JP2009281971A - 秤の製造方法、及び秤 - Google Patents

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【課題】複数個のロードセルを備えた秤であって、各ロードセルの温度変化により出力変化の補正をすることなく、秤として温度による出力変化値を予め定められた規定値以下にすることができる秤の製造方法、及び秤を提供すること。
【解決手段】起歪体11と、該起歪体11の起歪部11aに取り付けた歪ゲージZ1〜Z4と、該歪ゲージZ1〜Z4の抵抗値変化を電気信号に変換する変換回路を具備するロードセル10を複数個備えた秤の製造方法であって、個々のロードセル10の任意の温度変化当たりの出力変化値を測定して、その測定値を個々のロードセル10に対応させて記録するステップと、秤が具備する複数個のロードセル10の出力変化値の和が所定の基準値以下になる出力変化値を有するロードセルを出力変化値を記録しているロードセルの中から選択するステップと、選択したロードセルを秤に組み込むステップと、を備えた。
【選択図】図1

Description

本発明は、ロードセルを複数個備えた秤の製造方法、及び該製造方法で製造された秤に関するものである。
該起歪体の起歪部に取り付けた歪ゲージと、該歪ゲージの抵抗値変化を電気信号に変換する変換回路を具備するロードセルは、温度によりその出力が変化する。このロードセルの温度による出力変化の値は、一定ではなくロードセルによりバラツキがある。ロードセルを複数個備えた秤は、多数製造されているロードセルの中から複数個を選択し、秤に組み込んで製造されている。このようなロードセルを複数個備えた秤は、ロードセルの出力を合算し平均した出力が秤の出力となるから、それぞれのロードセルの温度による出力変化値の和が、それぞれの値を相殺して小さくなりゼロに近づくこともあれば、逆に大きくなってゼロから遠くなることもある。
特公平6−58237号公報
通常、このようなロードセルでは、5℃当たりの出力変化を測定しているが、その測定値は一定ではなく、ロードセル毎に異なる。そのため秤としての温度による出力変化値が予め定められた規定値に満たない場合、各ロードセルの温度による出力変化の値を補正する必要があった。ロードセルの温度による出力変化の値を補正するといっても、例えば、10mV当たり温度による出力値を所定の値(例えば±0.0125%)以下等の高精度に調整することは容易でなく、調整に多くの時間が必要とするという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、複数個のロードセルを備えた秤において、各ロードセルの温度変化により出力変化の補正をすることなく、秤として温度による出力変化値を予め定められた規定値以下にすることができる秤の製造方法、及び秤を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、起歪体と、該起歪体の起歪部に取り付けた歪ゲージと、該歪ゲージの抵抗値変化を電気信号に変換する変換回路を具備するロードセルを複数個備えた秤の製造方法であって、個々のロードセルの任意の温度変化当たりの出力変化値を測定して、その測定値を個々のロードセルに対応させて記録するステップと、秤が具備する複数個のロードセルの出力変化値の和が所定の基準値以下になる出力変化値を有するロードセルを出力変化値を記録しているロードセルの中から選択するステップと、選択したロードセルを秤に組み込むステップと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、上記秤の製造方法において、出力変化の測定値を個々のロードセルに対応させて記録するステップとは、該測定した出力変化値を個々のロードセルに明記するステップであることを特徴とする。
また、本発明は、上記秤の製造方法において、秤が備えるロードセルが偶数個である場合、奇数回目のロードセルは出力変化値の記録値を意識することなく選択するステップと、偶数回目のロードセルの選択は、直近の奇数回目で選択したロードセルの出力変化値に選択しようとするロードセルの出力変化値を加算した値が所定の基準値以下になる出力変化値を有するロードセルを選択するステップと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、請求項1又は2に記載の秤の製造方法において、秤が備えるロードセルが奇数個である場合、該奇数個を任意の数で割り、その商個数については出力変化値の記録を意識することなく選択するステップと、選択したロードセルの出力変化値を合算し、該合算した値に相対した値を残りのロードセルの個数で割り、その値の出力変化値に近い出力変化値を有するロードセルを選択するステップと、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、起歪体と、該起歪体の起歪部に取り付けた歪ゲージと、該歪ゲージの抵抗値変化を電気信号に変換する変換回路を具備するロードセルを複数個備えた秤であって、複数個のロードセルは、個々のロードセルの任意の温度当たりの出力変化値を測定して、その測定値を個々のロードセルに対応させて記録している複数個のロードセルの中から、当該秤が備える複数個のロードセルの出力変化値の和が所定の基準値以下になるように選択したロードセルであることを特徴とする。
請求項1又は2に記載の発明によれば、個々に製造したロードセルの温度による出力変化値を測定して記録しておき、複数のロードセルを備えた秤を製造する際に、該記録を基に各ロードセルの温度による出力変化値が互いに相殺するような出力変化値を有するロードセルを前記出力変化値が記録されたロードセルの中から選択し、該選択したロードセルを組み込んで秤を製造するので、温度による出力変化値にバラツキのあるロードセルを用いても、温度による出力変化値の少ない秤を製造できる。
請求項3又は4に記載の発明によれば、使用する複数個のロードセルの数が奇数か偶数かに関わり無く、温度による出力変化の値の少ない秤を製造できる。
請求項5に記載の発明によれば、各ロードセルの温度による出力変化の補正をすることなく、温度による出力変化の値の少ない秤を提供できる。
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る秤に用いるロードセルの一構成例を示す図である。 ロードセル10は、図1(a)に平行四辺形型の起歪体11の4つの起歪部11aに歪ゲージZ1乃至Z4を取り付けた構成のロードセル本体と、該歪ゲージZ1乃至Z4を図1(b)に示すようなホイートストンブリッジ回路に組み込んだ変換回路12とを具備する。起歪体11の一端を固定し、他端に荷重が加わることにより、起歪部11aが変形すると歪ゲージZ1乃至Z4も変形し、該変形に伴う抵抗値変化を変換回路12で電気信号に変換し、他端に加わる荷重の大きさを測定するようになっている。
上記構成のロードセル10を複数個備えた秤、例えば図2に示すように、矩形状の秤量台(皿)21を備え、該秤量台21の四隅にロードセル10−1〜10−4を配置し、各ロードセル10の一端を固定台22に支持部材23を介して固定台22に固定し、他端で秤量台(皿)21を支持するように構成した台秤20では、その回路の構成は図3に示すようになっている。図3において、12−1〜12−4はそれぞれロードセル10−1〜10−4の変換回路であり、各変換回路12−1〜12−4の出力Vo1〜Vo4はそれぞれ出力端子14−1、14−2に接続され、秤量台(皿)21に載置された荷重の測定値を出力値Voutとして出力するようになっている。ここで、Voutは下式に示すように、各ロードセルの出力を合算し平均した値である。
Vout=(Vo1+Vo2+Vo3+Vo4)/4
従って、温度変化による秤の出力変化dVout/dtも下式に示すように、各ロードセルの温度による出力変化の合算の平均値で表される。
dVout/dt
={(dVo1/dt)+(dVo2/dt)+(dVo3/dt)
+(dVo4/dt)}/4
となる。また、ロードセルを4個以下又は4個以上備えた秤においても、その出力値は各ロードセルの出力を合算し平均した値であり、温度変化による秤の出力変化も各ロードセルの温度による出力変化の合算の平均値で表される。なお、図3において、13−1〜13−4はそれぞれロードセル10−1〜10−4の調整器であり、固定抵抗器RAと可変抵抗器VRで構成される。また、R1、R2はそれぞれ固定抵抗器である。
上記のようにロードセルを複数個(ここでは4個)備えた秤では、多数製造されているロードセル10の中から複数個のロードセル10を選択し、台秤20に組み込んでいる。各ロードセル10の出力Voは上記のように温度により変化する。しかもこの温度による変化は一定ではなく、個々のロードセル10によってバラツキがある。そのため、台秤20の出力Voutは上記のように、それぞれのロードセル10−1〜10−4の温度変化による出力変化値和が、それぞれの値を相殺して小さくなりゼロに近づくこともあれば、逆に大きくなってゼロから遠くなることもある。ここでは、多数製造されているロードセル10の中から温度による出力変化値を基に所定のルールによりロードセル10を選択することにより、個々のロードセル10の温度による出力変化を補正することなく、温度による出力変化値の少ない秤を製造するのである。なお、図2(a)は秤の平面図、図2(b)は側面図である。以下、台秤20の製造方法について説明する。
〔ロードセルの製造〕
ロードセル10は図1(a)に示す形状の起歪体11を例えば高力アルミ等で製造する。そして該起歪体11の4個の起歪部11aにそれぞれ歪ケージZ1〜Z4を貼り付けた構成のロードセル本体を製造する。図1(b)に示す回路構成の変換回路を形成した変換回路基板を製造する。このロードセル本体に変換回路基板を組み込むことでロードセルは製造される。勿論、ロードセル本体と変換回路基板は別々に配置されるようにしてもよい。
ロードセル10は製造すると個々に所定温度変化(例えば5℃)当たりの出力変化を測定し、製品台帳に図4に示すように記録されている。即ち、ロードセルの製造番号に対応して5℃あたりの温度による出力変化値が記録されている。「+」,「−」の符号は当該ロードセルが保有している個々の温度特性が、プラス方向に作用するか、マイナス方向に作用するかを示す。台秤20に使用するロードセル10を上記製品台帳から後に詳述するルールに基づいて、4個選択し、製造中の台秤20に組み込む。完成した台秤20の検査を行う。計量法では無負荷表示への温度影響として、「零点又は零点付近の指示は、1級の秤では1℃、また、他の等級では5℃の周囲温度差に対して1目量(e)を越えて変化してはならない。」と規定し、「多目量秤及び複目量秤の場合、これには、秤の最小目量を適用する。」と規定している。これは例えば目量50g、秤量400kgの秤の場合、5℃当たりの温度変化値は、±50g以内と定められている。これを式で表すと下記のようになる。
50g÷400000g×10000=1.25
〔複数のロードセルを使用する秤の製造方法〕
次に、複数のロードセル10を使用する秤の製造方法について詳細に説明する。
先ず、製造したロードセルの5℃当たりの温度変化による出力変化値を測定し、図4に示すように製品台帳に記録する。そして多数のロードセルを在庫しておく。図示するように、ロードセルには独特の製造番号が付されており、5℃当たりの温度変化による出力変化の測定は、製造番号毎に行う。測定値は「+0.43」、「−0.73」、「−1.77」、「+1.97」のような値であり、以下の手順で測定する。
・3つの異なる温度環境下、20℃、40℃、0℃で、それぞれロードセル10に10Vの電圧(直流電圧)を印加し出力値を測定し、測定した出力値より、計算により5℃当たりの温度変化による出力変化値を求める。最初に、20℃〜40℃への温度変化の、5℃当りの温度変化による出力変化値を求めるために、40℃の温度環境下で測定した出力値から、20℃の温度環境下で測定した出力値を減算し、下式により5℃当りの温度変化による出力変化の値を求める。
(40℃での出力測定値−20℃での出力測定値)÷4÷100mV×10000
=5℃当りの温度変化による出力変化値
40℃での出力測定値が0.0465mV、20℃での出力測定値が0.0415mVのとき、上式により、5℃当りの温度変化による出力変化値は、+1.25となる。
次に、0℃〜20℃への温度変化の、5℃当たりの温度変化による出力値の変化を求めるために、0℃の温度環境下で測定した出力値から、20℃の温度環境下で測定した出力値を減算し、下式により5℃当りの温度変化による出力変化値を求める。
(0℃での出力測定値−20℃での出力測定値)÷4÷100mV×10000
=5℃当りの温度変化による出力変化値
0℃での出力測定値が0.0399mV、20℃での出力測定値が0.0415mVのとき、上式により、5℃当りの温度変化による出力変化値は、−0.40となる。
最後に、20℃〜40℃への温度変化による5℃当たりの温度変化による出力変化値=+1.25と、20〜0℃への温度変化による5℃当たりの温度変化による出力変化値=−0.40とを加算し、この加算値を2で割ることにより、当該ロードセルの5℃当たりの温度変化による出力変化値として+0.825の値を得る。小数点以下3位の値を四捨五入して、+0.83を得る。この+0.83が当該ロードセルの5℃当たりの温度変化による出力変化値となる。
理論上、ロードセルの温度変化による出力変化値は、図5(a)、(b)に示すように、直線になるが、実際は、個々のロードセルにより、温度変化による出力変化値にはバラツキがある。そのため、そのバラツキを平均化する目的で、それぞれ足して、その値を2で割るのである。ここで、上記のように単純に、(+1.25−0.40)÷2とせず、(+1.25+0.40)÷2とするのは、20℃〜40℃への温度変化による出力変化値と20℃〜0℃への温度変化による出力変化値を平均化するためである。
つまり、図5(a)に示すように、20℃を基準に40℃ではどの程度の温度変化による出力変化があるのか、0℃ではどの程度の温度変化による出力変化があるのかを見ているのである。上記+1.25は、20℃から見て40℃の出力値が大きくなっていること(符号がプラス)を意味し、−0.40は、20℃から見て0℃の出力値が小さくなっていること(符号がマイナス)を意味する。しかし基準0℃とした場合、0℃を基準として出力変化をみるため、図5(b)に示すように、符号はプラスとなる。
〔秤本体の製造〕
例えば、図2に示す台秤20を製造する場合、矩形状の秤量台(皿)21、固定台22、及び支持部材23を製造し、ロードセル10を組み込むまでの台秤20の各構成部材を製造する。
〔ロードセルの選択〕
図4に示す製品台帳を参照し、台秤20に使用する4個のロードセル10を選択する。選択基準は4つのロードセル10を組合わせて、精度が±1.25以下になるようにする。
・ここでは4個のロードセルを使用するので、先ず半数の2個のロードセルを、図4に示す製造台帳に記録された5℃当たりの温度変化による出力変化値を考慮することなく、在庫の古い順から選択する。ここでは図4のロードセルA、Cを選択する。但し、選択するロードセルはそれぞれ異なった方向の温度特性を持つロードセルを選択する。つまり、2個のロードセルの内、一方をプラス(+)の温度特性を有するものとし、他方をマイナス(−)の温度特性を有するものとする。
・次いで、残りの2個のロードセルを選択する。この残り2個のロードセルの選択に当っては、先に選択したロードセルA、Cを含めた計4個のロードセルの上記5℃当たりの温度変化により出力変化値の和が、基準値の±1.25以下になるロードセルをそれぞれ選択する。つまり、ロードセルAに対してロードセルB、ロードセルCに対してロードセルDを選択する。ロードセルAとロードセルB、そしてロードセルCとロードセルDのそれぞれの組み合わせで前記5℃当たりの温度変化による出力変化値が選択基準値の±1.25以下になるように選択を行う。しかし、秤としての温度による出力変化の値は、上記組み合わせで決まるものではなく、ロードセルA、ロードセルB、ロードセルC、ロードセルDの上記5℃当たりの温度変化による出力変化値の和で決まる。そのため、既に選択した、4個のロードセルの5℃当たりの温度変化による出力変化値の和を算出し、その値が選択基準値である±1.25以下であることを確認する。
次に、具体的に温度変化による出力変化値を例にとって説明する。まず、ロードセルAとロードセルCは、上記のように5℃当たりの温度変化による出力変化値を考慮することなく、在庫の古い順から選択するので、図4の上から、符号が互いに反対の下記の2個のロードセルを選択する。
製造番号T0710−00072、出力変化値=+0.43(ロードセルA)
製造番号T0712−00212、出力変化値=−1.77(ロードセルC)
次に、ロードセルAの出力変化値「+0.43」に加算して、基準値である「±1.25」以下になるロードセルを探す。製造番号T0712−00380、T0801−00071の出力変化値「+1.97」、「+1.77」はロードセルAの出力変化値「+0.43」に加算して基準値である「±1.25」以下にならないので選択しない。このように手順でロードセルAに適合するロードセルを探す。製造番号T0803−00001の出力変化値は「−0.73」なので、ロードセルAの出力変化値「+0.43」に加算すると基準値である「±1.25」以下となるのでロードセルBとして選択する。
次に、ロードセルCの出力変化値「−1.77」に加算して、基準値である「±1.25」以下になるロードセルを探す。製造番号T0712−00380の出力変化値は「+1.97」なので、ロードセルCの出力変化値「−1.77」に加算すると、選択基準値である「±1.25」以下の「+0.20」になるので、ロードセルDとして選択する。選択ロードセルは下記の通りとなる。
製造番号T0710−00072、出力変化値=+0.43(ロードセルA)
製造番号T0803−00001、出力変化値=−0.73(ロードセルB)
製造番号T0712−00212、出力変化値=−1.77(ロードセルC)
製造番号T0712−00380、出力変化値=+1.97(ロードセルD)
上記選択されたロードセルA乃至Dの出力変化は、それぞれ「+0.43」、「−0.73」、「−1.77」、「+1.97」であるのでその和は、「−0.10」となる。出力変化値−0.10は、選択基準値の±1.25以下なるので、ロードセルの選択は成立する。製造された各ロードセルには、上記製造番号が記載されているので、在庫されているロードセルから上記選択した製造番号のロードセルを取り出し、図2に示す秤を組立てる。即ち、台秤20のロードセル10−1として選択したロードセルA、ロードセル10−2として選択したロードセルB、ロードセル10−3として選択したロードセルC、ロードセル10−4として選択したロードセルDを使用する。そして各ロードセル10の一端を固定台22に支持部材23を介して固定台22に固定し、他端で秤量台(皿)21を支持するように組立てる。
組み立てが完了した秤の回路構成は図3と同一である。上記ロードセル検査方法と同じ方法で、組立てた台秤20の検査を行う。即ち、20℃、40℃、0℃で、それぞれロードセル10−1乃至10−4に直流電源15から10Vの電圧を印加し出力値Voutを測定し、測定した出力値Voutより、計算により5℃当たりの温度変化による出力値の変化を求める。これが基準値±1.25以下の精度であったら合格とし、台秤20の製造は完了する。検査が不合格である場合は、測定値を記載した際、誤った値を記載したか、或いは秤の組み立て時に、誤った組み立てを行った等が考えられるから、再度ロードセルの選択を行い、台秤20の組み立てを行う。
図6は上記のようにした製造したコンベア秤の構成例を示す図で、図6(a)は外観図、図6(b)は概略側面構成を示す図である。図示するように、本コンベア秤は台秤50と、コンベア秤30と、コンベア秤40から構成され、コンベア秤30とコンベア秤40は台秤50で支持されている。コンベア秤30のコンベア31を支える四辺の支軸にはそれぞれロードセル10が配置され、コンベア秤40のコンベア41を支える四辺の支軸にはそれぞれロードセル10が配置されている。また、台秤50の四辺の支軸にもそれぞれロードセル10が配置されている。即ち、本コンベア秤では計12個のロードセル10が配置されている。そして各秤のロードセルも多数の在庫のロードセルの中から上記手順で選択され、組み込まれている。
上記実施形態例では、4個のロードセルを備えた秤を例に説明したが、2個以上の偶数個、又は3個以上の奇数個を備えた秤でもよい。即ち、ロードセルの選択は1回から当該製造する秤が備えるロードセルの複数個に対応して複数回選択するから、秤が備えるロードセルが偶数個である場合、奇数回目のロードセルは温度変化に対する出力変化値の記録値を意識することなく選択し、偶数回目のロードセルの選択は直近の奇数回目で選択したロードセルの出力変化値と選択しようとするロードセルの出力変化値の加算値が所定の基準値以下になるロードセルを選択する。
また、秤が備えるロードセルが奇数個である場合、該奇数個を任意の数で割り、その商の個数については出力温度変化の値を意識することなくロードセルを選択し、選択したロードセルの出力温度変化の値を合算し、該合算した出力変化値に相対した値(プラス(+)値に対してはマイナス(−)値、マイナス(−)値に対してはプラス(+)値)を残りのロードセルの個数で割り、該割った出力変化の値に近い出力変化値のロードセルを選択する。
上記例では、台秤やコンベア秤を例に説明したが、本発明はこれらの秤に限定されるものではなく、量販店等の商業取引時に使用する秤でも、ロードセルを複数個使用する秤であれば、本発明に係る製造方法は適用できる。
上記実施形態例では、図4に示すように、製造された各ロードセルの5℃当たりの温度変化による出力変化値を製造台帳に記録する例を示したが、各ロードセルに該出力変化値を直接記載、又は記載したシール等を貼り付けても良い。
また、上記実施形態例では、ロードセルA、ロードセルCというように、台秤20が備える複数のロードセルの半数を先に選択し、ロードセルAに対してロードセルB、ロードセルCに対してロードセルDを選択したが、本発明はこの選択方法に限定されるものではなく、実施形態以外にも多数のロードセルの選択方法がある。
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
ロードセルの構成例を示す図である。 台秤の概略構成例を示す図である。 複数のロードセルを備える秤の回路構成を示す図である。 ロードセルの製品台帳の記録例を示す図である。 ロードセルの温度に対する出力変化を示す図である。 本発明に係る製造方法で製造した秤を備えたコンベア秤の構成例を示す図である。
符号の説明
10 ロードセル
11 起歪体
12 変換回路
13 調整器
14 出力端子
15 直流電源
20 台秤
21 秤量台(皿)
22 固定台
23 支持部材
30 コンベア秤
31 コンベア
40 コンベア秤
41 コンベア
50 台秤
Z1〜Z4 歪ゲージ

Claims (5)

  1. 起歪体と、該起歪体の起歪部に取り付けた歪ゲージと、該歪ゲージの抵抗値変化を電気信号に変換する変換回路を具備するロードセルを複数個備えた秤の製造方法であって、
    個々のロードセルの任意の温度変化当たりの出力変化値を測定して、その測定値を個々のロードセルに対応させて記録するステップと、
    前記秤が具備する複数個のロードセルの前記出力変化値の和が所定の基準値以下になる前記出力変化値を有するロードセルを前記出力変化値を記録しているロードセルの中から選択するステップと、
    前記選択したロードセルを前記秤に組み込むステップと、を備えたことを特徴とする秤の製造方法。
  2. 請求項1に記載の秤の製造方法において、
    前記出力変化の測定値を個々のロードセルに対応させて記録するステップとは、該測定した出力変化値を個々のロードセルに明記するステップであることを特徴とする秤の製造方法。
  3. 請求項1又は2に記載の秤の製造方法において、
    前記秤が備えるロードセルが偶数個である場合、奇数回目のロードセルは前記出力変化値の記録値を意識することなく選択するステップと、
    偶数回目のロードセルの選択は、直近の奇数回目で選択したロードセルの出力変化値に選択しようとするロードセルの出力変化値を加算した値が所定の基準値以下になる出力変化値を有するロードセルを選択するステップと、を備えたことを特徴とする秤の製造方法。
  4. 請求項1又は2に記載の秤の製造方法において、
    前記秤が備えるロードセルが奇数個である場合、該奇数個を任意の数で割り、その商個数については前記出力変化値の記録を意識することなく選択するステップと、
    前記選択したロードセルの出力変化値を合算し、該合算した値に相対した値を残りのロードセルの個数で割り、その値の出力変化値に近い出力変化値を有するロードセルを選択するステップと、を備えたことを特徴とする秤の製造方法。
  5. 起歪体と、該起歪体の起歪部に取り付けた歪ゲージと、該歪ゲージの抵抗値変化を電気信号に変換する変換回路を具備するロードセルを複数個備えた秤であって、
    前記複数個のロードセルは、個々のロードセルの任意の温度当たりの出力変化値を測定して、その測定値を個々のロードセルに対応させて記録している複数個のロードセルの中から、当該秤が備える複数個のロードセルの前記出力変化値の和が所定の基準値以下になるように選択したロードセルであることを特徴とする秤。
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