(57)【要約】【課題】  周囲温度が変化した場合であっても良好に被計量物の重量を計量することができるロードセルユニット、ならびに、このロードセルユニットを利用した重量選別機および秤を提供する。【解決手段】  起歪体は、複数の起歪部を有する。各ひずみゲージ４１は対応する起歪部に配置される。ブリッジ回路４０はひずみゲージ４１によって形成される。各ひずみゲージ４１は、温度感度補償型のゲージであり、ブリッジ回路４０の出力感度を粗補正する。零点補償素子４２は、ブリッジ回路４０の零点を粗補正する。感温抵抗４５は、起歪体の温度を検出する温度センサである。これら零点補償素子４２および感温抵抗４５は、隣接する起歪部に挟まれた厚肉部に設けられる。信号処理部５０は、粗補正されたブリッジ出力につき、２次以上の高次近似によって精補正することにより、ブリッジ回路４０の零点および出力感度をさらに補償する。【選択図】        図５
2008116393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニットであって、
(a)  貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、
(b)  複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償する温度感度補償型のひずみゲージと、
(c)  前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、
(d)  前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路の出力を粗補正する零点補償素子と、
(e)  前記起歪体の温度を検出する温度センサと、
(f)  前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前記ひずみゲージによって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサによる検出結果に基づいて精補正することによって、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する信号処理部と、
を備え、
前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、
前記零点補償素子および前記温度センサは、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられていることを特徴とするロードセルユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のロードセルユニットにおいて、
前記温度センサは、感温抵抗であることを特徴とするロードセルユニット。
【請求項３】
被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニットであって、
(a)  貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、
(b)  複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の熱膨張を補償可能な自己温度補償型のひずみゲージと、
(c)  前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、
(d)  前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路の出力を粗補正する零点補償素子と、
(e)  前記ブリッジ回路の入力側に直列接続されており、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償する感温抵抗と、
(f)  前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前感温抵抗によって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサによる検出結果に基づいて精補正することによって、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する信号処理部と、
を備え、
前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、
前記零点補償素子および温度センサとして使用可能な前記感温抵抗は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられていることを特徴とするロードセルユニット。
【請求項４】
請求項３に記載のロードセルユニットにおいて、
前記感温抵抗のうち第１感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側第１端子と、第２感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側第２端子と、それぞれ接続されていることを特徴とするロードセルユニット。
【請求項５】
請求項３に記載のロードセルユニットにおいて、
前記感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側の端子のうち、いずれか一方の端子と接続されていることを特徴とするロードセルユニット。
【請求項６】
被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニットであって、
(a)  貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、
(b)  複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の熱膨張を補償可能な自己温度補償型のひずみゲージと、
(c)  前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、
(d)  前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正する零点補償素子と、
(e)  温度センサとして使用可能な感温抵抗と、
(f)  入力信号に対して信号処理を実行し、
(f-1)  前記感温抵抗と接続されており、温度変化に応じた前記感温抵抗の抵抗値に基づいて増幅度が制御される可変ゲイン増幅部と、
(f-2)  前記可変ゲイン増幅部からの出力信号に基づいた補償演算を実行可能な補償演算部と、
を有する信号処理部と、
(g)  前記ブリッジ出力と基準出力とを切り替えて、前記可変ゲイン増幅部に入力可能な切替部と、
を備え、
前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、
前記零点補償素子および前記感温抵抗は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられており、
前記切替部がブリッジ出力側に切り替えられて、前記入力信号として前記ブリッジ出力が前記可変ゲイン増幅部に入力される場合には、
i)  前記可変ゲイン増幅部は、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償し、
ii)  前記補償演算部は、前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前記可変ゲイン増幅部によって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサの検出結果に基づいて精補正することにより、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償し、
前記切替部が基準出力側に切り替えられて、前記入力信号として前記基準出力が前記可変ゲイン増幅部に入力される場合には、
iii)  前記可変ゲイン増幅部は、前記感温抵抗の抵抗値に応じた出力信号を出力し、
iv)  前記補償演算部は、前記出力信号に基づいて前記起歪体の温度を演算することを特徴とするロードセルユニット。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、
前記起歪部のうち隣接する第１および第２起歪部は、前記外周面のうち、前記被計量物側から受ける荷重方向と略垂直であり、前記被計量物側からの荷重を受け持つ第１面側に設けられており、
隣接する第３および第４起歪部は、前記荷重方向と略垂直であり、前記貫通孔を挟んで前記第１面と逆側の第２面側に設けられており、
前記ひずみゲージは、第１ないし第４起歪部のそれぞれに配置されていることを特徴とするロードセルユニット。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載のロードセルユニットにおいて、
前記ブリッジ回路は、第１および第２ひずみゲージと、第１および第２固定抵抗と、によって形成されており、
前記第１ひずみゲージは、第１入力端子と第１出力端子との間に、
前記第２ひずみゲージは、第２入力端子と前記第１出力端子との間に、
前記第１固定抵抗は、前記第１入力端子と、第２出力端子との間に、
前記第２固定抵抗は、前記第２入力端子と、前記第２出力端子との間に、
それぞれ接続されていることを特徴とするロードセルユニット。
【請求項９】
請求項８に記載のロードセルユニットにおいて、
前記起歪部のうち隣接する第１および第２起歪部は、前記外周面のうち、前記被計量物側から受ける荷重方向と略垂直であり、前記被計量物側からの荷重を受け持つ第１面側に設けられており、
隣接する第３および第４起歪部は、前記荷重方向と略垂直であり、前記貫通孔を挟んで前記第１面と逆側の第２面側に設けられており、
前記第１および第２ひずみゲージは、前記第１面および前記第２面のいずれか一方の面につき、該一方の面に設けられた起歪部のそれぞれに配置されていることを特徴とするロードセルユニット。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、
前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力を２次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の零点をさらに補償することを特徴とするロードセルユニット。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、
前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力を２次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度をさらに補償することを特徴とするロードセルユニット。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、
前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力につき、２次以上の高次近似によって精補正することによって前記ブリッジ回路の零点を補償し、かつ、２次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償することを特徴とするロードセルユニット。
【請求項１３】
重量選別機であって、
搬送される選別対象物の重量を計量する計量装置と、
前記計量装置による選別対象物の計量結果に基づいて、各選別対象物を振り分ける振分装置と、
を備え、
前記計量装置は、
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のロードセルユニットと、
前記ロードセルユニットによって支持されており、各選別対象物を搬送する計量コンベアと、
を有することを特徴とする重量選別機。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のロードセルユニットと、
前記ロードセルによって支持されており、計量対象物を載荷する上皿部と、
を備えることを特徴とする秤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニット、ならびに、このロードセルユニットを利用した重量選別機および秤に関するもので、特に、ひずみゲージを使用したブリッジ回路の出力補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ブリッジ回路に直列接続された感温抵抗によってブリッジ回路の出力を粗補償するとともに、粗補償済みの荷重電圧を温度補償関数等によって微補償することにより、ブリッジ回路の出力感度を補償する技術が知られている（例えば、特許文献１）。また、温度検出用のセンサにより検出された温度に基づいて零点および出力感度を補償する技術も従来から知られている（例えば、特許文献２）。さらに、ブリッジ回路の出力感度を電気的に補償するために、感温抵抗を温度センサとして使用する技術も従来から知られている（例えば、特許文献３）。
【０００３】
ここで、「零点」とは、無負荷出力のことであり、無負荷状態のロードセルユニットに電源からの電圧が印加された場合において、ロードセルユニットのブリッジ回路から出力される電圧（荷重信号）をいう。また、「出力感度」とは、ロードセルユニットに一定荷重が付与された場合において、ブリッジ回路からの出力の変動量をいい、ブリッジ回路の出力から零点を差し引いたものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０６４１２３号公報
【特許文献２】特開平１１−１２５５５５号公報
【特許文献３】特公平０７−０６９２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、出力感度の温度補償が施される場合において、温度変動による零点の変化量が大きいと、この零点変動の影響によってブリッジ回路からの出力が大きく変動する。その結果、特許文献１の技術では、被計量物の重量を安定して検出できないという問題が生じていた。また、特許文献２および３において、温度センサや感温抵抗の配置によっては、周囲温度の変動の影響を受け、その結果、計量値が安定しないという問題も生じていた。
【０００６】
そこで、本発明では、周囲温度が変化した場合であっても良好に被計量物の重量を計量することができるロードセルユニット、ならびに、このロードセルユニットを利用した重量選別機および秤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニットであって、貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償する温度感度補償型のひずみゲージと、前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路の出力を粗補正する零点補償素子と、前記起歪体の温度を検出する温度センサと、前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前記ひずみゲージによって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサによる検出結果に基づいて精補正することによって、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する信号処理部とを備え、前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、前記零点補償素子および前記温度センサは、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のロードセルユニットにおいて、前記温度センサは、感温抵抗であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニットであって、貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の熱膨張を補償可能な自己温度補償型のひずみゲージと、前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路の出力を粗補正する零点補償素子と、前記ブリッジ回路の入力側に直列接続されており、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償する感温抵抗と、前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前感温抵抗によって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサによる検出結果に基づいて精補正することによって、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する信号処理部とを備え、前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、前記零点補償素子および温度センサとして使用可能な前記感温抵抗は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載のロードセルユニットにおいて、前記感温抵抗のうち第１感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側第１端子と、第２感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側第２端子と、それぞれ接続されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項３に記載のロードセルユニットにおいて、前記感温抵抗は、前記ブリッジ回路の入力側の端子のうち、いずれか一方の端子と接続されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、被計量物の重量を荷重信号に基づいて計量するロードセルユニットであって、貫通孔が設けられた金属ブロックであり、前記貫通孔の内壁面と前記金属ブロックの外周面とに挟まれた薄肉状の起歪部を複数有する起歪体と、複数の起歪部のうち対応する起歪部に配置されており、温度変化に起因する前記起歪体の熱膨張を補償可能な自己温度補償型のひずみゲージと、前記ひずみゲージによって形成されたブリッジ回路と、前記ブリッジ回路の一辺に配置されたひずみゲージと直列接続されており、温度変化によって変動する前記ブリッジ回路の零点を前記起歪体の温度に応じて補償することにより、前記ブリッジ回路のブリッジ出力を粗補正する零点補償素子と、温度センサとして使用可能な感温抵抗と、入力信号に対して信号処理を実行し、前記感温抵抗と接続されており、温度変化に応じた前記感温抵抗の抵抗値に基づいて増幅度が制御される可変ゲイン増幅部と、前記可変ゲイン増幅部からの出力信号に基づいた補償演算を実行可能な補償演算部とを有する信号処理部と、前記ブリッジ出力と基準出力とを切り替えて、前記可変ゲイン増幅部に入力可能な切替部とを備え、前記起歪体は、荷重が付与される自由端と固定端との間に設けられた複数の前記起歪部を介してロバーバル機構を構成し、前記零点補償素子および前記感温抵抗は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられており、前記切替部がブリッジ出力側に切り替えられて、前記入力信号として前記ブリッジ出力が前記可変ゲイン増幅部に入力される場合には、前記可変ゲイン増幅部は、温度変化に起因する前記起歪体の縦弾性係数の変化量を補償して前記ブリッジ出力を粗補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償し、前記補償演算部は、前記零点補償素子によって前記ブリッジ回路の零点が補償され、かつ、前記可変ゲイン増幅部によって前記ブリッジ回路の出力感度が補償されることにより粗補正された前記ブリッジ出力につき、前記温度センサの検出結果に基づいて精補正することにより、前記ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償し、前記切替部が基準出力側に切り替えられて、前記入力信号として前記基準出力が前記可変ゲイン増幅部に入力される場合には、前記可変ゲイン増幅部は、前記感温抵抗の抵抗値に応じた出力信号を出力し、前記補償演算部は、前記出力信号に基づいて前記起歪体の温度を演算することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、前記起歪部のうち隣接する第１および第２起歪部は、前記外周面のうち、前記被計量物側から受ける荷重方向と略垂直であり、前記被計量物側からの荷重を受け持つ第１面側に設けられており、隣接する第３および第４起歪部は、前記荷重方向と略垂直であり、前記貫通孔を挟んで前記第１面と逆側の第２面側に設けられており、前記ひずみゲージは、第１ないし第４起歪部のそれぞれに配置されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８の発明は、請求項１または請求項２に記載のロードセルユニットにおいて、前記ブリッジ回路は、第１および第２ひずみゲージと、第１および第２固定抵抗と、によって形成されており、前記第１ひずみゲージは、第１入力端子と第１出力端子との間に、前記第２ひずみゲージは、第２入力端子と前記第１出力端子との間に、前記第１固定抵抗は、前記第１入力端子と、第２出力端子との間に、前記第２固定抵抗は、前記第２入力端子と、前記第２出力端子との間に、それぞれ接続されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９の発明は、請求項８に記載のロードセルユニットにおいて、前記起歪部のうち隣接する第１および第２起歪部は、前記外周面のうち、前記被計量物側から受ける荷重方向と略垂直であり、前記被計量物側からの荷重を受け持つ第１面側に設けられており、隣接する第３および第４起歪部は、前記荷重方向と略垂直であり、前記貫通孔を挟んで前記第１面と逆側の第２面側に設けられており、前記第１および第２ひずみゲージは、前記第１面および前記第２面のいずれか一方の面につき、該一方の面に設けられた起歪部のそれぞれに配置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力を２次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の零点をさらに補償することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力を２次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度をさらに補償することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のロードセルユニットにおいて、前記信号処理部は、粗補正された前記ブリッジ出力につき、２次以上の高次近似によって精補正することによって前記ブリッジ回路の零点を補償し、かつ、２次以上の高次近似によって精補正することにより、前記ブリッジ回路の出力感度を補償することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３の発明は、重量選別機であって、搬送される選別対象物の重量を計量する計量装置と、前記計量装置による選別対象物の計量結果に基づいて、各選別対象物を振り分ける振分装置とを備え、前記計量装置は、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のロードセルユニットと、前記ロードセルユニットによって支持されており、各選別対象物を搬送する計量コンベアとを有することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４の発明は、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のロードセルユニットと、前記ロードセルによって支持されており、計量対象物を載荷する上皿部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１、請求項２、および、請求項７ないし請求項１２に記載の発明では、零点補償素子によってブリッジ回路の零点が補償され、かつ、ひずみゲージによってブリッジ回路の出力感度が補償されて、ブリッジ回路の出力（ブリッジ出力）が粗補正される。また、信号処理部は、温度センサによる検出結果に基づいて、粗補正されたブリッジ出力を精補正し、ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する。すなわち、ブリッジ回路には、２種類の零点補償と、２種類の温度感度補償と、が施される。
【００２２】
また、請求項１、請求項２、および請求項７ないし請求項１２に記載の発明において、薄肉状の起歪部は起歪体の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部に挟まれた部分は周囲の熱的な影響を受けにくい。
【００２３】
すなわち、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた零点補償素子は、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の零点を補償することができる。また、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた温度センサは、起歪体の温度を正確かつ安定的に検出することができる。
【００２４】
これにより、信号処理部は、零点および出力感度に関する粗補正が施されたブリッジ出力を、正確かつ安定的に検出された起歪体の温度に基づいて精補正することができる。すなわち、回路的（ハードウェア的）に零点補償および感度補償がされたブリッジ回路について、さらにソフトウェア的な零点および感度補償を施すことができる。そのため、ブリッジ回路の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニットによる計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
【００２５】
特に、請求項２に記載の発明によれば、感温抵抗の抵抗値の変化に基づいて起歪体の温度を検出することができる。
【００２６】
請求項３ないし請求項７、および請求項１０ないし請求項１２に記載の発明では、零点補償素子によってブリッジ回路の零点が補償され、かつ、感温抵抗によってブリッジ回路の出力感度が補償されて、ブリッジ回路の出力（ブリッジ出力）が粗補正される。また、信号処理部は、感温抵抗により検出された起歪体の温度に基づいて、粗補正されたブリッジ出力を精補正し、ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する。
【００２７】
また、請求項３ないし請求項７、および請求項１０ないし請求項１２に記載の発明において、薄肉状の起歪部は起歪体の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部に挟まれた部分は周囲の熱的な影響を受けにくい。
【００２８】
すなわち、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた零点補償素子は、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の零点を補償することができる。また、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられており、温度センサとして使用可能な感温抵抗は、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の出力感度を粗補正するとともに、起歪体の温度を正確かつ安定的に検出することができる。
【００２９】
これにより、信号処理部は、零点および出力感度に関する粗補正が施されたブリッジ出力を、正確かつ安定的に検出された起歪体の温度に基づいて精補正することができる。そのため、ブリッジ回路の出力精度をさらに向上させることができ、ロードセルユニットによる計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
【００３０】
請求項６、および請求項１０ないし請求項１２に記載の発明では、零点補償素子によってブリッジ回路の零点が補償され、かつ、可変ゲイン増幅部によってブリッジ回路の出力感度が補償されて、ブリッジ回路の出力（ブリッジ出力）が粗補正される。また、補償演算部は、起歪体の温度に基づいて、粗補正されたブリッジ出力を精補正し、ブリッジ回路の零点および出力感度をさらに補償する。
【００３１】
また、請求項６、および請求項１０ないし請求項１２に記載の発明において、薄肉状の起歪部は起歪体の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部に挟まれた部分は周囲の熱的な影響を受けにくい。
【００３２】
すなわち、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた零点補償素子は、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の零点を補償することができる。また、切替部がブリッジ出力側とされた場合には、可変ゲイン増幅部は、隣接する起歪部に挟まれた部分に設けられた感温抵抗の抵抗値変化に基づき、起歪体の温度を正確に反映しつつブリッジ回路の出力感度を粗補正することができる。さらに、切替部が基準出力側とされた場合には、補償演算部は、起歪体の温度を正確かつ安定的に検出することができる。
【００３３】
これにより、補償演算部は、零点および出力感度に関する粗補正が施されたブリッジ出力を、正確かつ安定的に検出された起歪体の温度に基づいて精補正することができる。そのため、ブリッジ回路の出力精度をさらに向上させることができ、ロードセルユニットによる計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
【００３４】
特に、請求項１０に記載の発明によれば、粗補正後のブリッジ出力に対して、２次以上の高次近似による零点補償を施すことができる。そのため、精補正を低コストで実現できる。
【００３５】
特に、請求項１１に記載の発明によれば、粗補正後のブリッジ出力に対して、２次以上の高次近似による出力感度補償を施すことができる。そのため、精補正を低コストで実現できる。
【００３６】
特に、請求項１２に記載の発明によれば、粗補正後のブリッジ出力に対して、２次以上の高次近似による零点および出力感度補償を施すことができる。そのため、精補正を低コストで実現できる。
【００３７】
また、請求項１３に記載の発明によれば、ロードセルユニットのブリッジ回路には、回路的（ハードウェア的）な零点および出力感度補償と、ソフトウェア的な零点および出力感度補償とが施されており、高精度に制御されたブリッジ出力に基づいて各選別対象物の重量を算出することができる。そのため、重量選別機のように選択対象物と比較して重量の大きい計量コンベアがロードセルユニットに支持されている場合であっても、温度変化によるブリッジ出力の変動量を低減させることができ、選別対象物を再現性良く計量することができる。
【００３８】
また、請求項１４に記載の発明によれば、ロードセルユニットのブリッジ回路には、回路的（ハードウェア的）な零点および出力感度補償と、ソフトウェア的な零点および出力感度補償とが施されており、高精度に制御されたブリッジ出力に基づいて各計量対象物の重量を算出することができる。そのため、ロードセルユニットの定格容量に対する最小目量を小さく設定することが可能となり、その結果、計量対象物の計量精度（計量分解能）をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００４０】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．重量選別機の構成＞
図１は、第１の実施の形態における重量選別機１の全体構成の一例を示す正面図である。重量選別機１は、例えば、袋詰め工程等の前工程から搬入された商品について、該商品の重量を計量するとともに、この計量結果に基づいて商品を振り分ける。ここで、重量選別機１は、一定の重力加速度の下で商品の重量を計量するとともに、計量された重量を質量に変換している。
【００４１】
図１に示すように、重量選別機１は、主として、取込装置１０と、計量装置２０と、振分装置６０と、を備えている。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を付している。
【００４２】
取込装置１０は、図１に示すように、取込コンベア１１を有している。取込装置１０は、選別対象物５の搬送方向ＡＲ１から見て上流側の装置から受け渡された選別対象物５を計量装置２０に搬送する。
【００４３】
計量装置２０は、取込装置１０から受け渡された選別対象物（被計量物）５を搬送しつつ、選別対象物５の重量を計量する。図１に示すように、計量装置２０は、主として、計量コンベア２１と、ロードセルユニット３０と、を有している。
【００４４】
計量コンベア２１は、取込装置１０から受け渡された各選別対象物５を振分装置６０に搬送する搬送部である。また、図１に示すように、計量コンベア２１は、取付部材２５を介してロードセルユニット３０の起歪体３１に支持されている。したがって、起歪体３１は、計量コンベア２１、および計量コンベア２１上を搬送される選別対象物５の荷重を受ける。
【００４５】
ロードセルユニット３０は、被計量物である選別対象物５の重量を荷重信号に基づいて計量するユニットである。なお、ロードセルユニット３０の詳細な構成については、後述する。
【００４６】
振分装置６０は、計量装置２０による選別対象物５の計量結果に基づいて、各選別対象物５を振り分ける。図１に示すように、振分装置６０は、主として、搬送コンベア６１と、レバー６２と、を有している。搬送コンベア６１は、計量装置２０から受け渡された計量後の選別対象物５を搬送方向ＡＲ１に沿って搬送する搬送部である。レバー６２は、搬送方向ＡＲ１と略垂直な回動軸６２ａを中心に回動可能とされており、搬送コンベア６１によって搬送される選別対象物５を振り分ける。
【００４７】
例えば、計量装置２０による計量結果が良品範囲内となる場合、レバー６２は、その長さ方向が搬送方向ＡＲ１と略平行となり、かつ、搬送コンベア６１の側方に位置するように回動させられる。これにより、選別対象物５は、搬送方向ＡＲ１の延長上に配置された良品ライン（図示省略）に受け渡される。
【００４８】
一方、計量装置２０による計量結果が良品範囲外となる場合、レバー６２は、選別対象物５の搬送を遮るように回動させられる。これにより、レバー６２まで到達した選別対象物５は、レバー６２に沿って移動し、搬送コンベア６１の側方に設けられた不良品ライン（図示省略）に受け渡される。
【００４９】
＜１．２．ロードセルユニットの構成＞
図２および図３は、それぞれロードセルユニット３０のハードウェア構成の一例を示す正面図および平面図である。また、図４は、ひずみゲージ４１の構成の一例を示す表面図である。さらに、図５は、ロードセルユニット３０のブロック回路図である。図２ないし図５に示すように、ロードセルユニット３０は、主として、起歪体３１と、複数のひずみゲージ４１（４１ａ〜４１ｄ）と、零点補償素子４２と、感温抵抗４５と、信号処理部５０と、を備えている。
【００５０】
起歪体３１は、図２に示すように、貫通孔３２が設けられた金属ブロックであり、例えば、アルミ合金やステンレス等の金属によって形成された弾性体である。起歪体３１は、貫通孔３２の内壁面３２ａと外周面３５（第１および第２面３５ａ、３５ｂを含む）とに挟まれた薄肉状の起歪部３３（第１ないし第４起歪部３３ａ〜３３ｄ）を複数（本実施の形態では４つ）有している。
【００５１】
ここで、複数の起歪部３３のうち隣接する２つの起歪部３３ａ、３３ｂは、選別対象物（被計量物）５から受ける荷重方向ＡＲ２と略垂直であり、選別対象物５側からの荷重を受け持つ第１面（上面）３５ａ側に設けられている。また、複数の起歪部３３のうち隣接する２つの起歪部３３ｃ、３３ｄは、荷重方向ＡＲ２と略垂直であり、貫通孔３２を挟んで第１面３５ａと逆側の第２面（下面）３５ｂに設けられている。
【００５２】
さらに、第１および第２起歪部３３ａ、３３ｂに挟まれた部分には、これら第１および第２起歪部３３ａ、３３ｂより肉厚の第１厚肉部３４ａが形成されている。また、第３および第４起歪部３３ｃ、３３ｄに挟まれた部分には、これら第３および第４起歪部３３ｃ、３３ｄより肉厚の第２厚肉部３４ｂが形成されている。
【００５３】
これにより、起歪体３１の固定端３１ａが計量装置２０内に固定され、自由端３１ｂ側に荷重が付与されると、第１起歪部３３ａの第１面（上面）３５ａ側、および第４起歪部３３ｄの第２面（下面）３５ｂ側には圧縮応力が、第２起歪部３３ｂの第１面３５ａ側、および第３起歪部３３ｃの第２面３５ｂ側には引張応力が発生する。そのため、各起歪部３３ａ〜３３ｄには機械的ひずみが生ずる。
【００５４】
また、自由端側３１ｂに荷重が付与されると、起歪体３１は、略平行四辺形状に変形し、ロバーバル機構として機能する。そのため、起歪体３１に働くモーメントはキャンセルされ、その結果、選別対象物５の重量は、計量コンベア２１上の位置によらず、略同一の値として検出される。このように、起歪体３１は、荷重が付与される自由端３１ｂと固定端３１ａとの間に設けられた複数の起歪部３３を介してロバーバル機構を構成する。
【００５５】
複数の起歪部３３のうち対応する起歪部の外周面３５には、図２および図３に示すように、ひずみゲージ４１（４１ａ〜４１ｄ）が配置されている。すなわち、第１および第２起歪部３３ａ、３３ｂの第１面３５ａには第１および第２ひずみゲージ４１ａ、４１ｂが、第３および第４起歪部３３ｃ、３３ｄには第３および第４ひずみゲージ４１ｃ、４１ｄが、それぞれ接着されている。
【００５６】
各ひずみゲージ４１（４１ａ〜４１ｄ）は、図４に示すように、フォトエッチング加工した金属箔等の抵抗体４０ｂを、薄い電気絶縁物（例えば、ポリイミド樹脂）のベース部材４０ａ上に蛇行状に形成したものである。したがって、各起歪部３３（３３ａ〜３３ｄ）にひずみが発生し、そのひずみがベース部材４０ａを経由して抵抗体４０ｂに伝わると、抵抗体４０ｂには、ひずみ量に応じた抵抗変化が生ずる。
【００５７】
ここで、本実施の形態において、起歪体３１は、その線膨張係数に従い温度上昇にともなって熱膨張する。また、起歪体３１の縦弾性係数（ヤング率）は、温度上昇にともなって低下し、同一応力におけるひずみ量が増大する。
【００５８】
これに対して、本実施の形態では、ひずみゲージ４１として温度感度補償型のひずみゲージが使用されている。すなわち、本実施の形態のひずみゲージ４１の抵抗体４０ｂは、例えば、ニッケルクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）合金等の金属によって構成されている。また、ひずみゲージ４１の抵抗体４０ｂについては、そのひずみ感度に関する温度係数が負値となるように、かつ、その縦弾性係数が温度上昇にともなって増大するように、ニッケルとクロムの配合率が調整され、抵抗体４０ｂに対して所定の熱処理が施されている。
【００５９】
したがって、温度上昇によって起歪体３１が膨張し、かつ、温度上昇によって同一荷重に対する起歪体３１のひずみ量が増大した場合であっても、起歪体３１に接着されたひずみゲージ４１の抵抗値は、所定の温度範囲内で略同一となる。このように、温度感度補償型のひずみゲージ４１は、温度変化に起因して伸縮する起歪体３１の熱膨張を補償してブリッジ回路４０の零点変化を抑制するとともに、温度変化に起因する縦弾性係数の変化量を補償してブリッジ回路４０の出力（以下、「ブリッジ出力」とも呼ぶ）を粗補正することにより、ブリッジ回路４０の出力感度を補償する。
【００６０】
ここで、ブリッジ回路４０の出力感度補償について、温度感度補償型のひずみゲージ４１によって補償する場合と、感温抵抗によって補償する場合と、を比較する。
【００６１】
まず、感温抵抗によってブリッジ回路の出力感度を補償する場合、例えば、ブリッジ回路の各辺には、自己温度補償型のひずみゲージが配置され、ブリッジ回路の入力側には、感温抵抗が直列接続される。この場合において、電源投入時に感温抵抗の抵抗値が安定するまでには、感温抵抗に電圧が印加されてから所定時間経過することが必要とされる。その結果、この所定時間が経過するまではブリッジ回路４０の出力感度を良好に粗補正することができない。
【００６２】
これに対して、本実施の形態のブリッジ回路４０では、ひずみゲージ４１として温度感度補償型のものが使用されている。すなわち、感温抵抗４５でなく、温度感度補償型のひずみゲージ４１によって、ブリッジ回路４０の出力感度が粗補正される。そのため、上述の所定時間が経過する前であっても、ブリッジ回路４０の出力感度は良好に粗補正される。その結果、電源投入時においてブリッジ回路４０の出力は速やかに安定し、ロードセルユニット３０は選別対象物５の計量処理を速やかに開始することができる。
【００６３】
ブリッジ回路４０は、選別対象物５の重量を荷重信号として出力する。図５に示すように、ブリッジ回路４０は、主として、第１ないし第４ひずみゲージ４１ａ〜４１ｄによって形成されている。すなわち、（１）プラス入力端子４４ａとプラス出力端子４３ａとの間には第１ひずみゲージ４１ａが、（２）プラス入力端子４４ａとマイナス出力端子４３ｂとの間には第２ひずみゲージ４１ｂが、（３）プラス出力端子４３ａとマイナス入力端子４４ｂとの間には第３ひずみゲージ４１ｃが、（４）マイナス出力端子４３ｂとマイナス入力端子４４ｂとの間には第４ひずみゲージ４１ｄが、それぞれ配置されており、これらひずみゲージ４１（４１ａ〜４１ｄ）はフルブリッジを構成する。そして、出力端子４３ａ、４３ｂ間電圧がブリッジ回路４０の出力として検出される。
【００６４】
零点補償素子４２（４２ａ〜４２ｄ）は、抵抗温度係数の大きい抵抗体（銅線やニッケル線）を巻き線状にしたものであり、ブリッジ回路４０のいずれか一辺に配置されている。すなわち、図５に示す零点補償素子４２ａ〜４２ｄのうちのいずれか１つが使用され、対応するひずみゲージ４１（４１ａ、４１ｃ、４１ｂ、４１ｄ）と直列接続されている。また、第１零点補償素子４２ａは第１面３５ａ側の第１厚肉部３４ａに（図２参照）、第２零点補償素子４２ｂは第２面３５ｂ側の第２厚肉部３４ｂに（図２参照）、第３零点補償素子４２ｃは第１面３５ａ側の第１厚肉部３４ａに（図示省略）、第４零点補償素子４２ｄは第２面３５ｂ側の第２厚肉部３４ｂに（図示省略）、いずれか密着して取り付けられている。なお、零点補償素子４２は、巻き線状の抵抗体に限定されず、例えば、この抵抗体と同様な抵抗値および抵抗温度係数を有するチップ抵抗であってもよい。
【００６５】
ここで、上述のように、ひずみゲージ４１には、温度感度補償型のひずみゲージが使用されている。これにより、起歪体３１に対して荷重が付与されていない場合（無負荷状態）における各ひずみゲージ４１の抵抗値は、起歪体３１の周囲温度が変化しても略同一の値となる。したがって、各ひずみゲージ４１の物性（例えば、抵抗値および抵抗温度係数）が略同一な場合、ブリッジ回路４０の零点は、周囲温度が変化しても略同一となる。
【００６６】
しかし、各ひずみゲージ４１が個体差を有する場合や、各ひずみゲージ４１の接着状況が異なる場合、ブリッジ回路４０の零点は、周囲温度の変化に応じて変動し、その結果、計量装置２０による計量結果が周囲温度の影響を受けることになる。
【００６７】
これに対して、本実施の形態では、温度変化による零点の変化量に応じた零点補償素子４２が、ブリッジ回路４０の一辺に配置されており、対応するひずみゲージ４１と直列接続されている。そのため、温度変化によって変動する零点は起歪体３１の温度に応じて補償され、ブリッジ回路４０の出力は一定範囲内となるように粗補正される。
【００６８】
また、薄肉状の起歪部３３は起歪体３１の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部３３に挟まれた部分（厚肉部３４）は固定端３１ａ側や自由端３１ｂ側の取付面から熱的な影響を受けにくい。したがって、厚肉部３４に設けられた零点補償素子４２は、起歪体３１の温度を正確に反映しつつブリッジ回路４０の零点を補償することができる。
【００６９】
なお、零点補償素子４２の配置は、ブリッジ回路４０のいずれか一辺に限定されない。例えば、零点補償素子４２は、ブリッジ回路４０の一辺と、当該一辺からみて対角の辺に配置されてもよい。すなわち、零点補償素子４２として、第１および第４零点補償素子４２ａ、４２ｄが使用されてもよいし、第２および第３零点補償素子４２ｂ、４２ｃが使用されてもよい。すなわち、零点補償素子４２は、ブリッジ回路４０の少なくとも一辺以上に配置されていればよい。
【００７０】
感温抵抗４５は、零点補償素子４２と同様に、抵抗温度係数の大きな抵抗体である。例えば、感温抵抗４５にはニッケル（Ｎｉ）系、銅（Ｃｕ）系、または白金（Ｐｔ）系の材料が使用されている。図２に示すように、感温抵抗４５は、第１面３５ａ側の第１厚肉部３４ａに密着して取り付けられている。
【００７１】
また、図５に示すように、感温抵抗４５の一端部は温度測定用端子４３ｃと、他端部は温度測定用端子４３ｄと、それぞれ電気的に接続されている。また、温度測定用端子４３ｃは信号処理基板５０ａ上に設けられた精密抵抗４６ａを介して電源４６のプラス側と、温度測定用端子４３ｄは信号処理基板５０ａ上に設けられた精密抵抗４６ｂを介して電源４６のマイナス側と、それぞれ電気的に接続されている。
【００７２】
したがって、ロードセルユニット３０は、感温抵抗４５の両端電圧（温度測定用端子４３ｃ、４３ｄ間電圧）と、感温抵抗４５の抵抗値−温度特性と、に基づいて、起歪体３１の温度を算出することができる。このように、本実施の形態において、起歪体３１の温度は感温抵抗４５の抵抗値の変化に基づいて検出され、感温抵抗４５は温度センサとして使用される。
【００７３】
また、感温抵抗４５は、周囲の熱的な影響を受けにくい厚肉部３４に密着されており、感温抵抗４５の抵抗値は、起歪体３１の温度を正確に反映しつつ変動する。そのため、起歪体３１の温度は、感温抵抗４５の抵抗値の変化に基づいて、起歪体３１の温度を正確かつ安定的に検出される。
【００７４】
ここで、ブリッジ回路から出力される荷重信号のＳ／Ｎ比を向上させ、選別対象物の計量精度を向上させることを目的として、電源からブリッジ回路に供給される電圧を上昇させる場合について検討する。
【００７５】
ブリッジ回路の各辺に自己温度補償型のひずみゲージが配置され、このブリッジ回路のプラス入力側、および／または、マイナス入力側に感温抵抗が直列接続されている場合において、ブリッジ回路に供給される電圧が上昇すると、これにともなって、感温抵抗への供給電圧が上昇し、感温抵抗での消費電力量が大きくなる。
【００７６】
その結果、感温抵抗自体が発熱し、感温抵抗に基づいて起歪体の温度を正確に測定することが困難となる。また、起歪体の温度を正確に測定するためには、感温抵抗の抵抗値が安定するまでの待機時間が必要となり、計量処理を速やかに開始することができない。
【００７７】
これに対して、本実施の形態のようにひずみゲージとして温度感度補償型のものが使用される場合、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５と、ブリッジ回路４０とを、電源４６に対して並列に接続することが可能となる。これにより、電源４６からの供給電圧は、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５によって分圧されることになる。
【００７８】
そのため、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５の抵抗値を調整することによって、ブリッジ回路４０への印加電圧をさらに高く設定しつつ感温抵抗４５の発熱を低減させることが可能となる。その結果、選別対象物５の計量精度を向上させるとともに、計量処理を速やかに開始することが可能となる。
【００７９】
信号処理部５０は、ブリッジ回路４０からの信号（例えば、荷重信号）に基づく信号処理を実行する。図５に示すように、信号処理部５０は、主として、固定ゲイン増幅部５１ａと、Ａ／Ｄ変換部５１ｂと、メモリ５３と、ＣＰＵ５４と、を有しており、これら各要素５１ａ、５１ｂ、５３、５４は信号処理基板５０ａ上に設けられている。
【００８０】
固定ゲイン増幅部５１ａは、アナログ信号として検出されたブリッジ回路４０の出力（出力端子４３ａ、４３ｂ間電圧）、および感温抵抗４５への印加電圧（入力端子４３ｃ、４３ｄ間電圧）を各々一定の増幅度（増幅率が１倍の場合を含む）で増幅する。また、Ａ／Ｄ変換部５１ｂは、固定ゲイン増幅部５１ａから出力された増幅後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換後のデジタル信号は、ＣＰＵ５４に入力される。
【００８１】
メモリ５３は、例えば不揮発性メモリによって構成された記憶部であり、プログラムや変数等を格納する。また、ＣＰＵ５４は、メモリ５３に格納されたプログラムに従った制御を実行する。したがって、ＣＰＵ５４は、このプログラムに従って、Ａ／Ｄ変換部５１ｂによる変換処理、零点および出力感度の補償演算処理、およびフィルタリング等を含む重量演算処理等を所定のタイミングで実行することができる。
【００８２】
ここで、図５に示すように、信号処理部５０のＣＰＵ５４は、メモリ５３に格納されたプログラムに基づき、主として、零点補償演算機能および出力感度補償演算機能（補償演算部５２が対応）と、重量演算処理機能（重量演算部５５が対応）と、を実現する。
【００８３】
ＣＰＵ５４の補償演算部５２は、零点補償素子４２によってブリッジ回路４０の零点が補償され、かつ、ひずみゲージ４１によってブリッジ回路４０の出力感度が補償されることにより粗補正されたブリッジ出力につき、感温抵抗４５（温度センサ）による検出結果に基づいて精補正する。これにより、ブリッジ回路４０の零点および出力感度は、補償演算部５２によってさらに補償される。なお、補償演算部５２による精補正処理については、後述する。
【００８４】
ＣＰＵ５４の重量演算部５５は、精補正されたブリッジ出力に基づいて、選別対象物５の重量を演算する。振分装置６０は、重量演算部５５の演算結果に基づいて振り分け処理を実行する。
【００８５】
＜１．３．信号処理部（補償演算部）による零点補償＞
図６は、ブリッジ回路４０の零点値Ｖと起歪体３１の温度Ｔとの関係を示す図である。図６の縦軸は、電源４６からの励起電圧（供給電圧）が電圧値Ｖｓ（本実施の形態においてはＶｓ＝１２Ｖ）に設定されている場合において、起歪体３１が選別対象物５からの荷重を受けないときの零点値Ｖ（単位：μＶ／１２Ｖ）を示す。また、図６の横軸は、起歪体３１の温度Ｔ（単位：℃）を示す。さらに、図６中の曲線Ｃｚ１は零点補償素子４２を使用しない場合における零点値Ｖと起歪体３１の温度Ｔとの関係を、曲線Ｃｚ２は零点補償素子４２を使用した場合における零点値Ｖと起歪体３１の温度Ｔとの関係を、それぞれ示す。
【００８６】
ここで、零点補償素子４２は、温度変化による零点値の変化量が直線的（１次的）な場合に、零点を有効に補償可能であることが知られている。しかし、図６に示すように、所定の温度範囲Ｒａ（例えば、−１０≦Ｔ≦４０）における零点値Ｖの温度特性が一定の曲率を有している場合、零点補償素子４２による零点補償では、零点値の変動幅Ｒｚが、Ｒｚ１からＲｚ２に改善されるだけで、Ｒｚ２より小さくすることができない。その結果、零点補償素子４２を使用するだけでは、信号処理部５０による計量結果の再現性をさらに向上させることが困難となる。
【００８７】
そこで、本実施の形態において、信号処理部５０は、零点補償素子４２、および、ひずみゲージ４１によって零点および出力感度が粗補正されたブリッジ出力につき、２次以上の高次近似によって精補正することにより、ブリッジ回路４０の零点変化量をさらに補償する。具体的には、（１）零点補償に関して、ブリッジ出力の精補正に必要となるパラメータを算出し、（２）このパラメータに基づいてブリッジ回路４０の零点を補償する。
【００８８】
まず、零点補償に関するパラメータの算出について、２次近似の場合を例にとって説明する。ロードセルユニット３０を計量装置２０に取り付けることに先立って、粗補正後における零点変化量の温度特性を求める。例えば、温度感度補償型のひずみゲージ４１、および零点補償素子４２を使用したブリッジ回路４０について、無負荷状態としつつ起歪体３１の温度Ｔを温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（いずれも温度範囲Ｒａ内）と変化させて、各温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３におけるブリッジ出力Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を求める。
【００８９】
続いて、（Ｔ、Ｖ）＝（Ｔ１，Ｖ１）、（Ｔ２，Ｖ２）、（Ｔ３，Ｖ３）を数１に代入するとともに、これら３つの連立方程式を解くことにより、パラメータａ１、ｂ１、ｃ１を算出する。そして、求められたパラメータａ１、ｂ１、ｃ１をメモリ５３に格納する。
【００９０】
Ｖ  ＝  ａ１・Ｔ・Ｔ  ＋  ｂ１・Ｔ  ＋  ｃ１            ・・・  （数１）
【００９１】
なお、パラメータａ１〜ｃ１は、同種のひずみゲージ４１を使用したロードセルユニット３０同士であっても、ひずみゲージ４１の個体差や、ひずみゲージ４１の接着状況により、異なった値となる。すなわち、パラメータａ１〜ｃ１は、ロードセルユニット３０毎に求める必要がある。
【００９２】
次に、パラメータを使用した精補正について説明する。まず、選別対象物５の重量を計量することに先だって、選別対象物５が計量コンベア２１に載荷されていないときのブリッジ出力、および起歪体３１の温度を求める。続いて、求められた温度における零点を演算する。演算された零点は、メモリ５３に記憶される。
【００９３】
続いて、補償演算部５２は、可能な場合には計量毎に、前回零点を記憶した時点から所定時間経過後に、または前回零点を記憶した時点から所定回数の計量がなされたときに、零点の変化量を求める。すなわち、感温抵抗４５に基づいて起歪体３１の温度Ｔを検出するとともに、検出結果を数１を代入することによって、現時点における零点値を求める。そして、補償演算部５２は、前回零点を記憶した時点からの零点の変化量に基づいて、ブリッジ回路４０の零点を補償して、零点に関する精補正処理を実行する。
【００９４】
＜１．４．信号処理部（補償演算部）による出力感度の補償＞
図７は、同一荷重が起歪体３１に付与された場合において、出力感度の変動率ΔＶ（単位：ｐｐｍ）と、起歪体３１の温度Ｔ（単位：℃）との関係を、Ｔ＝「２０」を基準にして示したものである。
【００９５】
すなわち、温度Ｔにおける零点値をＶｅ（Ｔ）と、温度Ｔにおける出力感度をＶ０（Ｔ）と、した場合、温度Ｔにおける出力感度の変動率をΔＶ（Ｔ）は、数２によって求められる。したがって、Ｔ＝「２０」のとき、ΔＶの値は「０」となる。
【００９６】
ΔＶ（Ｔ）＝  （（Ｖ０（Ｔ）−（Ｖｅ（Ｔ））−（Ｖ０（２０）−Ｖｅ（２０）））
／（Ｖ０（２０）−Ｖｅ（２０））                ・・・  （数２）
【００９７】
ここで、図７の縦軸は出力感度の変動率ΔＶを、横軸は起歪体３１の温度Ｔを、それぞれ示す。また、図７中の曲線Ｃｓ１は、図５に示すブリッジ回路４０を温度感度補償型でなく自己温度補償型のひずみゲージによって形成した場合において、出力感度の変動率ΔＶと起歪体３１の温度Ｔとの関係を示したものである。すなわち、曲線Ｃｓ１の測定環境下では、感温抵抗等の出力感度補償用素子が使用されない場合の変動率ΔＶが測定されている。
【００９８】
さらに、図７中の曲線Ｃｓ２は、出力感度補償用素子が不必要なひずみゲージ４１（温度感度補償型ゲージ）によってブリッジ回路４０を形成した場合において、出力感度の変動率ΔＶと起歪体３１の温度Ｔとの関係を示したものである。
【００９９】
図７に示すように、温度範囲Ｒａにおける曲線Ｃｓ２の変動幅Ｒｓ２は、曲線Ｃｓ１の変動幅Ｒｓ１より小さい。また、曲線Ｃｓ１における変動率ΔＶの温度変化は６００（ｐｐｍ／℃）程度である、一方、曲線Ｃｓ２における変動率ΔＶの温度変化は１５（ｐｐｍ／℃）程度である。
【０１００】
このように、温度感度補償型ゲージによってブリッジ回路４０を形成することにより、感温抵抗を使用しなくとも出力感度の変動幅Ｒｓを一定の範囲内に収めることができ、金属箔の熱処理により変動率ΔＶの温度変化を１５（ｐｐｍ／℃）程度に抑制することができる。
【０１０１】
しかし、温度感度補償型ゲージは、温度変化による変動率ΔＶの変化量が直線的（１次的）な場合に、出力感度を有効に補償できることが知られている。したがって、図７に示すように、温度範囲Ｒａにおける変動率ΔＶの温度特性が一定の曲率を有している場合、温度感度補償型ゲージによる感度補償だけでは、ΔＶの変動幅をＲｓ２より小さくすることができない。その結果、温度感度補償型ゲージを使用するだけでは、信号処理部５０による計量精度をさらに向上させることが困難となる。
【０１０２】
そこで、本実施の形態において、信号処理部５０は、零点補償素子４２、および、ひずみゲージ４１によって零点および出力感度が粗補正され、かつ、精補正処理によって零点補償が施された出力感度につき、２次以上の高次近似によって精補正することにより、ブリッジ回路４０の出力感度をさらに補償する。これにより、変動率ΔＶの温度変化を、さらに１〜５（ｐｐｍ／℃）程度まで抑制することが可能となる。
【０１０３】
具体的には、（１）出力感度の補償に関して、出力感度の精補正に必要となるパラメータを算出し、（２）このパラメータに基づいてブリッジ回路４０の出力感度を補償する。
【０１０４】
まず、出力感度補償に関するパラメータの算出について、２次近似の場合を例にとって説明する。パラメータの算出では、計量装置２０にロードセルユニット３０が取り付けられることに先立って、零点補償素子４２および感温抵抗４５により粗補正され、かつ、零点の変化量について精補正されたブリッジ出力について、出力感度の変動率ΔＶの温度特性を求める。すなわち、起歪体３１に荷重を付与させつつ、起歪体３１の温度を温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（いずれも温度範囲Ｒａ内）と変化させて、各温度Ｔ１、Ｔ２（＝「２０」）、Ｔ３における出力感度の変動率ΔＶ１、ΔＶ２、ΔＶ３を求める。
【０１０５】
続いて、（Ｔ、ΔＶ（Ｔ））＝（Ｔ１，ΔＶ１）、（Ｔ２，ΔＶ２）、（Ｔ３，ΔＶ３）を数３に代入するとともに、これら３つの連立方程式を解くことにより、パラメータａ２、ｂ２、ｃ２を算出する。そして、求められたパラメータａ２、ｂ２、ｃ２は、メモリ５３に格納される。
【０１０６】
ΔＶ（Ｔ）  ＝  ａ２・Ｔ・Ｔ  ＋  ｂ２・Ｔ  ＋  ｃ２        ・・・  （数３）
【０１０７】
なお、数３のパラメータａ２〜ｃ２は、同種のひずみゲージ４１を使用したロードセルユニット３０同士であっても、ひずみゲージ４１の個体差や、ひずみゲージ４１の接着状況により、異なった値となる。すなわち、パラメータａ２〜ｃ２は、パラメータａ１〜ｃ１と同様に、ロードセルユニット３０毎に求める必要がある。
【０１０８】
次に、パラメータを使用した精補正について説明する。計量コンベア２１（図１参照）の荷重と、選別対象物５の荷重と、が起歪体３１に付与された場合において、補償演算部５２は、粗補正されたブリッジ出力の零点の変化量を補償し、零点に関する精補正が施されたブリッジ出力を求める。また、補償演算部５２は、感温抵抗４５に基づき、粗補正されたブリッジ出力が求められた時点における起歪体３１の温度Ｔを検出する。
【０１０９】
続いて、補償演算部５２は、検出された温度Ｔと、メモリ５３に格納されたパラメータａ２〜ｃ２と、を数３に代入することにより、温度Ｔにおける出力感度の変動率ΔＶ（Ｔ）を求める。
【０１１０】
続いて、補償演算部５２は、温度Ｔにおいて零点補償に関する精補正が施されたブリッジ出力に基づき、温度Ｔにおける荷重Ｍ（Ｔ）を演算する。なお、荷重Ｍ（Ｔ）は、予め実験等によって求められた出力感度Ｖ０（Ｔ）と荷重Ｍ（Ｔ）との関係に基づいて演算される。
【０１１１】
そして、重量演算部５５は、温度Ｔにおける荷重Ｍ（Ｔ）を、温度Ｔにおける変動率ΔＶ（Ｔ）によって補正することにより、基準温度Ｔ＝「２０」における荷重Ｍ（２０）を求める。すなわち、重量演算部５５は、荷重Ｍ（Ｔ）と変動率ΔＶ（Ｔ）に基づいて、温度Ｔ＝「２０」を基準とした荷重Ｍ（２０）を求める。具体的には、荷重Ｍ（２０）は、荷重Ｍ（Ｔ）と、変動率ΔＶ（Ｔ）とが数４に代入されることにより、求められる。
【０１１２】
Ｍ（２０）  ＝  Ｍ（Ｔ）／（１＋ΔＶ（Ｔ））            ・・・  （数４）
【０１１３】
ここで、重量選別機１の計量コンベア２１（図１参照）の重量Ｍｃは、通常、選別対象物５の重量Ｍｔと比較して大きな値となる。また、重量選別機１で使用されるロードセルユニット３０の起歪体３１には、選別対象物５の荷重と、計量コンベア２１（風袋）の荷重とがかかる。さらに、温度変化によるブリッジ出力の変動量は、起歪体３１にかかる荷重が増加するにしたがって増大する。したがって、重量選別機１の計量装置２０による計量結果は、被計量物５のみの荷重がかかる場合と比較して、周囲温度の変化の影響を大きく受けることになる。
【０１１４】
これに対して、本実施の形態のロードセルユニット３０は、２種類の零点補償と、２種類の温度感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ出力に基づいて各選別対象物５の重量を演算することができる。そのため、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物５を再現性良く計量することができる。
【０１１５】
また、ブリッジ回路４０の出力感度が、ロードセルユニット３０に計量コンベア２１（図１参照）の重量Ｍｃが付与されたときのブリッジ出力を基準に精補正される場合、計量コンベア２１が交換されてその重量Ｍｃが変化する毎に、重量選別機１を工場に送り戻し、再度温度試験をすることによって数４のパラメータａ２〜ｃ２を演算し直すことが必要となっていた。その結果、再演算に要する工数がさらに発生するという問題が生じていた。
【０１１６】
これに対して、本実施の形態では、ブリッジ回路４０の出力感度に関する精補正は、補償演算部５２による零点補償がされたブリッジ出力に施されている。これにより、選別対象物５の重量Ｍｔは、重量演算部５５によって演算された荷重Ｍ（２０）から計量コンベア２１の重量Ｍｃ（２０）を減算することによって求められる。そのため、計量コンベア２１が交換された場合であっても、数４のパラメータａ２〜ｃ２を演算し直す必要がなく、効率的に選別対象物５の重量Ｍｔを求めることができる。
【０１１７】
＜１．５．第１の実施の形態のロードセルユニットおよび重量選別機の利点＞
以上のように、第１の実施の形態のブリッジ回路４０には、零点補償素子４２および温度感度補償型のひずみゲージ４１によって回路的（ハードウェア的）に零点および出力感度の補償が施される。また、回路的に補償されたブリッジ出力に対して、さらにソフトウェア的な零点および出力感度の補償が施される。
【０１１８】
また、零点補償素子４２は、厚肉部３４に設けられており、起歪体３１の温度を正確に反映しつつブリッジ回路４０の零点を粗補正することができる。さらに、感温抵抗４５は、零点補償素子４２と同様に、厚肉部３４に設けられており、起歪体３１の温度を正確かつ安定的に検出することができる。
【０１１９】
このように、信号処理部５０は、零点および出力感度に関する粗補正が施されたブリッジ出力につき、正確かつ安定的に検出された起歪体３１の温度に基づいて精補正することができる。そのため、ブリッジ回路４０の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニット３０による計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
【０１２０】
また、第１の実施の形態の重量選別機１は、２種類の零点補償と、２種類の出力感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ回路４０の出力に基づいて各選別対象物５の重量を演算することができる。そのため、重量選別機１のように、選別対象物５の荷重と、計量コンベア２１（風袋）の荷重とが起歪体３１にかかる場合であっても、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物５を再現性良く計量することができる。
【０１２１】
また、第１の実施の形態では、ブリッジ回路４０に直列接続される感温抵抗でなく、温度感度補償型のひずみゲージ４１が、出力感度補償用素子として使用されている。これにより、ロードセルユニット３０は、感温抵抗が出力感度補償用素子として使用される場合とは異なり、感温抵抗に電圧が印加されると速やかに出力が安定し、所定時間待機する必要がない。そのため、ロードセルユニット３０は、選別対象物５の計量処理を速やかに開始することができる。
【０１２２】
さらに、第１の実施の形態では、ひずみゲージとして温度感度補償型のものが使用されており、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５と、ブリッジ回路４０とは、電源４６に対して並列に接続されている。そのため、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５の抵抗値を調整することによって、感温抵抗４５の発熱を抑制することができる。その結果、正確な温度検出が可能となるとともに、電源投入時において感温抵抗４５の両端電圧（すなわち、感温抵抗４５からの出力）が安定するまでの時間を短縮することが可能となり、選別対象物５の計量精度を向上させることができる。
【０１２３】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで、第２の実施の形態の重量選別機１００は、ブリッジ回路１４０の構成が相違する点を除いては、第１の実施の形態の重量選別機１と同じである。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
【０１２４】
なお、以下の説明において、第１の実施の形態の重量選別機１における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第１の実施の形態において説明済みであるため、本実施形態では説明を省略する。
【０１２５】
＜２．１．ロードセルユニットの構成＞
図２および図３は、それぞれロードセルユニット１３０のハードウェア構成の一例を示す正面図および平面図である。また、図４は、ひずみゲージ１４１の構成の一例を示す表面図である。さらに、図８は、ロードセルユニット１３０のブロック回路図である。図２ないし図４、および図８に示すように、ロードセルユニット１３０は、主として、起歪体３１と、複数のひずみゲージ１４１（１４１ａ〜１４１ｄ）と、零点補償素子４２と、感温抵抗１４５（１４５ａ、１４５ｂ）と、信号処理部５０と、を備えている。
【０１２６】
複数の起歪部３３のうち対応する起歪部の外周面３５には、図２および図３に示すように、ひずみゲージ１４１（１４１ａ〜１４１ｄ）が配置されている。すなわち、第１および第２起歪部３３ａ、３３ｂの第１面３５ａには第１および第２ひずみゲージ１４１ａ、１４１ｂが、第３および第４起歪部３３ｃ、３３ｄには第３および第４ひずみゲージ１４１ｃ、１４１ｄが、それぞれ接着されている。
【０１２７】
各ひずみゲージ１４１（１４１ａ〜１４１ｄ）は、図４に示すように、フォトエッチング加工した金属箔等の抵抗体１４０ｂを、薄い電気絶縁物（例えば、ポリイミド樹脂）のベース部材１４０ａ上に蛇行状に形成したものである。したがって、各起歪部３３（３３ａ〜３３ｄ）にひずみが発生し、そのひずみがベース部材１４０ａを経由して抵抗体１４０ｂに伝わると、抵抗体１４０ｂには、ひずみ量に応じた抵抗変化が生ずる。
【０１２８】
また、本実施の形態では、ひずみゲージ１４１として自己温度補償型のひずみゲージが使用されている。すなわち、ひずみゲージ１４１の抵抗体１４０ｂは、例えば、銅ニッケル（Ｃｕ−Ｎｉ）合金等の金属によって構成されている。また、ひずみゲージ１４１の抵抗体１４０ｂは、その抵抗温度係数が起歪体３１の線膨張係数に応じた所定の負値となるように熱処理が施されている。
【０１２９】
したがって、起歪体３１の温度が上昇すると、起歪体３１が膨張して起歪体３１に接着されたひずみゲージ４１のゲージ長が伸張するとともに、抵抗体４０ｂの抵抗温度係数が減少する。そのため、起歪体３１に接着されたひずみゲージ１４１の抵抗値は、所定の温度範囲内で略同一となる。このように、自己温度補償型のひずみゲージ１４１は、温度変化に起因して伸縮する起歪体３１の熱膨張を補償し、ブリッジ回路１４０の零点変化を抑制することができる。
【０１３０】
ブリッジ回路１４０は、選別対象物５の重量を荷重信号として出力する。図８に示すように、ブリッジ回路１４０は、主として、第１ないし第４ひずみゲージ１４１ａ〜１４１ｄによって形成されている。すなわち、（１）プラス入力端子１４４ａとプラス出力端子１４３ａとの間には第１ひずみゲージ１４１ａが、（２）プラス入力端子１４４ａとマイナス出力端子１４３ｂとの間には第２ひずみゲージ１４１ｂが、（３）プラス出力端子１４３ａとマイナス入力端子１４４ｂとの間には第３ひずみゲージ１４１ｃが、（４）マイナス出力端子１４３ｂとマイナス入力端子１４４ｂとの間には第４ひずみゲージ１４１ｄが、それぞれ配置されており、これらひずみゲージ１４１（１４１ａ〜１４１ｄ）はフルブリッジを構成する。そして、出力端子１４３ａ、１４３ｂ間電圧がブリッジ回路１４０の出力として検出される。
【０１３１】
零点補償素子４２（４２ａ〜４２ｄ）は、抵抗温度係数の大きい抵抗体（銅線やニッケル線）を巻き線状にしたものであり、ブリッジ回路１４０のいずれか一辺に配置されている。すなわち、図８に示す零点補償素子４２ａ〜４２ｄのうちのいずれか１つが使用され、対応するひずみゲージ１４１（１４１ａ、１４１ｃ、１４１ｂ、１４１ｄ）と直列接続されている。また、第１零点補償素子４２ａは第１面３５ａ側の第１厚肉部３４ａに（図２参照）、第２零点補償素子４２ｂは第２面３５ｂ側の第２厚肉部３４ｂに（図２参照）、第３零点補償素子４２ｃは第１面３５ａ側の第１厚肉部３４ａに（図示省略）、第４零点補償素子４２ｄは第２面３５ｂ側の第２厚肉部３４ｂに（図示省略）、いずれか密着して取り付けられている。なお、零点補償素子４２は、巻き線状の抵抗体に限定されず、例えば、この抵抗体と同様な抵抗値および抵抗温度係数を有するチップ抵抗であってもよい。
【０１３２】
ここで、ひずみゲージ１４１には、上述のように、自己温度補償型のひずみゲージが使用されている。これにより、起歪体３１に対して荷重が付与されていない場合（無負荷状態）における各ひずみゲージ１４１の抵抗値は、起歪体３１の周囲温度が変化しても略同一の値となる。したがって、各ひずみゲージ１４１の物性（例えば、抵抗体１４０ｂの抵抗値および抵抗温度係数）が略同一な場合、ブリッジ回路１４０の零点は、周囲温度が変化しても略同一となる。
【０１３３】
しかし、各ひずみゲージ１４１が個体差を有する場合や、各ひずみゲージ１４１の接着状況が異なる場合、ブリッジ回路１４０の零点は、周囲温度の変化に応じて変動し、その結果、計量装置２０による計量結果が周囲温度の影響を受けることになる。
【０１３４】
これに対して、本実施の形態では、温度変化による零点の変化量に応じた零点補償素子４２が、ブリッジ回路１４０の一辺に配置されており、対応するひずみゲージ１４１と直列接続されている。そのため、温度変化によって変動する零点は起歪体３１の温度に応じて補償され、ブリッジ回路１４０の出力は一定範囲内となるように粗補正される。
【０１３５】
また、薄肉状の起歪部３３は起歪体３１の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部３３に挟まれた部分（厚肉部３４）は固定端３１ａ側や自由端３１ｂ側の取付面から熱的な影響を受けにくい。したがって、厚肉部３４に設けられた零点補償素子４２は、起歪体３１の温度を正確に反映しつつブリッジ回路１４０の零点を補償することができる。
【０１３６】
なお、零点補償素子４２の配置は、ブリッジ回路１４０のいずれか一辺に限定されない。例えば、零点補償素子４２は、ブリッジ回路１４０の一辺と、当該一辺からみて対角の辺に配置されてもよい。すなわち、零点補償素子４２として、第１および第４零点補償素子４２ａ、４２ｄが使用されてもよいし、第２および第３零点補償素子４２ｂ、４２ｃが使用されてもよい。すなわち、零点補償素子４２は、ブリッジ回路１４０の少なくとも一辺以上に配置されていればよい。
【０１３７】
感温抵抗１４５（１４５ａ、１４５ｂ）は、零点補償素子４２と同様に、抵抗温度係数の大きな抵抗体である。例えば、第１感温抵抗１４５ａにはニッケル（Ｎｉ）系の材料が、第２感温抵抗１４５ｂには銅（Ｃｕ）系の材料が、それぞれ使用されている。
【０１３８】
図２に示すように、第１感温抵抗１４５ａは第１面３５ａ側の第１厚肉部３４ａに、第２感温抵抗１４５ｂは第２面３５ｂ側の第２厚肉部３４ｂに、それぞれ密着して取り付けられている。また、図８に示すように、第１感温抵抗１４５ａはブリッジ回路１４０のプラス入力側１４７の端子１４４ａと、第２感温抵抗１４５ｂはブリッジ回路１４０のマイナス入力側１４８の端子１４４ｂと、それぞれ電気的に接続されている。
【０１３９】
ここで、起歪体３１に働く応力をσ、起歪体３１の縦弾性係数をＥとする場合、起歪部３３に生ずるひずみ量ε１は、数５によって求めることができる。
【０１４０】
ε１  ＝  σ／Ｅ                                  ・・・  （数５）
【０１４１】
また、応力によるひずみゲージ１４１のひずみ量をε２、ひずみゲージ１４１の抵抗値をＲ、応力によるひずみゲージ１４１の抵抗値の変化量をΔＲとする場合、ひずみゲージ１４１のゲージ率は、数６のように表すことができる。
【０１４２】
Ｋ  ＝  ΔＲ／（Ｒ・ε２）                        ・・・  （数６）
【０１４３】
そして、ひずみゲージ１４１は起歪部３３の外周面３５（３５ａ、３５ｂ）に接着されており、起歪部３３のε１とひずみゲージ１４１のひずみ量ε２とが略同一であるとすると、ゲージ１４１の抵抗値の変化量ΔＲは数７のように表すことができる。
【０１４４】
ΔＲ  ＝  Ｒ・σ・Ｋ／Ｅ                          ・・・  （数７）
【０１４５】
なお、縦弾性係数Ｅは、通常、周囲温度の上昇にともなって減少する。すなわち、起歪体３１にかかる荷重が同一の場合であっても、各起歪部３３に生ずるひずみは、温度上昇にともなって増加する。
【０１４６】
したがって、起歪体３１の周囲温度が上昇することによって縦弾性係数Ｅが減少すると、ゲージ１４１の抵抗値の変化量ΔＲは、数７から分かるように増加する。
【０１４７】
これに対して、感温抵抗１４５の抵抗値は、周囲温度の上昇にともなって増加し、ブリッジ回路１４０への印加電圧（入力端子１４４ａ、１４４ｂ間電圧）は低下する。
【０１４８】
このように、ブリッジ回路１４０のプラスおよびマイナス入力側１４７、１４８に感温抵抗１４５が接続されると、起歪体３１の周囲温度に応じてブリッジ回路１４０の印加電圧が調整される。そのため、温度変化に起因したブリッジ回路１４０の出力変化が抑制され、ブリッジ回路４０の出力感度は電気的に補正される。
【０１４９】
すなわち、ブリッジ回路１４０のプラスおよびマイナス入力側１４７、１４８に感温抵抗１４５が接続された場合、図７に示すように、出力感度の変動率ΔＶの変動幅Ｒｓ２は、感温抵抗１４５が接続されない場合の変動幅Ｒｓ１と比較して小さくなる。また、曲線Ｃｓ１における変動率ΔＶの温度変化は６００（ｐｐｍ／℃）程度である、一方、曲線Ｃｓ２における変動率ΔＶの温度変化は１５（ｐｐｍ／℃）程度である。
【０１５０】
このように、ブリッジ回路１４０のプラスおよびマイナス入力側１４７、１４８に感温抵抗１４５を接続することにより、出力感度の変動幅Ｒｓを一定の範囲内に収めることができ、変動率ΔＶの温度変化を１５（ｐｐｍ／℃）程度に抑制することができる。
【０１５１】
また、本実施の形態で使用される感温抵抗１４５の抵抗温度係数は、各ひずみゲージ１４１のものと比較して大きな値となる。これにより、感温抵抗１４５と比較した場合、各ひずみゲージ１４１は精密抵抗と見ることができる。したがって、ブリッジ回路１４０への印加電圧（入力端子１４４ａ、１４４ｂ間電圧）と、電源４６の励起電圧と、感温抵抗１４５の抵抗値−温度特性と、に基づいて、起歪体３１の温度が算出される。すなわち、本実施の形態において、起歪体３１の温度は、感温抵抗１４５の抵抗値の変化に基づいて検出される。
【０１５２】
このように、感温抵抗１４５は、温度変化に起因するブリッジ回路１４０の出力感度を補償する感度補正部としてだけでなく、起歪体３１の温度センサとしても使用される。そのため、ロードセルユニット１３０の部品点数を低減させ、ロードセルユニット１３０の製造コストを低減させることができる。
【０１５３】
さらに、感温抵抗１４５は、固定端３１ａ側や自由端３１ｂ側の取付面からの熱的な影響を受けにくい厚肉部３４に密着されている。これにより、感温抵抗１４５の抵抗値は、起歪体３１の温度を正確に反映しつつ変動する。そのため、起歪体３１の温度は、感温抵抗１４５の抵抗値の変化に基づいて、起歪体３１の温度を正確かつ安定的に検出される。
【０１５４】
信号処理部５０は、ブリッジ回路１４０からの信号（例えば、荷重信号）に基づく信号処理を実行する。図８に示すように、信号処理部５０は、主として、固定ゲイン増幅部５１ａと、Ａ／Ｄ変換部５１ｂと、メモリ５３と、ＣＰＵ５４と、を有しており、これら各要素５１ａ、５１ｂ、５３、５４は信号処理基板５０ａ上に設けられている。
【０１５５】
固定ゲイン増幅部５１ａは、アナログ信号として検出されたブリッジ回路１４０の出力電圧（出力端子１４３ａ、１４３ｂ間電圧）、およびブリッジ回路１４０への印加電圧（入力端子１４４ａ、１４４ｂ間電圧）を各々一定の増幅度（増幅率が１倍の場合を含む）で増幅する。また、Ａ／Ｄ変換部５１ｂは、固定ゲイン増幅部５１ａから出力された増幅後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換後のデジタル信号は、ＣＰＵ５４に入力される。
【０１５６】
メモリ５３は、例えば不揮発性メモリによって構成された記憶部であり、プログラムや変数等を格納する。また、ＣＰＵ５４は、メモリ５３に格納されたプログラムに従った制御を実行する。したがって、ＣＰＵ５４は、このプログラムに従って、Ａ／Ｄ変換部５１ｂによる変換処理、零点および出力感度の補償演算処理、および重量演算処理等を所定のタイミングで実行することができる。
【０１５７】
ここで、図８に示すように、信号処理部５０のＣＰＵ５４は、メモリ５３に格納されたプログラムに基づき、主として、零点補償演算機能および出力感度補償演算機能（補償演算部５２が対応）と、重量演算処理機能（重量演算部５５が対応）と、を実現する。
【０１５８】
ＣＰＵ５４の補償演算部５２は、感温抵抗１４５による検出結果に基づいて起歪体３１の温度を算出する。また、補償演算部５２は、零点補償素子４２によってブリッジ回路１４０の零点が補償され、かつ、感温抵抗１４５によってブリッジ回路１４０の出力感度が補償されることにより粗補正されたブリッジ出力につき、感温抵抗１４５によって検出された起歪体３１の温度に基づいて精補正する。これにより、ブリッジ回路１４０の零点および出力感度は、補償演算部５２によってさらに補償され（数１および数３参照）、変動率ΔＶの温度変化は、さらに１〜５（ｐｐｍ／℃）程度まで抑制される。
【０１５９】
ＣＰＵ５４の重量演算部５５は、精補正されたブリッジ回路１４０の出力に基づいて、選別対象物５の重量を演算する。振分装置６０は、重量演算部５５の演算結果に基づいて振り分け処理を実行する。
【０１６０】
＜２．２．第２の実施の形態のロードセルユニットおよび重量選別機の利点＞
以上のように、第２の実施の形態では、零点補償素子４２およびブリッジ回路１４０に直列接続された感温抵抗１４５によって回路的（ハードウェア的）な零点補償および感度補償が施される。また、回路的に補償されたブリッジ出力に対して、さらにソフトウェア的な零点および出力感度の補償が施される。
【０１６１】
また、零点補償素子４２は、厚肉部３４に設けられており、起歪体３１の温度を正確に反映しつつブリッジ回路１４０の零点を補償することができる。さらに、感温抵抗１４５は、零点補償素子４２と同様に、厚肉部３４に設けられている。これにより、起歪体３１の温度を正確に反映しつつブリッジ回路１４０の出力感度を補償するとともに、起歪体３１の温度を正確かつ安定的に検出することができる。そのため、ブリッジ回路１４０の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニット３０による計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
【０１６２】
また、第２の実施の形態の重量選別機１００は、２種類の零点補償と、２種類の温度感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ回路１４０の出力に基づいて各選別対象物５の重量を演算することができる。そのため、重量選別機１００のように、選別対象物５の荷重と、計量コンベア２１（風袋）の荷重とが起歪体３１にかかる場合であっても、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物５を再現性良く計量することができる。
【０１６３】
さらに、第２の実施の形態において、感温抵抗１４５（１４５ａ、１４５ｂ）は、ブリッジ回路１４０のプラスおよびマイナス入力側１４７、１４８に直列接続されている。これにより、感温抵抗１４５を、温度変動による起歪体の縦弾性係数の変化を補償してブリッジ回路１４０の出力を補正する感度補償部としてだけでなく、起歪体３１の温度センサとしても使用することができる。そのため、ロードセルユニット１３０の部品点数を低減させ、ロードセルユニットの製造コストを低減させることができる。
【０１６４】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。ここで、第３の実施の形態の重量選別機２００は、ブリッジ回路２４０の構成が相違する点を除いては、第１の実施の形態の重量選別機１と同じである。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
【０１６５】
なお、以下の説明において、第１の実施の形態の重量選別機１における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第１の実施の形態において説明済みであるため、本実施形態では説明を省略する。
【０１６６】
＜３．１．ロードセルユニットの構成＞
図２および図３は、それぞれロードセルユニット２３０のハードウェア構成の一例を示す正面図および平面図である。また、図４は、ひずみゲージ２４１の構成の一例を示す表面図である。さらに、図９は、ロードセルユニット２３０のブロック回路図である。図２ないし図４、および図９に示すように、ロードセルユニット２３０は、主として、起歪体３１と、複数のひずみゲージ２４１（２４１ａ、２４１ｂ）と、零点補償素子２４２と、感温抵抗４５と、信号処理部５０と、を備えている。
【０１６７】
複数の起歪部３３のうち対応する起歪部の外周面３５には、図２および図３に示すように、ひずみゲージ２４１（２４１ａ、２４１ｂ）が配置されている。すなわち、第１および第２起歪部３３ａ、３３ｂの第１面３５ａには第１および第２ひずみゲージ２４１ａ、２４１ｂが接着されている。
【０１６８】
なお、ひずみゲージ２４１の配置はこれに限定されない。例えば、第３および第４起歪部３３ｃ、３３ｄの第２面３５ｂに第２および第１ひずみゲージ２４１ｂ、２４１ａが接着されてもよい。すなわち、第１および第２ひずみゲージ２４１ａ、２４１ｂは、第１面３５ａ（上面）および第２面３５ｂ（下面）のいずれか一方の面につき、該一方の面に設けられた起歪部のそれぞれに配置されていればよい。
【０１６９】
ここで、各ひずみゲージ２４１（２４１ａ、２４１ｂ）には、第１の実施の形態のひずみゲージ４１と同様な温度感度補償型のものが使用されている。したがって、ひずみゲージ２４１は、温度変化に起因して伸縮する起歪体３１の熱膨張を補償してブリッジ回路２４０の零点変化を抑制するとともに、温度変化に起因した縦弾性係数の変化量を補償してブリッジ回路２４０の出力変化を抑制することができる。
【０１７０】
ブリッジ回路２４０は、選別対象物５の重量を荷重信号として出力する。図９に示すように、ブリッジ回路２４０は、主として、第１および第２ひずみゲージ２４１ａ、２４１ｂと、第１および第２固定抵抗２４６ｃ、２４６ｄとによって形成されている。すなわち、（１）プラス入力端子４４ａ（第１入力端子）とプラス出力端子２４３ａ（第１出力端子）との間には第１ひずみゲージ２４１ａが、（２）プラス出力端子２４３ａとマイナス入力端子４４ｂ（第２入力端子）との間には第２ひずみゲージ２４１ｂが、（３）プラス入力端子４４ａとマイナス出力端子２４３ｂ（第２出力端子）との間には第１固定抵抗２４６ｃが、（４）マイナス出力端子２４３ｂとマイナス入力端子４４ｂとの間には第２固定抵抗２４６ｄが、それぞれ配置されており、これらひずみゲージ２４１（２４１ａ、２４１ｂ）はハーフブリッジを構成する。そして、出力端子２４３ａ、２４３ｂ間電圧がブリッジ回路２４０の出力として検出される。
【０１７１】
零点補償素子２４２（２４２ａ、２４２ｂ）は、第１の実施の形態の零点補償素子４２と同様に、抵抗温度係数の大きい抵抗体（銅線やニッケル線）を巻き線状にしたものである。図２に示すように、第１および第２零点補償抵抗体２４２ａのいずれかは、第１面３５ａ側の第１厚肉部３４ａに密着して取り付けられている。また、図９に示すように、零点補償素子２４２（２４２ａ、２４２ｂ）は、ブリッジ回路２４０の一辺に配置されたひずみゲージ２４１（２４１ａ、２４１ｂ）と、いずれか直列接続されている。なお、零点補償素子２４２は、巻き線状の抵抗体に限定されず、例えば、この抵抗体と同様な抵抗値および抵抗温度係数を有するチップ抵抗であってもよい。
【０１７２】
ここで、上述のように、ひずみゲージ２４１には、温度感度補償型のひずみゲージが使用されている。しかし、各ひずみゲージ２４１が個体差を有する場合や、各ひずみゲージ２４１の接着状況が異なる場合、ブリッジ回路２４０の零点は、周囲温度の変化に応じて変動し、その結果、計量装置２０による計量結果が周囲温度の影響を受けることになる。
【０１７３】
これに対して、本実施の形態では、温度変化による零点の変化量に応じた零点補償素子２４２が、ブリッジ回路２４０の一辺に配置されており、対応するひずみゲージ２４１と直列接続されている。そのため、零点補償素子２４２は、温度変化によって変動する零点を起歪体３１の温度に応じて粗補正する。
【０１７４】
また、薄肉状の起歪部３３は起歪体３１の他の部分と比較して熱抵抗が大きく、隣接する起歪部３３に挟まれた部分（厚肉部３４）は固定端３１ａ側や自由端３１ｂ側の取付面から熱的な影響を受けにくい。したがって、厚肉部３４に設けられた零点補償素子２４２は、起歪体３１の温度を正確に反映しつつブリッジ回路２４０の零点を補償することができる。
【０１７５】
感温抵抗４５は、零点補償素子２４２と同様に、抵抗温度係数の大きな抵抗体である。図２に示すように、感温抵抗４５は、第１面３５ａ側の第１厚肉部３４ａに密着して取り付けられている。また、感温抵抗４５の抵抗温度係数は、信号処理基板５０ａ上に設けられた精密抵抗４６ａ、４６ｂ（図９参照）のものと比較して大きい。
【０１７６】
したがって、感温抵抗４５の両端電圧（温度測定用端子４３ｃ、４３ｄ間電圧）と、感温抵抗４５の抵抗値−温度特性と、に基づいて、起歪体３１の温度を算出することができる。このように、本実施の形態において、起歪体３１の温度は感温抵抗４５の抵抗値の変化に基づいて検出され、感温抵抗４５は温度センサとして使用される。
【０１７７】
また、感温抵抗４５は、固定端３１ａ側や自由端３１ｂ側の取付面からの熱的な影響を受けにくい厚肉部３４に密着されており、感温抵抗４５の抵抗値は、起歪体３１の温度を正確に反映しつつ変動する。そのため、起歪体３１の温度は、感温抵抗４５の抵抗値の変化に基づいて、起歪体３１の温度を正確かつ安定的に検出される。
【０１７８】
ここで、本実施の形態のブリッジ回路２４０と、ひずみゲージ２４１に代えて第２の実施の形態で使用したひずみゲージ１４１により形成されるブリッジ回路と、について検討する。上述のように、ひずみゲージ１４１は自己補償型のひずみゲージであり、ブリッジ回路の入力側には、感度補正用の感温抵抗１４５（１４５ａ、１４５ｂ）を接続することが必要となる（図８参照）。
【０１７９】
しかし、ひずみゲージ１４１の抵抗温度特性は、３（ｐｐｍ／℃）程度であり、固定抵抗２４６ｃ、２４６ｄの抵抗温度係数は２５（ｐｐｍ／℃）で相対抵抗温度係数は５（ｐｐｍ／℃）程度である。そのため、ブリッジ回路に印加される電圧（すなわち、入力端子間電圧）は、温度変化による感温抵抗１４５の抵抗値変動の影響だけでなく、固定抵抗２４６ｃ、２４６ｄの抵抗値変動の影響をも受けることになる。
【０１８０】
したがって、２つの自己温度補償型のひずみゲージ１４１と固定抵抗２４６ｃ、２４６ｄとによって形成されるハーフブリッジ型のブリッジ回路では、直列接続された感温抵抗１４５を使用しても、出力感度を良好に補正できない場合がある。
【０１８１】
これに対して、本実施の形態では、ひずみゲージとして温度感度補償型のひずみゲージ２４１が使用されており、感度補正用の感温抵抗をブリッジ回路２４０の入力側４７、４８に設ける必要がない。そのため、ハーフブリッジ型のブリッジ回路２４０を形成する場合であっても、出力感度を良好に補正することができる。
【０１８２】
また、本実施の形態では、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５と、ブリッジ回路２４０とは、電源４６に対して並列に接続されている。これにより、電源４６からの供給電圧は、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５によって分圧される。そのため、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５の抵抗値を調整することによって、感温抵抗４５の発熱を抑制することができる。その結果、正確な温度検出が可能となるとともに、電源投入時において感温抵抗４５の両端電圧（すなわち、感温抵抗４５からの出力）が安定するまでの時間を短縮することが可能となり、選別対象物５の計量精度を向上させることができる。
【０１８３】
信号処理部５０は、ブリッジ回路２４０からの信号（例えば、荷重信号）に基づく信号処理を実行する。図９に示すように、信号処理部５０は、主として、固定ゲイン増幅部５１ａと、Ａ／Ｄ変換部５１ｂと、メモリ５３と、ＣＰＵ５４と、を有しており、これら各要素５１ａ、５１ｂ、５３、５４は信号処理基板５０ａ上に設けられている。
【０１８４】
メモリ５３は、例えば不揮発性メモリによって構成された記憶部であり、プログラムや変数等を格納する。また、ＣＰＵ５４は、メモリ５３に格納されたプログラムに従った制御を実行する。したがって、ＣＰＵ５４は、このプログラムに従って、Ａ／Ｄ変換部５１ｂによる変換処理、零点および出力感度の補償演算処理、および重量演算処理等を所定のタイミングで実行することができる。
【０１８５】
ここで、図９に示すように、信号処理部５０のＣＰＵ５４は、メモリ５３に格納されたプログラムに基づき、主として、零点補償演算機能および感度補償演算機能（補償演算部５２が対応）と、重量演算処理機能（重量演算部５５が対応）と、を実現する。
【０１８６】
固定ゲイン増幅部５１ａは、アナログ信号として検出されたブリッジ回路２４０の出力電圧、（出力端子２４３ａ、２４３ｂ間電圧）および感温抵抗４５の両端電圧（すなわち、感温抵抗４５からの出力）を各々一定の増幅度（増幅率が１倍の場合を含む）で増幅する。また、Ａ／Ｄ変換部５１ｂは、固定ゲイン増幅部５１ａから出力された増幅後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換後のデジタル信号は、ＣＰＵ５４に入力される。
【０１８７】
ＣＰＵ５４の補償演算部５２は、零点補償素子４２によってブリッジ回路２４０の零点が補償され、かつ、ひずみゲージ２４１によってブリッジ回路２４０の出力感度が補償されることにより粗補正されたブリッジ出力につき、感温抵抗４５（温度センサ）による検出結果に基づいて精補正する。これにより、ブリッジ回路２４０の零点および出力感度は、補償演算部５２によってさらに補償される（数１および数３参照）。
【０１８８】
ＣＰＵ５４の重量演算部５５は、精補正されたブリッジ回路２４０の出力に基づいて、選別対象物５の重量を演算する。振分装置６０は、重量演算部５５の演算結果に基づいて振り分け処理を実行する。
【０１８９】
＜３．２．第３の実施の形態のロードセルユニットの利点＞
以上のように、第３の実施の形態のブリッジ回路２４０には、第１の実施の形態と同様に、零点補償素子４２および温度感度補償型のひずみゲージ２４１によって回路的（ハードウェア的）な零点補償および感度補償が施される。また、回路的に補償されたブリッジ出力に対して、さらにソフトウェア的な零点および出力感度の補償が施される。
【０１９０】
また、零点補償素子４２は、厚肉部３４に設けられており、起歪体３１の温度を正確に反映しつつブリッジ回路２４０の零点を粗補正することができる。さらに、感温抵抗４５は、零点補償素子４２と同様に厚肉部３４に設けられており、起歪体３１の温度を正確かつ安定的に検出することができる。
【０１９１】
そのため、第３の実施の形態では、ブリッジ回路２４０の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニット２３０による計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
【０１９２】
また、第３の実施の形態のロードセルユニット２３０は、第１の実施の形態と同様に、２種類の零点補償と、２種類の温度感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ回路２４０の出力に基づいて各選別対象物５の重量を演算することができる。そのため、重量選別機２００のように、選別対象物５の荷重と、計量コンベア２１（風袋）の荷重とが起歪体３１にかかる場合であっても、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物５を再現性良く計量することができる。
【０１９３】
さらに、本実施の形態では、ひずみゲージとして温度感度補償型のものが使用されており、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５とブリッジ回路２４０とは、電源４６に対して並列に接続されている。そのため、精密抵抗４６ａ、４６ｂ、および感温抵抗４５の抵抗値を調整することによって、感温抵抗４５の発熱を抑制することができる。その結果、正確な温度検出が可能となるとともに、電源投入時において感温抵抗４５の両端電圧（すなわち、感温抵抗４５からの出力）が安定するまでの時間を短縮することが可能となり、選別対象物５の計量精度を向上させることができる。
【０１９４】
＜４．第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。ここで、第４の実施の形態の重量選別機４００は、ブリッジ回路１４０からの信号の取得方法が相違する点と、信号処理部の構成が相違する点と、を除いては、第２の実施の形態の重量選別機１００と同じである。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
【０１９５】
なお、以下の説明において、第２の実施の形態の重量選別機１００における構成要素と同様な構成要素については同一符号を付している。これら同一符号の構成要素は、第２の実施の形態において説明済みであるため、本実施形態では説明を省略する。
【０１９６】
＜４．１．ロードセルユニットの構成＞
図２および図３は、それぞれロードセルユニット４３０のハードウェア構成の一例を示す正面図および平面図である。また、図４は、ひずみゲージ１４１の構成の一例を示す表面図である。さらに、図１０は、ロードセルユニット４３０のブロック回路図である。図２ないし図４、および図１０に示すように、ロードセルユニット４３０は、主として、起歪体３１と、複数のひずみゲージ１４１（１４１ａ〜１４１ｄ）と、零点補償素子４２と、感温抵抗４４５と、複数（本実施の形態では４つ）の精密抵抗４４６（４４６ａ〜４４６ｄ）と、信号処理部４５０と、を備えている。ここで、ひずみゲージ１４１としては、第２の実施の形態で説明したようように、自己温度補償型のひずみゲージが使用されている。
【０１９７】
感温抵抗４４５は、第２の実施の形態の感温抵抗１４５と同様に、抵抗温度係数の大きな抵抗体である。例えば、感温抵抗４４５にはニッケル（Ｎｉ）系、銅（Ｃｕ）系、または白金（Ｐｔ）系の材料が使用されている。図２に示すように、感温抵抗４４５は、第１面３５ａ側の第１厚肉部３４ａに密着して取り付けられている。
【０１９８】
精密抵抗４４６ａ〜４４６ｄは、それぞれ温度変化による抵抗変動の小さな抵抗体である。図１０に示すように、精密抵抗４４６ａ〜４４６ｃは、信号処理基板５０ａ上に設けられており、上からこの順番に電気的に接続されている。また、精密抵抗４４６ａは電源４６のプラス側と、精密抵抗４４６ｃは電源４６のマイナス側と、それぞれ電気的に接続されている。さらに、図１０に示すように、精密抵抗４４６ｄは、感温抵抗４４５と電気的に接続されている。
【０１９９】
切替部４４８（４４８ａ、４４８ｂ）は、いわゆる切替スイッチである。図１０に示すように、切替部４４８ａがプラス出力端子１４３ａ側に、切替部４４８ｂがマイナス出力端子１４３ｂ側に、それぞれ切り替えられることにより（すなわち、各切替部４４８が下側に切り替えられることにより：図１０参照）、可変ゲイン増幅部４５１ａには、ブリッジ回路１４０のブリッジ出力が入力される。
【０２００】
一方、切替部４４８ａが基準電圧用端子４４３ｃ側に、切替部４４８ｂが基準電圧用端子４４３ｄ側に、それぞれ切り替えられることにより（すなわち、各切替部４４８が上側に切り替えられことにより）、可変ゲイン増幅部４５１ａには、精密抵抗４４６ｂの両端電圧（すなわち、精密抵抗４４６ｂからの出力）が入力される。ここで、後述するように、精密抵抗４４６ｂの両端電圧は、起歪体３１の温度検出においては、略一定値を有する基準出力として使用される。
【０２０１】
このように、各切替部４４８は、ブリッジ出力と基準出力とを切り替えて、可変ゲイン増幅部４５１ａに入力することができる。
【０２０２】
信号処理部４５０は、入力信号に対して所定の信号処理を実行する。図１０に示すように、信号処理部４５０は、主として、可変ゲイン増幅部４５１ａと、Ａ／Ｄ変換部５１ｂと、メモリ５３と、ＣＰＵ５４と、を有しており、これら各要素４５１ａ、５１ｂ、５３、５４は、信号処理基板５０ａ上に設けられている。
【０２０３】
可変ゲイン増幅部４５１ａは、例えばインスツルメンテーションアンプによって構成されており、図１０に示すように、感温抵抗４４５および精密抵抗４４６ｄと接続されている。これにより、可変ゲイン増幅部４５１ａの増幅度は、起歪体３１の温度変化に応じた感温抵抗４４５の抵抗値に基づいて制御される。そして、可変ゲイン増幅部４５１ａは、この増幅度に基づいて入力信号を増幅する。
【０２０４】
また、Ａ／Ｄ変換部５１ｂは、可変ゲイン増幅部４５１ａから出力された増幅後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、変換後のデジタル信号は、ＣＰＵ５４に入力される。
【０２０５】
ここで、起歪体３１の縦弾性係数（ヤング率）は、温度上昇にともなって低下し、同一応力におけるひずみ量が増大する。そのため、温度が上昇すると、ブリッジ回路１４０の出力感度が増加する。一方、本実施の形態において、可変ゲイン増幅部４５１ａの増幅度は、起歪体３１の温度が上昇（これにともなって感温抵抗４４５の抵抗値が増加）するにしたがって小さくなるように設定されている。
【０２０６】
したがって、適切な感温抵抗４４５が予め選択されるとともに、各切替部４４８がブリッジ出力側（下側）に切り替えられ、入力信号としてブリッジ回路１４０のブリッジ出力が可変ゲイン増幅部４５１ａに入力される場合には、可変ゲイン増幅部４５１ａは、温度変化に起因する起歪体３１の縦弾性係数の変化量を補償してブリッジ出力を粗補正することができる。その結果、ブリッジ回路１４０の出力感度が補償される。
【０２０７】
すなわち、感温抵抗４４５と電気的に接続された可変ゲイン増幅部４５１ａが使用される場合、図７に示すように、出力感度の変動率ΔＶの変動幅Ｒｓ２は、感温抵抗４４５および可変ゲイン増幅部４５１ａが使用されない場合の変動幅Ｒｓ１と比較して小さくなる。また、曲線Ｃｓ１における変動率ΔＶの温度変化は６００（ｐｐｍ／℃）程度である、一方、曲線Ｃｓ２における変動率ΔＶの温度変化は１５（ｐｐｍ／℃）程度である。
【０２０８】
このように、感温抵抗４４５および可変ゲイン増幅部４５１ａが使用されることにより、出力感度の変動幅Ｒｓを一定の範囲内に収めることができ、変動率ΔＶの温度変化を１５（ｐｐｍ／℃）程度に抑制することができる。
【０２０９】
これに対して、各切替部４４８が基準出力側（上側）に切り替えられて、入力信号として基準出力が可変ゲイン増幅部４５１ａに入力される場合には、可変ゲイン増幅部４５１ａは、感温抵抗４４５の抵抗値に応じた出力信号を出力する。
【０２１０】
ここで、基準出力側（温度検出モード）と、ブリッジ出力側（ブリッジ出力検出モード）との間で、各切替部４４８を切り替えるタイミングについて説明する。図１１および図１２は、ブリッジ出力検出モードと温度検出モードとの切替タイミングを説明するための図である。
【０２１１】
例えば、図１１に示すように、検出モードが、一定間隔で温度検出モードに切り替えられ、一定間隔で起歪体３１の温度が計測されるように各切替部４４８の動作が制御されてもよい。また、図１２に示すように、非計量期間においては一定間隔で温度検出モードに切り替えられ、計量処理が実行される場合にはブリッジ出力検出モードとなるように、各切替部４４８の動作が制御されてもよい。
【０２１２】
なお、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換部５１ｂの出力信号にデジタルフィルタ処理が施される。そのため、フィルタ処理に伴う遅れ時間が発生せず、図１１および図１２に示すように、両モードを所定間隔で切り替えることができる。
【０２１３】
ＣＰＵ５４の補償演算部５２は、可変ゲイン増幅部４５１ａからの出力信号に基づいた補償演算処理を実行する。例えば、切替部４４８が基準出力側（上側）に切り替えられて、可変ゲイン増幅部４５１ａの入力信号として基準出力が入力される場合には、補償演算部５２は、可変ゲイン増幅部４５１ａから出力され、Ａ／Ｄ変換部５１ｂでデジタル変換されたデジテル信号に基づいて、起歪体３１の温度を演算する。
【０２１４】
また、切替部４４８がブリッジ出力側に切り替えられて、可変ゲイン増幅部４５１ａの入力信号としてブリッジ出力が入力される場合には、補償演算部５２は、粗補正されたブリッジ出力を精補正する。
【０２１５】
すなわち、零点補償素子４２によって零点が補償され、かつ、可変ゲイン増幅部４５１ａによって出力感度が補償されることにより、ブリッジ出力は粗補正される。そして、粗補正されたブリッジ出力は、温度センサとして使用された感温抵抗４４５の検出結果に基づいて精補正される。すなわち、ブリッジ回路１４０の零点および出力感度は、さらに補償され（数１および数３参照）、変動率ΔＶの温度変化は、さらに１〜５（ｐｐｍ／℃）程度まで抑制される。
【０２１６】
ＣＰＵ５４の重量演算部５５は、精補正されたブリッジ回路１４０の出力に基づいて、選別対象物５の重量を演算する。振分装置６０は、重量演算部５５の演算結果に基づいて振り分け処理を実行する。
【０２１７】
＜４．２．第４の実施の形態のロードセルユニットおよび重量選別機の利点＞
以上のように、第４の実施の形態では、零点補償素子４２と、感温抵抗４４５が接続された可変ゲイン増幅部４５１ａと、によって回路的（ハードウェア的）な零点補償および感度補償が施される。また、回路的に補償されたブリッジ出力に対して、さらにソフトウェア的な零点および出力感度の補償が施される。
【０２１８】
また、零点補償素子４２は、厚肉部３４に設けられており、起歪体３１の温度を正確に反映しつつブリッジ回路４０の零点を補償することができる。さらに、感温抵抗４４５は、零点補償素子４２と同様に、厚肉部３４に設けられている。これにより、可変ゲイン増幅部４５１ａは、起歪体３１の温度を正確に反映しつつブリッジ回路１４０の出力感度を補償することができる。また、補償演算部５２は、起歪体３１の温度を正確かつ安定的に検出することができる。そのため、ブリッジ回路１４０の出力精度をさらに向上させることができ、その結果、ロードセルユニット４３０による計量結果の再現性をさらに向上させることができる。
【０２１９】
また、第４の実施の形態の重量選別機４００は、２種類の零点補償と、２種類の温度感度補償とを実行することができ、高精度に制御されたブリッジ回路１４０の出力に基づいて各選別対象物５の重量を演算することができる。そのため、重量選別機４００のように、選別対象物５の荷重と、計量コンベア２１（風袋）の荷重とが起歪体３１にかかる場合であっても、温度変化によって変動するブリッジ出力の影響を低減させることができ、選別対象物５を再現性良く計量することができる。
【０２２０】
さらに、第４の実施の形態において、感温抵抗４４５および可変ゲイン増幅部４５１ａは、温度変動による起歪体の縦弾性係数の変化を補償してブリッジ回路１４０の出力を補正する感度補償部としてだけでなく、起歪体３１の温度センサとしても使用することができる。そのため、ロードセルユニット４３０の部品点数を低減させ、ロードセルユニットの製造コストを低減させることができる。
【０２２１】
＜５．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０２２２】
（１）第２の実施の形態において、感温抵抗１４５（１４５ａ、１４５ｂ）は、ブリッジ回路１４０のプラスおよびマイナス入力側１４７、１４８のいずれにも直列接続されているものとして説明したが、これに限定されるものでない。
【０２２３】
感温抵抗１４５は、例えば、ブリッジ回路１４０のプラス入力側１４７にのみ接続されてもよいし（図１３参照）、ブリッジ回路１４０のマイナス入力側１４８にのみ接続されてもよい。これにより、部品点数を低減することができ、ロードセルユニット３０の製造コストを低減させることができる。このように、感温抵抗１４５は、ブリッジ回路１４０のプラスおよびマイナス入力側１４７、１４８の少なくとも一方に直列接続されていればよい。なお、感温抵抗１４５の材料としては、ブリッジ回路１４０の出力感度に応じて、ニッケル（Ｎｉ）系、銅（Ｃｕ）系、または白金（Ｐｔ）系等の材料が選択される。
【０２２４】
（２）また、第１ないし第３の実施の形態において、信号処理部５０は起歪体３１と別体に構成されているものとして図示したが（図１参照）、信号処理部５０の配置はこれに限定されるものでなく、起歪体３１と信号処理部５０とは一体的に構成されてもよい。
【０２２５】
（３）また、第１ないし第３の実施の形態において、ロードセルユニット３０、１３０、２３０、４３０は、重量選別機１、１００、２００、４００での計量処理に使用されるものとして説明したが、ロードセルユニット１３０の適用対象は、これに限定されるものでない。
【０２２６】
図１４は、ロードセルユニット３０（１３０、２３０）を適用した装置（秤３００）の他の例を示す正面図である。秤３００は、高精度な計量結果が要求される工業用秤であり、静止状態とされた計量対象物３０５の重量を計量する装置である。図１４に示すように、秤３００は、主として、ロードセルユニット３０（１３０、２３０）と、上皿部３１０と、を備えている。なお、以下では、主として、第１の実施の形態のロードセルユニット３０を使用する場合について説明する。なお、秤３００は、第１ないし第３の実施の形態の重量選別機１、１００、２００、４００と同様に、計量された重量を変換することによって計量対象物の質量を取得している。
【０２２７】
上皿部３１０は、計量対象物３０５を載荷する載荷部として使用される。図１４に示すように、上皿部３１０は、取付部材３２５を介して起歪体３１の自由端３１ｂ側で支持されている。また、起歪体３１の固定端３１ａは、本体部３２０内の固定部３２１に取り付けられている。したがって、起歪体３１は、荷重方向ＡＲ３（略Ｚ軸方向）の荷重を受け持つ。そして、信号処理部５０は、ブリッジ回路４０（図５参照）から出力された荷重信号に基づいて、計量対象物３０５の重量を演算する。
【０２２８】
このように、秤３００のブリッジ回路４０（１４０、２４０）には、回路的（ハードウェア的）な零点および出力感度補償と、ソフトウェア的な零点および出力感度補償とが施されており、高精度に制御されたブリッジ出力に基づいて各計量対象物３０５の重量を算出することができる。そのため、ロードセルユニット３０（１３０、２３０）の最大容量に対する最小目量を小さく設定することが可能となり、その結果、計量対象物の計量精度（計量分解能）をさらに向上させることができる。例えば、原材料に微量の添加物が添加される場合であっても、この添加物の重量を正確に計量することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２９】
【図１】本発明の第１ないし第３の実施の形態における重量選別機の一例を示す正面図である。
【図２】本発明の第１ないし第３の実施の形態におけるロードセルユニットのハードウェア構成の一例を示す正面図である。
【図３】第１ないし第３の実施の形態におけるロードセルユニットのハードウェア構成の一例を示す平面図である。
【図４】第１ないし第３の実施の形態におけるひずみゲージの構成の一例を示す平面図である。
【図５】第１の実施の形態におけるロードセルユニットのブロック回路図である。
【図６】ブリッジ回路の零点と起歪体の温度との関係を示す図である。
【図７】ブリッジ回路の出力感度と起歪体の温度との関係を示す図である。
【図８】第２の実施の形態におけるロードセルユニットのブロック回路図である。
【図９】第３の実施の形態におけるロードセルユニットのブロック回路図である。
【図１０】第４の実施の形態におけるロードセルユニットのブロック回路図である。
【図１１】第４の実施の形態におけるブリッジ出力検出モードと温度検出モードとの切替タイミングを説明するための図である。
【図１２】第４の実施の形態におけるブリッジ出力検出モードと温度検出モードとの切替タイミングを説明するための図である。
【図１３】変形例におけるロードセルユニットのブロック回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態におけるロードセルユニットを適用した装置の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
【０２３０】
１、１００、２００、４００  重量選別機
５  選別対象物
１０  取込装置
２０  計量装置
２１  計量コンベア
３０、１３０、２３０  ロードセルユニット
３１  起歪体
３１ａ  固定端
３１ｂ  自由端
３２  貫通孔
３２ａ  内壁面
３３  起歪部
３４  厚肉部
３５  外周面
３５ａ  第１面
３５ｂ  第２面
４０、１４０、２４０  ブリッジ回路
４０ａ  ベース部材
４０ｂ  抵抗体
４１、１４１、２４１  ひずみゲージ
４２、２４２  零点補償素子
４５、１４５、４４５  感温抵抗
５０、４５０  信号処理部
５０ａ  信号処理基板
６０  振分装置
３００  秤
３１０  上皿部
ＡＲ２  荷重方向
【図１】
2008116393.tif 000003
【図２】
2008116393.tif 000004
【図３】
2008116393.tif 000005
【図４】
2008116393.tif 000006
【図５】
2008116393.tif 000007
【図６】
2008116393.tif 000008
【図７】
2008116393.tif 000009
【図８】
2008116393.tif 000010
【図９】
2008116393.tif 000011
【図１０】
2008116393.tif 000012
【図１１】
2008116393.tif 000013
【図１２】
2008116393.tif 000014
【図１３】
2008116393.tif 000015
【図１４】
2008116393.tif 000016