JP6332716B2 - 電子秤 - Google Patents

Description

本発明は、電磁平衡式電子秤に関する。

天秤の性能確認は、外部から分銅を計量皿に載せ降ろしし、その繰返し性をみるのが一般的である。この場合、外部分銅が必要であり、さらにその載せ降ろしの技能がないと、天秤の性能を正しく測定できない。特に、感度の高い分析天秤では、載せるときの周囲の空気の動きに注意する事、風防の開け閉めを短時間で行う事、手を風防に入れ対流を発生させないようにする事など、測定上の注意を守る必要がある。また、周囲環境や測り方が悪いと、繰返し性の測定結果が悪かった場合、周囲環境や測り方が悪いのか、それとも本当に天秤の性能が出ていないのかが分からなくなり、最終的に目的とする正確な計量が行えなくなる。

近年の天秤には、天秤の内部機構に分銅を内蔵し、この内蔵分銅を自動で載せ降ろしさせることで上記の解決を図り、これにより性能確認を行えるものが知られている（例えば特許文献１や特許文献２）。

特開２００１−１３００１号公報 特開２０１２−１５４８７８号公報（段落００３３、段落００３５等）

確かに、内蔵分銅を使えば天秤の繰返し性のチェックは容易にできる。しかし、実現するためには、載せ降ろしの駆動部含め分銅も内蔵しなければならず、費用が嵩んでしまう。

また、内蔵分銅は校正にも使用するため、秤量に近い質量の分銅を設置することが多い。しかし実際には、ユーザはもっと微少な変化を計量したい場合が多く、微少な荷重での性能確認を行うには、通常の内蔵分銅は重すぎであり、実態と異なっている。

また、内蔵分銅を利用する場合、分銅を含めた駆動系周りの空気の動きが測定値に少なからず影響を与える場合があり、高感度の天秤には、駆動系が最小限のメカニズムが望まれる。

また、ライン組み込み用の天秤では、天秤自身にコンパクトなサイズが要求されるため、内蔵分銅を設置するとどうしても大型化してしまうので内蔵分銅を排除し、外部分銅でしか性能確認を行えない場合がある。

本発明は、従来技術の問題点に基づいて為されたもので、外部分銅も内蔵分銅も使用せずに、自身の機構により荷重を載せ降ろしすることのできる電子秤を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係るある態様の電磁平衡式電子秤では、計量皿からの荷重の伝達を案内するロバーバル機構と、前記ロバーバル機構に案内されて揺動するビームと、前記ビームの位置を検出するビーム位置検出部と、前記ビーム位置検出部の平衡状態を二以上設定するビーム平衡設定部と、を有する。

または、ある態様の電磁平衡式電子秤では、計量皿からの荷重の伝達を案内するロバーバル機構と、前記ロバーバル機構に案内されて揺動するビームと、前記ビームの先端に穿設された窓部と、前記窓部を介した一方に配置された発光素子と、前記窓部を介した他方に配置され前記窓部に対して上下に配置された光起電力効果を備える受光素子とを有するビーム位置検出部と、前記上下の受光素子の出力した光電流の一方の電流／電圧変換部の変換係数を他方の電流／電圧変換部の変換係数とは異なる値に変更し、前記ビーム位置検出部の平衡状態を二以上設定するビーム平衡設定部と、を有する。

上記態様で説明すれば、電流／電圧変換部（以下、Ｉ／Ｖ変換部）の変換係数が変更された直後、ビーム位置検出部の受光回路では、上下１：１であった既存の平衡比率が変更され、変換後の電圧が不均一となる。そのため、この電圧差が解消するようビームが動き、やがてビームは水平から傾いた位置で平衡する。このビーム位置のずれを受けて、測定されるゼロ点荷重も変化する。このことは、電子秤からみれば、あたかも荷重が計量皿に載っている（または荷重が計量皿から取り除かれた）のと同等の状態となる。

すなわち、ビーム位置検出部における上下の受光素子の出力した光電流の一方Ｉ／Ｖ変換部の変換係数を、他方のものとは異なる値に変えることのできるビーム平衡設定部により、電磁平衡式電子秤の作動原理を利用して、故意にビーム位置検出部におけるビームの平衡位置を電気的にずらすことで、実際に分銅を載せなくとも、仮想的に荷重（仮想荷重）を発生させることができる。

上記電磁平衡式電子秤において、好ましくは、前記二以上の平衡状態のうち、二つの状態に交互に変更することで秤の繰り返し性をチェックする性能確認手段を備える。

上記電磁平衡式電子秤において、好ましくは、前記二以上の平衡状態のうち、二つの状態の測定値を利用して秤の校正を行う校正手段を備える。

上記電磁平衡式電子秤において、仮想荷重の載せ降ろし、すなわちビーム平衡設定部にて変換係数を変更するには、具体的には、抵抗負荷手段による他の抵抗の接続ＯＮ／ＯＦＦで行うことができる。すなわち、電気的に、他の抵抗の負荷とその解除を繰り返すことで、仮想荷重の載せ降ろしが行えるため、秤の繰り返し性を容易にチェックすることができる。また、この仮想荷重を校正用の分銅として利用することができる。

本発明の電子秤によれば、外部分銅も内蔵分銅も使用せずに、自身の機構を利用して、自動で荷重を載せ降ろしすることができる。

本発明の好適な形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明の前提となる電磁平衡式の電子秤１の基本形とその作動原理について、図１を用いて説明する。図１は電磁平衡式電子秤の装置構成図である。

電磁平衡式の電子秤１は、ロバーバル機構２を有しており、ロバーバル機構２は、荷重を受ける柱状の浮き枠２１、秤のケース等に固定される固定部２２、浮き枠２１と固定部２２との間をヒンジ要素２５を介して連結する上副桿２３と下副桿２４を備える。計量皿６は、浮き枠２１の上面に支持されている。計量皿６で受けた荷重は、ロバーバル機構２に案内されて、浮き枠２１に二つの吊りバンド２６，２７で連結されたビーム２８に伝達される。

固定部２２には、電磁部３０が設置されている。電磁部３０は、ヨークおよびヨーク内に配置したマグネットを備えた永久磁石３１と、マグネットの周囲に配置された駆動コイル３２を備える。駆動コイル３２はビーム２８に固定されている。

ビーム２８には、ビーム位置検出部４０が配置されている。図２は従来の電磁平衡式電子秤の構成ブロック図であり、ビーム位置検出部４０の詳細を記載している。ビーム位置検出部４０は、窓部４１、ＬＥＤ４２、フォトダイオード(受光素子)４３，４４を備える。窓部４１は、ビーム２８の先端に穿設されている。窓部４１を介した一方には、ＬＥＤ（発光素子）４２が配置されている。他方には、フォトダイオード４３，４４が、上下に配置されている。

図３はビーム位置検出部の様子を説明する図である。ＬＥＤ４２からの光は、窓部４１を通過し、ビーム２８の上下の動きにつれて、上下のフォトダイオード４３，４４に受光される。計量皿６に荷重がかかっていない場合、つまり無負荷の場合、ビーム２８は、基準の平衡位置（水平の位置、但し厳密な水平とは限らない略水平の状態）に平衡し、窓部４１の投影像４１ａは上下のフォトダイオード４３，４４に均一に投影するため、上下のフォトダイオード４３，４４が受光する量は等量である（図３に示す（ａ）の状態）。一方、計量皿６に荷重がかかると、ビーム２８が旋回し、ビーム２８の先端の窓部４１の位置が上方に移動する（図３に示す（ｂ）の状態）。このとき、上のフォトダイオード４３に達する光は、下のフォトダイオード４４よりも大きくなる。上下のフォトダイオード４３，４４は、受光した光を電流（以下、上をＩａ、下をＩｂとする）に変換して出力する。上のフォトダイオード４３の先には上側Ｉ／Ｖ変換部４７ａが接続されており、電流Ｉａは電圧Ｖａに変換される。下のフォトダイオード４４の先には下側Ｉ／Ｖ変換部４７ｂが接続されており、電流Ｉｂは電圧Ｖｂに変換される。上側Ｉ／Ｖ変換部４７ａの変換係数Ｋａおよび下側Ｉ／Ｖ変換部４７ｂの変換係数Ｋｂは固定され、かつ等価となるように設計されている。上側Ｉ／Ｖ変換部４７ａおよび下側Ｉ／Ｖ変換部４７ｂには一般的に演算増幅器が利用されている。

上側Ｉ／Ｖ変換部４７ａおよび下側Ｉ／Ｖ変換部４７ｂの先には、前述した電圧Ｖａ、Ｖｂの差分を出力する差動増幅器５１と、ＰＩＤ制御部５２と、ドライブアンプからなるコイル駆動部５３とが接続されており、電圧Ｖａ、Ｖｂの不均一を解消するよう機能する。すなわち、上記の基準の平衡位置から移動したビーム２８を引き戻すため、上下のフォトダイオード４３，４４の出力した電圧ＶａとＶｂの差分Ｖｃについて、Ｖｃ＝０となるまで駆動コイル３２に流す電流が増減され、ビーム２８が再び基準の平衡位置 に至るまで、すなわち、ビーム位置検出部４０が再び平衡と判断されるに至るまで、フィードバック制御が行われる。最終的には、荷重の大きさに応じた電流が駆動コイル３２に流れる事になる。なお、計量皿６に荷重がかからず計量皿６のみの状態でも、計量皿６も含めたロバーバル機構２はゼロ点の荷重として負荷されるので、これに釣り合う電流が流れる。

一方、駆動コイル３２には、荷重電流用Ｉ／Ｖ変換器６１、Ａ／Ｄ変換器６２、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）６３が接続されており、荷重電流用Ｉ／Ｖ変換器６１にて駆動コイル３２を通して流れる荷重電流を電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換器６２により前記電圧を数値化し、ＭＰＵ６３にて荷重の測定値に変換される。ＭＰＵ６３は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んでおり、ＲＯＭには各種制御プログラムが記録され、実行される。ＭＰＵ６３には、操作キー６４、表示部６５等が接続されており、各種操作や各種結果の確認が行える。

以上が、電磁平衡式の電子秤１の基本形とその作動原理である。これに対し、本形態の構成を以下説明する。なお、従来と同様の構成については同一の符号を用いて説明を割愛する。

図４は本発明の実施の形態に係る電磁平衡式電子秤の構成ブロック図、図５は図４の要部回路図である。従来と異なる点は、本形態では、上のフォトダイオード４３に接続される上側Ｉ／Ｖ変換部４７Ａの変換係数ＫＡは可変に構成されている。ＭＰＵ６３には、平衡比率決定部７２が備えられている。上側Ｉ／Ｖ変換部４７Ａおよび平衡比率決定部７２がビーム平衡設定部となる。

下のフォトダイオード４４に接続される下側Ｉ／Ｖ変換部４７ｂは、図２に示す従来の下側Ｉ／Ｖ変換部４７ｂ と同一のものであり、変換係数Ｋｂは固定である。図５ではその構成の一例が記載されている。下側Ｉ／Ｖ変換部４７ｂは、演算増幅器４５ｂと抵抗４６ｂを有する。一例として、抵抗４６ｂの抵抗値は１００ｋΩに設定されている。すなわち、この場合、変換係数Ｋｂは、１００ｋΩ（固定）である。

一方、上側Ｉ／Ｖ変換部４７Ａは、図５に示すように演算増幅器４５ａに、既存抵抗４６ａと、第１の抵抗７３ａ１，第２の抵抗７３ａ２，第３の抵抗７３ａ３および第４の抵抗７３ａ４が並列に接続されている。既存抵抗４６ａとこれら他の抵抗７３ａ１〜７３ａ４には、一対にアナログスイッチ７１が接続されている。既存抵抗４６ａと他の抵抗７３ａ１〜７３ａ４は、それぞれ異なる抵抗値を持ち、一例として、既存抵抗４６ａは下の抵抗４６ｂと等価の１００ｋΩ、第１の抵抗７３ａ１は９１ｋΩ、第２の抵抗７３ａ２は８５ｋΩ、第３の抵抗７３ａ３は３９ｋΩ、第４の抵抗７３ａ４は８ｋΩに設定されている。すなわち、この場合、変換係数ＫＡは、１００ｋΩ，９１ｋΩ，８５ｋΩ，３９ｋΩ，８ｋΩのいずれかとなり、可変である。

上側Ｉ／Ｖ変換部４７Ａの既存抵抗４６ａ及び他の抵抗７３ａ１〜７３ａ４は、平衡比率決定部７２からの変換比率選択信号（０）〜（４）により、いずれか一つが負荷される。既存抵抗４６ａは選択信号(０)で負荷され、第１の抵抗７３ａ１は選択信号(１)で負荷され、第２の抵抗７３ａ２は選択信号(２)で負荷され、第３の抵抗７３ａ３は選択信号(３)で負荷され、第４の抵抗７３ａ４は選択信号(４)で負荷される。

通常の秤量物の計量作業を行う場合は、平衡比率決定部７２は、上下の受光回路の比率が等価となるように、選択信号（０）により既存抵抗４６ａを使用する。これにより、従来通り、ビーム２８が水平の状態で平衡が形成される（第１の平衡状態）。

一方、後述する秤の性能確認方法または秤の校正方法を行う場合は、平衡比率決定部７２は、上下の受光回路の変換比率を変更させるため、選択信号（１）〜（４）のいずれかを、生じさせたい仮想荷重に応じて選択する。

ここで、平衡比率決定部７２により、選択信号（２）が出力された場合で、本形態に係る電子秤１の動作を説明する。上下のフォトダイオード４３，４４には、定電流源７５から例えば１００μＡの定電流が供給されており、選択信号（２）が出力された直後では、計量皿６は無負荷なのでビーム２８は水平であり、上下のフォトダイオード４３，４４からの電流Ｉａ、Ｉｂは等価（５０μＡ）である。しかし、選択信号（２）により、上の受光回路では、電流Ｉａには第２の抵抗７３ａ２（８５ｋΩ）が負荷されるため、電圧Ｖａが、既存抵抗４６ａを使用する場合（−５．０Ｖ）から小さくなり(−４．２５Ｖ)、下の受光回路の電圧Ｖｂ（−５．０Ｖ）とのアンバランスが生じる。このため、電圧Ｖａ＝電圧Ｖｂとなるように機能し、ビーム２８が上方に移動する。最終的に、ビーム２８が上に傾いた状態で、上の受光回路の電流Ｉａが５４μＡ、下の受光回路の電流Ｉｂが４６μＡ、電圧Ｖａ＝Ｖｂ＝略−４．６Ｖで収束する（第２の平衡状態）。ロバーバル機構２の平衡位置の変化に伴い、計量皿６が押される方向にずれるため以前よりも大きなゼロ点荷重となる。これを受けて、駆動コイル３２から得られる電流値が変わり、ビーム２８が水平状態のときに測定されるゼロ点荷重よりも大きなゼロ点荷重が測定される。このことは、電子秤１からみれば、あたかも荷重が計量皿６に載っているのと同等の状態となる。

このように、本形態の電子秤１は、上下のフォトダイオード４３，４４の出力した光電流のＩ／Ｖ変換係数ＫＡおよびＫｂを非等価にし、上下の平衡比率を変更して、ビーム位置検出部４０で検出されるビーム２８の平衡位置を、当初の基準の平衡位置 （第１の平衡状態）から故意に他の位置（第２〜第５の平衡状態）へずらすことで、各平衡状態に応じた仮想荷重を発生させることができる。すなわち、実際に分銅を載せなくとも、あたかも計量皿６に荷重を載せたのと同様の状態を作ることができる。

なお、同様に、平衡比率決定部７２により、選択信号（１）が出力された場合、電流Ｉａには第１の抵抗７３ａ１が負荷され、第３の平衡状態が形成される。選択信号（３）が出力された場合、電流Ｉａには第３の抵抗７３ａ３が負荷され、第４の平衡状態が形成される。選択信号（４）が出力された場合、電流Ｉａには第４の抵抗７３ａ４が負荷され、第５の平衡状態が形成される。仮想荷重は、上下の平衡比率の差を大きく設定するほど、大きく発生させることができる。

次に、この仮想荷重の載せ降ろしは、平衡比率決定部７２の選択信号のＯＮ／ＯＦＦにより行うことができる。すなわち、電気的に、他の抵抗７３ａ１〜７３ａ４のいずれかの負荷とその解除を繰り返すことで、仮想荷重の載せ降ろしにより、秤の繰り返し性をチェックすることができる。以下、説明する。

図６は、本発明に係る電子秤による秤の性能確認方法のフロー図である。まず、ステップＳ１で、操作キー６４から、上下の受光回路の平衡比率の基準値Ａ０、変更したい平衡比率となる変更値Ａｎ、繰り返し回数Ｎを設定する。前記の設定は、操作キー６４等から行われる。基準値Ａ０は、受光回路の比率、上：下＝５０％（ＫＡ＝１００ｋΩ）：５０％（Ｋｂ＝１００ｋΩ）、Ａ０＝０．５／０．５＝１．０を基本とする。ただし、自身のゼロ荷重を大きくとるためにベースとなる基準値を高め（例；Ａ０＝１．２）にしても良い。変更値Ａｎは、上記の例であれば、上：下 ＝４６％（ＫＡ＝８５ｋΩ）：５４％（Ｋｂ＝１００ｋΩ）でＡｎ＝０．４６／０．５４＝０．８５である。次にステップＳ２で、回路に基準値Ａ０を指定する。上記の例であれば、平衡比率決定部７２は、選択信号（０）を出力する。次にステップＳ３で、基準値Ａ０のときの測定値Ｗ０を読み込む。次にステップＳ４で、回路に変更値Ａｎを指定する。上記の例であれば、平衡比率決定部７２は、選択信号（２）を出力する。次にステップＳ５で、変更値Ａｎのときの測定値Ｗｎを読み込む。次にステップＳ６で、測定値のスパンＳｎを計算する。スパンＳｎ＝Ｗｎ−Ｗ０であり、例えば測定値Ｗ０＝２０．００００ｇで測定値Ｗ１＝２３．３０００ｇであれば、Ｓｎ＝３．３０００ｇである。次にステップＳ７で、ステップＳ１で設定した回数Ｎだけ繰り返したかを判断する。行っていなければ、ステップＳ２に戻る。行っていれば、ＭＰＵ６３で、Ｎ回分の測定値スパンＳｎから標準偏差σを算出して、終了する。以上の演算は、ＭＰＵ６３にて行われる。ＭＰＵ６３が性能確認手段である。

すなわち、電子秤１は、ビーム平衡設定部（上側Ｉ／Ｖ変換部４７Ａ）により設定できる二以上の平衡状態のうち、基準の平衡位置と載置したい仮想荷重に対応する他の平衡位置との二つの状態に交互に変更することで、前記基準の平衡位置で測定された測定値と前記他の平衡位置で測定された測定値とから、秤の繰り返し性をチェックする性能確認手段を備える。

図７は、図６の性能確認方法による測定結果であり、例としてひょう量２００gの天秤にて、受光部の上下の比率を変えたときの仮想荷重の値と繰り返し性（標準偏差）σを示す。標準偏差が０．１ｍｇ以下の場合を◎、標準偏差が０．１ｍｇ超〜１０ｍｇの場合を○、標準偏差が１０ｍｇ超の場合を△と評価したものである。

「標準状態」は、選択信号（０）により、下は抵抗４６ｂ、上は既存抵抗４６ａとしたものであり、受光回路の比率は上：下＝５０％（ＫＡ＝１００ｋΩ）：５０％（Ｋｂ＝１００ｋΩ）、変更値はＡｎ＝１．０である。「状態Ａ」は、選択信号（１）により、下は抵抗４６ｂ、上は第１の抵抗７３ａ１としたものであり、受光回路の比率は上：下＝４８％（ＫＡ＝９１ｋΩ）：５２％（Ｋｂ＝１００ｋΩ）、変更値はＡｎ＝０．９２であり、結果、仮想荷重は１．７ｇ、繰り返し性σは◎であった。「状態Ｂ」は、上記で詳述した例であり、選択信号（２）により、下は抵抗４６ｂ、上は第２の抵抗７３ａ２としたものであり、受光回路の比率は上：下＝４６％（ＫＡ＝８５ｋΩ）：５４％（Ｋｂ＝１００ｋΩ）、変更値はＡｎ＝０．８５であり、結果、仮想荷重は３．３ｇ、繰り返し性σは◎であった。「状態Ｃ」は、選択信号（３）により、下は抵抗４６ｂ、上は第３の抵抗７３ａ３としたものであり、受光回路の比率は上：下＝２９％（ＫＡ＝３９ｋΩ）：７１％（Ｋｂ＝１００ｋΩ）、変更値はＡｎ＝０．４１であり、結果、仮想荷重は１９ｇ、繰り返し性σは○であった。「状態Ｄ」は、選択信号（４）により、下は抵抗４６ｂ、上は第４の抵抗７３ａ４としたものであり、受光回路の比率は上：下＝７％（ＫＡ＝８ｋΩ）：９３％（Ｋｂ＝１００ｋΩ）、変更値はＡｎ＝０．０８であり、結果、仮想荷重は６３ｇ、繰り返し性σは△であった。

以上から、「状態Ａ」「状態Ｂ」のような微小量の仮想荷重では、良好な繰り返し性が得られることがわかった。このことから、微少な荷重での性能チェックを行いたい場合に、本発明は非常に有効であることが確認できた。「状態Ｃ」「状態Ｄ」のような仮想荷重では、ビーム２８の傾きが大きくなり、受光量が減る側のフォトダイオードの出力信号がノイズに埋もれてＳ/Ｎ比が劣化したと想定される。しかし、「状態Ｃ」「状態Ｄ」の仮想荷重には、現状正円形の窓部４１の形状を縦長の長円に形成する等して受光量を拡大させることや適切な形状のフォトダイオードを選択することで対応でき、やはり十分有効に利用可能である。

次に、本形態の電子秤１は、自身の機構を利用して仮想荷重を発生させることができるので、仮想荷重を校正用の分銅として利用することができる。以下、説明する。図８は本発明に係る電子秤による秤の校正方法のフロー図である。

まず、ステップＳ１１で、操作キー６４から、上下の受光回路の平衡比率の基準値Ａ０、校正したい平衡比率となる校正用値Ａａを設定する。前記の設定は、操作キー６４等から行われる。基準値Ａ０はＡ０＝１．０を基本とする。ただし、自身のゼロ荷重を大きくとるためにベースとなる基準値を高め（例；Ａ０＝１．２）にしても良い。校正用値Ａｎについて、例えば上記の例でも使用した、Ａｎ＝０．８５（上：下＝４６％（ＫＡ＝８５ｋΩ）：５４％（Ｋｂ＝１００ｋΩ））を用いて説明する。次にステップＳ１２で、回路に基準値Ａ０を指定し、測定値Ｗ０（例えばＷ０＝２０．００００ｇ）を読み込む。次にステップＳ１３で、回路に校正用値Ａａを指定し、測定値Ｗａ（例えばＷａ＝２３．３０００ｇ）を読み込む。次にステップＳ１４で、校正用データＷｃ＝Ｗａ−Ｗ０を算出する（例えばＷｃ＝２３．３０００ｇ-２０．０００ｇ＝３．３０００ｇ）。次にステップＳ１５で、補正係数ｋを１とする。次にステップＳ１６で、平衡比率決定部７２は、回路の平衡比率を、基準値Ａ０に戻す。次にステップＳ１７で、計量データＷｎ（補正前）を取得する。例えば、Ｗｎ＝２．００００ｇを得る。次にステップＳ１８で、補正係数ｋにて計量データＷｎを補正し、補正データＷｎ´を表示部６５に表示する。例えば、Ｗｎ（２．００００ｇ）×ｋ（１．００００）＝２．００００ｇで、補正データＷｎ´＝２．００００ｇを得る。このようにして、通常、天秤の表示には補正された計量データが表示される。次にステップＳ１９で、操作キー６４から校正キーが押されたかを判断する。押されていなければ、ステップＳ１７に戻る。押された場合は、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０にすすむと、回路に基準値Ａ０を設定し、測定値Ｗ０´（例えばＷ０´＝２０．００００ｇ）を読み込む。次にステップＳ２１で、回路に校正用値Ａａを設定し、測定値Ｗａ´（例えば、Ｗａ´＝２３．３０１０ｇ）を読み込む。次にステップＳ２２で、ずれ分データＷｃ´＝Ｗａ´−Ｗ０´を算出する（例えば、Ｗｃ´＝Ｗａ´−Ｗ０´＝２３．３０１０ｇ-２０．００００ｇ＝３．３０１０ｇ）。次にステップＳ２３で、補正係数ｋ＝Ｗｃ´／Ｗｃを算出し、記憶する（例えば、ｋ＝３．３０１０／３．３０００＝１．０００３）。

次にステップＳ２４で、回路を基準値Ａ０に戻し、ステップＳ１７に戻る。以降、ｋ＝１．０００３としてＳ１７,Ｓ１８にて計量データ取得後、この補正がかかる。以上の演算は、ＭＰＵ６３にて行われる。ＭＰＵ６３が校正手段である。

すなわち、電子秤１は、ビーム平衡設定部により設定できる二以上の平衡状態のうち、基準の平衡位置と校正用の分銅として利用したい仮想荷重に対応する他の平衡位置との二つの状態に変更し、予め前記基準の平衡位置で測定された測定値と前記他の平衡位置で測定された測定値とから校正用データを得て、校正時に前記基準の平衡位置で測定された測定値と前記他の平衡位置で測定された測定値とから偏差分データを得て、前記偏差分データを前記校正用データで除した補正係数で計量データを補正する秤の校正を行う校正手段を備える。

また、ステップＳ１９で校正キーが押されなくとも、自動でスパン値を定期的に点検し、測定値のずれ（スパン値不良）が分かった場合、アラーム等を発生させるのもよい。また、周囲温度の変化があれば、自動でスパン値を確認し補正係数を更新してもよい。

次に、図９は本発明の実施の形態の変形例である。図９は、図５の上下を交代した形であり、下の受光回路における下側Ｉ／Ｖ変換部４７Ｂの変換係数ＫＢが可変であり、上の受光回路における上側Ｉ／Ｖ変換部４７ａの変換係数ｋａを固定とした例である。上側Ｉ／Ｖ変換部４７ａには抵抗４６ａ（１００ｋΩ）のみが負荷されている。下側Ｉ／Ｖ変換部４７Ｂには、図５の上側Ｉ／Ｖ変換部４７Ａと同様に、既存抵抗４６ｂ（１００ｋΩ）と、第１の抵抗７３ａ１，第２の抵抗７３ａ２，第３の抵抗７３ａ３および第４の抵抗７３ａ４が並列に選択的に接続されている。本形態では、下側Ｉ／Ｖ変換部４７Ｂおよび平衡比率決定部７２がビーム平衡設定部となる。

この形態で、上記の例に倣い選択信号（２）を出力した場合には、上下の受光回路の比率が上記の例とは逆比となり、ビーム２８が下方に移動し、最終的に、ビーム２８が下に傾いた状態で、上の受光回路の電流Ｉａが４６μＡ、下の受光回路の電流Ｉｂが５４μＡ、電圧Ｖａ＝Ｖｂ＝略−４．６Ｖで収束する。すなわち、受光回路の比率が上：下＝４６％：５４％となり、ビーム２８は下に移動し、図６や図７の測定値Ｗｎがマイナス荷重として得られる。

測定値Ｗｎがマイナス値であっても、プラス荷重と同様に扱うことができるので、繰り返し性のチェックは図６の方法で同様に行える。測定値Ｗｎがマイナス値であっても、絶対値を使用して、秤の校正は図８の方法で同様に行える。

また、図９の構成は、二次テコ(ビームが２本存在してテコ部が２つ連結される構造)と称される電磁平衡式電子秤に有効に適用できる。二次テコタイプの電子秤では、少ない電流で感度を上げるために、第１のビームと第２のビームにより荷重を伝達する機構となっている。平衡位置検出部は第２のビーム先端に本態様と同様に設けられており、計量皿に荷重がかかると、第１のビームは上方に傾き、第２のビーム２８２は下方に傾く。下方に傾く第２のビームの平衡を調整して計量を行うこの種の電子秤に、図９の構成は好適である。

次に、上記形態は、本発明を光式のビーム位置検出部を備える電磁平衡式電子秤で実施する形態であったが、本発明は、静電容量式のビーム位置検出部を備える電磁平衡式電子秤に利用することもできる。この形態は、ビーム位置検出部４０の構成が異なるだけで、他の構成は上記の形態（図４）と同様である。

図１０は本発明に係る他の実施の形態に係る電磁平衡式電子秤の構成ブロック図であり、静電容量式のビーム位置検出部４０の詳細が記載されている。上記の形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

ビーム２８の先端には、ビーム２８と連動して上下に位置移動する可動電極４８が固定されている。可動電極４８の上下には、位置が固定された固定電極４９ａ，４９ｂが配置されている。これら可動電極４８および固定電極４９ａ，４９ｂが、本形態のビーム位置検出部４０である。

このとき、固定電極４９ａと可動電極４８との間の静電容量をＣａ、固定電極４９ｂと可動電極４８との間の静電容量をＣｂとする。可動電極４８および固定電極４９ａ，４９ｂには、静電容量Ｃａを検出する容量／電圧変換部４７´Ａと、静電容量Ｃｂを検出する容量／電圧変換部４７´Ｂが接続されている。従来では、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂとが同一となるように平衡をとるが、本形態では、ＭＰＵ６３の平衡比率決定部７２により、容量／電圧変換部４７´Ａと容量／電圧変換部４７´Ｂにてその変換係数を異ならせることで、他の平衡状態を形成することができる。すなわち、実際に分銅を載せなくとも、あたかも計量皿６に荷重を載せたのと同様の状態を作ることができる。また、本形態であっても、繰り返し性のチェックは図６の方法で同様に行え、秤の校正は図８の方法で同様に行える。

以上、上記した複数の形態では、ビーム平衡設定部は、受光回路の上下の平衡比率を、１：１の状態と１：１から異ならせた状態（複数可）の二以上の平衡状態を形成させることができればよい。上下の受光回路の変換係数は、一方の受光回路のＩ／Ｖ変換係数を固定とし他方のＩ／Ｖ変換係数を可変としても、上下のＩ／Ｖ変換係数を可変として一方を他方とは異なる係数に設定するものであってもよい。

また、上記において、ビーム平衡設定部は、選択信号により選択される抵抗群により構成されているが、抵抗接続のＯＮ/ＯＦＦさせる時間比率をＰＷＭ信号にて設定し等価的に任意の抵抗値を可変的に負荷するものとしてもよい。ここでＰＷＭ信号の周期は機構部が応答しない高い周波数を選ぶ事により、必要な荷重を選択的に自由に発生させる事ができる。

また、平衡状態を変えると電磁力を発生させるコイル周辺の磁界の強さが変わる場合もあり、この場合は新しい平衡状態にて適切な補正（直線性補正や温度補正など）をかけておく事が望ましい。

また、上記した複数の形態では、ビーム位置検出部に、光式と静電容量式のものを適用した例を示したが、この他にも、渦電流式、超音波式、レーザ式など、非接触タイプの位置検出方式はすべて適用可能である。

上記した複数の形態の電子秤１の他の効果として、上記の電子秤１らは、自身の機構による電気的な動作で荷重を負荷できる。このため、内蔵分銅を利用する場合のように、分銅を含めた駆動系周りの空気の動きが測定値に影響を与えることがない。

また、本形態の電子秤１は、内蔵分銅およびその駆動部を必要としないので、天秤自身の占有面積を最小化し、小型化が望まれるライン組み込み用天秤に応用することができる。

また、電子秤１の機械部を組み立てるとき、オフセット荷重を調整する必要が生じる場合（戻り誤差の調整）があり、従来は、ビーム位置検出部４０にスペーサを入れるなどして強制的に位置を変えていたが、本形態であれば、この作業は他の抵抗７３ａ１〜７３ａ４の選択により、電気的に、容易に行える。

また、電子秤１が振動を検出する機構を備えている場合、逆の位相の揺れを電子秤１に与え、振動の影響を解消することに応用することも考えられる。

従来の電磁平衡式電子秤の構成図である。 従来の電磁平衡式電子秤の構成ブロック図である。 ビーム位置検出部の様子を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る電磁平衡式電子秤の構成ブロック図である。 図４の要部回路図である。 本発明に係る電子秤による秤の性能確認方法のフロー図である。 図６による性能確認方法の測定結果である。 本発明に係る電子秤による秤の校正方法のフロー図である。 本発明の実施の形態の変形例である。 本発明に係る他の実施の形態に係る電磁平衡式電子秤の構成ブロック図である。

１ 電磁平衡式電子秤
２ ロバーバル機構
６ 計量皿
２８ ビーム
３２ 駆動コイル
４０ ビーム位置検出部
４１ 窓部
４２ ＬＥＤ
４３，４４ フォトダイオード
４７Ａ 上側Ｉ／Ｖ変換部（ビーム平衡設定部）
４７ｂ 下側Ｉ／Ｖ変換部
４６ａ、７３ａ１〜７３ａ４、４６ｂ 抵抗
７２ 平衡比率決定部（ビーム平衡設定部）

Claims (4)

1. 計量皿からの荷重の伝達を案内するロバーバル機構と、
   前記ロバーバル機構に案内されて揺動するビームと、
   前記ビームの先端に穿設された窓部と、前記窓部を介した一方に配置された発光素子と、前記窓部を介した他方に配置され前記窓部に対して上下に配置された光起電力効果を備える受光素子とを有するビーム位置検出部と、
   前記上下の受光素子の出力した光電流の一方の電流／電圧変換部の変換係数を他方の電流／電圧変換部の変換係数とは異なる値に変更し、前記ビーム位置検出部の平衡状態を二以上設定するビーム平衡設定部と、
   を有することを特徴とする電磁平衡式電子秤。
2. 計量皿からの荷重の伝達を案内するロバーバル機構と、
   前記ロバーバル機構に案内されて揺動するビームと、
   前記ビームの先端に固定され該ビームと連動して上下に位置移動する可動電極と、前記可動電極の上下に配置され位置が固定された固定電極と、を有するビーム位置検出部と、
   上側の前記固定電極と前記可動電極の間の静電容量を検出する容量／電圧変換部の変換係数を、下側の前記固定電極と前記可動電極の間の静電容量を検出する容量／電圧変換部の変換係数とは異なる値に変更し、前記ビーム位置検出部の平衡状態を二以上設定するビーム平衡設定部と、
   を有することを特徴とする電磁平衡式電子秤。
3. 前記二以上の平衡状態のうち、二つの状態に交互に変更することで秤の繰り返し性をチェックする性能確認手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁平衡式電子秤。
4. 前記二以上の平衡状態のうち、二つの状態の測定値を利用して秤の校正を行う校正手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁平衡式電子秤。

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