JP6148104B2 - 計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、計量装置に関し、特に、荷重が印加されると共に当該荷重の大きさに応じた態様のアナログ荷重信号を出力する荷重検出手段と、この荷重検出手段から出力されたアナログ荷重信号を増幅する増幅手段と、この増幅手段によって増幅された後の増幅後アナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、を具備し、少なくとも増幅手段とＡ／Ｄ変換手段とが１つのユニットを構成する、計量装置に関する。

この種の計量装置においては、例えば図４に示すように、荷重検出手段としてのロードセル１が設けられている。ロードセル１は、自身に荷重Ｗｘが印加されると、当該荷重Ｗｘの大きさに応じた態様の、例えば電圧値を示す、アナログ荷重信号Ａｘ（∝Ｗｘ）を出力する。言い換えれば、ロードセル１は、自身の特性に応じたゲインｋａをもって当該荷重Ｗｘをアナログ荷重信号Ａｘ（＝ｋａ・Ｗｘ）に変換する。このアナログ荷重信号Ａｘは、増幅手段としての増幅回路２に入力され、ここで、当該増幅回路２のゲインｋｂをもって増幅される。そして、この増幅回路２による増幅後のアナログ荷重信号ｋｂ・Ａｘは、Ａ／Ｄ変換手段としてのＡ／Ｄ変換回路３に入力され、ここで、デジタル荷重信号Ｄｘに変換される。さらに、このデジタル荷重信号Ｄｘは、ＣＰＵ（Central
Processing Unit）４に入力される。ＣＰＵ４は、次の式１に基づいて、デジタル荷重信号Ｄｘのうち図示しない被計量物の重量Ｗｎに対応する成分、言わば正味デジタル値Ｄｎ、を求める。

《式１》
Ｄｎ＝Ｄｘ−Ｄｉ

この式１において、Ｄｉは、デジタル荷重信号Ｗｘのうち初期荷重Ｗｉに対応する成分である。ここで言う初期荷重Ｗｉとは、ロードセル１に取り付けられている図示しない計量台（被計量物載置台）の重量による荷重のように最初から当該ロードセル１に印加されている荷重のことを言う。この初期荷重Ｗｉに対応する成分、言わば初期荷重デジタル値Ｄｉは、計量台上に何らの物体も載置されていないいわゆる空掛け状態にあるときのデジタル荷重信号Ｄｘそのものであり、予め測定され、ＣＰＵ４に付随の図示しないメモリに記憶される。

さらに、ＣＰＵ４は、式１に基づく正味デジタル値Ｄｎにスパン係数Ｋを乗ずることで、つまり次の式２に基づいて、被計量物の重量Ｗｎの推定値である重量測定値Ｗｎ’を求める。

《式２》
Ｗｎ’＝Ｋ・Ｄｎ

この式２におけるスパン係数Ｋは、式１に基づく正味デジタル値Ｄｎを重量測定値Ｗｎ’に変換するための一種の変換係数であり、例えば次のようにして求められる。即ちまず、計量装置の秤量Ｗｍと等価な重量を持つ図示しない分銅（テスト用物品）が計量台上に載置される。そして、このときの式２に基づく重量測定値Ｗｎ’が分銅の重量値Ｗｍと等価（Ｗｎ’＝Ｗｍ）となるように、つまり次の式３に基づいて、当該スパン係数Ｋが求められる。求められたスパン係数Ｋは、上述のメモリに記憶される。

《式３》
Ｋ＝Ｗｍ／Ｄｎ

なお、ロードセル１に印加される荷重Ｗｘの大きさ（印加荷重値）と、当該ロードセル１から出力されるアナログ荷重信号Ａｘの大きさ（電圧値）とは、互いに比例関係にあるのが理想的であるが、実際には、図５のグラフに太実線の曲線α示すように、概略２次関数的な非線形の関係にあることが多い。この図５の横軸は、ロードセル１への印加荷重Ｗｘを表す。そして、この横軸におけるＷｉは、上述した初期荷重値であり、Ｗｐは、秤量Ｗｍと等価な重量を持つ被計量物が計量台上に載置されたときの当該ロードセル１への印加荷重値Ｗｘ、言わば想定最大印加荷重値、である。さらに、Ｗｒは、ロードセル１の定格荷重値である。このロードセル１の定格荷重値Ｗｒは当然に、想定最大印加荷重値Ｗｐ以上（Ｗｒ≧Ｗｐ）である。一方、縦軸は、アナログ荷重信号Ａｘの電圧値を表す。そして、この横軸におけるＡｉ，ＡｐおよびＡｘは、それぞれ初期荷重値Ｗｉ，想定最大印加荷重値Ｗｐおよびロードセル１の定格荷重値Ｗｒに対応する電圧値である。また、初期荷重値Ｗｉに対応する電圧値Ａｉと想定最大印加荷重値Ｗｐに対応する電圧値Ａｐとの差Ａｍ（＝Ａｐ−Ａｉ）が、秤量Ｗｍに対応する。

このように、ロードセル１への印加荷重値Ｗｘと、アナログ荷重信号Ａｘの電圧値Ａｘとは、互いに非線形の関係にあるものの、計量に実用される領域（Ｗｉ，Ａｉ）〜（Ｗｐ，Ａｐ）においては概ね比例関係にあるものと見なして、つまり図５に一点鎖線の直線βで示す関係にあるものと見なして、当該計量が行われる。即ち実際には、曲線αの傾きがロードセル１の上述したゲインｋａに相当するが、計量上は、直線βの傾きが当該ロードセル１のゲインｋａに相当するものとされる。また、このゲインｋａは、ロードセル１を駆動するために当該ロードセル１に供給される駆動電圧（励磁電圧）の電圧値によって変わる。

ところで、増幅回路２とＡ／Ｄ変換回路３とＣＰＵ４とは一般に、１つのユニットを構成し、例えば１枚のプリント基板（いわゆるプリント回路板と呼ばれる広義のプリント基板）５に纏められる。このプリント基板５は、図示しない指示計に内蔵され、或いは、ロードセル１の近傍に設けられる。特に、当該プリント基板５がロードセル１と一体的に設けられることによって、いわゆるデジタルロードセルが実現される。また、プリント基板５には、上述の駆動電圧の供給源である電源回路も組み込まれる。

ここで例えば、プリント基板５の故障や損傷等によって、当該プリント基板５が交換される、とする。この場合、元の（故障や損傷等を生じた）プリント基板５に代えて、これと同一仕様の新たなプリント基板５が取り付けられるが、これら両者間で、互いの特性が、とりわけ増幅回路２のゲインｋｂが、異なることがある。言い換えれば、個々のプリント基板５は、増幅回路２のゲインｋｂを含む固有の特性を有している。その一方で、上述のデジタル荷重信号Ｄｘは、増幅回路２のゲインｋｂに依存する。そして、このデジタル荷重信号Ｄｘを要素として含む上述の式３で表されるスパン係数Ｋもまた、当該増幅回路２のゲインｋｂに依存する。従って、プリント基板５の交換時には、新たなプリント基板５について、スパン係数Ｋを求めるためのいわゆるスパン調整を行う必要がある。このスパン調整は、上述した分銅の計量台上への積み降ろしを含めかなり面倒な作業であると共に、それ相応のコストが掛かる。

この不都合を解消するべく、従来、例えば特許文献１に開示されたものがある。この従来技術によれば、ロードセル等のセンサの出力が入力されるセンサ用アンプを有するアンプ基板が設けられている。このアンプ基板について、まず初めに、センサ用アンプに付属されたゲイン調整器によって、当該センサ用アンプのゲインが適当に調整される。そして、この調整されたセンサ用アンプのゲイン、言わば初期ゲインＧ０が、測定される。具体的には、センサ用アンプの入力側に設けられた切換スイッチによって、所定の比較電圧Ｖｒｅｆの１／ｎ電圧（Ｖｒｅｆ／ｎ）が当該センサ用アンプに入力されるように選択される。そして、このときのアンプ出力がＡ／Ｄコンバータに入力され、そのＡ／Ｄ変換値が得られる。続いて、当該アンプ出力に代えて、比較電圧ＶｒｅｆがＡ／Ｄコンバータに入力され、そのＡ／Ｄ変換値が得られる。さらに、当該比較電圧Ｖｒｅｆに代えて、アンプ基板のアース電位がＡ／Ｄコンバータに入力され、そのＡ／Ｄ変換値が得られる。その上で、次の式４に基づいて、初期ゲインＧ０が求められる。求められた初期ゲインＧ０は、メモリに記憶される。

《式４》
Ｇ０＝［｛（アンプ出力のＡ／Ｄ変換値）−（基板アース電位のＡ／Ｄ変換値）｝／｛（比較電圧のＡ／Ｄ変換値）−（基板アース電位のＡ／Ｄ変換値）｝］×（分圧比ｎ）

このようにして初期ゲインＧ０が求められた後、上述した切換スイッチによって、センサ出力がセンサ用アンプに入力されるように選択される。そして、所定重量の原器を用いてのスパン調整が行われる。具体的には、計量台としての計量タンクまたは計量皿が空とされた空掛け状態にあるときのアンプ出力がＡ／Ｄコンバータに入力され、そのＡ／Ｄ変換値Ｘ０が得られる。この空掛け状態にあるときのＡ／Ｄ変換値Ｘ０は、メモリに記憶される。続いて、秤量Ｍ分の重量の原器が計量タンクまたは計量皿に積み込まれ、このときのアンプ出力がＡ／Ｄコンバータに入力され、そのＡ／Ｄ変換値ＸＦが得られる。そして、次の式５に基づいて、スパン係数（初期較正値）Ｋが求められる。このスパン係数Ｋもまた、メモリに記憶される。

《式５》
Ｋ＝Ｍ／（ＸＦ−Ｘ０）

これをもって、事前の準備作業が終了し、実際の計量作業が可能となる。この実際の計量作業においては、次の式６に基づいて、被計量物の重量測定値Ｓが求められる。なお、この式６におけるＸ１は、アンプ出力のＡ／Ｄ変換値である。

《式６》
Ｓ＝Ｋ・（Ｘ１−Ｘ０）

ここで例えば、アンプ基板が故障した場合には、この故障したアンプ基板（旧基板）に代えて、新たなアンプ基板（新基板）が取り付けられる。その際まず、新基板のゲイン調整器の設定が旧基板のそれと同じになるように手動で合わせられる。その上で、新基板のセンサ用アンプのゲインＧ１が初期ゲインＧ０のときと同様の要領で測定される。即ち、比較電圧Ｖｒｅｆの１／ｎ電圧がセンサ用アンプに入力されたときの当該センサ用アンプの出力と、当該比較電圧Ｖｒｅｆそのものと、アンプ基板のアース電位と、のそれぞれがＡ／Ｄコンバータに入力され、それぞれのＡ／Ｄ変換値が得られる。その上で、上述の式４と同様の次の式７に基づいて、新基板のゲインＧ１が求められる。

《式７》
Ｇ１＝［｛（アンプ出力のＡ／Ｄ変換値）−（基板アース電位のＡ／Ｄ変換値）｝／｛（比較電圧のＡ／Ｄ変換値）−（基板アース電位のＡ／Ｄ変換値）｝］×（分圧比ｎ）

なお、この式７に基づく新基板のゲインＧ１は、式４に基づく旧基板のゲインＧ０と比較される。そして、これら新旧両基板のゲインＧ１およびＧ０の差が５％以上である場合には、新基板のゲインＧ１が不適当であるものとされ、当該新基板のゲイン調整器が再設定される。そして、これら新旧両基板のゲインＧ１およびＧ０の差が５％未満であることが確認された上で、次の式８に基づいて、新基板のスパン係数（新較正値）Ｋ’が求められる。この新基板のスパン係数Ｋ’もまた、メモリに記憶される。

《式８》
Ｋ’＝Ｋ・（Ｇ１／Ｇ０）

これをもって、アンプ基板交換時の作業が終了し、実際の計量作業が可能となる。このアンプ基板交換後の実際の計量作業においては、上述の式６に準拠する次の式９に基づいて、被計量物の重量測定値ｍが求められる。

《式９》
ｍ＝Ｋ’・（Ｘ１−Ｘ０）

このように特許文献１に開示された従来技術によれば、アンプ基板交換時に新基板のゲイン調整器の設定が旧基板のそれと同じになるように合わせられるだけで、当該新基板のスパン係数Ｋ’が自動的に求められる、とされている。即ち、アンプ基板交換時には原器を用いてのスパン調整が不要である、とされている。

しかしながら、この従来技術においては確かに、アンプ基板交換時のスパン調整は不要であるものの、その前準備として、新基板のゲイン調整器の設定が旧基板のそれと同じになるように合わせられ、つまりその作業が必要となる。しかも、新旧両基板のゲインＧ１およびＧ０の差が５％以上である場合には、新基板のゲイン調整器の再設定が必要であり、これもまた面倒であると共に、それ相応のコストが掛かる。即ち、スパン調整以外の面倒かつコストの掛かる作業が必要となる。

これとは別の従来技術として、例えば特許文献２に開示されたものがある。この言わば第２の従来技術によれば、カウンターフォース（起歪体）に力変換器としての少なくとも１つの歪みゲージと記憶手段としてのメモリチップとが永久固着されており、これにより、ロードセルのモデュール状ユニットが形成されている。メモリチップには、カウンターフォースおよび歪みゲージについての固有の補正／較正データが記憶されており、当該メモリチップは、歪みゲージによって構成されたホイートストンブリッジと共に、可撓性回路を介して、局部回路基板（印刷回路基板）に接続されている。局部回路基板には、前置増幅器とＡ／Ｄ変換器とプロセッサとが搭載されている。このうちの前置増幅器に、ホイートストンブリッジからのアナログ電気信号が入力される。この前置増幅器によって増幅されたアナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル電気信号に変換された後、プロセッサに入力される。プロセッサは、このデジタル電気信号とメモリチップに記憶されている補正／構成データとに基づいて、被計量物の重量を求める。

ここで例えば、局部回路基板が故障した場合には、当該局部回路基板をカウンターフォースおよび歪みゲージから取り外して交換すればよく、カウンターフォースや歪みゲージを再較正する必要はない、とされている。即ち、カウンターフォースおよび歪ゲージについての補正／較正データが記憶されたメモリチップが歪ゲージと共にカウンターフォースに永久固着されているので、局部回路基板が交換されたとしても、当該補正／較正データを改めて得る必要はない、とされている。

しかしながら、この第２従来技術においては確かに、局部回路基板が交換されたときにカウンターフォースや歪みゲージを再較正する必要はないものの、計量装置全体としてのスパン調整のやり直しが必要となる。局部回路基板が交換されることによって、当該局部回路基板の特性が変わり、とりわけ前置増幅器のゲインが変わるからである。

特許第２８１０１６７号公報 特開平８−３５８９４号公報

即ち、特許文献１に開示された言わば第１従来技術では、アナログ基板交換時のスパン調整は不要であるものの、それ以外の面倒かつコストの掛かる作業が必要である、という問題がある。そして、特許文献２に開示された第２従来技術では、局部回路基板の交換時に、依然としてスパン調整のやり直しが必要であり、やはり面倒かつそれ相応のコストが掛かる、という問題がある。

そこで、本発明は、基板等のユニットの交換時にスパン調整等の面倒かつコストの掛かる作業が不要な計量装置を提供することを、目的とする。

この目的を達成するために、本発明の計量装置は、荷重が印加されると共に当該荷重の大きさに応じた態様のアナログ荷重信号を出力する荷重検出手段と、この荷重検出手段から出力されたアナログ荷重信号が入力されると共に入力された当該アナログ荷重信号を増幅する増幅手段と、この増幅手段によって増幅された後の増幅後アナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、を具備する。そして、少なくとも増幅手段とＡ／Ｄ変換手段とは、１つのユニットを構成する。併せて、デジタル荷重信号は、少なくともユニット固有の特性と荷重検出手段固有の特性との２つの特性に依存する。その上で、これら２つの特性の一方であるユニット固有の特性を要素として含むユニット固有情報と、当該２つの特性の他方である荷重検出手段固有の特性を要素として含む荷重検出固有情報と、が記憶された固有情報記憶手段を、具備する。そして、デジタル荷重信号とユニット固有情報と荷重検出固有情報とに基づいて印加荷重の大きさの推定値である荷重測定値を求める演算手段を、具備する。

即ち、本発明によれば、荷重検出手段は、自身に荷重が印加されると、その荷重の大きさに応じた態様の、例えば電圧値を示す、アナログ荷重信号を出力する。言い換えれば、荷重検出手段は、自身の特性に応じたゲインをもって当該荷重をアナログ荷重信号に変換する。このアナログ荷重信号は、増幅手段に入力され、ここで、当該増幅手段のゲインをもって増幅される。そして、この増幅手段によって増幅された後の増幅後アナログ荷重信号は、Ａ／Ｄ変換手段によってデジタル荷重信号に変換される。これら増幅手段とＡ／Ｄ変換手段とは、１つのユニットを構成し、例えば１枚のプリント基板に纏められている。そして、デジタル荷重信号は、少なくとも当該ユニット固有の特性、とりわけ増幅手段のゲインと、荷重検出手段固有の特性、とりわけ当該荷重検出手段のゲインと、の２つの特性に依存し、つまりこれら２つの特性の影響を受ける。このような状況下で、これら２つの特性の一方であるユニット固有の特性を要素として含むユニット固有情報と、当該２つの特性の他方である荷重検出手段固有の特性を要素として含む荷重検出固有情報とが、固有情報記憶手段に記憶されている。そして、演算手段が、Ａ／Ｄ変換手段による変換後のデジタル荷重信号と、言わばユニット固有の特性に応じたユニット固有情報と、荷重検出手段固有の特性に応じた荷重検出固有情報と、に基づいて、当該荷重検出手段への印加荷重の大きさの推定値である荷重測定値を求める。

Ａ／Ｄ変換手段としては、例えば外部からリファレンス電圧の供給を受けるいわゆる外部リファレンス型のものを採用している。この場合は、次のような駆動電圧供給手段とリファレンス電圧供給手段とが設けられている。即ち、駆動電圧供給手段は、荷重検出手段を駆動するための駆動電圧を当該荷重検出手段に供給する。そして、リファレンス電圧供給手段は、当該駆動電圧に応じた直流電圧をリファレンス電圧としてＡ／Ｄ変換手段に供給する。この構成によれば、いわゆるレシオメトリックが実現される。具体的には、駆動電圧供給手段から荷重検出手段に供給される駆動電圧が何らかの原因で変動すると、当該荷重検出手段のゲインが変わる。すると当然に、当該荷重検出手段から出力されるアナログ荷重信号が変動し、ひいてはＡ／Ｄ変換手段への入力信号である増幅後アナログ荷重信号が変動する。その一方で、Ａ／Ｄ変換手段には、駆動電圧に応じた、詳しくは比例した、直流電圧が、リファレンス電圧としてリファレンス電圧供給手段から供給される。即ち、Ａ／Ｄ変換手段への入力信号である増幅後アナログ荷重信号と、この増幅後アナログ荷重信号が当該Ａ／Ｄ変換手段によってデジタル荷重信号に変換される際の基準となるリファレンス電圧とが、互いにリンクしながら変動する。この結果、駆動電圧供給手段から荷重検出手段に供給される駆動電圧が変動することに起因して、Ａ／Ｄ変換手段への入力信号である増幅後アナログ荷重信号が変動したとしても、このことによる当該Ａ／Ｄ変換手段の出力信号であるデジタル荷重信号への影響が回避され、つまりレシオメトリックが実現される。

さらに、ここで言うユニット固有情報は、デジタル荷重信号をユニット固有の特性に依存しない信号に補正する補正情報を含んでいる。このような補正情報は例えば、アナログ荷重信号に代えて所定の基準信号が増幅回路に入力されたときに得られるＡ／Ｄ変換手段による変換後のデジタル信号に対して当該補正情報に基づく補正が施された後の補正後デジタル信号が、所定の基準デジタル信号と一致するように、定められる。そして、荷重検出固有情報は、デジタル荷重信号に対して当該補正情報に基づく補正が施された後の補正後デジタル荷重信号、つまりユニット固有の特性に依存しないように補正された当該補正後デジタル荷重信号を、荷重測定値に変換するための変換情報を含むものであってもよい。このような変換情報は例えば、既知の大きさのテスト用荷重が荷重検出手段に印加されたときに得られる荷重測定値が、当該テスト用荷重の大きさと等価になるように、定められる。即ち、この構成によれば、演算手段は、補正情報を用いてデジタル荷重信号をユニット固有の特性に依存しない補正後デジタル荷重信号に補正し、その上で、変換情報を用いて当該補正後デジタル荷重信号を荷重測定値に変換する。

ここで言う固有情報記憶手段は、ユニット固有情報が記憶されたユニット固有情報記憶手段と、荷重検出固有情報が記憶された荷重検出固有情報記憶手段と、を含むものであってもよい。特に、ユニット固有情報記憶手段は、ユニットと対を成しており、荷重検出固有情報記憶手段は、当該ユニット固有情報記憶手段とは別個に、言わば独立して、設けられるものとする。この構成によれば、ユニットが交換される際には、これに伴って必然的に、当該ユニットと対を成すユニット固有情報記憶手段も交換される。なお、荷重検出固有情報記憶手段については、そのままとされる。これにより、上述の如く元のユニット用のユニット固有情報に代えて、新しいユニット用のユニット固有情報が、演算手段による演算に供される。この結果、ユニットが交換されることによるデジタル荷重信号への影響が回避され、当該ユニットの交換前と何ら変わらず同じ要領で荷重測定値が求められる。

また例えば、ユニット固有情報記憶手段は、ユニットに取り付けられてもよい。これと同様に、荷重検出固有情報記憶手段も、ユニットに取り付けられてもよい。ただし、当該荷重検出固有情報記憶手段は、ユニットに対して着脱容易に取り付けられるのが、望ましい。この構成によれば、ユニット固有情報記憶手段および荷重検出固有情報記憶手段は、いずれもユニットに取り付けられた状態で使用される。そして、ユニットが交換されるときには、これに伴って必然的に、ユニット固有情報記憶手段も交換される。一方、荷重検出固有情報記憶手段は、ユニットから取り外される。そして、取り外された荷重検出固有情報記憶手段は、新たなユニットに取り付けられ、言わば移植される。これにより、上述の如くユニットが交換されることによるデジタル荷重信号への影響が回避され、当該ユニットの交換前と何ら変わらず同じ要領で荷重測定値が求められる。

本発明の他の計量装置は、荷重が印加されると共に当該荷重の大きさに応じた態様のアナログ荷重信号を出力する荷重検出手段と、この荷重検出手段から出力されたアナログ荷重信号が入力されると共に入力された当該アナログ荷重信号を増幅する増幅手段と、この増幅手段によって増幅された後の増幅後アナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、を具備する。そして、少なくとも増幅手段とＡ／Ｄ変換手段とは、１つのユニットを構成する。併せて、デジタル荷重信号は、少なくともユニット固有の特性と荷重検出手段固有の特性との２つの特性に依存する。その上で、これら２つの特性の一方であるユニット固有の特性を要素として含むユニット固有情報と、当該２つの特性の他方である荷重検出手段固有の特性を要素として含む荷重検出固有情報と、が記憶された固有情報記憶手段を、具備する。そして、デジタル荷重信号とユニット固有情報と荷重検出固有情報とに基づいて印加荷重の大きさの推定値である荷重測定値を求める演算手段を、具備する。Ａ／Ｄ変換手段としては、例えば外部からリファレンス電圧の供給を受けるいわゆる外部リファレンス型のものが、採用可能である。この場合は、次のような駆動電圧供給手段とリファレンス電圧供給手段とが設けられてもよい。即ち、駆動電圧供給手段は、荷重検出手段を駆動するための駆動電圧を当該荷重検出手段に供給する。そして、リファレンス電圧供給手段は、当該駆動電圧に応じた直流電圧をリファレンス電圧としてＡ／Ｄ変換手段に供給する。この構成によれば、いわゆるレシオメトリックが実現される。具体的には、駆動電圧供給手段から荷重検出手段に供給される駆動電圧が何らかの原因で変動すると、当該荷重検出手段のゲインが変わる。すると当然に、当該荷重検出手段から出力されるアナログ荷重信号が変動し、ひいてはＡ／Ｄ変換手段への入力信号である増幅後アナログ荷重信号が変動する。その一方で、Ａ／Ｄ変換手段には、駆動電圧に応じた、詳しくは比例した、直流電圧が、リファレンス電圧としてリファレンス電圧供給手段から供給される。即ち、Ａ／Ｄ変換手段への入力信号である増幅後アナログ荷重信号と、この増幅後アナログ荷重信号が当該Ａ／Ｄ変換手段によってデジタル荷重信号に変換される際の基準となるリファレンス電圧とが、互いにリンクしながら変動する。この結果、駆動電圧供給手段から荷重検出手段に供給される駆動電圧が変動することに起因して、Ａ／Ｄ変換手段への入力信号である増幅後アナログ荷重信号が変動したとしても、このことによる当該Ａ／Ｄ変換手段の出力信号であるデジタル荷重信号への影響が回避され、つまりレシオメトリックが実現される。

また例えば、駆動電圧供給手段から荷重検出手段に供給される駆動電圧の伝送線路が比較的に長いと、とりわけ長いほど、そのインピーダンス成分によって、当該駆動電圧に電圧降下が生じる。そして、この電圧降下によって、荷重検出手段に実際に供給される駆動電圧が本来のそれよりも小さくなり、言わば当該駆動電圧が上述の如く変動したのと同様の状態になる。このことによるデジタル荷重信号への影響を回避するべく、リファレンス電圧供給手段は、荷重検出手段に実際に供給されている駆動電圧を監視して、その監視結果に応じた、詳しくは比例した、直流電圧を、リファレンス電圧としてＡ／Ｄ変換手段に供給している。この構成によれば、当該伝送線路のインピーダンス成分による駆動電圧の電圧降下の影響を含めてレシオメトリックが実現される。

上述したように、本発明によれば、ユニットの交換時にこれと併せてユニット固有情報が入れ替えられるだけで、当該ユニットが交換されることによるデジタル荷重信号への影響が回避され、ユニットの交換前と何ら変わらず同じ要領で荷重測定値が求められる。即ち、ユニットの交換時にスパン調整等の面倒かつコストの掛かる作業が不要である。

本発明の一実施形態の概略構成を示す図である。 同実施形態における別の例の概略構成を示す図である。 同実施形態におけるさらに別の例を説明するための図解図としてのグラフである。 一般的な計量装置の概略構成を示すブロック図である。 図４の計量装置におけるロードセルへの印加荷重値と当該ロードセルから出力されるアナログ荷重信号の電圧値との関係を示す図解図としてのグラフである。

本発明の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る計量装置１０は、荷重検出手段としてのロードセル２０を備えている。このロードセル２０は、図示しない起歪体と、この起歪体の適当な位置に固着された１以上の、例えば４つの、歪ゲージ２２ａ，２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄと、を有している。なお、起歪体には図示しない計量台が結合されており、この計量台上に図示しない被計量物が載置される。

上述の４つの歪ゲージ２２ａ，２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄは、ブリッジ（ホイートストンブリッジ）回路２２を構成している。このブリッジ回路２２を構成する各歪ゲージ２２ａ，２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄの４つの相互接続点２２ｅ，２２ｆ，２２ｇおよび２２ｈのうちの互いに対向する１組２２ｅおよび２２ｇは、当該ブリッジ回路２２を駆動するための駆動電圧Ｅｄが供給される駆動電圧供給端子であり、この一対の駆動電圧供給端子２２ｅおよび２２ｇは、外部から当該駆動電圧Ｅｄの供給を受け付ける駆動電圧外部供給端子２４に接続されており、詳しくは当該駆動電圧外部供給端子２４を構成する一対の端子２４ａおよび２４ｂに接続されている。また、当該一対の駆動電圧供給端子２２ｅおよび２２ｇは、駆動電圧外部供給端子２４（２４ａおよび２４ｂ）とは別個に設けられた駆動電圧監視信号出力端子２６に接続されており、詳しくは当該駆動電圧監視信号出力端子２６を構成する一対の端子２６ａおよび２６ｂに接続されている。そして、他の１組の相互接続点２２ｆおよび２２ｈは、ブリッジ回路２２の出力端子であり、この一対の出力端子２２ｆおよび２２ｈは、後述するアナログ荷重信号Ａｘを外部へ出力するためのアナログ荷重信号外部出力端子２８に接続されており、詳しくは当該アナログ荷重信号外部出力端子２８を構成する一対の端子２８ａおよび２８ｂに接続されている。

このロードセル２０は、伝送線路としての多芯のロードセルケーブル３０を介して当該ロードセル２０から離れた位置にある指示計４０に接続されており、詳しくは当該指示計４０に内蔵されたプリント基板５０に接続されている。具体的には、プリント基板５０は、ロードセル２０の駆動電圧外部供給端子２４に接続される駆動電圧出力端子５２を有しており、詳しくは当該駆動電圧外部供給端子２４を構成する一対の端子２４ａおよび２４ｂに対応する一対の端子５２ａおよび５２ｂを有している。また、プリント基板５０は、ロードセル２０のアナログ荷重信号外部出力端子２８に接続されるアナログ荷重信号入力端子５４を有しており、詳しくは当該アナログ荷重信号外部出力端子２８を構成する一対の端子２８ａおよび２８ｂに対応する一対の端子５４ａおよび５４ｂを有している。さらに、プリント基板５０は、駆動電圧監視信号出力端子２６に接続される駆動電圧監視信号入力端子５６を有しており、詳しくは当該当該駆動電圧監視信号出力端子２６を構成する一対の端子２６ａおよび２６ｂに対応する一対の端子５６ａおよび５６ｂを有している。

加えて、プリント基板５０は、後述する第１基準信号Ｅ１の入力を受け付ける第１基準信号入力端子５８を有しており、詳しくは当該第１基準信号入力端子５８を構成する一対の端子５８ａおよび５８ｂを有している。これとは別に、プリント基板５０は、後述する第２基準信号Ｅ２の入力を受け付ける第２基準信号入力端子６０を有しており、詳しくは当該第２基準信号入力端子６０を構成する一対の端子６０ａおよび６０ｂを有している。

その上で、プリント基板５０は、上述の駆動電圧Ｅｄの供給源である駆動電圧供給手段としての電源回路６２を有している。この電源回路６２は、交流または直流の主電源電圧の供給を受けて、例えば直流の当該駆動電圧Ｅｄを生成する。この駆動電圧Ｅｄは、駆動電圧出力端子５２（５２ａおよび５２ｂ）ならびにロードセルケーブル３０を介してロードセル２０に供給され、詳しくは当該ロードセル２０の駆動電圧外部供給端子２４（２４ａおよび２４ｂ）を介してブリッジ回路２２の駆動電圧供給端子２２ｅおよび２２ｇに供給される。なお図示は省略するが、電源回路６２は、次に説明する増幅手段としての第１増幅回路６４等の各回路を駆動するための回路電源電圧の供給源でもある。

第１増幅回路６４は、図示しない演算増幅器を用いた反転増幅回路，非反転増幅回路，差動増幅回路等の適宜の回路によって構成されており、その前段には、第１切換手段としての手動の第１切換スイッチ６６（以下、ＳＷ１という符号で表現されることがある。）が設けられている。この第１切換スイッチＳＷ１は、上述したアナログ荷重信号入力端子５４（５４ａおよび５４ｂ）と第１基準信号入力端子５８（５８ａおよび５８ｂ）とのいずれか一方を選択的に第１増幅回路６４の入力側に接続する。即ち、第１増幅回路６４には、アナログ荷重信号Ａｘおよび第１基準信号Ｅ１のいずれか一方が選択的に入力される。この第１増幅回路６４に入力されたアナログ荷重信号Ａｘまたは第１基準信号Ｅ１は、当該第１増幅回路６４のゲインｋ１をもって増幅される。そして、この第１増幅回路６４による増幅後の信号Ａ１（＝ｋ１・Ａｘまたはｋ１・Ｅ１）は、Ａ／Ｄ変換手段としてのＡ／Ｄ変換回路６８に入力される。

Ａ／Ｄ変換回路６８は、外部からリファレンス電圧の供給を受ける外部リファレンス型のものであり、この外部リファレンス電圧は、リファレンス電圧供給手段としての第２増幅回路７０から供給される。第２増幅回路７０は、第１増幅回路６４と同様、図示しない演算増幅器を用いたものであるが、その入力インピーダンスは、極めて高い。このような高入力インピーダンスの第２増幅回路７０は、例えばその入力段に高入力インピーダンス回路、とりわけボルテージフォロワ回路、が設けられることによって実現される。この第２増幅回路７０の前段にも、第１切換スイッチＳＷ１と同様の第２切換手段としての手動の第２切換スイッチ７２（以下、ＳＷ２という符号で表現されることがある。）が設けられている。この第２切換スイッチＳＷは、上述した駆動電圧監視信号入力端子５６（５６ａおよび５６ｂ）と第２基準信号入力端子６０（６０ａおよび６０ｂ）とのいずれか一方を選択的に第２増幅回路７０の入力側に接続する。なお、駆動電圧監視信号入力端子５６には、上述した電源回路６２からロードセルケーブル３０を介して実際にロードセル２０（ブリッジ回路２２の駆動電圧供給端子２２ｅおよび２２ｇ）に供給される駆動電圧、言い換えれば主として当該ロードセルケーブル３０のインピーダンス成分による電圧降下を受けた駆動電圧Ｅｄ’（＜Ｅｄ）が、駆動電圧監視信号として入力される。従って、第２増幅回路７０には、当該駆動電圧監視信号Ｅｄ’およびおよび第２基準信号Ｅ２のいずれか一方が選択的に入力される。この第２増幅回路７０に入力された駆動電圧監視信号Ｅｄ’または第２基準信号Ｅ２は、当該第２増幅回路７０のゲインｋ２をもって増幅される。そして、この第２増幅回路７０による増幅後の信号Ａ２（＝ｋ２・Ｅｄ’またはｋ２・Ｅ２）が、Ａ／Ｄ変換回路６８のリファレンス電圧として当該Ａ／Ｄ変換回路６８に供給される。

Ａ／Ｄ変換回路６８は、第１増幅回路６４から入力された信号Ａ１を第２増幅回路７０から供給されたリファレンス電圧Ａ２を基準としてデジタル信号Ｄｘに変換する。そして、この変換後のデジタル信号Ｄｘは、演算手段としてのＣＰＵ７４に入力される。なお、Ａ／Ｄ変換回路６８としては、二重積分形や逐次比較形等の様々な形式のものが採用可能であるが、例えば分解能の優位性からデルタシグマ形のものが採用される。

ＣＰＵ７４は、Ａ／Ｄ変換回路６８による変換後のデジタル信号、とりわけアナログ荷重信号Ａｘが第１増幅回路６４に入力されると共に駆動電圧監視信号Ｅｄ’が第２増幅回路７０に入力されているときに得られるデジタル荷重信号Ｄｘ、に基づいて、上述の被計量物の重量Ｗｎを求め、厳密にはその推定値である重量測定値Ｗｎ’を求める。この重量測定値Ｗｎ’を求めるための演算要領を含むＣＰＵ７４の動作は、当該ＣＰＵ７４に付随の図示しないメモリに記憶されている制御プログラムによって制御される。このＣＰＵ７４の動作については、後で詳しく説明する。

また、ＣＰＵ７４には、ユニット固有情報記憶手段としての回路用メモリ７６（以下、Ｍ１という符号で表現されることがある。）と、荷重検出固有情報記憶手段としてのロードセル用メモリ７８（以下、Ｍ２という符号で表現されることがある。）とが、接続されている。これらのメモリ７６および７８は、いずれも不揮発性のものであり、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically
Erasable Programmable Read-Only Memory）である。また特に、ロードセル用メモリＭ２は、プリント基板５０に対して容易に着脱可能とされており、例えば当該プリント基板５０に取り付けられたＩＣ（Integrated Circuit）ソケット８０を介して着脱容易とされている。これらのメモリＭ１およびＭ２についても、後で詳しく説明する。併せて、ＣＰＵ７４には、当該ＣＰＵ７４に対して種々の命令を入力するための命令入力手段としての操作キー９０と、当該ＣＰＵ７４による制御によって各種情報を表示するための情報表示手段としてのディスプレイ９２と、が接続されている。これら操作キー９０およびディスプレイ９２は、プリント基板５０とは別個に、つまり当該プリント基板５０の外部に、設けられている。このため、プリント基板５０には、操作キー９０およびディスプレイ９２が個別に接続される端子８０および８２が設けられている。なお、操作キー９０およびディスプレイ９２は、互いに一体化されたものであってもよく、例えばタッチパネルであってもよい。

さて、本実施形態においては、事前に、例えば工場出荷前に、次のような調整作業が行われる。

即ち、図示しない第１基準信号生成装置がプリント基板５０の第１基準信号入力端子５８に接続されると共に、図示しない第２基準信号生成装置が当該プリント基板５０の第２基準信号入力端子６０に接続される。そして、第１切換スイッチＳＷ１によって第１基準信号入力端子５８が第１増幅回路６４の入力側に接続されるように選択されると共に、第２切換スイッチＳＷ２によって第２基準信号入力端子６０が第２増幅回路７０の入力側に接続されるように選択される。その上で、第１基準信号生成装置から第１基準信号入力端子５８に直流の第１基準信号Ｅ１が入力されると共に、第２基準信号生成装置から第２基準信号入力端子６０に直流の第２基準信号Ｅ２が入力される。これにより、第１増幅回路６４に第１基準信号Ｅ１が入力されると共に、第２増幅回路７０に第２基準信号Ｅ２が入力される。なお、第１切換スイッチＳＷ１と第２切換スイッチＳＷ２とは、互いに連動するものであってもよい。また、第１基準信号Ｅ１の電圧値と第２基準信号Ｅ２の電圧値とは、第１増幅回路６４のゲインｋ１と第２増幅回路７０のゲインｋ２とに応じて適宜に設定され、詳しくは当該第１基準信号Ｅ１の第１増幅回路６４による増幅後信号Ａ１（＝ｋ１・Ｅ１）の電圧値が当該第２基準信号Ｅ２の第２増幅回路７０による増幅後信号Ａ２（＝ｋ２・Ｅ２）の電圧値以下（Ａ１≦Ａ２）となる範囲内で適宜に設定される。

このときのＡ／Ｄ変換回路６８による変換後のデジタル信号Ｄｘ、厳密には第２増幅回路７０による増幅後信号Ａ２の電圧値を基準とする第１増幅回路６４による増幅後信号Ａ１の電圧値の比率は、次の式１０のように表される。そして、この式１０に基づくデジタル信号、言わば調整時デジタル値Ｄｘは、ＣＰＵ７４に入力される。

《式１０》
Ｄｘ＝Ａ１／Ａ２＝（ｋ１・Ｅ１）／（ｋ２・Ｅ２）
∵ Ａ１＝ｋ１・Ｅ１， Ａ２＝ｋ２・Ｅ２

ＣＰＵ７４は、この式１０に基づく調整時デジタル値Ｄｘに対して補正情報としての或る補正係数ｋ３を乗ずると共に、その結果Ｄｘ’（＝ｋ３・Ｄｘ）が或る基準値Ｄｓと等価（Ｄｘ＝Ｄｓ）になるように、つまりは次の式１１が満足されるように、当該補正係数ｋ３を求める。この式１１に基づく演算は、操作キー９０による所定の操作（補正係数算出操作）に応答して実行される。また、ここで言う基準値Ｄｓは、或る一定の値であっても任意の値であってもよく、例えば上述した制御プログラムに組み込まれており、或いは、操作キー９０による操作によって入力され、つまりそうなるように当該制御プログラムが構成されている。

《式１１》
Ｄｘ’＝ｋ３・Ｄｘ＝ｋ３・（Ａ１／Ａ２）＝ｋ３・｛（ｋ１・Ｅ１）／（ｋ２・Ｅ２）｝＝Ｄｓ
∴ ｋ３＝Ｄｓ／Ｄｘ＝Ｄｓ・｛（ｋ２・Ｅ２）／（ｋ１・Ｅ１）｝

この式１１において、基準値Ｄｓと第１基準信号Ｅ１の電圧値と第２基準信号Ｅ２の電圧値とのそれぞれが一定であることを鑑みると、補正係数ｋ３は、第１増幅回路６４のゲインｋ１と第２増幅回路７０のゲインｋ２とのみに依存すること、つまりこれらのゲインｋ１およびｋ２を含むプリント基板５０固有の特性のみに依存することが、分かる。ＣＰＵ７４は、この式１１に基づく補正係数ｋ３を回路用メモリＭ１に記憶する。このとき例えば、上述したディスプレイ９２に当該比例係数ｋ３が一定期間にわたって表示されてもよい。

続いて、第１切換スイッチＳＷ１によって、アナログ荷重信号入力端子５４が第１増幅回路６４の入力側に接続されるように選択されると共に、第２切換スイッチＳＷ２によって駆動電圧監視信号入力端子５６が第２増幅回路７０の入力側に接続されるように選択される。これにより、第１増幅回路６４にアナログ荷重信号Ａｘが入力され、第２増幅回路７０に駆動電圧監視信号Ｅｄ’が入力される。なお、これ以降は、上述した第１基準信号生成装置および第２基準信号生成装置は不要であるので、これらはそれぞれの（第１基準信号Ｅ１および第２基準信号Ｅ２の）出力が停止された上で、第１基準信号入力端子５８および第２基準信号入力端子６０から取り外される。

ところで、ロードセル２０（ブリッジ回路２２）は、自身（起歪体）に印加されている荷重Ｗｘの大きさに応じた態様の、例えば直流電圧値を示す、上述のアナログ荷重信号Ａｘ（∝Ｗｘ）を出力する。言い換えれば、ロードセル２０は、自身の特性に応じたゲインｋａをもって当該荷重Ｗｘをアナログ荷重信号Ａｘ（＝ｋａ・Ｗｘ）に変換する。このロードセル２０への印加荷重値Ｗｘと当該ロードセル２０から出力されるアナログ荷重信号Ａｘの電圧値とは、上述の図５に曲線αで示したような関係にある。即ち、これら両者ＷｘおよびＡｘは、互いに非線形の関係にあるものの、計量に実用される領域（Ｗｉ，Ａｉ）〜（Ｗｐ，Ａｐ）においては当該図５に直線βで示した如く概ね比例関係にあるものと見なすことができる。また、この図５における直線βの傾きに相当するロードセル２０のゲインｋａは、当該ロードセル２０に供給される駆動電圧Ｅｄ、厳密には実際に供給される駆動電圧Ｅｄ’、の電圧値によって変わる。そうすると、アナログ荷重信号Ａｘは、次の式１１によって表される。

《式１２》
Ａｘ＝ｋａ・Ｅｄ’・Ｗｘ

そして、このときのＡ／Ｄ変換回路６８による変換後のデジタル信号、つまりデジタル荷重信号Ｗｘは、上述の式１０に準拠する次の式１３のように表される。

《式１３》
Ｄｘ＝Ａ１／Ａ２＝（ｋ１・Ａｘ）／（ｋ２・Ｅｄ’）＝（ｋ１・ｋａ・Ｅｄ’・Ｗｘ）／（ｋ２・Ｅｄ’）＝（ｋ１／ｋ２）・ｋａ・Ｗｘ
∵ Ａ１＝ｋ１・Ａｘ， Ａ２＝ｋ２・Ｅｄ’

この式１３から分かるように、当該式１３に基づくデジタル荷重信号、言わば荷重デジタル値Ｄｘは、ロードセル２０に実際に供給される駆動電圧Ｅｄ’の電圧値とは無関係である。即ち、レシオメトリックが実現される。従って例えば、何らかの原因により当該駆動電圧Ｅｄ’が変動したとしても、このことによる荷重デジタル値Ｄｘへの影響はない。また、当該駆動電圧Ｅｄ’は、ロードセルケーブル３０のインピーダンス成分による電圧降下を受けたものであり、つまり本来の電圧値Ｅｄよりも小さい（Ｅｄ’＜Ｅｄ）が、このことによる荷重デジタル値Ｄｘへの影響もない。

ＣＰＵ７４は、この式１３に基づく荷重デジタル値Ｄｘに上述の補正係数ｋ３を乗ずることで、つまり上述の式１１に準拠する次の式１４に基づいて、補正後デジタル値Ｄｘ’を求める。

《式１４》
Ｄｘ’＝ｋ３・Ｄｘ＝ｋ３・（ｋ１／ｋ２）・ｋａ・Ｗｘ＝Ｄｓ・｛（ｋ２・Ｅ２）／（ｋ１・Ｅ１）｝・（ｋ１／ｋ２）・ｋａ・Ｗｘ＝Ｄｓ・（Ｅ２／Ｅ１）・ｋａ・Ｗｘ
∵ ｋ３＝Ｄｓ・｛（ｋ２・Ｅ２）／（ｋ１・Ｅ１）｝

この式１４において、基準値Ｄｓと第１基準信号Ｅ１の電圧値と第２基準信号Ｅ２の電圧値とのそれぞれが一定であることを鑑みると、補正後デジタル値Ｄｘ’は、ロードセル２０への印加荷重値Ｗｘと当該ロードセル２０のゲインｋａのみに依存すること、言い換えれば第１増幅回路６４のゲインｋ１と第２増幅回路７０のゲインｋ２とを含むプリント基板５０固有の特性には依存しないことが、分かる。即ち、式１３に基づく荷重デジタル値Ｄｘに補正係数ｋ３が乗ぜられることで、プリント基板５０固有の特性に無関係な当該補正後デジタル値Ｄｘ’が得られる。

そして、この補正後デジタル値Ｄｘ’に基づいて、変換情報としてのスパン係数Ｋを求めるためのスパン調整が行われる。具体的にはまず、上述した計量台上に何らの物体も載置されない空掛け状態が形成される。この空掛け状態にあるときの補正後デジタル値Ｄｘ’は、初期荷重Ｗｉに対応する。この初期荷重Ｗｉには、計量台の重量による荷重が含まれる。この空掛け状態において、操作キー９０による所定の操作（初期荷重記憶操作）が成されると、これに応答してＣＰＵ７４は、当該空掛け状態にあるときの補正後デジタル値Ｄｘ’を初期荷重Ｗｉに対応する補正後初期荷重デジタル値Ｄｉ’としてロードセル用メモリＭ２に記憶する。次に、計量装置１０の秤量Ｗｍと等価な重量を持つ図示しない分銅が計量台上に載置される。この状態で、操作キー９０による所定の操作（スパン係数算出操作）が成されると、これに応答してＣＰＵ７４は、このときの補正後デジタル値Ｄｘ’を含む次の式１５が満足されるように、スパン係数Ｋを求める。

《式１５》
Ｋ・（Ｄｘ’−Ｄｉ’）＝Ｗｍ
∴Ｋ＝Ｗｍ／（Ｄｘ’−Ｄｉ’）

この式１５に基づくスパン係数Ｋを展開すると、次の式１６のようになる。

《式１６》
Ｋ＝Ｗｍ／［｛Ｄｓ・（Ｅ２／Ｅ１）・ｋａ・Ｗｍ｝−｛Ｄｓ・（Ｅ２／Ｅ１）・ｋａ・Ｗｉ｝
＝Ｗｍ／｛Ｄｓ・（Ｅ２／Ｅ１）・ｋａ・（Ｗｍ−Ｗｉ）｝
∵ Ｄｘ’＝Ｄｓ・（Ｅ２／Ｅ１）・ｋａ・Ｗｍ， Ｄｉ’＝Ｄｓ・（Ｅ２／Ｅ１）・ｋａ・Ｗｉ

この式１６において、秤量Ｗｍと基準値Ｄｓと第１基準信号Ｅ１の電圧値と第２基準信号Ｅ２の電圧値とのそれぞれが一定であることを鑑みると、スパン係数Ｋは、ロードセル２０のゲインｋａと初期荷重値Ｗｉとのみに依存すること、つまり当該ロードセル２０固有の特性のみに依存することが、分かる。ＣＰＵ７４は、このスパン係数Ｋをロードセル用メモリＭ２に記憶する。このとき例えば、上述したディスプレイ９２に当該スパン係数Ｋが一定期間にわたって表示されてもよい。

このようにしてスパン係数Ｋがロードセル用メモリＭ２に記憶された後、つまりスパン調整が成された後、上述の分銅が計量台から降ろされることで、工場出荷前の調整作業が終了する。なお、スパン調整は、工場出荷前に限らず、例えば計量装置１０が実際に設置されるときに（つまり設置現場で）行われてもよい。そして、このスパン調整を含む一連の調整作業の終了後、実際の計量作業が可能となる。

実際の計量作業においては、上述の式１４に基づいて、補正後デジタル値Ｄｘ’が求められ、さらに、次の式１７に基づいて、重量測定値Ｗｎ’が求められる。

《式１７》
Ｗｎ’＝Ｋ・（Ｄｘ’−Ｄｉ’）

即ち、ＣＰＵ７４は、回路用メモリＭ１に記憶されている補正係数ｋ３を用いて、式１４に基づく補正後デジタル値Ｄｘ’を求め、つまりプリント基板５０固有の特性に無関係な当該補正後デジタル値Ｄｘ’を求める。その上で、ＣＰＵ７４は、この補正後デジタル値Ｄｘ’とロードセル用メモリＭ２に記憶されているスパン係数Ｋおよび補正後初期荷重デジタル値Ｄｉ’とを用いて、式１７に基づく重量測定値Ｗｎ’を求める。求められた重量測定値Ｗｎ’は、ディスプレイ９２に表示される。

ここで例えば、プリント基板５０に故障や損傷等が生じた場合には、当該プリント基板５０が新しいものと交換される。なお、この新しいプリント基板５０についても、上述と同じ要領で補正係数ｋ３が求められ、回路用メモリＭ１に記憶される。ただし、この新しいプリント基板５０については、スパン調整までは行われず、当該補正係数ｋ３が回路用メモリＭ１に記憶されるまでに留められる。また、新しいプリント基板５０には、ロードセル用メモリＭ２が搭載されていなくてもよい。

このプリント基板５０の交換に際しては、元の（故障や損傷等を生じた）プリント基板５０からロードセル用メモリＭ２が取り外される。そして、取り外されたロードセル用メモリＭ２は、新しいプリント基板５０に取り付けられ、言わば移植される。これ以降は、新たなプリント基板５０の回路用メモリＭ１に記憶されている補正係数ｋ３を用いて、上述の式１４に基づく補正後デジタル値Ｄｘ’が求められ、つまり新たなプリント基板５０固有の特性に無関係な当該補正後デジタル値Ｄｘ’が求められる。その上で、この補正後デジタル値Ｄｘ’と新たなプリント基板５０に移植されたロードセル用メモリＭ２に記憶されているスパン係数Ｋおよび補正後初期荷重デジタル値Ｄｉ’とを用いて、式１７に基づく重量測定値Ｗｎ’が求められる。即ち、プリント基板５０の交換前と何ら変わらず同じ要領で重量測定値Ｗｎ’が求められる。要するに、スパン調整等の特段な作業、とりわけ面倒かつコストの掛かる作業が、一切不要である。

このように本実施形態によれば、プリント基板５０の交換時にスパン調整等の面倒かつコストの掛かる作業が一切不要である。従って、上述した第１従来技術や第２従来技術に比べて、プリント基板５０の交換時における作業の効率化および低コスト化が図られる。

なお、本実施形態の内容は、飽くまでも本発明の１つの具体例であり、本発明の範囲を制限するものではない。

例えば、本実施形態におけるロードセル２０は、アナログ荷重信号Ｗｘを出力するいわゆるアナログロードセルであるが、当該ロードセル２０の近傍にプリント基板５０が設けられることによって、特に当該プリント基板５０がロードセル２０と一体的に設けられることによって、デジタルロードセルが実現される。即ち、アナログロードセルに限らず、デジタルロードセルにも、本発明を適用することができる。

また、デジタルロードセルにおいては、ロードセルケーブル３０が短縮化されるので、このロードセルケーブル３０のインピーダンス成分が十分に小さく、ゆえに、電源回路６２から出力される駆動電圧Ｅｄとロードセル２０に実際に供給される駆動電圧Ｅｄ’とが基本的に等価（Ｅｄ＝Ｅｄ’）である（厳密には略等価（Ｅｄ≒Ｅｄ’）である）と見なすことができる場合がある。この場合は、上述した駆動電圧Ｅｄ’が第２切換スイッチＳＷ２を介して第２増幅回路７０に入力されるのではなく、例えば図２に示すように、電源回路６２から出力された駆動電圧Ｅｄそのものが当該第２切換スイッチＳＷ２を介して第２増幅回路７０に入力されるように構成されてもよい。この図２に示す構成は、デジタルロードセルに限らず、アナログロードセルにおいても、ロードセルケーブル３０が十分に短く、当該ロードセルケーブル３０のインピーダンス成分が十分に小さい場合に、採用可能である。

さらに、より高精度な計量を実現するべく、次のような構成が採用されてもよい。即ち、図５を参照しながら説明したように、ロードセル２０への印加荷重値Ｗｘと当該ロードセル２０から出力されるアナログ荷重信号Ａｘの電圧値とは、互いに非線形の関係にあり、概ね比例関係にあるものと見なされる領域（Ｗｉ，Ａｉ）〜（Ｗｐ，Ａｐ）であっても、やはり厳密には当該非線形の関係にある。そして、この非線形の関係に起因して、上述の式１７に基づく重量測定値Ｗｎ’に多少の誤差が生じる。この誤差を低減するべく、上述した要領でスパン調整が行われた後に、当該スパン調整において用いられたのと同じ分銅、つまり計量装置１０の秤量Ｗｍと等価な重量を持つ分銅が、計量台上に載置される。この状態で、式１７に基づく重量測定値Ｗｎ’が求められる。この重量測定値Ｗｎ’は、（基本的に）秤量Ｗｍと等価（Ｗｎ’＝Ｗｍ）になる。そして、計量台上に載置されている分銅に代えて、例えば秤量Ｗｍの１／２の重量を持つ別の分銅が当該計量台上に載置される。この状態で、重量測定値Ｗｎ’が求められ、当該重量測定値Ｗｎ’として例えばＷｎ’＝Ｗｍ１という値が得られる、とする。そして、計量台上に載置されている分銅が当該計量台上から降ろされ、空掛け状態とされる。この空掛け状態にあるときの重量測定値Ｗｎ’は、（基本的に）ゼロ（Ｗｎ’＝０）になる。

このようにして秤量Ｗｍと等価な重量を持つ分銅が計量台上に載置されたときの、言わば当該分銅が被計量物とされたときの、重量測定値Ｗｎ’＝Ｗｍと、秤量Ｗｍの１／２の重量を持つ別の分銅が被計量物とされたときの重量測定値Ｗｎ’＝Ｗｍ１と、計量台上に被計量物が載置されていない空掛け状態にあるときの重量測定値Ｗｎ’＝０と、が得られた上で、重量測定値Ｗｎ’と被計量物の重量値Ｗｎとの関係（Ｗｎ’，Ｗｎ）が、例えば図３に示すようにグラフ化される。即ち、この図３のグラフに太実線の曲線γで示すように、被計量物の重量値Ｗｎは、式１７に基づく重量測定値Ｗｎ’を変数とする２次関数で表され、つまり次の式１８によって表される。

《式１８》
Ｗｎ＝ｆ（Ｗｎ’）＝ａ・Ｗｎ’^２＋ｂ・Ｗｎ’＋ｃ

この式１８に基づく曲線γは、図３において、（Ｗｍ，Ｗｍ），（Ｗｍ１，Ｗｍ／２）および（０，０）という３つの点を通る。そして、これら３つの点（Ｗｍ，Ｗｍ），（Ｗｍ１，Ｗｍ／２）および（０，０）の関係（Ｗｎ’，Ｗｎ）を用いて、式１８における各係数ａ，ｂおよびｃが求められる。これら各係数ａ，ｂおよびｃを含む式１８は、ロードセル２０固有の特性に従う要素として、つまり荷重検出固有情報の１つとして、ロードセル用メモリＭ２に記憶される。ここまでが、事前の調整作業とされる。

そして、実際の計量作業においては、上述の如く式１４に基づいて、補正後デジタル値Ｄｘ’が求められ、さらに、式１７に基づいて、重量測定値Ｗｎ’が求められる。そしてさらに、式１８に準拠する次の式１９に基づいて、より精確な重量測定値Ｗｎ”が求められる。

《式１９》
Ｗｎ”＝ｆ（Ｗｎ’）＝ａ・Ｗｎ’^２＋ｂ・Ｗｎ’＋ｃ

これにより、ロードセル２０のいわゆる非線形性に起因する誤差が補償され、より高精度な計量が実現される。

加えて厳密に言えば、ロードセル２０は、ヒステリシス特性を持つので、このヒステリシス特性に起因する誤差も多少なりとも生じるが、これについても、当該非線形性に起因する誤差補償と同様の要領で補償されてもよい。即ち、当該ヒステリシス特性をも含めて、上述の式１７に基づく重量測定値Ｗｎ’を変数とする適宜の関数式が立てられ、この関数式によって、被計量物の重量値Ｗｎ（より精確な重量測定値）が求められてもよい。この場合も、当該関数式を構成する適宜の係数が、荷重検出固有情報の１つとして、ロードセル用メモリＭ２に記憶される。

また、ロードセル２０を駆動するための駆動電圧Ｅｄについては、直流に限らず、交流であってもよい。この場合、ロードセル２０から出力されるアナログ荷重信号Ａｘも交流になるので、これを直流に変換する等の適宜の対策が講じられる。

さらに、ロードセル２０として、いわゆる歪ゲージ式のものが採用されたが、これに限らず、例えばフォースバランス式のものが採用されてもよい。この場合は、電磁コイルに流れる電流を電圧に変換する等の適宜の対策が講じられる。

そして、ロードセル用メモリＭ２については、プリント基板５０に取り付けられたが、これに限らない。例えば、指示計４０内の適当な位置に取り付けられてもよいし、或いは、ロードセル２０の適当な位置に取り付けられてもよい。

また、当該ロードセル用メモリＭ２として、ＥＥＰＲＯＭが採用されたが、これに限らない。例えば、ＥＥＰＲＯＭ以外のＰＲＯＭやマスクＲＯＭ等の適宜の不揮発性メモリが採用されてもよい。極端には、ＥＥＰＲＯＭの一種であるＵＳＢメモリ、或いは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）やＤＶＤ（Digital
Versatile Disc）等の非半導体の記憶媒体が、採用されてもよい。

加えて、各切換スイッチＳＷ１およびＳＷ２として、手動式のものが採用されたが、これに限らない。例えば、アナログスイッチや小型リレー等のような適宜の非手動式の切換手段が採用されると共に、その切換動作がＣＰＵ７４によって制御されてもよい。

さらに極端には、補正係数ｋ３およびスパン係数Ｋは、互いに共通のメモリに記憶されてもよい。例えば、当該共通のメモリがプリント基板５０に搭載される構成とされる、とする。この場合、プリント基板５０が交換される際には、新たなプリント基板５０に搭載されているメモリに、当該新たなプリント基板５０用の補正係数ｋ３が予め記憶されているものとする。そして、この新たなプリント基板５０に搭載されているメモリに、元のプリント基板５０に搭載されているメモリに記憶されているスパン係数Ｋがコピーされる。この構成によっても、本実施形態と同様、スパン調整等の面倒かつコストの掛かる作業が不要となる。また例えば、共通のメモリがプリント基板５０の外部に設けられる構成の場合には、プリント基板５０が交換される際に、当該共通のメモリに記憶されている補正係数ｋ３が、新たなプリント基板５０用の補正係数ｋ３に書き換えられる。この構成によっても、スパン調整等の面倒かつコストの掛かる作業が不要となる。

１０ 計量装置
２０ ロードセル
５０ プリント基板
６４ 第１増幅回路
６８ Ａ／Ｄ変換回路
７０ 第２増幅回路
７４ ＣＰＵ
７６ 回路用メモリ
７８ ロードセル用メモリ

Claims (4)

1. 荷重が印加されると共に該荷重の大きさに応じた態様のアナログ荷重信号を出力する荷重検出手段と、
   上記アナログ荷重信号が入力されると共に入力された該アナログ荷重信号を増幅する増幅手段と、
   上記増幅手段によって増幅された後の増幅後アナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換する、外部からリファレンス電圧の供給を受ける外部リファレンス型のＡ／Ｄ変換手段と、
   上記荷重検出手段を駆動するための駆動電圧を上記荷重検出手段に供給する駆動電圧供給手段と、
   上記駆動電圧に応じた直流電圧を上記リファレンス電圧として前記Ａ／Ｄ変換手段に供給するリファレンス電圧供給手段と、
   を具備し、
   少なくとも上記増幅手段と上記Ａ／Ｄ変換手段とは１つのユニットを構成し、
   上記デジタル荷重信号は少なくとも上記ユニット固有の特性と上記荷重検出手段固有の特性との２つの特性に依存し、さらに、
   上記２つの特性の一方である上記ユニット固有の特性を要素として含むユニット固有情報と該２つの特性の他方である上記荷重検出手段固有の特性を要素として含む荷重検出固有情報とが記憶された固有情報記憶手段と、
   上記デジタル荷重信号と上記ユニット固有情報と上記荷重検出固有情報とに基づいて上記荷重の大きさの推定値である荷重測定値を求める演算手段と、
   を具備し、
   上記ユニット固有情報は上記デジタル荷重信号を上記ユニット固有の特性に依存しない信号に補正する補正情報を含み、
   上記補正情報は上記アナログ荷重信号に代えて所定の基準信号が上記増幅手段に入力されたときに得られる上記Ａ／Ｄ変換手段による変換後のデジタル信号に対して該補正情報に基づく補正が施された後の補正後デジタル信号が所定の基準デジタル信号と一致するように定められ、
   上記荷重検出固有情報は上記デジタル荷重信号に対して上記補正情報に基づく補正が施された後の補正後デジタル荷重信号を上記荷重測定値に変換する変換情報を含み、
   上記変換情報は上記荷重として既知の大きさのテスト用荷重が上記荷重検出手段に印加されたときに得られる上記荷重測定値が該テスト用荷重の大きさと等価になるように定められた、
   計量装置。
2. 上記固有情報記憶手段は、上記ユニットと対を成すと共に上記ユニット固有情報が記憶されたユニット固有情報記憶手段と、該ユニット固有情報とは別個に設けられており上記荷重検出固有情報が記憶された荷重検出固有情報記憶手段と、を含む、
   請求項１に記載の計量装置。
3. 上記ユニット固有情報記憶手段は上記ユニットに取り付けられ、
   上記荷重検出固有情報記憶手段は上記ユニットに着脱容易に取り付けられた、
   請求項２に記載の計量装置。
4. 荷重が印加されると共に該荷重の大きさに応じた態様のアナログ荷重信号を出力する荷重検出手段と、
   上記アナログ荷重信号が入力されると共に入力された該アナログ荷重信号を増幅する増幅手段と、
   上記増幅手段によって増幅された後の増幅後アナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   を具備し、
   少なくとも上記増幅手段と上記Ａ／Ｄ変換手段とは１つのユニットを構成し、
   上記デジタル荷重信号は少なくとも上記ユニット固有の特性と上記荷重検出手段固有の特性との２つの特性に依存し、さらに、
   上記２つの特性の一方である上記ユニット固有の特性を要素として含むユニット固有情報と該２つの特性の他方である上記荷重検出手段固有の特性を要素として含む荷重検出固有情報とが記憶された固有情報記憶手段と、
   上記デジタル荷重信号と上記ユニット固有情報と上記荷重検出固有情報とに基づいて上記荷重の大きさの推定値である荷重測定値を求める演算手段と、
   を具備し、
   上記Ａ／Ｄ変換手段は外部からリファレンス電圧の供給を受ける外部リファレンス型のものであり、
   上記荷重検出手段を駆動するための駆動電圧を上記荷重検出手段に供給する駆動電圧供給手段と、
   上記荷重検出手段に実際に供給されている上記駆動電圧を監視して該駆動電圧の監視結果に応じた直流電圧を上記リファレンス電圧として上記Ａ／Ｄ変換手段に供給するリファレンス電圧供給手段と、
   をさらに具備する、
   計量装置。
   

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