JPH0347445B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子天びんに関する。

被測定荷重の高速精密測定を可能ならしめるた
め、本出願人は先に、秤量部を粗−精２つの秤量
部に分け、その精秤量部の秤量信号の処理に小容
量のＡ−Ｄ変換器を用いた電子天びん（特開昭58
−33129号）を提案している。このような方式の
電子天びんにおいては精秤量部の出力電流信号を
電圧信号に変換してＡ−Ｄ変換器の入力とするの
で、その電流−電圧変換用の抵抗器の精度と安定
性が天秤の精度を左右する。このような抵抗器の
使用はコストおよび技術上の面から見ても不利で
あり、また、その保持と管理に特別の配慮を要す
ることが、この種電子天びんの欠点である。本発
明は、秤量機能の基本構成が上記の電子天びんと
同じで、電流−電圧変換部に高精度抵抗器を採用
することに伴う上記の欠点が除去された、高速高
感度電子天びんの提供をその目的としている。

以上の目的を達成するため、本発明に基づく電
子天びんは、荷重の粗・精両評価部、電流−電圧
変換用抵抗器、小容量Ａ−Ｄ変換器等、上記の電
子天びんの構成と同じ基本構成に加え、上記Ａ−
Ｄ変換器の出力を較正する手段を有していること
を特徴としている。

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は本発明実施例の構成を示すブロツク
図である。

図において、荷重に平衡する電磁力発生部の電
磁コイルは荷重の粗秤量を相当する第１の電磁コ
イル２と上記粗秤量の値と荷重との差を秤量する
第２の電磁コイル３に分けられている。第１の電
磁コイル２はパルス電流発生器８よりパルス電流
の供給をうけ、パルスのデユーテイ比によつて決
る電流の平均値に対応した電磁力を発生するが、
そのデユーテイ比はデユーテイ比制御装置９によ
り制御される。デユーテイ比の制御は所定の間隔
で非連続段階的に行われ、従つて、第１の電磁コ
イル２は、あらかじめ設定された一定値ごとに段
階的に変化する電磁力を発生する。サーボ増幅器
５はPID制御装置を含み、秤量皿１の平衡位置よ
りのずれを検知する変位センサ４の出力信号に基
づいて第２の電磁コイル３に連続的に可変な電流
を供給する。この電流は抵抗６で電圧に変換され
た後Ａ−Ｄ変換器７でデジタル信号化される。な
お、第２の電磁コイル３が発生する最大の電磁力
は第１の電磁コイル２が出力する段階的に可変な
電磁力の１段階分以上をカバーする。デユーテイ
比制御装置９およびＡ−Ｄ変換器７は、CPU１
１、ROM１２、RAM１３、操作13、操作キー
１４、表示器１５より成るマイクロコンピユータ
１０に接続されている。以上の構成において秤量
皿１に荷重が加われば変位センサ４は平衡のずれ
を検知し、サーボ増幅器５は天びんの平衡を回復
すべく第２の電磁コイル３に電流の供給を開始す
る。平衡が得られれば、その時の電流値は抵抗６
で電圧の変換され、Ａ−Ｄ変換器７でデジタル信
号化されてマイクロコンピユータ１０に入力さ
れ、その値は重量値に換算されて表示器１５に表
示される。荷重が第２の電磁力３の出力する最大
電磁力を超えている場合には、Ａ−Ｄ変換器７の
出力が所定の値を超えた時に、ROMに記憶され
ているプログラムに従つてデユーテイ比制御装置
９が作動し、パルス電流発生器８の出力パルス電
流のデユーテイ比を順次段階的に変化させる。こ
の段階的な電流の変化によつて、やがて第１の電
磁コイル２が発生する電磁力が秤量皿１の「振り
切れ」を解除する段階に達するとその時のデユー
テイ比に相当する、つまり、第１の電磁コイルが
担当する平衡力に相当した第１のデジタル信号が
RAM１３に記憶され、それと同時にサーボ増幅
器５はその後の変位センサ４の出力に従つて第２
の電磁コイルへの供給電流を制御する。秤量皿１
が完全な平衡位置に達し、Ａ−Ｄ変換器７の出力
が一定値に落着けばその値を第２の電磁コイル３
が担当した平衡力に相当する第２のデジタル値と
し、すでにRAM１３に記憶されている第１のデ
ジタル値に加算され、その和が荷重測定値として
表示器１５に表示される。以上がこの種電子天び
んの基本的荷重測定作用であるが、この場合第２
の電磁コイル３の電流を電圧に変換するための抵
抗６の精度が天びんの精度に大きく関係する。即
ち、抵抗値にある程度以上の温度変化や経時変化
が生じれば、Ａ−Ｄ変換器７の出力値は第２の電
磁コイル３の電磁力を正確に反映せず、荷重の精
秤量過程は無意味になる。このため、本発明では
抵抗６の値の変化に伴うＡ−Ｄ変換器７の出力変
化を、以下に説明するような過程を通じて較正す
る。即ち、荷重と天びんが平衡状態に達すれば、
第１のデジタル信号は、直ちにRAM１３に記憶
されるが、Ａ−Ｄ変換器７の出力は、そのままで
は第２のデジタル信号として採用されず、Ａ−Ｄ
変換器７の出力がゼロでない所定の値に達してい
れば、先ず、デユーテイ比制御回路９がマイクロ
コンピユータ１０の較正開始指令信号によりパル
ス電流発生器８の出力電流のデユーテイ比を１段
階増加させる。これにより第１の電磁コイル２が
出力する電磁力は１段階増大し、それに伴つて第
２の電磁コイル３の電流も変化（減少）する。こ
の時のＡ−Ｄ変換器７の出力値をn₂、パルス電流
のデユーテイ比を変える前のＡ−Ｄ変換器７の出
力値をn₁として、マイクロコンピユータ１０は n₁′＝n₁／n₁−n₂＝kn₁ （ｋ＝１／n₁−n₂） を計算し、この値n₁′を第２のデジタル信号とし
て採用し、先にRAM１３に記憶されている第１
のデジタル信号に加算して荷重測定値を得る。

第２のデジタル信号に対するこのような適正過
程を設けることにより、原理的には、抵抗６の値
が如何に変化しても、第２のデジタル信号のフル
スケール値は常に、あらかじめ設定された一定の
電磁力に相当する第１のデジタル信号の１段階分
に保たれ、較正された第２のデジタル信号n₁′は
第２の電磁コイル３が担当する平衡力に比例す
る。以上の説明において第１のデジタル信号が
RAM１３に記憶され、次に、第２のデジタル信
号の較正に移る際、「Ａ−Ｄ変換器７の出力がゼ
ロでない所定の値に達していれば」としたのは次
のことを意味する。先づ、若しＡ−Ｄ変換器７の
出力がゼロであれば、つまり、極めて偶然なこと
として第１の電磁コイルによる電磁力が正確に
（但し、天秤の分解能の範囲内で）荷重と平衡し
ており、第１のデジタル信号だけで荷重測定値が
得られ、従つて第２のデジタル信号を較正する過
程は不必要である。また、第２の電磁コイルが作
動しても、それが担当する平衡力が小さく、天び
んの使用目的によつて所定値以下の端数を無視す
ることができ、第２のデジタル信号を較正する必
要のない場合もある。従つて、またＡ−Ｄ変換器
７の出力の「ゼロでない所定の値」を１カウント
に選べば、第１の電磁コイルのみで平衡が得られ
る場合を除き、事実上荷重を測定する度毎に第２
のデジタル信号が較正されることになる。

本発明は、荷重の測定回数をマイクロコンピユ
ータ１０に記憶させ、その測定回数が所定の回数
に達する毎にマイクロコンピユータ１０がデユー
テイ比制御装置９に上記較正開始指令を発し、荷
重の測定毎にではなく、荷重の測定回数が所定の
回数に達する毎に第２のデジタル信号が較正され
るよう実施することもできる。

本発明はまた、第２図に示すように、温度セン
サ１６、温度信号増幅器１７、切換器１９および
切換信号発生器１８を付加して、温度が所定の幅
以上に変化した場合のみ、第２のデジタル信号が
較正されるように実施することもできる。この場
合、切換器１９ははじめ抵抗６の側にセツトされ
ており、天びんが平衡状態に達し、Ａ−Ｄ変換器
７の出力が落ち着けば、切換信号発生器１８はマ
イクロコンピユータ１０の指令により、切換器１
９に切換信号を発し、切換器１９を温度信号増幅
器１７の側に切換える。マイクロコンピユータ１
０はＡ−Ｄ変換器７の出力信号より温度情報を
得、温度が所定の許容幅を超えて変化していれ
ば、デユーテイ比制御装置９に較正開始指令信号
を発する。若し、温度変化が上記許容幅内にあれ
ば、切換器１９を抵抗６の側に戻し、その時のＡ
−Ｄ変換器７の出力を較正することなく第２のデ
ジタル信号として採用する。

さらに本発明は、第２図に示した基本構成のも
とでマイクロコンピユータ１０に第１図に基づい
て説明した実施例の場合のように荷重測定の回数
を記憶する機能をも持たせ、温度変化または荷重
測定回数のいづれかが所定の条件を満たした時に
第２のデジタル信号が較正されるよう構成実施す
ることもできる。

なお以上に説明した第２のデジタル信号を較正
する手段は、電磁力発生機構の電磁コイルを以上
の実施例の場合のように第１および第２の電磁コ
イルに分けず、両コイルに供給すべきそれぞれの
電流を単一の電磁コイルに重畳して供給するよう
構成された電子天びんにも適用実施できることは
もちろんである。

第３図から第６図の各図面は、以上に説明した
本発明の各実施例の作用をフローチヤートにまと
めたものである。第３図は、第１図に基づいて説
明した、Ａ−Ｄ変換器７の出力信号により第２の
デジタル信号の較正開始を判断する実施例の作用
を説明している。天びんに被測定荷重が載荷され
て後ステツプ21で天びんの平衡が確認されれば、
ステツプ22において第２のデジタル信号を較正す
べきか否かが判断される。即ち、Ａ−Ｄ変換器の
出力がゼロでない所定値に達していればYESブ
ランチより後続の信号較正過程に進む。同じく第
１図に基づいて説明した荷重測定回数が所定の回
数に達する毎に信号の較正を行う方式の実施例で
は、第３図のステツプ22が第４図の各ステツプで
置き換えられる。同様に、第２図に基づいて説明
した、温度変化の程度により信号の較正を行う方
式の実施例では第３図のステツプ22は第５図の各
ステツプで置き換えればよい。また、同じく第２
図に基づいて説明した、測定回数と温度変化のい
づれかが所定値を超えたときに信号の較正が行わ
れるよう構成された実施では、第３図のステツプ
22が第６図に示す各ステツプで置き換えられる
が、これは、第４図および第５図に示した部分フ
ローチヤートの組合せから成つている。

なお、天びん全体としての感度較正、いわゆる
スパン較正は、従来通り質量既知の基準分銅等を
載荷して、そのときの計量値が正しくその質量値
の一致するようにスパン係数を更新することによ
つて行われる。本発明は、このスパン較正以外に
粗と精の２つの秤量部を設けたときに問題とな
る、精秤量部におけるＡ−Ｄ変換のための電流−
電圧変換用抵抗器の温度変化ないしは経時変化
を、第２のデジタル値を以上に説明した通り較正
（補正）することにより、この種の電子天びんに
おける問題を解消するものである。

すなわち、以上説明したように、あらかじめ設
定された一定値ごとに段階的に変化する第１のデ
ジタル信号の１段階分の値に相当する電磁力を、
第２の電磁コイルにより分担させ、そのときの第
２のデジタル値の変化量が、上記した第１のデジ
タル信号の１段階分の電磁力を正しく現すように
較正することにより、電流−電圧変換用抵抗に温
度変化や経時変化が生じても、それに起因する誤
差が自動的に修正され、常に正しい荷重測定値を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成を示すブロツク
図、第２図は本発明の他の実施例の構成を示すブ
ロツク図である。第３、第４、第５および第６図
は本発明各実施例の作用を説明するフローチヤー
トである。 １……秤量皿、２……第１の電磁コイル、３…
…第２の電磁コイル、４……変位センサ、５……
サーボ増幅器、６……電流−電圧変換用抵抗、７
……Ａ−Ｄ変換器、８……パルス電流発生器、９
……デユーテイ比制御装置、１０……マイクロコ
ンピユータ、１１……CPU、１２……ROM、１
３……RAM、１４……操作キー、１５……表示
器、１６……温度センサ、１７……温度信号増幅
器、１８……切換信号発生器、１９……切換器、
２１，２２……フローチヤートのステツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静磁場中に可動的に保持された電磁力発生コ
   イルユニツトが発生する電磁力を被測定荷重に平
   衡させて荷重を測定する荷重−電磁力平衡型電子
   天びんであつて、上記電磁力発生コイルユニツト
   に、あらかじめ設定された一定値ごとに段階的に
   変化する第１のデシタル信号に対応して平均値が
   段階的に変わる電流を供給することにより上記電
   磁力発生コイルユニツトに段階的に可変な電磁力
   を発生させ、その電磁力を被測定荷重に粗に平衡
   させる第１の電流供給手段と、上記電磁力発生コ
   イルユニツトが被測定荷重に粗に平衡して出力す
   る電磁力と被測定荷重との差の力を発生させるに
   要する電流を当該電磁力発生コイルユニツトに供
   給する第２の電流供給手段と、この第２の電流供
   給手段の出力電流を第２のデジタル信号に変換す
   る手段と、上記段階的に可変な電磁力の１段階に
   相当する電磁力を利用して上記第２デジタル信号
   を較正する信号較正手段と、この信号較正手段に
   上記第２のデジタル信号の較正開始を指令する較
   正開始指令信号発生手段と、上記信号較正手段に
   より較正された上記第２のデジタル信号を上記第
   １のデジタル信号に加算してその和を被測定荷重
   の荷重測定値として表示する手段を有する電子天
   びん。 ２ 被測定荷重が天びんに載荷されたことを検知
   して上記較正開始指令信号発生手段が上記較正開
   始指令信号を発するよう構成されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電子天びん。 ３ 天びんの所定の荷重測定回数毎に上記較正開
   始指令信号発生手段が上記較正開始指令信号を発
   するよう構成されたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の電子天びん。 ４ 温度が所定の許容変化幅を超えて変化したと
   きに上記較正開始指令信号発生手段が上記較正開
   始指令信号を発するよう構成されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電子天びん。 ５ 天びんに所定の温度変化が生じたこと、およ
   び、天びんが所定の回数重量測定を行つたという
   ２つの条件のうち、少なくとも一方の条件が満た
   されたとき、上記較正開始指令信号発生手段が上
   記較正開始指令信号を発するよう構成されたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子天
   びん。