JP3203559B2

JP3203559B2 - 被検分銅自動分量・倍量校正装置

Info

Publication number: JP3203559B2
Application number: JP31608699A
Authority: JP
Inventors: 嘉明根津
Original assignee: 経済産業省産業技術総合研究所長; 嘉明根津
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2001-08-27
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: EP1098177A2; EP1098177A3; JP2001133316A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、法定計量、計測管
理、認定事業等に使用されている標準分銅の校正に係る
技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】標準分銅は商取引用のはかりの検査（検
定）を初めとして、検定に使用される基準器の検査用、
各種製造業等で使用されている管理用標準分銅及びこれ
らを校正するための認定事業者の校正証明書付(JCSSロ
ゴマーク入り)の標準分銅等がある。

【０００３】一般的に分銅は、５、２、２、１系列即ち
１ｋｇから上は２ｋｇ、２ｋｇ、５ｋｇ、１０ｋｇ、２
０ｋｇ・・・・、下は５００ｇ、２００ｇ、２００ｇ、
１００ｇ、５０ｇ、２０ｇ、２０ｇ、１０ｇ・・・・・
・・・１０ｍｇ、５ｍｇ、２ｍｇ、２ｍｇ、１ｍｇの組
分銅である。これらの分銅の校正をするには、１ｋｇ分
銅には１ｋｇの標準分銅、５００ｇには５００ｇという
ように等量の分銅を直接比較する等量校正法が一般的で
ある。

【０００４】標準分銅を校正した上位の標準分銅、さら
に上位の標準分銅と、次々に元をたどって行くとキログ
ラム原器にたどり着く。原器は１ｋｇしか現示しないの
で、任意の質量値が得られる質量のスケール化が必要
で、このため組分銅の分量・倍量校正が行われている。
これを国家質量標準の設定と呼んでいる。これに基づき
下位の標準分銅が校正され、国内に質量の標準が供給さ
れている。標準分銅は下位に行くほど測定の誤差が加算
され精度（不確かさ）は悪くなる。また標準分銅は使用
により、摩耗、キズ、汚染等でその校正値が変化するの
で定期校正が必要である。

【０００５】標準分銅の校正は精度が高い程、より高度
の技術と長時間の労力を必要とする。特に国家標準設定
に用いられている分量・倍量法による校正は、高精度
で、かつ整合性があり、精度（不確かさ）評価が出来る
合理的な校正方法である。しかし長い経験に基づく高度
の技術を必要とし一般的ではない。これら各種の標準分
銅の校正が自動化できればその利用範囲は広くメリット
は計り知れない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】標準分銅は多数回の使
用による質量変化があり、公差範囲内に保持するため定
期的な校正が必要とされる。近年校正業務量が増加し、
また必要精度も向上してきている。これに対処するため
等量校正より精度良く校正出来る、分量・倍量法による
校正の必要度が増加してきている。しかしこれらの業務
は上記に記した如く多くの経験に基づく高度の技術と長
時間の労力を必要とする。校正業務の省力化・合理化の
ために自動化が必要とされている。

【０００７】本発明者は、これを解決するために、まず
内蔵標準分銅の分量・倍量法による自己校正と、これに
基づく被検分銅の等量校正が、共に校正理論に基づいた
コンピュータ制御により自動的に行われる装置の開発を
行った（特願平１１−３３４５４号参照）。さらに高精
度化、合理化のために必要な課題は、被検分銅を直接分
量・倍量法により校正する自動装置の開発が必要であ
る。

【０００８】分量・倍量校正法は、校正の不確かさ（精
度）評価を含めた校正理論の理解や、偏置誤差を最小に
する複数個分銅の秤量皿への設置技術、分銅の取り扱い
技術など長い経験に基づく高度の技術を必要としてき
た。しかし同一呼称値の分銅の取り違いなど、分銅の取
り扱い上の人為的ミスがあるなどの問題点も多い。自動
化によりこれらの問題点を一挙に解決する。

【０００９】普通の分銅形状（直円筒又は円筒形）での
分量・倍量校正の自動化は非常に困難であったので、本
発明者は、まず分銅加除装置で秤量皿上に任意に加除出
来るよう、内蔵標準分銅の形状を環状にし、分量・倍量
校正を実現させる装置を開発した（特許第号参
照。）。ここで、一番の問題点は、普通の形状のままの
分銅の荷重交換を可能にし分量・倍量校正を実現させる
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、秤量部、内蔵吊り合わせ用分銅、測定制
御部、内蔵吊り合わせ用分銅加除機構、被検分銅加除機
構、外部標準分銅兼被検分銅荷重交換機構を備え、外部
標準分銅を利用して自動的に被検分銅の分量・倍量校正
を行う自動分銅校正装置であって、上記秤量部は、吊り
合わせ用天秤皿、被検用天秤皿、及び外部標準用兼被検
用天秤皿に夫々載置された、内蔵吊り合わせ用分銅、上
記被検分銅、上記外部標準分銅又は上記被検分銅を夫々
秤量し、上記内蔵吊り合わせ用分銅加除機構は、上記内
蔵吊り合わせ用分銅を選択的に、上記吊り合わせ用天秤
皿上に選択的に載置し、上記被検分銅加除機構は、上記
被検分銅を選択的に、上記被検用天秤皿に載置し、上記
外部標準分銅兼被検分銅荷重交換機構は、上記外部標準
分銅を、又は上記被検分銅とを、選択的に、上記外部標
準用兼被検用天秤皿に載置するように構成されているこ
とを特徴とする被検分銅自動分量・倍量校正装置を提供
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る被検分銅自動分量・
倍量校正装置の実施の形態を実施例に基づき図面を参照
して説明する。

【００１２】（装置の概要）分銅の高精度校正のために
必要な長い経験に基づく高度の技術、校正理論の理解、
長時間の労力を不要にする自動分銅校正装置は、１ｋｇ
の外部標準分銅に基づく被検分銅の校正をともに自動的
に行う装置である。これらを実現するため、図１に示す
如く、秤量部１、測定制御部（パソコン）２，被検分銅
３、内蔵吊り合わせ用分銅４、分銅加除機構、分銅荷重
交換機構等の主要部より構成される。

【００１３】（装置の構成）１）被検分銅及び内蔵吊り合わせ用分銅被検分銅３は、表１に示す如く、５、２、２、１、１系
列の分銅であり、形状は直円筒又は OIML型の１ｋｇ分
銅４８、５００ｇ分銅４９、２００ｇ分銅５０（表１の
２００_１、即ち２００ｇのＮｏ．１に該当する。以下、
分銅５０と表１の対応については同様とする。）、２０
０ｇ分銅５１（表１の２００_２、即ち２００ｇのＮｏ．
２に該当する。以下分銅５１と表１の対応については同
様とする。）、１００ｇ分銅５２（表１の１００_１、即
ち１００ｇのＮｏ．１に該当する。以下、分銅５２と表
１の対応については同様とする。）、１００ｇ分銅４４
（表１の１００_２、即ち１００ｇのＮｏ．２に該当す
る。以下、分銅４４と表１の対応については同様とす
る。）が、外部標準用兼被検用天秤皿４７と被検用天秤
皿５３に載置されている。

【００１４】被検分銅３は、整合性が有り不確かさ評価
のできる標準分銅とするため、任意の組み合わせ測定が
できる。例えば、表１に示すごとくの組み合わせ測定を
行い分量校正を行う。但し１００ｇ分銅は１個の場合が
多いのでその場合は１００ｇ分銅４４は外部標準分銅を
用いる。これにより分量校正結果の評価に役立てる。

【００１５】内蔵吊り合わせ用分銅４は、５、２、２、
１系列の分銅であり、夫々が環状の５００ｇ分銅１１、
２００ｇ分銅１２、２００ｇ分銅１３、１００ｇ分銅１
４が、同心的に吊り合わせ分銅天秤皿３１に載置される
ように配列されている。内蔵吊り合わせ用分銅４は、被
検分銅３の分量校正測定において、秤量部１に負荷する
荷重がトータルで１ｋｇにするための内蔵分銅である。

【００１６】外部標準分銅と被検分銅３を載置する外部
標準用兼被検用天秤皿４７と被検用天秤皿５３、及び内
蔵吊り合わせ用分銅４を載置する吊り合わせ分銅天秤皿
３１は、秤量部１に重量を付加する天秤棒１６、１７に
順次固定されており、外部標準用兼被検用天秤皿４７、
被検用天秤皿５３、吊り合わせ用天秤皿３１に載置され
た分銅の荷重が秤量部１で秤量される。

【００１７】

【表１】

【００１８】２）分銅加除機構及び分銅荷重交換機構本発明に係る被検分銅自動分量・倍量校正装置では、分
銅加除機構として、被検分銅加除機構５４及び内蔵吊り
合わせ用分銅加除機構１８が設けられ、外部標準分銅及
び被検分銅４４、４５、４８、４９を交換するための分
銅荷重交換機構として、外部標準分銅兼被検分銅荷重
交換機構１９が設けられている。まず、内蔵吊り合わせ
用分銅加除機構１８の原理を図２により説明する。説明
を簡単化するために、図２では、分銅が三つの同心的な
環状分銅２０、２１、２２から構成された場合とする。

【００１９】図２（ａ）において、三つの環状分銅２
０、２１、２２は吊り合わせ分銅用天秤皿３１上に載置
される。この吊り合わせ用天秤皿３１は、秤量部１から
伸びる天秤棒１６に固定され吊持されている。吊り合わ
せ用天秤皿３１の下方に、三つの内蔵用の環状分銅に夫
々対応した三つの同心的な加除環２３、２４、２５が独
立的に上下動可能に配置されている。加除環の上面には
円周方向に沿って複数のピン２３’、２４’、２５’が
一体的に隔設されている。

【００２０】今、外周側の加除環２３についてみると、
上下動操作アーム２６が一体に固定され、この上下動操
作アーム２６の垂直部の下部に上下駆動機構２７が設け
られている。この上下駆動機構２７は、図２にも示され
ている通り、モータ２８により回転する偏心カム２９と
上下動操作アーム２６の下端に付設されたカムフォロア
ー３０とから構成されている。

【００２１】モータ２８を回転させることにより、上下
動駆動機構２７が動作して、上下動操作アーム２６を上
下動できる。なお、上下動駆動機構２７は、上記のよう
にカム機構でなくても、ねじ軸を利用する機構、ラック
とピニオンを利用する機構等いろいろな構造が考えられ
る。

【００２２】このような加除環２３、２４、２５、上下
動操作アーム２６、上下動駆動機構２７は、図２中では
省略したが、三つの環状分銅２０、２１、２２の夫々に
対して独立して設けられ、三つの環状分銅が夫々独立し
て上下動するように構成されている。これにより、三つ
の環状分銅を選択的に天秤上に載置し秤量部１で秤量で
きるように構成されている。

【００２３】即ち、図２（ａ）の状態では、三つの環状
分銅２０、２１、２２が全て吊り合わせ用天秤皿３１上
に載置されているから秤量部１は、三つの環状分銅の重
量が秤量できる。ここで、モータ２８を動作して上下動
駆動機構２７により上下動操作アーム２６を上方に移動
させると、図２（ｂ）に示すように、加除環２３のピン
２３’により外周側の環状分銅２０は、吊り合わせ用天
秤皿３１から持ち上げられる。

【００２４】これにより、内周側の環状分銅２２と中央
側の環状分銅２１が吊り合わせ用天秤皿３１上に載置さ
れた状態となり、それらの重量が秤量部１の秤量部によ
り秤量されることとなる。このようにして、内蔵吊り合
わせ用分銅は夫々、分量校正のための任意の組み合わせ
測定を可能とする。

【００２５】以上は、加除機構の原理であり、この原理
に基づいて図１に示す内蔵吊り合わせ用分銅加除機構１
８が構成されている。即ち、吊り合わせ用天秤皿３１の
下方に、各環状分銅の夫々に対応した加除環３１’（加
除機構１８の夫々の有する複数の加除環のうち最外周の
環状分銅１１に対応する加除環を例として示す。）と、
加除環３１’に対応した上下動操作アーム３４が設けら
れ、上下動操作アームの下端には、モータ３５、偏心カ
ム３６及びカムフォロアー３７とから構成される上下動
駆動機構３３が配設されている。

【００２６】図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、
（ｂ）は、被検用天秤皿５３及び被検分銅加除機構５４
を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）の右図は、夫々左
図のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面を示す。天秤棒１６に被検用
天秤皿５３が取り付けられている。被検用天秤皿５３
は、前板５、後板５’、底板６及び頂板６’から成るフ
レーム７と、前板５と後板５’の間に三段で配設された
湾曲状の受け皿８とから構成される。三段の受け皿８に
対応して、三段の加除アーム９が背後から上下動自在に
配設されている。

【００２７】加除アーム９は、その先端に受け皿８をは
さんで左右の持ち上げフォーク部１０を有する。被検用
分銅５０、５１、５２は、被検に際しては、受け皿８上
に載置されているが、フォーク部１０を上方に移動させ
ることによりフォーク部１０で、被検用分銅を持ち上げ
て受け皿８上に荷重がかからない、非被検状態とする。
三段の加除アーム９は、夫々上下動桿５５に連成してお
り、上下動桿５５の夫々の基端部にカムフォロー５８が
付設されており、このカムフォロー５８がモータ５６に
より回転される偏心カム５７に当接している。このよう
な構成により、加除アーム９は、夫々選択的に上下動す
る。なお、天秤皿を櫛歯上に形成して、これに対応する
加除アーム９は、その先端に複数のフォーク部を形成し
たものでもよい。

【００２８】図１において、外部標準分銅兼被検分銅荷
重交換機構１９は、モータ３９により回転可能でありか
つ、モータ４０及び偏心カム４１を有する上下駆動機構
３８により上下動可能なテーブル４２を備えている。こ
のテーブル４２に、十字状の四つの透孔４３が周方向に
等間隔で形成されており、この透孔部４３に位置して４
個の外部標準分銅４４、４５及び被検分銅４８、４９を
テーブル４２上に載置できる。

【００２９】テーブル４２の透孔４３を上下方向に通過
する十字状の外部標準用兼被検用天秤皿４７が天秤棒１
７の下端の折り返し部４６の頂部に設けられている。図
１の位置でモータ４０を回転してカム４１を介してテー
ブル４２を下降すると、外部標準分銅４４が外部標準用
兼被検用天秤皿４７上に載置し、天秤棒１６、１７を介
して１００ｇ外部標準分銅４４が秤量部により測定され
る。

【００３０】外部標準分銅４５を秤量する場合は、今度
は逆に、テーブル４２を上昇させ、次にモータ３９を回
転して折り返し部４６の上方の位置で静止して、上記同
様にテーブル４２を下降させれば、外部標準分銅が外部
標準用兼被検用天秤皿４７上に載置される。被検分銅４
８、４９も同様に載置され秤量部１により測定される。

【００３１】３）秤量部秤量部１は秤量１ｋｇの電子天びんで、下記の測定制御
部（パソコン）２により秤量部１の制御およびデータ読
み取りを行っている。

【００３２】４）測定制御部測定制御部２の主要部は制御・データ演算処理部であ
り、秤量部１の電子天秤の測定結果を入力できるように
電気的に結合し、又、シーケンサ３２を介してモータ３
５、３９、４０、５６と電気的に結合し、内蔵吊り合わ
せ用分銅加除機構１８、被検分銅加除機構５４、外部標
準分銅兼被検分銅荷重交換機構１９を制御する。そし
て、本発明の被検分銅分量・倍量校正装置は、測定制御
部２で制御され、１ｋｇ外部標準分銅４５を利用して、
被検分銅の分量校正を行い、絶対値付きの整合性の有る
標準分銅とする。

【００３３】そして、その計算結果を表示・記憶しかつ
印刷できる。また被検分銅と外部標準分銅との相互比較
も自動的に行え、分量校正のチェック・評価ができる。
即ち、被検組分銅の自動分銅校正装置としての機能を発
揮する。

【００３４】（作用）本発明に係る自動分銅校正装置の
作用を、具体的な被検分銅３の校正作業を通して説明す
る。まず、被検分銅３の校正をする際に標準となる１ｋ
ｇ外部標準分銅４５を、テーブル４２上に載置して、外
部標準分銅兼被検分銅荷重交換機構１９を操作して外部
標準用兼被検用天秤皿４７上に載置し、秤量部１により
秤量する。

【００３５】被検分銅３の校正に際しては、まずはじめ
に、１ｋｇ外部標準分銅４５による１ｋｇ被検分銅４８
との比較測定（等量校正）を行い１ｋｇ被検分銅４８を
校正する。次に、表１において示されている測定値ａ_１
〜ａ_９を入手すべき測定を行う。その基本的な測定プロ
セスは、次のとおりである。

【００３６】各測定値ａ_１〜ａ_９の測定に際して、内蔵
吊り合わせ用分銅について＋で示されたものを、内蔵吊
り合わせ用分銅加除機構１８を操作して、吊り合わせ分
銅用天秤皿３１に載せた状態で、被検分銅加除機構５４
と外部標準分銅兼被検分銅荷重交換機構１９を操作し
て、まず、＋で示された被検分銅を秤量部１で測定し、
さらに−で示された被検分銅を秤量部１で測定して、そ
れらの差である測定値ａ _１〜ａ_９を得る。

【００３７】例えば、測定値ａ_１の測定に際しては、外
部標準分銅兼被検分銅荷重交換機構１９を操作して被検
分銅４９（５００ｇ）を外部標準用兼被検用天秤皿４７
に載せて、又被検分銅加除機構５４を操作して、被検分
銅５０、５１、５２（２００、２００、１００ｇ）を被
検用天秤皿５３に載せて、秤量部１で測定し、これらの
被検分銅をはずしてから被検分銅１ｋｇを載せて秤量部
１で秤量して、被検分銅４９、５０、５１、５２（５０
０＋２００＋２００＋１００ｇ）−被検分銅４８（１ｋ
ｇ）＝ａ_１を測定する。

【００３８】又、測定値ａ_２の測定に際しては、内蔵吊
り合わせ用分銅加除機構１８を操作して、内蔵吊り合わ
せ用分銅５００ｇを吊り合わせ分銅天秤皿３１に載置し
てから、被検分銅５００ｇを秤量部１で秤量する。その
後で、被検分銅２００、２００、１００ｇを秤量部１で
秤量する。そして、被検分銅４９（５００ｇ）−内蔵標
準分銅５０、５１、５２（２００＋２００＋１００ｇ）
＝ａ_２を測定する。

【００３９】このようにして得られた被検分銅１ｋｇの
校正値と測定値ａ_１〜ａ_９に関するデータに基づいて、
パソコン２内で最小二乗法に基づく計算処理を行い、各
被検分銅の校正値とその校正値の精度（不確かさ）を得
る。この計算には浮力補正はもとより高さ位置の違いに
よる重力勾配の補正も含まれる。この結果、被検分銅を
外部標準分銅１ｋｇにより、絶対値付きの整合性の有る
標準分銅とすることができるとともに、１００ｇの２の
被検分銅４４に外部標準分銅を使用することにより分量
校正のチェック・評価が可能となる。

【００４０】１００ｇを標準にしてさらに秤量を一桁小
さくすれば、１０ｇオーダの分量校正ができる。同様に
桁を小さくしていけば、１ｍｇまでの分量校正が出来、
標準の設定が出来る。また１００ｇを標準にして倍量用
の組み合わせ測定を行えば倍量校正が出来、２００ｇ、
５００ｇ、１ｋｇの値付けが出来る。即ち秤量を１０ｋ
ｇにすれば分量同様に１ｋｇを基準にして、２ｋｇ、２
ｋｇ、５ｋｇ、１０ｋｇの倍量校正が出来る。この装置
の開発により分量・倍量校正の自動化が可能になった。

【００４１】なお、以上は被検用組分銅の分量・倍量校
正のための測定であるが、外部標準分銅兼被検分銅荷重
交換機構１９により交換される標準分銅１個と被検分銅
１〜３個の間の等量校正ができるので個々の分銅の自動
校正も可能である。

【００４２】以上、本発明に係る自動分銅校正装置を実
施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例の構成
に限定されるものではなく、特許請求の範囲の技術的事
項の範囲内であればいろいろな態様があることは言うま
でもない。

【００４３】

【発明の効果】本発明は以上説明したような構成なの
で、以下に記載されるような効果を発揮する。被検分銅
の高精度分量校正を自動的にできるので、高度の技術を
必要とせずに高精度標準分銅を簡単に得ることが出来
る。校正業務も分銅の荷重交換装置へのセットのみで、
労力をかけずに実現できる。

【００４４】また、自動測定なので測定環境状態の良好
な夜中に測定できるので精度向上も図れる。認定事業者
等の校正業務を行う事業者は標準分銅の多数の使用回数
による質量値変化を避けるため、日々使用する検査用標
準に値を移しこれを使用する必要がある。本装置の使用
は、検査用標準を被検分銅とすることができるので任意
の周期で自動的に校正でき、標準分銅の使用回数を減ら
すことができるので上位機関での校正周期の延長が図れ
る。また校正を依頼された分銅を被検分銅として直接分
量・倍量校正できるので精度を落とすことなく、検査用
分銅と同程度の精度（不確かさ）に校正できるなど校正
業務の省力化・合理化に寄与できる。

【００４５】先に開発した装置（特願平１１−３３４５
４号参照）との組み合わせにより、すなわち自己校正で
きる環状の内蔵標準分銅を設置させると、相互比較等の
チェックによりさらに精度の高い被検分銅の校正が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る被検分銅自動分量・倍量校正装置
の実施例の全体概要を説明する図である。

【図２】本発明に係る被検分銅自動分量・倍量校正装置
の内蔵吊り合わせ用分銅加除機構の原理を示す図であ
る。

【図３】本発明に係る被検分銅自動分量・倍量校正装置
の被検用天秤皿及び被検分銅加除機構の構成を示す図で
ある。

【図４】本発明に係る被検分銅自動分量・倍量校正装置
の被検用天秤皿及び被検分銅加除機構の要部の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１秤量部２測定制御部３被検分銅４内蔵吊り合わせ用分銅１６、１７天秤棒１８内蔵吊り合わせ用分銅加除機構１９外部標準分銅兼被検分銅荷重交換機構１１、１２、１３、１４環状分銅（内蔵吊り合わせ用
分銅）３１吊り合わせ用天秤皿３２シーケンサ３３、３８上下駆動機構３４上下動操作アーム４２（外部標準及び被検分銅用）テーブル４３透孔部４４、４５外部標準分銅４７外部標準用兼被検用天秤皿４８、４９、５０、５１、５２被検分銅５３被検用天秤皿５４被検分銅加除機構５６モ−タ５７偏心カム５８カムフォロア−

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】秤量部、内蔵吊り合わせ用分銅、測
定制御部、内蔵吊り合わせ用分銅加除機構、被検分銅加
除機構、外部標準分銅兼被検分銅荷重交換機構を備え、
外部標準分銅を利用して自動的に被検分銅の分量・倍量
校正を行う自動分銅校正装置であって、上記秤量部は、吊り合わせ用天秤皿、被検用天秤皿、及
び外部標準用兼被検用天秤皿に夫々載置された、内蔵吊
り合わせ用分銅、上記被検分銅、上記外部標準分銅又は
上記被検分銅を夫々秤量し、上記内蔵吊り合わせ用分銅加除機構は、上記内蔵吊り合
わせ用分銅を選択的に、上記吊り合わせ用天秤皿上に選
択的に載置し、上記被検分銅加除機構は、上記被検分銅を選択的に、上
記被検用天秤皿に載置し、上記外部標準分銅兼被検分銅荷重交換機構は、上記外部
標準分銅を、又は上記被検分銅とを、選択的に、上記外
部標準用兼被検用天秤皿に載置するように構成されてい
ることを特徴とする被検分銅自動分量・倍量校正装置。