JP2011247878A - 指示計 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な重量が指示計に表示されない原因を調査する際の人的・経済的負担を軽減する指示計を提供する。
【解決手段】秤１の載台１０に載置された被計量物に応じてロードセル１１が出力する荷重信号や、温度センサでなる温度監視部２３が出力する温度信号をＡ／Ｄ変換して、不具合原因を調査する際に有用なデジタルデータでなる不具合調査用情報を生成し、この不具合調査用情報を同期して指示計２に抜き差し交換可能なＵＳＢメモリに記憶する。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷重検出器からの荷重信号に基づいて被計量物の重量を表示するように構成された計量システムに備えられる指示計に関するものである。

車両などを被計量物とする載台の荷重を検出する荷重検出器を有する多くの計量システムには、当該荷重検出器が出力する荷重信号を処理して被計量物の重量を表示する指示計が備えられている（例えば特許文献１）。

特開平５−３２２６３７号公報

このような指示計では、様々な原因により、被計量物の正確な重量が表示されない不具合が生じることがある。例えば、荷重検出器が故障し、若しくは、当該荷重検出器と指示計との接続ラインが一部断線するなどして正確な荷重信号が指示計に入力されない、または、当該接続ライン近傍に存在するノイズ源から混入したノイズが荷重信号に重畳するなどの原因で、このような不具合が生じることがある。

従来、計量システムでこのような不具合が生じると、作業者は、原因調査用機器を設置し、原因調査用信号を信号処理して取得した原因調査用情報に基づいて調査を行っていた。そのため、原因調査用機器設置やケーブル配線などの作業実施が、当該原因調査を行う上で必要不可欠であった。

また、不具合が常時または定期的に出現していれば、その原因調査に要する時間は比較的短くて済むが、不具合出現タイミングが不定期な場合、指示計に表示される重量や原因調査用情報を監視し続けながら不具合出現を待たなければならない。

したがって、作業者は、原因調査用機器を購入・所持し、且つ、原因調査用機器設置・ケーブル配線・指示計に表示される重量や原因調査用情報の監視などに時間を費やさなければならず、経済的・人的負担が非常に大きかった。

ここで、原因調査用機器とは、信号処理・表示機能を有する機器である。例えば、電子計算機やオシロスコープなどである。原因調査用信号とは、指示計で正確な重量が表示されない原因を調査するために有用な信号である。少なくとも荷重検出器が出力する荷重信号を含むものであれば、例えば、荷重検出器への印可電圧を示す電圧信号や、計量システムの環境温度を示す温度信号などを含んでも良い。不具合出現タイミングが不定期な場合とは、例えば、その発生タイミングが不定なノイズが荷重信号に重畳して不具合が出現している場合などである。

本発明は、上述のような点を鑑みてなされたものであって、被計量物の正確な重量が指示計に表示されない不具合の原因を調査する際の人的・経済的負荷を軽減することを目的とする。

特許請求の範囲の請求項１に記載の通り、本発明の指示計は、少なくとも荷重検出器が出力する荷重信号に基づいて被計量物の重量を表示する指示計であって、原因調査用情報を同期して記憶する情報記憶部を備えている。

原因調査用情報が情報記憶部に同期して記憶されているので、指示計が表示する重量をリアルタイムで監視し続けなくても、任意の時間で当該原因調査用情報を解析して不具合原因を調査することができ、人的・経済的負担が大きく軽減される。

同請求項２に記載の通り、本発明の指示計では、原因調査用情報を、抜き差し交換可能な媒体に記憶、転送または複製することが可能なように前記情報記憶部が構成されている。

ケーブル配線することなく原因調査用情報を外部に取り出すことができるので、不具合原因調査のためだけに配線作業を行う必要がない。任意の場所や時間で調査が可能なので、不具合原因の調査を早期に終了したいときなどに、サイズや費用などの観点から携帯に不向きな大型若しくは高速な原因調査用機器を比較的容易に用いることができ、多くの経験や技量を有する技術者に、事務所などで調査を行わせることもできる。情報記憶部の記憶容量が比較的小さくても、媒体交換や上書き記憶などで大容量のデータを漏れなく取得することができる。即ち、調査時間・人工削減または記憶容量の小容量化により人的・経済的負荷が軽減される。

同請求項３に記載の通り、本発明の指示計は、前記情報記憶部が記憶する原因調査用情報を選択する情報選択部を備えている。

不具合原因の解析に必要な原因調査用情報のみを選択すれば、記憶すべき情報の容量は小さくなる。また、例えば、温度管理の行き届いた環境で当該指示計を含む計量システムが運用されているような場合には、不具合原因の調査に不要な温度情報は選択不要である。そこで、温度情報を選択しなければ記憶すべき情報の容量が小さくできる。

記憶する情報容量が小さければ、情報記憶部を少容量にできるので経済的な利点があり且つ、情報解析に必要な時間や労力が小さくなるので人的・経済的な利点がある。

同請求項４に記載の通り、本発明の指示計は、前記情報記憶部が記憶する原因調査用情報を解析して不具合原因を推定する不具合原因推定部を備えている。

例えば、荷重信号に対応する情報の解析により、被計量物が載台に載せられてない状態の重量を零に合わせる零点調整の毎に、常にマイナス側またはプラス側への調整が必要であるなどの傾向を発見すれば、荷重検出器故障が生じている可能性があると推定される。

不具合原因推定部が推定する不具合原因を参考にできるので、不具合原因特定に多くの知識を有する技術者を派遣したり調査に多くの時間を充てる必要が無く、人的・経済的な利点がある。

本発明を採用することで、被計量物の正確な重量が表示されない不具合原因を調査する際の人的・経済的負荷を軽減することが可能な指示計を提供することができる。

本発明の指示計を備えた計量システムの構成図 原因調査用情報に現れるパターンを示す表 原因調査用情報の時刻情報と加重情報との関係を示すグラフ 原因調査用情報の荷重情報と温度情報との関係を示すグラフ 計量直前から計量直後における、原因調査用情報の荷重情報を示すグラフ 不具合原因推定部の動作を示すフローチャート

図１に示すように、秤１と指示計２とを備えて計量システムが構成されている。秤１には載台１０と、載台１０に載置された被計量物の重量を検出する荷重検出器としてのアナログ式ロードセル１１が備えられている。指示計２には、荷重信号を処理して重量表示を行うＣＰＵ２０と、入力された信号をＡ／Ｄ変換するＡＤ変換部２１と、ロードセル１１に印可する電圧を供給する電源部２２と、計量システムの環境温度を監視する温度センサでなる温度監視部２３と、ＣＰＵ２０の動作プログラムを記憶するメモリ２４と、マン・マシン・インタフェースである操作表示部２５とが備えられている。

指示計２は、当該重量表示に関しては従来の指示計２と同様に動作し、ロードセル１１が出力する荷重信号に基づいて被計量物の重量を表示するように構成されている。当該動作について説明すると、操作表示部２５に備えられた不図示の電源スイッチなどの操作キーが操作されて計量システムが起動されると、メモリ２４に記憶された動作プログラムがＣＰＵ２０により実行され、ＣＰＵ２０からの指令を受けた電源部２２によりロードセル１１に所定の電圧が印可される。秤１の載台１０に被計量物が載置されると当該被計量物に対応した荷重信号がロードセル１１から指示計２に入力される。当該荷重信号はＣＰＵ２０からの指令を受けたＡＤ変換部２１により所定間隔でサンプリングされてＡ／Ｄ変換され、荷重情報としてＣＰＵ２０に入力される。

ＣＰＵ２０は、メモリ２４に記憶された動作プログラムの１つである重量算出用プログラムを実行して荷重信号に応じた重量を算出した後、温度監視部２３から取得した温度情報に基づいて当該重量を補正し、不図示のドライブ回路を駆動して操作表示部２５に備えられたタッチパネル式の液晶パネルに被計量物の重量を表示する。

＜第一の実施形態＞
指示計２には、本計量システムで正常な重量が表示できない不具合が生じた際の原因調査に有用な信号である原因調査用信号を信号処理して得られる情報である原因調査用情報を同期して記憶する情報記憶部と、情報記憶部が記憶する情報を選択する情報選択部とが備えられている。

情報記憶部は、指示計２に抜き差し交換可能な媒体の一例であるＵＳＢメモリに対する原因調査用情報をリードライトするドライブ回路２７などの周辺回路と当該周辺回路を制御する制御部で構成される。情報選択部は、液晶パネルのドライブ回路などの周辺回路（不図示）と当該周辺回路を制御する制御部で構成される。これらの制御部は、夫々に対応する機能を具現化するプログラムがＣＰＵ２０で実行されて指示計２に形成される機能ブロックである。情報記憶部と情報選択部とは操作表示部２５の操作に応じて起動・停止される。

情報選択部は、不具合原因調査に有用な情報の情報名を一覧形式やマトリクス形式で配置した情報選択画面を操作表示部２５に備えられた液晶パネルに表示する。不具合原因調査に有用な情報には、ＣＰＵ２０が少なくとも重量表示算出に用いる情報（例えば、荷重情報や温度情報など）が含まれるが、例えば、センシング電圧情報や時刻情報なども含まれる。

ロードセル１１への正味の印可電圧が通常想定されている電圧降下分より低下しているような場合には、正しい重量を示さない場合があるため、このような原因を特定する際にセンシング電圧情報は有用である。時刻情報は、不具合発生時の時刻を求めることができ、例えば、所定時刻に発生するノイズのノイズ源などの特定に有用であるからである。

ここで、荷重情報、温度情報、センシング電圧情報とは、ロードセル１１が出力する荷重信号と、温度監視部２３が出力する温度信号と、電圧降下分を考慮したロードセル１１への正味の印可電圧であるセンシング電圧とを夫々ＡＤ変換したデジタル値である。時刻情報は、指示計２内部に備えられた時計回路２６が出力するデジタル情報である。

情報選択部は、情報選択画面の情報名がタッチされると、当該情報名が選択されたことがわかるように表示態様を変化（反転、強調、点滅など）させる。また、選択された情報名が再度タッチされると、選択されていないことがわかるように表示態様を元に戻す。情報選択画面に配置された確定キーが操作されると、当該選択された情報を記憶するように情報記憶部に指示する。

情報記憶部は、情報選択部により複数種類の原因調査用情報が選択されている場合、夫々を同期してＵＳＢメモリに記憶するように構成されている。情報選択部により荷重情報と温度情報とセンシング電圧情報が選択されている場合、情報記憶部は、ロードセル１１が出力する荷重信号と、温度監視部２３が出力する温度信号と、電圧降下分を考慮したロードセル１１への正味の印可電圧であるセンシング電圧とをＡＤ変換部２１を制御してデジタル情報でなる荷重情報と温度情報とセンシング電圧情報として取得し、時刻情報を含め、これら夫々を同期してＵＳＢメモリに記憶する。

このようにして情報記憶部がＵＳＢメモリに記憶した原因調査用情報の一例を表１に示す。表１に示すように、情報記憶部は、時刻情報を年月日列及び時刻列に、荷重信号を荷重情報列に、センシング電圧情報をセンシング電圧情報列に、温度情報を温度情報列に、夫々同期して記憶する。

なお、表１における、荷重情報、センシング電圧情報および温度情報はＵＳＢメモリに記憶される際のデジタル値であり、液晶パネルに表示される際には、ＣＰＵ２０により所定の演算式に基づいて一般的な単位に換算されて表示される。例えば、荷重情報であればグラム表記に変換されて表示される。ただし、ＵＳＢメモリに記憶するのは、これに限定するものではない。つまり、情報記憶部は前記デジタル値でなく、一般的な単位である、例えばＳＩ基本単位に換算して原因調査用情報を記憶しても良い。

表１には、１秒ごとにサンプリングされた原因調査用情報が記憶されているが、本実施形態における一例であり、本発明のサンプリング周期を１秒に限定するものではない。例えば、情報選択部が表示する情報選択画面に周期指定枠を備え、当該枠に指定されたサンプリング周期で情報記憶部が原因調査用情報を記憶するように構成しても良い。

情報記憶部は、原因調査用情報を記録する容量が残り少なくなると、操作表示部２５を介してその旨を報知し、ＵＳＢメモリの交換を作業者に促す。ＵＳＢメモリの交換中の原因調査用情報をメモリ２４に仮記憶し、交換後のＵＳＢメモリに当該仮記憶した原因調査用情報を転送して記憶する。このように構成されているので、原因調査用情報を欠落することなく確実に記憶することができる。なお、ＵＳＢメモリの交換中の原因調査用情報をメモリ２４に仮記憶せず、原因調査用情報を取得しないように構成されていてもよい。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の説明にあたって、第一実施形態の部位と同一の部位には同一の番号を付して説明する。以下の実施形態においても同様とする。第二実施形態の情報記憶部は、原因調査用情報をメモリ２４に記憶するように構成されている。そして、操作表示部２５に対する操作に対応して、当該原因調査情報を媒体に転送または複製する。情報記憶部は、原因調査用情報を記憶する容量がメモリ２４に十分に確保できないときに、ＵＳＢメモリへの当該原因調査情報の転送または複製を促す旨を報知するように構成されていても良い。

ここで、転送と複製の違いについて説明すると、前者は、媒体に書き込み完了した原因調査用情報をメモリ２４から削除するものであり、例えば、メモリ２４の容量に余裕がないときに有用である。後者は、原因調査用情報を媒体に書き込んだ後もそのままメモリ２４に残すものであり、原因調査用情報を複数の媒体に書き込むような場合に有用である。

＜第三実施形態＞
第三実施形態の指示計２は、情報記憶部が記憶する原因調査用情報を解析して不具合原因を推定する不具合原因推定部を備えている。不具合原因推定部は、動作プログラムを実行するＣＰＵ２０により指示計２に具現化される。不具合原因推定部は、操作表示部２５の操作に応じて起動・停止される。

各種の不具合原因が発生しているときに、原因調査用情報に現れるパターンが、メモリ２４に記憶されている。不具合原因推定部は、原因調査用情報に基づく解析結果を当該パターンと照合して不具合原因を特定し、操作表示部２５に指示して液晶パネルに当該不具合原因を表示するように構成されている。

図２は、メモリ２４に記憶された当該パターンを表形式で表したものである。不具合原因推定部は、メモリ２４に記憶された原因調査用情報の解析結果を各パターンと照合し、合致するパターンがあれば、そのパターンの不具合が生じているものと推定し、対応する解決策を報知するように構成されている。

＜パターン１＞
荷重信号を導通するケーブルのシールドが不足しているとき、センシング電圧情報は安定しているが、商用電源をノイズ源とするノイズが荷重情報に重畳することがある。このような状態は図２に示す表にパターン１として記憶されている。図３は、このような場合の時間情報と荷重情報との関係を示すグラフである。不具合原因推定部は、センシング電圧情報が略一定値に安定しているとき、原因調査用情報の時刻情報と荷重情報との関係から、その周期性を解析するように構成されている。不具合原因推定部は、その周期性が図３のグラフに示すような商用電源の周波数と同様の５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周期性を有するとき、当該現象が生じる原因を、荷重信号を導通するケーブルのシールド不足であると推定し、操作表示部２５を介して液晶パネルにパターン１の解決策を表示する。

＜パターン３＞
ロードセル１１の温度特性またはＡＤ変換部２１の温度特性に異常が生じているとき、センシング電圧は安定していても、予め設定した所定時間の間（少なくとも、ある一日において気温が数度変化する程度の時間を設定するのが好ましい）に予め設定した範囲内にその値が収まっている荷重情報（被計量物が載台１０上にない状態の荷重情報が好適である）と、温度情報との関係を示すグラフの存在位置が所定範囲を逸脱することがある。このような状態は図２のパターン３として記憶されている。図４は、このような場合の荷重情報と温度情報との関係を示すグラフであり、この関係は一次関数で表される。

不具合原因推定部は、センシング電圧情報が略一定値に安定しているとき、予め設定した所定時間の間に予め設定した範囲内にその値が収まっている荷重情報と、温度情報との関係を示す一次関数を求めるように構成されている。ロードセル１１またはＡＤ変換部２１の温度特性が正常であれば、当該一次関数の傾きは予め設定された所定範囲内（図４のハッチング領域）に収まるので、不具合原因推定部は、その一次関数が図４のグラフに示す所定範囲外に位置するとき、当該現象が生じる原因を、ロードセルまたはＡＤ変換部の温度特性異常であると推定し、操作表示部２５を介して液晶パネルにパターン３の解決策を表示する。

＜パターン４＞
電源部２２は、商用電源から得た電圧を所定電圧まで降圧し、安定化してロードセル１１に印可するため、被計量物の重量や気温などの影響により、センシング電圧が変動することはほとんど無い。つまり、センシング電圧が不安定な状態は、電源部２２に何らかの不具合が生じている可能性が高い。このような状態は図２のパターン４として記憶されている。不具合原因推定部は、センシング電圧情報が不安定であるとき、当該現象が生じる原因を電源部２２に何らかの異常が生じていると推定し、操作表示部２５を介して液晶パネルにパターン４の解決策を表示する。

＜パターン５＞
秤１が、車両を被計量物とし、ピットを掘って載台を設置するトラックスケールである場合、車両の乗降により載台１０が枠体に衝突しないように、ストッパが設けられている。計量中に車両からこぼれ落ちた積載物などが、このストッパに挟まると、計量直後の値が計量直前の値まで戻らない。このような状態は図２のパターン５として記憶されている。図５は、このような場合の計量直前から計量直後の荷重情報を示すグラフである。

不具合原因推定部は、温度情報、センシング電圧情報が安定しているとき、計量直前と計量直後の荷重情報を比較し、後者の値が前者の値にまで戻らないとき、当該現象が生じる原因を異物の挟み込みであると推定し、操作表示部２５を介して液晶パネルにパターン５の解決策を表示する。

ここで、不具合原因推定部は、荷重情報の値が、予め設定した所定の閾値以上となり、且つ、その後、予め設定した所定の時間以上略変動しない期間があり、その後、前記一定の値より減少した値で予め設定した所定の時間以上略変動しない期間があると、計量が行われたと判断し、前記閾値以上となる前の荷重情報の値を計量直前の値とし、前記一定の値より減少した値を計量直後の値として、上記の推定を行うように構成されている。

＜パターン６＞
載台１０が野外に設置されているとき、降雨や降雪の影響を受けることがある。そこで、降雨や降雪の影響がないものとして計量値を表示する零トラッキング機能が、指示計２には搭載されている。この機能により、指示計２は、荷重情報の変化量が、零トラッキング範囲以下の値（計量法対応時には、目量の１／２以下）であるときには、その変化が無かったものとして計量値を表示するように構成されている。

ところが、この機能のため、降雨量や降水量が少なく、且つ、長時間降り続けると、載台１０上に多くの水や雪がたまっているにも関わらず、指示計２の表示する計量値は零となる。このような状態で、被計量物の計量を開始すると、計量中に水や雪が載台１０より落ちて風袋が変化し、正確な計量値を得られない場合がある。このような状態は図２のパターン６として記憶されている。

不具合原因推定部は、温度情報、センシング電圧情報が安定しているとき、計量直前と計量直後の荷重情報を比較し、後者の値が前者の値より小さいとき、当該現象が生じる原因を、載台上にたまった雨や積もった雪の量が被計量物の乗降（載降）により変動したためであると推定し、操作表示部２５を介して液晶パネルにパターン６の解決策を表示する。

なお、載台近傍に降雨計や降雪計を備え、それらから出力される信号（情報）を原因調査用情報として記憶するように情報記憶部が構成され、降雨・降雪情報を加味して、パターン６に合致する不具合か否かを推定するように不具合原因推定部が構成されていても良い。さらに、インターネットや電話回線などの情報通信網と接続する通信部を指示計２に備え、前記通信部を介して取得した気象庁などが発表する降雨・降雪情報を記憶するように情報記憶部が構成され、当該降雨・降雪情報を加味して、推定しても良い。

図６は、不具合原因推定部が不具合原因を推定し、対応する解決策を報知する際のフローチャートである。ステップＳ１において、オペレータが操作表示部２５の液晶パネルに表示された指示計２の操作画面（不図示）に配置された「不具合原因推定」ボタンをタッチすると、不具合原因推定部が起動される。

ステップＳ２において、不具合原因推定部は原因調査用情報を解析し、メモリ２４に記憶されたパターンとの照合を行う。ステップＳ３において、合致するパターンを発見すると、当該パターンに対して記憶された原因により不具合が生じているものと推定する。ステップＳ４において、推定した原因の解決策を、操作表示部２５を介して液晶パネルに表示する。ステップＳ５において、前記操作画面に配置された「原因推定終了」ボタンがタッチされると、不具合原因推定部が停止される。

＜第四の実施形態＞
原因調査用情報を記録する期間が長くなると、その記録に必要な容量は増大する。また、原因調査用情報が増大するにつれて、その解析に要する時間は一般的に長くなる。ところで、原因調査用情報の解析により、図２に示す表のパターン１のような周期的変動を発見する場合、その周期は一般的に一週間単位などの長周期になることは稀であり、多くは数時間分の原因調査用情報があればよい。一方、パターン２のような不定周期の変動を発見する場合、一週間程度の長期間に渡って記録した原因調査用情報を解析しなければ発見できないことが多い。

そこで、情報記憶部は、原因調査用情報を記録する際、記録し始めてから暫くはサンプリングした全てのデータを記録し、その後は、あらかじめ定めた閾値を超える変動があったもののみ、記憶するように構成されている。具体的には、例えば、情報選択部が表示する情報選択画面に、前記全てのデータを記録する期間と、閾値を設定する枠を備え、これらの枠に指定された期間、閾値に基づいて、情報記憶部は、原因調査用情報を記憶するように構成されている。

この構成を採用することで、不具合原因の推定に影響を与えることなく、原因調査用情報の記憶量を削減することができる。

＜その他の実施形態＞
第一から第四実施形態では、荷重検出器としてアナログ式のロードセル１１を用いたが、デジタル式のロードセルを使用するものであっても良い。情報記憶部が原因調査用情報を記憶する媒体はＵＳＢメモリ以外のＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどでもよく、デジタルデータが記憶可能で、且つ、指示計２に対して抜き差し交換可能な媒体であれば良い。この場合、情報記憶部は採用する媒体に対応するドライブ回路を有する。

情報記憶部は指示計２に抜き差し交換可能な媒体の一例であるＵＳＢメモリに、原因調査用情報を記憶、または、メモリ２４から転送もしくは複写するものとしたが、このような媒体に対応するドライブ回路を有さず、常にメモリ２４にのみ記憶するものであっても良い。この場合、情報記憶部は当然に媒体のドライブ回路を有する必要はない。指示計２が情報選択部を備えているものとしたが、原因調査用情報の全てを常に記憶するものであっても良い。

１：秤
２：指示計
１０：載台
１１：荷重検出器（ロードセル）
２０：ＣＰＵ
２１：ＡＤ変換部
２２：電源部
２３：温度監視部
２４：メモリ
２５：操作表示部
２６：時計回路
２７：ＵＳＢドライブ回路

Claims (4)

1. 少なくとも荷重検出器が出力する荷重信号に基づいて被計量物の重量を表示する指示計であって、
   原因調査用情報を同期して記憶する情報記憶部を備えている指示計。
2. 原因調査用情報を、抜き差し交換可能な媒体に記憶、転送または複製することが可能なように前記情報記憶部が構成されている請求項１に記載の指示計。
3. 前記情報記憶部が記憶する原因調査用情報を選択する情報選択部を備えている請求項１または２に記載の指示計。
4. 前記情報記憶部が記憶する原因調査用情報を解析して不具合原因を推定する不具合原因推定部を備えている請求項１から３の何れかに記載の指示計。