(57)【要約】【課題】測定範囲全域にわたって、各荷重に対応する計量値のばらつきの程度を知ることのできる電子天びんを提供する。【解決手段】複数の内蔵分銅１０ａ，１０ｂとその加除機構１１を設け、各内蔵分銅１０ａ，１０ｂもしくは双方を、それぞれ荷重感応部に繰り返し負荷することにより、異なる荷重それぞれについての計量値のばらつきを算出し、その各荷重におけるばらつきから、電子天びんの測定範囲全域にわたる計量値のばらつきを推定して報知する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界中に設けたコイルに電流を流すことにより発生する電磁力を、荷重感応部に負荷された被測定荷重と平衡させ、その平衡時に上記コイルに流れる電流から被測定荷重を求める電子天びんにおいて、
質量既知の複数個の内蔵分銅と、その各分銅の任意の１つもしくは複数個を荷重感応部に加除する分銅加除機構と、その分銅加除機構の駆動により荷重感応部に複数種の質量をそれぞれ複数回にわたって繰り返し負荷して得られる各質量ごとの計量値のばらつきを算出し、それらの各算出結果から当該電子天びんの測定範囲全域における計量ばらつきを算出するばらつき推定手段と、その推定結果を報知する報知手段を備えていることを特徴とする電子天びん。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁力平衡型の電子天びんに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁力平衡型の電子天びんにおいては、一般に、磁気回路が作る静磁界中にフォースコイルを可動に設けるとともに、そのフォースコイルを荷重感応部に係合させて、測定皿を介してその荷重感応部に負荷される被測定荷重と、フォースコイルに電流を流すことによって発生する電磁力とを平衡させ、その平衡状態においてフォースコイルに流れる電流から被測定荷重を求める。具体的な構造としては、被測定荷重の負荷により変位（傾動）するビームにフォースコイルを固着し、そのビームの変位を変位センサで検出して、その変位検出結果が常に０となるようにフォースコイルに流れる電流をフィードバック制御する。
【０００３】
このような電磁力平衡型の電子天びんにおいて、感度較正用の１個の質量既知の分銅を内蔵するとともに、その内蔵分銅を荷重感応部に対して加除（負荷／負荷解除）する分銅加除機構を備えたものが実用化されている。内蔵分銅を備えた電子天びんにおいては、感度較正指令を与えることによって自動的に内蔵分銅が荷重感応部に負荷され、そのときの計量値が分銅の既知質量値と一致するように、被測定荷重を求めるための係数を更新する（例えば特許文献１，２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３０７０５７号公報（第２−第４頁、図１，図２）
【特許文献２】
特開平１１−１６０１４１号公報（第２−第４頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各種測定機器においては、一般に、測定値のばらつきは大なり小なり存在し、電子天びんにおいても計量値のばらつきは存在する。高精度の計量を行うに当たっては、計量値のばらつきの程度（繰り返し性）を知ることは重要である。この電子天びんの計量値のばらつきの程度を知る方法として、上記した内蔵分銅を繰り返し負荷し、その各回の計量値を統計計算する方法がある。
【０００６】
しかしながら、電子天びんの計量値のばらつきは、一般的に荷重の大きさにより異なるものとなる。従って、以上のように１個の内蔵分銅を用いて算出した計量値のばらつきは、その内蔵分銅とほぼ同一荷重の計量に際しては有効であるが、内蔵分銅に対してある程度以上相違する荷重の計量に際しては、実際の計量値に対するばらつきの程度を知ることができない。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、測定範囲全域にわたって、各荷重に対応する計量値のばらつきの程度を知ることのできる電子天びんの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電子天びんは、磁界中に設けたコイルに電流を流すことにより発生する電磁力を、荷重感応部に負荷された被測定荷重と平衡させ、その平衡時に上記コイルに流れる電流から被測定荷重を求める電子天びんにおいて、質量既知の複数個の内蔵分銅と、その各分銅の任意の１つもしくは複数個を荷重感応部に加除する分銅加除機構と、その分銅加除機構の駆動により荷重感応部に複数種の質量をそれぞれ複数回にわたって繰り返し負荷して得られる各質量ごとの計量値のばらつきを算出し、それらの各算出結果から当該電子天びんの測定範囲全域における計量ばらつきを推定するばらつき推定手段と、その算出結果を報知する報知手段を備えていることによって特徴づけられる。
【０００９】
本発明は、複数の内蔵分銅とその加除機構を用いることにより、電子天びんの測定範囲内で互いに異なる複数の荷重の加除を個別に繰り返し行うことを可能とし、その各荷重の計量ばらつきから測定範囲全域にわたる計量値のばらつきの程度を推定することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１０】
すなわち、複数の内蔵分銅とその加除機構を設けることによって、各内蔵分銅ごと、あるいはこれらの組み合わせることによって、荷重感応部に対して複数種の質量を負荷することができる。その各質量を繰り返し荷重感応部に負荷することによって、各質量ごとの計量ばらつきを算出することが可能となり、これらを用いることにより、測定範囲全域にわたる計量値のばらつきを推定することが可能となる。
【００１１】
測定範囲全域にわたる計量値のばらつき、つまり任意の計量値に対応する計量ばらつきを推定して報知することにより、オペレータは実際の計量値に含まれるばらつきの程度を知ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図であり、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１３】
被測定荷重を載せるための測定皿１は、ロバーバル機構２の可動柱２１に支承されておりこの可動柱２１は天びんビーム３の一端部に連結されて実質的に荷重感応部を構成している。天びんビーム３は支点３１を中心として回動変位（傾動）自在に支承されており、その他端部には電磁力発生装置４のフォースコイル４１が固着されている。また、天びんびーヒム３の回動変位は、その他端部に近接して配置されている変位センサ５によって検出される。
【００１４】
電磁力発生装置４は、永久磁石４２ａを主体とする磁気回路４２が作る静磁界中にフォースコイル４１を配置したもので、フォースコイル４１に流れる電流に応じた電磁力を発生する。その電磁力は、フォースコイル４１を介して天びんビーム３に作用する。このフォースコイル４１に流れる電流は、変位センサ５による変位検出出力を用いたフィードバック制御により、天びんビーム３の不平衡を解消するように機能する。
【００１５】
すなわち、変位センサ５の出力は増幅器５１で増幅された後にＡ−Ｄ変換器６でデジタル化され、制御部７１に取り込まれる。制御部７１では、その変位データに例えばＰＩＤ演算処理などの規定の演算処理を施し、処理結果を出力して電流発生部８に供給する。電流発生部８では、制御部７１からの出力の大きさに応じた電流を発生してフォースコイル４１に流す。これにより、フォースコイル４１には、被測定荷重の大きさに係わらず、常に天びんビーム３が平衡状態を維持するような電流が流される。
【００１６】
制御部７１からの出力は、また、計量値演算部７２に供給される。計量値演算部７２では、その制御部７１からの出力、つまりフォースコイル４１に流れている電流の大きさに比例した値と、感度係数記憶部７３に格納されている感度係数とから被測定荷重の大きさを算出し、表示器９に計量値として表示する。
【００１７】
なお、制御部７１、計量値演算部７２および感度係数記憶部７３は、後述する感度較正演算部７４、計量値記憶部７５および計量ばらつき演算部７６は、実際にはマイクロコンピュータとその周辺機器によって構成されている。
【００１８】
前記した可動柱２１には分銅受け２１ａ，２１ｂが形成されており、この各分銅受け２１ａ，２１ｂに対してそれぞれに対応する内蔵分銅１０ａ，１０ｂが設けられている。各内蔵分銅１０ａ，１０ｂは、それぞれ分銅加除機構１１によってそれぞれ対応する分銅受け２１ａ，２１ｂに個別に負荷／負荷解除される。なお、分銅加除機構１１は、例えばモータと偏心カムおよびレバー等によって構成することができる。また、各内蔵分銅１０ａ，１０ｂはそれぞれの質量が既知であって、この例において、一方の内蔵分銅１０ａは５０ｇ、他方の内蔵分銅１０ｂは１００ｇである。
【００１９】
これらの各内蔵分銅１０ａ，１０ｂは、通常の測定状態においては各分銅受け２１ａ，２１ｂに対して非接触状態とされる。そして、図示しないキー操作によって感度較正指令および計量値のばらつき演算指令を与えたとき、以下に示すようにそれぞれの分銅受け２１ａ，２１ｂに対して負荷される。
【００２０】
感度較正指令を与えると、内蔵分銅１０ｂが分銅受け２１ｂに負荷され、そのときの計量値演算部７２による計量値の演算結果が感度較正演算部７４に取り込まれ、この感度較正演算部７４では、計量値が内蔵分銅１０ｂの既知質量と一致するように感度係数が算出し、感度係数記憶部７３の内容を更新する。
【００２１】
また、計量値のばらつき演算指令を与えると、まず、一方の内蔵分銅１０ａが分銅受け２１ａに対して繰り返し複数回、例えば７回にわたって負荷／負荷解除され、各負荷解除時（０ｇ）における計量値の演算結果と、各負荷時（５０ｇ）における計量値の演算結果が計量値記憶部７５に格納される。次に、他方の内蔵分銅１０ｂが分銅受け２１ｂに対して繰り返し７回にわたって負荷／負荷解除され、同じく各負荷時（１００ｂ）における計量値の演算結果が計量値記憶部７５に格納される。そして、計量ばらつき演算部７６において、その記憶された０ｇ、５０ｇおよび１００ｇのそれぞれ複数回にわたる計量値について、それぞればらつき（標準偏差）σ０  ，σ５０およびσ１００  を算出する。そして、図２に例示するように、横軸（ｘ軸）に質量ｍ、縦軸（ｙ軸）にばらつき（標準偏差）σをとったとき、上記の各標準偏差σ０  ，σ５０およびσ１００  を結ぶ直線の式を求める。この式は、
ｙ＝ａｘ＋ｂ
の形で表される。この式を用いて、質量（ｘ）に対するばらつき（ｙ）を、当該電子天びんの測定範囲全域にわたって１０ｇごとに算出し、表示器９に表示し、あるいはプリンタ１２に印字する。
【００２２】
以上の実施の形態によると、計量値のばらつき演算指令を与えるだけで、測定範囲全域にわたる計量値のばらつきの程度が報知されるので、オペレータは未知質量を計量したとき、その計量結果に含まれるばらつきの程度を正しく知ることができる。
【００２３】
ここで、以上の実施の形態においては、２つの内蔵分銅１０ａ，１０ｂをそれぞれ個別に繰り返し負荷し、無負荷（０ｇ）時と併せて合計３点におけるばらつきを求め、これらから測定範囲全域の計量ばらつきを推定した例を示したが、その３点に加えて、２つの分銅１０ａ，１０ｂを同時に繰り返し負荷してそのばらつきσを算出して測定範囲全域のばらつきの推定に供してもよい。すなわち、上記した例では、０ｇ，５０ｇおよび１００ｇの負荷時におけるばらつきσ０  ，σ５０およひσ１００  に加えて、１５０ｇの負荷時におけるばらつきσ１５０  を算出し、合計４点におけるばらつきから測定範囲全域の計量ばらつきを推定してもよい。これは、荷重に対するばらつきが直線的でなく、図３に例示するように、ある質量を越えたときにばらつきが大きく変化する場合や、内蔵分銅よりも大きい荷重領域でのばらつきを知りたいときに有効である。なお、図３の例では、測定範囲全域の計量ばらつきを表す式は例えば２次曲線となる。
【００２４】
また、以上の各実施の形態において、計量値のばらつきを１０ｇごとに算出して報知することに代えて、式で報知してもよい。これは、測定値を細かく管理するときや、パーソナルコンピュータなどにそのまま式として送信する場合等に有効であり、測定値に対する信頼性を簡単に得ることができる。
【００２５】
更に、この種の電子天びんにおいては、通常、荷重に対するばらつきの程度はあらかじめほぼ判明しており、それが大きくは変化することがないことを利用し、例えば計量ばらつきが荷重の大きさに比例するような特性があるとき、荷重の小さい領域での計量ばらつきの推定結果が異常に大きいときや、推定された計量ばらつきが全体として異常に大きい場合等において、異常である旨を報知する機能を加えることにより、誤った測定を未然に防止することができるという利点がある。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数の内臓分銅とその加除機構により、測定範囲内で複数の質量をそれぞれ個別に複数回ずつ個別に負荷し、それぞれの質量の負荷時における計量値のばらつきを算出し、その各算出結果を用いて、電子天びんの測定範囲全域における計量ばらつきを推定して報知するので、天びんの使用者が、実際の計量値に含まれるばらつきの程度を正しく知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】本発明の実施の形態において求められる各質量ごとのばらつきと、それらから求められる測定範囲全域にわたる計量ばらつきの推定結果の例を示すグラフである。
【図３】本発明の他の実施の形態において求められる４点の質量ごとのばらつきと、それらから求められる測定範囲全域にわたる計量ばらつきの推定結果の例を示すグラフである。
【符号の説明】
１  測定皿
２  ロバーバル機構
２１  可動柱
２１ａ，２１ｂ  分銅受け
３  天びんビーム
４  電磁力発生装置
４１  フォースコイル
５  変位センサ
７１  制御部
７２  計量値演算部
７３  感度係数記憶部
７４  感度較正演算部
７５  計量値記憶部
７６  計量ばらつき演算部
８  電流発生部
９  表示器
１０ａ，１０ｂ  内蔵分銅
１１  分銅加除機構
１２  プリンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004219347.tif 000005