JPH03180722A - 秤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、船上等の揺動下においても使用可能な秤に
関する。

（従来技術） 揺動下において使用される秤の代表的なものに船上で使
用される秤（船上秤という）がある。

この船上秤は、陸上の一定場所で固定されて使用される
一般の秤に比べて、■、船の地球上の位置によって物体
に作用する重力が異なることにより生ずる重力誤差、■
、船の傾き又は秤の設置場所の傾きによって生じる傾斜
誤差、■。

船の揺動に起因して生じる加速度誤差等が、発生するよ
うな環境下において使用される点において大きな特徴を
有する。

例えば、秤の設置面が垂直方向に揺動（振動）している
と、その変位きおよび加速度キ″は以下の（１）、　（
２）式で表すことができ、吉＝み。　・ｓｉｎ　　φｔ （１） ？ｓ”＝ｂｏ　　・　φ”・ｓｉｎ　　φｔ−（２）こ
こで、吉。は垂直方向への揺動の振幅、φは垂直方向へ
の揺動の角振動数を表す。

一般に、第１図、第２図に図示するような構成の秤は、
バネ質量系の振動系とみなせることより、上記加速度キ
″は、秤Ｓの固定台２をとおして該秤Ｓの風袋と被計量
物の質量（ｍ＋　＋ｍ２）に作用して、該秤に下記の（
３）式に表されるような強制振動力Ｆを生しさせる。

Ｆ　＝　　（ｍ＋　　＋ｍｚ）　’　？ｔｏ　　’　φ
２・ｓｉｎ　　φｔ（３） 尚、風袋とは、計量機に作用する荷重のうちで秤（計量
機を含む計量装置をいう）を構成する部分をいう。また
、上記強制振動力Ｆの方向は、上記加速度キ゛の方向と
逆の方向となる。

また、秤の設置面の揺動が、角変位（回転）を生じさせ
る場合には、その角変位αおよび角加速度α”は以下の
（４）、　（５）式で表すことができる。

α＝α。・５ｉｎ（βｔ　＋φ）　　　・・・　（４）
（ｒ”＝−αｏ　　・　β２・５ｉｎ（βｔ　＋ψ）・
・・　（５） ここで、α。は上記角変位を生しさせる揺動の振幅、β
は上記角変位を生じさせる揺動の角振動数、ψは角変位
を生じさせる揺動の初期位相角である。

上記角加速度α′′は、上記秤の風袋と被計量物の質量
（ｍＩ＋ｍ２）の重心まわりの慣性モーメント■に作用
して、下記の（６）式で表される強制モーメントＭＧを
生じさせる。

Ｍ。

＝　Ｉ α０ β２　・５ｉｎ（βｔ　＋ψ） ・・・　（６） 上述のように、例えば、秤の設置面に対して垂直方向の
揺動、および該設置面の揺動が該粋の風袋と被計量物の
質ｉｔ　（ｍ　Ｉ＋　ｍ　ｚ）の重心に対して角変位（
回転）を生じさせる場合には、上記強制振動力Ｆと強制
モーメントＭ、が、秤の計量値に影響を及ぼすこととな
る。

従って、船上秤の場合には、上述のような計量値に与え
る影響を当初より排除できるような構成にするか、ある
いは該影響が補正できるような手段を施した構成にする
必要がある。

ところで、上述の設置面に対して垂直方向の揺動に起因
する該垂直方向の加速度の影響を補正するよう構成され
た先行技術に特公昭６０−２９８８５号の秤がある。

この秤は、被計量物を計量する計量機と、この計量機に
作用する上記影響を排除するための補正相の計量機構（
被計量物を計量する計量機と別途設けられた補正用の計
量機構をいう）を設け、上記計量機から増幅器を経て出
力される検出信号ｅと、補正用計量機構から増幅器を経
て出力される検出信号ｅｅとを用いて、演算装置でｒ　
（ｅ−ｅｃ）／　ｅｃ　Ｊの演算をし、且っ「ｍｔ　　
−に−Ａ−ｇ’＝ｍｃ　−Ｋｅ　−Ａｃ　　−ｇ’ｊに
なるようそれぞれｒＫ　−Ａ、とｒＫｃ　・Ａｃ］を利
得調整するよう構成されている。

但し、Ｋ−Ａは計量機の風袋と被計量物の合成質量に対
する信号ｅの全利得、Ｋｃ　・Ａｃは補正用計量機構の
感知質量部に対する信号ｅｅの全利得、ｇｏは重力の加
速度と揺動による垂直方向の加速度を合成した加速度、
ｍ、は計量機の風袋質量、ｍ、は補正用計量機構の感知
質量部の質量である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記特公昭６０−２９８８５号にかかる
秤は、単に設置面に垂直な方向の揺動に起因する加速度
の影響のみが補正できるのみである。

ところが、船上においては、ローリング運動、ピッチン
グ運動等の回転運動を伴うので、船上で実際に計量する
際には複数次元の加速度。

角加速度、遠心加速度の各加速度が秤に影響を及ぼす。

このため、本発明者は、秤をどのような構成にしておけ
ば、上記影響を少なくできるか検討し、これらの誤差を
実質的に排除できる秤の構成を考えるとともに、理論的
に誤差を計算して、上記構成の秤に必要な条件を定めて
、揺動下においても実用上使用可能な秤を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明にかかる秤は、被計量物を計量するための計量機
と、この計量機の近傍に配設された補正用計量機構と、
上記計量機と補正用計量機構から増幅器を経て出力され
るそれぞれの検出信号ｅｃｅｃをもちいてｒ　（ｅ−ｅ
ｃ　）／　ｅｃ」の演算をし、「ｍ、・Ｋ−Ａ−ｇ’＝
ｍｃＫｃ　　−Ａｃ　　−ｇ　’Ｊになるようそれぞれ
「Ｋ・Ａ」と「Ｋｃ−Ａｃ」を利得調整することによっ
て、揺動下において計量可能な秤において、上記計量機
が、風袋及び被計量物に作用する重力を含む加速度と角
加速度によって生じた力又はモーメントについて、秤の
設置面に対し垂直方向の力の成分のみの信号を生じるよ
うな構成を有し、上記補正用計量機構が、予め載荷され
た感知質量部に作用する重力を含む加速度と角加速度に
よって生じた力又はモーメントについて、秤の設置面に
対し垂直方向の力の成分のみの信号を生じるような構成
を有し、 上記補正用計量機構の感知質量部の重心が、上記載皿又
は載台上の被計量物と風袋との合成重心をとおり秤の設
置面に対し垂直な線上あるいはその近傍に位置するよう
構成されていることを特徴とする。

但し、Ｋ−Ａは計量機の風袋と被計量物の合＄、質量に
対する信号ｅの全利得、Ｋｃ　−Ａｅは補正用計量機構
の感知質量部に対する信号ｅｃの全利得、ｇ“は重力の
加速度と揺動による垂直方向の加速度の合成加速度、ｍ
、は計１１１の風袋質量、ｍＣは補正用計量機構の感知
質量部の質量である。

（作用） しかして、上記構成を有する本枠は、以下のような作用
を奏する。

即ち、計量機及び補正用計量機構が、上述のような構成
を有することより、それぞれが設置面に対して垂直方向
の力の成分しか検出せず、且つ、上述のように補正用計
量機構の感知質量部の重心が、被計量物と風袋との合成
重心をとおり秤の設置面に対して垂直な線上あるいはそ
の近傍に位置するよう構成されていることより、上記感
知質量部の重心と上記被計量物及び風袋との合成重心に
作用する加速度と角加速度による、設置面に垂直な方向
以外の方向の力及びモーメントに起因する計量値に与え
る影響を、殆ど排除することができる。

この結果、秤に、被計量物を計量するための計量機と、
この計量機の近傍に配設された補正用計量機構と、上記
計量機と補正用計量機構からの検出信号ｅｃｅｅをもち
いてｒ（ｅ−ｅｅ）／ｅｃ」の演算をし、「ｍ、・Ｋ・
Ａ−ｇ’＝ｍｅ　　’　Ｋｃ　　’　Ａｃ　　’　ｇ　
’　ＪになるようそれぞれｒＫ・ＡＪと「Ｋｃ　　’Ａ
ｃ　Ｊを利得調整するような構成を備えさせておけば、
揺動下においても精度良く計量することができる。

また、この構成において、上記補正用計量機構の感知質
量部の重心の高さと、上記載皿又は載台上の被計量物と
風袋との合成重心の高さを同しにするかあるいはその近
傍に位置するようにすれば、被、計量物と風袋の合成重
心の位置における重力と加速度の合計の設置面に垂直な
方向の力の成分と、補正用計量機構の感知質量物の重心
の位置における重力と加速度の合計の設置面に垂直な方
向の力の成分の値が、一致するか又は殆ど差がないので
上記演算装置の補正が正しく作用し、さらに精度の良い
計量をおこなうことが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本実施例にかかる秤の構造を示す第２図■−■
矢視ての側断面図、第２図は第１図の１−１矢視図、第
３図は本枠の計量機構の電気的接続の構成を示すブロッ
ク図である。

図において、Ｓは秤、１は秤Ｓを構成する計量機、１１
は同じく補正用の計量機構、２は同じく秤の固定枠、３
は同じく秤Ｓの被計量物を載置する載台（又は載皿）で
ある。

上記計量機１は、風袋及び被計量物に作用する重力を含
む加速度と角加速度によって生じた力又はモーメントに
ついて、主として、秤の載台に対しその垂直方向に作用
する力の成分のみの信号を生じるような構成、即ち、本
実施例においてはストレインゲージを弾性支点の幅方向
の中心に配設したパラレログラム式の構造のもので構成
されている。

また、同様に、上記補正用計量機構１１は、予め載荷さ
れた感知質量部に作用する重力を含む加速度と角加速度
によって生じた力又はモーメントについて、主として、
上記計量機と同じ垂直方向に作用する力の成分のみの信
号を生じるような構成、即ち、本実施例においてはパラ
レログラム式の構造のもので構成されている。

上記計量機１のバラレログラム式の構成とは、固定枠２
側に取着される取着部４と、これに前後方向に対峙して
位置する載荷部５と、この取着部４と載荷部５の上端部
と下端部をそれぞれ水平に結合している上水平ビーム６
及び下水平ビーム７で形成される外形が四辺形状のもの
で、上記各部材間の結合部分の４箇所で剛性を小さくし
て弾性支点８を形成し、この各弾性支点８にストレイン
ゲージ９　（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）が取着（貼着）
されている。

また、上記補正用計量機構１■も、基本的には計量機Ｉ
と同じ構成を有し、上記計量機１における載荷部５に相
当するところに感知質量部１５が形成され、この感知質
量部１５．取着部１４．上水平ビーム１６及び下水平ビ
ーム１７で形成される外形が四辺形状のもので、薄肉状
の上記上水平ビーム１６．下水平ビーム１７の感知質量
部１５．取着部１４との結合部分部分近傍の４箇所を弾
性支点１８とし、この各弾性支点１８にストレインゲー
ジ１９　（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ）が取着さ
れている。

さらに、この補正用計量機構１１は、計量する場所にお
ける実際の重力を含む垂直方向の加速度を感度高く且つ
正確に検出することができるよう、上記感知質量部１５
の質量を比較的大きくするとともに、該補正用計量機構
１１のバネ常数を小さく構成している。また、望ましく
は、補正計量機構１１からの信号を大きくして補正を正
確におこなうために、該補正用計量機構１１の感知質量
部１５の垂直方向の固有振動数が、被計量物Ｂの載荷に
よって計量機１の固有振動数が変化する範囲内か又は若
干これより高い振動数になるように設定しておくことが
よい。

ところで、上記計量機１の載荷部５には、載台取付枠１
０を介して、上方に被計量物Ｂを載置する上記載台３が
取着される。

そして、上記載荷部５．載台取付枠１０．　ｉｔ！台３
が本枠における風袋となり、この風袋のｔ量ｍと被計量
物Ｂの質量ｍ２の合成重心（風袋のみの重心をｇ　、ｌ
とする）ｇ、と、上記補正用計量機構１１の感知質量部
１５の重心ｇｃが垂直線上あるいは略垂直線上に位置す
るよう配置されている。本実施例の場合、載台３の中心
線０に沿って、上記合成重心ｇ、の真下（略同−垂直線
上）に感知質量部１５の重心ｇｃが位置するよう、上記
固定枠２に強固に配設されている。

そして、第１図、第２図に図示するように、上記感知質
量部１５が上記載台取付枠１ｏに接触することのないよ
う、該載台取付枠１ｏは、構造的に工夫されている。

また、第３図に図示するように、上記計量機ｌの各スト
レインゲージ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ　、及び補正用計
量機構１１の各ストレインゲージ１９ａ、　１９ｂ。

１９ｃ、　１９ｄは、ホイートストンブリッジ回路を構
成するよう接続され、これらの出力端子Ｓ。

Ｓｔｚ及び５ＣＩＩＳＣ２は、それぞれ増幅器３０．３
１に接続されている。

そして、上記増幅器３０の出力端子は補正演算器３２に
、また増幅器３１は出力信号の利得調整をおこなう補正
用調整器３３を介して上記補正演算器３２に接続されて
いる。従って、本実施例では、増幅器３０からは増幅さ
れた信号「ｅ」が補正演算器３２に人力される。一方、
上記増幅器３１を経た信号は、補正用調整器３３によっ
てｒｍ、−Ｋ・Ａ−ｇ　’−ｍ（−Ｋｃ　　−Ａｃ　　
−ｇ　　Ｊになるよう「Ｋ・Ａ」と’　Ｋ　ｃ　　・Ａ
Ｃ」の利得調整がなされ、この利得調整された信号「ｅ
Ｃｏ」が補正用調整器３３に入力される。

尚、Ｋ・Ａは計量機の風袋と被計量物の合成質量に対す
る信号ｅの全利得、Ｋｃ　・Ａｃは補正用計量機構の感
知質量部に対する信号ｅｃの全利得、ｇｏは重力の加速
度と揺動による垂直方向の加速度の合成加速度、ｍ、は
計量機の風袋質量、ｍＣは補正用計量機構の感知質量部
の質量である。

また、上記補正演算器３２は、その中で、上記二つの信
号「ｅ」、「ｅｃ」を用いて、 ｅ　　　　−ｅ　ｃ ｅｃ の演算をおこなう。

そして、上記補正演算器３２の出力端子は、図示しない
表示装置に計量値を表示するよう接続されている。

尚、上記ホイートストンブリッジ回路を構成するストレ
インゲージ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ　、及び補正用計量
機構１１の各ストレインゲージ１９ａ、　１９ｂ、　１
９ｃ。

１９ｄの入力端子Ｓ３　、　　Ｓｓ　、及びＳｃ４．Ｓ
ｃｎは、電源３５側に接続されている。

しかして、上述のように構成された本枠は、揺動してい
る環境下（例えば、船上）において、以下のように作用
する。

例えば、秤が設置されている甲板上が垂直および水平方
向に揺動しても、計量機ｌ及び補正用計量機構１１が上
述のようなバラレログラム式であるため、垂直方向の揺
動に起因する力しか検出しない。

即ち、計量機１の場合について説明すれば、この秤Ｓの
載台３に被計量物Ｂが載荷されると、計量機ｌの各スト
レインゲージのうち、ストレインケ−シ９ａ、９ｂには
引張力が、ストレインゲージ９ｃ、９ｄには圧縮力が作
用するため、前者は正の出力が、後者は負の出力を生じ
る。

上記各ストレインゲージ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、上
述し第３図に図示するようにホイートストンブリッジ回
路に接続されているため、上記ストレインゲージ９ａ、
９ｂの正の出力と、ストレインゲージ９ｃ、９ｄの負の
出力は、出力端子Ｓｔ、Ｓｚ間の電位差（検出信号の値
）をすべて増加させることになり、上記被計量物Ｂの重
量値は計量される。

一方、第４図に図示するように、この計量機１に水平方
向の力りが作用した場合には、第５図にモデル化して記
載するように、上記上水平ビーム６の二つの弾性支点の
薄肉部の厚みの中心を通る線上に引張力ｈＩ、下水平ビ
ーム７の二つの弾性支点の薄肉部の厚みの中心を通る線
上に圧縮′力ｈ２が作用する。

この引張力り、と圧縮力ｈ２は、上記水平力りを用いて
、下記にように表すことができる。

ここで、ｂは下水平ビーム７の中心線から上水平ビーム
６の薄肉部の厚みの中心線までの距離を、Ｃは下水平ビ
ーム７の薄肉部の厚みの中心線から水平力が作用する上
記合成重心ｇ、までの距離を表す。

そして、ストレインゲージが、上述し第３図に図示する
ようにホイートストンブリッジ回路に接続されているた
め、上記引張力ｈ＋　は、ストレインゲージ９ｂ、９ｃ
に共に、上記圧縮力ｈ２は、ストレインゲージ９ａ、９
ｄに共に、それぞれ作用するため、この水平力りによる
影響は、互いに打ち消されて、上記出力端子Ｓｔ、Ｓｚ
間の電位差（検出信号の（りとして現れない。

また、上記垂直力及び水平力りに対して直角な方向（第
１図あるいは第６図の紙面に垂直な方向（η軸方向とい
う））の力が作用した場合には、計量機■を構成する各
ストレインゲージ９ｂ、９ｃ、９ａ、９ｄが各ビームの
幅方向の中心線上に配設（接着）されていることに起因
して、各ストレインゲージの抵抗値が変化しない。この
ため、このη軸方向の力に対して検出信号を出力しない
。

さらに、上記水平力りの方向（第１図、第６図のξ軸）
の軸回りのモーメントと、上記η軸方向の軸回りのモー
メントに対して、はとんど検出信号が現れない。これは
、上述の理由とおなじく、計量機１を構成する各ストレ
インゲージ９ｂ、９ｃ、９ａ、９ｄが各ビームの幅方向
の中心線上に配設（接着）されていること、あるいは上
記水平力りが作用した場合に出力しないのと同じ理由に
起因する。また、上記垂直力の方向（第１図、第６図の
ζ軸）の軸回りの角加速度は、−般に船は急激な旋回が
可能でないからこの軸回りの角加速度が極めて小さいこ
とより、この角速度に起因するモーメントは「Ｏ」又は
ほぼ「ＯＪになる。

従って、上記垂直力の方向（第１図、第６図のζ軸）の
軸回りのモーメントに対する検出信号に関しても配慮す
る必要はない。

上述した作用効果は、補正用の計量機構１１についても
同様である。

そして、感知質量部１５の重心ｇｃと上記被計量物Ｂ及
び風袋との合成重心ｇ、にそれぞれ作用する加速度と角
加速度による、垂直な方向の力及びモーメントによる影
響が、上述の増幅器３０．３１と補正用調整器３３によ
って利得調整がおこなわれて打ち消される。

さらに、上述のように補正用計量機構１１の感知質量部
１５の重心ｇｃが、被計量物Ｂと風袋との合成重心ｇイ
と同一垂直線上あるいはその近傍に位置するよう構成さ
れていることより、秤の計量値を定める補正演算器３２
からの重力信号は、計量値に比較的大きく影響する揺動
の角加速度（δ）に起因する影響が殆ど完全に消滅する
ため、はぼ被計量物Ｂの重量に比例した値を出力する。

ところで、感知質量部１５の重心ｇｃと上記被計量物Ｂ
及び風袋との合成重心ｇ、は空間的に異なった位置に位
置し、後述するように、それぞれの位置における加速度
のうち遠心加速度δ２　・■と接線加速度δ・Ｈの値が
異なるので、上述のように、補正用計量機構３３によっ
て利得調整をおこない補正用演算器３２によって補正演
算をおこなうことにより、大部分の加速度による誤差を
補正することができるものの、ごく僅かの誤差が残る。

この誤差を「零」にするには空間的に上記重心ｇｃと合
成重心ｇ１の位置が一致すればよいのであるが、このよ
うな構成は物理的に実現することは困難である。このた
め、実現でき得る構成である第１図、第７図に図示する
構成の秤について上記ｇｃとｇ、、が水平方向又は垂直
方向に対する位置の差がどの程度計量誤差に影響を及ぼ
すかについて検討し、その結果上記実施例にかかる構成
の秤が実用上問題となるような大きな誤差を生しさせな
いで計量できることを理論的に明らかにする。

以下、上述の各作用について、計量値の過程に沿って、
数式を用いて、より詳細に説明する。

ところで、この説明にあたって、実際の船の動揺に起因
する全ての加速度の問題を扱うためには、正確には６次
元の運動として扱う必要がある。しかし、船上に定置さ
れた秤に作用する加速度の影響について説明する場合に
６次元の運動として扱うと非常に複雑になるため、便宜
的に、船が３次元の運動をする場合について考える。

第６図は、第１図の紙面が船の横断面と一致するような
状態に秤Ｓが設置されている場合の、上記合成重心ｇｍ
及び感知質量部の重心ｇｃ等の各重心に作用する加速度
等を示した図である。このように秤Ｓが船上に設置され
、この船が３次元の運動、即ち、等速直進運動を行って
、ピッチング運動はなく、（ａ）、垂直方向の揺動、及
び（ｂ）、進行方向に直角な水平方向の揺動と、（Ｃ）
、船の重心回りの回転（ローリング）の、３次元の運動
があるものとする。

第６図の座標３０Ｘは船の横断面と等しい面での静止空
間座標、ＺａＸは同じく船の重心ａに関する座標、ζａ
ξは同じく船の動揺によりＺａＸ座標が角度θだけ傾い
た（ローリングした）ときの座標を示す。そして、船の
ローリングの角度、角速度、角加速度を各々θ、δ、δ
とし、船の重心ａにおける水平方向の位置とその加速度
をχ□兄３、垂直方向の位置とその加速度をｂ−、’ｊ
ｒａとする。また、被計量物と風袋の合成重心ｇ１から
船の重心ａまで、補正用計量機構１１の感知質量部１５
０重心ｇｃから船の重心ａまでの、それぞれの距離を、
各々ｒ、、ｒＣとし、これら重心ｇイ、ｇｃの、上記座
標ξａζ上での、ξ軸側の値を各々Ｈ，，Ｈｃ、ζ軸側
の値をＶ、、Ｖ、とする。

いま、船が重心ａを中心に第６図の紙面と垂直な方向の
軸まわりにローリング動を呈し、このローリング動が、 θ−θｏ−５ｉｎ（ωｔ　＋θ１）　　　・・・　００
）（ただし、θ、は初期１頃斜角） で表される調和振動であるとすれば、その角速度す及び
角加速度δは、 ｂ−θ。・ω・ｃｏｓ　　ωｔ　　　　　　・・・　（
１１）δ＝−θ。　・ω２　・ｓｉｎ　　ωｔ　　　・
・・　ｒｍとなり、 このローリング動により、上記合成重心ｇ、が船の重心
ａから距＃ｒ、だけ離間していることより、この合成重
心ｇ１には、第６図に図示するように、上記重心ａと合
成重心ｇ、を結ぶ方向に「、、２　　・ｒ、Ｓ」なる値
の遠心加速度と、それに直角な方向に「δ・ｒ、、」の
接線加速度が作用する。

上記各加速度が、第６図に図示するように、船の動揺（
揺動）を示す座標ξａζにおいて生じた場合を考えると
、 角速度に起因するζ方向の加速度は、 −７１２・ｒ、　　−ｃｏｓ　　ａ、　　＝−７１２・
Ｈｍ　　−０３）角速度に起因するζ方向の加速度は、 ｅ”　　’　　ｒｍ　　’Ｓｌｎ　　ａｍ　　＝−δ”
　　・Ｖ、　・０４）また、角加速度に起因するζ方向
の加速度は、δ・ｒ、・ｓｉｎα１−−δ・Ｖ、　　・
・・　０５）角加速度に起因するζ方向の加速度は、ｉ
−ｒ、　　−ｃｏｓ　ａｍ　＝　　７・Ｈｓ　　　・”
　　（１６）となる。

また、船の重心ａには上述の加速度又、暑、及び重力ｇ
が作用し、それらに起因する、船の重心ａのξとζ軸方
向の加速度ど□ζ、は、それぞれ、 ｔａ−（ｇ　＋　Ｖｉａ　　）　ｓｉｎ　　θ＋ＸａＣ
Ｏ５θ・・・　０７） ζ１　＝　（ｇ十箸、）ｃｏｓ　　θ−父ａ　ｓｉｎ　
　θ・・・　０８） で表される。

この結果、秤の風袋と被計量物の合成重心ｇ。

にかかる加速度としては、上述のローリングに起因する
遠心加速度と接線加速度が作用し、これらの加速度は、 ｔｔａ　　＝　　（ｇ　＋’１ｍ　　）　ｓｉｎ　　θ
＋ＸｍＣＯ３θｉ、ＺＨ，−δ■１　　　　　・・・　
０９）ζ、−（ｇ十自、）ｃｏｓ　　θ−Ｘｍｓｉｎ　
　θ４２ｙ、十δＨ１・・・　■ で表される。

さらに、上記ローリングに起因して、合成重心ｇ１には
、角加速度δが作用する。

そして、上記遠心加速度、接線加速度及び角加速度は、
秤の風袋と被計量物の合計質量ｍ（＝ｍｌ　＋ｍｔ）　
、及びそれらの合成重心ｇ１まわりの慣性モーメント■
、に作用して、下記の力ｆ、、、ｆ、ｌｌ、とモーメン
トｑ−１ｆ　　　−−ｍ−ζ、　　　・・・　（２０４
− ｆ＠＜−−ｍ・ζ、　　　・・・　Ｏ ｑ町−−１１・δ　　　・・・　の を生しさせる。

一方、補正用計量機構１１の感知質量部１５の質ｉｉｍ
ｃ　、及びそられの重心ｇｃまわりの慣性モーメントＩ
Ｃにも、下記の遠心加速度、接線加速度、角加速度が作
用して下記の６力とモーメントを生しさせる。

即ち、遠心加速度、接線加速度として、ど、−（ｇ十箸
、）ｓｉｎ　　θ＋ δ２　Ｈゎ　−δｖｅ ζｃ　　＝（ｇ＋ｉａ　　）ｃｏｓ　　θ０２　ｖ、＋
；３Ｈｃ ５９、ｃｏｓ　　θ ・・・　　（イ） ＸａＳｔｎ　　θ ・・・　　（１） が、 また、角加速度δが作用して、 下記の力ｆ。４．ｒｃｃとモーメントｑＣ＋７を生ずる
。

ｆＣ，＝−ｍｃ　＋ｊ。　　　　　　・・・　（２６）
ｆＣＨ＝−ｍｃ　・ζ０　　　　　　・・・　（２７）
ＱＣ＋１＝　　　Ｔｃ　　−δ　　　　　　　・・・　
（２８）ところで、上述のように船が３次元の運動をし
た場合、本実施例にかかる秤Ｓは、該計量機１の被計量
物と風袋との合成重心ｇ、に作用する力及びモーメント
のうち、秤の設置面に対し垂直方向の力の成分のみ信号
を生しる。また、補正用計量機構１１の信号に関しても
、同様に感知質量部の重心ｇｃに作用する力及びモーメ
ントのうち、秤の設置面に対し垂直方向の力の成分のみ
信号を生じる。

尚、上記重量信号ｅｃ　　ｅ（が負号として現れるのを
さけるために、以下、座標に対し逆向きの力（重力方向
の下向きの力）によって生じる信号を正と定める。従っ
て、計量機１から出力される上記重量信号「ｅＪは、 ｅ　　ξ　　Ｃ７・　ｆ。

−（、−ｍ　　（（ｇ＋　　Ｌ　）　　ｃｏｓ　　θＸ
１ＳＩｎ　　θ−１１”　　Ｖ＋＊　＋　　８　ＨＩＩ
　）・・・　（２９） ここで、Ｃ，＝Ｋ・Ａ（係数）である。

また、同様に、補正用計量機構１１からの重量信号ｅＣ
は、以下の式の如くなる。

ｅ（＃　　　Ｃｃ　　’　　ｆ　Ｃ’−−Ｃｃ　　’　
ｍｅ　　（（ｇ＋　　’ｋ　ａ　）　　ｃｏｓ　　θＸ
ａＳｌｎ　　θ−、＞Ｚ　　ｙ。＋ｉＨｃ　）・・・　
（３０） ここで、ＣＣ＝ＫＣ・Ａｃ（係数）である。

いま、船が静止状態にあるとすると、ｉｎ　−〇、父、
−０．θ−θ＋、ｅ＝Ｏ，δ−〇であることより、また
、被計量物ＢがＦ２置されていない状態にあるとすると
ｍ２−０であることより、ｍ＝ｍ、となり、上記（２９
）、（３ｏ）は以下のようになる。

ｅ　　　：ＣＩＩｏｍ　＋　　°　ｇ’ｃｏｓ　　θＩ
＝に−Ａ−ｍ、　　・ｇ　　−ｃｏｓ　　θ１（３１） ｅｅ　　＝Ｃｅ　　’　ｍｃ　　’　　ｇ　　’ＣＯ９
θ１＝Ｋ（’　Ａｃ　　’　ｍｃ’　ｇ　　’　ＣＯ３
θ１・・・　（３２） ところで、この場合、被計量物が載置されていないこと
より、上述した補正演算器３２からの出力は、「０」で
なければならず、これは、上記補正演算器３２からの出
力を表す上記（７）式の分子が「０」であることにほか
ならないことより、上記（７）弐の分子と上記（３１）
　、　（３２）式から、ｅＣ ＩＩ ０　ｍ夏 θ葺 Ｃｃ 　ｍＣ θ。

＝Ｏ （３３〉 Ｃｃ 従って、 この秤のゼロ調整は、 上記（３４）式を満 足させるよう調整することになる。

そして、 このようにゼロ調整した秤で、 質量 ２ の被計量物を計量すると、 上記補正演算器 ３２からの出力は、 ｅＣ Ｃｃ　−ｍｃ　・ζ０ （３５） ここで、 上記（２０） （２５） 式より、 上記（３５）式の ζ０．と。は、 ４ｍ　　−（ｇ＋　　ｉａ　）　　ｃｏｓ　　θ−Ｘａ
ＳＩｎ　　θ−８２Ｖｍ＋ δＨ７ ζ　。　−（ｇ＋　　ｉ、　　）　　ｃｏｓ　　θ　−
５９，ｓｉｎ　　θ−、；ｚｙ　。

＋ δＨＣ 〕 であることより、 これらの式において、 （ｇ＋Ｌ） Ｏ３ θ−父。

ｓｉｎ θ＝ｇ とすると、 （２０）　、　（２５） 式は、 ζａ＝ｇ“−、ｊ２　Ｖ、＋δＨ１ （２０）　’ Ｃｃ　−ｇ　’　　８２Ｖｃ　＋ＯＨｅ（２０）“、　
（２５） １式において、 「（ｂ２ ■。

一δＨ，） ７ｇ 」 及び 「（ｂ２ ■。

一δＨｅ） ７ｇ 」 はいずれも 「 １］に比べて小さいから、 上記（３５）弐の割り算を実施して高次の次数の余りを
省略すれば、 上記補正演算器３２の出力は、 δ（ Ｈｌ Ｈｅ ） ）〕 ■ （３５）　’ となる。

この（３５）“式は、この弐の「第１項」の〔〕内の２
番目の項の値が「１」に比べて小さいことが望ましいこ
とが判る。また、上記式の「第２項」の前半の項（明細
書第３３頁下から４行目の項）の値も小さいことが望ま
しいことが判るところで、上記式中のｒｖ、−ｖゎ」は
、風袋と被計量物の合成重心ｇ、と、感知質量部１５の
重心ｇｃの垂直方向の寸法誤差である。また、「Ｈイー
ＨｃＪは上記合成重心ｇｍと重心ｇ。

の水平方向の寸法誤差で、理想的な条件としては上記ｒ
Ｖ、−ＶｃＪ及びｒＨ，−ＨｃＪが「零」になることで
あり、この場合には上述の補正が完全におこなわれるこ
とになる。

そして、上記（３５）　’式において、’ｅ”（■ｍ−
■ｃ）」とｒ　４　（Ｈ，−Ｈｅ　）　Ｊを比較すると
、後者は前者に比べてかなり大きいため、後者が「０」
即ちｒＨ，−Ｈｃ＝ＯＪであれば、揺動による影響を有
効に排除できることを示している。即ち、被計量物Ｂと
風袋の合成重心ｇ。

と、補正用計量機構の感知質量部１１の重心ｇｃとの水
平方向の位置が一致あるいはほぼ一致していれば（即ち
、上記重心ｇ、とｇｃが同一垂直線上あるいはほぼ同一
垂直線上にあれば）、船上等の揺動下においても実質的
に正確な計量値が得られることとなる。

ところで、これまで船舶のローリング動がある場合につ
いて説明したが、船舶の運動がピッチング動である場合
についても、接線加速度と遠心加速度のζ軸方向に生し
る加速度成分によって秤の風袋と被計量物の合成重心ｇ
、と感知質量部１５に作用する力に関して、上記（３５
）　’式に更に付加すべき項があるものの、上記「■。

ＶｃＪ及び’Ｈａ　−Ｈｅ　Ｊが「零」になれば上述の
補正は完全におこなわれる。

また、重量信号に含まれる誤差に関し、本構成の秤を使
用する場合は、その設置位置、正確には船舶の重心位置
から秤の設置位置までの距離（Ｖ、、Ｈ，又はＶＣ，Ｈ
ｅ）が誤差に及ぼす値を示す項は、（３５）　’式に含
まれる「（々ＺＶ。−δＨｃ）／ｇ　’　　Ｊの項で、
この値は「１」に比べて十分中さいから、誤差を表す項
の主要な部分を占めるものではいない。従って、換言す
れば、船舶の重心から離れた位置の船内に秤を設置して
使用しても、船舶の重心付近で計量した場合に比べて誤
差の値があまり増加しないということが言い得る。

いま、仮に、秤が、船上に水平状態（θ１＝０’）に設
置され、核間がローリング（揺動）下（即ち’＊　ａ　
−０、ｘ−０）にあるとすると、この場合には、θ−θ
。・ｓｉｎ　ωｔとなる。そして、上記ローリングの周
期６．２８秒、振幅θｏ　＝０．１　ｒａｄ　（＝５．
７３°）で、”ｍ　−Ｖｃ　＝１０ｃｍ、Ｈ，−ＨＣ＝
１０ｃｍ　　とすると、ω＝２π／Ｔ（＝１　（ｒａｄ
／５ｅｃ））となる。この値を上記（１１）　、　（１
２）式に代入して下記の計算をおこなうと、（尚、ここ
で、計算を容易にするため、ｇ′＝ｇとする。） ｇ　　　　　　　、ｍｘ　　　　９８００となり、 上記接線加速度によって生じる（３７）弐の値は、遠心
加速度によって生しる（３６）式の値の１０倍になり、
ｒＶ、−Ｖ、Ｊの値より、ｒＨ，−ＨＣ」の値が誤差に
与える影響が１０倍も大きいことがわかる。

従って、本発明にかかる秤は、被計量物Ｂと風袋の合成
重心ｇ、と、補正用計量機構の感知質量部１１の重心ｇ
ｃとの水平方向の位置が一致あるいはほぼ一致している
（同一垂直線上あるいはほぼ同一垂直線上に位置する）
ため、船上等の揺動下においても実質的に正確な計量値
が得られることが、理論上証明される。

実際的な秤の形態として望ましい構成は、平面状の載台
３の上面の略中央に、載荷部５．載台取付枠１０等の風
袋の重心を一致させる。そして、且つ感知質量部ｔｉの
重心を、上記風袋の重心をとおる垂直線に近い載台３の
下方に位置するようにすることである。また、上記載台
３の上面の中央部又は略中央部に被計量物の最適な載置
位置が判明するようにマーキングしておくことが正確な
計量をおこなう上で望ましい。

また、上記（３５）式における「■、−ＶｃＪＯ値は「
０」であることが望ましいが、シュξレートシた結果、
具体的にはｌＯ〜２０ｃｍ程度であれば実質上許容でき
る範囲内であることがわかった。

次に、本発明の別の実施例について、第７図〜第９図を
参照して、説明する。

この実施例にかかる秤は、上述の実施例と補正用計量機
構の構成（構造）が異なっている。即ち、第７図、第８
図に図示するように、この実施例の補正用計量機構１１
°は、秤の基部側に取着される取着部１４°から厚さの
薄い（桁高の低い）−本のビーム１６’を介してその先
端側に感知質量部１５°が形成されている。そして、上
記ビーム１６゛の取着部１４゛と感知質量部１５“に近
い二つの小断面部の上面と下面の合計４箇所の幅方向の
中心線上にストレインゲージ１９　（Ｌ９ａ。

１９ｂ、　１９ｃ、　１９ｄ）が取着されている。また
、上記二つの小断面部は、このビーム１６”の厚さ方向
の中心線（中立軸）ｚ−ｚに関し対象の形状で同じ断面
係数を有する。

そして、本実施例でも、感知質量部１５°の重心ｇｃが
載台３の中央位置の真下且つ上下にこの載台３に近接し
て配設されている。

上記各ストレインゲージ１９　（１９ａ、１９ｂ、１９
ｃ、１９ｄ）は、第９図に図示するように、上述の実施
例と同しような電気的にホイートストンブリッジ回路に
接続されている。

この場合、回路の基本的形式は同じであるが、その作用
は上述の第１図に示す実施例の場合と異なる。即ち、感
知質量部１５“に対して垂直方向に下向きに働く力に対
して、ストレインゲージＬ９ｂは正の歪出力を生じ、ス
トレインゲージ１９ｄは負の歪出力を生し、これらはい
ずれも出力端子ＳＣ，ＳＣ２間に出力する値が増加する
ように働く。これに対して、ストレインゲージ１９ｃは
正の歪出力（上記ストレインゲージ１９ｂ、　１９ｄに
比べて値は小さい）とストレインゲージ１９ａの負の歪
出力（上記ストレインゲージ１９ｂ、　１９ｄに比べて
値は小さい）を生じ、これはホイートストンブリッジ回
路の出力端子Ｓｃ＋、Ｓｃｚ間の出力は、上述の二つの
ストレインゲージ１９ｂ、　１９ｄとこのストレインゲ
ージ１９ｃ、　１９ａの出力の値の差動出力として出力
されるから上記第１図の実施例に比べて出力の値は若干
低下する。

また、第７図の紙面に直角な軸回りの揺動（例えば、ロ
ーリング）によって感知質量部１５“にモーメント（（
２８）式）が生じても、このモーメントは上記二組のス
トレインゲージに対して同じ大きさの出力を生しるので
、この回路の構成による上述の差動的な作用によって打
消されて出力を生じないという特徴を有している。即ち
、計量機ｌ及び第１図の実施例の補正用計量機構１１が
平行四辺形形状の機械的な構造によってモーメントが働
いても電気的な出力を生しないような構成となっている
のに対して、この実施例の場合、モーメントが働いても
上記回路の作用によって電気的な出力を生じない構成と
なっている。

従って、本実施例にかかる補正用計量機構１１゜も、上
述の補正用計量機構１１（第１図参照）と同じく、垂直
方向の力に対してのみ重量信号を生ずる構成となる。

従って、発明の実施にあたって、計量機及び補正用計量
機構の計量機構として、第１図に図示する構成のものを
使用してもあるいは第７図。

第８図に図示する構成のものを使用しても、同様に、上
述した作用効果を得ることができる。

また、この第７図〜第９図の実施例において、計量機に
も補正用計量機構１１’と同し構成のものを使用しても
、同様の作用効果を得ることができる。

（発明の効果） 本発明にかかる秤は、上述のように構成され且つ作用効
果を有するため、該秤に複数次元の加速度と角加速度が
作用するような揺動下においても、実質上それらに影響
されることなく、正確な計量をおこなうことができる。

従って、常に海上にあって揺動し、且つ重力が異なる地
球上のあらゆる位置に移動する船上においても、揺動に
影響されることなく、且つその位置の重力（重力加速度
）にその都度調整することなく、実質上正確な計量をお
こなうことができる。

また、本枠は航空機内においても使用でき、飛行状態に
よって変化する重力方向の加速度等に左右されることな
く、船上と同様に実質的に正確な計量をおこなうことが
できる。

また、船舶内又は航空機内においてそれらの重心から離
れた位置に秤を設置しても実用的に支障なしに計量する
ことができるため、非常に実用的である。

しかも、非常にシンプルな構成であるため、揺動下の使
用においても信頼性が高く、且つ安価に供給することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる秤の構造を示す第２
図ＩＩ−Ｕ矢視ての側断面図、第２図は第１図のＩ−Ｉ
矢視図、第３図は第１図に示す秤の計量機構の電気的接
続の構成を示すブロック図、第４図は第１図に示す秤に
水平方向の力が作用する場合の寸法関係を示す秤の計量
機の概略側面図、第５図は第４図の計量機に作用する力
とその寸法関係を示すベクトル図、第６図は秤が揺動す
る場合を静止空間座標上に、船の重心ａを中心とした座
標およびその座標が座標中心を中心に揺動する場合を示
した図、第７図は補正用計量機構が異なる別の実施例を
示す秤の構成を示す第８図のＩＶ−ＩＶ矢視ての側断面
図、第８図は第７図のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図、第９図は
第７図にかかる計量機構（補正用計量機構）の電気的接
続の構成を示すブロック図である。 Ａ・・・秤、Ｂ・・・被計量物、１・・・計量機、３・
・・載台、１１・・・補正用計量機構、１５・・・感知
質量部、３０．３１・・・増幅器、３３・・・補正用調
整器、３２・・・補正演算器（演算装置）、ｇ、・・・
被計量物と風袋の合成重心、 ｃ ・・・感知質量部の重心。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、被計量物を計量するための計量機と、この計量
   機の近傍に配設された補正用計量機構と、上記計量機と
   補正用計量機構から増幅器を経て出力されるそれぞれの
   検出信号ｅ、ｅ＿ｃをもちいて「（ｅ−ｅ＿ｃ）／ｅ＿
   ｃ」の演算をし、「ｍ＿１・Ｋ・Ａ・ｇ′＝ｍ＿ｃ・Ｋ
   ＿ｃ・Ａ＿ｃ・ｇ′」になるようそれぞれ「Ｋ・Ａ」と
   「Ｋ＿ｃ・Ａ＿ｃ」を利得調整することによって、揺動
   下において計量可能な秤において、 上記計量機が、風袋及び被計量物に作用す る重力を含む加速度と角加速度によって生じた力又はモ
   ーメントについて、秤の設置面に対し垂直方向の力の成
   分のみの信号を生じるような構成を有し、上記補正用計
   量機構が、予め載荷された感知質量部に作用する重力を
   含む加速度と角加速度によって生じた力又はモーメント
   について、秤の設置面に対し垂直方向の力の成分のみの
   信号を生じるような構成を有し、 上記補正用計量機構の感知質量部の重心が、上記載皿又
   は載台上の被計量物と風袋との合成重心をとおり秤の設
   置面に対し垂直な線上あるいはその近傍に位置するよう
   構成されていることを特徴とする秤。 但し、Ｋ・Ａは計量機の風袋と被計量物の 合成質量に対する信号ｅの全利得、Ｋ＿ｃ・Ａ＿ｃは補
   正用計量機構の感知質量部に対する信号ｅ＿ｃの全利得
   、ｇ′は重力の加速度と揺動による垂直方向の加速度の
   合成加速度、ｍ＿１は計量機の風袋質量、ｍ＿ｃは補正
   用計量機構の感知質量部の質量である。
2. （２）、請求項第１項記載の秤において、上記補正用計
   量機構の感知質量部の重心の高さが、上記載皿又は載台
   上の被計量物と風袋との合成重心の高さと一致するかあ
   るいはその近傍に位置するよう構成されていることを特
   徴とする秤。