(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計量台を複数の計量セルにより支持して各計量セルからの計量信号を加算した加算信号により上記計量台の負荷荷重を求める多点セル型計量装置であって、
上記各計量セルと同一の床に各計量セルの近傍に１つずつ設置されて床振動を検出する床振動検出セルと、
上記床振動検出セルから出力される床振動検出信号の振動成分によって上記計量信号または加算信号を補正することにより、床振動に起因する計量信号の誤差を補償した床振動補正済信号を出力する床振動補償手段と、
上記各計量セルとその計量セルの近傍に設置された床振動検出セルとの出力感度比を求める第１の感度算出手段と、
上記計量台における上記計量セルの数以上の異なる箇所に順次分銅を載置したときの各計量セルの出力値から各計量セル間の出力感度比を求める第２の感度算出手段と、
上記求めたそれぞれの出力感度比に基づいて、上記計量信号を補正する感度補正手段とを備えている多点セル型計量装置。
【請求項２】
計量台を複数の計量セルにより支持して各計量セルからの計量信号を加算した加算信号により上記計量台の負荷荷重を求める多点セル型計量装置であって、
上記各計量セルと同一の床に設置されて、前記各計量セルの配置次元の数よりも多い数の床振動を検出する複数の床振動検出セルと、
上記床振動検出セルから出力される床振動検出信号の振動成分に基づいて床の振動モードを検出し、この振動モードによって上記計量信号または加算信号を補正することにより、床振動に起因する計量信号の誤差を補償した床振動補正済信号を出力する床振動補償手段と、
上記計量台における上記計量セルの数以上の異なる箇所に順次分銅を載置したときの各計量セルの出力値から各計量セル間の出力感度比を求める感度算出手段と、
上記求めたそれぞれの出力感度比に基づいて、上記計量信号を補正する感度補正手段とを備えている多点セル型計量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、被計量物が載置される１つの計量台を複数の計量セルで支持して、各計量セルからの計量信号を加算することにより被計量物の重量を測定する多点セル型計量装置に関し、特に、その高速計量に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等のようにサイズや重量が大きな被計量物の重量測定では、計量台を複数の計量セルで支持して、各計量セルからの荷重信号を加算するようにした多点セル型計量装置が使用されている（特願昭63-285941 号公報）。この多点セル型計量装置によれば１つの計量セルに荷重を集中させるものに比較して、同程度の大きさの計量セルを用いながらも、これを複数使用することで計量台のサイズを大きくすることができる利点がある。これら計量セルは、例えば、起歪体に歪ゲージを貼り付けたものである。
【０００３】
この多点セル型計量装置において、被計量物を移動させながら、その重量を計量する場合には、移動用コンベヤから計量コンベヤへの乗り移り時の衝撃などを受けて、計量コンベヤを支持する複数の計量セルに機械振動（計量系振動）が発生する。このため、図１３に示すように、各計量セル１，２から出力される計量信号を増幅器２２，フィルタ２７（遮断周波数５Ｈｚ〜１０Ｈｚ），およびＡ／Ｄ変換器２４により信号処理し、ＣＰＵ２５により加算処理した後に、高周波の計量系振動が低減された加算計量信号のフィルタ済信号が取り出される。この状態を図１４に示す。
【０００４】
しかし、このフィルタ済信号が安定する安定時間Ｓ（例えば約２００msec）の終了まで待っていたのでは高速計量が図れないことになる。このため、移動平均法などによるデータ変動の安定化演算を行って高速計量を図るようにしている。
【０００５】
この移動平均法とは、例えば、ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ，ａ4 ，ａ5 ，ａ6 ，…というような時系列データがあると、まず、ａ1 ，ａ2 ，ａ3 の平均、次にａ2 ，ａ3 ，ａ4 の平均、次にａ3 ，ａ4 ，ａ5 の平均というように時系列データのいくつかの時点のデータを平均して、データの最終平衡値を求めるものである。これにより、安定時間Ｓまで待つことなく、ある程度安定した段階（例えば約１５０msec）での加算計量信号の平均値を被計量物の重量と判断して高速計量が図られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来装置には次のような問題点があった。
計量装置の設置場所において生じる地盤，建屋，床，架台などの環境振動（床振動）を計量セルが拾う場合がある。一般的に、この床振動は上記計量系振動よりも周波数が低い。従って、フィルタ２７を通過してしまい、加算計量信号に、計量系振動に加えて低周波の床振動が重畳された合成信号として出力されることになる。この状態を図１５に示す。
【０００７】
この場合、上記のような移動平均法を用いても、床振動の周期の長い傾向変動に引きずられて加算計量信号の収束に時間がかかり、時系列データをｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，ｂ4 ，ｂ5 ，ｂ6 ，…というように取ってもデータの最終平衡値を求めるのに時間がかかり、被計量物２０の重量を高速計量することが困難であるという問題があった。また、フィルタ２７の遮断周波数を低くして床振動の影響を低減すると、安定時間Ｓがさらに延び装置能力が落ちるという問題もあった。
【０００８】
また、複数の計量セル間には歪ゲージの歪感度のバラツキ等から感度差が必然的に存在するため、各計量セル間の感度の補正を必要とする。そこで、例えば特開昭63-282616 号公報に記載の技術では、個々の計量セルの感度特性を予め測定して記憶回路に格納しておき、記憶された感度特性に基づいて、計量セルから得られた荷重データを補正する方法が用いられている。しかし、この技術では、計量セルに等しい荷重を負荷することを前提としている。従って、計量台を計量セルに組み付けてしまうと、被計量物の搭載箇所がずれた場合に、各計量セルに対して等しい荷重を負荷することが実質的に不可能であるという問題もあった。
【０００９】
この発明は上記の問題点を解決して、計量台を複数の計量セルにより支持する多点セル型計量装置において、高精度かつ高速な計量を実現することができる多点セル型計量装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の請求項１の多点セル型計量装置は、計量台を複数の計量セルにより支持して各計量セルからの計量信号を加算した加算信号により上記計量台の負荷荷重を求める多点セル型計量装置であって、上記各計量セルと同一の床に各計量セルの近傍に１つずつ設置されて床振動を検出する床振動検出セルと、上記床振動検出セルから出力される床振動検出信号の振動成分によって上記計量信号または加算信号を補正することにより、床振動に起因する計量信号の誤差を補償した床振動補正済信号を出力する床振動補償手段と、上記各計量セルとその計量セルの近傍に設置された床振動検出セルとの出力感度比を求める第１の感度算出手段と、上記計量台における上記計量セルの数以上の異なる箇所に順次分銅を載置したときの各計量セルの出力値から各計量セル間の出力感度比を求める第２の感度算出手段と、上記求めたそれぞれの出力感度比に基づいて、上記計量信号を補正する感度補正手段とを備えている。
【００１２】
また、請求項２の多点セル型計量装置は、計量台を複数の計量セルにより支持して各計量セルからの計量信号を加算した加算信号により上記計量台の負荷荷重を求める多点セル型計量装置であって、上記各計量セルと同一の床に設置されて、前記各計量セルの配置次元の数よりも多い数の床振動を検出する複数の床振動検出セルと、上記床振動検出セルから出力される床振動検出信号の振動成分に基づいて床の振動モードを検出し、この振動モードによって上記計量信号または加算信号を補正することにより、床振動に起因する計量信号の誤差を補償した床振動補正済信号を出力する床振動補償手段と、上記計量台における上記計量セルの数以上の異なる箇所に順次分銅を載置したときの各計量セルの出力値から各計量セル間の出力感度比を求める感度算出手段と、上記求めたそれぞれの出力感度比に基づいて、上記計量信号を補正する感度補正手段とを備えている。
【００１４】
【作用および効果】
請求項１の多点セル型計量装置によれば、複数の計量セルと同一の床に各計量セルの近傍に１つずつ床振動検出セルを設置しておき、被計量物を計量台に載置させたときの計量セルからの計量信号について、床振動に起因する誤差を補償するとともに、計量セルと床振動検出セル間および計量セル間の出力感度比に基づく補正を行ったうえで計量信号を加算するようにしている。従って、床振動分が低減され、かつ、計量セルと床振動検出セル間および計量セル間の出力感度比に応じて補正された加算計量信号を出力するので、例えば移動平均法のような安定化演算によって、高精度かつ高速な計量を行なうことができる。
【００１６】
また、請求項２の多点セル型計量装置によれば、各計量セルと同一の床に設置されて、前記各計量セルの配置次元の数よりも多い数の床振動を検出する複数の床振動検出セルから出力される床振動検出信号の振動成分に基づいて床の振動モードを検出して、この振動モードによって計量信号または加算信号を補正することにより、床振動による影響を除去した振動補正済信号を生成する。そして、計量セル間の出力感度比を求め、これに応じて計量信号を補正する。すなわち、任意の位置の計量セルの振動成分の低減を可能とする床の振動モードを検出し、この振動モードによって計量信号または加算信号を補正することにより、床振動を補正するとともに、計量セル間の出力感度比に応じて補正する。したがって、各計量セルと床振動検出セルとが設置された位置の床部分の振動状態が異なる場合であっても、計量信号を正確に補正することが可能になり、精度の高い計量を実現することができる。しかも、床振動検出セルの設置場所の制約が緩和されるから、計量装置の構造の自由度が増す。
【００１８】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明の一実施例による多点セル型計量装置の概略を示す側面図であり、計量台を構成する計量コンベヤ１０は、図示しない駆動機によって回転駆動される駆動ローラ１０ａと、従動ローラ１０ｂとの間に、コンベヤベルト１０ｃを架け渡している。上記両ローラ１０ａ，１０ｂの各軸受１０ｄ，１０ｅは支持部材１０ｆ，１０ｇを介して受け台１５に支持されている。この受け台１５の前後両端部が、複数（この例では、対応する前後一対）の計量セル１，２に支持されている。これら計量セル１，２は例えば、起歪体に歪ゲージを貼り付けたものである。
【００１９】
被計量物２０は、上流側の取込用コンベヤ４０から計量コンベヤ１０へ搬送され、計量コンベヤ１０上をＸ方向に移動しながら１対の計量セル１，２によって計量される。すなわち、両計量セル１，２からは、図２に示すように、被計量物２０の移動とともに変化する計量信号Ｗ１，Ｗ２が出力され、これら両計量信号Ｗ１，Ｗ２の加算値Ｗ１＋Ｗ２から、被計量物２０の重量が求められる。このとき、主として取込用コンベヤ４０から計量コンベヤ１０への乗り移り時の衝撃を受けて、計量コンベヤ１０を支持する計量セル１，２に機械振動（計量系振動）が発生する（図示１０１）。
【００２０】
図３に示すように、上記各計量セル１，２は、その固定端１ａ，２ａと自由端１ｂ，２ｂとを結ぶ軸線１ｃ，２ｃが被計量物の移送方向Ｘと直交するように配置されており、固定端１ａ，２ａが固定具３，４を介して片持ち梁状に床Ｆとなる基台５に固定され、また自由端１ｂ，２ｂには、固定具６，７を介してアーム８，９が水平に固定されている。
【００２１】
１１，１２，１３，１４は、計量台支持具で、上記各アーム８，９の複数個所、この実施例では両端２カ所に固定するボルト１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａに、円錐形の先細金具１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂを固定して構成され、これら先細金具１１ｂ〜１４ｂにより、上記受け台１５の四隅を点支持している。
【００２２】
上記移送方向Ｘにおける計量セル１の近傍には床振動検出セル１６1 が配置され、計量セル２の近傍にも床振動検出セル１６2 が配置されている。この床振動検出セル１６1 ，１６2 は、上記各計量セル１，２と同様に、その一端が固定具１７1 ，１７2 を介して計量セル１，２と同一の基台５（床Ｆ）に固定されているとともに、他端に重り１８1 ，１８2 が固定されている。
【００２３】
図４（Ａ）は上記構成の多点セル型計量装置におけるＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２５を含む信号処理部の構成図を、図４（Ｂ）はＣＰＵ２５の構成図を示す。図４（Ａ）において、計量セル１，２により計測された計量信号は増幅器２２で増幅され、床振動検出セル１６1 ，１６2 により計測された床振動検出信号は増幅器２３で増幅された後、それぞれマルチプレクサ２４に入力される。マルチプレクサ２４は、ＣＰＵ２５からの制御信号ｃを受けて切り換え作動し、各信号を選択的にＡ／Ｄ変換器２６に出力する。このＡ／Ｄ変換器２６で各信号をディジタル変換して、計量セル１，２からは計量信号Ｗ１，Ｗ２が、床振動検出セル１６1 ，１６2 からは床振動検出信号Ｙ１，Ｙ２が出力し、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）のようなＣＰＵ２５に入力される。以下、ＣＰＵ２５の処理を説明する。
【００２４】
まず、図４（Ｂ）において、ＣＰＵ２５は、各信号Ｗ１，Ｗ２，Ｙ１，Ｙ２に遮断周波数１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ以上のローパスフィルタ特性を有するディジタルフィルタリング手段２８によりフィルタリング処理を行う。このフィルタリング処理には、例えば、周知のたたみ込み演算が用いられる。この結果、各信号Ｗ１，Ｗ２，Ｙ１，Ｙ２から上記の計量系振動を低減して、フィルタ済信号ＦＷ１，ＦＷ２，ＦＹ１，ＦＹ２を出力する。
【００２５】
次に、ＣＰＵ２５は、これらフィルタ済信号ＦＷ１，ＦＷ２，ＦＹ１，ＦＹ２に感度補償手段５２により感度補償処理を行う。この感度補償手段５２は、感度算出手段５４と感度補正手段５６とを備えている。感度算出手段５４は、計量セル１（２）と床振動検出セル１６1 （１６2 ）とのばね定数および負荷重量（風袋を含む）の相違に基づいて、計量セル１と床振動検出セル１６1 との出力感度比、および計量セル２と床振動検出セル１６2 との出力感度比を算出する。感度補正手段５６は、算出された出力感度比に基づいて、床振動検出セル１６1 （１６2 ）からのフィルタ済信号ＦＹ１，ＦＹ２を補正して感度補正信号ＳＹ１，ＳＹ２を出力する。
【００２６】
なお、計量セル１（２）と床振動検出セル１６1 （１６2 ）間の出力感度比が予めわかっている場合には、その出力感度比に基づいてフィルタ済信号ＦＹ１，ＦＹ２を補正すればよい。また、この実施例では算出された出力感度比に基づいて、床振動検出セルのフィルタ済信号ＦＹ１，ＦＹ２を補正しているが、計量セルのフィルタ済信号ＦＷ１，ＦＷ２を補正してもよい。
【００２７】
次に、ＣＰＵ２５は、計量セル１のフィルタ済信号ＦＷ１と床振動検出セル１６1 の感度補正計量信号ＳＹ１とについて床振動補償手段４２により減算処理を行い、ＦＷ１−ＳＹ１＝Ｖ１の演算により、計量セル１が設置された位置の上下方向の変位である床振動を補正した床振動補正済信号Ｖ１を出力する。また、計量セル２のフィルタ済信号ＦＷ２と床振動検出セル１６2 の感度補正計量信号ＳＹ２とについて床振動補償手段４４により減算処理を行い、ＦＷ２−ＳＹ２＝Ｖ２の演算により、計量セル２が設置された位置の上下方向の変位である床振動を補正した床振動補正済信号Ｖ２を出力する。これにより、床振動に起因する計量信号の誤差が補償された床振動補正済信号Ｖ１，Ｖ２が得られる。
【００２８】
ここで、上記のように、複数の計量セルを用いる場合、計量セル１，２間でその出力感度や増幅器２２，２３のゲインが異なるため、各計量セル１，２の出力感度を一定に合わせる（スパン調整）必要がある。このため、この装置の工場出荷時または据え付けの際に、スパン調整手段６０により計量セル１，２間の出力感度比を補正する処理を行う。スパン調整手段６０は、感度算出手段６２，感度補正手段６４，およびモード切換手段６８を備えている。モード切換手段６８は、外部指令に基づいて通常の計量モードと出力感度比算出モードとに切り換える。この図において、ソフトウエア上の切換スイッチ６３が実線のとき通常の計量モードであり、点線のとき出力感度比算出モードである。一般に、装置の工場出荷時または据え付けの際に出力感度比算出モードに切り換えて出力感度比を算出した後は、通常の計量モードに切り換えられたままになる。以下、出力感度比算出モードにおける感度算出手段６２の動作を説明する。
【００２９】
まず、図３の計量台１５の任意の箇所に重量Ｗの分銅５０が載置されたとき、床振動補正済信号Ｖ１，Ｖ２からの出力変化分ΔＶA1, ΔＶB1と、未知数である各計量セル１，２の出力感度ＳA,ＳB とにより、
ＳA ×ΔＶA1＋ＳB ×ΔＶB1＝  Ｗ                              （１）
なる関係式を作成する。
【００３０】
また、他の位置に同一重量Ｗの分銅が載置されたときの床振動補正済信号Ｖ１，Ｖ２からの出力変化分ΔＶA2, ΔＶB2により、同様に、
ＳA ×ΔＶA2＋ＳB ×ΔＶB2＝  Ｗ                              （２）
なる関係を得る。こうして、分銅の載置箇所の数だけの方程式、つまり、２つの方程式（１），（２）が作成される。つづいて、上記２つの方程式（１）（２）から、計量セル１，２間の出力感度比ＳABを、
0003539582.tif 000002
として演算する。
【００３１】
これより、各計量セル１，２の出力感度ＳA,ＳB はそれぞれ
ＳA ＝Ｗ／（ΔＶA1＋ＳAB×ΔＶB1）                            （４）
ＳB ＝ＳAB×ＳA                                               （５）
として求まる。この計量セル１，２間の出力感度比ＳABは、ＣＰＵ２５に内蔵する不揮発性のメモリ６６に記憶される。
【００３２】
次に、出力感度比算出モードから通常の計量モードに切り換えた後に、このメモリ６６に記憶された出力感度比ＳABを用いて感度補正手段６４により感度補正処理を行う。すなわち、通常の計量モードにおいて、床振動補正済信号Ｖ１，Ｖ２にこの出力感度比ＳABを感度比補正係数として乗算することにより、感度補正処理を行い感度補正信号ＤＶ１，ＤＶ２を出力する。これにより、床振動補正済信号Ｖ１，Ｖ２は、複数の計量セル間の出力感度に応じて補正される。
【００３３】
なお、この実施例では２つの計量セル１，２を使用したが、一般にＮ個（Ｎ≧２）の計量セルで計量台を支持した場合においては、上記方程式（１），（２）は、（６）式のようにマトリクス表現することができる。
【００３４】
【数１】
0003539582.tif 000003
【００３５】
ここで、ΔＶjkは荷重位置がk 回目のときの計量セルｊの出力変化分、Ｓj は計量セルｊの出力感度、Ｗは分銅重量（負荷荷重）である。したがって、（６）式は、
ＶＳ  ＝  Ｗ                                              （６Ａ）
と表されるから、この（６Ａ）式より、
0003539582.tif 000004
となり、各計量セルの出力感度が求まることになる。このとき、Ｎ個の独立した連立方程式を得るため、計量台上の異なる位置に分銅をＮ回載荷しなければならない。
【００３６】
なお、通常の計量モードにおいては、図１の計量台１５の任意の位置に被計量物２０を載置すると、計量台１５は、重心位置に対応して按分された荷重を各計量セル１，２に負荷すると共に、傾きや歪みを生じる。しかしながら、計量台１５は、支持具１１ないし１４の先細金具１１ｂないし１４ｂにより点支持されているので、垂直方向の荷重はそのまま計量セル１，２に伝達するが、水平方向の成分は先細金具１１ｂないし１４ｂとの間で滑りにより変位して逃され、また回転方向は点支持であるため拘束を受けないから、結局垂直成分だけを受けることになる。このため、計量セル１，２からは、被計量物２０の重量を被計量物２０の重心位置と各計量セル１，２までの距離で按分した重量信号が出力する。
【００３７】
図５は、計量台支持具６９の実施例を示すもので、ゴムのような弾性部材７０の両端に、計量セル側のアーム８，９と計量台１５のそれぞれに固定されるボルトのような固定具７１，７２を取り付けて構成されている。この支持具６９を用いれば、計量台１５自身の変形による傾きや、荷重負荷の位置の違いによるロードセルや弾性部材７０自身の変形量の違いから生じる計量台１５の傾きは、弾性部材７０の変形により吸収されるため、計量セルには垂直方向成分だけが伝達されることになり、計量台１５の傾きによる誤差が生じない。したがって、被計量物の載置位置に関わりなく、極めて正確な計量値を得ることができる。また、支持具６９を防振ゴムや制振合金により構成することにより、外部からの振動を支持具により吸収して、振動による誤差の発生を防止することができる。
【００３８】
次に、ＣＰＵ２５は、図１において、感度補正手段６４により感度補正処理された感度補正信号ＤＶ１，ＤＶ２を、各計量セル１，２に負荷された分担荷重データとして加算手段４６により加算処理を行う。そして、この加算処理した原加算計量信号ＢＷを安定化演算手段３６により安定化演算して加算計量信号ＡＷを出力する。こうして、低周波数の床振動成分が低減され、かつ、計量セル１、２間の出力感度に応じて補正されて、安定した出力データが高速に得られることになる。いうまでもなく各計量セル１，２に負荷される分担荷重は、被計量物２０の荷重を按分したものであるから、各計量セル１，２の上記分担荷重データの和は、被計量物２０の重量を表すことになる。これにより、被計量物２０の載置位置に関わりなく、正確な計量値を得ることができる。
【００３９】
こうして得られた計量値に基づいて、表示部（図示せず）により重量表示が行なわれ、また、プリンタ（図示せず）により重量データなどの印刷が行なわれる。このようにして、移動する被計量物２０について、複数の計量セル１，２による高精度かつ高速の計量を実現することができる。
【００４０】
なお、この実施例では、ディジタルフィルタリング手段２８を各計量信号を加算手段４６により加算処理する前に設けているが、加算処理した後であってもよい。
【００４１】
なお、この実施例では、単一のＡ／Ｄ変換器２６を用いているが、計量セルおよび床振動検出セル数に応じた複数のＡ／Ｄ変換器２６を用いてもよい。
【００４２】
また、この実施例では、床振動補正後の床振動補正済信号Ｖ１，Ｖ２について感度補正手段６４により感度補正処理を行っているが、床振動補正前の計量信号について行ってもよい。
【００４３】
次に、第２実施例についての説明に移る。
この多点セル型計量装置においては、同装置が設置された床の振動モードを算出することにより床振動補正を行う。以下、まず、この床の振動モードについて説明する。
【００４４】
この多点セル型計量装置において使用する計量セル１（２）および床振動検出セル１６（以下「ロードセル」という）のモデルを図６に示す。このタイプのロードセル１（２，１６）は、４箇所のノッチ部５１のそれぞれに張り付けられた歪ゲージ５３によって、ロードセル１の変形状態を歪量として検出するものである。さらに、これら４枚の歪ゲージ５３はホイートストンブリッジを構成しており、ロードセル１が破線で示すようにロバーバル（平行四辺形）状態に変形した場合のみ出力が変化し、それ以外の変形状態では、出力は変化しないようになっている。したがって、ロードセル１の固定端１ａと自由端１ｂ（荷重側）の相対変位の内、ロバーバル変形の成分のみが検出されるから、各モードの床振動状態に対し、垂直方向成分のみを考慮すればよいことがわかる。
【００４５】
いま、図７に示すように、ＸＹ平面上の点（ｘ，ｙ）の位置にロードセル１が固定されているとする。ＸＹ平面の挙動は、Ｘ軸回りの回転、Ｙ軸回りの回転、およびＸＹ平面に垂直な軸（Ｚ軸）方向の運動から成る。それ以外の運動は、ここで使用するロードセル１では検出しないので、ここでは論じない。
【００４６】
ここで、Ｘ軸回りの回転運動で生じる垂直（Ｚ軸）方向成分の運動をＢ（ｔ）、Ｙ軸回りの回転運動で生じる垂直（Ｚ軸）方向成分の運動をＡ（ｔ）、Ｚ軸方向の運動をＣ（ｔ）とすると、点Ｐの位置でのロードセルの出力信号の内、床の振動の成分Ｖｐ（ｔ）は、
Ｖｐ（ｔ）＝ｘ・Ａ（ｔ）＋ｙ・Ｂ（ｔ）＋Ｃ（ｔ）          （８）
となる。
【００４７】
ところで、上記の床の振動モードは、式（８）におけるＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を求めればよいので、これを求めるためには、一直線上にない３点で床の運動を検出する、すなわち、３元一次連立方程式を解けばよい。実際には、各計量器の出力には誤差を含んでいるため、３点以上の位置で検出し、最小自乗法等を用いてＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を求めるのがよい。
【００４８】
このように、床の振動モードを検出し、任意の位置の計量セルの振動成分を低減させる方式を床振動低減方式（多点ＡＦＶ（Anti- Floor Vibration)方式）という。計量セルが床上に平面的、つまり２次元的に配置されている場合、床上で直線上にない３点以上の位置の床振動を床振動検出セルにより検出し、それら検出された振動から、任意の計量セルが設置されている位置の床振動成分を求めて、その位置に設置された計量セルの出力から床振動成分を差し引く。他方、計量セルが床上に直線的、つまり１次元的に配置されている場合、計量セル同士を結ぶ直線上の２点以上の位置の床振動を床振動検出セルにより検出し、それら検出された振動から、上記の平面配置の場合と同様に、任意の計量セルが設置されている位置の床振動成分を求めて、その位置に設置された計量セルの出力から床振動成分を差し引く。また、全体的に配置されている場合も同様である。
【００４９】
上記のような床の振動モードを用いる第２実施例の多点セル型計量装置を、図８（Ａ）の信号処理部の構成図に示す。この装置は、複数の計量セル１〜ｍ、複数の床振動検出セル１６1 〜１６n 、増幅器２２，２３、マルチプレクサ２４、Ａ／Ｄ変換器２６、およびＣＰＵ２５を備えている。この装置のＣＰＵ２５は、図８（Ｂ）の構成図に示すように、床振動補償手段８０は、床振動補正手段８２および床振動算出手段８４を備えている。この床振動算出手段８４は、床振動モードを算出する床振動モード算出手段と、この算出された床振動モードに基づいて計量セル座標の床振動を算出する座標床振動算出手段とを備えている。その他の構成は、図４の第１実施例の構成と同様であるので、その説明を省略する。
【００５０】
上記第１実施例では、床振動検出セル１６1 ，１６2 の設置場所が計量セル１，２の近傍に制約されていたが、この実施例においては、床振動検出セル１６1 〜１６n の位置は、計量セル１〜ｍと同一の床Ｆ上であれば任意であり、各計量セル１〜ｍから離れていてもよい。これにより、計量装置の構造の自由度を増すことができる。以下、この計量装置の動作を説明する。
【００５１】
まず、計量セル１〜ｍにより計測された計量信号は増幅器２２で増幅され、床振動検出セル１６1 〜１６n により計測された床振動検出信号は増幅器２３で増幅された後、上記と同様にマルチプレクサ２４を介してＡ／Ｄ変換器２４でディジタル変換され、計量セル１〜ｍからは計量信号Ｗ１〜Ｗｍが、床振動検出セル１６1 〜１６n からは床振動検出信号Ｙ１〜ＹｎがＣＰＵ２５に入力される。ＣＰＵ２５は、これらの信号Ｗ１〜Ｗｍ，Ｙ１〜Ｙｎにディジタルフィルタリング手段２８によりフィルタリング処理を行い、フィルタ済信号ＦＷ１〜ＦＷｍ，ＦＹ１〜ＦＹｎを出力する。
【００５２】
床振動算出手段８４は、床振動モード算出手段がフィルタ済信号ＦＹ１〜ＦＹｎの振動成分に基づいて式（８）の振動成分Ｖｐ（ｔ）を算出し、床の振動モードを算出する床振動モード算出処理を行い、次に、座標床振動算出手段がこの算出された床振動モードに基づいて計量セル１〜ｍが設置された座標位置での床の上下方向の変位信号Ｍ１〜Ｍｍを算出する座標床振動算出処理を行う。この変位信号Ｍ１〜Ｍｍに感度補償手段５２により感度補償処理を行って、感度補償された床の上下方向の変位信号Ｓ１〜Ｓｍを出力する。
【００５３】
床振動補正手段８２は、上記床の振動モードに基づいて算出された上下方向の変位信号Ｓ１〜Ｓｍにより、計量セル１〜ｍから出力されるフィルタ済信号ＦＷ１〜ＦＷｍをそれぞれ各別に補正して、すなわち、各フィルタ済信号ＦＷ１〜ＦＷｎによる重量値から上下方向の変位信号Ｓ１〜Ｓｍによる変位量を減算することで、各フィルタ済信号ＦＷ１〜ＦＷｍのそれぞれについて、床振動分を除去した床振動補正済信号Ｖ１〜Ｖｍを生成する。
【００５４】
以上のように、計量セル１〜ｍと同一の床に設置された複数の床振動検出セル１６1 〜１６n から出力される床振動検出信号Ｙ１〜Ｙｎの振動成分に基づいて床の振動モードを検出することにより、床における計量セル１〜ｍが設置された位置の上下方向の変位を算出し、その算出した変位を各計量信号Ｗ１〜Ｗｍから減算（キャンセル）することによって、床振動による影響を低減した床振動補正済信号Ｖ１〜Ｖｍを出力する。ここで、この実施例では、低減補正の演算をディジタルで行っているので、個々の部品や素子の特性にばらつきがあるアナログ回路を用いる場合と比較して、精度の高い補正を行うことができる。
【００５５】
上記の床の振動モードの一例を図９に示す。この例では、床Ｆ上の３点の床振動検出セル１６1 〜１６3 により振動モードを検出しており、この振動モード（斜線部の面１０３の傾き）に基づいて、床Ｆの座標上において各計量セル１〜ｍが置かれる位置での床振動が算出される。
【００５６】
なお、床振動が少なかった場合には、計算誤差などにより床振動補正することで却って計量精度が低下することがある。そこで、振動検出用の床振動検出セル出力の振動成分が一定基準以下であれば、自動的に床振動補正を停止して、精度の劣化を防ぐ。
【００５７】
なお、この実施例では、単一のＡ／Ｄ変換器２６を用いているが、計量セルおよび床振動検出セル数に応じた複数のＡ／Ｄ変換器２６を用いてもよい。
【００５８】
また、ディジタルフィルタリング手段２８の代わり、またはこれと共に、アナログフィルタを使用してもよく、その場合、図８の仮想線で示す位置にアナログフィルタ３９が接続される。
【００５９】
次に、第３実施例について説明する。
図１０に、第３実施例による多点セル型計量装置の要部を示す斜視図を示す。この実施例においては、複数（この例では２つ）の計量セル１，２間の被計量物２０を計量する任意位置に単一の床振動検出セル１６が配置されている。
【００６０】
図１１に、上記構成の多点セル型計量装置における信号処理部の構成図を示す。図１１（Ａ）において、計量セル１，２により計測された計量信号は増幅器２２で増幅され、単一の床振動検出セル１６により計測されたアナログ床振動検出信号は増幅器２２で増幅された後、上記と同様にマルチプレクサ２４を介してＡ／Ｄ変換器２６でディジタル変換され、計量セル１，２からは計量信号Ｗ１，Ｗ２が、床振動検出セル１６からは床振動検出信号ＹがＣＰＵ２５に入力される。図１１（Ｂ）において、ＣＰＵ２５は、これらの信号Ｗ１，Ｗ２，Ｙにディジタルフィルタリング手段２８によりフィルタリング処理を行い、フィルタ済信号ＦＷ１，ＦＷ２，ＦＹを出力する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ２５は、これらフィルタ済信号ＦＷ１，ＦＷ２，ＦＹに対して感度補償手段５２により感度補償処理を行う。そして、感度補償されたフィルタ済信号ＦＷ１とＦＷ２とを、スパン調整手段６０により計量セル１，２間の感度補正処理をした後、加算手段４６により加算処理を行って信号ＴＷを出力する。次に、この加算処理された信号ＴＷと感度補償されたフィルタ済信号ＦＹとについて床振動補償手段４８により減算処理を行い、原加算計量信号ＢＷを出力し、その後、上記と同様に安定演算を行って加算計量信号ＡＷを出力する。こうして、計量セル１（２）と床振動検出セル１６との間で感度補償され、床振動成分が低減され、かつ、計量セル１、２間の出力感度比に応じて補正された安定した出力データが得られる。
【００６２】
図１２に、図１１の配置を示す模式図を示す。以下、この図を用いてフィルタ済信号ＦＷ１，ＦＷ２，ＦＹに対して感度補償処理を行う感度算出手段５４と感度補正手段５６とからなる感度補償手段５２の動作を詳細に説明する。
【００６３】
まず、感度算出手段５４の動作を説明する。計量コンベヤ１０の重心をＭG 、計量セル１，２に負荷される重量をＭ1 ，Ｍ2 とし、さらにＬを計量コンベヤ１０の長さ、ｍ，ｎを重心ＭG の位置、ｘ，ｙを被計量物２０の位置、ａ，ｂを床振動検出セル１６の位置とすると、モ−メント計算により次式が成立する。
Ｍ1 ＝（ｙＭ＋ｎＭG ）／Ｌ
Ｍ2 ＝（ｘＭ＋ｍＭG ）／Ｌ                                    （９）
【００６４】
いま、各セルのばね定数をｋ1 ，ｋ2 ，ｋ16とし、床振動検出セル１６の重り１８をＭ16とすると、床振動検出セル１６を基準にした床振動に対する各計量セルの出力感度比α1 、α2 は、
α1 ＝Ｍ1 ｋ16／Ｍ16ｋ1 
α2 ＝Ｍ2 ｋ16／Ｍ16ｋ2 
である。ただし、床振動検出セル１６で検出する床振動の周波数は各セル系の固有振動数より十分低く、従って、出力感度比は固有振動による影響を受けないものとする。
【００６５】
この算出された出力感度比α1 、α2 に基づいて、感度補正手段５６により、フィルタ済信号ＦＷ１，ＦＷ２，ＦＹについて感度補正処理を行う。つまり、各計量セルの床振動による出力をＺ1 ，Ｚ2 とすると、Ｚ1 ，Ｚ2 から求めた床振動検出セル１６の位置における床振動検出セル１６の出力感度での床振動分Ｚ16（フィルタ済信号ＦＹ１の出力値）は、
0003539582.tif 000005
となる。
【００６６】
ところで、被計量物２０が負荷されたときの各計量セル１，２のフィルタ済計量信号ＦＷ１，ＦＷ２の出力値Ｏ1 ，Ｏ2 は、負荷重量と床振動分との合計であるから、次式が成立する。
Ｏ1 ＝（ｙＭ＋ｎＭG ）／Ｌ＋Ｚ1 
Ｏ2 ＝（ｘＭ＋ｍＭG ）／Ｌ＋Ｚ2                             （１１）
【００６７】
一方、（１０）式において、被計量物２０の重量ＭG を床振動に対する計量セル１，２の出力の条件に加えた場合に、床振動検出セル１６の位置、計量コンベヤ１０の重心位置および被計量物２０の位置が同じとき（ｂ＝ｙ＝ｎ，ａ＝ｘ＝ｍ）、および、計量セル１，２のばね定数が等しいとき（ｋ1 ＝ｋ2 ＝ｋ）、次式が成立する。
Ｚ16＝（Ｍ16ｋ／（Ｍ＋ＭG ）ｋ16）・（Ｚ1 ＋Ｚ2 ）          （１２）
【００６８】
計量セル１，２の出力Ｏ1 ，Ｏ2 を加算したものが計量機の出力Ｏであるので、（９），（１１）式から、
0003539582.tif 000006
となる。この式と、（１２）式により求められる（Ｚ1 ＋Ｚ2 ）とにより、被計量物２０の重量Ｍは次のように求められる。
Ｍ＝Ｏ−（ＭG ＋（（Ｍ＋ＭG ）ｋ16／Ｍ16ｋ）・Ｚ16）
このように、被計量物２０の重量Ｍは簡単な計算で求められ、高速な計量が可能となる。また、単一の床振動検出セル１６を配置しているので、装置の構造が簡単になる。
【００６９】
なお、上記各実施例では、被計量物２０が計量コンベヤ１０上を搬送される間に計量していたが、この発明は被計量物２０を計量台上に静止させて計量する装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る多点セル型計量装置の概略を示す側面図を示す図である。
【図２】上記の多点セル型計量装置における計量信号を示す信号波形図である。
【図３】上記の多点セル型計量装置の要部を示す斜視図である。
【図４】上記の多点セル型計量装置の信号処理部を示す構成図である。
【図５】計量台支持具の変形例を示す断面図である。
【図６】ＡＦＶ技術の理論を説明するロードセルのモデルを示す図である。
【図７】同ロードセルの配置を示す図である。
【図８】第２実施例による多点セル型計量装置の信号処理部を示す構成図である。
【図９】上記の多点セル型計量装置の設置場所の床振動モードを示す図である。
【図１０】第３実施例による多点セル型計量装置の要部を示す斜視図である。
【図１１】上記の多点セル型計量装置の信号処理部を示す構成図である。
【図１２】上記の多点セル型計量装置の配置を示す模式図である。
【図１３】従来の多点セル型計量装置の構成を示す図である。
【図１４】振動モデルを示す図である。
【図１５】床振動が加わった場合の振動モデルを示す図である。
【符号の説明】
１，２…計量セル、１０…計量台（計量コンベヤ）、１６1 ，１６2 …床振動検出セル、４２，４４…床振動補償手段、６２…感度算出手段、６４…感度補正手段。
【図１】
0003539582.tif 000007
【図２】
0003539582.tif 000008
【図３】
0003539582.tif 000009
【図４】
0003539582.tif 000010
【図５】
0003539582.tif 000011
【図６】
0003539582.tif 000012
【図７】
0003539582.tif 000013
【図８】
0003539582.tif 000014
【図９】
0003539582.tif 000015
【図１０】
0003539582.tif 000016
【図１１】
0003539582.tif 000017
【図１２】
0003539582.tif 000018
【図１３】
0003539582.tif 000019
【図１４】
0003539582.tif 000020
【図１５】
0003539582.tif 000021