CN101142465A - 称重单元式电子秤 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使由蠕变现象引起的荷载检测感度的变动减少的称重单元式电子秤。在用于检测荷载的称重单元(1a)的蠕变特性变得稳定为止的规定期间，将一定的荷载载置在所述称重单元(1a)上，利用由微型计算机构成的运算控制部(3)来对荷载进行取样测定，计算并存储对由蠕变特性引起的荷载的时间性变化进行修正的修正式。从下一次接通电源时起，使用所述修正式来对测定数据作修正。

Description

称重单元式电子秤

技术领域

本发明涉及称重单元式电子秤，特别是涉及在弹性体上贴附多个应变计而成的称重单元式电子秤。

背景技术

在现有的称重单元(load cell)式电子秤中，采用如下方法来应对蠕变(creep)，所述方法是指：准备类型(pattern)稍不相同的多种应变计，更详细而言，准备列表(tab)比互不相同的多种应变计，一边测定蠕变，一边改变4块应变计中的任一个或者改变所有应变计使成不同的类型，以寻找应变计的最佳组合。

在应变计式的称重单元中，一般而言，在因荷载的作用而产生弹性变形的弹性体上贴附多个应变计，利用所述各应变计来形成惠斯通电桥(Wheatstone bridge)，将此惠斯通电桥的输出用作为作用在弹性体上的荷载大小的检测输出。

图7是现有的称重单元的立体图。此称重单元的弹性体具备一对柱部11、12，并且利用各自的两端部具有柔性部的上下2根梁来连结所述各柱部11、12。而且，在4处柔性部分别贴附1块应变计，总共贴附4块应变计S1～S4，组成图8所示的基准电压E所造成的惠斯通电桥。

在以上的构成中，固定各柱部11、12中的任一个柱部，例如固定该柱部11，当使荷载作用在另一个柱部12上时，各应变计S1～S4的电阻值因各柔性部的弹性变形(elastic deformation)而改变，从惠斯通电桥的输出端V产生与荷载成比例的电压信号。

将所述称重单元例如用作电子秤的荷载单元，当要求正确地对荷载进行检测时，图9所示的测量值随时间改变的蠕变现象成为问题。为了应对所述蠕变，现有的称重单元采用如下方法，此方法是指：准备类型稍不相同的多种应变计，更详细而言，准备基于应变计的类型的列表比互不相同的多种应变计，一边测定蠕变量，一边改变应变计S1～S4中的任一个应变计或者改变所有应变计使成不同的类型，以寻找应变计的最佳组合。

根据所述现有的称重单元，存在如下问题：为了调整蠕变量，不仅必须准备多种应变计，而且在确定应变计的最佳组合之前，需要耗费大量的劳力与时间。

而且，实质上在粘结应变计之后，无法对蠕变量进行调整，因此，例如当将应变计用作电子秤的荷载传感器时，电子秤的高分辨能力即成为问题，也存在如下问题，即，修正同一电子秤之间的蠕变量不均的单元未存在。已公开了例如日本专利特开2003-322571号公报中所示的称重单元，作为解决所述问题的称重单元。如图10所示，所述称重单元在构成上利用贴附在1个弹性体上的应变计S1～S4以及S5～S8来形成多个惠斯通电桥，以多个惠斯通电桥的输出的线性和来表示荷载检测值，并且在计算所述线性和时，将欲与各惠斯通电桥的输出相乘的系数，设为抵消各惠斯通电桥中所表示的蠕变量的值。

专利文献1：日本专利特开2003-322571号公报

现有的称重单元式电子秤是以所述方式构成的，其蠕变特性会因电子秤的使用环境，具体而言，会因温度、湿度而大幅改变，因此，利用如下两种方法，则难以在秤的所有使用环境中消除蠕变误差，所述一种方法是指：准备列表比互不相同的多种应变计，一边测定蠕变量，一边改变应变计S1～S4中的一个应变计或者改变所有应变计使成不同的类型，以寻找应变计的最佳组合；所述另一种方法是指：利用贴附在1个弹性体上的多个应变计S1～S8来形成多个惠斯通电桥。本发明的课题在于，与电子秤的使用环境相对应地减少蠕变误差。本发明是鉴于所述内容开发而成的，目的在于提供无论电子秤的使用环境如何，也能减少蠕变误差的称重单元式电子秤。

发明内容

为了达成所述目的，本发明的称重单元式电子秤将在弹性体上贴附多个应变计而成的称重单元设为荷载检测部，且包括：蠕变量存储单元，对与使用环境中的托盘上荷载的负荷量以及负荷时间相对应的蠕变量进行测定，并存储此蠕变量测定数据；以及蠕变修正量计算存储单元，根据所述蠕变量测定数据来计算出使用环境中的蠕变修正量，并存储此蠕变修正量数据；将测定出的荷载与所述蠕变修正量相加以修正蠕变误差。

而且，本发明的称重单元式电子秤包括内置砝码、增减此内置砝码的砝码增减装置、以及控制此砝码增减装置的控制部，对砝码增减装置进行控制，由此以一定时间载置内置砝码，以修正蠕变误差。本发明的称重单元式电子秤是以所述方式构成的，在使用环境中均可以减少蠕变误差。

[发明的效果]

本发明的称重单元式电子秤存储使用者进行使用时的环境中的蠕变特性，并进行修正运算处理，因此，可以正确地修正与使用环境中的温度、湿度相适应的蠕变特性。

附图说明

图1是本发明的电子秤的方块结构图。

图2是表示取得蠕变修正式的顺序的流程图。

图3是表示蠕变特性曲线与蠕变修正曲线的图。

图4是表示本电子秤的测量值显示顺序的流程图。

图5是其他实施例的电子秤的方块结构图。

图6是表示其他实施例的电子秤的测量值显示顺序的流程图。

图7是表示称重单元的结构的立体图。

图8是惠斯通电桥的结构图。

图9是表示由称重单元的蠕变特性引起的电子秤测量值的变动的图。

图10是表示称重单元的其他结构的立体图。

1：荷载检测部     1a：称重单元

1b：荷载检测电路  1c：托盘

2：A/D转换器      3：控制部

4：温度感应器     5：切换开关

6：显示器         7：砝码

8：内置砝码       9：砝码增减装置

9a：杠杆          11、12：柱部

31：CPU           32：ROM

33：RAM           34：接口

35：输入装置      35a：需变修正键

E：基准电压

S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8：应变计

V：输出端

具体实施方式

本发明提供的称重单元式电子秤具有如下特征。所述称重单元式电子秤的第1特征在于：将在弹性体上贴附多个应变计而成的称重单元设为荷载检测部，所述称重单元式电子秤包括：蠕变量存储单元，测定与使用环境中的托盘上荷载的负荷量以及负荷时间相对应的蠕变量，并存储此蠕变量测定数据；以及蠕变修正量计算存储单元，根据所述蠕变量测定数据来计算出使用环境中的蠕变修正量，并存储此蠕变修正量数据；将测定出的荷载与所述蠕变修正量相加以修正蠕变误差。所述称重单元式电子秤的第2特征在于：包括内置砝码、增减此内置砝码的砝码增减装置、以及控制此砝码增减装置的控制部，对砝码增减装置进行控制，由此以一定时间来载置内置砝码，以修正蠕变误差。因此，最优良的实施形态的基本结构具备第1发明及第2发明的特征。

实施例1

以下，利用实施例来详细说明本发明的称重单元式电子秤。图1是表示本电子秤的结构的方块图。本电子秤包括：荷载检测部1，包含称重单元1a与荷载检测电路1b，称重单元1a与图7所示的所述称重单元相同地在弹性部上贴附着应变计，荷载检测电路1b利用应变计来构成惠斯通电桥；切换开关5及A/D转换器2，交替地切换所述荷载检测电路1b的输出信号、与对荷载检测部1内的温度T进行检测的温度感应器4的输出信号，并进行A/D转换；运算控制部3，控制所述切换开关5及A/D转换器2，并且读入来自所述A/D转换器2的数字信号，将此数字信号换算成重量值；以及显示器6，显示所述重量值。

所述运算控制部3以微型计算机为主体而构成，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)31、只读存储器(Read Only Memory，ROM)32、随机存储器(Random Access Memory，RAM)33、接口(interface)34、以及附带蠕变修正键35a的输入装置35，所述蠕变修正键35a用于进行输入以修正蠕变误差。在所述ROM32中写入了通常的测量显示程序，除此之外，还写入了温度修正程序及蠕变修正程序，所述温度修正程序求出修正值，此修正值用于消除由基准温度与测定温度T的温度差引起的荷载检测误差，所述蠕变修正程序用于取得下述蠕变特性，并对此蠕变进行修正。而且，在RAM33中设定着存储来自荷载检测电路1b的数字转换数据的区域或工作区域，除此之外，还设定着存储由所述蠕变修正程序取得的蠕变修正式的区域。

图2是用于取得蠕变修正式的流程图，所述蠕变修正式修正由应变计的蠕变现象产生的称重单元的荷载检测感度的变动。以下，一边参照图1以及图2，一边对取得蠕变修正式的顺序加以说明。在按下输入装置35的蠕变修正键35a的状态下，如果在图1所示的托盘1c上载置用于修正蠕变的砝码7，则蠕变修正式取得程序自动启动(S1)。当运算控制部3确认从启动起经过的时间t已达到相当于取样周期A的时间A时(S2)，将切换开关5切换到荷载检测电路1b一侧，对托盘上荷载W1进行A/D转换，将所述托盘上荷载W1转换成数字信号，并经由接口34读入到运算控制部3内，将所述托盘上荷载W1存储到RAM33中(S3)。接着，将切换开关5切换到温度感应器4一侧，同样地将温度T读入到运算控制部3中，并从ROM32读出与温度T时的托盘上荷载W1相对应的修正值±ΔW1(S4)。

其次，将所述托盘上荷载W1与修正值±ΔW1相加并转换成托盘上荷载W(S5)。在每个取样周期A中进行所述一系列处理，直到从开始起所经过的时间t达到总时间B为止，此总时间B是预先设定成托盘上荷载W变得稳定的时间，其结果为，可以获得例如图3中的黑色圆点标记所示的蠕变特性(S6)。利用使所述蠕变特性的分散平方和为最小的统计方法，来导出蠕变特性曲线C(t)(S7)。然后，利用下述公式来计算蠕变修正式Y(t)，将此修正式Y(t)更新并存储到RAM33中(S8)。

Y(t)＝Wb-C(t).........(1)

再者，Wb是时间B的托盘上荷载。

图4是表示本电子秤的被测量物的测量显示顺序的流程图。接通本电子秤的电源后，监视是否已达到取样周期(S9)，如果已达到取样周期时间，则从运算控制部3发送出将切换开关5切换到荷载检测电路1b一侧的控制信号，利用A/D转换器2来将被测量物的托盘上荷载w1转换成数字值，并存储到RAM33中(S10)。接着，将切换开关5切换到温度感应器4一侧，同样地将温度T转换成数字值并读入到运算控制部3中，从ROM32读出温度T时的温度范围修正值±ΔW1(S11)。然后，计算出与托盘上荷载w1相对应的温度范围修正值±ΔW1(w1/W1)，将此温度范围修正值±ΔW1(w1/W1)与托盘上荷载w1相加并转换成由(2)式所示的托盘上荷载w(S12)。

w＝w1±ΔW1(w1/W1).........(2)

其次，从RAM33读出所述蠕变修正式Y(t)，计算蠕变修正值Y(t)(w1/W1)，将此蠕变修正值Y(t)(w1/W1)与托盘上荷载w相加并转换成(3)式所示的托盘上荷载wo之后(S13)，将所述托盘上荷载wo乘以重量换算系数，在显示器6中显示重量测量值(S14)。

wo＝w+Y(t)(w1/W1).........(3)

图5表示其他实施例的电子秤的结构。如图5所示，此电子秤除了包括与图1所示的电子秤相同的结构之外，还包括内置砝码8与砝码增减装置9，此砝码增减装置9根据来自运算控制部3的控制信号，使杠杆9a上下运动，以载置所述内置砝码8或从称重单元1a上去掉内置砝码8。

图6的流程图表示本电子秤的蠕变修正式的取得顺序。如果在按下蠕变修正键35a的状态下接通电源(SA1)，则从运算控制部3向砝码增减装置9发送砝码载置信号(SA2)，由砝码增减装置9将内置砝码8载置到称重单元1a(SA3)。接着，以同样的顺序执行图2所示的S2至S8，将修正式Y(t)更新并记录到RAM33中。然后，从运算控制部3向砝码增减装置9发出砝码去除信号(SA4)，由砝码增减装置9从称重单元1a上去掉内置砝码8后结束(SA5)。

本发明的称重单元式电子秤取得与荷载负荷及负荷时间成比例的蠕变特性，将此蠕变特性转换成时间函数并导出蠕变修正式，使用此修正式来修正蠕变特性，本发明的称重单元式电子秤不限于所述实施例。例如，也可以使时间函数以多条直线来近似。此外，也可以将校正砝码兼用作内置砝码8。

产业上的可利用性

本发明可以用于不可忽视由温度、湿度引起的蠕变特性的影响的高精度电子秤。

Claims (2)

1.一种称重单元式电子秤，将在弹性体上贴附多个应变计而成的称重单元设为荷载检测部，所述称重单元式电子秤的特征在于包括：蠕变量存储单元，对与使用环境中的托盘上荷载的负荷量以及负荷时间相对应的蠕变量进行测定，并存储所述蠕变量测定数据；以及蠕变修正量计算存储单元，根据所述蠕变量测定数据来计算出使用环境中的蠕变修正量，并存储所述蠕变修正量数据；且将测定出的荷载与所述蠕变修正量相加以修正蠕变误差。

2.如权利要求1所述的称重单元式电子秤，其特征在于：包括内置砝码、增减所述内置砝码的砝码增减装置、以及控制所述砝码增减装置的控制部，对砝码增减装置进行控制，由此以规定时间来载置内置砝码，以修正蠕变误差。

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