JPS63273028A

JPS63273028A - 重量検出装置

Info

Publication number: JPS63273028A
Application number: JP10703387A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanaka; 博田中
Original assignee: Teraoka Seiko Co Ltd
Current assignee: Teraoka Seiko Co Ltd
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1988-11-10
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH06103212B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、偏荷重による計量誤差を補正する補正手段を
具備する重量検出装置に関するものである。

〔従来技術〕

第２７図は最も一般的なロードセル式秤の概略構造の一
例を示す図であり、同図（ａ）はロードセル式秤の平面
図、同図（ｂ）はその側面図である。該ロードセル式秤
は図示するようにダブルビーム型の起歪体１の一端を支
持部材で支持し、他端に計量皿４を取付は部材３を介し
て取付けている。起歪体１の起歪部１ａ〜１ｄには歪ゲ
ージＺＩ、Ｚｔ、Ｚｓ、Ｚａを貼り付けている。

計量皿４に計量物を載置することにより起歪体１は起歪
部１ａ〜１ｄで変形し、歪ゲー′ジｚ、。

２、に圧縮応力が発生し、ＺＩ、Ｚ、に引張応力が発生
する。該圧縮応力及び引張応力により歪ゲージＺ＋、Ｚ
−及び２．．２．の抵抗値が変化する。該抵抗値の変化
を第２８図に示すようなブリッジ回路５で検出し、該ブ
リッジ回路５の出力を増幅器６で増幅し、Ａ／Ｄ変換器
７でディジタル信号に変換し、演算器８で測定荷重に変
換し、計量物の秤においては、第２８図に示すようにブ
リッジ回路５ｅ組んで出力を取り出すため、仮に上記ロ
ードセルに曲げモーメントやねじりモーメントが作用し
た場合でも、これが歪ゲージ２．．２．．２１．ｚ４に
与える変化を相殺することができ曲げモーメントやネジ
リモーメントに不感なロードセルとなる。しかしながら
、実際には歪ゲージ２＋ｒ　ｌ＊　Ｚｓ＊　Ｚａの貼る
位置が僅かにずれたり、起歪体１の加工にバラツキが生
じたり、その信子ゲージｚ、、ｚ、、ｚ、、ｚ、の感度
のバラツキ、歪ゲージｚ、、ｚ、、ｚ、、ｚ、の非対称
等から無視できない誤差が生じる。

そこで従来、上記誤差を調整する調整方法として下記の
ような調整方法があった。

Ａ）上下の起歪部１ａ、ｌｂ、ｌｃ、ｌｄの一部を削り
去りその断面形状を変え、偏荷重に対して不感になるよ
うに調整する方法（特公昭５８−５１６０４号）。

Ｂ）歪ゲージＺｌ、　ＺＩ、　Ｚｓ、　Ｚａ（７）を予
め傾けて貼るなどして補正可能な出力応答を発生し得る
ようにし、抵抗器を偏荷重に影響されない様に補償手段
としてブリッジ回路５に付加する方法。

また、ロードセル式秤以外には振動式秤フォースバラン
ス式秤等の荷重検出手段の異なる秤があるが、一部のロ
ードセル式秤や上記荷重検出手段の異なる稈は、いずれ
もロバ−バール機構や複合テコ等の機構を有し、ロバ−
バール機構の場合には平行四辺形のリンクの１辺の長さ
を調整するなどして荷重検出手段に直接ないし間接的に
モーメントが伝わらない様にする方法があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらロードセル式秤の場合の上記Ａ）及びＢ）
のいずれの調整方法も下記のような欠点を有している。

上記Ａ）の調整方法の欠点 ■繰り返し偏荷重を与えて調整具合をチェックしなけれ
ばならず、調整に非常に多くの工数がかかる。

■起歪部１ａ〜１ｄの一部を削り去るため、起歪体１を
設計した時の設計通り出力が得られず、個々のロードセ
ルの出力のバラツキも大きい。

■起歪部１３〜１ｄの一部を削り去るため、強度的にも
弱くなる。

■機械的な対称性をくずしているため、ねじれ程度が一
定にならず計量皿の四隅にストッパーを設ける場合スト
ッパーのクリアランスが一定にならない。

■四隅誤差は実際にはｘ　＋　”Ｉの距離に対して非直
線多岐に変化するため、完全なる補正が行なえない。

上記Ｂ）の調整方法の欠点Ｏ繰り返し偏荷重を与えて調整具合をチェックしなけれ
ばならず、調整に非常に多くの工数がかかる。

Ｏ所定の抵抗値の抵抗器が得にくく、補正精度が粗くな
る。

・四隅誤差は実際にはｘ、ｙの距離に対して非直線多岐
に変化するため、完全なる補正が行なえない。

また、一部のロードセル式秤、振動式秤、フォースバラ
ンス式秤等に使用される四隅調整手段であるロバ−パル
機構の辺の長さの調整や、その他の機構の調整も下記の
ような欠点がある。

（１）繰り返し偏荷重を与えて調整具合をチェックしな
ければならず、調整に非常に多くの工数がかかる。

（り四隅誤差は実際にはｘ、ｙの距離に対して非直線多
岐に変化するため完全なる補正が行なえない。

０）調整機構が大変複雑となる。

本発明は上述の点に鑑みてなきれたもので、従来の誤差
調整方法の上記一般的なロードセル秤の■〜■及びｅ〜
・の欠点や一部のロードセルその他の高度検出手段にお
ける四隅調整機構の（１）〜Ｏ）欠点を除去し、誤差調
整が極めて簡単で高精度の調整ができる調整手段を具備
する重量検出装置を提供すること番にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明は、水平方向に拡がり
を有する計量皿と重量検出装置を具備する重量検出装置
において、該重量検出装置に作用する曲げモーメント及
びねじりモーメントの大きさを検出するモーメント検出
手段と、予め測定された前記計量皿の任意の位置におけ
る出力誤差とそれに対応する曲げモーメント及びねじり
モーメントのデータを具備すると共に計量時に偏荷重が
生じた際モーメント検出手段で検出された曲げモーメン
ト及びねじりモーメントよりその時の出力誤差を算出し
前記重量検出装置の出力誤差を補正する補正手段とを設
ける。

〔作用〕

ロードセル秤を上記の如く構成することにより、計量時
に偏荷重が生じた際、モーメント検出手段で検出された
曲げモーメント及びねじりモーメントの出力データを、
予めメモリーに設定されている計算式により演算して四
隅誤差を算出し、この値を荷重検出手段で検出された出
力データから差し引き真の荷重測定値を得る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る重量検出装置に用いるロードセル
の構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は
側面図、同図（ｃ）は底面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）
の矢印Ａ方向から見た図である。なお、第１図において
、第２７図及び第２８図に示す符号と同一符号を付した
部分は同−又は相当部分を示す（以下他の図面において
も同様とする）。図示するようにダブルビーム型の起歪
体１の起歪部１ａ〜１ｄにはそれぞれ荷重検出手段ケー
ジ２．〜ｚ４が貼付けられている。また、起歪体１の略
中央部分の上面及び下面に曲げモーメント（矢印Ｍ方向
に加わるモーメント）を検出する曲げモーメント検出用
歪ゲージ２．．２．が貼り付けられ、更に起歪体１の上
面の略中央部分に軸方向から所定角度傾斜させてねじり
モーメント（矢印Ｑ方向に加わるモーメント）を検出す
るねじりモーメント検出用歪ゲージＺｔ、Ｚｓが貼り付
けられている。

上記荷重検出用歪ゲージ２１〜ｚ４、曲げモーメント検
出用歪ゲージｚ’、、ｚ、及びねじりモーメント検出用
歪ゲージＺｙ、Ｚｓは、それぞれ第２図に示すロードセ
ル出力回路のブリッジＩ、ブリッジ■及びブリッジ■に
組み込まれている。ブリッジ１１ブリツジＩ及びブリッ
ジ■は、それぞれ荷重検出用、曲げモーメント検出用及
びねじりモーメント検出用である。ブリッジ■のＲａ、
Ｒａはダミー用抵抗器、ブリッジ■のＲ，、Ｒ，もダミ
ー用抵抗器である。

また、第２図において、１０．１１は増幅器、１２．１
３はＡ／Ｄ変換器、１４は表示器、１５はメモリである
。

第３図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第１図（ａ）〜（ｄ
）に対応し、平面図、側面図、底面図、矢印Ａ方向から
見た図を示す。図示するように、起歪体１にねじりモー
メントＱが作用すると、一点鎖線り、に示すように変形
し、曲げモーメン）Ｍが作用すると破線り、に示すよう
に変形する。なお、一点鎖線り、は偏荷重により、ねじ
りモーメントＱ及び曲げモーメントＭが作用せず、測定
荷重により起歪体１が正常に変位した場合を示す。

第４図は、上記ねじりモーメントＱ及び曲げモーメント
Ｍが作用した場合のブリッジ■及びブリッジ■の応答を
説明するための図で、同図（ａ）、（ｂ）はねじりモー
メントＱが作用した場合（起歪体１が第３図の一点′鎖
線り、に示すように変形する場合）、同図（ｃ）、（ｄ
）はねじリモーメントＱ及び曲げモーメントＭが作用し
ない場合（起歪体１が第３図の一点鎖線り、に示すよう
に変形する場合）、同図（ｅ）、（ｆ’）は曲げモーメ
ントＭが作用した場合（起歪体１が第３図の破！！Ｌ、
に示すように変形する場合）をそれぞれ示す。

起歪体１にねじりモーメントＱが作用すると、第４図（
ａ）、（ｂ）に示すように、ねじりモーメント検出用歪
ゲージ２．には引っ張り力Ｔが作用し、ねじりモーメン
ト検出用歪ゲージ２．には圧縮力Ｃが作用する。この場
合曲げモーメント検出用歪ゲージｚ６及びｚ６はなんら
力が作用しない。従って、ブリッジｌには出力電圧が発
生しないが、ブリッジ■にはねじりモーメントＱの大き
さに応じた出力電圧Ｖ、が発生する。

起歪体１に偏荷重によるねじりモーメントＱや曲げモー
メントＭが作用しない場合は、第４図（ｃ）、（ｄ）に
示すように、曲げモーメント検出用歪ゲージＺＩｅＺＩ
及びねじりモーメント検出用歪ゲージＺｔ、Ｚａには引
っ張り力Ｔも圧縮力Ｃも作用せず、ブリッジ■及びブリ
ッジ■には出力電圧は発生しない。

起歪体１に曲げモーメントＭが作用すると、第４図（ｅ
）、（ｆ’）に示すように曲げモーメント検出用歪ゲー
ジ２．に引っ張り力Ｔが作用し、曲げモーメント検出用
歪ゲージ２．には圧縮力Ｃが作用する。ブリッジＩから
は該曲げモーメントＭに応じた、出力電圧Ｖ、が発生す
る。また、この時ねじりモーメント検出用歪ゲージ２．
及び２．には引っ張り力Ｔが作用するが、この引っ張り
力Ｔは互いに等しいので、ブリッジ■には出力電圧は発
生しない。

上記構成のロードセル及びその出力回路において、計量
皿の任意の点に荷重を加えた時、ロードセルの起歪体１
には曲げモーメントＭ及びねじりモーメントＱが作用す
るものとすると、それぞれモーメントは、曲げモーメン
ト検出用歪ゲージ２５，２．及びねじりモーメント検出
用歪ゲージ２２，２．で検出される。ここで、曲げモー
メントＭによる荷重の出力誤差をＫＭ％ねしりモーメン
トＱによる荷重の出力誤差をＫＱ１曲げモーメントをＭ
ｌねしりモーメントをＱとおくと、任意の点に荷重を加
えた時の誤差にはＫ”ＫＭ＋ＫＱ−ｐＭ＋　ｑＱ＋Ｃ・・・・（１）（但
しｐ、ｑｔｃは定数）但し、上記（１）式は、曲げモーメント検出用歪ゲージ
Ｚｓ、Ｚｓ及びねじりモーメント検出用歪ゲージＺｙ、
Ｚ＊の出力に対する荷重出力の誤差の割合を直線的に対
応すると考えたもので、更に厳密に２次式で現わすと、Ｋ”１）’Ｍ”＋　ｒＭ＋ｑ　’　Ｑ”＋ｓＱ＋ｃ・・
・・（２）となる。（１）式、（２）式共両モーメントが同時に零
の点を計量皿の中心とする場合は、ｃ、ｒ、ｓ”０であ
る。従って、（１）式、（２）式の場合には、計量皿上
の任意の２点の出力とモーメントの大きさを求めれば定
数が決まる。

両モーメントが同時に零の点にならない場所を計量皿の
中心とする場合は、（１）式の場合は計量皿上の任意の
３点の荷重出力とモーメント検出用歪ゲージ２．〜２．
の出力の大きさを、（２）式の場合は計量皿上の５点の
荷重出力とモーメント検出用歪ゲージＺ　ｓ　”　Ｚ　
ａの出力の大きさを求めれば定数が決まる。

また、非直線的誤差の大きいいずれかのモーメントのみ
２次式としてもよい。また必要であれば３次式及び４次
式を立てることも可能である。

上記各定数は、上記のように定数決定に必要な測定デー
タをパソコン等のコンピュータに直接伝送し、該コンピ
ュータで上記計算を実行すれば、簡単に求めることがで
きる。

第２図に示すようにロードセル出力回路は、マイクロコ
ンヒ電夕９を具備しており、上記（１）式、（２）式及
び上記コンピュータで求められた定数を予めメモリ１５
に記憶しておく。

荷重計量時には、マイク・・ンヒジタ９の命令で、ブリ
ッジＩで検出され、増幅器１０及びＡ／Ｄ変換器１２を
介してディジタル信号に変換された曲げモーメント検出
用歪ゲージ２．．２．の出力及びブリッジ■で検出され
増幅器１１及びＡ／Ｄ変換器１３を介してディジタル信
号に変換きれたねじりモーメント検出用歪ゲージＺｔ、
Ｚｓの出力を取り込み、前記メモリ１５に記憶されてい
る（１）式又は（２）式に該取り込んだデータを入れて
演算することにより、四隅誤差が検出できる。該四隅誤
差を、ブリッジ■で検出され増幅器６及びＡ／Ｄ変換器
７を介してディジタル信号に変換された荷重検出出力か
ら差し引き、その値を真の荷重測定値として重量値（ｋ
ｇ、ｇ、ポンド等）に変換し、ディスプレーやプリンタ
等の表示器に表示する。

なお、第２図においては、Ａ／Ｄ変換器１２及びＡ／Ｄ
変換器１３を、それぞれブリッジ■及びブリッジ■の出
力に対応して設けたが、Ａ／Ｄ変換器を１個とし、アナ
ログスイッチで切換えるようにすることも可能である。

また、Ａ／Ｄ変換器１２及びＡ／Ｄ変換器１３は、曲げ
モーメントＭ及びねじりモーメントＱを測定するための
ものであり、これら曲げモーメントＭ及びねじりモーメ
ントＱによる秤の四隅誤差は普通多いものでも２％程度
であり、１／２００ら、上記のようにアナログスイッチ
で切換えても必要な精度は保持できる。また、Ａ／Ｄ変
換器１２及びＡ／Ｄ変換器１３の精度はＡ／Ｄ変換器７
の精度はど精密である必要はない。

また、第２図のブリッジ■及びブリッジ■において、Ｒ
ａ、Ｒｓ、Ｒ７，Ｒｓをダミーの抵抗器としたが、ダミ
ー抵抗器Ｒ，，Ｒａに代え起歪体１の所定位置に貼り付
けた曲げモーメント検出用歪ゲージを用い、ダミー抵抗
器Ｒｙ、Ｒａに代え起歪体１の所定位置に貼り付けたね
じりモーメント検出用歪ゲージを用いれば、更に倍のね
じりモーメントＱ及び曲げモーメントＭを測定できる。

なお、第１図においては、起歪体１の曲げモーメント検
出用歪ゲージＺｓ、Ｚ＊及びねじりモーメント検出用歪
ゲージＺｔ、Ｚｓの貼り付は場所に切り欠きを設けてい
ないが、同図（ａ）の一点鎖線で示すように、切欠部１
７及び１８を設ければ、ねじりモーメントＱ及び曲げモ
ーメントＭの出力は大きくなる。この場合水平ビームの
座屈が生じやすくなるという問題もあるが、切欠部１７
及び１８を設けることにより形成される水平ビームの厚
きり、を適当に選定することにより、分解能的に満足で
き且つ座屈に対しても満足できるものとすることが可能
である。

第５図は第２ｒＸｉに示す出力回路のＡ／Ｄ変換器？、
１２．１３以降を示す回路構成を示す図で、メモリ１５
はＲＯＭ１５−１とＲＡＭ１５−２とに分かれ、操作部
（キーボード）１６から操作データが入力されるように
なっている。ＲＯＭｌ５−１は、上記定数ｐｔｑｙＣ又
はｐ’、ｑ’。

ｃ、ｒ、ｓを格納する演算定数格納エリア１５−１ａ、
上記（１）式、（２）式の四隅補正演算式等を格納する
四隅演算式格納エリア１５−１ｂ、秤の一般機能のため
のプログラムを格納するためのプログラム格納エリア１
５−１ｃを具備している。

第６図は、第５図に示す出力回路を具備するロードセル
式秤の製造工場での四隅補正作業の流れを示すフローチ
ャートであり、第７図は、その計量時の四隅補正処理の
流れを示すフローチャートである。

第６図において、計量皿の必要な複数個所に測定荷重を
載置し、荷重検出用歪ゲージ２．−２．からの荷重値及
び曲げモーメント検出用歪ゲージ２５，２１、ねじりモ
ーメント検出用歪ゲージＺ　７　＋２、からの各モーメ
ント値を測定する（ステップ１０１）。次に（１）式、
（２）式の四隅補正演算式から定数ｐ、ｑ、Ｃ又はｐゝ
、　　’、ｃ、ｒ、ｓを求める（ステップ１０２）。次
に定数ｐ、ｑ、ｃφ。

又ｐ＝　Ｑ　’　＊　ｃ　ｅ　ｒ　＊　ｓ及び（１）式
、（２）式の四隅補正演算式を、それぞれ重量検出器の
メモリ演算定数格納エリア１５−１ａ及び四隅演算式格
納エリア１５−１ｂに格納する。

荷重計量時には、第７図に示すように、計量皿に計量物
を載置しくステップ２０１）、ブリッジＩの出力値から
荷重出力値を読み取り（ステップ２０２）、続いてブリ
ッジ■の出力値から曲げモーメント出力及びブリッジ■
の出力値からねじリモーメント出力を、それぞれ読み取
る（ステラ２２０３　）□び（８ケツプ２゜仏。次に（
１）式、（２）式に各モーメント値を代入して四隅誤差
の算出を行なう（ステップ２０５　）、次に前記荷重出
力値から四隅誤差値を減算し荷重出力値の四隅誤差補正
を行ない（ステップ２０６　）、続いて補正後の荷重出
力値を重量（ｋｇ、　ｇ、ポンド等）変化しくステップ
２０７）、表示部１４に表示する（ステップ２０８）。

第８図は上記Ｒ６−Ｒ，に代えて、曲げモーメント検出
用歪ゲージＺ１１’＋Ｚ＠′及びねじりモーメント検出
用歪ゲージＺ　、　Ｉ　、　Ｚ、　ｌを貼り付けたロー
ドセルの例を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ
）は側面図、同図（Ｃ）は底面図である。起歪体１の起
歪部１ａの上面に荷重検出用歪ゲージｚＩと曲げモーメ
ント検出用歪ゲージ２、、ｚ、’を貼り付け、起歪部１
ｂの上面に荷重検出用歪ゲージ２．とねじりモーメント
検出用歪ゲージＺｔ、Ｚ＊を貼り付け、起歪部１ｃの下
面に荷重検出用歪ゲージｚ４とねじりモーメント検出用
歪ゲージＺＳ、Ｚ、ｌを貼り付け、起歪部１ｄの下面に
荷重検出用歪ゲージ２．と曲げモーメント検出用歪ゲー
ジｚ、、ｚ、’を貼り付けている。

また、この場合、モーメント検出用歪ゲージ２７、ｚ８
及びｚ、ｅ、ｚ、＋のたわみに与える影響によって出力
のクリープを特性が変わるが、その影響を見越して、歪
ゲージを選定したり、起歪体１の形状を考慮すれば優れ
たクリープ特性を有するロードセルを得ることは容易で
ある。

第９図は本発明に係るロードセル式秤に用いる他のロー
ドセルの構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（
ｂ）は側面図、同図（ｃ）は底面図である。図示するよ
うに、起歪体１の起歪部１ａの上面にはねじりモーメン
ト検出用歪ゲージ２７，２．と荷重検出用歪ゲージｚｌ
とを貼り付け、起歪部１ｂの上面には曲げモーメント検
出用歪ゲージ２．と荷重検出用歪ゲージ２．を貼り付け
、起歪部１ｃの下面には曲げモーメント検出用歪ゲージ
ｚ６と荷重検出用歪ゲージｚ４を貼り付け、起歪部１ｄ
の下面には荷重検出用歪ゲージ２．を貼り付ける。

第１０図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第９図のロードセル
の平面図、側面図、底面図、矢印Ａ方向から見た図を示
す。図示するように、起歪体１にねじりモーメントＱが
作用すると、一点鎖線Ｌ１に示すように変形し、曲げモ
ーメントＭが作用すると一点鎖線り、に示すように変形
する。なお、一点鎖線Ｌ０は偏荷重により、ねじりモー
メントＱ及び曲げモーメントＭが作用せず、測定荷重に
より起歪体１が正常に変位した場合を示す。

第１１図は、上記ねじりモーメントＱ及び曲げモーメン
トＭが作用した場合のブリッジＩ及びブリッジ■の応答
を説明するための図で、同図（ａ）、（ｂ）はねじりモ
ーメントＱが作用する場合（起歪体１が第′１０図の一
点鎖線ＬＩに示すように変形する場合）、同図（Ｃ）、
（ｄ）はねじりモーメントＱ及び曲げモーメントＭが作
用しない場合（起歪体１が第１０図の一点鎖線Ｌ０に示
すように変形する場合）、同図（ｅ）、（ｆ’）は曲げ
モーメントＭが作用した場合（起歪体１が第１０［３１
の破線り、に示すように変形する場合）をそれぞれ示す
。

第９図に示すロードセルにおいて、起歪体１にねじりモ
ーメン）Ｑが作用した場合、第１１図（ａ）、（ｂ）に
示すようにねじりモーメント検出用歪ゲージｚ７には圧
縮力Ｃが作用し、ねじりモーメント検出用歪ゲージｚ８
には引っ張り力Ｔが作用する。また、この時曲げモーメント検出用歪ゲージ
Ｚｇ、Ｚｇには何らの力も作用しない。従って、ブリッ
ジ■からねしりモーメントＱの大きさに応じた出力電圧
ｖ０が発生する。

また、起歪体１にねじりモーメントＱ及び曲げモーメン
トＭのいずれも作用しない場合は、第１１図（ｃ）、（
ｄ）に示すように、曲げモーメント検出用歪ゲージｚｇ
、ｚ、には引っ張り力Ｔが作用し、ねじりモーメント検
出用歪ゲージＺｔ、Ｚｓには圧励塾が作用するが、曲げ
モーメント検出用歪ゲージｚ６と２．とに作用する引っ
張り力Ｔは互いに等しく、またねじりモーメント検出用
歪ゲージｚ７と２．に作用する圧縮力Ｃも互いに等しい
から、ブリッジ■及びブリッジ■には出力電圧は発生し
ない。

また、起歪体１に曲げモーメントＭが作用した場合、第
１１図（ｅ）、（ｆ）に示すように曲げモーメント検出
用歪ゲー８ジ２．には引っ張り力Ｔが作用し、曲げモー
メント検出用歪ゲージｚ８には圧縮力Ｃが作用セする。

更に、ねじりモーメント検出用歪ゲージＺｔ、Ｚｓには
同じ大きさの引っ張り力が作用する。その結果ブリッジ
■から曲げモーメントＭの大きさに応じた出力電圧ｖ０
が発生する。

第９図に示す構造のロードセルは、第１図に示す構造の
ロードセルと略等価であるが、若干の違いはモーメント
検出用歪ゲージ２．〜２．を荷重検出用歪ゲージ２１〜
ｚ４を貼り付けたと同じ起歪部１ａ〜１ｄに貼り付けた
ため、モーメント検出用歪ゲージ２６〜２．はモーメン
ト成分以外の作用も受けることになるが、これらはブリ
ッジ■及びブリッジ■上でキャンセルでき、出力として
は純粋に各モーメントのみを検出できる。また、クリー
プ特性が変わるが、第８図の実施例と同様歪ゲージを適
当に設定したり起歪体１の形状を考慮すればよい。

第１２図は本発明に係るロードセル式秤に用いるロード
セルの構造を示す図であり、同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は底面図である。図示する
ように、本実施例では第１歪体１の起歪部１ａ〜１ｄに
一個つづ貼り付けたものである。即ち、起歪部１ａの上
面には１枚のゲージ基板上にまとめられた荷重検出用歪
ゲージｚＩと曲げモーメント検出用歪ゲージ２．．２．
１ノ飽り付けられ、起歪部１ｂの上面にも同じく１枚の
ゲージ基板にまとめられたねじりモーメント検出用歪ゲ
ージｚ８と荷重検出用歪ゲージｚ２とが貼り付けられて
いる。同様に起歪部ＩＣの底面にはねじりモ・−メント
検出用歪ゲージＺ？’Ｚ、°と荷重検出用歪ゲージｚ４
とが、起歪部１ｄの下面には曲げモーメント検出用歪ゲ
ージＺｓ＋１’とがそれぞれ１枚のゲージ基板にまとめ
たものを貼り付けられている。

第１３図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第３図（ａ）〜（
ｄ）に対応し、平面図、側面図、底面図、矢印Ａ方向か
ら見た図を示す。図示するように、起歪体１にねじりモ
ーメントＱが作用すると、一点鎖線Ｌ１に示すように変
形し、曲げモーメントＭが作用すると破線り、に示すよ
うに変形する。なお、一点鎖線り、は偏荷重により、ね
じりモーメントＱ及び曲げモーメントＭが作用せず、測
定荷重により起歪体１が正常に変位した場合を示す。

第１２図に示すロードセルにおいて、起歪体１にねじり
モーメントＱが作用した場合、第１４図（ａ）、（ｂ）
に示すように曲げモーメント検出用歪ゲージＺｆｉ、Ｚ
ａ’には引っ張り力Ｔが作用すると共に曲げモーメント
検出用歪ゲージ２６′。

２、には圧縮力Ｃが作用する。更に、ねじりモーメント
検出用歪ゲージｚ、、ｚ、’には引っ張り力Ｔが作用す
ると共にねじりモーメント検出用歪ゲージＺ、、Ｚ、’
には圧縮力Ｃが作用する。従ってブリッジＩには出力は
発生せず、ブリッジ■にはねじりモーメントＱの大きさ
に応じた出力電圧が発生する。

また、起歪体１にねじりモーメントＱ及び曲げモーメン
トＭのいずれも作用しない場合は、第１４図（Ｃ）、（
ｄ）に示すように、曲げモーメント検出用歪ゲージＺ　
Ｂ　ｔ　Ｚｓ　ｔ　Ｚｓ　’　Ｔ　Ｚ＠′にはそれぞれ
圧ｍｌ垢が作用し、ねじりモーメント検出用歪ゲージＺ
　７　＋　Ｚａ　ｔ　Ｚｔ　’　ｇ　Ｚｍ′には引っ張
り力Ｔが作用する。その結果ブリッジＩ及びブリッジ■
には出力電圧は発生しない。

また、起歪体１に曲げモーメントＭが作用する場合、第
１４図（ｅ）、（ｆ’）に示すように曲げモーメント検
出用歪ゲージｚ６及びｚ、°にはそれぞれ引っ張り力Ｔ
が作用すると共に曲げモーメント検出用歪ゲージ２．及
びＺｉ’にはそれぞれ圧縮力Ｃが作用する。また、ねじ
りモーメント検出用歪ゲージＺｙ、Ｚｓにはそれぞれ引
っ張り力Ｔが作用すると共にねじりモーメント検出用歪
ゲージ２ｔ’＊Ｚａ′には圧縮力Ｃが作用する。その結
果ブリッジＩには曲げモーメントＭの大きさに応じた出
力電圧が発生する。

第１６図は本発明に係るロードセル式秤に用いるイ謔■
−ドセルの構造を示す図であり、同図（ａ）は平面図、
同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は底面図である。図示
するように、本実施例では第１５図に示すゲージと第１
９図に示すゲージの２種類のゲージを貼り付けたもので
ある。即ち、起歪部１ａの上面には荷重検出用歪ゲージ
２．と曲げモーメント検出用歪ゲージＺｌｆｚ、°とが
まとめられた第１８図のゲージを、起歪部１ｂの上面に
はねじりモーメント検出用歪ゲージＺａ、Ｚｙと荷重検
出用歪ゲージ２．とがまとめられた第１９図のゲージを
、起歪部１ｃの下面には荷重検出用歪ゲージｚ４とねじ
りモーメント検出用歪ゲージ＊　Ｚｔ’　＊　Ｚａ゛と
がまとめられた第１５図のゲージを、起歪部１ｄの下面
には荷重検出用歪ゲージ２．と曲げモーメント検出１＋
Ｚｉ’とがまとめられた第１９図のゲージを貼り付けて
いる。第１７図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第１６図に
示すロードセルの平面図、側面図、底面図、矢印Ａ方向
から見た図を示す。図示するように、起歪体１にねじり
モーメントＱが作用すると、一点鎖線り、に示すように
変形し、曲げモーメントＭが作用すると破線り、に示す
ように変形する。なお、一点鎖線り、は偏荷重により、
ねじりモーメントＱ及び曲げモーメントＭが作用−せず
、測定荷重により起歪体１が正常に変位した場合を示す
。第１６図に示すロードセルにおいて、起歪体１にねじ
りモーメントＱが作用した場合、第１８図（ａ）、（ｂ
）に示すように曲げモーメント検出用歪ゲージ２．．２
．及び２．°。

２６・には２等力も作用せず、ねじりゃ−、アト検出用
歪ゲージＺ？、ｚ、’には引っ張り力Ｔが作用し、ねじ
りモーメント検出用歪ゲージ２．．２、′には圧縮力Ｃ
が作用する。その結果ブリッジ■にはねじりモーメント
Ｑに応じた出力電圧ｖ６・が発生する。

また、起歪体１にねじりモーメントＱ及び曲げモーメン
トＭのいずれも作用しない場合は、第１８図（ｃ）、（
ｄ）に示すように、曲げモーメント検出用歪ゲージＺａ
、Ｚｍ’　、ｚ、、Ｚ・′にはそれぞれ圧祷叱が作用し
、ねじりモーメント検出用歪ゲージ２ツ＋　Ｚｙ’　＋
　Ｚａ＋　ｌ゛には引っ張り力Ｔが作用する。その結果
ブリッジ■及びブリッジ■には出力電圧は発生しない。

また、起歪体１に曲げモーメントＭが作用した場合、第
１８図（ｅ）、（ｆ’）に示すように曲げモーメント検
出用歪ゲージＺＩ＊Ｚｉ’には引っ張り力Ｔが作用する
と共に曲げモーメント検出用歪ゲージｚ＊、Ｚ＠’には
それぞれ圧縮力Ｃが作用し、ねじりモーメント検出用歪
ゲージ２．及び２゜にはそれぞれ引っ張り力Ｔが作用し
、ねじりモーメント検出用歪ゲージｚ、′及びＺａ’に
は圧縮力Ｃが作用する。その結果ブリッジ■には曲げモ
ーメントＭの大きさに応じた出力電圧が発生する。

第１２図に示すロードセルと第１６図に示すロードセル
を比較した場合、第１６図の方がブリッジＩの曲げモー
メントＭの検出用ゲージ２ｓ＋　Ｚｓ’　Ｚ＠、Ｚ＠°
に、ねじりモーメントＱの影響を受けなくて済むが、第
１２図の場合でもブリッジ■はねじりモーメントＱの影
響を相殺できるから、第１６図の場合と略同じ効果が得
られる。また、第８図は第１６図と原理的に等価である
が、歪ゲージが分かれている分、貼る手間が多くかかる
。逆に歪ゲージはスタンダードなものを使用できる。

第２０図は本発明に係るロードセル式秤に用いる他のロ
ードセルの構造を示す図であり、同図（ａ）は平面図、
同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は底面図である。図示
するように起歪部１ａの上面に歪ゲージＺＡ％起歪部１
ｂの上面に歪ゲージ２３、起歪部１ｃの下面に歪ゲージ
ｚＤ１起歪部１ｄの下面に歪ゲージＺｃを、それぞれ起
歪体１の軸線から所定角度傾斜させて貼り付けている。

そしてこれらの歪ゲージは第２１図の出力回路のブリッ
ジＩ〜■に組み込む。第２１図において、抵抗器ＲＡ”
’　ＲＤはいずれもダミー抵抗器である。また、３０〜
３３は増幅器、Δ４〜３７はＡ／Ｄ変換器、３Ｂはマイ
クロコン２ピタ、３９は表示器、４０はメモリである。

第２１図において、Ａ／Ｄ変換器３４，３５゜３６．３
７の出力をそれぞれ０ＵＴ（Ａ）、０ＵＴ（Ｂ）、０Ｕ
Ｔ（Ｃ’）、０ＵＴ（Ｄ）とすると、曲げモーメントＭ
の出力Ｍ　ｏ　ｕ丁、ねじりモーメントＱの出力Ｑ。Ｕ
Ｔ、測定荷重出力Ｔ。ＵＴは、ＭＯＵＴ−（０ＵＴ（Ａ
）＋ＯＵ１’（Ｂ）　）　−（０ＵＴ（Ｃ）＋０ＵＴ（
Ｄ）　）ＱＯＩＪ？−（０ＵＴ（Ａ）”０ＵＴ（Ｄ）　
）　　（０ＵＴ（Ｂ）＋０ＵＴ（Ｃ）　）Ｉ’ｏｔ＋ｔ
−（ＯＵＴ（Ｂ）”ＯＵ’ｌ’（Ｄ））　　（００Ｔ（
Ａ）”０ｕｒ（Ｃ））となる。

上記実施例の如く、予め計測されたデータにより、（１
）式又は（２）式の定数を求め、これをメモリ４０に格
納しておき、荷重計量時、にそれぞれのモーメント出力
Ｍ。。１及びＱ。Ｕ、ｒ値から誤差を演算し、測定荷重
出力Ｔ。Ｕｌを補正し、表示器３９に表示すればよい。

なお、この場合は、ブリッジ■〜■のそれぞれの出力値
を測定荷重出力Ｔ。Ｕ？の演算に用いるため、増幅器３
０〜３３、Ａ／Ｄ変換器３４〜３７はそれぞれ精度の良
いものを必要とするが、１個の増幅器、又はＡ／Ｄ変換
器を用いアナログスイッチで切り換えても良い。

また、１つのＩＣに４つの増幅器３０〜３３及換器を４
つ使用する場合は１チツプのものが好ましい。さらに、
実際にはブリッジ！〜■椿の出力感度はブリッジ自体及
びＡ／Ｄ変換器のバラツキで異なるがそれぞれの出力に
予め計測した係数をかけてやればよい。

第２２図は、Ａ／Ｄ変換器や増幅器を１個で済ます出力
回路の構成例を示す図である。同図において、５０は増
幅器、５１はＡ／Ｄ変換器、５３は交流電源、５４はト
ランス、５５−１〜５５−４はそれぞれアナログスイッ
チ或いはリレー接点等のスイッチである。

上記構成の出力回路において、今仮にアナログスイッチ
５５−１をＯＮにすると、ブリッジ■の出力のみが羊ト
ランス５６、増幅器５０及びＡ／Ｄ変換器を通してマイ
クロコンビｒり３８に入力されることになる。同じよう
に、アナログスイッチ５５−２．５５−３．５５−４を
順次ＯＮすることにより、順次ブリッジ１１ブリツジ■
、ブリッジ■の出力がトランス５６、増幅器５０及びＡ
／Ｄ変換器を通し℃マイクロコンビｊり３８に入力され
ることになる。

上記スイッチ５５−１〜５５−４の切り換えタイミング
と読み込みタイミングをマイクロコンビｒり３８で制御
すれば素早く各ブリッジ■〜■の出力得ることができ、
四隅補正に必要なデーターを得ることができる。また、
第２図に示すようなブリッジ■〜■の出力を得る場合も
同様の方法で対応することができる。

なお、上記実施例において、荷重検出用歪ゲージ２１〜
２４、曲げモーメント検出用歪ゲージ２ｓｅ　Ｚｍｔ　
Ｚｓ”、２．′ねじりモーメント検出用歪ゲージＺ　Ｔ
　ｅ　Ｚｇ　ｅ　Ｚｙ　’　ｅ　Ｚａ′は、ホイルゲー
ジに限定されるものではなく、それ以外の半導体歪ゲー
ジ等でも良い。また、半導体歪ゲージの場合は出力が大
きく得られるため、増幅器の負担は軽くなり、歪ゲージ
のリニアリティーが悪くても、（２）式に乗るため、半
導体ゲージの広範囲な領域を使用して出力をかせぎ増幅
器を省略することも可能である。

また、各モーメントの検出はこれら歪ゲージに限らず、
他の手段であってもよい。例えば第２３図に示すように
計量皿４１と秤本体４２に設けた電極板４３〜４６の静
電容量を検知し、電極板４３の容量Ｃ４ｊと電極板４４
の容量Ｃ４４との差（Ｃ４ｓ−Ｃ４４）から曲げモーメ
ントを求め、電極板４５の容量Ｃ４１と電極板４６の容
量ＣａＳとの差（Ｃ４１−Ｃ４１）からねじりモーメン
トを求めるようにしてもよい。　　。

また、曲げモーメント検出用歪ゲージＺｓ、Ｚｓ１以外
のねじりモーメントＱや曲げモーメントＭを受ける、計
量皿４１を支える支持ビーム４７に貼り付けてもよい。

更に、ロードセルのタイプも第２５図及び第２６図に示
すように剪断力を検出する歪ゲージ９゜１０及び図示し
ない１１．１２を設けたものでもよい。

なお、ロードセル４９はこれに限るものではなく振動式
重量検出器フォースバランス式であってもよい。

第２５図に示すロードセルは起歪体１の上面所定位置に
曲げモーメント検出用歪ゲージＺａ、７６′及びねじり
モーメント検出用歪ゲージ２γ、２ふけ、下面所定位置
に曲げモーメント検出用歪ゲージｚ、、Ｚｓ’及びねじ
りモーメント検出用歪ゲージＺ？’＋ｚｓ°を設け、更
に表側に剪断力検出用歪ゲージＺＩＩＺｔｅを裏面に剪
断力検出用歪ゲージｚＩＩｚ、！を設けている（図示せ
ず）。なお、第２５図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正
面図、同図（Ｃ）は底面図である。

また、第２６図に示すロードセルは起歪体１の表側及び
裏側に凹部を設け、表側凹部に剪断力検出用歪ゲージＺ
＊、Ｚ１゜を裏側凹部に剪断力検出用歪ゲージ２　、、
２１．を設け（図示せず）、更に起歪体１の上面には曲
げモーメント検出用歪ゲージ２、及びねじりモーメント
検出用歪ゲージ２．．２、を設け、下面には曲げモーメ
ント検出用歪ゲージｚ６を設けた構造である。なお、第
２６図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図、同図（Ｃ
）は底面図である。

また、一部のロードセル秤やその他の荷重検出手段にお
けるロバ−パルや複合テコ等を有する秤にあってはそれ
ら機構部に四隅調整機構を設けることもなく、第２３図
や第２４図のようなモーメント検出手段を用いることに
よって目的を高精度に達成できる。なお、機構部の四隅
調整機構を粗調整とし、本発明を微調整として四隅精度
を向上させるような複合的な用いかたをする場合も、本
発明の範囲内であることは言うまでもない。

なお、上記実施例では、各モーメントの大きさを検出し
て、それに（１）、（２）式の四隅誤差式に代入して演
算する方法をとったが、各モーメントの大きさと、四隅
誤差をテーブル化してメモリに格納し、該当するモーメ
ントの誤差を該テーブルから引き出して荷重出力値を補
正する方法でもよい。但しこの場合は秤の測定精度にみ
あった分解能のテーブルが必要である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、該ロードセルに作
用する曲げモーメント及びねじりモーメントの大きさを
検出するモーメント構出手段と、ロードセルの出力誤差
を補正する補正手段とを設けるだけで、ロードセルの起
歪体等に機械的加工等面倒な調整作業を必要とせず、簡
Ａ成で高精度のロードセルの出力誤差調整ができるから
、高精度のロードセル式秤が安価に提供できるという優
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る重量検出装置に用いるロードセル
の構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は
側面図、同図（ｃ）は底面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）
の矢印Ａ方向から見た図、第２図はそのロードセル出力
回路構成を示す図、第３図はその動作を説明するための
図で、同Ｃｃｍ面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）の矢印Ａ
方向から見た図、第４図（ａ）〜Ｃｆ’）はロードセル
にねじりモーメントＱ及び曲げモーメントＭが作用した
場合のブリッジＩ及びブリッジ■の応答を説明するため
の図、第５図は第２図に示す出力回路のＡ／Ｄ変換器以
降の回路構成を示す図、第６図は重量検出装置の製造工
場での四隅補正作業の流れを示すフローチャート、第７
図はその計量時の四隅補正処理の流れを示すフローチャ
ート、第８図は本発明に係る重量検出装置に用いるロー
ドセルの構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（
ｂ）は側面図、同図（ｃ）は底面図、第９図は本発明に
係る重量検出装置に用いる他のロードセルの構造を示す
図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図、同図
（ｃ）は底面図、第１０図はその動作を説明するための
図で、同図くしく３）は平面図１．ＪＩＥＩ（ｂ）側面図、ｊｌｔｌゆ
（。？底面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）の矢印Ａ方向か
ら見た図、第１１図（ａ）〜（ｆ）はロードセルにねじ
りモーメントＱ及び曲げモーメントＭが作用した場合の
ブリッジ■及びブリッジ■の応答を説明するための図、
第１２図は本発明に係る重量検出装置に用いる他のロー
ドセルの構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（
ｂ）は側面図、同図（Ｃ）は底面図、第１３図はその動
作を説明するための図で、゛同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）側面図、同図（・チ猛面図、同図（ｄ）は同図（
ｂ）の矢印Ａ方向から見た図、第１４図（ａ）〜（ｆ’
）はロードセルにねじりモーメントＱ及び曲げモーメン
トＭが作用した場合のブリッジ■及びブリッジ■の応答
を説明するための図、第１５図は歪ゲージの構造を示す
図、第１６図は本発明に係るロードセル式稈に用いる他
のロードセルの構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、
同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は底面図、第１７図は
その動作を説明するための図で、同図（ａ）（しは平面図、同図（ｂ）側面図、同図ＣＣＮ面図、同図（
ｄ）は同図（ｂ）の矢印Ａ方向から見た図、第１８図（
ａ）〜（ｆ’）はロードセルにねじりモーメントＱ及び
曲げモーメントＭが作用した場合のブリッジ■及びブリ
ッジ■の応答を説明するための図、第１９図は歪ゲージ
の構造を示す図、第２０図は本発明に係る重量検出装置
に用いる他のロードセルの構造を示す′図で、同図（ａ
）は平面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は底面図
、第２１図及び第２２図は法その出力回路の構成を示す
図、第２３図及び第２４図は本発明に係る重量検出装置
の曲げモーメント及びねじりモーメント検出手段の構成
例を示す図、第２５図は本発明に係る重量検出装置に用
いる他のロードセルの構造を示す図で、同図（ａ）は平
面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は底面図、第２
６は本発明に係る重量検出装置に用いる他のロードセル
の構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は
側面図、同図（ｃ）は底面図、第２７・図（ａ）、（ｂ
）は従来のロードセル式秤の構造を示す図、第２８図は
その出力回路の構成を示す図である。図中、１・・・・
起歪体、６，１０，１１・・・・増幅器、７，１２，１
３・・・・Ａ／Ｄ変換器、９・・・・マイクロコンビロ
タ、１４・・・・表示器、１５・・・・メモリ、Ｚｓ　
、　Ｚｔ　、　Ｚｓ　−Ｚａ・・・・荷重検出用歪ゲー
ジ、Ｚ６＋　Ｚ＠’　＊　Ｚ＠ｇ　Ｚ＠’　”・・曲げ
モーメント検出用歪ゲージ、Ｚ　？　ｒ　Ｚｆ　’　ｔ
　ｚｓ　１ｚｓ′・・・・ねじりモーメント検出用歪ゲ
ージ、２９，２．。・・・・剪断力検出用歪ゲージ、３０〜３３・・・・増幅器、３
４〜３７・・・・Ａ／Ｄ変換器、３８・・・・マイクロ
コンビｒり、３９・・・・表示器、４０・・・・メモリ
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水平方向に拡がりを有する計量皿と荷重検出手段
を具備する重量検出装置において、該重量検出装置に作
用する曲げモーメント及びねじりモーメントの大きさを
検出するモーメント検出手段と、予め測定された前記計
量皿の任意の位置における出力誤差とそれに対応する曲
げモーメント及びねじりモーメントのデータを具備する
と共に計量時に偏荷重が生じた際前記モーメント手段で
検出され曲げモーメント及びねじりモーメントよりその
時の出力誤差を算出し前記荷重検出手段の出力誤差を補
正する補正手段とを具備することを特徴とする重量検出
装置。
（２）前記モーメント手段がロードセルの所定位置に貼
り付けられた曲げモーメント及びねじりモーメントを検
出する歪みゲージであることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の重量検出装置。
（３）前記モーメント検出手段が荷重検出手段以外の秤
構成部材の所定位置に貼り付けられた曲げモーメント及
びねじりモーメントを検出する歪みゲージであることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記
載の重量検出装置。