JP2016173308A

JP2016173308A - 電子天秤

Info

Publication number: JP2016173308A
Application number: JP2015053657A
Authority: JP
Inventors: 良啓鈴木; Yoshihiro Suzuki; 楠本　哲朗; Tetsuro Kusumoto; 哲朗楠本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2035-03-17
Also published as: JP6418019B2

Abstract

【課題】作業効率を低下させることなく、安価な構成により測定対象物の静電気を除去することができる電子天秤を提供する。
【解決手段】荷重検出部２により検出される測定対象物Ｗの荷重に基づいて、除電器３の動作を制御する。除電器３による除電を自動で開始又は終了させることにより、作業効率を低下させることなく、測定対象物Ｗの静電気を除去することができる。また、電子天秤に備えられている荷重検出部２からの検出信号を用いて除電器３の動作を制御するため、別途センサなどを設ける必要がなく、安価な構成により測定対象物Ｗの静電気を除去することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、載置部に載置される測定対象物の質量を測定するための電子天秤に関するものである。

電子天秤には、測定対象物が載置される載置部と、載置部に載置されている測定対象物の荷重を検出する荷重検出部とが備えられている。荷重検出部における荷重の検出方式としては、電磁式やロードセル式などが知られている。

電磁式の荷重検出部には、マグネットなどが備えられており、載置部に載置される測定対象物の荷重と釣り合うように電磁力を作用させることにより、その際の電流量に基づいて測定対象物の荷重を検出することができる。一方、ロードセル式の荷重検出部には、アルミなどにより形成された起歪体が備えられており、載置部に測定対象物が載置されることによる起歪体の撓み量を電気信号として検出することにより、その電気信号に基づいて測定対象物の荷重を検出することができる。

このように、電気部品を用いて測定対象物の荷重を検出するような構成では、静電気が測定値に影響を与える場合がある。すなわち、測定対象物が静電気を帯びている場合に、その静電気が電気部品から出力される電気信号にノイズとして作用することにより、測定対象物の質量を正確に測定できないおそれがある。

このような測定値に対する静電気の影響は、特に高分解能の電子天秤においては大きな問題となる。また、測定対象物が粉体からなる試料などである場合には、測定対象物に静電気が生じやすい上に、測定対象物の荷重自体が小さいため、静電気が測定値に与える影響が大きくなる。

そこで、電子天秤の中には、測定対象物の静電気を除去するための除電器を備えたものもある。例えば下記特許文献１の例では、静電気センサにより静電気を検知し、検知された静電気が閾値を超える場合に電離装置（除電器）を起動させるような構成となっている（段落［００３７］及び［００４０］参照）。

特許文献１に例示された構成以外にも、例えば秤量室を開閉するためのドアに開閉センサを設けて、ドアの開閉を検知することにより、ドアの開閉に連動させて除電を開始するような構成が知られている。また、操作パネル上に除電ボタンを設けることにより、ユーザによる除電ボタンの操作に基づいて除電を開始させるような構成も知られている。

特開２００７−１９９０６１号公報

しかしながら、除電ボタンの操作に基づいて除電を開始させるような構成では、わざわざユーザが除電ボタンを操作する必要があるため、作業が煩雑となる。特に、多数の測定対象物の質量を反復して測定する場合などには、測定の度に除電ボタンを操作することになるため、作業効率が低下し、測定に時間がかかるという問題がある。

これに対して、静電気センサにより静電気を検知するような構成や、開閉センサによりドアの開閉を検知するような構成などでは、ユーザが除電を開始させるための作業を行う必要はない。しかしながら、センサを設ける必要があるため、製造コストが高くなるという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、作業効率を低下させることなく、安価な構成により測定対象物の静電気を除去することができる電子天秤を提供することを目的とする。

本発明に係る電子天秤は、載置部と、荷重検出部と、除電器と、除電制御部とを備える。前記載置部には、測定対象物が載置される。前記荷重検出部は、前記載置部に載置されている測定対象物の荷重を検出する。前記除電器は、前記載置部に載置されている測定対象物の静電気を除去する。前記除電制御部は、前記荷重検出部により検出される荷重に基づいて、前記除電器の動作を制御する。

このような構成によれば、荷重検出部により検出される荷重に基づいて、除電器による除電を自動で開始させたり、自動で終了させたりすることができる。このように、除電器による除電を自動で開始又は終了させることにより、作業効率を低下させることなく、測定対象物の静電気を除去することができる。また、電子天秤に備えられている荷重検出部からの検出信号を用いて除電器の動作を制御するため、別途センサなどを設ける必要がなく、安価な構成により測定対象物の静電気を除去することができる。

前記除電制御部は、前記荷重検出部により検出される荷重が閾値以上の状態のまま所定時間が経過した場合に、前記除電器による除電を開始させてもよい。

このような構成によれば、載置部に測定対象物が載置されることにより閾値以上の荷重が検出され、その状態のまま所定時間が経過した場合に、除電器による除電が開始される。この場合、外乱などによって一時的に閾値以上の荷重が検出されたとしても、その状態のまま所定時間が経過しなければ、除電器による除電は開始されない。したがって、載置部に測定対象物が載置された場合にのみ確実に除電を開始させることができる。

また、荷重と閾値との比較結果だけでなく時間も判断基準とすることにより、閾値を比較的小さい値に設定することができる。そのため、粉体からなる試料などのように荷重が小さい測定対象物を測定できるような電子天秤においても、載置部に測定対象物が載置されていない状態で除電を開始させてしまうような誤作動を防止することができる。

前記除電制御部は、前記荷重検出部により検出される荷重の変動幅が閾値以下の状態のまま所定時間が経過した場合に、前記除電器による除電を終了させてもよい。

このような構成によれば、除電器による除電が開始された後、荷重の変動幅が閾値以下に安定した状態で所定時間が経過したときに除電が終了する。すなわち、除電開始直後は静電気の影響により測定値が安定しないが、測定対象物の静電気が除去されることにより測定値が安定した時点で、除電器による除電を終了させることができる。したがって、静電気が十分に除去される前に除電が終了したり、必要以上に除電が行われたりするのを防止することができる。

本発明によれば、除電器による除電を自動で開始又は終了させることにより、作業効率を低下させることなく、測定対象物の静電気を除去することができる。また、本発明によれば、別途センサなどを設ける必要がなく、安価な構成により測定対象物の静電気を除去することができる。

本発明の一実施形態に係る電子天秤の構成例を示したブロック図である。除電器による除電の開始及び終了のタイミングの一例を示した図である。除電器の動作を制御する際の制御部による処理の一例を示したフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子天秤の構成例を示したブロック図である。この電子天秤は、測定対象物Ｗの質量を測定するためのものであり、載置部１、荷重検出部２、除電器３、制御部４、記憶部５、操作部６及び表示部７などを備えている。

載置部１は、例えば秤量皿により構成されており、その上面に測定対象物Ｗが載置される。本実施形態に係る電子天秤においては、粉体からなる試料の他、各種測定対象物Ｗを載置部１に載置して質量を測定することができる。載置部１の周囲は、例えば開閉可能な風防ケース（図示せず）により覆われており、当該風防ケース内に秤量室が形成されている。

荷重検出部２は、載置部１に載置されている測定対象物Ｗの荷重を検出する。載置部１が測定対象物Ｗから受ける荷重を荷重検出部２で検出することにより、その荷重に基づいて測定対象物Ｗの質量を測定することができる。この荷重検出部２における荷重の検出方式としては、電磁式又はロードセル式などを例示することができる。

荷重検出部２が電磁式である場合には、例えばマグネット及びコイルなどが荷重検出部２に備えられている。この場合、載置部１に載置される測定対象物Ｗの荷重と釣り合うように、コイルに電流を流して電磁力を作用させることにより、その際の電流量に基づいて測定対象物Ｗの荷重を検出することができる。

荷重検出部２がロードセル式である場合には、例えばアルミなどにより形成された起歪体が荷重検出部２に備えられている。この場合、載置部１に測定対象物Ｗが載置されることにより起歪体が撓み、その撓み量が歪みゲージなどを用いて電気信号として検出されることにより、当該電気信号に基づいて測定対象物Ｗの荷重を検出することができる。ただし、荷重検出部２は、電磁式又はロードセル式に限らず、音叉式などの他の検出方式で荷重を検出するような構成であってもよい。

除電器３は、載置部１に載置されている測定対象物Ｗの静電気を除去する。具体的には、除電器３において発生させたイオンを載置部１上に吹き付けることにより、載置部１上の測定対象物Ｗの静電気を非接触で中和して除去することができる。ただし、除電器３は、測定対象物Ｗに蓄積されている静電気を除去することができれば、上記のような構成に限らず、他の各種態様で静電気を除去することができるような構成を採用することができる。

制御部４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成であり、荷重検出部２からの検出信号に基づいて電子天秤の動作を制御する。本実施形態では、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、制御部４は、除電制御部４１、閾値設定部４２及び表示制御部４３として機能するようになっている。

除電制御部４１は、荷重検出部２により検出される荷重に基づいて、除電器３の動作を制御する。具体的には、荷重検出部２により検出される荷重、又は、荷重から求められる値が、記憶部５に記憶されている閾値と比較され、その比較結果に基づいて除電器３による除電を開始又は終了させる。記憶部５は、例えばハードディスク又はＲＡＭ（Random Access Memory）により構成される。

閾値設定部４２は、ユーザによる操作に基づいて、記憶部５に記憶されている閾値を設定する処理を行う。具体的には、ユーザが操作部６を用いて閾値を変更する操作を行った場合に、記憶部５に記憶されている閾値が閾値設定部４２により変更される。操作部６は、例えばキーボード又はマウスにより構成される。

表示制御部４３は、表示部７に対する表示を制御する。表示部７は、例えば液晶表示器により構成される。荷重検出部２により検出される荷重に基づいて算出される測定対象物Ｗの質量は、測定結果として表示制御部４３により表示部７に表示され、これにより、ユーザが測定対象物Ｗの質量を確認することができる。

上記のように、本実施形態では、荷重検出部２により検出される荷重に基づいて、除電器３による除電を自動で開始させたり、自動で終了させたりすることができる。すなわち、ユーザが載置部１に測定対象物Ｗを載置する動作に連動して、荷重検出部２により検出される荷重、又は、荷重から求められる値を閾値と比較する演算を自動的に行い、除電器３の動作を自動で制御することができる。

除電器３による除電を自動で開始又は終了させることにより、除電ボタンの操作に基づいて除電を開始させるような構成とは異なり、わざわざユーザが除電ボタンを操作する必要がない。そのため、作業効率を低下させることなく、測定対象物Ｗの静電気を除去することができる。

また、測定対象物Ｗの質量を測定して表示部７に表示させるために、もともと電子天秤には荷重検出部２が備えられている。このような電子天秤に備えられている荷重検出部２からの検出信号を用いて除電器３の動作を制御するため、別途センサなどを設ける必要がなく、安価な構成により測定対象物Ｗの静電気を除去することができる。

図２は、除電器３による除電の開始及び終了のタイミングの一例を示した図である。図２では、測定対象物Ｗを載置部１に載置した後、荷重検出部２により検出される荷重の変化が時間に対応付けて示されている。この例では、荷重検出部２により一定の時間間隔で断続的に荷重が検出されるような構成について説明するが、荷重検出部２により連続的に荷重が検出されるような構成であってもよい。

載置部１に測定対象物Ｗを載置した場合には、荷重検出部２により検出される荷重が短時間で急激に増加した後、時間経過とともに徐々に変動幅が減少し、測定対象物Ｗの質量に応じた荷重で安定した値となる。したがって、載置部１に測定対象物Ｗを載置した状態では、荷重検出部２により検出される荷重が所定の閾値Ａ以上の状態となる。

上記閾値Ａは、測定対象物Ｗの荷重よりも小さく、０よりも大きい値として記憶部５に記憶される。当該閾値Ａを測定対象物Ｗの荷重に近い比較的大きな値に設定すれば、外乱などによって荷重検出部２が荷重を検出したときに、測定対象物Ｗが載置部１に載置されたと誤検知する可能性が低くなる。一方、測定対象物Ｗの荷重が小さい場合には、上記閾値Ａを比較的小さい値に設定する必要がある。

したがって、上記閾値Ａは、測定対象物Ｗの荷重よりも小さく、０よりも大きい範囲内で、測定対象物Ｗの荷重に応じて適切な値に設定することが好ましい。本実施形態では、ユーザが操作部６を操作することにより閾値Ａを変更することができるため、測定対象物Ｗの荷重に応じて閾値Ａを変更してもよい。この場合、ユーザが閾値Ａを直接入力するような構成であってもよいし、測定しようとする荷重範囲の入力に基づいて、その荷重範囲よりも小さい閾値Ａが自動で設定されるような構成であってもよい。

図２の例では、荷重検出部２により検出される荷重が閾値Ａ以上の状態のまま所定時間ＴＡが経過した場合に、除電器３による除電を開始させるようになっている。すなわち、載置部１に測定対象物Ｗが載置されることにより閾値Ａ以上の荷重が検出されたタイミングＴ１から、所定時間ＴＡが経過するタイミングＴ２までの間に、閾値Ａ未満の荷重が検出されなければ、その時点で除電器３の動作が開始されて測定対象物Ｗの静電気が除去される。

この場合、外乱などによって一時的に閾値Ａ以上の荷重が検出されたとしても、例えば図２に二点鎖線で示すように短時間のうちに荷重が閾値Ａ未満にまで低下し、閾値Ａ以上の状態のまま所定時間ＴＡが経過しなければ、除電器３による除電は開始されない。したがって、載置部１に測定対象物Ｗが載置された場合にのみ確実に除電を開始させることができる。

また、荷重と閾値Ａとの比較結果だけでなく時間も判断基準とすることにより、閾値Ａを比較的小さい値に設定することができる。すなわち、閾値Ａを比較的小さい値に設定することにより外乱の影響を受けやすくなったとしても、閾値Ａ以上の状態のまま所定時間ＴＡが経過しなければ除電器３による除電は開始されないため、測定対象物Ｗが載置部１に載置されたと誤検知する可能性が低い。そのため、粉体からなる試料などのように荷重が小さい測定対象物Ｗを測定できるような電子天秤においても、載置部１に測定対象物Ｗが載置されていない状態で除電を開始させてしまうような誤作動を防止することができる。

除電開始後は、荷重検出部２により検出される荷重の変動幅が閾値Ｂ以下の状態のまま所定時間ＴＢが経過した場合に、除電器３による除電を終了させるようになっている。すなわち、あるタイミングＴ３で荷重を検出した後、所定時間ＴＢが経過するタイミングＴ４までの間、荷重の変動幅が閾値Ｂを超えることがなければ、その時点で除電器３の動作が終了する。このような荷重の変動幅は、閾値Ａ以上の範囲内で検出される荷重同士の差の絶対値である。

除電開始直後は静電気の影響により測定値が安定しないが、図２の例では、測定対象物Ｗの静電気が除去されることにより測定値が安定し、荷重の変動幅が閾値Ｂ以下に安定した状態で所定時間ＴＢが経過した時点で、除電器３による除電を終了させることができる。したがって、静電気が十分に除去される前に除電が終了したり、必要以上に除電が行われたりするのを防止することができる。

図３は、除電器３の動作を制御する際の制御部４による処理の一例を示したフローチャートである。除電器３による除電を行っていない状態では、荷重検出部２により検出される荷重が閾値Ａ以上になるか否かが監視される（ステップＳ１０１）。したがって、載置部１に測定対象物Ｗが載置されるまでの間は、ステップＳ１０１の処理を行いながら待機することとなる。

載置部１に測定対象物Ｗが載置され、荷重検出部２により検出される荷重が閾値Ａ以上になった場合には（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、その状態のまま所定時間ＴＡが経過したか否かが監視される（ステップＳ１０２）。そして、荷重が閾値Ａ以上のまま所定時間ＴＡが経過した場合には（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、除電器３による除電が開始され（ステップＳ１０３）、載置部１上の測定対象物Ｗから静電気が除去される。

除電器３による除電を行っている状態では、荷重検出部２により検出される荷重の変動幅が閾値Ｂ以下になるか否かが監視される（ステップＳ１０４）。測定対象物Ｗから静電気が除去されることにより測定値が安定し、荷重の変動幅が閾値Ｂ以下になった場合には（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、その状態のまま所定時間ＴＢが経過したか否かが監視される（ステップＳ１０５）。そして、荷重の変動幅が閾値Ｂ以下のまま所定時間ＴＢが経過した場合には（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、除電器３の動作が停止されることにより、除電器３による除電が終了する（ステップＳ１０６）。

ただし、除電器３による除電を開始又は終了させる際の条件は、上記実施形態のような条件に限られるものではない。例えば、荷重検出部２により検出される荷重が所定の閾値以上になった時点で、直ちに除電を開始させるような構成であってもよい。また、荷重の変動幅が所定の閾値以上になった場合に除電を開始させるような構成などのように、荷重検出部２により検出される荷重から求められる値を閾値と比較し、その比較結果に基づいて除電を開始させるような構成であってもよい。

１載置部
２荷重検出部
３除電器
４制御部
５記憶部
６操作部
７表示部
４１除電制御部
４２閾値設定部
４３表示制御部
Ｗ測定対象物

Claims

測定対象物が載置される載置部と、
前記載置部に載置されている測定対象物の荷重を検出する荷重検出部と、
前記載置部に載置されている測定対象物の静電気を除去する除電器と、
前記荷重検出部により検出される荷重に基づいて、前記除電器の動作を制御する除電制御部とを備えたことを特徴とする電子天秤。
前記除電制御部は、前記荷重検出部により検出される荷重が閾値以上の状態のまま所定時間が経過した場合に、前記除電器による除電を開始させることを特徴とする請求項１に記載の電子天秤。
前記除電制御部は、前記荷重検出部により検出される荷重の変動幅が閾値以下の状態のまま所定時間が経過した場合に、前記除電器による除電を終了させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子天秤。