WO1993005374A1

WO1993005374A1 - Method and device for measuring dynamic load

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Publication number: WO1993005374A1
Application number: PCT/JP1991/001168
Authority: WO
Inventors: Eiichi Tada; Kazuo Watanabe
Original assignee: Kyoei Automatic Control Technology Co., Ltd.
Priority date: 1991-08-31
Filing date: 1991-08-31
Publication date: 1993-03-18
Also published as: DE69207887T2; EP0557528A1; US5526697A; JP3090686B2; DE69207887D1; KR930702663A; KR100216010B1; EP0557528A4; EP0557528B1; WO1993005371A1

Description

明細書

動的荷重測定方法及び動的荷重測定装置技術分野

本発明は、動揺や振動が存在する動的な状態での重量計測に適する動的荷重測定方法及び動的荷重測定装置に関する。背景技術

従来より、動揺や振動等の変動が存在する、いわゆる動的な状態での荷重測定について多くの提案がなされてきた。しかしながら従来の荷重測定方法及び装置は、変動周期が 1秒以上等のように比較的長い場合や、変動による加速度が 1 G以下の場合等のように準定常的で、動的な荷重計測といいつつも静的な荷重計測の域を出ていなかった。

まず従来の秤のように、設置箇所、即ちベースが完全に固定されて変動せず、また荷重が一定で、しかも検出部位に静かに載せられることを前提とする荷重測定装置について考える。

このような装置は、図 1 (A)に示すように、センサー部材 Aが変動しないようにベース Bで支持し、質量 mの被計測物 Cを静かにセンサー部材 A上に載せる。このような系は等速度運動系を形成し、力 Fは F=m_g( == Kgrn/s²)で測定される。 gは重力加速度 (m/s²)である。この場合、図 1 (B ) に示すように、時間の変化によって荷重 S Lは変化せず、また図 1 (C )に示すようにセンサー部材 Aの加速度 A/Lは常にゼロである。

次に図 1 (A)に示す荷重測定装置にステツプ荷重が加わる場合を考えてみる。センサー部材 Aに被計測物体 Cを上方より落下させる等して急激に荷重を作用させると、センサー部材 Aに振動が生じる。図示のようなビーム上のセンサ一部材 Aでは自由端に図 2 ( A )に示すような振動が生じ、また図 2 (B )のような加速度変動も生じる。この振動は、センサ一部材 Aを構成する部材の材質と構造によるダンパー効果によって徐々に減衰し、一定荷重となり、そこで初めて荷重を測定することができる。体重計によって人間の体重を計測する場合などもこのような状態であると言える。

さらに図 1 (A )に示す荷重測定装置に変動荷重が加わる場合を考えてみる。運動している物体、例えば自動車がセンサー部材 A上を通過する場合のようにパルス荷重が掛かる場合を想定する。すると、物体がセンサ一部材 A上に載つている時間が非常に短いので、センサー部材 Aには振動のみが残り、この振動は時間の経過と共に図 3 ( A )に示すようにゼ口に収束してしまうので、荷重を計測することができない。もちろんセンサ一部材 Aには加速度も生じるが、これも図 3 (B )に示すように時間の経過と共にゼ口に収束してしまうので荷重計測の手段とすることはできない。

次にベース B自体が変動する場合の荷重の計測について考えてみる。図 1 (A)に示す装置を、動揺、振動もしくは加速度運動するベース B ' 上に設置したとする（図 4 (A)) 。質量 mの被計測物 Cを静かにセンサー部材 A上に載せる。このような系は非等速度運動系を形成し、ベース B ' が変動するために図 4 (B )に示すように一定荷重とはならない。また、図 4 (C)に示すようにベース Β ' にはその変動による加速度 G Lが生じ、またセンサー部材 Αにはベース B ' の加速度 Gんにセンサー部材 A 自体の振動による加速度 A Lが加わった加速度が生じる。なお、図 4 (C ) 中の実線はセンサー部材 A自体の振動による加速度 Aんを、破線はべ一ス B ' の加速度 Gんを示す。

次に図 4 (A)に示す装置の設定状態で、ステツプ荷重が加わる場合を考えてみる。センサー部材 Aが全体的に変動している状態で荷重を急激にステップ荷重として作用させた場合、センサー部材 Aにはベース B ' の振動にステップ荷重による振動が生じる。この振動は、センサー部材 Aのダンパー効果によって徐々に減衰してゆくが、ベース B' の振動が残り、やはり正確な計測はできない（図 5(A)) 。加速度についてはべース B' の加速度のみが残るので荷重計測の手段とすることはできない。図 5 (B )中の実線はセンサ一部材 A自体の振動による加速度 ALを、破線はベース B' の加速度 GLを示す。

さらに変動荷重としてパルス荷重が掛かる場合を想定する。この場合、荷重が掛かる時間が非常に短いので、時間の経過と共にセンサー部材 Aとベース B ' の振動のみが残り、この振動も図 6(A)に示すようにゼロに収束してしまうので、荷重を計測することができないことになる (図 6(A)) 。加速度についてもステップ荷重の場合と同様に同様にべース B ' の加速度のみが残ってしまう（図 6(B)) 。図 6(B)中の実線はセンサー部材 A自体の振動による加速度 A几を、破線はベース B，の加速度 Gんを示す。発明の開示

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなしたものである。なお以下において「瞬時変位」、「瞬時荷重」とは、計測中におけるある時刻での変位、測定荷重値をいい、また「静止荷重」とは、系のすべてが静止して定常状態となっている場合に測定される荷重値をいう。

本発明に係る動的荷重測定方法は、ばね系を構成する部材の一端を固定し、他端を自由端とし、該自由端に荷重を掛けて瞬時変位 Yiを計測し、該変位 Yiに対して予め関係付けられる瞬時荷重 Wiを求めると共に上記変位 Yiを 2回微分して上記部材の自由端の加速度 Ag<_A/ ^を求め、静止荷重 Weを _{w =} ig k'yi'g'Ag(A L)i

e g+Ag_(A/L)i {g+Ag_(A^)i}²

(但し、式中 gは重力加速度、 k：ばね定数）

として測定するようにしたものである。

また本発明に係る動的荷重測定装置は、一端を固定すると共に他端を自由端としたばね系を構成するセンサー部材と、該センサー部材の自由端先端側に配した変位 Yiを計測する変位センサーと、該変位 Yiから静止荷重 Weを算出する演算手段とからなり、上記の方法を利用して静止荷重 Weを測定するものである

即ち、上記発明はセンサー部材を固定するベースは変動せずセンサー部材が動揺、振動等の変動をする場合のもので、この発明における荷重測定の原理について説明する。

図 1 (A )のような装置において、固定されたベース B上のビーム状のセンサー部材 Aが変動しているものとし、センサー部材 Aの先端の加速度を Ag(_{A/1 i}、同時刻の瞬時荷重を Wiとすると、運動方程式により、

Wi = m(g+Ag(A L)i)

= mg + m'Ag (A L)i -

となる。ここで Weは被計測物体 Cの静止荷重 (N )、 mは質量 (Kg)である。

上式から被計測物体 Cの静止荷重 Weは (N )、

として求められる。なお、加速度を

iは、センサー部材 Aの先端の変位を 2回微分することにより得られる。

ところで上記の式（ 1 )は、 D'Alembertの原理を適用したものであるが、装置の構成要素について理想的な取り扱いをしており、実際には各構成要素の材質、構造等を考慮する必要がある。

一般的にばね系の振動方程式は、

my + ky = F (t)

で表される。今、図 7に示すようなばね系で、静かに荷重を掛けた場合に生ずる変位を Yeとし、この状態から系を振動させる。すると振動方程式は、

F(t) = m--d y-y_e) + k(y-y_e)

= my-my_e + k(y-y_e) (2)

となる。ここで、系の変動による瞬時荷重 Wiを掛けたときの変位をとすると、外力 F(t)は

F(t) = Wi-W_e

となり、上記式 (2)は

myi-my_e + k(y-y_e) = Wi-We (3)

となる。

ところが静止荷重による変位 Yeは一定であるから、加速度 te= 0であり、

とおくと上記式 (3)は

mAg(AL)i ⁺ k(yi-y_e) = Wi-W_e

となり、これを

と変形できる。また図 8から

yi:y_e=Wi:w_e= (g+Ag(AL)i):g

と表せ、これより yi-y_e=yi-yi °

g + Ag(AL)i となる。この閧係を上記式 (4 )に代入すると、

となり、これより

W_e =

(5 ) となる。

変位から瞬時荷重 Wiを算出するには、静止荷重と変位の閬係を予め調ベておくことにより雨者の鬨係をテーブル化し、変位を測定することによつて対応する瞬時荷重に置換するようにしてもよいし、系のばね定数 kを用い、フックの法則により

Wi = k-yi

として求めるようにしてもよい。

即ち、計測した変位から瞬時荷重 Wiと加

の算出を行うことにより、静止荷重 Weを計測できる。なお、ばね定数 kはセンサー部材の形状、構造、材質等により定まるが、例えば図 9のようなはりでは周知のように、

I³

である。式中の Eはヤング率、 Iは慣性モーメント（=Wi³/12)である。また本発明に係る動的荷重測定方法は、上記ばね系を構成する部材を固定するベースが動揺、振動等の変動をする場合において、該ベースの

も計測し、静止荷重 Weを測定するよう構成することができる。

この場合における荷重、定の原理について説明する。

114 (A )のような装置において、ベース B ' 及びベース B ' 上のビーム状のセンサー部材 Aがそれぞれ動揺、振動等の変動をしているものとし、ベース B ' が加速度 A g<_G / ！で振動し、センサー部材 Aの先端がベース B ' に対して加速度を Ag(_A/1 ^で振動しているとすると、式（3 )は m(Ag(yVL)i -厶 g(G/L)i) + k(Yi - y_e) = m(g + Ag (A L)i一厶 g(G/L)i)

となる。ベースが静止している場合と比較すると、ベース B ' が変動する場合は式（5 )中の Δ _Α / に (Ag_<A/L>i—厶 _G /し _μ)を代入すればよいから、 w Wig _ k'yi'g'(Ag(A L)i - Ag(G L)Q

g + Ag (A/L)i - Ag_(G L)i jg + Ag _(A/L)i - Ag(G L)i}² という関係が得られる。即ち、ベースの変位からの加速度 Ag_<G /し) iの算出及びセンサー部材の変位からの瞬時荷重 Wiと加速度 Ag(_A/_{L) i}の算出を行うことにより、静止荷重 Weを計測できる。

本発明に係る動的荷重測定装置は、センサー部材の固定端に、上記べースの振動、動揺等による変動の加速度 Δ ^/^を計測する手段を設け、上述の方法を利用することにより静止荷重 Weを測定する構成とすることができる。

上記加速度 Ag_<G /^を計測する手段は、上記ベースの動揺、振動等の変動によって振動するように取付けた発光素子と、該発光素子から射出する光の入射位置変動を検出する位置固定の一次元位置検出素子とから構成することができる。

また、上記センサー部材を中空枠体形状とし、該中空部内の固定端側にはり状部材の一端を固定し、該はり状部材の自由端を中空部内で上記センサー部材の自由端に対向させ、該はり状部材の自由端と上記センサ一部材の自由端との間に上記変位センサーを配した構成とすることができる。

そして上記変位センサーには光学的変位検出センサーを用いることができ、検出素子として PSD等の一次元位置検出素子を採用できる。このような一次元位置検出素子を用いた場合には、上記はり状部材の自由嬙に素子を取付け、該素子に光を照射する発光素子を上記センサー部材の自由端側に取付けた構成とすることができる。図面の簡単な説明

図 1は、荷重計測の基本的概念を示す図で、（A ) はその装置構成を、（B ) はセンサー部材に生じる荷重の変化を、（C ) は同加速度の変化を示し、

図 2は、図 1の装置にステップ荷重を加えた場合の変化を示すグラフで、（A ) はセンサー部材に生じる荷重の変化を、（B ) は同加速度の変化を示し、

図 3は、図 1の装置にパルス荷重を加えた場合の変化を示すグラフで、（A ) はセンサー部材に生じる荷重の変化を、（B ) は同加速度の変化を示し、

図 4は、図 1に示す荷重測定装置を動揺、振動等の変動をするベース上に設置した状態を示す図で、（A ) はその装置構成を、（B ) はセンサ一部材に生じる荷重の変化を、（C )は同加速度の変化を示し、

図 5は、図 4の装置にステップ荷重を加えた場合の変化を示すグラフで、（A ) はセンサー部材に生じる荷重の変化を、（B〉は同加速度の変化を示し、

図 6は、図 4の装置にパルス荷重を加えた場合の変化を示すグラフで、（A ) はセンサー部材に生じる荷重の変化を、（B ) は同加速度の変化を示し、

図 7は、本発明に係る動的荷重測定方法及び同装置の荷重測定原理を説明するためのばね系における荷重と変位の関係を示す図、

図 8は、同じく静止荷重と瞬時荷重及びそれらによる変位の関係を示すグラフ、

図 9は、はり状のセンサ一部材のばね係数を示すための斜視図、図 1 0は、本発明に係る動的荷重測定装置の実施例を示す斜視図、図 1 1は、図 1 0の A— A断面図、

図 1 2は、図 1 0の荷重検出センサー部の拡大側面図、

図 1 3は、図 1 0の荷重検出センサ一部の拡大平面図、

図 1 4は、図 1 0の装置の回路構成図、

図 1 5は、図 1 0の装置の動作を示すフローチャート、

図 1 6は、ベースが変動しないように図 1 0の装置を設置してステツプ荷重を掛けたの場合の加速度と測定荷重を示すグラフ、

図 1 7は、ベースが変動しないように図 1 0の装置を設置してパルス荷重を掛けたの場合の加速度と測定荷重を示すグラフ、そして

図 1 8は、ベースが変動するように図 1 0の装置を設置して一定荷重を掛けたの場合の加速度と測定荷重を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

図 1 0に示す動的荷重検出装置は、主に枠体 1、アーム体 2及び荷重検出用センサー部 3と、加速度検出用センサー部 4とからなる。

枠体 1は矩形の中空枠形状を有するもので、太柱状の固定側柱部 5 、固定側柱部 5と対向する負荷側柱部 6、両柱部 5、 6間を連結する上下の連結片部 7、 8からなる。固定側柱部 5はベース 9上へ固定されるもので、荷重を掛けるための負荷側柱部 6は自由端となり、いわゆる片持ちはり状に支持される。なお、固定側柱部 5は上端を固定するようにしてもよく、図示のように上端面にボルト穴 5 aを設けてある。

アーム体 2は基柱部 1 0と腕状部 1 1とからなり、基柱部 1 0を枠体 1の固定側柱部 5にボルト 1 2により組み合わせて固定する。腕状部 1 1は基柱部 1 0を固定側柱部 5に取付けた状態で、負荷側柱部 6との間に僅かな隙間を残して枠体 1の内側中空部内へ突出する。

荷重検出用センサ一部 3は負荷側柱部 6に取付けた発光部 1 3と腕状部 1 1の先端に取付けた一次元位置検出用の半導体位置検出素子（以下 P S D ) 1 4とからなる。発光部 1 3は、負荷側柱部 6に固定した L字状の支持体 1 5の先端に、赤外 L E D等の発光素子 1 6を取付け、細い射出孔 1 7を備えたカバー 1 8で覆ったものである。 P S D 1 4は射出孔 1 7と対向する位置に、長手方向を図中の上下方向に向けて取付けてあり、射出孔 1 7から射出される発光素子 1 6の光を受けて、その受光位置を示す信号を出力するようになっている。このため負荷側柱部 6に荷重が掛かって連結片部 7、 8がたわみ、発光素子 1 6の位置が変化すると、その変化した位置が P S D 1 4によって連続的に検出されるようになっている。従って P S D 1 4の出力は、ばね系を構成する連結片部 7、 8の変位を示すデータとなる。

加速度検出用センサー部 4は固定側柱部 5に取付けた発光部 1 9と腕状部 1 1の基端に取付けた一次元位置検出用の P S D 2 0とからなる。発光部 1 9は、基柱部 1 0に突出形成した取付けブロック 2 1の先端に、赤外 L E D等の発光素子 2 2を取付け、詳細には図示せぬが荷重検出用センサー部 3の発光部 1 3と同様に細い射出孔を備えたカノ一で覆つたものである。 P S D 2 0はこれも同様に、この射出孔と対向する位置に長手方向を図中の上下方向に向けて取付けてあり、射出孔から射出される発光素子 2 2の光を受けて、その受光位置を示す信号を出力するようになつている。また発光素子 2 2は 2本の板ばね 2 3によって取付けブロック 2 1に連結してあり、固定側柱部 5を固定したベース 9自体の動揺、振動と共に、図中上下方向に振動するようになっている。このためベース 9の動揺、振動等による変動によつて発光素子 2 2が振動すると、その変化した位置が P SD 20によって連続的に検出されるようになっている。従って P SD 20の出力は、ベース 9の変動状態を示すデータとなる。

もちろん本発明で使用する荷重検出用センサ一と、加速度検出用センサ一が、上述の構造、形状、組み合わせのものに限定されるものではなく、従来より知られているセンサーを適宜採用できる。

上述した二つの PSD 14、 20は、腕状部 1 1に取付けたアリント基板 24に取付けてある。プリント基板 24は、例えば二枚の基板を重ねる等により構成するもので、荷重検出用センサー部 3の発光素子 1 6 と PSD 14用の回路（荷重検出用回路 25 ) と、加速度検出用センサ一 4の発光素子 22と P SD 20用の回路（加速度検出用回路 26 ) とが個別に形成してある。これらの検出用回路 25、 26は同一の回路構成を有し、それぞれセンサー電源回路 27、 PSD 14、 20の位置検出出力を増幅して出力する電流増幅回路 28、 PSD 14、 20の出力にバイアスをかけるためのバイァス回路 29及び発光素子駆動用の駆動回路 30からなる。

また検出用回路 25、 26はそれぞれ演算ユニット 3 1に接続してある。演算ュニット 31は、 C PU32、電源回路 33、二系統の A/D 変換器 34、 35、入力回路 36、三つの出力回路 37、 38、 39及び表示回路 40を備えている。この演算ュニット 31は、例えば枠体 1 の固定側柱部 5やアーム体 2に全体を設けたり、全体を枠体 1やアーム体 2外にユニット化して設けたり、また一部を枠体 1やアーム体に、残部を外部にュニット化して設けたり、種々の態様を取り得る。

電源回路 33は外部電源に接続し、両検出用回路 25、 26のセンサ一電源回路 27や CPU32、 AZD変換器 34、 35、外部入力用の入力回路 36、出力回路 37、 38、 39等へ電源供給するようになつている。また二系統の AZD変換器 34、 35はそれぞれ検出用回路 2 5、 26の電流増幅回路 28に接続し、電流増幅回路 28の二系統のァナログ出力を AZD変換して CPU 32へ入力する。即ち、 PSD 1 4、 20の検出出力は 4チャンネルの入力として CPU32へ入力されるが、入力用のインターフェース回路は図示を省略してある。出力回路 37は表示回路 40の静的値表示部 41用、出力回路 38は同じく動的値表示部 42用、そして出力回路 39は外部出力用である。

次に本実施例の動作フローについて説明する。

装置のスタート後、まずステップ 1において通常測定か否かを判断する。通常測定でなければステップ 15へ進んで初期値の設定を行ない、通常測定であればステップ 2へ進む。ステツァ 15における演算開始モードの選択は、入力回路 36 (もしくは CPU32)への外部入力により行なう。

通常測定の場合は、ステップ 2で AZD変換器 34、 35へ取り込んだ PSD 14、 20の検出出力をステップ 3で A/D変換し、ステップ

4でこの取り込んだ PSD 14の検出出力、即ち PSD 14から入力される変位データを荷重データに変換する。この変位データは瞬時変位 Yi を示し、また荷重データは瞬時荷重 Wiを示すものである。なお変位から荷重への変換は、静止荷重と変位の関係を予め調べておいて両者の関係をテーブル化しておけば、 P SD 14の検出出力から測定される変位を簡単に瞬時荷重 Wiに置換できる。もちろん枠体 1とアーム体 2とを組み合わせて構成するばね系としてのばね常数 kはいずれにしても必要なので、瞬時荷重 Wiをフックの法則により

Wi = k-yi

として求めるようにしてもよい。

その後、ステップ 5で演算開始モードの選択を行なう。演算開始モードの選択は入力回路 3 6 (もしくは C P U 3 2 ) への外部入力により行なう。次いでステップ 6において演算定数等の初期設定等をチェックし、演算を開始すべき条件が整っているか否かを判定し、演算を開始しないと判断したときはステツプ 1 1へ進んでステツプ 4において変換した荷重値を静的値として出力回路 3 7から外部出力し、表示回路 4 0の静的値表示部 4 1に表示する。

一方、演算を開始すべきと判断したときは、ステップ 7へ進んで装置が変動状態にあるか否かを判定し、変動状態にあるときはステップ 8で変動モードでの動的値の演算を行なう。変動モードにおける演算は、式 ψ Wjg k'yi'g'(Ag_(A L)「Ag(G L)i)

g + Ag _(A L)i -厶 g(G L)i {g + Ag (>VL)i - Ag_(CyL)i}² に基づいて行なう。既に述べたように、 Weは求めるべき静止荷重で、厶 A/L^は P S D 1 4の検出出力から測定される変位 Yiを 2回微分して得られる枠体 1の負荷側柱部 6の加速度、 Δ _Λ /し)い Ag^/ L は P S D 2 0の検出出力から測定される変位を 2回微分して得られるベース 9の変動の加速度である。

またステップ 7において変動モードでないと判定したときは、ステッァ 1 2においてステップ荷重であるか否かを判断し、ステップ荷重であるときはステップ 1 3においてステップモードでの動的値演算を行ない、ステツァモ一ドでないときはパルス荷重であると判断してステップ 1 4においてパルスモードでの動的値演算を行なう。両モードとも基本的に行なうべき演算は式 g + Ag_(A/L)i (g + Ag₍ VL)i)² による。但し両モードは、図 2、図 3に示すように時間の経過に伴う検出荷重の形態が違うので、演算ユニット 3 1によるサンプリング時間、サンプリング範囲等のデータの処理形態等異なることになる。

さらにステップ 8、 1 3、 1 4での演算結果はステップ 9において出力回路 3 8、 3 9から外部出力し、出力回路 3 8の出力は表示回路 4 0 の動的値表示部 4 2に動的値として出力する（ステップ 1 0 ) 。

次に演算結果の実例について説明する。

図 1 6はベース 9が変動しない状態下で負荷側柱体 6に lOKgfの重りを落下させ、そのまま負荷厠柱体 6上に置いたステップ荷重の場合の計測結果を示す。図中 D Lは動的値、 S/Lは荷重値、 Gんは加速度値である。約 2 0 0 msec程の時間で動的値 D Lが静止荷重である lOKgfを示しているのがわかる。

図 1 7はベース 9が変動しない状態下で負荷側柱体 6に lOKgfの重りを落下させ、即座に取り去ったパルス荷重の場合の計測結果を示す。動的値 D/Lが 1 5 0 msecの近傍で最大値として静止荷重である lOKgfを示しているのがわかる。

図 1 8はベース 9が変動する状態下で負荷側柱体 6に lOKgfの重りを静かにのせ、一定荷重とした状態での計測結果を示す。動的値 D/Lがべースの変動状態にもかかわらず静止荷重である lOKgfを示しているのがわかる。産業上の利用可能性

本発明に係る動的荷重測定方法及び動的荷重測定装置は、以上説明してきたようなものなので、液体が流入、流出していて計測中に荷重が変. 動する場合の瞬時重量計測、計測対象物が生魚などで計測中に運動する場合の重量計測、船舶、飛行機、コンベア等のように動揺する場所やべース上での重量計測、走行する車雨等の重量計測等、いわゆる動揺や振動が存在する動的な状態での重量計測に利用し得る。

Claims

請求の範囲

1 . ばね系を構成する部材の一端を固定し、他端を自由端とし、該自由端に荷重を掛けて瞬時変位 Yiを計測し、該変位 Yiに対して予め鬨係付けられる瞬時荷重 Wiを求めると共に上記変位 Yiを 2回微分して上記部材の自由端の加速度 Ag_<A/L ^を求め、静止荷重 Weを

(但し、式中 gは重力加速度、 k ：ばね定数）

として測定する動的荷重測定方法。

2 . 上記ばね系を構成する部材を固定するベースが動揺、振動等の変動をする場合において、該ベースの変動の加速度 Δ ₍₃ /し) ₅をも計測し、静止荷重 Weを

w— Wig一 _ _ k'yi'g'(Ag(A L)「Ag(c L)

g + Ag(A^)i -Ag(cyL)i jg + Ag(A^)i -Ag(cvL)i}² として測定する請求項 1または 2の動的荷重測定方法。

3 . 上記瞬時荷重 Wiを

Wi = k-yi

として求める請求項 1または 2の動的荷重測定方法。

4 . 一端を固定すると共に他端を自由端としたばね系を構成するセンサ一部材と、該センサー部材の自由端先端側に配した変位 Yiを計測する変位センサーと、該変位 Yiから静止荷重 Weを算出する演算手段とからなり、該演算手段は、上記変位 Yiに対して予め関係付けられる瞬時荷重 Wi を求めると共に上記変位 Yiを 2回微分して上記部材の自由端の加速度厶 g_<A / iを求め、静止荷重 Weを

(但し、式中 gは重力加速度、 k：ばね定数）

として測定することを特徴とする動的荷重測定装置。

5 . 上記瞬時荷重 Wiを

Wi = k-yi

として求める請求項 4の動的荷重測定装置。

6 . 上記センサー部材の固定端に、該センサー部材を固定したベースの振動、動揺等による変動の加速度 Δ _(ϊ/ι^を計測する手段を設け、上記演算手段は静止荷重 Weを w = Wig k'yi'g*(Ag(A/L)i - Ag(c L)i)

g + Ag (A/L)i - (G L fg +Ag(A^)i - Ag (cyL)i f

として測定することを特徴とする請求項 4または 5の動的荷重測定装

7 . 上記センサー部材を中空枠体形状とし、該中空部内の固定端側にはり状部材の一端を固定し、該はり状部材の自由端を中空部内で上記センサ一部材の自由端に対向させ、該はり状部材の自由端と上記センサ一部材の自由端との間に上記変位センサーを配したことを特徴とする請求項 4ないし 6のいずれかの動的荷重測定装置。

8 . 上記変位センサーが、光学的変位検出センサーである請求項 7の動

9 . 上記変位センサーが、一次元位置検出素子を用いたものである請求項 8の動的荷重測定装置。

1 0 . 上記一次元位置検出素子を上記はり状部材の自由端に取付け、該 —次元位置検出素子に光を照射する発光素子を上記センサー部材の自由端側に取付けた請求項 9の動的荷重測定装置。

1 1. 上記加速度 Ag<_G/ ^を計測する手段が、上記ベースの動揺、振動等の変動によって振動するように取付けた発光素子と、該発光素子から射出する光の入射位置変動を検出する位置固定の一次元位置検出素子とからなる請求項 10の動的荷重測定装置。

12. 上記一次元位置検出素子が PSDである請求項 1 0または 1 1の動的荷重測定装置。