特許 7688334 三軸加速度センサを搭載した計量装置およびその点検方法

(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】

(24)【登録日】2025-05-27

(45)【発行日】2025-06-04

(54)【発明の名称】三軸加速度センサを搭載した計量装置およびその点検方法

(51)【国際特許分類】

   G01G 23/01 20060101AFI20250528BHJP

【ＦＩ】

G01G23/01 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023549283

(86)(22)【出願日】2021-09-27

(86)【国際出願番号】 JP2021035291

(87)【国際公開番号】W WO2023047564

(87)【国際公開日】2023-03-30

【審査請求日】2024-09-05

(73)【特許権者】

【識別番号】522193547

【氏名又は名称】株式会社エー・アンド・デイ

(74)【代理人】

【識別番号】110004060

【氏名又は名称】弁理士法人あお葉国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井原 健

(72)【発明者】

【氏名】松田 剛

(72)【発明者】

【氏名】長根 吉一

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２６８１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２７７８２８７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４５２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３８００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０８０８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｇ １／００－２３／４８

Ｇ０１Ｌ １／００－ １／２６

Ｇ０１Ｌ ５／００－ ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計量皿と、
前記計量皿に接続された重量センサと、
前記重量センサの水平と平行な面にｘとｙ、前記重量センサの水平に対して垂直な方向にｚを設定して、ｘ，ｙ，ｚの三軸の加速度変化を検出する三軸加速度センサと、
前記重量センサが水平の時の前記三軸加速度センサの前記三軸の基準出力を記憶する記憶部と、
演算処理部と、を備え、
前記演算処理部は、
前記三軸加速度センサの前記三軸の出力が前記基準出力と比較して変化がある場合、前記重量センサが水平であることを確認したのちに、前記記憶部に記憶されている前記基準出力を前記三軸加速度センサの現在出力に更新する
ことを特徴とする計量装置。

【請求項2】

前記演算処理部は、前記変化がある場合、前記重量センサが水平であることを確認し、前記更新が完了するまで、前記計量装置が計量モードへ移行することを許可しないことを特徴とする請求項１に記載の計量装置。

【請求項3】

前記演算処理部は、前記三軸加速度センサのｘおよび／またはｙの出力値について、前記基準出力と比較して変化がある場合、前記計量装置の水平確認の実施を警告することを特徴とする請求項１または２に記載の計量装置。

【請求項4】

前記演算処理部は、前記変化を検知した場合、その時の日付時刻を取得して、前回の変化を検知した前回変化日と今回の変化を検知した今回変化日の期間を加速度センサ値変化スパンとして算出するとともに、前記三軸加速度センサのｘおよびｙの出力値に関し前記前回変化日に更新された前記基準出力と前記今回変化日における現在出力の変化量を算出して、前記加速度センサ値変化スパン，ｘの前記変化量，およびｙの前記変化量，から、前記計量装置の次回の水平確認の実行推奨時期を予測して警告することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の計量装置。

【請求項5】

前記演算処理部は、前記三軸加速度センサの前記三軸の出力を継続的に取得し記憶して、前記三軸の出力が予め記憶された挙動パターンと類似した場合、前記計量装置の水平確認の実施を警告することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の計量装置。

【請求項6】

計量皿と；前記計量皿に接続された重量センサと；前記重量センサの水平と平行な面にｘとｙ、前記重量センサの水平に対して垂直な方向にｚを設定して、ｘ，ｙ，ｚの三軸の加速度変化を検出する三軸加速度センサと；前記重量センサが水平である時の前記三軸加速度センサの前記三軸の基準出力を記憶する記憶部と；を備えた計量装置を用いて、
（Ａ）前記三軸加速度センサの前記三軸の出力を前記基準出力と比較するステップと；
（Ｂ）前記（Ａ）ステップで変化がある場合、前記重量センサが水平であることを確認するステップと；
（Ｃ）前記（Ｂ）ステップで前記重量センサの水平が確認された場合、前記基準出力を前記三軸加速度センサの現在出力に更新するステップと；
を有することを特徴とする、計量装置点検方法。

【請求項7】

（Ｄ）前記（Ｂ）ステップで前記重量センサが水平であることを確認し、前記（Ｃ）ステップで前記更新が完了するまで、前記計量装置が計量モードへ移行することを許可しないステップと；を有することを特徴とする、請求項６に記載の計量装置点検方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三軸加速度センサを搭載した計量装置およびその点検方法に関する。

【背景技術】

【0002】

計量装置である天びんは、計量皿に対して垂直な荷重の成分Ｗｖを重量センサで測定し、天びんが設置された場所における重力加速度ｇを用いて、計量皿に載った物の質量ｍを、ｍ＝Ｗｖ／ｇ・・・式（１）から求めている。重力加速度ｇが働く方向と計量皿に対して垂直な成分Ｗｖの方向が一致する場合は、天びんが測定した質量、即ち計量値ｍは真の値と言える。一方、重力加速度ｇが働く方向と計量皿に対して垂直な成分Ｗｖの方向が一致しない場合は、天びんが検出できない成分が発生し、天びんが測定した計量値ｍは真の値よりも軽くなる。このため、次の２つが生じた場合、計量値ｍは誤差を含むと言える。
（ｉ）天びんが傾斜して、計量皿に対して垂直な荷重成分Ｗｖが減少した場合
（ｉｉ）天びんが設置された場所が変わり、重力加速度ｇが変化した場合

【0003】

上記（ｉ）に対し、一般的な天びんは、天びんの傾きをユーザーが目視で検出するための水平器（気泡玉）を備えているが、出願人は、三軸加速度センサを計量装置に搭載し、三軸加速度センサの出力値によって、上記（ｉ）および（ｉｉ）の問題を天びん自身が検出し、天びん自身で解決（計量値を補正）する技術を提案した（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０２１／３０８５９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

三軸加速度センサを利用して正しい測定（計量値の補正）をするには、三軸加速度センサの精度が重要となる。ところが、三軸加速度センサには、センサ自体のドリフト，取り付け部のゆるみ，または基板の変形などの経時変化が起こり、出力値にズレが生じることが予想される。例えば、ある三軸加速度センサの再現性は１０年で±３．５ｍｇもずれることを確認している。

【0006】

本発明は、前記した従来の問題点を解決するためになされたもので、三軸加速度センサを搭載した計量装置において、三軸加速度センサの経時変化を自動で検出し、変化による問題を自動で解決する計量装置および点検方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の計量装置は、計量皿と、前記計量皿に接続された重量センサと、前記重量センサの水平と平行な面にｘとｙ、前記重量センサの水平に対して垂直な方向にｚを設定して、ｘ，ｙ，ｚの三軸の加速度変化を検出する三軸加速度センサと、前記重量センサが水平の時の前記三軸加速度センサの前記三軸の基準出力を記憶する記憶部と、演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、前記三軸加速度センサの前記三軸の出力が前記基準出力と比較して変化がある場合、前記重量センサの水平を確認したのちに、前記記憶部に記憶されている前記基準出力を前記三軸加速度センサの現在出力に更新する ことを特徴とする。

【0008】

上記態様において、前記演算処理部は、前記変化がある場合、前記重量センサの水平が確認され、前記更新が完了するまで、前記計量装置が計量モードへ移行することを許可しないのも好ましい。

【0009】

上記態様において、前記演算処理部は、前記三軸加速度センサのｘおよび／またはｙの出力値について、前記基準出力と比較して変化がある場合、前記計量装置の水平確認の実施を警告するのも好ましい。

【0010】

上記態様において、前記演算処理部は、前記変化を検知した場合、その時の日付時刻を取得して、前回の変化を検知した前回変化日と今回の変化を検知した今回変化日の期間を加速度センサ値変化スパンとして算出するとともに、前記三軸加速度センサのｘおよびｙの出力値に関し前記前回変化日に更新された前記基準出力と前記今回変化日における現在出力の変化量を算出して、前記加速度センサ値変化スパン，ｘの前記変化量，およびｙの前記変化量，から、前記計量装置の次回の水平確認の実行推奨時期を予測して警告するのも好ましい。

【0011】

上記態様において、前記演算処理部は、前記三軸加速度センサの前記三軸の出力を継続的に取得し記憶して、前記三軸の出力が予め記憶された挙動パターンと類似した場合、前記計量装置の水平確認の実施を警告するのも好ましい。

【0012】

また、上記課題を解決するために、本発明のある態様の計量装置点検方法は、計量皿と；前記計量皿に接続された重量センサと；前記重量センサの水平と平行な面にｘとｙ、前記重量センサの水平に対して垂直な方向にｚを設定して、ｘ，ｙ，ｚの三軸の加速度変化を検出する三軸加速度センサと；前記重量センサが水平の時の前記三軸加速度センサの前記三軸の基準出力を記憶する記憶部と；を備えた計量装置を用いて、（Ａ）前記三軸加速度センサの前記三軸の出力を前記基準出力と比較するステップと；（Ｂ）前記（Ａ）ステップで変化がある場合、前記重量センサの水平を確認するステップと；（Ｃ）前記（Ｂ）ステップで前記重量センサの水平が確認された場合、前記基準出力を前記三軸加速度センサの現在出力に更新するステップと；を有することを特徴とする。

【0013】

上記態様において、（Ｄ）前記（Ｂ）ステップで前記重量センサの水平が確認され、前記（Ｃ）ステップで前記更新が完了するまで、前記計量装置が計量モードへ移行することを許可しないステップと；を有するのも好ましい。

【0014】

上記態様において、（Ｅ）前記（Ｂ）ステップで前記三軸加速度センサのｘおよび／またはｙの出力値について、前記基準出力と比較して変化がある場合、前記計量装置の水平確認の実施を警告するステップと；を有するのも好ましい。

【0015】

上記態様において、（Ｆ）前記（Ｂ）ステップで前記変化を検知した場合、その時の日付時刻を取得して、前回の変化を検知した前回変化日と今回の変化を検知した今回変化日の期間を加速度センサ値変化スパンとして算出するとともに、前記三軸加速度センサのｘおよびｙの出力値に関し前記前回変化日に更新された前記基準出力と前記今回変化日における現在出力の変化量を算出して、前記加速度センサ値変化スパン，ｘの前記変化量，およびｙの前記変化量，から、前記計量装置の次回の水平確認の実行推奨時期を予測して警告するステップと；を有するのも好ましい。

【0016】

上記態様において、（Ｇ）前記三軸加速度センサの前記三軸の出力を継続的に取得し記憶して、前記三軸の出力が予め記憶された挙動パターンと類似した場合、前記計量装置の水平確認の実施を警告するステップと；を有するのも好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、三軸加速度センサを搭載した計量装置において、三軸加速度センサの経時変化を自動で検出し、変化による問題を自動で解決する計量装置および計量方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態に係る計量装置の概略斜視図である。

【図2】同計量装置の構成ブロック図である。

【図3】三軸加速度センサの各成分の関係を示す図である。

【図4】実施の形態において好適な三軸加速度センサの取り付け形態を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る計量装置の点検方法のフロー図である

【図6】加速度センサ点検部による水平確認の警告画面の表示例である。

【図7】同点検方法を実施した例である。

【図8】本発明の実施の形態の変形例１に係る計量装置の構成ブロック図である。

【図9】同変形例１に係る計量装置の点検方法のフロー図である。

【図10】水平加速度変化通知部による水平確認の警告画面の表示例である。

【図11】本発明の実施の形態の変形例２に係る計量装置の構成ブロック図である。

【図12】同変形例２に係る計量装置の点検方法のフロー図である。

【図13】加速度変化スパン予測部による水平確認の警告画面の表示例である。

【図14】本発明の実施の形態の変形例３に係る計量装置の構成ブロック図である。

【図15】加速度時間変化監視部による水平確認の警告画面の表示例である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の説明において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0020】

１．実施の形態
１－１．計量装置
図１は本発明の実施の形態に係る計量装置の概略斜視図であり、図２は同計量装置の構成ブロック図である。本形態の計量装置は、電子秤である（以降、天びん１と言う）。図１から、天びん１は、アジャスタ８、本体ケース１０、計量皿１１を備える。なお、風防９は必須ではない任意の要素である。

【0021】

計量皿１１には、計量物が載置される。計量皿１１は、後述する重量センサ１２に接続され、本体ケース１０の上に配置される。本体ケース１０は、重量センサ１２を収容するもので、本形態では上ケース１０ｕと下ケース１０ｄの分割構造となっている（後述する図４参照。但し、分割構造は必須ではない任意の要素である）。本体ケース１０の前面には、操作部１５、表示部１６、水平器１９が設けられている。操作部１５からは、各操作が行える。表示部１６は、タッチパネル式の液晶ディスプレイであって、後述する画面が表示される。操作部１５および表示部１６は、後述する水平確認完了ボタン１７を備える。水平器１９は、基準線の中央に気泡が位置しているかをユーザーが目視で確認する、公知のものである。アジャスタ８は、本体ケース１０の下面の前方左右二箇所に、左右独立した構造で配置されている（但し、この配置に限定されるものではない）。アジャスタ８の回転部を回すと、アジャスタ８の足コマが上下し、本体ケース１０の水平調整が可能である。

【0022】

図２から、天びん１は、重量センサ１２、演算処理部１３、記憶部１４、そして三軸加速度センサ２０を備える。これらの要素は、本体ケース１０の中に収容されている。

【0023】

計量皿１１と重量センサ１２は、ロバーバル機構（図示略）で接続されている。ロバーバル機構は、計量皿１１が受けた荷重を重量センサ１２に伝達するための構造であり、矩形の金属ブロックにより形成され、計量皿１１からの荷重を受ける浮き部と，本体ケース１０に固定される固定部と，浮き部と固定部を接続する上下の副桿と，浮き部に作用した荷重を重量センサ１２に伝達する荷重伝達部を備える、公知のものである。前述したように、一般的に、天びんは、計量皿に対して垂直な荷重成分Ｗｖを測定し、天びんが設置された場所における重力加速度ｇを用いて、式（１）から、計量物の計量値ｍを求める。この原理を利用するために、前提として、重量センサ１２は、天びん１の組み立て時に、水平が確保されている台の上で、本体ケース１０に対して、例えば別の水平器などを用いながら、重量センサ１２が水平を保つように取り付けられる（例えば、ロバーバル機構の備える平面が水平を保つように取り付けられる）。計量皿１１は、ロバーバル機構から突出する皿ボス（図示略）によって、重量センサ１２の水平に対して垂直の方向から下方支持され、計量皿１１の水平が重量センサ１２の水平に一致するように取り付けられる。

【0024】

三軸加速度センサ２０（以下、加速度センサ２０と言う。）は、バネと重りが一体化したセンサとセンサに加速度が加わったときの変位を捉える要素を備えたＩＣモジュールである。図３は、ある仮想面ｖｐ上に加速度センサ２０を搭載した時の、検出する傾斜角θと重力加速度ｇの各成分の関係を示す図である。加速度センサ２０は、仮想面ｖｐの直交三軸方向の加速度を検出する。加速度センサのｘ，ｙは仮想面ｖｐにあり、ｚは仮想面ｖｐと垂直な方向にある。加速度センサ２０に対する重力加速度ｇの各成分を“ｇｘ，ｇｙ，ｇｚ”と表記する。ｇｘ，ｇｙ成分は仮想面ｖｐにあり、仮想面ｖｐと垂直な方向にｇｚ成分がある。傾斜角θは、重力加速度ｇの方向とｇｚ成分の方向とのなす角となる。

【0025】

天びん１において、加速度センサ２０を配置する仮想面ｖｐは、重量センサ１２の水平と平行に設定される。仮想面ｖｐは、重量センサ１２と干渉しない位置であれば、本体ケース１０内の任意の位置に設定されてよいが、例えば図４のように設定するのが好ましい。図４のパターン１は、加速度センサ２０が本体ケース１０の下ケース１０ｄに取り付けられる例である。加速度センサ２０は、センサ設置板２１に載せられ、下ケース１０ｄのケース内面に、例えばネジ固定される。センサ設置板２１は面一の平面を備えるものであり、センサ設置板２１が仮想面ｖｐとなる。図４のパターン２は、加速度センサ２０が上ケース１０ｕに取り付けられる例である。同様に、加速度センサ２０は、センサ設置板２１に載せられ、上ケース１０ｕのケース内面にネジ固定され、センサ設置板２１が仮想面ｖｐとなる。いずれにおいても、加速度センサ２０は、天びん１の組み立て時に、水平が確保されている台の上で、例えば別の水平器などを用いながら、センサ設置板２１が水平を保つように本体ケース１０に固定され、加速度センサ２０の水平と重量センサ１２の水平が一致するように取り付けられる。すなわち、水平器１９で本体ケース１０（天びん１）の水平が確認されれば、重量センサ１２と加速度センサ２０も水平状態にあるように構成されている。後述する計量値補正部１３２において、重量センサ１２が受ける荷重の傾斜による変化分を検知して補正するため、加速度センサ２０の水平と重量センサ１２の水平を一致させて両者の傾斜角の原点を一致させることが重要である。

【0026】

重量センサ１２には、電磁平衡式、歪ゲージ式、または静電容量式等が用いられる。重量センサ１２が検出した荷重はＡ／Ｄ変換されて演算処理部１３に入力し、計量値ｍに変換される。

【0027】

演算処理部１３は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積回路に実装したマイクロコントローラである。演算処理部１３は、図２に示すように、日常点検部１３１、計量値補正部１３２、そして加速度センサ点検部１３３を備える。機能部１３１，１３２，および１３３は、例えば、ＣＰＵが記憶部１４に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

【0028】

日常点検部１３１は、ユーザーに天びんの日常点検を実施するよう促す日常点検アプリケーションプログラムを実行する。天びんの日常点検では、(1)水平確認，(2)汚れ・異物の確認，(3)分銅による計量値の確認，などが推奨される。日常点検部１３１は、表示部１６に、日常点検に係る項目(1)～(3)のチェックを誘導する画面を表示して、日常点検を誘導する。ユーザーは、アジャスタ８を調整し、水平器１９の気泡が中心にくるよう調整すると、水平確認完了ボタン１７を押す。但し、ユーザーの便宜のために、この作業はスキップすることも可能となっている。日常点検アプリケーションは公知のものでよいため、詳細は割愛する。

【0029】

計量値補正部１３２は、加速度センサ２０の現在出力“Ｘout（１），Ｙout（１），Ｚout（１）”の各成分を、後述する基準出力“Ｘout（０），Ｙout（０），Ｚout（０）”と比較する。そして、比較の結果が、パターン（１）：ｚのみが変化，パターン（２）：ｘおよび／またはｙが変化，パターン（３）：ｚとｘおよび／またはｙが変化，の、どの変化に当たるかを判断し、それぞれのパターンに応じて、次の補正式を使って、重量センサ１２が検出した計量値ｍを、補正計量値ｍ´に補正する。この補正は特許文献１（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０２１／３０８５９）を引用することができる。

【0030】

パターン（１）が生じた場合：天びん１の設置場所が変化したと検出し、式（１）で計量値の補正を行う。
パターン（２）が生じた場合：天びん１に傾きが生じたと検出し、式（２）を使用して計量値の補正を行う。
パターン（３）が生じた場合：天びん１に、傾きと重力加速度の両方の変化が生じたと検出し、式（３）で計量値の補正を行う。
但し、
ｍ´：補正計量値
Ｗｖ：計量皿に対して垂直な荷重成分
ｇlocal：現地の重力加速度。天びん１を工場からの出荷や施設の移動などにより移動した場合の、天びんの移動後の値
ｍ：式（１）で重量センサが検出する計量値
ｇ：式（１）で用いられる重力加速度
θ：重力加速度の方向と三軸加速度センサが検出するｚ軸とのなす角
ｇｘ（θ）：三軸加速度センサが検出するｘの出力の値
ｇｙ（θ）：三軸加速度センサが検出するｙの出力の値

【0031】

【数1】

【0032】

【数2】

【0033】

【数3】

【0034】

加速度センサ点検部１３３の機能は、後述する“１－２．点検方法”において説明する。

【0035】

記憶部１４は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、またはメモリーカード等の記憶媒体である。記憶部１４には、演算処理部１３の演算のための各種プログラム、日常点検アプリケーションを実行するためのプログラム、後述する加速度センサ２０を点検するためのプログラム、および点検のための各閾値が記憶されている。また、記憶部１４は、計量値補正部１３２の補正および加速度センサ点検部１３３の点検のために、加速度センサ２０の基準出力を記憶する。加速度センサ２０の基準出力は、天びん１が水平であることが確認されたときの、すなわち重量センサ１２が水平である時の、加速度センサ２０の三軸の出力（以降、“Ｘout（０），Ｙout（０），Ｚout（０）”とも表記する）である。デフォルトの基準出力は、工場において、天びん１の組み立て工程において、天びん１（重量センサ１２）が水平な状態で測定された基準出力“Ｘout（０），Ｙout（０），Ｚout（０）”であり、これが記憶部１４に記憶される。以降の基準出力は、加速度センサ点検部１３３により更新されることがある（後述する）。

【0036】

１－２．点検方法
図５は、実施の形態に係る計量装置の点検方法のフロー図である。本フローは、天びん１の電源が入れられた時、または天びん１が一定時間未使用であった時など、天びん１が計量モードに移る前に、自動で開始される。

【0037】

フローが開始されると、まず、ステップＳ１０１で、日常点検部１３１が機能して、日常点検を開始し、ユーザーに水平確認の実施を誘導する。

【0038】

次にステップＳ１０２に移行して、加速度センサ点検部１３３が機能する。加速度センサ点検部１３３は、水平確認が実施されたか否かを判断する。加速度センサ点検部１３３は、水平確認完了ボタン１７が押された場合、水平確認が実施されたと認識する。水平確認完了ボタン１７が押されず作業がスキップされた場合、水平確認が実施されなかったと認識する。

【0039】

ステップＳ１０２で水平確認が実施されれば（ＹＥＳ）、天びん１の水平と重量センサ１２および加速度センサ２０の水平は一致するように構成されていることから、重量センサ１２（加速度センサ２０）も水平であると仮定できることとなる。よって、加速度センサ点検部１３３は、加速度センサ２０の出力値を信用してよいとして、天びん１が計量モードへ移行することを許可する（ステップＳ１０３）。以降の計量では、計量値補正部１３２が、加速度センサ２０の出力値を利用して、重量センサ１２が検出した計量値ｍを補正計量値ｍ´に補正する。

【0040】

一方、ステップＳ１０２で水平確認が実施されなかった場合（ＮＯ）、重量センサ１２（加速度センサ２０）の水平が確認できないため、このままでは、計量値補正部１３２は、加速度センサ２０の出力値に加速度センサ２０の傾斜による誤差と加速度センサ２０の経時変化による誤差が含まれていたとしても、両者を識別も排除もできないため、誤った補正をしてしまう。これを防ぐために、加速度センサ点検部１３３はステップＳ１０４に移行する。

【0041】

ステップＳ１０４に移行すると、加速度センサ点検部１３３は、加速度センサ２０の現在出力“Ｘout（１），Ｙout（１），Ｚout（１）”を取得する。

【0042】

次にステップＳ１０５に移行して、加速度センサ点検部１３３は、記憶部１４に記憶されている基準出力を読み出して、現在出力“Ｘout（１），Ｙout（１），Ｚout（１）”と基準出力“Ｘout（０），Ｙout（０），Ｚout（０）”を比較する。

【0043】

次にステップＳ１０６に移行して、加速度センサ点検部１３３は、基準出力と現在出力に変化があるか判断する。変化がある／変化がないは、数値が一致する場合の他に、出力差について天びん１の提供するスペックに応じて計量誤差に影響しない程度の許容閾値を設定して判断されてよい。

【0044】

ステップＳ１０６で変化がない場合（ＮＯ）、加速度センサ点検部１３３は、重量センサ１２（加速度センサ２０）の水平を確認できなかったが、加速度センサ２０の現在の出力値が基準出力（傾斜角θ＝０）と比較して問題ないため、重量センサ１２（加速度センサ２０）も水平であると仮定できることとなる。よって、加速度センサ点検部１３３は、加速度センサ２０の出力値を信用することができると判断し、天びん１が計量モードへ移行することを許可する（ステップＳ１０３）。

【0045】

一方、ステップＳ１０６で変化がある場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０７に移行する。ステップＳ１０７で、加速度センサ点検部１３３は、加速度センサ２０の出力値が基準出力（傾斜角θ＝０）と比較して異常であるため、加速度センサ２０の出力値を信用することができないと判断する。しかしこの時点では、加速度センサ点検部１３３は、加速度センサ２０の傾斜による誤差か加速度センサ２０の経時変化による誤差か両者を識別できない。そこで、加速度センサ点検部１３３は、この時の現在出力を記録のために記憶部１４に保存し、日常点検部１３１による水平確認とは別に、表示部１６に、ユーザーに水平確認の実施を警告する画面を表示する。図６は、加速度センサ点検部による水平確認の警告画面の表示例である。警告画面では、加速度センサの出力値に異常があるため、天びんの水平を確認しなければ、計量値の補正が正しく機能しないという旨を記載して、加速度センサを根拠にした説明をするのが好ましい。その際、加速度センサの数値も提示するとなお好ましい。この際、加速度センサ点検部１３３は、水平確認完了ボタン１７が押され、後述するステップＳ１０８の更新が完了するまで、計量モードへ移行することを許可しない。

【0046】

水平確認完了ボタン１７が押されると、フローはステップＳ１０８に移行する。加速度センサ点検部１３３は、ステップＳ１０７で重量センサ１２（加速度センサ２０）の水平が確認できたため、残った変化分が加速度センサ２０の経時変化であると判別できる。そこで、加速度センサ点検部１３３は、ステップＳ１０８で、加速度センサ２０の基準出力を、改めて取得した現在出力に更新する。具体的に、加速度センサ点検部１３３は、記憶部１４に記憶している基準出力“Ｘout（０），Ｙout（０），Ｚout（０）”を、ステップＳ１０８で取得した現在出力“Ｘout（１），Ｙout（１），Ｚout（１）”の値に上書きする（以降、上書きされた基準出力を、更新基準出力“Ｘout（００），Ｙout（００），Ｚout（００）”と表記する場合がある。）。基準出力を更新すると、加速度センサ点検部１３３は、天びん１が計量モードへ移行することを許可する（ステップＳ１０３）。

【0047】

以降の計量では、計量値補正部１３２が、加速度センサ２０の出力値を利用して、重量センサ１２が検出した計量値ｍを補正計量値ｍ´に補正する。ここで、ステップＳ１０８を経て、基準出力は更新基準出力“Ｘout（００），Ｙout（００），Ｚout（００）”に更新されているため、計量値補正部１３２は、現在出力“Ｘout（１），Ｙout（１），Ｚout（１）”の各成分を、更新基準出力“Ｘout（００），Ｙout（００），Ｚout（００）”と比較して、パターン（１）～（３）を識別し、各補正をする。このように、加速度センサ点検部１３３により、加速度センサ２０の出力に変化がある場合、重量センサ１２（加速度センサ２０）の水平が確認されたのちに、加速度センサ２０の基準出力が更新されることで、経時変化の影響分が適切に排除され、計量値補正部１３２の補正が引き続き正しく機能する。

【0048】

図７は、本フローによる点検方法を実施した例である。例として、質量が１００００．００ｇの計量物の測定を行う。１月１日、ユーザーによる水平確認が実施されたものとする（図５のＳ１０２：ＹＥＳ）。この場合、天びん１の水平が確保され、重量センサ１２（加速度センサ２０）の水平も確認された状態であるため、天びん１に傾斜（傾斜角θ＝０．１°）が生じても、加速度センサ２０の傾斜（傾斜角θ＝０．１°）が一致し、計量値補正部１３２が正しく機能して補正計量値ｍ´＝１００００．００ｇが測定される（図７の※１）。

【0049】

しかしその後、７月１日までの半年間、水平確認が実施されなかったものとする（図５のＳ１０２：ＮＯ）。この間、重量センサ１２（加速度センサ２０）の水平が確認できていない状態であり、水平器１９で天びん１の水平が確保されているものの（傾斜角θ＝０°）、加速度センサ２０にだけ経時変化によるズレが生じている（傾斜角＝０．１８°）ことが起こり得る（図７の※２）。このままでは、天びん１は実際は水平にも関わらず、加速度センサ２０のズレにより、計量値補正部１３２は、誤った補正計量値ｍ´＝１００００．０５ｇを測定してしまう（図７の※３）。

【0050】

これに対し、加速度センサ点検部１３３が機能すれば、加速度センサ２０の経時変化が検出され（図５のＳ１０４～Ｓ１０７）、加速度センサ２０に経時変化がある場合には水平が更新され（図５のＳ１０８）、更新基準出力が傾斜角０°のときの出力値とされる（図７の※４）。加速度センサ２０の基準出力が更新されたことで、計量値補正部１３２は、正しい補正計量値ｍ´＝１００００．００ｇを測定することができる（図７の※５）。

【0051】

１－３. 効果
以上、本形態の天びん１によれば、三軸加速度センサ２０を搭載した天びん１において、加速度センサ２０の経時変化を検出することができる。そして、加速度センサ２０の出力に変化がある場合、重量センサ１２（加速度センサ２０）の水平が確認できたときに加速度センサ２０の水平を更新することで、加速度センサ２０の経時変化によるズレを修正し、継続的に正しい計量を行うことができる。

【0052】

２． 変形例
次に、上述の実施の形態に適用できる好適な変形例について述べる。

【0053】

２－１．変形例１
図８は本発明の実施の形態の変形例１に係る計量装置の構成ブロック図、図９は同変形例１に係る計量装置の点検方法のフロー図である。

【0054】

変形例１の天びん１は、演算処理部１３に、さらに水平加速度変化検知部１３５を備える（図８）。水平加速度変化検知部１３５は、実施の形態で日常点検（の水平確認）が実施されたとしても、加速度センサ２０のｘ成分および／またはｙ成分について、変化があるかを念のためにチェックする。水平加速度変化検知部１３５は、現在出力と基準出力を比較し、変化があるか判断する。変化がある／変化がないは、数値が一致する場合の他に、出力差についてステップＳ１０６で使用される許容閾値と同等または許容閾値より緩い水平検知閾値を基準にして判断されてよい。図９に示すように、水平加速度変化検知部１３５は、実施の形態（図５）のステップＳ１０２に代えて、ステップＳ１０９～Ｓ１１１で機能する。

【0055】

水平加速度変化検知部１３５でｘおよび／またはｙに変化が検知されなかった場合（Ｓ１０９：ＮＯ）は、加速度センサ２０の出力値を信用してよいとして、天びん１は計量モードへ移行することを許可される（ステップＳ１０３）。

【0056】

一方、水平加速度変化検知部１３５でｘおよび／またはｙに変化が検知された場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）は、日常点検でユーザーによる目視確認があったとしても、実際には天びん１が（提供するスペックを保てないほどに）傾斜しているため、水平加速度変化検知部１３５は、ステップＳ１１０に移行して、表示部１６に、ユーザーに水平確認の実施を警告する画面を表示する。図１０は、水平加速度変化検知部１３５による水平確認の警告画面の表示例である。この警告画面では、加速度センサの水平成分に変化があるため、天びんが傾斜しているおそれがあり、計量値の補正が正しく機能しないおそれがあるから、再度の水平確認の実行を推奨するという旨を記載して、加速度センサを根拠にした説明をするのが好ましい。その際、加速度センサの数値も提示するとなお好ましい。

【0057】

加速度センサ点検部１３３は、水平加速度変化検知部１３５での警告（Ｓ１１０）の後、水平確認が実施されたか否かを判断する（Ｓ１１１）。水平確認が実施されれば（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、天びん１が計量モードへ移行することを許可する（ステップＳ１０３）。水平確認が実施されなかった場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、フローをステップＳ１０４に移行させて、加速度センサ点検部１３３による水平チェック、すなわち場合によっては水平の更新が行われるようにする。

【0058】

２－２．変形例２
図１１は、本発明の実施の形態の変形例２に係る計量装置の構成ブロック図、図１２は同変形例２に係る計量装置の点検方法のフロー図である。

【0059】

変形例２の天びん１は、演算処理部１３に、さらに加速度変化スパン予測部１３６と、必要に応じて通信部１８を備える。加速度変化スパン予測部１３６は、図１２に示すように、実施の形態で変化を検知した（図５のステップＳ１０６：ＹＥＳ）後に、ステップＳ１１１として機能する。通信部１８は、ネットワークアダプタ、ネットワークインタフェースカード、ＬＡＮカード等の通信制御装置であり、天びん１と外部装置（図示せず）との有線または無線の通信を可能にする。

【0060】

加速度変化スパン予測部１３６は、加速度センサ点検部１３３が変化を検知した時に、演算処理部１３のＣＰＵクロックからその時の日付時刻を取得して、前回変化日と今回変化日の期間（以下、「加速度センサ値変化スパン」と言う。）を算出するとともに、加速度センサ２０のｘおよびｙの出力値に関し前回変化日の更新基準出力と今回変化日における現在出力の変化量を算出する。加速度センサ値変化スパン，ｘの変化量，およびｙの変化量は、天びん１のログの一つとして記憶部１４に記憶され、ＵＳＢ等で接続された外部装置や通信部１８で接続された外部装置（管理サーバ等）に出力可能である。そして、加速度変化スパン予測部１３６は、例えば次のように、次回の水平確認の実行推奨時期を予測する。

【0061】

加速度変化スパン予測部１３６は、統計的な予測を行う。例えば、これまでの、ｘおよび／またはｙの変化量と時間を変数とした回帰分析を行って、回帰直線から、ｘおよび／またはｙの変化量がステップＳ１０６の許容閾値を超過する時を、次回の水平確認の実行推奨時期として算出する。または、これまでに算出された加速度センサ値変化スパンの平均期間を算出し、平均期間を超過する時を、次回の水平確認の実行推奨時期として算出する。

【0062】

或いは、加速度変化スパン予測部１３６は、機械学習的な予測を行う。例えば、“加速度センサ経時変化予測モデル”に基づき、次回の水平確認の実行推奨時期を予測してもよい。加速度センサ経時変化予測モデルは、加速度センサを搭載した天びん（複数）から収集されたビックデータから、加速度センサ値変化スパン，ｘの変化量，およびｙの変化量を抽出して、これらを学習データとして機械学習を行い生成されたものであり、非線形ユニットの１つまたは複数の層を使用するニューラルネットワークにより実現され、図示しない管理サーバに保存されている。この場合、加速度変化スパン予測部１３６は、通信部１８を介して、加速度センサ経時変化予測モデルに、天びん１の現在の情報（ｘの変化量，ｙの変化量，許容閾値）を入力し、加速度センサ経時変化予測モデルから、加速度センサ値変化スパンの出力を得て、その期間に基づき、次回の水平確認の実行推奨時期を算出する。

【0063】

そして、加速度変化スパン予測部１３６は、表示部１６に、ユーザーに水平確認の実行推奨時期を警告する画面を表示する。図１３は、加速度変化スパン予測部１３６による水平確認の警告画面の表示例である。警告画面では、加速度センサの経時変化期間はどのぐらいで、加速度センサの経時変化を修正するために、次回は●年●月●日頃、水平確認の実行を推奨するという旨を記載して、加速度センサを根拠にした説明をするのが好ましい。その際、加速度センサの数値も提示するとなお好ましい。また、警告画面は、図１２のステップＳ１１１で表示されてもよいし、日常点検時（図１２のステップＳ１０１）に表示されてもよい。
２－３．変形例３
図１４は、本発明の実施の形態の変形例３に係る計量装置の構成ブロック図である。

【0064】

変形例３の天びん１は、演算処理部１３に、さらに加速度時間変化監視部１３７を備える。加速度時間変化監視部１３７は、実施の形態において、継続的に、加速度センサ２０の三軸の出力“Ｘout，Ｙout，Ｚout”を検出し記録して、モニタリングを行う（例えば、１秒間に１回、現在出力を取得する）。そして、加速度時間変化監視部１３７は、加速度センサ２０の三軸の出力が所定の挙動を示した場合、ユーザーに水平確認の実施を警告する。

【0065】

加速度時間変化監視部１３７は、主として“振動”の挙動を検出する。天びん１が振動を受けた場合、天びん１に傾きが生じることが多いため、水平確認が強く推奨される。例えば地震による振動があった場合、加速度センサ２０の三軸の出力は一定時間急激に変動し続ける挙動を示す。天びん１に物がぶつかった場合、加速度センサ２０の三軸の出力は瞬間的に大きく変動した後、安定した値に戻る挙動を示す。記憶部１４にはこれらの振動の典型的な挙動パターンが予め記憶されており、加速度時間変化監視部１３７は、これらの挙動パターンとの相関性を常に監視する。加速度時間変化監視部１３７は、加速度センサ２０の三軸の時間変化が挙動パターンと類似した場合、図１５に示すような警告画面を表示部１６に表示する。警告画面では、加速度センサの出力値から天びんが振動を受けた可能性が高いため、計量値の補正が正しく機能しないおそれがあるから、水平確認の実行を推奨するという旨を記載して、加速度センサを根拠にした説明をするのが好ましい。その際、加速度センサの数値も提示するとなお好ましい。警告画面は、加速度時間変化監視部１３７が振動を検出した時点で表示されるのが好ましい。

【0066】

変形例１、２、３のいずれも、天びんに加速度センサを搭載したことにより実現でき、かつ、加速度センサの出力を根拠にして、水平確認の時期や必要性をユーザーに警告することができるため、好適である。また、水平確認を実施したほうが良いタイミングでユーザーを誘導することができるから、加速度センサ２０の出力値に天びんの傾斜による誤差が含まれている状態を減らすことができ、結果として、加速度センサ点検部１３３による加速度センサ２０の経時変化の検知の確度を向上させることができる。

【0067】

以上、本発明の好ましい実施の形態およびその変形例について述べたが、これらは本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0068】

１ 天びん
１０ 本体ケース
１１ 計量皿
１２ 重量センサ
１３ 演算処理部
１４ 記憶部
１５ 操作部
１６ 表示部
１７ 水平確認完了ボタン
１８ 通信部
１９ 水平器
２０ 三軸加速度センサ
１３１ 日常点検部
１３２ 計量値補正部
１３３ 加速度センサ点検部
１３５ 水平加速度変化検知部
１３６ 加速度変化スパン予測部
１３７ 加速度時間変化監視部

【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】