JPS6177722A - 重量測定装置 - Google Patents

重量測定装置

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JPS6177722A
JPS6177722A JP20078184A JP20078184A JPS6177722A JP S6177722 A JPS6177722 A JP S6177722A JP 20078184 A JP20078184 A JP 20078184A JP 20078184 A JP20078184 A JP 20078184A JP S6177722 A JPS6177722 A JP S6177722A
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JP
Japan
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weight
output
load cell
amplifier
measured
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Pending
Application number
JP20078184A
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English (en)
Inventor
Shigeyuki Yamashita
山下 重之
Teruo Tsuchiya
土屋 輝雄
Hirotsugu Nogi
野木 曠嗣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokyo Keiki Co Ltd
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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (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。

Description

【発明の詳細な説明】 a、産業上の利用分野 本発明は、船舶において船体の上下運動および揺動に無
関係に物体の重量を測定することができる重量測定装置
に関する。
b、従来技術 物体の重量を測定する重量測定装置自体に加速度が作用
する場合、標準試料と測定試料の重量を電磁天秤でそれ
ぞれ測定し、その比率から測定試料の重量を測定するこ
とによって上記加速度の影響を相殺した電磁天秤が米国
特許US−PS 3.322,222に開示されている
。この天秤は、その原理的理由により、標準試料と測定
試料に働(重力・加速度等に基づ(力のベクトル和の方
向が平行であることが必要である。上記特許に開示され
た電磁天秤は、標準試料と測定試料を近接させて)4下
することにより、これを実現している。しかしこのよう
に2個の試料を近接させながら懸下することは、波浪が
存在しかつ原則として風が吹いている洋上で行うことは
非現実的であり、事実上不可能である。 船舶に設備す
る計重機の動揺による誤差を自動的に補正するための装
置が、特開昭50−159358号公報に開示されてい
る。ここに開示された装置は、原理的には上記米国特許
3 、322.222と同一である。この装置において
は上記条件を満すために、標準荷重を載せる載台が計重
機の外周にかつ接することなく複数のロードセルで支え
られてい名。このような構成にして上記条件を満すこと
は、ホッパーに入れて計重される粉・粒・砂・液体等の
場合には可能であるが、ホッパーに入れることができな
い物については適用することができない。
また計重器と標準荷重のための各ロードセルの出力は周
波数特性、位相特性などが必ずしも同一でな(、また多
数のロードセルを使用しなければならないので、製作・
調整が複雑である。これ故、記条件を満すことが困難で
ある。
C0発明が解決しようとする問題点 標準試料と測定試料にそれぞれ作用する重力、加速度等
に基づく力のそれぞれのベクトル和の検出値の比から加
速度等に基く力の影響を相殺する重量測定装置において
、それぞれの上記ベクトル和を平行にするための具体的
手段が、洋上で計測す 。
るときには非現実であるものまたはホッパ等に入れるこ
とができる物の計重に適したものしか、従来技術として
提案されていない。本発明は測定試料がホッパ等に入れ
ることができない物についても、洋上で波浪等による加
速度の影響を受けることなく重量を測定することができ
る重量測定装置を提供する。
d0問題点を解決するための手段 上記問題点は、重量被測定物を載置する載置部と、該載
置部と一端において結合され他端が船体等に固定され、
該重量被測定物に作用する重力と ′液重量被測定物の
加速度に基く力のベクトル和の一成分を検出するロード
セルと、上記ベクトル和の一成分を検出する上記ロード
セルの入力軸と平行な入力軸を有し該重量被測定物に近
接して固定された加速度計と、該ロードセルの出力を増
幅する第1の増幅器と、該加速度計の出力を増幅する第
2の増幅器と、該第1の増幅器の出力の該第2の増幅器
の出力に対する比率を与える割算回路と、該割算回路の
出力に基いて該重量被測定物の重量を表示する表示部を
備える重量測定装置によって解決された。
81作用 上記ロードセルが固定されている上記船体等が、上下運
動、ローリング、ピッチング等の運動に伴う加速度系で
ある場合、上記ロードセルの出力は、重量被測定物に作
用する重力と、上記加速度計の加速度に基づきかつ該被
測定物の質量に比例する力のベクトル和のロードセル入
力軸成分に比例する蛍であり、上記加速度計の出力は該
加速度計に内蔵されている加速度鋭感部に作用する重力
と、上記加速度計の加速度に基づきかつ該加速度鋭怒部
の質量に比例する力のベクトル和の加速度計入力軸成分
に比例する量である。
上記重量被測定物と上記加速度鋭惑部が近接し上記ロー
ドセルと上記加速度のそれぞれの入力軸が平行である場
合、後に実施例に基いて詳しく説明するように、上記ロ
ードセルの出力の上記加速度計の出力に対する比率は上
記加速度から独立でありかつ重量被測定物の重量に比例
する。したがって比例係数を適当に定めて、上記割算回
路の出力を該重量被測定物の重量として表示することが
できる。
f、実施例 第1図は、本発明に係る重量測定装置の実施例のセンサ
一部の断面図である。
第1図の重量測定装置のセンサ一部は、船体等に固定さ
れた枠体1と、その下部が該枠体1に固定されたロード
セル2と、重量被測定物3を載置するための、該ロード
セル2の上部に固定された上皿4と、該枠体1に固定さ
れた加速度計5を備える。
上記ロードセル2は、重量被測定物に作用する加速度に
基く力と該被測定物に作用する重力のベクトル和のロー
ドセル入力軸方向成分を検出する。
また上記加速度計はその入力軸方向が上記ロードセルの
入力軸方向と平行に配設されており、該センサ一部の加
速度に基づき該加速度計に内蔵された加速度計鋭感部に
作用する力と加速度肝鋭感部に作用する重力のベクトル
和の加速度計入力軸方向成分を検出する。
第2図は、第1図の実施例の電気回路部のブロックダイ
ヤグラムである。
第1図のセンサ一部に含まれる上記ロードセル2と上記
加速度計5の出力信号は、それぞれケーブル6a、ケー
ブル6bを介して第2図の増幅器7゜8に送られ、該増
幅器7の出力の該増幅’j:、8に対する比率が割算回
路9において求められる。86 g’1算回路9の出力
はメータ、レコーダ等から成る表示部において表示され
る。
なおゼロ点調整、増幅率調整、非線形性補正等は該電気
回路部において、慣用の方法を用いて行うことができる
第3図は、本発明による重量測定装置が船舶に取付けら
れたときの、船舶の断面図である。
第3図の船舶11は一つの静止座標系12に対して並進
運動(例えば上下振動)と回転運動(例えば一点Cを中
心とする回転的揺動運動)をしているとする。上記静止
座標系12における船舶の回転中心Cの垂直座標をY、
上記回転中心Cを通り該船舶に固定された直線13 (
例えば静止状態における船舶の垂直方向)の上記静止座
標系に対する回転の角度をθ、上上記回転中心金中心と
して上記直線13と重量被測定物の重心14が張る角度
をα、上記回転中心Cを中心として直記直線13と加速
度計の加速度鋭感部の重心I5が張る角度をβ、上記回
転中心Cと重量被測定物の重心14の距離をR1上記回
転中心Cと加速度系鋭感部の重心15の距離をr1重量
被測定物質量をM、加速度計鋭患部の質量をm7重力加
速度をQとするとき、上記ロードセル2に作用する力F
は、重量被測定物に作用する重力、中心Cの並進加速度
運動に基因する力、中心Cを中心とする重量被測定物の
回転運動に基因する力、中心Cを中心とする重量被測定
物の回転運動に伴う動径方向加速度運動のベクトル和の
ロードセル入力軸方向成分で近似することができ、上記
加速度計4に作用する力Gは、加速度計鋭惑部に作用す
る重力、中心Cの並進加速度運動に基因する力、中心C
を中心とする重量被測定物の回転運動に基因する力、中
心Cを中心とする重量被測定物の回転運動に伴う動径方
向加速度運動のベクトル和の加速度計入力軸方向成分で
近イ以することができる。すなわちFとGはそれぞれ(
11式、(2)式で与えられる。
F−M  ((9+?)  cos  θ−Rd’ c
os  ct−Resin  α)−−−−−−−・・
・〜(1) G=m ((9+?) cosθ−rθ’ cosβ−
r(9sinβ)・−・−・−(2) ここにおいて〒はYの時間についての2階微分、θはθ
の時間についての1階微分、eは時間についての2階微
分である。
ロードセルの出力Aと加速度計の出力Bは、それぞれF
、Gに比例するので(3)式、(4)式で与えられる。
A−aF       ・−・−・・・−・−・−43
)B −b G       −・・−・−・−−−−
−・(4)a、bは比例係数である。
重量被測定物の重量W(÷Mq)はfll、 f21.
 (31゜(4)式から次のように求められる。
加速度が重量被測定物に十分近接して配設されていると
き(71,+81弐が成立するのでδ(1となる。
r cosβ#RCO3cx −−−−−−−(71r
 sinβ# R51n ct −−−−−−−−(8
1このとき(5)式は次のように近似される。
(9)式は、ロードセルの出力Aの加速度計の出力Bに
対する比率に、因子mgb/aを掛けることにより重f
f1Wが得られることを意味する。上記因子rn Q 
b / aは、重量既知の標準サンプルを測定すること
により、定めることができる。
第4図は本発明に係る重量測定装置の他の実施例のセン
サ一部の断面図である。
この重量測定装置のセンサ一部は、船体等に固定された
枠体16と、その上部が該枠体16に固定されたロード
セル17と、重量被測定物を懸下するための、該ロード
セル17の下部に固定されたフック18と、該枠体16
に固定された加速度計19を備える。
第4図の実施例においても、第1図の実施例と同様に、
ロードセル17はフック18に懸下された重量被測定物
に作用する重力と該被測定物の加速度に暴く力のベクト
ル和のロードセル鋭惑軸方向成分を検出し、上記加速度
計19は゛その入力軸方向が上記ロードセルの入力軸方
向と平行に配設されており、該センサ一部の加速度に基
づき該加速度計に内蔵された加速度鋭惑部に作用する力
と重力のベクトル和の加速度計入力軸方向成分を検出す
る。
第4図のセンサ一部のロードセル17と加速度計19の
それぞれの出力から、重量被測定物の重量が第2図の電
気回路に同等な回路によって求めることができる。
なおf7)、 (81式を満すために重量被測定物の重
心と加速度肝鋭惑部の重心はできるだけ近接しているこ
とが好ましい。
第5図は本発明に係る重量測定装置の加速度計として好
ましい加速度計の一例の断面図である。
この加速度計は、加速度計の取付は台(プラットホーム
)に固定される枠体20と、上記枠体20に固定された
電磁軟鉄部材21. 、21.と円板状電磁石22. 
、22.とポールピース23. 、23.からなる固定
磁気回路部と、該ポールピース23. 、23.を取り
囲むように配設されたトルカコイル24. 、24゜と
該トルカコイルが取付けられた振子25とtK ’M子
を支える可撓性肉薄部26.ヒンジ27からなる加速度
鋭感部と、該加速度鋭感部のX−X方向変位を検出する
発光部(図示せず)と受光部28. 、2B。
とからなり、加速度などの外力によって上記振子がわず
かに変位するとその変位を上記受光部28.。
282で検出し、その変位に比例する電流をトルカコイ
ル24. 、24.に流すことにより生ずる磁力で上記
外力を打消し、上記振子を中心位置に維持する。加速度
は上記トルカコイル24. 、24.を流れる電流とし
て得られる。
このような構造の加速度は小型軽量であるのでロードセ
ルの近傍に容易に取付けることができ、しかもその加速
度鋭惑軸<X−X軸)が定まっているのでロードセルの
入力軸と加速度計の入力軸を平行にすることが容易にか
つ確実に行うことができる。
第6図は、アクティブフィルタを備えた電気回路部のブ
ロックダイヤグラムである。
ロードセル2と加速度計5の出力は増幅器7゜8で増幅
された後に割算回路9の2人力となるので、その周波数
特性・位相特性はできるだけ同一であることが好ましい
。これらの特性はアクティブフィルタ29.30によっ
て確実に一敗させることができる。割算回路の入力とし
ては、リンギングが小さく過渡応答性が良いベッセルフ
ィルターをアクティブフィ・ルタ29.30に採用する
ことが好ましい。
割算回路9の出力は直ちに表示部10で表示することも
可能であるが、該出力を記憶部31において記憶させ、
割算回路9の演算を複数回繰り返さセるシステム部32
を設け、割算回路9の出力を平均して表示部10で表示
することにより出力を安定させることもできる。
g0発明の効果 本発明に係る重量測定装置を用いることにより、上下運
動、ローリング、ピッチングをしている船舶においてこ
れらの運動番こ影害されることなく重量を測定すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る重量測定装置の実施例のセンサ一
部の断面図、第2図は第1図の実施例の電気回路部のブ
ロックダイヤグラム、第3図は本発明による重量測定装
置が船舶に取付けられたときの船舶の断面、第4図は本
発明に係る重量測定装置の他の実施例のセンサ一部の断
面図、第5図は本発明の加速度計として好ましい加速度
計の一例の断面図、第6図はアクティブフィルタを備え
た電気回路部のブロックダイヤグラムである。 l・・・枠体、     2・・・ロードセル、3・・
・M量被測定物、4・・・上皿、5・・・加速度計、 
 6a、 6b・・・ケーブル。 7.8・・・増幅器、 9・・・割算回路、10・・・
表示部、   29.30・・・アクティブフィルタ、
31・・・記憶部、   32・・・システム部。 第1図 第2図 第4図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量被測定物を載置する載置部と、該載置部と一
    端において結合され他端が船体にまたは船体に固定され
    た枠体に固定され、該重量被測定物に作用する重力と該
    重量被測定物の加速度に基づく力のベクトル和の一成分
    を検出するロードセルと、上記ベクトル和の一成分を検
    出する上記ロードセルの入力軸と平行な入力軸を有し該
    重量被測定物に近接して固定された加速度計と、該ロー
    ドセルの出力を増幅する第1の増幅器と、該加速度計の
    出力を増幅する第2の増幅器と、該第1の増幅器の出力
    の該第2の増幅器の出力に対する比率を与える割算回路
    と、該割算回路の出力に基づいて該重量被測定物の重量
    を表示する表示部を備えることを特徴とする重量測定装
    置。
  2. (2)上記ロードセルの下端が船体等に固定され、該ロ
    ードセルの上端に上記載置部が設けられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の重量測定装置
  3. (3)上記ロードセルの上端が船体等に固定され、該ロ
    ードセルの下端に上記載置部が設けられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の重量測定装置
  4. (4)上記船体等が、船舶に固定された、上記ロードセ
    ルと上記加速度計の共通の枠体であることを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項記載の重量測定装置。
  5. (5)重量被測定物を載置する載置部と、該載置部と一
    端において結合された他端が船体にまたは船体に固定さ
    れた枠体に固定され、該重量被測定物に作用する重力と
    該重量被測定物の加速度に基づく力のベクトル和の一成
    分を検出するロードセルと、上記ベクトル和の一成分を
    積出する上記ロードセルの入力軸と平衡な入力軸を有し
    該重量被測定物に近接して固定された加速度計と、該ロ
    ードセルの出力を増幅する第1の増幅器と、該加速度計
    の出力を増幅する第2の増幅器と、該第1の増幅器と該
    第2の増幅器の前段または後段にそれぞれ設けられたア
    クティブフィルタと、該第1の増幅器の出力の該第2の
    増幅器の出力に対する比率を与える割算回路と、該割算
    回路の出力に基づいて該重量被測定物の重量を求めそれ
    を記憶する手段と、重量測定を複数回繰り返しその平均
    値を求めるシステム部と、該平均値を表示する表示部を
    備えることを特徴とする重量測定装置。
  6. (6)上記アクティブフィルタがベッセルフィルタであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(5)項記載の重
    量測定装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018151366A (ja) * 2017-03-13 2018-09-27 株式会社横崎製作所 選別皿計量装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5610215A (en) * 1979-07-06 1981-02-02 Agency Of Ind Science & Technol Gravimetric device
JPS5954932A (ja) * 1982-08-20 1984-03-29 メツトラ−−ヴア−ゲン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング はかり

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