JP2000241234A - ロードセル秤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパンやゼロ点調節用の抵抗の抵抗値の煩雑
な調整作業を不要として、ロードセル秤の製造コストを
低減することができ、しかも、急激な温度変化のある環
境下においても速やかに温度測定を行うことができるよ
うにする。 【解決手段】 ロードセル１に温度センサ２１を形成
し、ロードセル１のゼロ点の出力及びスパンの出力並び
に前記温度センサ２１の出力の各値をいずれも同一の複
数の温度条件下で検出した検出値に基づいて求めた、ゼ
ロ点、スパン及び温度センサ２１の出力に関する温度係
数を予め記憶しておく。温度センサ２１の出力と前記各
温度係数を用いた演算を行ない、ゼロ点、スパンについ
ての温度補正値を求める。スパンの温度変化は、ストレ
ンゲージ抵抗３〜６のホイートストーンブリッジ回路に
直列接続されたスパン温度補正抵抗７である程度除去
し、残りのスパンの温度変化は前記温度補正値を用いた
温度補正で除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ストレンゲージ
抵抗を起歪体に形成したロードセルを用い、このロード
セルに加わる荷重によって生じる歪量に応じたストレン
ゲージ抵抗の抵抗値に応じた出力により秤量対象物の荷
重を測定するロードセル秤に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のロードセル秤に使用され
ているロードセル１の斜視図である。同図に示すよう
に、従来のロードセル１は、直方体状の起歪体２に起歪
部２ａを形成し、この起歪部２ａの表面に、ストレンゲ
ージ抵抗３、４、５、６を貼付ている。符号９は、図示
しない秤量皿およびベース部をロードセル１に取り付け
るためのねじ孔である。

【０００３】図１１に示すように、ロードセル１には起
歪体２に沿って配線用のプリント基板１０が取り付けら
れるが、このプリント基板１０と前記ストレンゲージ抵
抗３、４、５、６とは電気的に接続されていて、ストレ
ンゲージ抵抗３、４、５、６は図１２に示すようにホイ
ートストーンブリッジ回路１１を形成する。前記秤量皿
と、この秤量皿に載置される秤量対象物の荷重を受けて
ロードセル１は歪み、このときの歪み量に応じてホイー
トストーンブリッジ回路１１の端子１２、１３間から取
り出される出力電圧により前記秤量対象物の荷重を測定
する。

【０００４】秤量皿をロードセル１に取り付けた状態
で、この秤量皿に秤量対象物は載置していない状態、す
なわち秤量対象物の荷重がゼロであるとみなされるとき
のホイートストーンブリッジ回路１１の出力（「ゼロ
点」という）や、そのロードセル秤で秤量可能な最大荷
重が加えられたときのホイートストーンブリッジ回路１
１のゼロ点を基準としたときの出力の大きさ（「スパ
ン」という）は、温度条件により変動する。これは、前
記ストレンゲージ抵抗３、４、５、６の抵抗値や、アル
ミニウムやステンレス製の起歪体２の弾性率（ヤング
率）が、温度により変わるからである。

【０００５】そのため、従来のロードセル１は、図１
１、図１２に示すように、起歪体２にスパン温度補正抵
抗７及びゼロ点温度補正抵抗８を形成している。このス
パン温度補正抵抗７及びゼロ点温度補正抵抗８は、図１
２に示すようにホイートストーンブリッジ回路１１の回
路要素として接続されているものである。すなわち、ス
パン温度補正抵抗７及びゼロ点温度補正抵抗８は、抵抗
温度係数が比較的大きな薄膜抵抗であり、その抵抗値の
温度変動により、温度変動に基づくゼロ点やスパンの変
動を許容範囲内に抑えるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ホイートス
トーンブリッジ回路１１に直流電圧ＶＥを印加したとき
の、端子１２、１３間の出力電圧Ｖｄｅは、 Ｖｄｅ＝ＶＥ×｛Ｒｇ／（Ｒｓ＋Ｒｇ）｝ ×｛Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４）−Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｚ）｝ ……（１） と表わされる。

【０００７】但し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、各々ス
トレンゲージ抵抗３、４、５、６の抵抗値、Ｒｇは図１
２のａ、ｂ間の合成抵抗値、Ｒｓはスパン温度補正抵抗
７の抵抗値、Ｒｚはゼロ点温度補正抵抗８の抵抗値であ
る。

【０００８】次に、ロードセル１に荷重を加えたときの
Ｖｄｅの変化分ΔＶｄｅは、 ΔＶｄｅ＝ＶＥ×｛Ｒｇ／（Ｒｓ＋Ｒｇ）｝×（ΔＲｇ／Ｒｇ） ……（２） と表わされる。

【０００９】但し、ΔＲｇはＲｇの荷重による変化分で
あり、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒｇであるものとす
る。

【００１０】ここで、ロードセル１の感度Ｋの定義に従
って、ΔＲｇ／Ｒｇを用いて示すと、ストレンゲージ抵
抗３、４、５、６の長さＬの荷重による変化分をΔＬと
して、 Ｋ＝（ΔＲｇ／Ｒｇ）／（ΔＬ／Ｌ） であり、これは、 ΔＲｇ／Ｒｇ＝Ｋ×（ΔＬ／Ｌ） となる。

【００１１】そのため、（２）式は、 ΔＶｄｅ＝ＶＥ×｛Ｒｇ／（Ｒｓ＋Ｒｇ）｝×Ｋ×（ΔＬ／Ｌ） ……（３） となる。

【００１２】（３）式の（ΔＬ／Ｌ）はロードセルに加
えた荷重に比例するので、（ΔＬ／Ｌ）を定格荷重Ｆｎ
における値とすると、任意の荷重ＦｘにおけるΔＶｄｅ
の値は、 ΔＶｄｅ＝ＶＥ×｛Ｒｇ／（Ｒｓ＋Ｒｇ）｝×Ｋ×（Ｆｘ／Ｆｎ）……（４） となる。

【００１３】次に、ロードセル１が無荷重のときには、
抵抗値Ｒ１〜Ｒ４のバラツキにより電圧が発生する。こ
れをブリッジバランス出力電圧ＶＬＢとし、そして、Ｒ
ｚにより発生する電圧をＶＲｚとすると、前記（１）式
は、次の（５）式で表わすことができる。

【００１４】 Ｖｄｅ＝ΔＶｄｅ＋ＶＬＢ＋ＶＲｚ ＝ＶＥ×｛Ｒｇ／（Ｒｓ＋Ｒｇ）｝ ×｛（Ｆｘ／Ｆｎ）×Ｋ＋ｋＬＢ＋ｋＲｚ｝ ……（５） この（５）式で、 ｋＬＢ＝ＶＬＢ／［ＶＥ×｛Ｒｇ／（Ｒｓ＋Ｒ
ｇ）｝］、 ｋＲｚ＝ＶＲｚ／［ＶＥ×｛Ｒｇ／（Ｒｓ＋Ｒｇ）｝］ である。

【００１５】このｋＬＢは、ホイートストーンブリッジ
回路１１のゼロバランスを示すものである。また、ＶＲ
ｚはゼロ点温度補正抵抗８により発生する電圧である。

【００１６】前記（５）式で、温度変化により値が変化
する項は、Ｋ、ｋＬＢ、ｋＲｚであるので、これを温度
ｔの関数として、Ｋ（ｔ）、ｋＬＢ（ｔ）、ｋＲｚ
（ｔ）と表わすことにすると、Ｋ（ｔ）はスパンの温度
変化を生じる要因となり、ｋＬＢ（ｔ）、ｋＲｚ（ｔ）
はゼロ点の温度変化を生じる要因となるものである。

【００１７】Ｋ（ｔ）はロードセル１のヤング率の温度
変化を示すものであり、ｋＬＢ（ｔ）はＲ１〜Ｒ４の抵
抗値の温度変化で変動し、ｋＲｚ（ｔ）はＲｚの温度変
化で変動する。

【００１８】以上の説明から明らかなように、スパン温
度補正抵抗７及びゼロ点温度補正抵抗８は、温度により
変動するその抵抗値Ｒｓ、Ｒｚにより、Ｋ（ｔ）、ｋＬ
Ｂ（ｔ）、ｋＲｚ（ｔ）の温度変化を相殺し、スパンと
ゼロ点の温度変化を許容範囲内に納めるための抵抗であ
る。

【００１９】そして、従来のロードセル秤を製造するに
あたっては、ホイートストーンブリッジ回路１１の出力
電圧の温度特性を測定しつつ、スパン温度補正抵抗７及
びゼロ点温度補正抵抗８にレーザで切り込みを入れるこ
とで抵抗値Ｒｓ、Ｒｚを少しずつ大きくなるように調節
するという作業を繰返し、抵抗値Ｒｓ、Ｒｚを漸近的に
適正値に近づけるようにしている。

【００２０】しかしながら、近年はロードセル秤の精度
が向上している。そのため、抵抗値Ｒｓ、Ｒｚを前記の
ような作業で何度も調節する必要があり、その作業には
熟練を必要とするため、製造コストを釣り上げてしまう
という不具合がある。

【００２１】この発明の目的は、スパンやゼロ点調節用
の抵抗の抵抗値の煩雑な調整作業を不要として、ロード
セル秤の製造コストを低減することができ、しかも、急
激な温度変化のある環境下においても速やかに温度測定
を行うことができるようにすることである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ストレンゲージ抵抗を起歪体に形成したロードセル
を備え、このロードセルが荷重を受けて生じる歪量に応
じた前記ストレンゲージ抵抗の抵抗値に応じた出力によ
り秤量対象物の荷重を測定するロードセル秤であって、
前記ストレンゲージ抵抗に接続され温度変化に基づくス
パンの変動を抑制する補正抵抗と、前記ロードセルに形
成されている温度センサと、ゼロ点及びスパンの前記ス
トレンゲージ抵抗の抵抗値に応じた出力並びに前記温度
センサの出力の各値をいずれも同一の複数の温度条件下
で検出した検出値に基づいて求めた、前記ゼロ点及びス
パンの出力並びに前記温度センサの出力に関する温度係
数を予め記憶している記憶手段と、前記温度センサの出
力と前記各温度係数を用いた演算式に基づく演算によ
り、前記ゼロ点、前記スパンについての温度補正値を求
める演算手段と、を備えていることを特徴とするもので
ある。

【００２３】従って、予めゼロ点の出力、スパンの出
力、温度センサの出力の各値を複数の温度条件下で検出
し、記憶させておけば、ゼロ点、スパンについての温度
補正値を求めることができるので、スパンやゼロ点調節
用の抵抗の抵抗値の煩雑な調整作業を不要とし、ロード
セル秤の製造コストを低減することができる。しかも、
温度変化に基づくスパンの変動をスパン温度補正抵抗に
よりある程度抑制しておいて、残りのスパンの変動はス
パンについての温度補正値を求めることで対応できるの
で、急激な温度変化があっても頻繁にスパンの温度補正
値を求める必要が無く、急激な温度変化のある環境下に
おいても速やかに温度測定を行うことができる。

【００２４】なお、温度係数の算出は、例えば、後述の
（１５）（１６）式を用いて、ゼロ点出力、スパン出力
の温度補正値を求め、後述の（１３）（１４）式で求め
たゼロ点出力、スパン出力を補正するようにすることが
できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１〜図４は、この発明の一実施
の形態を示すロードセル秤のロードセル１を示すもので
ある。同図において、図１０〜図１２をと同一符号の部
材は前記従来のロードセル秤の場合と同様の部材であ
り、同一符号を用いて説明し、詳細な説明は省略する。

【００２６】この実施の形態では、図１〜図３に示すよ
うに、スパン温度補正抵抗７が設けられておらず、これ
に代えて、起歪体２の表面に温度検出用抵抗２１が形成
されている。そして、この温度検出用抵抗２１は、図４
に示すように、プリント基板１０に形成されている温度
検出用抵抗２２と直列に接続されていて、温度センサ回
路２３を形成している。すなわち、この温度センサ回路
２３は温度検出用抵抗２１の分圧の温度変化から温度検
出するものである。

【００２７】図５は、このロードセル秤の全体的な回路
構成を示すブロック図である。同図に示すように、ロー
ドセル秤に内蔵されたマイクロコンピュータ３１は、Ｃ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭがバスで接続された周知の構成で
ある。このマイクロコンピュータ３１には、ＥＥＰＲＯ
Ｍ３２（記憶手段）、ロードセル秤を操作するキーボー
ド３３、ＬＣＤなどのディスプレイ装置３４、Ａ／Ｄ変
換器３５が接続されている。切り替えスイッチ３６はリ
レーなどから構成され、マイクロコンピュータ３１の制
御信号により動作する。この切り替えスイッチ３６は、
アンプ３７により増幅されたホイートストーンブリッジ
回路１１の出力と、温度センサ回路２３の出力との間
で、Ａ／Ｄ変換器３５に対する入力を切り替えるもので
ある。なお、マイクロコンピュータ３１、ＥＥＰＲＯＭ
３２、Ａ／Ｄ変換器３５、切り替えスイッチ３６、アン
プ３７、温度センサ回路２３からなる電子回路部分３８
はプリント基板１０に取り付けられている。

【００２８】マイクロコンピュータ３１のＲＯＭには、
ロードセル秤の各部を制御するための各種プログラム
や、固定データが格納されている。

【００２９】また、ＥＥＰＲＯＭ３２には、後述する、
個々のロードセル秤の固有の温度係数や、秤量皿の初荷
重などのデータが予め格納されている。 １．温度係数の算出について 前記のとおり、ＥＥＰＲＯＭ３２には所定の温度係数を
予め格納しておく。以下では、この温度係数をどのよう
に求めるかについて説明する。

【００３０】まず、ロードセル１のゼロ点と、スパン
と、温度検出用抵抗２１の両端間の出力電圧を、基準温
度ｔ２（２０℃）、基準温度ｔ２より低い第１の温度ｔ
１（０℃）、基準温度ｔ２より高い第２の温度ｔ３（４
０℃）で測定し、これをマイクロコンピュータ３１に記
憶させる。ｔ℃のときのゼロ点、スパン、温度検出用抵
抗２１の両端間の出力電圧を、各々、Ｚ（ｔ）、Ｓ
（ｔ）、Ｔ（ｔ）とすると、これらは、図６の表のよう
になる。

【００３１】図６のデータからマイクロコンピュータ３
１により、温度係数を計算して求める。すなわち、ロー
ドセル１のゼロ点の２種類の温度係数αL、αU、ロード
セル１のスパンの２種類の温度係数βL、βU、温度検出
用抵抗２２の２種類の温度係数γL、γUを、次のように
求める。

【００３２】すなわち、 αL＝｛Ｚ（ｔ２）−Ｚ（ｔ１）｝／Ｓ（ｔ２）／（ｔ２−ｔ１） αU＝｛Ｚ（ｔ３）−Ｚ（ｔ２）｝／Ｓ（ｔ２）／（ｔ３−ｔ２） βL＝｛Ｓ（ｔ２）−Ｓ（ｔ１）｝／Ｓ（ｔ２）／（ｔ２−ｔ１） βU＝｛Ｓ（ｔ３）−Ｓ（ｔ２）｝／Ｓ（ｔ２）／（ｔ３−ｔ２） γL＝｛Ｔ（ｔ２）−Ｚ（ｔ１）｝／Ｔ（ｔ２）／（ｔ２−ｔ１） γU＝｛Ｔ（ｔ３）−Ｚ（ｔ２）｝／Ｔ（ｔ２）／（ｔ３−ｔ２） である。

【００３３】ところで、例えばゼロ点Ｚ（ｔ）の場合、
温度係数を単一の温度係数βで示すこともできる。すな
わち、 β＝｛Ｓ（ｔ３）−Ｓ（ｔ１）｝／Ｓ（ｔ１）／（ｔ３
−ｔ１） である。

【００３４】しかしながら、例えばゼロ点が図７に示す
ような温度特性を示す場合、基準温度ｔ２より低い温度
では、ホイートストーンブリッジ回路１１の出力電圧は
上昇し、基準温度ｔ２より低い温度では、ホイートスト
ーンブリッジ回路１１の出力電圧は下降しているので、
第１の温度ｔ１と第２の温度ｔ３の平均をとったので
は、図７の温度特性曲線の特徴を温度係数βに充分に反
映することはできない。

【００３５】これに対して、基準温度と、この基準温度
より高い温度と、低い温度における測定値を用いて、前
記のように複数の温度係数βL、βUを求め、温度特性曲
線の特徴をより充分に反映させることができるので、後
述する温度補正に及ぼす誤差を小さくすることができ
る。

【００３６】なお、以上のように、ロードセル１のゼロ
点と、スパンと、温度検出用抵抗２１の両端間の出力電
圧を、基準温度ｔ２（２０℃）、基準温度ｔ２より低い
第１の温度ｔ１（０℃）、基準温度ｔ２より高い第２の
温度ｔ３（４０℃）で測定し、これに基づいて上記の温
度係数を求めるわけであるが、この各温度における、ゼ
ロ点と、スパンと、温度検出用抵抗２１の両端間の出力
電圧は、各温度ごとに同一で短時間の測定期間内のうち
に行なうのが望ましい。そうでないと、各温度での各測
定項目間の相対誤差が増加し、温度補正後の温度特性が
悪くなるからである。

【００３７】２．温度補正について ．温度補正とは、前記した基準温度、ｔ＝ｔ２（℃）
を用いて、他の温度におけるスパンＳ（ｔ）、ゼロ点Ｚ
（ｔ）の値を、スパンＳ（ｔ２）、ゼロ点Ｚ（ｔ２）の
値に一致させるための補正を行なうことである。以下で
は、この温度補正の手法について説明する。

【００３８】まず、この実施の形態におけるロードセル
１の特性式を前記（５）式を基礎にして求めると、
（５）式で、Ｒｓ＝０、Ｒｚ＝０とおいて、 Ｖｄｅ＝ＶＥ×｛（Ｆｘ／Ｆｎ）×Ｋ＋ｋＬＢ｝ ……（６） と表わされる。

【００３９】（６）式のＦｘを秤量皿の荷重ｆｐと、こ
の秤量皿の上に載置される秤量対象物の荷重ｆｘとに分
けて表記すると、 Ｖｄｅ＝ＶＥ×［｛（ｆｐ＋ｆｘ）／Ｆｎ｝×Ｋ＋ｋＬＢ］ ……（７） となる。

【００４０】さらに、前記のように、Ｋ、ｋＬＢは温度
特性をもつので、各々Ｋ（ｔ）、ｋＬＢ（ｔ）と表記す
ると、 Ｖｄｅ＝ＶＥ×［｛（ｆｐ＋ｆｘ）／Ｆｎ｝×Ｋ（ｔ）＋ｋＬＢ（ｔ）］ ……（８） となる。

【００４１】この（８）式から、スパンＳ（ｔ）、ゼロ
点Ｚ（ｔ）を求めると、 Ｓ（ｔ）＝ＶＥ×（ｆｘ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ） ……（９） Ｚ（ｔ）＝ＶＥ×｛（ｆｐ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ）＋ｋＬＢ（ｔ）｝……（１０） となる。

【００４２】温度補正を行なうにあたって使用する温度
係数については既に説明した。そして秤量の際の温度ｔ
が基準温度ｔ２より低いときは温度係数αL、βL、γL
を、高いときは温度係数αU、βU、γUを、用いて演算
し、温度補正を行なう。しかし、以下の説明では、便宜
上、温度係数を単に、α、β、γと表記する。

【００４３】前記（９）（１０）式から、基準温度ｔ２
（℃）のときのスパンＳ（ｔ２）とゼロ点Ｚ（ｔ２）の
値は、 Ｓ（ｔ２）＝ＶＥ×（ｆｘ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２） ……（１１） Ｚ（ｔ２）＝ＶＥ×｛（ｆｐ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２）＋ｋＬＢ（ｔ２）｝ ……（１２） となる。

【００４４】そこで、ｔ２（℃）を基準として温度変化
量Δｔを用いて表わすと、ｔ（℃）＝ｔ２（℃）＋Δｔ
（℃）として、 Ｓ（ｔ）＝Ｓ（ｔ２＋Δｔ） ＝ＶＥ×（ｆｘ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２）×（１＋β×Δｔ） ……（１３） Ｚ（ｔ）＝Ｚ（ｔ２＋Δｔ） ＝ＶＥ×｛（ｆｐ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２）×（１＋β×Δｔ） ＋ｋＬＢ（ｔ２）×（１＋α×Δｔ）｝ ……（１４） （１３）（１４）式から、温度補正値は、「Ｓ（ｔ）−
Ｓ（ｔ２）」、「Ｚ（ｔ）−Ｚ（ｔ２）」、として求め
られる。これを、各々、ΔＳ（ｔ）、ΔＺ（ｔ）、とす
ると、ゼロ点、スパンの温度補正値は、 ΔＳ（ｔ）＝ＶＥ×（ｆｘ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２）×（β×Δｔ）……（１５） ΔＺ（ｔ）＝ＶＥ×｛（ｆｐ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２）×（β×Δｔ） ＋ｋＬＢ（ｔ２）×（α×Δｔ）｝ ……（１６） となる。

【００４５】． 前記（１６）式で、秤量皿を交換す
ると、秤量皿の荷重ｆｐが変化する。このような場合に
は、前記（１６）式で示される、ゼロ点の温度補正値Δ
Ｚ（ｔ）における、 （ｆｐ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２）×（β×Δｔ） の項が、変化してしまうので、温度補正を正常に行なう
ことができない。

【００４６】この点を解決するため、ホイートストーン
ブリッジ回路１１の出力信号をＡ／Ｄ変換器３５でＡ／
Ｄ変換するに際し、Ａ／Ｄ変換器３１の感度Ｑ（ｔ２）
を、 「Ｑ（ｔ２）／（１＋β×Δｔ）」 に変更してからＡ／Ｄ変換すると、前記（１３）（１
４）式は、 Ｓ（ｔ）／（１＋β×Δｔ）＝ＶＥ×（ｆｘ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２） ……（１７） Ｚ（ｔ）／（１＋β×Δｔ）＝ＶＥ×｛（ｆｐ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２） ＋ｋＬＢ（ｔ２）×（１＋α×Δｔ）／（１＋β×Δｔ）｝……（１８） のようになる。

【００４７】この（１８）式における、 「（ｆｐ／Ｆｎ）×Ｋ（ｔ２）」、 の項には、 「（１＋β×Δｔ）」 の項を含んでいないため、温度依存性を除去することが
できる。

【００４８】従って、温度によるスパンの変化量は、 ΔＳ（ｔ）＝０、 となり、また、 ΔＶＬＢ（ｔ）＝ｋＬＢ（ｔ２）×｛（１＋α×Δｔ）
／（１＋β×Δｔ）｝ となって、ｆｐの変化は温度特性に無関係となる。

【００４９】．前記（１８）式において、ストレンゲ
ージ抵抗３、４、５、６の抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ
４は、経年により湿気でばらばらに変化し、これによっ
て、ｋＬＢ（ｔ２）が変化して、 「ｋＬＢ（ｔ２）＋ｋ｀ＬＢ（ｔ２）」 となったときは、ゼロ点の温度補正値ΔＺ（ｔ）は、 「ｋ｀ＬＢ（ｔ２）×｛（１＋α×Δｔ）／（１＋β×
Δｔ）｝」 の誤差を生じるため、温度特性が悪くなる。

【００５０】これを防止するため、予めＥＥＰＲＯＭ３
２に秤量皿の荷重（初荷重）ｆｐを記憶しておく。この
データにより、ゼロバランスの変化分である、ｋ｀ＬＢ
（ｔ２）、を検出できるので、 「ｋ｀ＬＢ（ｔ２）×｛（１＋α×Δｔ）／（１＋β×
Δｔ）｝」 も温度補正量に加えることができ、温度特性の悪化を防
止することができる。

【００５１】次に、この実施の形態のロードセル秤の秤
量の際の動作について説明する。

【００５２】図８は、この実施の形態のロードセル秤の
秤量作業を説明するフローチャートである。

【００５３】まず、マイクロコンピュータ３１のＣＰＵ
は、時間Ｎが経過したか否かを判断する（ステップＳ
１）。時間Ｎは、切り替えスイッチ３６を温度センサ回
路２３側に切り替えて、温度センサ回路２３による温度
測定を行なうインターバル時間間隔であり、予め、例え
ばＮ１、Ｎ２、Ｎ３の３種類が用意されていて、この時
間は、Ｎ１＞Ｎ２＞Ｎ３の関係にある。すなわち、時間
Ｎが経過したか否かの判断（ステップＳ１）は、現在設
定されているＮ１、Ｎ２、Ｎ３のうちのいずれかの時間
が経過したか否かの判断である。秤量作業の開始時にお
いては、時間Ｎの初期値（例えば、＝Ｎ２）を用いて判
断する。

【００５４】時間Ｎが経過していないときは、切り替え
スイッチ３６をホイートストーンブリッジ回路１１側に
切り替えておいて、ホイートストーンブリッジ回路１１
の出力検出と、この検出出力と温度センサ回路２３によ
る前回の検出出力とに基づいて、ゼロ点、スパンを求
め、秤量のための所定の演算を行なう（ステップＳ
２）。

【００５５】すなわち、ステップＳ２では、前記（１
３）（１４）式〔あるいは、（１７）（１８）式〕で表
わされるアルゴリズムで、ゼロ点Ｚ（ｔ）、スパンＳ
（ｔ）を求め、これを（１５）（１６）式で表わされる
温度補正値ΔＺ（ｔ）、ΔＳ（ｔ）（前記２．．の手
法を用いることもできる）で補正して、このゼロ点、ス
パンの補正後の値と、ホイートストーンブリッジ回路１
１の出力を用い、周知のアルゴリズムにより秤量対象物
の荷重を求め、これをディスプレイ装置３４に表示す
る。

【００５６】時間Ｎが経過したときは、切り替えスイッ
チ３６を温度センサ回路２３側に切り替えて温度検出を
行ない、今回の検出温度ｔn+1と前回の検出温度ｔnか
ら、現在の時間Ｎの間の検出温度の単位時間あたりの値
Ｍを、 （ｔn+1−ｔn）／Ｎ＝Ｍ で算出する（ステップＳ３）。

【００５７】この単位時間あたりの値Ｍについては、こ
の値Ｍについて、予め設定された値ｑ１、ｑ２（ｑ１＜
ｑ２）と比較される（ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６）。

【００５８】そして、Ｍ＜ｑ１であるときは、時間Ｎと
してＮ１を設定する（ステップＳ４、Ｓ７）。ｑ１≦Ｍ
＜ｑ２であるときは、時間ＮとしてＮ２を設定する（ス
テップＳ５、Ｓ８）。そして、ｑ２≦Ｍであるときは、
時間ＮとしてＮ３を設定する（ステップＳ６、Ｓ９）。

【００５９】このように、単位時間あたりの値Ｍの大き
さにより温度検出のインターバルの時間Ｎを変化させる
ことで、単位時間あたりの温度変化が大きいときは、温
度測定時間の間隔を小さくして、温度変化に対する温度
補正の追従性を向上させることができ、また、秤量動作
のされていない期間を減少させることができる。

【００６０】また、切り替えスイッチ３６を用い、ホイ
ートストーンブリッジ回路１１からの出力のＡ／Ｄ変換
と、温度センサ回路２３からの出力のＡ／Ｄ変換を、別
々のＡ／Ｄ変換器で行なったとすると、ホイートストー
ンブリッジ回路１１に入力する電源電圧ＶＥの変化に対
して、Ａ／Ｄ変換器自体のスパン、ゼロ点の変化率が異
なってしまう。

【００６１】これに対し、この実施の形態では、切り替
えスイッチ３６を用い、ホイートストーンブリッジ回路
１１からの出力のＡ／Ｄ変換と、温度センサ回路２３か
らの出力のＡ／Ｄ変換を、単一のＡ／Ｄ変換器３５で行
なう構成としたので、各測定値の間の相対的な誤差を除
去することができる。

【００６２】３．スパン温度補正抵抗について ロードセル１には、スパン温度補正抵抗７が設けられて
いる。このスパン温度補正抵抗７は、図３に示すよう
に、ホイートストーンブリッジ回路１１に直列に接続さ
れている抵抗である。この抵抗は、図１０〜１２を参照
して前記した従来のロードセル１に用いられているスパ
ン温度補正抵抗７と同様に、温度変化に基づくスパンの
変動を抑制するためのものである。

【００６３】図９には、大気温度およびスパン（のカウ
ント値）の大きさの時間変化をグラフで示している。同
図に示すように、大気温度が２０℃から突然０℃に低下
すると、スパンの値も変動する。つまり、スパン温度補
正抵抗７を用いない場合（Ｒｓなしの場合）は、急激に
スパンの値が変動する。これに対し、固定抵抗値のスパ
ン温度補正抵抗７を用いる場合（Ｒｓ有りの場合）は、
スパンの値の変動は緩やかである。

【００６４】そこで、この発明の実施の形態では、急激
な温度変化に基づく急激なスパンの変動をスパン温度補
正抵抗７によりある程度除去し、除去し得なかったスパ
ンの変動については前記のように温度補正を行って除去
する。

【００６５】すなわち、スパン温度補正抵抗７を用いず
に、温度変化に基づくスパンの変動を温度補正のみによ
り除去することも可能である。しかし、その場合は、図
９のグラフに示すように、急激な温度変化による単位時
間当たりのスパンの変動も大きいため、ロードセル秤が
温度補正を行う時間間隔が小さくなり、温度補正を行っ
ている時間は秤量ができないので、秤量待ち時間が無視
できないほど大きくなる不具合がある。これに対し、こ
の発明の実施の形態では、スパン温度補正抵抗７を用い
てスパンの変動をなだらかなものにしているので、ロー
ドセル秤が温度補正を行う時間間隔を大きくでき、秤量
待ち時間を小さくできる。

【００６６】スパン温度補正抵抗７は、スパンの変動を
ある範囲内に収めることができる適当な固定抵抗値のも
のを用いればよい。温度変化に基づくスパンの変動の正
確な補正は前記の温度補正により行うため、従来のよう
に、スパン温度補正抵抗７にレーザで切り込みを入れる
ことで抵抗値を漸近的に適正値に近づけるようにする作
業も不要である。

【００６７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、予めゼロ点の
出力、スパンの出力、温度センサの出力の各値を複数の
温度条件下で検出し、記憶させておけば、ゼロ点、スパ
ンについての温度補正値を求めることができるので、ス
パンやゼロ点調節用の抵抗の抵抗値の煩雑な調整作業を
不要とし、ロードセル秤の製造コストを低減することが
できる。しかも、温度変化に基づくスパンの変動をスパ
ン温度補正抵抗によりある程度抑制しておいて、残りの
スパンの変動はスパンについての温度補正値を求めるこ
とで対応できるので、急激な温度変化があっても頻繁に
スパンの温度補正値を求める必要が無く、急激な温度変
化のある環境下においても速やかに温度測定を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態であるロードセル秤に
用いるロードセルの斜視図である。

【図２】前記ロードセルにプリント基板を取り付けたと
きの斜視図である。

【図３】前記ロードセルのホイートストーンブリッジ回
路の回路図である。

【図４】前記ロードセルの温度センサ回路の回路図であ
る。

【図５】前記ロードセルの全体的な回路構成を示すブロ
ック図である。

【図６】この発明の一実施の形態で温度係数を求める際
の測定データ項目を示す表である。

【図７】スパンの温度特性曲線の例を示すグラフであ
る。

【図８】前記ロードセル秤で秤量する場合の動作を説明
するフローチャートである。

【図９】大気温度およびスパンの大きさの時間変化を示
すグラフである。

【図１０】従来のロードセルの斜視図である。

【図１１】従来のロードセルにプリント基板を取り付け
たときの斜視図である。

【図１２】従来のロードセルのホイートストーンブリッ
ジ回路の回路図である。

【符号の説明】

１ ロードセル ストレンゲージ抵抗 ７ 補正抵抗 １１ ホイートストーンブリッジ回路 ２１ 温度センサ ３２ 記憶手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストレンゲージ抵抗を起歪体に形成した
   ロードセルを備え、 このロードセルが荷重を受けて生じる歪量に応じた前記
   ストレンゲージ抵抗の抵抗値に応じた出力により秤量対
   象物の荷重を測定するロードセル秤であって、 前記ストレンゲージ抵抗に接続され温度変化に基づくス
   パンの変動を抑制する補正抵抗と、 前記ロードセルに形成されている温度センサと、 ゼロ点及びスパンの前記ストレンゲージ抵抗の抵抗値に
   応じた出力並びに前記温度センサの出力の各値をいずれ
   も同一の複数の温度条件下で検出した検出値に基づいて
   求めた、前記ゼロ点及びスパンの出力並びに前記温度セ
   ンサの出力に関する温度係数を予め記憶している記憶手
   段と、 前記温度センサの出力と前記各温度係数を用いた演算式
   に基づく演算により、前記ゼロ点、前記スパンについて
   の温度補正値を求める演算手段と、を備えていることを
   特徴とするロードセル秤。