(57)【要約】【課題】正確にワーク５の重量を計測できる重量計測装置１００を提供する。【解決手段】ワーク５の重量Ｗを計測する重量計測装置１００であって、断面積の異なる複数の部材から構成され、ワーク５を支持する支持部材２０と、支持部材２０が作用させる荷重に基づいてワーク５の重量Ｗを計測する電子天秤６０と、支持部材２０の断面積が変化する部位の気圧を検出する圧力センサ５１・５２・５３・５４と、電子天秤６０によって計測されたワーク５の重量Ｗを、圧力センサ５１・５２・５３・５４によって検出される、支持部材２０の断面積が変化する部位の周囲の気圧に基づいて補正するコントローラ５０と、を具備する。【選択図】図１
2013137276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの重量を計測する重量計測装置であって、
断面積の異なる複数の部材から構成され、前記ワークを支持する支持部材と、
前記支持部材が作用させる荷重に基づいて前記ワークの重量を計測する計測手段と、
前記支持部材の断面積が変化する部位の周囲の気圧を検出する圧力検出手段と、
前記計測手段によって計測されたワークの重量を、前記圧力検出手段によって検出される、前記支持部材の断面積が変化する部位の周囲の気圧に基づいて補正する補正手段と、
を具備する、
重量計測装置。
【請求項２】
断面積の異なる複数の部材から構成される支持部材によって支持されるワークの重量を計測する重量計測方法であって、
前記支持部材が作用させる荷重に基づいて前記ワークの重量を計測し、
前記支持部材の断面積が変化する部位の周囲の気圧を検出し、
前記検出した気圧に基づいて、前記計測したワークの重量の補正値を算出し、
前記算出した補正値に基づいて、前記計測したワークの重量を補正する、
重量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量計測装置及び重量計測方法においてワークの重量を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
重量計測装置は、様々な産業分野で用いられている。例えば、金属加工の分野では、浸炭炉内でワークの重量を重量計測装置によって測定し、浸炭過程におけるワークに添加された浸炭量の計測が行われている。高温減圧浸炭においては、ワークが配置される浸炭炉内は、高温減圧の雰囲気下とされ、ワークの重量を計測する計測手段である電子天秤が配置される浸炭炉外は、常温減圧の雰囲気下とされている。そのため、高温減圧浸炭においては、高温の浸炭炉内から常温の浸炭炉外の箇所にかけて温度勾配が生じ、温度勾配によって気圧が変動する。
【０００３】
浸炭炉内のワークと、浸炭炉外の電子天秤とは、支持部材によって接続されている。浸炭炉内から浸炭炉外にわたって配置される支持部材の周囲は、上述した温度勾配によって気圧が変動する。支持部材の周囲の気圧が変動することによって、支持部材の部位によっては異なる気圧が作用することになる。支持部材が複数の部材によって構成されている場合には、部材によって異なる気圧が作用するため、各部材には差圧が作用する。
【０００４】
このとき、各部材には、作用する差圧に各部材の断面積を乗じた荷重が作用する。支持部材を構成する複数の部材の断面積が異なる場合には、複数の荷重が支持部材に作用することになる。支持部材に複数の荷重が作用すると、電子天秤に作用する荷重を変動させることになる。電子天秤に作用する荷重が上述した差圧により変動すると、ワークの重量を正確に計測することができない。
【０００５】
例えば、特許文献１には、荷重センサを収容ケースに収容し、収納ケース内外の差圧に基づいて荷重センサの検出する荷重値を補正する重量計測装置が開示されている。しかし、上述した断面積の異なる各部材に差圧が作用する場合には、特許文献１に開示される重量計測装置であっても、正確にワークの重量を計測することができない。そこで、重量計測装置では、断面積の異なる複数の部材から構成され、各部材に差圧が作用する支持部材にワークが支持されている場合であっても、正確にワークの重量を計測することが課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２１３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、正確にワークの重量を計測できる重量計測装置及び重量計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、ワークの重量を計測する重量計測装置であって、断面積の異なる複数の部材から構成され、前記ワークを支持する支持部材と、前記支持部材が作用させる荷重に基づいて前記ワークの重量を計測する計測手段と、前記支持部材の断面積が変化する部位の周囲の気圧を検出する圧力検出手段と、前記計測手段によって計測されたワークの重量を、前記圧力検出手段によって検出される、前記支持部材の断面積が変化する部位の周囲の気圧に基づいて補正する補正手段と、を具備するものである。
【００１０】
請求項２においては、断面積の異なる複数の部材から構成される支持部材によって支持されるワークの重量を計測する重量計測方法であって、前記支持部材が作用させる荷重に基づいて前記ワークの重量を計測し、前記支持部材の断面積が変化する部位の周囲の気圧を検出し、前記検出した気圧に基づいて、前記計測したワークの重量の補正値を算出し、前記算出した補正値に基づいて、前記計測したワークの重量を補正するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の重量計測装置及び重量計測方法によれば、正確にワークの重量を計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態である重量計測装置の構成を示す模式図。
【図２】本発明の実施形態である重量計測工程の流れを示すフロー図。
【図３】支持部材の鉛直方向に作用する気圧を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を用いて、重量計測装置１００について説明する。
なお、図１では、電気信号線を破線で示している。
【００１４】
重量計測装置１００は、本発明の重量計測装置に係る実施形態である。重量計測装置１００は、浸炭炉１０内に配置されるワーク５の重量を測定し、浸炭過程におけるワーク５に添加された浸炭量の計測を行う装置である。本実施形態のワーク５は、自動車部品のリングギア（鉄鋼製）としている。
【００１５】
重量計測装置１００の構成について説明する。
重量計測装置１００は、主には、浸炭炉１０と、支持部材２０と、補正手段としてのコントローラ５０と、計測手段としての電子天秤６０と、を具備している。
【００１６】
浸炭炉１０は、ワーク５の浸炭処理を行う炉である。浸炭炉１０では、略密閉された空間の中央にワーク５が配置されている。浸炭炉１０では、供給される浸炭ガスに含まれる炭素がワーク５の表面に浸透し、ワーク５の浸炭処理が施される。
【００１７】
浸炭炉１０は、浸炭ガス供給装置１１と、ヒータ１２・１２と、を具備している。浸炭ガス供給装置１１は、炭素を含んだ浸炭ガスを浸炭炉１０内に供給するものである。ヒータ１２は、浸炭炉１０内の雰囲気（浸炭ガス）を加熱するものである。
【００１８】
浸炭炉１０は、負圧装置（図示略）によって減圧され、ヒータ１２によって加熱され、高温かつ真空の雰囲気とされている。浸炭炉１０は、後述する配管室３２と連通している。
【００１９】
支持部材２０は、ワーク５を支持するものである。支持部材２０は、載置部２１と、第一支持部２２と、断熱ジャケット２３と、第二支持部２４と、脚部２５と、を具備している。なお、第一支持部２２と断熱ジャケット２３と第二支持部２４とは、それぞれ異なる断面積の柱状部材にて構成されている。
【００２０】
載置部２１は、ワーク５を載置するものである。載置部２１は、浸炭炉１０内に配置され、第一支持部２２に支持されている。
【００２１】
第一支持部２２は、円柱形状に形成され、載置部２１を支持し、断熱ジャケット２３に接続されている。第一支持部２２は、浸炭炉１０内から配管室３２内に延出しており、その多くの部分が配管室３２に配置されている。
【００２２】
断熱ジャケット２３は、円柱形状に形成され、第一支持部２２と第二支持部２４とに接続されている。断熱ジャケット２３は、第一支持部２２よりも大径に形成されており、配管室３２に配置されている。
【００２３】
第二支持部２４は、円柱形状に形成され、断熱ジャケット２３に接続され、脚部２５によって支持されている。第二支持部２４は、断熱ジャケット２３よりも小径に形成されており、配管室３２及び天秤室３３に配置されている。なお、第二支持部２４は、脚部２５に支持されているため、下面が電子天秤６０に接していない。
【００２４】
第一支持部２２と断熱ジャケット２３との接続部、並びに、断熱ジャケット２３と第二支持部２４との接続部は、支持部材２０の断面積が変化する部位となる。また、支持部材２０の上側の端面となる第一支持部２２の上面、並びに、支持部材２０の下側の端面となる第二支持部２４の下面も、支持部材２０の断面積が変化する部位に含まれる。
【００２５】
配管室３２は、高温かつ低圧の雰囲気の浸炭炉１０と連通しているため、浸炭炉１０と同様に高温かつ低圧の雰囲気となる。しかし、配管室３２には、ヒータ１２及び負圧装置が設けられていないため、浸炭炉１０よりも温度が低く、浸炭炉１０よりも圧力が高い（大気圧に近づく）雰囲気となる。配管室３２と後述する天秤室３３とは、断熱パッキン６１によって温度及び圧力が遮断されている。
【００２６】
脚部２５は、第二支持部２４を支持している。脚部２５は、天秤室３３に配置されている。
【００２７】
電子天秤６０は、支持部材２０によって支持されるワーク５の重量Ｗを計測するものである。電子天秤６０は、支持部材２０が作用させる荷重に基づいて、ワーク５の重量Ｗを計測する。電子天秤６０は、天秤室３３に配置されている。
【００２８】
天秤室３３は、負圧装置（図示略）によって減圧され、常温かつ低圧の雰囲気とされている。天秤室３３は、配管室３２と接続されており、天秤室３３と配管室３２とは、断熱パッキン６１によって温度及び圧力が遮断されている。
【００２９】
コントローラ５０は、電子天秤６０による、支持部材２０が作用させる荷重に基づいての、ワーク５の重量Ｗの計測を制御する機能を有している。また、コントローラ５０は、後述する各圧力センサ５１・５２・５３・５４が検出する各領域Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４の気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４に基づいて、ワーク５の重量Ｗを補正する機能を有している。
【００３０】
圧力センサ５１は、浸炭炉１０に設けられ、浸炭炉１０内（以下、領域Ｒ１とする）の気圧Ｐ１を検出する機能を有している。圧力センサ５１は、コントローラ５０に接続されている。
【００３１】
圧力センサ５２は、配管室３２に設けられ、配管室３２内における第一支持部２２と断熱ジャケット２３との接続部付近（以下、領域Ｒ２とする）の気圧Ｐ２を検出する機能を有している。圧力センサ５２は、コントローラ５０に接続されている。
【００３２】
圧力センサ５３は、配管室３２に設けられ、配管室３２内における断熱ジャケット２３と第二支持部２４の接続部付近（以下、領域Ｒ３とする）の気圧Ｐ３を検出する機能を有している。圧力センサ５３は、コントローラ５０に接続されている。
【００３３】
圧力センサ５４は、天秤室３３に設けられ、天秤室３３内（以下、領域Ｒ４とする）の気圧Ｐ４を検出する機能を有している。圧力センサ５２は、コントローラ５０に接続されている。
【００３４】
図２を用いて、重量計測工程Ｓ１００の流れについて説明する。
重量計測工程Ｓ１００は、本発明の重量計測装置及び重量計測方法により実施される重量計測の実施形態である。
【００３５】
重量計測工程Ｓ１００は、重量計測工程Ｓ１１０と、気圧検出工程Ｓ１２０と、補正値算出工程Ｓ１３０と、重量補正工程Ｓ１４０と、を具備している。
【００３６】
重量計測工程Ｓ１１０において、コントローラ５０は、電子天秤６０によって、ワーク５が載置された支持部材２０が電子天秤６０に作用させる荷重に基づいて、ワーク５の重量Ｗを計測し、電子天秤６０によるワーク５の重量Ｗの計測値を取得する。
【００３７】
気圧検出工程Ｓ１２０において、コントローラ５０は、各圧力センサ５１・５２・５３・５４によって、各領域Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４の気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４を検出し、各圧力センサ５１・５２・５３・５４による各領域Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４の気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４の検出値を取得する。
【００３８】
補正値算出工程Ｓ１３０において、コントローラ５０は、気圧検出工程Ｓ１２０にて検出された気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４に基づいて、ワーク５の重量Ｗの補正値ｄＷを算出する。
【００３９】
重量補正工程Ｓ１４０において、コントローラ５０は、補正値算出工程Ｓ１３０によって算出された補正値ｄＷに基づいて、ワーク５の重量Ｗを補正する。
【００４０】
図３を用いて、重量計測工程Ｓ１００の作用について説明する。
なお、図３では、説明を分かり易くするために、支持部材２０と、支持部材２０の周囲の気圧により支持部材２０の各部材である載置部２１、第一支持部２２、断熱ジャケット２３、第二支持部２４及び脚部２５に作用する鉛直方向の気圧を記載している。
【００４１】
重量計測工程Ｓ１１０では、電子天秤６０によって、ワーク５が載置された支持部材２０が電子天秤６０に作用させる荷重、すなわちワーク５及び支持部材２０の重量を計測し、予め設定された支持部材２０の重量を差し引き、ワーク５の重量Ｗが計測される。
【００４２】
気圧検出工程Ｓ１２０では、各圧力センサ５１・５２・５３・５４によって、各領域Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４の気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４が検出される。
【００４３】
ここで、浸炭炉１０は、ヒータ１２及び負圧装置によって、高温かつ低圧の雰囲気に維持されている。一方、配管室３２は、浸炭炉１０と連通しているため高温かつ低圧の雰囲気下となるものの、ヒータ１２及び負圧装置が設けられていないため、浸炭炉１０よりも温度が低く、浸炭炉１０よりも圧力が高い（大気圧に近づく）雰囲気となる。また、天秤室３３は、負圧装置によって、常温かつ低圧の雰囲気に維持されている。
【００４４】
そのため、浸炭炉１０、配管室３２及び天秤室３３では、気圧が異なることになる。また、配管室３２では、領域によって温度が異なるため、温度勾配が生じ、各領域で気圧が異なることになる。以上より、各領域Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４での気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４は異なったものとなる。
【００４５】
補正値算出工程Ｓ１３０では、コントローラ５０によって、気圧検出工程Ｓ１２０にて検出された気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４に基づいて、ワーク５の重量Ｗの補正値ｄＷが算出される。
【００４６】
上述したように、各領域Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｒ４での気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４は異なったものとなっているため、支持部材２０の載置部２１、第一支持部２２、断熱ジャケット２３、第二支持部２４及び脚部２５（以下、各部材２１・２２・２３・２４・２５）の鉛直方向には、異なる気圧が作用する。各部材２１・２２・２３・２４・２５の鉛直方向には異なる気圧が作用するため、各部材２１・２２・２３・２４・２５の鉛直方向には差圧が作用する。
【００４７】
各部材２１・２２・２３・２４・２５の鉛直方向には差圧が作用するため、各部材２１・２２・２３・２４・２５の鉛直方向には、各部材２１・２２・２３・２４・２５の断面積に差圧を乗じた荷重が作用する。各部材２１・２２・２３・２４・２５の鉛直方向に作用する荷重は、ワーク５の重量Ｗとは無関係なものであるため、ワーク５の重量Ｗから除外する補正が必要である。
【００４８】
補正値ｄＷは、各部材２１・２２・２３・２４・２５の荷重について、接する他の部材の反力及び部材の重量を無視した気圧のみによるものとする。ここで、第一支持部２２の上面（断面積Ｓｓ）には、鉛直方向下向きの気圧Ｐ１が作用する。
【００４９】
断熱ジャケット２３の上面（断面積Ｓｊから断面積Ｓｓを除いた部分）には、鉛直方向下向きの気圧Ｐ２が作用し、断熱ジャケット２３の下面（断面積Ｓｊから断面積Ｓｂを除いた部分）には、鉛直方向上向きの気圧Ｐ３が作用する。
【００５０】
第二支持部２４の下面（断面積Ｓｂ）には、鉛直方向上向きの気圧Ｐ４が作用する。なお、載置部２１及び脚部２５は、鉛直方向に長さのない部材なので、鉛直方向にて差圧は生じていないものと考える。
【００５１】
コントローラ５０は、気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４と、第一支持部２２の断面積Ｓｓと、断熱ジャケット２３の断面積Ｓｊと、第二支持部２４の断面積Ｓｂとから、以下の式（１）によって、各部材２１・２２・２３・２４・２５の鉛直方向に作用する荷重を合計した補正値ｄＷを算出する。なお、鉛直方向下向きに作用する力を正としている。
［数１］
ｄＷ＝Ｐ１・Ｓｓ＋Ｐ２（Ｓｊ−Ｓｓ）−Ｐ３（Ｓｊ−Ｓｂ）−Ｐ４・Ｓｂ・・・・（１）
【００５２】
重量補正工程Ｓ１４０では、コントローラ５０によって、重量計測工程Ｓ１１０において計測されたワーク５の重量Ｗから、補正値算出工程Ｓ１３０によって算出された補正値ｄＷを差し引いて、差圧の影響のない正確なワーク５の重量Ｗが算出される。
【００５３】
重量計測装置１００及び重量計測方法の効果について説明する。
重量計測装置１００及び重量計測方法により実施される重量計測の実施形態である重量計測工程Ｓ１００によれば、正確にワーク５の重量を計測できる。すなわち、支持部材２０が断面積の異なる各部材２１・２２・２３・２４・２５から構成されており、各部材に異なる気圧Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４が作用し、支持部材２０に差圧が作用している場合であっても、各部材２１・２２・２３・２４・２５の鉛直方向に作用する荷重を合計した補正値ｄＷを算出し、ワーク５の重量Ｗを補正することができる。
【００５４】
このようにして、重量計測装置１００及び重量計測方法によれば、支持部材２０の位置による気圧変化を考慮した補正値ｄＷをリアルタイムに算出し、ワーク５の重量Ｗを補正することができる。そのため、正確にワーク５の重量を計測できる。
【符号の説明】
【００５５】
５        ワーク
１０      浸炭炉
１１      浸炭ガス供給装置
１２      ヒータ
２０      支持部材
２２      第一支持部
２３      断熱ジャケット
２４      第二支持部
５０      コントローラ（補正手段）
５１      圧力センサ（圧力検出手段）
５２      圧力センサ（圧力検出手段）
５３      圧力センサ（圧力検出手段）
５４      圧力センサ（圧力検出手段）
６０      電子天秤（計測手段）
１００    重量計測装置
ｄＷ      補正値
Ｗ        重量
【図１】
2013137276.tif 000003
【図２】
2013137276.tif 000004
【図３】
2013137276.tif 000005