(57)【要約】【課題】  荷重信号の測定用にも絶縁抵抗値の測定用にも共通の１つの電源を用いる。【解決手段】  金属製起歪体２の起歪部６に設けられた複数の荷重測定用ストレインゲージ８によって構成されたブリッジ回路１８の対向する２つの励磁端２０ａ、２０ｂが、電源３８のコモンラインＣとノーマルラインＮとに接続され、ブリッジ回路１８出力端２０ｃ、２０ｄ間の出力電圧が、金属製起歪体２への荷重印加によって変化する。起歪体２に各荷重測定用ストレインゲージ８と同じ環境負荷が加わるように絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４を設け、これを含むブリッジ回路４９を電源３８のコモンラインＣとノーマルラインＮとに接続する。ブリッジ回路４９の出力電圧が絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４の抵抗変化に従って変化する。【選択図】  図１
2013234949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製起歪体と、
この金属製起歪体の起歪部に設けられた複数の荷重測定用ストレインゲージによって構成されたブリッジ回路であって、そのブリッジ回路の対向する２つの励磁端が、片極性電源手段のコモンラインとノーマルラインとに接続されるか、または両極性電源手段のそれぞれのノーマルライン間に接続され、前記ブリッジ回路の別の２つの対向する出力端間の出力電圧が、前記金属製起歪体への荷重印加によって変化する荷重測定手段と、
前記起歪体に前記各荷重測定用ストレインゲージと同じ環境負荷が加わるように設けられた少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子を含み、前記片極性電源手段の前記コモンラインと前記ノーマルラインとに接続されるか、または前記両極性電源手段のそれぞれのノーマルライン間に接続され、出力電圧が前記絶縁抵抗値測定素子の抵抗変化に従って変化する絶縁抵抗値測定手段とを、
具備する計量装置。
【請求項２】
請求項１記載の計量装置において、前記荷重測定手段の出力電圧が供給される荷重測定手段用電圧測定手段と、この荷重測定手段用電圧測定手段に前記荷重測定手段の出力電圧が供給されているとき同時に前記絶縁抵抗値測定手段の出力電圧が供給される絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段とを、具備し、前記荷重測定手段用電圧測定手段と前記絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段とは、前記片極性電源手段の前記コモンラインと前記ノーマルラインとに接続されるか、または前記両極性電源手段のそれぞれのノーマルライン間に接続されている計量装置。
【請求項３】
請求項１記載の計量装置において、前記荷重測定手段の出力電圧と、前記絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段の出力電圧とが、切換手段を介して切り換えて供給される１台の電圧測定手段を有し、この電圧測定手段は、前記片極性電源手段の前記コモンラインと前記ノーマルラインとに接続されるか、または前記両極性電源手段のそれぞれのノーマルライン間に接続されている計量装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか記載の計量装置において、前記少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子は、前記荷重測定用ストレインゲージと同一性質を有するストレインゲージである計量装置。
【請求項５】
請求項１乃至３いずれか記載の計量装置において、前記少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子は、前記起歪体への荷重印加時に歪み非発生である前記起歪体の部位に、前記荷重測定用ストレインゲージと共通の防湿または防水対策が施されて設けられている計量装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか記載の計量装置において、前記絶縁抵抗値測定手段は、前記少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子と複数の抵抗手段とによって構成され、これらを接続する配線の抵抗の温度変化に無関係に、前記少なくとも１つの絶縁抵抗素子の抵抗値変化を測定できるように構成されている計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計量装置に関し、特にロードセルを使用した計量装置において、ロードセルが備えるストレインゲージに関する絶縁抵抗値の低下状態を推定評価するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ストレインゲージを構成する金属抵抗体は、通常、ポリイミドなどの絶縁性・耐水性を有する樹脂で周囲を被われているので、容易に水分を通さない。また、ストレインゲージを構成する金属抵抗線への配線接続用の端子や、ロードセルから外部へケーブルを取り出す中継端子も、全て樹脂製の絶縁板の上に設けられ、ストレインゲージと共にシリコンゴムやブチルゴム等のカバー用ゴムでカバーされるので、容易に水分を通さない。
【０００３】
しかし、耐水性を有する樹脂やカバー用ゴムは、多孔質であるので、基本的には水蒸気を通過させる。従って、ロードセルの長期使用や使用環境によっては、吸収した水蒸気が水分化し、ストレインゲージの金属抵抗体やストレインゲージの配線接続端子とストレインゲージが貼付されている金属起歪体との間の絶縁抵抗値であるストレインゲージに関する絶縁抵抗値が低下し、荷重信号の零点やスパンに測定誤差として影響を与えることがある。
【０００４】
気温差が大きい環境や、計量部を日々水洗する環境や、屋外設置される環境などの厳しい環境下で使用される計量装置は、上記のストレインゲージに関する絶縁抵抗値が、荷重信号に無視できない誤差を与える程、低下する可能性が高いので、ストレインゲージに関する絶縁抵抗値の大きさを測定し、その大きさを判定し、荷重信号の測定が所定の精度で行えなくなる前に警報する手段の装備が望ましい。
【０００５】
そのためのストレインゲージに関する絶縁抵抗値を測定する技術の一例が特許文献１の図５に開示されている。この技術では、ロードセルがストレインゲージからなるブリッジ回路を備えており、計量時には、ブリッジ回路の２つの電源励磁端間に測定用電源を接続し、ブリッジ回路の２つの出力端間の電圧を測定する。絶縁抵抗値を測定する場合、２つの電源励磁端の一方に、測定用電源と基準抵抗器との直列回路の一端を接続し、この直列回路の他端を延長ケーブルを介して大地に接続する。２つの電源励磁端の他方は、空き端子とする。ロードセルと大地との間には絶縁抵抗が存在するので、測定用電源からストレインゲージ、絶縁抵抗、大地、延長ケーブル、基準抵抗、測定用電源へ電流が流れ、基準抵抗に電圧が発生する。この電圧を増幅器で増幅し、Ａ／Ｄ変換器でデジタル化し、演算及び判定回路に供給して、絶縁抵抗値を測定する。絶縁抵抗値の測定用電源は、ブリッジ回路での荷重測定用に使用する増幅器等の電源とは、コモンラインが異なるものを使用している。そのため、ブリッジ回路励磁用と増幅器等用の２つの電源が準備されている。また、ブリッジ回路の絶縁抵抗値の測定のために、ブリッジ回路用の励磁電源を、計量時と絶縁抵抗値の測定時とで、切り換える必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６１−１６００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術では、上述したようにブリッジ回路励磁用と増幅器等用の２つの電源が必要であり、回路コストが上がるという問題がある。また、特許文献１の技術では、荷重信号を測定する場合及び絶縁抵抗値を測定する場合に、ブリッジ回路に供給する励磁電源を荷重信号測定用に切り換えねばならない。
【０００８】
本発明は、荷重信号の測定の場合と絶縁抵抗値測定の場合とでブリッジ回路の電源を切り換えないようにして、絶縁抵抗値と荷重信号との測定を可能にすると共に、荷重信号の測定用と絶縁抵抗値の測定用とに用いる電源を共通にした計量装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様の計量装置は、金属製起歪体を有している。金属製起歪体には、種々のものを使用することができ、例えばロバーバル型のものやコラム型のものを使用することができる。この金属製起歪体の複数の起歪部それぞれに荷重測定用ストレインゲージが設けられている。これらストレインゲージがブリッジ回路に接続されて荷重測定手段を構成している。荷重測定手段では、そのブリッジ回路の対向する２つの励磁端が、片極性電源手段のコモンラインとノーマルラインとに接続されるか、或いは、両極性電源手段のそれぞれのノーマルライン間に接続されている。前記ブリッジ回路の別の２つの対向する出力端間の出力電圧が、前記金属製起歪体への荷重印加によって変化する。絶縁抵抗値測定手段は、前記起歪体に前記各荷重測定用ストレインゲージと同じ環境負荷が加わるように設けられた少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子を含んでいる。少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子は、例えば他のブリッジ構成手段と共にブリッジ回路を構成して、上記絶縁抵抗値測定手段を構成している。この絶縁抵抗値測定手段は、前記片極性電源手段の前記コモンラインと前記ノーマルラインとに接続されているか、前記両極性電源手段の前記それぞれのノーマルライン間に接続されている。この絶縁抵抗値測定手段の出力電圧が前記絶縁抵抗値測定素子の抵抗変化に従って変化する。
【００１０】
このように構成された計量装置では、絶縁抵抗値測定手段と荷重測定手段とに、共通の片極性または両極性の電源手段が使用されている。従って、荷重測定の場合と、絶縁抵抗値測定の場合とで、別個の電源手段を切り換えて測定する必要が無いので、両方の測定を同時並行に実施することができる。また、絶縁抵抗値測定手段と荷重測定手段とで共通の電源を使用するので、別個の電源手段を準備する必要が無く、計量装置のコストを低減することができる。
【００１１】
前記荷重測定手段の出力電圧が供給される荷重測定手段用電圧測定手段と、この荷重測定手段用電圧測定手段に前記荷重測定手段の出力電圧が供給されているとき同時に前記絶縁抵抗値測定手段の出力電圧が供給される絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段とを、設けることができる。この場合、前記荷重測定手段用電圧測定手段と前記絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段とは、前記片極性電源手段のコモンラインとノーマルラインとに接続されるか、または前記両極性電源手段のそれぞれのノーマルライン間に接続されている。
【００１２】
このように構成すると、荷重信号の測定時と絶縁抵抗値の測定時とで電源手段を切り換えることなく、荷重信号の測定と並行して、絶縁抵抗値も測定することができる。また、荷重測定手段、荷重測定手段用電圧測定手段、絶縁抵抗測定手段、絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段に、共通の電源手段を用いることができる。もし、絶縁抵抗値の測定状態から荷重信号の測定状態に電源手段を切り換えたなら、ブリッジ手段から出力される荷重信号が切換時に変動する。荷重信号測定手段が供給する出力電圧が供給される荷重測定手段用電圧測定手段やその後段の処理演算手段には、信号平滑のために遅れの大きいフィルタを設けることが多いので、絶縁抵抗値の測定から再び荷重信号の測定のために電源手段を切り換えたとき、フィルタの遅れ応答が収束するまでの待機時間が必要となり、コンベヤスケールのような常時連続的に荷重信号の測定が必要な計量装置では、絶縁抵抗値測定のために電源手段を切り換えると、荷重信号の安定待ちの間、荷重信号の測定ができない。こうしたタイミング遅れがあるので、常時連続的に荷重信号を測定しない通常の計量装置でも、任意のタイミングで荷重信号の測定から絶縁抵抗値の測定に、またはその逆に切り換えることができない。しかし、上述したように構成すると、電源手段を切り換える必要が無く、待機時間が不要となり、常時連続的に荷重信号の測定が必要が計量装置において、絶縁抵抗値を測定しても、荷重信号の測定のタイミング遅れは生じないし、通常の計量装置でも任意のタイミングで荷重信号の測定から絶縁抵抗値の測定に、またはその逆に切り換えることができる。また、荷重測定手段用電圧測定手段と絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段とを設けているので、荷重測定用絶縁抵抗値測定用とに切換手段によって１台の電圧測定手段を、電圧測定手段の前段の低レベル信号のラインで、切り換える必要が無く、切換手段に漏れ電流が流れることが無く、高精度に荷重信号や絶縁抵抗値を測定することができる。
【００１３】
或いは、前記荷重測定手段の出力電圧と、前記絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段の出力電圧とが、切換手段を介して切り換えて供給される１つの電圧測定手段を設けることもできる。この場合、この電圧測定手段は、前記片極性電源手段のコモンラインとノーマルラインとに接続されるか、または前記両極性電源手段のそれぞれのノーマルライン間に接続されている。このように構成すると、電圧測定手段を１台だけ準備すればよいので、コストの低減を図ることができる。
【００１４】
前記少なくとも１つの絶縁抵抗値測定測定用素子は、前記荷重測定用ストレインゲージの近傍に、このストレインゲージと同一姿勢で貼着することができる。前記少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子は、前記荷重測定用ストレインゲージと同一性質を有するものとすることができる。このように構成すると、荷重測定用ストレインゲージに生じている絶縁抵抗値の変化と同様な絶縁抵抗値の変化が少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子に発生するので、正確に絶縁抵抗値を測定することができる。
【００１５】
或いは、前記少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子を、前記起歪体への荷重印加時に歪み非発生である前記起歪体の部位に、前記荷重測定用ストレインゲージと共通の防湿または防水対策を施して設けることができる。このように構成すると、印加されている荷重の影響を受けずに、荷重測定用ストレインゲージと同様な絶縁抵抗値の変化が少なくと１つの絶縁抵抗値測定素子に生じるので、正確に絶縁抵抗値を測定することができる。
【００１６】
前記絶縁抵抗値測定手段は、前記少なくとも１つの絶縁抵抗値測定素子と複数の抵抗手段とによって構成することができる。この場合、これらを接続する配線の抵抗の温度変化に無関係に、前記少なくとも１つの絶縁抵抗素子の抵抗値変化を測定できるように構成されている。例えば上記特許文献１の技術で入力抵抗値の絶縁抵抗値の低下による変化量を検出電圧として検出することが開示されているが、この検出電圧を表す数式中には、ロードセルと電圧測定回路との間の配線抵抗の値が含まれており、電圧測定回路とロードセルとの間の距離が長く、配線抵抗の値が大きくなる場合、気温変化で配線抵抗の値が変動し、検出誤差を生じる。しかし、この態様では、配線の抵抗の温度変化に無関係に絶縁抵抗値を測定することができ、電圧測定回路とブリッジ回路との間の配線が長くても、配線抵抗の温度変化の影響を受けず、正確に絶縁抵抗値を測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、荷重信号の測定用にも絶縁抵抗値の測定用にも共通の電源手段を使用でき、計量装置のコストを低減することができる。また、本発明の１つの態様によれば、さらに絶縁抵抗値測定状態から荷重信号測定状態への切り換える必要が無く待機時間が不要となる。また、別の態様では、電圧測定手段を１台だけ設ければよいので、さらにコストの低減を図ることができる。また、別の態様によれば、高精度に絶縁抵抗値を測定することができるし、配線抵抗の影響を除去することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第1の実施形態の計量装置の一部の回路図である。
【図２】図１の計量装置の正面図及び平面図である。
【図３】図１の計量装置のブロック図である。
【図４】図１の回路の一部の等価回路図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の計量装置の一部の回路図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の計量装置の一部の回路図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の計量装置の一部の回路図である。
【図８】図７の回路の一部の等価回路図である。
【図９】本発明の第５の実施形態の計量装置の一部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態の計量装置は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ロードセル１を備えている。このロードセル１は、金属製起歪体２を有している。この金属製起歪体２は、平行四辺形式のロバーバル型のもので、上下方向に間隔を隔てて互いに平行に位置する２つの梁部４それぞれに複数、例えば２箇所の起歪部６が形成されている。上側の起歪部６に、複数、例えば４つの荷重測定用ストレインゲージ８が貼り付けられている。２つの梁部４の一端側に跨って固定部１０が形成され、他端側に跨って荷重印加部１２が形成されている。固定部１０は支持部１４に固定され、荷重印加部１２には載台１６が取り付けられている。
【００２０】
図１に示すように、４つの荷重測定用ストレインゲージ８は、ブリッジ回路、例えばホイーストンブリッジ回路１８を構成するように接続されている。このホイーストンブリッジ回路１８は、互いに対向する電源励磁端２０ａ、２０ｂと、互いに対向する出力端２０ｃ、２０ｄを有し、これらは、図２（ｂ）に示すように固定部１０に設けた配線板２２の端子２２ａ乃至２２ｄにそれぞれ接続されている。即ち、図１に示すように電源励磁端２０ａは端子２２ａに、電源励磁端２０ｂは端子２２ｂに、出力端２０ｃは端子２２ｃに、出力端子２０ｄは端子２２ｄに、それぞれ接続されている。
【００２１】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、金属製起歪体２における荷重の印加によって起歪しない位置であって、可能な限り荷重測定用ストレインゲージ８に近い位置、例えば上側の梁部４の長さ方向の中央に、絶縁抵抗値測定素子、例えば絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４が貼着されている。この絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４は、荷重測定用ストレインゲージ８と同一性質を有するものである。即ち、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４は、荷重測定用ストレインゲージ８の環境条件とほぼ同一の環境条件にあり、かつ絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４の仕様は、荷重測定用ストレインゲージ８の仕様と同一である。図１に示すように、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４の一端は、配線板２２の端子２２ｅ、２２ｆに接続され、他端は、ホイーストンブリッジ回路１８の電源励磁端２０ｂが接続されている端子２２ｂに接続されている。なお、図示していないが、荷重信号測定用ストレインゲージ８、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４及び端子盤２２は、ブチルゴム等の有機材料でコーティングされ、共通の防水、防湿対策が施されている。
【００２２】
配線板２２の各端子２２ａ乃至２２ｆは、図示していないケーブルを介して図３に示す指示計２６に接続されている。指示計２６は、電圧測定回路２８と、演算回路３０と、操作設定スイッチ３２と、表示部３４とを有している。演算回路３０は、ＣＰＵや入出力回路及びメモリを含むものであり、操作設定スイッチ３２は、演算回路３０において使用するデータ等を設定したり、演算開始等の操作指示を与え、表示部３４は重量表示値や絶縁抵抗値の低下の警報文字を表示する。この実施形態では、電圧測定回路２８の一部と演算回路３０とが、荷重測定手段用電圧測定手段と絶縁抵抗測定手段用電圧測定手段を構成する。この他に音声によって絶縁抵抗値の低下を報知するために警報ブザーも設けられている（図示せず）。
【００２３】
図１に示すように、電圧測定回路２８も、配線板３６を有している。配線板３６は、配線板２２の各端子２２ａ乃至２２ｆにそれぞれケーブルによって接続されている端子３６ａ乃至３６ｆを有している。即ち、端子３６ａは端子２２ａに、端子３６ｂは端子２２ｂに、端子３６ｃは端子２２ｃに、端子３６ｄは端子２２ｄに、端子３６ｅは端子２２ｅに、端子３６ｆは端子２２ｆに、それぞれ接続されている。なお、図１において符号ｒで示すのは、各端子間を接続するケーブルの抵抗分である。
【００２４】
端子３６ａは、片極性電源手段、例えば電源３８のノーマルラインＮに接続され、端子３６ｂは電源３８のコモンラインＣに接続されている。従って、電源３８のノーマルラインＮは、端子３６ａ、２２ａを介してホイーストンブリッジ回路１８の電源励磁端２０ａに接続され、電源３８のコモンラインＣは端子３６ｂ、２２ｂを介してホイーストンブリッジ回路１８の励磁電源端２０ｂに接続されている。その結果、電源３８の電圧がホイーストンブリッジ回路１８の励磁電源端２０ａ、２０ｂ間に供給されている。
【００２５】
端子３６ｃ、３６ｄは演算増幅器４０の２つの入力端子に図示していない入力回路を介して接続されている。従って、演算増幅器４０の両入力端子には、端子３６ｃ、２２ｃ、３６ｄ、２２ｄを介してホイーストンブリッジ回路１８の出力端２０ｃ、２０ｄ間の出力電圧が供給され、これが荷重信号測定手段用電圧測定手段の一部をなす演算増幅器４０で増幅される。なお、演算増幅器４０はの一方の電源端子には電源３８のノーマルラインＮが接続され、他方の電源端子には電源３８のコモンラインＣが接続されている。その結果、電源３８から演算増幅器４０には動作電圧が供給されている。演算増幅器４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換手段、例えばＡ／Ｄ変換器４２によってデジタル化されて、図３に示す演算回路３０に供給される。なお、Ａ／Ｄ変換器４２の正電源端子は電源３８のノーマルラインＮに接続され、負電源端子は電源３８のコモンラインＣに接続されて、電源３８から動作電圧が供給されている。従って、金属起歪体２の荷重印加部１２に荷重が印加されると、出力端２０ｃ、２０ｄ間の出力電圧が変化し、その変化した出力電圧が演算増幅器４０で増幅され、Ａ／Ｄ変換器４２でデジタル化され、演算回路３０に供給され、演算処理されて、荷重値が表示部３４に表示される。
【００２６】
電圧測定回路２８内で端子３６ａ、３６ｂ間、即ち電源３８のノーマルラインＮとコモンラインＣとの間に基準抵抗器４４、４６が直列に相互接続点３７ａにおいて接続されている。基準抵抗器４４、４６は、抵抗値がほぼ等しく、温度変化に対して安定なものである。端子３６ａと端子３６eとの間にも基準抵抗器４８が接続されている。基準抵抗器４８は、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４とほぼ抵抗値が等しく、温度変化に対して安定なものである。基準抵抗器４４、４６、４８及び絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４によって、絶縁抵抗値測定手段、例えばブリッジ回路、具体的にはホイーストンブリッジ回路４９が構成されている。このブリッジ回路４９では、端子３６ａと端子３６ｂとが励磁電源端となり、これらは電源３８のノーマルラインＮとコモンラインＣとに接続されている。従って、絶縁抵抗測定手段であるブリッジ回路４９の電源は、荷重信号測定手段であるホイーストンブリッジ回路１８と共通である。
【００２７】
基準抵抗器４４、４６の相互接続点３７ａが、絶縁抵抗測定手段用電圧測定手段の一部をなす演算増幅器５０の一方の入力端子に図示しない入力回路を介して接続され、他方の入力端子は図示しない入力回路を介して端子３６ｆに接続されている。この端子３６ｆは端子２２ｆに接続されているので、演算増幅器５０の両入力端子間には、ブリッジ回路４９の出力端である端子２２ｆと、基準抵抗器４４、４６の相互接続点３７ａとの間の出力電圧が供給される。演算増幅器５０の正電源端子には電源３８のノーマルラインＮが接続され、負電源端子には電源３８のコモンラインＣが接続されて、電源３８から演算増幅器５０には動作電圧が供給されている。演算増幅器５０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換手段、例えばＡ／Ｄ変換器５２によってデジタル化されて、図３に示す演算回路３０に供給される。なお、Ａ／Ｄ変換器５２の一方の電源端子は電源３８のノーマルラインＮに接続され、他方の電源端子は電源３８のコモンラインＣに接続されて、電源３８から動作電圧が供給されている。
【００２８】
図４は、図１におけるブリッジ回路４９の等価回路図で、端子３６ｅ、２２ｅ間のケーブルの抵抗分ｒ、端子３６ｂ、端子２２ｂ間のケーブルの抵抗分ｒがそれぞれ基準抵抗器４８と絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４に直列に接続されている。端子２２ｆと端子３６ｆとの間のケーブルの抵抗分が演算増幅器５０の他方の入力端子に接続されているが、他方の入力端子における入力抵抗値は、抵抗分ｒの変化を無視できる大きな値になるように図示していない入力回路が構成されている。
【００２９】
上述したように、荷重信号測定用ストレインゲージ８、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４及び端子盤２２は、ブチルゴム等の有機材料でコーティングされ、共通の防水、防湿対策が施されているので、ロードセル１が水蒸気の含まれた気温変化の激しい環境下に配置されると、多孔質である有機材料に吸収された水蒸気が水分化して、ブリッジ回路１８の各荷重信号測定用ストレインゲージ８の抵抗値が変化し、かつ各荷重信号測定用ストレインゲージ８と金属起歪体２との間の絶縁抵抗値が低下する。このとき、荷重信号測定用ストレインゲージ８と同じ環境下におかれ、同じ材質、同じコーティング剤を使用した絶縁抵抗測定用ストレインゲージ２４にも、荷重信号測定用ストレインゲージ８と同じ抵抗変化が生じる。この点を利用して、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４の絶縁抵抗値の低下を測定することによって、荷重信号測定用ストレインゲージ８での絶縁抵抗値の低下状態を演算回路３０によって推定評価する。
【００３０】
即ち、図１における基準抵抗器４４、４６、４８は、上述したように温度変化に対して安定な性能を持っており、ケーブルの抵抗分ｒが温度変化しても、図４の等価回路に示すようにケーブルの抵抗分ｒは基準抵抗器４８と絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４とにそれぞれ直列に接続されている。なお、基準抵抗器４８を、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４と同種で、電圧測定回路２８が収容されている側において、金属起歪体２と同じ材質の板状に貼着された状態とするのが適切である。このような状態において、荷重信号測定用ストレインゲージ８と絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４の起歪体２に対する絶縁抵抗値が高く、各ストレインゲージ８、２４の端子間の絶縁抵抗値も高いならば、周囲温度が変化しても、端子２２ｅ、２２ｆに接続されている絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４の一端の電位も、基準抵抗器４４、４６の相互接続点３７ａの電位も、即ちブリッジ回路４９の出力端それぞれの電位は変化しない。絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４と金属製起歪体２との間には、図１に示すように絶縁抵抗値ｒｅ１が発生し、配線板２２上の端子と金属製起歪体２との間には絶縁抵抗値ｒｅ２が発生し、絶縁抵抗値ｒｅ１と直列に、絶縁抵抗測定用ストレインゲージ２４の両端間に接続されている。同様に、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４と配線板２２の端子間には絶縁抵抗値ｒｅ３が発生し、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４の両端間に接続されている。これらの値が極めて高い場合でも、演算増幅器５０の出力電圧の極性が正となるように、基準抵抗器４４、４８側に、これらが持つ抵抗値よりも充分小さく、温度に対して安定な抵抗器を直列に接続するなどして、基準抵抗器４４、４６、４８の値が設定される。上述した絶縁抵抗値ｒｅ１、ｒｅ２、ｒｅ３が揃って高い状態から、上述したような水分等の影響によって、絶縁抵抗値ｒｅ１、ｒｅ２、ｒｅ３のいずれかが低下すると、等価的に絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４の抵抗値が下がり、演算増幅器５０の出力電圧が変動する。この変動を基に荷重信号測定用ストレインゲージ８の絶縁抵抗値の低下状態を演算回路３０が推定評価する。なお、演算増幅器５０の出力電圧が絶縁抵抗値の変化によって減少する場合でも増加する場合でも、評価可能とする範囲では常に演算増幅器５０の出力電圧は正極性となるようにしてある。
【００３１】
ロードセル１の絶縁抵抗値が高く、正常であるとしてロードセル１が使用されている時点、例えばロードセル１の調整時点で演算増幅器５０の出力電圧のデジタル値Ｅ０を演算回路３０に初期値として読み込み、操作・設定スイッチ３２の操作によって演算回路３０内のメモリに記憶させる。ロードセル１の使用状態において、演算増幅器５０の出力電圧のデジタル値Ｅｘを演算回路３０に読み込み、初期値からの変動値ＥｄｘをＥｘ−Ｅ０として演算回路３０が求める。
【００３２】
荷重信号に誤差を与えるレベルのＥｄｘを許容値Ｅｅとして予め定めて演算回路３０に記憶させておき、Ｅｄｘ＞Ｅｅが成立したと演算回路３０が判定すると、荷重信号測定用ストレインゲージに関する絶縁抵抗値も許容値以上に低下しているものと推定評価して、警報となる文字を表示部３０に表示したり、特別に設けた電子ブザーを作動させたりして、絶縁抵抗値の低下を報知する。
【００３３】
第１の実施形態の計量装置では、荷重信号の測定用のストレインゲージ８も、絶縁抵抗値測定用のストレインゲージ２４も共通の電源３８によって励磁されているので、回路構成が簡単になる。また、荷重信号測定と、絶縁抵抗値の測定とが同時に並列的に実施できるので、待機時間なく、荷重信号を継続して測定できる。即ち、絶縁抵抗値の測定と荷重信号の測定とで１台の電圧測定回路を使用する場合には、ブリッジ回路１８の出力電圧と、ブリッジ回路４９の出力電圧とを、１台の電圧測定用の演算増幅器に切換供給しなければならず、特にブリッジ回路４９の出力電圧を供給していた状態からブリッジ回路１８の出力電圧を供給する状態に切り換えた場合、演算増幅器の出力電圧が安定する待機時間の経過まで荷重を測定することができないが、この実施形態では、荷重信号測定と、絶縁抵抗値測定とが同時に並列的に実施できるので、待機時間がない。また、ブリッジ回路１８の出力電圧と、ブリッジ回路４９の出力電圧とを、１台の電圧測定用の演算増幅器に切換供給する場合、切換手段としてアナログスイッチを使用すれば漏れ電流がアナログスイッチに流れ、誤差要因となり、また、リレースイッチを使用すると、リレーの接点部に発生する熱起電力が誤差要因となるが、この実施形態では、切換が不要であるので、上述したような誤差は発生しない。また、荷重信号測定用ストレインゲージ８の両端子間の絶縁抵抗値及びストレインゲージ８の両端子と金属製起歪体２との間の絶縁抵抗値についての評価を、演算増幅器へ供給するブリッジ回路を切り換えることなく、行うことができる。また、ブリッジ回路４９は、図４に等価回路で示すように構成されているので、ロードセル１と電圧測定回路２８との距離が長くても、両者を繋ぐケーブルの抵抗値の温度変化が、絶縁抵抗値の測定に影響しない。
【００３４】
本発明の第２の実施形態の計量装置を図５に示す。この実施形態は、起歪体２と指示計２６とが近距離に配置され、ケーブルの抵抗値の大きさやその温度変化が無視できる場合のもので、端子２２ｅ、３６ｅを除去し、端子３６ａ、３６ｆ間に基準抵抗器４８を接続し、端子３６ｆ側の基準抵抗器４８の端が演算増幅器５０の他方の入力端子に接続されている。他の構成は、第１の実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００３５】
本発明の第３の実施形態の計量装置を図６に示す。この実施形態の計量装置は、電圧測定手段の前段の低レベル信号ラインにアナログスイッチを挿入しても、アナログスイッチの漏れ電流などが測定精度に影響を与えない場合に、回路構成を簡略化するために、演算増幅器を演算増幅器５０のみとして、切換手段、例えばアナログスイッチ５４、５６を設けてある。演算増幅器５０の一方の入力端子にアナログスイッチ５４を介してブリッジ回路１８の出力端２０ｃと、ブリッジ回路４９の一方の出力端である基準抵抗器４４、４６の相互接続点とのうち、一方を接続し、演算増幅器５０の他方の入力端子に、ブリッジ回路１８の出力端２０ｄと、ブリッジ回路４９の他方の出力端である端子３６とのうち、一方を接続するように構成してある。アナログスイッチ５４、５６は、演算回路３０によって制御される。その制御は、演算増幅器５０の一方の入力端子にブリッジ回路１８の出力端２０ｃが接続されているとき、他方の入力端子にブリッジ回路１８の出力端２０ｄが接続される状態と、演算増幅器５０の一方の入力端子にブリッジ回路４９のブリッジ回路４９の一方の出力端である基準抵抗器４４、４６の相互接続点が接続されているとき、他方の入力端子にブリッジ回路４９の他方の出力端である端子３６ｆが接続される状態とのいずれか選択されたものとなるように、行われる。他の構成は、第１の実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００３６】
本発明の第４の実施形態の計量装置を図７及び図８に示す。この実施形態の計量装置では、２つの絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４ａ、２４ｂを使用している。これらストレインゲージ２４ａ、２４ｂは、金属製起歪体２に第１の実施形態のストレインゲージ２４と同様に設けられている。配線板２２、３６の端子は、第１の実施形態よりもそれぞれ２つ多く、端子２２ａ乃至２２ｈ、３６ａ乃至３６ｈまで設けられている。端子３６ａ、３６ｂは、第１の実施形態と同様に電源３８のノーマルラインＮとコモンラインＣとに接続され、端子３６ａ、３６ｂは端子２２ａ、２２ｂにケーブルを介して接続されている。これによってブリッジ回路１８の電源励磁端１８ａ、１８ｂに接続されている。また、ブリッジ回路１８の出力端２０ｃ、２０ｄは第１の実施形態と同様に端子２２ｃ、２２ｄにケーブルを介して接続され、端子３６ｃ、３６ｄに接続されている。
【００３７】
端子３６ａと端子３６ｅとの間に基準抵抗器４４が接続され、端子３６ｅはケーブルを介して端子２２ｅに接続され、端子２２ｅは絶縁抵抗測定用ストレインゲージ２４ｂを介して端子２２ｂに接続されている。絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４ａの一端が端子２２ａに接続され、他端は、端子２２ｆ、２２ｇに接続されている。端子２２ｆ、２２ｇは、ケーブルを介して端子３６ｆ、３６ｇに接続され、端子３６ｇは基準抵抗器４６を介して端子３６ｂに接続されている。従って、基準抵抗器４４、４６、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４ａ、２４ｂによってブリッジ回路４９ａが構成されている。このブリッジ回路４９ａの２つの出力端の一方である端子２２ｆがケーブルを介して端子３６ｆに接続され、端子３６ｆは演算増幅器５０の一方の入力端子に接続されている。また、ブリッジ回路４９ａの２他方の出力端である端子２２ｈがケーブルを介して端子３６ｈに接続され、端子３６ｈは演算増幅器５０の他方の入力端子に接続されている。従って、ブリッジ回路４９ａの出力電圧が演算増幅器５０に供給される。図８は、図７の等価回路で、基準抵抗器４４、４６、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４ａ、２４ｂに直列にケーブルの抵抗分が接続され、第１の実施形態と同様にケーブルの抵抗分の温度変化の影響を受けない。なお、演算増幅器５０の両入力端子の入力抵抗値は、接続されているケーブルの抵抗分の変化を無視できるように大きい値とされているのは第１の実施形態と同様である。他の構成は、第１の実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００３８】
この構成では、第１の実施形態と同様な効果を奏する上に、２つの絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４ａ、２４ｂを使用しているので、これらの絶縁抵抗値が低下したとき、第１の実施形態よりも高い感度で絶縁抵抗値の変化を検出することができる。
【００３９】
本発明の第５の実施形態の計量装置を図９に示す。この実施形態の計量装置は、第１の実施形態の計量装置の片極性電源３８に代えて、両極性電源手段、例えば正極電源３８ｐと負極電源３８ｎとを使用したものである。ブリッジ回路１８、演算増幅器５０、Ａ／Ｄ変換器５２は、これら正負極電源３８ｐ、３８ｎによる電圧＋ＶのノーマルラインＮｐと、電圧−ＶのノーマルラインＮｎに接続されている。基準抵抗器４８と絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４とを第１の実施形態と同様に選択すると、端子２２ｆの電圧は、ほぼコモンラインＣの電圧に等しくなるので、演算増幅器５０の片側の入力は、コモンラインＣに接続されている。他の構成は、第１の実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。この計量装置においても、第１の実施形態と同様に、絶縁抵抗値ｒｅ１、ｒｅ２、ｒｅ３が発生する。絶縁抵抗値ｒｅ１、ｒｅ２、ｒｅ３が揃って高い状態から、水分等の影響によって、絶縁抵抗値ｒｅ１、ｒｅ２、ｒｅ３のいずれかが低下すると、等価的に絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４の抵抗値が下がり、演算増幅器５０の出力電圧が変動する。この変動を基に荷重信号測定用ストレインゲージ８の絶縁抵抗値の低下状態を演算回路３０が推定評価する。
【００４０】
なお、正負両電源３８ｐ、３８ｎを有する場合であっても、第１の実施形態と同様に、正の電源３８ｐのノーマルラインＮｐとコモンラインＣとの間に、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４、基準抵抗器４４、４６、４８、演算増幅器５０、Ａ／Ｄ変換器５２を接続することもできる。
【００４１】
上記の各実施形態では、金属製起歪体２には、平行四辺形型のものを使用したが、これに限ったものではなく、コラム型のものを使用することもできる。また、第１の実施形態において消費電力を節減するために、基準抵抗器４８、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４それぞれに直列に抵抗器を接続することもできる。但し、絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ２４に直列に接続する抵抗器は、金属製起歪体２上で接続する。
【００４２】
第２乃至第４の実施形態の計量装置においても、第５の実施形態の計量装置と同様に、両極性電源手段、例えば正極電源３８ｐと負極電源３８ｎとを使用することができ、第２乃至第４の実施形態のいずれにおいても、ブリッジ回路１８、演算増幅器５０、Ａ／Ｄ変換器５２が、正負極電源３８ｐ、３８ｎによる電圧＋ＶのノーマルラインＮｐと、電圧−ＶのノーマルラインＮｎに接続される。第２の実施形態では、第５の実施形態と同様に演算増幅器５０の一方の端子は、端子３６ｆを介して端子２２ｆに接続され、他方の端子は、コモンラインＣに接続され、基準抵抗器４４、４６が除去される。第３の実施形態では、演算増幅器５０の一方の入力端子はアナログスイッチ５６、端子３６ｆを介して端子２２ｆと、ブリッジ回路１８の出力端２０ｄとの一方に接続され、演算増幅器５０の他方の端子は、アナログスイッチ５６と同期して切り換えられるアナログスイッチ５４を介してコモンラインＣとブリッジ回路１８の出力端２０ｃとの一方に接続される。基準抵抗器４４、４６は除去される。第４の実施形態では、演算増幅器５０の２つの入力端子への接続の変更はない。
【符号の説明】
【００４３】
２  金属製起歪体
８  荷重測定用ストレインゲージ
１８  ホイーストンブリッジ回路
２２ａ乃至２２ｆ  端子
２４  絶縁抵抗値測定用ストレインゲージ
２８  電圧測定回路（荷重信号測定手段用電圧測定手段、絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段）
３０  演算回路（荷重信号測定手段用電圧測定手段、絶縁抵抗値測定手段用電圧測定手段）
３８  片極性電源（片極性電源手段）
３８ｐ  ３８ｎ  正負極電源（両極性電源手段）
【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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