特許 5679862 ホッパ式計量装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5679862

(24)【登録日】2015年1月16日

(45)【発行日】2015年3月4日

(54)【発明の名称】ホッパ式計量装置

(51)【国際特許分類】

   G01G 3/145 20060101AFI20150212BHJP

   G01G 23/37 20060101ALI20150212BHJP

   G01G 23/01 20060101ALI20150212BHJP

【ＦＩ】

   G01G3/145

   G01G23/37 A

   G01G23/01 Z

【請求項の数】13

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2011-38690(P2011-38690)

(22)【出願日】2011年2月24日

(65)【公開番号】特開2012-173270(P2012-173270A)

(43)【公開日】2012年9月10日

【審査請求日】2014年2月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208444

【氏名又は名称】大和製衡株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097755

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 勉

(72)【発明者】

【氏名】孝橋 徹

(72)【発明者】

【氏名】江向 宏

【審査官】 三笠 雄司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−２６４３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１７２６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４４７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７２２９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｇ １／００−２３／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロードセルの起歪部に貼り付けられた少なくとも４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に基づいてそれぞれハーフブリッジ荷重信号を生成するとともに、複数個所が前記ロードセルにて支持されるホッパ内に被計量物を収容してその被計量物の重量を測定するようにしたホッパ式計量装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記各ハーフブリッジ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ハーフブリッジ荷重信号演算手段と、
運転中に生じた前記各ハーフブリッジ荷重信号に含まれる零点変動成分を運転中に除去する運転中零点変動成分除去手段と、
前記ハーフブリッジ荷重信号演算手段によって演算処理されたハーフブリッジ荷重信号において、前記運転中に、前記運転中零点変動成分除去手段によって前記零点変動成分を除去し、前記零点変動成分の除去された前記ハーフブリッジ荷重信号、または前記零点変動成分の除去された前記ハーフブリッジ荷重信号に基づいて算出された荷重信号を比較することによって前記ロードセルのスパン異常を検出するスパン異常検出手段と、
を備えることを特徴とするホッパ式計量装置。

【請求項2】

前記運転中零点変動成分除去手段は、前記ハーフブリッジ荷重信号演算手段から出力される前記ハーフブリッジ荷重信号において前記運転中に生じた零点変動成分を、前記ホッパ式計量装置の運転中に個別に手動または自動的に除去するものである請求項１に記載のホッパ式計量装置。

【請求項3】

前記ハーフブリッジ荷重信号演算手段から出力される２個のハーフブリッジ荷重信号のうちの少なくとも１個のハーフブリッジ荷重信号が前記運転中零点変動成分除去手段によって個別に除去されて設定された零点から変動しているのを識別する零点変動識別手段が設けられる請求項２に記載のホッパ式計量装置。

【請求項4】

前記運転中零点変動成分除去手段は、前記ホッパ式計量装置の運転中に前記ハーフブリッジ荷重信号演算手段から出力される２個のハーフブリッジ荷重信号の安定判別を行うとともに、前記ロードセルの安定重量値を生成する安定重量値生成手段と、
前記安定重量値生成手段によって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安定荷重変化量として各ロードセル毎に算出する安定荷重変化量算出手段とを備えている請求項１に記載のホッパ式計量装置。

【請求項5】

前記スパン異常検出手段によってスパンの異常が検出されたロードセルにおける２個のハーフブリッジのうちのいずれのハーフブリッジが異常であるかを特定するスパン異常ハーフブリッジ特定手段が設けられる請求項１に記載のホッパ式計量装置。

【請求項6】

前記スパン異常検出手段によってスパンの異常が検出されたロードセルにおける２個のハーフブリッジ荷重信号を比較するスパン変化検出手段と、
前記スパン異常検出手段によってスパンの異常が検出されたロードセルにおける２個のハーフブリッジ荷重信号と、前記スパン異常検出手段によってスパンの異常が検出されたロードセル以外のロードセルにおける２個のハーフブリッジ荷重信号とを比較する相対比較手段とが設けられ、
前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段は、前記スパン変化検出手段による比較結果と、前記相対比較手段による比較結果とに基づいてスパンが異常であるハーフブリッジを特定する請求項５に記載のホッパ式計量装置。

【請求項7】

前記相対比較手段による比較結果のバラツキの大きさに基づいて前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段におけるスパンが異常であるハーフブリッジを特定するための許容値が設定される請求項６に記載のホッパ式計量装置。

【請求項8】

前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段は、前記スパン変化検出手段による比較結果の変化の大きさが０の近傍であることに対応させて前記相対比較手段の比較結果を集計するとともに、前記スパン変化検出手段による比較結果の変化の大きさがスパン変化の許容値の近傍である時点における前記相対比較手段の比較結果を集計することによって、前記ロードセルのいずれかのハーフブリッジのスパンが正常である状態からの変化の大きさを算出することにより、スパン変化が異常であるハーフブリッジを特定する請求項６に記載のホッパ式計量装置。

【請求項9】

前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段によってスパンが異常であると特定されたハーフブリッジにおけるハーフブリッジ荷重信号のスパンを補正するスパン補正手段が設けられる請求項５に記載のホッパ式計量装置。

【請求項10】

前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段によってスパンが異常であると特定されたハーフブリッジのハーフブリッジ荷重信号を、スパンが異常であると特定されない方のハーフブリッジのハーフブリッジ荷重信号でもって代替するハーフブリッジ荷重信号代替演算手段が設けられる請求項５に記載のホッパ式計量装置。

【請求項11】

前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段は、前記スパン変化検出手段の比較結果と、前記相対比較手段の比較結果とに基づいて、スパンが異常であるロードセルを特定した時点で、その特定したロードセルにおけるスパンが異常であるハーフブリッジの特定を行う請求項６に記載のホッパ式計量装置。

【請求項12】

前記相対比較手段による比較結果のバラツキの大きさを減衰させるバラツキ減衰演算手段が設けられる請求項６に記載のホッパ式計量装置。

【請求項13】

前記バラツキ減衰演算手段は、予め定めた複数回の計量によって得られる前記相対比較手段の比較結果に基づく相対比率の平均値を算出することによってその相対比率のバラツキを縮小する請求項１２に記載のホッパ式計量装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばホッパのような計量容器の複数個所を支持する複数個のロードセルのうち、いずれのロードセルのスパンが異常であるかを判定し、故障から復帰させるようにしたホッパ式計量装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

計量装置の中核部品であるロードセルが故障した場合に、その故障状態を容易、精確かつ速やかに判定し、容易に正常な状態に復帰させるという機能は、新たなロードセルと交換するまでの当面の間において計量作業を継続することができる点で重要な機能であるといえる。ここで、ロードセルの出力が正常値から変動する要因としては、零点変動量が異常に大きくなることと、スパンの変動量が異常に大きくなることとがある。これら零点変動量およびスパン変動量の異常については、通常の計量作業中に特別な操作を必要とせずに判定することができ、異常があれば警報を発するようにすることが求められ、また、特別な操作を必要とせずに計量装置を正常な状態に復帰させることが求められる。

【0003】

上記の故障要因のうち、零点の変動は、ロードセル自身の故障ではなく、計量台への異物付着を要因とするものもあり、その量が小さい間は通常の計量作業の中で作業者が零点調整スイッチを操作するなどして容易に正常状態へ復帰させることができるので、異常状態にあるとはみなされず、特別な警報はなされない。言い換えれば、容易に正常な状態へ復帰させることができるような小さい零点の変動量をもって零点異常の警報を発すると、計量装置としては使いにくいものとなる。したがって、零点の異常は、零点が一方向へ継続的に変動した場合に零点調整操作を繰り返えせば正常に復帰させることができるものの、累積された零点変動量が大きな値になるときに異常として警報される。

【0004】

一方、スパンの異常は、通常の作業の中で容易には修正することができない上に、ロードセル出力変動量の絶対値が小さくても異常が判定されなければならない。例えば、計量装置の精度が１／２０００の仕様である場合、厳密にスパンの異常を判定するのであれば、被計量物がほぼ定格荷重に相当する荷重であっても被計量物の重量測定値として１／２０００以上の変動量であればスパン異常を警報するような許容値が設定される。しかし、この値は小さいので単に重量測定値の変動量の大きさを判定して異常警報するようにすると、上述のように零点変動を要因とする不必要な異常警報が出力されてしまい、計量装置として使いにくいものとなる。また、反対に、小さい出力変動を無視する大きい許容値による判定であると、精確にスパン異常を検出・警報することができない。

【0005】

従来、計量容器の複数個所が複数個のロードセルによって支持されてなる計量装置の故障を診断する装置として、例えば特許文献１，２にて開示されるものがある。なお、故障は複数個のロードセルの中で先ず１個から起きる場合が殆どであり、故障が同じ程度に同時進行する確率は極めて小さい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平５−２６４３７５号公報

【特許文献2】特開平９−２８０９３９号公報

【0007】

上記特許文献１，２にて開示された故障診断装置においては、使用中に個別ロードセルの出力信号の変動の大きさによって故障検出を行うように構成されているが、変動要因が零点変動であってもスパン変動であっても区別なく故障検出を行うようにしているので、もしスパンの異常を精確に判定するために小さい変動量に対する警報の許容値を設定していると、個別ロードセル毎に変動する零点によって直ぐに警報が発せられることになり、計量装置が使いにくいものになる。また、反対に大きい許容値を設定すると、精確にスパンの異常を検出することができなくなる。

【0008】

通常、計量装置では、計量容器を支持する複数のロードセルの出力の和をもって重量測定値を求め、表示器にその重量測定値を表示するようにされている。無負荷であるにもかかわらず何らかの重量測定値が表示器に表示されていれば、計量装置に設けられた零点調整スイッチなどの零点調整手段で零点調整が行われる。
この零点調整手段は、ロードセルの出力和が０でない場合を表示値で確認して零点調整する手段である。しかし、複数のロードセルの零点がそれぞれ移動したとしても、それらロードセルの出力和が相殺して零である場合がある。
各ロードセルの出力信号の中には個別に零点変動量成分が含まれるので、精確にスパン変動を評価するには個々のロードセルについての零点移動量を作業者が確認できる手段、および個々のロードセルの出力別に零点調整する手段が必要である。しかし、特許文献１，２のものでは、通常の使用中に個別ロードセルの零点変動分に対する認識手段や零点調整手段が明らかにされていない。
精確にスパン異常を検出しようとすると、ロードセル個別に起きる零点変動を過ってロードセルのスパン異常として検出し、警報してしまうことになる。

【0009】

また、上述した問題点とは別に、仮にロードセルの出力信号の中から零点変動成分が除去されていたとしても、以下の（１）〜（３）に述べるように、精確な異常判定ができないという問題点もある。

【0010】

（１）実際の計量装置においては、計量容器（以下、「ホッパ」と呼ぶ。）を支持するロードセルを、ホッパ内の被計量物の荷重を精確に均等に受けるように配置することができない。また、ホッパを、あらゆる断面において対称に製作することはできない。以上によって、仮に液体を収容したとしても複数のロードセルの出力は互いに異なるものとなる。
（２）ホッパへの被計量物の供給装置（ホッパへの供給口）とホッパとの位置関係から、被計量物の流動性が液体ほどよくないものであれば、供給された被計量物はホッパのいずれかの側、言い換えればいずれかのロードセルの側に偏る傾向がある。
これらを要因として、毎回の計量においてロードセルの出力信号の相互には計量装置の構造と被計量物の性状に特有の固定的な偏差が発生する。
（３）被計量物は液体でなければホッパ内に毎回の計量において完全に均一に収容されることは殆どない。被計量物の見掛け比重の分布も毎回の計量において完全に均一でない。したがって、毎回の計量において、被計量物の性状に応じて、ロードセルの出力信号の相互の差はばらつく。
上記特許文献１，２のものでは、これらの問題への対策が明らかでなく、具体的な対処が施されていない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、複数個所が複数個のロードセルにて支持されたホッパを備えるホッパ式計量装置において、通常の計量作業の中でいずれのロードセルのスパンが異常になっているかを、容易にかつ精確に検出することができるホッパ式計量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】

【0012】

前記目的を達成するために、本発明によるホッパ式計量装置は、
ロードセルの起歪部に貼り付けられた少なくとも４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に基づいてそれぞれハーフブリッジ荷重信号を生成するとともに、複数個所が前記ロードセルにて支持されるホッパ内に被計量物を収容してその被計量物の重量を測定するようにしたホッパ式計量装置において、
前記ロードセルへの負荷荷重に対して、前記各ハーフブリッジ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ハーフブリッジ荷重信号演算手段と、
運転中に生じた前記各ハーフブリッジ荷重信号に含まれる零点変動成分を運転中に除去する運転中零点変動成分除去手段と、
前記ハーフブリッジ荷重信号演算手段によって演算処理されたハーフブリッジ荷重信号において、前記運転中に、前記運転中零点変動成分除去手段によって前記零点変動成分を除去し、前記零点変動成分の除去された前記ハーフブリッジ荷重信号、または前記零点変動成分の除去された前記ハーフブリッジ荷重信号に基づいて算出された荷重信号を比較することによって前記ロードセルのスパン異常を検出するスパン異常検出手段と、
を備えることを特徴とするものである（第１発明）。

【0013】

本発明において、
前記運転中零点変動成分除去手段は、前記ハーフブリッジ荷重信号演算手段から出力される前記ハーフブリッジ荷重信号において前記運転中に生じた零点変動成分を、前記ホッパ式計量装置の運転中に個別に手動または自動的に除去するものであるのが好ましい（第２発明）。

【0014】

本発明において、
前記ハーフブリッジ荷重信号演算手段から出力される２個のハーフブリッジ荷重信号のうちの少なくとも１個のハーフブリッジ荷重信号が前記運転中零点変動成分除去手段によって個別に除去されて設定された零点から変動しているのを識別する零点変動識別手段が設けられるのが好ましい（第３発明）。

【0015】

本発明において、
前記運転中零点変動成分除去手段は、前記ホッパ式計量装置の運転中に前記ハーフブリッジ荷重信号演算手段から出力される２個のハーフブリッジ荷重信号の安定判別を行うとともに、前記ロードセルの安定重量値を生成する安定重量値生成手段と、
前記安定重量値生成手段によって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安定荷重変化量として各ロードセル毎に算出する安定荷重変化量算出手段とを備えているものとすることができる（第４発明）。

【0016】

本発明において、
前記スパン異常検出手段によってスパンの異常が検出されたロードセルにおける２個のハーフブリッジのうちのいずれのハーフブリッジが異常であるかを特定するスパン異常ハーフブリッジ特定手段が設けられるのが好ましい（第５発明）。

【0017】

本発明において、
前記スパン異常検出手段によってスパンの異常が検出されたロードセルにおける２個のハーフブリッジ荷重信号を比較するスパン変化検出手段と、
前記スパン異常検出手段によってスパンの異常が検出されたロードセルにおける２個のハーフブリッジ荷重信号と、前記スパン異常検出手段によってスパンの異常が検出されたロードセル以外のロードセルにおける２個のハーフブリッジ荷重信号とを比較する相対比較手段とが設けられ、
前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段は、前記スパン変化検出手段による比較結果と、前記相対比較手段による比較結果とに基づいてスパンが異常であるハーフブリッジを特定するものとすることができる（第６発明）。

【0018】

本発明において、
前記相対比較手段による比較結果のバラツキの大きさに基づいて前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段におけるスパンが異常であるハーフブリッジを特定するための許容値が設定されるのが好ましい（第７発明）。

【0019】

本発明において、
前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段は、前記スパン変化検出手段による比較結果の変化の大きさが０の近傍であることに対応させて前記相対比較手段の比較結果を集計するとともに、前記スパン変化検出手段による比較結果の変化の大きさがスパン変化の許容値の近傍である時点における前記相対比較手段の比較結果を集計することによって、前記ロードセルのいずれかのハーフブリッジのスパンが正常である状態からの変化の大きさを算出することにより、スパン変化が異常であるハーフブリッジを特定するものとすることができる（第８発明）。

【0020】

本発明において、
前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段によってスパンが異常であると特定されたハーフブリッジにおけるハーフブリッジ荷重信号のスパンを補正するスパン補正手段が設けられるのが好ましい（第９発明）。

【0021】

本発明において、
前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段によってスパンが異常であると特定されたハーフブリッジのハーフブリッジ荷重信号を、スパンが異常であると特定されない方のハーフブリッジのハーフブリッジ荷重信号でもって代替するハーフブリッジ荷重信号代替演算手段が設けられるのが好ましい（第１０発明）。

【0022】

本発明において、
前記スパン異常ハーフブリッジ特定手段は、前記スパン変化検出手段の比較結果と、前記相対比較手段の比較結果とに基づいて、スパンが異常であるロードセルを特定した時点で、その特定したロードセルにおけるスパンが異常であるハーフブリッジの特定を行うものとすることができる（第１１発明）。

【0023】

本発明において、
前記相対比較手段による比較結果のバラツキの大きさを減衰させるバラツキ減衰演算手段が設けられるのが好ましい（第１２発明）。

【0024】

本発明において、
前記バラツキ減衰演算手段は、予め定めた複数回の計量によって得られる前記相対比較手段の比較結果に基づく相対比率の平均値を算出することによってその相対比率のバラツキを縮小するものとすることができる（第１３発明）。

【発明の効果】

【0025】

本発明においては、各ハーフブリッジ毎に、負荷荷重の大きさに対応する大きさの荷重信号を出力するようにし、それぞれの零点移動量を管理、調整できるように演算処理される。これにより、各ハーフブリッジ荷重信号毎の零点変動分が確実に除去される。そして、ハーフブリッジ荷重信号演算手段から出力されるハーフブリッジ荷重信号を比較することにより、複数個のロードセルのうちでスパンの異常なロードセルが検出される。
本発明によれば、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、複数個のロードセルのいずれのロードセルのスパンが異常になっているかというスパン異常の判定を容易かつ精確に行うことができる。しかも、このスパン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。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係るホッパ式計量装置の構造説明図で、平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）

【図2】本実施形態のホッパ式計量装置に適用されるロードセルの使用状態図で、ロバーバルロードセルに使用した状態図

【図3】本実施形態のホッパ式計量装置における故障診断装置の概略システム構成図

【図4】演算回路の構成を示すブロック図

【図5】表示重量値の表示カウントと内部カウントとの関係説明図

【図6】ハーフブリッジ出力比較比率の変化量のバラツキの説明図

【図7】分類集計計算の説明図

【図8】本発明の他の実施形態に係る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】

【0027】

次に、本発明によるホッパ式計量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。

【0028】

図１（ａ）（ｂ）には、本発明の一実施形態に係るホッパ式計量装置の構造説明図で、平面図（ａ）および縦断面図（ｂ）がそれぞれ示されている。また、図２には、本実施形態のホッパ式計量装置に適用されるロードセルの使用状態図で、ロバーバルロードセルに使用した状態図が示され、図３には、本実施形態のホッパ式計量装置における故障診断装置の概略システム構成図が示されている。

【0029】

図１（ａ）（ｂ）に示されるホッパ式計量装置は、複数個所（３点：ａ，ｂ，ｃ点）が複数のロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃにて吊り下げ支持される計量容器としてのホッパ２を備えている。
ホッパ２は、下部に設けられた排出ゲート３，３が閉じられている状態にあるときに、上方に設けられた供給装置４から供給される被計量物Ｍを収容して計量を行うことができ、計量完了後、排出ゲート３，３を開くことで内部の被計量物Ｍを落下させて排出することができるように構成されている。
３個のロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、図１（ａ）に示されるように、円筒状のホッパ２の中心に対して、ロードセル１Ａとロードセル１Ｂとが角度θ_１を成すように、ロードセル１Ａとロードセル１Ｃとが角度θ_２を成すように、ロードセル１Ｂとロードセル１Ｃとが角度θ_３を成すように、それぞれ配置されている。これらロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、平面視で、ホッパ２の中心点を基準にホッパ２をほぼ３等分するように配置される（θ_１≒θ_２≒θ_３）。

【0030】

図２に示されるように、各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃはロバーバルロードセル、すなわち２本梁に２箇所起歪部が設けられた平行四辺型ロードセルである。本実施形態では、防水、防塵のため、起歪体の一部を金属蛇腹５（図１参照）で覆われたものが適用される。

【0031】

各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、２つの梁（ビーム）６，７を有する起歪部８を備えている。起歪部８において、ビーム６にはストレインゲージ１１，１２が、ビーム７にはストレインゲージ１３，１４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には、ホッパ２を吊り下げ支持するための吊り金具９（図１（ｂ）参照）が結合されている。そして、ホッパ２内に被計量物Ｍが収容されると、その被計量物Ｍ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１２，１４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１１，１３は、ゲージ接着面が縮む方向の曲げ応力を受ける。

【0032】

図３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（本発明における「ホイートストーンブリッジ回路」に対応する。）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。

【0033】

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からは力又は荷重の検出電圧が取り出される。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。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、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、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に変換される。これらデジタル荷重信号は、演算回路２６に入力されてデジタル荷重信号とされる。

【0037】

図３に示されたＡ／Ｄ変換器２４，２５からの出力信号Ｗａ１，Ｗａ２は、比較的短い時間間隔（例えば５ｍｓｅｃ）でもってアナログ荷重信号ｅｏａ´，ｅｏｂ´をＡ／Ｄサンプリングしたデジタル信号で、演算回路２６にてホッパ式計量装置の固有振動信号などが平滑フィルタリング処理され、例えば数１００ｍｓｅｃの時間間隔毎に後述の式（１）に与えられる。なお、各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力に対応する出力信号Ｗａ１，Ｗａ２を、それぞれＷａ１１，Ｗａ２１；Ｗａ１２，Ｗａ２２；Ｗａ１３，Ｗａ２３と表記する。

【0038】

図４に示されるように、各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃ（ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３）は、起歪部８（図２参照）を含む起歪体と図３に示されるＡ／Ｄ変換回路用の部品を、起歪体を囲むケース（金属蛇腹５：図１（ｂ）参照）に内蔵したデジタルロードセルの構成をなしており、本実施形態のホッパ式計量装置の演算回路２６に接続されている。なお、Ａ／Ｄ変換回路をホッパ式計量装置側に設けることもできるが、起歪体と一体化したデジタルロードセルの構成とするのがより好適である。

【0039】

演算回路２６は、図４に示されるように、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。こうして、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。ここで、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。また、演算回路２６には、表示装置（ＤＩＳ）５４やキースイッチ（ＫＥＹ）５５などが付設されており、重量値等は表示装置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によって実施される。

【0040】

＜ロードセルのハーフブリッジ荷重信号の調整と処理の説明＞
各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおける２組のハーフブリッジ回路１５ａ，１５ｂ（以下、それぞれ「ハーフブリッジ１」「ハーフブリッジ２」という。図３参照）の出力信号（ハーフブリッジ荷重信号）をそれぞれＷ１１，Ｗ２１；Ｗ１２，Ｗ２２；Ｗ１３，Ｗ２３とする。これらの出力信号の処理には、それぞれ独立してスパン係数、零点重量記憶メモリ、初期重量記憶メモリが設けられる。

【0041】

最初に、ロードセル単体の調整が行われる。この調整においては、図４に示されるのと同様の重量測定装置がデジタルロードセルに接続される。ここで、このロードセル調整用の重量測定装置には初期荷重記憶スイッチ、スパン係数設定スイッチが設けられる。
例えばロードセル１Ａのハーフブリッジ１の調整に際しては、最初、スパン係数Ｋ１１＝１にセットし、ロードセル無負荷の状態にして初期荷重記憶スイッチを押し、ハーフブリッジ１から得られるデジタル荷重信号Ｗａ１１を初期荷重Ｗｉ１１として初期荷重記憶メモリに入れる。

【0042】

ハーフブリッジ１の出力は、演算回路２６において、次の処理式で演算される。
Ｗ１１＝Ｋ１１・（Ｗａ１１−Ｗｉ１１）
この時点で、Ｋ１１＝１であり、Ｗａ１１＝Ｗｉ１１になるから、調整用重量測定装置にはＷ１１＝０と表示される。ハーフブリッジ２についても同様に調整される。なお、Ｗ１１は実際に計量器における被計量物Ｍの重量測定値としての表示値の分解能に比べ、例えば４倍の分解能を有するように設定される。

【0043】

次に、ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃに定格荷重を負荷し、定格荷重を高い分解能にて変換した値ＷＭを設定する。スパン係数調整スイッチを押すと、重量表示がＷＭの値を表示するようにスパン係数Ｋ１１が決定される。ハーフブリッジ２のスパン係数Ｋ２１についても同様に決定され、これらスパン係数Ｋ１１，Ｋ２１は不揮発メモリに記憶され、ロードセル単体の調整が完了する。こうして、ロードセル単体での各ハーフブリッジのスパン係数が、同じ負荷に対して同じ出力変化となるように調整される。

【0044】

次に、ホッパ式計量装置のホッパ２に上述のように調整されたロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃを組み込み、その出力をホッパ式計量装置用の重量測定装置に接続する。この状態で重量測定装置の初期荷重記憶スイッチを押すと、例えばロードセル１Ａのハーフブリッジ１にはＡ／Ｄ変換され平滑処理された荷重信号Ｗａ１１が初期荷重記憶用メモリに入り、単体調整時に記憶された初期荷重値が変更される。

【0045】

ホッパ式計量装置として使用中は零点変動分の調整（ホッパ２内に被計量物Ｍがない時に出力を０にする調整）が必要になるので、零点重量記憶メモリＷｚ１１が設けられ、ハーフブリッジ１の出力が下記処理式（１）にて設定される。ハーフブリッジ２についても、また他のロードセル１Ｂ，１Ｃについても同様の処理式が設定される。
・ロードセル１Ａについて
Ｗ１１＝Ｋ１１・（Ｗａ１１−Ｗｉ１１）−Ｗｚ１１
Ｗ２１＝Ｋ２１・（Ｗａ２１−Ｗｉ２１）−Ｗｚ２１
Ｗ１＝（Ｗ１１＋Ｗ２１）／２
・ロードセル１Ｂについて
Ｗ１２＝Ｋ１２・（Ｗａ１２−Ｗｉ１２）−Ｗｚ１２
Ｗ２２＝Ｋ２２・（Ｗａ２２−Ｗｉ２２）−Ｗｚ２２
Ｗ２＝（Ｗ１２＋Ｗ２２）／２
・ロードセル１Ｃについて
Ｗ１３＝Ｋ１３・（Ｗａ１３−Ｗｉ１３）−Ｗｚ１３
Ｗ２３＝Ｋ２３・（Ｗａ２３−Ｗｉ２３）−Ｗｚ２３
Ｗ３＝（Ｗ１３＋Ｗ２３）／２ ・・・（１）
なお、図３に示される測定回路では、ハーフブリッジ出力のみ設けられているので、通常の計量に際して、被計量物Ｍの重量測定値を得るために使用されるフルブリッジ出力は、ハーフブリッジ１，２の出力を加算して表わされる。
被計量物Ｍの重量値ＷＴは、３個のロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの出力でもって、次式で表される。
ＷＴ＝Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３ ・・・（２）

【0046】

＜零点調整手段の説明＞
ホッパ式計量装置使用中の手動零点調整操作として、使用中に重量測定装置において零点調整スイッチ５５ａ（図４参照：本発明における「零点調整手段」に対応する。）を操作すれば、３個のロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ１，２の出力が共通に同時に零点調整されるようにすれば好適である。ここで、零点調整とは、例えばＷ１１について、零点調整時点のＷ１１の値をＷｚ１１へ加算し、Ｗ１１＝０とする処理である。

【0047】

また、自動零点補正機能として、各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力の零点重量付近での安定状態を個別に判別し、出力が安定状態であって、重量表示値のカウントレベルでは０表示であるが、図５に示されるように表示カウントは０でも内部カウントのレベルでは零から外れているときには、自動的に零点補正機能を各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ毎に個別に実施する。この場合、前述のように、各ハーフブリッジ出力信号を、被計量物Ｍの重量値としての最小単位の表示重量値の１カウントに対して少なくとも４倍以上大きいカウント数で表せるように高い分解能でもって処理する。
なお、かかる零点調整動作は、中央演算処理装置５２の中の零点調整部５２ｃ（本発明における「零点調整手段」に対応する。）において実行される。

【0048】

このようにハーフブリッジ毎に信号処理することによって、通常の計量作業の時点の各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力毎の零点変動分が除去され、負荷荷重の大きさに精確に対応するものが得られるので、スパン異常の検出に対応させることが可能になる。

【0049】

＜ハーフブリッジ荷重信号演算手段、スパン異常検出手段の説明＞
以上のように、本実施形態では、ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃへの負荷荷重に対してハーフブリッジ１，２がそれぞれ同じ大きさの出力信号となるような演算処理が、中央演算処理装置５２の中のハーフブリッジ荷重信号演算部５２ａ（本発明における「ハーフブリッジ荷重信号演算手段」に対応する。）において実行される。また、２個のハーフブリッジ１，２からの出力信号を比較することによって３個のロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの中でスパンの異常なロードセルを検出する演算処理が、中央演算処理装置５２の中のスパン異常検出部５２ｂ（本発明における「スパン異常検出手段」に対応する。）において実行される。

【0050】

＜確実なスパン異常の判定処理の説明＞
ホッパ式計量装置の重量表示は、ホッパ２内の被計量物Ｍの重量値である上記のＷＴの値が表示レベルの分解能に換算されて表示される。この表示値を見ながら作業者は計量作業を行う。したがって、例えばロードセル１Ａのハーフブリッジ１，２の零点が正負方向にそれぞれ同じ大きな値で変動している場合、ロードセル１Ａとしての出力は０になる。他のロードセル１Ｂ，１Ｃの出力も０であれば、加算値ＷＴとしての零点は０になるから表示値は０になり、零点調整スイッチ５５ａは押されない。

【0051】

本実施形態のロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのスパンの異常検出は、同一ロードセル内の２つのハーフブリッジの出力を比較することで異常判定を行っているので、もし相互の零点が異なっていれば、荷重負荷による信号変化分が同じでも差が残りスパンの異常と判定してしまう。例えばホッパ２に異物が付着しているような場合には、両ハーフブリッジ出力の零点は同じ量だけ変動するため比較結果には影響を及ぼさないが、周囲温度が変化しつつあるような場合には、２つのハーフブリッジが異なる温度影響を受けて両ハーフブリッジ出力の零点に差が生じる。

【0052】

＜零点変動識別手段の説明＞
この点に鑑み、精確にスパン異常を検出するには、ハーフブリッジ出力の零点が個別に調整されていることを認識できる手段又は個別に零点変動を認識できる手段を設けることが必要である。このため、本実施形態では、中央演算処理装置５２の中に零点変動識別部５２ｄ（本発明における「零点変動識別手段」に対応する。）を設け、この零点変動識別部５２ｄにおいて、ハーフブリッジ出力が個別に設定された零点から変動しているのを識別するようにされる。また、本実施形態では、いずれか１個でもハーフブリッジ出力が零でない場合、あるいは、全てのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの全てのハーフブリッジ出力が零の場合に、その旨を表示装置５４にランプ表示あるいは文字表示させるための表示信号を生成するハーフブリッジ零点表示信号生成部５２ｍ（ハーフブリッジ零点表示信号生成手段）を中央演算処理装置５２の中に設けるように構成している。こうすることで、いずれか１個でもハーフブリッジ出力の零点が移動している場合に、作業者はそのことを表示装置５４により容易に認識することができ、零点調整スイッチ５５ａを押すことで、全てのハーフブリッジ出力の零点調整を同時に実施することができる。ここで、零点調整スイッチ５５ａは、通常の重量表示用の零点調整スイッチと兼用とするのが好ましい。

【0053】

上記ハーフブリッジ零点表示信号生成部５２ｍによるサイン表示に関しては、ハーフブリッジ出力が零点付近の領域にあることを判別する境界重量値として下限値Ｗｚｌ、上限値Ｗｚｕを定め、全てのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの中でいずれか１個のハーフブリッジ出力でも表示重量値より例えば４倍以上高い分解能で表された重量測定値が零点近傍領域内にない場合を検出し、零点近傍領域内にない場合はその旨のサイン（零点変動サイン）を表示させ、作業者に零点調整スイッチ５５ａを押す必要性の有無を認識させ、場合によっては零点調整スイッチ５５ａを押すのを促すことのできる構成とされる。この場合、上限値Ｗｚｕ、下限値Ｗｚｌとしては、上記ＷＴから換算された被計量物Ｍの重量値表示の最小表示量（最小目盛り値）の値が表示される手前の大きさの値が設定されるのが好ましい。

【0054】

しかし、作業者がハーフブリッジ出力に対する零調整操作を忘れる場合もある。ハーフブリッジ出力に対して零点調整がなされず、ハーフブリッジ出力間に差のあるままに計量するときは、スパンの異常は検出できないようにする必要がある。
対策として、下記に述べる安定重量値が図５に示される下限値Ｗｚｌ、上限値Ｗｚｕの範囲にあるときはハーフブリッジ出力は零点範囲にあるとして零点フラグを１にセットする。
また、負荷荷重の除去検出用として零点より少し正方向に離れた重量値Ｗｚｚを予め設定する。そして、ハーフブリッジ出力の（下記に述べる）安定重量値がＷｚｚ以下へ戻りながらも上記の下限値Ｗｚｌ、上限値Ｗｚｕで定められる範囲内に無ければ零点フラグはリセットされる。
全てのハーフブリッジについての零点フラグがセットされていない計量においては、下記に述べるスパン異常検出のための分類集計演算を実施させない（分類集計用データとして採用しない。）。

【0055】

次に、作業者の零点調整操作に頼れないホッパ式計量装置の場合、あるいは作業者がハーフブリッジ出力に対する零点調整操作を忘れる場合の対策について述べる。この対策としては、各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力信号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算出手段を設けることにより、自動的に精確にスパン異常を検出できるようにする。

【0056】

＜安定重量値生成手段の説明＞
例えばロードセル１Ａのハーフブリッジ１の出力Ｗ１１について、このＷ１１は、Ａ／Ｄ変換器２４から読み込まれる荷重信号を平滑処理した後、例えばＴａ＝数１００ｍｓｅｃの時間間隔で生成されるものとし、この生成順に常に最新のＭ個のＷ１１が用意されたＭ個のシフトレジスタに記憶されるようにし、記憶されたＭ個のＷ１１における最大値−最小値が予め設定された安定限界の許容値以内であれば安定状態にあると判定する。こうして、全てのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力に対して、時間間隔Ｔａ毎に安定判別が逐次行われるとともに、シフトレジスタの平均値を算出して現在の重量測定用のＷ１１、すなわちロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの安定重量値とする。この演算処理は、中央演算処理装置５２の中の安定重量値生成部５２ｅ（本発明における「安定重量値生成手段」に対応する。）において実行される。

【0057】

＜安定荷重変化量算出手段の説明＞
自動的に精確にスパン異常を検出するには、全てのロードセルのハーフブリッジ出力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必要がある。このため、中央演算処理装置５２の中に安定荷重変化量算出部５２ｆ（本発明における「安定荷重変化量算出手段」に対応する。）を設け、この安定荷重変化量算出部５２ｆにおいて、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安定荷重変化量として各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃ毎に算出する演算を実行させる。
なお、Ｍ個のＷ１１の値が許容値を表す幅以内であれば安定と判定する。また、全てのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力に対して安定判別はＴａの時間間隔で逐次行われる。

【0058】

ホッパ２に被計量物Ｍを収容したとすると、あるタイミング以降に読み取ったＷ１１の値は、許容値より大きくなることによってシフトレジスタデータが許容値を外れ安定条件が成立しなくなるが、この安定条件を外れる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もすでに許容範囲の限界値に達している場合が想定されるので、安定重量値としてＷ１１の値を算出するには、最も新しく入った値を除外し、Ｍ−１個でもって平均値を求めるのが適切である。

【0059】

不安定になる直前の安定重量値（最新の安定重量値）を記憶するための安定重量値記憶レジスタを１個用意し、時間間隔Ｔａ毎に連続的に安定重量値が生成されれば、安定重量値が生成されるたびに最新の安定重量値Ｗ１１を前回安定重量値Ｗ１ｕとして安定重量値記憶レジスタの内容を更新する。こうして、全てのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力に対して、常に最新の安定重量値を安定重量値記憶レジスタに記憶させて最新の値に更新するようにし、それぞれの値を、Ｗ１１ｕ，Ｗ２１ｕ；Ｗ１２ｕ，Ｗ２２ｕ；Ｗ１３ｕ，Ｗ２３ｕとする。そして、各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力Ｗ１１〜Ｗ２３の安定重量値が揃って生成されたとき、全てのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの安定重量値と現在記憶している安定重量値とより次式（３）で示される荷重変化量Ｗ１１ｐ〜Ｗ２３ｐを算出する。
Ｗ１１ｐ＝｜Ｗ１１−Ｗ１１ｕ｜
Ｗ２１ｐ＝｜Ｗ２１−Ｗ２１ｕ｜
Ｗ１２ｐ＝｜Ｗ１２−Ｗ１２ｕ｜
Ｗ２２ｐ＝｜Ｗ２２−Ｗ２２ｕ｜
Ｗ１３ｐ＝｜Ｗ１３−Ｗ１３ｕ｜
Ｗ２３ｐ＝｜Ｗ２３−Ｗ２３ｕ｜ ・・・（３）

【0060】

予め安定重量値の変化幅Ｗｈを定め、全ての荷重変化量が変化幅Ｗｈを超える大きさであるとき、すなわち次式（４）が同時に成立するときには、各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃにスパン異常を判定するに十分大きい荷重変化量Ｗ１１ｐ〜Ｗ２３ｐであるとして、各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ１，２間でのスパン異常を判定する。ここで、Ｗｈの値としては、ホッパ式計量装置の定格荷重Ｗｓに対して各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃには標準的に最大Ｗｓ／４の荷重が負荷されるので、その値の１／４として、Ｗｈ＝Ｗｓ／１６等の値が設定される。
Ｗ１１ｐ〜Ｗ２３ｐ＞Ｗｈ ・・・（４）

【0061】

例えばロードセル１Ａについて、ハーフブリッジ１とハーフブリッジ２の荷重変化量の差によって、スパン変化率Ｒ１を次式（５）で表す。
Ｒ１＝１−（Ｗ２１ｐ／Ｗ１１ｐ） ・・・（５）
このパラメータをハーフブリッジ出力比較比率と定義する。
なお、他のロードセルの変化率Ｒ２〜Ｒ４についても同様にして求めることができる。

【0062】

例えばＷ１１ｐ＝Ｗ２１ｐの状態からＷ１１ｐのスパンがｅだけ変動すると、

Ｒ１＝１−Ｗ２１ｐ／｛Ｗ１１ｐ・（１＋ｅ）｝
＝１−｛１／（１＋ｅ）｝≒１−（１−ｅ）
＝ｅ （ｅ＜＜１）
Ｗ２１ｐのスパンがｅだけ変動するとＲ１＝−ｅ
Ｗ１１ｐのスパンが−ｅだけ変動するとＲ１＝−ｅ
Ｗ２１ｐのスパンが−ｅだけ変動するとＲ１＝ｅ

という関係になる。
なお、Ｒ１＝Ｗ１１ｐ／Ｗ２１ｐ−１，Ｒ２＝Ｗ１２ｐ／Ｗ２２ｐ−１でもよい。
この中にはハーフブリッジ別に零点調整すれば各ハーフブリッジ出力の零点変動分は含まれず、精確にいずれかの側のハーフブリッジのスパンの、もう一方の側のハーフブリッジのスパンに対する変化率として表すことができる。他のロードセル１Ｂ，１Ｃについての変化率Ｒ２〜Ｒ３も同様である。

【0063】

こうして、各ロードセルＬＣｎ（ｎ＝１〜３）の中で、スパン変化率Ｒｎが設定された許容値Ｒｈに対して、不等式（６）
Ｒｎ＞Ｒｈ ・・・（６）
が成立するものが存在すれば、ロードセルＬＣｎのスパンが異常であると判定される。すなわち、ホッパ２の３箇所を支持するロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの中でいずれのロードセルのスパンが異常であるかを、通常の計量作業の中で自動的にかつ精確に特定することができる。

【0064】

この判定法では、すべてのハーフブリッジ出力の零点変動分を除去するようにされているので、荷重変化量の差はスパンの変動によるものであるから、精確に特定のロードセルのスパンの異常を判定するための信号処理手段が構築される。
そして、１つのロードセルの起歪体に負荷された荷重に対するハーフブリッジ出力を相互に比較するようにされているので、ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの配置やホッパ２の形状がどのように非対称であろうと、また、毎回の計量で被計量物Ｍがホッパ２にいかなる分布で収容されようとも、それらに影響を受けず、精確に、いずれのロードセルのスパンが異常であるかを通常の計量作業を継続しながら判定することができる。

【0065】

ただし、左右のハーフブリッジ出力を比較する上で、振動ノイズや電気ノイズの影響によって故障が無くても差の生じることがあり得るので、Ｒｎの値も複数個の移動平均値を求め、その値を持ってハーフブリッジ出力比較比率とすることが好適である。

【0066】

異常が判定されると、スパンが異常である旨のサインや、故障したロードセルの番号、故障内容などが作業者に識別できるように表示装置５４に表示され、かつスパンの変化率も表示される。また、警報信号をランプ表示、文字表示、音声などの手段で出力する。

【0067】

ところで、上記の判定法では、Ｒ１＞Ｒｈであることが検出された場合、Ｗ１１ｐのスパンが増加か、Ｗ２１ｐのスパンが減少のいずれかと判明するのみであり、Ｒ１＜−Ｒｈであることが検出された場合、Ｗ１１ｐのスパンが減少か、Ｗ２１ｐのスパンが増加のいずれかと判明するのみであって、ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのうちのハーフブリッジ出力Ｗ１１ｐとＷ２１ｐのいずれかのスパンが増減した結果であるかということは判定することができない。

【0068】

＜スパン異常ハーフブリッジ特定手段、スパン変化検出手段、相対比較手段の説明＞
正常な計量を行うことができる状態に復帰させるためには、いずれのハーフブリッジが異常で、そのスパンの増減状態が検出できなければならない。
本実施形態では、中央演算処理装置５２の中に、スパン異常ハーフブリッジ特定部５２ｇ（本発明における「スパン異常ハーフブリッジ特定手段」に対応する。）と、スパン変化検出部５２ｈ（本発明における「スパン変化検出部」に対応する。）と、相対比較部５２ｉ（本発明における「相対比較手段」に対応する。）とが設けられる。
スパン変化検出部５２ｈは、スパンの異常が検出されたロードセルにおける２個のハーフブリッジ荷重信号を比較する。
相対比較手段５２ｉは、スパンの異常が検出されたロードセルにおける２個のハーフブリッジ荷重信号と、スパンの異常が検出されたロードセル以外のロードセルにおける２個のハーフブリッジ荷重信号とを比較する。
そして、スパン異常ハーフブリッジ特定部５２ｇは、スパン変化検出部５２ｈによる比較結果と、相対比較部５２ｉによる比較結果とに基づいて、スパンの異常が検出されたロードセルにおける２個のハーフブリッジのうちのいずれのハーフブリッジが異常であるかを特定する。

【0069】

いずれのハーフブリッジのスパンが増加方向、あるいは減少方向に変動したかについては、特定ロードセルのハーフブリッジ出力と、残りのロードセルの出力との関係を次のように定義して行う。すなわち、異常と特定されたロードセルのハーフブリッジ出力と、他の正常なロードセルのハーフブリッジまたはフルブリッジ出力とを比較し、その比較結果の変化の状況に基づいて判定する。この場合、正常なロードセルのフルブリッジ出力と比較して、以下の相対比率ｒ１１，ｒ２１；ｒ１２，ｒ２２；ｒ１３，ｒ２３として下記（７）式のように定義する。

・ロードセル１Ａ（ＬＣ１）について、
ｒ１１＝Ｗ１１ｐ／｛（Ｗ２ｐ＋Ｗ３ｐ）／２｝−１
ｒ２１＝Ｗ２１ｐ／｛（Ｗ２ｐ＋Ｗ３ｐ）／２｝−１
・ロードセル１Ｂ（ＬＣ２）について、
ｒ１２＝Ｗ１２ｐ／｛（Ｗ３ｐ＋Ｗ１ｐ）／２｝−１
ｒ２２＝Ｗ２２ｐ／｛（Ｗ３ｐ＋Ｗ１ｐ）／２｝−１
・ロードセル１Ｃ（ＬＣ３）について、
ｒ１３＝Ｗ１３ｐ／｛（Ｗ１ｐ＋Ｗ２ｐ）／２｝−１
ｒ２３＝Ｗ２３ｐ／｛（Ｗ１ｐ＋Ｗ２ｐ）／２｝−１ ・・・（７）

【0070】

ハーフブリッジ出力の比較（出力比較比率）によってスパンの異常なロードセルが特定されたとき、いずれのハーフブリッジのスパンが異常で、かつそのスパンが増加または減少しているかの判定は上記の相対比率の増減の判定によって行う。

【0071】

例えば、ロードセル１Ａ（ＬＣ１）については次の理論によって実施する。
すなわち、ロードセル１Ａを単体で調整する時点で基準の負荷荷重に対する各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのフルブリッジ出力と２つのハーフブリッジ出力変化は等しくなるようにそれぞれのスパンが調整され、設定されているので、全てのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力のスパンが正常であれば任意の荷重負荷に対してｒ１１＝ｒ２１＝・・・＝ｒ１３＝ｒ２３＝０である。
ここで、例えば前記（７）式において、ハーフブリッジＷ１１ｐのスパンがｅだけ変化すると相対比率ｒ１１もｅだけ変化する。

【0072】

前記（５）式の説明の際に述べたように、
（１）Ｒ１＞Ｒｈによる異常検出があるとき、
（１．１）Ｗ１１のスパンがｅを超えて増加、Ｗ２１のスパンは正常
（１．２）Ｗ１１のスパンは正常、Ｗ２１のスパンがｅを超えて減少
のいずれかであるから、
ｒ１１の値が増加変化していれば（１．１）による故障であり、
ｒ２１の値が減少変化していれば（１．２）による故障であると判定される。
（２）Ｒ１＜−Ｒｈ＝−ｅによる異常検出があるとき、
（２．１）Ｗ１１のスパンがｅを超えて減少、Ｗ２１のスパンは正常
（２．２）Ｗ１１のスパンは正常、Ｗ２１のスパンがｅを超えて増加
のいずれかであるから、
ｒ１１の値が減少していれば（２．１）による故障であり、
ｒ２１の値が増加していれば（２．２）による故障であると判定される。
以下、他のロードセル１Ｂ、１Ｃのハーフブリッジについても同様に判定される。

【0073】

したがって、通常の計量を継続しながら、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の出力比較比率（の移動平均値）を算出するとともに、これらに関する相対比率の増減変化を検出し、いずれかのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおいて出力比較比率が許容値より大きくなってスパンが異常であることが判定されたとき、相対比率が増減いずれに変化しているかを検出して、異常なハーフブリッジの特定およびスパンの増減の特定を行う。

【0074】

ところで、３個のロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの全ての出力のスパンが正常で精確に零点調整され、ホッパ２はいかなる断面についても精確に左右対称に製作され、ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃへの荷重配分は等しく、被計量物Ｍがホッパ２内に偏り無く収容され、被計量物Ｍの見掛け比重の分布が等しいという条件が揃い、前記（１）式が成立するように調整されていれば、ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのスパンが正常である限りは任意荷重の被計量物Ｍのホッパ２への収容に対して、全ての相対比率は常に０である。

【0075】

しかし、全てのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのスパンが正常であっても、上述したように実際のホッパ式計量装置では、例えば以下の（１）〜（３）の要因により、相対比率ｒ１１〜ｒ２３に固有の偏差分とバラツキとが含まれる。
（１）ホッパ２と供給装置との位置関係からホッパ２への被計量物Ｍの収容状態に固定的な偏りがある。
（２）ホッパ２の形状寸法誤差やロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの配置のずれ（図１において配置角度θ_１，θ_２，θ_３が互いに等しくないことによるロードセル間の固定的な配分比率分）
（３）ホッパ２における被計量物Ｍの収容状態の分布が自然に毎回ばらつく（図１（ｂ）中、一点鎖線、二点鎖線、点線を参照）。また、ホッパ２に収容された被計量物Ｍの見掛け比重の分布も毎回均一ではい。

【0076】

上記の（１）（２）の要因によって特定ロードセルのハーフブリッジ出力と残りのロードセルとの出力の比率ｒ１１〜ｒ２３は０でない固定の偏差を有す。

【0077】

例えば、ホッパ２に荷重Ｗｘの被計量物Ｍを均一に収容できたとし、被計量物Ｍは均一な見掛け比重分布であっても、負荷荷重Ｗｘのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃへの配分比率はｋ１：ｋ２：ｋ３≠１：１：１である。
また、ホッパ２へ被計量物Ｍを供給する際の供給装置４とホッパ２の位置のズレなどの要因による固定的な被計量物Ｍの供給偏りによる偏り負荷荷重も配分比率に影響を与える。
荷重Ｗｘの被計量物Ｍがホッパ２に均一に収容されたときの各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃへの荷重の配分比率がｋ１：ｋ２：ｋ３であると、相対比率ｒ１１〜ｒ２３は、前記（７）式より、以下の（８）式の如き固定偏差が現れる。

ｒ１１＝ｒ２１＝｛（ｋ１・Ｗｘ）／｛（ｋ２・Ｗｘ＋ｋ３・Ｗｘ）／２｝｝ｋ１／｛（ｋ２＋ｋ３）／２｝＝ｋ１／｛（ｋ２＋ｋ３）／２｝−１
同様に、
ｒ１２＝ｒ２２＝ｋ２／｛（ｋ３＋ｋ１）／２｝−１
ｒ１３＝ｒ２３＝ｋ３／｛（ｋ１＋ｋ２）／２｝−１ ・・・（８）
これらは０ではなく、ｋ１〜ｋ３の値は容易に求められない。また、ホッパ２における被計量物Ｍの毎回の収容状態や見掛け比重のバラツキによってｒ１１〜ｒ１３はばらつく。

【0078】

そこで、偏りやバラツキに影響を受けない同一ロードセルにおけるハーフブリッジ出力比較比率Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の大きさを検査しながら計量運転を実施し、いずれのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジも正常でＲ１，Ｒ２，Ｒ３の値が小さい時点におけるｒ１１〜ｒ１３と、いずれかのロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのいずれかのハーフブリッジのスパンが異常になり、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のいずれかが０からＲｈだけ離れた時点におけるｒ１１〜ｒ１３とを求め、両者間の変化量の大きさを評価する。この変化量は差であるので固定偏差分は相殺される。
しかし、この変化量の差にはバラツキも含まれているので、直接この変化量の差でもって精確に変化量を判定することはできない。

【0079】

＜分類集計計算の説明＞
このため、計量開始の後に、毎回の計量毎に測定したハーフブリッジ出力に基づいて各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃについて出力比較比率と相対比率を求め、次のように分類集計演算を実施する。
分類集計計算が必要な理由は、複数回の計量における平均値を求めることによって毎回の計量時に生じる被計量物Ｍのホッパ２での収容状態のバラツキによる相対比率のバラツキを縮小し、スパンの変動による変化分のみを精確に抽出するためである。
なお、上述したように、荷重変化量を使用しない場合、すなわち作業者の零点調整に頼る場合は、全てのハーフブリッジ出力に零点フラグがセットされている計量についてのみ、分類集計演算を実施する。また、荷重変化量を使用する場合も含め、全てのハーフブリッジ出力が所定以上の大きさの値であるときのみ分類集計演算の対象とすることについても同様である。

【0080】

ロードセルが正常に近い状態、すなわち下記の（１）（３）の出力変化率の範囲における相対比率と、ロードセルが異常に近い状態、すなわち下記の（２）（４）の出力変化率の範囲における相対比率とを、出力変化率の範囲によって分類して統計データを求めるために集計する。ここで、ハーフブリッジ出力をスパン異常と判定する許容値をＲｈ（＝ｅ）とする。この値は予め設定されるものである。

【0081】

＜（１）０＜Ｒ１≦（Ｒｈ／４）の範囲＞
ロードセル１Ａについて述べる。
前記（５）式のハーフブリッジ出力変化率Ｒ１の値が
（１）０＜Ｒ１≦（Ｒｈ／４）の範囲では、
レジスタＲ１１ａにｒ１１を加算し、レジスタＲ１１ａ´にｒ１１^２を加算する。
レジスタＲ２１ａにｒ２１を加算し、レジスタＲ２１ａ´にｒ２１^２を加算する。
そして、回数カウンタＣＡ１ａをインクリメントする。
当該（１）の範囲ではＲ１ができるだけ０に近い時点の値のｒ１１，ｒ２１の値、すなわちｒ１１，ｒ２１の変化ができるだけ小さい時点の値を扱うほうが下記（２）の範囲の集計値との差、（下記のＤ１１，Ｄ２１）が大きくなって判定が精確になるので、Ｒ１が０に近い間にｖ・Ｑ_０個分を集計し、Ｒ１＞Ｒｈ／４が成立した時点で下記のｒ１１ａｉ，ｒ２１ａｉと標準偏差σ１１ａｉ，σ２１ａｉを算出する。
ロードセル１Ａの異常になる変化が早く、集計回数がｖ・Ｑ_０に至らなかった場合は、自己復帰不可能の旨を警報する。これと同時にロードセル１Ａのスパン異常も警報・サイン表示する。

【0082】

＜（２）Ｒ１＞（３／４）・Ｒｈの範囲＞
前記（５）式のハーフブリッジ出力変化率Ｒ１の値が
（２）Ｒ１＞（３／４）・Ｒｈの範囲では、
レジスタＲ１１ｂにｒ１１の値を加算し、レジスタＲ１１ｂ´にｒ１１^２を加算する。
レジスタＲ２１ｂにｒ２１の値を加算し、レジスタＲ２１ｂ´にｒ２１^２を加算する。
そして、回数カウンタＣＡ１ｂをインクリメントする。
当該（２）の範囲ではＲ１ができるだけＲｈに接近した時点、のｒ１１，ｒ２１の値、すなわちｒ１１，ｒ２１ができるだけ大きく変化したときの値を扱う方が上記（１）の範囲の集計値との差、（下記のＤ１１，Ｄ２１）が大きくなって判定が精確になるので、ｖ個のシフトレジスタを用意し、基本集計回数Ｑ_０回毎にｒ１１，２１の加算値とｒ１１^２，ｒ２１^２の加算値を集計が完了すると最も古い集計値を捨てて新たな集計値をシフトレジスタにストアし、シフトレジスタには常に最新のｖ個のＱ_０回単位の集計値が保存されるようにし（図７参照）、Ｒ１＞Ｒｈが成立した時点で下記のｒ１１ａｖ，ｒ２１ａｖはシフトレジスタの集計値を用いて求めることが好ましい。標準偏差σ１１ａｖ，σ２１ａｖもシフトレジスタの値に基づいて算出する。

【0083】

＜（３）−（Ｒｈ／４）＜Ｒ１≦０の範囲＞
前記（５）式のハーフブリッジ出力変化率Ｒ１の値が
（３）−（Ｒｈ／４）＜Ｒ１≦０の範囲では、
レジスタＲ１１ｃにｒ１１の値を加算し、レジスタＲ１１ｃ´にｒ１１^２を加算する。
レジスタＲ２１ｃにｒ２１の値を加算し、レジスタＲ２１ｃ´にｒ２１^２を加算する。
そして、回数カウンタＣＡ１ｃをインクリメントする。
当該（３）の範囲の集計も上記（１）の範囲の集計と同様に実施する。

【0084】

＜（４）Ｒ１＜−（３／４）＜Ｒｈの範囲＞
前記（５）式のハーフブリッジ出力変化率Ｒ１の値が
（４）Ｒ１＜−（３／４）＜Ｒｈの範囲では、
レジスタＲ１１ｄにｒ１１の値を加算し、レジスタＲ１１ｄ´にｒ１１^２を加算する。
レジスタＲ２１ｄにｒ２１の値を加算し、レジスタＲ２１ｄ´にｒ２１^２を加算する。
そして、回数カウンタＣＡ１ｄをインクリメント。
当該（４）の範囲の集計についても上記（２）の範囲の集計と同様に実施する。

【0085】

こうして、上記（１）〜（４）のそれぞれ範囲での演算を実施する。
なお、その他のロードセル１Ｂ，１Ｃのハーフブリッジ出力についてもそれぞれレジスタを設けて並列に同じ演算を実施する。

【0086】

そして、Ｒ１の値が、Ｒ２＞ＲｈまたはＲ１＜−Ｒｈになったときロードセル１Ａの異常を警報するとともに、いずれのハーフブリッジのスパンが異常かについて、集計データを用いることによって判定するものとする。

【0087】

集計に当たってそれぞれ上記（１）〜（４）のＲ１の集計範囲に対して基本の集計回数Ｑ_０と総集計回数ｖ・Ｑ_０（ｖの値）を設定する。
上記（１）〜（４）のいずれのＲ１の範囲における集計も、集計回数がＱ_０に到達すると、回数Ｑ_０の時点での仮の平均値と標準偏差を算出する。これ以降から改めてｖ・Ｑ_０の集計を開始させる。
相対比率の入力範囲を

入力範囲＝平均値±標準偏差

と設定し、相対比率が上記の入力範囲を超える場合は集計演算に参加させないようにし、集計結果の平均値のバラツキを小さくする。これで平均値を中心にして約±３２％以上の範囲に属する大きいバラツキを持つデータが除外される。

【0088】

毎回の計量を継続する中でＲ１の値が、
（ａ）Ｒ１＞Ｒｈが成立したとすると、上記（１）、（２）の集計結果をもって比較判定する。
また、
（ｂ）Ｒ１＜−Ｒｈが成立したとすると、上記（３）、（４）の集計結果をもって比較判定する。

【0089】

上記（ａ）が成立したとすると、Ｗ１１のスパン増加（Ｗ２１は正常）またはＷ２１のスパン減少（Ｗ１１は正常）のいずれかであるから、相対比率ｒ１１の変化とｒ２１の変化を調べていずれかを判定する。
また、上記（１）の０＜Ｒ１≦（Ｒｈ／４）の範囲の集計レジスタのデータを使用してｒ１１の平均値ｒ１１ａｉと標準偏差σ１１ａｉおよびｒ２１の平均値ｒ２１ａｉと標準偏差σ２１ａｉをそれぞれ求める。
また、上記（２）のＲ１＞（３／４）・Ｒｈの範囲の集計レジスタのデータを使用してｒ１１の平均値ｒ１１ａｖと標準偏差σ１１ａｖおよびｒ２１の平均値ｒ２１ａｖと標準偏差σ２１ａｖを求め、ｒ１１，ｒ２１の変化量Ｄ１１，Ｄ２１を、下記（９）式により算出する。

Ｄ１１＝ｒ１１ａｖ−ｒ１１ａｉ
Ｄ２１＝ｒ２１ａｖ−ｒ２１ａｉ ・・・（９）

【0090】

ここで、Ｋ１´＝ｋ１／｛（ｋ２＋ｋ３）／２｝と置く。
もし、Ｗ１１のスパン増加によるものであれば、Ｒ１の値が上記（１）の範囲の場合、ｒ１１は殆どＫ１´〜Ｋ１´・（１＋Ｒｈ／４）の値が集計される。
一方、ｒ２１はＷ２１ｐの変化が小さいので殆どＫ１´・（１−Ｒｈ／４）〜Ｋ１´・（１＋Ｒｈ／４）の値が集計される。
Ｒ１の値が上記（２）の範囲の場合、ｒ１１は殆どＫ１´・｛１＋（３／４）・Ｒｈ｝〜Ｋ１´・Ｒｈの値が集約される。
一方、ｒ２１はやはりＷ２１ｐの変化が小さいので殆ど−Ｋ１´・（（１−Ｒｈ／４〜Ｋ１´・（１＋Ｒｈ／４））の値が集約される。

【0091】

集計値を平均すると、ｒ１１ａｖ≒Ｋ１´・｛１＋（７／８）・Ｒｈ｝、ｒ１１ａｉはＲ１の値が上記（１）の範囲であるからｒ１１ａｉ≒Ｋ１´・｛１＋（１／８）・Ｒｈ｝である。
一方、Ｒ２１の方はいずれの平均値もＫ１´に近い。
Ｋ１´はロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの配置やホッパ２の非対称性による値で正確には１でないが通常の構成であれば１に近いのでＫ１´≒１とすると、
Ｗ１１のスパン増加によるものであれば変化量の検出幅は約（７／８）・Ｒｈ−（１／８）・Ｒｈ＝（３／４）・Ｒｈであるから、Ｄ１１，Ｄ２１は下記（１０）式により算出される。

Ｄ１１≒（３／４）・Ｒｈ
Ｄ２１≒０ ・・・（１０）

Ｗ２１のスパン減少によるものであれば、Ｄ１１，Ｄ２１は下記（１１）式により算出される。
Ｄ１１≒０
Ｄ２１≒−（３／４）・Ｒｈ ・・・（１１）

【0092】

上記の如く、Ｒ１の範囲に対応してＤ１１，Ｄ２１を計算することによって、ロードセル１Ａについての出力変化率Ｒ１は、Ｒ１＞Ｒｈが成立すればハーフブリッジ１のスパンがＲｈを超えて増加変化したか、ハーフブリッジ２のスパンがＲｈを超えて減少変化していることは確実に判定される。
したがって、Ｒ１＞Ｒｈが成立した場合に、ハーフブリッジ１のスパンが増加変化しているとき、Ｄ２１がバラツキによってＤ１１と同時に増加変化していることがあったり、ハーフブリッジ２のスパンが減少変化しているとき、Ｄ１１がバラツキによってＤ２１と同時に減少変化したりしている場合があっても、Ｄ１１が確実に増加変化しているものか、またはＤ２１が確実に減少変化しているものかを判定することができる。

【0093】

相対比率の平均値ｒ１１ａｖ，ｒ１１ａｉ，ｒ２１ａｖ，ｒ２１ａｉにはバラツキがあるので、バラツキがあってもＲ１＞Ｒｈの成立時点でＤ１１が増加変化しているか、またはＤ２１が減少変化しているかを判別することができる大きさの許容値Ｒｈが設定されている必要がある。

【0094】

Ｄ１１の増加変化を調べるとき、Ｄ１１が確実に増加していることを識別することができる条件は下記のようにして定める。
変化量Ｄ１１＝ｒ１１ａｖ−ｒ１１ａｉにおけるｒ１１ａｖ，ｒ１１ａｉのバラツキ量を調べる。
特別な運転条件の変更がない限り、稼働運転開始後のｖ・Ｑ_０回の計量と稼働運転途中のｖ・Ｑ_０回の計量におけるバラツキの標準偏差σ１１ａｉとσ１１ａｂｖとはほぼ等しいと考えられるので稼働運転開始後のｖ・Ｑ_０回の計量によってＤ１１のバラツキσｄ１を下記（１２）式のように定める。

σｄ１＝（σ１１ａｉ^２＋σ１１ａｖ^２）^１／２≒２^１／２・σ１１ａｉ
・・・（１２）

Ｄ２１のバラツキσｄ２についても上記で求めた標準偏差σ１１ａｉと同様に下記（１３）式に示されるように算出される。

σｄ２≒２^１／２・σ２１ａｉ ・・・（１３）

【0095】

バラツキの大きさを次のように２シグマ（３シグマでもよい）で評価するものとすれば

２・σｄ１＜（３／４）・Ｒｈ

であれば図６に示されるようにＤ２１もＤ１１と同様にバラツキを持つ状態において、Ｄ１１がほぼ確実にスパンが０から増加変動しているものであることを識別することができる。
すなわち、異常なハーフブリッジを特定する判定を有効に実施することができる。
したがって、判定のための許容値Ｒｈを設定することによってＲ１＞Ｒｈにてロードセル１Ａのスパン異常が判定されたとき、同時にＷ１１とＷ２１のハーフブリッジ出力のうちでいずれが異常であるかをＤ１１，Ｄ２１によって判定することができるためには許容値Ｒｈが下記（１４）式で示されるように設定されている必要がある。

Ｒｈ＞（８／３）・σｄ１ ・・・（１４）

すなわち、
Ｄ１１＞０で、かつＤ１１＞Ｒｈであれば、Ｗ１１がスパン増加であり、
Ｄ２１＜０で、かつ｜Ｄ２１｜＞ＲｈあればＷ２１がスパン減少であると判定することができる。
なお、バラツキ量として、標準偏差を使用する代わりにｖ・Ｑ_０回の集計データにおいて平均値から最大に離れた値を使用してもよい。

【0096】

＜収容バラツキに合わせた許容値設定手段の説明＞
前記（１４）式から許容値Ｒｈが
Ｒｈ＞（８／３）・σｄ１
に設定されていなければ、異常なハーフブリッジを特定することができないので、収容バラツキに関しては計量中は常に同じ条件であるから前記（１２）式でσ１１ａｖ＝Σ１１ａｉが成立するものとして許容値Ｒｈを、下記（１５）式を満足するように設定する必要がある。

σｄ１＝２^１／２・σ１１ａｉ
∴Ｒｈ＞（８／３）・２^１／２・σ１１ａｉ ・・・（１５）

【0097】

ロードセルの異常判定、および異常なハーフブリッジを特定して自己復帰操作が可能であるかを判定させるための許容値Ｒｈの設定と警報出力、サイン表示について次の（Ａ）〜（Ｄ）ように取り決めて行う。
（Ａ）まず、稼働運転前に許容値Ｒｈを設定する。
（Ｂ）稼働運転後は上記の分類集計演算における（１）（３）に定めたＲ１〜Ｒ３の範囲に基づいてレジスタへ集計する。
（Ｃ）シフトレジスタにｖ・Ｑ_０個が集計されるとその時点でｒ１１，ｒ２１についてはσ１１ａｉ，σ２１ａｉを算出する。
Ｒ１と並列にＲ２，Ｒ３についても演算されるので、これらについてもＲｈ´が得られる。
１台のホッパ２における各ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対するバラツキ条件はほぼ同じであるからいずれの標準偏差もほぼ同じ値になる。
ただし、Ｒ１〜Ｒ３の間ではｖ・Ｑ_０個が集計されるタイミングは異なるので、ｒ１１〜ｒ２３の中で最も早く集計されたものに基づいてＲｈ´の値を決定する。ｒ１１〜ｒ２３について全てが集計されてから最大の標準偏差を選択してＲｈ´としてもよい。
これが仮にｒ１１についての標準偏差であったとすると、Ｒｈ´は以下のように表すことができる。

Ｒｈ´＝（８／３）・２^１／２・σ１１ａｉ

（Ｄ）
（ａ）設定値Ｒｈが上記のＲｈ´に比べてＲｈ＞Ｒｈ´である場合
上記分類集計演算においてＲ１〜Ｒ３に関する範囲（２）、（４）のＲｈをそのまま使用する。
そして、Ｒ１〜Ｒ３のいずれがＲｈを超えると（｜Ｒｎ｜＞Ｒｈであると）、ロードセルのスパン異常を警報し、サインを表示する。これと同時に自己復帰操作可能サインを表示する。
（ｂ）Ｒｈの設定値がＲｈ≦Ｒｈ´である場合
上記分類集計演算においてＲ１〜Ｒ３に関する範囲（２）、（４）のＲｈをＲｈ´に置き換えて実施する。ただし、ロードセルの異常判定は予め設定されたＲｈに基づいて行う。
そして、Ｒ１〜Ｒ３のいずれかがＲｈを超えると（｜Ｒｎ｜＞Ｒｈであると）、ロードセルの異常を警報する。これと同時に自己復帰操作待機サインを表示する。
また、Ｒ１〜Ｒ３のいずれかがＲｈ´を超えると自己復帰操作可能サインを表示する。

【0098】

ようするに、計量中にロードセル別のハーフブリッジの比較比率であるＲ１，Ｒ２，Ｒ３の移動平均値を求めながらいずれかがＲｈ（またはＲｈ´）を超えるか、あるいは−Ｒｈ（またはＲｈ´）未満になるかを判定しながらｒ１１〜ｒ２３の値について分類集計演算を並列に実施し、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のいずれかがＲｈ（またはＲｈ´）を超えるか、あるいは−Ｒｈ（またはＲｈ´）未満になったことを検出すれば異常なロードセルが特定されるので、特定されたロードセルについて、自己復帰操作可能サインが表示された時点で当該スパン異常が検出されたロードセルと２つのハーフブリッジと他の正常なロードセルの出力との相対比率の集計結果を選択し、何れのハーフブリッジがスパン異常であるかを特定するとともに、自己復帰操作可能サインが表示されていればスパンが増加か減少かにつても判定し、以下に述べるように異常なスパンを補正する。

【0099】

＜バラツキ減衰演算手段の説明＞
本実施形態では、中央演算処理装置５２の中のバラツキ減衰演算部５２ｌ（本発明における「バラツキ減衰演算手段」に対応する。）において、収容バラツキによるｒ１１〜ｒ２３のバラツキの平均値を求めることでバラツキを減衰させる例を示したが、これに限定されるものではない。
例えば基本回数Ｑ_０回ごとに中央値を求めて代表値とし、ｖ個の代表値による平均値、標準偏差を求める方法、あるいは、基本回数Ｑ_０ごとに最小２乗法によって直線式を求め、直線式から中央の回数である（Ｑ_０／２）回に対応する値を代表値とし、ｖ個の代表値による平均値、標準偏差を求めるなど種々のバラツキ減衰演算手段を用いて良い。

【0100】

ロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃの配置の不均等性やホッパ２の非対称性、供給装置４の偏りがロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃのスパン異常を警報する精度の観点から無視でき、収容バラツキのみが無視できない場合は、上記でＲ１の場合であれば、ｒ１１，ｒ２１について上記（１）の０＜Ｒ１≦（Ｒｈ／４）の範囲および上記（３）の−（Ｒｈ／４）＜Ｒ１≦０の範囲の集計を行い、同様にＲ２，Ｒ３についても並列に実施してＲｈ´を、Ｒｈ´＝（８／３）・σ１１ａｉにより算出する。
これはロードセル１Ａ，１Ｂ，１Ｃが正常な時点ではｒ１１〜ｒ２３＝０とみなすため例えばＤ１１，Ｄ２１について、
Ｄ１１＝ｒ１１ａｖ
Ｄ２１＝ｒ２１ａｖ
であり、前記（１２）（１３）式は、
σｄ１＝σ１１ａｉ＝σ１１ａｖ
σｄ２＝σ２１ａｉ＝σ２１ａｖ
となる。したがって、Ｒｈ´＝σ１１ａｉと算出する。
予め設定したＲｈとＲｈ´の大小比較、上記（２）のＲ１＞（３／４）・Ｒｈの範囲の範囲および上記（４）のＲ１＜−（３／４）・Ｒｈの範囲においてのＲｈの置き換え、ロードセルの故障表示、自己復帰操作可能サインの表示について上記と同様に実施する。

【0101】

＜自己復帰法についての説明＞
復帰可能との判定の場合は、正常な計量作業への復帰について、自動復帰と手動復帰の選択手段を設け、自動復帰と手動復帰の選択ができるようにする。

【0102】

＜スパン補正の説明＞
復帰操作可能の判定のもとで自動復帰が選択されている場合は、判定によってＷ１１のスパン増加であれば、ハーフブリッジ出力のＷ１１のスパン増加を減じるため、Ｗ１１のスパン係数である前記（１）式のＫ１１の代わりにＫ１１・（１−Ｒｈ）または、安全を見込んでＫ１１・（１−ｑ・Ｒｈ）、０＜ｑ＜１を新たなＫ１１として設定し、徐々に補正しながら計量を継続する。なお、Ｗ２１のスパン減少であればＫ２１の代わりにＫ２１・（１＋Ｒｈ）を新たなＫ２１として設定する。
なお、かかる補正は、中央演算処理装置５２の中のスパン補正部５２ｊ（本発明における「スパン補正手段」に対応する。）において実行される。

【0103】

手動復帰が選択されている場合は、復帰可能の場合のみ警報表示スパン復帰スイッチを押すと有効に動作し、上記の復帰のためのスパン補正演算を実施する。

【0104】

自動、手動に関わらず復帰処理を終えると復帰処理済みのサインを表示する。
復帰処理後も、ロードセルの異常判定表示は残し、故障したロードセルの交換に備える。

【0105】

従来、故障したロードセルの出力を他のロードセルの出力信号を使用して置きかえると、故障した方のロードセルに掛かっていた固定偏差分やバラツキ分の荷重を検出することができずに毎回の被計量物Ｍの重量測定値が大きい誤差になるという問題点が生じる。
本実施形態では、スパンの異常なロードセルのハーフブリッジ出力をスパン補正するようにしたので、毎回の計量において、上記の固定偏差分やバラツキ分があってもそれらを反映した精確な出力によって精確な重量測定値を得ることができる。

【0106】

＜フルブリッジ出力の置換、ハーフブリッジ荷重信号代替演算手段の説明＞
ここで、ハーフブリッジ出力のＷ１１のスパンの異常が特定された場合には、前記（１）式のＷ１＝（Ｗ１１＋Ｗ２１）／２において、フルブリッジ出力のＷ１の代わりにハーフブリッジ出力Ｗ２１を使用し、Ｗ１＝Ｗ２１として求めるようにしても良い。このような代替演算は、中央演算処理装置５２の中のハーフブリッジ荷重信号代替演算部５２ｋ（本発明における「ハーフブリッジ荷重信号代替演算手段」に対応する。）において実行される。
なお、フルブリッジ出力が独立して存在する測定回路では、フルブリッジ出力をスパンの正常な方のハーフブリッジ出力に置換するようにしてもよい。

【0107】

＜他の実施形態に係る故障診断装置についての説明＞
本実施形態における故障診断装置２０では、図３に示されるように、ハーフブリッジ毎の荷重信号を得るとともに、フルブリッジ出力は２つのハーフブリッジ出力を加算することにより得るものについて説明したが、このようなシステム構成に代えて、図８に示されているように、フルブリッジ出力をハーフブリッジ出力から独立させて検出す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と同一又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。

【0108】

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。故障診断装置２０Ａで、２つのハーフブリッジ出力と１つのフルブリッジ出力のそれぞれに３個のＡ／Ｄ変換器を用いても良い。
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。

【0109】

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。

【0110】

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。

【0111】

この故障診断装置２０Ａのようにフルブリッジ出力が独立して存在する構成であれば、ロードセル単体調整時点で同じ負荷荷重に対してフルブリッジ出力と２つのハーフブリッジ出力とが同一値となるように、すなわちＷｎ＝Ｗａｎ＝Ｗｂｎであるようにスパン係数が設定され、初期重量記憶メモリ、零点重量記憶メモリが設けられる。
そして、ハーフブリッジ出力とは独立に、Ｗ１〜Ｗ４は次式にて処理される。
Ｗ１＝Ｋ１・（Ｗａ１−Ｗｉ１）−Ｗｚ１
Ｗ２＝Ｋ２・（Ｗａ２−Ｗｉ２）−Ｗｚ２
Ｗ３＝Ｋ３・（Ｗａ３−Ｗｉ３）−Ｗｚ３
Ｗ４＝Ｋ４・（Ｗａ４−Ｗｉ４）−Ｗｚ４

【0112】

以上、本発明のホッパ式計量装置について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

【産業上の利用可能性】

【0113】

本発明のホッパ式計量装置は、例えばホッパ２のような計量容器に被計量物Ｍを収容するようにした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】

【0114】

１Ａ〜１Ｃ ロードセル
２ ホッパ（計量容器）
８ 起歪部
１１〜１４ ストレインゲージ
１５ フルブリッジ回路（ホイートストーンブリッジ回路）
１５ａ，１５ｂ ハーフブリッジ回路
５２ 中央演算処理装置
５２ａ ハーフブリッジ荷重信号演算部（ハーフブリッジ荷重信号演算手段）
５２ｂ スパン異常検出部（スパン異常検出手段）
５２ｃ 零点調整部（零点調整手段）
５２ｄ 零点変動識別部（零点変動識別手段）
５２ｅ 安定重量値生成部（安定重量値生成手段）
５２ｆ 安定荷重変化量算出部（安定荷重変化量算出手段）
５２ｇ スパン異常ハーフブリッジ特定部（スパン異常ハーフブリッジ特定手段）
５２ｈ スパン変化検出部（スパン変化検出手段）
５２ｉ 相対比較部（相対比較手段）
５２ｊ スパン補正部（スパン補正手段）
５２ｋ ハーフブリッジ荷重信号代替演算部（ハーフブリッジ荷重信号代替演算手段）
５２ｌ バラツキ減衰演算部（バラツキ減衰演算手段）
５５ａ 零点調整スイッチ（零点調整手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】