JPS6361119A

JPS6361119A - 複数のロ−ドセルを用いた秤量装置

Info

Publication number: JPS6361119A
Application number: JP20378086A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Murata; 豊村田; Yoshio Ishii; 良雄石井
Original assignee: Ee & D kk
Current assignee: Ee & D kk
Priority date: 1986-09-01
Filing date: 1986-09-01
Publication date: 1988-03-17

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〕本発明はロードセルを用いた秤量装置に係り、特に複数
のロードセルを使用した秤量装置であって、かつ調整作
業を簡易化することが可能な秤量装置に関する。

〔従来の技術〕

ロードセルを用いた秤量装置において、秤量が大きい装
置では、一つのロードセルで荷重の測定を行おうとする
と、ロードセルが非常に大きくなりかつ高価となるため
複数のロードセルを使用するものが多い。また比較的秤
量は小さくても、計量台が大きい場合にも偏荷重により
ロードセルに大きな応力が加わるため、複数のロードセ
ルが使用されることがある。この場合、各ロードセルに
対しては秤量物の荷重の一部が加わることになるので、
各ロードセルから出力された信号を加算して荷重を測定
する必要がある。

第２図及び第３図は従来の構成を示す。この構成では４
個のロードセルを使用する秤量装置に於ける荷重測定の
方法を示す。

先ス第２図において４個のロードセルＬ１、Ｌ２、Ｌ３
、Ｌ４から出力されたアナログ信号は並列接続２０とさ
れて各ロードセルからの信号が加算され、一つのアナロ
グ信号ＡＳとしてＡ／Ｄ変換器２１に入力さる。ここに
おいてアナログ信号ＡＳはデジタル信号ＤＳに変換され
てデジタル表示部２２に出力され、ここに於いて荷重の
表示が行われる。

第３図はこの構成を更に具体的に示すものである。同図
において、各ロードセルＬ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４には各
々４個のストレインゲージが取りつけてあり、各ストレ
インゲージに対して電圧ＥＣ（Ｖ）を印加することによ
り各ストレインゲージは秤量物の荷重による応力に対応
して所定の電圧（ｍＶ）を出力し、この出力を加算する
ことにより出力電圧Ｅｏ　　（ｍＶ）を出力する。この
出力Ｅ０から秤量物の荷重を算出する。なお図中符号ａ
ｌ、ａｚ、Ｒ３、Ｒ４は各ロードセルの定格出力（ｍＶ
／Ｖ）を示す。またロードセルＬ１におけるストレイン
ゲージの各抵抗値はＲＩＭ、Ｒ１いＲＩｃｓ　ＲＩＭと
する。第４図はこの構成をテブナンの定理を用いて書き
直したものであり、各符号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１、Ｒ４は各
ロードセルＬ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値を、またＥ
Ｉ　、Ｅｚ　、Ｅ：ｌ、Ｒ４は各ロードセルの出力（ｍ
Ｖ）を示す。同図においてロードセルＬ１を例により具
体的に説明すると、ロードセルＬ１の抵抗値ＲＩは次式
で表すごとができる。

Ｒ＋　＝　（Ｒ＋ａ＋Ｒ＋ｃ）／／　（Ｒｉｂ＋Ｒ＋ｄ
）　　・・・　（１）またロードセルＬ１の定格出力を
ａ、　　（ｍＶ／　Ｖ）とすると、このロードセルＬ１
の出力電圧であるＥＩ　（ｍＶ）は次式で表すことがで
きる。

Ｅｌ　＝３．　　（ｍＶ／Ｖ）ＸＥＣ（Ｖ）　　・・・
　（２）ここで、並列接続した結果得られる出力電圧Ｅ
０（ｍＶ）は次式で求めることができる。

Ｒ，Ｒ，Ｒ，Ｒ。

・・・　（３）ここで、Ｒ＋　＝Ｒｚ　＝Ｒ２＝Ｒ４であるならば出力
電圧Ｅｏ　　（ｍＶ）は上記式（３）に基づき次のよう
に表すことができる。

上記式（４）は並列出力した結果得られる出力が各ロー
ドセルの平均値である場合を示す。

以上のように複数のロードセルを使用する装置において
は、各ロードセルの特性が等しいことが必要であるが、
使用するロードセルを特に厳密に選別しない限り各ロー
ドセルの出力電圧Ｅ、　、ＥＺ　、Ｅ　３　、Ｅ　ａを
等しくすることは非常に困難である。従って各ロードセ
ルの出力電圧の間に相違のある方が一般的である。この
ため秤量装置において荷重のかかる位置が相違し、各ロ
ードセルに加わる荷重が相違すると、各ロードセルの出
力特性が相違しているため、同じ荷重であっても荷重の
かかる位置によって出力電圧Ｅ０が相違してしまう。こ
のため、このロードセルの出力の相違を補正するため従
来は抵抗を追加する方法が採用されている。

第５図において、各ロードセルＬ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４
に対しては可変抵抗ＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４を
追加し、これら各抵抗の抵抗値を適当に調節することに
より各ロードセルの出力電圧Ｅ＋　、Ｅｘ　、Ｒ３、Ｅ
ａが等しくなるよう調節している。つまりこの方法は他
のロードセルに比較して出力電圧の高いロードセルにお
いて対応する可変抵抗の抵抗値を増大させて電圧降下さ
せ、このロードセルの印加電圧が他のロードセルよりも
低くなるよう調節する。これによりこのロードセルの出
力電圧も低くして他のロードセルとの調節を行うように
している。つまり、第４図で示した出力電圧Ｅ、　、Ｒ
２、Ｒ３、Ｒ４の何れかを小さくすることにより各ロー
ドセルの出力を平均化させる。従ってこの方法は実施す
ればロードセルの特性が相違しており、かつ荷重のかか
る位置が違っても等しい出力を得ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上に示した従来技術にあっては次のような問題点が指
摘されておりその解決が望まれている。

ここで、ロードセルに対しては第６図に示ずように感温
抵抗ＲＴを配置し、これによりロードセルの温度特性を
補償する方法が以前から行われている。即ち、ロードセ
ルを構成する金属は温度の上昇と共に弾性が変化し、同
じ荷重であってもロードセル本体の歪みが大きくなり、
この結果温度の上昇と共に出力が増大してしまう。この
ため感温抵抗ＲＴにより温度の上昇と共に抵抗値を増大
させて印加電圧を減少させ、これによりロードセルの出
力の増加に対応するようにしている。しかしこの温度補
償を行う構成に対して前述のような可変抵抗を更に追加
すると、この抵抗の追加はロードセルの温度特性に対し
て悪影客を与えるという問題がある。

またこの追加した抵抗を調整して適性な抵抗値とするた
めには、何回も分銅を載せ降ろしする作業が必要であり
、この作業に長時間を要すると共に、多大な労力を必要
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は以上に示した従来技術の問題点を解決すべく構
成したものであり、各ロードセルから出力されたアナロ
グ信号を、その信号毎にデジタル変換する回路を構成し
、この各デジタル信号を加算し、かつ各ロードセルの特
性を演算により補償する回路を接続したロードセル式秤
量装置である。

〔作用〕

各ロードセルから出力された出力電圧（アナログ信号）
をこのアナログ信号毎にデジタル変換し、かつ各デジタ
ル信号を加算すると共に、分銅をロードセルの数に等し
い回数具なる位置に配置する等の方法により予め算出し
ておいた係数を各信号に対して乗じることにより、演算
によって各ロードセルの特性を補償し、秤量物の荷重を
測定する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の構成を示す。符号Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ３、
Ｌ４は一つの秤量装置に配置したロードセルを示し、各
ロードセルから出力された電圧（アナログ信号）ＡＳＩ
、ＡＳ２、ＡＳ３、ＡＳ４はＡ／Ｄ変換回路１に出力さ
れる。この回路において、各アナログ信号ＡＳＩ−ＡＳ
４は各々デジタル変換される。即ちここにおいて各アナ
ログ信号ＡＳＩ〜ＡＳ４に対応してＡ／Ｄ変換が行われ
、その変換の結果生じたデジタル信号ＤＳＩ、ＤＳ２、
ＤＳ３、ＤＳ４がデジタル加算回路２に出力される。こ
の回路において各デジタル信号ＤＳＩ〜ＤＳ４は後述す
る方法により算出した係数を乗じることにより各ロード
セル出力が等しくなるよう調整される。即ち定格出力が
相違するロードセルであっても、この係数を乗じること
により、特別に抵抗を設置することなく各ロードセルの
定格出力が全く等しいものとして処理することができる
。このようにして各ロードセルの信号はこのデジタル回
路において加算されると共に秤量物の荷重を演算し一つ
のデジタル信号ＤＳとしてデジタル表示部３に出力され
、荷重の表示が行われる。

次に各ロードセルからの出力の補正方法について説明す
る。

前記ロードセルし１〜Ｌ４を有する秤量装置に対して所
定の荷重をかけ、各ロードセルの出力をＡ／Ｄ変換して
得られるデータをそれぞれ、Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄと
し、これらデータＤａｘＤｄを加算して得られる値をＤ
とする。

Ｄａ＋Ｄｂ＋Ｄｃ＋Ｄｄ＝Ｄ・Ｈ＋　　（５）次に秤量
装置の荷重受容部の異なる位置に荷重をかけることによ
り次の式を得る。

Ｄａ＋　　＋Ｄｂｌ　　＋Ｄｃ、＋Ｄｄ＋　＝Ｄ＋・・
・　（６）Ｄ　ａ　Ｚ　＋Ｄ　ｂ　ｚ　＋　Ｄ　Ｃ２＋　Ｄ　ｄ　
ｚ　＝　Ｄ　ｚ・・・　（７）Ｄ　ａ　ｚ　＋Ｄ　ｂ　３　＋Ｄ　Ｃ３＋　Ｄ　ｄ　ｘ
　＝　Ｄ　３・・・　（８）Ｄ　ａ　４　＋Ｄ　ｂ　ａ　”　Ｄ　ｃ　４　＋　Ｄ　
ｄ　４　＝　Ｄ　４・・・　（９）ここで、各ロードセルし１〜Ｌ４の定格出力が等しいな
らばＤ＋　＝Ｄ２　＝Ｉ）ｌ　＝Ｄ４となる。然し上述したようにロードセルの出力特性は各
々微妙に相違するのが一般的であり、実際には最良の場
合でも殆どり、＃Ｄ、＃Ｄ、＝Ｄ。

となる。ここで、各ロードセルの出力に対して所定の係
数を乗じることにより前記式（６）〜（９）に於ける結
果が等しくなるようにする。この係数をＸａ、Ｘｂ、Ｘ
ｃ、’　Ｘｄとして前記式（６）〜（９）により以下の
式（１０）〜（１３）で示す連立方程式をたて、この方
程式を解くことより各係数Ｘ　ａ　−Ｘ　ｄを求める。

Ｄ　ａ　１　Ｘ　ａ　＋Ｄ　ｂ＋　Ｘ　ｂ　＋　Ｄ　ｃ
　１　Ｘ　ｃ　＋　Ｄ　ｄ　１　Ｘ　ｄ　＝　Ｄ・・・
　（１０）［）ａｚ　Ｘａ　＋Ｄｂｔ　Ｘｂ＋［）ｃ、Ｘｃ＋［）
ｄ２Ｘｄ＝Ｄ・・・　（１１）Ｄａ、Ｘａ＋Ｄｂ３Ｘｂ＋Ｄｃ、Ｘｃ＋Ｄｄ、Ｘｄ＝Ｄ
・・・　（１２）Ｄａａ　Ｘａ　＋］）ｂ４ｘｂ＋Ｉ）ｃ、Ｘｃ　＋Ｄｄ
４Ｘｄ＝Ｄ・・・　（１３）以上の式から求めた係数Ｘ　ａ　％　Ｘ　ｄを各ロード
セルの出力に乗じて補正値を得、この補正値を加算した
値は荷重の位置に関わらず常に一定となる。

〔効果〕

本発明は以上に示したように各ロードセルから出力され
た出力電圧（アナログ信号）をこのアナログ信号毎にデ
ジタル変換し、かつ各デジタル信号を加算すると共に、
分銅をロードセルの数に等しい回数異なる位置に配置す
る等の方法により予め算出しておいた係数を各信号に対
して乗じることにより、演算によって各ロードセルの特
性を補償し、秤量物の荷重を測定するように構成したの
で、ロードセルの出力補正用の抵抗が不要となりロード
セルの温度特性が低下することがない。

また抵抗の調節のため何回も分銅を積み降ろしする作業
も不要となるため作業性が大幅に向上する等の効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の秤量装置の回路図、第２図は従来型装
置の回路図、第３図は従来型装置のロードセルの結線図
、第４図は第３図に示す図をテブナンの定理を用いて書
き直した図、第５図は従来装置においてロードセルの出
力の補正を行うための回路図、第６図は一つのロードセ
ルの回路構成図である。１・・・Ａ／Ｄ変換回路　　２・・・デジタル加算回路
　　３・・・デジタル表示部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４・・・ロードセルＡＳＩ、ＡＳ
２、ＡＳ３、ＡＳ４・・・アナログ信号ＤＳＩ、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４・・・デジタル信号ＤＳ・・・加算後のデジタル信号第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

複数のロードセルから出力された出力電圧を加算するこ
とにより測定対象たる秤量物の荷重を測定する装置にお
いて、各ロードセルから出力されたアナログ信号をその
信号毎にデジタル変換する回路と、この回路から出力さ
れた各デジタル信号を加算しかつ各ロードセルの出力特
性を演算により補正する回路とを有することを特徴とす
る複数のロードセルを用いた秤量装置。