ロードセルの故障診断装置
【課題】計量器に使用されるロードセルの２つのハーフブリッジ回路の出力において零点変動分を除去してスパン変動分のみを精確に検出する。
【解決手段】ロードセルへの負荷荷重に対して、２個の端子から出力される荷重信号Ｗａ，Ｗｂがそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号算出部と、２個の荷重信号算出部より出力される２個の荷重信号の差の絶対値又は２個の荷重信号のそれぞれの値を表示する表示装置５４とを備える構成とする。
【解決手段】ロードセルへの負荷荷重に対して、２個の端子から出力される荷重信号Ｗａ，Ｗｂがそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号算出部と、２個の荷重信号算出部より出力される２個の荷重信号の差の絶対値又は２個の荷重信号のそれぞれの値を表示する表示装置５４とを備える構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計量器に使用されるストレインゲージ式ロードセルに生じるスパンの異常を検出するロードセルの故障診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１個のロードセルに生じるスパンの異常を検出する装置として、例えば特許文献１に開示されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１７２６６１号公報
【０００４】
上記特許文献１に開示された故障診断装置においては、計量器が特定の状態、例えば作業者が計量台上に被計量物がない状態であるとの判断をして零点調整装置を手動操作するか、自動的に行う場合には物品センサにて計量台上の被計量物の有無を検知することによる零点の自動検出手段による零点判断を受けて、荷重センサのフルブリッジ回路を構成する２つのハーフブリッジ回路のそれぞれの出力を零点の出力に基づいて予め定めた許容値と比較し、その比較の結果、いずれかのハーフブリッジ回路の出力が許容値を超えていれば故障報知するようにされている。
【０００５】
しかし、上記従来の故障診断装置においては、スパンの異常の判定に関し、以下のような問題点がある。
【０００６】
（１）特定の力又は荷重を印加した状態でハーフブリッジ回路の出力を比較するようにしているので、通常の計量作業の中でスパン異常を検出することができない。
（２）零点が異常になるとき、同時にスパンの異常も発生する場合が多いが、温度変化の過渡期などでは、２つのハーフブリッジ回路の零点は、ロードセルが正常の範囲であっても異なることがたびたびあり、許容値を設定して零点の異常を警報する場合に、小さい許容値を設定すると零点異常が頻繁に警報出力され、使いにくい。
（３）零点の変動は多少大きくても作業者が通常の計量作業の中で零点調整スイッチによって調整できるので、あまり小さい零点変動に対して異常警報することは適切でない。これに対して、スパンの異常は、零点の変動のように作業者が容易に調整することができず、また、その変動量が小さい場合でも、変動量の定格荷重に対する割合が仕様の計量精度を超える場合があるので、精確に異常を判定して警報する必要がある。ところが、零点変動とスパン変動が生じている場合に、スパンの変動分だけを抽出して通常の計量作業の中で警報することについては何ら示されていない。
（４）２つのハーフブリッジ回路のそれぞれは同じ負荷荷重に対する出力の大きさが異なっており、スパンが異なると、両方の出力を比較しても精確に違いを判定できないので、精確にスパンの異常を検出することができない。
（５）２つのハーフブリッジ回路のそれぞれでヒステリシス誤差特性の異なるものがあり、特定の負荷荷重でスパン調整しても、任意の負荷荷重において、スパンが異常でなくても大きい誤差を生ずる場合があり、任意の負荷荷重に対して精確なスパンの異常を検出することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、計量器に使用されるロードセルの２つのハーフブリッジ回路の出力においてそれぞれ個別に零点変動分を除去し、さらにヒステリシス誤差をそれぞれ個別に補正することによってスパン変動分のみを精確に検出することのできるロードセルの故障診断装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、第１発明によるロードセルの故障診断装置は、
起歪部に貼付した複数個のストレインゲージで構成されるホイートストーンブリッジ回路における２個の端子からの出力信号を荷重信号とするロードセルの故障診断装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記２個の端子から出力される荷重信号がそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号出力手段を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
第２発明は、第１発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号をそれぞれ個別に表示、又は２個の荷重信号の差の絶対値を表示する荷重信号表示手段を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
第３発明は、第１発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号をそれぞれ個別に零点調整する零点調整手段を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
第４発明は、第１発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の差の絶対値が零若しくは零近傍の値である状態、又は零若しくは零近傍の値でない状態を表示する零点調整状態表示手段を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、第５発明は、前記第３発明又は第４発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正するヒステリシス誤差補正手段を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、第６発明は、前記第５発明において、前記ヒステリシス誤差補正手段を、前記２個の荷重信号のそれぞれが零点付近を起点とする単調増加であることを判定する単調増加判定手段を備え、この単調増加判定手段により前記２個の荷重信号が零点付近を起点とする単調増加であると判定されたときに、前記ヒステリシス誤差補正手段はヒステリシス誤差を補正するように構成したものである。
【００１４】
第７発明によるロードセルの故障診断装置は、
起歪部に貼付した複数個のストレインゲージで構成されるホイートストーンブリッジ回路における２個の端子からの出力信号を荷重信号とするロードセルの故障診断装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記２個の端子から出力される荷重信号がそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号出力手段と、
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の安定判別を行う安定判別手段と、前記安定判別手段による安定判別に基づき生成された最新の安定重量値と、
この最新の安定重量値の一つ前のタイミングにおいて生成された安定重量値との差を検出する荷重変化量検出手段と、
この荷重変化量検出手段により検出された最新の安定重量値と一つ前の安定重量値との差に基づき、前記ロードセルのスパンの異常を判定するスパン異常判定手段と
を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
第８発明は、前記第７発明において、前記スパン異常判定手段を、前記２個の荷重信号出力手段のうちの一方の荷重信号出力手段から生成される最新の安定荷重値と一つ前の安定重量値との差と、他方の荷重信号出力手段から生成される最新の安定荷重値と一つ前の安定重量値との差とを比較し、一方の差が他方の差より大きい場合に前記ロードセルのスパンが異常であると判定するように構成したものである。
【００１６】
また、第９発明は、前記第７発明又は第８発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正するヒステリシス誤差補正手段を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
また、第１０発明は、第９発明において、前記ヒステリシス誤差補正手段を、前記２個の荷重信号のそれぞれが零点付近を起点とする単調増加であることを判定する単調増加判定手段を備え、この単調増加判定手段により前記２個の荷重信号が零点付近を起点とする単調増加であると判定されたときに、前記ヒステリシス誤差補正手段はヒステリシス誤差を補正するように構成したものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、作業者が個別にハーフブリッジ毎に零点調整できるようにすることによって、あるいは作業者が零点調整スイッチの操作を忘れた場合で、個別ハーフブリッジ毎に異なる零点ドリフトがあっても、各ハーフブリッジの出力において零点変動分を除去してスパン変動分のみを精確に検出することができ、スパン異常の判定を精確に行うことができる。しかも、このスパンの異常判定を特別な作業を要することなく、通常の計量作業を継続する中で実施することができる。
本発明において、２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に精確に補正するようにすれば、２つのハーフブリッジにおいて負荷荷重の増減に応じて現れる出力の大きさが異なってもより精確にスパンの異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るロードセルの故障診断装置が適用されるロードセルの使用状態図で、圧縮型ロードセルに使用した状態図（ａ）および二重ビーム式ロードセルに使用した状態図（ｂ）
【図２】本発明の一実施形態に係るロードセルの故障診断装置の概略システム構成図
【図３】中央演算処理装置の機能ブロック図
【図４】ロードセルのフルブリッジ回路出力電圧図
【図５】ロードセルのハーフブリッジ出力のヒステリシス特性図（ａ）およびハーフブリッジ出力誤差を示す図（ｂ）
【図６】各ハーフブリッジ出力によるスパン異常判定演算の手順を示すフローチャート
【図７】本発明の他の実施形態に係るロードセルの故障診断装置の概略システム構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明によるロードセルの故障診断装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１には、本発明の一実施形態に係るロードセルの故障診断装置が適用されるロードセルの使用状態図で、圧縮型ロードセルに使用した状態図（ａ）および二重ビーム式ロードセルに使用した状態図（ｂ）がそれぞれ示されている。また、図２には、本実施形態に係るロードセルの故障診断装置の概略システム構成図が示されている。
【００２２】
図１（ａ）に示される圧縮型ロードセル１は、支持部２と、この支持部２上に設けられる起歪部３と、この起歪部３の上部に設けられる力の受衝部４とよりなり、受衝部４が力を受けたときに起歪部３が圧縮されるように構成されている。起歪部３には、ストレインゲージ１１ａ，１３ａが起歪部３の軸方向に平行に貼り付けられるとともに、ストレインゲージ１２ａ，１４ａが起歪部３の軸方向に直角に貼り付けられている。ストレインゲージ１１ａ，１３ａは圧縮力を検出し、ストレインゲージ１２ａ，１４ａは引張力を検出する。
【００２３】
図１（ｂ）に示される二重ビーム式ロードセル５においては、２つの梁（ビーム）６，７を構成するように起歪部８が形成されている。ビーム６にはストレインゲージ１１ｂ，１２ｂが、ビーム７にはストレインゲージ１３ｂ，１４ｂがそれぞれビームの長手方向に沿って貼り付けられている。起歪部８に結合された計量台９上に被計量物１０を載せると、その被計量物１０の重量に応じた荷重が起歪部８に作用し、ストレインゲージ１２ｂ，１４ｂは、ゲージ接着面が伸びる方向の曲げ応力を受け、ストレインゲージ１１ｂ，１３ｂは、ゲージ接着面が縮む方向の曲げ応力を受ける。
【００２４】
以下の説明において、ストレインゲージ１１ａ，１１ｂを総称してストレインゲージ１１と呼び、ストレインゲージ１２ａ，１２ｂを総称してストレインゲージ１２と呼び、ストレインゲージ１３ａ，１３ｂを総称してストレインゲージ１３と呼び、ストレインゲージ１４ａ，１４ｂを総称してストレインゲージ１４と呼ぶこととする。
【００２５】
図２に示されるように、ストレインゲージ１１，１２，１３，１４は、フルブリッジ回路１５を構成するように互いに接続されている。ここで、フルブリッジ回路１５において、対向する辺を構成しているストレインゲージ１２，１４がどちらも引張力なら引張力を、対向する辺を構成しているストレインゲージ１１，１３がどちらも圧縮力なら圧縮力というように同じ型の力を受けるように結線されている。
【００２６】
フルブリッジ回路１５において、対向する２つの接続点１６，１７には、励磁用の直流電圧が印加され、これら接続点１６，１７と直角に位置する接続点１８，１９からは力または荷重の検出電圧が取り出される。
【００２７】
上述のフルブリッジ回路１５に対して故障診断装置２０が設けられる。この故障診断装置２０は、２つの電圧参照用の固定抵抗器２１，２２と、アナログ加算回路２３と、２つのアナログ−デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と称する。）２４，２５と、演算回路２６とを備えている。ここで、固定抵抗器２１，２２は、互いに直列接続されるとともに、フルブリッジ回路１５の接続点１６，１７に接続されている。また、固定抵抗器２１，２２とストレインゲージ１２，１３とにより、ハーフブリッジ回路１５ａが形成され、固定抵抗器２１，２２とストレインゲージ１１，１４とにより、ハーフブリッジ回路１５ｂが形成されている。
【００２８】
アナログ加算回路２３は、第１演算増幅器３１と、第２演算増幅器３２と、第３演算増幅器３３と、第４演算増幅器３４とを備えて構成されている。
第１演算増幅器３１において、入力正端子３１ａはフルブリッジ回路１５の接続点１８に接続され、入力負端子３１ｂは出力端子３１ｃに接続され、出力端子３１ｃは抵抗器４０に接続されている。
第２演算増幅器３２において、入力正端子３２ａは２つの固定抵抗器２１，２２の接続点４１に接続され、入力負端子３２ｂは出力端子３２ｃに接続され、出力端子３２ｃは抵抗器４２，４３に接続されている。
第３演算増幅器３３において、入力正端子３３ａは回路のアース４４に接続され、入力負端子３３ｂは、抵抗器４０，４２に接続されるとともに、抵抗器４５を介して出力端子３３ｃに接続され、出力端子３３ｃはＡ／Ｄ変換器２４に接続されている。
第４演算増幅器３４において、入力正端子３４ａはフルブリッジ回路１５の接続点１９に接続され、入力負端子３４ｂは、抵抗器４３に接続されるとともに、抵抗器４６を介して出力端子３４ｃに接続され、出力端子３４ｃはＡ／Ｄ変換器２５に接続されている。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器２４，２５は、アナログ加算回路２３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ものである。Ａ／Ｄ変換器２４，２５からのデジタル荷重信号は演算回路２６に向けて出力される。
【００３０】
演算回路２６は、入出力回路（Ｉ／Ｏ）５１と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）５２と、メモリブロック（ＭＥＭ）５３とを備えて構成されている。
演算回路２６において、Ａ／Ｄ変換器２４，２５の出力信号は、入出力回路５１から中央演算処理装置５２を介してメモリブロック５３に読み込まれる。
メモリブロック５３は、データを入力、出力、演算のために一次記憶するＲＡＭや設定データを継続記憶するＥＥＰＲＯＭや所定プログラムを継続記憶するＰＲＯＭなどの記憶素子（半導体素子）から成るものである。
後述する荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎやヒステリシス誤差Ｅａ１，Ｅｂ１などの計算式はＰＲＯＭに記憶され、後述するスパン異常を判定するための許容値Ｒｈや零点変動の許容値Ｗｚの値はＥＥＰＲＯＭに設定される。
演算回路２６には、表示装置（ＤＩＳ）５４やキースイッチ（ＫＥＹ）５５、警報器（ＡＬＡＲＭ）５６などが接続されており、後述するＷａｎ，Ｗｂｎの値は表示装置５４に表示され、データの設定や零点調整などの操作はキースイッチ５５によって実施され、故障を報知する警報は警報器５６から発せられる。
【００３１】
中央演算処理装置５２においては、メモリブロック５３に格納されている所定プログラムが実行されることにより、図３に示されるような、フィルタ処理部５２ａ、荷重信号算出部５２ｂ、安定判別部５２ｃ、荷重変化量算出部５２ｄ、ヒステリシス誤差補正部５２ｅ、スパン異常判定部５２ｆ等のそれぞれの機能が実現される。
【００３２】
フィルタ処理部５２ａは、Ａ／Ｄ変換器２４，２５からのデジタル荷重信号に対し所定のフィルタリング処理を行う。
荷重信号算出部５２ｂは、Ａ／Ｄ変換器２４およびＡ／Ｄ変換器２５からのそれぞれのデジタル荷重信号が、同じ大きさの負荷荷重に対して同じ大きさの出力信号となるような演算処理を実行する。
安定判別部５２ｃは、圧縮型ロードセル１または二重ビーム式ロードセル５に対して任意の大きさの力または荷重が負荷された状態にあるときに、Ａ／Ｄ変換器２４からのデジタル荷重信号と、Ａ／Ｄ変換器２５からのデジタル荷重信号とが所定の計量精度または所定の定格荷重に基づいて定められる許容値を超えているか否かによって安定であるか否かを判定する。
荷重変化量算出部５２ｄは、安定判別部５２ｃのより求められた最新の安定重量値と、この最新の安定重量値の一つ前のタイミングにおいて生成された安定重量値との差を検出する。
ヒステリシス誤差補正部５２ｅは、荷重信号算出部５２ｂによる演算処理を経て得られるＡ／Ｄ変換器２４からのデジタル荷重信号とＡ／Ｄ変換器２５からのデジタル荷重信号とに基づいて、各荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正する。
スパン異常判定部５２ｆは、荷重信号算出部５２ｂによる演算処理を経て得られるＡ／Ｄ変換器２４からのデジタル荷重信号とＡ／Ｄ変換器２５からのデジタル荷重信号とに基づいて、ロードセルのスパンが異常であるか否かを判定する。
【００３３】
以上に述べたような構成の故障診断装置２０において、２組のハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂから出力されるアナログ荷重信号ｅｏａ，ｅｏｂは、図２に示されるように、アナログ加算回路２３を経てアナログ荷重信号ｅｏａ´，ｅｏｂ´とされる。これらアナログ荷重信号ｅｏａ´，ｅｏｂ´は、Ａ／Ｄ変換器２４，２５によってデジタル荷重信号Ｗａ，Ｗｂに変換される。これらデジタル荷重信号Ｗａ，Ｗｂは、演算回路２６に取り込まれ、図３に示されるように、フィルタ処理部５２ａにて所定のフィルタリング処理が施されてデジタル荷重信号Ｗａｘ，Ｗｂｘとされる。
【００３４】
次に、演算回路２６におけるデジタル荷重信号Ｗａｘ，Ｗｂｘに基づく演算処理の内容について、二重ビーム式ロードセル５に計量台９が装備されてなる計量器（図１（ｂ）参照）を例にして以下に説明することとする。
【００３５】
計量器の調整時点で、計量台９（計量ホッパなどの計量容器でもよい。）上には被計量物１０を置かず二重ビーム式ロードセル５に電源を印加すると２組のハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂからはブリッジ抵抗のアンバランス成分や風袋荷重分が加わったアナログ荷重信号ｅｏａ，ｅｏｂが出力される。これらアナログ荷重信号ｅｏａ，ｅｏｂは、アナログ加算回路２３、Ａ／Ｄ変換器２４，２５およびフィルタ処理部５２ａを経てデジタル荷重信号Ｗａｘ，Ｗｂｘに変換される。このときのデジタル荷重信号Ｗａｘ，Ｗｂｘとして、Ｗａｘ＝Ｗａｉ、Ｗｂｘ＝Ｗｂｉが得られたとする。これらＷａｉ，Ｗｂｉの値は、初期荷重として、キースイッチ５５における初期荷重記憶キースイッチの操作によって、メモリブロック５３の初期荷重メモリに記憶される。
【００３６】
いま、ハーフブリッジ回路１５ａ側の出力荷重信号Ｗａｎおよびハーフブリッジ回路１５ｂ側の出力荷重信号Ｗｂｎの算出式として、それぞれ下記の式（１）（２）を定める。
Ｗａｎ＝ｋａ・（Ｗａｘ−Ｗａｉ）−Ｗｚａ ・・・（１）
Ｗｂｎ＝ｋｂ・（Ｗｂｘ−Ｗｂｉ）−Ｗｚｂ ・・・（２）
ここで、ｋａ，ｋｂはスパン係数、Ｗｚａ，Ｗｚｂは零点荷重メモリである。
【００３７】
上記式（１）（２）は、両方のハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎに対してそれぞれ独自にスパン係数ｋａ，ｋｂ、初期荷重メモリＷａｉ，Ｗｂｉおよび零点荷重メモリＷｚａ，Ｗｚｂを設け、同じ負荷荷重に対してＷａｎ，Ｗｂｎが同一値であるようにし、零点調整機能をそれぞれ独立に実施できるようにすることを考慮した式である。これらの式を定義することによって、例えば温度変化の過渡期等で、ストレインゲージが貼付される起歪部金属への伝熱が一様でないために両ハーフブリッジ回路に共通でない零点変動が起きた場合でも、その零点変動が出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎにそのまま含まれて出力差として現れるといった不都合が生じるのを回避することができる。
なお、初期荷重値Ｗａｉ，Ｗｂｉを初期荷重メモリへ記憶した時点ではＷａｘ＝Ｗａｉ、Ｗｂｘ＝Ｗｂｉであるからスパン係数ｋａ，ｋｂの０でない任意の数値に対して、Ｗａｎ＝Ｗｂｎ＝０である。
【００３８】
スパン係数ｋａ，ｋｂは、定格荷重Ｗｓ（Ｗｓの値は既知）を置いたときにＷａｎの値とＷｂｎの値がそれぞれＷｓの値を表すように、すなわち次式を満たすように調整されている。
Ｗａｎ＝Ｗｂｎ＝Ｗｓ ・・・（３）
こうして、被計量物の重量測定値は、次式でもって算出され、表示される。
Ｗｎ＝１／２・（Ｗａｎ＋Ｗｂｎ） ・・・（４）
なお、Ｗａｎ，Ｗｂｎ，Ｗｎは実際に計量器における被計量物の重量測定値としての表示値の分解能に比べ、少なくとも４倍の分解能を有するように設定されている。
【００３９】
次に、各ハーフブリッジ出力の零点変動への対応について説明する。
（１）零点変動を手動調整手段により行う場合
計量作業中のスパンの異常については、スパン変動率に対する許容値Ｒｈを予め仕様の計量精度に対応させて設定し、次式が成立したときにスパンが異常であると判定する。
｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜／｛（Ｗａｎ＋Ｗｂｎ）／２｝＞Ｒｈ・・・（５）
【００４０】
計量器に設けた零点調整スイッチを手動操作すれば、２つの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎはそれぞれ同時に個別に零点調整される。すなわち、Ｗａｎの値がＷｚａに加算され、その結果Ｗａｎ＝０に調整され、Ｗａｂの値がＷｚｂに加算され、その結果Ｗｂｎ＝０に調整される。
しかし、例えばＷａｎとＷｂｎとがそれぞれ正負方向に同じ量または略同じ量だけ零点から変動している場合、従来の表示方式である上記式（４）によって荷重信号を表示すれば、双方の零点変動量が加算され大きい値となるので、スパンが異常であると誤って判定することになる。そこで、作業者の零点調整スイッチによる零点調整操作に頼って精確なスパン異常の判定を行うには、零点評価として、差の絶対値である｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜の値を表示させるようにする。あるいは２つのハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎをそれぞれ表示させるようにしても良い。
【００４１】
計量台上に被計量物がないときに、この値｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜が零でなければ、被計量物を載置したとき、Ｗａｎ，Ｗｂｎのいずれかにスパン変動がなくてもいずれかのハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂのスパン変動として評価されてしまうので、この値｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜を作業者に零点調整スイッチを押すことを促す指標値とする。
【００４２】
または零点変動の許容値としてｗｚを定め、
｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜＞ｗｚ
が成立すれば、正しく零点が調整されていない旨のサイン（零点変動サイン）をランプ等の表示器によって表示させ、作業者に零点調整スイッチを押すことを促すようにする。
また、反対に、上記不等式が成立しないことを持って表示器に表示させ、作業者に零点調整スイッチを押す必要がないことを判断させるようにすることもできる。
【００４３】
（２）零点変動を自動調整手段により行う場合
自動的に精確にスパン異常を検出するには、ハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎに対して次のように負荷荷重による変動量のみを算出する荷重変化量検出手段を設ける。
すなわち、Ｗａｎ（Ｗｂｎ）はＡ／Ｄ変換器２４（２５）から読み込まれる荷重信号によって時間間隔Ｔａ（＝数１００ｍｓｅｃ）で生成されるものとし、Ｍ個のシフトレジスタを用意し、このシフトレジスタにＷａｎ（Ｗｂｎ）を生成順に、最も古い値を捨て常に最新のＭ個のＷａｎ（Ｗｂｎ）が記憶されるようにする。また、予め安定限界の許容値を設定しておき、Ｍ個のＷａｎ（Ｗｂｎ）の値が許容値以内であれば安定であると判定する。この安定判別は時間間隔Ｔａで逐次行われる。こうして、シフトレジスタに記憶された値の平均値を算出して重量測定値用のＷａｎ（Ｗｂｎ）とすることで、最短で時間間隔Ｔａ毎に被計量物の安定重量値を得ることができる。
【００４４】
この場合、計量台に被計量物を載置したために、あるタイミングに読み取ったＷａｎ（Ｗｂｎ）の値によってシフトレジスタの値が許容値を外れ安定条件が成立しなくなることを考慮し、安定条件を外れる１つ手前のタイミングでシフトレジスタに入った最新の値は許容範囲の限界値である場合も想定されるので、安定重量値としてＷａｎ（Ｗｂｎ）の値を算出するには、最も新しく入った値は除外し、Ｍ−１個の値でもって平均値を求めるのが適切である。
【００４５】
このために、Ｗａｎ（Ｗｂｎ）の値が不安定になる直前の安定重量値を記憶するための記憶メモリを１個用意し、計量台上に被計量物が無いときに連続的に生成される安定重量値をその記憶メモリにストアさせてその内容を更新する。ただし、更新の際には、前記記憶メモリから記憶データ（＝１つ前の安定重量値）を別のメモリへ呼び出してから新たな安定重量値に更新するようにする。
【００４６】
このように構成すれば、計量台上に被計量物を載置すると、その載置によって荷重信号が振動する間は安定判別条件が成立せず、記憶メモリは更新されなくなるので、該記憶メモリには被計量物の載置直前の安定条件が成立した最終のデータが記憶された状態にある。そして、荷重信号の振動が収束すると、安定判別条件が成立し、最新の安定重量値が得られる。そのとき記憶メモリから呼び出されたデータが一つ以前のタイミングの安定重量値で、最新の安定重量値が今回のタイミングの安定重量値である。
この間は被計量物を載置して荷重信号の振動の収束に要する時間差であるから短く、この間に荷重信号が零点ドリフトすることはないか、あるいは仮に零点ドリフトするとしても極めて小さい。したがって、これらの安定重量値の差は零点ドリフト分を含まず、精確に被計量物の重量に相当した変化量を表すので、零点の変動成分を除外してスパン変動のみの精確な評価に用いるのに適している。
【００４７】
上述の説明では、計量台上に被計量物が無い状態から被計量物を載置する場合について述べたが、既に計量台上に被計量物が滞在し、その上に新たに被計量物を載置する場合についても同様に行うことができる。この場合、安定重量値の差が新たに載置した被計量物の重量に相当する。よって、長い時間計量台上に被計量物が滞在し、計量台上で累積的に計量するような重量測定装置であっても、零点変動に影響されずに精確にスパン異常を診断することができる。
【００４８】
このような場合には、一つ以前のタイミングと、今回のタイミングの安定状態にある出力荷重信号ＷａｎをそれぞれＷａｎｕ，Ｗａｎｖとしたとき、ハーフブリッジ出力の負荷荷重による変化量Ｗａｎｐを次式にて計算する。
Ｗａｎｐ＝｜Ｗａｎｖ−Ｗａｎｕ｜ ・・・（６）
そして、この変化量Ｗａｎｐを所定の値Ｗｈと比較して、次式
Ｗａｎｐ＞Ｗｈ ・・・（７）
が成立すれば、スパンの異常を判定するに十分な荷重変化量であるとして演算処理中においてフラグを立てる。この変化量Ｗａｎｐが小さければノイズとのＳ／Ｎ比が小さくなり精確な判定ができない。変化量Ｗａｎｐが小さく上記式（７）が成立しない場合にはフラッグはリセットされる。
【００４９】
同様にして、出力荷重信号Ｗｂｎについての演算によるフラグが揃うと、揃ってフラグがセットされた時点のハーフブリッジ出力の負荷荷重による変化量ＷａｎｐとＷｂｎｐとでもって、スパンの異常を判定させる。スパン異常判定は、上記式（５）と同様に、次式にて実施する。
｜Ｗａｎｐ−Ｗｂｎｐ｜／｛（Ｗａｎｐ＋Ｗｂｎｐ）／２｝＞Ｒｈ・・・（８）
【００５０】
このようにすれば、作業者が零点調整スイッチの操作を忘れたり、個別ハーフブリッジ毎に異なる零点ドリフトがあっても、重量測定値Ｗａｎ，Ｗｂｎにおける零点変動値分が相殺され、精確なスパン異常の判定を行うことができる。
【００５１】
次に、２つのハーフブリッジ出力のヒステリシス誤差を補正し、スパンの異常をより精確かつ容易に判定するための手法について説明する。
【００５２】
２組のハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎは、定格荷重の負荷に対して同じ出力であるようにスパン係数を調整していても、それぞれが異なるヒステリシス特性を持っているため、図５（ａ）に示されるように、負荷荷重を漸増（単調増加）させる場合の出力と漸減（単調減少）させる場合の出力とは途中の負荷荷重に対して異なる値となる。なお、図５（ａ）において、ａ１は出力荷重信号Ｗａｎの負荷荷重漸増時の出力軌跡、ａ２は出力荷重信号Ｗａｎの負荷荷重漸減時の出力軌跡を示し、ｂ１は出力荷重信号Ｗｂｎの負荷荷重漸増時の出力軌跡、ｂ２は出力荷重信号Ｗｂｎの負荷荷重漸減時の出力軌跡を示している。
【００５３】
ハーフブリッジにスパン変動が起きていなくても、このようなヒステリシス誤差特性によってＷａｎ−Ｗｂｎの値は荷重の変化に応じて差を生じるので、この差の分だけスパン異常判定の精確性が損なわれる。このヒステリシスの量は、ストレインゲージのロードセル起歪部への貼付状態（例えば接着剤の厚みなど）によって異なるので、ハーフブリッジ別に誤差特性が異なる。このため、ハーフブリッジの出力を精確に比較するにはそれぞれ単独にヒステリシス誤差を補正することが必要となる。
【００５４】
このヒステリシス誤差は、荷重が零点と定格荷重との間で種々の大きさで増減変化したときに複雑に変化するので、容易にかつ精確に補正することができず、かえって精確性を損ねる場合がある。ここで、被計量物の測定値そのものを補正するのではなく、スパンの異常を精確に検出できれば良いのであるから、２個のハーフブリッジの出力を個別に負荷荷重の増減におけるヒステリシス誤差を補正してもよいが、異常判定にとって好都合な簡単化したヒステリシス補正方法を採用するのが好ましい。
【００５５】
荷重が定格荷重に向けて単調に増加する過程、または定格荷重から零へ向けて単調に減少する過程においては、発生するヒステリシス誤差はほぼ一様に連続的に変化するので、荷重に応じた誤差の推定は比較的容易である。また、計量作業の性質から、定格荷重まで負荷荷重を単調に増加させる過程、つまり計量台上へ１つの被計量物を載置したとき、さらにはその上に別の被計量物を積み増すとき、被計量物を載置する度にスパンの異常を判定する操作を実施するのが好ましい。
【００５６】
これらの点を考慮し、本実施形態では、ヒステリシス補正を以下のようにして行う。すなわち、調整モードにおいて、計量台に対して０から大きさの異なる何種類かの既知の負荷荷重を、漸増（単調増加）させながら定格荷重Ｗｓまで掛け、Ｗｓまで掛けた後は大きさの異なる何種類かの既知の負荷荷重を掛けて荷重の単調増加変化に対する２つのハーフブリッジ出力のヒステリシス誤差データを得る。そして、この誤差データによって、最小自乗法などの方法で荷重の単調増加時の荷重変化Ｗａｎ，Ｗｂｎとヒステリシス誤差Ｅａ１，Ｅｂ１との関係を、２次式以上の多次式の関数（誤差補正関数）でもって次式のように表わす。そして、この式を演算回路２６のメモリブロック５３に記憶させる。
Ｅａ１＝ｆａ（Ｗａｎ）
Ｅｂ１＝ｆｂ（Ｗｂｎ） ・・・（９）
【００５７】
図５（ｂ）に示される誤差Ｅａ１，Ｅｂ１は、負荷荷重が０から定格荷重Ｗｓに向けて単調に増加する場合のみ現れるもので、例えば負荷荷重がＷｓ／２まで増加した後に一旦減少し、再び定格荷重Ｗｓに向けて増加しても、誤差は図５（ｂ）の通りには現れない。
【００５８】
こうして、調整モードにおいて決定した誤差関数ｆａ（Ｗａｎ）およびｆｂ（Ｗｂｎ）を使用し、スパン異常の検出は負荷荷重が零付近又は零以下から単調増加する過程のみにおいて行わせるものとする。
【００５９】
要するに、単調増加過程のヒステリシス誤差を補償したスパンの異常判定を行う際には、次の条件を満たすものとする。
（１）２組の出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎが共に安定条件を満足すること。
（２）２組の出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎが共に、零点を起点にした単調増加の過程にあること。そのため、出力荷重信号の増加過程で一旦所定値以上の減少があるときは、Ｗａｎ，Ｗｂｎ共に零付近にまで戻らなければ、改めて異常判定に適用しない。その理由は、増加過程の中で所定値異常の荷重減少があると、単調増加に基づいて設定した関数とは全く異なる誤差が発生するためであり、零点を起点に単調増加する荷重を補正するものとする。
（３）前回の記憶荷重出力と今回の荷重出力の変化量の差で判定するので、Ｗａｎ，Ｗｂｎ共に今回測定値と前回の記憶値との差が所定値以上に大きいこと（例えば定格荷重Ｗｓの１／４以上の変化量をもってスパンの異常を判定する。）。
ここで、補正された出力をそれぞれＷａｎ′，Ｗｂｎ′とすると、誤差補正は式（９）によって、次式となる。
Ｗａｎ′＝Ｗａｎ−ｆａ（Ｗａｎ）
Ｗｂｎ′＝Ｗｂｎ−ｆｂ（Ｗｂｎ） ・・・（１０）
【００６０】
次に、負荷荷重を０から計量器の定格荷重Ｗｓに向けて単調増加させる場合の各ハーフブリッジ出力によるスパン異常判定演算の手順を、図６に示されるフローチャートにしたがって説明する。なお、このフローチャートにおいて、Ｓ１〜Ｓ１６は各ステップを示している。
【００６１】
Ｓ１〜Ｓ２：最新のＭ個のＷａｎ，Ｗｂｎを読み込み、それぞれの値をＭ個のシフトレジスタに記憶させる。そして、予め安定限界の許容値を設定しておき、Ｍ個のＷａｎ，Ｗｂｎの値が許容値以内であるか否かによって安定判別を実施する。
Ｓ３〜Ｓ７：安定条件が成立した場合には、Ｗａｎ，Ｗｂｎについての安定重量値を算出する。なお、安定条件が成立しない場合には元に戻る。
荷重変化の単調増加過程は、両方の出力Ｗａｎ，Ｗｂｎが零付近又は零以下になったときから開始される。そこで、今回の零付近出力Ｗａｎ，Ｗｂｎをメモリにストアする。ただし、Ｗａｎ，Ｗｂｎがマイナス値の場合には０に置き換え、０をストアする。Ｗａｎ，Ｗｂｎの値が零付近以下の値である場合には、単調増加の過程にあることを示すフラグＦｚを１にセットし、単調増加の開始条件が成立したものとする。
【００６２】
Ｓ８：次のＷａｎ，Ｗｂｎの読み込みタイミングで、再び両出力Ｗａｎ，Ｗｂｎが零付近以下であれば、上述の操作を繰り返すが、ステップＳ６の判定において、Ｗａｎ，Ｗｂｎのいずれか一方、または両方が零付近以下を超える出力である場合には、今回の読み込み荷重の前回の読み込み荷重からの変化量が所定値Ｗｑ（例えばＷｑ＝Ｗｓ／４）を超える大きさであるか否か、言い換えれば次式が成立するか否かを判定する。
Ｗａｎ−Ｗａｎｕ＞Ｗｑ
Ｗｂｎ−Ｗｂｎｕ＞Ｗｑ ・・・（１１）
ただし、Ｗａｎｕ，ＷｂｎｕはそれぞれＷａｎ，Ｗｂｎの一つ前の安定重量値である。
【００６３】
Ｓ９〜Ｓ１３：式（１１）が成立すれば、ステップＳ９にて、２つの出力が両方共単調増加の過程にあるか否か（Ｆｚ＝１であるか否か）を判定し、単調増加の過程にある（Ｆｚ＝１）であるなら、ステップＳ１０以下の処理において、前回の記憶値Ｗａｎｕ，Ｗｂｎｕをメモリから呼び出し、式（１０）に基づいて誤差補正してＷａｎｖ，Ｗｂｎｖにする。そして、ステップＳ１３にて、今回と前回の補正出力による２つのハーフブリッジ出力の変化量である、
Ｄａ＝Ｗａｎｖ−Ｗａｎｕ
Ｄｂ＝Ｗｂｎｖ−Ｗｂｎｕ ・・・（１２）
でもって、次式
｜Ｄａ−Ｄｂ｜／｛（Ｄａ＋Ｄｂ）／２｝＞Ｒａｂ・・・（１３）
ただし、Ｒａｂは予め設定されたスパン変動率の許容値
が成立するか否かを判定する。そして、式（１３）が成立すればスパン異常であるとして警報する。ここで、Ｒａｂの値は、例えば計量器の計量精度が仕様の上でＥであれば、Ｒａｂ＝Ｅに設定する。
【００６４】
負荷荷重が途中で減少するような経過があれば、その後荷重が再び増加する過程があって式（１１）が満足されステップＳ９に至っても、単調増加過程の条件が崩れていてフラグＦｚは０にリセットされているので異常判定は行われない。つまり、両方の出力が一旦零付近以下に戻り、Ｆｚ＝１がセットされるまでは異常判定は実施されない。
【００６５】
Ｓ１４〜Ｓ１６：ステップＳ８の判定において式（１１）が成立しない場合であるが、これには今回の読み込み値Ｗａｎ，Ｗｂｎのいずれか一方の出力のみが零付近以下の場合と、いずれの出力も零付近以下のレベルを超えて大きい出力であっても前回との変化量が小さい場合とがある。これらの場合にはステップＳ１４に進むことになる。
ここで、式（１１）において、荷重変化が単調増加していないか、あるいは現状維持していない、つまり単調増加の条件が崩れたと判定するための出力変化の許容値をＷｒとすると、Ｗａｎ，Ｗｂｎのいずれか一方に、今回の読み込み値が前回の読み込み値より小さく、差の絶対値がＷｒより大きい場合、すなわち次式が成立する場合には、単調増加過程は崩れたとしてフラグＦｚを０にリセットする（ステップＳ１５）。
Ｗａｎ−Ｗａｎｕ＜０で、かつ｜Ｗａｎ−Ｗａｎｕ｜＞Ｗｒ
Ｗｂｎ−Ｗｂｎｕ＜０で、かつ｜Ｗｂｎ−Ｗｂｎｕ｜＞Ｗｒ
ただし、出力がマイナス値を取る場合には０に置き換えているので、Ｗａｎ，Ｗａｎｕ≧０、Ｗｂｎ，Ｗｂｎｕ≧０である。
【００６６】
Ｗｒの値は、Ｗｒ＜Ｗｑを満たし、一定の負荷荷重が載置されたときわずかな外乱振動で変化する値よりやや大きめの値に設定される。また、Ｗｒは前回より荷重が減少することがあっても単調増加による誤差発生の状態が変化しない程度の小さい許容荷重とする。しかし、Ｗｒ＝０にしてしまうと、外乱による荷重のわずかな変動でも単調増加過程の条件が崩れ、一旦計量台上から負荷荷重を降ろさなければ、改めてスパン異常判定ができなくなる。つまり積み増しによるスパン異常が検出できなくなる。
【００６７】
一方、ステップＳ１４の判定において、単調増加の過程が維持されていると判定されると、次の判定に備え、今回のＷａｎ，Ｗｂｎを式（１０）に基づいて誤差補正し、メモリに記憶する（ステップＳ１６）。
【００６８】
以上のように本実施形態によれば、計量器の荷重変化が零点を起点とした単調増加であることを判定する単調測加判定手段に基づくことによって、容易かつ精確に、２つのハーフブリッジ出力のヒステリシス誤差を補正し、精確にスパンの異常を判定することができる。しかも、本実施形態の方法は通常に計量作業を継続する中で実施可能な方法であり、異常判定のために特別な作業を要することがない。
【００６９】
上述の説明では、零点から定格荷重までの間を一つの関数で表現するものとしたが、調整時点で零点からＷｓ／２までの誤差と、Ｗｓ／２から定格荷重までの誤差とをそれぞれ別の関数で表現するようにしても良い。
【００７０】
＜他の実施形態に係る故障診断装置について＞
先の実施形態における故障診断装置２０のシステム構成に代えて、図７に示されるようなシステム構成とすることもできる。なお、この故障診断装置２０Ａにおいて、先の実施形態の故障診断装置２０と同一または同様の部分については図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては先の実施形態の故障診断装置２０と異なる点を中心に説明することとする。
【００７１】
本実施形態の故障診断装置２０Ａは、フルブリッジ回路１５に対して設けられる、アナログ加算回路５７と、Ａ／Ｄ変換器５８と、演算回路２６とを備えている。
ここで、フルブリッジ回路１５と演算回路２６は、先の実施形態の故障診断装置２０で使用されたものと共通のものである。
先の実施形態の故障診断装置２０では、２つのＡ／Ｄ変換器２４，２５が用いられているが、本実施形態の故障診断装置２０Ａでは、１つのＡ／Ｄ変換器５８が用いられる。
先の実施形態の故障診断装置２０では、フルブリッジ回路１５における接続点１６の電位が＋Ｖで接続点１７の電位が零の直流電圧が印加されているが、本実施形態の故障診断装置２０Ａでは、接続点１６の電位が＋Ｖで接続点１７の電位が−Ｖの直流電圧が印加されている。この場合、先の実施形態の故障診断装置２０では必要とされる電圧参照用の固定抵抗２１，２２によるハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂは不要となる。
【００７２】
アナログ加算回路５７は、第１演算増幅器６１と、第２演算増幅器６２と、第３演算増幅器６３と、第４演算増幅器６４と、第５演算増幅器６５とを備えて構成されている。
第１演算増幅器６１において、入力正端子６１ａはフルブリッジ回路１５の接続点１８に接続され、入力負端子６１ｂは出力端子６１ｃに接続され、出力端子６１ｃは抵抗器６６，６７に接続されている。
第２演算増幅器６２において、入力正端子６２ａはフルブリッジ回路１５の接続点１９に接続され、入力負端子６２ｂは出力端子６２ｃに接続され、出力端子６２ｃは抵抗器６８および第４演算増幅器６４の入力正端子６４ａにそれぞれ接続されている。
第３演算増幅器６３において、入力正端子６３ａは、抵抗器６８に接続されるとともに、抵抗器６９を介して回路のアース７０に接続され、入力負端子６３ｂは、抵抗器６６に接続されるとともに、抵抗器７１を介して出力端子６３ｃに接続され、出力端子６３ｃはアナログスイッチ７２を介してＡ／Ｄ変換器５８に接続されている。
第４演算増幅器６４において、入力正端子６４ａは第２演算増幅器６２の出力端子６２ｃに接続され、入力負端子６４ｂは、抵抗器７３を介して回路のアース７０に接続されるとともに、抵抗器７４を介して出力端子６４ｃに接続され、出力端子６４ｃはアナログスイッチ７５を介してＡ／Ｄ変換器５８に接続されている。
第５演算増幅器６５において、入力正端子６５ａは抵抗器７６を介して回路のアース７０に接続され、入力負端子６５ｂは、抵抗器６７に接続されるとともに、抵抗器７７を介して出力端子６５ｃに接続され、出力端子６５ｃはアナログスイッチ７８を介してＡ／Ｄ変換器５８に接続されている。
【００７３】
本実施形態の故障診断装置２０Ａにおいては、計量器用のアナログ荷重信号は第３演算増幅器６３において合成される。接続点１８側のハーフブリッジ回路１５ａの出力荷重信号がｅｏｂ、接続点１９側のハーフブリッジ回路１５ｂの荷重信号がｅｏａであり、Ａ／Ｄ変換器５８は全ての信号に兼用して１個のみ設けられ、その入力がアナログスイッチ７２，７５，７８によって切り換えられる。このように適宜Ａ／Ｄ変換器の使用個数は選択すれば良い。
【００７４】
この故障診断装置２０Ａにおいては、フルブリッジ出力を、ハーフブリッジ出力と別に検出し、独立にスパン係数を求めて、同じ負荷荷重に対してＷｎ＝Ｗａｎ＝Ｗｂｎであるように調整し、初期重量記憶メモリ、零点重量記憶メモリを設け、
Ｗｎ＝ｋａｂ・（Ｗａｂｘ−Ｗａｂｉ）−Ｗａｂ
として表すようにされる。
【００７５】
本実施形態における荷重信号演算部５２ｂが、本発明における「荷重信号出力手段」に対応し、本実施形態における表示装置５４が、本発明における「荷重信号表示手段」及び「零点調整状態表示手段」に対応し、本実施形態における安定判別部５２ｃが、本発明における「安定判別手段」に対応し、本実施形態における荷重変化量算出部５２ｄが、本発明における「荷重変化量検出手段」に対応し、本実施形態におけるヒステリシス誤差補正部５２ｅが、本発明における「ヒステリシス誤差補正手段」に対応し、本実施形態におけるスパン異常判定部５２ｆが、本発明における「スパン異常判定手段」に対応する。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明のロードセルの故障診断装置は、コンベヤスケールやホッパスケール、トラックスケール、台秤、料金秤などの計量器で使用されるストレインゲージ式ロードセルに生じるスパンの異常を検出する用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 圧縮型ロードセル
５ 二重ビーム式ロードセル
９ 計量台
１５ａ，１５ｂ ハーフブリッジ回路
２０，２０Ａ 故障診断装置
２６ 演算回路
５２ 中央演算処理装置
５２ｂ 荷重信号演算部（荷重信号出力手段）
５２ｃ 安定判別部（安定判別手段）
５２ｄ 荷重変化量算出部（荷重変化量検出手段）
５２ｅ ヒステリシス誤差補正部（ヒステリシス誤差補正手段）
５２ｆ スパン異常判定部（スパン異常判定手段）
５３ メモリブロック
５４ 表示装置（荷重信号表示手段、零点調整状態表示手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計量器に使用されるストレインゲージ式ロードセルに生じるスパンの異常を検出するロードセルの故障診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１個のロードセルに生じるスパンの異常を検出する装置として、例えば特許文献１に開示されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１７２６６１号公報
【０００４】
上記特許文献１に開示された故障診断装置においては、計量器が特定の状態、例えば作業者が計量台上に被計量物がない状態であるとの判断をして零点調整装置を手動操作するか、自動的に行う場合には物品センサにて計量台上の被計量物の有無を検知することによる零点の自動検出手段による零点判断を受けて、荷重センサのフルブリッジ回路を構成する２つのハーフブリッジ回路のそれぞれの出力を零点の出力に基づいて予め定めた許容値と比較し、その比較の結果、いずれかのハーフブリッジ回路の出力が許容値を超えていれば故障報知するようにされている。
【０００５】
しかし、上記従来の故障診断装置においては、スパンの異常の判定に関し、以下のような問題点がある。
【０００６】
（１）特定の力又は荷重を印加した状態でハーフブリッジ回路の出力を比較するようにしているので、通常の計量作業の中でスパン異常を検出することができない。
（２）零点が異常になるとき、同時にスパンの異常も発生する場合が多いが、温度変化の過渡期などでは、２つのハーフブリッジ回路の零点は、ロードセルが正常の範囲であっても異なることがたびたびあり、許容値を設定して零点の異常を警報する場合に、小さい許容値を設定すると零点異常が頻繁に警報出力され、使いにくい。
（３）零点の変動は多少大きくても作業者が通常の計量作業の中で零点調整スイッチによって調整できるので、あまり小さい零点変動に対して異常警報することは適切でない。これに対して、スパンの異常は、零点の変動のように作業者が容易に調整することができず、また、その変動量が小さい場合でも、変動量の定格荷重に対する割合が仕様の計量精度を超える場合があるので、精確に異常を判定して警報する必要がある。ところが、零点変動とスパン変動が生じている場合に、スパンの変動分だけを抽出して通常の計量作業の中で警報することについては何ら示されていない。
（４）２つのハーフブリッジ回路のそれぞれは同じ負荷荷重に対する出力の大きさが異なっており、スパンが異なると、両方の出力を比較しても精確に違いを判定できないので、精確にスパンの異常を検出することができない。
（５）２つのハーフブリッジ回路のそれぞれでヒステリシス誤差特性の異なるものがあり、特定の負荷荷重でスパン調整しても、任意の負荷荷重において、スパンが異常でなくても大きい誤差を生ずる場合があり、任意の負荷荷重に対して精確なスパンの異常を検出することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、計量器に使用されるロードセルの２つのハーフブリッジ回路の出力においてそれぞれ個別に零点変動分を除去し、さらにヒステリシス誤差をそれぞれ個別に補正することによってスパン変動分のみを精確に検出することのできるロードセルの故障診断装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、第１発明によるロードセルの故障診断装置は、
起歪部に貼付した複数個のストレインゲージで構成されるホイートストーンブリッジ回路における２個の端子からの出力信号を荷重信号とするロードセルの故障診断装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記２個の端子から出力される荷重信号がそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号出力手段を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
第２発明は、第１発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号をそれぞれ個別に表示、又は２個の荷重信号の差の絶対値を表示する荷重信号表示手段を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
第３発明は、第１発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号をそれぞれ個別に零点調整する零点調整手段を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
第４発明は、第１発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の差の絶対値が零若しくは零近傍の値である状態、又は零若しくは零近傍の値でない状態を表示する零点調整状態表示手段を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、第５発明は、前記第３発明又は第４発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正するヒステリシス誤差補正手段を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
また、第６発明は、前記第５発明において、前記ヒステリシス誤差補正手段を、前記２個の荷重信号のそれぞれが零点付近を起点とする単調増加であることを判定する単調増加判定手段を備え、この単調増加判定手段により前記２個の荷重信号が零点付近を起点とする単調増加であると判定されたときに、前記ヒステリシス誤差補正手段はヒステリシス誤差を補正するように構成したものである。
【００１４】
第７発明によるロードセルの故障診断装置は、
起歪部に貼付した複数個のストレインゲージで構成されるホイートストーンブリッジ回路における２個の端子からの出力信号を荷重信号とするロードセルの故障診断装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記２個の端子から出力される荷重信号がそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号出力手段と、
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の安定判別を行う安定判別手段と、前記安定判別手段による安定判別に基づき生成された最新の安定重量値と、
この最新の安定重量値の一つ前のタイミングにおいて生成された安定重量値との差を検出する荷重変化量検出手段と、
この荷重変化量検出手段により検出された最新の安定重量値と一つ前の安定重量値との差に基づき、前記ロードセルのスパンの異常を判定するスパン異常判定手段と
を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
第８発明は、前記第７発明において、前記スパン異常判定手段を、前記２個の荷重信号出力手段のうちの一方の荷重信号出力手段から生成される最新の安定荷重値と一つ前の安定重量値との差と、他方の荷重信号出力手段から生成される最新の安定荷重値と一つ前の安定重量値との差とを比較し、一方の差が他方の差より大きい場合に前記ロードセルのスパンが異常であると判定するように構成したものである。
【００１６】
また、第９発明は、前記第７発明又は第８発明において、前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正するヒステリシス誤差補正手段を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
また、第１０発明は、第９発明において、前記ヒステリシス誤差補正手段を、前記２個の荷重信号のそれぞれが零点付近を起点とする単調増加であることを判定する単調増加判定手段を備え、この単調増加判定手段により前記２個の荷重信号が零点付近を起点とする単調増加であると判定されたときに、前記ヒステリシス誤差補正手段はヒステリシス誤差を補正するように構成したものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、作業者が個別にハーフブリッジ毎に零点調整できるようにすることによって、あるいは作業者が零点調整スイッチの操作を忘れた場合で、個別ハーフブリッジ毎に異なる零点ドリフトがあっても、各ハーフブリッジの出力において零点変動分を除去してスパン変動分のみを精確に検出することができ、スパン異常の判定を精確に行うことができる。しかも、このスパンの異常判定を特別な作業を要することなく、通常の計量作業を継続する中で実施することができる。
本発明において、２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に精確に補正するようにすれば、２つのハーフブリッジにおいて負荷荷重の増減に応じて現れる出力の大きさが異なってもより精確にスパンの異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るロードセルの故障診断装置が適用されるロードセルの使用状態図で、圧縮型ロードセルに使用した状態図（ａ）および二重ビーム式ロードセルに使用した状態図（ｂ）
【図２】本発明の一実施形態に係るロードセルの故障診断装置の概略システム構成図
【図３】中央演算処理装置の機能ブロック図
【図４】ロードセルのフルブリッジ回路出力電圧図
【図５】ロードセルのハーフブリッジ出力のヒステリシス特性図（ａ）およびハーフブリッジ出力誤差を示す図（ｂ）
【図６】各ハーフブリッジ出力によるスパン異常判定演算の手順を示すフローチャート
【図７】本発明の他の実施形態に係るロードセルの故障診断装置の概略システム構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明によるロードセルの故障診断装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１には、本発明の一実施形態に係るロードセルの故障診断装置が適用されるロードセルの使用状態図で、圧縮型ロードセルに使用した状態図（ａ）および二重ビーム式ロードセルに使用した状態図（ｂ）がそれぞれ示されている。また、図２には、本実施形態に係るロードセルの故障診断装置の概略システム構成図が示されている。
【００２２】
図１（ａ）に示される圧縮型ロードセル１は、支持部２と、この支持部２上に設けられる起歪部３と、この起歪部３の上部に設けられる力の受衝部４とよりなり、受衝部４が力を受けたときに起歪部３が圧縮されるように構成されている。起歪部３には、ストレインゲージ１１ａ，１３ａが起歪部３の軸方向に平行に貼り付けられるとともに、ストレインゲージ１２ａ，１４ａが起歪部３の軸方向に直角に貼り付けられている。ストレインゲージ１１ａ，１３ａは圧縮力を検出し、ストレインゲージ１２ａ，１４ａは引張力を検出する。
【００２３】
図１（ｂ）に示される二重ビーム式ロードセル５においては、２つの梁（ビーム）６，７を構成するように起歪部８が形成されている。ビーム６にはストレインゲージ１１ｂ，１２ｂが、ビーム７にはストレインゲージ１３ｂ，１４ｂがそれぞれビームの長手方向に沿って貼り付けられている。起歪部８に結合された計量台９上に被計量物１０を載せると、その被計量物１０の重量に応じた荷重が起歪部８に作用し、ストレインゲージ１２ｂ，１４ｂは、ゲージ接着面が伸びる方向の曲げ応力を受け、ストレインゲージ１１ｂ，１３ｂは、ゲージ接着面が縮む方向の曲げ応力を受ける。
【００２４】
以下の説明において、ストレインゲージ１１ａ，１１ｂを総称してストレインゲージ１１と呼び、ストレインゲージ１２ａ，１２ｂを総称してストレインゲージ１２と呼び、ストレインゲージ１３ａ，１３ｂを総称してストレインゲージ１３と呼び、ストレインゲージ１４ａ，１４ｂを総称してストレインゲージ１４と呼ぶこととする。
【００２５】
図２に示されるように、ストレインゲージ１１，１２，１３，１４は、フルブリッジ回路１５を構成するように互いに接続されている。ここで、フルブリッジ回路１５において、対向する辺を構成しているストレインゲージ１２，１４がどちらも引張力なら引張力を、対向する辺を構成しているストレインゲージ１１，１３がどちらも圧縮力なら圧縮力というように同じ型の力を受けるように結線されている。
【００２６】
フルブリッジ回路１５において、対向する２つの接続点１６，１７には、励磁用の直流電圧が印加され、これら接続点１６，１７と直角に位置する接続点１８，１９からは力または荷重の検出電圧が取り出される。
【００２７】
上述のフルブリッジ回路１５に対して故障診断装置２０が設けられる。この故障診断装置２０は、２つの電圧参照用の固定抵抗器２１，２２と、アナログ加算回路２３と、２つのアナログ−デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と称する。）２４，２５と、演算回路２６とを備えている。ここで、固定抵抗器２１，２２は、互いに直列接続されるとともに、フルブリッジ回路１５の接続点１６，１７に接続されている。また、固定抵抗器２１，２２とストレインゲージ１２，１３とにより、ハーフブリッジ回路１５ａが形成され、固定抵抗器２１，２２とストレインゲージ１１，１４とにより、ハーフブリッジ回路１５ｂが形成されている。
【００２８】
アナログ加算回路２３は、第１演算増幅器３１と、第２演算増幅器３２と、第３演算増幅器３３と、第４演算増幅器３４とを備えて構成されている。
第１演算増幅器３１において、入力正端子３１ａはフルブリッジ回路１５の接続点１８に接続され、入力負端子３１ｂは出力端子３１ｃに接続され、出力端子３１ｃは抵抗器４０に接続されている。
第２演算増幅器３２において、入力正端子３２ａは２つの固定抵抗器２１，２２の接続点４１に接続され、入力負端子３２ｂは出力端子３２ｃに接続され、出力端子３２ｃは抵抗器４２，４３に接続されている。
第３演算増幅器３３において、入力正端子３３ａは回路のアース４４に接続され、入力負端子３３ｂは、抵抗器４０，４２に接続されるとともに、抵抗器４５を介して出力端子３３ｃに接続され、出力端子３３ｃはＡ／Ｄ変換器２４に接続されている。
第４演算増幅器３４において、入力正端子３４ａはフルブリッジ回路１５の接続点１９に接続され、入力負端子３４ｂは、抵抗器４３に接続されるとともに、抵抗器４６を介して出力端子３４ｃに接続され、出力端子３４ｃはＡ／Ｄ変換器２５に接続されている。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器２４，２５は、アナログ加算回路２３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ものである。Ａ／Ｄ変換器２４，２５からのデジタル荷重信号は演算回路２６に向けて出力される。
【００３０】
演算回路２６は、入出力回路（Ｉ／Ｏ）５１と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）５２と、メモリブロック（ＭＥＭ）５３とを備えて構成されている。
演算回路２６において、Ａ／Ｄ変換器２４，２５の出力信号は、入出力回路５１から中央演算処理装置５２を介してメモリブロック５３に読み込まれる。
メモリブロック５３は、データを入力、出力、演算のために一次記憶するＲＡＭや設定データを継続記憶するＥＥＰＲＯＭや所定プログラムを継続記憶するＰＲＯＭなどの記憶素子（半導体素子）から成るものである。
後述する荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎやヒステリシス誤差Ｅａ１，Ｅｂ１などの計算式はＰＲＯＭに記憶され、後述するスパン異常を判定するための許容値Ｒｈや零点変動の許容値Ｗｚの値はＥＥＰＲＯＭに設定される。
演算回路２６には、表示装置（ＤＩＳ）５４やキースイッチ（ＫＥＹ）５５、警報器（ＡＬＡＲＭ）５６などが接続されており、後述するＷａｎ，Ｗｂｎの値は表示装置５４に表示され、データの設定や零点調整などの操作はキースイッチ５５によって実施され、故障を報知する警報は警報器５６から発せられる。
【００３１】
中央演算処理装置５２においては、メモリブロック５３に格納されている所定プログラムが実行されることにより、図３に示されるような、フィルタ処理部５２ａ、荷重信号算出部５２ｂ、安定判別部５２ｃ、荷重変化量算出部５２ｄ、ヒステリシス誤差補正部５２ｅ、スパン異常判定部５２ｆ等のそれぞれの機能が実現される。
【００３２】
フィルタ処理部５２ａは、Ａ／Ｄ変換器２４，２５からのデジタル荷重信号に対し所定のフィルタリング処理を行う。
荷重信号算出部５２ｂは、Ａ／Ｄ変換器２４およびＡ／Ｄ変換器２５からのそれぞれのデジタル荷重信号が、同じ大きさの負荷荷重に対して同じ大きさの出力信号となるような演算処理を実行する。
安定判別部５２ｃは、圧縮型ロードセル１または二重ビーム式ロードセル５に対して任意の大きさの力または荷重が負荷された状態にあるときに、Ａ／Ｄ変換器２４からのデジタル荷重信号と、Ａ／Ｄ変換器２５からのデジタル荷重信号とが所定の計量精度または所定の定格荷重に基づいて定められる許容値を超えているか否かによって安定であるか否かを判定する。
荷重変化量算出部５２ｄは、安定判別部５２ｃのより求められた最新の安定重量値と、この最新の安定重量値の一つ前のタイミングにおいて生成された安定重量値との差を検出する。
ヒステリシス誤差補正部５２ｅは、荷重信号算出部５２ｂによる演算処理を経て得られるＡ／Ｄ変換器２４からのデジタル荷重信号とＡ／Ｄ変換器２５からのデジタル荷重信号とに基づいて、各荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正する。
スパン異常判定部５２ｆは、荷重信号算出部５２ｂによる演算処理を経て得られるＡ／Ｄ変換器２４からのデジタル荷重信号とＡ／Ｄ変換器２５からのデジタル荷重信号とに基づいて、ロードセルのスパンが異常であるか否かを判定する。
【００３３】
以上に述べたような構成の故障診断装置２０において、２組のハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂから出力されるアナログ荷重信号ｅｏａ，ｅｏｂは、図２に示されるように、アナログ加算回路２３を経てアナログ荷重信号ｅｏａ´，ｅｏｂ´とされる。これらアナログ荷重信号ｅｏａ´，ｅｏｂ´は、Ａ／Ｄ変換器２４，２５によってデジタル荷重信号Ｗａ，Ｗｂに変換される。これらデジタル荷重信号Ｗａ，Ｗｂは、演算回路２６に取り込まれ、図３に示されるように、フィルタ処理部５２ａにて所定のフィルタリング処理が施されてデジタル荷重信号Ｗａｘ，Ｗｂｘとされる。
【００３４】
次に、演算回路２６におけるデジタル荷重信号Ｗａｘ，Ｗｂｘに基づく演算処理の内容について、二重ビーム式ロードセル５に計量台９が装備されてなる計量器（図１（ｂ）参照）を例にして以下に説明することとする。
【００３５】
計量器の調整時点で、計量台９（計量ホッパなどの計量容器でもよい。）上には被計量物１０を置かず二重ビーム式ロードセル５に電源を印加すると２組のハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂからはブリッジ抵抗のアンバランス成分や風袋荷重分が加わったアナログ荷重信号ｅｏａ，ｅｏｂが出力される。これらアナログ荷重信号ｅｏａ，ｅｏｂは、アナログ加算回路２３、Ａ／Ｄ変換器２４，２５およびフィルタ処理部５２ａを経てデジタル荷重信号Ｗａｘ，Ｗｂｘに変換される。このときのデジタル荷重信号Ｗａｘ，Ｗｂｘとして、Ｗａｘ＝Ｗａｉ、Ｗｂｘ＝Ｗｂｉが得られたとする。これらＷａｉ，Ｗｂｉの値は、初期荷重として、キースイッチ５５における初期荷重記憶キースイッチの操作によって、メモリブロック５３の初期荷重メモリに記憶される。
【００３６】
いま、ハーフブリッジ回路１５ａ側の出力荷重信号Ｗａｎおよびハーフブリッジ回路１５ｂ側の出力荷重信号Ｗｂｎの算出式として、それぞれ下記の式（１）（２）を定める。
Ｗａｎ＝ｋａ・（Ｗａｘ−Ｗａｉ）−Ｗｚａ ・・・（１）
Ｗｂｎ＝ｋｂ・（Ｗｂｘ−Ｗｂｉ）−Ｗｚｂ ・・・（２）
ここで、ｋａ，ｋｂはスパン係数、Ｗｚａ，Ｗｚｂは零点荷重メモリである。
【００３７】
上記式（１）（２）は、両方のハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎに対してそれぞれ独自にスパン係数ｋａ，ｋｂ、初期荷重メモリＷａｉ，Ｗｂｉおよび零点荷重メモリＷｚａ，Ｗｚｂを設け、同じ負荷荷重に対してＷａｎ，Ｗｂｎが同一値であるようにし、零点調整機能をそれぞれ独立に実施できるようにすることを考慮した式である。これらの式を定義することによって、例えば温度変化の過渡期等で、ストレインゲージが貼付される起歪部金属への伝熱が一様でないために両ハーフブリッジ回路に共通でない零点変動が起きた場合でも、その零点変動が出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎにそのまま含まれて出力差として現れるといった不都合が生じるのを回避することができる。
なお、初期荷重値Ｗａｉ，Ｗｂｉを初期荷重メモリへ記憶した時点ではＷａｘ＝Ｗａｉ、Ｗｂｘ＝Ｗｂｉであるからスパン係数ｋａ，ｋｂの０でない任意の数値に対して、Ｗａｎ＝Ｗｂｎ＝０である。
【００３８】
スパン係数ｋａ，ｋｂは、定格荷重Ｗｓ（Ｗｓの値は既知）を置いたときにＷａｎの値とＷｂｎの値がそれぞれＷｓの値を表すように、すなわち次式を満たすように調整されている。
Ｗａｎ＝Ｗｂｎ＝Ｗｓ ・・・（３）
こうして、被計量物の重量測定値は、次式でもって算出され、表示される。
Ｗｎ＝１／２・（Ｗａｎ＋Ｗｂｎ） ・・・（４）
なお、Ｗａｎ，Ｗｂｎ，Ｗｎは実際に計量器における被計量物の重量測定値としての表示値の分解能に比べ、少なくとも４倍の分解能を有するように設定されている。
【００３９】
次に、各ハーフブリッジ出力の零点変動への対応について説明する。
（１）零点変動を手動調整手段により行う場合
計量作業中のスパンの異常については、スパン変動率に対する許容値Ｒｈを予め仕様の計量精度に対応させて設定し、次式が成立したときにスパンが異常であると判定する。
｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜／｛（Ｗａｎ＋Ｗｂｎ）／２｝＞Ｒｈ・・・（５）
【００４０】
計量器に設けた零点調整スイッチを手動操作すれば、２つの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎはそれぞれ同時に個別に零点調整される。すなわち、Ｗａｎの値がＷｚａに加算され、その結果Ｗａｎ＝０に調整され、Ｗａｂの値がＷｚｂに加算され、その結果Ｗｂｎ＝０に調整される。
しかし、例えばＷａｎとＷｂｎとがそれぞれ正負方向に同じ量または略同じ量だけ零点から変動している場合、従来の表示方式である上記式（４）によって荷重信号を表示すれば、双方の零点変動量が加算され大きい値となるので、スパンが異常であると誤って判定することになる。そこで、作業者の零点調整スイッチによる零点調整操作に頼って精確なスパン異常の判定を行うには、零点評価として、差の絶対値である｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜の値を表示させるようにする。あるいは２つのハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎをそれぞれ表示させるようにしても良い。
【００４１】
計量台上に被計量物がないときに、この値｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜が零でなければ、被計量物を載置したとき、Ｗａｎ，Ｗｂｎのいずれかにスパン変動がなくてもいずれかのハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂのスパン変動として評価されてしまうので、この値｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜を作業者に零点調整スイッチを押すことを促す指標値とする。
【００４２】
または零点変動の許容値としてｗｚを定め、
｜Ｗａｎ−Ｗｂｎ｜＞ｗｚ
が成立すれば、正しく零点が調整されていない旨のサイン（零点変動サイン）をランプ等の表示器によって表示させ、作業者に零点調整スイッチを押すことを促すようにする。
また、反対に、上記不等式が成立しないことを持って表示器に表示させ、作業者に零点調整スイッチを押す必要がないことを判断させるようにすることもできる。
【００４３】
（２）零点変動を自動調整手段により行う場合
自動的に精確にスパン異常を検出するには、ハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎに対して次のように負荷荷重による変動量のみを算出する荷重変化量検出手段を設ける。
すなわち、Ｗａｎ（Ｗｂｎ）はＡ／Ｄ変換器２４（２５）から読み込まれる荷重信号によって時間間隔Ｔａ（＝数１００ｍｓｅｃ）で生成されるものとし、Ｍ個のシフトレジスタを用意し、このシフトレジスタにＷａｎ（Ｗｂｎ）を生成順に、最も古い値を捨て常に最新のＭ個のＷａｎ（Ｗｂｎ）が記憶されるようにする。また、予め安定限界の許容値を設定しておき、Ｍ個のＷａｎ（Ｗｂｎ）の値が許容値以内であれば安定であると判定する。この安定判別は時間間隔Ｔａで逐次行われる。こうして、シフトレジスタに記憶された値の平均値を算出して重量測定値用のＷａｎ（Ｗｂｎ）とすることで、最短で時間間隔Ｔａ毎に被計量物の安定重量値を得ることができる。
【００４４】
この場合、計量台に被計量物を載置したために、あるタイミングに読み取ったＷａｎ（Ｗｂｎ）の値によってシフトレジスタの値が許容値を外れ安定条件が成立しなくなることを考慮し、安定条件を外れる１つ手前のタイミングでシフトレジスタに入った最新の値は許容範囲の限界値である場合も想定されるので、安定重量値としてＷａｎ（Ｗｂｎ）の値を算出するには、最も新しく入った値は除外し、Ｍ−１個の値でもって平均値を求めるのが適切である。
【００４５】
このために、Ｗａｎ（Ｗｂｎ）の値が不安定になる直前の安定重量値を記憶するための記憶メモリを１個用意し、計量台上に被計量物が無いときに連続的に生成される安定重量値をその記憶メモリにストアさせてその内容を更新する。ただし、更新の際には、前記記憶メモリから記憶データ（＝１つ前の安定重量値）を別のメモリへ呼び出してから新たな安定重量値に更新するようにする。
【００４６】
このように構成すれば、計量台上に被計量物を載置すると、その載置によって荷重信号が振動する間は安定判別条件が成立せず、記憶メモリは更新されなくなるので、該記憶メモリには被計量物の載置直前の安定条件が成立した最終のデータが記憶された状態にある。そして、荷重信号の振動が収束すると、安定判別条件が成立し、最新の安定重量値が得られる。そのとき記憶メモリから呼び出されたデータが一つ以前のタイミングの安定重量値で、最新の安定重量値が今回のタイミングの安定重量値である。
この間は被計量物を載置して荷重信号の振動の収束に要する時間差であるから短く、この間に荷重信号が零点ドリフトすることはないか、あるいは仮に零点ドリフトするとしても極めて小さい。したがって、これらの安定重量値の差は零点ドリフト分を含まず、精確に被計量物の重量に相当した変化量を表すので、零点の変動成分を除外してスパン変動のみの精確な評価に用いるのに適している。
【００４７】
上述の説明では、計量台上に被計量物が無い状態から被計量物を載置する場合について述べたが、既に計量台上に被計量物が滞在し、その上に新たに被計量物を載置する場合についても同様に行うことができる。この場合、安定重量値の差が新たに載置した被計量物の重量に相当する。よって、長い時間計量台上に被計量物が滞在し、計量台上で累積的に計量するような重量測定装置であっても、零点変動に影響されずに精確にスパン異常を診断することができる。
【００４８】
このような場合には、一つ以前のタイミングと、今回のタイミングの安定状態にある出力荷重信号ＷａｎをそれぞれＷａｎｕ，Ｗａｎｖとしたとき、ハーフブリッジ出力の負荷荷重による変化量Ｗａｎｐを次式にて計算する。
Ｗａｎｐ＝｜Ｗａｎｖ−Ｗａｎｕ｜ ・・・（６）
そして、この変化量Ｗａｎｐを所定の値Ｗｈと比較して、次式
Ｗａｎｐ＞Ｗｈ ・・・（７）
が成立すれば、スパンの異常を判定するに十分な荷重変化量であるとして演算処理中においてフラグを立てる。この変化量Ｗａｎｐが小さければノイズとのＳ／Ｎ比が小さくなり精確な判定ができない。変化量Ｗａｎｐが小さく上記式（７）が成立しない場合にはフラッグはリセットされる。
【００４９】
同様にして、出力荷重信号Ｗｂｎについての演算によるフラグが揃うと、揃ってフラグがセットされた時点のハーフブリッジ出力の負荷荷重による変化量ＷａｎｐとＷｂｎｐとでもって、スパンの異常を判定させる。スパン異常判定は、上記式（５）と同様に、次式にて実施する。
｜Ｗａｎｐ−Ｗｂｎｐ｜／｛（Ｗａｎｐ＋Ｗｂｎｐ）／２｝＞Ｒｈ・・・（８）
【００５０】
このようにすれば、作業者が零点調整スイッチの操作を忘れたり、個別ハーフブリッジ毎に異なる零点ドリフトがあっても、重量測定値Ｗａｎ，Ｗｂｎにおける零点変動値分が相殺され、精確なスパン異常の判定を行うことができる。
【００５１】
次に、２つのハーフブリッジ出力のヒステリシス誤差を補正し、スパンの異常をより精確かつ容易に判定するための手法について説明する。
【００５２】
２組のハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂの出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎは、定格荷重の負荷に対して同じ出力であるようにスパン係数を調整していても、それぞれが異なるヒステリシス特性を持っているため、図５（ａ）に示されるように、負荷荷重を漸増（単調増加）させる場合の出力と漸減（単調減少）させる場合の出力とは途中の負荷荷重に対して異なる値となる。なお、図５（ａ）において、ａ１は出力荷重信号Ｗａｎの負荷荷重漸増時の出力軌跡、ａ２は出力荷重信号Ｗａｎの負荷荷重漸減時の出力軌跡を示し、ｂ１は出力荷重信号Ｗｂｎの負荷荷重漸増時の出力軌跡、ｂ２は出力荷重信号Ｗｂｎの負荷荷重漸減時の出力軌跡を示している。
【００５３】
ハーフブリッジにスパン変動が起きていなくても、このようなヒステリシス誤差特性によってＷａｎ−Ｗｂｎの値は荷重の変化に応じて差を生じるので、この差の分だけスパン異常判定の精確性が損なわれる。このヒステリシスの量は、ストレインゲージのロードセル起歪部への貼付状態（例えば接着剤の厚みなど）によって異なるので、ハーフブリッジ別に誤差特性が異なる。このため、ハーフブリッジの出力を精確に比較するにはそれぞれ単独にヒステリシス誤差を補正することが必要となる。
【００５４】
このヒステリシス誤差は、荷重が零点と定格荷重との間で種々の大きさで増減変化したときに複雑に変化するので、容易にかつ精確に補正することができず、かえって精確性を損ねる場合がある。ここで、被計量物の測定値そのものを補正するのではなく、スパンの異常を精確に検出できれば良いのであるから、２個のハーフブリッジの出力を個別に負荷荷重の増減におけるヒステリシス誤差を補正してもよいが、異常判定にとって好都合な簡単化したヒステリシス補正方法を採用するのが好ましい。
【００５５】
荷重が定格荷重に向けて単調に増加する過程、または定格荷重から零へ向けて単調に減少する過程においては、発生するヒステリシス誤差はほぼ一様に連続的に変化するので、荷重に応じた誤差の推定は比較的容易である。また、計量作業の性質から、定格荷重まで負荷荷重を単調に増加させる過程、つまり計量台上へ１つの被計量物を載置したとき、さらにはその上に別の被計量物を積み増すとき、被計量物を載置する度にスパンの異常を判定する操作を実施するのが好ましい。
【００５６】
これらの点を考慮し、本実施形態では、ヒステリシス補正を以下のようにして行う。すなわち、調整モードにおいて、計量台に対して０から大きさの異なる何種類かの既知の負荷荷重を、漸増（単調増加）させながら定格荷重Ｗｓまで掛け、Ｗｓまで掛けた後は大きさの異なる何種類かの既知の負荷荷重を掛けて荷重の単調増加変化に対する２つのハーフブリッジ出力のヒステリシス誤差データを得る。そして、この誤差データによって、最小自乗法などの方法で荷重の単調増加時の荷重変化Ｗａｎ，Ｗｂｎとヒステリシス誤差Ｅａ１，Ｅｂ１との関係を、２次式以上の多次式の関数（誤差補正関数）でもって次式のように表わす。そして、この式を演算回路２６のメモリブロック５３に記憶させる。
Ｅａ１＝ｆａ（Ｗａｎ）
Ｅｂ１＝ｆｂ（Ｗｂｎ） ・・・（９）
【００５７】
図５（ｂ）に示される誤差Ｅａ１，Ｅｂ１は、負荷荷重が０から定格荷重Ｗｓに向けて単調に増加する場合のみ現れるもので、例えば負荷荷重がＷｓ／２まで増加した後に一旦減少し、再び定格荷重Ｗｓに向けて増加しても、誤差は図５（ｂ）の通りには現れない。
【００５８】
こうして、調整モードにおいて決定した誤差関数ｆａ（Ｗａｎ）およびｆｂ（Ｗｂｎ）を使用し、スパン異常の検出は負荷荷重が零付近又は零以下から単調増加する過程のみにおいて行わせるものとする。
【００５９】
要するに、単調増加過程のヒステリシス誤差を補償したスパンの異常判定を行う際には、次の条件を満たすものとする。
（１）２組の出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎが共に安定条件を満足すること。
（２）２組の出力荷重信号Ｗａｎ，Ｗｂｎが共に、零点を起点にした単調増加の過程にあること。そのため、出力荷重信号の増加過程で一旦所定値以上の減少があるときは、Ｗａｎ，Ｗｂｎ共に零付近にまで戻らなければ、改めて異常判定に適用しない。その理由は、増加過程の中で所定値異常の荷重減少があると、単調増加に基づいて設定した関数とは全く異なる誤差が発生するためであり、零点を起点に単調増加する荷重を補正するものとする。
（３）前回の記憶荷重出力と今回の荷重出力の変化量の差で判定するので、Ｗａｎ，Ｗｂｎ共に今回測定値と前回の記憶値との差が所定値以上に大きいこと（例えば定格荷重Ｗｓの１／４以上の変化量をもってスパンの異常を判定する。）。
ここで、補正された出力をそれぞれＷａｎ′，Ｗｂｎ′とすると、誤差補正は式（９）によって、次式となる。
Ｗａｎ′＝Ｗａｎ−ｆａ（Ｗａｎ）
Ｗｂｎ′＝Ｗｂｎ−ｆｂ（Ｗｂｎ） ・・・（１０）
【００６０】
次に、負荷荷重を０から計量器の定格荷重Ｗｓに向けて単調増加させる場合の各ハーフブリッジ出力によるスパン異常判定演算の手順を、図６に示されるフローチャートにしたがって説明する。なお、このフローチャートにおいて、Ｓ１〜Ｓ１６は各ステップを示している。
【００６１】
Ｓ１〜Ｓ２：最新のＭ個のＷａｎ，Ｗｂｎを読み込み、それぞれの値をＭ個のシフトレジスタに記憶させる。そして、予め安定限界の許容値を設定しておき、Ｍ個のＷａｎ，Ｗｂｎの値が許容値以内であるか否かによって安定判別を実施する。
Ｓ３〜Ｓ７：安定条件が成立した場合には、Ｗａｎ，Ｗｂｎについての安定重量値を算出する。なお、安定条件が成立しない場合には元に戻る。
荷重変化の単調増加過程は、両方の出力Ｗａｎ，Ｗｂｎが零付近又は零以下になったときから開始される。そこで、今回の零付近出力Ｗａｎ，Ｗｂｎをメモリにストアする。ただし、Ｗａｎ，Ｗｂｎがマイナス値の場合には０に置き換え、０をストアする。Ｗａｎ，Ｗｂｎの値が零付近以下の値である場合には、単調増加の過程にあることを示すフラグＦｚを１にセットし、単調増加の開始条件が成立したものとする。
【００６２】
Ｓ８：次のＷａｎ，Ｗｂｎの読み込みタイミングで、再び両出力Ｗａｎ，Ｗｂｎが零付近以下であれば、上述の操作を繰り返すが、ステップＳ６の判定において、Ｗａｎ，Ｗｂｎのいずれか一方、または両方が零付近以下を超える出力である場合には、今回の読み込み荷重の前回の読み込み荷重からの変化量が所定値Ｗｑ（例えばＷｑ＝Ｗｓ／４）を超える大きさであるか否か、言い換えれば次式が成立するか否かを判定する。
Ｗａｎ−Ｗａｎｕ＞Ｗｑ
Ｗｂｎ−Ｗｂｎｕ＞Ｗｑ ・・・（１１）
ただし、Ｗａｎｕ，ＷｂｎｕはそれぞれＷａｎ，Ｗｂｎの一つ前の安定重量値である。
【００６３】
Ｓ９〜Ｓ１３：式（１１）が成立すれば、ステップＳ９にて、２つの出力が両方共単調増加の過程にあるか否か（Ｆｚ＝１であるか否か）を判定し、単調増加の過程にある（Ｆｚ＝１）であるなら、ステップＳ１０以下の処理において、前回の記憶値Ｗａｎｕ，Ｗｂｎｕをメモリから呼び出し、式（１０）に基づいて誤差補正してＷａｎｖ，Ｗｂｎｖにする。そして、ステップＳ１３にて、今回と前回の補正出力による２つのハーフブリッジ出力の変化量である、
Ｄａ＝Ｗａｎｖ−Ｗａｎｕ
Ｄｂ＝Ｗｂｎｖ−Ｗｂｎｕ ・・・（１２）
でもって、次式
｜Ｄａ−Ｄｂ｜／｛（Ｄａ＋Ｄｂ）／２｝＞Ｒａｂ・・・（１３）
ただし、Ｒａｂは予め設定されたスパン変動率の許容値
が成立するか否かを判定する。そして、式（１３）が成立すればスパン異常であるとして警報する。ここで、Ｒａｂの値は、例えば計量器の計量精度が仕様の上でＥであれば、Ｒａｂ＝Ｅに設定する。
【００６４】
負荷荷重が途中で減少するような経過があれば、その後荷重が再び増加する過程があって式（１１）が満足されステップＳ９に至っても、単調増加過程の条件が崩れていてフラグＦｚは０にリセットされているので異常判定は行われない。つまり、両方の出力が一旦零付近以下に戻り、Ｆｚ＝１がセットされるまでは異常判定は実施されない。
【００６５】
Ｓ１４〜Ｓ１６：ステップＳ８の判定において式（１１）が成立しない場合であるが、これには今回の読み込み値Ｗａｎ，Ｗｂｎのいずれか一方の出力のみが零付近以下の場合と、いずれの出力も零付近以下のレベルを超えて大きい出力であっても前回との変化量が小さい場合とがある。これらの場合にはステップＳ１４に進むことになる。
ここで、式（１１）において、荷重変化が単調増加していないか、あるいは現状維持していない、つまり単調増加の条件が崩れたと判定するための出力変化の許容値をＷｒとすると、Ｗａｎ，Ｗｂｎのいずれか一方に、今回の読み込み値が前回の読み込み値より小さく、差の絶対値がＷｒより大きい場合、すなわち次式が成立する場合には、単調増加過程は崩れたとしてフラグＦｚを０にリセットする（ステップＳ１５）。
Ｗａｎ−Ｗａｎｕ＜０で、かつ｜Ｗａｎ−Ｗａｎｕ｜＞Ｗｒ
Ｗｂｎ−Ｗｂｎｕ＜０で、かつ｜Ｗｂｎ−Ｗｂｎｕ｜＞Ｗｒ
ただし、出力がマイナス値を取る場合には０に置き換えているので、Ｗａｎ，Ｗａｎｕ≧０、Ｗｂｎ，Ｗｂｎｕ≧０である。
【００６６】
Ｗｒの値は、Ｗｒ＜Ｗｑを満たし、一定の負荷荷重が載置されたときわずかな外乱振動で変化する値よりやや大きめの値に設定される。また、Ｗｒは前回より荷重が減少することがあっても単調増加による誤差発生の状態が変化しない程度の小さい許容荷重とする。しかし、Ｗｒ＝０にしてしまうと、外乱による荷重のわずかな変動でも単調増加過程の条件が崩れ、一旦計量台上から負荷荷重を降ろさなければ、改めてスパン異常判定ができなくなる。つまり積み増しによるスパン異常が検出できなくなる。
【００６７】
一方、ステップＳ１４の判定において、単調増加の過程が維持されていると判定されると、次の判定に備え、今回のＷａｎ，Ｗｂｎを式（１０）に基づいて誤差補正し、メモリに記憶する（ステップＳ１６）。
【００６８】
以上のように本実施形態によれば、計量器の荷重変化が零点を起点とした単調増加であることを判定する単調測加判定手段に基づくことによって、容易かつ精確に、２つのハーフブリッジ出力のヒステリシス誤差を補正し、精確にスパンの異常を判定することができる。しかも、本実施形態の方法は通常に計量作業を継続する中で実施可能な方法であり、異常判定のために特別な作業を要することがない。
【００６９】
上述の説明では、零点から定格荷重までの間を一つの関数で表現するものとしたが、調整時点で零点からＷｓ／２までの誤差と、Ｗｓ／２から定格荷重までの誤差とをそれぞれ別の関数で表現するようにしても良い。
【００７０】
＜他の実施形態に係る故障診断装置について＞
先の実施形態における故障診断装置２０のシステム構成に代えて、図７に示されるようなシステム構成とすることもできる。なお、この故障診断装置２０Ａにおいて、先の実施形態の故障診断装置２０と同一または同様の部分については図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては先の実施形態の故障診断装置２０と異なる点を中心に説明することとする。
【００７１】
本実施形態の故障診断装置２０Ａは、フルブリッジ回路１５に対して設けられる、アナログ加算回路５７と、Ａ／Ｄ変換器５８と、演算回路２６とを備えている。
ここで、フルブリッジ回路１５と演算回路２６は、先の実施形態の故障診断装置２０で使用されたものと共通のものである。
先の実施形態の故障診断装置２０では、２つのＡ／Ｄ変換器２４，２５が用いられているが、本実施形態の故障診断装置２０Ａでは、１つのＡ／Ｄ変換器５８が用いられる。
先の実施形態の故障診断装置２０では、フルブリッジ回路１５における接続点１６の電位が＋Ｖで接続点１７の電位が零の直流電圧が印加されているが、本実施形態の故障診断装置２０Ａでは、接続点１６の電位が＋Ｖで接続点１７の電位が−Ｖの直流電圧が印加されている。この場合、先の実施形態の故障診断装置２０では必要とされる電圧参照用の固定抵抗２１，２２によるハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂは不要となる。
【００７２】
アナログ加算回路５７は、第１演算増幅器６１と、第２演算増幅器６２と、第３演算増幅器６３と、第４演算増幅器６４と、第５演算増幅器６５とを備えて構成されている。
第１演算増幅器６１において、入力正端子６１ａはフルブリッジ回路１５の接続点１８に接続され、入力負端子６１ｂは出力端子６１ｃに接続され、出力端子６１ｃは抵抗器６６，６７に接続されている。
第２演算増幅器６２において、入力正端子６２ａはフルブリッジ回路１５の接続点１９に接続され、入力負端子６２ｂは出力端子６２ｃに接続され、出力端子６２ｃは抵抗器６８および第４演算増幅器６４の入力正端子６４ａにそれぞれ接続されている。
第３演算増幅器６３において、入力正端子６３ａは、抵抗器６８に接続されるとともに、抵抗器６９を介して回路のアース７０に接続され、入力負端子６３ｂは、抵抗器６６に接続されるとともに、抵抗器７１を介して出力端子６３ｃに接続され、出力端子６３ｃはアナログスイッチ７２を介してＡ／Ｄ変換器５８に接続されている。
第４演算増幅器６４において、入力正端子６４ａは第２演算増幅器６２の出力端子６２ｃに接続され、入力負端子６４ｂは、抵抗器７３を介して回路のアース７０に接続されるとともに、抵抗器７４を介して出力端子６４ｃに接続され、出力端子６４ｃはアナログスイッチ７５を介してＡ／Ｄ変換器５８に接続されている。
第５演算増幅器６５において、入力正端子６５ａは抵抗器７６を介して回路のアース７０に接続され、入力負端子６５ｂは、抵抗器６７に接続されるとともに、抵抗器７７を介して出力端子６５ｃに接続され、出力端子６５ｃはアナログスイッチ７８を介してＡ／Ｄ変換器５８に接続されている。
【００７３】
本実施形態の故障診断装置２０Ａにおいては、計量器用のアナログ荷重信号は第３演算増幅器６３において合成される。接続点１８側のハーフブリッジ回路１５ａの出力荷重信号がｅｏｂ、接続点１９側のハーフブリッジ回路１５ｂの荷重信号がｅｏａであり、Ａ／Ｄ変換器５８は全ての信号に兼用して１個のみ設けられ、その入力がアナログスイッチ７２，７５，７８によって切り換えられる。このように適宜Ａ／Ｄ変換器の使用個数は選択すれば良い。
【００７４】
この故障診断装置２０Ａにおいては、フルブリッジ出力を、ハーフブリッジ出力と別に検出し、独立にスパン係数を求めて、同じ負荷荷重に対してＷｎ＝Ｗａｎ＝Ｗｂｎであるように調整し、初期重量記憶メモリ、零点重量記憶メモリを設け、
Ｗｎ＝ｋａｂ・（Ｗａｂｘ−Ｗａｂｉ）−Ｗａｂ
として表すようにされる。
【００７５】
本実施形態における荷重信号演算部５２ｂが、本発明における「荷重信号出力手段」に対応し、本実施形態における表示装置５４が、本発明における「荷重信号表示手段」及び「零点調整状態表示手段」に対応し、本実施形態における安定判別部５２ｃが、本発明における「安定判別手段」に対応し、本実施形態における荷重変化量算出部５２ｄが、本発明における「荷重変化量検出手段」に対応し、本実施形態におけるヒステリシス誤差補正部５２ｅが、本発明における「ヒステリシス誤差補正手段」に対応し、本実施形態におけるスパン異常判定部５２ｆが、本発明における「スパン異常判定手段」に対応する。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明のロードセルの故障診断装置は、コンベヤスケールやホッパスケール、トラックスケール、台秤、料金秤などの計量器で使用されるストレインゲージ式ロードセルに生じるスパンの異常を検出する用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 圧縮型ロードセル
５ 二重ビーム式ロードセル
９ 計量台
１５ａ，１５ｂ ハーフブリッジ回路
２０，２０Ａ 故障診断装置
２６ 演算回路
５２ 中央演算処理装置
５２ｂ 荷重信号演算部（荷重信号出力手段）
５２ｃ 安定判別部（安定判別手段）
５２ｄ 荷重変化量算出部（荷重変化量検出手段）
５２ｅ ヒステリシス誤差補正部（ヒステリシス誤差補正手段）
５２ｆ スパン異常判定部（スパン異常判定手段）
５３ メモリブロック
５４ 表示装置（荷重信号表示手段、零点調整状態表示手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
起歪部に貼付した複数個のストレインゲージで構成されるホイートストーンブリッジ回路における２個の端子からの出力信号を荷重信号とするロードセルの故障診断装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記２個の端子から出力される荷重信号がそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号出力手段を備えることを特徴とするロードセルの故障診断装置。
【請求項２】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号をそれぞれ個別に表示、又は２個の荷重信号の差の絶対値を表示する荷重信号表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項３】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号をそれぞれ個別に零点調整する零点調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項４】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の差の絶対値が零若しくは零近傍の値である状態、又は零若しくは零近傍の値でない状態を表示する零点調整状態表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項５】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正するヒステリシス誤差補正手段を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項６】
前記ヒステリシス誤差補正手段は、前記２個の荷重信号のそれぞれが零点付近を起点とする単調増加であることを判定する単調増加判定手段を備え、この単調増加判定手段により前記２個の荷重信号が零点付近を起点とする単調増加であると判定されたときに、前記ヒステリシス誤差補正手段はヒステリシス誤差を補正することを特徴とする請求項５に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項７】
起歪部に貼付した複数個のストレインゲージで構成されるホイートストーンブリッジ回路における２個の端子からの出力信号を荷重信号とするロードセルの故障診断装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記２個の端子から出力される荷重信号がそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号出力手段と、
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の安定判別を行う安定判別手段と、前記安定判別手段による安定判別に基づき生成された最新の安定重量値と、
この最新の安定重量値の一つ前のタイミングにおいて生成された安定重量値との差を検出する荷重変化量検出手段と、
この荷重変化量検出手段により検出された最新の安定重量値と一つ前の安定重量値との差に基づき、前記ロードセルのスパンの異常を判定するスパン異常判定手段と
を備えることを特徴とするロードセルの故障診断装置。
【請求項８】
前記スパン異常判定手段は、前記２個の荷重信号出力手段のうちの一方の荷重信号出力手段から生成される最新の安定荷重値と一つ前の安定重量値との差と、他方の荷重信号出力手段から生成される最新の安定荷重値と一つ前の安定重量値との差とを比較し、一方の差が他方の差より大きい場合に前記ロードセルのスパンが異常であると判定することを特徴とする請求項７に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項９】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正するヒステリシス誤差補正手段を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項１０】
前記ヒステリシス誤差補正手段は、前記２個の荷重信号のそれぞれが零点付近を起点とする単調増加であることを判定する単調増加判定手段を備え、この単調増加判定手段により前記２個の荷重信号が零点付近を起点とする単調増加であると判定されたときに、前記ヒステリシス誤差補正手段はヒステリシス誤差を補正することを特徴とする請求項９に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項１】
起歪部に貼付した複数個のストレインゲージで構成されるホイートストーンブリッジ回路における２個の端子からの出力信号を荷重信号とするロードセルの故障診断装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記２個の端子から出力される荷重信号がそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号出力手段を備えることを特徴とするロードセルの故障診断装置。
【請求項２】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号をそれぞれ個別に表示、又は２個の荷重信号の差の絶対値を表示する荷重信号表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項３】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号をそれぞれ個別に零点調整する零点調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項４】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の差の絶対値が零若しくは零近傍の値である状態、又は零若しくは零近傍の値でない状態を表示する零点調整状態表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項５】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正するヒステリシス誤差補正手段を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項６】
前記ヒステリシス誤差補正手段は、前記２個の荷重信号のそれぞれが零点付近を起点とする単調増加であることを判定する単調増加判定手段を備え、この単調増加判定手段により前記２個の荷重信号が零点付近を起点とする単調増加であると判定されたときに、前記ヒステリシス誤差補正手段はヒステリシス誤差を補正することを特徴とする請求項５に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項７】
起歪部に貼付した複数個のストレインゲージで構成されるホイートストーンブリッジ回路における２個の端子からの出力信号を荷重信号とするロードセルの故障診断装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記２個の端子から出力される荷重信号がそれぞれ同じ大きさの荷重信号となるように演算処理する２個の荷重信号出力手段と、
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の安定判別を行う安定判別手段と、前記安定判別手段による安定判別に基づき生成された最新の安定重量値と、
この最新の安定重量値の一つ前のタイミングにおいて生成された安定重量値との差を検出する荷重変化量検出手段と、
この荷重変化量検出手段により検出された最新の安定重量値と一つ前の安定重量値との差に基づき、前記ロードセルのスパンの異常を判定するスパン異常判定手段と
を備えることを特徴とするロードセルの故障診断装置。
【請求項８】
前記スパン異常判定手段は、前記２個の荷重信号出力手段のうちの一方の荷重信号出力手段から生成される最新の安定荷重値と一つ前の安定重量値との差と、他方の荷重信号出力手段から生成される最新の安定荷重値と一つ前の安定重量値との差とを比較し、一方の差が他方の差より大きい場合に前記ロードセルのスパンが異常であると判定することを特徴とする請求項７に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項９】
前記２個の荷重信号出力手段より出力される２個の荷重信号の増減に応じて生じるヒステリシス誤差を個別に補正するヒステリシス誤差補正手段を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のロードセルの故障診断装置。
【請求項１０】
前記ヒステリシス誤差補正手段は、前記２個の荷重信号のそれぞれが零点付近を起点とする単調増加であることを判定する単調増加判定手段を備え、この単調増加判定手段により前記２個の荷重信号が零点付近を起点とする単調増加であると判定されたときに、前記ヒステリシス誤差補正手段はヒステリシス誤差を補正することを特徴とする請求項９に記載のロードセルの故障診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２７７２１（Ｐ２０１２−１２７７２１Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７７４８（Ｐ２０１０−２７７７４８）
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００２０８４４４）大和製衡株式会社 (535)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（０００２０８４４４）大和製衡株式会社 (535)
【Ｆターム（参考）】
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