JP2009036741A

JP2009036741A - 重量測定装置

Info

Publication number: JP2009036741A
Application number: JP2007203790A
Authority: JP
Inventors: Harukiyo Shimizu; 治浄清水
Original assignee: Kamacho Scale Co Ltd
Current assignee: Kamacho Scale Co Ltd
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2027-08-06
Also published as: JP4801020B2

Abstract

【課題】複数のデジタルロードセルを用いた重量測定装置において、容易かつ正確に各デジタルロードセルの異常を判定できるようにする。
【解決手段】偏荷重出力判定手段、出力偏差演算手段、異常判定手段を備え、複数のデジタルロードセルの各々が適切に接続設置されていることを前提として、それら各デジタルロードセルからの偏荷重出力の有無を判定し、偏荷重出力がない場合における出力偏差を演算し、同演算された出力偏差の値が所定の基準値よりも大きい場合に異常と判定して警告するようにした。
【選択図】図３

Description

この出願の発明は、複数のデジタルロードセルを用いた重量測定装置に関するものである。

例えばホッパースケールやパッカースケール、トラックスケールなどの自動はかりでは、計量容器、計量台の複数ある荷重作用点の適切な部分に例えばデジタルロードセル等の重量検出手段を設け、これら複数の重量検出手段各々の検出値を重量生成装置で積算することにより、対象とする被計量物の重量（トラックスケールなどの場合には積荷の重量を含めた総重量）を計測するようになっている（いわゆるマルチロードセル方式の採用・・・・例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３等を参照）
そして、このようなマルチロードセル方式を採用した重量測定装置の場合、上記複数のロードセルの各々には、測定精度や温度補償、対ノイズ性能等の観点から、最近ではロードセルユニット本体内に増幅器やＡ／Ｄ変換器、マイコン等を組み込んだデジタルタイプのロードセルの採用が多くなっている。

特開２００３−２８７０７号公報特開２００２−２４３５６２号公報特開２００６−１１２９８６号公報

ところで、以上のように複数のデジタルロードセルを用いて構成した重量測定装置の場合、異常発生時に何のデジタルロードセルが異常であるかを判定する必要が生じる。

しかし、このようなデジタルロードセルの異常判定に関し、上記従来のものでは、実際に測定された測定値の一定期間内の変化等に基いて行うものが殆どであり、実際に測定値を演算する前に容易に異常を判定することができるようにしたものはない。

また計量対象物の荷重がデジタルロードセルの起歪体部分に対して吊り下げ荷重として作用するように構成されており、同ロードセル部分の切断があった場合に下方側に設けたリミットスイッチの作動により異常と判定するようにしたものもあるが、そのようなものの場合、ロードセル切断以外の異常を判定することができない。

この出願の発明は、このような問題を解決するためになされたもので、複数のデジタルロードセルの各々が適切に接続設置されていることを前提として、それら各デジタルロードセルからの偏荷重出力の有無を判定し、偏荷重出力がない場合における出力偏差の値が所定の基準値よりも大きい場合に異常と判定することにより、実際に測定値を演算する前の段階で、ロードセル切断以外の原因による異常をも容易かつ正確に判定できるようにした重量測定装置を提供することを目的とするものである。

この出願の発明は、同目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。

（１）請求項１の発明
この発明は、荷重の作用点が複数の個所にある１つの計量対象物の重量を同荷重の作用点に対応して設けた複数のデジタルロードセルを用いて計測するようにしてなる重量測定装置であって、偏荷重出力判定手段、出力偏差演算手段、異常判定手段を設け、上記複数のデジタルロードセルの各々が適切に接続されていることを前提として、それら各デジタルロードセルからの偏荷重出力の有無を判定し、偏荷重出力がない場合における出力偏差の値が所定の基準値よりも大きい場合に異常と判定して警告を発生するようにしたことを特徴としている。

このような構成によれば、複数のデジタルロードセルの各々が全て適正に接続され、それら相互の間に偏荷重がない適切な荷重検出状態において、各ロードセルの出力偏差を演算記憶し、同出力偏差の値が所定の基準値よりも大きい場合に異常と判定して警告を発するようになっているので、ロードセル切断は素より、その他の原因による個々のデジタルロードセル各々の異常を実際の測定値を演算する前の段階で容易かつ適正に判定することが可能となる。

したがって、最終的な重量測定値の信頼性も向上する。

（２）請求項２の発明
この発明は、上記請求項１記載の発明の構成において、各デジタルロードセルに作用する荷重が本来均等であるにも拘わらず、所定値以上の偏荷重が発生した場合にも異常と判定して警告を発生するようにしたことを特徴としている。

このように所定値以上の偏荷重が生じている場合には、本来的に適正な荷重の検出がでぎず、各ロードセルの検出値を積算した重量値も誤ったものとなる。

したがって、そのような場合にもデジタルロードセルが異常であるとして警告を発生する。

（３）請求項３の発明
この発明は、上記請求項１又は２記載の発明の構成において、計量対象物の荷重がデジタルロードセルの起歪体部分に対して吊り下げ荷重として作用するように構成されており、該ロードセル部分の切断があった場合にも異常と判定して警告を発生するようにしたことを特徴としている。

このように、計量対象物の荷重がデジタルロードセルの起歪体部分に対して吊り下げ荷重として作用するように構成されている場合において、当該ロードセル部分の切断があった場合にも上記の場合同様に適正な検出を行うことができない。

したがって、上記の場合同様に異常として警告を発生させる。

（４）請求項４の発明
この発明は、上記請求項１，２又は３記載の発明の構成において、複数のデジタルロードセルの各デジタルロードセルからの測定出力がない時には接続自体が異常であると判定して警告を発生するようにしたことを特徴としている。

このように複数のデジタルロードセルの各デジタルロードセルからの測定出力がない場合にも、結局それらの各デジタルロードセルの出力の積に基く検出重量は誤ったものとなる。

したがって、該場合には各デジタルロードセルの内の何れかの又は全てのデジタルロードセルの接続が正常になされていないとして警告を発生する。

図１〜図４は、この出願の発明の最良の実施の形態に係る複数のデジタルロードセルを用いた重量測定装置の構成と作用を示している。

（装置の特徴）
この実施の形態の重量測定装置は、（ａ）複数のデジタルロードセルに作用する荷重が偏荷重となったことを検知して警報を発生する機能、（ｂ）当該複数のデジタルロードセル各々の出力値に基いて示される重量検出値の偏差を演算して所定のデータメモリに記録しておき、同演算された偏差が所定の基準値よりも大きい時に当該デジタルロードセルの故障を判定表示するとともに必要に応じて警報を発生する機能、（ｃ）同故障したデジタルロードセルが発見された場合において、当該デジタルロードセルに替えて異なる定格の正常なデジタルロードセルを用いて重量を測定することができる機能等を備えて構成されている。

（装置適用例の構成）
同重量測定装置は、先にも述べたように、ホッパースケール、パッカースケール、トラックスケール等の各種の自動はかりに適用することができるが、この実施の形態では、一例として例えば図１に示すような計量容器（ホッパー）１の前後左右４ケ所の側壁部分を各々係止具２ａ〜２ｄと、吊り下げ具３ａ〜３ｄの上下連結部材間に連結され、そのロードセル（起歪体）部分に計量容器１および計量容器１内の被計量物の荷重が作用するように構成された第１〜第４の４個のデジタルロードセル４ａ〜４ｄと、これら第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄを介して上記計量容器１を吊り下げ状態に支持する支持枠５と、上記吊り下げ具３ａ〜３ｄが切断された場合に計量容器１の下降を阻止するとともに必要なリミットスイッチＬＳを設けたストッパー部材６ａ〜６ｄとからなるホッパースケールとして構成されている。

（第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄの構成）
上記第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４は、それぞれ吊り下げ可能なカセット型の本体ケーシング内に、起歪体ＬＣ、起歪体ＬＣに設けたストレインゲージからのアナログ歪出力を所定の出力レベルに増幅する電圧増幅器Ａ、電圧増幅器Ａで所定のレベルに増幅されたアナログ出力を所定のサンプリングパルスでサンプリングすることにより作用する荷重値に応じたデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器Ａ／Ｄ、アナログ／デジタル変換器Ａ／Ｄからのデジタル荷重信号を入力側インタフェース回路Ｉ／Ｏを介して入力し、上記起歪体ＬＣの形状等に基く負荷特性（直線性、ヒステリシス特性など）の補正や温度補償を行うマイコンユニットＣＰＵ、マイコンユニットＣＰＵからの補正された荷重検出値を外部の重量生成装置（パーソナルコンピュータＰＣ／プログラマブル・ロジック・コントローラＰＬＣなどにより構成）１０に出力する出力側インタフェース回路Ｉ／Ｏの各々を一体に組み込んだモジュール構造体よりなっている。

これら第１〜第４の各デジタルロードセル４ａ〜４ｄは、それぞれ上記計量容器１の前後左右４ケ所の取付け位置との関係を含めて個別に識別番号（デジタルコードＮｏ）を有しており、後述する重量生成装置１０の指示計ＤＩＳＰ₁のデジタル表示画面部分から個々のデジタルロードセル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの正常／異常状態を把握することができるようになっている。

そして、第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄの内の何れかのデジタルロードセルが異常（故障）であることが分かった場合、当該デジタルロードセル自体又は当該デジタルロードセルの上記本体ケーシング内に収納されているモジュール構造体（ＬＣ，Ａ，Ａ／Ｄ，Ｉ／Ｏ，ＣＰＵ，Ｉ／Ｏ）部分を新たな同じ定格のもの（又は同じ定格のものがない場合は異なる定格のものでもよい・・・後述）に交換して測定を継続することができるようになっている。

（重量生成装置１０の構成）
一方、重量生成装置１０は、上記第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄの出力に対応したインタフェース回路Ｉ／Ｏと、この入力インタフェース回路Ｉ／Ｏを介して入力される上記第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄの重量検出値を積算して重量値と
して表示する重量指示計ＤＳＰ₁と、上記第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄの重量検出値（ディジット値）をそれぞれ演算部に入力し、上記第１〜第４の各デジタルロードセル４ａ〜４ｄの同検出出力値に基いて本来均等であるべき第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄ間に作用する荷重が偏荷重となっていることを判定し、アラーム音発生装置Ｂを駆動させて警告音を発生させる一方、また上記第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄの検出出力値（ディジット値）で示される重量検出値の偏差を演算して偏差データメモリＭ₁に記録しておき、同偏差データに基いて第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄ各々の異常（故障）を判定表示するとともに必要に応じてアラーム音発生装置Ｂを駆動してオペレータに警告音を発生させ、また同異常な（故障した）デジタルロードセルが発見された場合において、当該デジタルロードセルに替えて異なる定格の正常なデジタルロードセルを用いて重量を測定する測定プログラムを備えた演算処理ユニット１０ａと、状態等表示部ＤＩＳＰ₂と、予じめデジタルロードセル４ａ〜４ｄの個数や識別番号等を記憶（登録）させているメモリＭ₂とから構成されている。

（第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄの接続状態および偏荷重、故障等の判定方法）
上記重量生成装置１０の演算処理ユニット１０ａは、例えば図３のフローチャートのステップＳ₁〜Ｓ₈に示すようにして、第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄ各々の適正な接続状態（接続の有無）、偏荷重の有無、異常セル（故障セル）の有無などを判定する。

すなわち、電源ＯＮにより計量が開始されると、先ずステップＳ₁で上記第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄからの重量検出値（ディジット値）を演算部に入力する。

次にステップＳ₂で、上述したメモリＭ₂からの登録個数データおよび識別番号データで示される同第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄ各々からのディジット入力があるか否かに基いて、それら各デジタルロードセル４ａ〜４ｄの各々が全て適正に（実際に）接続されているか否かを判定し、全てに接続有りの場合には次のステップＳ₄に進むが、何れか１つでも接続されていない場合には接続無しと判定して、ステップＳ₈に進み、上述のアラーム音発生装置（ブザー等）Ｂを駆動してオペレータに警告を発する。

第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄの各々が適正に接続されているとして、上記ステップＳ₂からステップＳ₃に進んだ場合には、同ステップＳ₃で上記第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄからの重量検出値が安定したか否かを判定し（安定するまで待ち）、安定したとしてＹＥＳ判定がなされると、ステップＳ₄に進んで同重量検出値の傾き度合（％）から偏荷重の有無（所定％以上の偏よりがないか否か）を判定する。

そして、その結果、偏荷重有りと判定された場合には、上述の接続無しの場合と同様にステップＳ₈に進んで警告音を発生させる。

この場合、基準となる偏荷重の値は、例えば使用者が重量生成装置１０側の指示計１０ａで任意に設定できるようになっており、例えば偏荷重が１０％発生すると、同１０％を越えた時点で警告表示を指示計１０ａの画面に表示するとともに警告音を発する。

今例えば図１および図４のような異なる定格の２つのホッパースケール４ａ，４ｂの例で言うと、偏荷重１０％、すなわち４ａ，４ｂの何れかが、５００×１０＋５００＝５５０ｋｇを超えると、警告を発生することになる。

他方、偏荷重を生じていない偏荷重なしの場合には、そのままステップＳ₅に進んで、その時の重量検出値を一応正常な検出値としてメモリＭ₁に記録する。そして、さらに続くステップＳ₆で、その値をベースに第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄ４組の検出値各々の偏差値を演算して偏差値記憶メモリＭ₁にメモリする。

この場合同偏差値の計算は、例えば入学試験の偏差値を算出する場合と同様に、次のようにして行う。

各重量検出値の偏差値＝１０×（（実測値−平均値）／標準偏差（σ）＋５０
次に、その上で上記第１〜第４の各デジタルロードセル４ａ〜４ｄ各々の重量検出値の偏差値が所定の基準値（例えば、４５〜５５の範囲で任意の値に設定）よりも大であるか、同基準値以下であるかを判定し、それぞれが基準値以下である場合には故障セルは無しと判定して、当該故障等判定制御を終えて正常な計量制御動作に移行する。

他方、第１〜第４のデジタルロードセル４ａ〜４ｄの内の何れか１つのデジタルロードセルの検出出力値でも上記基準となる偏差値（４５〜５５）よりも大きいものがあれば、上述のステップＳ₈に進んで故障セル有りとして警告音を発生させる。

さらに、以上の場合、計量対象物の荷重がデジタルロードセル４ａ〜４ｄの起歪体Ｌｃ，Ｌｃ・・部分に対して吊り下げ荷重として作用するように構成されており、該ロードセル部分の切断があった場合にも異常と判定して警告を発生するようにすることもできる。

このように、計量対象物の荷重がデジタルロードセル４ａ〜４ｄの起歪体Ｌｃ，Ｌｃ・・部分に対して吊り下げ荷重として作用するように構成されている場合において、当該ロードセル部分の切断があった場合にも上記各場合同様に適正な重量値の検出を行うことができない。

したがって、このような場合にも同様に異常と判定して、警告を発生させることができる。

このようにすると、例えば上述のようなリミットスイッチＬＳ，ＬＳ・・（図１参照）を使用しなくても、予じめ各種の原因により故障したデジタルロードセルを見つけることができるようになる。

その結果、上述のリミットスイッチＬＳ，ＬＳ・・を実質的に不要とすることができ、より低コスト化が可能となる。

これらの結果、オペーレタは、以上のようにして異常（故障）と判定されたデジタルロードセルを上述した識別番号を基に把握して、当該デジタルロードセル（あるいはその回路モジュール部分）を交換して改めて適正な計量動作に移行することができる。

なお、以上の基準となる偏差値（４５〜５５）は、ユーザーが重量生成装置１０側の指示計ＤＩＳＰ₁で自由に設定できるようになっている。

また、上記偏差値の計算式を入学試験のものと同じにしたのは、できるだけユーザーが使用しやすいようにすることを考慮したものである。

（異なる定格のデジタルロードセルを使用した重量の計測）
以上のようにして故障有りとの判定がなされ、当該デジタルロードセル（あるいはその回路モジュール部分）を交換する場合、同一の定格のものが準備されている場合には、それを使用するのが好ましい。

しかし、ユーザー側の状況によっては、同一の定格のものがない場合も生じ得る。そのような場合、従来の測定装置では、測定を継続することができなかった。

そこで、この実施の形態の重量生成装置１０の演算処理ユニット１０ａでは、このような問題を解決するために、異なる定格のデジタルロードセル（又はその回路モジュール）を用いて重量測定を継続できるような演算プログラムを備えて構成されている。

今、例えば上記図１のようなホッパースケールの場合において、第１，第２のデジタルロードセル４ａ，４ｂに図４のような異なる定格のものを使用したとすると、図示のような荷重の分担関係になる。

すなわち、同図４に示すように、計量容器１に１．０ｔのものを載せると、その定格如何にかかわらず第１，第２の２つのデジタルロードセル４ａ，４ｂはともに０．５ｔの荷重を受け、通常この２つの計数データ（ディジット値）の積算値（総和）が図２の重量指示計ＤＩＳＰ₁に表示される。

ところで、上記第１，第２のデジタルロードセル４ａ，４ｂ各々の計数データは、通常下記のように出力される。

第１のデジタルロードセル４ａは、定格容量＝１ｔ、定格出力６０万、目量＝０．２ｋｇで０．５ｔであるから、その計数値は３０万カウント
第２のデジタルロードセル４ｂは、定格容量＝２ｔ、定格出力１００万、目量＝０．５ｋｇで０．５ｔであるから、その計数値は２５万カウントとなる。

このように、デジタルロードセルの定格が違うと出力される計数データのディジット値が違ってくる。このため、各々のディジット値を例えば重量単位ｋｇに変換し（もちろん同装置が使用される国によっては他の重量単位でもよい）、正確な重量値を算出する必要がある。

したがって、実際の重量生成装置１０で使う計算式は次のようになる。

デジタルロードセル＝(定格容量)×(実測値)／(定格出力)×(デジタルロードセルの個数)より、
第１のデジタルロードセル4a＝1,000(kg)×30万(カウント)／ 60万×2＝500(kg)
第２のデジタルロードセル4b＝2,000(kg)×25万(カウント)／100万×2＝500(kg)
ここで注意しなければならないのは、さらに第１のデジタルロードセル４ａと第２のデジタルロードセル４ｂとの測定精度が違うことである。そして、この場合、測定精度が悪い方のデジタルロードセルの精度を当該はかりの精度とする。

したがって、精度が悪く、秤量の低い方のデジタルロードセルが、当該はかりにとって必要とされるべき能力量に違反していない限り、異なる定格のデジタルロードセル４ａ，４ｂを利用したはかりは有効に使用することができる。

その結果、同じ定格のデジタルロードセルがないような場合にも異った定格のデジタルロードセルを用いて測定を継続することができ、非常に便利になる。

なお、この実施の形態のホッパースケールのような自動計量器（自動はかり）の許容誤差は、日本工業規格（ＪＩＳＢ７６０３−１９８６：５．性能−５．１許容誤差）では下記の表のように定められている。

上述の例では定格容量１ｔ、目量０．５ｋｇであるから、この表の等級１級の静的許容誤差を満たしている。したがって、この実施の形態の重量測定装置は、法的にも十分に対応することができる

この出願の発明の最良の実施の形態に係る重量測定装置のハード構成を示す該略図である。同重量測定装置の電気回路構成を示すブロック図である。同重量測定装置におけるデジタルロードセルの接続状態、偏荷重状態、故障状態を判定する判定動作を示すフローチャートである。同重量測定装置において異なる定格のデジタルロードセルを用いて重量測定を行う場合の説明図である。

符号の説明

１は計量容器、２ａ〜２ｄは係止具、３ａ〜３ｄは吊り下げ具、４ａ〜４ｄは第１〜第４のデジタルロードセル、１０は重量生成装置、１０ａは演算処理部、ＤＩＳＰ₁は重量指示計、ＤＩＳＰ₂は状態等表示部、Ｍ₁は偏差値データメモリ、Ｂはアラーム音発生装置である。

Claims

荷重の作用点が複数の個所にある１つの計量対象物の重量を同荷重の作用点に対応して設けた複数のデジタルロードセルを用いて計測するようにしてなる重量測定装置であって、偏荷重出力判定手段、出力偏差演算手段、異常判定手段を設け、上記複数のデジタルロードセルの各々が適切に接続されていることを前提として、それら各デジタルロードセルからの偏荷重出力の有無を判定し、偏荷重出力がない場合における出力偏差の値が所定の基準値よりも大きい場合に異常と判定して警告を発生するようにしたことを特徴とする重量測定装置。
各デジタルロードセルに作用する荷重が本来均等であるにも拘わらず、所定値以上の偏荷重が発生した場合にも異常と判定して警告を発生するようにしたことを特徴とする請求項１記載の重量測定装置。
計量対象物の荷重がデジタルロードセルの起歪体部分に対して吊り下げ荷重として作用するように構成されており、該ロードセル部分の切断があった場合にも異常と判定して警告を発生するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の重量測定装置。
複数のデジタルロードセルの各デジタルロードセルからの測定出力がない時には、デジタルロードセル自体の接続が異常であると判定して警告を発生するようになっていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の重量測定装置。