JP2010091325A - ロードセルユニット及び重量検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロードセルと計量信号処理基板との双方の温度変化に対して、計量信号を適正に補償することができるロードセルユニット及び重量検査装置を提供する。
【解決手段】ロードセルユニット４２０は、ロードセル４２９の温度を計測する第１温度センサ４２８と、計量信号処理基板４２７の温度を計測する第２温度センサ４２７ａとを有する。そして、演算部４２７ｉは、第１温度センサ４２８及び第２温度センサ４２７ａの検出結果に基づいて、計量信号の補償を行う。このため、ロードセル４２９及び計量信号処理基板４２７の双方の温度変化に対して、計量信号を適正に補償することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、被計量物の重量を計量するロードセルユニット及びロードセルユニットを備えた重量検査装置に関する。

従来、物品の重量を計量するためのロードセルユニットが知られている。ロードセルユニットは、主として、被計量物の重量に応じて計量信号を得るロードセルと、ロードセルにおいて得られた計量信号を信号増幅器やＡ／Ｄ変換器等の電子素子を介して出力する計量信号処理基板とを備えている。

このような従来のロードセルユニットについては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００４−２７９２０９号公報

ロードセルユニットでは、ロードセル及び計量信号処理基板のそれぞれの温度変化が計量信号に影響する。すなわち、ロードセルにおいては、温度の変化に伴う計量特性の変化が検出信号に影響し、また、計量信号処理基板においても、温度の変化に伴う信号増幅器やＡ／Ｄ変換器の処理特性の変化が計量信号に影響する。

とりわけ近年では、ロードセルユニットの高機能化、コンパクト化、及び低コスト化の強い要請から、計量信号処理基板上に搭載される電子素子の高機能化や高密度化が進んでいる。このため、計量信号処理基板においては、信号増幅器やＡ／Ｄ変換器のそれ自体の発熱量が増加するとともに、同一の基板に搭載されたＣＰＵや電源系デバイス等の発熱の影響も増大している。また、ロードセルにおいても、その近傍に発熱源となるモータや上記の計量信号処理基板が配置される場合が多く、これらの発熱の影響を受けやすい状況となっている。

特に、ロードセルユニットを起動させた直後には、ロードセル及び計量信号処理基板の温度が大きく変化するため、計量信号に対する温度変化の影響も大きい。

温度変化の計量信号への影響に関して、上記の特許文献１には、計量装置の周囲の気体温度を計測して重量信号の温度変化を補償することが記載されている。しかしながら、特許文献１の装置は、ロードセル自体の温度や計量信号処理基板自体の温度を計測するものではないため、計量信号を高精度に補償することはできない。また、特許文献１の装置は、単一の温度センサで温度の測定を行っているため、ロードセルと計量信号処理基板との双方の温度変化に対して計量信号を適正に補償することもできない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、ロードセルと計量信号処理基板との双方の温度変化に対して、計量信号を適正に補償することができるロードセルユニット及び重量検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、被計量物の重量を計量するロードセルユニットであって、被計量物の重量に応じて計量信号を得るロードセルと、前記ロードセルにおいて得られた計量信号を処理するための複数の電子素子を有する計量信号処理基板と、前記ロードセルの温度を計測する第１温度センサと、前記計量信号処理基板の温度を計測する第２温度センサと、前記第１温度センサの計測結果及び前記第２温度センサの計測結果に基づいて、計量信号の補償を行う演算手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のロードセルユニットであって、前記複数の電子素子は、前記ロードセルにおいて得られた計量信号を増幅させる増幅器と、前記増幅器において増幅された計量信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、を含むことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のロードセルユニットであって、前記複数の電子素子は、ＣＰＵと、前記計量信号処理基板の各部に電力を供給する電力供給部と、を更に含むことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のロードセルユニットであって、前記第２温度センサは、前記増幅器又は前記Ａ／Ｄ変換器と、前記ＣＰＵ又は前記電力供給部との間であって、かつ、前記ＣＰＵ又は前記電力供給部よりも前記増幅器又は前記Ａ／Ｄ変換器に近い位置に配置されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のロードセルユニットであって、前記第２温度センサは、前記Ａ／Ｄ変換器よりも前記増幅器に近い位置に配置されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のロードセルユニットであって、前記ロードセルと、前記計量信号処理基板とは、単一の筐体の内部に収容されていることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のロードセルユニットであって、前記ロードセルから前記電子素子に計量信号が入力される第１の状態と、所定の基準電圧が前記電子素子に入力される第２の状態とを切り替える切り替え手段を備えたことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載のロードセルユニットであって、前記基準電圧は０Ｖであることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のロードセルユニットであって、前記演算手段は、無負荷状態あるいは一定の負荷が与えられた状態における計量信号と温度との相関データと、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの各計測結果とに基づいて、計量信号の補償を行う零点補償手段を有することを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のロードセルユニットであって、前記演算手段は、負荷に一定の変化を与えたときの計量信号の変化量と温度との相関データと、前記第１温度センサの計測結果とに基づいて、計量信号の補償を行う変化量補償手段を有することを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のロードセルユニットであって、前記ロードセルは、被計量物の重量に応じて歪曲する起歪体と、前記起歪体に貼付された少なくとも２つの歪みゲージとを有し、前記第１温度センサは、前記２つの歪みゲージの間に配置されていることを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、被計量物を搬送しつつ被計量物の重量を検査する重量検査装置であって、被計量物を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される被計量物の重量を計量する請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のロードセルユニットと、を備えたことを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、請求項１２に記載の重量検査装置であって、前記ロードセルユニットに、前記搬送手段の駆動源となるモータが連結されていることを特徴とする。

請求項１４に係る発明は、請求項１３に記載の重量検査装置であって、前記モータと前記第１温度センサとは、前記ロードセルを挟んで反対側に配置されていることを特徴とする。

請求項１〜請求項１４に記載の発明によれば、ロードセルユニットは、ロードセルの温度を計測する第１温度センサと、計量信号処理基板の温度を計測する第２温度センサと、第１温度センサの計測結果及び第２温度センサの計測結果に基づいて、計量信号の補償を行う演算手段と、を備える。このため、ロードセルと計量信号処理基板との双方の温度変化に対して、計量信号を適正に補償することができる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、計量信号処理基板に搭載される複数の電子素子は、ロードセルにおいて得られた計量信号を増幅させる増幅器と、増幅器において増幅された計量信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、を含む。このため、増幅器及びＡ／Ｄ変換器の温度変化に対して、計量信号を適正に補償することができる。

特に、請求項３に記載の発明によれば、計量信号処理基板に搭載される複数の電子素子は、ＣＰＵと、計量信号処理基板の各部に電力を供給する電力供給部と、を更に含む。このため、ＣＰＵ及び電力供給部の発熱の影響による温度変化に対して、計量信号を適正に補償することができる。

特に、請求項４に記載の発明によれば、第２温度センサは、増幅器又はＡ／Ｄ変換器と、ＣＰＵ又は電力供給部との間であって、かつ、ＣＰＵ又は電力供給部よりも増幅器又はＡ／Ｄ変換器に近い位置に配置されている。このため、第２温度センサは、ＣＰＵ又は電力供給部の発熱の影響を反映しつつ、増幅器又はＡ／Ｄ変換器の温度を計測することができる。

特に、請求項５に記載の発明によれば、第２温度センサは、Ａ／Ｄ変換器よりも増幅器に近い位置に配置されている。このため、増幅器の温度変化をより重視した計量信号の補償を行うことができる。これにより、増幅前の計量信号に対する温度変化の影響を防止し、最終的に出力される計量信号の誤差を抑制することができる。

特に、請求項６に記載の発明によれば、ロードセルと、計量信号処理基板とは、単一の筐体の内部に収容されている。このため、ロードセルと計量信号処理基板とが相互に熱的影響を与えやすいところ、そのような熱的影響による温度変化に対して計量信号を適正に補償することができる。

特に、請求項７に記載の発明によれば、ロードセルユニットは、ロードセルから電子素子に計量信号が入力される第１の状態と、所定の基準電圧が電子素子に入力される第２の状態とを切り替える切り替え手段を備える。このため、第２の状態に切り替えることにより、ロードセルユニットの温度変化の影響を排除して、計量信号処理基板の温度と計量信号との相関データを取得することができる。

特に、請求項８に記載の発明によれば、基準電圧は０Ｖである。このため、計量信号処理基板に安定した基準電圧を供給することができる。

特に、請求項９に記載の発明によれば、演算手段は、無負荷状態あるいは一定の負荷が与えられた状態における計量信号と温度との相関データと、第１温度センサ及び第２温度センサの各計測結果とに基づいて、計量信号の補償を行う零点補償手段を有する。このため、無負荷状態あるいは一定の負荷が与えられた状態を零点として、零点の補償を行うことができる。

特に、請求項１０に記載の発明によれば、演算手段は、負荷に一定の変化を与えたときの計量信号の変化量と温度との相関データと、第１温度センサの計測結果とに基づいて、計量信号の補償を行う変化量補償手段を有する。このため、計量信号の変化量に対する温度の影響を考慮しつつ、計量信号の補償を行うことができる。

特に、請求項１１に記載の発明によれば、ロードセルは、被計量物の重量に応じて歪曲する起歪体と、起歪体に貼付された少なくとも２つの歪みゲージとを有し、第１温度センサは、２つの歪みゲージの間に配置されている。このため、２つの歪みゲージから得られる計量信号を適正に補償することができる。また、２つの歪みゲージの温度変化に時間差があるような場合にも、誤差を抑えつつ計量信号の補償を行うことができる。

特に、請求項１２に記載の発明によれば、被計量物を搬送しつつ被計量物の重量を検査する重量検査装置において、ロードセルと計量信号処理基板との双方の温度変化に対して、計量信号を適正に補償することができる。

特に、請求項１３に記載の発明によれば、ロードセルユニットに、搬送手段の駆動源となるモータが連結されている。このため、モータから伝導する熱によりロードセルの温度が変化し易いところ、そのような温度変化に対して計量信号を適正に補償することができる。

特に、請求項１４に記載の発明によれば、モータと第１温度センサとは、ロードセルを挟んで反対側に配置されている。このため、第１温度センサは、モータからの放射熱を直接的に受けることなく、ロードセルの温度をより正確に計測することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明する。

＜１．重量検査装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る重量検査装置１の正面図である。また、図２は当該重量検査装置１の側面図である。この重量検査装置１は、工場内の生産ラインにおいて上流側から供給される被計量物ＴＲを下流側へ搬送しつつ、当該被計量物ＴＲの重量を計測し、計測された重量が許容範囲内かどうかを検査するための装置である。図１および図２に示したように、重量検査装置１は、電装ボックス２と、上流側から供給される被計量物ＴＲを取り込むための取り込み部３と、被計量物ＴＲの重量を計測する計量部４と、電装ボックス２、取り込み部３、及び計量部４を支持する架台５とを備えている。

電装ボックス２は、計量部４の後方に配置された筐体である。電装ボックス２の内部には、重量検査装置１の各部の動作を制御するための制御部２３が収容されている。制御部２３は、例えば、ＣＰＵやメモリを有するコンピュータにより構成され、後述する駆動モータ３１１，４１１や計量信号処理基板４２７と電気的に接続されている。制御部２３は、各駆動モータ３１１，４１１の動作を制御するとともに、計量信号処理基板４２７から出力された計量信号を受信し、計量信号により示される計量値が所定の許容範囲内にあるかどうかを判定する。

また、電装ボックス２の前面には、作業者からの操作入力を受け付けるための操作部２０と、重量検査装置１の電源のオンオフを行う電源スイッチ２１とが設けられている。本実施形態の操作部２０は、タッチパネルディスプレイにより構成されており、制御部２３における判定の結果を表示する表示部としての機能も有する。但し、電装ボックス２に操作部２０とは別個に表示部が設けられていてもよい。

取り込み部３は、上流側から供給される被計量物ＴＲを受け入れ、当該被計量物ＴＲを計量部４へ搬送するための処理部である。取り込み部３は、被計量物ＴＲを搬送する取り込みコンベア３０と、取り込みコンベア３０を駆動させる駆動部３１とを備えている。

取り込みコンベア３０は、コンベアフレーム３００と、コンベアフレーム３００の搬送方向上流側及び下流側にそれぞれ回転可能に取り付けられた駆動ローラ３０１ａ及び従動ローラ３０１ｂと、これらのローラ３０１ａ，３０１ｂの間に巻き掛けられた無端状の搬送ベルト３０２とを有している。コンベアフレーム３００は、取り込みコンベア３０の手前側及び奥側に配置された一対の支持部材３３によって支持されている。また、支持部材３３の下端部は、後述するモータボックス３１０に固定されている。

駆動部３１は、駆動ローラ３０１ａを回転させるための駆動モータ３１１と、駆動モータ３１１を収容するモータボックス３１０とを有している。モータボックス３１０は、架台５に支持された取り込みボックス３２に吊下固定されている。また、取り込みボックス３２の内部には、モータボックス３１０内の駆動モータ３１１に接続される電気配線が収容されている。

駆動モータ３１１を動作させると、駆動モータ３１１の駆動力が図示しないタイミングベルトを介して駆動ローラ３０１ａに伝達し、駆動ローラ３０１ａを主動回転させる。これにより、駆動ローラ３０１ａと従動ローラ３０１ｂとの間で搬送ベルト３０２が回動し、搬送ベルト３０２上の被計量物ＴＲが計量部４側へ搬送される。取り込み部３は、所定の速度で被計量物９を搬送することにより、計量部４に対する被計量物ＴＲの供給間隔を調節することができる。

計量部４は、取り込み部３から搬送された被計量物ＴＲを更に下流側へ搬送しつつ、被計量物ＴＲの重量を計測するための処理部である。図３は、計量部４の詳細な構造を示した側面図である。なお、図３においては、計量ボックス４２の内部構造を明示するため、計量ボックス４２を縦断面で示している。図３に示したように、計量部４は、被計量物ＴＲを搬送する計量コンベア４０と、計量コンベア４０を駆動させる駆動部４１と、ロードセルユニット４２０を収容した計量ボックス４２とを備えている。

計量コンベア４０は、コンベアフレーム４００と、コンベアフレーム４００の搬送方向上流側及び下流側にそれぞれ回転可能に取り付けられた従動ローラ４０１ａ及び駆動ローラ４０１ｂと、これらのローラ４０１ａ，４０１ｂの間に巻き掛けられた搬送ベルト４０２とを有している。コンベアフレーム４００は、計量コンベア４０の手前側及び奥側に配置された一対の支持部材４３によって支持されている。また、支持部材４３の下端部は、後述するモータボックス４１０に固定されている。

駆動部４１は、駆動ローラ４０１ｂを回転させるための駆動モータ４１１と、駆動モータ４１１を収容するモータボックス４１０と、支持部材４３に沿って配設されたタイミングベルト４１３とを有している。モータボックス４１０は、計量ボックス４２内の後述する取り付け部材４２３に吊下部材４２４を介して固定されている。

モータボックス４１０内の駆動モータ４１１を動作させると、駆動モータ４１１の駆動力がタイミングベルト４１３を介して駆動ローラ４０１ｂに伝達し、駆動ローラ４０１ｂを主動回転させる。これにより、駆動ローラ４０１ｂと従動ローラ４０１ａとの間で搬送ベルト４０２が回動し、搬送ベルト４０２上の被計量物ＴＲが下流側へ搬送される。すなわち、駆動モータ４１１は、計量コンベア４０を動作させるための駆動源となる。

計量ボックス４２は、ロードセルユニット４２０を内部に収容した筐体である。計量ボックス４２は、架台５に固定されている。図３に示したように、計量ボックス４２の内部には、支持部４２２が立設され、当該支持部４２２には、起歪体４２１の固定端部４２１ａが固定されている。起歪体４２１は、固定端部４２１ａと自由端部４２１ｂとを上下に平行な一対の梁部４２１ｃで連結したいわゆるロバーバル機構を有しており、自由端部４２１ｂに与えられた荷重に応じて歪曲する特性を有する。

起歪体４２１の自由端部４２１ｂには、略Ｌ字形状の取り付け部材４２３が固定されている。また、取り付け部材４２３の下面には、円柱状の吊下部材４２４を介してモータボックス４１０が固定されている。吊下部材４２４は、計量ボックス４２の下面に形成された開口部を貫通し、当該開口部と吊下部材４２４の外周面との間は、ダイヤフラム４２５により閉塞されている。

起歪体４２１は、アルミ合金やステンレス等の金属ブロックに貫通孔が形成されたものである。起歪体４２１の固定端部４２１ａ及び自由端部４２１ｂと一対の梁部４２１ｃとの間の４つの連結箇所には、それぞれ、高さ方向の厚みが小さい薄肉部４２１ｄが形成されている。起歪体４２１の自由端部４２１ｂに荷重が与えられたときには、４箇所の薄肉部４２１ｄが主として歪むことにより、起歪体４２１が正面視において略平行四辺形状に歪曲する。

起歪体４２１の上側の２箇所の薄肉部４２１ｄの上面と、下側の２箇所の薄肉部４２１ｄの下面とには、それぞれ歪みゲージ４２６が貼付されている。４つの歪みゲージ４２６は図示しないブリッジ回路を構成しており、起歪体４２１が歪曲したときには、その歪曲量に応じた計量信号がブリッジ回路から出力される。本実施形態では、このような起歪体４２１と、４つの歪みゲージ４２６を有するブリッジ回路とにより、被計量物ＴＲの重量に応じて計量信号を得るロードセル４２９が構成されている。

また、計量ボックス４２の内部に配置された支持部４２２の前面には、計量信号処理基板４２７が固定されている。計量信号処理基板４２７は、歪みゲージ４２６において得られた計量信号に対して増幅、Ａ／Ｄ変換、温度補償等の処理を行い、処理後の計量信号を制御部２３へ出力するための基板である。

計量コンベア４０上において被計量物ＴＲを搬送する際、被計量物ＴＲから計量コンベア４０に与えられた荷重は、支持部材４３、モータボックス４１０、吊下部材４２４、および取り付け部材４２３を介して起歪体４２１の自由端部４２１ｂに伝達される。起歪体４２１は、自由端部４２１ｂに伝達された荷重を受けて歪曲し、この歪曲に応じて、４つの歪みゲージ４２６が計量信号を取得する。歪みゲージ４２６において取得された計量信号は、計量信号処理基板４２７において、増幅、Ａ／Ｄ変換、温度補償等の処理を受けた後、電装ボックス２内の制御部２３に向けて出力される。制御部２３は、計量信号処理基板４２７から計量信号を受信すると、当該計量信号により示される計量値が、予め設定された範囲内にあるかどうかを判定する。そして、制御部２３は、計量値及び判定結果を操作部２０に表示する。

図１及び図２に戻る。架台５は、被計量物ＴＲの搬送方向に沿って延びる一対のレール状部材５０と、当該レール状部材５０の上流側及び下流側の端部に固定された一対の略Ｕ字形の脚部材５１とを備えている。取り込み部３の取り込みボックス３２及び計量部４の計量ボックス４２は、一対のレール状部材５０に固定されている。また、一対の脚部材５１の下端部は床面に当接し、重量検査装置１の全体を支持している。

一対の脚部材５１には、下端部の高さを調節する調節機構５１３が設けられている。脚部材５１は、これらの調節機構５１３を調節することにより、取り込み部３や計量部４の高さ位置および水平状態を調整することができる。

また、架台５は、電装ボックス２を支持するための梁部５３及び固定部材５４を有している。梁部５３は、一対の脚部材５１の間に掛け渡されており、電装ボックス２の下端部は、ブラケット２２を介して梁部５３に固定されている。また、電装ボックス２の前面は、固定部材５４を介して奥側のレール状部材５０に固定されている。

＜２．ロードセルユニットの電気的構成＞
図４は、ロードセルユニット４２０における電気的構成を模式的に示したブロック図である。上述の通り、ロードセルユニット４２０は、起歪体４２１及び４つの歪みゲージ４２６を有するロードセル４２９と、計量信号処理基板４２７とを有する。

図４に示したように、起歪体４２１の上面には、ロードセル４２９の温度を計測するための第１温度センサ４２８が取り付けられている。第１温度センサ４２８は、例えば、温度により抵抗値が変化する感温抵抗により構成されている。

ロードセル４２９は、４つの歪みゲージ４２６の発熱や、取り付け部材４２３等を介して連結された駆動モータ４１１の発熱の影響により、動作時においてその温度が変化する場合がある。第１温度センサ４２８は、このようなロードセル４２９の温度変化に対して計量信号を補償するために、ロードセル４２９の温度を計測する。

第１温度センサ４２８は、起歪体４２１の上側の梁部４２１ｃの上面に貼付されている。また、第１温度センサ４２８は、起歪体４２１の上面に貼付された２つの歪みゲージ４２６の間に配置されている。このため、第１温度センサ４２８は、２つの歪みゲージ４２６の中間の位置において、計量信号の温度補償に適したロードセル４２９の温度を計測することができる。

特に、本実施形態では、起歪体４２１の自由端部４２１ｂに、取り付け部材４２３、吊下部材４２４、及びモータボックス４１０を介して駆動モータ４１１が取り付けられている。このため、自由端部４２１ｂの近傍と固定端部４２１ａの近傍とでは、モータ４１１から伝導する熱の影響に差があるが、第１温度センサ４２８は、自由端部４２１ｂと固定端部４２１ａとの中間の位置において、ロードセル４２９の平均的な温度を計測することができる。

また、本実施形態では、モータ４１１を収容したモータボックス４１０（図３参照）はロードセル４２９の下方に配置されている一方、第１温度センサ４２８はロードセル４２９の上部に配置されている。すなわち、本実施形態では、モータボックス４１０と第１温度センサ４２８とが、ロードセル４２９を介して反対側に配置されている。このため、第１温度センサ４２８は、モータボックス４１０からの放射熱を直接的に受けることなく、ロードセル４２９の温度をより正確に計測することができる。

計量信号処理基板４２７には、第２温度センサ４２７ａ、切り替え部４２７ｂ、信号増幅器４２７ｃ，４２７ｄ，４２７ｅ、Ａ／Ｄ変換器４２７ｆ，４２７ｇ，４２７ｈ、演算部４２７ｉ、及び記憶部４２７ｊが設けられている。これらの各処理部４２７ａ〜４２７ｊは、それぞれ電子素子として計量信号処理基板４２７上に搭載されている。

第２温度センサ４２７ａは、計量信号処理基板４２７の温度を計測するためのセンサである。第２温度センサ４２７ａは、例えば、温度により抵抗値が変化する感温抵抗により構成されている。

切り替え部４２７ｂは、歪みゲージ４２６において取得された計量信号を信号増幅器４２７ｃに入力する第１の状態と、基準電圧として０Ｖを信号増幅器４２７ｃに入力する第２の状態とを、切り替える機能を有する。切り替え部４２７ｂは、例えば、信号増幅器４２７ｃの正負入力端子をロードセル４２９に接続した状態（第１の状態）と、正負入力端子をショートさせた状態（第２の状態）と、を切り替えるように構成されている。

切り替え部４２７ｂを第２の状態に切り替えたときには、演算部４２７ｉに入力される信号に対する、ロードセル４２９の温度変化の影響を排除することができる。後述する相関データの取得の際には、このように切り替え部４２７ｂを第２の状態とすることにより、ロードセル４２９の温度変化の影響を排除し、計量信号処理基板４２７の温度と出力信号との相関データｇ（ｔｂ）を取得する。

信号増幅器４２７ｃは、入力された信号を増幅させる処理を行う。そして、Ａ／Ｄ変換器４２７ｆは、増幅後の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する処理を行う。また、信号増幅器４２７ｄ及び信号増幅器４２７ｅは、それぞれ、第２温度センサ４２７ａ及び第１温度センサ４２８において取得された検出信号を増幅させる処理を行う。そして、Ａ／Ｄ変換器４２７ｇ及びＡ／Ｄ変換器４２７ｈは、それぞれ、増幅後の検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する処理を行う。

演算部４２７ｉは、計量信号の温度補償を行うための処理部である。演算部４２７ｉは、計量信号の零点に対する温度変化の影響を補償する零点補償部４２７ｌと、計量信号の変化量に対する温度変化の影響を補償する変化量補償部４２７ｍとを有する。演算部４２７ｉは、例えばＣＰＵにより構成され、所定のプログラムに従ってＣＰＵが動作することにより、零点補償部４２７ｌや変化量補償部４２７ｍの機能が実現される。なお、演算部４２７ｉにおいて実行される温度補償の処理の詳細については、後述する。

記憶部４２７ｊは、演算部４２７ｉが温度補償の処理を行う際に参照する種々のデータを記憶するための部位である。記憶部４２７ｊは、例えば半導体メモリにより構成される。記憶部４２７ｊには、例えば、後述する相関データｇ（ｔｂ），ｈ（ｔｃ），ｋ（ｔｃ）が記憶される。演算部４２７ｉは、記憶部４２７ｊに記憶されたこれらの相関データを参照しつつ、計量信号の温度補償の処理を行う。

図５は、計量信号処理基板４２７上における複数の電子素子のレイアウトの一例を示した図である。図５中には、第２温度センサ４２７ａ、信号増幅器４２７ｃ、及びＡ／Ｄ変換器４２７ｆと、演算部４２７ｉとして機能するＣＰＵと、計量信号処理基板４２７の各部に電力を供給するための電力供給部４２７ｋと、のみを示しており、他のデバイスについては図示を省略している。

演算部４２７ｉとなるＣＰＵや、電力供給部４２７ｋは、動作時に発熱を伴う性質を有する。また、信号増幅器４２７ｃ及びＡ／Ｄ変換器４２７ｆは、演算部４２７ｉや電力供給部４２７ｋの発熱により加熱されるとともに、それ自体も動作時に発熱する性質を有する。そして、信号増幅器４２７ｃやＡ／Ｄ変換器４２７ｆの温度の変化は、信号増幅器４２７ｃやＡ／Ｄ変換器４２７ｆにおいて処理される計量信号に影響する。第２温度センサ４２７ａは、このような計量信号処理基板４２７上の温度変化に対して計量信号を補償するために、計量信号処理基板４２７の温度を計測する。

図５の例では、第２温度センサ４２７ａは、信号増幅器４２７ｃ及びＡ／Ｄ変換器４２７ｆと、演算部４２７ｉ及び電力供給部４２７ｋとの間であって、かつ、演算部４２７ｉ及び電力供給部４２７ｋよりも信号増幅器４２７ｃ及びＡ／Ｄ変換器４２７ｆに近い位置に配置されている。各電子素子のレイアウトは、必ずしも図５の通りでなくてもよいが、第２温度センサ４２７ａは、信号増幅器４２７ｃ又はＡ／Ｄ変換器４２７ｆと、演算部４２７ｉ又は電力供給部４２７ｋとの間であって、かつ、演算部４２７ｉ又は電力供給部４２７ｋよりも信号増幅器４２７ｃ又はＡ／Ｄ変換器４２７ｆに近い位置に配置されていることが望ましい。このようにすれば、第２温度センサ４２７ａは、演算部４２７ｉ又は電力供給部４２７ｋの発熱の影響を反映しつつ、信号増幅器４２７ｃ又はＡ／Ｄ変換器４２７ｆの温度を計測することができる。

また、図５の例では、第２温度センサ４２７ａは、Ａ／Ｄ変換器４２７ｆよりも信号増幅器４２７ｃに近い位置に配置されている。これは、増幅後の計量信号よりも、増幅前の計量信号の方が、温度変化の影響を相対的に大きく受けることを考慮したものである。すなわち、第２温度センサ４２７ａは、Ａ／Ｄ変換器４２７ｆよりも信号増幅器４２７ｃに近い位置において、温度の計測を行うことができる。これにより、信号増幅器４２７ｃの温度変化をより重視した計量信号の温度補償が可能となる。その結果、増幅前の計量信号に対する温度変化の影響を防止して、最終的に出力される計量信号の誤差を抑制することが可能となる。

＜３．相関データの取得＞
ロードセルユニット４２０の上記の記憶部４２７ｊには、演算部４２７ｉが温度補償の処理を行う際に参照する、温度と計量信号との相関データが予め記憶されている。温度と計量信号との相関データは、ロードセルユニット４２０の製造時に取得され、記憶部４２７ｊに書き込まれる。以下では、このような相関データの取得について、図６〜図９を参照しつつ説明する。

＜３−１．標本値の取得＞
相関データを取得するときには、まず、ロードセルユニット４２０の環境温度を異なる３つの温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に変化させ、各環境温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において図６に示した複数項目の標本値を取得する。具体的には、各環境温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において、次の（１）〜（５）の標本値を取得する。

（１）第１温度センサ４２８から出力される検出信号の値（ロードセル４２９の温度に対応する値）Ｔｃ１，Ｔｃ２，Ｔｃ３
（２）第２温度センサ４２７ａから出力される検出信号の値（計量信号処理基板４２７の温度に対応する値）Ｔｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ３
（３）起歪体４２１の自由端部４２１ｂに荷重を与えない状態（無負荷状態）で、切り替え部４２７ｂを第１の状態としたときに、演算部４２７ｉに入力される計量信号の値Ｗｃ１，Ｗｃ２，Ｗｃ３
（４）切り替え部４２７ｂを第２の状態としたときに、演算部４２７ｉに入力される信号の値Ｗｂ１，Ｗｂ２，Ｗｂ３
（５）起歪体４２１の自由端部４２１ｂに所定の荷重Ｌを与えた状態で、切り替え部４２７ｂを第１の状態としたときに、演算部４２７ｉに入力される計量信号の値Ｗａ１，Ｗａ２，Ｗａ３

なお、本実施形態では、３つの環境温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３における標本値を取得しているが、これは、後述の相関データｇ（ｔｂ），ｈ（ｔｃ），ｋ（ｔｃ）を変数ｔｂ又はｔｃの２次関数と仮定して算出しているためである。すなわち、標本値を取得する際に変化させるべき環境温度の数は、後述の相関データｇ（ｔｂ），ｈ（ｔｃ），ｋ（ｔｃ）をどのように仮定するかによる。一般化すれば、相関データｇ（ｔｂ），ｈ（ｔｃ），ｋ（ｔｃ）を変数ｔｂ又はｔｃのｎ次関数と仮定する場合には、異なるｎ＋１の環境温度Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｎ＋１における標本値を取得するようにすればよい。

＜３−２．無負荷状態における計量信号と温度との相関データ＞
続いて、取得された上記の標本値に基づいて、無負荷状態における温度と計量信号との相関データを算出する。

ここでは、まず、切り替え部４２７ｂを第２の状態にしたときに演算部４２７ｉに入力される信号の値ｗｂが、第２温度センサ４２７ａから出力される検出信号の値（計量信号処理基板４２７の温度に対応する値）ｔｂの二次関数
ｇ（ｔｂ）＝ｗｂ＝ａ・ｔｂ＾２＋ｂ・ｔｂ＋ｃ ・・・（数１）
であると仮定（近似）する。図７は、二次関数ｇ（ｔｂ）の一例を示したグラフである。

次に、この二次関数ｇ（ｔｂ）に、上記の３つの環境温度において取得された（２），（４）の標本値を代入する。すなわち、二次関数ｇ（ｔｂ）中の（ｔｂ，ｗｂ）に、（Ｔｂ１，Ｗｂ１），（Ｔｂ２，Ｗｂ２），（Ｔｂ３，Ｗｂ３）をそれぞれ代入する。そして、これにより得られた３つの連立方程式を解くことにより、二次関数ｇ（ｔｂ）中の係数ａ，ｂ，ｃを算出し、二次関数ｇ（ｔｂ）を求める。

二次関数ｇ（ｔｂ）は、切り替え部４２７ｂを第２の状態にしたとき、すなわち、ロードセル４２９の影響を排除して信号増幅器４２７ｃに基準電圧として０Ｖを与えたときの、第２温度センサ４２７の検出信号の値ｔｂと演算部４２７ｉに入力される信号の値ｗｂとの相関関係を示すデータである。算出された二次関数ｇ（ｔｂ）は、記憶部４２７ｊに書き込まれる。

続いて、起歪体４２１を無負荷の状態として、切り替え部４２７ｂを第１の状態にしたときに、演算部４２７ｉに入力される計量信号の値ｗｃから上記のｇ（ｔｂ）の値を差し引いた値、すなわちｗｃ−ｇ（ｔｂ）が、第１温度センサ４２８から出力される検出信号の値（ロードセル４２９の温度に対応する値）ｔｃの二次関数
ｈ（ｔｃ）＝ｗｃ−ｇ（ｔｂ）＝ｄ・ｔｃ＾２＋ｅ・ｔｃ＋ｆ ・・・（数２）
であると仮定（近似）する。図８は、二次関数ｈ（ｔｃ）の一例を示したグラフである。

そして、この二次関数ｈ（ｔｃ）に、上記の３つの環境温度において取得された（１），（３）の標本値と、ｇ（ｔｂ）の値とを代入する。すなわち、二次関数ｈ（ｔｃ）中の（ｔｃ，ｗｃ−ｇ（ｔｂ））に、（Ｔｃ１，Ｗｃ１−ｇ（Ｔｂ１）），（Ｔｃ２，Ｗｃ２−ｇ（Ｔｂ２）），（Ｔｃ３，Ｗｃ３−ｇ（Ｔｂ３））をそれぞれ代入する。そして、これにより得られた３つの連立方程式を解くことにより、二次関数ｈ（ｔｃ）中の係数ｄ，ｅ，ｆを算出し、二次関数ｈ（ｔｃ）を求める。

二次関数ｈ（ｔｃ）は、無負荷状態の計量信号の値ｗｃ（いわゆる「零点」）から計量信号処理基板４２７の温度の影響ｇ（ｔｂ）を差し引いた値と、第１温度センサ４２８の検出信号の値ｔｃとの相関関係を示すデータである。算出された二次関数ｈ（ｔｃ）は、記憶部４２７ｊに書き込まれる。

＜３−３．計量信号の変化量と温度との相関データ＞
また、更に、上記の標本値に基づいて、起歪体４２１への負荷に一定の変化を与えたときの計量信号の変化量と温度との相関データを算出する。

ここでは、無負荷状態の計量信号の値ｗｃと、起歪体４２１の自由端部４２１ｂに所定の荷重Ｌを与えたときの計量信号の計量値ｗａとの差ｓが、第１温度センサ４２８から出力される検出信号の値（ロードセル４２９の温度に対応する値）ｔｃの二次関数
ｋ（ｔｃ）＝ｓ＝ｐ・ｔｃ＾２＋ｑ・ｔｃ＋ｒ ・・・（数３）
であると仮定（近似）する。図９は、二次関数ｋ（ｔｃ）の一例を示したグラフである。

そして、この二次関数ｋ（ｔｃ）に、上記の３つの環境温度において取得された（３），（５）の標本値の差と、（１）の標本値とを代入する。すなわち、二次関数ｋ（ｔｃ）中の（ｓ，ｔｃ）に、（Ｗａ１−Ｗｃ１，Ｔｃ１），（Ｗａ２−Ｗｃ２，Ｔｃ２），（Ｗａ３−Ｗｃ３，Ｔｃ３）をそれぞれ代入する。そして、これにより得られた３つの連立方程式を解くことにより、二次関数ｋ（ｔｃ）中の係数ｐ，ｑ，ｒを算出し、二次関数ｋ（ｔｃ）を求める。

二次関数ｋ（ｔｃ）は、起歪体４２１への負荷に一定の変化Ｌを与えたときの計量信号の変化量（いわゆる「スパン」）ｓと、第１温度センサ４２８の検出信号の値ｔｃとの相関関係を示すデータである。算出された二次関数ｋ（ｔｃ）は、記憶部４２７ｊに書き込まれる。

＜４．計量信号の温度補償＞
ロードセルユニット４２０の演算部４２７ｉは、以上のようにして取得された３つの相関データｇ（ｔｂ），ｈ（ｔｃ），ｋ（ｔｃ）を利用して、計量信号の温度補償の処理を行う。

温度補償の処理を行うときには、まず、演算部４２７ｉの零点補償部４２７ｌは、相関データｇ（ｔｂ），ｈ（ｔｃ）を記憶部４２７ｊから読み出す。そして、Ａ／Ｄ変換器４２７ｆから受信した計量信号の値ｗと、Ａ／Ｄ変換器４２７ｇから受信した検出信号の値ｔｂと、Ａ／Ｄ変換器４２７ｈから受信した検出信号の値ｔｃとを、次の補償式に代入することにより、計量信号の一次補償を行う。

ｗ’＝ｗ−ｇ（ｔｂ）−ｈ（ｔｃ） ・・・（数４）
この補償式は、計量信号の値ｗから、計量信号処理基板４２７及びロードセル４２９の双方の温度の影響による「零点」の変動を差し引く、いわゆる零点補償を行うことを意味している。このように、本実施形態では、第１温度センサ４２８及び第２温度センサ４２７ａの双方の検出信号に基づいて計量信号の零点補償を行う。このため、計量信号処理基板４２７及びロードセル４２９の双方の温度変化に対して、計量信号を適正に補償することができる。

また、零点補償後の計量信号の値ｗ’が取得されると、次に、演算部４２７ｉの変化量補償部４２７ｍは、相関データｋ（ｔｃ）を記憶部４２７ｊから読み出す。そして、零点補償後の計量信号の値ｗ’と、Ａ／Ｄ変換器４２７ｈから受信した検出信号の値ｔｃとを、次の補償式に代入することにより、計量信号の二次補償を行う。

ｗ’’＝ｗ’・（Ｗａ２−Ｗｃ２）／ｋ（ｔｃ） ・・・（数５）
この補償式は、計量信号の変化量（感度）を、第１温度センサ４２８の検出信号の値がＴｃ２のときの変化量に合わせる、いわゆる変化量補償を行うことを意味している。これにより、計量信号の変化量の温度による変動を防止することができる。このように、本実施形態では、計量信号の変化量補償も行うため、計量信号の変化量の温度による変動が大きい場合にも、計量信号を適正に補償することができる。

なお、上記の補償式では、計量信号の変化量を、第１温度センサ４２８の検出信号の値がＴｃ２のときの変化量に合わせていたが、Ｔｃ１やＴｃ３のときの変化量に合わせるようにしてもよい。また、荷重の変化量Ｌに対する計量信号の理想的な変化量Ｓｉが既知である場合には、（数５）の補償式に代えて、
ｗ’’＝ｗ’・Ｓｉ／ｋ（ｔｃ） ・・・（数６）
の補償式を使用してもよい。

＜５．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の実施形態では、起歪体４２１と、起歪体４２１に貼付された歪みゲージ４２６とを有するロードセル４２９を使用していたが、このような歪みゲージ式のロードセル４２９に代えて、他の方式のロードセルを使用してもよい。例えば、起歪体にフォースコイル及び変位検出機構を接続し、変位検出機構の検出値を一定に維持するようにフォースコイルに電流を供給して、当該電流値を出力する、いわゆる電磁平衡式のロードセルを使用してもよい。

また、上記の実施形態では、ロードセル４２９と計量信号処理基板４２７とがいずれも計量ボックス４２の内部に収容されていたが、ロードセル４２９及び計量信号処理基板４２７の配置は、必ずしもこのような形態でなくてもよい。但し、ロードセル４２９と計量信号処理基板４２７とが単一の計量ボックス４２の内部に収容されている場合には、ロードセル４２９と計量信号処理基板４２７とが相互に熱的影響を与えやすいため、本発明の技術的意義は特に大きい。

また、上記の実施形態では、切り替え部４２７ｂを第２の状態としたときに、基準電圧として０Ｖが信号増幅器４２７ｃに入力されていたが、基準電圧は必ずしも０Ｖでなくてもよい。例えば、０Ｖ以外の基準電圧を供給する基準電圧源を用意し、切り替え部４２７ｂにより、ロードセル４２９からの出力線を信号増幅器４２７ｃの入力端子に接続する第１の状態と、基準電圧源からの出力線を信号増幅器４２７ｃの入力端子に接続する第２の状態とを切り替えるようにしてもよい。

但し、上記の実施形態のように、第２の状態において、信号増幅器４２７ｃの一対の正負入力端子を短絡（ショート）させるように切り替え部４２７ｂを構成すれば、切り替え部４２７ｂとは別個のデバイスとして基準電圧源を設ける必要はない。また、信号増幅器４２７ｄに対してより安定した基準電圧を供給することができる。

また、上記の実施形態では、無負荷時の計量信号の値を「零点」として、零点の温度補償をしていたが、起歪体４２１に一定の負荷が与えられた状態における計量信号の値を「零点」として、零点の温度補償をしてもよい。例えば、取り付け部材４２３、吊下部材４２４、駆動部４１、及び計量コンベア４０の重量（いわゆる風袋重量）が与えられた状態における計量信号の値を「零点」として、零点の温度補償をしてもよい。

重量検査装置の正面図である。 重量検査装置の側面図である。 計量部の詳細な構造を示した側面図である。 ロードセルユニットにおける電気的構成を示したブロック図である。 計量信号処理基板上における複数の電子素子のレイアウトの一例を示した図である。 ３つの環境温度において取得する標本値の項目を示した図である。 相関データｇ（ｔｂ）の一例を示したグラフである。 相関データｈ（ｔｃ）の一例を示したグラフである。 相関データｋ（ｔｃ）の一例を示したグラフである。

符号の説明

１ 重量検査装置
２ 電装ボックス
３ 取り込み部
４ 計量部
５ 架台
２３ 制御部
４０ 計量コンベア
４１ 駆動部
４２ 計量ボックス
４１０ モータボックス
４１１ モータ
４１３ タイミングベルト
４２０ ロードセルユニット
４２１ 起歪体
４２１ａ 固定端部
４２１ｂ 自由端部
４２１ｃ 梁部
４２１ｄ 薄肉部
４２６ 歪みゲージ
４２７ 計量信号処理基板
４２７ａ 第２温度センサ
４２７ｂ 切り替え部
４２７ｃ，４２７ｄ，４２７ｅ 信号増幅器
４２７ｆ，４２７ｇ，４２７ｈ Ａ／Ｄ変換器
４２７ｉ 演算部
４２７ｊ 記憶部
４２７ｋ 電力供給部
４２７ｌ 零点補償部
４２７ｍ 変化量補償部
４２８ 第１温度センサ
４２９ ロードセル

Claims (14)

1. 被計量物の重量を計量するロードセルユニットであって、
   被計量物の重量に応じて計量信号を得るロードセルと、
   前記ロードセルにおいて得られた計量信号を処理するための複数の電子素子を有する計量信号処理基板と、
   前記ロードセルの温度を計測する第１温度センサと、
   前記計量信号処理基板の温度を計測する第２温度センサと、
   前記第１温度センサの計測結果及び前記第２温度センサの計測結果に基づいて、計量信号の補償を行う演算手段と、
   を備えたことを特徴とするロードセルユニット。
2. 請求項１に記載のロードセルユニットであって、
   前記複数の電子素子は、
   前記ロードセルにおいて得られた計量信号を増幅させる増幅器と、
   前記増幅器において増幅された計量信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
   を含むことを特徴とするロードセルユニット。
3. 請求項２に記載のロードセルユニットであって、
   前記複数の電子素子は、
   ＣＰＵと、
   前記計量信号処理基板の各部に電力を供給する電力供給部と、
   を更に含むことを特徴とするロードセルユニット。
4. 請求項３に記載のロードセルユニットであって、
   前記第２温度センサは、前記増幅器又は前記Ａ／Ｄ変換器と、前記ＣＰＵ又は前記電力供給部との間であって、かつ、前記ＣＰＵ又は前記電力供給部よりも前記増幅器又は前記Ａ／Ｄ変換器に近い位置に配置されていることを特徴とするロードセルユニット。
5. 請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のロードセルユニットであって、
   前記第２温度センサは、前記Ａ／Ｄ変換器よりも前記増幅器に近い位置に配置されていることを特徴とするロードセルユニット。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のロードセルユニットであって、
   前記ロードセルと、前記計量信号処理基板とは、単一の筐体の内部に収容されていることを特徴とするロードセルユニット。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のロードセルユニットであって、
   前記ロードセルから前記電子素子に計量信号が入力される第１の状態と、所定の基準電圧が前記電子素子に入力される第２の状態とを切り替える切り替え手段を備えたことを特徴とするロードセルユニット。
8. 請求項７に記載のロードセルユニットであって、
   前記基準電圧は０Ｖであることを特徴とするロードセルユニット。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のロードセルユニットであって、
   前記演算手段は、無負荷状態あるいは一定の負荷が与えられた状態における計量信号と温度との相関データと、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの各計測結果とに基づいて、計量信号の補償を行う零点補償手段を有することを特徴とするロードセルユニット。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のロードセルユニットであって、
    前記演算手段は、負荷に一定の変化を与えたときの計量信号の変化量と温度との相関データと、前記第１温度センサの計測結果とに基づいて、計量信号の補償を行う変化量補償手段を有することを特徴とするロードセルユニット。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のロードセルユニットであって、
    前記ロードセルは、
    被計量物の重量に応じて歪曲する起歪体と、
    前記起歪体に貼付された少なくとも２つの歪みゲージとを有し、
    前記第１温度センサは、前記２つの歪みゲージの間に配置されていることを特徴とするロードセルユニット。
12. 被計量物を搬送しつつ被計量物の重量を検査する重量検査装置であって、
    被計量物を搬送する搬送手段と、
    前記搬送手段により搬送される被計量物の重量を計量する請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のロードセルユニットと、
    を備えたことを特徴とする重量検査装置。
13. 請求項１２に記載の重量検査装置であって、
    前記ロードセルユニットに、前記搬送手段の駆動源となるモータが連結されていることを特徴とする重量検査装置。
14. 請求項１３に記載の重量検査装置であって、
    前記モータと前記第１温度センサとは、前記ロードセルを挟んで反対側に配置されていることを特徴とする重量検査装置。

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