JPH0244215A - 電子天びん - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は電子天びんに関し、更に詳しくは、粗測定部と
精測定部の２つの測定部を持ち、この両測定部の出力の
合計によって計量値を決定する方式の電子天びんに関す
る。

〈従来の技術〉 電子天びんにおいては、一般に、構成部材の持つ温度係
数等に起因して、温度変化に伴って感度が変化する。こ
の温度変化に伴う感度の変化は、電子天びん内に温度セ
ンサを設ける等によって補償するよう種々の工夫がなさ
れているものの、ある程度以上の温度変化に対しては完
全には補１しきれず、特に高精度の測定を行うためには
頻繁に感度校正を行う必要がある。

電子天びんの感度校正は、通常、皿等を含む荷重受部に
質量既知の分銅を負荷し、その状態での計量値が分銅質
量と一致するように感度係数を更新する等によって行わ
れる。

このような感度校正作業を容易化するために、従来、質
量既知の分銅を電子天びん内に内蔵するとともに、この
内蔵分銅を荷重受部に負荷／負荷解除するためのいわゆ
る分銅加除機構を設けて、校正指令が発生したときに自
動的に分銅を負荷して感度係数を更新する機能を持たせ
ることが常用されている。この校正指令は、電源投入時
や温度変化量が規定量以上に達したときに自動的に発生
するよう校正されたものや、あるいはこれに加えてスイ
ッチ操作等によっても発生するもの等がある。

ところで、電子天びんには、粗測定部と精測定部の２つ
の測定部を備え、これら再測定部により荷重受部に作用
する荷重を分担測定し、この再測定部の出力の合計によ
って計量値を決定する方式のものがある。すなわち、例
えば荷重受部に作用する荷重に抗して系を平衡させるた
めの電磁力を発生し、この電磁力を発生するのに要した
コイル電流から荷重を測定する、いわゆる電磁力平衡型
の天びんにおいて、例えば系に粗および精の２個のコイ
ルを設けて、粗コイルに流す電流により系を概略平衡さ
せるとともに、その状態で精コイルにはサーボ機構によ
って系を正確に平衡させる電流を流すよう構成された電
子天びんがこれに相当する。

このような粗および精測定部を持つ電子天びんにおいて
は、上述した感度校正のほかに、粗測定部と精測定部の
比率についても校正をする必要がある。すなわち、粗測
定部の出力をＲ１精測定部の出力をＰ、精・相比率をα
、感度係数をＫとしたとき、計量値Ｗは例えば Ｗ＝Ｋ（Ｒ＋αＰ）　　　・・・・・（］）の形で求め
られるが、内蔵分銅負荷時において計量値Ｗが分銅質量
Ｗ０と一致するようにＫを更新しても、未知質量の測定
時における精測定部の分担量Ｐが感度校正時における精
測定部の分担量と等しいかあるいはその近傍にないとき
には、αが正しくない場合には計量値に誤差が含まれる
。この誤差を解消するためには、すなわち精測定部の分
担量の大小に拘わらず常に正しい計量値を得るためには
、精・相比率αをも校正する必要がある。

このようなことから、従来のこの種の電子天びんでは、
校正指令の発生時に、まず精・相比率の校正を行い、そ
の後に感度校正を行っている。

〈発明が解決しようとする課題〉 前述したように、高精度の測定を行うためには頻繁に感
度校正を行う必要があるが、従来の精・粗両測定部を持
つ電子天びんでは、感度校正を行うたびに精・相比率の
校正を行うから、校正時間が長くなり、作業能率を低下
させる原因ともなっている。

この発明の目的は、精・粗両測定部を持つ電子天びんに
おいて、校正時間を短くすることができ、もって作業能
率を向上させることのできる電子天びんを提供すること
にある。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、第１図に示す基本
概念図を参照しつつ説明すると、本発明では、荷重受部
ａに作用する荷重を粗測定部すと精測定部Ｃとで分担測
定し、その再測定部す、　　ｃからの出力を計量値決定
手段ｄに導入して所定の精・相比率αのもとに合計し、
かつ、感度係数Ｋを用いて計量値Ｗを決定するとともに
、校正指令の発生時に分銅加除機構ｅを駆動して荷重受
部ａに内蔵分銅ｆを負荷し、その負荷時における計量値
Ｗとこの内蔵分銅ｆの既知質量とから感度係数Ｋを更新
する感度校正手段ｇと、粗および精測定部すおよびＣの
出力を導入して精・相比率αの校正を行う比率校正手段
りを備えた天びんにおいて、当該天びん近傍の温度を測
定する測温手段ｉと、その測温手段ｉの出力を導入して
精・相比率αの前回の校正時からの温度変化量があらか
じめ設定された看取上か否かで今回の精・相比率の校正
の要否を判定する判定手段ｊを設ける。

そして、校正指令の発生による感度係数にの更新時に、
判定手段ｊが必要と判定したときに限り、精・相比率α
の校正を併せて行うよう構成する。

〈作用〉 精・相比率αの校正は、校正指令の発生のたびごとに行
われるのではなく、測温手段ｉの出力に基づいて判定手
段ｊが必要と判定したときにのみ、つまり前回の精・相
比率αの校正時からの温度変化量があらかじめ設定され
た看取上である場合に限り、実行される。

精・相比率αは、前述したように内蔵分銅ｆの負荷によ
る怒度校正後も計量値に影響を与えるが、その程度は、
感度係数Ｋに比して小さい。すなわち、精測定部Ｃの測
定レンジが粗測定部すの測定レンジに対して例えば１／
１００の電子天びんでは、再測定部における分解能／測
定レンジが同一であるとすると、計量値に与える影響度
は、αはＫの１／１００となる。温度変化に基づ＜Ｋ、
　　αの変化率は通常同程度であるから、Ｋの更新ごと
にαを校正する必要はなく、前回のαの校正時点からの
温度変化量が相当大となったときに限ってαの校正を実
行すれば足りる。本発明はこの点に着目し、この温風変
化量に基づいて精・相比率αの校正の要否を判定し、必
要なときにのみαの校正を行うことで、所期の目的を達
成している。

〈実施例〉 第２図は本発明実施例の構成を示すブロック図で、電磁
力平衡型の天びんに本発明を適用した例を示している。

皿１ａが装着された荷重受部１は、鉛直方向に変位自在
に天びんベースに支承されており、永久磁石（図示せず
）による静磁場内に置かれた粗コイル２ａと精コイル３
ａにそれぞれ電流を流すことによって生ずるそれぞれの
電磁力の和が、荷重受部１への作用荷重に対抗してこの
荷重受部１を平衡させるよう構成されている。

粗コイル２ａには粗測定部２から電流が供給され、また
、精コイル３ａには精測定部３から電流が供給される。

粗測定部２と精測定部３の構成については、種々の公知
の方式を採用することができるが、例えば次のような構
成を採ることができる。

粗測定部２は定電流源と、その出力をチョッピングする
電子スイッチ、およびその駆動回路等によって構成され
、粗コイル２ａには制御部４から供給される指令に応じ
たデユーティ比を持つパルス状の電流が流される。

精測定部３は、荷重受部１の変位を検出する変位センサ
およびアンプ、そのアンプの出力を入力するＰＩＤ制御
器、そのＰＩＤＩＩ御器の出力を入力して精コイル３ａ
に流すべき電流に変換するパワーアンプ等からなるサー
ボ機構と、精コイル３ａに流れている電流を出力抵抗で
電圧値に変換した後、デジタル化して制御部４に供給す
るためのＡ−Ｄ変換器等によって構成されている。

そして、精測定部３は制御部４からの指令によって大、
小２レンジを選択できるように構成されており、皿１ａ
上に試料を載せた当初は大レンジが選択されて精測定部
３によって作用荷重を検出し、Ｍ御部４はその検出デー
タに基づいて粗コイル２ａに流すべきパルス電流のデユ
ーティ比を決定する。粗コイル２ａにこのパルス電流を
流すと同時に精測定部３は小レンジに切換えられ、粗コ
イル２ａと精コイル３ａそれぞれが発生する電磁力の合
計によって荷重受部１を平衡させる。この状態において
制御部４は、粗コイル２ａに流しているパルス電流のデ
ユーティ比と精コイル３ａに流れている電流値とから、
例えば前述した（１１式に基づく演算を行って計量値を
決定する。

制御部４はＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３および
入出力ボート４４等を備えたマイクロコンピュータによ
って構成されており、ＲＯＭ４２には通常の測定プログ
ラムのほかに、後述する校正プログラムが書き込まれて
いるとともに、ＲＡＭ４３にはワークエリアのほかに感
度係数にと精・相比率α、および後述する温度データＴ
０を記憶するエリア等が設定されている。この制御部４
には、決定した計量値を表示するための表示器５が接続
されている。

天びんケース内には質量既知の内蔵分銅６が収容されて
おり、この内蔵分銅６は分銅加除機構７の駆動により荷
重受部１に負荷／負荷解除することができる。分銅加除
機構７の駆動指令は制御部４から供給される。

天びんケース内には、例えば粗コイル２ａ、精コイル３
ａが置かれている静磁場を作る永久磁石の近傍に、温度
センサ８ａが配設されており、この温度センサ８ａの出
力は、アンプ、Ａ−Ｄ変換器等からなる測温部８を介し
て制御部４に採り込まれる。

第３図はＲＯＭ４２に書き込まれた校正プログラムの内
容を示すフローチャートで、この図を参照しつつ以下に
各部の動作を説明する。

この校正プログラムは、校正指令の発生によってスター
トするが、この実施例において校正指令は、電源投入時
と、通常の測定状態において測温部８からの温度データ
を刻々と採り込んで例えば０．５℃の温度変化があるご
とに、自動的に発生するよう構成されているとともに、
測定者が希望する場合にはスイッチ操作等によっても発
生するよう構成されている。

さて、校正指令が発生すると、測温部８からの現時点の
温度データＴ１を採り込む（ＳＴＩ）。次に、この校正
指令が電源投入後の最初の指令であるか否かを判定しく
５Ｔ２）、最初の指令である場合には無条件で精・相比
率αの校正を行った後（Ｓｒ１）、感度校正を行う（Ｓ
ｒ１．５Ｔ６）。

精・相比率αの校正の手法は公知であるが、例えば無負
荷状態で精測定部３を小レンジにして平衡している状態
で、粗測定部２に流すパルス電流のデユーティ比を所定
の質量相当分だけ変化させる。これによって精測定部３
に流れる電流は平衡状態を保つべく変化するが、この変
化量と上述のデユーティ比変化量とから正しい精・相比
率αを求めることができる。

この精・相比率αの校正を行った場合には、現時点の温
度データＴ１をＴｏとしてＲＡＭ４３内に格納する（Ｓ
ｒ４）。

感度校正の手法も公知であるが、分銅加除機構７に駆動
指令を発して内蔵骨ｗ４６を荷重受部１に負荷し、その
質量を測定する。次にその測定値が、既知の内蔵分銅質
量と一致するように、感度係数Ｋを逆算して求める。

以上のように求められた精・相比率αと感度係数にはＲ
ＡＭ４３内に格納され、以後の測定ルーチンにおいて計
量値の決定に供される。

校正指令が電源投入後の最初のものではない場合には、
前回の精・相比率αの校正時の温度Ｔ０に対して現時点
の温度Ｔ、があらかじめ設定された温度、例えば５℃以
上変化したときに限り、精・相比率αの校正を行なう。

すなわち、現時点の温度データＴ、と前回の精・相比率
αの校正時にＲＡＭ４３内に格納したデータＴ０を比較
しく５Ｔ７）、その差が５℃以上の場合にはＳＴ３以下
へと進み、αとＫを更新するとともにＴ１をＴｏとして
ＲＡＭ４３内に格納する。

差が５℃未満の場合にはＳｒ１へと進み、Ｋの更新のみ
を行なう。

以上のように、この実施例では、電源投入後最初の校正
指令の発生時を除いて、感度係数には０．５’Ｃの温度
変化があるごとに、もしくは測定者がスイッチ操作を行
なうごとに更新されるが、精、相比率αは５℃の温度変
化があったときに限って更新される。精・相比率αは前
述したように感度係数によりも計量誤差に対する影響度
は低く、５℃の温度変化時にのみ校正しても計量値に誤
差を含むことはない。

なお、以上の実施例では、電源投入後１回目の校正指令
発生時にのみ無条件でαとＫを更新するよう構成した例
を示したが、１回目と２回目を無条件で、あるいは電源
投入後の経過時間が設定時間に達するまでは無条件でα
、Ｋを更新する等、種々の変形は可能である。

また、精・相比率αの校正を実行するか否かの判定基準
となる温度差は、適用する電子天びんの特性に基づいて
決定すべきであることは勿論である。

更に、粗測定部２と精測定部３の構成は上述した例に限
られることなく、公知の構成の任意のものを採用し得る
ことは云うまでもない。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、精・相比率αの
校正を、従来のように感度校正を行なうごとに実行する
のではなく、ある一定の温度変化があった場合に限って
実行するから、つまり、校正指令発生時に必要とする校
正動作だけが行われ、不要な動作は行われず、従って無
駄な時間が費やされずに校正時間を短縮することができ
、ひいては測定作業の能率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す基本概念図、第２図は本発
明実施例の構成を示すブロック図、第３図はそのＲＯＭ
４２に書き込まれた校正プログラムの内容を示すフロー
チャートである。 １・・・荷重受部 ２・・・粗測定部 ３・・・精測定部 ４・・・制御部 ６・・・内蔵分銅 ７・・・分銅加除機構 ８・・・測温部 特許出願人　　　　株式会社島津製作所代　理　人　　
　　弁理士　西１）新 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 荷重受部に作用する荷重を粗測定部と精測定部とで分担
   測定し、その両測定部からの出力を計量値決定手段に導
   入して所定の精・粗比率のもとに合計し、かつ、感度係
   数を用いて計量値を決定するとともに、校正指令の発生
   時に分銅加除機構を駆動して上記荷重受部に内蔵分銅を
   負荷し、その負荷時における計量値とこの内蔵分銅の既
   知の質量とから上記感度係数を更新する感度校正手段と
   、上記粗および精測定部の出力を導入して上記精・粗比
   率の校正を行う比率校正手段を備えた天びんにおいて、
   当該天びん近傍の温度を測定する測温手段と、その測温
   手段の出力を導入して上記精・粗比率の前回の校正時か
   らの温度変化量があらかじめ設定された量以上か否かで
   今回の精・粗比率の校正の要否を判定する判定手段を有
   し、上記校正指令の発生による上記感度係数の更新時に
   、上記判定手段が必要と判定したときに限り上記精・粗
   比率の校正を併せて行うよう校正したことを特徴とする
   電子天びん。