JPS63221222A - 荷重測定器 - Google Patents

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】 〔概要〕 本発明は荷重測定時、荷重のたわみ等によって発生する
測定値の減衰振動により測定時間がかかることを少なく
するため、振動モデルを関数化し、センサ出力の振幅９
周期から減衰振動を除いて早急に荷重値を得るようにし
ている。

〔産業上の利用分野〕

本発明は荷重測定器に関し、特に被測定体の荷重時に発
生する減衰振動を除いて早急に荷重値が測定できるよう
にした荷重測定器に関するものである。

荷重測定器は、通常ひずみゲージにより構成しているが
、ひずみゲージの性質上、荷重を受けた時は機械振動の
影響を受ける。これによって荷重センサから減衰交流信
号が出力されて測定値が変動し、変動の収束を待って荷
重値の測定が行なわれおり、測定の効率化を阻害してい
る。

かかる荷重測定器においては測定の効率化を図るために
荷重センサより出力される減衰交流信号を取り除いて早
急に測定値が得られる測定方法が要望されている。

〔従来の技術〕

第５図は従来一般に用いられている荷重測定器の模式図
を示しており、圧電素子よりなる荷重センサ２に被測定
体１の荷重が加わる、ひずみゲージによる構成となって
いる。

荷重センサ２は被測定体１の荷重量に対応した電圧を発
生し、該電圧によって表示器（メータ）３を振らせて被
測定体の荷重をｔ誇示する。

（発明が解決しようとする問題点〕 上記の荷重測定器において、荷重センサ２が被測定体１
の荷重を受けた時、荷重センサ２を保持する機構部４に
機械振動が発生し、この機械振動に対応して荷重センサ
２は、第３図に示すような交流の減衰振動信号を出力し
、メータ３を振動せしめる。

荷重の計測は、メータ３の指示値の振れが収束して一定
と成った時点で行なっており、振動の収束に相当な時間
を必要とするため、測定の効率化を著しく阻害するとい
った問題がある。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、荷重
時の減衰振動に影響されることなく、早急に被測定体の
荷重を計測することができる荷重測定器を提供すること
を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の荷重測定器の原理ブロック図であり、
荷重センサ２より出力される交流減衰信号の正電位ピー
ク値と負電位ピーク値とを検出する振幅検出手段５と、
前記正電位ピークと負電位ピーク間の時間を検出する時
間検出手段６と、前記両ピーク値と前記時間とを演算し
て被測定体の荷重を計算する計算機手段７を備えた構成
としている。

〔作用〕

振幅検出手段５は、被測定体ｌが荷重センサ２に荷重し
た際、荷重セン号２から出力される交流減衰信号の最初
の正電位ピーク値と、該正電位ピークに続く負電位ピー
ク値とを検出する。

また、時間検出手段６は、前記正電位ピークと負電位ピ
ークとの間の時間を検出する。

計算手段７は、振幅検出手段５および時間検出手段６で
検出された正電位ピーク値と負電位ピーク値および両電
位ピーク間の時間とにより、予め求められている該当す
る荷重測定器の交流振動関数式を用いて演算して被測定
体の荷重を計算し、測定時間を短かくしている。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の荷重測定器のブロック図を
示しており、 荷重センナ２より出力される交流振動信号を増幅する増
幅器８と、増幅器８の出力交流振動信号をデジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換器９を備えるとともに、Ａ／Ｄ変
換器９の出力デジタル信号を格納するレジスタｌＯと、
Ａ／Ｄ変換器９の出力とレジスタ１０の出力とを比較し
て交流振動信号の正電位ピーク値と負電位ピーク値とを
検出する比較器１１とを設けて振幅検出手段５を構成し
ている。

また、一定周期のクロック信号を発生するクロック発生
回路１２と、前記正電位ピークと負電位ピークの検出タ
イミング同期してカウンタ１３のカウント動作を制御す
るフリップフロップ回路（ＦＦ回路）１５と、クロック
発生回路の出力クロック信号をカウントして正電位ピー
クと負電位ピークとの間の時間を検出するカウンタ１３
とを設けて時間検出手段６を構成するとともに、前記比
較器１１およびＦＦ回路１５の動作タイミングを制御す
る制御部１４と、比較器１１より出力される正電位ピー
ク値と負電位ピーク値と、カウンタより出力される前記
両ピーク信号間の時間とより荷重を計算するマイクロコ
ンピータからなる計算器（ＣＰＵ）７を有している。

その動作を第３図の減衰振動波形図を参照して説明する
。

荷重センサ２に被測定体１が荷重されると第３図に示す
ような、荷重Ｂより上、下する交流の減衰振動信号が荷
重センサ２より出力される。この減衰振動信号は増幅器
８によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換器９で減衰信号の
振幅値に対応したデジタル信号に変換されて比較器１１
の一方の入力端およびレジスタ１０に並列に入力する。

レジスタ１０は順次入力するデジタル信号を格納すると
ともに、格納したデジタル信号を所定のタイミング遅ら
せて入力順に読み出し、比較５１１の他の入力端に出力
する。

比較器１１は、例えば、第３図のｔ１時間においては、
Ａ／Ｄ変換器９の出力信号ｙ１と、レジスタ１０より出
力されるタイミングが遅れたｔｘ時のｙｘとを比較し、
ｙＬ＞ｙｘであることを検出する。

このようにして減衰振動信号の上昇値を検出していくと
、ｔ１時間を過ぎた時点でＡ／Ｄ変換器９の出力がレジ
スタ１０の出力より小さくなることを検出し、該検出信
号を制御部１４に出力する。すなわち、この検出信号は
減衰振幅信号の最初の正のピークとなる時間ｔ１を表す
信号となる。

比較器１１はさらに引続いて、Ａ／Ｄ変換器９の出力と
レジスタ１０の出力とを上記と同様な方法で比較して減
衰振動信号の下降値を検出し、Ａ／Ｄ変換器９の出力が
レジスタ１０の出力より大きくなる時点を検出し、該検
出信号を制御部１４に出力する。すなわち、この検出信
号は減衰振幅信号の最初の負のピークとなる時間ｔ２を
表す信号となる。

同様にして２番目の正のピークとなるｙ３と時間ｔ３が
検出される。

制御部１４は、入力される正のピークおよび負のピーク
の検出信号（ｔｌ、　ｔ２．　ｔ３）に対応してレジス
タ１０より正のピーク値および負のピーク値（ｙｌ、ｙ
２゜ｙ３）を計算器７に出力せしめるとともに、ＦＦ回
路１５の動作をｔｌｉｌＪ御する。

ＦＦ回路１５は、制御部１４より出力されるｔｌおよび
ｔ２の検出信号に対応してＳＥＴおよびＲＥＳＥＴ　Ｌ
、カウンタ１３のカウント動作を制御する。

カウンタ１３は、第４図Ａに示す、クロック発生回路１
２より出力される短周期のクロック信号ａを第４図Ｂの
荷重時間１０より正のピークとなるｔ１時間までカウン
トし、そのカウント値よりｔｏからｔｌまでの時間を計
測する。また上記と同様にｔｌから負のピークとなる１
２時間までカウントし、ｔｌからｔ２までの時間を計測
する。

なお、ｔｌとｔ２との関係はｔ２＝ｔｌ＋Ｔ／２となる
。

但し、Ｔは１周期を表す。

減衰振幅信号の荷重値ｙは次式により表される。

−ノＴ ｙ＝Ａｅ　　　Ｃｏ５（ａｃｔ−β）＋１３−・・（１
）＋１１式よりｔｌ、　ｔ２．　ｔ３時点での荷重値ｙ
ｌ＋　ｙ２＋ｙ３はＶ３＝Ａ・−メｔｒ−ｔｒ＋β　・
・・・・・・・（４）但し、Ａ、βは測定系の定数、ｅ
は自然常数、αは減衰係数、Ｂは減衰振幅収束時での被
測定物の荷重値を表す。

計算器７はレジスタ１０より出力されるｔｌ、　ｔ２．
　ｔ３時点での荷重値ＶＬ＋　ｙｚ、ｙ３と、カウンタ
１３より出力されるｔ１時間とを上記（２）弐〜（４）
式を用いて荷重値Ｂを計算し、一定の係数をかけて表示
器で荷重表示する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、荷重センサの出力
減衰振動の初期波形から計算して荷重を得ることにより
、従来の振動収束後の測定方法よりも測定時間が大幅に
短縮され、測定効率が向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の荷重測定装置の原理ブロック図、 第２図は一実施例の荷重測定装置のブロック図、第３図
は一実施例の動作説明のための減衰振動信号波形図、 第４図は一実施例の時間計測のための信号タイミング図
、 第５図は従来の荷重計測器の模式図である。 図において、１は被測定体、２は荷重センサ、３は表示
器（メータ）、４は保持機構部、５は振幅検出手段、６
は時間検出手段、７は計算手段。 計算器（ＣＰＵ）　、８増幅器、９はＡ／Ｄ変換器、１
０はレジスタ、１１は比較器、１２はクロック発生回路
、１３はカウンタ、１４は制御部、１５はフリツブフロ
ップ回路（ＦＦ回路）を示している。 年、発明、、衡重劉だ器哨康イア０−７図第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 荷重センサ（２）より出力される交流減衰信号の正電位
   ピーク値と負電位ピーク値とを検出する振幅検出手段（
   ５）と、 前記正電位ピークと負電位ピーク間の時間を検出する時
   間検出手段（６）と、 前記両検出ピーク値と前記時間とを演算して被測定体の
   荷重を計算する計算手段（７）とを備えたことを特徴と
   する荷重測定器。