JP5403793B2 - 重量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、重量測定装置に関し、特に、重量測定装置の環境温度に変化があっても精度良く被測定対象の重量を測定できる重量測定装置に関する。

従来より、物や人などの被測定対象を載置部に載せ、その重量の測定する重量測定装置が利用されている。重量測定装置では、被測定対象の重量を検出する手段としてロードセルが用いられている（例えば、特許文献１）。

一般的に、ロードセルは、荷重がかかるとその荷重に応じて変形する起歪部を有する起歪体と、起歪部に装着されて起歪部の変形（伸縮）に応じて出力値が変化する歪みゲージと、を備える。ロードセルを備える重量測定装置は、荷重がかかっていないときのロードセルからの出力値（いわゆるゼロ点）と、荷重がかかったときの出力値と、の差に基づいて、被測定対象の重量を測定する。

特開平０６−２０１４３８号公報

上記従来の重量測定装置は、その使用地域が同じで、水平に置かれている場合であっても、重量測定装置が置かれた環境の温度変化により歪みゲージや起歪体の弾性係数が変化することがある。結果として、同じ重量を有する被測定対象であっても、重量測定装置により測定された重量測定値が、環境の温度変化により誤差を生ずる恐れがある。

そこで、重量測定装置の使用者は、重量測定装置を使用する前に、既知の重量を有する試験体を用いて、重量測定装置の表示値を実際の重量値に調整する、いわゆる器差調整を行う必要がある。しかし、重量測定装置の出荷時若しくは使用者による重量測定装置の使用前に器差調整を行った場合であっても、その後に環境温度が変化した場合には、重量測定値に誤差が生じる恐れがある。従って、使用者は、重量測定装置を使用するたびに、器差調整をする必要が生じてしまう。

そこで、本発明は、重量測定装置が置かれている環境の温度変化があっても、使用者による器差調整の手間を軽減しつつ、被測定対象の重量を高精度に測定できる重量測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の重量測定装置は、被測定対象の重量値を測定する重量測定手段と、温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定される複数の温度測定値、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値、前記試験体の既知の重量値との関係を示す調整係数、を保存する記憶手段と、前記被測定対象の重量測定値の温度誤差を修正し重量調整値を演算する演算手段と、を備え、前記演算手段は、前記重量測定手段により測定される前記被測定対象の重量測定値と、前記被測定対象の測定に関連して前記温度測定手段により測定される温度測定値と、前記記憶手段に保存されている前記温度測定値及び対応する調整係数と、を用いて演算することを特徴とする。

また、本発明の重量測定装置における前記温度測定手段は、前記重量測定手段の温度若しくは前記重量測定装置の周辺温度を測定することを特徴とする。

本発明の重量測定装置における前記調整係数は、測定された温度測定値における重量測定値と重量調整値との関係を表すスパン係数であり、前記複数の温度測定値から任意に選択された２つの温度測定値をＴ_１、Ｔ_２とし、前記２つの温度測定値Ｔ_１、Ｔ_２に対応するスパン係数をＳ_１、Ｓ_２とし、被測定対象の測定された重量測定値をＤ_Ｍ、被測定対象の測定された温度測定値をＴ_Ｍとすると、前記温度測定値Ｔ_Ｍに対応するスパン係数Ｓ_Ｍ及び調整された重量調整値Ｗ_Ｍは、次式
Ｓ_Ｍ＝Ｓ_１＋（Ｓ_２−Ｓ_１）・（Ｔ_Ｍ−Ｔ_１）／（Ｔ_２−Ｔ_１）、及び
Ｗ_Ｍ＝Ｄ_Ｍ・Ｓ_Ｍ
により求めることを特徴とする。

また、本発明の重量測定装置おける前記温度測定値Ｔ_１及びＴ_２は、前記温度測定値Ｔ_Ｍに最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする。

本発明の重量測定装置における前記調整係数は、測定された温度測定値における重量測定値と重量調整値との関係を表すスパン係数に関する温度補正係数であり、前記記憶手段に保存されている前記複数の温度測定値から任意に選択した２つの温度測定値をＴ_１、Ｔ_２とし、前記２つの温度測定値Ｔ_１、Ｔ_２に対応するスパン係数をＳ_１、Ｓ_２とし、被測定対象の測定された重量測定値をＤ_Ｍ、被測定対象の測定された温度測定値をＴ_Ｍとすると、温度測定値Ｔ_Ｍに対する温度補正係数Ｔ_{ＣＯＥＦＮ}、前記温度補正係数Ｔ_{ＣＯＥＦ１}に対応するスパン係数Ｓ_Ｍ、及び調整された重量調整値Ｗ_Ｍは、次式
Ｔ_{ＣＯＥＦ１}＝（Ｓ_２／Ｓ_１−１）／（Ｔ_２−Ｔ_１）、
Ｓ_Ｍ＝Ｓ_１｛１＋（Ｔ_Ｍ−Ｔ_１）・Ｔ_{ＣＯＥＦ１}｝、及び
Ｗ_Ｍ＝Ｄ_Ｍ・Ｓ_Ｍ
により求めることを特徴とする。

また、本発明の重量測定装置における前記温度測定値Ｔ_１は、前記温度測定値Ｔ_Ｍに最も近い値であり、前記温度測定値Ｔ_２は、前記温度測定値Ｔ_Ｍに次に近い値であることを特徴とする。

本発明の重量測定装置における前記調整係数は、重量測定値に関する温度補正係数であり、前記記憶手段には、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値が保存され、前記記憶手段に保存されている前記複数の温度測定値から任意に選択した２つの温度測定値をＴ_１、Ｔ_２とし、前記２つの温度測定値Ｔ_１、Ｔ_２に対応する重量測定値をＤ_１、Ｄ_２とし、被測定対象の測定された重量測定値をＤ_Ｍ、被測定対象の測定された温度測定値をＴ_Ｍとすると、前記温度測定値Ｔ_Ｍに対する温度補正係数Ｔ_{ＣＯＥＦ２}、既知の重量値Ｗ_Ｃ１について推定されるＡＤ変換後の重量測定値Ｄ_Ｍ´、スパン係数Ｓ_Ｍ、及び調整された重量測定値Ｄ_Ｍは、次式
Ｔ_{ＣＯＥＦ２}＝（Ｄ_２／Ｄ_１−１）／（Ｔ_２−Ｔ_１）、
Ｄ_Ｍ´＝Ｄ_１｛１＋（Ｔ_Ｍ−Ｔ_１）・Ｔ_{ＣＯＥＦ２}｝、
Ｓ_Ｍ＝Ｗ_Ｃ１／Ｄ_Ｍ´、及び
Ｗ_Ｍ＝Ｄ_Ｍ・Ｓ_Ｍ
により求めることを特徴とする。

また、本発明の重量測定装置における前記温度測定値Ｔ_１及びＴ_２は、前記温度測定値Ｔ_Ｍに最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする。

本発明の重量測定装置における前記演算手段は、無負荷状態における前記重量測定手段により測定される重量測定値と、前記無負荷状態における前記重量測定手段により測定される重量測定値に関連して前記温度測定手段により測定される温度測定値と、に基づき、前記被測定対象の重量表示値を演算することを特徴とする。

また、本発明の重量測定装置における前記記憶手段には、さらに、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて重量測定手段により測定される無負荷状態の重量測定値が保存され、器差調整時における前記２つの温度測定値Ｔ_１、Ｔ_２に対応する無負荷状態で測定される重量測定値をＤ_Ｚ１、Ｄ_Ｚ２とし、使用時における温度測定値Ｔ_Ｍ１に対する無負荷状態で測定される重量測定値をＤ_ＺＭ１とし、温度測定値Ｔ_Ｍ１、Ｔ_Ｍ２に対する無負荷状態における温度補正係数をＴ_{ＣＯＥＦ３}とすると、使用時における温度測定値Ｔ_Ｍ１での無負荷状態で測定される重量測定値Ｄ_ＺＭ１´、及び使用時に測定される温度測定値Ｔ_Ｍ２での無負荷状態における重量測定値Ｄ_ＺＭ２は、次式
Ｔ_{ＣＯＥＦ３}＝（Ｄ_Ｚ２／Ｄ_Ｚ１−１）／（Ｔ_２−Ｔ_１）、
Ｄ_ＺＭ１´＝Ｄ_Ｚ１・｛１＋（Ｔ_Ｍ１−Ｔ_１）・Ｔ_{ＣＯＥＦ３}｝、及び
Ｄ_ＺＭ２＝（Ｄ_ＺＭ１／Ｄ_ＺＭ１´）・Ｄ_Ｚ１・｛１＋（Ｔ_Ｍ２−Ｔ_１）・Ｔ_{ＣＯＥＦ３}｝
により求めることを特徴とする。

本発明の重量測定装置における前記温度測定値Ｔ_１及びＴ_２は、前記温度測定値Ｔ_Ｍ１及びＴ_Ｍ２に最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする。

また、本発明の重量測定装置における前記演算手段は、前記試験体を測定する際の温度測定値における前記演算手段により推測される前記試験体の重量測定値と、前記試験体を測定する際の温度測定値における前記重量測定手段による前記試験体の重量測定値と、が異なる場合には、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値について重力補正をすることを特徴とする。

本発明の重量測定装置における前記試験体の推測される重量測定値をＤ_Ｃ´とし、前記重量測定手段により測定される前記試験体の重量測定値をＤ_Ｃとすると、前記演算手段は、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量を有する試験体の重量測定値にＤ_Ｃ／Ｄ_Ｃ´を乗じることを特徴とする。

本発明によれば、温度センサによる温度検出を行った際の温度情報と重量値との関係を保存し、その関係に基づいて重量を修正できるため、重量の測定精度を高く維持しつつ、使用者による器差調整を行う頻度を減らすことができ、利便性の向上を図ることが可能となる。

実施形態に係る重量測定装置の制御系を示すブロック図である。 工場出荷前に行う器差調整のフローを示す図である。 使用者が使用する際に行う器差調整のフローを示す図である。 種々の温度測定値における重量測定値（ＡＤ変換出力値）と重量表示値との関係を示すグラフである。 スパン係数と温度出力値との関係を示すグラフである。 ゼロ点における重量測定値（ＡＤ変換出力値）と温度出力値との関係を示すグラフである。 重力補正を説明するための種々の温度出力値における重量測定値（ＡＤ変換出力値）と重量表示値との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る重量測定装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、実施形態に係る重量測定装置の制御系を示すブロック図である。

重量測定装置１は、主として、被測定対象の重量を測定する重量測定手段である重量センサ３と、重量センサ３の温度を測定するための温度測定手段である温度センサ５と、温度センサ５により測定される複数の異なる温度測定値（Ｔ_Ｃ、Ｔ_ＵＣ１、Ｔ_ＵＣ２・・・）と、この温度測定値のそれぞれにおいて重量センサ３により測定される既知の重量を有する試験体の重量測定値と前記試験体の既知の重量との関係を示す調整係数（Ａ_Ｃ、Ａ_ＵＣ１、Ａ_ＵＣ２・・・）と、を格納する記憶手段である記憶部７と、環境温度の変化により生じ得る前記被測定対象の重量測定値の温度誤差を修正し重量調整値を計算する演算手段である演算部９と、を備える。
演算部９は、重量センサ３により測定される被測定対象の重量測定値と、被測定対象の測定に関連して温度センサ５により測定される温度測定値と、記憶部７に保存されている温度測定値（Ｔ_Ｃ、Ｔ_ＵＣ１、Ｔ_ＵＣ２・・・）及びそれに対応する調整係数（Ａ_Ｃ、Ａ_ＵＣ１、Ａ_ＵＣ２・・・）と、を用いて各種演算を行う。

さらに、重量測定装置１は、重量センサ３からの重量出力値や温度センサ５からの温度出力値をそれぞれ重量測定値や温度測定値にＡＤ（アナログ−デジタル）変換するためのＡＤ変換部１１と、被測定対象の重量測定値を演算部９により計算された重量表示値Ｗを表示する表示部１３と、を備える。
また、重量測定装置１は、記憶部７及び演算部９を有する制御部１５であるマイクロコンピュータにより各構成要素が制御されている。記憶部７は、ＲＯＭ（不揮発性メモリ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ））、ＲＡＭ（揮発性メモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））などによって構成される。
ＡＤ変換部１１は、ＡＤ変換を行うＡＤコンバータ１７と、重量センサ３からの重量出力及び温度センサ５からの温度出力のＡＤコンバータ１７への入力の切り替えを行う切替部１６とを有する。切替部１６のＡＤコンバータ１７への入力の切り替えは、制御部１５により制御される。
さらに、制御部１５は、表示部１３が演算部９からの重量表示値、温度測定値等の情報を表示するように制御する。表示部１３には、フルドットＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの液晶を用いることができる。
なお、重量測定装置１は、電池又は外部電源などの電源部（図示せず）から電力が供給されて作動する。

重量センサ３は、被測定対象が載せられる載置部（図示せず）に連結され、被測定対象からの荷重を受けるとその荷重に応じて変形する起歪部を有する金属部材からなる起歪体と、起歪部に装着されて起歪部の変形（伸縮）に応じて出力値が変化する歪みゲージと、を備えたロードセルであり、歪みゲージによりフルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路が構成された重量検出回路を有する。

温度センサ５は、重量センサ３の温度変化に応じて電圧若しくは電流が変化する部材であればよく、例えばサーミスタ、感温抵抗体、ダイオード、焦電型温度センサなどを利用できる。また、本実施形態では、重量センサ３の温度を測定するためだけの温度センサ５を設けているが、温度センサを内蔵しているＡＤ変換ＩＣを利用すると、重量センサ３の温度を測定するためだけの温度センサを設ける必要がなく、重量測定装置１の構成を簡易にできる点で好適である。
さらに、本実施形態では、温度センサ５を重量センサ３に直接固定して、重量センサ３の温度測定を行い、その温度測定値に対応した調整係数を用いるものを説明したが、温度測定の対象は、重量センサ３に限定されるものではない。例えば、重量センサ３と温度センサ５とを離間させ、温度センサ５により、重量測定装置１が置かれる周囲温度（気温）を測定する構成や、その周辺温度を反映する、重量センサ３以外の構成部材の温度を測定する構成とし、これらの温度測定値に対応した調整係数を用いるものとしてもよい。

実施例１に係る重量測定装置について、図２乃至図５を参照して説明する。実施例１では、調整係数としてスパン係数を用いて器差調整が行う重量測定装置を説明する。図２は、工場出荷前に行う器差調整のフローを示す図、図３は、使用者が使用する際に行う器差調整のフローを示す図、図４は、種々の温度測定値における重量測定値（ＡＤ変換出力値）と重量表示値との関係を示すグラフ、図５は、スパン係数と温度出力値との関係を示すグラフである。

実施例１及び後述する他の実施例を通じて、器差は、重量測定装置の表示値から質量の真の値を引いた値を意味し、器差調整は重量測定装置１により既知の重量を有する試験体の重量測定値を測定し、重量測定装置１の表示部１３（図１参照）に表示させる重量表示値が、試験体の重量となるように調整を行うことを意味する（ＪＩＳ Ｂ−７６１１−２：２００５参照）。

出荷前に工場で行う重量測定装置１の初回の器差調整は、図２に示すように行われる。まず、重量測定装置１のゼロ点設定が行われる（ステップＳ１）。ゼロ点設定とは、重量測定装置１に、荷重がかかっていないときのロードセルからの重量出力値（いわゆるゼロ点）を取得し、この無負荷時においては、表示部１３に重量表示値を０（ゼロ）と表示させるように調整することである。

次に、既知の重量値Ｗ_Ｃ１を有する試験体の重量値を、重量測定装置１で測定する（ステップＳ２）。そして、重量センサ３からの重量出力値をＡＤ変換部１１でデジタル変換し、デジタル値としての重量測定値Ｄ_Ｃ１を取得して記憶部７に保存する（ステップＳ３）。さらに、温度センサ５からの温度出力値をＡＤ変換部１１でデジタル変換され、デジタル値としての温度測定値Ｔ_Ｃを取得して記憶部７に保存される（ステップＳ４）。ここで、温度測定値Ｔ_Ｃと重量測定値Ｄ_Ｃ１とは関連づけて保存される。

最後に演算部９により調整係数Ａ_Ｃが計算され、温度測定値Ｔ_Ｃと関連づけて記憶部７に保存される（ステップＳ５）。ここで、調整係数Ａ_Ｃは、ある温度測定値における重量測定値と重量表示値との関係を表す係数である。例えば、１００ｇまで測定できる重量測定装置であれば、温度測定値がＴ_Ｃの時、質量が１００ｇである試験体を載せたときの調整係数をＡ_Ｃとすると、Ａ_Ｃ・Ｄ_Ｃ１＝１００ となるような係数Ａ_Ｃ（この場合は、スパン補正係数）を求める。調整係数Ａ_Ｃは、被測定対象の重量測定値から重量表示値を導出するために利用される。

さらに、重量測定装置１の使用前（測定を開始する前）に、使用者が行う器差調整（ユーザー調整）は、図３に示すように行われる。まず、ある環境（第１環境）において使用者により器差調整の操作が開始されると、重量測定装置１は、図２の工場出荷前の器差調整（ステップＳ１）に関連して説明したのと同様にして、ゼロ点設定を行う（ステップＳ１１）。

次に、既知の重量値Ｗ_Ｃ１を有する試験体の重量を重量測定装置１で測定する（ステップＳ１２）。また、温度センサ５からの温度出力値は、ＡＤ変換部１１によりデジタル変換された温度測定値Ｔ_ＵＣ１として取得される（ステップＳ１３）。そして、記憶部７に温度測定値Ｔ_ＵＣ１を保存できる記憶容量が有るか否かについて演算部９により判断される（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、温度測定値Ｔ_ＵＣ１を格納できる記憶容量が有ると判断された場合（ステップＳ１４でＮｏ）、先に取得された温度測定値Ｔ_ＵＣ１が記憶部７に保存され（ステップＳ１５）、ステップＳ１７に移行する。
また、ステップＳ１４において、記憶部７に温度測定値Ｔ_ＵＣ１を格納できる記憶容量が無いと判断された場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、保存されている温度測定値の中から、今回取得された温度測定値Ｔ_ＵＣ１に最も近い温度測定値と、その温度測定値に関連づけられている重量測定値及び調整係数と、が削除され（ステップＳ１６）、今回取得された温度測定値Ｔ_ＵＣ１が記憶部７に保存され（ステップＳ１５）、次のステップＳ１７に移行する。
重量センサ３からの重量出力値をＡＤ変換部１１でデジタル変換し、デジタル値としての重量測定値Ｄ_ＵＣ１を取得して記憶部７に保存する（ステップＳ１７）。ここで、温度測定値Ｔ_ＵＣ１と重量測定値Ｄ_ＵＣ１とは関連づけて保存される。

最後に、演算部９により調整係数Ａ_ＵＣ１が計算により取得され、記憶部７に保存される（ステップＳ１８）。調整係数は、図２に関連して説明したように、ある温度測定値における重量測定値と重量表示値との関係を表す係数であり、被測定対象の重量測定値から重量表示値を導出するために利用される。また、この調整係数Ａ_ＵＣ１は、温度測定値Ｔ_ＵＣ１と関連づけて保存される。

温度測定値Ｔ_ＵＣ１と異なる環境（第２環境）において、使用者により器差調整の操作が開始されると、図３のステップＳ１１乃至ステップＳ１８に沿って、重量測定装置１は、温度測定値Ｔ_ＵＣ２と、温度測定値Ｔ_ＵＣ２における重量測定値Ｄ_ＵＣ２と、調整係数Ａ_ＵＣ２と、を取得及び保存し、器差調整を行う。なお、温度測定値、重量測定値、調整係数を記憶部７に保存する個数は、記憶部７の記憶容量の大きさに応じて出荷時に定めておいてもよいし、使用者が任意に設定できるようにしてもよく、特に限定されない。また、本実施例のステップＳ１６では、既に保存されている温度測定値の中で、今回取得された温度測定値に最も近い温度測定値及びそれに関連するデータを削除する構成としたが、保存されている取得データの中で、最も古いデータを削除する構成とすることも可能であり、特に限定されない。

次に、器差調整における調整係数を取得する工程について説明する。図４、図５を参照し、工場出荷前に１回、使用者が使用する前に２回、器差調整を行うためのデータを取得した場合について説明する。図４において、横軸はＡＤ変換された重量測定値、縦軸は重量表示値を示す。Ｔ_Ｃが示す線は、器差調整のための操作を行ったときの温度測定値Ｔ_Ｃ（若しくは温度測定値から換算された実際の温度、以下同様。）における既知の重量値Ｗ_Ｃ１と重量測定値Ｄ_Ｃ１との関係を示す。同様に、Ｔ_ＵＣ１、Ｔ_ＵＣ２の示す線は、それぞれの温度出力値Ｔ_ＵＣ１、Ｔ_ＵＣ２における既知の重量値Ｗ_Ｃ１と重量測定値Ｄ_ＵＣ１、Ｄ_ＵＣ２の関係を示す。Ｔ_Ｍの示す線は、温度出力値Ｔ_Ｍにおける重量表示値と重量測定値との関係を示す。

図５において、横軸はＡＤ変換された温度測定値、縦軸は調整係数であるスパン係数を示す。スパン係数は、図４のグラフにおける各線の傾きである。例えば、温度測定値がＴ_Ｃにおけるスパン係数Ｓ_Ｃは、Ｓ_Ｃ＝Ｗ_Ｃ１／Ｄ_Ｃ１で示される。

図５に示すように、各温度測定値Ｔ_Ｃ、Ｔ_ＵＣ１、Ｔ_ＵＣ２におけるスパン係数Ｓ_Ｃ、Ｓ_ＵＣ１、Ｓ_ＵＣ２をプロットしていくと、温度測定値とスパン係数の関係を示す近似線Ｆが得られ、１次近似式を取得できる。具体的には、以下の式で表わされる。
Ｓ_Ｍ=Ｓ_Ｃ＋（Ｓ_ＵＣ２−Ｓ_Ｃ）・（Ｔ_Ｍ−Ｔ_Ｃ）／（Ｔ_ＵＣ２−Ｔ_Ｃ）・・・（１）

上記（１）式では、温度測定値Ｔ_Ｃ及びＴ_ＵＣ２と、これらに対応するスパン係数Ｓ_Ｃ、Ｓ_ＵＣ２を選択して、重量測定装置１が現に置かれている環境の温度測定値Ｔ_Ｍにおけるスパン係数Ｓ_Ｍを求めている。器差調整の精度を高めるために、現環境下の温度測定値に最も近い温度測定値Ｔ_Ｃと、次に近い温度測定値Ｔ_ＵＣ２を選択している。従って、仮に、現環境下の温度測定値に対して、２番目に近い温度測定値がＴ_ＵＣ２ではなくＴ_ＵＣ１となる場合には、上記（１）式におけるＴ_ＵＣ２をＴ_ＵＣ１に置き換えてスパン係数Ｓ_Ｍを求めればよい。

例えば、出荷前の工場における器差調整が行われた時の温度測定値が２５℃（第１環境）、その後、使用者により３回の器差調整が行われて、その時の各温度測定値が１０℃（第２環境）、２０℃（第３環境）、３０℃（第４環境）であり、各データが既に記憶部７に保存されているものとする。その後、使用者が、ある被測定対象の重量測定を行うために、重量測定装置１を使用する場合において、その測定時の温度測定値が１３℃であるときは、現環境下の温度測定値（１３℃）に対して最も近い温度測定値１０℃と、次に近い温度測定値２０℃と、これらの温度測定値に対応する重量測定値及びスパン係数を用いて、温度測定値１３℃におけるスパン係数を求める。

このように現環境下の温度測定値Ｔ_Ｍにおけるスパン係数Ｓ_Ｍを求める。そして、次式により、被測定対象の重量表示値Ｗ_Ｍを得ることができる。
Ｗ_Ｍ＝Ｄ_Ｍ・Ｓ_Ｍ・・・（２）

また、温度測定値Ｔ_ＭのときのＷ_ＭとＤ_Ｍとの関係を示す線を参考のために図４に示している。なお、この実施例によれば、使用者が器差調整を行う回数を増やすほど、温度測定値とスパン係数との関係のデータの数を多く保存することができ、重量測定装置１の器差調整の精度を向上させることができる。

なお、上記実施例１では、重量測定値を取得した後に温度測定値を取得する順番としたが、本発明は特にこの順番に限定されない。すなわち、重量測定値を取得する時の重量センサの温度と、温度測定値を取得する時の重量センサの温度とが同一であれば、重量測定値を取得するタイミングと温度測定値を取得するタイミングとは適宜変更できる。

また、上記実施例及び後述する実施例において、器差調整をするために、試験体を用いて３回データを取得しているが、温度測定値が異なる場合において、少なくとも２回データを取得すれば、器差調整を行うことができ、温度誤差の修正という本発明の目的が達成できる。

次に、スパン係数を調整係数として用いるものの、スパン係数の導き方が実施例１と異なる器差調整を行う実施例２に係る重量測定装置について、図５を参照して説明する。前述の実施例１は、温度測定値とスパン係数との関係を保存する構成としたが、本実施例では、スパン係数についての温度補正係数を保存する構成である。

温度測定値Ｔ_Ｃでのスパン係数Ｓ_Ｃを基準として、温度測定値Ｔ_ＵＣＮにおける温度補正係数Ｔ_{ＣＯＥＦ１}は次式で求められ、記憶部７に保存される。
Ｔ_{ＣＯＥＦ１}＝（Ｓ_ＵＣＮ／Ｓ_Ｃ−１）／（Ｔ_ＵＣＮ−Ｔ_Ｃ）・・・（３）
Ｎは、Ｔ_Ｍに最も近い点をとるのが精度上好ましい。従って、図５によれば、Ｔ_Ｍに対して、Ｔ_ＵＣ２はＴ_ＵＣ１よりも近く、最も近い点は、Ｔ_ＵＣ２よりＮ＝２である。従って、上記式（３）は、
Ｔ_{ＣＯＥＦ１}＝（Ｓ_ＵＣ２／Ｓ_Ｃ−１）／（Ｔ_ＵＣ２−Ｔ_Ｃ）
となる。温度補正係数Ｔ_{ＣＯＥＦ１}は、図５に示す線Ｆの傾きを表す。

さらに、重量測定装置１の使用時における温度測定値Ｔ_Ｍでのスパン係数Ｓ_Ｍは、最も簡単な例として１次近似式で求められ、記憶部７に保存される。
Ｓ_Ｍ＝Ｓ_Ｃ・｛１＋（Ｔ_Ｍ−Ｔ_Ｃ）・Ｔ_{ＣＯＥＦ１}｝・・・（４）
この式（４）に、先に求めたＴ_{ＣＯＥＦ１}を代入すると、Ｓ_Ｍを求めることができる。

なお、上記式（３）、（４）において、器差調整時に用いる温度測定値Ｔ_Ｃの項には、被測定対象の測定時の温度測定値Ｔ_Ｍに最も近い値を用い、温度測定値Ｔ_ＵＣＮの項には、その次に温度測定値Ｔ_Ｍに近い値を用いるのが、器差調整の精度を高める上で好ましい。式（４）でスパン係数Ｓ_Ｍを求めた後は、実施例１において説明した式（２）により、重量表示値Ｗ_Ｍを得ることができる。

次に、スパン係数を調整係数として用いるものの、スパン係数の導き方が実施例１及び実施例２と異なる器差調整を行う実施例３に係る重量測定装置について説明する。実施例３は、器差調整時におけるＡＤ変換後の重量測定値についての温度補正係数を保存する構成である。
図４を使って説明すると、各調整時の温度Ｔ_Ｃ及びＴ_ＵＣＮ（図４では、Ｔ_ＵＣ１又はＴ_ＵＣ２）におけるＡＤ変換後の重量測定値Ｄ_Ｃ１及びＤ_ＵＣＮ（図４では、Ｄ_ＵＣ１又はＤ_ＵＣ２）を用い、温度測定値Ｔ_Ｃを基準とした温度Ｔ_ＵＣＮにおける温度補正係数Ｔ_{ＣＯＥＦ２}は、式（５）で求められ、記憶部７に保存される。
Ｔ_{ＣＯＥＦ２}＝（Ｄ_ＵＣＮ／Ｄ_Ｃ１−１）／（Ｔ_ＵＣＮ−Ｔ_Ｃ）・・・（５）
Ｎは、Ｔ_Ｍに最も近い点をとるのが精度上好ましい。従って、図５によれば、Ｔ_Ｍに対して、Ｔ_ＵＣ２はＴ_ＵＣ１よりも近く、最も近い点は、Ｔ_ＵＣ２よりＮ＝２である。従って、上記式（５）は、次のようになる。
Ｔ_{ＣＯＥＦ２}＝（Ｄ_ＵＣ２／Ｄ_Ｃ１−１）／（Ｔ_ＵＣ２−Ｔ_Ｃ）

重量測定装置１の使用時に取得された温度測定値Ｔ_Ｍにおける、既知の重量値Ｗ_Ｃ１について推定されるＡＤ変換後の重量測定値Ｄ_Ｍ´は、最も簡単な例として１次式による近似を行った場合、式（６）で求められる。
Ｄ_Ｍ´＝Ｄ_Ｃ１＋（Ｄ_ＵＣＮ−Ｄ_Ｃ１）・（Ｔ_Ｍ−Ｔ_Ｃ)／（Ｔ_ＵＣＮ−Ｔ_Ｃ）、若しくは、
Ｄ_Ｍ´＝Ｄ_Ｃ１・｛１＋（Ｔ_Ｍ−Ｔ_Ｃ）・Ｔ_{ＣＯＥＦ２}｝・・・（６）
そして、先に求めたＴ_{ＣＯＥＦ２}を式（６）に代入するとＤ_Ｍ´を求めることができる。

式（５）、（６）においては、器差調整時に用いる温度測定値Ｔ_Ｃの項には、被測定対象の測定時の温度測定値Ｔ_Ｍに最も近い値を用い、温度測定値Ｔ_ＵＣＮの項に、その次に温度測定値Ｔ_Ｍに近い値を用いるのが、器差調整の精度を高める上で好ましい。また、重量測定値Ｄ_Ｍ´におけるスパン係数Ｓ_Ｍは、式（７）の関係を有する。
Ｓ_Ｍ＝Ｗ_Ｃ１／Ｄ_Ｍ´・・・（７）
さらに、ＡＤ変換後の重量測定値Ｄ_Ｍと、式（７）により取得したスパン係数Ｓ_Ｍと、を乗じる式（８）により、重量表示値Ｗ_Ｍが導かれる。
Ｗ_Ｍ＝Ｄ_Ｍ・Ｓ_Ｍ・・・（８）

次に、ゼロ点設定について器差調整を行う実施例４に係る重量測定装置について、図６を参照して説明する。図６は、ゼロ点における重量測定値（ＡＤ変換出力値）と温度出力値との関係を示すグラフである。

実施例４における器差調整は、ゼロ点設定においてゼロ点を取得する際のＡＤ変換後の重量測定値を複数の温度測定値について取得し、保存する構成である。すなわち、本実施例では、ゼロ点における重量測定値の温度による影響を考慮する。無負荷状態であるゼロ点における重量測定値は、環境の温度変化により変動しオフセット誤差が生じる恐れがある。そこで、本実施例では温度変化に起因するオフセット誤差を補正する。

図６の線Ａに示すように、温度測定値とゼロ点におけるＡＤ変換後の重量測定値との関係を用い、一次式で近似すると、温度測定値Ｔ_Ｃを基準として無負荷状態に関する温度補正係数Ｔ_{ＣＯＥＦ３}は、式（９）により求められる。
Ｔ_{ＣＯＥＦ３}＝（Ｄ_ＺＵＣＮ／Ｄ_ＺＣ−１）／（Ｔ_ＵＣＮ−Ｔ_Ｃ）・・・（９）
また、被測定対象の測定時における温度測定値Ｔ_Ｍ１、及びその温度測定値Ｔ_Ｍ１のときのゼロ点のＡＤ変換後の重量測定値Ｄ_ＺＭ１が得られ記憶部７に保存されているとする。この場合、温度測定値Ｔ_Ｍ１における器差調整時の温度変化を考慮したゼロ点に関して推測されるＡＤ変換後の重量測定値Ｄ_ＺＭ１´は、式（１０）で求められる。
Ｄ_ＺＭ１´＝Ｄ_ＺＣ・｛１＋（Ｔ_Ｍ１−Ｔ_Ｃ）・Ｔ_{ＣＯＥＦ３}｝・・・（１０）
さらに、被測定対象を測定した時の温度測定値がＴ_Ｍ２であるときには、ゼロ点の重量測定値Ｄ_ＺＭ２は式（１１）で求められる。
Ｄ_ＺＭ２＝（Ｄ_ＺＭ１／Ｄ_ＺＭ１´）・Ｄ_ＺＣ・｛１＋（Ｔ_Ｍ２−Ｔ_Ｃ）・Ｔ_{ＣＯＥＦ３}｝・・・（１１）

ここで使用者によるゼロ点設定時の温度測定値Ｔ_Ｃの項と温度測定値Ｔ_ＵＣ２の項は、被測定対象の測定時の温度測定値Ｔ_Ｍ１及びＴ_Ｍ２に最も近い値と、その次に近い値となるように変数Ｎを設定することが、器差調整の精度を高める上で好ましい。式（１１）により求められたゼロ点における重量測定値Ｄ_ＺＭ２を用いると、実施例１乃至３で説明した器差調整の精度をさらに高めることができ、結果として高精度で重量表示値Ｗ_Ｍを取得できる。

上記実施例４の計算式では、工場出荷前に器差調整用に取得された温度測定値やＡＤ変換後のゼロ点における重量測定値と、使用者による使用前に器差調整用に取得された温度測定値のうち、被測定対象の測定時における温度測定値に最も近い温度測定値やＡＤ変換後のゼロ点の重量測定値と、の間で、被測定対象を測定する際に用いるゼロ点の重量測定値を計算している。

しかしながら、使用者が器差調整用に、測定時の温度測定値に最も近い温度測定値及び次に近い温度測定値を取得している場合には、その使用者が行った器差調整用のゼロ点の重量測定値を用いて、測定時においてＡＤ変換後のゼロ点の重量測定値を計算してもよい。例えば、工場における器差調整時の温度測定値が２５℃、使用者による器差調整時の温度測定値が１０℃、２０℃、３０℃で行われている場合、ゼロ点の重量測定値の測定時の温度測定値が１５℃のときには、温度測定値１０℃と２０℃と、この温度測定値におけるＡＤ変換後のゼロ点の重量測定値を使用すると、精度が高いゼロ点設定が行うことができる。

また、実施例１乃至４では、工場において器差調整時の温度測定値や重量調整値やゼロ点の調整係数を保存しない場合や、工場の器差調整時若しくは使用者による器差調整時に保存された温度測定値、ゼロ点の調整係数等が、使用中に誤って消去された場合でも、使用者が器差調整を行い、温度測定値と調整係数を蓄積することで温度による重量の誤差を補正できる重量測定装置を実現できる。

さらに、実施例１乃至４では、工場出荷時における器差調整用のデータを取得した後に、使用者により器差調整用の情報を取得する構成としたが、工場出荷時に、重量測定装置１が使用される温度範囲の上限温度測定値及び下限温度測定値、若しくは上限（下限）温度測定値及び温度範囲の中間の温度測定値等、少なくとも異なる２つの温度測定値における器差調整用の情報取得を行い、器差調整に必要な情報を保存する構成としても良い。この構成により、使用者が重量測定装置１の器差調整を行うこと無しに、使用者の使用開始時から温度補正された測定結果、すなわち重量表示値を得ることが出来る。

重力補正を行う実施例５に係る重量測定装置について図７を参照しつつ説明する。従来より、重量測定装置の使用地域の変更に伴う重量測定値の重力誤差に対しては、使用者が重力に関する初期設定を行うことや、装置に組み込まれている重力補正用の地域設定モードを使用地域に設定することで対処している。また、重量測定装置に設けられた重力加速度センサにより、使用時の重力加速度を取得し重力補正を自動的に行う方法も知られている。

実施例５の重量測定装置によれば、実施例１乃至４で用いた、複数の温度測定値における重量測定値、スパン係数等を用いることで、重力差に起因する測定誤差を修正できる。まず、地点Ａにおいて工場出荷前に器差調整用に取得する温度測定値がＴ_Ｃであり、ＡＤ変換後の試験体の重量測定値がＤ_Ｃである。ここで、使用前の１回目の器差調整用に取得される温度測定値はＴ_ＵＣ１、ＡＤ変換後の試験体の重量測定値はＤ_ＵＣ１である。そして、地点Ａとは異なる地点Ｂに移動し、使用前の２回目の器差調整用に取得される温度測定値はＴ_ＵＣ２、ＡＤ変換後の試験体の重量測定値はＤ_ＵＣ２である。

地点Ａで温度測定値Ｔ_ＵＣ２の時に、演算部により推測されるＡＤ変換後の重量測定値をＤ_ＵＣ２´とする。ここで、温度測定値Ｔ_ＵＣ２における重量測定値Ｄ_ＵＣ２´は、温度測定値Ｔ_Ｃ及び重量測定値Ｄ_Ｃと、温度測定値Ｔ_ＵＣ１及び重量測定値Ｄ_ＵＣ１とを用いることにより、図２、３に関連して説明したように、重量測定値Ｄ_ＵＣ２´を取得する。

次に、試験体の重量測定値Ｄ_ＵＣ２を重量測定手段により測定する。ここで、先に推測された重量測定値Ｄ_ＵＣ２´と重量測定値Ｄ_ＵＣ２とが異なる場合には、重力変化が生じたと演算部９で判断される。
この場合には、記憶部７に格納されている重量測定値Ｄ_Ｃ、Ｄ_ＵＣ１を重力補正するために、重量測定値Ｄ_Ｃ、Ｄ_ＵＣ１に重力補正係数であるＤ_ＵＣ２／Ｄ_ＵＣ２´が演算部９により乗じられ、重力補正された重量測定値はそれぞれの温度測定値と関連づけて記憶部７に保存される。その後、器差調整処理が、実施例１乃至５と同様に行われ、重量測定装置１は、被測定対象の重量を測定できる状態となる。

反対に、重量測定値Ｄ_ＵＣ２´と重量測定値Ｄ_ＵＣ２とが同一の場合には、重力変化がないと演算部９により判断され、重力補正は行われない。その後は、すでに記憶部７に格納されている器差調整の情報を用いて被測定対象の重量測定が行われる。このように、本実施例によれば、重量測定装置１の使用場所が移動しても、重力変化の影響を受けずに精度良く重量を測定することができる。

なお、重力補正においても、前述の実施例１乃至５と同様に、少なくとも異なる２つの温度測定値において器差調整用の情報取得を行い、器差調整に必要な温度測定値、重量測定値が記憶部７に保存されている必要がある。また、器差調整用の情報取得の回数を増やすことにより、被測定対象を測定する際の温度測定値に近い温度測定値における情報が得られ、重力補正の精度を高めることができる。

なお、上記実施例１乃至５の計算式では、工場出荷時に取得された器差調整のための温度測定値、スパン係数及び重量測定値と、使用者により取得された器差調整のための検出された温度測定値、スパン係数及び重量測定値の内の、実際に被測定対象（ゼロ点）を測定するときの温度測定値に近い温度測定値、その温度測定値に関する温度測定値、及びスパン係数と、の間で、測定時のＡＤ変換後の重量測定値、スパン係数を計算している。

しかしながら、被測定対象の重量測定時に取得された温度測定値が、使用者の器差調整時に取得した温度測定値に最も近い値と、その次に近い値とを有する場合には、その重量測定値、及びスパン係数により、測定時のＡＤ変換後の重量測定値、スパン係数との間で計算すると、精度が高い重量表示値が得られる。例えば、工場出荷前における器差調整時に取得した温度測定値が２５℃、使用者による器差調整時に取得した温度測定値が１０℃、２０℃、３０℃で行われている場合、測定時の温度測定値が１５℃のときには、１０℃と２０℃におけるＡＤ変換後の重量測定値、スパン係数等を使用する。被測定対象の重量測定時に取得された温度測定値が、器差調整用に取得した温度測定値に最も近い値と、その次に近い値と、器差調整用に取得した温度測定値に対応する重量測定値、及びスパン係数を用いて、被測定対象の測定時のＡＤ変換後の重量測定値、スパン係数との間で計算すると、精度が高い重量表示値が得られるので好ましい。

この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態及び実施例は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。

本発明に係る重量測定装置は、特に、比較的軽量な被測定対象の重量を測定するもの、例えば家庭で食品を計量するためのクッキングスケールなどに適用できる。

１ 重量測定装置
３ 重量センサ
５ 温度センサ
７ 記憶部
９ 演算部
１１ ＡＤ変換部
１３ 表示部
１５ 制御部
１６ 切替部
１７ ＡＤコンバータ

Claims (7)

1. 被測定対象の重量値を測定する重量測定手段と、
   前記重量測定手段の温度若しくは前記重量測定手段の周辺温度を測定する温度測定手段と、
   前記温度測定手段により測定される複数の温度測定値、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値、前記試験体の既知の重量値との関係を示す調整係数、を保存する記憶手段と、
   前記被測定対象の重量測定値の温度誤差を修正し重量調整値を演算する演算手段と、を備え、
   前記演算手段は、前記重量測定手段により測定される前記被測定対象の重量測定値と、前記被測定対象の測定に関連して前記温度測定手段により測定される温度測定値と、前記記憶手段に保存されている前記温度測定値及び対応する調整係数と、を用いて演算し、
   前記調整係数は、測定された温度測定値における重量測定値と重量調整値との関係を表すスパン係数であり、前記複数の温度測定値から任意に選択された２つの温度測定値をＴ_１、Ｔ_２とし、前記２つの温度測定値Ｔ_１、Ｔ_２に対応するスパン係数をＳ_１、Ｓ_２とし、被測定対象の測定された重量測定値をＤ_Ｍ、被測定対象の測定された温度測定値をＴ_Ｍとすると、前記温度測定値Ｔ_Ｍに対応するスパン係数Ｓ_Ｍ及び調整された重量調整値Ｗ_Ｍは、次式
   Ｓ_Ｍ＝Ｓ_１＋（Ｓ_２−Ｓ_１）・（Ｔ_Ｍ−Ｔ_１）／（Ｔ_２−Ｔ_１）、及び
   Ｗ_Ｍ＝Ｄ_Ｍ・Ｓ_Ｍ
   により求めること
   を特徴とする重量測定装置。
2. 前記温度測定値Ｔ_１及びＴ_２は、前記温度測定値Ｔ_Ｍに最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする請求項１に記載の重量測定装置。
3. 前記演算手段は、無負荷状態における前記重量測定手段により測定される重量測定値と、前記無負荷状態における前記重量測定手段により測定される重量測定値に関連して前記温度測定手段により測定される温度測定値と、に基づき、前記被測定対象の重量表示値を演算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の重量測定装置。
4. 前記記憶手段には、さらに、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて重量測定手段により測定される無負荷状態の重量測定値が保存され、器差調整時における前記２つの温度測定値Ｔ_１、Ｔ_２に対応する無負荷状態で測定される重量測定値をＤ_Ｚ１、Ｄ_Ｚ２とし、使用時における温度測定値Ｔ_Ｍ１に対する無負荷状態で測定される重量測定値をＤ_ＺＭ１とし、温度測定値Ｔ_Ｍ１、Ｔ_Ｍ２に対する無負荷状態における温度補正係数をＴ_{ＣＯＥＦ３}とすると、使用時における温度測定値Ｔ_Ｍ１での無負荷状態で測定される重量測定値Ｄ_ＺＭ１´、及び使用時に測定される温度測定値Ｔ_Ｍ２での無負荷状態における重量測定値Ｄ_ＺＭ２は、次式
   Ｔ_{ＣＯＥＦ３}＝（Ｄ_Ｚ２／Ｄ_Ｚ１−１）／（Ｔ_２−Ｔ_１）、
   Ｄ_ＺＭ１´＝Ｄ_Ｚ１・｛１＋（Ｔ_Ｍ１−Ｔ_１）・Ｔ_{ＣＯＥＦ３}｝、及び
   Ｄ_ＺＭ２＝（Ｄ_ＺＭ１／Ｄ_ＺＭ１´）・Ｄ_Ｚ１・｛１＋（Ｔ_Ｍ２−Ｔ_１）・Ｔ_{ＣＯＥＦ３}｝
   により求めることを特徴とする請求項３に記載の重量測定装置。
5. 前記温度測定値Ｔ_１及びＴ_２は、前記温度測定値Ｔ_Ｍ１及びＴ_Ｍ２に最も近い値及びその次に近い値であることを特徴とする請求項４に記載の重量測定装置。
6. 前記演算手段は、前記試験体を測定する際の温度測定値における前記演算手段により推測される前記試験体の重量測定値と、前記試験体を測定する際の温度測定値における前記重量測定手段による前記試験体の重量測定値と、が異なる場合には、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量値を有する試験体の重量測定値について重力補正をすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１に記載の重量測定装置。
7. 前記試験体の推測される重量測定値をＤ_Ｃ´とし、前記重量測定手段により測定される前記試験体の重量測定値をＤ_Ｃとすると、前記演算手段は、前記複数の温度測定値のそれぞれにおいて前記重量測定手段により測定される既知の重量を有する試験体の重量測定値にＤ_Ｃ／Ｄ_Ｃ´を乗じることを特徴とする請求項６に記載の重量測定装置。

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