JPS61201119A - 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、皿上荷重につりあうような電磁力を発生し、
その電磁力を発生させるに要した電流から皿上荷重の大
きさを求める、電磁力平衡型の天びんに関する。

〈従来の技術〉 電磁力平衡型の天びんでは、皿上荷重につりあう電磁力
を発生する為に、磁界中にコイル（以下、フォースコイ
ルと称する）を配設して電流を供給するが、この電流の
大きさは、皿上荷重による皿の変位を検出してその値を
フィードバックすることによって決定される。そのフォ
ースコイルに流れる電流をＡ−Ｄ変換器でデジタル化し
てマイクロコンピュータに送り込んで、計量表面値を決
定する。

ところで、Ａ−Ｄ変換器はその精度に限度がある為、上
述の構成によっては分解能の高い天びんの精密度および
ひょう量を共に満足することはできない。

そこで、従来、フォースコイルを２個設けて、一方（第
１のフォースコイル）に変位検出値をフィードバックす
るとともに、そのフォースコイルに流れる電流を入力す
るＡ−Ｄ変換器に、精・粗の２レンジを持たせ、第４図
のフローチャートに示す如き測定プログラムで計量表示
値を決定している。すなわち、第１のフォースコイルに
流れる電流値がＡ−Ｄ変換器の精レンジを越える大きさ
のとき、粗レンジに切換えて皿上荷重の概略値を測定し
、その値に対応する電流をセフ←して第２のフォースコ
イルに供給する。これによって第１のフォースコイルに
流れる電流値はＡ−Ｄ変換器の精レンジ内の大きさとな
るから、同時に精レンジに切換えて、その出力値と前述
の第２のフォースコイルにセフ）された電流値とから、
皿上荷重が求められる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 以上のような従来の天びんによると、Ａ−Ｄ変換器のレ
ンジを粗から精に切換えると同時に、第２のフォースコ
イルに皿上荷重にほぼつりあう大きさの電磁力を発生さ
せる大きさの電流が一挙に供給され、皿および皿に係合
するビーム等が瞬時。

に大きく変位し、その変化によるビーム等の振動が減衰
するまでの間は計量表示値が変動することになり、測定
時間が長くなるという問題があった。

また、液体や粉・粒体のはかりどり作業では、精・粗の
レンジの切換が頻繁となる場合が多く、その都度ビーム
等が振動して、作業をスムーズに行いにくいという問題
点があった。

〈問題を解決する為の手段〉 本発明は上記問題を解決することを目的としてなされた
もので、その構成を第１図に示す基本概念図に基づいて
説明する。

皿の変位はビームを介して変位検出手段によって検出さ
れる。ビームには、皿上荷重に対応する電磁力を密生す
る為の電磁力発生装置が係合されており、この電磁力発
生装置には磁界中に置かれた第１および第２のフォース
コイルが設けられている。

変位検出手段による検出値は、第１のフォースコイルに
フィードバックされ、この大きさに応じた電磁力を発生
すべく、第１のフォースコイルに流れる電流の大きさが
決定される。第１のフォースコイルに流れる電流値は、
精・粗２レンジを有するＡ−Ｄ変換器によってデジタル
化されるが、その値が精レンジを越える大きさであるか
否かが判別手段によって判別される。レンジ切換手段は
、その判別結果に基づいて、精レンジを越える大きさの
値であるときにはＡ−Ｄ変換器を粗レンジに切換え、精
レンジ内に収まれば、精レンジに切換える。

コイル電流設定手段は、Ａ−Ｄ変換器が粗レンジの状態
にあるときに、そのＡ−Ｄ変換器出力の所定の率に相当
する大きさの電流を、第２のフォースコイルに順次追加
供給する。このコイル電流設定手段による第２のフォー
スコイルへの供給電流値の設定は、第１のフォースコイ
ルに流れる電流値がＡ−Ｄ変換器の楕レンジに収まるま
で、繰り返えされる。計量表示値は、コイル電流設定手
段による第２のフォースコイルへの供給電流値と、精レ
ンジ状態でのＡ−Ｄ変換器出力値すなわち第１のフォー
スコイルに流れる電流値とから求められる。

〈作用〉 Ａ−Ｄ変換器が粗レンジの状態において、その出力値の
所定の率に相当する電流が順次第２のフォースコイルに
供給されるので、換言すれば、第２のフォースコイルに
供給される電流は段階的に変更されて、第１のフォース
コイルに流れる電流をＡ−Ｄ変換器の精レンジに収める
ので、Ａ−Ｄ変換器のレンジを粗から精に切換える時点
において皿やビーム等が第２のフォースコイルによる電
磁力の発生に起因して撮動することがない。

〈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回路構成図である。

血１はビーム２の一端に連結されビーム２は支点３の回
りに回動変位自在に支承され、その他端部は電磁力発生
装置に連結されている。

電磁力発生装置４は永久磁石等で構成された静磁界内に
、第１のフォースコイル５と第２のフォースコイル６を
配設してなっており、これらのコイルに電流を流すこと
により、皿ｌ上の荷重によるビーム２の変位を無くす方
向への電磁力を発生することができる。

ビーム２の変位は変位センサ７で検出され、その検出値
は増巾器８を介して第１のフォースコイルにフィードバ
ックされている。この第１のフォースコイルに流れる電
流の大きさはＡ−Ｄ変換器９によってデジタル変換され
た後、マイクロコンピュータ１０にその入出力ポートを
介して採り込まれる。

第２のフォースコイル６は、パルス電流発生器１１から
供給される矩形波状の電流を流して、その電磁力によっ
て、ビーム２をつりあわせる為に第１のフォースコイル
５に流れる大きさを小さくする為のもので、その電磁力
の大きさは、矩形波電流のパルスデューティ比を変化す
ることによって決定される。このデユーティ比は、マイ
クロコンピュータ１０からの指令によって変化させるこ
とができる。

Ａ−Ｄ変換器９は、精および粗の２レンジを有しており
、そのレンジはマイクロコンピュータ１０からの指令に
よってスイッチ９ａを作動させることによって決定され
る。

マイクロコンピュータ１０は、後述するプログラムによ
って、上述のパルス電流発生器１１の出力のデユーティ
比およびＡ−Ｄ変換器９のレンジを決定するとともに、
第１及び第２のフォースコイル５および６に流れている
電流から、計量表示値を決定して表示器１２に表示させ
ることができる。

第３図はマイクロコンピュータＩＯのＲＯＭに書き込ま
れた測定用プログラムを示すフローチャートで、この図
を参照しつつ本発明実施例の作用を説明する。

荷重をＩ［Ｌ１上に載せると、ビーム２が変位し、これ
によって第１のフォースコイル５にその変位を０となす
べく電流が流れる。その電流の大きさはＡ−Ｄ変換器９
でデジタル化されるが、Ａ−Ｄ変換器９のレンジは当初
端レンジが選択されている。この精レンジにおいては、
荷重２００ｍｇ未満のときには、精レンジのままでデジ
タル入力データを平均化する等して、計量値を決定して
表示器１２に表示する。

荷重が２００ｍｇを越える大きさのときには、第１のフ
ォースコイル５に流れる電流の大きさがＡ−Ｄ変換器９
の精レンジを越えることになり、この場合スイッチ９ａ
に指令を発して粗レンジに切換える。同時に、第２のフ
ォースコイル６にパルス電流発生器１１からパルス状の
電流を供給することになるが、このときのパルスデュー
ティ比は、粗レンジ状態のＡ−Ｄ変換器９出力の所定の
率、例えば８０％、に設定される。これによって、第１
のフォースコイル５に流れる電流はその分だけ小さくな
り、Ａ−Ｄ変換器９への入力信号の大きさも減少するが
、１００％ではないので一度では精レンジに入る程度に
まで減少することがない。従って、デユーティ比の変更
が何回か繰り返された後、第２のフォースコイル６によ
る電磁力がほぼ荷重につりあう大きさに至り、第１のフ
ォースコイル５に流れる電流の大きさがＡ−Ｄ変換器９
の精レンジ内に収まることになる。その状態で計量値が
ある程度安定するのを待った後、精レンジに切換えて、
計量値を表示する。この表示値が、パルス電流発生装置
１１へのデユーティ比設定値と、Ａ−Ｄ変換器９の精レ
ンジ状態でのデジタルデータと合わせた、精密な計量値
となる。

第２のフォースコイル６への供給電流値が、最終的に供
給すべき値へと次第に近づいてゆくから、第２のフォー
スコイル６に電流を供給することに起因するビーム２等
の振動は、従来方式に比して著しく減少する。なお、精
レンジ−・の切換前に安定判別を行うのは、一定量のは
かりどり作業において、粗レンジ状態での計量表示値が
目標はかりどり量近傍に達したとき、試料投入を停止す
るが、これを安定判別によって検知することにより、こ
のような作業における精レンジへの切換えをできるだけ
少くして、スムーズな作業を可能ならしめる為である。

なお、粗レンジ状態のＡ−Ｄ変換器９出力に対する第２
のフォースコイル６への供給電流変更値の率は、８０％
に限られることなく、１００％より小さい率で、当該天
びんの特性により適当な値に設定しておけばよい。

また、以上の実施例では、第２のフォースコイル６への
電流を矩形波状の電流として、そのデーニーティ比を変
更することによって発生電磁力を変化させる例を示した
が、他の、例えば直流電流を段階的に変化させる方式で
あってもよいことは勿論である。

更に、第２のフォースコイル６に供給すべき電流を決定
するに当り、第１のフォースコイル５に流れる電流の大
きさをコンパレータによって所定の基準値と比較し、こ
れによってあらかじめ設定され量子化された電流を第２
のフォースコイル６に加え、残余の部分を粗レンジにお
けるＡ−Ｄ変換器９の出力から上述したプログラムによ
って決定するよう構成することもできる。

く効果〉 以上説明したように、本発明によれば、第２のフォース
コイル６への電流の大きさが、従来方式のように一度に
決定されてその電流を一挙に供給するのではなく、最終
的に供給すべき電流値に近づくよう順次変更されてゆく
ので、第２のフォースコイル６による電磁力による皿１
およびビーム２の振動が著しく軽減され、その結果、測
定時間を短縮することができるとともに、一定量はかり
どり作業をスムーズに行うことができる。

また、粗レンジから精レンジに切換える直前において、
はぼバランスがとれてＡ−Ｄ変換器９への入力信号の大
きさが非常に小さくなっているので、粗レンジの精度を
あまり高くする必要がな（、粗レンジ状態での感度変化
による表示誤差の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２図は本発明実施例の
回路構成図、第３図はそのＲＯＭに書き込まれた測定用
プログラムを示すフローチャート、第４図は従来装置の
測定用プログラムを示すフローチャートである。 ■・・・皿　２・・・ビーム　４・・・電磁力発生装置
５・・・第１のフォースコイル ６・・・第２のフォースコイル ７・・・変位センサ　　　８・・・増巾器特許出願人　
　株式会社島津製作所 代　理　人　　弁理士　　西１）　新 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 皿上荷重につりあう電磁力を発生することによってその
   荷重の大きさを計測する天びんにおいて、上記電磁力を
   発生する為の第１および第２のフォースコイルと、精・
   粗２レンジを有し、上記第１のフォースコイルに流れる
   電流値をデジタル化する為のＡ−Ｄ変換器と、上記荷重
   による皿の変位を検出して上記第１のフォースコイルに
   フィードバックする変位検出器と、上記Ａ−Ｄ変換器へ
   の入力の大きさが当該変換器の精レンジを越えているか
   否かを判別する判別手段と、その判別結果に基づいて上
   記Ａ−Ｄ変換器のレンジを変更するレンジ切換手段と、
   上記Ａ−Ｄ変換器が粗レンジの状態においてその出力の
   所定の率に相当する電流を上記第２のフォースコイルに
   順次追加供給するコイル電流設定手段とを備え、上記第
   １のフォースコイルに流れる電流値が上記Ａ−Ｄ変換器
   の精レンジを越える大きさのとき、上記Ａ−Ｄ変換器を
   粗レンジに切換え、その出力に応じて上記第２のフォー
   スコイルへの供給電流値を順次変更しつつ、この第２の
   フォースコイルによる電磁力を付加して、上記第１のフ
   ォースコイルに流れる電流を順次低減させてその大きさ
   を上記Ａ−Ｄ変換器の精レンジの範囲内に収めた後、上
   記Ａ−Ｄ変換器を精レンジに切換え、その出力と上記コ
   イル電流設定手段からの電流値とから皿上荷重の大きさ
   を求めるよう構成したことを特徴とする電子天びん。