(57)【要約】【課題】第１ロードセルが水平に、第２ロードセルがそれに対して垂直に取り付けられた搬送計量装置において、装置全体が傾いたとしても、被計量物の重量を正確に計量できる搬送計量装置を提供することを課題とする。【解決手段】第１、第２ロードセルが傾斜する時に現れるそれぞれの直流成分を求めて各ロードセル出力からそれらの直流成分を除去しておき、しかる後、第２ロードセルの出力の位相を９０°シフトしもので、第１ロードセルの出力を減算することによって、重量信号に含まれる搬送手段の振動成分を除去する。【選択図】図３
2013186008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計量物を搬送する搬送手段と、前記搬送手段に載荷される被計量物の重量を検出する
第１ロードセルと、前記第１ロードセルの前記搬送手段を支持する支持端側と前記搬送手
段との間に介在して、前記搬送手段で生ずる水平方向の振動成分を検出する第２ロードセ
ルと、この第２ロードセルの出力信号の位相を９０°シフトさせてから前記第１ロードセ
ルの出力信号から減算する減算手段とを備えた搬送計量装置であって、前記減算手段の前
段に前記第１ロードセルが傾斜したときに現れる第１ロードセルの出力から水平方向の直
流成分を求める第１直流成分演算手段と、前記第２ロードセルが傾斜したときに現れる第
２ロードセルの出力から水平方向の直流成分を求める第２直流成分演算手段と、前記第２
直流成分演算手段の出力から、前記第１直流成分演算手段の出力を減算する直流成分除去
手段とを設けたことを特徴とする搬送計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計量物を搬送するとともに、搬送中の被計量物の重量を荷重検出器（以下、
「ロードセル」という。）を用いて計量する搬送計量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の搬送計量装置は、被計量物を搬送する搬送手段と、その搬送手段が負荷されて搬
送中の被計量物の重量を検出するロードセルとを備えている。前記搬送手段は、ベルトコ
ンベアとそのコンベアを駆動するモータとを備え、それらが前記ロードセルに負荷される
構成である。そのため、モータやベルトコンベアの回転体に偏心があると、それらの回転
に伴って搬送手段全体が上下に振動し、それがロードセルの荷重検出信号に加わってノイ
ズ成分となり、その結果、ロードセルの計量精度を低下させるという問題があった。
【０００３】
この問題を解決するために、下記特許文献１では、図８に示すように、水平に設置され
た通常のロードセル１０（以下、これを第１ロードセル１０という。）とは別に、その第
１ロードセル１０の自由端側に９０度傾けて（垂直に）取り付けた第２ロードセル２０を
用いて補償する手法が提案されている。この手法は、第２ロードセル２０のデジタル化さ
れた出力を位相シフタ３０により９０度位相を進める、もしくは、遅らせた後、その位相
シフタ３０の出力を第１ロードセル１０のデジタル化された出力から減算手段４０で減算
することにより、被計量物Ｐの正確な重量を得るというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４６３８２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示された発明では、第２ロードセル２０を第１ロードセル１０に対
して垂直に取り付けることで、第１ロードセル１０から第２ロードセル２０の出力を足し
引きしたときに、前記回転体に起因する振動成分のみを除去することができるようになっ
ている。しかしながら、実際に使用するときは、必ずしもそのような状態になるわけでは
なく、設置条件や取り付け条件により第２ロードセル２０が少しでも傾いてしまうと、本
来は検出されない搬送手段５０の風袋や被計量物Ｐの傾きによって発生する重量成分が、
第２ロードセル２０の出力に直流成分として現れ、それを第１ロードセル１０の出力から
減算しても、正確な計量値を得ることが出来ないという問題があった。
【０００６】
また、搬送手段５０の風袋重量や被計量物Ｐの重量が大きくなれば、前記傾きによる誤
差も大きくなるので、装置の僅かな傾きは、風袋重量や被計量物重量が大きくなるに連れ
て無視できない問題となる。
さらに、第１ロードセル１０を水平にし、第２ロードセル２０をそれに対して垂直に組立
調整しても、使用時における各ロードセル１０、２０の傾きを修正する調整を精度良く行
うことは難しく、手間がかかるという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、第１ロードセル１０が水平に、第２ロードセル２０がそれに対して
垂直に取り付けられた搬送計量装置において、該搬送計量装置が傾いたとしても、被計量
物の重量を正確に計量できる搬送計量装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る搬送計量装置は、被計量物を搬送する搬送手段と、前記搬送手段に載荷さ
れる被計量物の重量を検出する第１ロードセルと、前記第１ロードセルの前記搬送手段を
支持する支持端側と前記搬送手段との間に介在して、前記搬送手段で生ずる水平方向の振
動成分を検出する第２ロードセルと、この第２ロードセルの出力信号の位相を９０°シフ
トさせてから前記第１ロードセルの出力信号から減算する減算手段とを備えた搬送計量装
置であって、前記減算手段の前段に前記第１ロードセルが傾斜したときに現れる第１ロー
ドセルの出力から水平方向の直流成分を求める第１直流成分演算手段と、前記第２ロード
セルが傾斜したときに現れる第２ロードセルの出力から水平方向の直流成分を求める第２
直流成分演算手段と、前記第２直流成分演算手段の出力から、前記第１直流成分演算手段
の出力を減算する直流成分除去手段とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明の解決原理を従来装置の構成概略図を使って説明する。
前記第１、第２ロードセル１０、２０が、例えば、図１に示すような２ビーム型の荷重検
出器で構成されている場合を考える。この第１ロードセル１０は、上下のビーム１０ｃが
垂直方向に撓むことによって垂直方向の荷重を検出し、第２ロードセル２０は、左右の
ビーム２０ｃが水平方向に撓むことによって水平方向の荷重を検出する。そのため、これ
らが傾斜していないときには、第２ロードセル２０の左右のビーム２０ｃは、撓まないか
ら第２ロードセル２０に負荷された搬送手段５０の風袋重量や被計量物Ｐの重量は、第２
ロードセル２０では検出されない。しかし、これらが図２に示すように傾斜すると、第２
ロードセル２０には、矢印で示す傾斜方向Ｘに力が働き、それによって左右のビーム２０
ｃは、傾斜方向Ｘに撓む。そのため、搬送手段５０の風袋重量と被計量物Ｐの重量との合
計重量Ｗ２に対する傾斜方向Ｘの直流成分Ｗ２ｓｉｎθ（ただし、θは傾斜角度）が第２
ロードセル２０によって検出される。
【００１０】
一方、傾斜した第１ロードセル１０には、搬送手段５０の風袋重量と被計量物Ｐの重量
と第２ロードセル２０の風袋重量とが負荷されるので、第１ロードセル１０の上下のビー
ム１０ｃは、前記傾斜方向Ｘと直交する方向Ｙに撓む。その結果、搬送手段５０の風袋重
量と被計量物Ｐの重量と第２ロードセル２０の風袋重量との合計重量Ｗ１に対する直交方
向Ｙの直流成分Ｗ１ｃｏｓθが第１ロードセル１０によって検出される。
【００１１】
ここで、搬送手段５０の風袋重量と第２ロードセル２０の風袋重量による直流成分は、
常に一定であるため、零点調整によってこれらの直流成分を除去することができる。そこ
で、前記Ｗ１とＷ２を被計量物Ｐの重量Ｗとみなすと、第１ロードセル１０で検出された
直流成分Ｗｃｏｓθの水平方向成分（Ｗｃｏｓθｓｉｎθ）と、第２ロードセル２０で検
出された直流成分Ｗｓｉｎθの水平方向成分（Ｗｓｉｎθｃｏｓθ）とは等しくなるから、
第２ロードセル２０で検出された水平方向成分（Ｗｓｉｎθｃｏｓθ）から第１ロードセ
ル１０で検出された水平方向成分（Ｗｃｏｓθｓｉｎθ）を減算すると、傾斜時に検出さ
れる被計量物Ｐの重量に基づく第２ロードセル２０の直流成分Ｗｓｉｎθは、第２ロード
セル２０の出力から除去される。
【００１２】
そこで、特許文献１に記載の発明を利用して第１ロードセル１０の出力から、直流成分
Ｗｓｉｎθが除去された第２ロードセル２０の出力の位相を９０°シフトしたものを減算
すると、両ロードセル１０、２０の傾斜に起因する直流成分の影響を受けずに、第１ロー
ドセル１０の出力から搬送手段５０が発生する振動成分を除去することができる。
【００１３】
図３は、以上の解決原理を図解したブロック線図である。この図３において、例えば、
被計量物Ｐの重量をＷとし、搬送手段５０の振動成分をｅ、その振動成分の位相が９０°
ずれたものをｅ’とすると、傾斜時の第１ロードセル１０の出力Ａは、
Ｗｃｏｓθ＋ｅ（図４（Ａ）参照）で表され、
第２ロードセル２０の出力Ｂは、
Ｗｓｉｎθ＋ｅ’（図４（Ｂ）参照）で表される。
そして、第１直流成分演算手段１４において、出力Ａにｓｉｎθを掛け、第２直流成分演
算手段２５において、出力Ｂにｃｏｓθを掛けてそれぞれの水平方向成分を求めると、第
１ロードセル１０の出力Ａの水平方向成分Ｃは、
Ｗｓｉｎθｃｏｓθ＋ｅｓｉｎθ（図４（Ｃ）参照）となり、
第２ロードセル２０の出力Ｂの水平方向成分Ｄは、
Ｗｓｉｎθｃｏｓθ＋ｅ’ｃｏｓθ（図４（Ｄ）参照）となる。
次に、直流成分除去手段２６において、第２ロードセル２０の水平方向成分Ｄから第１
ロードセル１０の水平方向成分Ｃを減算し、その出力を位相シフタ３０で９０°位相をシ
フトすると、その結果Ｅは、
ｅｃｏｓθ−ｅ’ｓｉｎθ（図４（Ｅ）参照）となる。
これにより、第２ロードセル２０の出力Ｂ（Ｗｓｉｎθ＋ｅ’）から傾斜時に検出された
直流成分（Ｗｓｉｎθ）が除去される。次に、減算手段４０において、第１ロードセル１
０の出力Ａ（Ｗｃｏｓθ＋ｅ）から、上記演算結果Ｅ（ｅｃｏｓθ−ｅ’ｓｉｎθ）を減
算すると、その出力Ｆは、
Ｗｃｏｓθ＋ｅ（１−ｃｏｓθ）＋ｅ’ｓｉｎθとなる。
この出力Fから被計量物Ｐの重量を求めると、下記（１）式となる。
【００１４】
【数１】
2013186008.tif 000003
【００１５】
また、前記傾きθは、第２ロードセル２０を一定角度傾けたときに得られる第２ロード
セル２０の出力から求めることができる。例えば、第２ロードセル２０が傾いていないと
きの出力は、理想的には、ゼロであるが、実際には、僅かな出力が見られるので、その値
をＡ／Ｄ変換器２２の出力値で、例えば１０００カウントであったとする。そして、第２
ロードセル２０を１度傾けたときのＡ／Ｄ変換器２２の出力が、例えば１１０００カウン
トであったとすると、この第２ロードセル２０は、１度の傾きに付き１００００カウント
出力することになる。そこで、この発明に係る搬送計量装置が設置された場所での無負荷
時の第２ロードセル２０の出力が、例えば２００００カウントであったとすると、この搬
送計量装置は、凡そ２度傾いていると推定してｃｏｓθ、ｓｉｎθの値を求めることがで
きる。
【００１６】
また、傾きθを求める他の手法としては、例えば、第２ロードセル２０を組み込む前に、
第２ロードセル２０を水平状態に設置し、そこに搬送計量装置の風袋重量相当荷重を作用
させたときの出力を基準値Ｓ０として記憶しておく。次に、第２ロードセル２０のビーム
部２０ｃを垂直方向に向けて前記装置に取り付け、その状態において、第２ロードセル２
０を傾斜させたときの出力Ｓから、第２ロードセル２０を傾斜させていないとき、すなわ
ち、水平時の出力Ｚを引いた値（Ｓ−Ｚ）を求め、その差分（Ｓ−Ｚ）を前記基準値Ｓ０
で割ったものを逆正弦関数で計算することにより、第２ロードセル２０の傾きθを算出す
ることができる。こうして搬送計量装置の傾きθが判れば、前記（１）から被計量物の重
量を求めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、水平に取り付けられた第１ロードセルと、それに対して垂直に取り
付けられた第２ロードセルとでもって搬送手段が支持された搬送計量装置において、例え
装置全体が傾いていたとしても、その傾きによる誤差要因を排除して、被計量物を正確に
計量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】各ロードセルの配置構成を説明するための図
【図２】各ロードセルが傾斜したときに現れる荷重のベクトル図
【図３】本発明の解決原理を説明するためのブロック線図
【図４】上記ブロック線図で示した各ポイントの信号波形の一例を示す図
【図５】本発明の一実施形態に係る装置構成の概略図
【図６】本発明の一実施形態に係る信号処理回路のブロック線図
【図７】振動成分除去率の変化を示す図表
【図８】従来装置の構成概略図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図５は、本発明の一実施形態に係る搬送計量装置の構成概略図を示す。この図５におい
て、搬送計量装置１は、被計量物Ｐを搬送する搬送手段５０と、その搬送手段５０に載荷
される被計量物Ｐの重量を検出する第１ロードセル１０と、前記搬送手段５０を支持する
ことによって搬送手段５０から生じる水平方向の振動を検出する第２ロードセル２０とを
備えている。
【００２０】
前記搬送手段５０は、左右に配置されたローラ５１、５２と、両ローラ５１、５２間に
掛け渡された無端状のベルト５３と、一方のローラ５２を、タイミングベルト５４を介し
て駆動するモータ５５とを備えた周知構成のベルトコンベアである。このベルトコンベア
は、前記モータ５５と共にフレーム５６に支持され、そのフレーム５６が第２ロードセル
２０で支持されている。
【００２１】
前記第１ロードセル１０は、上下一対のビーム部１０ｃを備えた２ビーム型の荷重変換
器であって、上下ビーム部１０ｃの、特に薄肉に形成された歪受感部には、機械的歪を電
気信号に変換する歪ゲージ（図示しない）が貼付されている、また、第２ロードセル２０
も同様な２ビーム型の荷重変換器であって、左右のビーム部２０ｃの歪受感部に同様な歪
ゲージが貼付されている。
【００２２】
この実施形態では、このような２ビーム型のロードセル１０、２０を使用しているが、
ロバーバル機構を有するロードセルであれば、どのような形態のものであっても良い。ま
た、各ロードセル１０，２０のビーム部１０ｃ、２０ｃに設けられた歪ゲージは、周知構
成のブリッジ回路に組み込まれて、荷重に比例する電気信号を出力する。
【００２３】
前記第１ロードセル１０は、軸線Ｃ１方向に対向配置された固定部１０ａと荷重負荷部
（可動部）１０ｂとを上下のビーム部１０ｃで連結した構成であり、また、第２ロードセ
ル２０は、前記軸線Ｃ１と直交する方向の軸線Ｃ２に沿って対向配置された固定部２０ａ
と荷重負荷部（可動部）２０ｂとを左右のビーム部２０ｃで連結した構成である。
また、第１ロードセル１０の固定部１０ａは、床ＦＬに設置された基台９に固定され、反
対側の荷重負荷部１０ｂには、連結部材８を介して第２ロードセル２０の固定部２０ａが
取り付けられている。また、第２ロードセル２０の荷重負荷部２０ｂには、搬送手段５０
のフレーム５６が取り付けられている。したがって、第１ロードセル１０には、搬送手段
５０，第２ロードセル２０，連結部材８、被計量物Ｐが負荷されて、前記ブリッジ回路か
らは、それらの合計重量が出力される。これに対し、搬送手段５０と被計量物Ｐとが負荷
される第２ロードセル２０のブリッジ回路からは、前記ローラ５１，５２やベルト５３や
モータ５５等の回転によって生ずる水平方向の振動成分が出力される。そして、その水平
方向の振動成分は、第１ロードセル１０の出力に対して位相が進んだ状態となっている。
【００２４】
図６は、本発明を実施するための信号処理回路のブロック線図を示したものである。こ
の図６において、第１ロードセル１０のブリッジ回路から出力されるアナログの荷重信号
Ｗ１は、プリアンプ１１で増幅されたのち、Ａ／Ｄ変換器１２でデジタル量に変換され、
さらにデジタルフィルタからなるローパスフィルタ１３で、主として搬送手段５０の機械
振動に起因する高域ノイズ成分が除去される。
【００２５】
他方、第２ロードセル２０のブリッジ回路から出力されるアナログの荷重信号Ｗ２は、
プリアンプ２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル量に変換されたのち、ローパス
フィルタ２３を介してローラ５１、５２等の回転周期を含む低域成分が出力される。
【００２６】
ローパスフィルタ２３を通った第２の荷重信号Ｗ２は、感度補正手段２４に入力されて
セル感度が補正される。一般に、荷重に対するロードセル出力の大きさ、つまりセル感度
は、ロードセルごとに異なる。そこで、各ロードセル１０、２０について把握されたセル
感度をそれぞれα、βとしたとき、第２の荷重信号Ｗ２にβ／αを掛けることにより、両
ロードセル１０、２０のセル感度を補正することができる。セル感度が補正されると、同
一荷重に対するＷ２のレベルとＷ１のレベルが揃う。
【００２７】
感度補正手段２４から出力された第２の荷重信号Ｗ２は、第２直流成分演算手段２５に
入力され、そこで第２ロードセル２０の傾きθに応じた値（ｃｏｓθ）が掛けられて水平
方向成分に変換される。また、第１ロードセル１０から出力された荷重信号Ｗ１は、第1
直流成分演算手段１４に入力され、そこで（ｓｉｎθ）が掛けられて水平方向成分に変換
される。こうして変換されたそれぞれの水平方向成分は、直流成分除去手段２６に入力さ
れ、そこで荷重信号Ｗ２の水平方向成分から荷重信号Ｗ１の水平方向成分が減算されて、
第２の荷重信号Ｗ２から被計量物Ｐの重量に起因する直流成分が除去される。
【００２８】
こうして、直流成分が除去された第２の荷重信号Ｗ２の振動成分は、第１の荷重信号Ｗ
１の振動成分に比べ、位相が９０°進んでいるため、位相シフタ３０に入力してその位相
を９０°遅延させる。位相シフタ３０としては、入力信号に複数の振動周波数が含まれて
いる場合でも、それらの位相を９０°遅延できるヒルベルト変換器を用いる。
【００２９】
こうして、直流成分が除去され、９０°位相が遅延された第２の荷重信号Ｗ２は、減算
器４０に入力され、そこで第１の荷重信号Ｗ１から減算されて、搬送手段５０の回転体に
起因する振動成分が除去される。
【００３０】
こうして振動成分が除去された第１の荷重信号ＣＷ１は、零点調整手段１７により零点
調整が行なわれる。つまり、被計量物Ｐが載置されていない場合の修正済第１荷重信号の
レベルを零点とすることによって荷重信号ＣＷ１に含まれる風袋重量を相殺する。こうし
て零点調整された信号は、スパン調整手段１８に入力されて重量値に換算され、被計量物
Ｐの重量を示す値として出力される。
【００３１】
次に、図６に示す信号処理回路の動作について説明する。基台９が傾くと、第２ロード
セル２０は、ローラ５１，５２等の振動成分を検出するだけでなく、搬送手段５０の風袋
重量と被計量物Ｐの重量に起因する直流成分も検出する。また、第１ロードセル１０も、
搬送手段５０の振動成分だけでなく、その風袋重量と被計量物Ｐの重量と第２ロードセル
２０の風袋重量とに起因する直流成分も検出する。その直流成分のうち、搬送手段５０の
風袋重量と第２ロードセル２０の風袋重量は、常に一定であるから、零点調整手段１７に
よって除去することができる。しかし、被計量物Ｐの重量は、一定ではないから、その重
量に対応した影響が現れる。そのため、一定値を除去する零点調整手段１７では、被計量
物Ｐの重量に起因する直流成分は、除去されない。
【００３２】
そこで、高域ノイズ成分が除去された第１ロードセル１０の出力が第１直流成分演算手
段１４に入力されてｓｉｎθが乗算され、第２ロードセル２０の出力が第２直流成分演算
手段２５に入力されてｃｏｓθが乗算されて、それぞれの水平方向の直流成分が算出され
る。こうして算出されたそれぞれの直流成分は、前述のように等しいため、それらが直流
成分除去手段２６に入力されると、第２ロードセル２０の出力に含まれた被計量物Ｐの重
量に起因する直流成分が除去される。
【００３３】
一方、第２ロードセル２０は、第１ロードセル１０に対して垂直に取り付けられている
ため、そこで検出される振動成分の出力は、９０°進んだ位相となる。その振動成分は、
ローラ５１、５２やモータ５５など、複数の回転体から発生するため、複数の周波数が混
在する。それらの周波数が同一である場合には、１／４周期時間を遅らせることで９０°
分の位相遅れを実現出来るが、複数の周波数が混在する場合には、その手法では実現出来
ない。そのため、ヒルベルト変換という手法を用い、複数の周波数の位相を９０°遅らせ
た信号を作る。ヒルベルト変換は、入力された信号の位相を９０°遅らせるものであるた
め、入力信号に直流成分が存在すると変換に時間がかかる。そこで、位相シフタ３０の前
段に直流成分除去手段２６を設けて直流成分を除去している。
【００３４】
こうした位相シフトの後、位相シフタ３０の出力と、第１ロードセル１０の出力とが減
算手段４０に入力され、そこで第１ロードセル１０の出力から位相シフタ３０の出力が減
算される。すると、基台９が傾いたことによる影響を受けることなく、回転体に起因する
振動成分が除去されることになる。
【００３５】
図７は、前記（１）式で現せる誤差成分の大きさと第２ロードセル２０の傾きの関係を
表したものである。傾きが大きくなると誤差成分が大きくなり、計量精度が悪化すること
が分かる。よって、ある程度の傾き、ここでは５°以上の傾きになると、誤差成分が１０
％程度残るため、その傾きになると、メッセージ等で警告を発して、装置１の水平調整を
促すようにすると良い。
【００３６】
以上により、搬送計量装置１が傾いて設置された場合においても、被計量物Ｐの重量を
正確に計測することができ、また、傾きが大きく補償の精度が担保できない場合には、警
告を発することで計量精度を担保できる。
【符号の説明】
【００３７】
１    搬送計量装置
１０    第１ロードセル
１４    第１直流成分演算手段
２０    第２ロードセル
２５    第２直流成分演算手段  
２６    直流成分除去手段
３０    位相シフタ
４０    減算手段
５０    搬送手段
Ｐ    被計量物
【図１】
2013186008.tif 000004
【図２】
2013186008.tif 000005
【図３】
2013186008.tif 000006
【図４】
2013186008.tif 000007
【図５】
2013186008.tif 000008
【図６】
2013186008.tif 000009
【図７】
2013186008.tif 000010
【図８】
2013186008.tif 000011