JPH0582532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は電子天びんに関する。

(ロ) 従来技術 一般に、電子天びんは、荷重検出部において皿
上荷重に対応する電気信号を発生し、その電気信
号を質量に換算して表示する。従つて、純機械式
の天びんに比べて経時的な変化を生ずる要素が必
然的に多くなり、厳密に構成部品を選択して可能
な限りの安定化を計つても、長時間に亘つて同一
の性能を保持することは困難である。その為、荷
重検出部出力から質量への換算の為の係数（スパ
ン係数）を質量既知の較正用分銅等を用いて算出
する、いわゆるスパン較正を定期的に実施し、性
能の維持を計ることが一般的に行われている。

ところで、安定度の高い部品は一般に高価であ
り、また、初期において発生しやすい比較的大き
な性能変化を除去して出荷することを目的とし
て、製造段階において通常の使用状態よりも高温
度にして“枯し”を行うエイジングも行われてい
るが、これらはいずれもコストアツプの要因とな
つている。

また、極めて高精度を要求される電子天びんに
あつては、入手可能な最も安定度の高い部品を用
いても、スパン較正と次のスパン較正との間にお
いて、充分に安定した性能を得られていないのが
現状である。

(ハ) 目的 本発明の目的は、スパン較正後の性能の経時的
変化の極めて少ない電子天びんを安価に提供する
ことにある。

(ニ) 構成 本発明の構成を、第１図に示す機能ブロツク図
に基づいて説明する。

荷重検出部は皿上荷重に対応した電気信号を出
力する。その出力は、後述する補正−演算手段に
よつて質量に換算され、表示部に表示される。

スパン較正指令が発生したとき、質量既知の較
正用分銅等を載せた荷重検出部出力から、その出
力を質量に換算する為のスパン係数K′かスパン
係数算出手段によつて算出される。同時に、スパ
ン変化率算出・記憶手段により、今回算出された
スパン係数K′と、スパン係数記憶手段に記憶さ
れている前回のスパン較正時に算出されたスパン
係数Ｋとの差、および計時手段によつて計測され
た前回のスパン較正時から今回のスパン較正時ま
での経過時間とを用いて、スパン係数の時間的変
化率、すなわちスパン変化率が算出され記憶され
る。スパン較正終了時には、スパン係数記憶手段
の内容Ｋは今回算出されたスパン係数K′に更新
される（Ｋ←K′）。

通常の測定時においては、前述した補正・演算
手段により荷重検出部出力が質量に換算されるわ
けであるが、このとき、出力に乗ずべきスパン係
数は、スパン係数記憶手段の内容Ｋを、スパン変
化率算出記憶手段の内容と、計時手段による最新
のスパン較正時からの経過時間とを用いて補正し
た値が用いられる。

(ホ) 実施例 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明
する。

第２図は本発明実施例の構成を示すブロツク図
である。

荷重検出部１は皿１ａ上に載せられた荷重に対
応する電気信号を出力し、そのデジタル変換デー
タは制御部２に採り込まれる。制御部２はマイク
ロコンピユータによつて構成され、各種演算やプ
ログラムの実行、および各周辺機器の制御を行う
CPU２ａ、後述するプログラムが書き込まれた
ROM２ｂ，CPU２ａによつて算出されたスパン
係数やスパン変化率を記憶するエリアを備えた不
揮発性RAM２ｃ、荷重検出部１からのデジタル
変換データやCPU２ａによる各種演算結果等を
記憶するエリアを備えたRAM２ｄ、および外部
機器との接続の為のインターフエイス回路２ｅを
備え、これらは互いにバスラインによつて接続さ
れている。

荷重検出部１には、温度センサ３が設けられて
おり、そのデジタル変換データも制御部１に採り
込まれるよう構成されている。制御部１には更
に、較正指令を発して後述するプログラムのスパ
ン較正ルーチンを実行させる為の較正スイツチ
４、風袋消去指令を与える為の風袋引スイツチ
５、CPU２ｄの指示に基づく計量値を表示する
為の表示器６、およびCPU２ａからの指示によ
つてリセツトされるタイマ７が接続されている。
なお、このタイマ７は、当該電子天びんの電源の
ON／OFFに拘わらずONを維持する内蔵電源を
有している。また、上述の不揮発性RAM２ｃ
は、Ｃ−MOSRAMを電池でバツクアツプする
か、又はEE−PROMが用いられる。

次に作用を述べる前に、一般的な電子天びんに
おけるスパンの変化について説明する。第３図は
電磁力平衡式の荷重検出部を用いた場合のスパン
変化率の一例を示すグラフである。すなわち、製
造完了時をT₀として、T₁〜T₉に示す如きスパン
変化を示す。この説明を簡単に行うと、電磁力平
衡式の天びんは磁界中に挿入したコイルと永久磁
石の吸引又は反発力を用いて荷重に見合う電磁力
を発生せしめこれによつて皿上荷重を測定する
為、磁界の変化がスパンの変化となる。この為、
通常は製造時において磁界を安定させることを目
的として、逆方向の磁界を一時的に加えて永久磁
石の減磁を行う。これにより、初期には減磁の反
作用として、磁界が徐々に回復して増加し、その
結果、少ない電流で同じ力が発生されることにな
り、天びんのスパンとしては減少する。これは
T₀〜T₃の期間に相当する。そしてこの現象が完
了すると、時間とともに自然に減磁をし始め、従
つてT₄〜T₉の期間に示す如くスパンは増加する。

さて、以上のような経時的スパン変化を示す荷
重検出部１の出力は、以下に示す如き本発明実施
例の作用によつて、質量に換算される。

第４図はROM２ｂに書き込まれたプログラム
を示すフローチヤートである。

通常の測定ルーチンにおいては、荷重検出部１
からの荷重データＷ、温度センサ３からの温度デ
ータｔ、およびタイマ７出力Ｔを採取し、次の(1)
式によつて皿上荷重に対応する質量Ｄを算出する
（ST1，ST2）。

Ｄ＝Ｗ・｛（Ｋ＋ΔK・Ｔ）・（１＋αt）｝ ……(1) ここでＫは不揮発性RAM２ｃに格納されたスパ
ン係数、ΔKは同じく不揮発性RAM２ｃに格納
されたスパン変化率で、またαは温度係数であ
る。(1)式において従来の質量演算式と異るところ
は、荷重データＷに乗ずるべきスパン係数Ｋが、
スパン変化率ΔKとタイマ出力Ｔとの積によつて
補正されている点にある。このΔK・Ｔ項による
補正により、表示値はより真の質量に近い値とな
るが、その詳細は後述する。

(1)式により算出された質量Ｄは、風袋引演算が
施されて計量表示値Dsとして表示器６に表示さ
れる（ST3，ST4）。なお、風袋量Ｆは、風袋荷
重が皿１ａ上に載せられたときに風袋引スイツチ
５を操作することにより、そのときの質量ＤをＦ
とすることによつて決定される（ST5，ST6）。
なお、ＦはRAM２ｄ内に設定された風袋メモリ
に格納される。

較正スイツチ４を操作すると、ST8以下のスパ
ン較正ルーチンが実行される（ST7）。すなわち、
まず皿１ａ上に何も載せない状態、いわゆるゼロ
荷重時の荷重データW₁が採り込まれ（ST8）、そ
の後、例えば表示器６による所定のメツセージに
従い、皿１ａ上に質量既知の較正用分銅を載せる
と（ST9）、荷重データの増大又は較正スイツチ
４の再操作に基づき、そのときの荷重データW₂
が採り込まれる（ST10）。そしてW₁，W₂および
当該分銅の既知質量、更に温度データｔを用い
て、公知の手法である次の(2)式によつてスパン係
数K′が算出される（ST11）。

K′＝較正分銅質量／（W₂−W₁）（１＋αt） ……(2) また、この今回算出されたスパン係数K′と、不
揮発性RAM２ｃ内に格納されている前回較正時
のスパン係数Ｋ、およびタイマ７の出力たる前回
較正時からの経過時間Ｔを用いて、スパン係数の
時間的変化率すなわちスパン変化率ΔK′が次の(3)
式よつて算出される（ST12）。

ΔK′＝K′−Ｋ／Ｔ ……(3) このようにして算出されたスパン係数K′およ
びスパン変化率ΔK′は、不揮発性RAM２ｃ内に、
前回較正時のスパン係数Ｋおよびスパン変化率
ΔKに換えて格納される（ST13）。同時にタイマ
７がリセツトされ、新たにこの時点からの計時を
開始する（ST14）。

以上のスパン較正ルーチンが完了すると、前述
の測定ルーチンに戻るが、(1)式におけるΔK・Ｔ
なる補正項は次のような意味を持つ。すなわち、
第３図において例えばT₇の時点で今回の較正を
行い、T₆の時点で前回の較正を行つたとする。
T₇直後における測定にあつては、不揮発性RAM
２ｃ内のスパン係数Ｋを用いて従来通りの質量演
算を施してもスパンの変化はないから、正しい質
量が得られる。しかし、図の如くスパンは経過時
間Ｔとともに変化するから、T₇から相当の時間
が経過した時点では、スパン係数Ｋのみを用いて
換算すると正しい質量を得ることはできない。
ΔKはT₆〜T₇間のスパンを示すグラフの傾きに相
当し、T₇〜T₈間におけるスパンを示すグラフの
傾きに近似している。従つて、測定時における
T₇からの経過時間ＴとΔKとの積を、T₇で算出さ
れたスパン係数Ｋに加算すれば、その測定時点に
おけるより真値に近いスパン係数を求めることが
できる。このように補正されたスパン係数（Ｋ＋
ΔK・Ｔ）を用いることにより、得られた質量Ｄ
は、スパン較正後の経過時間に相当するスパン変
化量を補正した、より真の質量に近い値となる。

以上の本発明実施例においては、製造完了時点
をT₀とすると、例えばT₀およびT₁の時点におい
てスパン較正を実施して、ΔKを格納した状態で
出荷する。ユーザーに納入後も、スパン較正の度
毎にＫおよびΔKが更新されるから、第３図に示
す如きスパン変化に対応して、常により正しい質
量を得ることができる。

なお、以上の実施例では、経過時間Ｔの測定を
タイマ７で行い、較正の実行ごとにリセツトした
例を示したが、タイマ７に替えて時計を用いても
よい。この場合、前回のスパン較正時間と今回の
較正時間との差で経過時間差を求めるとよく、リ
セツトは不要となる。

また、温度補正は上述の実施例の如くソフトウ
エアで実行する以外に、荷重検出部１の出力をハ
ードウエア的に温度補正することも可能で、この
場合、温度センサ３の出力は温度補正回路に導入
されるとともに、ROM２ｂのプログラムの(1)式
および(2)式から、（１＋αt）の項が除去される。

更に、スパン較正のスタートを、較正スイツチ
４の操作によらず、自動化した天びんにも適用す
ることができる。この場合、較正用分銅を内蔵し
て、その加除機構を設けるとともに、較正指令は
制御部２から自動的に、一定時間（日数）ごとに
発生したり、あるいは、第３図に示すごときスパ
ン変化のパターンに対応させて、初期には短時間
間隔で、時間経過とともに徐々に長時間間隔で発
生するよう構成することができる。また、求めた
スパン変化率ΔKが大きい場合には、次回の較正
までの間隔を短くし、ΔKが小さくなるとその間
隔を長くするよう構成することもできる。更に
は、前回と今回のスパン変化率ΔKとΔK′の差に
応じて、次回のスパン較正までの間隔を変化させ
る等、適用すべき電子天びんのスパン変化のパタ
ーンに合わせたものとすることが望ましい。

なお、更に、工場出荷時にはスパン変化率を０
と仮定しておき、ユーザー納入後における複数回
のスパン較正によつてスパン変化率を算出するよ
う構成してもよい。これは使用場所の重力の違い
によるスパン係数Ｋの変化を経時変化と誤つて処
理しないようにするために必要である。

また、スパン較正指令を較正スイツチ等で手動
で与える場合において、較正の間隔が短かすぎる
ときには天びんの再現性の誤差に起因してスパン
変化率の算出値に大きな誤差が含まれる可能性が
あり、較正間隔が例えば１週間以上、あるいは１
箇月以上の場合に限り、スパン変化率の算出、更
新を行い、それ以外の較正時にはスパン係数のみ
の更新とすることが望ましい。

更に、設置場所の重力加速度の近いによるスパ
ン変化を、経時変化としてΔKの算出を行うこと
を防止する為に、設置場所の変更後にはΔK更新
を禁止するモードを設け同一場所で２回以上校正
したのちにΔKを更新することができるようにす
るのが望ましい。

(ヘ) 効果 以上説明したように、本発明によれば、スパン
の経時変化が自動的に補正されることになるか
ら、従来のようなエージングが不要となるばかり
でなく、構成部品も安価なものを用いて高性能の
電子天びんを提供することができる。また、スパ
ン較正ごとに又はスパン較正の適宜的に、スパン
変化率が算出、更新されるから、スパン変化の複
雑な天びんについても適用可能である。例えば希
土類磁石のように、減磁による安定化が困難な磁
石を用いた電磁力平衡型の天びんでも、性能の安
定化が可能となる。

更に、ボリユーム操作等のハード的調整を必要
としないから、調整時の人為的誤差の生じる虞れ
がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロツク図、
第２図は本発明実施例の構成を示すブロツク図、
第３図は電磁力平衡型の天びんのスパン変化の一
例を示すグラフ、第４図は本発明実施例のROM
２ｂに書き込まれたプログラムを示すフローチヤ
ートである。 １……荷重検出部、１ａ……皿、２……制御
部、２ａ……CPU、２ｂ……ROM、２ｃ……不
揮発性RAM、２ｄ……RAM、４……較正スイ
ツチ、６……表示器、７……タイマ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 皿上荷重に応じた電気信号を発生する荷重検
   出部の出力を、質量に換算して計量値として表示
   するよう構成された天びんにおいて、較正指令の
   発生時の上記荷重検出部出力から、上記換算の為
   のスパン係数を算出する手段と、そのスパン係数
   を記憶する手段と、上記スパン係数算出後の経過
   時間を計測する手段と、上記スパン係数算出時
   に、前回算出されたスパン係数との差、および前
   回のスパン係数算出時からの経過時間とから、ス
   パン係数の時間的変化率を算出して記憶する手段
   と、上記換算時において、上記記憶されたスパン
   係数を、当該スパン係数が算出されてからの経過
   時間と上記時間的変化率とを用いて補正する手段
   を備えたことを特徴とする電子天びん。 ２ 上記スパン係数の算出の為の較正用分銅と、
   その較正用分銅の上記荷重検出部への加除機構を
   内蔵するとともに、上記較正指令が当該天びんに
   あらかじめ設定されたプログラムに基づいて発生
   し、自動的に上記スパン係数および上記時間的変
   化率の算出を実行するよう構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電子天びん。