JPH0143249B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ばねを重量測定要素とする第１の重
量測定装置とロードセルを重量測定要素とする第
２の重量測定装置とを組み合わせた電子秤に関す
る。

一般に、秤りの精度とは秤量に対する感量（最
小目盛）の比で表わされる。例えば秤量が10Kgで
感量が10ｇのときその秤りの精度は1/1000であ
る。ただしこの場合、精度1/1000はその秤りの最
高精度であつて、10Kgの物をはかつた時の精度に
ほかならない。例えば秤量10Kg、感量10ｇの秤り
で100ｇの物を測つたときの精度は1/10にすぎな
い。この場合100ｇ以下の物を精度1/1000で測ろ
うとすれば、例えば秤量100ｇ、感量0.1ｇの秤り
を用いなければならない。

このように、秤りは秤量付近の重量をもつ物を
計るときに最も精度よく測れることになるから、
被測定物の重量に応じていくつかの秤量の秤りを
用意する必要がある。

翻つて、従来のロードセルを用いた電子秤は、
秤量皿とロードセルとが機構部材により直結して
いる構造であつた。このような構造においては機
械的、電気的要因の総合されたものがロードセル
の電気出力になる。従つて、秤量皿上に被計量物
が載つていない無荷重状態のときでも機構部の自
重がロードセルに作用し、また、ロードセル及び
その出力を増幅又は演算する電気回路部にオフセ
ツトが存在するため、秤量値及び零点表示につい
て自動的調整手段を設けることができなかつた。
殊に、ロードセルを秤量値の小さい一般大衆用秤
に用いる場合は電気出力のレベルがノイズレベル
に比肩するほど微小であり、しかもデジタル表示
により最小桁まで表示されるので、問題は深刻で
あつた。

本発明の主たる目的は、零附近の小荷重のとき
特性が安定しているというばねの長所と、オフセ
ツトに問題があるが荷重に対する出力信号の直線
性に優れているというロードセルの長所を組合せ
ることにより、何らの切換え操作を行うことな
く、被秤量物品の重量が秤量に対して小さい場合
でも高精度に測定し得る電子秤を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、ロードセルのオフセツト
信号の影響を可及的に少くする電子秤を提供する
ことにある。

上記目的を達成するため、本発明の電子秤は、
比較的重量が小さいときは、ばね秤りのみが機能
し、比較的重量の大きいときは、ばね秤りの伸び
が一定値に抑えられてロードセルによる秤りが機
能するよう、ばねを要素とする第１の重量測定装
置とロードセルを要素とする第２の重量測定装置
とを組み合わせて成ることを特徴としている。

また、本発明の電子秤は、ばね秤りのみが機能
しロードセルが無負荷状態におけるロードセル電
気系のオフセツト値を記憶しておき、上記第２の
重量測定装置の出力からこのオフセツト値を補正
して表示することを特徴としている。

本発明におけるロードセルは、押圧力を直接電
気信号に変換する装置を総称し、弾性部材に貼り
つけられ或いは埋設された電気抵抗、いわゆるス
トレーンゲージのほか、磁歪式、コンデンサー式
によるものを含む。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１図は本発明の機構部の一実施例を示す図で
ある。

基台１に直立する支柱２上の支点ａ，ｂにロバ
ーバル機構が支持され、この機構により、秤量皿
３と直結する皿受棒４が支点a′，b′により上下動
自在に支えられ、支柱２の上端の腕２Ａと皿受棒
４の下端腕４Ａの間に引張ばね６を設け、このば
ねの張力をばね付フツク７と調子玉８により調整
しうるように構成している。また、皿受棒４の変
位量を検出するため、皿受棒４と一体に連結した
ラツク棒９とこのラツク棒に係合するピニオン１
０並びにこのピニオン１０と同軸に円板１１を設
けるとともに、この円板１１の外周部に印された
デジタルコードを読取る光電式センサ１２を設け
て、ラツク棒９の変位をデジタルコード信号に変
換するようにしている。

なお、上記デジタルコード変換機構は説明の便
宜上機構的変位拡大装置を例示したが、本発明
は、光学的変位拡大装置、或いは変位を特に拡大
しないイメージセンサ等により実施することがで
きる。

一方、皿受棒４の下端に加圧部１３を設けると
ともに、その下方に空隙をへだててロードセル１
４を配設して、皿受棒４が下方へ変位したとき皿
受棒の加圧部１３がロードセルの受圧部１５に接
触するようになつている。さらに、皿受棒４と一
体に動く触子１６により作動する検出器１７を設
け、加圧部１３ぱ受圧部１５に接触乃至近接した
ときに検出器の接点がONになつて、ロードセル
が無荷重状態であるか荷重状態であるかの判別信
号を発するようになつている。

このような構成において、秤量皿３上の物体重
量が零乃至所定値以下のときには、第１図に示す
ように、皿受棒４の加圧部１３がロードセルの受
圧部１５を未だ押圧せず、加圧部１３と受圧部１
５には間隙が存在し、検出器１７の接点はOFF
状態にある。そして、引張ばね６はばねに作用す
る荷重と釣り合う変位を示し、この変位量はは光
電式センサ１２により電気信号に変換される。秤
量皿３上の物体重量が所定値Ｋを超えた状態で
は、第２図に示すように、加圧部１３が受圧部１
５に接触して受圧部１５を押圧し、ロードセル１
４は荷重状態となり、検出器１７の接点はON状
態となる。この状態において、引張ばね６の変位
は上限に張り付いたまま変らず、ロードセル１４
には被秤量物及び秤機構による重量から引張ばね
による力を差引いた力が荷重として作用してい
る。なお、検出器１７の接点の開閉とロードセル
１４の荷重、無荷重の関係は、秤量値が増大して
ゆくとき、まず接点が閉じたのち、遅れてロード
セルに荷重がかかるように調整されている。

第３図に本発明の電子回路部の実施例を示す。
図において、１４はロードセル、１７は検出器、
１８は増幅器、１９はＡ−Ｄ変換器、２０は
ANDゲート、２１はデータラツチ、１２は光電
センサ、２２は演算部、２３は表示部、２４はコ
ードコンバータである。光電センサ１２より得ら
れたデジタルコード信号はグレーコード等のその
ままで２進数として取扱えないコードなので、コ
ードコンバータ２４により２進数に変換され第１
の重量測定装置の出力Ａとして演算部２２に入力
される。ロードセル１４の出力信号は増幅器１８
により増幅され、Ａ−Ｄ変換器１９によりデジタ
ル変換されたのち、そのデータは第２の重量測定
装置の出力Ｂとして演算部２２に導入される。デ
ータラツチ２１はデータ更新信号Ｅが入力される
ときに限りデータＢの内容を読み込んで記憶内容
を更新し、その記憶内容は常にオフセツト信号Ｇ
として演算部２２に導入している。検出器１７の
接点がOFFのとき、すなわちロードセル１４が
無荷重状態のときは判別信号ＤがＨレベルであつ
てANDゲート２０が開かれ、ANDゲート２０は
Ａ−Ｄ変換が終了するごとにＡ−Ｄ変換器１９が
発する変換終了信号Ｃに同期してデータ更新信号
Ｅを出力する。演算部２２は光電センサ１２によ
る第１の計量データD_Aに、ロードセル１４によ
る第２の計量データD_Bを加算し、データラツチ
２１に記憶保持されている最新のオフセツト値Ｇ
を減算する演算を実行し、この演算値Ｈを出力
し、表示部２３がこれを表示する。なお、データ
ラツチ２１はバツテリ（図示せず）によりバツク
アツプされており、商用電源がOFFになつても
その内容を記憶保持している。

次に、上述した機構部と電子回路部の構成にお
ける作用を説明する。

一般に電子回路において、無信号時に現れる不
要直流出力をオフセツトといい、通常は入力側に
換算した値で示す。本発明においては、ロードセ
ル１４が機構部と分離されて無荷重状態にあると
きは、本来Ａ−Ｄ変換出力データＢは荷重０に対
応する値を示すはずであるが、ロードセル、増幅
器及びＡ−Ｄ変換器を含む回路系のオフセツトが
存在するため、通常は検出器１７がOFFのとき
にもデジタルデータＢがある微小な計量値を示
す。データラツチ２１は電源が投入され、かつロ
ードセル１４が無荷重のときに常に最新のオフセ
ツト値Ｂを読み込んでこれを記憶保持しており、
ロードセル１４に荷重が作用し、或いは商用電源
の供給が絶たれたときでも、最終のオフセツト値
Ｂを記憶保持している。

いま、電源が投入されて秤量皿上に何も載つて
いないときは、ゲート２０が開いてデータラツチ
２１に信号Ｂのラツチを指示し、Ａ−Ｄ変換器１
９はオフセツトD_pffのみを出力して、これをデー
タラツチ２１及び演算部２２に導入する。従つ
て、演算部２２は、 H₀＝（信号Ｂに係る値）−（信号Ｇに係る値） ＝D_pff−D_pff＝０ を演算して表示部２３は０を表示する。ドリフト
が生じてD_pffの値が変動しても表示値は常に０を
維持する。

次に、秤量皿３上に重さW₁の物体が載せられ、
このW₁が所定値Ｋ未満であると、ロードセル１
４は未だ無荷重状態を維持し、引張ばね６が変位
して円板１１が重さW₁と平衡する角度だけ回動
し、光電センサ１２がこれを検出して演算部２２
に重さW₁を示す計量データD_Aを導入する。従つ
て、演算部出力H₁は、 H₁＝D_A＋D_pff−D_pff＝D_A となつてオフセツトに影響されない第１の重量測
定装置のみによる計量値を表示する。

秤量皿３上の物体重量が丁度所定値Ｋのとき、
引張ばね６は上限値まで伸びた状態で平衡し、加
圧部１３は受圧部１５に押圧力０で接触する。

次に秤量皿３上に重さW₂の物体が載せられ、
このW₂が所定値Ｋを超えるものであると、ロー
ドセル１４の受圧部１５には（W₂−Ｋ）の荷重
が作用し、それに対応する電気出力がＡ−Ｄ変換
器からデータ値D_Bとして出力されるが、これに
は当然オフセツト信号分D_pffが含まれている。ま
た、このときの引張ばね６の変位は上限値に張り
付いた状態であつて、演算部２２へのデータ入力
Ａは所定値Ｋを表わしている。従つて、演算部出
力H₂は、 H₂＝D_B−D_pff＋Ｋ ＝（W₂−Ｋ＋D_pff）−D_pff＋Ｋ ＝W₂ となつてオフセツトと所定値を補正した真の秤量
値W₂が表示される。

また、秤量皿上に風袋等の物体を載せたまま電
源供給が絶たれ、再び電源投入された場合は、風
袋等の物体が載せられる直前のオフセツト値がデ
ータラツチ２１に記憶されているから、オフセツ
トと所定値を補正した風袋等の物体の重さが表示
される。この場合、データラツチ２１に記憶され
ていた最新のオフセツト値と、現在のオフセツト
値との間に僅かな変動が考えられるが、オフセツ
ト値自体、秤量値に比較して極めて微小な値であ
り、データラツチに記憶されていたデータは最新
のものであるから、これは装置として可能な最も
確かな補正手段である。この状態で風袋等の物体
を取り外すとデータラツチ２１の内容は直ちに現
在のオフセツト値に更新され、表示は確実に零を
表わす。

第５図に秤量皿上に載る物体の重さＷと演算部
出力Ｈの関係を示す。図においてオフセツトはマ
イナスの場合を例示し、Ａ−Ｄ変換による生ずる
電子化誤差は省いて表わしている。実線olmは引
張ばね６を主要素とする第１の重量測定装置によ
る出力ａを表わしている。また、細い１点鎖線
pqrはデジタル変換出力信号ｂのみに対する演算
部出力を表わし、２点鎖線（ｂ−ｇ）は信号ｂか
らオフセツト値を補正した値、すなわちロードセ
ルに作用する荷重に対する演算部出力を表わし、
これがロードセル１４を主要素とする第２の重量
測定装置による出力となる。従つて、引張ばねに
よる第１の出力ａとロードセルによる第２の出力
（ｂ−ｇ）を加算したものが、太い破線（ａ＋ｂ
−ｇ）で示すように第１の出力ａと連結したもの
となり、しかもオフセツトを補正した真実の演算
部出力を表わすものになる。

なお、秤量皿上の物体重量が所定値Ｋ以下であ
るかＫを超えた値であるかによつて、デジタル表
示の目盛を切換えることができる。

本発明によれば次の諸効果がある。

被秤量物品の重量が比較的小さい場合は零附
近で安定かつ感量の鋭いばね秤が有効に働き、
重量が比較的大きくなつてからロードセルによ
る測定に自動的に移行するので、秤量（フルス
ケール）に対して小さな重量に対しても精度よ
くはかることができ、単一の秤を広範囲に使用
することができる。

荷重伝達機構部とロードセル以降の電子回路
部が完全に分離しているのでロードセルを含む
電子回路部のオフセツト値を正確に認識するこ
とができ、これを補正することができる。

重量が比較的大きい場合において、上記オフ
セツト値は、秤量皿上の物体の重さが所定値以
下になるごとに更新されるから、常に最新のオ
フセツト値により最も確かな補正演算がなされ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機構部の一実施例を示す。第
２図は第１図の使用状態の一態様を示す。第３図
は本発明の電子回路部の実施例のブロツク図であ
る。第４図は本発明の作用説明図である。 １……基台、２……支柱、３……秤量皿、４…
…皿受棒、６……引張ばね、９……ラツク棒、１
０……ピニオン、１１……円板、１２……光電セ
ンサ、１３……加圧部、１４……ロードセル、１
５……受圧部、１７……検出器、１９……Ａ−Ｄ
変換器、２１……データラツチ、２２……演算
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ばねに係合した秤機構の変位量を電気信号に
   変換する第１の重量測定装置と、上記秤機構によ
   るロードセルの荷重を電気信号に変換する第２の
   重量測定装置とを有し、上記秤機構が上記ロード
   セルを押圧しない状態のときは上記第１の重量測
   定装置の出力のみを測定値とし、上記秤機構が上
   記ロードセルを押圧している状態のときは上記第
   １及び第２の重量測定装置の出力の和を計量値と
   するよう構成したことを特徴とする電子秤。 ２ ばねに係合した秤機構の変位量を電気信号に
   変換する第１の重量測定装置と、上記秤機構によ
   るロードセルの荷重を電気信号に変換する第２の
   重量測定装置と、上記ロードセルが荷重状態であ
   るか無荷重状態であるかを判別する検出器と、上
   記ロードセルが無荷重状態におけるロードセルの
   オフセツト値を記憶する記憶手段と、上記第１及
   び第２の重量測定装置の出力及び上記オフセツト
   値より表示すべき計量値を演算する演算部とを有
   し、上記検出器により上記ロードセルが無荷重で
   あると判別されているときには上記第２の重量測
   定装置の出力をオフセツト値として記憶更新さ
   せ、上記検出部により上記ロードセルが荷重状態
   であると判別されているときには上記更新したオ
   フセツト値を保持しながら上記第１及び第２の重
   量測定装置の出力を加算し上記オフセツト値を減
   算した演算値を表示するよう構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電子秤。