JP2008202939A - 電子天びん - Google Patents

Abstract

【課題】通電ドリフトの影響を低減した電子天びんを提供する。
【解決手段】荷重検出部１で検出される荷重信号と温度センサ６の出力信号を一定周期で切り替えてディジタル信号に変換するスイッチ７及びＡ／Ｄ変換器２と、前記荷重信号の温度補正と重量値への変換の演算処理を行う制御部３と、内蔵分銅５及び分銅加除機構４を備え、前記制御部３に通電時のゼロ点ドリフトとスパンドリフト特性を一定期間測定し、このドリフトを補正する補正式をもとめてＲＡＭ３３に記憶し、次回通電時に前記補正式により荷重信号のゼロ点ドリフトとスパンドリフトを補正する機能を付加する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子天びん（電子はかり）に関し、特に通電時のドリフト期間を補正により短縮した電子天びん（電子はかり）に関する。

従来、電子天びんには、皿上荷重と電磁力をサーボ機構によりバランスさせ、その電磁力発生に要した電流を測定し、この電流値をＡ／Ｄ変換器及びマイクロプロセッサなどから構成される演算処理部により演算処理して重量値に換算して表示する電磁力平衡型のものが多く用いられている。また、電子天びんより比較的重い被計量物を計量する電子はかりには、金属ブロックをめがね型にくり抜きその肉薄部を起歪部とし、この部分に歪ゲージを貼着してブリッジ回路を形成したロードセルを荷重検出部として用い、このブリッジからの出力信号をＡ／Ｄ変換器及びマイクロプロセッサなどから構成される演算処理部により演算処理して重量値に変換して表示するロードセル形のものが多く用いられている。

これら従来の電子天びんや電子はかりは内部に温度センサを備え、温度が定常状態での温度の関数としてゼロ点及びスパンドリフトを記憶させ、測定した重量値に温度に対応した前記ゼロ点及びスパンドリフトを補正するための補正演算を行った重量値を出力表示している。
特開２００３−２１４９３２号公報 特開２００２−１４８１０５号公報 特開２０００−２４１２３４号公報 特開２００１−１３００１号公報

従来の電子天びんは、上記のように構成されており、定常状態での温度変化に対してはゼロ点及びスパンドリフトが補償されているが、通電した直後からしばらくの間は電子部品の発熱などにより急激に温度が上昇するため、上述の定常状態での温度ドリフト特性とは傾向が異なり温度補正が追いつかず、ゼロ点及びスパンに誤差を生じるため、電子天びんや電子はかりを誤差が少なく使用できる状態になるまで長い暖気時間を必要とするという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、通電した直後のゼロ点及びスパンドリフト特性を補正し、電子天びんを使用できる状態になるまでの暖気時間を短縮した高精度の電子天びんを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の電子天びんは、皿上荷重をサンプリング測定して重量値に換算し、この重量値を表示する電子天びんにおいて、通電直後から一定期間加除を繰り返す加除手段と、前記加除手段による加除が繰り返された期間の測定値からゼロ点又はスパンドリフトの一方あるいはその両方を補正する補正値を算出し、前記補正値の時系列情報と前記加除手段の加除に関する情報から補正式を求める演算手段と、次回通電時より皿上荷重の測定値を前記補正式で補正する測定値補正手段を備えている。

本発明が第２に提供する発明は、請求項１記載の電子天びんにおいて、前記加除手段は、内蔵分銅と内蔵分銅加除機構とからなる。
また、本発明が第３に提供する発明は、請求項１記載の電子天びんにおいて、一定時間間隔で内蔵分銅の加除を一定期間自動的に行う自動分銅加除手段を備えている。
さらに、本発明が第４に提供する発明は、請求項１及び請求項２記載の電子天びんにおいて、ゼロ点又はスパンドリフトの一方あるいはその両方の補正に用いる補正式の更新を行う補正更新手段を備えている。
本発明の電子天びんは、上記のように構成されており、通電時のドリフト特性が補正されるので被計量物の計量を開始できるようになるまでの暖気時間を短縮することができる。

本発明の電子天びんは、予め、通電ドリフト特性を記憶し補正演算することにより、通電時のドリフトを減少させ電子天びんを使用できる状態になるまでの暖気時間を短縮できる。また、電子天びんのドリフトは温度に依存し、ユーザが据え付ける環境により通電ドリフトが変化する可能性があるので、ユーザが使用する環境での通電ドリフトを記憶し補正演算することにより、より正確なドリフト補正が可能である。

本発明が提供する電子天びんはつぎのような特徴を有している。第１の特徴は皿上荷重をサンプリング測定して重量値に換算し、この重量値を表示する電子天びんにおいて、通電直後から一定期間加除を繰り返す加除手段と、前記加除手段による加除が繰り返された期間の測定値からゼロ点又はスパンドリフトの一方あるいはその両方を補正する補正値を算出し、前記補正値の時系列情報と前記加除手段の加除に関する情報から補正式を求める演算手段と、次回通電時より皿上荷重の測定値を前記補正式で補正する測定値補正手段を備えている点である。
第２の特徴は前記加除手段は、内蔵分銅と内蔵分銅加除機構とからなる点である。
第３の特徴は一定時間間隔で内蔵分銅の加除を一定期間自動的に行う自動分銅加除手段を備えている点である。
第４の特徴はゼロ点又はスパンドリフトの一方あるいはその両方の補正に用いる補正式の更新を行う補正更新手段を備えている点である。
したがって最良の形態の基本的な構成は、請求項１、請求項２、請求項３および請求項４記載の特徴を備えた構成を具備する電子天びんである。

以下実施例により本発明の電子天びんを詳細に説明する。図１は、本発明の電子天びんの構成を示すブロック図である。荷重検出部１は、サーボ機構やロードセルなどの荷重感応部１ｂに作用する荷重に対応する電気信号を出力し、その出力はＡ／Ｄ変換器２によってディジタル化された後、制御部３にとりこまれる。

前記荷重検出部１に近接して分銅加除機構４が配設されており、この分銅加除機構４はレバーとカムおよびその駆動モータ等の公知の機構によって、内蔵分銅５を荷重検出部１の荷重感応部１ｂに着設または除去することができる。この分銅加除機構４の駆動指令は制御部３から与えられる。

また、荷重検出部１内には、温度センサ６が内設されており、この温度センサ６の出力もＡ／Ｄ変換器２でディジタル化された後に制御部３にとりこまれる。Ａ／Ｄ変換器２の入力段には、この温度センサ６の出力と荷重検出部１の出力を所定の周期で交互にディジタル化するため、入力信号切り替え用のスイッチ７が設けられている。このスイッチ７も制御部３からの信号によって駆動制御される。

前記制御部３はマイクロコンピュータを主体として構成されており、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、入出力インターフェース３４及び入力装置３５等を備え、前記したＡ／Ｄ変換器２等のほかに、計量値の表示するための表示器８が接続されている。

前記ＲＯＭ３２には、通常の測定用のプログラムのほかに、後述する通電時ドリフトを補正する補正式を取得する補正式取得プログラムが書き込まれている。また、ＲＡＭ３３には、荷重検出部１からのディジタル変換データを格納するエリアやワークエリアのほか、通電時のゼロ点及びスパンのドリフト特性及びこれらのドリフトを補正する補正式を記憶するエリアが設定されている。

図２はＲＯＭ３２に書き込まれている通電時補正式取得プログラムの内容を示すフローチャートである。以下、図１及び図２を参照しつつ前記補正式を得るための手順を説明する。前記入力装置３５の補正スイッチ３５ａをＯＮにした状態で電源を入れると、通電時補正式取得プログラムがスタートし、サンプリング周期を監視しＴ時間に達すると（Ｓ１〜Ｓ３）、皿上荷重０、すなわち受け皿１ａのみでの荷重測定を行い、その測定値Ｃ１（Ｔ時間後のゼロ点ドリフト量）を前記ＲＡＭ３３に記憶する（Ｓ４）。続いて前記制御部３で制御される分銅加除機構４によって例えば６００ｇｒの内蔵分銅５を荷重感応部１ｂに負荷し(Ｓ５)、前記内蔵分銅５の荷重測定を行い、その測定値Ｄ１と前記測定値Ｃ１からスパンドリフト量（Ｄ１−Ｃ１−６００）を算出し、この値を記憶する（Ｓ６）。次に、前記内蔵分銅５を前記分銅加除機構４によって荷重感応部１ｂから除去する（Ｓ７）。

この時点からさらにＴ時間（スタートから２Ｔ時間）経過するかを前記制御部３により監視し（Ｓ２、Ｓ３）、Ｔ時間経過する毎にステップＳ４からＳ７を繰り返し実行し、皿上荷重０及び分銅荷重の測定とスパンドリフト量（Ｄｉ−Ｃｉ−６００）の算出を行ってゼロ点ドリフト量Ｃｉとスパンドリフト量（Ｄｉ−Ｃｉ−６００）を記憶する。図３はスパン６００ｇの電子天びんの通電時のゼロ点ドリフト量（Ａ）とスパンドリフト量（Ｂ）を示したもので、これらのドリフト量の測定／記憶はほぼ０に落ち着く時間に予め設定されている測定回数ｎに到達するまで行われ、測定回数がｎ回を越えると（Ｓ８）、ゼロ点ドリフトを補正するためのゼロ点補正値Ｅｉを次式（１）により算出し、この補正値ＥｉをＲＡＭ３３に記憶する(Ｓ９)。
Ｅｉ＝−Ｃｉ ………（１）
続いて、スパンドリフトを補正するためのスパン補正値Ｆｉを次式（２）により算出し、この補正値ＦｉをＲＡＭ３３に記憶する（Ｓ１０）。
Ｆｉ＝−（Ｄｉ−Ｃｉ−６００） ………（２）

次にサンプリング値である前記補正値Ｅｉ群をゼロ点補正曲線で近似する時間関数の補正式Ｅ（ｔ）に変換しＲＡＭ３３に記憶し（Ｓ１１）、前記補正値Ｆｉ群をスパン補正曲線で近似する時間関数の補正式Ｆ（ｔ）に変換しＲＡＭ３３に記憶する（Ｓ１２）。図４は、前記ゼロ点補正値Ｅｉ群とゼロ点補正曲線との関係（Ａ）と前記スパン補正値Ｆｉ群とスパン補正曲線との関係（Ｂ）を示したものである。

上記のように補正スイッチ３５ａをＯＮにしたままで通電ドリフト期間（ｎＴ時間）以降も継続して使用する場合は、通常の計量表示を行う。すなわち、サンプリング周期ごとに皿上荷重Ｗｉが測定されＲＡＭ３３に記憶される(Ｓ２０)とともに、この皿上荷重Ｗｉは例えば移動加算等による平滑化処理などのディジタルフィルタリング処理と温度補正処理が加えられて皿上荷重Ｗａに変換され表示器８に表示される。

また、前記補正スイッチ３５ａをＯＦＦにした状態で電源を投入した場合は、前記ＲＡＭ３３に記憶されている通電時ドリフトを補正する前記補正式Ｅ（ｔ）およびＦ（ｔ）を用いて前記皿上荷重Ｗａに対し通電時のドリフト補正が行われる。この場合の手順を図５のフローチャート図に示す。電源投入から一定の周期で皿上荷重Ｗｉを測定してＲＡＭ３３に記憶し（Ｓ２０）、一連の皿上荷重Ｗｉをディジタルフィルタを用いて平滑化処理し、温度補正を行い皿上荷重Ｗａに変換する（Ｓ２１）。次いで次式（３）を用いて皿上荷重Ｗａに演算処理を行い、ゼロ点及びスパンドリフトを補正した皿上荷重Ｗｏに変換し（Ｓ２２）、表示器８に表示する（Ｓ２３）。
Ｗｏ＝Ｗａ（１＋Ｆ（ｔ）／６００）＋Ｅ（ｔ） ………（３）
上記（３）式において、皿上荷重Ｗａとその通電時のスパンドリフト量の比率と、図３（Ｂ）に示した６００ｇｒの内蔵分銅５の皿上荷重とその通電時のスパンドリフト量（図３（Ｂ）に示す）の比率はほぼ等しいので、皿上荷重Ｗａのマイナス方向のスパンドリフ量による低減率は、Ｆ（ｔ）／６００で示される増加率によって補正される。また、通電時のゼロ点ドリフト量はゼロ点補正式Ｅ（ｔ）を加算することにより補正され、皿上荷重Ｗｏは、通電時よりドリフト量を除去した状態での皿上荷重Ｗａに等しくなる。

上記のように記憶されている補正式Ｅ（ｔ）、Ｆ（ｔ）を再通電時に使用する場合は補正スイッチ３５ａをＯＦＦにしてから電源を投入し、使用環境条件が大きく変わったり、環境条件の異なる測定場所で使用するために前記補正式Ｅ（ｔ）、Ｆ（ｔ）を更新する必要がある場合は、補正スイッチ３５ａをＯＮにしてから電源を入れるようにする。以上は通電時ゼロドリフト及びスパンドリフトの両方を同時に補正する場合の説明であるが、ゼロ点ドリフトまたはスパンドリフトのいずれか一方だけを補正する場合は（３）式において対象とする補正式（１）または（２）式を０に置き換えればよい。

上記実施例の電子天びんは、ゼロ点及びスパンドリフトの補正式の取得と皿上荷重の測定値の補正を自動的に行うことができるものであるが、前記内蔵分銅５および分銅加除機構４に通常校正用として用いられている内部分銅と分銅加除機構を兼用させることも可能である。

本発明は電子天びんの通電時のドリフトの影響を低減することができる。

本発明の電子天びんの構成を示すブロック図である。 実施例に係わる通電時ドリフトの補正式を求める手順を示すフローチャート図である。 通電時のゼロ点ドリフト（Ａ）とスパンドリフト（Ｂ）の特性図である。 通電時のゼロ点ドリフトの補正値とゼロ点補正曲線（Ａ）及びスパンドリフトの補正値とスパンその補正曲線（Ｂ）を示す図である。 本発明の電子天びんの計量表示手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

１ 荷重検出部
１ａ 受け皿
１ｂ 荷重感応部
２ Ａ／Ｄ変換器
３ 制御部
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＯＭ
３３ ＲＡＭ
３４ インターフェース
３５ 入力装置
３５ａ 補正スイッチ
４ 分銅加除機構
５ 内蔵分銅
６ 温度センサ
７ スイッチ
８ 表示器

Claims (4)

1. 皿上荷重をサンプリング測定して重量値に換算し、この重量値を表示する電子天びんにおいて、通電直後から一定期間加除を繰り返す加除手段と、前記加除手段による加除が繰り返された期間の測定値からゼロ点又はスパンドリフトの一方あるいはその両方を補正する補正値を算出し、前記補正値の時系列情報と前記加除手段の加除に関する情報から補正式を求める演算手段と、次回通電時より皿上荷重の測定値を前記補正式で補正する測定値補正手段を備えていることを特徴とする電子天びん。
2. 前記加除手段は、内蔵分銅と内蔵分銅加除機構とからなることを特徴とする請求項１記載の電子天びん。
3. 一定時間間隔で内蔵分銅の加除を一定期間自動的に行う自動分銅加除手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の電子天びん。
4. ゼロ点又はスパンドリフトの一方あるいはその両方の補正に用いる補正式の更新を行う補正更新手段を備えていることを特徴とする請求項１および請求項２記載の電子天びん。

Images