンタ１３０・・・計
算器。 特許出願人 大和製衡株式会社 代 理 人 清 水 哲 ほか２６奪 １ 圀 萼 ２ 図 ネ ３Ｉ１２１１１
Claims (1)
- ｆｌｌ 力検出器に印加された力に応じて周波数が変
化する第１の発振信号を生成する第１の発振器と・周波
数ｆが第１の発振信号の最大周波数よりも高くかつ一定
である第２の発振信号を生成する第２の発振器と１第１
の発振信号の所定周期数Ｎの間第２の発振信号の周期数
Ｃをカウントするカウンタと、ｆ、Ｎ／Ｃの計算をする
計算器とからなる力測定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP602983A JPS59131131A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 力測定装置 |
| AU22366/83A AU543914B2 (en) | 1983-01-17 | 1983-12-13 | Device for measuring force |
| GB08333911A GB2133880B (en) | 1983-01-17 | 1983-12-20 | Measuring a force dependent frequency |
| FR8400494A FR2541455B1 (fr) | 1983-01-17 | 1984-01-13 | Dispositif pour mesurer une force du type a corps vibrant, applicable a un systeme de pesee |
| DE19843401269 DE3401269C2 (de) | 1983-01-17 | 1984-01-16 | Wiegeeinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP602983A JPS59131131A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 力測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59131131A true JPS59131131A (ja) | 1984-07-27 |
Family
ID=11627236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP602983A Pending JPS59131131A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 力測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59131131A (ja) |
| AU (1) | AU543914B2 (ja) |
| DE (1) | DE3401269C2 (ja) |
| FR (1) | FR2541455B1 (ja) |
| GB (1) | GB2133880B (ja) |
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| DE3719532A1 (de) * | 1986-06-13 | 1987-12-17 | Yamato Scale Co Ltd | Kraftmesseinrichtung |
| US5166892A (en) * | 1990-04-30 | 1992-11-24 | Yamato Scale Company, Limited | Device for compensating for time-dependent error due to creep and like of measuring apparatus |
Families Citing this family (4)
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| US4761743A (en) * | 1985-12-02 | 1988-08-02 | The Singer Company | Dynamic system analysis in a vibrating beam accelerometer |
| JP2562876B2 (ja) * | 1986-05-07 | 1996-12-11 | 大和製衡 株式会社 | 計量装置 |
| WO1988008520A1 (en) * | 1987-04-27 | 1988-11-03 | Licencia Találmányokat Értékesito^" És Innovációs | Oscillating wire transducer for measuring stresses, elongations and forces |
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-
1983
- 1983-01-17 JP JP602983A patent/JPS59131131A/ja active Pending
- 1983-12-13 AU AU22366/83A patent/AU543914B2/en not_active Ceased
- 1983-12-20 GB GB08333911A patent/GB2133880B/en not_active Expired
-
1984
- 1984-01-13 FR FR8400494A patent/FR2541455B1/fr not_active Expired
- 1984-01-16 DE DE19843401269 patent/DE3401269C2/de not_active Expired
Patent Citations (1)
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| US4914611A (en) * | 1986-06-13 | 1990-04-03 | Yamato Scale Company, Limited | Force measuring device |
| US5166892A (en) * | 1990-04-30 | 1992-11-24 | Yamato Scale Company, Limited | Device for compensating for time-dependent error due to creep and like of measuring apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| AU2236683A (en) | 1984-07-19 |
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