(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方を固定基部とし、他方を荷重印加部とした計量用ロードセルと、
一端が上記計量用ロードセルと結合され、他端が上記固定部を越えて、上記荷重印加部と反対側に伸延する補助ビームと、
この補助ビームの上記他端に設けてあり、上記荷重印加部に作用する風袋重量の一部または全部を相殺するモーメントを発生する重量を持ち、上記計量用ロードセルよりも充分高い固有振動数を持つ補正用ロードセルと、
上記計量用ロードセルの上記荷重印加部に被計量物が印加されている状態における上記計量用ロードセルの計量電気信号を入力し、この計量電気信号から上記補正用ロードセルの固有振動に基づく成分を遮断し、上記被計量物の質量に基づく成分と上記計量用ロードセルの固有振動に基づく成分とを含む第１フィルタ出力信号を生成する第１フィルタ手段と、
上記計量用ロードセルの上記荷重印加部に被計量物が印加されている状態における上記補正用ロードセルの補正電気信号を入力し、この補正電気信号から上記補正用ロードセルの固有振動に基づく成分を遮断し、第１フィルタ出力信号の上記計量用ロードセルの固有振動に基づく成分とは異なる振幅を持つ上記計量用ロードセルの固有振動に基づく成分を含む第２フィルタ出力信号を生成する第２フィルタ手段と、
第１及び第２のフィルタ出力信号が入力され、第１フィルタ出力信号中の上記計量用ロードセルの固有振動に基づく成分を、第２フィルタ出力信号を使用して補正処理を行い、上記被計量物の重量信号又は質量信号を出力する演算部とを、
具備する秤。
【請求項２】
請求項１に記載の秤において、上記計量用ロードセルが、等長な上下ビーム部と、その双方のビーム部の各々の両端部に設けた弾性支点部と、上記上ビーム部と下ビーム部が互いに所定間隔を隔てた状態で上記弾性支点部を介して上記上下ビーム部を両側から支持している両縦部とからなり、上記縦部の一方を固定基部とし他方を荷重印加部とした平行四辺形方式のロードセルであり、上記補助ビームが、上記上下ビーム部の中間位置に両側の上記縦部に亘って架設した中間ビーム部から上記固定基部を越えて上記荷重印加部と反対側へ伸延する構成としたことを特徴とする秤。
【請求項３】
請求項１に記載の秤において、上記計量用ロードセルが、等長な上下ビーム部と、その双方のビーム部の各々の両端部に設けた弾性支点部と、上記上ビーム部と下ビーム部が互いに所定間隔を隔てた状態で上記弾性支点部を介して上記上下ビーム部を両側から支持している両縦部とからなり、上記縦部の一方を固定基部とし他方を荷重印加部とした平行四辺形方式のロードセルであり、上記補助ビームが、上記上ビーム部又は下ビーム部のいずれか一方のビーム部から上記固定基部を越えて上記荷重印加部と反対側へ伸延する構成としたことを特徴とする秤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バランスウエイトの役割を果たすと共に、被計量物の質量又は重量を比較的短時間で測定するための補正用ロードセルを有する電子式の秤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバランスウエイトを備える秤の一例を図１１、及び図１２を参照して説明する（特開平７−１９８４５８号公報、特公平２−７４１５号公報参照）。この秤は、各図に示すように、固定基部１、荷重印加部２及び上下ビーム部３、４を有する起歪体５を用いたロードセル６において、上下ビーム部３、４の中間に両側の固定基部１と荷重印加部２の間に亘って中間ビーム部７を架設し、この中間ビーム部７の両側面に固定基部１側に延びる一対の補助ビーム８、８を取り付けると共に、この補助ビーム８、８の固定基部１を越えて延びた自由端部に、荷重印加部２に印加されるベルトコンベア９（風袋）の重量を相殺するモーメントＰを発生させるバランスウエイト１０を取り付けてなるものである。
【０００３】
上記秤においてバランスウエイト１０を設けたことにより、ロードセル６に作用するベルトコンベア９のモーメントとは逆方向のモーメントＰを与えてそのベルトコンベア９のモーメントを打ち消すことができる。従って、起歪体５に貼着されているストレインゲージ１１、・・・に掛かろうとするベルトコンベア９による曲げ応力分の一部又は全部は、バランスウエイト１０による逆方向の曲げ応力で打ち消すことができる。これによって、ロードセル６は、風袋重量としてのベルトコンベア９の重量が消去された状態となり、被計量物１２の重量のみが電気的出力として取り出され、ロードセル６としては被計量物１２の重量に対応した適切な小容量のものを使用することができ、その結果、被計量物１２の重量を精度良く測定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１１及び図１２に示す上記従来の秤では、ロードセル６にバランスウエイト１０を設けたことにより、荷重印加部２の慣性モーメントがその分だけ大きくなり、ロードセル６の固有振動数、即ち、被計量物１２がベルトコンベア９上に載った際の衝撃によって生じた振動成分の周波数（固有振動数）が低下するという問題が生じる。つまり、被計量物１２の重量を正確に測定するためには、ロードセル６の固有振動数の振動成分をフィルタによって除去する必要があるが、この固有振動数が低下するほど重量測定の応答性が低下することとなり、その結果、重量測定時間が長くかかるという問題が生じている。
【０００５】
本発明は、被計量物の質量又は重量を短時間で測定することができると共に、計量用ロードセルを被計量物の重量に対応した適切な小容量のものを使用することができる秤を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、一方を固定基部とし、他方を荷重印加部とした計量用ロードセルと、一端が上記計量用ロードセルと結合され、他端が上記固定部を越えて、上記荷重印加部と反対側に伸延する補助ビームと、この補助ビームの上記他端に設けてあり、上記荷重印加部に作用する風袋重量の一部または全部を相殺するモーメントを発生する重量を持ち、上記計量用ロードセルよりも充分高い固有振動数を持つ補正用ロードセルと、上記計量用ロードセルの上記荷重印加部に被計量物が印加されている状態における上記計量用ロードセルの計量電気信号を入力し、この計量電気信号から上記補正用ロードセルの固有振動に基づく成分を遮断し、上記被計量物の質量に基づく成分と上記計量用ロードセルの固有振動に基づく成分とを含む第１フィルタ出力信号を生成する第１フィルタ手段と、上記計量用ロードセルの上記荷重印加部に被計量物が印加されている状態における上記補正用ロードセルの補正電気信号を入力し、この補正電気信号から上記補正用ロードセルの固有振動に基づく成分を遮断し、第１フィルタ出力信号の上記計量用ロードセルの固有振動に基づく成分とは異なる振幅を持つ上記計量用ロードセルの固有振動に基づく成分を含む第２フィルタ出力信号を生成する第２フィルタ手段と、第１及び第２のフィルタ出力信号が入力され、第１フィルタ出力信号中の上記計量用ロードセルの固有振動に基づく成分を、第２フィルタ出力信号を使用して補正処理を行い、上記被計量物の重量信号又は質量信号を出力する演算部とを、具備するものである。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の秤において、上記計量用ロードセルが、等長な上下ビーム部と、その双方のビーム部の各々の両端部に設けた弾性支点部と、上記上ビーム部と下ビーム部が互いに所定間隔を隔てた状態で上記弾性支点部を介して上記上下ビーム部を両側から支持している両縦部とからなり、上記縦部の一方を固定基部とし他方を荷重印加部とした平行四辺形方式のロードセルであり、上記補助ビームが、上記上下ビーム部の中間位置に両側の上記縦部に亘って架設した中間ビーム部から上記固定基部を越えて上記荷重印加部と反対側へ伸延する構成としたことを特徴とするものである。
【０００８】
第３の発明は、第１の発明の秤において、上記計量用ロードセルが、等長な上下ビーム部と、その双方のビーム部の各々の両端部に設けた弾性支点部と、上記上ビーム部と下ビーム部が互いに所定間隔を隔てた状態で上記弾性支点部を介して上記上下ビーム部を両側から支持している両縦部とからなり、上記縦部の一方を固定基部とし他方を荷重印加部とした平行四辺形方式のロードセルであり、上記補助ビームが、上記上ビーム部又は下ビーム部のいずれか一方のビーム部から上記固定基部を越えて上記荷重印加部と反対側へ伸延する構成としたことを特徴とするものである。
【０００９】
第１、第２及び第３の各発明によると、補正用ロードセルの重量により、計量用ロードセルに作用するモーメントとは逆方向のモーメントを与えて、その風袋重量によるモーメントを打ち消すことができる。従って、計量用ロードセルに貼着されているストレインゲージに掛かろうとする風袋重量による曲げ応力の一部又は全部は、補正用ロードセルの重量による逆方向の曲げ応力で打ち消すことができる。そして、補正用ロードセルは、補助ビームを介して計量用ロードセルと結合し、かつ計量用ロードセル及び補正用ロードセルの出力信号から、第１及び第２のフィルタ手段によって補正用ロードセルの固有振動に基づく成分を遮断されているので、第１フィルタ出力信号中の計量用ロードセルの固有振動に基づく成分と対応する成分が、第２フィルタ出力信号中に含まれており、演算部は、第２フィルタ出力信号を使用して、第１フィルタ出力信号の補正処理を行い、被計量物の重量又は質量信号を出力することができる。
【００１０】
第２の発明によると、補正用ロードセル及び補助ビームの重量に基づく垂直荷重による剪断荷重は、中間ビーム部に作用して上下ビーム部に夫々均等に掛かることとなり、そして、補助ビームを中間ビーム部に設けているので補助ビームを取り付ける際のねじ部材の締め付けによる弾性支点部表面に対する影響も存在しない。従って、被計量物の重量が印加されたときに、上下ビーム部の各弾性支点部における歪の発生及び計量用ロードセル全体としての変形に、アンバランスが生じることがなく、各弾性支点部の表面における歪、及び固定基部に対する荷重印加部の変位が被計量物の重量に精度良く対応することとなる。
【００１１】
第３の発明によると、補助ビームを上又は下ビーム部に設けてあるので、第２の発明の中間ビームを不要とすることができ、これによって計量用ロードセルの構造を簡単なものにすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る秤を計量コンベア式の質量測定装置に適用した第１実施形態を各図を参照して説明する。図１及び図２において、６は計量用ロードセル、８は補助ビーム、１３は補正用ロードセル、１４は補正処理装置である。
計量用ロードセル６は、図１に示すように、平行四辺形方式の起歪体５を備えている。この起歪体５は、等長な上及び下ビーム部３、４と、その双方のビーム部３、４の各々の両端部に設けた弾性支点部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂと、その弾性支点部を介して上及び下ビーム部３、４の両端間を所定間隔に維持している固定基部１及び荷重印加部２と、で構成してある。
【００１３】
そして、図１及び図２に示すように、起歪体５における上及び下ビーム部３、４の各弾性支点部１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの表面にはストレインゲージ１１、・・・・を貼着してある。これら各ストレインゲージ１１は、固定基部１に対して荷重印加部２が下方（又は上方）に変位したときの上ビーム部３の固定基部１側の弾性支点部１５ａの表面、及び下ビーム部４の荷重印加部２側の弾性支点部１６ｂの表面における引っ張り歪（又は圧縮歪）と、上ビーム部３の荷重印加部２側の弾性支点部１５ｂの表面、及び下ビーム部４の固定基部１側の弾性支点部１６ａの表面における圧縮歪（又は引っ張り歪）と、を夫々検出し、所定の電気回路を介して計量電気信号を出力することができるようになっている。この計量電気信号は、荷重印加部２の固定基部１に対する変位量、即ち、荷重印加部２に印加された被計量物１２の質量Ｍに対応する信号である。
【００１４】
また、固定基部１がブラケット１７を介して固定支持されていると共に、荷重印加部２には風袋物としてのベルトコンベア９を取り付けてあり、このベルトコンベア９上に被計量物１２が搬入されるようになっている。
【００１５】
更に、図１に示すように、この起歪体５には、中間ビーム部７を設けてある。この中間ビーム部７は、上及び下ビーム部３、４と平行すると共に、これら上ビーム部３と下ビーム部４の丁度中間位置に配置してあり、両端部に設けた各弾性支点部１８ａ、１８ｂを介して固定基部１と荷重印加部２の間に架設してある。
【００１６】
補助ビーム８は、図１及び図２に示すように、中間ビーム部７の両側面にその一端をボルト１９により固締してあり、他端が固定基部１を越えて荷重印加部２と反対側に伸延する一対のビームであり、その先端に補正用ロードセル１３を設けてある。
【００１７】
補正用ロードセル１３は、梁型起歪体２０を備えている。この起歪体２０は、図１に示すように、補助ビーム８の先端（自由端部）にブラケット２１を介して固定基部２２を取り付けてあり、この固定基部２２に弾性支点部２４を介して感知用重量部２３を設けてなる構成である。
【００１８】
そして、図１及び図２に示すように、起歪体２０における弾性支点部２４の表面及び裏面にはストレインゲージ２５を貼着してある。これら各ストレインゲージ２５は、固定基部２２に対して感知用重量部２３が上下方向に変位したときの弾性支点部２４の表面における引っ張り歪（又は圧縮歪）と、裏面における圧縮歪（又は引っ張り歪）と、を夫々検出して所定の電気回路を介して補正用電気信号を出力することができるようになっている。この補正用電気信号は、計量用ロードセル６における荷重印加部２の固有振動数の振動成分と対応する信号、即ち、周波数が同一であり、振幅が相違する信号である。
【００１９】
また、この補正用ロードセル１３の固有振動数が計量用ロードセル６の固有振動数よりも十分高くなるように形成してある。このようにしたのは、補正用及び計量用ロードセル３、６の両方の固有振動数における振動成分の夫々の加速度が一定の比例関係を満足するようにするためである。
【００２０】
補正処理装置１４は、請求項１に記載の演算部である。図７及び図９に示す補正処理装置１４は、計量用ロードセル６の生成する計量電気信号中の固有振動数の振動成分を補正用ロードセル１３の生成する補正用電気信号を使用して補正処理を行い、荷重印加部２に印加された被計量物１２の質量信号Ｍを出力する機能を備えている。
【００２１】
上記構成の質量測定装置によると、図１に示すように、起歪体５の荷重印加部２には、ベルトコンベア９の重量とこのベルトコンベア９上の被計量物１２の重量とが下向きの荷重として作用する。一方、補正用ロードセル１３の重量は、補助ビーム８の左端部が取り付けられている中間ビーム部７に下向きの荷重Ｆとして作用すると同時に、図１において時計方向のモーメントＰを中間ビーム部７に作用することとなる。そして、このモーメントＰは、荷重印加部２に対しては、上向きの力として作用することとなる。従って、補正用ロードセル１３の重量、及び補助ビーム８の長さ等を適切に設定し、モーメントＰに基づいて荷重印加部２に作用する上向きの力がベルトコンベア９の重量に基づく下向きの荷重に等しくなるように設定すれば、これら上向きと下向きの各力が荷重印加部２内で互いに相殺して、荷重印加部２にはベルトコンベア９上の被計量物１２の重量に基づく荷重のみが作用することになる。
【００２２】
これにより、計量用ロードセル６としては、ベルトコンベア９が構成する計量コンベアの秤量に対応する容量を備えていれば足りることになり、被計量物１２の質量測定精度が著しく向上することとなる。そして、補正用ロードセル１３及び補助ビーム８の重量に基づく垂直荷重Ｆによる剪断荷重は、中間ビーム部７の固定基部１側の弾性支点部１８ａに作用することになるので、この剪断荷重が上及び下ビーム部３、４における各弾性支点部１５、１６（１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ）の表面の歪にアンバランスを生じさせることがないし、補助ビーム８を固締するボルト１９の締め付けによる影響がこれら弾性支点部１５、１６の表面に及ぶこともない。更に、補正用ロードセル１３の重量に基づくモーメントＰが、荷重印加部２を介して上及び下ビーム部３、４に均等に掛かるので、各弾性支点部１５、１６の表面における歪にアンバランスを生じさせることがない。その結果、被計量物１２の質量Ｍをより精度良く測定することができる。
【００２３】
そして、補正用ロードセル１３を設けたことにより、計量用ロードセル６の荷重印加部２の慣性モーメントがその分だけ大きくなり、これによって計量用ロードセル６の固有振動数が低下するが、計量用ロードセル６の生成する計量電気信号中の固有振動数の振動成分と対応する振動成分を補正用ロードセル１３が補正用電気信号として生成し、補正処理装置１４がこの補正用電気信号を使用して計量電気信号の補正処理を行い、被計量物１２の質量信号Ｍを出力することができる。従って、補正用ロードセル１３を設けたことにより計量用ロードセル６の固有振動数が低下したにも拘わらず、質量測定の応答性を低下させることを防止することができる。即ち、補正用ロードセル１３を設けていない場合の計量用ロードセル６の比較的高い固有振動数における測定時間、つまり、比較的短い測定時間で質量信号Ｍを出力することができる。
【００２４】
次に、この実施形態に係る質量測定装置の補正処理装置１４、及びこの補正処理装置１４により被計量物１２の質量Ｍを演算する理論を計算式を用いて説明する。図３は、図１に示す質力測定装置の各部の寸法、位置、及び質量を表す図である。図４は、図１に示す質量測定装置の等価モデルである。図３及び図４において、Ｍは被計量物１２の質量、ｍ１  は計量用ロードセル６に掛かる風袋質量、即ち、ベルトコンベア９の質量、ｋ１  は計量用ロードセル６のばね定数、Ｌ１  は中間ビーム部７の両側の弾性支点部１８ａと１８ｂ間の距離、ｍ０  は補助ビーム８と補正用ロードセル１３の固定基部２２の合計質量、Ｌ０  は中間ビーム部７の固定基部１側の弾性支点部１８ａから上記質量ｍ０  の質点までの距離、ｍ２  は補正用ロードセル１３の感知用重量部２３の質量、ｋ２  は補正用ロードセル１３のばね定数、Ｌ２  は中間ビーム部７の固定基部１側の弾性支点部１８ａから上記質量ｍ２  の質点Ｏ２  ’（Ｏ２  ）までの距離である。
【００２５】
計量用ロードセル６に設けられているベルトコンベア９上に被計量物１２が載ったときに生じる振動の運動方程式は、
【００２６】
【数１】
0003600355.tif 000002
【００２７】
で表される。ただし、
ｈ０  ＝Ｌ０  ／Ｌ１  、ｈ２  ＝Ｌ２  ／Ｌ１                      ・・・・（３）
としてあり、図４に示すように、ｘ１  は質量Ｍとｍ１  の質点Ｏ１  の変位、ｘ２  は質量ｍ２  の質点Ｏ２  ’の変位である。
従って、計量用ロードセル６の計量信号ｅ１  と補正用ロードセル１３の補正用信号ｅ２  は、式（１）、（２）より、
0003600355.tif 000003
で表される。ただし、
Ｅ１  は計量用ロードセル６への載荷重量と電気的出力との比例定数、即ち感度、Ｅ２  は補正用ロードセル１３への載荷重量と電気的出力との比例定数、即ち感度、ｇは重力加速度であり、
【００２８】
【数２】
0003600355.tif 000004
【００２９】
である。また、質量Ｍとｍ１  の質点Ｏ１  の加速度ａ１  、及び質量ｍ２  の質点の加速度ａ２  は、
ａ１  ＝ａ１  ’＋ａ１  ”                                  ・・・・（８）
ａ２  ＝ａ２  ’＋ａ２  ”                                  ・・・・（９）
で表される。ただし、ａ１  ’、ａ２  ’は計量用ロードセル６の固有振動数に基づく振動成分の加速度、ａ１  ”、ａ２  ”は補正用ロードセル１３の固有振動数に基づく振動成分の加速度である。
ここで、補正用ロードセル１３の固有振動数を計量用ロードセル６の固有振動数よりも十分高くなるように構成してあるので、この補正用ロードセル１３に基づく振動成分を適切なフィルタによって遮断すると、ａ１  ”とａ２  ”を除去することができ、式（８）、（９）は、
ａ１  ＝ａ１  ’                                        ・・・・（１０）
ａ２  ＝ａ２  ’                                        ・・・・（１１）
ｈ２  ａ１  ’≒ａ２  ’                                  ・・・・（１２）
と表すことができる。以下、ａ１  ’をａ１  と、ａ２  ’をａ２  という。
【００３０】
次に、本発明の計量信号の補正処理の方法をデジタル方式で説明する。
図７は、この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７に示すように、計量用ロードセル６と補正用ロードセル１３の出力するアナログ電気信号は、夫々前置増幅器２６、２７により増幅された後、各Ａ／Ｄ変換器２８、２９によりデジタルデータに変換され、ついで補正用ロードセル１３の固有振動数における高域振動成分を遮断するデジタルフィルタ３０、３１を通って後述する補正処理装置１４に入力する。従って、式（４）、（５）で表される計量電気信号ｅ１  、補正用電気信号ｅ２  は次のように書き直すことができる。
ｅ１  （ｊ）＝Ｅ１  Ｍｇ＋Ｅ１  （Ｍ＋ｍ１  ＋ｈ０  ２  ｍ０  ）ａ１  （ｊ）＋Ｅ１  ｈ２  ｍ２  ａ２  （ｊ）＋Ｃ１  ・・・・（１３）
ｅ２  （ｊ）＝−Ｅ２  ｍ２  ａ２  （ｊ）＋Ｃ２                ・・・・（１４）
ただし、ｊ＝１、２、・・・、Ｎであり、ｅ１  （ｊ）、ｅ２  （ｊ）は計量用ロードセル６と補正用ロードセル１３の出力のｊサンプル時点でのサンプル値、ａ１  （ｊ）、ａ２  （ｊ）（ただし、ｈ２  ａ１  ’≒ａ２  ’とする。）は計量用及び補正用の各ロードセル６、１３の質点Ｏ１  、Ｏ２  ’における加速度のｊサンプル時点でのサンプル値、Ｎは測定時間ＴＫ  とサンプリング時間Ｔで決まる数（ＴＫ  ／Ｔの最大整数）である。
【００３１】
次に、補正処理装置１４によるｅ１  （ｊ）、ｅ２  （ｊ）の補正処理を説明する。まず、ｅ１  （ｊ）、ｅ２  （ｊ）から初期荷重として出力される直流成分Ｃ１  、Ｃ２  を零レベルに補正すると、
0003600355.tif 000005
を式（１６）を使用して表すと、
ｅ３  （ｊ）＝Ｅ１  Ｍｇ＋Ｋｇ  （ｊ）ｅ４  （ｊ）
となり、よって、被計量物１２の質量Ｍ（ｊ）を、
Ｍ（ｊ）＝〔ｅ３  （ｊ）＋Ｋｇ  （ｊ）ｅ４  （ｊ）〕／（Ｅ１  ｇ）・・（１８）
の計算によって求めることができる。
【００３２】
即ち、係数Ｋｇ  （ｊ）は、
0003600355.tif 000006
となる。ここで、質量Ｍは、未知であるので、式（１９）のＭにＭ（ｊ−１）の前回のデータを入力することとすると、
0003600355.tif 000007
となる。ただし、
0003600355.tif 000008
であり、Ｍ（ｊ−１）の初期値として例えば質量Ｍの標準値若しくはそれに近い値、又は０を入力する。
上記式（１８）、（２０）に示すように、被測定物１２の質量の測定データＭ（ｊ−１）に基づき、係数Ｋｇ  （ｊ）を修正しながら被計量物１２の質量の測定データＭ（ｊ）を逐次的に求めることができる。
【００３３】
次に、上記演算を行う補正処理装置１４を図９を参照して説明する。図９は補正処理装置１４の詳細を示すブロック図である。同図に示すように、補正処理装置１４は、デジタルフィルタ３０、３１から出力される計量電気信号ｅ１  （ｊ）、補正用電気信号ｅ２  （ｊ）をメモリ３２、３３で順次記憶する。そして、零点補正手段３４がｅ２  （ｊ）からＡ／Ｄ変換器２９からの初期荷重として出力されるＣ２  に相当するデジタルデータを減算して（ｅ２  （ｊ）−Ｃ２  ＝ｅ４  （ｊ）・・・式（１６））、ｅ４  （ｊ）を係数乗算手段３５に出力する。係数乗算手段３５は、ｅ４  （ｊ）に係数Ｋｇ  （ｊ）を乗算して（Ｋｇ  （ｊ）ｅ４  （ｊ）＝ｅ４  （ｊ）’・・・式（１８）参照）、ｅ４  （ｊ）’を加算手段３６に出力する。
【００３４】
一方、メモリ３２で順次記憶された計量電気信号ｅ１  （ｊ）については、零点補正手段３７がｅ１  （ｊ）からＡ／Ｄ変換器２８からの初期荷重として出力されるＣ１  に相当するデジタルデータを減算して（ｅ１  （ｊ）−Ｃ１  ＝ｅ３  （ｊ）・・・式（１５））、ｅ３  （ｊ）を加算手段３６に出力する。加算手段３６は、零点補正手段３７から入力するデータｅ３  （ｊ）と係数乗算手段３５から入力するデータｅ４  （ｊ）’を加算して（ｅ３  （ｊ）＋ｅ４  （ｊ）’＝Ａ・・・式（１８）参照）、この加算値Ａを感度除算手段３８に出力する。この感度除算手段３８は、加算手段３６の出力データＡを計量用ロードセル６の感度Ｅ１  と重力加速度ｇで除算して（Ａ／Ｅ１  ｇ＝Ｍ（ｊ）・・・式（１８）参照）、被計量物１２の質量Ｍ（ｊ）を所定の表示部と係数修正手段３９に出力する。係数修正手段３９は、質量Ｍ（ｊ）のデータに基づいて次回の係数Ｋｇ  （ｊ）を修正してこの修正した係数Ｋｇ  （ｊ）を係数乗算手段３５に出力する。このように、前回の演算で得られたデータ質量Ｍ（ｊ−１）に基づいて係数Ｋｇ  （ｊ）を修正して被計量物１２の質量Ｍ（ｊ）を表示部に逐次的に表示することができる。
【００３５】
次に、この質量測定装置の動作手順及びオペレータの操作手順を図１０を参照して説明する。まず、オペレータがキーボード（図示せず）を操作して計量用ロードセル６の風袋質量、即ち、ベルトコンベア９の質量ｍ１  、中間ビーム部７の両側の弾性支点部１８ａと１８ｂ間の距離Ｌ１  、補助ビーム８と補正用ロードセル１３の固定基部２２の合計質量ｍ０  、中間ビーム部７の固定基部１側の弾性支点部１８ａの中心Ｏから質量ｍ０  の質点Ｏ０  までの距離Ｌ０  、補正用ロードセル１３の感知用重量部２３の質量ｍ２  、中間ビーム部７の固定基部１側の弾性支点部１８ａの中心Ｏから質量ｍ２  の質点Ｏ２  までの距離Ｌ２  、被計量物１２の初期測定値Ｍ（０）、計量用ロードセル６の感度Ｅ１  、補正用ロードセル１３の感度Ｅ２  、重力加速度ｇ、最大サンプル数Ｎを入力する（Ｓ１００）。ただし、Ｍ（０）については適切な標準質量を使用する。例えばこの質量測定装置を被計量物１２の質量測定範囲がかなり制限されている重量選別機に適用する場合は、その選別基準質量をＭ（０）に使用することができる。次に、この質量測定装置に設けられている中央演算処理装置（ＣＰＵ）（図示せず）がステップ１００で入力されたパラメータを式（２１）、（７）使用してＫ１  、Ｋ２  、Ｃ１  、Ｃ２  を計算する（Ｓ１０２）。なお、Ｃ１  、Ｃ２  は計量用ロードセル６と補正用ロードセル１３の初期荷重として出力されるので、これら初期荷重の出力をオペレータが記録しておき、ステップ１００でキーボードにより入力してもよい。
【００３６】
次に、ＣＰＵがサンプル数ｊを１とし（Ｓ１０４）、係数修正手段３９が係数Ｋｇ  （ｊ）を前回の測定結果Ｍ（ｊ−１）に基づいて修正する（Ｓ１０６）。そして、計量用ロードセル６と補正用ロードセル１３の出力するデータｅ１  （ｊ）、ｅ２  （ｊ）を順次メモリ３２、３３に記憶し（Ｓ１０８）、零点補正手段３４が、このｅ２  （ｊ）に対して、Ａ／Ｄ変換器２９から出力される初期荷重Ｃ２  に相当するデジタルデータを零レベルに補正してｅ４  （ｊ）を出力する（Ｓ１１０）。更に、係数乗算手段３５がこの零レベルに補正したｅ４  （ｊ）に係数Ｋｇ  （ｊ）を乗算してｅ４  （ｊ）’を出力する（Ｓ１１２）。一方、零点補正手段３７は、ｅ１  （ｊ）に対して、Ａ／Ｄ変換器２８から出力される初期荷重Ｃ１  に相当するデジタルデータを零レベルに補正してｅ３  （ｊ）を出力する（Ｓ１１４）。次に、加算手段３６がｅ３  （ｊ）とｅ４  （ｊ）’とを加算してデジタルデータＡを出力する（Ｓ１１６）。そして、感度除算手段３８がデータＡを感度と重力加速度の乗算値Ｅ１  ｇにより除算して質量データＭ（ｊ）を出力する（Ｓ１１８、Ｓ１２０）。そして、サンプル数ｊが最大サンプル数Ｎ以下であるか否かを判定し（Ｓ１２２）、サンプル数ｊがＮ以下であると判定したときは、今回のｊに１を加算した値を次回のｊとし（Ｓ１２４）、上記ステップ１０６〜１２４を順次繰り返して行う。そして、ｊ＝（Ｎ＋１）となったときに測定を終了する。この時、表示部には、被計量物１２の質量Ｍが表示されている。
【００３７】
次に、第２実施形態の質量測定装置を図５を参照して説明する。図５に示す第２実施形態と図１に示す第１実施形態が相違するところは、補正用ロードセル１３として、第１実施形態では、梁型起歪体２０を備える梁型ロードセルとしたのに対して、第２実施形態では、平行四辺形方式の起歪体４０を備えるロバーバル型ロードセル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。
【００３８】
つまり、補正用ロードセル１３の固有振動数を計量用ロードセル６の固有振動数よりも十分高い振動数とする必要があることから、固有振動数が比較的高くなるように設計可能なロバーバル型ロードセルを採用することにより、補正用ロードセル１３の固有振動数を十分高くすることができる。
【００３９】
次に、第３実施形態の質量測定装置を図６を参照して説明する。図６に示す第３実施形態と図１に示す第１実施形態が相違するところは、第１実施形態では、補正用ロードセル１３が設けられている補助ビーム８を中間ビーム部７に設けた構成としているのに対して、第３実施形態では、補正用ロードセル１３が設けられている補助ビーム８を上ビーム部３に設け、中間ビーム部７を省略した構成としているところである。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。
【００４０】
第３実施形態によると、中間ビームを不要とすることができ、これによって構造が簡単で費用の安価な計量用ロードセル６を備える質量測定装置を提供することができる。そして、この質量測定装置によると、図６に示すように、起歪体５の荷重印加部２には、ベルトコンベア９の重量とこのベルトコンベア９上の被計量物１２の重量とが下向きの荷重として作用する。一方、補正用ロードセル１３の重量は、補助ビーム８の一端が取り付けられている上ビーム部３に下向きの荷重Ｆとして作用すると同時に、図６において時計方向のモーメントＰを上ビーム部３に作用することとなる。そして、このモーメントＰは、荷重印加部２に対しては、上向きの力として作用することとなる。従って、補正用ロードセル１３の重量、及び補助ビーム８の長さ等を適切に設定し、モーメントＰに基づいて荷重印加部２に作用する上向きの力がベルトコンベア９の重量に基づく下向きの荷重に等しくなるように設定すれば、これら上向きと下向きの各力が荷重印加部２内で互いに相殺して、荷重印加部２にはベルトコンベア９上の被計量物１２の重量に基づく荷重のみが作用することになる。
【００４１】
これにより、計量用ロードセル６としては、ベルトコンベア９が構成する計量コンベアの秤量に対応する容量を備えていれば足りることになり、被計量物１２の質量測定精度が著しく向上することとなる。そして、第１実施形態と同様に、被計量物１２の質量Ｍを比較的短時間で測定することができる。ただし、第３実施形態では、図６に示すように、補助ビーム８を計量用ロードセル６の上ビーム部３に設けた構成としたが、補助ビーム８を計量用ロードセル６の下ビーム部４に設けた構成としてもよい。
【００４２】
次に、第４実施形態の質量計測装置を図８を参照して説明する。第１実施形態と第４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６の出力信号に含まれている計量用ロードセル６の固有振動数の低域振動成分を、補正用ロードセル１３の出力信号を使用してデジタル的に補正して被計量物１２の質量Ｍを出力する構成としたのに対して、第４実施形態では、アナログ的に補正して被計量物１２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。
【００４３】
即ち、図８に示すように、計量用ロードセル６及び補正用ロードセル１３の各出力信号を、まず、補正用ロードセル１３の固有振動数に基づく高域振動成分を遮断するローパスフィルタ４１、４２に通す。次に、補正用ロードセル１３と接続するローパスフィルタ４２の出力信号をハイパスフィルタ４３に通し、これによって、ローパスフィルタ４２の出力信号に含まれている補正用ロードセル１３の初期荷重として出力される直流成分（上記Ｃ２  に相当する成分）を零レベルに補正する。次に、ハイパスフィルタ４３の出力信号を後述する適切な利得Ｋ３  の増幅器４４に通して増幅し、そして、この信号をアナログ加算器４５に入力させる。
【００４４】
アナログ加算器４５は、計量用ロードセル６の出力信号とこの出力信号と逆位相の補正用ロードセル１３の出力信号（増幅器４４から出力された信号）とを加算して振動成分を除去した荷重信号とし、そしてこの荷重信号を重力加速度ｇで除算し、更に、この除算値から計量用ロードセル６の初期荷重に基づく質量を減算して被計量物１２の質量Ｍを出力するものである。
【００４５】
次に、増幅器４４の利得Ｋ３  について説明する。この利得Ｋ３  は、例えば、ハイパスフィルタ４３から出力される補正用ロードセル１３の信号の振幅が、ローパスフィルタから出力される計量用ロードセル６の信号の振幅と等しいか若しくはそれに近くなるようにすることができる大きさとすることができる。
【００４６】
この第４実施形態のアナログ式質量測定装置によると、アナログ加算器４５の構造及び処理内容がデジタル方式の補正処理装置１４の構造及び処理内容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、アナログ方式を採用することによって振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振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。
【００４７】
ただし、上記第１〜第４の各実施形態では、被計量物１２の質量Ｍを出力する質量測定装置を例に掲げて説明したが、本発明を被計量物１２の重量を出力する重量測定装置に適用することができる。つまり、第１〜第３実施形態において、図９に示す感度除算手段３８が加算手段３６の出力信号ＡをＥ１  ｇで除算したが、この感度除算手段３８が出力信号ＡをＥ１  で除算して被計量物１２の重量Ｇを出力する構成とすればよい。そして、第４実施形態では、図８に示すアナログ加算器が、振動成分を除去した荷重信号を重力加速度ｇで除算したが、この除算処理を省略したアナログ加算器とすればよい。
【００４８】
【発明の効果】
第１、第２、及び第３の各発明によると、補正用ロードセルの重量に基づくモーメントにより、計量用ロードセルは、風袋重量として考えられる例えば単純な載台、或いはベルトコンベアやホッパを含む載台部の重量に基づくモーメントが消去された状態となり、被計量物の重量又は略その重量が電気的出力として取り出され、計量用ロードセルとしては被計量物の重量に対応した適切な小容量のものを使用することができ、その結果、被計量物の重量を精度よく測定することができるという効果がある。そして、本発明は、補正用ロードセルを設けたことにより、計量用ロードセルの荷重印加部の慣性モーメントがその分だけ大きくなり、これによって計量用ロードセルの固有振動数が低下するが、計量用ロードセルの生成する計量電気信号中の固有振動数の振動成分と対応する振動成分を補正用ロードセルが補正用電気信号として生成し、演算部がこの補正用電気信号を使用して計量電気信号の補正処理を行い、被計量物の重量信号又は質量信号を出力する構成である。従って、計量用ロードセルの固有振動数の低下に拘わらず、重量又は質量測定の応答性を低下させることなく、即ち、重量又は質量の測定時間を長びかせることなく上記重量信号又は質量信号を出力することができるという効果がある。
【００４９】
第２の発明によると、計量用ロードセルを平行四辺形方式のロードセルとし、そして、この計量用ロードセルの上下ビーム部の中間に中間ビーム部を設けた構成としたので、被計量物の重量が荷重印加部に印加されたときに、上下ビーム部の各弾性支点部における歪の発生及び計量用ロードセル全体としての変形に、アンバランスが生じることがなく、各弾性支点部の表面における歪、及び固定基部に対する荷重印加部の変位が被計量物の重量に精度良く対応することとなり、その結果、被計量物の重量又は質量を精度良く測定することができるという効果がある。
【００５０】
第３の発明によると、補助ビームを上又は下ビーム部に設けてあるので、中間ビームを不要とすることができ、これによって構造が簡単で費用の安価な計量用ロードセルを備える秤を提供す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概略側面図である。
【図２】同第１実施形態に係る質量測定装置のベルトコンベアを省略した概略平面図である。
【図３】同第１実施形態に係る質量測定装置の各部質量、及び寸法を付した概略側面図である。
【図４】同第１実施形態に係る質量測定装置の等価モデルである。
【図５】同発明の第２実施形態に係る質量測定装置の概略側面図である。
【図６】同発明の第３実施形態に係る質量測定装置の概略側面図である。
【図７】同発明の第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８】同発明の第４実施形態に係るアナログ式質量測定装置の電気回路を示すブロック図である。
【図９】同発明の第１実施形態に係る質量測定装置の補正処理装置の詳細を示すブロック図である。
【図１０】同発明の第１実施形態に係る質量測定装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】従来の秤の概略側面図である。
【図１２】図１１に示す従来の秤のベルトコンベアを省略した概略平面図である。
【符号の説明】
１  固定基部
２  荷重印加部
７  中間ビーム部
８  補助ビーム
９  ベルトコンベア
１２  被計量物
１３  補正用ロードセル
１４  補正処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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