Zero point correction circuit of the load meter

本発明は、プレス機械等に使用される荷重計のゼロ点補正回路に関する。

プレス機械により材料をプレス加工する際、プレス機械が発生する荷重をセンサによって検出し、荷重を表示する荷重計が設けられている。 例えば、特許文献１は機体に歪みセンサを設け、プレス駆動の際に歪みを検出し、センサの出力から荷重を計算し、荷重計に表示している。

このようなプレス機械に使用される荷重計は、機械が発生した荷重を検出し、表示するものであり、検出したデータとプレス機械が発生した荷重が正確に一致する必要がある。 この為、センサ出力を正確に測定する目的で、プレス駆動毎に荷重計のゼロ点補正を行っている。 例えば、プレス駆動毎にプレス機械のロータリーカムからタイミング信号の供給を受け、荷重計のゼロ点補正を行っている。 尚、図９は、従来のゼロ点補正のタイミングを示す図であり、同図に示すように、計測終了後、一定時間が経過するとゼロ点測定を行っている。

特開平１１−１１４６４１

しかしながら、従来の方法では、ロータリーカムから供給されるタイミング信号は、プレス駆動終了後の一定のタイミングであり、当該検出時にセンサ信号が安定していない場合には正確なゼロ点補正を行うことができない。 特に、プレス機械はラムが下降し、材料の加工を行う際にセンサは歪みを検出するが、その後ラムが上死点に達する際にもプレス機械が歪む。 したがって、センサからの検出信号が安定せず、正確なゼロ点補正を行うことができない。

そこで、本発明はプレス加工終了後、一定時間を経過した後、複数回のゼロ点補正の測定を行い、当該測定値の平均値を計算してゼロ点補正値とする構成である。

本発明は上記課題を解決するため、プレス機械に取り付けられた荷重センサと、該荷重センサが検知する検知信号に基づいて荷重を計測する荷重計とを有するシステムであり、前記荷重計は、 前記検知信号の出力レベルが最大値の１０％に低下した後、一定のタイミング時間の経過を計数する計数手段と、該計数手段が一定のタイミング時間の経過を計数すると、複数回のゼロ点補正のサンプリング処理を行うサンプリング手段と、該複数回のサンプリング処理の平均値を計算する演算手段と、該演算結果に基づいてゼロ点補正値を設定する設定手段とを有するゼロ点補正回路を提供することによって達成できる。

また、前記サンプリング回数は、例えば１０回である。 このように構成することにより、正確なゼロ点補正を行うことができる。
さらに、プレス機械に取り付けられた荷重センサと、該荷重センサが検知する検知信号に基づいて荷重を計測する荷重計とを有するシステムに使用されるプログラムであり、前記検知信号の出力レベルが最大値の１０％に低下した後、一定のタイミング時間の経過を計数する計数処理と、該一定のタイミング時間の経過を計数すると、複数回のゼロ点補正のサンプリングを行う処理と、該複数回のサンプリング処理の平均値を計算する演算処理と、該演算結果に基づいてゼロ点補正値を設定する設定処理と、を行うプログラムであり、コンピュータが実行可能なゼロ点補正プログラムを提供することによって達成できる。

このように構成することによっても、正確なゼロ点補正を行うことができる。

本発明によれば、計測終了後、一定時間の経過を待ってサンプリング処理を行い、当該サンプリング処理も複数回行い、その平均値を計算するので正確なゼロ点補正値を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本例の荷重計のゼロ点補正を行う為のシステム構成図である。 同図において、本システムはプレス機械１及び荷重計２で構成されている。 プレス機械１は、昇降動作によって不図示の材料に所望の圧力を与えるプレス用のラム３と、このラム３に昇降動作を与える駆動部４と、下型が設置される基台５で構成されている。 尚、ラム３には不図示の上型が取り付けられている。

駆動部４は不図示の回転機から駆動力を付与され、ラム３を上下に駆動する。 また、プレス機械１にはセンサ６が取り付けられ、ラム３が下降し、材料を加工する際のプレス機械に掛かる歪みを検知する。 センサ６は検出した歪みに対応する信号を荷重計２に出力する。 尚、荷重計２は、設置時においてロードセルを使用したセンサの感度調整が行われている。

図２は、荷重計２内のゼロ点補正回路の回路例である。 同図に示すように、センサ６で検出した歪みに基づく検出信号は、増幅器８に供給され、所定の信号増幅処理が行われる。 増幅器８で増幅された信号は、調整器９で調整され、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１０に供給される。

Ａ／Ｄ変換器１０によってデジタルデータに変換されたデータは、制御部１１によってゼロ点補正が行われる。 このゼロ点補正については、詳しく後述する。 一方、ゼロ点補正が行われた信号は、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）１２に供給され、アナログ信号に変換された後、センサ６から供給される信号に加算される。

図３は、上記制御部１１によって行われるゼロ点補正のタイムチャートを示す。 前述のようにプレス機械１のラム３が下降し、材料のプレス加工が行われると、センサ６はプレス機械１に掛かる歪みを検出し、荷重計２に検出信号を出力する。 図３に示す例では、調整前のゼロレベルから１０％の閾値を越えた信号が入力した時、計測が開始され、ゼロレベルから１０％の閾値を越えて信号レベルが低下した時、計測が終了する（例えば、計測時間Ｎ）。

本例ではこの計測終了時点から内部タイミングのオフ時間が計数され、例えば＃＃． ＃の内部タイミングオフ時間が経過すると、ゼロ点補正の基準点が確認され、この確認時点からゼロ点判定時間の経過を待つ。 本例においては、この時間を上記と同様、＃＃． ＃時間とする。 この時間は、例えば０．０１〜２．５０秒である。

図４は本例の具体例であり、縦軸が検知信号に対応する荷重[tf] であり、横軸が経過時間[t]を示す。 尚、時間Ｔｅは計測終了時点を示し、時間Ｔｏはゼロ点補正の基準点を示し、時間Ｔｒはゼロ点補正の終了時点を示す。

先ず、プレス機械１が駆動し、センサ６はプレス機械１に掛かる歪みを検出する。 その後、センサ６の出力が、最大値の１０％の閾値以下に達すると（時間Ｔｅのタイミング）、内部タイミングが計数され、上記ゼロ点補正の基準点（時間Ｔｏのタイミング）に達する。 以後、制御部１１はゼロ点補正処理を行い、ゼロ点のサンプリングを１０回行う。 例えば、０．１秒毎にサンプリングを行うと、１．０秒で１０回のサンプリングが完了し、直ちに平均値が計算される。

図５は具体的な測定結果である。 また、図６及び図７は、図５の丸印で示すＡ部を拡大して示す図である。 尚、図６はプレス機械１の左側に設置されたセンサ６（６ａ）の測定結果であり、図７はプレス機械１の右側に設置されたセンサ６（６ｂ）の測定結果である。

以上のように処理することにより、ゼロ点補正値は１０回のサンプリング処理の測定値の平均値となり、正確なオフセット値を得ることができる。 さらに、本例では時間Ｔｅのタイミングから、内部タイミングを計数した後、ゼロ点補正の基準点（時間Ｔｏのタイミング）とし、以後ゼロ点補正処理を行うので、センサ６の出力が安定し、より正確なオフセット値を得ることができる。

尚、上記実施形態によれば、１０回のサンプリング時間を１秒としたが、１回のサンプリング時間を０．１秒以下とし、１０回のサンプリング時間を１秒以下としてもよく、一方１回のサンプリング時間を０．１秒以上とし、１０回のサンプリング時間を１秒以上としてもよい。 また、サンプリング回数も１０回に限る訳ではなく、例えば１０回未満のサンプリング回数でもよく、１０回以上のサンプリング回数でもよい。

さらに、前述の実施形態の説明では、内部タイミングによる処理を説明したが、図８に示すように外部のタイミング信号を使用する構成としてもよい。 例えば、前述のプレス機械１に取り付けられたカムからの信号を受信し、同図に示すオン位置（ＯＮ位置）から設定された時間、例えば０．１秒〜２．５秒の時間でサンプリングし、当該時間が経過した後、ゼロ点補正を行う。 このように構成することによっても、出力が安定した状態でゼロ点補正を行うことができ、正確なオフセット値を得ることができる。

本例の荷重計のゼロ点補正回路の構成図である。

荷重計内のゼロ点補正回路の回路例である。

制御部によって行われるゼロ点補正のタイムチャートである。

本例の具体例であり、縦軸が検知信号に対応する荷重[tf] であり、横軸が経過時間[t]を示す図である。

具体的な測定結果を示す図である。

プレス機械の左側に設置されたセンサの測定結果を示す図である。

プレス機械の右側に設置されたセンサの測定結果を示す図である。

外部タイミングによるゼロ点補正を説明するタイムチャートである。

従来例を説明する図である。

符号の説明

１ プレス機械 ２ 荷重計 ３ ラム ４ 駆動部 ５ 基台 ６ センサ ８ 増幅器 ９ 調整器１０ アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
１１ 制御部１２ 調整器１３ デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）
１４ 増幅器