特許 6093622 ヒステリシス誤差補償装置、荷重センサ、計量装置およびヒステリシス誤差補償方法

(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】6093622

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】ヒステリシス誤差補償装置、荷重センサ、計量装置およびヒステリシス誤差補償方法

(51)【国際特許分類】

   G01G 23/01 20060101AFI20170227BHJP

   G01L 1/26 20060101ALI20170227BHJP

【ＦＩ】

   G01G23/01 Z

   G01L1/26 D

【請求項の数】13

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2013-73307(P2013-73307)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2014-196973(P2014-196973A)

(43)【公開日】2014年10月16日

【審査請求日】2016年1月12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】110001357

【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大塚 晃嗣

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０３０１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０５３３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０４１１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０３１４６３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｇ ３／１４−３／１４７

Ｇ０１Ｇ ２３／０１

Ｇ０１Ｌ １／２２，１／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷重センサのヒステリシス誤差が第１荷重および第２荷重を基準とする基準補償量で規定されている場合に、前記基準補償量に所定の値を乗算することによって、前記ヒステリシス誤差の補償量を導出する補償量導出部と、
前記補償量導出部で導出された前記補償量を用いて前記ヒステリシス誤差を補償する補償部と
を備え、
前記所定の値は、前記基準補償量について比例配分を行うための定数を、１を超えるべき指数でべき乗することにより得られる値である
ヒステリシス誤差補償装置。

【請求項2】

前記補償量導出部は、前記補償量を、前記基準補償量に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応させる
請求項１に記載のヒステリシス誤差補償装置。

【請求項3】

前記補償量導出部は、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定されたときに、前記補償量を導出する
請求項１または請求項２に記載のヒステリシス誤差補償装置。

【請求項4】

前記補償量導出部は、前記第１荷重と前記第２荷重との間の荷重である第３荷重が前記ヒステリシス誤差の基準として設定されたときには、前記補償量が、前記基準補償量に対して比例配分を行うことにより得られる演算値よりも小さな値となるように、前記基準補償量に対して演算を行う
請求項３に記載のヒステリシス誤差補償装置。

【請求項5】

前記補償量導出部は、前記第２荷重が前記第１荷重よりも大きく、前記第３荷重が第４荷重よりも大きいとき、（（前記第３荷重−前記第４荷重）／（前記第２荷重−前記第１荷重））をα乗（１＜α）して得られた値（α；べき指数）を、前記基準補償量に対して乗算することにより前記補償量を導出する
請求項４に記載のヒステリシス誤差補償装置。

【請求項6】

前記第１荷重および前記第４荷重は、互いに等しい
請求項５に記載のヒステリシス誤差補償装置。

【請求項7】

前記補償量導出部は、前記基準補償量に対して（前記第３荷重−前記第４荷重）／（前記第２荷重−前記第１荷重）を乗算することにより得られた値を用いて前記荷重センサの出力を補償したときの残留ヒステリシス誤差の最大値よりも小さな残留ヒステリシス誤差となる範囲内の値を前記αとして選択する
請求項５または請求項６に記載のヒステリシス誤差補償装置。

【請求項8】

前記補償量導出部は、負荷荷重が漸増から漸減に移行する折り返し点が検出されたときに、その折り返し点で得られた荷重信号を用いて導出された折り返し荷重を、ヒステリシス誤差の基準として設定する
請求項３ないし請求項７のいずれか一項に記載のヒステリシス誤差補償装置。

【請求項9】

前記補償量導出部は、負荷荷重が漸増から漸減に移行する折り返し点に対応する折り返し荷重の概算値がヒステリシス誤差の新たな基準として予め設定されているときには、負荷荷重が漸増から漸減に移行したときに、前記概算値を、ヒステリシス誤差の基準として設定する
請求項３ないし請求項７のいずれか一項に記載のヒステリシス誤差補償装置。

【請求項10】

前記基準補償量を記憶する不揮発性記憶部と、
前記補償量を記憶可能な揮発性記憶部と
を備え、
前記補償量導出部は、前記補償量を前記揮発性記憶部に記憶させ、
前記補償部は、前記揮発性記憶部から読み出した前記補償量を用いて前記ヒステリシス誤差を補償する
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のヒステリシス誤差補償装置。

【請求項11】

荷重検出部材と、
前記荷重検出部材に印加された荷重に対応する荷重信号を出力する荷重検出回路と、
前記荷重信号に含まれるヒステリシス誤差を補償する電子回路と
を備え、
前記電子回路は、
前記ヒステリシス誤差が第１荷重および第２荷重を基準とする基準補償量で規定されている場合に、前記基準補償量に所定の値を乗算することによって、前記ヒステリシス誤差の補償量を導出する補償量導出部と、
前記補償量導出部で導出された前記補償量を用いて前記ヒステリシス誤差を補償する補
償部と
を有し、
前記所定の値は、前記基準補償量について比例配分を行うための定数を、１を超えるべき指数でべき乗することにより得られる値である
荷重センサ。

【請求項12】

荷重センサのヒステリシス誤差を補償する電子回路を備え、
前記電子回路は、
前記ヒステリシス誤差が第１荷重および第２荷重を基準とする基準補償量で規定されて
いる場合に、前記基準補償量に所定の値を乗算することによって、前記ヒステリシス誤差の補償量を導出する補償量導出部と、
前記補償量導出部で導出された前記補償量を用いて前記ヒステリシス誤差を補償する補
償部と
を有し、
前記所定の値は、前記基準補償量について比例配分を行うための定数を、１を超えるべき指数でべき乗することにより得られる値である
計量装置。

【請求項13】

荷重センサのヒステリシス誤差が第１荷重および第２荷重を基準とする基準補償量で規
定されている場合に、前記基準補償量に所定の値を乗算することによって、前記ヒステリシス誤差の補償量を導出することと、
導出された前記補償量を用いて前記ヒステリシス誤差を補償することと
を含み、
前記所定の値は、前記基準補償量について比例配分を行うための定数を、１を超えるべき指数でべき乗することにより得られる値である
ヒステリシス誤差補償方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、例えばロードセルなどの荷重センサのヒステリシス誤差を補償するヒステリシス誤差補償装置、荷重センサ、計量装置およびヒステリシス誤差補償方法に関する。

【背景技術】

【0002】

荷重センサは、構造上の要因から、荷重を増加させる（漸増させる）過程と減少させる（漸減させる）過程とで、同一の荷重が載荷されていても出力値に差が生じるという特性を備えている。出力値の差は、荷重の履歴によって異なるので、ヒステリシス誤差と呼ばれている。従来から、ヒステリシス誤差そのものを小さくしたり、出力値に含まれるヒステリシス誤差を補償したりする多くの方策が提案されている。例えば、特許文献１，２には、出力値に含まれるヒステリシス誤差を補償する方策が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０９−３１１０８３号公報

【特許文献2】特開２００５−７３７１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、荷重センサでは、高精度を実現する際に、上述のヒステリシス誤差が障害となり得る。特に、トラックスケールなどの大容量タイプの荷重センサでは、とりわけ、上述のヒステリシス誤差が障害となる。精度をさらに高めるためには、荷重センサの材料や構造の改良だけでは十分ではなく、出力値に含まれるヒステリシス誤差を演算によって精度良く補償することが必要となる。

【0005】

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒステリシス誤差を演算によって精度良く補償することの可能なヒステリシス誤差補償装置、荷重センサ、計量装置およびヒステリシス誤差補償方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本技術のヒステリシス誤差補償装置は、補償量導出部および補償部を備えている。補償量導出部は、荷重センサのヒステリシス誤差が第１荷重および第２荷重を基準とする基準補償量で規定されている場合に、基準補償量に所定の値を乗算することによって、ヒステリシス誤差の補償量を導出する。補償部は、補償量導出部で導出された補償量を用いてヒステリシス誤差を補償する。上記の所定の値は、前記基準補償量について比例配分を行うための定数を、１を超えるべき指数でべき乗することにより得られる値である。

【0007】

本技術の荷重センサは、荷重検出部材と、荷重検出部材に印加された荷重に対応する荷重信号を出力する荷重検出回路と、荷重信号に含まれるヒステリシス誤差を補償する電子回路とを備えている。本技術の荷重センサにおいて、電子回路は、上記のヒステリシス誤差補償装置と同一の構成要素を有している。

【0008】

本技術の計量装置は、荷重センサのヒステリシス誤差を補償する電子回路を備えている。本技術の計量装置において、電子回路は、上記のヒステリシス誤差補償装置と同一の構成要素を有している。

【0009】

本技術のヒステリシス誤差補償方法は、以下の２つの方法を含んでいる。
（Ａ）荷重センサのヒステリシス誤差が第１荷重および第２荷重を基準とする基準補償量で規定されている場合に、基準補償量に所定の値を乗算することによって、ヒステリシス誤差の補償量を導出すること
（Ｂ）導出された前記補償量を用いて前記ヒステリシス誤差を補償することと
上記の所定の値は、基準補償量について比例配分を行うための定数を、１を超えるべき指数でべき乗することにより得られる値である。

【0010】

本技術のヒステリシス誤差補償装置、荷重センサおよび計量装置において、基準補償量は、第１荷重〜第２荷重の範囲内の負荷荷重に対応して割り当てられていてもよい。その場合、補償量導出部は、上記補償量を、基準補償量に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応させてもよい。補償量導出部は、例えば、基準補償量に対して、比例配分とは異なる演算を行うことにより、第３荷重および第４荷重を基準とする補償量を導出するようになっていてもよい。

【0011】

同様に、本技術のヒステリシス誤差補償方法において、基準補償量は、第１荷重〜第２荷重の範囲内の負荷荷重に対応して割り当てられていてもよい。その場合、本技術のヒステリシス誤差補償方法において、上記補償量を、基準補償量に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応させてもよい。

【0012】

本技術において、基準補償量は、第１荷重〜第２荷重の間を複数に分けた区間ごとに規定されていてもよい。なお、第２荷重は第１荷重よりも大きな値である。このとき、補償量は、負荷荷重の所定の範囲を複数に分けた区間ごとに規定されていてもよい。また、本技術において、基準補償量は、第１荷重〜第２荷重の間において関数で表現されていてもよい。このとき、補償量は、負荷荷重の所定の範囲において関数で表現されていてもよい。

【0013】

本技術において、基準補償量に対して行う「比例配分」とは、例えば、基準補償量に対して、（第３荷重−第４荷重）／（第２荷重−第１荷重）を乗算することを指している。このとき、第４荷重は、補償量に対応する負荷荷重の下限値に相当し、第３荷重は、補償量に対応する負荷荷重の上限値に相当する。また、本技術において、基準補償量に対応する負荷荷重に対して行う「比例配分」とは、例えば、基準補償量に対応する負荷荷重に対して、（第２荷重−第１荷重）／（第３荷重−第４荷重）を乗算することを指している。

【0014】

本技術のヒステリシス誤差補償装置、荷重センサ、計量装置およびヒステリシス誤差補償方法では、荷重センサのヒステリシス誤差が第１荷重および第２荷重を基準とする基準補償量で規定されている場合に、基準補償量に上記の所定の値を乗算することによって、ヒステリシス誤差の補償量が導出される。これにより、例えば、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定された場合に、上記補償量が、その新たな基準を用いて導出され、荷重センサのヒステリシス誤差として用いられたときには、当初の基準補償量に対して比例配分を行うことにより得られた演算値が荷重センサのヒステリシス誤差の補償量として用いられたときよりも、ヒステリシス誤差の補償量を高精度に導出することが可能である。

【発明の効果】

【0015】

本技術のヒステリシス誤差補償装置、荷重センサ、計量装置およびヒステリシス誤差補償方法によれば、基準補償量に上記の所定の値を乗算することにより得られた値を、ヒステリシス誤差の補償量としたので、ヒステリシス誤差を演算によって精度良く補償することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本技術の第１の実施の形態に係る計量装置の概略構成図である。

【図2】図１の基準補正データの一例を表す概念図である。

【図3】図１の補正データの一例を表す概念図である。

【図4】図１の補正データの他の例を表す概念図である。

【図5】図１の補償プログラムが演算部にロードされたときの演算部の動作手順の一例を表す図である。

【図6】図１の補償プログラムが演算部にロードされたときの演算部の動作手順の他の例を表す図である。

【図7】本技術の第２の実施の形態に係る計量装置の概略構成図である。

【図8】図７の基準補正データの一例を表す概念図である。

【図9】図７の補正データの一例を表す概念図である。

【図10】図１の計量装置の一変形例を表す図である。

【図11】図７の計量装置の一変形例を表す図である。

【図12】本技術の第３の実施の形態に係る校正装置の概略構成図である。

【図13】図１２の校正プログラムが演算部にロードされたときの演算部の動作手順の一例を表す図である。

【図14】べき指数αの設定に用いられる式を説明するための概念図である。

【図15】いくつかの値をべき指数αに代入したときの、残留ヒステリシス誤差の一例を表したものである。

【図16】べき指数αの導出手順の一例を表したものである。

【図17】シミュレーション結果の一例を表す図である。

【図18】シミュレーション結果の他の例を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本技術を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態
（基準補償データ・補償データが荷重センサに設けられる例）
１．１ 構成
１．２ 補償量の導出
１．３ ヒステリシス誤差の補償
１．４ 効果
２．第２の実施の形態
（基準補償データ・補償データが指示計部に設けられる例）
２．１ 構成
２．２ 補償量の導出
２．３ ヒステリシス誤差の補償
２．４ 効果
３．各実施の形態に共通する変形例
３．１ 変形例その１ （ユーザによる概算値を用いて基準が変更される例）
３．２ 変形例その２ （複数の荷重センサが設けられている例）
３．３ 変形例その３ （荷重センサが種々の方式となっている例）
３．４ 変形例その４ （補償データが予め用意されている例）
４．第３の実施の形態
４．１ 構成
４．２ べき指数αの導出
４．３ 効果
５．実施例

【0018】

＜１．第１の実施の形態＞
［１．１ 構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る計量装置１の概略構成を表したものである。計量装置１は、荷重を計測する装置である。計量装置１において計測可能な荷重の種類は、特に限定されないが、例えば、圧縮荷重、引張荷重、ねじり荷重、曲げ荷重、または組み合わせ荷重である。組み合わせ荷重とは、例えば、圧縮荷重とねじり荷重が複合的に組み合わされた荷重、引張荷重とねじり荷重が複合的に組み合わされた荷重、または、曲げ荷重とねじり荷重が複合的に組み合わされた荷重などを含む概念である。

【0019】

計量装置１は、例えば、荷重を電気信号（具体的には荷重信号）に変換して出力する荷重センサ１０と、荷重センサ１０からの出力（例えば荷重信号）に応じた表示などを行う指示計部２０とを備えている。荷重センサ１０および指示計部２０は、例えばケーブルを介して互いに接続されている。荷重センサ１０は、例えば、上記ケーブルを介して指示計部２０に、荷重信号などを出力するようになっている。

【0020】

荷重センサ１０は、いわゆるロードセル（Load Cell)である。ここで、本明細書において、ロードセルとは、力・荷重を電気的に変換して検出するセンサをいう。荷重センサ１０の種類は、特に限定されないが、例えば、歪ゲージ式、磁歪式、静電容量式、ジャイロ式、または光ファイバ式である。以下では、荷重センサ１０が歪ゲージ式のロードセルであるものとして、種々の説明がなされるが、それは、荷重センサ１０がそれ以外の方式のロードセルを採り得ないことを意味するものではない。本実施の形態において、荷重センサ１０は、デジタル信号を出力するデジタルロードセルである。荷重センサ１０は、例えば、荷重検出部材１１、荷重検出回路１２、Ａ／Ｄ変換部１３、演算部１４および記憶部１５を有しており、演算部１４から指示計部２０に、デジタル信号として荷重信号などを出力するようになっている。演算部１４は、本技術の「補償部」および「補償量導出部」の一具体例に相当する。

【0021】

Ａ／Ｄ変換部１３、演算部１４および記憶部１５は、例えば、共通の配線基板上に形成された電子回路１６で構成されている。電子回路１６は、本技術の「電子回路」および「ヒステリシス誤差補償装置」の一具体例に相当する。電子回路１６は、例えば、Ａ／Ｄ変換部１３の入力端に接続された増幅回路や、荷重検出部材１１の温度を計測する温度計測装置などを含んでいてもよい。荷重センサ１０は、例えば、さらに、荷重検出部材１１、荷重検出回路１２、Ａ／Ｄ変換部１３、演算部１４および記憶部１５を収容する筐体１７を有している。Ａ／Ｄ変換部１３、演算部１４および記憶部１５が、共通の配線基板上に形成された電子回路１６で構成されている場合、電子回路１６が設けられた配線基板は、筐体１７内に収容されている。

【0022】

荷重検出部材１１は、荷重センサ１０に印加された荷重を検出する部材である。荷重検出部材１１は、荷重が加わると変形（または歪み）を生じる起歪体であり、例えば、鉄、ステンレス、またはアルミニウムで構成されている。起歪体の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、柱型、コラム型、ロバーバル型、シャー型、リング型、またはダイヤフラム型となっている。起歪体は、構造上の要因からヒステリシス特性を有している。ヒステリシス特性とは、荷重を増加させる（漸増させる）過程と減少させる（漸減させる）過程とで、同一の荷重が載荷されていても起歪体の変形（または歪み）に差が生じる特性を指している。

【0023】

荷重検出回路１２は、荷重検出部材１１に印加された荷重と対応するアナログの荷重信号Ｖａを出力する回路である。荷重検出回路１２は、例えば、歪みゲージを含むブリッジ回路を含んで構成されている。歪みゲージは、起歪体のうち、荷重が加わると変形（歪み）を生じ易い箇所に貼り付けられており、起歪体の変形（または歪み）に応じて変形（または歪み）を生じるようになっている。歪みゲージは、上記の変形（または歪み）に応じて抵抗値の変化する材料で構成されている。従って、荷重検出回路１２は、例えば、ブリッジ回路の一対の入力端に所定の電圧が印加されているときに、ブリッジ回路の一対の出力端に荷重信号Ｖａを出力するようになっている。荷重検出回路１２は、上述のブリッジ回路以外の構成となっていてもよい。

【0024】

起歪体のうち、歪みゲージの接している部分の表面は、起歪体の変形（または歪み）に応じて２次元的に変形するので、歪みゲージも、起歪体の変形（または歪み）に応じて２次元的に変形する（または歪む）。そのため、荷重信号Ｖａに含まれるヒステリシス誤差は、起歪体の変形（または歪み）に対して線形に変化せず、例えば、１．５乗や２乗のような比例量で変化すると考えられる。また、歪みゲージは、通常、ゲージベースと呼ばれる薄膜樹脂上に形成されており、そのゲージベースを接着剤などで起歪体に接着することにより、起歪体に固定されている。起歪体に生じた変形（歪み）は、接着剤やゲージベースを介して歪みゲージに伝達される。ここで、接着剤やゲージベースは、起歪体に生じた変形（歪み）に対して線形に変形していない（または歪んでいない）と考えられる。そのため、荷重信号Ｖａに含まれるヒステリシス誤差は、起歪体の変形（または歪み）に対して線形に変化せず、例えば、１．５乗や２乗のような比例量で変化するとも考えられる。本実施の形態では、これらの考察に基づき、荷重信号Ｖａに含まれるヒステリシス誤差の補償がなされる。補償の具体的な方法については、後に詳述する。

【0025】

Ａ／Ｄ変換部１３は、荷重検出回路１２の出力（具体的には荷重信号Ｖａ）をデジタル信号（具体的には荷重信号Ｖｄ）に変換する回路である。Ａ／Ｄ変換部１３は、例えば、上述のブリッジ回路の一対の出力端に直接、または増幅回路などを介して接続されている。

【0026】

記憶部１５は、基準補償データ１５Ａを記憶するとともに補償データ１５Ｂを記憶可能となっている。記憶部１５は、さらに、補償プログラム１５Ｃを記憶している。補償プログラム１５Ｃについては、ヒステリシス誤差の補償手順について説明する際に併せて説明する。記憶部１５は、例えば、基準補償データ１５Ａおよび補償プログラム１５Ｃを記憶する不揮発性メモリ１５−１と、補償データ１５Ｂを記憶可能な揮発性メモリ１５−２とを有している。不揮発性メモリ１５−１は、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）である。揮発性メモリ１５−２は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭである。記憶部１５がそのような構成となっている場合、不揮発性メモリ１５−１に対して新たなデータの書き込みが規格などによって禁止されているときであっても、揮発性メモリ１５−２に対して補償データ１５Ｂを記憶させることができる。

【0027】

基準補償データ１５Ａおよび補償データ１５Ｂには、ヒステリシス誤差を補償する補償量が含まれている。ヒステリシス誤差は、起歪体のヒステリシス特性に起因して生じるものであり、荷重信号Ｖｄに含まれている。荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差は、ヒステリシス実験を行うことによって導出することが可能である。ヒステリシス実験では、最小荷重がかかった起歪体に、最大荷重になるまで荷重が段階的に追加され、荷重が段階的に追加される度に荷重信号Ｖｄが読み取られる。続いて、最大荷重がかかった起歪体から、最小荷重になるまで荷重が段階的に取り除かれていき、荷重が段階的に取り除かれる度に荷重信号Ｖｄが読み取られる。そして、例えば、漸減時の荷重信号Ｖｄから、漸増時の荷重信号Ｖｄが減算され、漸減時の荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差が導出される。なお、漸増時の荷重信号Ｖｄから、漸減時の荷重信号Ｖｄが減算され、漸増時の荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差が導出されてもよい。

【0028】

基準補償データ１５Ａでは、このようにして導出されたヒステリシス誤差が、ヒステリシス誤差を補償する補償量（後述の基準補償量Ｄ１）として設定されている。一方、補償データ１５Ｂでは、基準補償量Ｄ１を用いて導出されたデータ、または、ユーザによって設定されたデータが、ヒステリシス誤差を補償する補償量（後述の補償量Ｄ２）として設定されている。

【0029】

ところで、ヒステリシス実験では、荷重が最小荷重または最大荷重となっているときに、ヒステリシス誤差が０（ゼロ）となる。これは、荷重が最小荷重となっているときの荷重信号Ｖａが最小荷重に対応し、荷重が最大荷重となっているときの荷重信号Ｖａが最大荷重に対応するという定義がなされているからである。つまり、ヒステリシス実験では、最小荷重および最大荷重が、ヒステリシス誤差の基準となっている。

【0030】

最小荷重は、ヒステリシス実験における漸増の開始点（または漸減の終点）に相当する荷重であり、典型的には、荷重信号Ｖａが０（ゼロ）となる荷重（零点荷重）である。最大荷重は、ヒステリシス実験における漸増の終点（または漸減の開始点）に相当する荷重であり、典型的には、荷重センサ１０の定格荷重である。最大荷重は、荷重センサ１０の定格荷重よりも小さな荷重（例えば、定格荷重と計量装置１の秤量との間の荷重）であってもよい。つまり、ヒステリシス誤差の基準（つまり、ヒステリシス誤差が０（ゼロ）となる荷重）は、最小荷重および最大荷重を変更することによって変更可能なものである。

【0031】

ヒステリシス実験は、通常、規格や国際勧告などで規定された性能試験の一環として実施される。そのため、ヒステリシス実験は、フックの法則が成立する弾性域の広範囲に渡って行われ、計量装置１の秤量を超える負荷荷重に対しても行われる。その一方で、ユーザは、弾性域のごく一部（具体的には、低荷重側）だけを使用する。それは、計量装置１の秤量が荷重センサ１０の定格荷重よりも低く設定されている場合があるからであり、また、ユーザが荷重センサ１０の定格荷重近くまで使うことは稀であるからでもある。

【0032】

基準補償量Ｄ１は、デフォルト設定された２つの基準を上限および下限とする範囲内の負荷荷重に対応して割り当てられている。補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１における基準とは完全には一致していない２つの基準を上限および下限とする範囲内の負荷荷重に対応して割り当てられている。補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１を利用して導出されたものである。

【0033】

補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１に対して比例配分を行うことにより得られる演算値Ｅ１（図示せず）とは異なる値となっている。具体的には、補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１に対して比例配分とは異なる演算を行うことにより得られた値となっている。さらに、補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応して設定されている。ここで、上記において基準補償量Ｄ１に対して行われる「比例配分」とは、例えば、基準補償量Ｄ１に対して、（ΔＸ２／ΔＸ１）を乗算することを指している。また、上記において負荷荷重に対して行われる「比例配分」とは、例えば、補償量Ｄ２に対応する負荷荷重に対して、（ΔＸ１／ΔＸ２）を乗算することを指している。ΔＸ１およびΔＸ２は、以下のように定義されている。

【0034】

ΔＸ１：基準補償量Ｄ１における、ヒステリシス誤差の２つの基準を上限および下限とする負荷荷重の範囲
ΔＸ２：補償量Ｄ２における、ヒステリシス誤差の２つの基準を上限および下限とする負荷荷重の範囲

【0035】

ここで、ΔＸ２がΔＸ１よりも小さい場合、補償量Ｄ２は、演算値Ｅ１よりも小さな値となっている。具体的には、上記の場合に、補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１に対して（ΔＸ２／ΔＸ１）α（１＜α）を乗算することにより得られる値と等しい値となっている。このとき、αは、基準補償量Ｄ１に対して（ΔＸ２／ΔＸ１）を乗算することにより得られた値を用いて荷重センサ１０の出力を補償したときの残留ヒステリシス誤差の最大値よりも小さな残留ヒステリシス誤差となる範囲内の値となっている。

【0036】

次に、基準補償量Ｄ１を含む基準補償データ１５Ａと、補償量Ｄ２を含む補償データ１５Ｂについて、より具体的な説明を行う。

【0037】

図２は、基準補償データ１５Ａの一例を概念的に表したものである。基準補償データ１５Ａは、ヒステリシス誤差が０（ゼロ）となるデフォルトの２つの基準１５ａを有している。２つの基準１５ａは、上述の最小荷重に対応する下側基準Ａ_lowと、上述の最大荷重に対応する上側基準Ａ_highである。

【0038】

基準補償データ１５Ａでは、荷重センサ１０のヒステリシス誤差が下側基準Ａ_lowおよび上側基準Ａ_highを基準とする基準補償量Ｄ１で規定されている。基準補償量Ｄ１は、例えば、ヒステリシス実験を行うことにより得られたものである。なお、基準補償量Ｄ１は、ヒステリシス実験を行うことにより得られたデータに対して何らかの補正のなされたものであってもよい。基準補償量Ｄ１は、下側基準Ａ_lowおよび上側基準Ａ_highを荷重センサ１０のヒステリシス誤差の基準とするヒステリシス誤差量である。上側基準Ａ_highは、下側基準Ａ_lowよりも大きな値となっている。下側基準Ａ_lowが、本技術の「第１荷重」の一具体例に相当し、上側基準Ａ_highが、本技術の「第２荷重」の一具体例に相当する。

【0039】

本実施の形態において、基準補償量Ｄ１は、下側基準Ａ_lowから上側基準Ａ_highの間を複数に分けた区間１５ｂごとに定められている。複数の区間１５ｂは、例えば、下側基準Ａ_lowから上側基準Ａ_highの間を７つに区分けした構成となっている。最下の区間１５ｂは、下側基準Ａ_lowそのものであり、基準補償量Ｄ１として、０（ゼロ）が割り当てられている。最上の区間１５ｂは、上側基準Ａ_highそのものであり、基準補償量Ｄ１として、０（ゼロ）が割り当てられている。最下の区間１５ｂと最上の区間１５ｂとの間の５つの区間１５ｂには、基準補償量Ｄ１として、最下側から順に、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５が割り当てられている。

【0040】

図２には、基準補償量Ｄ１が区間１５ｂごとに１つずつ割り当てられている場合が例示されている。このときは、基準補償量Ｄ１は、漸増過程で得られる荷重信号Ｖｄを基準としたときに、漸減過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられる。なお、基準補償量Ｄ１は、漸減過程で得られる荷重信号Ｖｄを基準としたときに、漸増過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられてもよい。

【0041】

図３は、補償データ１５Ｂの一例を概念的に表したものである。補償データ１５Ｂは、ヒステリシス誤差が０（ゼロ）となる２つの基準１５ｃを有している。２つの基準１５ｃは、２つの基準１５ａとは完全には一致していない基準であり、下側基準Ｂ_lowと、上側基準Ｂ_highである。つまり、２つの基準１５ｃのうち少なくとも１つの基準１５ｃが２つの基準１５ａとは異なる値となっている。

【0042】

補償データ１５Ｂでは、荷重センサ１０のヒステリシス誤差が下側基準Ｂ_lowおよび上側基準Ｂ_highを基準とする補償量Ｄ２で規定されている。補償量Ｄ２は、下側基準Ｂ_lowおよび上側基準Ｂ_highを荷重センサ１０のヒステリシス誤差の基準とするヒステリシス誤差量である。上側基準Ｂ_highは、下側基準Ｂ_lowよりも大きな値となっている。下側基準Ｂ_lowおよび下側基準Ａ_lowは、典型的には、互いに等しくなっているが、互いに異なっていてもよい。補償量Ｄ２は、図３に示したように、区間１５ｄごとに１つずつ割り当てられている。基準補償量Ｄ１が漸減過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられる場合には、補償量Ｄ２も、漸減過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられる。基準補償量Ｄ１が漸増過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられる場合には、補償量Ｄ２も、漸増過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられる。下側基準Ｂ_lowが、本技術の「第４荷重」の一具体例に相当し、上側基準Ｂ_highが、本技術の「第３荷重」の一具体例に相当する。補償量Ｄ２が、本技術の「補償量」の一具体例に相当する。

【0043】

本実施の形態において、補償量Ｄ２は、下側基準Ｂ_lowから上側基準Ｂ_highの間を複数に分けた区間１５ｄごとに定められている。複数の区間１５ｄは、例えば、下側基準Ｂ_lowから上側基準Ｂ_highの間を、基準補償量Ｄ１における区間１５ｂの数と同じ数（例えば７つ）に区分けした構成となっている。なお、図４に示したように、複数の区間１５ｄは、例えば、下側基準Ｂ_lowから上側基準Ｂ_highの間を、基準補償量Ｄ１における区間１５ｂの数よりも少ない数（例えば５つ）に区分けした構成となっていてもよい。

【0044】

最下の区間１５ｄは、下側基準Ｂ_lowそのものであり、補償量Ｄ２として、０（ゼロ）が割り当てられている。最上の区間１５ｄは、上側基準Ｂ_highそのものであり、補償量Ｄ２として、０（ゼロ）が割り当てられている。最下の区間１５ｄと最上の区間１５ｄとの間の各区間１５ｄには、補償量Ｄ２として、基準補償量Ｄ１を用いて導出された値が割り当てられている。なお、区間１５ｄや補償量Ｄ２については、後に詳述する。

【0045】

補償データ１５Ｂは、例えば、補償プログラム１５Ｃが演算部１４で実行されることによって導出されるデータである。従って、例えば、補償プログラム１５Ｃが演算部１４で実行される前の段階では、補償データ１５Ｂは、記憶部１５には記憶されていない。図１では、そのことを示唆するために、補償データ１５Ｂの枠が、破線で示されている。

【0046】

補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１と所定の相関関係を有している。補償量Ｄ２および基準補償量Ｄ１は、具体的には、以下の式（１）に示した関係式で表される相関関係を有している。
Ｄ２（Ｘ） ＝ Ｄ１（ＲＸ）× Ｋα …式（１）
Ｋ ＝ （Ｂ_high −Ｂ_low）／（Ａ_high −Ａ_low）…式（２）
１ ＜ α ≦ Ｍ …式（３）
Ｒ ＝ １ ／ Ｋ …式（４）

【0047】

Ｘは、負荷荷重である。Ｄ２（Ｘ）は、補償量Ｄ２が負荷荷重Ｘの関数になっていることを示している。Ｋは、補償係数であり、上の式（２）で表される。Ｂ_low＝Ａ_low＝０（ゼロ）の場合、式（２）は、Ｋ＝Ｂ_high／Ａ_highとなる。αは、上の式（３）で表される範囲内の値を採り得る。αは、１よりも大きな数値、例えば、１．５や２などの値となっていることが好ましい。αが、そのような値となるのは、上述したように、荷重信号Ｖａに含まれるヒステリシス誤差は起歪体の変形（または歪み）に対して線形に変化しないからである。式（３）中のＭは、αの上限を規定するものであり、補償量Ｄ２が所望の値となる範囲内の上限値である。ここで、「所望の値」とは、基準補償量Ｄ１に補償係数Ｋを乗算することにより得られた値（Ｄ１×Ｋ）を用いて荷重センサ１０の出力を補償したときに残留するヒステリシス誤差（残留ヒステリシス誤差）の最大値よりも小さな残留ヒステリシス誤差となる範囲内の値を指している。Ｄ１（ＲＸ）は、基準補償量Ｄ１が負荷荷重Ｘおよび区間変換係数Ｒの積（ＲＸ）の関数になっていることを示している。区間変換係数Ｒは、上の式（４）で表される。区間変換係数Ｒは、補償量Ｄ２が、基準補償量Ｄ１に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応していることを示している。Ｂ_low＝Ａ_low＝０（ゼロ）の場合、式（４）は、Ｒ＝１／Ｋ＝Ａ_high／Ｂ_highとなる。

【0048】

例えば、図３に示したように、最下の区間１５ｄと最上の区間１５ｄとの間の各区間１５ｄでは、補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１×Ｋαという値となっている。最下の区間１５ｄは、下側基準Ａ_lowと等しい値となっている。最上の区間１５ｄは、上側基準Ａ_high×Ｒとなっている。さらに、最下の区間１５ｄと最上の区間１５ｄとの間の各区間１５ｄは、各区間１５ｂの範囲にＲを掛けた範囲となっている。

【0049】

また、例えば、図４に示したように、最下から２番目の区間１５ｄおよび最上から２番目の区間１５ｄでは、補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１×Ｋαという値となっている。真ん中の区間１５ｄでは、補償量Ｄ２は、（最下から３番目、４番目および５番目の区間１５ｄの基準補償量Ｄ１の総和／３）×Ｋαという値となっている。最下の区間１５ｄは、下側基準Ａ_lowと等しい値となっている。最上の区間１５ｄは、上側基準Ａ_high×Ｒとなっている。さらに、最下から２番目の区間１５ｄおよび最上から２番目の区間１５ｄは、各区間１５ｂの範囲にＲを掛けた範囲となっている。真ん中の区間１５ｄは、最下から３番目、４番目および５番目の区間１５ｄを１つの範囲としたときに、その範囲にＲを掛けた範囲となっている。

【0050】

次に、演算部１４について説明する。演算部１４は、記憶部１５内の補償プログラム１５Ｃを演算部１４にロードすることにより、補償プログラム１５Ｃに記述された手順を実行するものである。具体的には、演算部１４は、Ａ／Ｄ変換部１３から出力された荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償する。演算部１４は、漸減時または漸増時に、補償量Ｄ２を用いて、荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償する。具体的には、演算部１４は、基準補償量Ｄ１から補償量Ｄ２を導出し、導出した補償量Ｄ２を用いて、漸減時または漸増時の荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償する。なお、補償量Ｄ２の導出方法や、ヒステリシス誤差の補償方法については、後に詳述する。

【0051】

さらに、演算部１４は、補償後の荷重信号Ｖｄ’を指示計部２０へ出力するようになっている。つまり、荷重センサ１０は、荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償する機能が付いたセンサである。なお、演算部１４は、補償後の荷重信号Ｖｄ’に対して、リニア補正などの種々の補正を行った上で、指示計部２０へ出力するようになっていてもよい。リニア補正とは、補正後の荷重信号が荷重の変化に対してリニアに変化するように、荷重信号を補正することを指している。また、補償プログラム１５Ｃに記述された手順の実行が演算部１４においてハードウェアで実現されている場合には、演算部１４は、そのハードウェアを動作させることにより、補償プログラム１５Ｃに記述された手順と同様の手順を実行するようになっていてもよい。

【0052】

指示計部２０は、例えば、図１に示したように、演算部２１、入力部２２および表示部２３を有している。指示計部２０は、例えば、さらに、演算部２１、入力部２２および表示部２３を収容する筐体２４を有している。入力部２２は、ユーザからの入力を受け付けるものであり、例えば、キーボードなどで構成されている。表示部２３は、荷重センサ１０からの出力（例えば荷重信号Ｖｄ’）に応じた表示などを行う。演算部２１は、入力部２２および表示部２３を制御するものである。演算部２１は、荷重センサ１０から入力された荷重信号Ｖｄ’を用いて生成した映像信号を表示部２３に出力し、その映像信号に応じた表示を表示部２３にさせる。

【0053】

［１．２ 補償量の導出］
次に、補償量Ｄ２の導出手順の一例について説明する。以下では、基準補償量Ｄ１が漸減過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられるときの、補償量Ｄ２の導出手順の一例について説明する。図５は、補償プログラム１５Ｃが演算部１４にロードされたときの演算部１４の動作手順の一例を表したものである。まず、ユーザが、例えば、計量装置１の電源を入れる。すると、補償プログラム１５Ｃが演算部１４にロードされ、補償プログラム１５Ｃが起動する。演算部１４は、ロードされた補償プログラム１５Ｃの命令に従って動作する。まず、演算部１４は、荷重センサ１０の記憶部１５内にある基準補償データ１５Ａを読み出す（ステップＳ１０１）。基準補償データ１５Ａでは、上述したように、荷重センサ１０のヒステリシス誤差が下側基準Ａ_lowおよび上側基準Ａ_highを基準とする基準補償量Ｄ１で規定されている。

【0054】

次に、演算部１４は、基準補償量Ｄ１に対して、比例配分とは異なる演算を行うことにより新たな補償量Ｄ２を導出する（ステップＳ１０２）。演算部１４は、漸減時に（具体的には、負荷荷重が漸増から漸減に移行した後に）、基準補償量Ｄ１に対して、比例配分とは異なる演算を行うことにより新たな補償量Ｄ２を導出する。演算部１４は、補償量Ｄ２を、基準補償量Ｄ１に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応させて、補償データ１５Ｂを導出する（ステップＳ１０３）。

【0055】

演算部１４は、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定されたときに、補償量Ｄ２（または補償データ１５Ｂ）を導出する。演算部１４は、例えば、上述の第３荷重がヒステリシス誤差の基準として設定されたときに、補償量Ｄ２（または補償データ１５Ｂ）を導出する。演算部１４は、例えば、負荷荷重が漸増から漸減に移行する折り返し点が検出されたときに、その折り返し点で得られた荷重信号を用いて導出された折り返し荷重をヒステリシス誤差の基準として設定する。このとき、折り返し荷重が、下側基準Ａ_lowと上側基準Ａ_highとの間の荷重であるときは、折り返し荷重が上述の第３荷重に相当する。

【0056】

このように、折り返し荷重が上述の第３荷重に相当するとき、演算部１４は、補償量Ｄ２が演算値Ｅ１よりも小さな値となるように、基準補償量Ｄ１に対して演算を行う。演算部１４は、具体的には、基準補償量Ｄ１に対してＫαを乗算することにより補償量Ｄ２を導出する。演算部１４は、基準補償量Ｄ１に対してＫαを乗算することにより得られた値を用いて荷重信号Ｖｄを補償したときの残留ヒステリシス誤差の最大値よりも小さな残留ヒステリシス誤差となる範囲内の値をαとして選択する。このとき、補償量Ｄ２の下端側の基準（下側基準Ｂ_low）と、基準補償量Ｄ１の下端側の基準（下側基準Ａ_low）とが、互いに等しくなっていることが好ましい。このようにした場合には、演算部１４は、基準補償量Ｄ１の下端側の基準（下側基準Ａ_low）を、補償量Ｄ２の下端側の基準（下側基準Ｂ_low）として、そのまま使うことができる。

【0057】

次に、演算部１４は、補償量Ｄ２を含む補償データ１５Ｂを記憶部１５（例えば揮発性メモリ１５−２）に記憶させる（ステップＳ１０４）。このようにして、補償量Ｄ２が導出される。

【0058】

なお、基準補償量Ｄ１が漸増過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられるときには、演算部１４は、漸増時に（具体的には、負荷荷重が漸増過程にあるときに）、補償量Ｄ２を導出する。

【0059】

［１．３ ヒステリシス誤差の補償］
次に、ヒステリシス誤差の補償手順について説明する。図６は、補償プログラム１５Ｃが演算部１４にロードされたときの演算部２１の動作手順の他の例を表したものである。演算部１４は、Ａ／Ｄ変換部１３からの荷重信号Ｖｄの入力を受け付ける（ステップＳ２０１）。次に、演算部１４は、荷重信号Ｖｄに対応する区間１５ｄの補償量Ｄ２を、補償データ１５Ｂから抽出する（ステップＳ２０２）。次に、演算部１４は、抽出した補償量Ｄ２を用いて荷重信号Ｖｄのヒステリシス誤差を補償する（ステップＳ２０３）。具体的には、演算部１４は、荷重信号Ｖｄから補償量Ｄ２を減算することにより得られた値を、補償後の荷重信号Ｖｄ’とする。次に、演算部１４は、補償後の荷重信号Ｖｄ’を指示計部２０へ出力する（ステップＳ２０４）。このようにして、荷重信号Ｖｄに対して、ヒステリシス誤差の補償が行われる。

【0060】

なお、基準補償量Ｄ１が漸減過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられるときには、演算部１４は、漸減時に、補償量Ｄ２を用いて荷重信号Ｖｄのヒステリシス誤差を補償する。一方、基準補償量Ｄ１が漸増過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられるときには、演算部１４は、漸増時に、補償量Ｄ２を用いて荷重信号Ｖｄのヒステリシス誤差を補償する。

【0061】

［１．４ 効果］
次に、計量装置１の効果について説明する。

【0062】

一般の荷重センサでは、高精度（例えば１／６０００程度）を実現する際に、ヒステリシス誤差が障害となり得る。特に、トラックスケールなどの大容量タイプの荷重センサでは、とりわけ、ヒステリシス誤差が障害となる。現状の荷重センサのアナログ特性では、精度が１／３０００もしくは１／４０００程度である。精度を１／６０００程度にまで高めるためには、荷重センサの材料や構造の改良だけでは十分ではなく、出力値に含まれるヒステリシス誤差を演算によって補償することが必要となる。

【0063】

そこで、例えば、負荷荷重が漸増から漸減に移行する折り返し点に対応する負荷荷重を用いて、ヒステリシス実験で設定された基準補償量を比例配分することにより得られた値を、漸減時のヒステリシス誤差を補償する補償量として用いることが考えられる。しかし、そのようにした場合、ヒステリシス誤差を精度よく補償することができず、漸減時のヒステリシス誤差に対して過補償が生じてしまう。また、上記の場合に、ヒステリシス誤差の基準として荷重センサの定格荷重が設定されており、折り返し点に対応する負荷荷重が、荷重センサの定格荷重の２５％程度と、非常に低容量になってしまったときには、漸減曲線がいびつな形になり、計量装置が異常動作をしてしまう。

【0064】

一方、本実施の形態の計量装置１では、荷重センサ１０のヒステリシス誤差が基準補償量Ｄ１で規定されている場合に、基準補償量Ｄ１に対して、比例配分とは異なる演算を行うことによりヒステリシス誤差の補償量Ｄ２が導出される。例えば、基準補償量Ｄ１に対して、Ｋαを乗算することにより補償量Ｄ２が導出される。これにより、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定された場合に、補償量Ｄ２が、その新たな基準を用いて導出され、荷重センサ１０のヒステリシス誤差として用いられたときには、当初の基準補償量Ｄ１に対して比例配分を行うことにより得られた演算値Ｅ１が荷重センサ１０のヒステリシス誤差の補償量として用いられたときよりも、ヒステリシス誤差の補償量を演算によって高精度に導出することが可能である。その結果、ヒステリシス誤差を演算によって精度良く補償することができる。従って、本実施の形態の計量装置１では、ヒステリシス誤差に対する過補償をなくすことができる。また、本実施の形態の計量装置１では、ヒステリシス誤差の基準として荷重センサ１０の定格荷重が設定されていた場合に、ヒステリシス誤差の新たな基準が荷重センサ１０の定格荷重の２５％程度と、非常に低容量に設定されたときであっても、漸減曲線がいびつな形になることがなく、計量装置１が異常動作をすることもない。

【0065】

ところで、αの値は、荷重検出部材１１の材料および形状、ならびに荷重の種類に依らず、概ね、２または２近傍の値となっているときに、ヒステリシス誤差の補償を高精度に行うことが可能である。これは、上述したように、荷重信号Ｖａに含まれるヒステリシス誤差が、起歪体の変形（または歪み）に対して線形に変化せず、例えば、１．５乗や２乗のような比例量で変化するためである。なお、ロードセルの材料や種類によって、αの適切な値が若干異なる。しかし、αが採り得る範囲は、ロードセルの材料や種類に依らず、上述した式（３）となる。

【0066】

＜２．第２の実施の形態＞
次に、本技術の第２の実施の形態に係る計量装置２について説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と共通の構成要素については、同一の符号が付与されている。また、本実施の形態では、上記実施の形態と異なる構成要素についての説明を主に行い、上記実施の形態と共通の構成要素についての説明を適宜、省略するものとする。

【0067】

［２．１ 構成］
図７は、本技術の第２の実施の形態に係る計量装置２の概略構成を表したものである。計量装置２は、計量装置１と同様の荷重を計測する装置である。計量装置２は、例えば、荷重を電気信号（具体的には荷重信号）に変換して出力する荷重センサ１０と、荷重センサ１０からの出力（例えば荷重信号）に応じた表示などを行う指示計部２０とを備えている。本実施の形態では、荷重センサ１０において、第１の実施の形態に記載されていたＡ／Ｄ変換部１３、演算部１４および記憶部１５が省略されており、荷重検出回路１２の出力が、そのまま指示計部２０に出力されている。つまり、本実施の形態では、荷重センサ１０は、アナログ信号を出力するロードセルとなっている。なお、本実施の形態において、荷重検出回路１２の出力をアナログ回路で補正する補正回路が荷重センサ１０内に設けられていてもよい。

【0068】

本実施の形態では、指示計部２０は、演算部２１、入力部２２、表示部２３および筐体２４の他に、さらに、記憶部２５を備えている。演算部２１は、本技術の「補償部」および「補償量導出部」の一具体例に相当する。演算部２１および記憶部２５は、例えば、共通の配線基板上に形成された電子回路２６で構成されている。電子回路２６は、本技術の「電子回路」および「ヒステリシス誤差補償装置」の一具体例に相当する。電子回路２６は、例えば、荷重検出回路１２からの入力を増幅する増幅回路や、指示計部２０の温度を計測する温度計測装置などを含んでいてもよい。演算部２１および記憶部２５が、共通の配線基板上に形成された電子回路２６で構成されている場合、電子回路２６が設けられた配線基板は、筐体２４内に収容されている。

【0069】

記憶部２５は、基準補償データ１５Ａおよび補償プログラム１５Ｃを記憶するとともに補償データ１５Ｂを記憶可能となっている。記憶部２５は、例えば、基準補償データ１５Ａおよび補償プログラム１５Ｃを記憶する不揮発性メモリ２２−１と、補償データ１５Ｂを記憶可能な揮発性メモリ２２−２とを有している。不揮発性メモリ２２−１は、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）である。揮発性メモリ２２−２は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭである。記憶部２５がそのような構成となっている場合、不揮発性メモリ２５−１に対して新たなデータの書き込みが規格などによって禁止されているときであっても、揮発性メモリ２５−２に対して補償データ１５Ｂを記憶することができる。

【0070】

演算部２１は、記憶部２５内の補償プログラム１５Ｃを演算部２１にロードすることにより、補償プログラム１５Ｃに記述された手順を実行するものである。具体的には、演算部２１は、荷重センサ１０から出力された荷重信号Ｖａをデジタル処理したデジタルの荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償する。演算部２１は、漸減時または漸増時に、補償量Ｄ２を用いて、荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償する。具体的には、演算部１４は、基準補償量Ｄ１から補償量Ｄ２を導出し、導出した補償量Ｄ２を用いて、漸減時または漸増時の荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償する。なお、補償量Ｄ２の導出方法や、ヒステリシス誤差の補償方法については、後に詳述する。

【0071】

図８は、基準補償データ１５Ａの一例を概念的に表したものである。基準補償データ１５Ａは、漸減時のヒステリシス誤差の補償に用いられる基準補償量Ｄ１の関数Ｌ１で表される。関数Ｌ１は、例えば、２次関数または３次関数で表されている。基準補償データ１５Ａは、さらに、ヒステリシス誤差が０（ゼロ）となるデフォルトの２つの基準１５ａを有している。２つの基準１５ａは、上記実施の形態と同様、下側基準Ａ_lowと、上側基準Ａ_highである。基準補償量Ｄ１は、下側基準Ａ_lowおよび上側基準Ａ_highにおいて、０（ゼロ）となっている。

【0072】

図９は、補償データ１５Ｂの一例を概念的に表したものである。補償データ１５Ｂは、例えば、漸減時のヒステリシス誤差の補償に用いられる補償量Ｄ２の関数Ｌ２を有している。関数Ｌ２は、例えば、２次関数または３次関数で表されている。補償データ１５Ｂは、さらに、ヒステリシス誤差が０（ゼロ）となるデフォルトの２つの基準１５ａを有している。２つの基準１５ａは、上記実施の形態と同様、下側基準Ｂ_lowと、上側基準Ｂ_highである。補償量Ｄ２は、下側基準Ｂ_lowおよび上側基準Ｂ_highにおいて、０（ゼロ）となっている。なお、図９には、関数Ｌ１’が記載されている。関数Ｌ１’は、上側基準Ｂ_highを用いて、関数Ｌ１を比例配分したときに得られる関数である。

【0073】

補償データ１５Ｂは、例えば、補償プログラム１５Ｃが演算部２１で実行されることによって導出されるデータである。従って、例えば、補償プログラム１５Ｃが演算部２１で実行される前の段階では、補償データ１５Ｂは、記憶部２５には記憶されていない。図７では、そのことを示唆するために、補償データ１５Ｂの枠が、破線で示されている。

【0074】

補償量Ｄ２は、基準補償量Ｄ１と所定の相関関係を有している。例えば、関数Ｌ１が式（５）に示したような２次関数で表されるとき、関数Ｌ２は、例えば、以下の式（６）に示したようになっている。なお、関数Ｌ１’は、例えば、以下の式（７）に示したようになっている。

【0075】

Ｌ１：Ｙ＝ａＸ²＋ｂＸ＋ｃ …式（５）
Ｌ２：Ｙ＝｛ａ（ＲＸ）²＋ｂＲＸ＋ｃ｝×Ｋα …式（６）
Ｌ１’：Ｙ＝｛ａ（ＲＸ）²＋ｂＲＸ＋ｃ｝×Ｋ …式（７）

【0076】

［２．２ 補償量の導出］
次に、補償量Ｄ２の導出手順の一例について説明する。以下では、基準補償量Ｄ１が漸減過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられるときの、補償量Ｄ２の導出手順の一例について説明する。まず、ユーザが、例えば、計量装置２の電源を入れる。すると、補償プログラム１５Ｃが演算部２１にロードされ、補償プログラム１５Ｃが起動する。演算部２１は、ロードされた補償プログラム１５Ｃの命令に従って動作する。まず、演算部２１は、記憶部２５内にある基準補償データ１５Ａを読み出す（ステップＳ１０１、図５参照）。基準補償データ１５Ａでは、上述したように、荷重センサ１０のヒステリシス誤差が下側基準Ａ_lowおよび上側基準Ａ_highを基準とする基準補償量Ｄ１で規定されている。

【0077】

次に、演算部２１は、基準補償量Ｄ１に対して、比例配分とは異なる演算を行うことにより新たな補償量Ｄ２を導出する（ステップＳ１０２、図５参照）。演算部２１は、漸減時に（具体的には、負荷荷重が漸増から漸減に移行した後に）、基準補償量Ｄ１に対して、比例配分とは異なる演算を行うことにより新たな補償量Ｄ２を導出する。演算部２１は、補償量Ｄ２を、基準補償量Ｄ１に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応させて、補償データ１５Ｂを導出する（ステップＳ１０３、図５参照）。

【0078】

演算部２１は、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定されたときに、補償量Ｄ２（または補償データ１５Ｂ）を導出する。演算部２１は、例えば、上述の第３荷重がヒステリシス誤差の基準として設定されたときに、補償量Ｄ２（または補償データ１５Ｂ）を導出する。演算部２１は、例えば、負荷荷重が漸増から漸減に移行する折り返し点が検出されたときに、その折り返し点で得られた荷重信号を用いて導出された折り返し荷重をヒステリシス誤差の基準として設定する。このとき、折り返し荷重が、下側基準Ａ_lowと上側基準Ａ_highとの間の荷重であるときは、折り返し荷重が上述の第３荷重に相当する。

【0079】

このように、折り返し荷重が上述の第３荷重に相当するとき、演算部２１は、補償量Ｄ２が演算値Ｅ１よりも小さな値となるように、基準補償量Ｄ１に対して演算を行う。演算部２１は、具体的には、基準補償量Ｄ１に対してＫαを乗算することにより補償量Ｄ２を導出する。演算部２１は、基準補償量Ｄ１に対してＫαを乗算することにより得られた値を用いて荷重信号Ｖｄを補償したときの残留ヒステリシス誤差の最大値よりも小さな残留ヒステリシス誤差となる範囲内の値をαとして選択する。このとき、補償量Ｄ２の下端側の基準（下側基準Ｂ_low）と、基準補償量Ｄ１の下端側の基準（下側基準Ａ_low）とが、互いに等しくなっていることが好ましい。このようにした場合には、演算部２１は、基準補償量Ｄ１の下端側の基準（下側基準Ａ_low）を、補償量Ｄ２の下端側の基準（下側基準Ｂ_low）として、そのまま使うことができる。

【0080】

次に、演算部２１は、補償量Ｄ２を含む補償データ１５Ｂを記憶部２５（例えば揮発性メモリ２５−２）に記憶させる（ステップＳ１０４、図５参照）。このようにして、補償量Ｄ２が導出される。

【0081】

なお、基準補償量Ｄ１が漸増過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられるときには、演算部２１は、漸増時に（具体的には、負荷荷重が漸増過程にあるときに）、補償量Ｄ２を導出する。

【0082】

［２．３ ヒステリシス誤差の補償］
次に、ヒステリシス誤差の補償手順について説明する。演算部２１は、荷重信号Ｖｄの入力を受け付ける（ステップＳ２０１、図６参照）。次に、演算部２１は、荷重信号Ｖｄに対応する補償量Ｄ２を、補償データ１５Ｂから抽出する（ステップＳ２０２、図６参照）。次に、演算部２１は、抽出した補償量Ｄ２を用いて荷重信号Ｖｄのヒステリシス誤差を補償する（ステップＳ２０３、図６参照）。具体的には、演算部２１は、荷重信号Ｖｄから補償量Ｄ２を減算することにより得られた値を、補償後の荷重信号Ｖｄ’とする。このようにして、荷重信号Ｖｄに対して、ヒステリシス誤差の補償が行われる。

【0083】

なお、基準補償量Ｄ１が漸減過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられるときには、演算部２１は、漸減時に、補償量Ｄ２を用いて荷重信号Ｖｄのヒステリシス誤差を補償する。一方、基準補償量Ｄ１が漸増過程で得られる荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を補償するために用いられるときには、演算部２１は、漸増時に、補償量Ｄ２を用いて荷重信号Ｖｄのヒステリシス誤差を補償する。

【0084】

［２．４ 効果］
次に、計量装置２の効果について説明する。本実施の形態の計量装置２では、計量装置１と同様、荷重センサ１０のヒステリシス誤差が基準補償量Ｄ１で規定されている場合に、基準補償量Ｄ１に対して、比例配分とは異なる演算を行うことによりヒステリシス誤差の補償量Ｄ２が導出される。例えば、基準補償量Ｄ１に対して、Ｋαを乗算することにより補償量Ｄ２が導出される。これにより、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定された場合に、補償量Ｄ２が、その新たな基準を用いて導出され、荷重センサ１０のヒステリシス誤差として用いられたときには、当初の基準補償量Ｄ１に対して比例配分を行うことにより得られた演算値Ｅ１が荷重センサ１０のヒステリシス誤差の補償量として用いられたときよりも、ヒステリシス誤差の補償量を演算によって高精度に導出することが可能である。その結果、ヒステリシス誤差を演算によって精度良く補償することができる。従って、本実施の形態の計量装置２では、ヒステリシス誤差に対する過補償をなくすことができる。また、本実施の形態の計量装置２では、ヒステリシス誤差の基準として荷重センサ１０の定格荷重が設定されていた場合に、ヒステリシス誤差の基準を荷重センサ１０の定格荷重の２５％程度と、非常に低容量に設定したときであっても、漸減曲線がいびつな形になることがなく、計量装置２が異常動作をすることもない。

【0085】

ところで、本実施の形態においても、αの値は、荷重検出部材１１の材料および形状、ならびに荷重の種類に依らず、概ね、２または２近傍の値となっているときに、ヒステリシス誤差の補償を高精度に行うことが可能である。これは、上述したように、荷重信号Ｖａに含まれるヒステリシス誤差が、起歪体の変形（または歪み）に対して線形に変化せず、例えば、１．５乗や２乗のような比例量で変化するためである。なお、ロードセルの材料や種類によって、αの適切な値が若干異なる。しかし、αが採り得る範囲は、ロードセルの材料や種類に依らず、上述した式（３）となる。

【0086】

＜３．各実施の形態に共通する変形例＞
[３．１ 変形例その１]
上記各実施の形態では、折り返し点で得られた荷重信号を用いて導出された折り返し荷重がヒステリシス誤差の新たな基準として設定される場合が例示されていた。しかし、演算部１４または演算部２１が、折り返し点に対応する折り返し荷重の概算値Ｅ２（図示せず）がヒステリシス誤差の新たな基準として予め設定されているときには、負荷荷重が漸増から漸減に移行したときに、概算値Ｅ２を、ヒステリシス誤差の基準として設定してもよい。

【0087】

概算値Ｅ２は、例えば、ユーザが入力部２２を用いて計量装置１または２に予め入力されたものである。計量装置１では、概算値Ｅ２は、例えば、記憶部１５に記憶されている。記憶部１５が不揮発性メモリ１５−２を有している場合には、概算値Ｅ２は、例えば、不揮発性メモリ１５−２に記憶されている。計量装置２では、概算値Ｅ２は、例えば、記憶部２５に記憶されている。記憶部２５が不揮発性メモリ２５−２を有している場合には、概算値Ｅ２は、例えば、不揮発性メモリ２５−２に記憶されている。

【0088】

[３．２ 変形例その２]
また、上記各実施の形態では、１つの指示計部２０に対して、１つの荷重センサ１０が接続されていたが、１つの指示計部２０に対して、複数の荷重センサ１０が接続されていてもよい。計量装置１では、例えば、図１０に示したように、１つの指示計部２０に対して、複数の荷重センサ１０が接続されるとともに、各荷重センサ１０の出力が別個に指示計部２０に入力されるようになっていてもよい。計量装置２では、例えば、図１１に示したように、複数の荷重センサ１０が、各荷重センサ１０の出力を互いに加算する和算箱３０に接続されており、和算箱３０の出力（各荷重センサ１０の出力の総和）が指示計部２０に入力されるようになっていてもよい。

【0089】

[３．３ 変形例その３]
また、上記各実施の形態およびその変形例では、荷重センサ１０が歪ゲージ式のロードセルであるものとして、種々の説明がなされていた。しかし、上記各実施の形態およびその変形例において、荷重センサ１０が、例えば、磁歪式、静電容量式、ジャイロ式、または光ファイバ式のロードセルとなっていてもよい。

【0090】

例えば、荷重センサ１０が、磁歪式のロードセルとなっている場合、荷重検出部材１１は、荷重が加わると逆磁歪効果により透磁率が変化する部材で構成されている。この場合、荷重センサ１０は、荷重検出部材１１の周囲に、荷重検出部材１１を磁化するコイルを有している。このコイルは、荷重検出部材１１に荷重が加えられ、荷重検出部材１１の透磁率が変化したときにコイルに生じる誘導起電力（電圧）の変化を検出する検出コイルとしての機能も有している。

【0091】

荷重センサ１０は、例えば、コイルに生じる電圧を計測する回路（電圧計測回路）を有している。計量装置１では、荷重センサ１０は、電圧計測回路の出力をＡ／Ｄ変換部１３でデジタル信号に変換し、ヒステリシス誤差を補償した後の信号を、指示計部２０に出力するようになっていてもよい。また、計量装置２では、荷重センサ１０は、例えば、電圧計測回路の出力をそのまま、指示計部２０に出力し、指示計部２０においてヒステリシス誤差を補償するようになっていてもよい。

【0092】

[３．４ 変形例その４]
また、上記各実施の形態およびその変形例では、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定されたときに、補償量Ｄ２が導出されていた。しかし、例えば、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定される前の段階で、予め、記憶部１５または記憶部２２が、上述の補償量Ｄ２の導出方法を用いて導出された補償量Ｄ２（または補償データ１５Ｂ）を記憶していてもよい。このとき、不揮発性メモリ１５−１または２５−１が、補償量Ｄ２（または補償データ１５Ｂ）を記憶していてもよい。

【0093】

本変形例では、演算部１４または２１は、例えば、［１．２ 補償量の導出］および［２．２ 補償量の導出］に記載の手順を、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定される前の段階で実行しておく。その後、演算部１４または２１は、例えば、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定されたときに、［１．３ ヒステリシス誤差の補償］または［２．３ ヒステリシス誤差の補償］に記載の手順を実行する。このようにした場合であっても、上記各実施の形態およびその変形例と同様の効果を得ることができる。

【0094】

＜４．第３の実施の形態＞
本技術は、ヒステリシス誤差を演算によって精度良く補償することの可能な計量装置を校正する校正装置を提供することも目的としている。そこで、以下に、本技術の第３の実施の形態に係る校正装置３について説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態と共通の構成要素については、同一の符号が付与されている。また、本実施の形態では、上記実施の形態と異なる構成要素についての説明を主に行い、上記実施の形態と共通の構成要素についての説明を適宜、省略するものとする。

【0095】

［４．１ 構成］
図１２は、本技術の第３の実施の形態に係る校正装置３の概略構成を表したものである。校正装置３は、上記各実施の形態およびその変形例に係る計量装置１，２を校正する装置である。校正装置３は、例えば、上記各実施の形態およびその変形例におけるべき指数αを導出する装置である。べき指数αは、基準補償量Ｄ１に対して、比例配分とは異なる演算を行うことによりヒステリシス誤差の補償量Ｄ２を導出するときに、上記演算（比例配分とは異なる演算）に用いられる設定値（パラメータ）である。

【0096】

校正装置３は、例えば、演算部３１、入力部３２、表示部３３および記憶部３４を備えている。入力部３２は、ユーザからの入力を受け付けるものであり、例えば、キーボードなどで構成されている。表示部３３は、例えば、べき指数αを導出する試験の結果などの表示などを行う。演算部３１は、入力部３２、表示部３３および記憶部３４を制御するものである。演算部３１は、例えば、べき指数αを導出する試験の結果などに対応する映像信号を表示部３３に出力し、その映像信号に応じた表示を表示部３３にさせる。

【0097】

記憶部３４は、校正プログラム３４Ａを記憶している。校正プログラム３４Ａについては、べき指数αの導出手順について説明する際に併せて説明する。記憶部３４は、必要に応じて、基準補償データ１５Ａも記憶している。基準補償データ１５Ａでは、荷重センサ１０のヒステリシス誤差が下側基準Ａ_lowおよび上側基準Ａ_highを基準とする基準補償量Ｄ１で規定されている。基準補償量Ｄ１は、例えば、ヒステリシス実験を行うことにより得られたものである。なお、基準補償量Ｄ１は、ヒステリシス実験を行うことにより得られたデータに対して何らかの補正のなされたものであってもよい。記憶部１５は、さらに、校正プログラム３４Ａの実行によって得られたデータ（例えば、低負荷で行われたヒステリシス実験の結果や、その結果から導出されたべき指数αなど）を記憶可能となっている。

【0098】

［４．２ べき指数αの導出］
次に、べき指数αの導出手順の一例について説明する。

【0099】

図１３は、校正プログラム３４Ａが演算部３１にロードされたときの演算部３１の動作手順の一例を表したものである。まず、ユーザが、例えば、校正装置３の電源を入れる。すると、校正プログラム３４Ａが演算部３１にロードされ、校正プログラム３４Ａが起動する。演算部３１は、ロードされた校正プログラム３４Ａの命令に従って動作する。まず、演算部３１は、所定位置から基準補償データ１５Ａを読み出す（ステップＳ３０１）。基準補償データ１５Ａでは、上述したように、荷重センサ１０のヒステリシス誤差が下側基準Ａ_lowおよび上側基準Ａ_highを基準とする基準補償量Ｄ１（第１ヒステリシス誤差）で規定されている。

【0100】

基準補償データ１５Ａは、荷重センサ１０が第１の実施の形態に係る荷重センサ１０である場合、荷重センサ１０内の記憶部１５または記憶部３４に記憶されている。この場合、演算部３１は、記憶部１５または記憶部３４から基準補償データ１５Ａを読み出す。基準補償データ１５Ａは、荷重センサ１０が第２の実施の形態に係る荷重センサ１０である場合、指示計部２０内の記憶部２５または記憶部３４に記憶されている。この場合、演算部３１は、記憶部２５または記憶部３４から基準補償データ１５Ａを読み出す。

【0101】

次に、演算部３１は、ユーザに対して、低負荷でヒステリシス実験を行うことを指示するとともに、荷重センサ１０からの荷重信号Ｖｄの入力を受け付ける（ステップＳ３０２）。このとき、ユーザは、例えば、負荷荷重４を、荷重センサ１０の計量面１０Ａ上に、最小荷重（下側基準Ｃ_low）の状態から段階的に追加していき、最大荷重（上側基準Ｃ_high）になったら、負荷荷重４を段階的に取り除き、最小荷重（下側基準Ｃ_low）の状態に戻す。演算部３１は、漸増時および漸減時に受け付けた荷重信号Ｖｄを用いて、下側基準Ｃ_lowおよび上側基準Ｃ_highを荷重センサ１０のヒステリシス誤差の基準とするヒステリシス誤差（第２ヒステリシス誤差）を導出する。演算部３１は、例えば、漸減時の荷重信号Ｖｄから、漸増時の荷重信号Ｖｄを減算し、漸減時の荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を導出する。なお、演算部３１は、漸増時の荷重信号Ｖｄから、漸減時の荷重信号Ｖｄを減算し、漸増時の荷重信号Ｖｄに含まれるヒステリシス誤差を導出するようにしてもよい。

【0102】

次に、演算部３１は、基準補償量Ｄ１（第１ヒステリシス誤差）と、第２ヒステリシス誤差との対応関係を、所定の誤差範囲内で規定するべき指数αを導出する。演算部３１は、第２ヒステリシス誤差を、基準補償量Ｄ１に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応させた上で、べき指数αを導出する。べき指数αは、式（１）または式（６）中のＫのべき指数αであり、１よりも大きな値である。第２ヒステリシス誤差の下側基準Ｂ_lowと、基準補償量Ｄ１の下側基準Ａ_lowは、互いに等しくなっている。

【0103】

演算部３１は、基準補償量Ｄ１（第１ヒステリシス誤差）に対して比例配分とは異なる演算を行うことにより得られる値と、第２ヒステリシス誤差との差分が、所定の誤差範囲内となるように、上記演算（比例配分とは異なる演算）に用いるべき指数αを導出する。演算部３１は、例えば、以下の式（８）、（９）を満たす、べき指数αを設定する（ステップＳ３０３、図１４）。なお、図１４は、べき指数αの設定に用いられる式（８）、（９）を説明するための概念図である。

【0104】

（１／ｄ）αＣｐ−Ｃｐ’ ≦ ＴＨ …（８）
ｄ ＝ （Ａ_high −Ａ_low）／（Ｃ_high −Ｃ_low） …式（９）
Ｃｐ：負荷荷重がＡ_high／２のときの基準補償量Ｄ１
Ｃｐ’：負荷荷重がＡ_high／２ｄのときの第２ヒステリシス誤差
ＴＨ：許容誤差の閾値

【0105】

演算部３１は、例えば、適当な、いくつかの値を式（８）のべき指数αに代入し、残留ヒステリシス誤差（（１／ｄ）αＣｐ−Ｃｐ’）が閾値ＴＨ以下の値になった値の中から適切な値をべき指数αとして選択する。演算部３１は、例えば、図１５に示したように、１．５、２、２．５を式（８）のαに代入し、残留ヒステリシス誤差（（１／ｄ）αＣｐ−Ｃｐ’）が閾値ＴＨ以下の値になった値（１．５または２）をべき指数αとして選択する。このようにして、べき指数αが導出される。図１５は、いくつかの値をべき指数αに代入したときの、残留ヒステリシス誤差の一例を表したものである。

【0106】

べき指数αは、上記以外の方法でも導出可能である。図１６は、ステップＳ３０３における、べき指数αの導出手順の一例を表したものである。演算部３１は、例えば、以下の式（１０）を用いてべき指数αを導出する（ステップＳ４０１）。
α ＝ −ｌｏｇ_d（Ｃｐ’／Ｃｐ） …（１０）

【0107】

式（１０）において、べき指数αは、通常、小数点以下の数字を持つ。そのことが、演算速度やメモリ容量などとの関係で特に問題にならない場合には、このようにして導出したべき指数αを、計量装置１，２で用いればよい。逆に、そのことが、演算速度やメモリ容量などとの関係で特に問題になる場合には、演算部３１は、べき指数αの桁数を小さくする（ステップＳ４０２）。演算部３１は、例えば、べき指数αの小数点第１位を四捨五入して、べき指数αを整数にしてもよい。演算部３１は、例えば、べき指数αの小数点第２位を四捨五入して、べき指数αを、少数点第１位だけを有する実数にしてもよい。

【0108】

演算部３１は、べき指数αの桁数を小さくした場合、桁数を小さくしたべき指数αが上記の式（８）、（９）を満たすか否か判定する（ステップＳ４０３）。演算部３１は、桁数を小さくしたべき指数αが上記の式（８）、（９）を満たす場合、そのべき指数αを選択する（ステップＳ４０４）。演算部３１は、桁数を小さくしたべき指数αが上記の式（８）、（９）を満たさない場合、そのべき指数αに修正を加えて（ステップＳ４０５）、上記ステップＳ４０３を実行し直す。このようにして、べき指数αが導出される。

【0109】

最後に、演算部３１は、上記のようにして導出した、べき指数αを出力する（ステップＳ３０４）。荷重センサ１０が第１の実施の形態に係る荷重センサ１０である場合、演算部３１は、べき指数αを荷重センサ１０へ出力し、記憶部１５に記憶させる。べき指数αは、不揮発性メモリ１５−１に記憶されることが好ましい。荷重センサ１０が第２の実施の形態に係る荷重センサ１０である場合、演算部３１は、べき指数αを指示計部２０へ出力し、記憶部２５に記憶させる。べき指数αは、不揮発性メモリ２５−１に記憶されることが好ましい。

【0110】

なお、記憶部１５は、べき指数αが記憶される際に、電子回路１６に実装されていなくてもよく、例えば、校正装置３内で、演算部３１と電気的に接続されていてもよい。同様に、記憶部２５は、べき指数αが記憶される際に、電子回路２６に実装されていなくてもよく、例えば、校正装置３内で、演算部３１と電気的に接続されていてもよい。

【0111】

［４．３ 効果］
次に、校正装置３の効果について説明する。校正装置３では、基準補償量Ｄ１と、第２ヒステリシス誤差との対応関係を、所定の誤差範囲内で規定する、べき指数αが導出される。具体的には、基準補償量Ｄ１に対して比例配分とは異なる演算を行うことにより得られる値と、第２ヒステリシス誤差との差分が、所定の誤差範囲内となるように、上記演算（比例配分とは異なる演算）に用いる、べき指数αが導出される。これにより、計量装置１，２において、ヒステリシス誤差の新たな基準が設定された場合に、当初の基準補償量Ｄ１に対して比例配分を行うことにより得られた演算値Ｅ１が荷重センサ１０のヒステリシス誤差の補償量として用いられたときよりも、ヒステリシス誤差の補償量を演算によって高精度に導出することが可能である。その結果、ヒステリシス誤差を演算によって精度良く補償することができる。従って、計量装置１，２では、ヒステリシス誤差に対する過補償をなくすことができる。また、計量装置１，２では、ヒステリシス誤差の基準として荷重センサ１０の定格荷重が設定されていた場合に、ヒステリシス誤差の基準を荷重センサ１０の定格荷重の２５％程度と、非常に低容量に設定したときであっても、漸減曲線がいびつな形になることがなく、計量装置１，２が異常動作をすることもない。

【0112】

第３の実施の形態に係る校正装置３は、例えば、以下のような構成を取ることができる。
（１）
第１荷重および第２荷重を荷重センサのヒステリシス誤差の基準とする第１ヒステリシス誤差に対して比例配分とは異なる演算を行うことにより得られる値と、第３荷重および第４荷重を荷重センサのヒステリシス誤差の基準としてヒステリシス実験を行うことにより得られた第２ヒステリシス誤差との差分が、所定の誤差範囲内となるように、前記演算に用いる設定値を導出する導出部と、
前記設定値を用いた演算を実行することによって得られる補償量を用いて前記荷重センサのヒステリシス誤差を補償するシステムに、前記設定値を出力する出力部と
を備えた
校正装置。
（２）
前記第１ヒステリシス誤差は、前記第１荷重および前記第２荷重を前記荷重センサのヒステリシス誤差の基準としてヒステリシス実験を行うことにより得られたものである
（１）に記載の校正装置。
（３）
前記導出部は、前記第２ヒステリシス誤差を、前記第１ヒステリシス誤差に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応させた上で、前記設定値を導出する
（１）または（２）に記載の校正装置。
（４）
前記設定値は、前記第２荷重が前記第１荷重よりも大きく、前記第３荷重が前記第４荷重よりも大きいとき、（（前記第３荷重−前記第４荷重）／（前記第２荷重−前記第１荷重））のべき指数である
（３）に記載の校正装置。
（５）
前記設定値は、１よりも大きな値である
（４）に記載の校正装置。
（６）
前記第１荷重および前記第４荷重は、互いに等しい
（４）または（５）に記載の校正装置。
（７）
第１荷重および第２荷重を荷重センサのヒステリシス誤差の基準とする第１ヒステリシス誤差と、第３荷重および第４荷重を荷重センサのヒステリシス誤差の基準としてヒステリシス実験を行うことにより得られた第２ヒステリシス誤差との対応関係を、所定の誤差範囲内で規定する設定値を導出する導出部を備えた
情報処理装置。
（８）
前記第１ヒステリシス誤差に対して、前記設定値を用いて比例配分とは異なる演算を行うことにより得られる補償量を用いて前記荷重センサのヒステリシス誤差を補償するシステムに、前記設定値を出力する出力部をさらに備えた
（７）に記載の情報処理装置。
（９）
前記第１ヒステリシス誤差は、前記第１荷重および前記第２荷重を前記荷重センサのヒステリシス誤差の基準としてヒステリシス実験を行うことにより得られたものである
（７）または（８）に記載の情報処理装置。
（１０）
前記導出部は、前記第２ヒステリシス誤差を、前記第１ヒステリシス誤差に対応する負荷荷重に対して比例配分を行うことにより特定される負荷荷重に対応させた上で、前記設定値を導出する
（７）ないし（９）のいずれか１つに記載の情報処理装置。
（１１）
前記設定値は、前記第２荷重が前記第１荷重よりも大きく、前記第３荷重が前記第４荷重よりも大きいとき、（（前記第３荷重−前記第４荷重）／（前記第２荷重−前記第１荷重））のべき指数である
（１０）に記載の情報処理装置。
（１２）
前記設定値は、１よりも大きな値である
（１１）に記載の情報処理装置。
（１３）
前記第１荷重および前記第４荷重は、互いに等しい
（１１）または（１２）に記載の情報処理装置。

【0113】

＜５．実施例＞
次に、計量装置１の実施例の効果について、比較例と対比して説明する。なお、実施例および比較例では、ともに、荷重の掛け方を曲げ型とし、荷重センサ１０の種類を歪みゲージ式とし、起歪体の材料としてＳＵＳ３０４を用いた。

【0114】

図１７、図１８は、シミュレーション結果の一例を表す図である。図１７（Ａ）は、下側基準Ａ_lowおよび上側基準Ａ_highを基準とするヒステリシス誤差を漸減について表したものである。図１７（Ａ）において、縦軸は、標準補償量Ｄ１である。

【0115】

図１７（Ｂ）は、比較例に係る計量装置のシミュレーション結果の一例を表したものである。図１７（Ｂ）は、α＝１、上側基準Ｂ_highを上側基準Ａ_highの２５％としたとき（比較例１）のシミュレーション結果の一例を表したものである。図１７（Ｃ）は、実施例に係る計量装置のシミュレーション結果の一例を表したものである。図１７（Ｃ）は、α＝２、上側基準Ｂ_highを上側基準Ａ_highの２５％としたとき（実施例１）のシミュレーション結果の一例を表したものである。図１７（Ｂ），図１７（Ｃ）において、縦軸は、負荷荷重に対応する荷重信号Ｖｄから（Ｄ１×Ｋα）を減算することにより得られた値（つまり、残留ヒステリシス誤差）である。図１８は、上側基準Ｂ_highを上側基準Ａ_highの２５％とした上で、無補償、α＝１，１．５，２，２．５，３，５としたときのシミュレーション結果の一例を表したものである。図１８において、縦軸は、残留ヒステリシス誤差である。

【0116】

（図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）の結果について）
ヒステリシス誤差の上端側の基準（上側基準Ｂ_high）を上側基準Ａ_highの２５％にまで小さくした場合、実施例の方が比較例よりも、補償後に残留するヒステリシス誤差が小さくなっていることが分かった。また、比較例では、補償後に残留するヒステリシス誤差が、標準補償量Ｄ１よりも大きくなっており、過補償および異常動作が生じていることも分かった。一方で、実施例では、上側基準Ｂ_highが低容量となっているにも拘わらず、過補償や異常動作が生じておらず、ヒステリシス誤差に対する補償が効果的になされていることがわかった。

【0117】

（図１８の結果について）
ヒステリシス誤差の上端側の基準（上側基準Ｂ_high）を上側基準Ａ_highの２５％にまで小さくした場合、αの値が１．５または２となるときに、残留ヒステリシス誤差が最も小さくなることがわかった。また、αの値が１より大きく、概ね５以下となるときに、残留ヒステリシス誤差が、αの値が１となるときの残留ヒステリシス誤差よりも小さくなることがわかった。

【符号の説明】

【0118】

１，２…計量装置、３…構成装置、４…負荷荷重、１０…荷重センサ、１１…荷重検出部材、１２…荷重検出回路、１３…Ａ／Ｄ変換部、１４，２１，３１…演算部、１５，２５，３４…記憶部、１５Ａ…基準補正データ、１５ａ，１５ｃ…基準、１５Ｂ…補正データ、１５ｂ，１５ｄ…区間、１５Ｃ…補償プログラム、１５−１，２５−１…不揮発性メモリ、１５−２，２５−２…揮発性メモリ、１６，２６…電子回路、１７，２４…筐体、２０…指示計部、２２，３２…入力部、２３，３３…表示部、３０…和算箱、３４Ａ…校正プログラム、Ａ_low，Ｂ_low…下側基準、Ａ_high，Ｂ_high…上側基準、Ｄ１…基準補償量、Ｄ２…補償量、Ｅ１…演算値、Ｅ２…概算値、Ｋ…補償係数、Ｌ１，Ｌ１’ ，Ｌ２…関数、Ｒ…区間変換係数、Ｖａ，Ｖｄ…荷重信号、Ｖｄ’…補償後の荷重信号、α…べき指数。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】