JP3642639B2 - 複数の荷重変換手段を備える計量装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被計量物が保持される物品保持手段を複数の計量用荷重変換手段で支持して、各計量用荷重変換手段が生成する計量信号を加算することにより被計量物の重量又は質量を計量する複数の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複数の荷重変換手段を備える計量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等のようにサイズや重量が大きな被計量物の重量測定では、計量台を複数の計量セルで支持して、各計量セルからの荷重信号を加算するようにした多点セル型計量装置が使用されている（特願昭６３−２８５９４１号）。この多点セル型計量装置によれば１つの計量セルに荷重を集中させるものに比較して、複数の計量セルの定格重量の総和がその１つの計量セルの定格重量と同程度のものを用いながらも、計量台のサイズを大きくすることができる利点がある。これら計量セルは、例えば、起歪体に歪ゲージを貼り付けたものである。
【０００３】
しかしながら、上記装置では、計量装置の設置場所において生じる地盤、建屋、床、架台等の環境振動（床振動）を計量セルが拾う場合がある。従って、上記加算計量信号は、計量系振動に低周波の床振動が重畳された合成信号として出力される。図１０は、床振動がない状態の振動モデルを示す図であり、図１１は床振動が加わった状態の振動モデルを示す図である。
【０００４】
つまり、加算計量信号が図１０に示すように床振動が加わっていない場合では、（ａ1 、ａ2 、ａ3 ）、（ａ2 、ａ3 、ａ4 ）、・・・・というように時系列データのいくつかを予め定めた各時点で平均する移動平均法を使用することによって、安定時間Ｓまで待つことなく被計量物の重量を比較的高速、かつ、正確に計量することができる。しかし、加算計量信号が図１１に示すように床振動が加わっている場合では、周期の長い床振動に引きずられて加算計量信号の収束に時間がかかり、上記移動平均法を使用しても被計量物の重量を求めるのに時間がかかるという問題がある。なお、計量装置にフィルタを設けて遮断周波数を低くして床振動の影響を低減すると、安定時間Ｓが更に延びることとなるので、結局、フィルタによっては計量時間を短縮することができない。
【０００５】
そこで、この床振動に基づく振動成分を除去した加算計量信号を出力するようにして、被計量物の重量を比較的高速、かつ、正確に計量しようとする多点セル型計量装置が特願平６−２９３７４４号（特開平７−２０９０６６号公報）に開示されている。図１２は、この計量装置の電気回路を示すブロック図であり、図１３はそのブロック図のＣＰＵ２５の詳細を示す図である。
【０００６】
この計量装置は、計量台を複数の計量セル１1 〜１m により支持して各計量セル１1 〜１m からの計量信号Ｗ1 〜Ｗm を加算した加算信号により計量台の負荷荷重を求めるものであって、各計量セル１1 〜１m と同一の床Ｆ（５）に設置されて床振動を検出する床振動検出セル１６1 〜１６n と、床振動検出セル１６1 〜１６n から出力される床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙn の振動成分によって各計量信号を補正することにより、床振動に起因する計量信号Ｗ1 〜Ｗm の誤差を補償した床振動補正済信号Ｄ1 〜Ｄm を出力する床振動補償手段８０と、を備えている。そして、この床振動補償手段８０は、図１３に示すように、床振動算出手段８４と床振動補正手段８２を備えている。床振動算出手段８４は、床振動検出セル１６1 〜１６n が生成するフィルタ済み信号ＦＹ1 〜ＦＹn の振動成分に基づいて床振動モードを算出し、この算出した床振動モードに基づいて各計量セル１1 〜１m が設置されている位置における床Ｆの上下方向の振動信号Ｍ1 〜Ｍm を算出する。床振動補正手段８２は、各計量セル１1 〜１m から出力される夫々のフィルタ済み信号ＦＷ1 〜ＦＷm から各計量セル１1 〜１m ごとに算出されて感度補正された対応する振動信号Ｓ1 〜Ｓm を夫々減算し、これにより床振動成分を除去した床振動補正済み信号Ｄ1 〜Ｄm を生成する。そして、加算手段４６がこれら床振動補正済み信号Ｄ1 〜Ｄm を加算して加算信号ＢＷを被計量物の重量として出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各計量セル１1 〜１m から出力される各計量信号Ｗ1 〜Ｗm の加算信号に含まれている床振動成分は、各計量セル１1 〜１m の設置位置における振動成分の合計値と等しくはなく、各計量セル１1 〜１m が支持する計量台とその上に載置された被計量物の合成重心位置における振動成分と等しく、従って、図１２及び図１３に示す上記従来の計量装置では、各計量セル１1 〜１m から出力される計量信号Ｗ1 〜Ｗm に含まれている床振動成分を正確に除去することができず、その結果、被計量物の重量を正確に計量することができないという問題がある。
【０００８】
次に、これを式を使って説明する。図５は、計量装置に設けられている４台の計量セル及び合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）の座標位置を示す正面斜視図であり、矩形板状の計量台５の四隅を計量セル１1 〜１4 が支持しており、各計量セル１1 〜１4 の座標位置を（ｘ1 、ｙ1 ）〜（ｘ4 、ｙ4 ）とする。ここで説明を簡単にするために、
ｘ1 ＝ｘ2 、ｙ1 ＝ｙ3 、ｘ3 ＝ｘ4 、ｙ4 ＝ｙ2 ・・・・（１）
とする。そして、被計量物の質量をＭ、計量台５の質量をｍ1 とし、被計量物と計量台５の合計重心位置をＰ（ｘC 、ｙC ）とする。ここで、被計量物と計量台５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における床振動成分Ｖxcyc（ｔ）は、
Ｖxcyc（ｔ）＝ｘC Ａ（ｔ）＋ｙC Ｂ（ｔ）＋Ｃ（ｔ） ・・・・（２）
となる。ただし、Ａ（ｔ）は、夫々が互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を座標軸として、Ｙ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度、Ｂ（ｔ）はＸ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度、Ｃ（ｔ）はＺ軸方向の直線運動の加速度である。
また、座標位置（ｘ1 、ｙ1 ）に設置された計量セル１1 の生成する計量信号中の床振動成分Ｖｄ1 （ｔ）は、
Ｖｄ1 （ｔ）＝｛（ｘ3 −ｘC ）（ｙ3 −ｙC ）／（ｘ3 −ｘ1 ）（ｙ3 −ｙ1 ）｝Ｖxcyc（ｔ） ・・・・（３）
となる。一方、座標位置（ｘ1 、ｙ1 ）における床振動成分Ｖｄ1 ’（ｔ）は、
Ｖｄ1 ’（ｔ）＝ｘ1 Ａ（ｔ）＋ｙ1 Ｂ（ｔ）＋Ｃ（ｔ）・・・・（４）
となる。これら（３）式と（４）式とは、ｘC ＝ｘ1 、ｙC ＝ｙ1 でない限り互いに一致しない。
【０００９】
つまり、計量セル１1 の生成する計量信号ＦＷ1 から式（３）で表される床振動成分Ｖｄ1 （ｔ）を除去すべきであるのに、図１３に示す従来の計量装置では、計量信号ＦＷ1 から式（４）で表される座標位置（ｘ1 、ｙ1 ）における床振動成分Ｖｄ1 ’（ｔ）を減算しているので、被計量物の重量を正確に計量することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、計量信号中の床振動の成分を正確に除去する補正を行い、被計量物の重量又は質量を正確に計量することができる複数の荷重変換手段を備える計量装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、物品保持手段が複数の計量用荷重変換手段により支持され、各計量用荷重変換手段の生成する計量信号を加算した加算信号により上記物品保持手段に掛かる被計量物の重量又は質量を演算する複数の荷重変換手段を備える計量装置において、上記複数の計量信号に基づいて上記被計量物と上記物品保持手段の合成重心の位置を演算する重心位置演算手段と、上記各計量用荷重変換手段が設けられている物体に設置され物体の振動と対応する振動検出信号を生成する振動検出用荷重変換手段と、上記複数の振動検出信号の振動成分に基づいて物体の振動モードを検出しこの振動モードを使用して上記合成重心位置における振動成分を算出する振動算出手段と、上記加算信号から上記合成重心位置における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。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の複数の荷重変換手段を備える計量装置において、上記物品保持手段が被計量物を移動させる移動手段を備え、上記移動手段によって移動させられている被計量物の重量又は質量を演算することを特徴とする複数の荷重変換手段を備える計量装置。
【００１３】
本発明によると、重心位置演算手段が複数の各計量用荷重変換手段の生成する計量信号に基づいて被計量物と物品保持手段の合成重心の位置を演算し、振動算出手段が複数の各振動検出用荷重変換手段の生成する振動検出信号の振動成分に基づいて物体の振動モードを検出し、この振動モードを使用して合成重心位置における振動成分を算出する。そして、振動補正手段が複数の各計量用荷重変換手段の生成する計量信号の加算信号から合成重心位置における振動成分を除去した補正済み計量信号を生成する。この補正済み計量信号は、物体の振動に基づく振動成分が除去されている被計量物の重量又は質量を表す信号である。
【００１４】
そして、合成重心位置における振動成分を算出してこの算出した振動成分を計量信号の加算信号から除去しているので、被計量物が物品保持手段上で移動することにより合成重心位置が変動する場合であっても、この合成重心位置の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補償することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を各図を参照して説明する。図３は、同実施形態に係る複数の荷重変換手段を備える計量装置（以下、単に「計量装置」ともいう。）の外観を示す正面斜視図であり、図４は同計量装置の正面図である。この計量装置は、被計量物２０が載置される矩形の平板状の計量台１５を有し、計量台１５の四隅が４台の計量用荷重変換手段（以下、「計量セル」という。）１1 、１2 、１3 、１4 により支持されている。被計量物２０は、計量台１５上に載置された状態で計量セル１1 〜１4 によって計量される。
【００１６】
各計量セル１1 〜１4 は、図３に示すように、固定端１1 ａ〜１4 ａが固定具３1 〜３4 を介して片持ち梁状に基台５に固定されており、この基台５は床Ｆに取り付けられている。また、自由端１1 ｂ〜１4 ｂには、固定具６1 〜６4 が固定して取り付けられている。１１1 〜１１4 は、計量台支持具である。これら各計量台支持具１１1 〜１１4 は、四角錐形の先細り金具であり、各計量セル１1 〜１4 の各固定具６1 〜６4 の上端に固定して取り付けてあって、計量台１５の四隅を点支持している。
【００１７】
基台５上には、３台の振動検出用荷重変換手段（以下、「床振動検出セル」という。）１６1 、１６2 、１６3 が配設されている。これら床振動検出セル１６1 〜１６3 は、各計量セル１1 〜１4 と同様に、固定側の一端が固定具１７1 〜１７3 を介して基台５（床Ｆ）に固定されていると共に、自由端に重り１８1 〜１８3 が取り付けられている。なお、床振動検出セル１６1 、１６2 、又は１６3 の風袋質量と各錘１８1 、１８2 、又は１８3 の合成質量をｍ2 とする。
【００１８】
ただし、計量セル１の台数ｍは、４台としたが、４台以外の他の複数の台数としてもよいし、床振動検出セル１６の台数ｎを３台としたが３台以外の他の複数の台数としてもよい。
【００１９】
この計量装置は、同装置が設置されている床Ｆの振動モードを算出することにより床振動補正を行うことができるものである。以下、まず、この床Ｆの振動モードについて説明する。
この計量装置に設けられている計量セル１1 〜１4 及び床振動検出セル１６1 〜１６3 のモデルを図９（ａ）に示す。このタイプのロードセル１、１６は、４箇所の各ノッチ部５１に貼着された歪ゲージ５３によって、ロードセル１、１６の変形量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５３は、ホイートストンブリッジ回路を構成しており、ロードセル１、１６が破線で示すようにロバーバル（平行四辺形）状態に変形したときのみに出力が変化し、それ以外の変形状態では出力が変化しないようになっている。従って、ロードセル１、１６の固定端１ａと自由端１ｂ（荷重側）の相対的変位の内、ロバーバル変形の成分のみが検出されるので、床振動に対して垂直方向成分のみを考慮すればよい。
【００２０】
今、図９（ｂ）に示すように、ＸＹ平面上の点Ｑ（ｘ、ｙ）の位置にロードセル１が固定されているとする。ＸＹ平面の挙動は、Ｘ軸回りの回転、Ｙ軸回りの回転、及びＸＹ平面に垂直なＺ軸方向の運動から成る。それ以外の運動は、ここで使用するロードセル１（１６）では検出しないので、ここでは論じない。
【００２１】
ここで、Ｙ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度をＡ（ｔ）、Ｘ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度をＢ（ｔ）、Ｚ軸方向の直線運動の加速度をＣ（ｔ）とすると、点Ｑ（ｘ、ｙ）の位置でのロードセル１（１６）の出力信号の内、床Ｆの振動成分の加速度Ｖｐ（ｔ）は、
Ｖｐ（ｔ）＝ｘＡ（ｔ）＋ｙＢ（ｔ）＋Ｃ（ｔ） ・・・・（５）
となる。
【００２２】
ところで、床Ｆの振動モードは、式（５）におけるＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を求めればよいので、これを求めるためには、一直線上にない３点で床Ｆの運動を検出する。即ち、３元一次連立方程式を解けばよい。実際には、各ロードセル（床振動検出セル１６1 〜１６3 ）の出力には誤差を含んでいるため、３台以上の床振動検出セルを使用して３点以上の位置で振動を検出し、最小自乗法等を用いてＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を求めるのがよい。
【００２３】
ここで、計量セルが床Ｆ上に平面的、つまり２次元的に配置されている場合は、床Ｆ上で一直線上にない３点以上の位置の床振動を床振動検出セルにより検出し、それら検出された振動から、被計量物２０及び計量台１５等の計量セルに重量が掛かるものの合成重心位置における床振動成分を求めて、各計量セルが出力する計量信号の加算信号から上記床振動成分を差し引き、これにより、床振動成分を含まない計量セルの加算信号（補正済み計量信号）が得られる。他方、計量セルが床Ｆ上に直線的、つまり一次元的に配置されている場合は、計量セルどうしを結ぶ直線上の２点以上の位置の床振動を床振動検出セルにより検出し、それら検出された振動から、上記二次元的配置の場合と同様に、被計量物２０及び計量台１５の合成重心位置における振動成分を求めて、各計量セルが出力する計量信号の加算信号から上記床振動成分を差し引き、これにより、床振動成分を含まない計量セルの加算信号（補正済み計量信号）が得られる。
【００２４】
上記のような床の振動モードを用いる当該実施形態の計量装置の信号処理部の構成を図１２に示す。同図において、ＣＰＵ４１が従来の計量装置のＣＰＵ２５と相違しており、これ以外は従来と同等である。図１は、このＣＰＵ４１の構成図である。図１２において、計量セル１1 〜１4 が生成した計量信号は、増幅器２２で増幅され、床振動検出セル１６1 〜１６3 が生成した床振動検出信号は、増幅器２３で増幅された後、夫々マルチプレクサ２４に入力する。マルチプレクサ２４は、ＣＰＵ４１からの制御信号ｃを受けて切り換え作動し、各信号を選択的にＡ／Ｄ変換器２６に出力する。このＡ／Ｄ変換器２６は、アナログ計量信号をデジタル計量信号Ｗ1 〜Ｗ4 に変換し、アナログ床振動検出信号をデジタル床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙ3 に変換する。そして、これら各信号Ｗ1 〜Ｗ4 及びＹ1 〜Ｙ3 はＣＰＵ４１に入力する。
【００２５】
ＣＰＵ４１は、各信号Ｗ1 〜Ｗ4 及びＹ1 〜Ｙ3 に遮断周波数１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ以上のローパスフィルタ特性を有するデジタルフィルタ２８1 〜２８4 、２９1 〜２９3 によりフィルタリング処理を行う。このフィルタリング処理には、例えば周知のたたみ込み演算が用いられる。この結果、各デジタルフィルタ２８1 〜２８4 、２９1 〜２９3 は、各信号Ｗ1 〜Ｗ4 及びＹ1 〜Ｙ3 から被計量物２０を計量台１５に載置した際に生じる計量系振動を低減したフィルタ済信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 及びＦＹ1 〜ＦＹ3 を出力する。また、デジタルフィルタ２９1 〜２９3 は、信号Ｙ1 〜Ｙ3 に対して錘１８と風袋の合成質量ｍ2 による直流成分の零補正を行って得られた信号ＦＹ1 〜ＦＹ3 を出力している。
【００２６】
また、ＣＰＵ４１は、図１に示すように、計量加算手段４２、重心位置算出手段４３、床振動算出手段４４、床振動補正手段４５、感度算出手段４７、感度補正手段４８を備えている。
計量加算手段４２は、計量セル１1 〜１4 から生成されたフィルタ済み計量信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 を加算して、被計量物２０と計量台１５の合計重量である加算信号ＷＫを生成する手段である。
重心位置算出手段４３は、４つの計量信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 から３つの計量信号の組合せを種々に選択して、これら各組合せの計量信号に基づいて被計量物２０と計量台１５の合成重心の位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算して求める手段である。
【００２７】
床振動算出手段４４は、床振動検出セル１６1 〜１６3 から生成されたフィルタ済み床振動検出信号ＦＹ1 〜ＦＹ3 の振動成分に基づいて式（５）における床Ｆの振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を検出し、この振動モードを使用して被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における振動成分ＷＤを算出する手段である。
感度算出手段４７は、計量セル１と床振動検出セル１６とのばね定数及び負荷重量（風袋重量を含む）の相違の程度を表すことのできる計量セル１と床振動検出セル１６との出力感度比を感度補正係数Ｋとして算出する手段である。なお、この感度算出手段４７は、前回のサンプル時間に得られた被計量物２０の質量Ｍ（ｊ−１）に基づいて感度補正係数Ｋ（ｊ）を逐次的に修正するものである。
感度補正手段４８は、感度補正係数Ｋを被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における振動成分ＷＤに乗算して、この感度補正して得られた振動成分ＳＤ（＝Ｋ（ｊ）ＷＤ）を出力する手段である。
床振動補正手段４５は、計量信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 を加算して得られた加算信号ＷＫから感度補正して得られた振動成分ＳＤを減算して床振動補正を行い、被計量物２０の質量Ｍを出力する手段である。
【００２８】
次に、上記計量装置に設けられているＣＰＵ４１が計量信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 を加算して得られた加算信号ＷＫから振動成分ＳＤを減算して被計量物２０の質量Ｍを出力する理論について説明する。
ここで、計量セル１1 〜１4 の設置された座標位置を、図５に示すように、（ｘ1 、ｙ1 ）、（ｘ2 、ｙ2 ）、（ｘ3 、ｙ3 ）、（ｘ4 、ｙ4 ）とする。ただし、
｜ｘ1 ｜＝｜ｘ2 ｜＝｜ｘ3 ｜＝｜ｘ4 ｜＝ｈ
｜ｙ1 ｜＝｜ｙ2 ｜＝｜ｙ3 ｜＝｜ｙ4 ｜＝ｈ
とする。そして、床Ｆに床振動検出セル１６1 〜１６3 が同一直線上にないように設置されているとする。
そして、質量Ｍを次の手順で演算する。
（１）被計量物２０と計量台１５の加算信号（合計荷重）ＷＫを演算する。
（２）計量セル１1 〜１4 の計量信号Ｗ1 〜Ｗ4 を用いて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算する。
（３）床振動検出セル１６1 〜１６3 の床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙ3 の振動成分を使用して被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における振動成分ＷＤを算出する。
（４）被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫから振動成分ＳＤを減算して被計量物２０の質量Ｍを演算する。
【００２９】
即ち、（１）について、
被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫ（ｔ）は、
ＷＫ（ｔ）＝Ｅ1 ｛Ｍ（ｔ）＋ｍ1 ｝｛ｇ＋Ｖｐ（ｔ）｝ ・・・・（６）
と表すことができる。ただし、Ｅ1 は計量セル１1 〜１4 の感度であり、各計量セル１1 〜１4 の感度Ｅ1 の値はここでは簡単にするために同一とする。そして、ｇは重力加速度、Ｖｐ（ｔ）は床振動による合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向（Ｚ軸方向）の加速度、ｍ1 は計量台１５及び計量セルの風袋の合計質量である。
【００３０】
（２）について、
複数の計量信号Ｗ1 〜Ｗ4 を用いて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算する方法は従来から知られているので詳細は省略するが、ここでは３台の計量セル１1 〜１3 を使用して合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算する方法を説明する。各計量セル１1 〜１3 が生成する各計量信号Ｗ1 （ｔ）〜Ｗ3 （ｔ）は、
Ｗ1 （ｔ）＝Ｅ1 （ｈ−ｘC ）（ｈ＋ｙC ）ＷＫ（ｔ）／（４ｈ2 ）・・（７）
Ｗ2 （ｔ）＝Ｅ1 （ｈ−ｘC ）（ｈ−ｙC ）ＷＫ（ｔ）／（４ｈ2 ）・・（８）
Ｗ3 （ｔ）＝Ｅ1 （ｈ＋ｘC ）（ｈ＋ｙC ）ＷＫ（ｔ）／（４ｈ2 ）・・（９）
となる。従って、（７）式と（９）式、及び（７）式と（８）式から
ｘC ＝ｈ｛Ｗ3 （ｔ）−Ｗ1 （ｔ）｝／｛Ｗ1 （ｔ）＋Ｗ3 （ｔ）｝・・（10）
ｙC ＝ｈ｛Ｗ1 （ｔ）−Ｗ2 （ｔ）｝／｛Ｗ1 （ｔ）＋Ｗ2 （ｔ）｝・・（11）
のように、被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算することができる。
【００３１】
（３）について、
演算された合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向の床振動成分ＷＤ（ｔ）は、床振動検出セル１６1 〜１６3 の床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙ3 の振動成分を使用して演算することができる。即ち、床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙ3 の振動成分を使用して（５）式より床振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を求めて合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における床振動成分ＷＤ（ｔ）を演算する。このＷＤ（ｔ）は、
ＷＤ（ｔ）＝Ｅ2 ｍ2 Ｖｐ（ｔ） ・・・・（１２）
より演算することができる。ただし、Ｅ2 は床振動検出セル１６1 〜１６3 の感度であり、ｍ2 は各床振動検出セル１６1 、１６2 、又は１６3 の風袋質量と各錘１８1 、１８2 、又は１８3 の質量の合成質量である。これら各床振動検出セル１６1 〜１６3 の感度Ｅ2 の値、及び各合成質量ｍ2 はここでは簡単にするために同一とする。そして、（１２）式のＷＤ（ｔ）は、合成質量ｍ2 による直流成分を零補正してある。
【００３２】
ここで、被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫ（ｔ）及び合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における床振動成分ＷＤ（ｔ）をサンプル時点でのサンプル値信号に書き直すと、
ＷＫ（ｊ）＝Ｅ1 ｛Ｍ（ｊ）＋ｍ1 ｝｛ｇ＋Ｖｐ（ｊ）｝・・・・（１３）
ＷＤ（ｊ）＝Ｅ2 ｍ2 Ｖｐ（ｊ） ・・・・（１４）
となる。ただし、ｊ＝１、２、・・・、Ｎであり、ＷＫ（ｊ）、ＷＤ（ｊ）、Ｖｐ（ｊ）は、ＷＫ（ｔ）、ＷＤ（ｔ）、Ｖｐ（ｔ）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で決まる最大サンプル数（ＴＫ／Ｔの最大整数）である。
【００３３】
（４）について、
被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫから振動成分ＳＤを減算して被計量物２０の質量Ｍを演算する。この振動成分ＳＤは、床振動検出セル１６1 〜１６3 の出力信号である床振動成分ＷＤ（ｔ）に感度補正係数Ｋ（ｊ）を乗算して計量セル１1 〜１3 に対して感度補正したものであり、
ＳＤ（ｊ）＝Ｋ（ｊ）ＷＤ（ｊ） ・・・・（１５）
として求められる。ただし、感度補正係数Ｋ（ｊ）は、
Ｋ（ｊ）＝Ｅ1 ｛Ｍ（ｊ−１）＋ｍ1 ｝／（Ｅ2 ｍ2 ）・・・・（１６）
である。従って、被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）は、
Ｍ（ｊ）＝〔｛ＷＫ（ｊ）−ＳＤ（ｊ）｝／Ｅ1 ｇ〕−ｍ1 ・・・（１７）
によって、被計量物２０の質量の計量結果Ｍ（ｊ−１）を使用して感度補正係数Ｋ（ｊ）を修正しながら被計量物２０の質量の計量値Ｍ（ｊ）を逐次的に求めることができる。
【００３４】
次に、上記構成の計量装置の動作手順を図２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、オペレータが入力手段であるキーボード（図示せず）を操作して計量台（風袋）の質量ｍ1 、床振動検出セル１６の風袋と錘１８の合計質量ｍ2 、計量セル１及び床振動検出セル１６の感度Ｅ1 、Ｅ2 、並びに計量セル１1 〜１3 、床振動検出セル１６1 〜１６3 の設置座標位置（ｘ1 、ｙ1 ）、（ｘ2 、ｙ2 ）、（ｘ3 、ｙ3 ）、（ｘ4 、ｙ4 ）、及び（ｘd1、ｙd1）、（ｘd2、ｙd2）、（ｘd3、ｙd3）、被計量物２０の初期計量値Ｍ（０）、重力加速度ｇ、最大サンプル数Ｎ等の各値を入力する（Ｓ１００）。ただし、Ｍ（０）は、被計量物２０の標準的な質量を用いればよく、この計量装置を例えば重量選別機に適用した場合では選別基準値を用いればよい。
【００３５】
次に、ＣＰＵ４１がサンプル数ｊを１と設定し（Ｓ１０２）、感度補正係数Ｋ（ｊ）を計量結果の質量Ｍ（ｊ−１）に基づいて修正する（Ｓ１０４）。ただし、初回の場合はＭ（０）に基づいて設定する。そして、計量セル１1 〜１4 、床振動検出セル１６1 〜１６3 の各信号を対応するデジタルフィルタにより処理してフィルタ済み信号ＦＷ1 （ｊ）〜ＦＷ4 （ｊ）及びＦＹ1 （ｊ）〜ＦＹ3 （ｊ）を生成し（Ｓ１０６）、ＦＷ1 （ｊ）〜ＦＷ4 （ｊ）及び関係するパラメータのｈを用いて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を算出すると共に（Ｓ１０８）、ＦＷ1 （ｊ）〜ＦＷ4 （ｊ）を加算して被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫ（ｊ）を求める（Ｓ１１０）。更に床振動成分であるフィルタ済み信号ＦＹ1 （ｊ）〜ＦＹ3 （ｊ）及び床振動検出セル１６1 〜１６3 の設置座標位置を用いて床振動モードを算出し（Ｓ１１２）、次に、この算出した床振動モードに基づいて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における床Ｆ（基台５）の上下方向（Ｚ軸方向）の振動成分ＷＤ（ｊ）を算出する（Ｓ１１４）。そして、振動成分ＷＤ（ｊ）に感度補正係数Ｋ（ｊ）を乗算して感度補正された床Ｆの上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）を出力する（Ｓ１１６）。しかる後に、加算信号ＷＫ（ｊ）から振動成分ＳＤ（ｊ）を減算して床振動成分を除去する補正を行い、補正後の信号値をＥ1 ｇで除算して計量台１５の質量ｍ1 を減算し、これによって被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を演算して出力する（Ｓ１１８、Ｓ１２０）。そして、サンプル数ｊの大きさがＮ未満であるか否かを判定して（Ｓ１２２）、ｊ＝Ｎと判定した場合は質量計量を終了し、ｊ＜Ｎと判定した場合はサンプル数ｊ＝Ｎとなるまでサンプル数を累加してステップ１０４に戻り計量を続ける（Ｓ１２４）。
【００３６】
上記複数の荷重変換手段を備える計量装置は、各計量セル１1 〜１4 の生成する計量信号Ｗ1 〜Ｗ4 の加算信号ＷＫ（ｊ）に含まれている振動成分が、被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）であることに鑑み、この合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）を算出して、この振動成分ＳＤ（ｊ）を加算信号ＷＫ（ｊ）から除去して被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を求める構成である。従って、この被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を、図１２及び図１３に示す従来の計量装置よりも正確に計量することができる。つまり、従来の装置では、加算信号ＷＫ（ｊ）に含まれている振動成分は、各計量セル１1 〜１4 が設置されている位置における振動成分と考えてそれらの振動成分の合計を加算信号ＷＫ（ｊ）から除去しているので、従来の計量装置では、本発明の計量装置ほど被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を正確に計量することができないのである。
【００３７】
更に、例えば被計量物２０を計量台１５上で移動させながら計量する場合であっても、上記実施形態では、合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）を逐次的に求めて質量Ｍ（ｊ）を演算しているので、この合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補償することができ、従って、この場合でも被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を正確に計量することができる。
【００３８】
次に、第２実施形態の複数の荷重変換手段を備える計量装置（以下、単に「計量装置」ともいう。）を図６乃至図８等を参照して説明する。この実施形態の計量装置と第１実施形態の計量装置とが相違するところは、第１実施形態では、図３に示すように、計量台１５を４台の計量セル１1 〜１4 により支持し、床Ｆの振動を３台の床振動検出セル１６1 〜１６3 により検出する構成としたのに対して、第２実施形態では、図８に示すように、計量台１５を２台の計量セル１1 、１2 により支持し、床Ｆの振動を２台の床振動検出セル１６1 、１６2 により検出する構成としたところである。
【００３９】
この実施形態の計量装置は、図６に示すように、計量台１５上に計量コンベア（移動手段）１０が設けられていて、この計量コンベア１０によって被計量物２０が搬送されている際に質量Ｍを計量するものである。この被計量物２０の計量台１５上の位置は、図８に示すように、Ｘ軸と平行する一直線上の任意の位置に限定されるから、床Ｆの振動を２台の床振動検出セル１６1 、１６2 により正確に検出することができ、被計量物２０の質量Ｍを２台の計量セル１1 、１2 により正確に計量することができる。
【００４０】
図６に示すように、計量台１５上に設けられている計量コンベア１０は、駆動機（図示せず）によって回転駆動される駆動ローラ１０ａと、従動ローラ１０ｂと、両ローラ１０ａと１０ｂの間に架け渡されているコンベアベルト１０ｃと、を備えている。両ローラ１０ａ、１０ｂの各軸１０ｄ、１０ｅは、支持部材１０ｆ、１０ｇを介して計量台１５に支持されている。この計量台１５の前後が２台の計量セル１1 、１2 に支持されている。これら各計量セル１1 、１2 は第１実施形態のものと同等のものであるので、詳細な説明を省略する。
【００４１】
被計量物２０は、上流側の取り込み用コンベア４０から計量コンベア１０へ搬送され、計量コンベア１０上をＸ軸方向に移動しながら１対の計量セル１1 、１2 によってその重量が計量される。即ち、各計量セル１1 、１2 からは、図７に示すように、被計量物２０の移動と共に変化する計量信号Ｗ1 、Ｗ2 が出力され、これら両計量信号Ｗ1 、Ｗ2 の加算値Ｗ1 ＋Ｗ2 から被計量物２０の質量Ｍが求められる。
【００４２】
また、図８に示すように、計量セル１1 、１2 は、互いに同一の形状であり、固定端１1 ａ（１2 ａ）と自由端１1 ｂ（１2 ｂ）とを結ぶ軸線１1 ｃ（１2 ｃ）が被計量物２０の搬送方向Ｘと直交するように配置されており、固定端１1 ａ、１2 ａが固定具３1 、３2 を介して片持ち梁状に床Ｆとなる基台５に固定され、自由端１1 ｂ（１2 ｂ）には、固定具６1 、６2 を介してアーム８1 、８2 が水平に固定されている。
【００４３】
１１1 、１１2 、１２1 、１２2 は、計量台支持具であり、各アーム８1 、８2 の両端２箇所にボルト１１1 ａ、１２1 ａ、１１2 ａ、１２2 ａに、円錐形の先細り金具１１1 ｂ、１２1 ｂ、１１2 ｂ、１２2 ｂを固定して設けた構成であり、これら計量台支持具１１1 、１２1 、１１2 、１２2 により計量台１５の四隅を点支持している。
【００４４】
床振動検出セル１６1 、１６2 は、図８に示すように、計量セル１1 と１2 の各設置位置を通る直線上に配置され、床振動検出セル１６1 が計量セル１1 の近傍に、床振動検出セル１６2 が計量セル１2 の近傍に夫々設けられている。なお、これら床振動検出セル１６1 、１６2 は、第１実施形態のものと同等であるので詳細な説明を省略する。
【００４５】
上記構成の計量装置の信号処理部の構成は、図１２においてＣＰＵ２５に代えてＣＰＵ４１を備える第１実施形態の信号処理部と同等であり、このＣＰＵ４１の構成も図１に示す第１実施形態のものと同等であるので、それらの詳細な説明を省略する。ただし、計量セル１1 、１2 及び床振動検出セル１６1 、１６2 は、夫々２台ずつ設けられているので、デジタルフィルタ２８、２９も２台ずつ設けられている。
【００４６】
また、第１実施形態では、床Ｆの振動成分の加速度Ｖｐ（ｔ）を
Ｖｐ（ｔ）＝ｘＡ（ｔ）＋ｙＢ（ｔ）＋Ｃ（ｔ） ・・・・（５）
の式で求めたが、Ｘ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度をＢ（ｔ）を考慮する必要がないので、床Ｆの振動成分の加速度Ｖｐ（ｔ）を、
Ｖｐ（ｔ）＝ｘＡ（ｔ）＋Ｃ（ｔ） ・・・・（１８）
の式で求めることとする。
【００４７】
更に、被計量物２０と計量台１５の合成重心位置を、第１実施形態ではＰ（ｘC 、ｙC ）として求めたが、第２実施形態では、Ｙ軸方向の座標位置を考慮する必要がないので合成重心位置Ｐ（ｘC ）として求めればよい。従って、式（１０）を使用してｘC を求めて、この合成重心位置Ｐ（ｘC ）における床振動成分ＷＤ（ｔ）、及びこのＷＤ（ｔ）から振動成分ＳＤ（ｊ）を得ることができる。
これによって、第１実施形態と同様に、式（１７）に基づいて被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫ（ｊ）から振動成分ＳＤ（ｊ）を減算して床振動成分を除去した被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を正確に演算することができ、質量Ｍ（ｊ）を逐次的に出力することができる。そして、第２実施形態では、被計量物２０を計量コンベア１０によって計量台１５上で移動させながら計量する構成であるが、合成重心位置Ｐ（ｘC ）における床振動成分ＳＤ（ｊ）を逐次的に得ているので、第１実施形態と同様に、合成重心位置Ｐ（ｘC ）の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補償することができ、従って、この場合でも被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を正確に計量することができる。
【００４８】
ただし、上記第１及び第２実施形態では、被計量物２０の質量Ｍを計量する構成としたが、図２に示すステップ１１８（式（１７））において、Ｍ（ｊ）を演算する代わりに、被計量物２０の重量Ｍ（ｊ）ｇを、
Ｍ（ｊ）ｇ＝〔｛ＷＫ（ｊ）−ＳＤ（ｊ）｝／Ｅ1 〕−ｍ1 ｇ・・・（１９）
により演算して求める構成としてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によると、被計量物と物品保持手段の合成重心位置における振動成分を算出してこの算出した振動成分を計量信号の加算信号から除去する構成である。つまり、各計量用荷重変換手段の生成する計量信号中の振動成分は、被計量物と物品保持手段の合成重心位置における振動成分の分担であるので、各計量用荷重変換手段の生成する計量信号の加算信号から上記合成重心位置における振動成分を除去した補正済み計量信号は、被計量物の質量Ｍと等しい値となる。従って、被計量物の重量又は質量を、図１２及び図１３に示す従来の計量装置よりも正確に計量することができるという効果がある。更に、例えば被計量物を物品保持手段上で移動させながら計量する場合であっても、被計量物と物品保持手段の合成重心位置における振動成分を逐次的に求めているので、この合成重心位置の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補償することができ、従って、この場合でも被計量物の重量又は質量を正確に計量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実施形態に係る複数の荷重変換手段を備える計量装置の信号処理部の構成を示す図である。
【図２】同実施形態の同計量装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】同実施形態の同計量装置の計量セル及び床振動検出セルの配置を示す正面斜視図である。
【図４】同実施形態の同計量装置の計量セル及び床振動検出セルの配置を示す正面図である。
【図５】同実施形態の同計量装置の計量セル、床振動検出セル及び合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）の座標位置を示す正面斜視図である。
【図６】同発明の第２実施形態に係る計量装置の概略を示す正面図である。
【図７】同第２実施形態の同計量装置における計量信号を示す信号波形図である。
【図８】同第２実施形態の同計量装置の概略を示す分解斜視図である。
【図９】（ａ）は同発明に係る同計量装置の計量セル及び床振動検出セルのモデルを示す図、（ｂ）は同計量セル及び床振動検出セルのＸＹ座標面上の配置を示す図である。
【図１０】振動モデルを示す図である。
【図１１】床振動が加わった場合の振動モデルを示す図である。
【図１２】従来の計量装置の信号処理部の構成を示す図である。
【図１３】図１２に示す従来の計量装置の信号処理部に設けられているＣＰＵの構成を示す図である。
【符号の説明】
１1 〜１4 計量セル
１０ 計量台
１６1 〜１６3 床振動検出セル
４１ ＣＰＵ
４２ 計量加算手段
４３ 重心位置算出手段
４４ 床振動算出手段
４５ 床振動補正手段
【発明の属する技術分野】
この発明は、被計量物が保持される物品保持手段を複数の計量用荷重変換手段で支持して、各計量用荷重変換手段が生成する計量信号を加算することにより被計量物の重量又は質量を計量する複数の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複数の荷重変換手段を備える計量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等のようにサイズや重量が大きな被計量物の重量測定では、計量台を複数の計量セルで支持して、各計量セルからの荷重信号を加算するようにした多点セル型計量装置が使用されている（特願昭６３−２８５９４１号）。この多点セル型計量装置によれば１つの計量セルに荷重を集中させるものに比較して、複数の計量セルの定格重量の総和がその１つの計量セルの定格重量と同程度のものを用いながらも、計量台のサイズを大きくすることができる利点がある。これら計量セルは、例えば、起歪体に歪ゲージを貼り付けたものである。
【０００３】
しかしながら、上記装置では、計量装置の設置場所において生じる地盤、建屋、床、架台等の環境振動（床振動）を計量セルが拾う場合がある。従って、上記加算計量信号は、計量系振動に低周波の床振動が重畳された合成信号として出力される。図１０は、床振動がない状態の振動モデルを示す図であり、図１１は床振動が加わった状態の振動モデルを示す図である。
【０００４】
つまり、加算計量信号が図１０に示すように床振動が加わっていない場合では、（ａ1 、ａ2 、ａ3 ）、（ａ2 、ａ3 、ａ4 ）、・・・・というように時系列データのいくつかを予め定めた各時点で平均する移動平均法を使用することによって、安定時間Ｓまで待つことなく被計量物の重量を比較的高速、かつ、正確に計量することができる。しかし、加算計量信号が図１１に示すように床振動が加わっている場合では、周期の長い床振動に引きずられて加算計量信号の収束に時間がかかり、上記移動平均法を使用しても被計量物の重量を求めるのに時間がかかるという問題がある。なお、計量装置にフィルタを設けて遮断周波数を低くして床振動の影響を低減すると、安定時間Ｓが更に延びることとなるので、結局、フィルタによっては計量時間を短縮することができない。
【０００５】
そこで、この床振動に基づく振動成分を除去した加算計量信号を出力するようにして、被計量物の重量を比較的高速、かつ、正確に計量しようとする多点セル型計量装置が特願平６−２９３７４４号（特開平７−２０９０６６号公報）に開示されている。図１２は、この計量装置の電気回路を示すブロック図であり、図１３はそのブロック図のＣＰＵ２５の詳細を示す図である。
【０００６】
この計量装置は、計量台を複数の計量セル１1 〜１m により支持して各計量セル１1 〜１m からの計量信号Ｗ1 〜Ｗm を加算した加算信号により計量台の負荷荷重を求めるものであって、各計量セル１1 〜１m と同一の床Ｆ（５）に設置されて床振動を検出する床振動検出セル１６1 〜１６n と、床振動検出セル１６1 〜１６n から出力される床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙn の振動成分によって各計量信号を補正することにより、床振動に起因する計量信号Ｗ1 〜Ｗm の誤差を補償した床振動補正済信号Ｄ1 〜Ｄm を出力する床振動補償手段８０と、を備えている。そして、この床振動補償手段８０は、図１３に示すように、床振動算出手段８４と床振動補正手段８２を備えている。床振動算出手段８４は、床振動検出セル１６1 〜１６n が生成するフィルタ済み信号ＦＹ1 〜ＦＹn の振動成分に基づいて床振動モードを算出し、この算出した床振動モードに基づいて各計量セル１1 〜１m が設置されている位置における床Ｆの上下方向の振動信号Ｍ1 〜Ｍm を算出する。床振動補正手段８２は、各計量セル１1 〜１m から出力される夫々のフィルタ済み信号ＦＷ1 〜ＦＷm から各計量セル１1 〜１m ごとに算出されて感度補正された対応する振動信号Ｓ1 〜Ｓm を夫々減算し、これにより床振動成分を除去した床振動補正済み信号Ｄ1 〜Ｄm を生成する。そして、加算手段４６がこれら床振動補正済み信号Ｄ1 〜Ｄm を加算して加算信号ＢＷを被計量物の重量として出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、各計量セル１1 〜１m から出力される各計量信号Ｗ1 〜Ｗm の加算信号に含まれている床振動成分は、各計量セル１1 〜１m の設置位置における振動成分の合計値と等しくはなく、各計量セル１1 〜１m が支持する計量台とその上に載置された被計量物の合成重心位置における振動成分と等しく、従って、図１２及び図１３に示す上記従来の計量装置では、各計量セル１1 〜１m から出力される計量信号Ｗ1 〜Ｗm に含まれている床振動成分を正確に除去することができず、その結果、被計量物の重量を正確に計量することができないという問題がある。
【０００８】
次に、これを式を使って説明する。図５は、計量装置に設けられている４台の計量セル及び合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）の座標位置を示す正面斜視図であり、矩形板状の計量台５の四隅を計量セル１1 〜１4 が支持しており、各計量セル１1 〜１4 の座標位置を（ｘ1 、ｙ1 ）〜（ｘ4 、ｙ4 ）とする。ここで説明を簡単にするために、
ｘ1 ＝ｘ2 、ｙ1 ＝ｙ3 、ｘ3 ＝ｘ4 、ｙ4 ＝ｙ2 ・・・・（１）
とする。そして、被計量物の質量をＭ、計量台５の質量をｍ1 とし、被計量物と計量台５の合計重心位置をＰ（ｘC 、ｙC ）とする。ここで、被計量物と計量台５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における床振動成分Ｖxcyc（ｔ）は、
Ｖxcyc（ｔ）＝ｘC Ａ（ｔ）＋ｙC Ｂ（ｔ）＋Ｃ（ｔ） ・・・・（２）
となる。ただし、Ａ（ｔ）は、夫々が互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を座標軸として、Ｙ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度、Ｂ（ｔ）はＸ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度、Ｃ（ｔ）はＺ軸方向の直線運動の加速度である。
また、座標位置（ｘ1 、ｙ1 ）に設置された計量セル１1 の生成する計量信号中の床振動成分Ｖｄ1 （ｔ）は、
Ｖｄ1 （ｔ）＝｛（ｘ3 −ｘC ）（ｙ3 −ｙC ）／（ｘ3 −ｘ1 ）（ｙ3 −ｙ1 ）｝Ｖxcyc（ｔ） ・・・・（３）
となる。一方、座標位置（ｘ1 、ｙ1 ）における床振動成分Ｖｄ1 ’（ｔ）は、
Ｖｄ1 ’（ｔ）＝ｘ1 Ａ（ｔ）＋ｙ1 Ｂ（ｔ）＋Ｃ（ｔ）・・・・（４）
となる。これら（３）式と（４）式とは、ｘC ＝ｘ1 、ｙC ＝ｙ1 でない限り互いに一致しない。
【０００９】
つまり、計量セル１1 の生成する計量信号ＦＷ1 から式（３）で表される床振動成分Ｖｄ1 （ｔ）を除去すべきであるのに、図１３に示す従来の計量装置では、計量信号ＦＷ1 から式（４）で表される座標位置（ｘ1 、ｙ1 ）における床振動成分Ｖｄ1 ’（ｔ）を減算しているので、被計量物の重量を正確に計量することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、計量信号中の床振動の成分を正確に除去する補正を行い、被計量物の重量又は質量を正確に計量することができる複数の荷重変換手段を備える計量装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、物品保持手段が複数の計量用荷重変換手段により支持され、各計量用荷重変換手段の生成する計量信号を加算した加算信号により上記物品保持手段に掛かる被計量物の重量又は質量を演算する複数の荷重変換手段を備える計量装置において、上記複数の計量信号に基づいて上記被計量物と上記物品保持手段の合成重心の位置を演算する重心位置演算手段と、上記各計量用荷重変換手段が設けられている物体に設置され物体の振動と対応する振動検出信号を生成する振動検出用荷重変換手段と、上記複数の振動検出信号の振動成分に基づいて物体の振動モードを検出しこの振動モードを使用して上記合成重心位置における振動成分を算出する振動算出手段と、上記加算信号から上記合成重心位置における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。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明の複数の荷重変換手段を備える計量装置において、上記物品保持手段が被計量物を移動させる移動手段を備え、上記移動手段によって移動させられている被計量物の重量又は質量を演算することを特徴とする複数の荷重変換手段を備える計量装置。
【００１３】
本発明によると、重心位置演算手段が複数の各計量用荷重変換手段の生成する計量信号に基づいて被計量物と物品保持手段の合成重心の位置を演算し、振動算出手段が複数の各振動検出用荷重変換手段の生成する振動検出信号の振動成分に基づいて物体の振動モードを検出し、この振動モードを使用して合成重心位置における振動成分を算出する。そして、振動補正手段が複数の各計量用荷重変換手段の生成する計量信号の加算信号から合成重心位置における振動成分を除去した補正済み計量信号を生成する。この補正済み計量信号は、物体の振動に基づく振動成分が除去されている被計量物の重量又は質量を表す信号である。
【００１４】
そして、合成重心位置における振動成分を算出してこの算出した振動成分を計量信号の加算信号から除去しているので、被計量物が物品保持手段上で移動することにより合成重心位置が変動する場合であっても、この合成重心位置の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補償することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を各図を参照して説明する。図３は、同実施形態に係る複数の荷重変換手段を備える計量装置（以下、単に「計量装置」ともいう。）の外観を示す正面斜視図であり、図４は同計量装置の正面図である。この計量装置は、被計量物２０が載置される矩形の平板状の計量台１５を有し、計量台１５の四隅が４台の計量用荷重変換手段（以下、「計量セル」という。）１1 、１2 、１3 、１4 により支持されている。被計量物２０は、計量台１５上に載置された状態で計量セル１1 〜１4 によって計量される。
【００１６】
各計量セル１1 〜１4 は、図３に示すように、固定端１1 ａ〜１4 ａが固定具３1 〜３4 を介して片持ち梁状に基台５に固定されており、この基台５は床Ｆに取り付けられている。また、自由端１1 ｂ〜１4 ｂには、固定具６1 〜６4 が固定して取り付けられている。１１1 〜１１4 は、計量台支持具である。これら各計量台支持具１１1 〜１１4 は、四角錐形の先細り金具であり、各計量セル１1 〜１4 の各固定具６1 〜６4 の上端に固定して取り付けてあって、計量台１５の四隅を点支持している。
【００１７】
基台５上には、３台の振動検出用荷重変換手段（以下、「床振動検出セル」という。）１６1 、１６2 、１６3 が配設されている。これら床振動検出セル１６1 〜１６3 は、各計量セル１1 〜１4 と同様に、固定側の一端が固定具１７1 〜１７3 を介して基台５（床Ｆ）に固定されていると共に、自由端に重り１８1 〜１８3 が取り付けられている。なお、床振動検出セル１６1 、１６2 、又は１６3 の風袋質量と各錘１８1 、１８2 、又は１８3 の合成質量をｍ2 とする。
【００１８】
ただし、計量セル１の台数ｍは、４台としたが、４台以外の他の複数の台数としてもよいし、床振動検出セル１６の台数ｎを３台としたが３台以外の他の複数の台数としてもよい。
【００１９】
この計量装置は、同装置が設置されている床Ｆの振動モードを算出することにより床振動補正を行うことができるものである。以下、まず、この床Ｆの振動モードについて説明する。
この計量装置に設けられている計量セル１1 〜１4 及び床振動検出セル１６1 〜１６3 のモデルを図９（ａ）に示す。このタイプのロードセル１、１６は、４箇所の各ノッチ部５１に貼着された歪ゲージ５３によって、ロードセル１、１６の変形量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５３は、ホイートストンブリッジ回路を構成しており、ロードセル１、１６が破線で示すようにロバーバル（平行四辺形）状態に変形したときのみに出力が変化し、それ以外の変形状態では出力が変化しないようになっている。従って、ロードセル１、１６の固定端１ａと自由端１ｂ（荷重側）の相対的変位の内、ロバーバル変形の成分のみが検出されるので、床振動に対して垂直方向成分のみを考慮すればよい。
【００２０】
今、図９（ｂ）に示すように、ＸＹ平面上の点Ｑ（ｘ、ｙ）の位置にロードセル１が固定されているとする。ＸＹ平面の挙動は、Ｘ軸回りの回転、Ｙ軸回りの回転、及びＸＹ平面に垂直なＺ軸方向の運動から成る。それ以外の運動は、ここで使用するロードセル１（１６）では検出しないので、ここでは論じない。
【００２１】
ここで、Ｙ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度をＡ（ｔ）、Ｘ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度をＢ（ｔ）、Ｚ軸方向の直線運動の加速度をＣ（ｔ）とすると、点Ｑ（ｘ、ｙ）の位置でのロードセル１（１６）の出力信号の内、床Ｆの振動成分の加速度Ｖｐ（ｔ）は、
Ｖｐ（ｔ）＝ｘＡ（ｔ）＋ｙＢ（ｔ）＋Ｃ（ｔ） ・・・・（５）
となる。
【００２２】
ところで、床Ｆの振動モードは、式（５）におけるＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を求めればよいので、これを求めるためには、一直線上にない３点で床Ｆの運動を検出する。即ち、３元一次連立方程式を解けばよい。実際には、各ロードセル（床振動検出セル１６1 〜１６3 ）の出力には誤差を含んでいるため、３台以上の床振動検出セルを使用して３点以上の位置で振動を検出し、最小自乗法等を用いてＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を求めるのがよい。
【００２３】
ここで、計量セルが床Ｆ上に平面的、つまり２次元的に配置されている場合は、床Ｆ上で一直線上にない３点以上の位置の床振動を床振動検出セルにより検出し、それら検出された振動から、被計量物２０及び計量台１５等の計量セルに重量が掛かるものの合成重心位置における床振動成分を求めて、各計量セルが出力する計量信号の加算信号から上記床振動成分を差し引き、これにより、床振動成分を含まない計量セルの加算信号（補正済み計量信号）が得られる。他方、計量セルが床Ｆ上に直線的、つまり一次元的に配置されている場合は、計量セルどうしを結ぶ直線上の２点以上の位置の床振動を床振動検出セルにより検出し、それら検出された振動から、上記二次元的配置の場合と同様に、被計量物２０及び計量台１５の合成重心位置における振動成分を求めて、各計量セルが出力する計量信号の加算信号から上記床振動成分を差し引き、これにより、床振動成分を含まない計量セルの加算信号（補正済み計量信号）が得られる。
【００２４】
上記のような床の振動モードを用いる当該実施形態の計量装置の信号処理部の構成を図１２に示す。同図において、ＣＰＵ４１が従来の計量装置のＣＰＵ２５と相違しており、これ以外は従来と同等である。図１は、このＣＰＵ４１の構成図である。図１２において、計量セル１1 〜１4 が生成した計量信号は、増幅器２２で増幅され、床振動検出セル１６1 〜１６3 が生成した床振動検出信号は、増幅器２３で増幅された後、夫々マルチプレクサ２４に入力する。マルチプレクサ２４は、ＣＰＵ４１からの制御信号ｃを受けて切り換え作動し、各信号を選択的にＡ／Ｄ変換器２６に出力する。このＡ／Ｄ変換器２６は、アナログ計量信号をデジタル計量信号Ｗ1 〜Ｗ4 に変換し、アナログ床振動検出信号をデジタル床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙ3 に変換する。そして、これら各信号Ｗ1 〜Ｗ4 及びＹ1 〜Ｙ3 はＣＰＵ４１に入力する。
【００２５】
ＣＰＵ４１は、各信号Ｗ1 〜Ｗ4 及びＹ1 〜Ｙ3 に遮断周波数１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ以上のローパスフィルタ特性を有するデジタルフィルタ２８1 〜２８4 、２９1 〜２９3 によりフィルタリング処理を行う。このフィルタリング処理には、例えば周知のたたみ込み演算が用いられる。この結果、各デジタルフィルタ２８1 〜２８4 、２９1 〜２９3 は、各信号Ｗ1 〜Ｗ4 及びＹ1 〜Ｙ3 から被計量物２０を計量台１５に載置した際に生じる計量系振動を低減したフィルタ済信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 及びＦＹ1 〜ＦＹ3 を出力する。また、デジタルフィルタ２９1 〜２９3 は、信号Ｙ1 〜Ｙ3 に対して錘１８と風袋の合成質量ｍ2 による直流成分の零補正を行って得られた信号ＦＹ1 〜ＦＹ3 を出力している。
【００２６】
また、ＣＰＵ４１は、図１に示すように、計量加算手段４２、重心位置算出手段４３、床振動算出手段４４、床振動補正手段４５、感度算出手段４７、感度補正手段４８を備えている。
計量加算手段４２は、計量セル１1 〜１4 から生成されたフィルタ済み計量信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 を加算して、被計量物２０と計量台１５の合計重量である加算信号ＷＫを生成する手段である。
重心位置算出手段４３は、４つの計量信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 から３つの計量信号の組合せを種々に選択して、これら各組合せの計量信号に基づいて被計量物２０と計量台１５の合成重心の位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算して求める手段である。
【００２７】
床振動算出手段４４は、床振動検出セル１６1 〜１６3 から生成されたフィルタ済み床振動検出信号ＦＹ1 〜ＦＹ3 の振動成分に基づいて式（５）における床Ｆの振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を検出し、この振動モードを使用して被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における振動成分ＷＤを算出する手段である。
感度算出手段４７は、計量セル１と床振動検出セル１６とのばね定数及び負荷重量（風袋重量を含む）の相違の程度を表すことのできる計量セル１と床振動検出セル１６との出力感度比を感度補正係数Ｋとして算出する手段である。なお、この感度算出手段４７は、前回のサンプル時間に得られた被計量物２０の質量Ｍ（ｊ−１）に基づいて感度補正係数Ｋ（ｊ）を逐次的に修正するものである。
感度補正手段４８は、感度補正係数Ｋを被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における振動成分ＷＤに乗算して、この感度補正して得られた振動成分ＳＤ（＝Ｋ（ｊ）ＷＤ）を出力する手段である。
床振動補正手段４５は、計量信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 を加算して得られた加算信号ＷＫから感度補正して得られた振動成分ＳＤを減算して床振動補正を行い、被計量物２０の質量Ｍを出力する手段である。
【００２８】
次に、上記計量装置に設けられているＣＰＵ４１が計量信号ＦＷ1 〜ＦＷ4 を加算して得られた加算信号ＷＫから振動成分ＳＤを減算して被計量物２０の質量Ｍを出力する理論について説明する。
ここで、計量セル１1 〜１4 の設置された座標位置を、図５に示すように、（ｘ1 、ｙ1 ）、（ｘ2 、ｙ2 ）、（ｘ3 、ｙ3 ）、（ｘ4 、ｙ4 ）とする。ただし、
｜ｘ1 ｜＝｜ｘ2 ｜＝｜ｘ3 ｜＝｜ｘ4 ｜＝ｈ
｜ｙ1 ｜＝｜ｙ2 ｜＝｜ｙ3 ｜＝｜ｙ4 ｜＝ｈ
とする。そして、床Ｆに床振動検出セル１６1 〜１６3 が同一直線上にないように設置されているとする。
そして、質量Ｍを次の手順で演算する。
（１）被計量物２０と計量台１５の加算信号（合計荷重）ＷＫを演算する。
（２）計量セル１1 〜１4 の計量信号Ｗ1 〜Ｗ4 を用いて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算する。
（３）床振動検出セル１６1 〜１６3 の床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙ3 の振動成分を使用して被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における振動成分ＷＤを算出する。
（４）被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫから振動成分ＳＤを減算して被計量物２０の質量Ｍを演算する。
【００２９】
即ち、（１）について、
被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫ（ｔ）は、
ＷＫ（ｔ）＝Ｅ1 ｛Ｍ（ｔ）＋ｍ1 ｝｛ｇ＋Ｖｐ（ｔ）｝ ・・・・（６）
と表すことができる。ただし、Ｅ1 は計量セル１1 〜１4 の感度であり、各計量セル１1 〜１4 の感度Ｅ1 の値はここでは簡単にするために同一とする。そして、ｇは重力加速度、Ｖｐ（ｔ）は床振動による合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向（Ｚ軸方向）の加速度、ｍ1 は計量台１５及び計量セルの風袋の合計質量である。
【００３０】
（２）について、
複数の計量信号Ｗ1 〜Ｗ4 を用いて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算する方法は従来から知られているので詳細は省略するが、ここでは３台の計量セル１1 〜１3 を使用して合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算する方法を説明する。各計量セル１1 〜１3 が生成する各計量信号Ｗ1 （ｔ）〜Ｗ3 （ｔ）は、
Ｗ1 （ｔ）＝Ｅ1 （ｈ−ｘC ）（ｈ＋ｙC ）ＷＫ（ｔ）／（４ｈ2 ）・・（７）
Ｗ2 （ｔ）＝Ｅ1 （ｈ−ｘC ）（ｈ−ｙC ）ＷＫ（ｔ）／（４ｈ2 ）・・（８）
Ｗ3 （ｔ）＝Ｅ1 （ｈ＋ｘC ）（ｈ＋ｙC ）ＷＫ（ｔ）／（４ｈ2 ）・・（９）
となる。従って、（７）式と（９）式、及び（７）式と（８）式から
ｘC ＝ｈ｛Ｗ3 （ｔ）−Ｗ1 （ｔ）｝／｛Ｗ1 （ｔ）＋Ｗ3 （ｔ）｝・・（10）
ｙC ＝ｈ｛Ｗ1 （ｔ）−Ｗ2 （ｔ）｝／｛Ｗ1 （ｔ）＋Ｗ2 （ｔ）｝・・（11）
のように、被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を演算することができる。
【００３１】
（３）について、
演算された合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向の床振動成分ＷＤ（ｔ）は、床振動検出セル１６1 〜１６3 の床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙ3 の振動成分を使用して演算することができる。即ち、床振動検出信号Ｙ1 〜Ｙ3 の振動成分を使用して（５）式より床振動モードＡ（ｔ）、Ｂ（ｔ）、Ｃ（ｔ）を求めて合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における床振動成分ＷＤ（ｔ）を演算する。このＷＤ（ｔ）は、
ＷＤ（ｔ）＝Ｅ2 ｍ2 Ｖｐ（ｔ） ・・・・（１２）
より演算することができる。ただし、Ｅ2 は床振動検出セル１６1 〜１６3 の感度であり、ｍ2 は各床振動検出セル１６1 、１６2 、又は１６3 の風袋質量と各錘１８1 、１８2 、又は１８3 の質量の合成質量である。これら各床振動検出セル１６1 〜１６3 の感度Ｅ2 の値、及び各合成質量ｍ2 はここでは簡単にするために同一とする。そして、（１２）式のＷＤ（ｔ）は、合成質量ｍ2 による直流成分を零補正してある。
【００３２】
ここで、被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫ（ｔ）及び合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における床振動成分ＷＤ（ｔ）をサンプル時点でのサンプル値信号に書き直すと、
ＷＫ（ｊ）＝Ｅ1 ｛Ｍ（ｊ）＋ｍ1 ｝｛ｇ＋Ｖｐ（ｊ）｝・・・・（１３）
ＷＤ（ｊ）＝Ｅ2 ｍ2 Ｖｐ（ｊ） ・・・・（１４）
となる。ただし、ｊ＝１、２、・・・、Ｎであり、ＷＫ（ｊ）、ＷＤ（ｊ）、Ｖｐ（ｊ）は、ＷＫ（ｔ）、ＷＤ（ｔ）、Ｖｐ（ｔ）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で決まる最大サンプル数（ＴＫ／Ｔの最大整数）である。
【００３３】
（４）について、
被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫから振動成分ＳＤを減算して被計量物２０の質量Ｍを演算する。この振動成分ＳＤは、床振動検出セル１６1 〜１６3 の出力信号である床振動成分ＷＤ（ｔ）に感度補正係数Ｋ（ｊ）を乗算して計量セル１1 〜１3 に対して感度補正したものであり、
ＳＤ（ｊ）＝Ｋ（ｊ）ＷＤ（ｊ） ・・・・（１５）
として求められる。ただし、感度補正係数Ｋ（ｊ）は、
Ｋ（ｊ）＝Ｅ1 ｛Ｍ（ｊ−１）＋ｍ1 ｝／（Ｅ2 ｍ2 ）・・・・（１６）
である。従って、被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）は、
Ｍ（ｊ）＝〔｛ＷＫ（ｊ）−ＳＤ（ｊ）｝／Ｅ1 ｇ〕−ｍ1 ・・・（１７）
によって、被計量物２０の質量の計量結果Ｍ（ｊ−１）を使用して感度補正係数Ｋ（ｊ）を修正しながら被計量物２０の質量の計量値Ｍ（ｊ）を逐次的に求めることができる。
【００３４】
次に、上記構成の計量装置の動作手順を図２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、オペレータが入力手段であるキーボード（図示せず）を操作して計量台（風袋）の質量ｍ1 、床振動検出セル１６の風袋と錘１８の合計質量ｍ2 、計量セル１及び床振動検出セル１６の感度Ｅ1 、Ｅ2 、並びに計量セル１1 〜１3 、床振動検出セル１６1 〜１６3 の設置座標位置（ｘ1 、ｙ1 ）、（ｘ2 、ｙ2 ）、（ｘ3 、ｙ3 ）、（ｘ4 、ｙ4 ）、及び（ｘd1、ｙd1）、（ｘd2、ｙd2）、（ｘd3、ｙd3）、被計量物２０の初期計量値Ｍ（０）、重力加速度ｇ、最大サンプル数Ｎ等の各値を入力する（Ｓ１００）。ただし、Ｍ（０）は、被計量物２０の標準的な質量を用いればよく、この計量装置を例えば重量選別機に適用した場合では選別基準値を用いればよい。
【００３５】
次に、ＣＰＵ４１がサンプル数ｊを１と設定し（Ｓ１０２）、感度補正係数Ｋ（ｊ）を計量結果の質量Ｍ（ｊ−１）に基づいて修正する（Ｓ１０４）。ただし、初回の場合はＭ（０）に基づいて設定する。そして、計量セル１1 〜１4 、床振動検出セル１６1 〜１６3 の各信号を対応するデジタルフィルタにより処理してフィルタ済み信号ＦＷ1 （ｊ）〜ＦＷ4 （ｊ）及びＦＹ1 （ｊ）〜ＦＹ3 （ｊ）を生成し（Ｓ１０６）、ＦＷ1 （ｊ）〜ＦＷ4 （ｊ）及び関係するパラメータのｈを用いて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）を算出すると共に（Ｓ１０８）、ＦＷ1 （ｊ）〜ＦＷ4 （ｊ）を加算して被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫ（ｊ）を求める（Ｓ１１０）。更に床振動成分であるフィルタ済み信号ＦＹ1 （ｊ）〜ＦＹ3 （ｊ）及び床振動検出セル１６1 〜１６3 の設置座標位置を用いて床振動モードを算出し（Ｓ１１２）、次に、この算出した床振動モードに基づいて被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における床Ｆ（基台５）の上下方向（Ｚ軸方向）の振動成分ＷＤ（ｊ）を算出する（Ｓ１１４）。そして、振動成分ＷＤ（ｊ）に感度補正係数Ｋ（ｊ）を乗算して感度補正された床Ｆの上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）を出力する（Ｓ１１６）。しかる後に、加算信号ＷＫ（ｊ）から振動成分ＳＤ（ｊ）を減算して床振動成分を除去する補正を行い、補正後の信号値をＥ1 ｇで除算して計量台１５の質量ｍ1 を減算し、これによって被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を演算して出力する（Ｓ１１８、Ｓ１２０）。そして、サンプル数ｊの大きさがＮ未満であるか否かを判定して（Ｓ１２２）、ｊ＝Ｎと判定した場合は質量計量を終了し、ｊ＜Ｎと判定した場合はサンプル数ｊ＝Ｎとなるまでサンプル数を累加してステップ１０４に戻り計量を続ける（Ｓ１２４）。
【００３６】
上記複数の荷重変換手段を備える計量装置は、各計量セル１1 〜１4 の生成する計量信号Ｗ1 〜Ｗ4 の加算信号ＷＫ（ｊ）に含まれている振動成分が、被計量物２０と計量台１５の合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）であることに鑑み、この合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）を算出して、この振動成分ＳＤ（ｊ）を加算信号ＷＫ（ｊ）から除去して被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を求める構成である。従って、この被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を、図１２及び図１３に示す従来の計量装置よりも正確に計量することができる。つまり、従来の装置では、加算信号ＷＫ（ｊ）に含まれている振動成分は、各計量セル１1 〜１4 が設置されている位置における振動成分と考えてそれらの振動成分の合計を加算信号ＷＫ（ｊ）から除去しているので、従来の計量装置では、本発明の計量装置ほど被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を正確に計量することができないのである。
【００３７】
更に、例えば被計量物２０を計量台１５上で移動させながら計量する場合であっても、上記実施形態では、合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）における上下方向の振動成分ＳＤ（ｊ）を逐次的に求めて質量Ｍ（ｊ）を演算しているので、この合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補償することができ、従って、この場合でも被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を正確に計量することができる。
【００３８】
次に、第２実施形態の複数の荷重変換手段を備える計量装置（以下、単に「計量装置」ともいう。）を図６乃至図８等を参照して説明する。この実施形態の計量装置と第１実施形態の計量装置とが相違するところは、第１実施形態では、図３に示すように、計量台１５を４台の計量セル１1 〜１4 により支持し、床Ｆの振動を３台の床振動検出セル１６1 〜１６3 により検出する構成としたのに対して、第２実施形態では、図８に示すように、計量台１５を２台の計量セル１1 、１2 により支持し、床Ｆの振動を２台の床振動検出セル１６1 、１６2 により検出する構成としたところである。
【００３９】
この実施形態の計量装置は、図６に示すように、計量台１５上に計量コンベア（移動手段）１０が設けられていて、この計量コンベア１０によって被計量物２０が搬送されている際に質量Ｍを計量するものである。この被計量物２０の計量台１５上の位置は、図８に示すように、Ｘ軸と平行する一直線上の任意の位置に限定されるから、床Ｆの振動を２台の床振動検出セル１６1 、１６2 により正確に検出することができ、被計量物２０の質量Ｍを２台の計量セル１1 、１2 により正確に計量することができる。
【００４０】
図６に示すように、計量台１５上に設けられている計量コンベア１０は、駆動機（図示せず）によって回転駆動される駆動ローラ１０ａと、従動ローラ１０ｂと、両ローラ１０ａと１０ｂの間に架け渡されているコンベアベルト１０ｃと、を備えている。両ローラ１０ａ、１０ｂの各軸１０ｄ、１０ｅは、支持部材１０ｆ、１０ｇを介して計量台１５に支持されている。この計量台１５の前後が２台の計量セル１1 、１2 に支持されている。これら各計量セル１1 、１2 は第１実施形態のものと同等のものであるので、詳細な説明を省略する。
【００４１】
被計量物２０は、上流側の取り込み用コンベア４０から計量コンベア１０へ搬送され、計量コンベア１０上をＸ軸方向に移動しながら１対の計量セル１1 、１2 によってその重量が計量される。即ち、各計量セル１1 、１2 からは、図７に示すように、被計量物２０の移動と共に変化する計量信号Ｗ1 、Ｗ2 が出力され、これら両計量信号Ｗ1 、Ｗ2 の加算値Ｗ1 ＋Ｗ2 から被計量物２０の質量Ｍが求められる。
【００４２】
また、図８に示すように、計量セル１1 、１2 は、互いに同一の形状であり、固定端１1 ａ（１2 ａ）と自由端１1 ｂ（１2 ｂ）とを結ぶ軸線１1 ｃ（１2 ｃ）が被計量物２０の搬送方向Ｘと直交するように配置されており、固定端１1 ａ、１2 ａが固定具３1 、３2 を介して片持ち梁状に床Ｆとなる基台５に固定され、自由端１1 ｂ（１2 ｂ）には、固定具６1 、６2 を介してアーム８1 、８2 が水平に固定されている。
【００４３】
１１1 、１１2 、１２1 、１２2 は、計量台支持具であり、各アーム８1 、８2 の両端２箇所にボルト１１1 ａ、１２1 ａ、１１2 ａ、１２2 ａに、円錐形の先細り金具１１1 ｂ、１２1 ｂ、１１2 ｂ、１２2 ｂを固定して設けた構成であり、これら計量台支持具１１1 、１２1 、１１2 、１２2 により計量台１５の四隅を点支持している。
【００４４】
床振動検出セル１６1 、１６2 は、図８に示すように、計量セル１1 と１2 の各設置位置を通る直線上に配置され、床振動検出セル１６1 が計量セル１1 の近傍に、床振動検出セル１６2 が計量セル１2 の近傍に夫々設けられている。なお、これら床振動検出セル１６1 、１６2 は、第１実施形態のものと同等であるので詳細な説明を省略する。
【００４５】
上記構成の計量装置の信号処理部の構成は、図１２においてＣＰＵ２５に代えてＣＰＵ４１を備える第１実施形態の信号処理部と同等であり、このＣＰＵ４１の構成も図１に示す第１実施形態のものと同等であるので、それらの詳細な説明を省略する。ただし、計量セル１1 、１2 及び床振動検出セル１６1 、１６2 は、夫々２台ずつ設けられているので、デジタルフィルタ２８、２９も２台ずつ設けられている。
【００４６】
また、第１実施形態では、床Ｆの振動成分の加速度Ｖｐ（ｔ）を
Ｖｐ（ｔ）＝ｘＡ（ｔ）＋ｙＢ（ｔ）＋Ｃ（ｔ） ・・・・（５）
の式で求めたが、Ｘ軸回りの回転運動のＺ軸方向の加速度をＢ（ｔ）を考慮する必要がないので、床Ｆの振動成分の加速度Ｖｐ（ｔ）を、
Ｖｐ（ｔ）＝ｘＡ（ｔ）＋Ｃ（ｔ） ・・・・（１８）
の式で求めることとする。
【００４７】
更に、被計量物２０と計量台１５の合成重心位置を、第１実施形態ではＰ（ｘC 、ｙC ）として求めたが、第２実施形態では、Ｙ軸方向の座標位置を考慮する必要がないので合成重心位置Ｐ（ｘC ）として求めればよい。従って、式（１０）を使用してｘC を求めて、この合成重心位置Ｐ（ｘC ）における床振動成分ＷＤ（ｔ）、及びこのＷＤ（ｔ）から振動成分ＳＤ（ｊ）を得ることができる。
これによって、第１実施形態と同様に、式（１７）に基づいて被計量物２０と計量台１５の加算信号ＷＫ（ｊ）から振動成分ＳＤ（ｊ）を減算して床振動成分を除去した被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を正確に演算することができ、質量Ｍ（ｊ）を逐次的に出力することができる。そして、第２実施形態では、被計量物２０を計量コンベア１０によって計量台１５上で移動させながら計量する構成であるが、合成重心位置Ｐ（ｘC ）における床振動成分ＳＤ（ｊ）を逐次的に得ているので、第１実施形態と同様に、合成重心位置Ｐ（ｘC ）の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補償することができ、従って、この場合でも被計量物２０の質量Ｍ（ｊ）を正確に計量することができる。
【００４８】
ただし、上記第１及び第２実施形態では、被計量物２０の質量Ｍを計量する構成としたが、図２に示すステップ１１８（式（１７））において、Ｍ（ｊ）を演算する代わりに、被計量物２０の重量Ｍ（ｊ）ｇを、
Ｍ（ｊ）ｇ＝〔｛ＷＫ（ｊ）−ＳＤ（ｊ）｝／Ｅ1 〕−ｍ1 ｇ・・・（１９）
により演算して求める構成としてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によると、被計量物と物品保持手段の合成重心位置における振動成分を算出してこの算出した振動成分を計量信号の加算信号から除去する構成である。つまり、各計量用荷重変換手段の生成する計量信号中の振動成分は、被計量物と物品保持手段の合成重心位置における振動成分の分担であるので、各計量用荷重変換手段の生成する計量信号の加算信号から上記合成重心位置における振動成分を除去した補正済み計量信号は、被計量物の質量Ｍと等しい値となる。従って、被計量物の重量又は質量を、図１２及び図１３に示す従来の計量装置よりも正確に計量することができるという効果がある。更に、例えば被計量物を物品保持手段上で移動させながら計量する場合であっても、被計量物と物品保持手段の合成重心位置における振動成分を逐次的に求めているので、この合成重心位置の変動が計量精度に悪影響を及ぼさないように補償することができ、従って、この場合でも被計量物の重量又は質量を正確に計量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実施形態に係る複数の荷重変換手段を備える計量装置の信号処理部の構成を示す図である。
【図２】同実施形態の同計量装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】同実施形態の同計量装置の計量セル及び床振動検出セルの配置を示す正面斜視図である。
【図４】同実施形態の同計量装置の計量セル及び床振動検出セルの配置を示す正面図である。
【図５】同実施形態の同計量装置の計量セル、床振動検出セル及び合成重心位置Ｐ（ｘC 、ｙC ）の座標位置を示す正面斜視図である。
【図６】同発明の第２実施形態に係る計量装置の概略を示す正面図である。
【図７】同第２実施形態の同計量装置における計量信号を示す信号波形図である。
【図８】同第２実施形態の同計量装置の概略を示す分解斜視図である。
【図９】（ａ）は同発明に係る同計量装置の計量セル及び床振動検出セルのモデルを示す図、（ｂ）は同計量セル及び床振動検出セルのＸＹ座標面上の配置を示す図である。
【図１０】振動モデルを示す図である。
【図１１】床振動が加わった場合の振動モデルを示す図である。
【図１２】従来の計量装置の信号処理部の構成を示す図である。
【図１３】図１２に示す従来の計量装置の信号処理部に設けられているＣＰＵの構成を示す図である。
【符号の説明】
１1 〜１4 計量セル
１０ 計量台
１６1 〜１６3 床振動検出セル
４１ ＣＰＵ
４２ 計量加算手段
４３ 重心位置算出手段
４４ 床振動算出手段
４５ 床振動補正手段
Claims (2)
- 物品保持手段が複数の計量用荷重変換手段により支持され、各計量用荷重変換手段の生成する計量信号を加算した加算信号により上記物品保持手段に掛かる被計量物の重量又は質量を演算する複数の荷重変換手段を備える計量装置において、
上記複数の計量信号に基づいて上記被計量物と上記物品保持手段の合成重心の位置を演算する重心位置演算手段と、上記各計量用荷重変換手段が設けられている物体に設置され物体の振動と対応する振動検出信号を生成する振動検出用荷重変換手段と、上記複数の振動検出信号の振動成分に基づいて物体の振動モードを検出しこの振動モードを使用して上記合成重心位置における振動成分を算出する振動算出手段と、上記加算信号から上記合成重心位置における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複数の荷重変換手段を備える計量装置。 - 請求項１に記載の複数の荷重変換手段を備える計量装置において、上記物品保持手段が被計量物を移動させる移動手段を備え、上記移動手段によって移動させられている被計量物の重量又は質量を演算することを特徴とする複数の荷重変換手段を備える計量装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26123696A JP3642639B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 複数の荷重変換手段を備える計量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26123696A JP3642639B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 複数の荷重変換手段を備える計量装置 |
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ID=17359036
Family Applications (1)
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1996
- 1996-09-09 JP JP26123696A patent/JP3642639B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH1082688A (ja) | 1998-03-31 |
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