JPH1137827A - 荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力特性として温度依存性を有する荷重測定
装置において、正確な温度補正を行なえるようにする。 【解決手段】 記憶手段には温度変化により変化する荷
重測定手段１の出力特性を、温度の増減に対応して生じ
るヒステリシスによる二本の正確な曲線Ｌ１及びＬ２と
したデータが記憶されている。演算手段３は荷重測定手
段１が荷重を測定する際の温度Ｔ１を温度検知手段５に
より検知し、比較手段７はＲＡＭ６から出力される前回
の検知温度Ｔ２と比較して今回の検知温度Ｔ１が前回よ
りも増加しているか否かを判定し、記憶手段４の前記曲
線Ｌ１又はＬ２の何れかを選択し、かつ選択された曲線
における当該検知温度Ｔ１に対応する補正値を得、この
補正値により前記荷重測定値を補正し、表示手段８に表
示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は荷重を測定する装置
に係り、特に荷重測定手段から出力される測定値を温度
の変化に対応して補正することにより正確な測定値を表
示するよう構成した荷重測定装置に関する。

【０００２】荷重を測定する装置のうち、例えばロード
セル式秤量装置や電磁平衡式秤量装置等、荷重を電気信
号に変換しかつこの電気信号をＡ／Ｄ変換回路、各種演
算回路を経て秤量物の測定荷重に変換して表示する電子
式の荷重測定装置（以下特に断らない限り「荷重測定装
置」の語はこの電子式荷重測定装置を示す）が提供され
ている。この種の装置は高い測定精度を有している反
面、装置の一部に、ストレインゲージや電磁部等比較的
大きな温度依存性を有する構成部材が使用される。この
ため温度変化に対応してスパン、ゼロ点ともに変化する
ことは避けられない。即ち荷重を測定する部分から出力
される荷重測定値は温度変化に対応してその出力が変化
するという温度依存性の出力特性を有している。この特
性は装置の精度が余り高くない場合にはある程度無視す
ることも可能であるが、装置の精度の向上に対応してこ
の出力特性を補正（温度補償）して、正確な測定値を表
示する必要度が高くなる。このような要請に応じ、温度
依存性の出力特性を補正する方法が現在いくつか提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば上記出力特性を
スパンを例に考察すると、上記装置においては、機種、
構成の差はあるものの一般に温度の上昇と共に測定値出
力も上昇するようスパンが変化することが知られてい
る。この場合、温度に対するスパンの変化が直線である
ことを前提とすれば、温度変化に対する補正値が容易に
設定でき、少ない回路構成で補正が可能となる。

【０００４】しかしながら、スパンは厳密には直線的に
変化することはなく、二次曲線に近似する変化を示す。
即ち、電磁平衡式秤量装置では高分解能化に伴ってスパ
ン変化が二次曲線に近似し、同様にロードセル式秤量装
置でも例えば１万分の１以上の高分解能の装置ではスパ
ン変化が二次曲線に近似し、従って直線を前提とする補
正方法では正確な補正が困難な状況が予想される。ここ
でスパン変化の例を、本発明を説明するための図１を用
いて示すと、例えば曲線Ｌ１の如く二次曲線に近似した
曲線をもって変化する。従ってスパン変化を直線として
補正する従来方式では、高精度の荷重測定装置において
はその補正が不十分となる。

【０００５】更に、発明者らは後述する試験を行なうこ
とによってスパンが上記のように曲線で変化することに
加え、実際には当該スパン変化にはヒステリシスも存在
することを確認している。即ち、図１において、温度が
上昇する際のスパン変化を曲線Ｌ１で示すと、温度が下
降する際のスパン変化はこの曲線Ｌ１をたどるのではな
く、別の曲線Ｌ２をたどって変化する。このためより正
確な補正を行なうためには単に一方向の温度変化に対応
するスパン変化の曲線を得るだけではなく、ヒステリシ
スを考慮した他方向のスパン変化曲線も得る必要があ
る。なおゼロ点の変化も前記スパンの変化と同様曲線を
もって変化しかつヒステリシスも同様に有していること
を確認している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の観点に基
づき、荷重測定値の正確な補正を行なうよう構成した荷
重測定装置であって、温度検知手段により得られた温度
に基づいて、予め記憶されている温度変化に対するスパ
ン変化から補正値を選択して荷重測定値を補正する荷重
測定装置において、少なくとも一方向の温度変化に対す
る曲線的なスパンの変化を記憶する手段と、温度検知手
段と、この温度検知手段から得られた検知温度に基づ
き、前記曲線的なスパンの変化を記憶する手段から当該
検知温度に対応する補正値を得、荷重測定手段から出力
される荷重測定値をこの補正値をもって補正する演算手
段を有し、好適にはこれらに加えて、前記記憶手段は温
度の増加、減少の両方向のスパン変化曲線を記憶し、か
つ前回測定温度を記憶する手段と、この記憶した前回測
定温度と今回の測定温度とを比較して測定温度の増減を
検出する比較手段とを有し、演算部はこの比較手段から
出力される信号に基づいて前記記憶手段に記憶された曲
線のうち一方を選択し、かつ選択された曲線における当
該測定温度に対する補正値を選択して荷重測定手段から
出力される荷重測定値を補正するよう構成される。

【０００７】

【発明の実施の態様】発明者らは校正用分銅を用いて発
明者等が生産するロードセル秤の一つに対して５℃〜４
０℃までの温度域において温度増加方向および温度減少
方向で、かつ多点でスパン変化を測定した。即ち２℃間
隔で１８点でスパン変化を測定した結果、温度増加方向
で曲線Ｌ１の、また減少方向で曲線Ｌ２のスパン変化の
状態を示す曲線を得た。また５℃間隔で測定したスパン
変化をプロットすることによっても上記曲線とほぼ同じ
曲線を得ることが可能であった。

【０００８】演算手段は温度検知手段から出力された温
度信号と、比較手段から出力された温度の増加或いは減
少信号により、記憶手段に予め記憶されているスパン変
化曲線から、検知された温度に対応する補正値を選択
し、この選択した補正値により、測定手段から出力され
た荷重測定値を補正する。またこの場合記憶手段に、ヒ
ステリシスに対応する二本のスパン変化曲線が記憶され
ている場合には、前記比較手段において前回検知温度に
対する今回検知温度の増減を検出し、この増減に対応し
て二本のスパン変化曲線の何れかを選択し、かつ選択し
たスパン変化曲線から検知温度に対応する補正値を選択
して補正を行なう。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に
説明する。先ず、図３に示すブロック図により本発明に
係る荷重測定装置の構成を説明する。１は荷重測定手段
であって、ロードセル式荷重測定装置でれば起歪体及び
この起歪体に設けたストレインゲージを示し、電磁平衡
式荷重測定装置であれば電磁部に対応する部分であっ
て、Ａ／Ｄ変換部２を経て演算手段３に荷重測定信号を
出力する。

【００１０】４は記憶手段であって、温度の変化に対し
てこの荷重測定装置のスパン及びゼロ点の変化（以下ス
パンの変化を例に説明する）を記憶している。具体的に
は当該荷重測定装置のスパンの変化が図１に示す線図で
示されるものであるとすると、この曲線で示されるスパ
ン変化が記憶手段４に記憶されている。なお、図１に示
すスパンの変化曲線を得るためには、前述の如く例えば
５℃〜４０℃までの温度域において温度増加方向および
温度減少方向において多点でスパン変化を測定する必要
がある。例えば前記温度域において、２℃間隔で１８点
でスパン変化を測定することにより温度増加方向におい
て曲線Ｌ１で、また減少方向では曲線Ｌ２で示されるス
パン変化の状態を示す曲線を得ることができる。

【００１１】上記の如く、多点で荷重測定装置のスパン
変化を測定することは荷重測定装置の使用者の段階では
必ずしも容易なことではない。このため、スパン変化の
測定は荷重測定装置の装置の製造者が行い、このスパン
変化を記憶手段に記憶させた後に装置を出荷するように
するとよい。またこの場合装置の器差を考慮すれば全装
置についてスパン変化の測定を行い、この結果を個々の
荷重測定装置に記憶させることが最も望ましい方法であ
るが、同じ型式の装置であれば、例えば無作為抽出した
幾つかの装置によりスパン変化を測定し、この測定結果
を他の装置の記憶手段に記憶させる方法も可能である。

【００１２】５は温度検知手段、６は第２の記憶手段、
７はこの記憶手段６から出力される前回の検知温度と、
温度検知手段５から出力される今回の検知温度とを比較
する比較手段、８は演算手段において算出、補正された
荷重測定値を表示する表示手段である。

【００１３】以上の構成の装置の作動状態を４のフロー
図も含めて次に説明する。荷重測定手段１により荷重が
測定されると同時に、温度検知手段５はこの荷重測定時
の温度Ｔ１を検知する（Ｓ１）。この検知温度Ｔ１は演
算手段３に出力されるとともに比較手段７にも出力され
る。比較手段７はこの検知温度Ｔ１と、記憶手段６から
出力（Ｓ２）される前回の検知温度Ｔ２が同じ（変化な
し）であるか否かを判断（Ｓ３）し、検知温度Ｔ１が変
化なしの場合には前回の補正値Ｎｎをそのまま用いて
（Ｓ４）、荷重測定手段１から出力される荷重信号Ｗを
補正（Ｓ５）する。

【００１４】一方、今回検知温度Ｔ１と前回検知温度Ｔ
２とが相違する場合にはＴ１とＴ２の大小を判断し（Ｓ
６）、Ｔ１が大であれば前回温度Ｔ２よりも今回検知温
度Ｔ１が増加しているので記憶手段４に記憶されたれた
曲線Ｌ１およびＬ２のうち曲線Ｌ１を採用し（Ｓ７）、
かつこの曲線Ｌ１から当該検知温度Ｔ１に対応する補正
値Ｎａを選択する（Ｓ８）。また今回の検知温度Ｔ１が
小であれば前回温度Ｔ２よりも検知温度Ｔ１が減少して
いるので、記憶手段４に記憶されたれた曲線Ｌ１および
Ｌ２のうち曲線Ｌ２を採用し（Ｓ９）、かつこの曲線Ｌ
２から当該検知温度Ｔ１に対応する補正値Ｎｂを選択す
る（Ｓ１０）。このようにして所定の補正値が選択され
たならば荷重測定手段１から出力される荷重信号Ｗを補
正値Ｎａ又はＮｂを用いて補正（Ｓ５）し、補正された
荷重測定値を出力する（Ｓ１１）。以上の構成により荷
重測定手段１から出力された荷重測定信号Ｗは温度変化
に対応して適切な補正値をもって補正され、正確な荷重
の表示が行なわれる。

【００１５】次に、荷重測定装置のスパン変化は上述の
温度依存性の外、経年変化によるものがある。前述の如
く記憶装置４に記憶されているスパン変化曲線は例え
ば、製品出荷時にＲＯＭとして固定的に記憶されたもの
であるため、長期間の荷重測定装置使用により装置が経
年変化し、このスパン変化曲線を用いても正確な補正が
困難になる事態が想定される。この場合には、例えば図
１に示す曲線であれば、真値の判明している校正分銅９
を用いて、例えば５℃間隔で荷重を測定し、記憶手段４
に記憶されているスパン変化曲線を用いて補正された荷
重測定値をチエックする。この際、補正されているにも
係わらず荷重測定値の表示が許容範囲以上に相違するな
らば、記憶手段４に記憶されているスパン変化曲線を用
いることはもはや妥当ではない。

【００１６】上記の場合には、演算手段３は前記記憶手
段４に記憶されているスパン変化曲線を、今回の校正に
対応するよう書き換え、このデータを他の記憶手段（Ｒ
ＡＭ）１０に記憶させる。なお、この場合、経年変化は
ロードセル式荷重測定装置ではストレインゲージの歪み
特性の僅かな変化など、ある程度限定された要素に依存
するため、スパンの変化の状態、即ちスパンの変化曲線
の形状自体には目立った変化は生じない。このため例え
ば図２に示す如く、スパン変化曲線の差替えは、曲線Ｌ
１、Ｌ２を、曲線Ｌ１´、Ｌ２´に平行移動するよう演
算処理することで対応可能であり、スパン変化曲線の差
替えの演算を簡略化することが可能である。また図３の
構成では最初のスパン変化曲線を、ＲＯＭに記憶させて
所謂ファームウエアとして構成しているが、この最初の
スパン変化曲線をＲＡＭに記憶させ、以後校正に応じて
スパン変化曲線のデータを書き換えるように構成するこ
とも当然可能である。

【００１７】以上本発明に係る荷重測定装置を、スパン
変化に伴う測定値補正を例に説明したが、最初に説明し
たとおりゼロ点の変化も前記スパンの変化と同様曲線を
もって変化しかつヒステリシスも同様に有しているの
で、ゼロ点の調整にも上記構成をそのまま利用すること
が可能である。

【００１８】

【発明の効果】本発明は以上具体的に説明したように温
度変化に対するスパン、ゼロ点の変化が実際には曲線で
あり、かつ温度の増減に対してヒステリシスを有するこ
とを考慮して補正値を得るので、荷重測定手段から出力
された荷重測定値の補正をより正確に行なうことが可能
となり、より正確な荷重の測定値を得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】荷重測定手段から出力される出力と温度との関
係を、温度の増加方向および減少方向の両方から示した
線図である。

【図２】前記図１に示す線図を、校正により平行移動さ
せた状態を示す線図である。

【図３】本発明に係る荷重測定装置の構成の一例を示す
荷重測定装置のブロック図である。

【図４】本発明に係る荷重測定装置の作動状態の一例を
示すフロー図である。

【符号の説明】

１ 荷重測定手段 ３ 演算手段 ４ （第１の）記憶手段 ５ 温度検知手段 ６ （第２の）記憶手段 ７ 比較手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷重測定手段から出力される荷重測定値
   を、当該荷重測定手段の温度変化に依存する出力特性変
   化のデータを用いて補正するようにした荷重測定装置お
   いて、データを記憶する記憶手段には温度の変化に対応
   して曲線として変化する出力特性データが記憶され、演
   算手段は温度検知手段から出力される温度信号により当
   該曲線のうち当該検知温度に対応する補正値を選択し、
   荷重測定手段から出力される荷重測定値を当該補正値で
   補正するよう構成したことを特徴とする荷重測定装置。
2. 【請求項２】 前記記憶手段には温度の増加に対応して
   変化する出力特性を表す第１の曲線と、温度の減少に対
   応して対応して変化する出力特性を表す第２の曲線とが
   記憶され、温度検知手段には出力される検知温度のうち
   少なくとも前回の検知温度Ｔ２を記憶する第２の記憶手
   段が設けられ、かつ荷重測定時に測定された検知温度Ｔ
   １と前回の検知温度Ｔ２とを比較する比較手段が設けら
   れ、演算装置は比較手段から出力される検知温度増加信
   号又は減少信号により記憶手段に記憶されている第１又
   は第２の何れかの曲線を選択し、かつ選択された曲線に
   おける前記検知温度Ｔ１に対応する補正値を選択し、こ
   の補正値により荷重測定値を補正するよう構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の荷重測定装置。
3. 【請求項３】 荷重測定手段には真値が判明している校
   正用の荷重が付加され、演算手段には前記補正値により
   当該校正用荷重の荷重測定値を補正した後の値と当該校
   正用の荷重の真値とを比較する手段が付加され、当該比
   較手段により補正後の荷重測定値と前記真値との差が許
   容値以内であるか否かを判断し、許容値をこえる時は記
   憶手段に記憶されている出力特性の曲線を新たな曲線に
   差し替えるよう構成したことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の荷重測定装置。
4. 【請求項４】 前記荷重測定手段はロードセルおよびこ
   のロードセルに設けられたストレインゲージであること
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の荷重測定
   装置。
5. 【請求項５】 前記荷重測定手段は付加された荷重に見
   合う電磁力を発生させる電磁部であることを特徴とする
   請求項１乃至３の何れかに記載の荷重測定装置。