天びんQ&A

島津の天びん広場

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天びんに関するよくある質問をまとめました。
 
■天秤の選定
Q 天秤を選定するときの基準について教えて下さい。
A まず、試料の最大の重さ(ひょう量)、どこまで細かく量るか(最小表示)、試料寸法(秤量皿の大きさ)を基本にお選び下さい。

それ以外に、取引・証明用途に使用するか(国家検定付・特定計量器)、ISO9000/GLP/GMPなどへの対応が必要か(時計機能内蔵、ISOプリント機能等)、データをパソコンに取り込む必要があるか(WindowsR直結機能等)、などもご検討下さい。
 
Q 「シングルレンジ」「デュアルレンジ」「ワイドレンジ」の違いは何ですか?
A 分解能の違いです。

例えばBX3200S(シングルレンジ)とBX3200H(ワイドレンジ)を例に取りますと、これらの天びんはどちらもひょう量(どれだけの重さのものが載せられるか)は同じ3200gです。 ところが最小表示(最小桁がどこまで読み取れるか)はBX3200S(シングルレンジ)は0.1gであるのに対しBX3200H(ワイドレンジ)はさらに一桁細かい0.01gです。

同じひょう量ではワイドレンジ形はシングルレンジ形に比べて、より小さな質量差を検出することができます。大きなものでも高い分解能で測定したい場合に便利です。

次にデュアルレンジについてですが、上述のワイドレンジとシングルレンジの中間に相当します。同じひょう量の3200gを例に取るとBX3200D(デュアルレンジ)は3200gのものを測定する場合は最小表示0.1gとなります。ところが600g以下のものを測定するなら、最小表示は一桁細かい0.01gとなります。

大きなものを測定しても、小さなものを測定してもおおよそ同じ位の分解能で測定したい場合に便利です。また、別の言い方をすれば、デュアルレンジ形はシングルレンジ天びん2台が1台の天びんの中に入っているともいえます。
 
Q 「国家検定付」が必要になるのはどのような場合ですか。
A 計量器を 取引・証明のために使用する場合です。

「取引」とは、有償であると無償であるとを問わず、物又は役務の給付を目的とする業務上の行為をいい、「証明」とは、公に又は業務上他人に一定の事実が真実である旨を表明することをいいます。

例えばお肉屋さんのはかりでg当りいくらで売買するとか、薬局での調剤などがこれに当たります。逆に研究・開発や、製造の中間管理工程での質量測定はこれには該当しません。

なお、平成5年に改訂された計量法により、平成13年11月1日以降は使用できなくなる特定計量器(旧法では特定計量器ではなかったが届出することにより平成13年10月31日まで使用が認められたはかり)がありますので、ご注意下さい。
 
Q GLPやGMP、ISO9000シリーズなどのスタンダードに合致させる体制を構築するためにはどのような天びんが必要ですか。
A これらのスタンダードに対応するには、使用する天びんは予め自部門で定めた基準内に調整されている必要があり、定期的に点検し、その結果を記録として残しておかねばなりません。

日常的に行わなければならない点検項目としては天びん本体や表示器の汚れなど外観、水平、感度チェック(校正)などがあります。

○感度チェックの際、校正分銅内蔵形の電子天びんであれば簡単に検査ができます。
また、完全自動校正形タイマーCAL機能など天びんが自動的に校正を行ってくれる機種もあります。

○検査の記録は必ず検査した日時を明記して保管する必要がありますが、ISOプリント機能内蔵機種では、プリンタを接続すれば、天びんの校正記録を日時入りで残せます。

これらの機能を有した天びんをご使用になれば大変便利です。

また、当社ではお客様ご所有の分銅や、天びん・はかりのJCSS校正サービスも行っております。
 
Q 天秤のデータをパソコンに取り込むにはどうすればいいですか。また簡単に取り込める天秤はありますか。
A 当社では“WindowsR直結機能”(特許取得)搭載の天びんをご用意しております。

この機能が搭載された天びんでは、通信ソフトやそのインストールの作業が一切不要です。RS-232Cケーブル(オプション)をご用意いただき、簡単な設定をするだけでExcelなどWindowsRのアプリケーションへ簡単にデータを取り込んでいただけます。

USBポートを使う場合は、別途変換キットとドライバのインストールが必要です。 WindowsR Vista への対応についてはご注意いただく必要があります。 詳細はこちら

この機能がない天びん・はかりはRS-232Cインタフェース(オプション)と取込みソフト(オプション)及びRS-232Cケーブルをご用意いただければ天びんのデータがパソコンに取込めます。
なお、取り込みソフトを自作される場合は各種天びんの取扱説明書に掲載されております、通信コマンドを参照下さい。また、Visual Basicで作成される場合のヒントをこちら(PDF 179KB)へまとめましたのでご参照下さい。

各種シーケンサへ取り込む場合→シーケンサ(PLC)と天びんの接続手順(PDF 144KB)
 
■天秤の精度、使用方法について
Q 天秤を設置する際に留意しなければならない点を教えて下さい。
A 設置場所、設置方法について基本的な注意事項としては以下のようなことがあります。
1. 天びんに直射日光が当たらない場所に設置すること
2. 部屋の温度変化が小さいこと(エアコンON後/OFF後は室温変化が激しいので注意)
3. エアコンの風が天びんに当たらないこと
4. ドアの開閉で部屋の空気が大きく動かないこと
5. 天びんの水平が正しくとれていること
6. 頑丈な机(できれば除振台)を使用すること
7. 振動の少ない場所であること。
8. 電源を入れて(コンセントに差し込む)から十分時間をおくこと
  分析天びん(AW/AX/AYシリーズ等) 4時間以上
電子天びん(UX/UWシリーズ、BLシリーズ等) 1時間以上
電子はかり(ELシリーズ、LDSシリーズ等) 30分以上

設置場所、設置方法についての注意事項をダウンロードする。→ここをクリック(PDF 88.4KB)
また、AUW-Dシリーズの0.01mgレンジなど、セミミクロ分析天びんを使用される場合は、安定した測定結果を得るため、細心の注意が必要となります。→注意事項をダウンロード(PDF 624KB)

その他試料の問題として
試料の静電気、磁気
試料の測定中の吸湿、揮発分等の蒸発

などがあります。次項でも注意事項を掲載しておりますのでご参照下さい。↓
 
Q 精度よく測定するためにはどのようなことに注意しなければなりませんか。
A まず、上記のQ&Aに従い設置を正しく行なう必要があります。また試料の種類や必要とする精度により一概にはいえませんが、一般的な注意事項としてさらに以下の点にもご留意ください。
湿度:

60~80%程度が適当です。湿度が50%以下になると帯電しやすくなり静電気の吸引力や反発力により表示が不安定になることがあります。湿度が高いと物質によっては吸湿しやすくなり、測定値に影響を与えます。また湿度が高すぎると露点現象を生じ測定誤差の原因となることや電気回路に故障を生じるおそれもあります。

静電気の影響: 湿度が50%以下になると帯電しやすくなり静電気の吸引力や反発力により表示が不安定になることがあります。湿度が低すぎる場合は秤量室内(分析天びんの場合)に水を入れたコップを置いて湿度を上げることができます。
プラスチックやガラス、また合成樹脂系の濾紙などは帯電しやすく注意が必要です。試料や容器をアルミ箔など導電性のあるもので包むことで避けられることが多いようです。また、効果が期待できない試料もありますが、当社では静電気を除去する除電器(製品名:STABLO AP)を発売しております。STABLO APは正負イオンバランスのよいイオンを照射し試料や容器の静電気を速やかに除去します。ぜひお試しください。
除電器STABLO APの詳細はこちらをご覧ください。
吸湿・蒸発の影響:

吸湿・揮発・蒸発しやすい試料を特に1mg以下まで測定する際には注意が必要です。対策としては蓋つきの試料容器や狭い開口部の容器を使用することなどがあります。

磁気の影響:

磁性物質を測定する場合は試料を載せる位置によって表示が変わることがあります。対策としては天びんの秤量皿に非磁性のスペーサ(ビーカ、アルミニウム容器等)を置いて、秤量皿から遠ざけると効果があります。床下秤量が可能な機種は試料を吊り下げて測定することも効果があります。

空気密度の影響:

ビーカに少しだけ試料を入れて測定するような場合、ビーカ内の空気の温度と秤量室内の温度が異なると空気の密度差により誤差が生じます。またビーカ内の空気が周囲の温度になじんでくる際の膨張、収縮により表示値がドリフトすることがあります。

 
Q 微小試料を測定する際、天びんが全く反応しなかったり、反応が遅いことがあります。計量値をすばやく表示させる方法はありますか。
A 以下の方法のいずれか、またはいくつかを組み合わせてお試しください。
1. 天びんの動作モードを「はかりとり(サンプリング)モード 」に設定する。
はかりとりモードは、天びんの表示の安定より、反応の早さを優先させるモードです。このモードに設定することで、天びんの表示が不安定になる場合があります。
2. 天びんの「ゼロトラッキング機能」をOFFに設定する。
天びんの表示がゼロの時に、そのゼロ表示ができるだけ変化しないようにする機能です。OFFにすることで、表示がより敏感に変化しやすくなります。計量の際は、必ずTAREキーを押して、表示をゼロにしてから天びんに計量物を載せてください。
3. 計量物を天びんに載せた後すぐに、天びんの皿に軽く触れる。 (注)
天びんは、表示が安定している時、できるだけその表示を維持して安定を保とうとする機能が働きます。微小な物を載せた際は、その機能がかえって計量の妨げとなります。天びんの皿に軽く触れて表示の安定を一時的に崩すことで、早い反応を促します。
(注) 軽くタッチする程度にしてください。皿を強く押すと、天びんが故障する恐れがあります。
 
Q 製品の評価の際に0.01gの桁までは正確に読み取る必要があるのですが、その場合には最小表示0.01gの電子天秤を使用すれば大丈夫ですか。
A その天びんの精度によりますが、諸々の誤差を考慮し最悪のケースを考えた場合、一般的には天びんの最小桁は四捨五入程度の精度と考えられます。天びんの性能を示す主要項目として、
1. 繰返し性(または再現性)
2. 直線性

がありますが、例えば次のような仕様の天びんの場合(出回っている天びんの一般的な仕様です)

・ひょう量: 300g、最小表示: 0.01g
・繰返し性 σ=0.01g
・直線性 ±0.02g

を考えてみます。

1.の繰返し性(または再現性)は、ばらつきの幅にすると2σを考えると、0.01g×2=0.02gで、±0.02gとなります。次に
2.の直線性、±0.02gはそれだけ表示のズレがありうるということですので、
これらが加算されますと最悪のケースでは±0.04gのばらつきの幅があるということになります。さらに、据付時の環境、また機械の経年変化等を考えると、最小桁は四捨五入程度の精度と考えざるを得ません。0.01gの桁が正確に必要なら、更に一桁細かい桁の0.001gが最小表示の天びんを使用する必要があります。
注)上記の例は一般例ですが、当社の新質量センサ「ユニブロック」を搭載したUXシリーズ等は再現性、直線性ともより優れています。(当社従来機種比)(UX420S<ひょう量:420g、最小表示:0.01g>では繰返し性:σ≦0.008g、直線性:±0.01gを実現しています。)
Q 静電気を帯びた試料や容器を測定すると数値がずれたり、ばらついたりすることがありますが改善の方法があれば教えて下さい。
A 静電気を帯びた試料を測定(特にmgオーダー以下で)した場合、帯電した試料や容器が天秤の風防ガラスなどの間で引き合ったり、反発したりする力が生じ安定しないことがあります。雰囲気の湿度が低い場合に静電気が起りやすいので、可能であれば天秤のひょう量室内に水の入ったビーカを置くことにより防げる場合があります。当社では除電器(製品名:STABLO AP)を発売しております。STABLO APは正負イオンバランスのよいイオンを照射し試料や容器の静電気を速やかに除去します。ぜひお試しください。
Q 分析天秤で試料を測定する際、数値が次第に少しずつずれていくことがあるが、どのような原因が考えられますか。また改善策はありますか。
A

分析天秤は温度による影響を受けやすく周囲の温度変化により数値が次第にずれていくことがあります。温度による影響を少なくするためには(1)設置場所の室温変化を抑える(2℃以下が望ましい。)(2)天秤は常時通電状態(暖機運転)にしておく、(3)ドアの開閉をできるだけ少なくし室外からの風の侵入を少なくする。 (4)天びんにエアコンの風が当たらないようにする、等の対策が有効です。また、電子天びんは荷重が変化しなくても緩やかに表示が変化してしまう特性を元々持っており、ゼロ点付近の変化をキャンセルする「ゼロトラッキング」機能をONにするとゼロ点付近での変化が少なくなります。

また試料や容器が静電気を帯びている場合もこのような表示となる場合があります。Q4こちらもご覧下さい。
   
■天秤の点検・校正について
Q 天秤の日常点検、定期点検の方法についてポイントを教えて下さい。
A 1. 日常点検と定期点検
日常点検は毎日あるいは使用前に行う点検で点検項目は、(1)天びんの皿や周囲が汚れていないか、(2)表示がばらついていないか、(3)ひょう量は合っているか、程度の点検です。ひょう量の点検は質量の分っている分銅を皿に載せその表示値との差が基準値(使用者が独自に決めた数値)以内にあることを確認します。基準値を越えた場合の処置も手順書で決めておく必要があり、再調整を行って基準値内になったことを確認するか修理に出すなどの手順を決めておきます
定期点検は、日常点検よりも点検項目を増やし、日常点検の項目に(4)繰り返し性、(5)偏置誤差、(6)直線性の点検を加えるのが普通です。必要に応じてヒステリシスやドリフト検査を追加することもあります。定期点検の周期は年1回で十分と思われますが、使用頻度が少ない場合は2年に1回でも良いと思います。定期点検は当社サービス会社でも、JCSS分銅を使用して点検・校正を有償で行っています。

2.JCSS分銅
装置を校正する機器は国の基準器とトレーサビリティが取れていることが求められます。天びん・はかりを校正する機器は分銅であり、トレーサビリティが取れている分銅で最も一般的なものはJCSS分銅です。JCSS分銅では測定された値(協定値)とその信頼性区間(不確かさ)が記入された証明書が付きますので、その協定値を分銅の質量として用います。

3. JCSS分銅の有効期限
JCSS証明書の有効期限はありません。ただ長く使用していますと傷がついたり汚れたりして質量値が変化している可能性がありますので、2?3年毎に校正(JCSS校正機関による再校正)を行うことをお奨めします。
   
Q 校正分銅内蔵形の天秤はどのようなメカニズムで校正を行なうしくみになっていますか。また、校正分銅内蔵形の天秤を使用すると、ISO9000やGLP、GMPなどの点検に際して、外部分銅は必要ないですか。
A 校正分銅内蔵形の天秤はその内部に校正用の分銅(計量法上は「おもり」)をもっており、それをモーター駆動機構などにより内部で載せ降ろしができるしくみになっています。元々はこの「おもり」そのものには質量の値付けがされているわけではなく、この「おもり」を載せたときの荷重値を、標準となる外部分銅を載せたときの荷重値と比較し、外部分銅の質量のどれだけに相当するかという値を記憶させています。こうすることにより、天びん内部の「おもり」に、標準となる外部分銅の代わりをさせることができ、天びんの感度校正ができる仕組みです。

標準となる外部分銅で校正した値と、内蔵分銅による校正値が同じであることが一度確認できれば、通常使用する上でズレが生じてくることはあまり考えられません。その前提のもと内蔵分銅(おもり)よる校正により日常点検を実施することができます。

ところが、やはり長期間使用する間には様々な要因によるズレも考えられ定期的に外部分銅を用いて内蔵分銅(おもり)よる校正が正しく行なわれているか検証する必要があります。定期点検ではこの検査のほかに日常点検だけでは補えない総合的な点検を行います。
   
Q 天秤の性能点検する際の基準はどのように定めればよいですか。具体例を教えて下さい。
A よくお問合せをいただく質問ですが、性能点検する際の基準は基本的にはお客様側でお決めいただく内容で、この値でなければならないといった数値はありません。仮に型式も全く同じ天びんであったとしても、お客様の使用目的や管理状況その他により、天びんの管理基準はお客様個々により異なります。とはいえ、あまり基準が厳しすぎると、頻繁に校正をしなければならないことになりますし、逆に緩すぎる場合にはせっかくの天びんの基本性能を十分に生かしきっていないということになりますので、これらを考慮し、当社としては推奨する一般的な基準を設けています。
点検資料はこちら(PDF 18KB)
   
Q 天秤・はかりの通常の点検とJCSS校正の違いについて教えて下さい。
A どちらの点検でも、国家標準とトレーサビリティのある分銅を使用し、繰返し性、偏置(四隅)誤差、直線性などの項目を検査します。通常の点検ではそれぞれの計測ポイントでの測定値を記録するだけですが、JCSS校正の場合ではそれぞれの測定値がどれほど信頼できるか、その程度を示す「不確かさ」の値が表記されます。厳密に計量のトレーサビリティを確保するためには「不確かさ」の算出が必要です。
   
Q 現在自社ではJCSS分銅を使用し、天秤の校正を行なっているので、外部委託のJCSS校正を実施することまでは必要ないと思っています。どのような場合にJCSS校正が必要となりますか。
A 検査結果を公に公開する必要がない自社内のみの品質管理のためであれば、自社での検査のみで特に問題はありません。ところがISO9000シリーズのようなグローバル規模の品質システムに適合するためには厳密にはJCSS校正が必要です。現状の審査の際にはまだそのレベルまで要求されることは少ないようですが、米国FDA査察や自動車業界、海外からの査察に対応するためには必要となってきています。ISO9000シリーズでも今後はJCSS校正の要求が高まってくると考えられます。
   
Q 計量のトレーサビリティ確保のためには「不確かさ」が必要と聞きましたがこれはどのようなことですか。
A 不確かさとは「測定値の真の値が存在する範囲を示す推定値」とJIS Z8103で定義されています。従来の「誤差」や「精度」といった概念は技術分野や国によって統一性がなく、計測値の信頼性を統一する方法としてまとめた新しい尺度が「不確かさ」です。例えば100.00000gの分銅があったとします。校正に用いる分銅の質量は比較の連鎖(トレーサビリティ)のもとをたどると国家標準に行き着かねばなりませんが、その分銅の質量100.00000gという値は測定値である限り、必ず誤差を含んでいるはずです。そこで、測定した100.00000gという値の真の値は本当はどの範囲にあるのか統計的に表したものが「不確かさ」です。この100.00000gの不確かさが±0.000015gとすると、この分銅の真の値は99.999985g?100.000015gの間に約95.4%の確立で存在する事になります。(包含係数(拡張係数ともいう)=2として)

なおJCSS校正証明書には必ず「不確かさ」が記載されます。
   
Q 天秤の点検を実施した際、設定した基準範囲を超えてしまった(不合格となった)場合はどのような処置が必要ですか。
A 単に校正値がずれているだけなら、外部分銅または内蔵分銅により調整することになりますが、それでも合わない場合や、原因がそれ以外に考えられる場合にはメーカでの修理が必要となります。なお、管理上の問題として不合格状態で使用した可能性のある測定全てに対し、前回の点検合格まで遡り、その有為性を検証し、適切な処置をする必要があります。測定値のずれが大きく品質に多大な影響を与えるような場合、リコール等の処置の必要性も生じます。そうならないため、またそうなっても被害が最小限で済むようこまめな日常点検が重要です。
   
■分銅について
Q 分銅の種類や選び方について教えて下さい。
A 天びん豆知識に掲載しております。ご参照下さい。
Q 分銅の使い方や保管の際の注意事項を教えて下さい。
A 天びん豆知識に掲載しております。ご参照下さい。
   
Q 「分銅」と「おもり」の違いについて教えて下さい。
A 天びん用語集に掲載しております。ご参照下さい。
 
 
 
 
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