JPH06123669A - 重心測定装置 - Google Patents

重心測定装置

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JPH06123669A
JPH06123669A JP21728292A JP21728292A JPH06123669A JP H06123669 A JPH06123669 A JP H06123669A JP 21728292 A JP21728292 A JP 21728292A JP 21728292 A JP21728292 A JP 21728292A JP H06123669 A JPH06123669 A JP H06123669A
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JP
Japan
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gravity
center
measured
mounting table
measuring
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JP21728292A
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English (en)
Inventor
Hirotaka Chiyou
宥孝 長
Toshio Hara
俊夫 原
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Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd
SBS Toshiba Logistics Corp
Original Assignee
Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd
Toshiba Logistics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定物を3点で支持するロードセルの荷重
検出値と、傾斜角度を変えた時のロードセルの荷重検出
値の変化から被測定物の重心位置を測定する。 【構成】 支持架台3にロードセル4,5,6を介して
支持するようにした計測台7を設け、該計測台7に傾動
装置(昇降ジャッキ11)により傾動可能で且つ上面に
被測定物13を位置決めして固定できるようにした載置
台8を設け、該載置台8に2個の傾斜計15,16を互
に直角に配設し、前記ロードセル4,5,6と傾斜計1
5,16を重心演算装置17に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は重心測定装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】各種物流分野、原子力機器等の特に形状
管理が厳しい分野では、機器の重心を正確に知っておく
ことを要求される場合がある。例えば計装盤等は重心が
比較的高い位置にある場合が多く、この様な機器を出荷
する際に重心位置が表示されていれば適切な荷作り、運
搬、据付等を行って安全性を向上させることができる。
【0003】従来、こうした機器の重心を計測すること
は殆ど行われておらず、重心を出す要求があった場合に
は、設計段階で計算によって重心位置を求めるのが通例
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
の計算によって重心位置を求める方式では、機器各部の
重量や形状を予め計測する作業が必要であり、更に求め
た重量、形状に基づいて機器が組立てられた時の重心を
計算する作業が必要でこの作業が非常に大変であり、コ
ンピュータを使って計算するにしても前記各部の重量、
形状の夫々を入力してやる必要があると共に、組立てる
際の取付け位置、形状等も入力する必要があるため、計
算のための準備作業が大変で長時間を要する問題を有し
ていた。又、機器の形状や材料等に変更があった場合に
は、その都度前記計算をやり直す必要があり、非常に大
変な労力となっていた。
【0005】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなし
たもので、載置台上に固定した被測定物を3点で支持す
るロードセルの荷重検出値と、傾斜角度を変えた時のロ
ードセルの荷重検出値の変化から被測定物の重心位置を
容易に求めることができるようにした重心測定装置を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、支持架台にロ
ードセルを介して3点以上で支持するようにした計測台
を設け、該計測台に傾動装置により傾動可能で且つ上面
に被測定物を位置決めして定置できるようにした載置台
を設け、該載置台に2個の傾斜計を互に直角に配設し、
前記ロードセルと傾斜計を重心演算装置に接続したこと
を特徴とする重心測定装置、及び前記傾斜計を2個備え
ることに替えて、載置台を水平に保持させることによ
り、載置台を傾斜させる方向の傾斜角度を検出するため
の1個のみの傾斜計を備えることを特徴とする重心測定
装置、に係るものである。
【0007】
【作用】請求項1の発明では、載置台上に被測定物を位
置決めして定置した状態で、各ロードセルが示す荷重検
出値と、傾斜計が示す傾斜角度を重心演算装置によって
計測し、該重心演算装置により測定された荷重検出値と
傾斜角度から被測定物、載置台及び計測台の合計の重心
を通る鉛直線の位置を演算する。
【0008】次に、傾動装置により載置台を所要の角度
で傾斜させ、この時の各ロードセルが示す荷重検出値
と、傾斜計が示す傾斜角度を再び重心演算装置によって
計測し、該重心演算装置により測定された荷重検出値と
傾斜角度から被測定物、載置台及び計測台の合計の重心
を通る鉛直線の位置を演算する。
【0009】この様にして得られた傾斜前の重心を通る
鉛直線と傾斜後の重心を通る鉛直線との交点の位置を重
心演算装置によって演算し、更に、予め求めておいた被
測定物を載置しない時の計測台と載置台の各々の重心位
置を予め重心演算装置に入力しておいて、該計測台及び
載置台の重心位置で前記交点の位置を補正することによ
り被測定部の真の重心位置を求める。
【0010】請求項2の発明では、載置台を予め水平に
保持させるようにしているので、傾斜計の数を、載置台
を傾斜させる方向の傾斜角度を検出するための1個のみ
とすることができ、重心の演算も簡単となる。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
【0012】図1、図2は請求項1の発明の実施例を示
すもので、走行輪1を備えて走行が可能であり、且つジ
ャッキ2の張出しによって走行輪1を地面から離して浮
かした状態で位置を固定することができるようにした支
持架台3を設ける。
【0013】該支持架台3には、3個のロードセル4,
5,6を介して3点で重量を支持するようにした計測台
7を設け、該計測台7上に載置台8を傾動可能に備えて
いる。
【0014】載置台8は、前記ロードセル4,5,6の
うち2個のロードセル4,6を結ぶ線9上に設けた支点
10を中心に傾動可能に一端側が支持されており、且つ
前記計測台7上に設けた昇降ジャッキ11(傾動装置)
により他端側が支点12を介して昇降可能に支持されて
いる。更に、前記載置台8の上面には、被測定物13を
載置台8上に降ろす際に案内し位置決めを行って固定す
ることができるようにした位置決め部材14を取付けて
いる。
【0015】また、前記載置台8の所要位置に、水平方
向で且つ互に直角をなした2個の傾斜計15,16を設
けてX方向とY方向の水平面からの傾きを検出すること
ができるようにしている。前記ロードセル4,5,6と
傾斜計15,16が接続された重心演算装置17が前記
支持架台3上或いは地上等に設けられている。
【0016】被測定物13の重心を計測するに当って
は、先ず支持架台3のジャッキ2を張出して支持架台3
を固定した状態において、載置台8上に被測定物13を
載置して位置決め部材14により位置決め固定する。続
いて被測定物13を載置した状態での各ロードセル4,
5,6が示す荷重検出値、及び傾斜計15,16が示す
傾斜角度を重心演算装置17により計測する。この様に
計測された荷重検出値と傾斜角度から、重心演算装置1
7により前記被測定物13の重心を通る鉛直線の位置を
演算する。
【0017】即ち、図3(A)(B)に示すように載置
台8上に固定された被測定物13の下部の1つの角部を
原点Oとして、傾斜計15,16にて計測した傾斜角度
θx,θyから前記原点Oを通る水平面πを設定して該水
平面π上に被測定物13の上面形状を投影する。
【0018】方向余弦l,m,nは、水平面π:lx+
my+nz=0と表わせるから、 sinθx=−l sinθy=−m l2+m2+n2=1 よりl,m,nが求まる。
【0019】A’点の座標(xa’,ya’,za’)
【数1】 これを解くと
【数2】 となる。
【0020】B’点の座標(xb’,yb’,zb’)
【数3】 これを解くと
【数4】 となる。
【0021】重心を通る垂直な線をGG’(Gは平面π
上の点)とする。 GG’⊥平面π
【0022】原点O、A点、B点における荷重計測値
を、L1,L2,L3とすると、平面π上の重心点G’
(xg’,yg’,zg’)は下記の如く求まる。
【数5】
【0023】よって直線GG’は
【数6】 となる。
【0024】次に、昇降ジャッキ(傾動装置)11によ
り図1に仮想線で示すように、支点を中心に載置台を所
要の角度θx’,θy’で傾斜させ、この時の各ロードセ
ル4,5,6の荷重検出値L1’,L2’,L3’から、
前記式(6)と同様の方法で、省略するが式(6)’を
求め、このようにして求められた式(6)、(6)’を
連立方程式として解くことにより、重心の座標を求める
ことができる。
【0025】即ち、上記計算により、被測定物13の傾
斜前の重心を通る鉛直線と傾斜後の重心を通る鉛直線と
の交点の位置(重心)が求められることになる。しかし
この交点は被測定物13以外に計測台7及び載置台8を
も含めた重さの重心であるので、被測定物13を載置し
ない状態で予め求めておいた計測台7及び載置台8の重
心位置を予め重心演算装置17に入力しておいて、この
計測台7及び載置台8の重心により前記計測台7及び載
置台8を含めて演算された交点の位置を補正することに
より、真の重心位置を演算する。
【0026】従って本発明によれば、被測定物13を載
置台8上に位置決め載置してこの時のロードセル4,
5,6と傾斜計15,16の計測を行い、続いて載置台
8を傾斜させて同様の計測を行うのみで重心の測定を行
うことができ、簡単な操作で短時間に被測定物13の重
心位置を正確に測定することができる。
【0027】又、図4は請求項2の発明の実施例を示す
もので、載置台8(図1参照)によって被測定物13を
水平に保持することができるようにしてあり、この状態
からY軸は水平を保ったままで載置台8をX軸の方向の
みに傾斜させるようにし、この時の傾斜角度θを検出す
るための1個の傾斜計16を設けるようにした場合を示
している。
【0028】この実施例によれば、被測定物13が水平
状態の時の3個のロードセル4,5,6の荷重検出値か
ら重心を通る鉛直線(x1,y1)W1を求めることがで
き、更に被測定物13が傾斜させられた時の重心を通る
鉛直線(x2,y1は変化せず)W2が求められ上記両鉛
直線W1,W2の交点の高さ位置h1は、 h1=x1cotθ−x2cosecθ …(7) となり、前記x1,y1,h1から重心G位置が測定され
る。この時、予め求めておいた載置台8の重心によって
前記重心点G位置を補正することは前述と同様である。
上記実施例によれば、設置する傾斜計16を1個のみと
することができ、更に重心の演算も簡略にすることがで
きる。
【0029】次に、前記計測台7及び載置台8の重心に
より補正する例を前記簡単な図4の場合を例にとって説
明する。
【0030】図5は計測台7(重量m0)と傾動する載
置台8(重量m1)の重心位置を測定する場合を示して
いる。図5から、下記(8)(9)(10)式が求ま
る。
【0031】
【数7】
【0032】θ傾動後
【数8】
【0033】 傾動前後の差
【数9】 (関係式 L1+L2=m0+m1 ΔL1+ΔL2=0 L
1’+L2’=m0+m1
【0034】ベースの重量m0と重心位置l1が既知なら
ば測定値L1,L2,lよりm1,x1が式(11)の如く
求まる。
【0035】
【数10】
【0036】又測定値L1’,L2’,θよりx2を求め
ると
【数11】 よって前記式(7)よりh1が求まる。
【0037】h1=x1cotθ−x2cosecθ
【0038】図6は前記図5の載置台8上に被測定物1
3(重量m1)を載置して、被測定物13の重量
(m2)、重心位置x3,h2を測定する場合を示してい
る。
【0039】載置台8に被測定物13を乗せた状態を一
つの剛体と考えれば、前記図5で載置台8の重量m1
水平位置x1、高さh1を求めた時と同様にして、合計し
た状態での重量|m|*)、水平位置|x|、高さ|h|
を求めれば、
【数12】 により求めることができる。 *)前回のm1に相当するもので|m|=m1+m2とな
る。ロードセルの値は計測台7も含めたm0+m1+m2
となる。図5においては傾動する原点Oとロードセルの
位置(L1の位置)がY軸上に一致しているが、図6の
場合はロードセルの位置がずれているので、このずれた
分の補正を行う。
【0040】尚、前記実施例ではロードセルの数を3個
とした場合について例示したが4個以上設けるようにし
て夫々のロードセルによって荷重検出値を得るようにし
ても良いこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内
に於いて種々変更を加え得ることは勿論である。
【0041】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、3個のロード
セルによって支持された計測台上に傾動可能な載置台を
設け、該載置台上に位置決め固定した被測定物の荷重を
前記ロードセルを介して計測し、且つ2個の傾斜計から
の傾斜角度を計測し、更に載置台の傾斜角度を変えても
う一度ロードセルによる荷重を計測することにより、重
心演算装置によって被測定物の傾斜前の重心を通る鉛直
線と傾斜後の重心を通る鉛直線との交点の位置(重心)
を演算し、更に計測台と載置台の重心による補正を行う
ことにより、簡単な操作で短時間に而も精度良く被測定
物の重心位置を知ることができる優れた効果を奏し得
る。
【0042】又請求項2の発明によれば、載置台を水平
に保持させることにより、傾斜計の数を載置台を傾斜さ
せる方向の傾斜角度を検出するための1個のみとするこ
とができ、更に重心の演算も簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の実施例を示す正面図である。
【図2】図1を半断面の状態で示した平面図である。
【図3】(A)(B)は本発明による重心計測原理を示
すための線図である。
【図4】請求項2の発明の重心計測原理を示す線図であ
る。
【図5】計測台と載置台の重心位置を測定する際の説明
用線図である。
【図6】図5で求めた計測台と載置台の重心位置より被
測定物の真の重心位置を測定する際の説明用線図であ
る。
【符号の説明】
3 支持架台 4 ロードセル 5 ロードセル 6 ロードセル 7 計測台 8 載置台 11 昇降ジャッキ(傾動装置) 13 被測定物 15 傾斜計 16 傾斜計 17 重心演算装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年9月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0038
【補正方法】変更
【補正内容】
【0038】図6は前記図5の載置台8(重量m1
に被測定物13を載置して、被測定物13の重量
(m2)、重心位置x3,h2を測定する場合を示してい
る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正内容】
【0040】次に、ロードセルの計測値を用いて重量・
重心を簡略に求める具体的な方法を示す。図6において
紙面に垂直方向にZ軸をとる。次に被測定物13の重心
座標を表わすための基準点を例えば被測定物13下面の
コーナー部にとり、その基準点の座標をXO,YO,Z
Oとする。更に水平に配置されたロードセルの座標をX
i,Ziで表わし、各ロードセルの計測値を下記の如く
表わす。 被測定物13を載荷しないとき(m2=0) 水平時(載置台8の傾斜角θ=0)……LiO(計測
値) 傾斜時(載置台8の傾斜角θ=θ)……LiA(計測
値) とおくと、被測定物13を載荷したとき(m2=m2 水平時……LiW(計測値) 傾斜時……LiWA(計測値) 但し、iは例えばロードセルの個数が、3個の場合はi
=1,2,3と変化して、ロードセルのそれぞれの値を
表わすものとする。上記により、被測定物の重量W、基
準点に対する被測定物の重心位置X,Y,Z(Yは高さ
方向を表わす。)は下式により容易に求めることができ
る。
【数13】 尚、前記実施例ではロードセルの数を3個とした場合に
ついて例示したが4個以上設けるようにして夫々のロー
ドセルによって荷重検出値を得るようにしても良いこ
と、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内に於いて種
々変更を加え得ることは勿論である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持架台にロードセルを介して3点以上
    で支持するようにした計測台を設け、該計測台に傾動装
    置により傾動可能で且つ上面に被測定物を位置決めして
    定置できるようにした載置台を設け、該載置台に2個の
    傾斜計を互に直角に配設し、前記ロードセルと傾斜計を
    重心演算装置に接続したことを特徴とする重心測定装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1の傾斜計を2個備えることに替
    えて、載置台を水平に保持させることにより、載置台を
    傾斜させる方向の傾斜角度を検出するための1個のみの
    傾斜計を備えることを特徴とする重心測定装置。
JP21728292A 1992-07-23 1992-07-23 重心測定装置 Pending JPH06123669A (ja)

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