JP2518131B2

JP2518131B2 - 電子天びん

Info

Publication number: JP2518131B2
Application number: JP5036416A
Authority: JP
Inventors: 邦夫島内; 毅佐藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPH06249700A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子天びんに関し、更に
詳しくは、読み取り限度の小さい高精度の天びんに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子天びんにおいては、一般に、測定皿
上の荷重を天びんビームを介して電磁力発生機構に伝達
するとともに、電磁力発生機構はその荷重に対抗してビ
ームを平衡させるような電磁力を発生する。この電磁力
は、磁界中に置かれたコイルに電流を流すことによって
発生するが、そのコイル電流の大きさが測定され、その
測定データから測定皿上の荷重が算出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような電子天び
んのうち、ミクロまたはセミミクロ天びんと呼ばれる読
み取り限度の小さい天びんにおいては、天びんビームが
長時間にわたって一定の状態（静止もしくはそれに近い
状態）を継続した後に測定を行う場合、測定開始直後、
具体的には測定開始後１回目または１回目から数回目ま
での計量値が不安定になるという現象がしばしば生じ
る。そのため、通電状態で長時間にわたって測定を行わ
ずに待機状態とした後には、１回または数回にわたって
ダミーの測定を行い、計量値が安定したことを確かめた
後に実際の測定を行わなければならないという煩わしさ
がある。

【０００４】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、通電状態で長時間にわたって待機状態を継続し
た後の測定においても、１回目の測定から信頼性の高い
計量値を表示することのできる電子天びんの提供を目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、図１に示す基本概念図を参照しつつ説明す
ると、本発明の電子天びんは、測定皿ａ上の被測定荷重
に対抗して天びんビームｂを平衡させる電磁力を発生す
る電磁力発生機構ｃと、その電磁力発生機構ｃコイルに
流れる電流の計測データに基づいて被測定荷重を算出す
る計量値決定手段ｄを備えた天びんにおいて、測定皿ａ
を囲むひょう量室ｅの扉の開閉状態を検知するセンサｆ
と、そのセンサｆの出力に基づいて当該天びんが待機状
態にあるか否かを判別する判別手段ｇと、その判別結果
に基づき、待機状態で、あらかじめ設定された時間が経
過した時点、または、電磁力発生機構ｃ近傍の温度があ
らかじめ設定された温度変化した時点、のうちのいずれ
かの時点、もしくは双方の時点ごとに、ビームｂを強制
的に変位させるビーム変位付与手段ｈを備えたことによ
って特徴づけられる。

【０００６】なお、ビームｂに強制的に変位を与える手
法としては、例えば電磁力発生機構のコイルに所定の電
流を強制的に流すか、あるいは較正用内蔵分銅とその加
除機構を持つ天びんにあっては、その内蔵分銅を負荷す
る等の手法を採用することができる。

【０００７】

【作用】読み取り限度の小さい天びんにおいて、待機状
態を長時間にわたって継続した後の当初の測定に際して
の計量値が不安定となる理由は以下の通りである。

【０００８】この種の天びんにおいては、通常、無負荷
状態でも電磁力発生機構のコイルに電流が流され、ある
程度の電磁力を発生して天びんビームを平衡させてい
る。そのような状態でビームの静止状態ないしはそれに
近い状態が継続すると、コイル電流に伴う発熱等に基づ
いて天びん内部の空気の温度分布が偏ったものとなり、
その結果として天びん構成部材に温度むらが生じる。こ
のような状態で、測定皿上に被測定試料を載せると、天
びんビームが振れて天びん内部の空気を動かし、空気な
いしは天びん構成部材の温度分布が変化する。その温度
分布が定常的なものとなるまでの間、計量値が不安定な
ものとなる。

【０００９】本発明はこの事実を把握して、待機中に一
定時間経過するごと、あるいは一定温度変化があるごと
に、天びんビームを強制的に変位させて天びん内部の空
気をかき混ぜ、待機中での各部の温度のむらを緩和しよ
うとするものである。

【００１０】すなわち、ひょう量室ｅの扉は、被測定試
料の測定皿ａへの載せ降ろし時に開閉され、その開閉動
作の状況から、天びんを使用中であるか待機中であるか
の判別が可能である。待機中と判別されている状態で、
一定時間の経過ごとないしは一定温度変化が生じるごと
に天びんビームｂを強制的に変位させると、天びん内部
の空気がかき回され、天びん内部の空気ないしはその各
構成部材の温度分布状態が安定したものとなり、長時間
待機後の測定開始当初における過渡的な計量値の不安定
現象を防止できる。

【００１１】

【実施例】図２は本発明実施例の天びん機構部分の模式
的構成図と回路部分のブロック図とを併記して示す図で
ある。

【００１２】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には天びんビーム３
の一端部が装着されている。天びんビーム３は弾性支点
３１によって支持されているとともに、他端部には電磁
力発生機構４の可動コイル４１が取り付けられている。

【００１３】ビーム３の変位は変位センサ（図示せず）
によって検出され、その検出結果はＰＩＤ制御回路５に
採り込まれる。ＰＩＤ制御回路５では、ビーム３の傾き
が０となるように電磁力発生機構４の可動コイル４１に
流れる電流を制御する。

【００１４】可動コイル４１に流れる電流は抵抗等によ
って電圧信号に変換された後、Ａ−Ｄ変換器６によって
デジタルデータに変換され、マイクロコンピュータ７に
サンプリングされる。マイクロコンピュータ７では、そ
のサンプリングデータを用いて測定皿１上の荷重を算出
し、計量値を決定して表示器８に表示する。

【００１５】さて、測定皿１はひょう量室９内に配置さ
れており、その扉９１には開閉状態を検知するセンサ１
０が設けられている。このセンサ１０出力は入出力イン
ターフェース１１を介してマイクロコンピュータ７に採
り込まれる。マイクロコンピュータ７では、このセンサ
１０の出力に基づいて、後述するように天びんが待機状
態であるか否かを判別する。

【００１６】また、機構部を収容する天びんケース１３
内には、電磁力発生機構４に近接して温度センサ１４が
配設されており、この温度センサ１４の出力はＡ−Ｄ変
換器１５によってデジタル化され、マイクロコンピュー
タ７に採り込まれる。

【００１７】図３はマイクロコンピュータ７のＲＯＭに
書き込まれたプログラムのうち、本発明に関連する部分
を抽出して示すフローチャートで、以下、この図を参照
しつつ本発明実施例の作用を述べる。なお、このルーチ
ンは、例えば通常の測定ルーチンの実行途中において一
定のインターバルで繰り返される。

【００１８】ひょう量室９の扉９１の開閉状況を検知す
るセンサ１０の出力に基づき、例えば一定時間以上開閉
動作が行われない場合、天びんが待機状態にあると判別
して、その時点の温度センサ１４の出力をＴ₁として格
納すると同時に、タイマｔをスタートさせる。

【００１９】その状態で温度センサ１４の出力データＴ
₂がサンプリングするごとに、そのデータＴ₂と上述の
温度データＴ₁を比較する。そして、その差があらかじ
め設定された温度差ΔＴに達するごとに、および、タイ
マｔによる計時結果があらかじめ設定された時間ｔ₀に
達するごとに、ＰＩＤ制御回路５を介して電磁力発生機
構４の可動コイル４１に所定の電流を供給する。この電
流を供給した時点で、その時点における温度データＴ₂
が温度データＴ₁として格納されるとともに、タイマｔ
がリセットされる。

【００２０】この電流の供給により、電磁力発生機構４
はある一定の電磁力を発生しビーム３の平衡を乱し、ビ
ーム３を振れさせる。これにより、天びん機構部を収容
するケース１３内の空気がかき回されることになる。

【００２１】天びんの待機状態において、一定時間間隔
ないしは一定の温度差の発生ごとにビーム３を変位させ
て天びんケース１３内部の空気をかき回すと、ケース１
３内の空気の温度分布のむら、ひいては天びん機構内の
弾性支点３１等の各構成部材の温度分布のむらが少なく
なる。つまり、待機状態であるにも係わらず、あたかも
天びんが使用されているような状態をとることになる。

【００２２】その結果、待機状態を長時間にわたって継
続した後に、そのまま被測定試料を測定皿１上に載せて
も、計量値は従来のように不安定とはならず、１回目の
測定から安定したものとなる。

【００２３】なお、以上の実施例では、天びんビーム３
に強制的な変位を与えるために電磁力発生機構４の可動
コイル４１に電流を流したが、これに代えて、較正用分
銅とその加除機構を内蔵した天びんにあっては、その較
正用内蔵分銅を天びんビーム３またはロバーバル機構２
の可動柱２１等に負荷することにより、天びんビーム３
を強制的に変位させてもよい。

【００２４】また、ビーム３を強制的に変位させるタイ
ミングとしては、上記の実施例では待機状態における一
定時間の経過と、一定の温度差の発生の双方を組み合わ
せたものとしたが、時間経過と温度差のいずれか一方の
タイミングとしても、ほぼ同等の作用効果を達成するこ
とができる。

【００２５】更に、ビーム３を強制的に変位させるタイ
ミングを、以上のように時間経過および／または温度差
発生に加えて、例えばスイッチ操作等によって指示を与
えた時点とすることもでき、この場合、使用者の意思等
によってもケース内の空気を強制的にかき回すことが可
能となる。

【００２６】更にまた、温度センサ１４の出力は、専用
のＡ−Ｄ変換器１５を用いることなく、電流データをデ
ジタル化するためのＡ−Ｄ変換器６に対して、その温度
検出出力を所定のインターバルで動作するスイッチを介
して導いてデジタル化するよう構成するようにしてもよ
いことは勿論で、また、可動コイル４１に流す電流につ
いても直流電流のほか、パルス状の電流を流し、そのデ
ューティを変化させる等によって発生電磁力を変化させ
るようにする等の変形が可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ひょう量室の扉の開閉状況に基づいて天びんが待機状態
にあるか否かを判別し、その判別結果に基づいて、待機
状態において一定時間経過および／または所定の温度差
が生じるごとに、天びんビームを強制的に変位させて天
びんケース内の空気をかき回すよう構成したから、待機
中でも天びん機構を取り囲む空気の温度むらが常に取り
除かれ、天びん機構を構成する各部材は、待機中である
にも係わらずあたかも使用中と同様な温度分布をとるこ
とになり、待機状態を長時間継続した後でも、常に１回
目の測定から安定した計量値を得ることができる。

【００２８】また、待機中に天びんビームを強制的に変
位させてケース内の空気をかき回すことは、測定開始後
のゼロ点ドリフトを安定させ得るという効果もある。す
なわち、通常、ゼロ点ドリフトは温度変化によって生
じ、温度変化がゆるやかな場合には、測定前と測定後の
ゼロ点の平均値をゼロ点として採用することができる。
しかし、長時間待機後、ビームが動きはじめると、その
動きによる雰囲気の変動に起因するゼロ点ドリフトが重
なり、単に測定前後のゼロ点の平均値をとっただけでは
正しい計量値が得られない。本発明により待機中にビー
ムを所定のタイミングで強制的に変位させておくと、こ
のような不具合が解消され、この点においても測定の１
回目から計量値の信頼性が向上することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す基本概念図

【図２】本発明実施例の天びん機構部分の模式的構成図
と回路図のブロック図とを併記して示す図

【図３】そのマイクロコンピュータ７のＲＯＭに書き込
まれたプログラムの主要部を示すフローチャート

【符号の説明】

１測定皿３天びんビーム３１弾性支点４電磁力発生機構４１可動コイル５ＰＩＤ制御回路７マイクロコンピュータ９ひょう量室９１扉１０扉開閉検知用センサ１３天びんケース１４温度センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定皿上の被測定荷重に対抗して天びん
ビームを平衡させる電磁力を発生する電磁力発生機構
と、その電磁力発生機構のコイルに流れる電流の計測デ
ータに基づいて被測定荷重を算出する計量値決定手段を
備えた天びんにおいて、上記測定皿を囲むひょう量室の
扉の開閉状態を検知するセンサと、そのセンサの出力に
基づいて当該天びんが待機状態にあるか否かを判別する
判別手段と、その判別結果に基づき、待機状態で、あら
かじめ設定された時間が経過した時点、または、上記電
磁力発生機構近傍の温度があらかじめ設定された温度変
化した時点、のうちのいずれかの時点、もしくは双方の
時点ごとに、上記ビームを強制的に変位させるビーム変
位付与手段を備えたことを特徴とする電子天びん。