(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと上記計量信号とに基づいて当該計量信号に対応する被計量物の重心と当該計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標と当該被計量物の質量とが含まれているパラメータ、及び当該被計量物の質量が含まれているパラメータを算出するパラメータ算出手段と、当該被計量物の質量が含まれているパラメータに基づいて上記合成重心位置を表す座標が算出された当該被計量物の、上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量を算出する質量算出手段と、を具備し、上記振動モード算出手段は、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号のＺ軸方向の振動成分に基づいて、夫々が互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及び上記Ｚ軸を座標軸としてＸ軸回りの回転運動の加速度Ｂ（ｔ）、Ｙ軸回りの回転運動の加速度Ａ（ｔ）、Ｚ軸方向の直線運動の加速度Ｃ（ｔ）、及びＸ軸回りの回転運動の速度とＹ軸回りの回転運動の速度に基づいて決まる速度Ｄ（ｔ）を含む振動モードを算出することを特徴とする計量装置。
【請求項２】
振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと既知の質量の標本を上記計量用荷重変換手段に負荷したときの計量信号とに基づいて当該計量信号を出力した上記計量用荷重変換手段の風袋の重心と当該計量用荷重変換手段に負荷されている上記標本の重心の合成重心位置の座標を算出する座標算出手段と、上記振動モードと上記合成重心位置の座標を使用して当該合成重心位置の座標における被計量物の計量信号に含まれている振動成分を算出する振動算出手段と、上記合成重心位置が算出された上記計量用荷重変換手段が被計量物の重量を受けて生成した計量信号から当該合成重心位置の上記振動成分を除去した補正済み計量信号を生成する振動補正手段と、を具備することを特徴とする計量装置。
【請求項３】
振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと既知の質量の標本を上記計量用荷重変換手段に負荷したときの計量信号とに基づいて当該計量信号を出力した上記計量用荷重変換手段の風袋の重心と当該計量用荷重変換手段に負荷されている上記標本の重心の合成重心位置の座標を算出する座標算出手段と、上記振動モードと上記合成重心位置の座標を使用して当該合成重心位置における被計量物の計量信号に含まれている振動成分を算出する振動算出手段と、上記合成重心位置が算出された上記計量用荷重変換手段が被計量物の重量を受けて生成した計量信号を当該合成重心位置の上記振動成分で除算して当該略合成重心位置にある被計量物の、上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量と対応する値を算出する質量算出手段と、を具備することを特徴とする計量装置。
【請求項４】
振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと上記計量信号とに基づいて当該計量信号に対応する被計量物の重心と当該計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標と当該被計量物の質量とが含まれているパラメータ、及び当該被計量物の質量が含まれているパラメータを算出するパラメータ算出手段と、上記パラメータに基づいて被計量物の重心と当該被計量物が負荷されている計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標を算出する座標算出手段と、上記振動モードと上記合成重心位置の座標を使用して当該合成重心位置の座標における振動成分を算出する振動算出手段と、上記合成重心位置が算出された上記計量用荷重変換手段が生成した計量信号から当該合成重心位置の上記振動成分を除去した補正済み計量信号を生成する振動補正手段と、を具備することを特徴とする計量装置。
【請求項５】
振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと上記計量信号とに基づいて当該計量信号に対応する被計量物の重心と当該計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標と当該被計量物の質量とが含まれているパラメータ、及び当該被計量物の質量が含まれているパラメータを算出するパラメータ算出手段と、上記パラメータに基づいて被計量物の重心と当該被計量物が負荷されている計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標を算出する座標算出手段と、上記振動モードと上記合成重心位置の座標を使用して当該合成重心位置の座標における振動成分を算出する振動算出手段と、上記合成重心位置が算出された上記計量用荷重変換手段が生成した計量信号を当該合成重心位置の上記振動成分で除算して当該合成重心位置にある被計量物の、上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量と対応する値を算出する質量算出手段と、を具備することを特徴とする計量装置。
【請求項６】
請求項２、３、４又は５に記載の計量装置において、上記振動モード算出手段は、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号のＺ軸方向の振動成分に基づいて、夫々が互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及び上記Ｚ軸を座標軸としてＸ軸回りの回転運動の加速度Ｂ（ｔ）、Ｙ軸回りの回転運動の加速度Ａ（ｔ）、Ｚ軸方向の直線運動の加速度Ｃ（ｔ）、及びＸ軸回りの回転運動の速度とＹ軸回りの回転運動の速度に基づいて決まる速度Ｄ（ｔ）を含む振動モードを算出することを特徴とする計量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、計量用荷重変換手段と補正用荷重変換手段を備える計量装置に関し、詳しくは、例えば船上のように振動する床に設置されても正確な重量又は質量の計量を可能にする計量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記従来の計量装置として本願出願に係る出願人が先に出願している計量装置がある（特願平８−２０９３１９号）。その計量装置は、図９に示すように、計量器１を構成する計量セル３と複数のダミーセル２1 〜２n を備えており、これら計量セル３とダミーセル２1 〜２n は振動する同一の床Ｆに異なる高さ位置に設けられている。これら複数のダミーセル２1 〜２n から出力される各アナログダミー信号は、増幅器５1 〜５n で増幅されてアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）６1 〜６n でデジタル信号に変換され、そして、デジタルフィルタ１０1 〜１０n を通過してデジタルダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄn （ｊ）となり床振動算出手段１１に入力する。床振動算出手段１１は、ダミー信号ｕｄ1 〜ｕｄn に含まれている振動成分に基づいて床Ｆの振動モードを検出して計量セル３が設置されている位置における上下方向の振動成分を算出し、その算出した振動成分を床振動補正手段１２に出力する。
【０００３】
一方、計量セル３から出力されるアナログ計量信号は、増幅器４で増幅されてＡ／Ｄ変換器６０でデジタル信号に変換され、そして、デジタルフィルタ９を通過してデジタル計量信号ｕｐ（ｊ）となり床振動補正手段１２に入力する。床振動補正手段１２は、計量セル３から出力される計量信号ｕｐ（ｊ）から床振動算出手段１１が算出した計量セル３が設置されている位置における上下方向の振動成分を除去し、これによって、床Ｆの振動に基づく計量誤差を除去した補正済み計量信号である被計量物Ｘの質量ｍを出力する。
【０００４】
なお、上記従来の計量装置の床振動算出手段１１は、計量セル３が設置されている位置、例えば被計量物Ｘの重心と計量セル３に設けられている載台（風袋）３０の重心の合成重心位置が予め記憶されており、この予め決められて記憶されている合成重心位置における上下方向の振動成分を算出して、この振動成分を計量信号ｕｐ（ｊ）に含まれている振動成分とみなしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、載台３０上に載置された被計量物Ｘの重心と計量セル３に設けられている載台３０の重心の真の合成重心位置は、被計量物Ｘの大きさ、形状、及び載台３０上の被計量物Ｘの載置位置によって変わるので、被計量物Ｘを計量するごとにその真の合成重心位置が変動する。このように、計量の際のその真の合成重心位置が、床振動算出手段１１に記憶されている所定の合成重心位置と相違することとなると、真の合成重心位置における床振動に基づく振動成分と記憶部に記憶されている合成重心位置における床振動に基づく振動成分とが相違することとなり、これによって、計量セル３から出力される計量信号ｕｐ（ｊ）に含まれている振動成分と床振動算出手段１１が算出した振動成分とが一致せず、その結果、計量信号ｕｐ（ｊ）に含まれている床振動に基づく振動成分を精度良く除去することができないので、被計量物Ｘの質量ｍを精度良く計量することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、床振動に基づく計量誤差を排除する計量装置において、載台上に載置された被計量物の重心と計量用荷重変換手段の風袋の重心の真の合成重心位置又は真の合成重心位置に近い位置における振動成分を算出して被計量物の質量又は重量を正確に計量することができる計量装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る計量装置は、振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと上記計量信号とに基づいて当該計量信号に対応する被計量物の重心と当該計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標と当該被計量物の質量とが含まれているパラメータ、及び当該被計量物の質量が含まれているパラメータを算出するパラメータ算出手段と、当該被計量物の質量が含まれているパラメータに基づいて上記合成重心位置を表す座標が算出された当該被計量物の、上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量を算出する質量算出手段と、を具備し、上記振動モード算出手段は、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号のＺ軸方向の振動成分に基づいて、夫々が互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及び上記Ｚ軸を座標軸としてＸ軸回りの回転運動の加速度Ｂ（ｔ）、Ｙ軸回りの回転運動の加速度Ａ（ｔ）、Ｚ軸方向の直線運動の加速度Ｃ（ｔ）、及びＸ軸回りの回転運動の速度とＹ軸回りの回転運動の速度に基づいて決まる速度Ｄ（ｔ）を含む振動モードを算出することを特徴とするものである。
【０００８】
第２の発明に係る計量装置は、振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと既知の質量の標本を上記計量用荷重変換手段に負荷したときの計量信号とに基づいて当該計量信号を出力した上記計量用荷重変換手段の風袋の重心と当該計量用荷重変換手段に負荷されている上記標本の重心の合成重心位置の座標を算出する座標算出手段と、上記振動モードと上記合成重心位置の座標を使用して当該合成重心位置の座標における被計量物の計量信号に含まれている振動成分を算出する振動算出手段と、上記合成重心位置が算出された上記計量用荷重変換手段が被計量物の重量を受けて生成した計量信号から当該合成重心位置の上記振動成分を除去した補正済み計量信号を生成する振動補正手段と、を具備することを特徴とするものである。
【０００９】
第３の発明に係る計量装置は、振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと既知の質量の標本を上記計量用荷重変換手段に負荷したときの計量信号とに基づいて当該計量信号を出力した上記計量用荷重変換手段の風袋の重心と当該計量用荷重変換手段に負荷されている上記標本の重心の合成重心位置の座標を算出する座標算出手段と、上記振動モードと上記合成重心位置の座標を使用して当該合成重心位置における被計量物の計量信号に含まれている振動成分を算出する振動算出手段と、上記合成重心位置が算出された上記計量用荷重変換手段が被計量物の重量を受けて生成した計量信号を当該合成重心位置の上記振動成分で除算して当該略合成重心位置にある被計量物の、上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量と対応する値を算出する質量算出手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００１０】
第４の発明に係る計量装置は、振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと上記計量信号とに基づいて当該計量信号に対応する被計量物の重心と当該計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標と当該被計量物の質量とが含まれているパラメータ、及び当該被計量物の質量が含まれているパラメータを算出するパラメータ算出手段と、上記パラメータに基づいて被計量物の重心と当該被計量物が負荷されている計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標を算出する座標算出手段と、上記振動モードと上記合成重心位置の座標を使用して当該合成重心位置の座標における振動成分を算出する振動算出手段と、上記合成重心位置が算出された上記計量用荷重変換手段が生成した計量信号から当該合成重心位置の上記振動成分を除去した補正済み計量信号を生成する振動補正手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００１１】
第５の発明に係る計量装置は、振動する物体上に設置され既知の補正用質量に基づく重量を受けてこの重量に対応する補正信号を生成する複数の補正用荷重変換手段と、上記物体上に設置され被計量物の重量を受けてこの重量に対応する計量信号を生成する計量用荷重変換手段と、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号に基づいて上記物体の振動モードを算出する振動モード算出手段と、この算出された上記振動モードと上記計量信号とに基づいて当該計量信号に対応する被計量物の重心と当該計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標と当該被計量物の質量とが含まれているパラメータ、及び当該被計量物の質量が含まれているパラメータを算出するパラメータ算出手段と、上記パラメータに基づいて被計量物の重心と当該被計量物が負荷されている計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標を算出する座標算出手段と、上記振動モードと上記合成重心位置の座標を使用して当該合成重心位置の座標における振動成分を算出する振動算出手段と、上記合成重心位置が算出された上記計量用荷重変換手段が生成した計量信号を当該合成重心位置の上記振動成分で除算して当該合成重心位置にある被計量物の、上記物体の振動に基づく振動成分を除去した質量と対応する値を算出する質量算出手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００１２】
第６の発明に係る計量装置は、第２、第３、第４、又は第５の発明において、上記振動モード算出手段は、上記複数の補正用荷重変換手段から生成される上記補正信号のＺ軸方向の振動成分に基づいて、夫々が互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及び上記Ｚ軸を座標軸としてＸ軸回りの回転運動の加速度Ｂ（ｔ）、Ｙ軸回りの回転運動の加速度Ａ（ｔ）、Ｚ軸方向の直線運動の加速度Ｃ（ｔ）、及びＸ軸回りの回転運動の速度とＹ軸回りの回転運動の速度に基づいて決まる速度Ｄ（ｔ）を含む振動モードを算出することを特徴とするものである。
【００１３】
第１の発明に係る計量装置によると、計量用荷重変換手段が被計量物を計量してその重量に対応した計量信号を出力し、その計量用荷重変換手段と同一の物体上に設置されている複数の補正用荷重変換手段が既知の補正用質量の重量に対応した補正信号を出力する。振動モード算出手段は、補正用荷重変換手段から出力される補正信号を使用して振動する物体の振動モードを算出する。パラメータ算出手段は、この算出された振動モードと計量信号とに基づいて、その計量信号に対応する被計量物の重心と計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標と当該被計量物の質量とが含まれているパラメータ、及び当該被計量物の質量が含まれているパラメータを算出し、質量算出手段は、被計量物の質量が含まれているパラメータに基づいて被計量物の、振動成分を除去した質量を求めることができる。振動モード算出手段は、補正用荷重変換手段から出力される補正信号を使用して振動する物体の振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、及びＤ（ｔ）を算出することができる。そして、計量用荷重変換手段の出力する計量信号からその計量用荷重変換手段に対して算出された物体の振動に基づくＺ軸方向の振動成分を除去する。即ち、物体の振動モードとしてＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）に加えて、Ｘ軸回りの回転運動の速度とＹ軸回りの回転運動の速度に基づいて決まる速度Ｄ（ｔ）を求めているから、補正用荷重変換手段と計量用荷重変換手段どうし、補正用荷重変換手段どうし、又は計量用荷重変換手段どうしを、Ｚ軸方向の振動方向に対して互いに離れた位置に設けた場合であっても、計量信号を正確に補正することが可能である。しかも、補正用荷重変換手段と計量用荷重変換手段どうし、補正用荷重変換手段どうし、又は計量用荷重変換手段どうしを、Ｘ軸方向、又はＹ軸方向に対して互いに離れた位置に設けた場合であっても、計量信号を正確に補正することが可能である。
【００１４】
第２の発明に係る計量装置の計量用荷重変換手段、補正用荷重変換手段、及び振動モード算出手段は、第１の発明に係る計量装置のものと同様に作用する。
第２の発明に係る計量装置によると、計量の準備段階で、既知の質量の標本を計量用荷重変換手段に負荷したときの計量信号と振動モードとに基づいてその計量信号を出力した計量用荷重変換手段の風袋の重心と標本の重心の合成重心位置の座標を座標算出手段が算出し、計量段階で、被計量物の計量時に算出した振動モードを使用して上記算出した合成重心位置の座標における被計量物の計量信号に含まれている振動成分を振動算出手段が算出する。そして、振動補正手段が、その合成重心位置が算出された計量用荷重変換手段が被計量物の重量を受けて生成した計量信号からこの合成重心位置の振動成分を除去して補正済み計量信号を生成することができる。
【００１５】
第３の発明に係る計量装置の計量用荷重変換手段、補正用荷重変換手段、振動モード算出手段、及び座標算出手段は、第２の発明に係る計量装置のものと同様に作用する。
第３の発明に係る計量装置によると、被計量物の計量時に算出して得られた振動モードと標本についての合成重心位置の座標を使用して、その合成重心位置の座標における被計量物の計量信号に含まれている振動成分を振動算出手段が算出し、質量算出手段が、その合成重心位置が算出された計量用荷重変換手段が生成する被計量物の計量信号をその合成重心位置の上記振動成分で除算して、略合成重心位置にある被計量物の、振動成分を除去した質量と対応する値を算出することができる。
【００１６】
第４の発明に係る計量装置の計量用荷重変換手段、補正用荷重変換手段、振動モード算出手段、及びパラメータ算出手段は、第１の発明に係る計量装置のものと同様に作用する。
第４の発明に係る計量装置によると、パラメータ算出手段が算出したパラメータに基づいて被計量物の重心と当該被計量物が負荷されている計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標を座標算出手段が算出し、上記振動モードを使用してこの算出した合成重心位置の座標における振動成分を振動算出手段が算出する。そして、振動補正手段が、その合成重心位置が算出された計量用荷重変換手段が生成した計量信号からこの合成重心位置の振動成分を除去して補正済み計量信号を生成することができる。
【００１７】
第５の発明に係る計量装置の計量用荷重変換手段、補正用荷重変換手段、振動モード算出手段、パラメータ算出手段、及び座標算出手段は、第４の発明に係る計量装置のものと同様に作用する。
第５の発明に係る計量装置によると、算出して得られた振動モードと合成重心位置の座標を使用してその合成重心位置の座標における振動成分を振動算出手段が算出し、質量算出手段が、その合成重心位置が算出された計量用荷重変換手段が生成した計量信号をその合成重心位置の上記振動成分で除算して、振動成分を除去した被計量物の質量と対応する値を算出することができる。
【００１８】
第６の発明に係る計量装置によると、振動モード算出手段は、補正用荷重変換手段から出力される補正信号を使用して振動する物体の振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、及びＤ（ｔ）を算出することができる。そして、計量用荷重変換手段の出力する計量信号からその計量用荷重変換手段に対して算出された物体の振動に基づくＺ軸方向の振動成分を除去する。即ち、物体の振動モードとしてＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）に加えて、Ｘ軸回りの回転運動の速度とＹ軸回りの回転運動の速度に基づいて決まる速度Ｄ（ｔ）を求めているから、補正用荷重変換手段と計量用荷重変換手段どうし、補正用荷重変換手段どうし、又は計量用荷重変換手段どうしを、Ｚ軸方向の振動方向に対して互いに離れた位置に設けた場合であっても、計量信号を正確に補正することが可能である。しかも、補正用荷重変換手段と計量用荷重変換手段どうし、補正用荷重変換手段どうし、又は計量用荷重変換手段どうしを、Ｘ軸方向、又はＹ軸方向に対して互いに離れた位置に設けた場合であっても、計量信号を正確に補正することが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態（請求項１に係る発明と対応する実施形態）を図１、図７及び図８を参照して説明する。図１は、この実施形態に係る計量装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。同図において、１は計量器であり、２1 〜２n は補正用荷重変換手段（以下、「ダミーセル」という。）である。
計量器（計量用荷重変換手段）１は、重量検出部（以下、「計量セル」という。）３を有している。計量セル３は、図１に示すように、一方の端部が床Ｆに固定され、他方の端部には被計量物Ｘが載置される載台１ａが取り付けられており、載台１ａに載置された被計量物Ｘの重量を計量して、その重量に応じたアナログ計量信号Ｗを出力する。
【００２０】
ダミーセル２1 〜２n は、床Ｆの振動を検出するためのものであり、４台以上設けてある。各ダミーセル２1 〜２n の一方の端部が計量セル３が取り付けられている床Ｆに固定され、他方の端部には既知質量Ｍ0 の分銅（補正用質量）３３を取り付けて自由端としてある。各ダミーセル２1 〜２n は、床Ｆからの振動を受ける状態で分銅３３の既知質量Ｍ0 に基づく重量を受けてこの重量と対応するアナログ補正信号（ダミー信号）Ｄ1 〜Ｄn を出力する。質量Ｍ0 は、各ダミーセル２1 〜２n の風袋質量を含むものとする。
【００２１】
なお、計量セル３は、床Ｆから高さＨ1 の位置に設置してある。そして、ダミーセル２1 〜２n-1 は、床Ｆから所定の同一の高さＨ2 （Ｈ2 ＜Ｈ1 ）の位置であって同一平面上に設置してあり、ダミーセル２n は、床Ｆから所定の高さＨ3 （Ｈ3 ＜Ｈ2 ）の位置に設置してある。ここで、計量セル３の設置位置とは、載台１ａに載置されている被計量物Ｘの質量ｍと計量セル３の風袋質量Ｍ1 との合成質点（合成重心）の位置の近傍をいう。このように、計量セル３の設置位置を合成重心の位置の近傍としたのは、合成重心の位置が被計量物Ｘの大きさや形状により変わるし、載台１ａ上の被計量物Ｘの載置位置が計量のたびに変わるからである。ダミーセル２の設置位置とは、ダミーセル２に設けられている分銅３３の質量Ｍ0 （この質量Ｍ0 は、ダミーセル２自体の風袋質量を含む質量である。）の質点（重心）の位置をいう。ただし、所定の複数の計量セルを使用して１つの被計量物を計量する場合は、これら所定の複数の計量セルによって計量される被計量物の質量ｍ、及びこれら複数の計量セルの風袋質量Ｍ1 、Ｍ1 、・・・・の合成重心の近傍をこれら複数の計量セルの設置位置という。
【００２２】
図１に示す７０は、ＣＰＵの内部構造を示すブロック図である。このＣＰＵ７０は、デジタルフィルタ９、１０1 〜１０n 、床振動モード算出手段２１、パラメータ算出手段２２、質量算出手段２３を備えている。
計量セル３から出力されるアナログ計量信号Ｗは、増幅器４で増幅されてアナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）６０でデジタル信号に変換され、そして、デジタルフィルタ（ローパスフィルタ）９を通過してデジタル計量信号ｕｐ（ｊ）となりパラメータ算出手段２２に入力するように構成されている。デジタルフィルタ９は、主として被計量物Ｘを載台１ａ上に載置した際に生じる比較的高周波数の振動成分を除去することができる。
一方、ダミーセル２1 〜２n から出力される各アナログダミー信号Ｄ1 〜Ｄn は、増幅器５1 〜５n でそれぞれ増幅されて対応する各Ａ／Ｄ変換器６1 〜６n でデジタル信号に変換され、そして、各デジタルフィルタ１０1 〜１０n を通過してデジタルダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄn （ｊ）となり床振動モード算出手段２１に入力するように構成されている。
【００２３】
床振動モード算出手段２１は、デジタルフィルタ１０1 〜１０n を通過したデジタルダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄn （ｊ）の振動成分に基づいて床Ｆの振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、（ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ））、Ｄ（ｊ）を検出して、床Ｆの計量セル３が設置されている位置における上下方向（Ｚ軸方向）の振動成分を算出する手段である。振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、（ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ））、Ｄ（ｊ）については、後述する。
【００２４】
パラメータ算出手段２２は、床振動モード算出手段２１によって算出された上記振動モードと計量信号ｕｐ（ｊ）とに基づいて当該計量信号ｕｐ（ｊ）に対応する被計量物Ｘの重心と計量器１の載台１ａの重心の合成重心位置を表す各座標ｘp 、ｙp 、及びｚp と当該被計量物Ｘの質量ｍとが含まれているパラメータａ、ｂ、ｄ、並びに当該被計量物Ｘの質量ｍが含まれているパラメータｃを算出する手段である。パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄについては、後述する。
【００２５】
質量算出手段２３は、被計量物Ｘの質量ｍが含まれているパラメータｃに基づいて、この被計量物Ｘに係る合成重心位置を表す座標Ｐp が算出された当該被計量物Ｘの、床Ｆの振動に基づく振動成分を除去した質量ｍを算出する手段である。
このように、低周波数の床振動成分を除去する補正により、デジタルフィルタ９のカットオフ周波数を高く設定することを可能にして、高速、高精度計量を実現することができる。
【００２６】
上記構成の計量装置によると、計量セル３が被計量物Ｘを計量してその重量に対応した計量信号ｕｐ（ｊ）を出力し、その計量セル３と同一の床Ｆ上に設置されている複数のダミーセル２1 〜２n が分銅３３の既知の質量Ｍ0 の重量に対応したダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄn （ｊ）を出力する。床振動モード算出手段２１は、ダミーセル２1 〜２n から出力されるダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄn （ｊ）を使用して振動する床Ｆの振動モードを算出する。パラメータ算出手段２２は、この算出された振動モードと計量信号ｕｐ（ｊ）とに基づいて、その計量信号ｕｐ（ｊ）に対応する被計量物Ｘの重心と計量セル３の載台１ａの重心の合成重心位置を表す各座標ｘp 、ｙp 、及びｚp と当該被計量物Ｘの質量ｍとが含まれているパラメータａ、ｂ、ｄ、並びに当該被計量物Ｘの質量ｍが含まれているパラメータｃを算出し、質量算出手段２３は、被計量物Ｘの質量ｍが含まれているパラメータｃに基づいて被計量物Ｘの、振動成分を除去した質量ｍを求めることができる。
【００２７】
そして、この計量装置によると、計量のたびに、例えば計量セル３の載台１ａ上に載置される被計量物Ｘの載置位置が変わり、更に、被計量物Ｘの大きさ、形状等が変わることによって、被計量物Ｘの重心と計量セル３の載台１ａの重心の合成重心位置の座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）が変動しても、パラメータ算出手段２２が、被計量物Ｘの重心と計量セル３の載台１ａの重心の合成重心位置を表す各座標ｘp 、ｙp 、及びｚp と当該被計量物Ｘの質量ｍとが含まれているパラメータａ、ｂ、ｄ、並びに当該被計量物Ｘの質量ｍが含まれているパラメータｃを算出する構成であるので、計量信号ｕｐ（ｊ）からその変動した合成重心位置の座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）における振動成分を除去した被計量物Ｘの質量ｍを生成することができる。従って、この計量装置によると、合成重心位置Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）の変動に基づく計量誤差が発生せず、これによって被計量物Ｘの質量ｍを精度良く計量することができる。なお、被計量物Ｘの質量ｍに重力加速度ｇを乗算することにより、被計量物Ｘの重量を生成する構成とすることができる。
【００２８】
次に、上記計量装置に設けられているＣＰＵ７０が、計量信号ｕｐ（ｊ）から振動成分を除去して被計量物Ｘの質量ｍを表す補正済み計量信号を出力する理論について説明する。
上記計量装置において使用する計量セル３及びダミーセル２1 〜２n （以下、「ロードセル」という。）を図７に示す。このタイプのロードセル３（２）は、４箇所のノッチ部３１の夫々の外側表面に張り付けられた歪ゲージ３２によって、ロードセル３（２）の変形状態を歪み量として検出するものである。更に、これら４枚の歪ゲージ３２はホイートストンブリッジを構成しており、ロードセル３（２）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。従って、ロードセル３（２）の固定（床Ｆ）側３ａ（２ａ）と荷重（分銅３３）側３ｂ（２ｂ）の相対変位のうち、変形の成分のみが検出されるから、床振動に対して垂直方向成分（Ｚ軸方向成分）のみを考慮すればよいことがわかる。
【００２９】
今、図８に示すように、床Ｆと結合するＸ’Ｙ’平面上の点Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）に計量セル３の上記合成重心が位置し、床Ｆと結合するＸＹ平面上とこのＸＹ平面と平行する他の平面上の４つの各点Ｐd1（ｘd1、ｙd1、ｚd1）〜Ｐd4（ｘd4、ｙd4、ｚd4）に４台の各ダミーセル２の分銅３３の重心が位置しているとする。ＸＹ平面の振動は、Ｘ軸回りの回転θx （ｔ）、Ｙ軸回りの回転θy （ｔ）、及びＸＹ平面に垂直なＺ軸方向の運動ｄz （ｔ）から成る。それ以外の運動は、ここで使用するロードセル３（２）では検出しないので、ここでは論じない。なお、ＸＹ平面とＸ’Ｙ’平面は、互いに平行し、両平面の距離をｚp とする。また、両平面の間には、相対的な変位がないとする。
ここで、計量セル３が出力する計量信号ｕｐ（ｊ）は、
【００３０】
0003792854.tif 000002
【００３１】
と表すことができる。ただし、ｊは、デジタル計量信号ｕｐ（ｊ）の時間における順番（ｊ＝１、２、３、・・・）を表す。ｋ1 は計量セル３のばね定数、ｍは被計量物Ｘの質量、Ｍ1 は載台１ａの質量、ｇ（ｊ）は重力加速度のＸ’Ｙ’平面に対して垂直方向の成分、Ｖp （ｊ）はｇ（ｊ）を除く計量信号ｕｐ（ｊ）に含まれている床振動の成分である。
そして、各θy ”（ｊ）、θx ”（ｊ）、ｄz ”（ｊ）は、各θy （ｊ）、θx （ｊ）、ｄz （ｊ）を時間で夫々二階微分したものであり、各θx ’（ｊ）、θy ’（ｊ）は、各θx （ｊ）、θy （ｊ）を時間で夫々一階微分したものである。ここで、
【００３２】
θy ”（ｊ）＝Ａ（ｊ）、θx ”（ｊ）＝Ｂ（ｊ）、ｄz ”（ｊ）＝Ｃ（ｊ）、θx ’（ｊ）2 ＋θy ’（ｊ）2 ＝Ｄ（ｊ）              ・・・・（２）
と置くと、（１）式を
【００３３】
0003792854.tif 000003
【００３４】
と書き直すことができる。
同様に、床Ｆと結合するＸＹ平面上とこのＸＹ平面と平行する他の平面上に設置されている例えば４台ダミーセル２1 〜２4 のダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄ4 （ｊ）は、
【００３５】
0003792854.tif 000004
【００３６】
と表すことができる。ただし、ｋ2 は各ダミーセル２のばね定数、Ｍ0 は各分銅３３の質量、ｇ（ｊ）は重力加速度のＸＹ平面に対する垂直成分、Ｖd （ｊ）はｇ（ｊ）を除く各ダミー信号ｕｄ（ｊ）に含まれている床振動の成分である。
次に、４台の各ダミーセル２1 〜２4 から出力されるダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄ4 （ｊ）と各座標Ｐd1（ｘd1、ｙd1、ｚd1）〜Ｐd4（ｘd4、ｙd4、ｚd4）を（５）式に代入して４元１次連立方程式を解くことにより床Ｆの振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、（ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ））、Ｄ（ｊ）を求めることができる。なお、ｊは、１、２、３、・・・である。そして、ｋ2 Ｍ0 の影響は、各ダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄ4 （ｊ）をｋ2 Ｍ0 で予め割っておくことにより除去することができる。また、実際には、各ダミーセル２1 〜２4 のダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄ4 （ｊ）は、誤差を含んでいるので、４台以上のダミーセル２1 〜２n を設けて、ダミー信号ｕｄ1 （ｊ）〜ｕｄn （ｊ）と各座標Ｐd1（ｘd1、ｙd1、ｚd1）〜Ｐdn（ｘdn、ｙdn、ｚdn）を用いて例えば最小自乗法等を使用して振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、（ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ））、Ｄ（ｊ）を求めるのが良い。本実施形態では、４台以上のダミーセル２1 〜２n を設けてある。この振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、（ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ））、Ｄ（ｊ）を求めるのが床振動モード算出手段２１である（図１参照）。
次に、（３）式のｕｐ（ｊ）を
【００３７】
0003792854.tif 000005
【００３８】
の式に変形する。ただし、
ａ＝ｋ1 （ｍ＋Ｍ1 ）・ｘp 
ｂ＝ｋ1 （ｍ＋Ｍ1 ）・ｙp 
ｃ＝ｋ1 （ｍ＋Ｍ1 ）
ｄ＝ｋ1 （ｍ＋Ｍ1 ）・ｚp 
【００３９】
である。
そこで、計量セル３から出力される計量信号ｕｐ（ｊ）と（５）式によって求めた振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、（ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ））、Ｄ（ｊ）を用いて、例えば４元１次連立方程式を解いて（６）式のパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを求める。ただし、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを最小自乗法を使用して求めてもよい。このパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを求めるのがパラメータ算出手段２２である（図１参照）。
パラメータ算出手段２２は、パラメータｃを質量算出手段２３に出力する。この求められたパラメータｃは、ｃ＝ｋ1 （ｍ＋Ｍ1 ）であるので、被計量物の質量ｍを
ｍ＝（ｃ／ｋ1 ）−Ｍ1                           ・・・・（７）
により求めることができる。この（７）式を演算して被計量物の質量ｍを出力するのが質量算出手段２３である。この質量ｍは、計量信号ｕｐ（ｊ）から床振動成分を除去した補正済みの計量信号である。
【００４０】
次に、第２実施形態（請求項２に係る発明と対応する実施形態）を図２を参照して説明する。第２実施形態の計量装置は、第１実施形態の図１に示すＣＰＵ７０に変えて、図２に示すＣＰＵ７１を設けた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るので同等部分の詳細な説明を省略する。
第２実施形態の計量装置は、計量ごとに被計量物Ｘの合成重心位置が殆ど変化しないが、その合成重心位置が不明である場合や、被計量物の大きさが変更してその合成重心位置が不明である場合、に適用すると都合のよい装置である。例えば、自動重量選別装置や組合せ秤に適用することができる。
【００４１】
自動重量選別装置に適用したこの計量装置のＣＰＵ７１は、図２に示すように、デジタルフィルタ９、１０1 〜１０n 、床振動モード算出手段２１、座標算出手段１４、座標位置の振動算出手段１５、及び床振動補正手段１２を備えている。デジタルフィルタ９、１０1 〜１０n と床振動モード算出手段２１は、第１実施形態のものと同等であるので説明を省略する。
座標算出手段１４は、被計量物Ｘの標本（被計量物Ｘの平均的な形状と重量を備えるもの。）を使用して、この標本を計量セル３に設けられている例えば計量コンベア（図示せず）上に供給したときの計量信号ｕｐ（ｊ）と振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、（ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ））、Ｄ（ｊ）を（３）式に代入して最小自乗法を使用して、標本の重心と計量コンベア（風袋）の重心の合成重心位置を表す座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）を算出する手段である。振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、（ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ））、Ｄ（ｊ）は、床振動モード算出手段２１により算出されている。ただし、ｍは標本の質量、Ｍ1 は計量コンベアの質量とする。そして、この合成重心位置を表す座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）を最小自乗法を使用して求めたが、これ以外にも従来公知の例えば４元１次連立方程式を解いて求めてもよい。
【００４２】
座標位置の振動算出手段１５は、座標算出手段１４が求めた座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）と計量段階で床振動モード算出手段２１が求めた振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ）、Ｄ（ｊ）を使用して、この座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）における被計量物Ｘの計量信号ｕｐ（ｊ）に含まれている床振動に基づく振動成分（ｇ（ｊ）＋Ｖp （ｊ））＝Ｋp を算出する手段である。
つまり、座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）における計量信号ｕｐ（ｊ）に含まれている床振動の振動成分Ｋp （ｊ）は、（３）式より、
【００４３】
0003792854.tif 000006
【００４４】
と表すことができる。この（８）式に座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）と計量段階で床振動モード算出手段２１が求めた床振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、（ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ））、Ｄ（ｊ）を代入することにより、この座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）における床振動に基づく振動成分Ｋp （ｊ）を算出することができる。
【００４５】
床振動補正手段１２は、計量セル３から出力される計量信号ｕｐ（ｊ）から振動算出手段１５が算出した座標位置における上下方向の振動成分Ｋp （ｊ）を除去し、床Ｆの振動に基づく計量誤差を除去した補正済み計量信号である被計量物Ｘの質量ｍを出力する手段である。なお、計量信号ｕｐ（ｊ）から振動成分Ｋp （ｊ）を除去して質量ｍを求める方法は、従来公知の方法を使用すればよい。例えば、計量信号ｕｐ（ｊ）は（３）式より、
0003792854.tif 000007
で表され、この質量ｍに近い質量信号ｍ’が床振動補正手段１２より出力されているので、
Ｇ（ｊ）＝ｋ1 （ｍ’＋Ｍ1 ）・（Ｋp （ｊ）−ｇ）      ・・・・（９）
を算出して、ｕｐ（ｊ＋１）からＧ（ｊ）を減算する。これにより（３）式からＫp （ｊ）を除去することができるので、上記演算を繰り返し行うことにより質量ｍを正確に演算することができる。ただし、ｇは、重力加速度の９．８ｍ／ｓ2 である。
【００４６】
上記構成の計量装置は、計量の準備段階において、座標算出手段１４が、振動モードと質量が既知の被計量物の標本の計量信号ｕｐ（ｊ）に基づいてその合成重心位置の座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）を算出し、計量段階において、振動算出手段１５が、計量状態における振動モードを使用して、その標本についての合成重心位置の座標Ｐp における振動成分Ｋp （ｊ）を算出し、床振動補正手段１２が、計量セル３が生成した被計量物Ｘの計量信号ｕｐ（ｊ）からこの合成重心位置Ｐp の振動成分Ｋp （ｊ）を除去して補正済み計量信号ｍを生成することができる。従って、被計量物Ｘの重心と計量セル３の計量コンベアの風袋の重心の合成重心位置の座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）が不明確であったり、被計量物Ｘの変更等により合成重心位置が変動する場合であっても、被計量物の標本により算出された合成重心位置Ｐp における計量信号ｕｐ（ｊ）に含まれている振動成分Ｋp （ｊ）を、その被計量物Ｘの計量信号ｕｐ（ｊ）から除去して被計量物Ｘの質量ｍを生成することができる。これによって、合成重心位置の変動に基づく計量誤差を低減させることができ、その結果、被計量物Ｘの質量ｍを従来よりも精度良く計量することができる。
【００４７】
次に、第３実施形態（請求項３に係る発明と対応する実施形態）を図３を参照して説明する。第３実施形態の計量装置は、第２実施形態の図２に示すＣＰＵ７１の床振動補正手段１２に代えて、図３に示すように、質量算出手段１７を設けた構成としたところである。これ以外は、第２実施形態と同等であるので同等部分の詳細な説明を省略する。
第３実施形態の計量装置は、第２実施形態と同様に、計量ごとに被計量物Ｘの合成重心位置が殆ど変化しないが、その合成重心位置が不明である場合や、被計量物の変更によりその大きさが変更してその合成重心位置が変動する場合に適用すると都合のよい装置である。例えば、自動重量選別装置や組合せ秤に適用することができる。
【００４８】
質量算出手段１７は、計量セル３が被計量物Ｘの重量を受けて生成した（３）式で表される計量信号ｕｐ（ｊ）を、振動算出手段１５が（８）式を演算して求めた当該合成重心位置の座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）での振動成分Ｋp （ｊ）と計量セル３のばね定数ｋ1 とで除算して、その除算値から計量コンベアの質量Ｍ1 を減算して当該略合成重心位置にある被計量物Ｘの、振動成分を除去した質量ｍを算出する手段である。即ち、質量ｍは、
【００４９】
ｍ＝〔ｕｐ（ｊ）／（Ｋp （ｊ）・ｋ1 ）〕−Ｍ1   ・・・（１０）
【００５０】
により求めることができる。この（１０）式の演算を行うのが質量算出手段１７である。
従って、第２実施形態と同様に、被計量物Ｘの重心と計量セル３の計量コンベアの重心の合成重心位置の座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）が不明確であったり、被計量物の変更により変動する場合であっても、被計量物Ｘの計量信号ｕｐ（ｊ）から、被計量物の標本に基づいて算出された合成重心位置Ｐp における振動成分Ｋp （ｊ）を除去して被計量物Ｘの質量ｍを生成することができる。
【００５１】
次に、第４実施形態（請求項４に係る発明と対応する実施形態）を図４を参照して説明する。第４実施形態の計量装置は、第１実施形態の図１に示すＣＰＵ７０に変えて、図４に示すＣＰＵ７２を設けた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るので同等部分の詳細な説明を省略する。
第４実施形態の計量装置は、第１実施形態の計量装置と同様に、計量ごとに被計量物Ｘの形状、大きさが変わり、合成重心位置が変動する場合でも、その変動する合成重心位置の座標を計算してその合成重心位置における振動成分を計量振動から除去することができ、これによって、被計量物Ｘの質量ｍを正確に計量することができる装置である。
この計量装置のＣＰＵ７２は、図４に示すように、デジタルフィルタ９、１０1 〜１０n 、床振動モード算出手段２１、パラメータ算出手段１９、座標算出手段１８、座標位置の振動算出手段１５、床振動補正手段１２を備えている。デジタルフィルタ９、１０1 〜１０n 、床振動モード算出手段２１、及びパラメータ算出手段２２は第１実施形態のものと同等であり、座標位置の振動算出手段１５、及び床振動補正手段１２は第２実施形態のものと同等であるので説明を省略する。上記各実施形態と相違するところは、パラメータ算出手段１９と座標算出手段１８である。
【００５２】
第１実施形態のパラメータ算出手段２２と第４実施形態のパラメータ算出手段１９が相違するところは、第１実施形態のパラメータ算出手段２２がパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを算出してパラメータｃを質量算出手段２３に出力するのに対して、第４実施形態のパラメータ算出手段１９がパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを算出してこれらパラメータａ、ｂ、ｃ、ｄを座標算出手段１８に出力するところである。
【００５３】
座標算出手段１８は、パラメータ算出手段１９が（６）式によって算出した各パラメータａ、ｂ、ｄをｃで除算することにより、被計量物Ｘの重心と当該被計量物Ｘが負荷されている計量セル３の載台１ａの重心の合成重心位置を表す座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）を算出する手段である。
【００５４】
第４実施形態の計量装置によると、第１実施形態の計量装置と同様に、計量のたびに、例えば計量セル３の載台１ａ上に載置される被計量物Ｘの載置位置が変わり、更に、被計量物Ｘの大きさ、形状等が変わることによって、被計量物Ｘの重心と計量セル３の載台１ａの重心の合成重心位置の座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）が変動しても、パラメータ算出手段２２が、被計量物Ｘの重心と計量セル３の載台１ａの重心の合成重心位置を表す各座標ｘp 、ｙp 、及びｚp と当該被計量物Ｘの質量ｍとが含まれているパラメータａ、ｂ、ｄ、並びに当該被計量物Ｘの質量ｍが含まれているパラメータｃを算出することができる。そして、座標算出手段１８は、
【００５５】
0003792854.tif 000008
【００５６】
の各式をｃ＝ｋ1 （ｍ＋Ｍ1 ）で除算することにより、各座標ｘp 、ｙp 、ｚp を、
【００５７】
0003792854.tif 000009
【００５８】
の演算により算出することができる。次に、第２実施形態と同様にして、座標位置の振動算出手段１５が、（８）式に各座標ｘp 、ｙp 、ｚp と振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ）、Ｄ（ｊ）を代入することによって座標Ｐp （ｘp 、ｙp 、ｚp ）における床振動に基づく振動成分Ｋp （ｊ）を算出することができる。そして、床振動補正手段１２は、第２実施形態と同様に、計量セル３から出力される計量信号ｕｐ（ｊ）から計量セル３が設置されている位置Ｐp における上下方向の振動成分Ｋp （ｊ）を除去し、これによって、床Ｆの振動に基づく計量誤差を除去した補正済み計量信号である被計量物Ｘの質量ｍを出力することができる。
【００５９】
次に、第５実施形態（請求項５に係る発明と対応する実施形態）の計量装置を説明する。第５実施形態の計量装置は、第４実施形態の図４に示す床振動補正手段１２に代えて、図５に示すように、質量算出手段１７を設けたものであり、これ以外は、第４実施形態の計量装置と同等であり、同等部分の詳細な説明を省略する。そして、この質量算出手段１７は、第３実施形態の図３に示すものと同等であり、その詳細な説明も省略する。
【００６０】
つまり、第５実施形態と第４実施形態とが相違するところは、第４実施形態の計量装置では、床振動補正手段１２が、（９）式を演算してＧ（ｊ）を求めて、（３）式の計量信号ｕｐ（ｊ）からＧ（ｊ）を減算することにより計量信号ｕｐ（ｊ）から合成重心位置の座標位置Ｐp の上下方向の振動成分Ｋp （ｊ）を除去し、これによって、床Ｆの振動に基づく計量誤差を除去した被計量物Ｘの質量ｍを出力するのに対して、第５実施形態の計量装置によると、質量算出手段１７が、（１０）式に示す演算を行うことにより、計量セル３から出力される計量信号ｕｐ（ｊ）から振動成分Ｋp （ｊ）を除去し、これによって、床Ｆの振動に基づく計量誤差を除去した被計量物Ｘの質量ｍを出力するところである。
【００６１】
第６実施形態を図６を参照して説明する。第６実施形態は、第１実施形態の計量装置を組合せ秤に適用した例である。即ち、第１実施形態の図１に示す計量装置において、計量器１、増幅器４、Ａ／Ｄ変換器６０、デジタルフィルタ９、パラメータ算出手段２２、及び質量算出手段２３からなる計量部と同等の計量部を、計量器１1 〜１m 、増幅器４1 〜４m 、Ａ／Ｄ変換器６０1 〜６０m 、デジタルフィルタ９1 〜９m 、パラメータ算出手段２２1 〜２２m 、及び質量算出手段２３1 〜２３m のｍ組設け（図６参照、ただし、図６はＣＰＵ７３の構造を示す。）、床振動モード算出手段２１が算出した床振動モードＡ（ｊ）、Ｂ（ｊ）、〔ｇ（ｊ）＋Ｃ（ｊ）〕、及びＤ（ｊ）を各パラメータ算出手段２２1 〜２２m に出力するように接続し、各質量算出手段２３1 〜２３m は各パラメータ算出手段２２1 〜２２m から入力するパラメータｃ1 〜ｃm に基づいて、各計量器１1 〜１m （計量セル３1 〜３m ）で計量した被計量物Ｘ1 〜Ｘm の各質量ｍ1 〜ｍm を算出して組合せ演算手段２４に出力し、組合せ演算手段２４が組合せに選択した選択信号ＯＳを出力する構成である。
【００６２】
計量器１1 〜１m 、ダミーセル２1 〜２n 、増幅器４1 〜４m 、５1 〜５n 、Ａ／Ｄ変換器６０1 〜６０m 、６1 〜６n （図示せず）、図６に示すデジタルフィルタ９1 〜９m 、１０1 〜１０n 、パラメータ算出手段２２1 〜２２m 、床振動モード算出手段２１、及び質量算出手段２３1 〜２３m は、第１実施形態のそれぞれと対応するものと同等の機能を果たすものであるので、それらの詳細な説明を省略する。そして、図には示さないが、各デジタルフィルタ９1 〜９m には、第１実施形態と同様に、対応する各計量器１1 〜１m 、各増幅器４1 〜４m 、及び各Ａ／Ｄ変換器６０1 〜６０m が直列に接続している。
【００６３】
組合せ演算手段２４は、質量信号ｍ1 〜ｍm のうちから、合計重量値が予め設定されている目標重量値に等しいか若しくは最も近い組合せを構成するものを選択し、その選択した質量信号ｍと対応する被計量物Ｘが投入されている計量ホッパの排出ゲートを開放するための選択信号ＯＳを出力することができるものである。なお、図には示さないが、各計量ホッパは夫々計量セル３1 〜３m に設けられており、各計量ホッパの質量は各計量セルの風袋質量となっている。
【００６４】
上記組合せ秤は、床Ｆに据え付けられている組合せ秤の同一の剛性フレームに各計量セル３1 〜３m 、及び各ダミーセル４1 〜４n が設けられている構成であり、各ダミーセル４1 〜４n から出力されるダミー信号ｕｄ1 〜ｕｄn の振動成分に基づいて床Ｆの振動モードを検出して、ダミーセル４1 〜４n-1 が設置されている水平面（高さＨ2 ）と高さが異なる水平面（高さＨ1 ）に設置されている各計量セル３1 〜３m の各々の合成重心位置の座標Ｐp1（ｘp1、ｙp1、ｚp1）〜Ｐpm（ｘpm、ｙpm、ｚpm）における上下方向（鉛直方向）の振動成分Ｋp1（ｊ）〜Ｋpm（ｊ）を、各振動成分と対応する各計量信号ｕｐ1 （ｊ）〜ｕｐm （ｊ）から除去することによって床振動による影響を除去した補正済み計量信号である各被計量物Ｘ1 〜Ｘm の質量信号ｍ1 〜ｍm を組合せ演算手段２４に出力し、組合せ演算手段２４がこれら質量信号ｍ1 〜ｍm に基づいて組合せ演算を行うことができる。
【００６５】
ただし、第６実施形態では、第１実施形態の計量装置にｍ組の計量部（計量器１1 〜１m 等）を設けて、第１実施形態の計量装置を組合せ秤に適用した例を示したが、これと同様に、第２〜第５の各実施形態の計量装置にｍ組の計量部（計量器１1 〜１m 等）を設けて、第２〜第５の各実施形態の計量装置を組合せ秤に適用することができる。即ち、第２〜第５の各実施形態の座標算出手段が各計量セル１1 〜１m の合成重心位置の座標Ｐp1（ｘp1、ｙp1、ｚp1）〜Ｐpm（ｘpm、ｙpm、ｚpm）を算出し、各々の合成重心位置の座標Ｐp1〜Ｐpmにおける上下方向の振動成分Ｋp1（ｊ）〜Ｋpm（ｊ）を、各振動成分と対応する各計量信号ｕｐ1 （ｊ）〜ｕｐm （ｊ）から除去することによって床振動による影響を除去した補正済み計量信号である各被計量物Ｘ1 〜Ｘm の質量信号ｍ1 〜ｍm を組合せ演算手段２４に出力する構成としてもよい。
【００６６】
そして、上記各実施形態において、計量セル３、３1 〜３m 、及びダミーセル４1 〜４n のセル感度の補正、並びに計量セル３、３1 〜３m の質量感度の補正は、従来公知の方法により必要に応じて行うとよい。
【００６７】
更に、上記各実施形態において、床振動が小さい場合、各ＣＰＵ７０〜７４による床振動補正を行うことによって却って計量精度が低下する場合がある。そこで、振動検出用のダミーセルが出力するダミー信号の振動成分が一定基準以下であるか否かを判定して、一定基準以下であると判定した場合は、自動的に床振動補正を停止して精度の劣化を防ぐ構成としてもよい。
【００６８】
そして、上記各実施形態において、振動補正済み計量信号として被計量物の質量ｍを生成する構成としたが、この質量ｍに重力加速度ｇを乗算して被計量物の重量を生成する構成としてもよい。
【００６９】
また、上記各実施形態において、計量セル３、３1 〜３m 及びダミーセル２1 〜２n から出力される計量信号Ｗ、Ｗ1 〜Ｗm 、及びダミー信号Ｄ1 〜Ｄn を、夫々対応するＡ／Ｄ変換器によりアナログ・デジタル変換を行う構成としたが、各増幅器４、４1 〜４m 、５1 〜５n で増幅された計量信号Ｗ、Ｗ1 〜Ｗm 、及びダミー信号Ｄ1 〜Ｄn をマルチプレクサ（図示せず）に入力させ、このマルチプレクサが上記各実施形態のＣＰＵからの切り換え信号により計量信号Ｗ、Ｗ1 〜Ｗm 及びダミー信号Ｄ1 〜Ｄn を選択的に出力して１台のＡ／Ｄ変換器に供給する構成としてもよい。勿論、ＣＰＵ内には切換回路（図示せず）を設けて、Ａ／Ｄ変換器から入力してきた信号を対応するデジタルフィルタ９、９1 〜９m 、１０1 〜１０n に入力させる構成とする。
【００７０】
【発明の効果】
第１、第４、及び第５の各発明に係る計量装置によると、計量のたびに、例えば計量用荷重変換手段に負荷される被計量物の負荷位置が変わり、更に、被計量物の形状、大きさ等が変わることによって、被計量物の重心と計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置の座標が変動しても、パラメータ算出手段が、被計量物の重心と計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置を表す座標と当該被計量物の質量とが含まれているパラメータ、及び当該被計量物の質量が含まれているパラメータを算出する構成であるので、計量信号からその変動した合成重心位置における振動成分を除去した被計量物の質量又は補正済み計量信号を生成することができる。従って、この計量装置によると、合成重心位置の変動に基づく振動成分の誤差を解消することができ、これによって従来よりも精度良く被計量物の質量又は重量を計量することができる。さらに、第１の発明では、物体の振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、及びＤ（ｔ）を算出する構成であるから、補正用荷重変換手段と計量用荷重変換手段を、Ｘ軸方向、又はＹ軸方向に対して互いに離れた位置に設けた場合であっても、計量信号を正確に補正することが可能であるし、Ｚ軸方向に対して互いに離れた位置に設けた場合であっても、計量信号を正確に補正することが可能である。また、複数の計量用荷重変換手段がＸＹ平面と平行し、Ｚ軸方向に対して互いに離れた複数の各平面に設けられている場合でも、各平面ごとに補正用荷重変換手段を設ける必要がなく、１組の補正用荷重変換手段を使用して各平面に設置されている計量用荷重変換手段の計量信号を補正することができる。これにより、補正用荷重変換手段の台数が少なくて済むという効果がある。また、複数の補正用荷重変換手段をＺ軸方向に対して互いに離れた複数の各平面（ＸＹ平面と平行する平面）に設けることができるので、この点でも補正用荷重変換手段の設置場所の自由度を大きくとれる。
【００７１】
第２の発明に係る計量装置は、計量の準備段階において、座標算出手段が、振動モードと被計量物の標本の計量信号に基づいてその合成重心位置の座標を算出し、計量段階において、振動算出手段が、被計量物の計量時に算出した振動モードを使用して、その標本についての合成重心位置の座標における被計量物の計量信号に含まれている振動成分を算出し、振動補正手段が、その合成重心位置が算出された計量用荷重変換手段の生成する被計量物の計量信号からこの合成重心位置の振動成分を除去して補正済み計量信号を生成する構成である。従って、被計量物の重心と計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置の座標が不明確であったり、被計量物の変更により合成重心位置が変動する場合であっても、被計量物の標本に基づいて算出された合成重心位置における被計量物の計量信号に含まれている振動成分を、その被計量物の計量信号から除去して被計量物の質量又は重量を精度良く算出することができる。
【００７２】
第３の発明に係る計量装置は、振動算出手段が、被計量物の計量時に算出した振動モードを使用して標本についての合成重心位置の座標における被計量物の計量信号に含まれている振動成分を算出し、質量算出手段が、その合成重心位置が算出された計量用荷重変換手段が生成する被計量物の計量信号をこの合成重心位置の振動成分で除算して、被計量物の振動成分を除去した質量と対応する値を算出する構成である。従って、被計量物の重心と計量用荷重変換手段の風袋の重心の合成重心位置の座標が不明確であったり、被計量物の変更により合成重心位置が変動する場合であっても、被計量物の標本に基づいて合成重心位置を予め算出しておくことにより、被計量物の計量信号から、その合成重心位置におけるその被計量物の計量信号に含まれている振動成分を除去した被計量物の質量又は重量を精度良く算出することができる。
【００７３】
第６の発明に係る計量装置によると、物体の振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、及びＤ（ｔ）を算出する構成であるから、補正用荷重変換手段と計量用荷重変換手段を、Ｘ軸方向、又はＹ軸方向に対して互いに離れた位置に設けた場合であっても、計量信号を正確に補正することが可能であるし、Ｚ軸方向に対して互いに離れた位置に設けた場合であっても、計量信号を正確に補正することが可能である。また、複数の計量用荷重変換手段がＸＹ平面と平行し、Ｚ軸方向に対して互いに離れた複数の各平面に設けられている場合でも、各平面ごとに補正用荷重変換手段を設ける必要がなく、１組の補正用荷重変換手段を使用して各平面に設置されている計量用荷重変換手段の計量信号を補正することができる。これにより、補正用荷重変換手段の台数が少なくて済むという効果がある。また、複数の補正用荷重変換手段をＺ軸方向に対して互いに離れた複数の各平面（ＸＹ平面と平行する平面）に設けることができるので、この点でも補正用荷重変換手段の設置場所の自由度を大きくとれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る計量装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同発明の第２実施形態のＣＰＵの内部構成を示すブロック図である。
【図３】同発明の第３実施形態のＣＰＵの内部構成を示すブロック図である。
【図４】同発明の第４実施形態のＣＰＵの内部構成を示すブロック図である。
【図５】同発明の第５実施形態のＣＰＵの内部構成を示すブロック図である。
【図６】同発明の第６実施形態のＣＰＵの内部構成を示すブロック図である。
【図７】同発明の各実施形態のロードセルのモデルを示す図である。
【図８】同発明の各実施形態のロードセルの配置を示す図である。
【図９】従来の計量装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３、３1 〜３m   計量セル
２、２1 〜２n   ダミーセル
７０〜７４  ＣＰＵ
２２、２２1 〜２２m   パラメータ算出手段
２３、２３1 〜２３m   質量算出手段
【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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