(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、
前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルに伝送可能であり、前記各デジタルロードセルのうち前記デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送された他の前記デジタルロードセルのデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、前記通信手段を介して汎用情報機器と通信可能であり、前記汎用情報機器から指定されたデジタルロードセルの前記秤機能演算手段が動作する重量測定システム。
【請求項２】
請求項１記載の重量測定システムにおいて、前記秤機能演算手段は、前記汎用情報機器から前記通信手段を介して送信される公開されたコード信号に基づいて制御される重量測定システム。
【請求項３】
請求項２記載の重量測定システムにおいて、前記各通信手段は、１本のシリアルラインによって接続されている重量測定システム。
【請求項４】
起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、
前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも１台に伝送され、デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、
前記各デジタルロードセルは、前記デジタル荷重信号用の第１のスパン係数によって前記デジタル荷重信号に対してスパン調整を行う第１のスパン調整手段を有し、前記少なくとも１台のデジタルロードセルは、他の前記デジタルロードセルから伝送された前記スパン調整の行われたデジタル荷重変換信号と自己の前記スパン調整が行われたデジタル荷重信号との加算値に対して、これら加算値用の第２のスパン係数によって前記加算値に対する第２のスパン調整を行う第２のスパン調整手段を有する
重量測定システム。
【請求項５】
起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、
前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも１台に伝送され、デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、
前記各デジタルロードセルは、デジタルフィルタを備え、少なくとも、このデジタルフィルタを通過させた前記デジタル荷重信号または前記デジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号を、前記少なくとも１台のデジタルロードセルに伝送され、前記少なくとも１台のデジタルロードセルは、前記各デジタルロードセルからのデジタルフィルタを通過させたデジタル荷重信号及び自己のデジタルフィルタを通過させたデジタル荷重信号それぞれまたは加算値に対してフィルタ演算を行うか、前記デジタルロードセルからのデジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号及び自己のデジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号それぞれまたは加算値に対してフィルタ演算を行う
重量測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のロードセルによって荷重を測定する重量測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のロードセルを使用した重量測定システムとしては、例えばトラックスケールやホッパスケールがある。このような重量測定システムの一例が、例えば特許第２７０９８３７号の明細書に開示されている。この重量測定システムでは、１つの載台を複数のロードセルで支持するが、これら各ロードセルが、それの起歪体に、または起歪体に接近してデジタル荷重変換手段を設けたもので、各ロードセルがデジタル荷重信号を出力する。これら各ロードセルからのデジタル荷重信号は、シリアル通信ラインで出力され、これら通信ラインは１つのジャンクションボックスで纏められ、共通の１組の通信ラインとなって主コントローラに接続されている。主コントローラは、通信ラインを介して各ロードセルのデジタル荷重信号を集め、これらに秤として必要な演算を施して、計量値を算出し、表示したり、更に上位のコンピュータに出力している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように各ロードセルにデジタル荷重変換手段を設けても、各ロードセルのデジタル荷重信号を集めて、秤としての計量値を生成する専用の主コントローラが必要である。一般機械製造事業者は、上記のデジタル荷重信号を出力するロードセルを購入しても、これらを利用して、秤として機能させるためのノウハウを所有しておらず、これらノウハウがインストールされた主コントローラを購入せざるを得ない。このシステム構成は、従来から使用されているアナログ荷重信号を出力するロードセル、デジタル指示計、コンピュータ等からなる従来の重量測定システムと殆ど変化が無く、せっかくロードセルからの荷重信号をデジタル化しているのに、それが有効に利用されていない。
【０００４】
また、重量測定以外にも多くの測定を行うシステムを作るとき、他の測定が汎用のコンピュータによって制御されているのに、重量測定のみが、上述したような主コントローラによって制御される。しかも、この主コントローラの操作方法、表示機能、出力データ内容等が、他の測定に対して汎用のコンピュータ等によって行われている操作方法、表示機能、出力データ内容等と異なっていると、情報操作の観点において統一した思想が採れない。
【０００５】
本発明は、秤の演算ノウハウを持たないロードセルユーザーでも、専用の主コントローラを使用しなくても、重量測定システムを構築することができるようにすることを目的とする。また、本発明は、他の測定情報と併せて、統一した設計思想で、総合的測定システムを構築することが可能な重量測定システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による重量測定システムは、複数のデジタルロードセルを備えている。これらデジタルロードセルでは、起歪体に荷重検出素子を設けられている。荷重検出素子としては、印加された荷重に応答してアナログ荷重信号を生成するものであれば、種々のものを使用することができる。この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル変換手段がデジタル荷重信号に変換する。さらに、通信手段が設けられている。この通信手段は、有線通信または無線通信を行うものである。各起歪体が、荷重を受けるように配置されている。例えば１つの載台の複数の箇所に配置される。前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも１台に伝送される。デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有している。秤機能演算手段は、少なくとも初期荷重調整手段、スパン調整手段及び零点調整手段を、備えている。
【０００７】
本発明による重量測定システムでは、各デジタルロードセルのうち、少なくとも１台が、秤機能演算手段を備えているので、特別にデジタル指示計を設ける必要がない。
【０００８】
前記各デジタルロードセルが、前記秤機能演算手段を有している。さらに、各デジタルロードセルは、前記通信手段を介して汎用情報機器と通信可能で、前記汎用情報機器から指定されたデジタルロードセルの前記秤機能演算手段が動作する。
【０００９】
このように構成した場合、全てのデジタルロードセルが秤機能演算手段を備えているので、特定のデジタルロードセルにのみ秤機能演算手段を設ける必要がなく、製造が容易になる。しかも、汎用情報機器によって、これら複数のデジタルロードセルのうち１台の秤機能演算手段を動作させることができるので、汎用情報機器によって他の測定装置も制御するような場合、他の測定装置と組み合わせた総合的な測定システムを、汎用情報機器によって制御することができる。
【００１０】
さらに、前記秤機能演算手段は、前記汎用情報機器から前記通信手段を介して送信される公開されたコード信号に基づいて制御されるものとすることができる。公開されたコード信号とは、例えば或るコード信号を秤機能演算手段が受けると、初期荷重調整手段が動作し、別のコード信号を秤機能演算手段が受けると、スパン調整手段が動作し、更に別のコード信号を秤機能演算手段が受けると、零点調整手段が動作するというように、様々なコード信号と、このコード信号によって秤機能演算手段が行う動作とが、予め公開されているものを言う。
【００１１】
このように構成した場合、公開されたコード信号に基づいて秤機能演算手段が制御されるので、汎用情報機器の操作者は、公開されたコード信号を発生させる必要はあるが、秤機能演算手段をどのように構成するかについてのノウハウまでは、修得する必要はなく、比較的簡単に重量測定システムを、デジタルロードセルと、汎用の情報機器とによって構成することができる。
【００１２】
また、前記各通信手段は、１本のシリアルラインによって接続することができる。汎用情報機器も、このシリアルラインに接続することができる。このように構成すると、各デジタルロードセルの通信手段や汎用情報機器の間に接続用の機器、例えばジャンクボックスを設ける必要がなく、システムの配線を簡略化できる。
【００１３】
本発明の他の態様の重量測定システムは、起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも１台に伝送され、デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、前記各デジタルロードセルは、前記デジタル荷重信号用の第１のスパン係数によって前記デジタル荷重信号に対してスパン調整を行う第１のスパン調整手段を有し、前記少なくとも１台のデジタルロードセルは、他の前記デジタルロードセルから伝送された前記スパン調整の行われたデジタル荷重変換信号と自己の前記スパン調整が行われたデジタル荷重信号との加算値に対して、これら加算値用の第２のスパン係数によって前記加算値に対する第２のスパン調整を行う第２のスパン調整手段を有している。
【００１４】
本発明の別の態様の重量測定システムは、起歪体と、この起歪体に設けられた荷重検出素子と、この荷重検出素子からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するデジタル変換手段と、通信手段とを、備える複数のデジタルロードセルを、備え、前記各起歪体が、荷重を受けるように配置され、前記各デジタルロードセルの通信手段が互いに通信可能であり、前記各デジタルロードセルの前記各デジタル荷重信号が前記通信手段を介して前記各デジタルロードセルのうち少なくとも１台に伝送され、デジタル荷重信号が伝送された前記デジタルロードセルは、前記伝送されたデジタル荷重信号及び自己のデジタル荷重信号を処理して、前記各ロードセルが受けた荷重を表すデジタル重量信号を生成する秤機能演算手段を有し、前記各デジタルロードセルは、デジタルフィルタを備え、少なくとも、このデジタルフィルタを通過させた前記デジタル荷重信号または前記デジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号を、前記少なくとも１台のデジタルロードセルに伝送され、前記少なくとも１台のデジタルロードセルは、前記各デジタルロードセルからのデジタルフィルタを通過させたデジタル荷重信号及び自己のデジタルフィルタを通過させたデジタル荷重信号それぞれまたは加算値に対してフィルタ演算を行うか、前記デジタルロードセルからのデジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号及び自己のデジタルフィルタを非通過のデジタル荷重信号それぞれまたは加算値に対してフィルタ演算を行う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施の形態の重量測定システムは、図１に示すように、複数、例えば４つのデジタルロードセル２を有している。これらデジタルロードセル２は、図示していないが、例えば矩形の載台の４隅に配置され、載台上に載置された被計量物の重量を測定する。
【００１８】
これらデジタルロードセル２は、いずれも同一の構成であって、アナログロードセル４を有している。このアナログロードセル４は、図２（ａ）に示すように、起歪体６を備えている。これら起歪体６には、荷重検出素子、例えばストレインゲージ８が、複数配置されている。これらストレインゲージ８は、ブリッジ回路を構成している。各起歪体６は、上述した載台や載台上の被計量物品の重量を分散して支持する。ストレインゲージ８からなるブリッジ回路は、印加された荷重に応じてアナログ荷重信号を発生する。
【００１９】
この起歪体６には、プリント基板１０が取り付けられている。このプリント基板１０上には、測定演算回路が設けられている。即ち、図１に示すように、測定演算回路は、アナログ荷重信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１２を含み、更に、このデジタル信号を演算処理する制御部、例えばＣＰＵ１４を有している。このＣＰＵ１４が他のデジタルロードセル２や後述する汎用情報機器１６と通信するための通信装置１８と、通信用のシリアルインターフェース２０とが設けられている。なお、Ａ／Ｄ変換器１２とストレインゲージ８のブリッジ回路との間には、図示していないが、アナログ荷重信号を増幅するための増幅器が設けられている。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、起歪体６及びプリント基板１０は、保護ケース２２によって包囲されている。この保護ケース２２の外壁２２ａに、シリアルインターフェース２０の共通バスラインに接続された１対のコネクタ２４ａ、２４ｂが設けられている。各コネクタ２４ｂは、他のデジタルロードセル２の対応するコネクタ２４ａに、伝送線路２６を介してシリアル接続されている。さらに、シリアル伝送線路２６を介して汎用情報機器１６にもシリアル接続されている。汎用情報機器１６としては、例えばパーソナルコンピュータまたはプログラマブルロジックコントローラを使用することができる。
【００２１】
このように通信装置１８、インターフェース２０を介して各デジタルロードセル２は相互に１組のシリアルライン２６によって結合することで通信可能であり、かつ汎用情報機器１６とも通信可能である。汎用情報機器１６、各デジタルロードセル２との間には、シリアル伝送線路２６が存在するだけであり、接続用のジャンクションボックスは不要である。
【００２２】
なお、図２（ｂ）に示すように、保護ケース２２の外壁２２ａ側にプリント基板１０を配置することもできる。このようにプリント基板１０は、直接に起歪体６に必ずしも取り付ける必要はない。図２（ｂ）では、コネクタ２４ａ、２４ｂの図示を省略してある。
【００２３】
各デジタルロードセル２のＣＰＵ１４は、デジタル荷重変換手段及び秤機能演算手段として機能するようにプログラムされている。
【００２４】
デジタル荷重変換手段とは、アナログロードセル４が発生するアナログ荷重信号を、デジタル化したデジタル信号に対して、演算処理、例えばスパン調整を行って、デジタル荷重信号に変換して出力するものである。
【００２５】
秤機能演算手段とは、各デジタルロードセル２の使用者が、これらデジタルロードセル２を使用して秤を製造するときに、これらデジタルロードセル２からのデジタル荷重信号を統合して処理し、秤として機能させるための演算手段である。秤機能演算としては、少なくともイニシャル荷重処理、スパン調整及び零点調整がある。
【００２６】
イニシャル荷重処理は、デジタルロードセル２が載台等に配置されたときに、各デジタルロードセル２によって支持される載台の荷重等の秤に所属する荷重分を、イニシャル荷重として記憶しておき、載台上に被計量物品が載荷されたときに、各デジタルロードセル２からのデジタル荷重信号の合計値から、イニシャル荷重を減算するものである。
【００２７】
スパン調整は、各デジタルロードセル２からのデジタル荷重信号の合計値からイニシャル荷重を減算した値が、被計量物品の重量を表すように、減算値に所定の係数を乗算するものである。
【００２８】
零点調整は、重量測定システムの使用中に、アナログロードセル４に付属する電気回路におけるドリフトや載台等への付着物によって生じるデジタル荷重信号の変動分を記憶し、これを相殺するものである。
【００２９】
各デジタルロードセル２は、上述したデジタル荷重変換手段と、秤機能演算手段とを備えているが、汎用情報機器１６によって親ロードセルと指定されたデジタルロードセル２のみがデジタル荷重変換手段と秤機能演算手段を動作させ、他のデジタルロードセル、即ち汎用情報機器１６によって子ロードセルと指定されたデジタルロードセル２は、デジタル荷重変換手段のみを動作させ、親ロードセルが秤機能演算を実行するために、デジタル荷重信号を親ロードセルに伝送する。また、親ロードセルは、秤機能演算手段によって各デジタル荷重信号を処理した結果を、汎用情報機器１６に伝送する。
【００３０】
このようにいずれのデジタルロードセル２を親ロードセルとして作動させるか、子ロードセルとして機能させるかの指定や、秤機能演算手段におけるイニシャル処理を開始させるための指示、スパン調整を行わせるための指示、零点調整を行わせるための指示等は、汎用情報機器１６に使用者に対して、デジタルロードセル２のメーカが、各指定や指示に対応させて予め公開しているコード信号を、汎用情報機器１６からデジタルロードセル２に対して伝送することによって行われる。従って、汎用情報機器１６の使用者は、どのように秤機能演算手段を構築するかについての知識を持つ必要がない。
【００３１】
デジタルロードセルのデジタル荷重変換手段に対して行うスパン調整について説明する。アナログロードセル４のアナログ荷重信号には、無負荷状態でも、起歪体６に装着されたブリッジの不平衡分の電圧が含まれている。この状態での出力信号を原点として規定のフルスケール荷重負荷を起歪体６に印加したとき、無負荷時とフルスケール荷重負荷時の電圧出力差を負荷荷重のスパン電圧という。デジタルロードセル２において、デジタルロードセル２の無負荷時に、デジタルロードセル２から出力されるデジタル荷重信号と、ロードセルの容量分の重量を持つ基準分銅をロードセル２に印加したときに出力されるデジタル荷重信号との差が、常に基準分銅に重量値に等しくなるように、デジタルロードセル２は調整される。これが、デジタルロードセルのスパン調整である。
【００３２】
このスパン調整は、例えば図３に示すように行われる。デジタルロードセル２が無負荷時のＡ／Ｄ変換器１２のデジタル信号の大きさをｗｉ、フルスケール時のデジタル信号の大きさをｗｆとする。まず、デジタルロードセル２を無負荷状態とし、ＣＰＵ１４に外部から命令を与えて、ｗｉを記憶させる（ステップＳ２）。このデジタルロードセル２の使用に規定された容量分の基準分銅をデジタルロードセル２に載荷する（ステップＳ４）。このとき、Ａ／Ｄ変換器１２のデジタル信号がｗｆとなる。スパン係数記憶命令を外部からＣＰＵ１４に与えると、ＣＰＵ１４は、ｗｆからｗｉを減算して、その減算値を記憶し（ステップＳ６）、基準分銅の重量ｗｓを（ｗｆ−ｗｉ）で除算し、ロードセルスパン係数ｋｏを算出し、これを記憶しておく（ステップＳ８）。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器１２の出力をｗａｄとすると、任意のロードセル負荷荷重に対するデジタル荷重出力値ｗｅは、上記のように決めたロードセルスパン係数ｋｏを用いて、
ｗｅ＝ｋｏ（ｗａｄ−ｗｉ）
と表される。ｗｉはデジタルロードセル２のスパン調整時には記憶する必要があるが、スパン調整後には必ずしも記憶させる必要はない。これは、デジタルロードセル２単体では、重量測定システムではないからデジタルロードセル２単体のイニシャル荷重を記憶させてもあまり意味がない。そこで、デジタルロードセル２から出力されるデジタル荷重信号には、ブリッジ回路の不平衡電圧成分などロードセルの負荷荷重に直接に関係のない荷重相当分の電気信号も加わった総合のデジタル荷重信号を出力するように、図４に示すように、ｋｏ・ｗａｄの演算を行ったＷｅ’を出力する（ステップＳ１０）。これを上述した親ロードセルに送信する（ステップＳ１２）。
【００３４】
このようなＷｅ’のデジタル荷重信号を、秤演算機能を有するデジタル指示計に入力して、デジタル指示計にて被計量物のみの荷重を、デジタル表示計量値に変換するシステムは存在する。しかし、このようなデジタル指示計を作成する能力のない一般機械プラント製造業者は、汎用情報機器以外にデジタル指示計を用いなければ、重量計測システムを構成できず、またシステムの小型化、コスト面から見て好ましくない。また、デジタル指示計によって表示データや操作手順等が規制を受けるので、圧力、温度等の他の測定信号を集約した表示・操作を、汎用情報機器において実施するとき、データ表示、操作面での思想統一がとれなくなる。
【００３５】
そこで、各デジタルロードセル２に秤演算機能を持たせ、そのうちの１台のロードセルの秤演算機能を作動させることによって、デジタル指示計を不要としている。しかも秤演算に関係する操作命令や設定データを全て汎用情報機器１６から与え、デジタルロードセル２によって生成され、外部に出力する必要なデータは、全て汎用情報機器１６によって読みとれるようにしている。しかも、操作命令は、デジタルロードセル２のメーカがコード信号として公開しているので、このコード信号のみを発生させれば、秤機能演算を作動させることができる。
【００３６】
秤機能演算について、まず１台のデジタルロードセル２からなる重量測定システムを例に説明する。ロードセルを載台に接続したとき、被計量物が載台上にないときでも、ロードセルの無負荷調整時点の荷重信号ｗｉに、載台の重量成分や、載台への付着物、ロードセル調整時点から変動した増幅器のオフセットドリフト成分、ブリッジ回路の不平衡成分が加わり、Ａ／Ｄ変換器１２によってデジタル信号に変換される。ロードセル調整時点の無負荷荷重信号ｗｉ以外に加わる荷重成分をｗｉｏと置くと、載台に被計量物が存在しない場合のＡ／Ｄ変換器１２の出力ｗａｄは、
ｗａｄ＝ｗｉ＋ｗｉｏ
である。従って、デジタル荷重信号Ｗｅ’は、
Ｗｅ’＝ｋｏ・ｗａｄ＝ｋｏ・（ｗｉ＋ｗｉｏ）
となる。ここで、はかりの調整時点における載台に被計量物が乗っていない状態でのデジタル荷重信号の大きさをイニシャル値Ｗｉと定義すると、Ｗｉは、
Ｗｅ’＝ｋｏ・（ｗｉ＋ｗｉｏ）＝Ｗｉ
となる。重量測定システムは、被計量物の重量のみを表示することが要求されるので、はかりの調整時点においてイニシャル値記憶命令によってＣＰＵ１４のイニシャル値記憶用メモリにＷｉを記憶させ、被計量物を載台上に置くことによってロードセルから出力される荷重Ｗｅ２＝ｋｏ・ｗａｄから、はかりが無負荷の時のイニシャル荷重Ｗｉを減算することによって被計量物の荷重が求められるようにする。例えば、被計量物の重量をＷｐとすると、Ｗｐは、
Ｗｐ＝ｋｏ・ｗａｄ−Ｗｉ
として算出される。
【００３７】
この実施の形態のように４台のデジタルロードセル２によって載台を指示する場合、４台のデジタルロードセル２の合計出力によって被計量物の負荷荷重が得られる。各デジタルロードセルにおけるデジタル荷重信号を
Ｗｅｎ’＝ｋｏｎ・ｗａｄｎ  但し、ｎ＝１，２、３、４
としたとき、複数のデジタルロードセル２によって荷重支持された従来の荷重演算方式に倣うと、子ロードセルのデジタル荷重信号は伝送路２６を介して親ロードセルに伝送され、親ロードセルにおけるデジタル荷重信号も含めて、４台のデジタルロードセル２からのデジタル荷重信号が親ロードセルによって合計され、重量測定システムとしての荷重信号に表される。
【００３８】
各デジタルロードセル２のデジタル荷重信号の合計値をＷｅｔとすると、
0004776821.tif 000002
と親ロードセルのＣＰＵ１４において演算処理する。
【００３９】
デジタルロードセル４台分の調整時点におけるイニシャル重量の合計値Ｗｉｔは、載台上に被計量物が存在しないときの４台のデジタルロードセル２のデジタル荷重信号Ｗｅ１’、Ｗｅ２’ Ｗｅ３’ Ｗｅ４’の合計値Ｗｅｔの値である。この値を外部情報機器１６からのイニシャル値記憶命令によって、親ロードセルのＣＰＵ１４のイニシャル値記憶用メモリに記憶させ、被計量物の重量を
Ｗｅｔ−Ｗｉｔ
として演算する。
【００４０】
この差の値は、被計量物の計量値を表現するデータ（表示計量値）を得るための基本データとなる。
【００４１】
物体の重量を正しく表すには、基準をなす重量を持つ基準分銅を載台に乗せたとき、基準分銅の重量が、基準分銅によるＷｅｔ−Ｗｉｔによって表されるようにしなければならない。基準分銅の重量値Ｗｓと、Ｗｅｔ−Ｗｉｔの間に変換係数Ｋｔを設けて、
Ｗｓ＝Ｋｔ・（Ｗｅｔ−Ｗｉｔ）
が成立するように変換係数Ｋｔを定める。このＫｔを秤機能演算手段において決定する動作がスパン調整である。
【００４２】
変換係数Ｋｔを決定した後に、重量測定システムとしての計量値Ｗｑｔを、
Ｗｑｔ＝Ｋｔ・（Ｗｅｔ−Ｗｉｔ）
と表す。しかし、デジタル指示計を計量器国際基準に準拠させるためには、上述した表示計量値よりも、同じ重量に対してＷｑｔが４倍以上高い分解能を持つようにしなければならない。そのため、Ａ／Ｄ変換器１２からのデジタル信号が、この基準に対応できるように、表示計量値に対して充分に分解能が高いデジタル荷重値が得られるように、Ａ／Ｄ変換器１２及びアナログロードセル４を構成しておく。
【００４３】
スパンの調整後にも、デジタル荷重信号は電気的、機械的要因によってドリフトするので、無負荷時にＷｑｔ≠０になることがある。従って、重量計測システムとして使用できるようにするためには、スパン調整完了後の無負荷状態において零点調整する必要がある。即ち、無負荷状態においてＷｑｔを元にした計量表示値が０になるように調整する。
【００４４】
この調整は、次のように行う。即ち、親デジタルロードセルに汎用情報機器１６から零点調整命令が与えられたとき、その時点でのＷｑｔの値を親ロードセルのＣＰＵ１４に付属する零点メモリ回路に記憶させる。零点処理を含んだ内部計量値をＷｒｔ、零点メモリに記憶されている荷重値をＷｚｔとすると、Ｗｒｔは
Ｗｒｔ＝Ｋｔ・（Ｗｅｔ−Ｗｉｔ）−Ｗｚｔ
によって求められる。零点調整命令を受けると、親ロードセルのＣＰＵ１４は、そのときのＷｒｔの値をＷｚｔに記憶させる。これによってＷｒｔの値は、０となる。
【００４５】
零点処理機能を含んだ内部計量値Ｗｒｔは、それよりも分解能の低い表示計量値へ次のような演算によって変換される。重量測定システムの最小表示量は、０、１、２・・・か、０、２、４、６・・・か、０、５、０，５・・・または、これらの数値に１０ｍ（ｍは整数）を乗算した値で増減する。これら最小表示量をＣ、最小表示量当たりのカウント数（Ｗｒｔの値）Ｄが与えられると、重力測定システムの表示計量値Ｗｄｔは、
Ｗｄｔ＝Ｗｒｔ・Ｃ／Ｄ
によって算出される。
【００４６】
このような秤機能演算手段を、各デジタルロードセル２が有し、汎用情報機器１６によって指定されたデジタルロードセル２が親ロードセルとして、秤機能演算手段を動作させる。
【００４７】
このような演算や操作を汎用情報機器１６から行う場合、図５に示すように、各デジタルロードセル２に公開コードによる命令を送信して、親子ロードセルの設定を行う（ステップＳ１４）。汎用情報機器１６において、上述したＣ、Ｄ及び重量測定システムのスパン調整に使用する基準分銅荷重Ｗｓ’を設定する（ステップＳ１６）。汎用情報機器１６から親ロードセルに、公開コードを付して、Ｃ、Ｄ、Ｗｓ’を送信する（ステップＳ１８）。ここで、公開コードは、どの値がＣ、Ｄ、Ｗｓ’であるかを、親ロードセルが識別できるように付されている。親ロードセルでは、Ｃ、Ｄ、Ｗｓ’が記憶される（ステップＳ２０）。親ロードセルでは、ＣＰＵ１４が、Ｗｓ’の値をスパン算出計算に備えて、
Ｗｓ＝Ｗｓ’・（Ｄ／Ｃ）
と演算されて、ＣＰＵ１４に付属するメモリに記憶される（ステップＳ２２）。
【００４８】
スパン調整を行う場合、図６に示すようにスパン調整モード命令の公開されたコード信号を汎用情報機器１６から親ロードセルに送信する（ステップＳ２４）。親ロードセルは、スパン調整モードで動作を開始する。調整作業者が、載台に何も乗っていないことを確認して、イニシャル記憶命令を表す予め公開されたコード信号を送信する（ステップＳ２６）。親ロードセルは、この命令を受けると、ＷｅｔをＣＰＵ１４に付属するイニシャル値メモリに記憶する（ステップＳ２８）。この記憶によってＷｅｔ−Ｗｉｔが０になったことを確認して、載台上に基準分銅を載荷する（ステップＳ３０）。なお、Ｗｅｔ−Ｗｉｔが０になったことを汎用情報機器１６において確認するために、親ロードセルは、汎用情報機器１６に対して、Ｗｅｔ−Ｗｉｔを識別コードを付して送信している。この他に、Ａ／Ｄ変換器１２のデジタル信号ｗａｄ、デジタル荷重信号Ｗｅｎ’もそれぞれ識別コードを付して、送信している。
【００４９】
分銅が載せられたことを確認した上で、汎用情報機器１６からスパン調整命令を表す公開されたコード信号が親ロードセルに送信される（ステップＳ３２）。親ロードセルは、この命令を受けると、Ｋｔ＝Ｗｓ／（Ｗｅｔ−Ｗｉｔ）の演算を行い、スパン係数Ｋｔを算出し、親ロードセルのＣＰＵ１４に付属するメモリに記憶し（ステップＳ３４）、予め公開されたスパン係数を表す識別コードを付して汎用情報機器１６に送信する（ステップＳ３６）。汎用情報機器１６では、送信されたＫｔを不揮発性メモリに記憶し（ステップＳ３８）、親ロードセルを故障等によって交換する際、汎用情報機器１６からＫｔを送信して、再度スパン調整を行う手間を省いている。
【００５０】
このようにしてイニシャル荷重の調整、スパン調整が行われた後、図７に示すように、公開されたコード信号によって表される稼働モード命令を汎用情報機器１６から親ロードセルに伝送する（ステップＳ４０）。親ロードセルは、上述したようにＷｒｔ、Ｗｄｔを算出し、これらに識別コードを付して、汎用情報機器１６に伝送する（ステップＳ４２）。
【００５１】
これらＷｒｔ、Ｗｄｔは、そのまま出力しても良いが、デジタルフィルタ演算及びちらつき防止演算等の安定処理を実行して出力するのが望ましい。デジタルフィルタ演算は、振動するＷｒｔ、Ｗｄｔを平滑するためのもので、例えば低域通過フィルタまたは帯域除去フィルタを構成する。或いは移動平均の演算を行っても良い。ちらつき防止演算は、表示計量値が例えばプラスマイナスの最小表示量の範囲でちらついた場合に、０、＋１度目、或いは−１度目のうちのいずれかの値をできる限り一定的に表示させる演算である。
【００５２】
更に、Ｗｒｔ、Ｗｄｔは、安定判別済み計量値に変換して、出力することもある。これは、重量計測システムの過渡応答が収束して、例えばＷｄｔが一定時間以上の間、一度目以内の変化が続けば、安定領域に入ったと判別し、被計量物の重量値を１つの値、即ち安定計量値に決定する変換が行われる。安定計量値とは、一義的に被計量物に与えられる測定重量値であり、汎用情報機器１６からプリンタや上位コンピュータに伝送される。
【００５３】
図８に示すように、汎用情報機器１６から公開されたコード信号による零点調整命令が親ロードセルに与えられると（ステップＳ４４）、親ロードセルにおいてそのときのＷｒｔをＷｚｔとして記憶させられる（ステップＳ４６）。以後、Ｗｒｔ及びＷｄｔの値は共に零となる。
【００５４】
汎用情報機器１６を使用する各デジタルロードセル２の使用者は、公開された命令や識別コード信号を発生させる等のソフトウエアやデータ通信のソフトウエアの作成は必要であるが、重力測定システムのノウハウにかかわるソフトウエアの作成は不要であり、もちろん、デジタル指示計も不要である。
【００５５】
しかも、汎用情報機器１６の表示装置のどの画面においてどの命令コードをどのような構成したソフトキーを操作することによって発生させるかの決定、親ロードセルからの各種データを汎用情報機器１６の表示装置のどの画面においてどのような形態で表示させるかは、全て汎用情報機器１６の使用者の自由意思で決定することができるので、使用者は、極めてフレキシビリティの高い重量測定システムを構成することができる。
【００５６】
さらに、この実施の形態では、ロードセルスパン係数ｋｏｎ（ｎ＝１、２、３、４）とは別に、重量測定システム用のスパン係数Ｋｔを持っているので、予め同じ基準分銅でスパン調整されたデジタルロードセルを使用していれば、どのデジタルロードセル２が故障しても、新しいデジタルロードセルに交換すれば、交換したロードセル２は、交換前のデジタルロードセルと同じ荷重に対して同じ値を出力する。従って、重量測定システムとして、改めて基準分銅を載台に載せて、スパン調整を再び行う必要はない。また、親ロードセルが故障して交換する場合には、親ロードセルを指定する際に、汎用情報機器１６から既に記憶させてあった重量測定システム用のスパン係数Ｋｔや、その他の設定も親ロードセルに送信すれば、重量測定システムとして再度スパン調整を行う必要がない。これら汎用情報機器からのスパン係数Ｋｔ等の受信命令にも公開された命令コードが付されているし、スパン係数Ｋｔに対しても識別コードが付されている。
【００５７】
ところで、上述したデジタルロードセル２のスパン調整を行う場合、Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号は、充分な安定性が必要なため、ＣＰＵ１４において大きい時定数を持つデジタルフィルタを構成し、このデジタルフィルタをデジタル信号が通過することが必要である。一方、各デジタルロードセル２のデジタル荷重信号を用いて、重量測定システムを構成する場合、重量測定システムの秤系としての固有振動数や、据え付け場所の床振動などを充分に除去するのに適したフィルタ演算を、各デジタルロードセルからのデジタル荷重信号のそれぞれに対してまたは合計値に対して親ロードセルにおいてフィルタ演算を行う。従って、デジタルロードセルから出力されるデジタル荷重信号は、ロードセルのスパン調整時や出力信号のチェック時のようにフィルタ演算を行ったものと、親ロードセル側でフィルタ演算を行うためにデジタルロードセル側ではフィルタ演算を行っていないものまたはロードセル単体でスパン調整する場合とロードセルが秤に使われた場合との２種類が選択できるようにする。フィルタ演算部を通すか、通さないかまたはどちらのフィルタを選ぶか等は、汎用情報機器１６からの命令によって選択できるようにする。従って、親ロードセルに伝送するデジタル荷重信号は、秤用として使用時には、全くフィルタ演算処理を行わない場合の他に、ロードセルスパン調整時のフィルタよりも時定数の小さいデジタルフィルタ演算処理を行う場合もある。
【００５８】
上記の実施の形態では、４台のデジタルフィルタを使用したが、これに限ったものではなく、２台以上のデジタルフィルタを使用することができる。また、上記の実施の形態では、各デジタルフィルタ２によって載台を支持したが、載台に限ったものではなく、例えばホッパ等の物品収容槽を支持するように構成することもできる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、本発明による重量測定システムでは、各デジタルロードセルのうち、少なくとも１台が、秤機能演算手段を備えているので、特別にデジタル指示計を設けなくても、重量測定を行うことができる。また、全てのデジタルロードセルが秤機能演算手段を備えているので、特定のデジタルロードセルにのみ秤機能演算手段を設ける必要がなく、製造が容易になる。しかも、汎用情報機器によって、これら複数のデジタルロードセルのうち１台の秤機能演算手段を動作させることができるので、汎用情報機器によって他の測定装置も制御するような場合、他の測定装置と組み合わせた総合的な測定システムを、汎用情報機器によって制御することができる。また、公開されたコード信号に基づいて秤機能演算手段が制御されるので、汎用情報機器の操作者は、公開されたコード信号を発生させる必要はあるが、秤機能演算手段をどのように構成するかについてのノウハウまでは、修得する必要はなく、比較的簡単に重量測定システムを、デジタルロードセルと、汎用の情報機器とによって構成することができる。安定処理手段も予め秤機能演算手段には組み込まれているので、使用者は、安定処理に関する手段を自前で作成する必要がない。更に、各デジタルロードセルを個別にスパン調整し、更に各デジタルロードセルのデジタル荷重信号を統合したものに対して重量測定システムとしてスパン調整を行えるので、例えば１台のデジタルロードセルが故障して、新たなデジタルロードセルに交換が行われても、重量測定システムとしてスパン調整をやり直す必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態の重量測定システムのブロック図である。
【図２】図１の重量測定システムで使用しているデジタルロードセル及びそれの変形例を示す図である。
【図３】図１の重量測定システムにおけるデジタルロードセルでのスパン調整のフローチャートである。
【図４】図１の重量測定システムにおけるデジタルロードセルでのデジタル荷重信号の出力のフローチャートである。
【図５】図１の重量測定システムにおける初期設定のフローチャートである。
【図６】図１の重量測定システムにおけるスパン調整のフローチャートである。
【図７】図１の重量測定システムにおける重量測定のフローチャートである。
【図８】図１の重量測定システムにおける零点調整のフローチャートである。
【符号の説明】
２  デジタルロードセル
４  アナログロードセル
６  起歪体
８  ストレインゲージ
１２  Ａ／Ｄ変換器
１４  ＣＰＵ
１６  通信装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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