(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に設置可能であり被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量電気信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第１の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する第１の補正用電気信号を生成する第１の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第２の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する第２の補正用電気信号を生成する第２の補正用荷重変換手段と、を備え、第１の補正用質量の第１の重心と第２の補正用質量の第２の重心の間に上記計量用荷重変換手段の風袋と上記被計量物の合成重心が位置し、第１及び第２の重心と上記合成重心が同一直線上又はその近傍に位置するように第１及び第２の補正用荷重変換手段を設け、第１の補正用荷重変換手段の感度Ｅ１  、第１の補正用質量ｍ２１、及び第１の重心と上記合成重心との距離Ｌ１  に対する第２の重心と上記合成重心との距離Ｌ２  の比Ｌ１  ／Ｌ２  の積Ｅ１  ・ｍ２１・Ｌ１  ／Ｌ２  と、第２の補正用荷重変換手段の感度Ｅ２  、及び第２の補正用質量ｍ２２の積Ｅ２  ・ｍ２２と、が互いに等しいか若しくは近くなるように定め、第１及び第２の補正用荷重変換手段の各々の出力端子を並列接続し、この並列接続した出力端子から出力する第１及び第２の補正用電気信号の合成補正用電気信号と上記計量電気信号とに基づいて上記被計量物の質量信号を生成する演算手段を具備することを特徴とする質量測定装置。
【請求項２】
物体上に設置可能であり被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量電気信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第１の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する第１の補正用電気信号を生成する第１の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第２の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する第２の補正用電気信号を生成する第２の補正用荷重変換手段と、を備え、第１の補正用質量の第１の重心と第２の補正用質量の第２の重心までの夫々の距離が等しいか若しくは略等しい両方の重心の中間に上記計量用荷重変換手段の風袋と上記被計量物の合成重心が位置し、第１及び第２の重心と上記合成重心が同一直線上又はその近傍に位置するように第１及び第２の補正用荷重変換手段を設け、第１の補正用荷重変換手段の感度Ｅ１  及び第１の補正用質量ｍ２１の積Ｅ１  ・ｍ２１と、第２の補正用荷重変換手段の感度Ｅ２  及び第２の補正用質量ｍ２２の積Ｅ２  ・ｍ２２と、が互いに等しいか若しくは近くなるように定め、第１及び第２の補正用荷重変換手段の各々の出力端子を並列接続し、この並列接続した出力端子から出力する第１及び第２の補正用電気信号の合成補正用電気信号と上記計量電気信号とに基づいて上記被計量物の質量信号を生成する演算手段を具備することを特徴とする質量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば揺動する物体上、又は重力加速度の異なる地球上の任意の位置において被計量物の質量を正確に測定することができる質量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記従来の質量測定装置の一例が特開平３−１８０７２２号公報に開示されている。図５（ａ）はこの質量測定装置の側面図、図５（ｂ）はこの質量測定装置の正面図であり、図６は質量測定装置の電気回路を示すブロック図である。この質量測定装置は、図５に示すように、揺動する物体１９に設けられている計量用荷重変換器（ロードセル）１と補正用荷重変換器（ロードセル）２を備えている。この計量用荷重変換器１は、風袋（載置台９）の質量がｍａ  であり、質量Ｍの被計量物５を計量した場合、その計量用荷重変換器１に接続されている増幅器３の出力ｅａ  は式（１）に示すようになる。
ｅａ  ＝Ｋａ  Ｅａ  （Ｍ＋ｍａ  ）（ｇ＋ａ１  ）        ・・・・（１）
ただし、Ｋａ  は計量用荷重変換器１の出力電気信号を増幅する増幅器３の利得、Ｅａ  は計量用荷重変換器１への載荷重量と電気的出力との比例定数、即ち感度、ｇは重力加速度、ａ１  は計量用荷重変換器１に伝わる垂直方向の振動加速度である。
【０００３】
同様に、補正用荷重変換器２の補正用分銅６及び風袋の合計質量をｍｂ  としたときの補正用荷重変換器２に接続されている増幅器４の出力ｅｂ  は、式（２）に示すようになる。
ｅｂ  ＝Ｋｂ  Ｅｂ  ｍｂ  （ｇ＋ａ２  ）                ・・・・（２）
ただし、Ｋｂ  は補正用荷重変換器２の出力電気信号を増幅する増幅器４の利得、Ｅｂ  は補正用荷重変換器２への載荷重量と電気的出力との比例定数、即ち感度、ａ２  は補正用荷重変換器２に伝わる垂直方向の振動加速度である。
ここで、図５に示すように、被計量物５と計量用荷重変換器１の風袋の合計質量（Ｍ＋ｍａ  ）の合成重心ｇａ  と補正用分銅６及び補正用荷重変換器２の風袋の合計質量をｍｂ  の合成重心ｇｂ  とが、略同一の高さであって略同一の鉛直線上に位置するように、計量用荷重変換器１と補正用荷重変換器２を設け、これによって
ａ１  ≒ａ２                                      ・・・・（３）
とする。ただし、図５（ａ）に示す７は、貫通孔である。更に、
Ｋａ  Ｅａ  ｍａ  ＝Ｋｂ  Ｅｂ  ｍｂ                      ・・・・（４）
となるように増幅器３、４の利得Ｋａ  、Ｋｂ  を調整しておくと、補正演算器８が
（Ｋｂ  Ｅｂ  ｍｂ  ／Ｋａ  Ｅａ  ）・（ｅａ  −ｅｂ  ）／ｅｂ  ＝Ｍ  ・・・・（５）
を演算して被計量物５の質量Ｍを出力することができる。
このように、上記質量測定装置によると、物体１９の揺動に起因する加速度ａ１  （≒ａ２  ）の影響を補正して被計量物５の質量を正確に測定することができる。
【０００４】
しかし、上記質量測定装置では、図５に示すように、被計量物５と計量用荷重変換器１の風袋の合計質量（Ｍ＋ｍａ  ）の合成重心ｇａ  と補正用分銅６及び補正用荷重変換器２の風袋の合計質量をｍｂ  の合成重心ｇｂ  とが、略同一の高さであって略同一の鉛直線上に位置するように、計量用荷重変換器１と補正用荷重変換器２を設け、これによって式（３）のａ１  ≒ａ２  の条件を満足させる必要があるという問題がある。
即ち、図５に示すように、補正用分銅６を計量用荷重変換器１の載置台９の脚部に設けた貫通孔７に挿通させるという複雑な構造にしなければならない場合が生じ、質量測定装置における構造設計上の自由度がかなり制限されているという問題がある。更に、既存の質量測定装置に補正用荷重変換器２を増設しようとする場合には、構造上不可能な場合があり、このような顧客の要望を十分に満足させられないという問題もある。
【０００５】
そこで、質量測定装置における構造設計上の自由度を広く採れるようにする計量装置が発明されている（特開平６−３１７４５７号公報参照）。この計量装置は、図７に示すように、被計量物５の重量を測定する複数台の計量セル１０１  〜１０ｍ  と、この計量セル１０が設けられている揺動物体（床）１９に設けてある複数台のダミーセル１１１  〜１１ｎ  とを備えており、更に、図８に示すように、ＣＰＵ１４に設けられている床振動算出手段１２が、これらダミーセル１１１  〜１１ｎ  の出力信号Ｄ１  〜Ｄｎ  の振動成分に基づいて揺動物体１９の振動モードを検出して、計量セル１０１  〜１０ｍ  が設置されている夫々の床部分の上下方向の変位を算出し、床振動補正手段１３１  〜１３ｍ  が、この算出された各変位によって各計量セル１０１  〜１０ｍ  の出力する計量信号Ｗ１  〜Ｗｍ  中に含まれている床振動に起因する振動成分を除去して夫々の被計量物５の正確な計量信号ＢＳ１  〜ＢＳｍ  を出力するものである。
【０００６】
従って、この装置によると、前記従来の装置のように、ダミーセル１１１  〜１１ｎ  を計量セル１０１  〜１０ｍ  と互いに接近して設ける必要がないので、計量装置における構造設計上の自由度を広く採ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図７及び図８に示す上記従来の計量装置では、ＣＰＵ１４が複数のｎ個の各ダミーセル１１１  〜１１ｎ  の出力信号を得る必要があるために、図７に示すように、各ダミーセル１１１  〜１１ｎ  に対して増幅器１５１  〜１５ｎ  、及び必要な場合にはアナログフィルタ１６１  〜１６ｎ  を夫々に設ける必要があり、その分の費用が嵩むし、装置が大がかりとなるという問題がある。
【０００８】
そして、各ダミーセル１１１  〜１１ｎ  の出力信号をマルチプレクサ１７を介してＣＰＵ１４に入力させているので、各出力信号のマルチプレクサ１７による位相ずれ誤差を生じ、これによって床振動を表す振動モードの検出誤差が発生し、その結果、計量精度の低下をきたすという問題もある。この問題を解消する為に、マルチプレクサ１７を省略して各ダミーセル１１１  〜１１ｎ  を各々別個にＣＰＵ１４に接続しようとすると、各ダミーセル１１１  〜１１ｎ  ごとにＡ／Ｄ変換器１８を設ける必要があり、その分の費用が嵩むし、装置が更に大がかりとなるという問題が起こる。
【０００９】
本発明は、例えば揺動下において被計量物の質量を高精度に測定することができ、費用が安価で構造の簡単な質量測定装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、物体上に設置可能であり被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量電気信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第１の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する第１の補正用電気信号を生成する第１の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第２の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する第２の補正用電気信号を生成する第２の補正用荷重変換手段と、を備え、第１の補正用質量の第１の重心と第２の補正用質量の第２の重心の間に上記計量用荷重変換手段の風袋と上記被計量物の合成重心が位置し、第１及び第２の重心と上記合成重心が同一直線上又はその近傍に位置するように第１及び第２の補正用荷重変換手段を設け、第１の補正用荷重変換手段の感度Ｅ１  、第１の補正用質量ｍ２１、及び第１の重心と上記合成重心との距離Ｌ１  に対する第２の重心と上記合成重心との距離Ｌ２  の比Ｌ１  ／Ｌ２  の積Ｅ１  ・ｍ２１・Ｌ１  ／Ｌ２  と、第２の補正用荷重変換手段の感度Ｅ２  、及び第２の補正用質量ｍ２２の積Ｅ２  ・ｍ２２と、が互いに等しいか若しくは近くなるように定め、第１及び第２の補正用荷重変換手段の各々の出力端子を並列接続し、この並列接続した出力端子から出力する第１及び第２の補正用電気信号の合成補正用電気信号と上記計量電気信号とに基づいて上記被計量物の質量信号を生成する演算手段を具備することを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明は、物体上に設置可能であり被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量電気信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第１の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する第１の補正用電気信号を生成する第１の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置可能であり既知の第２の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する第２の補正用電気信号を生成する第２の補正用荷重変換手段と、を備え、第１の補正用質量の第１の重心と第２の補正用質量の第２の重心までの夫々の距離が等しいか若しくは略等しい両方の重心の中間に上記計量用荷重変換手段の風袋と上記被計量物の合成重心が位置し、第１及び第２の重心と上記合成重心が同一直線上又はその近傍に位置するように第１及び第２の補正用荷重変換手段を設け、第１の補正用荷重変換手段の感度Ｅ１  及び第１の補正用質量ｍ２１の積Ｅ１  ・ｍ２１と、第２の補正用荷重変換手段の感度Ｅ２  及び第２の補正用質量ｍ２２の積Ｅ２  ・ｍ２２と、が互いに等しいか若しくは近くなるように定め、第１及び第２の補正用荷重変換手段の各々の出力端子を並列接続し、この並列接続した出力端子から出力する第１及び第２の補正用電気信号の合成補正用電気信号と上記計量電気信号とに基づいて上記被計量物の質量信号を生成する演算手段を具備することを特徴とするものである。
【００１２】
第１及び第２の各発明に係る質量測定装置によると、物体からの揺動と被計量物の重量とを受けた計量用荷重変換手段が計量電気信号を生成し、物体からの揺動と第１の補正用質量に基づく重量とを受けた第１の補正用荷重変換手段が第１の補正用電気信号を生成する。そして、物体からの揺動と第２の補正用質量に基づく重量とを受けた第２の補正用荷重変換手段が第２の補正用電気信号を生成する。そして、第１及び第２の補正用荷重変換手段の並列接続された出力端子から出力する第１及び第２の補正用電気信号の合成補正用電気信号と計量用荷重変換手段の出力する計量電気信号とに基づいて上記被計量物の質量信号を演算手段が生成する。
【００１３】
つまり、第１の発明では、計量用荷重変換手段、第１及び第２の補正用荷重変換手段を同一の物体上に設け、第１の補正用質量の第１の重心と第２の補正用質量の第２の重心の間に計量用荷重変換手段の風袋と被計量物との合成重心を位置させて、第１及び第２の重心と合成重心が同一直線上又はその近傍に位置させたことにより、例えば物体が揺動した時に、この揺動により計量用荷重変換手段の風袋と被計量物が受ける揺動加速度と対応する合成補正用電気信号を第１及び第２の補正用荷重変換手段の並列接続した出力端子から出力することができる。従って、この合成補正用電気信号と計量用荷重変換手段の出力する計量電気信号とに基づいて被計量物の質量信号を演算手段が生成することができる。そして、第１の補正用荷重変換手段の感度Ｅ１  、第１の補正用質量ｍ２１、及び第１の重心と上記合成重心との距離Ｌ１  に対する第２の重心と上記合成重心との距離Ｌ２  の比Ｌ１  ／Ｌ２  の積Ｅ１  ・ｍ２１・Ｌ１  ／Ｌ２  と、第２の補正用荷重変換手段の感度Ｅ２  、及び第２の補正用質量ｍ２２の積Ｅ２  ・ｍ２２と、が互いに等しいか若しくは近くなるように定めることにより、第１及び第２の補正用荷重変換手段と計量用荷重変換手段の位置関係をこの条件を満足する範囲内で自由に選択することができ、この選択された位置関係において、第１及び第２の補正用荷重変換手段の並列接続した出力端子から上記揺動加速度と対応する合成補正用電気信号を出力することができる。よって、被計量物の質量信号を演算手段が生成することができる。
【００１４】
そして、第２の発明は、第１の発明において、第１の補正用質量の第１の重心と第２の補正用質量の第２の重心までの夫々の距離が等しいか若しくは略等しい両方の重心の中間に計量用荷重変換手段の風袋と上記被計量物の合成重心を位置させており、従って、Ｌ１  ／Ｌ２  ＝１としたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１乃至図３を参照して説明する。この実施形態の質量測定装置は、図２に示す揺動する物体１９、例えば振動している工場設備、又は船舶等に据え付けられており、この場合、例えば８Ｈｚ（０．２〜１０Ｈｚの間）の周波数で上下に揺動するものとする。各図に示す２０は計量用ロードセル、２１は第１のダミー用ロードセル、２２は第２のダミー用ロードセルであり、図１に示す２３は補正演算器である。
計量用ロードセル（計量用荷重変換手段）２０は、図２に示すように、一方の端部が揺動物体１９に固定され、他方の端部には被計量物２４を載置するための載置台２５が取り付けられている。そして、この計量用ロードセル２０の表面の４箇所に貼着した歪ゲージ２６、・・・により、揺動を受ける状態で被計量物２４の質量Ｍと載置台２５（風袋）の質量ｍ１  の重量に対応する計量電気信号ｅ１  ’を生成するように構成してある。即ち、ｅ１  ’は、
ｅ１  ’＝Ｅ１  （Ｍ＋ｍ１  ）（ｇ＋ａ１  ）            ・・・・（６）
として表される。ただし、Ｅ１  は計量用ロードセル２０への載荷重量と計量電気信号ｅ１  ’との比例定数、即ち計量用ロードセル２０の感度であり、ｇは重力加速度、ａ１  は被計量物２４と載置台２５の合計質量（Ｍ＋ｍ１  ）に掛かる揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度である。
【００１６】
第１のダミー用ロードセル（第１の補正用荷重変換手段）２１は、物体１９の揺動を検出するためのものであり、図２に示すように、一方の端部が計量用ロードセル２０と同様に外部揺動を受けるように揺動物体１９に固定され、他方の端部には既知質量ｍ２１の第１の分銅（第１の補正用質量）２７を取り付けて自由端としてある。そして、この第１のダミー用ロードセル２１の表面の４箇所に貼着した歪ゲージ２８により、揺動を受ける状態で第１の分銅２７の既知質量ｍ２１に基づく重量を受けてこの重量と対応する第１の補正用電気信号ｅ２１を生成するように構成してある。なお、この質量ｍ２１は、第１のダミー用ロードセル２１の風袋質量を含むものとする。即ち、ｅ２１は、
ｅ２１＝Ｅ２１ｍ２１（ｇ＋ａ２１）                      ・・・・（７）
として表される。ただし、Ｅ２１は第１のダミー用ロードセル２１に掛かる質量ｍ２１による重量と補正用電気信号ｅ２１との比例定数、即ち第１のダミー用ロードセル２１の感度であり、ａ２１は第１の分銅２７の質量ｍ２１に掛かる揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度である。
【００１７】
第２のダミー用ロードセル（第２の補正用荷重変換手段）２２は、物体１９の揺動を検出するためのものであり、図２に示すように、一方の端部が計量用ロードセル２０と同様に外部揺動を受けるように揺動物体１９に固定され、他方の端部には既知質量ｍ２２の第２の分銅（第２の補正用質量）２９を取り付けて自由端としてある。そして、この第２のダミー用ロードセル２２の表面の４箇所に貼着した歪ゲージ３０により、揺動を受ける状態で第２の分銅２９の既知質量ｍ２２に基づく重量を受けてこの重量と対応する第２の補正用電気信号ｅ２２を生成するように構成してある。なお、この質量ｍ２２は、第２のダミー用ロードセル２２の風袋質量を含むものとする。即ち、ｅ２２は、
ｅ２２＝Ｅ２２ｍ２２（ｇ＋ａ２２）                      ・・・・（８）
として表される。ただし、Ｅ２２は第２のダミー用ロードセル２２に掛かる質量ｍ２２による重量と補正用電気信号ｅ２２との比例定数、即ち第２のダミー用ロードセル２２の感度であり、ａ２２は第２の分銅２９の質量ｍ２２に掛かる揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度である。
【００１８】
そして、計量用ロードセル２０からの計量電気信号ｅ１  ’は、図１に示すように、増幅器３１により増幅された後に、アナログ−デジタル変換器３２により計量デジタル信号ｅ１  に変換されて補正演算器２３に入力する。また、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の各々の出力端子３３、３４は、図１に示すように、互いに並列接続してあり（＋と＋、−と−を互いに接続してある。）、この並列接続された出力端子３８には第１及び第２の補正用電気信号ｅ２１とｅ２２が入力し、この出力端子３８から出力される合成補正用電気号は増幅器３５により増幅された後に、アナログ−デジタル変換器３６により合成補正用デジタル信号ｅ２  に変換されて補正演算器２３に入力する。
【００１９】
補正演算器（演算手段）２３は、計量用ロードセル２０の出力する計量電気信号と対応する計量デジタル信号ｅ１  と第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の出力する第１、及び第２の補正用電気信号の合成電気信号と対応する合成補正用デジタル信号ｅ２  を入力して、
〔Ｋ２  Ｅ２  ｍ２  ／（Ｋ１  Ｅ１  ）〕・（ｅ１  −ｅ２  ）／ｅ２  ＝Ｍ  ・・・（９）
の演算を行って被計量物２４の質量Ｍを出力することができる。なお、図には示さないが、この出力された質量Ｍは、表示部によって表示される。
ただし、Ｋ１  、Ｋ２  は増幅器３１、３５の夫々の利得である。そして、Ｅ２  ｍ２  は後述するように、
0003621188.tif 000002
を満足するように定めた値である。
【００２０】
なお、Ｌ１  は、図２に示すように、第１の分銅２７の重心ｇ２１と被計量物２４及び計量用ロードセル２０の風袋（載置台２５）の合成重心ｇ１  との距離であり、Ｌ２  は、第２の分銅２９の重心ｇ２２と上記合成重心ｇ１  との距離である。そして、これら重心ｇ２１、ｇ１  、及びｇ２２は、直線３７上、又はその近傍に位置させてある。従って、Ｅ２  ｍ２  は既知の値である。また、被計量物２４の大きさは、様々であるので、標準の被計量物２４の重心を想定して合成重心ｇ１  を定める。このように、この質量測定装置によると、被計量物２４と載置台２５の合計質量（Ｍ＋ｍ１  ）に掛かる揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度ａ１  の影響を補正して被計量物２４の質量Ｍを正確に測定することができる。
【００２１】
次に、この実施形態に係る質量測定装置により被計量物２４の質量Ｍを演算するための理論を計算式を用いて説明する。図３は、図２に示す重心ｇ２１、ｇ１  、及びｇ２２の位置をＸＹ座標上に表したものである。図３に示すように、ｍ２１、（Ｍ＋ｍ１  ）、ｍ２２の各重心ｇ２１、ｇ１  、ｇ２２は、ＸＹ座標上の各点（Ｘ２１、Ｙ２１）、（Ｘ１  、Ｙ１  ）、（Ｘ２２、Ｙ２２）にあるとする。Ｌ１  は重心ｇ２１とｇ１  との間の距離、Ｌ２  は重心ｇ１  とｇ２２との間の距離である。揺動物体１９の揺動は、Ｘ軸回りの回転θＸ  、Ｙ軸回りの回転θＹ  、及びＸＹ平面に垂直なＺ軸方向の運動ｄｚからなっているとして、これ以外の運動はこの質量測定装置では検出できないので論じないこととする。
【００２２】
ここで、各重心ｇ２１、ｇ１  、ｇ２２の各点（Ｘ２１、Ｙ２１）、（Ｘ１  、Ｙ１  ）、（Ｘ２２、Ｙ２２）の間には次の関係式がある。
Ｘ１  ＝Ｘ２１Ｌ２  ／（Ｌ１  ＋Ｌ２  ）＋Ｘ２２Ｌ１  ／（Ｌ１  ＋Ｌ２  ）・・・・（１１）
Ｙ１  ＝Ｙ２１Ｌ２  ／（Ｌ１  ＋Ｌ２  ）＋Ｙ２２Ｌ１  ／（Ｌ１  ＋Ｌ２  ）・・・・（１２）
そして、質量（Ｍ＋ｍ１  ）における揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度ａ１  は、
【００２３】
【数１】
0003621188.tif 000003
【００２４】
となり、同様に、ｍ２１とｍ２２における揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度ａ２１とａ２２は、それぞれ
【００２５】
【数２】
0003621188.tif 000004
【００２６】
ここで、
ａ２  ＝ａ２１Ｌ２  ／（Ｌ１  ＋Ｌ２  ）＋ａ２２Ｌ１  ／（Ｌ１  ＋Ｌ２  ）・・・・（１６）
と置くと、式（１１）〜式（１５）の関係より、
ａ２  ＝ａ１                                        ・・・・（１７）
となる。このａ１  は、質量（Ｍ＋ｍ１  ）における揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度である。
【００２７】
次に、図１に示す第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の出力端子３３、３４において、
0003621188.tif 000005
を満足するようにＥ２１、ｍ２１、Ｅ２２、ｍ２２、Ｌ１  、Ｌ２  を調整し、又は配置する。そして、
0003621188.tif 000006
と置く。
そして、図１に示すように、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の出力端子３３、３４を並列接続してあるので、この並列接続された出力端子３８から出力される合成補正用電気信号と対応する合成補正用デジタル信号ｅ２  は、
ｅ２  ＝Ｋ２  〔Ｅ２１ｍ２１（ｇ＋ａ２１）＋Ｅ２２ｍ２２（ｇ＋ａ２２）〕／２・・・・（２０）
となる。そして、式（１６）〜式（１９）を式（２０）に代入して整理すると、式（１７）は、
ｅ２  ＝Ｋ２  Ｅ２  ｍ２  （ｇ＋ａ１  ）                  ・・・・（２１）
と書き直すことができる。よって、式（２１）により、被計量物２４と載置台２５の合計質量（Ｍ＋ｍ１  ）に掛かる揺動物体１９に起因する鉛直方向の加速度ａ１  を、合成補正用デジタル信号ｅ２  によって得ることができる。
【００２８】
よって、この合成補正用デジタル信号ｅ２  を使用して計量デジタル信号ｅ１  を補正して、被計量物２４の質量Ｍを演算することができる。即ち、計量デジタル信号ｅ１  は、式（１）と同様に、
ｅ１  ＝Ｋ１  Ｅ１  （Ｍ＋ｍ１  ）（ｇ＋ａ１  ）          ・・・・（２２）
で表される。そして、
Ｋ１  Ｅ１  ｍ１  ＝Ｋ２  Ｅ２  ｍ２                        ・・・・（２３）
となるように増幅器３１、３５の利得Ｋ１  、Ｋ２  を調整すると、式（２１）と式（２２）により、
Ｍ＝〔Ｋ２  Ｅ２  ｍ２  ／（Ｋ１  Ｅ１  ）〕・（ｅ１  −ｅ２  ）／ｅ２  ・・（２４）
の関係を得ることができる。この式（２４）を補正演算器２３が演算して被計量物２４の質量Ｍを出力することができる。
【００２９】
上記構成の質量測定装置によると、計量用ロードセル２０が生成する計量デジタル信号ｅ１  に含まれている物体１９の揺動に起因する揺動成分を第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の並列接続した出力端子３８から出力される合成補正用デジタル信号ｅ２  により補正して揺動成分を除去することができ、そして被計量物２４の質量信号Ｍを生成する構成としたから、被計量物２４の質量Ｍを正確に測定することができる。
【００３０】
そして、図２に示すように、重心ｇ２１と重心ｇ２２との間に合成重心ｇ１  を位置させて、重心ｇ２１、ｇ１  、及びｇ２２が同一直線上又はその近傍に位置することを満足すれば、これら重心ｇ２１、ｇ１  、及びｇ２２を鉛直方向及び水平方向の両方向、即ち、一点に一致させる必要がない。つまり、これら重心ｇ２１、ｇ１  、及びｇ２２を夫々互いに離れた位置となるように第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２、及び計量用ロードセル２０を設置することができるので、この質量測定装置の構造設計上の自由度を大きくすることができる。従って、揺動成分を除去することができるように既存の質量測定装置、又は重量測定装置にもこれら第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２を増設することができる可能性を高くすることができる。
【００３１】
また、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の各出力端子３３、３４ごとに増幅器を設ける必要がなく、並列出力端子３８に１台の増幅器３５を設ければよいので、増幅器の費用を低減することができるし、質量測定装置の嵩をその削減できた増幅器の分だけコンパクトにすることができる。
【００３２】
更に、１台の増幅器３５から出力された合成補正用電気信号を１台のＡ／Ｄ変換器３６を介して補正演算器２３に入力させる構成であるので、マルチプレクサが不要であり、これによって、位相誤差に基づく質量Ｍの測定誤差を解消することができる。また、Ａ／Ｄ変換器３６が１台で済むので、費用の低減、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００３３】
そして、図２において、重心ｇ２１とｇ１  の距離Ｌ１  と、重心ｇ１  とｇ２２の距離Ｌ２  と、を互いに等しくすることにより、式（１８）が
Ｅ２１ｍ２１＝Ｅ２２ｍ２２                              ・・・・（２５）
となり、Ｅ１  ｍ２１＝Ｅ２  ｍ２２を満足させればよいので、Ｅ１  ＝Ｅ２  及びｍ２１＝ｍ２２とすることができる。即ち、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の両方の感度Ｅ１  、Ｅ２  、及び第１と第２の分銅２９の両方の質量ｍ２１、ｍ２２を互いに等しくすることができるので、１種類のダミー用ロードセルを第１及び第２の各ダミー用ロードセル２１、２２に共用することができ、これによって、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の設計、製作が簡単となり、在庫数を半減させることができる。
【００３４】
次に、第２実施形態の質量計測装置を図４を参照して説明する。第１実施形態と第２実施形態が相違するところは、第１実施形態では、計量用ロードセル２０の出力信号ｅ１  ’に含まれている揺動物体１９に起因する振動成分を、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の出力信号ｅ２１、ｅ２２を使用してデジタル的に補正して被計量物２４の質量Ｍを出力する構成としたのに対して、第２実施形態では、アナログ的に補正して被計量物２４の質量Ｍを出力する構成としたところである。これ以外は、第１実施形態と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示しその説明を省略する。
【００３５】
即ち、図４に示すように、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２の出力端子３３と３４を並列接続して導出される並列出力端子３８から出力される合成補正用アナログ信号ｅ２  ’（ｅ２  ’は、式（２１）において増幅器３５に入力する信号であって、ｅ２  ’＝Ｅ２  ｍ２  （ｇ＋ａ１  ）である。）を、ハイパスフィルタ３９に通してＥ２  ｍ２  ｇに相当する直流成分の零補正を行う。次に、ハイパスフィルタ３９の出力信号Ｅ２  ｍ２  ａ１  を後述する適切な利得Ｋ３  の増幅器４０に通してＫ３  Ｅ２  ｍ２  ａ１  に増幅し、そして、この信号をアナログ減算器４１に入力させる。
【００３６】
アナログ減算器４１は、計量用ロードセル２０の出力信号ｅ１  ’（ｅ１  ’は、式（２２）において増幅器３１に入力する信号であって、ｅ１  ’＝Ｅ１  （Ｍ＋ｍ１  ）（ｇ＋ａ１  ）である。）からｅ４  （＝Ｋ３  Ｅ２  ｍ２  ａ１  ）を減算し（ｅ４  をｅ１  ’と逆位相で入力させる。）、及び補正して揺動物体１９に起因する振動成分を除去し、そして被計量物２４の質量Ｍを出力することができる。
【００３７】
次に、増幅器４０の利得Ｋ３  について説明する。いま、第１及び第２のダミー用ロードセル２１、２２に使用されている各歪ゲージ２８、３０が夫々同一の抵抗値であり、この歪ゲージ２８、３０の抵抗値が計量用ロードセル２０に使用されている歪ゲージ２６の抵抗値の２倍であるとする。この場合は、利得Ｋ３  を、
Ｋ３  ＝Ｅ１  （Ｍ＋ｍ１  ）／（Ｅ２  ｍ２  ）            ・・・・（２６）
のように調整する。よって、増幅器４０の出力信号ｅ４  は、
0003621188.tif 000007
となる。次に、アナログ減算器４１が
Ｍ＝（ｅ１  ’−ｅ４  ）／（Ｅ１  ｇ）−ｍ１            ・・・・（２８）
を演算して被計量物２４の質量Ｍを出力することができる。
【００３８】
この第２実施形態のアナログ式質量測定装置によると、アナログ減算器４１等の揺動成分を除去するための補正処理装置の構造及び処理内容がデジタル式のものと比較して非常に簡単になり、費用の低減を図ることができる。従って、揺動成分を除去することができない既存の質量測定装置を揺動成分を除去することができるようにするための改造、又は設計変更を容易に行うことができる。
【００３９】
ただし、上記各実施形態において、図３に示すように、３つの各重心ｇ２１、ｇ１  、ｇ２２をＸＹ平面内で同一直線上に配置する構成としたが、ＸＹＺの３次元空間内で３つの各重心ｇ２１、ｇ１  、ｇ２２を同一直線上に配置する構成としてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
第１及び第２の各発明に係る質量測定装置によると、計量用荷重変換手段が生成する計量電気信号を、第１及び第２の補正用荷重変換手段の各出力端子を並列接続した並列出力端子から出力される合成補正用電気信号により補正して揺動成分を除去し、被計量物の質量信号を生成する構成としたから、被計量物の質量を正確に測定することができるという効果がある。
【００４１】
そして、第１の補正用質量の第１の重心と第２の補正用質量の第２の重心の間に計量用荷重変換手段の風袋と被計量物の合成重心を位置させて、第１及び第２の重心と合成重心が同一直線上又はその近傍に位置することを満足すれば、第１及び第２の重心と合成重心とを鉛直方向及び水平方向の両方の位置を一致させる必要がない。つまり、第１及び第２の重心と合成重心とを互いに離れた位置となるように計量用荷重変換手段、第１及び第２の補正用荷重変換手段を設置することができるので、この質量測定装置の構造設計上の自由度を大きくすることができるという効果がある。従って、揺動成分を除去することができない既存の質量測定装置にも本願発明の第１及び第２の補正用荷重変換手段を増設することができる可能性を高くすることができる。
【００４２】
また、第１及び第２の補正用荷重変換手段の並列接続した出力端子から出力される合成補正用電気信号を演算手段に入力させる構成、即ち、２つの第１及び第２の補正用荷重変換手段から出力される第１及び第２の補正用電気信号を１つの合成補正用電気信号として演算手段に出力する構成であるので、図７に示す従来の計量装置のように各ダミーセル１１１  〜１１ｎ  に対して増幅器１５１  〜１５ｎ  、及び必要な場合にはアナログフィルタ１６１  〜１６ｎ  を夫々に設ける必要がなく、増幅器及び必要であればアナログフィルタを上記並列接続した１つの出力端子に設ければよい。これによって、省略した増幅器及びアナログフィルタの費用を低減することができるし、この装置を上記従来の計量装置よりもコンパクトにすることができるという効果がある。
【００４３】
更に、第１及び第２の補正用荷重変換手段の並列接続した出力端子から出力される合成補正用電気信号を演算手段に入力させる構成であるので、図７に示す従来の計量装置のようにマルチプレクサ１７を使用する必要がないので、位相誤差を生じることがなく、従って、質量の測定精度を従来よりも向上させることができる。そして、図７に示す従来の計量装置では、マルチプレクサ１７を省略すると夫々のダミーセル１１１  〜１１ｎ  に対してＡ／Ｄ変換器１８を設ける必要があるが、本発明によると、２台の第１及び第２の補正用荷重変換手段に対して１台のＡ／Ｄ変換器を設ければよく、これによって、省略できたＡ／Ｄ変換器の費用を低減することができるし、この装置を上記従来の計量装置よりもコンパクトにすることができるという効果がある。
【００４４】
そして、第２の発明によると、第１及び第２の補正用荷重変換手段はＥ１  ・ｍ２１＝Ｅ２  ・ｍ２２を満足すればよいので、Ｅ１  ＝Ｅ２  及びｍ２１＝ｍ２２とすることができる。即ち、第１及び第２の補正用荷重変換手段の両方の感度Ｅ１  、Ｅ２  、及び両方の補正用質量ｍ２１、ｍ２２を互いに等しくすることができるので、１種類の補正用荷重変換手段を第１及び第２の各補正用荷重変換手段に共用することができ、これによって、第１及び第２の補正用荷重変換手段の設計、製作が簡単となり、在庫数を半減させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る質量測定装置の電気回路を示すブロック図である。
【図２】同第１実施形態の質量測定装置の斜視図である。
【図３】同第１実施形態の質量測定装置の３つの各重心ｇ２１、ｇ１  、ｇ２２をＸＹ平面上の座標で表した図である。
【図４】同発明の第２実施形態に係る質量測定装置の電気回路を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は従来の質量測定装置の側面図、（ｂ）は同質量測定装置の正面図である。
【図６】図５に示す従来の重量測定装置の電気回路を示すブロック図である。
【図７】従来の他の質量計測装置の電気回路を示すブロック図である。
【図８】図７に示す従来の他の質量計測装置のＣＰＵの内容を示すブロック図である。
【符号の説明】
２０  計量用ロードセル
２１  第１のダミー用ロードセル
２２  第２のダミー用ロードセル
２３  補正演算器
２４  被計量物
２５  載置台
２７  第１の分銅
２９  第２の分銅
３８  並列接続された出力端子
【図１】
0003621188.tif 000008
【図３】
0003621188.tif 000009
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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