JP2012013466A

JP2012013466A - 計量ユニット

Info

Publication number: JP2012013466A
Application number: JP2010148395A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Fujiwara; 一志藤原; Hajime Kamata; 一鎌田
Original assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Current assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: JP5487029B2

Abstract

【課題】ユーザが求めるインターフェースなどに適切に応えることができる計量ユニットを提供する。
【解決手段】カバー２０の側面に設けられた開口２３と、この開口２３を塞ぐ、コネクタが取付けられた裏蓋２２と、計量機構の計測結果から計量データを演算する演算手段が搭載されたメイン基板７０と、計量データのデータ伝送に用いるインターフェースが搭載されたインターフェース基板７１と、メイン基板７０及びインターフェース基板７１に供給する直流電圧を発生する電源基板７３とを備え、電源基板７３が裏蓋２２の内側に取り付けられ、インターフェース基板７１とメイン基板７０とがベース２１上の異なる位置に配置される。メイン基板７０、インターフェース基板７１、電源基板７３が分かれているため、ユーザが希望する種類のインターフェース基板や電源基板を組み込むことでユーザの要望に応えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、製造ラインに流れる製品などの重量を計測する計量ユニットに関し、計測データを各種の規格に基づいてデータ伝送できるようにしたものである。

製造ラインなどに組み込まれた計量ユニットは、下記特許文献１に記載されているように、移送されて来る製品などの重量を順次計測して、計測データを制御装置に伝送し、制御装置は、その測定データに基づいて各種の制御を実行する。
今日、製造現場では、各種のネットワークが導入され、種々の規格や方式によるデータ伝送が行われている。
ＲＳ−２３２Ｃは、１対１接続した端末間でデータのシリアル通信を行う規格として広く普及している。また、ＲＳ４８５は、最大３２台までの端末と接続して、１対多、あるいは、多対多によるデータ伝送が可能な規格として知られている。
また、異なる規格の間のデータ変換を行うプロトコル変換器も数多く市販されている。

特開２００６−１３３０９２公報

計量ユニットに求められるデータ出力のインターフェースは、その計量ユニットが設置される工場等のネットワーク事情や計量データの使用目的などによって違ってくる。従来の計測機器では、インターフェースが固定されているため、それが望みのものと異なる場合に、機器の外部にプロトコル変換器などを設置してインターフェースの変換を行っている。
しかし、こうした対処方法は、計測機器設置時の作業負担が増し、広い設置スペースが必要になる等の問題がある。また、プロトコル変換器を外に設けた計測機器は、使い難く、使用方法が制限されたりする場合もある。

本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、ユーザが求めるインターフェースなどに適切に応えることができる計量ユニットを提供することを目的としている。

本発明は、ベースの上に計量機構が設置され、計量機構を覆うカバーとベースとで筐体が構成され、計量機構に被測定荷重を機械的に伝える荷重受け部がカバーの上面から露出した計量ユニットであって、カバーの側面に設けられた開口と、開口を塞ぐ裏蓋と、計量機構の計測結果から計量データを演算する演算手段が搭載されたメイン基板と、計量データのデータ伝送に用いるインターフェースが搭載されたインターフェース基板と、メイン基板及びインターフェース基板の各々に供給する直流電圧を発生する直流電圧発生手段が搭載された電源基板と、を備え、インターフェース基板とメイン基板とがベース上の異なる位置に配置されていることを特徴とする。
この計量ユニットでは、演算手段を搭載したメイン基板と、インターフェース基板と、電源基板とが分かれているため、ユーザが希望するインターフェースを搭載したインターフェース基板や、ユーザが希望する直流電圧発生手段を搭載した電源基板を組み込むことでユーザの要望に応えることができる。

また、本発明の計量ユニットでは、インターフェース基板にＲＳ２３２Ｃ用のインターフェースとＲＳ４８５用のインターフェースとが搭載されている。
ＲＳ２３２ＣインターフェースとＲＳ４８５インターフェースとを同時使用して、ＲＳ２３２ＣでＰＣ（パーソナルコンピュータ）やＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）と計量データのやり取りを行い、同時に、ＲＳ４８５で小型表示器により計量データをモニタすることが可能になる。

また、本発明の計量ユニットでは、インターフェース基板は、異なるインターフェースが搭載された複数のインターフェース基板の中から選択されたものであることができる。
このように、ユーザの希望するインターフェースが搭載されたインターフェース基板を計量ユニットに組み込むことでユーザニーズに応えることができる。

また、本発明の計量ユニットでは、電源基板は、搭載された直流電圧発生手段への入力電圧が異なる複数の電源基板の中から選択されたものであることができる。
直流電圧発生手段への入力電圧が異なっても、直流電圧発生手段からの出力電圧は共通している。搭載された直流電圧発生手段において、共通の出力電圧を発生するために必要とされる入力電圧が異なる複数の電源基板を用意し、選択させることにより、計量ユニットが設置される場所で確保可能な入力電圧に合った電源基板を計量ユニットに組み込むことができる。

また、本発明の計量ユニットでは、メイン基板に、演算手段のプログラムを書き換えるための書き換えコネクタを搭載し、カバーの開口から裏蓋を取り外し、開口を通した専用線でメイン基板の書き換えコネクタとプログラム書き換え器とを接続して演算手段のプログラムの書き換えを行ことができる。
カバーを取り外さずにファームウェアの書き換えができるため、計量機構に狂いが生じない。

本発明により、計量ユニットに給電する外部電源の選択肢や、計量ユニットから計量データを伝送するインターフェースの選択肢が拡がり、これらに関するユーザのニーズに適切に対応することができる。

本発明の実施形態に係る計量ユニットの外形図図１の計量ユニットのカバーを除いた状態を示す斜視図図１の裏蓋を別方向から見た図図２のＣＰＵ基板、インターフェース基板、裏蓋の拡大図図１の計量ユニットのブロック図本発明の実施形態に係る計量ユニットの接続例を示す図（１台の計量ユニット、１台のＰＬＣ、１台の小型表示器の接続）本発明の実施形態に係る計量ユニットの接続例を示す図（３台の計量ユニット、３台のＰＬＣ、１台の小型表示器の接続）本発明の実施形態に係る計量ユニットの複数の電源基板を示す図本発明の実施形態に係る計量ユニットの複数のインターフェース基板を示す図（その１）本発明の実施形態に係る計量ユニットの複数のインターフェース基板を示す図（その２）本発明の実施形態に係る計量ユニットのプログラム書き換え時の状態を示す図

図１は、本発明の実施形態に係る計量ユニットの外観を示している。この装置の筐体は、ステンレス製のカバー２０と、ステンレス製のベース２１とで構成され、カバー２０の上面から荷重受け部３０だけが露出して。この荷重受け部３０の上に皿（不図示）が載り、皿の上に被測定荷重（不図示）が置かれる。また、カバー２０の後端には、コネクタが取り付けられた裏蓋２２が固定されている。

図２は、この計量ユニットのカバー２０を取り外した状態を示している。計量機構は、電磁力平衡方式を採用しており、テコ機構を構成するセンサ起歪体４０と、電磁力発生機構を構成するヨーク組立体５０とを備えている。荷重受け部３０に加わる荷重はセンサ起歪体４０に作用し、この荷重と、テコの他端に固定されたコイルに電流を流して発生する電磁力とを釣り合わせて、その電流から荷重を計測する。ベース２１には、さらに、ＣＰＵを搭載したＣＰＵ基板（メイン基板）７０と、データ伝送のインターフェースを搭載したインターフェース基板７１とが並行して立設され、ＣＰＵ基板７０には、さらに、ＣＰＵのプログラムを書き換えるときに用いる書き換えコネクタ７２が搭載されている。

一方、カバー２０の裏側（荷重受け部３０から最も離れた側）の側面には、開口２３が形成されており、この開口２３は、螺子２４で裏蓋２２をカバー２０に固定して塞がれる。裏蓋２２の内側には、図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータを搭載した電源基板７３が取り付けられている。
図４には、ＣＰＵ基板７０、インターフェース基板７１、電源基板７３及び裏蓋２２を拡大して示している。

この計量ユニットは、図５のブロック図に示すように、センサ基板７５（ヨーク組立体５０の下方空間に収容されている。）、ＣＰＵ基板７０、インターフェース基板７１及び電源基板７３を有している。
センサ基板７５は、コイルに働く電磁力が荷重と釣り合うようにコイル電流を制御するセンサ制御回路７５１と、釣り合い状態のコイル電流値（アナログ値）を出力するアナログ回路７５２とを備えている。
また、ＣＰＵ基板７０は、入力したアナログ値をデジタル値に変換するＡＤＣ７０１と、そのデジタル値から荷重を算出するＣＰＵ７０２と、インターフェース基板７１に対するインターフェース７０３、７０４とを備えている。

また、インターフェース基板７１は、ＲＳ２３２Ｃへのインターフェース、及び、ＲＳ４８５へのインターフェースの二種類を備えており、ＣＰＵ基板７０に対するインターフェース７１１、７１２と、インターフェース７１１から入力するデータをＲＳ２３２Ｃの規格に変換するＲＳ２３２Ｃ変換部７１３と、インターフェース７１２から入力するデータをＲＳ４８５の規格に変換するＲＳ４８５変換部７１４と、ＲＳ２３２Ｃ規格のデータをＰＬＣやＰＣ８１に出力するインターフェース７１５と、ＲＳ４８５規格のデータを外部表示器８２に出力するインターフェース７１６とを備えている。
また、電源基板７３は、外部電源８３から給電を受けて直流電圧を生成し、ＣＰＵ基板７０及びインターフェース基板７１に供給するＤＣ−ＤＣコンバータ７３１を備えている。
このように、インターフェース基板７１が、ＲＳ２３２ＣインターフェースとＲＳ４８５インターフェースとを備える場合は、それらを同時使用して、計量ユニットからＰＣやＰＬＣにＲＳ２３２Ｃで計量データを送り、同時に、計量ユニットから小型表示器にＲＳ４８５で計量データを送ってモニタすることができる。

図６には、計量ユニット（ＵＦ）とＰＬＣとの間でＲＳ２３２Ｃにより計量データのやり取りを行い、同時に、計量ユニット（ＵＦ）から小型表示器にＲＳ４８５で計量データを送る場合の接続例を示している。
また、図７には、ＲＳ２３２ＣによりＰＬＣと１対１接続して計量データをやり取りする３台の計量ユニット（ＵＦ）が、ＲＳ４８５により１台の小型表示器と１対多接続して、３台の計量ユニット（ＵＦ）のモニタ画像を小型表示器に表示させる場合の接続例を示している。

電源基板７３は、図８の（ａ）〜（ｅ）に示すように、異なる範囲の入力電圧で動作して所定の直流電圧を発生するＤＣ−ＤＣコンバータが搭載された５種類の電源基板７３が用意されており、その中から計量ユニットが設置される場所の外部電圧に応じた電源基板７３が選択されて裏蓋２２に取り付けられる。
同様に、インターフェース基板７１に関しても、図９〜図１０に示すように、異なるインターフェースに対応する複数種類のインターフェース基板７１が用意されている。
図９（ａ）は、ＵＳＢハブを介するシリアル・バス規格に対応可能なインターフェース基板である。図９（ｂ）は、アナログ出力を行う場合のインターフェース基板である。また、図９（ｃ）はＭｏｄｂｕｓに、図９（ｄ）はＣＣ−Ｌｉｎｋに、図１０（ｅ）はＴＣＰ／ＩＰに、図１０（ｆ）はＰｒｏｆｉｂｕｓに、図１０（ｇ）はＩＥＥＥ８０２．１１．ｘに、また、図１０（ｈ）はＤｅｖｉｃｅＮｅｔに、それぞれ対応可能なインターフェース基板を示している。
これらのインターフェース基板の中から、計量ユニットの設置場所で導入されているネットワークなどに応じて基板を選択し、計量ユニットに組み込むことができる。

また、ＣＰＵ基板７０に搭載されたＣＰＵのプログラム（ファームウェア）を書き換える場合は、図１１に示すように、カバー２０の開口２３から、電源基板７３が取り付けられた裏蓋２２を取り外す。
この裏蓋２２の取り外しにより、計量機構へのアクセスは遮断される。
次いで、開口２３を通した専用線９１で、ＣＰＵ基板７０の書き換え専用コネクタ７２とプログラム書き換え器９０とを接続し、ファームウェアの書き換えを行う。
このとき、カバー２０は、ベース２１から取り外さないため、計量機構には機械的な力が作用せず、計量機構の狂いは生じない。
また、ファームウェアの書き換え作業中、計量機構へのアクセスは遮断されているため、この作業により故障が生じる虞はない。
また、裏蓋２２に封印ステッカーなどを貼るようにすれば、裏蓋２２の開放が一目で認識でき、ファームウェアの不正な書き換えを防止できる。

このように、この計量ユニットは、ＣＰＵ基板と、インターフェース基板と、電源基板とが分かれているため、複数種類のインターフェース基板や電源基板の中から選択したインターフェース基板や電源基板を計量ユニットに組み込むことで、ユーザのニーズに応えることができる。
また、計量機構に影響を与えずにファームウェアの書き換えが可能である。
なお、ここで示した構成は、本発明の一例であり、本発明は、それだけに限定されるものではない。

本発明の計量ユニットは、ユーザニーズに応じた電源特性やインターフェース特性を持たせることが可能であり、製品や半製品、原料などの計量作業を必要とする製造工場、物流施設、研究施設、医療施設など、幅広い分野において利用することができる。

２０カバー
２１ベース
２３開口
３０荷重受け部
４０センサ起歪体
５０ヨーク組立体
７０ＣＰＵ基板（メイン基板）
７１インターフェース基板
７２書き換えコネクタ
７３電源基板
８１ＰＬＣ、ＰＣ
８２外部表示器
８３外部電源
９０プログラム書き換え器
９１専用線
７０１ＡＤＣ
７０２ＣＰＵ
７０３インターフェース
７０４インターフェース
７１１インターフェース
７１２インターフェース
７１３ＲＳ２３２Ｃ変換部
７１４ＲＳ４８５変換部
７１５インターフェース
７１６インターフェース
７３１ＤＣ−ＤＣコンバータ
７５１センサ制御回路
７５２アナログ回路

Claims

ベースの上に計量機構が設置され、前記計量機構を覆うカバーと前記ベースとで筐体が構成され、前記計量機構に被測定荷重を機械的に伝える荷重受け部が前記カバーの上面から露出した計量ユニットであって、
前記カバーの側面に設けられた開口と、
前記開口を塞ぐ裏蓋と、
前記計量機構の計測結果から計量データを演算する演算手段が搭載されたメイン基板と、
前記計量データのデータ伝送に用いるインターフェースが搭載されたインターフェース基板と、
前記メイン基板及びインターフェース基板の各々に供給する直流電圧を発生する直流電圧発生手段が搭載された電源基板と、
を備え、
前記インターフェース基板と前記メイン基板とが前記ベース上の異なる位置に配置されていることを特徴とする計量ユニット。
請求項１に記載の計量ユニットであって、前記インターフェース基板にＲＳ２３２Ｃ用のインターフェースとＲＳ４８５用のインターフェースとが搭載されていることを特徴とする計量ユニット。
請求項１に記載の計量ユニットであって、前記インターフェース基板は、異なるインターフェースが搭載された複数の前記インターフェース基板の中から選択されたものであることを特徴とする計量ユニット。
請求項１に記載の計量ユニットであって、前記電源基板は、搭載された前記直流電圧発生手段への入力電圧が異なる複数の前記電源基板の中から選択されたものであることを特徴とする計量ユニット。
請求項１に記載の計量ユニットであって、前記メイン基板には、さらに、前記演算手段のプログラムを書き換えるための書き換えコネクタが搭載され、前記カバーの開口から前記裏蓋を取り外し、前記開口を通した専用線で前記メイン基板の前記書き換えコネクタとプログラム書き換え器とを接続して前記演算手段のプログラムの書き換えが行われることを特徴とする計量ユニット。