JP5995681B2 - 計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロードセル等の荷重センサを用いた計量装置に関する。

ロードセル等の荷重センサを用いて被計量物の重量を計量する計量装置には、例えば、台秤、料金秤、重量選別機、組合せ秤等がある。

このような従来の計量装置では、例えば計量台に被計量物が載っていない状態で測定される重量値（零点重量値）に基づいて計量装置の零点の異常を検出し、その異常警報を表示器に表示して使用者に報知することができるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。零点の異常は、例えば、零点重量値が許容範囲外になったことを検知すること等によって検出される。

特開２００５−１４７９２０号公報

このような計量装置では、零点の異常が報知された後でも、零点調整が可能であり、かつ荷重センサのスパンに変動がなければ（スパンが正常の場合）、当面の間、零点調整を行うことによって、被計量物の重量を正しく計量できる場合がある。

上記従来の計量装置では、使用者に零点の異常を報知することで、零点異常の要因をなす荷重センサの交換の必要性を認識させることはできるが、零点調整を行いながら、あとどれくらいの間、荷重センサを使用することができるかはわからない。使用者は、零点の異常が報知された後でも、当面の間（例えば、荷重センサの交換の準備等が整うまでの間）、荷重センサの交換をしないで、零点調整を行いながら計量装置を使いたい場合がある。

しかしながら、前述のように、使用者は、あとどれくらいの間、荷重センサを使用することができるかわからず、そのまま使用した場合には誤計量となる虞があるので、零点の異常が報知された後は、その計量装置を使わないようにしていた。すなわち、零点の異常を報知されても、荷重センサが使用限界に至る時期を見極めることができなかった。

また、零点の異常が報知されない状態であっても、荷重センサが使用限界に至る時期を見極めることはメンテナンス等を行う上で有用であるが、従来の計量装置ではそのようなことはできなかった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、使用者が荷重センサが使用限界に至る時期を見極めることが可能になる計量装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある形態（aspect）に係る計量装置は、被計量物を保持するための保持手段を支持し、負荷される荷重に応じたアナログ荷重信号電圧を出力する荷重センサと、入力可能なアナログ電圧範囲及びこの範囲に対応する出力可能なデジタル値の範囲が規定されており、前記荷重センサから出力されるアナログ荷重信号電圧をＡ／Ｄ変換してデジタル値を出力するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル値を被計量物の重量に応じた計量値に換算する計量値換算手段と、前記保持手段に被計量物が保持されていない場合に前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル値である零点Ａ／Ｄ変換値を、前記計量値換算手段により換算した前記計量値が、零でないときに、前記計量値が零となるように零点調整処理を行う零点調整手段と、前記零点調整処理が行われたときに、前記零点Ａ／Ｄ変換値に基づいて、予め定められた測定可能重量範囲に対応する前記Ａ／Ｄ変換器の現時点におけるデジタル値の出力範囲と前記出力可能なデジタル値の範囲との２つの範囲の下限値同士の差である下限余裕値と、前記２つの範囲の上限値同士の差である上限余裕値とのうちの少なくとも一方を算出する余裕値算出手段と、前記余裕値算出手段により算出される下限余裕値及び／または上限余裕値に関する情報を報知する余裕値報知手段とを備えている。

この構成によれば、余裕値報知手段によって下限余裕値及び／または上限余裕値に関する情報が使用者に報知されるので、使用者は、下限余裕値及び／または上限余裕値から荷重センサが使用限界に至る時期を見極めることが可能になり、荷重センサの交換修理の時期を容易に定めることができる。

また、前記余裕値報知手段は、前記余裕値算出手段により算出される下限余裕値及び／または上限余裕値を画面に表示する第１の表示手段からなってもよい。

また、前記余裕値算出手段により算出される下限余裕値及び／または上限余裕値を重量値に換算する余裕値換算手段をさらに備え、前記余裕値報知手段は、前記余裕値換算手段により換算された下限余裕値の換算重量値及び／または上限余裕値の換算重量値を画面に表示する第２の表示手段からなってもよい。

この構成によれば、下限余裕値及び／または上限余裕値を重量値に換算した値が表示されるので、使用者は荷重センサが使用限界に至る時期を把握しやすくなる。

また、前記余裕値算出手段は、前記現時点におけるデジタル値の出力範囲の下限値である前記零点Ａ／Ｄ変換値から、前記出力可能なデジタル値の範囲の下限値を減算した値を、前記下限余裕値として算出するよう構成されていてもよい。

また、前記余裕値算出手段により算出される前記下限余裕値を予め設定された第１許容値と比較して、前記下限余裕値が前記第１許容値未満であるか否かを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段により前記下限余裕値が前記第１許容値未満であると判定されたときに第１の警報を出力する第１の警報出力手段とをさらに備えていてもよい。

この構成によれば、第１の警報が出力されることにより、使用者は荷重センサの交換修理を行わなければならないことを容易に知ることができる。

また、前記余裕値算出手段は、前記現時点におけるデジタル値の出力範囲の下限値である前記零点Ａ／Ｄ変換値に、前記測定可能重量範囲の大きさに対応して予め定められている前記Ａ／Ｄ変換器の出力デジタル値の最大変化量を加算することにより、前記現時点におけるデジタル値の出力範囲の上限値を算出し、このデジタル値の出力範囲の上限値を、前記出力可能なデジタル値の範囲の上限値から減算した値を、前記上限余裕値として算出するよう構成されていてもよい。

また、前記余裕値算出手段により算出される前記上限余裕値を予め設定された第２許容値と比較して、前記上限余裕値が前記第２許容値未満であるか否かを判定する第２の判定手段と、前記第２の判定手段により前記上限余裕値が前記第２許容値未満であると判定されたときに第２の警報を出力する第２の警報出力手段とをさらに備えていてもよい。

この構成によれば、第２の警報が出力されることにより、使用者は荷重センサの交換修理を行わなければならないことを容易に知ることができる。

また、前記現時点より前の所定期間内において前記余裕値算出手段により算出された下限余裕値に基づいて、前記下限余裕値の将来の値を予測するための第１の関数を求める第１の関数導出手段と、前記第１の関数に基づいて、前記現時点から、予測される前記下限余裕値の将来の値が予め設定された第１許容値未満となるまでに要する期間を算出する第１の期間算出手段と、前記第１の期間算出手段で算出された期間に関する情報を報知する第１の報知手段とをさらに備えていてもよい。

この構成によれば、上記の期間（例えば、日数）に関する情報が報知されることにより、使用者は荷重センサの交換修理を行うべき時期を容易に把握することができる。

また、前記現時点より前の所定期間内において前記余裕値算出手段により算出された上限余裕値に基づいて、前記上限余裕値の将来の値を予測するための第２の関数を求める第２の関数導出手段と、前記第２の関数に基づいて、前記現時点から、予測される前記上限余裕値の将来の値が予め設定された第２許容値未満となるまでに要する期間を算出する第２の期間算出手段と、前記第２の期間算出手段で算出された期間に関する情報を報知する第２の報知手段とをさらに備えていてもよい。

この構成によれば、上記の期間（例えば、日数）に関する情報が報知されることにより、使用者は荷重センサの交換修理を行うべき時期を容易に把握することができる。

また、前記計量値換算手段により換算された前記計量値をさらに重量値に換算する重量値換算手段と、前記重量値換算手段により換算された重量値を画面に表示する重量値表示手段とをさらに備えていてもよい。

本発明は、以上に説明した構成を有し、使用者が荷重センサが使用限界に至る時期を見極めることが可能になる計量装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態の計量装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態の計量装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の計量装置の動作の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は、本発明の実施形態の計量装置におけるＡ／Ｄ変換器の出力可能デジタル値範囲等を示し、（ｂ）は、同Ａ／Ｄ変換器の入力可能アナログ電圧範囲等を示し、（ｃ）は同計量装置の測定可能重量範囲を示す図である。 本発明の実施形態の計量装置において下限余裕値の予測関数を用いて下限余裕値の予測値が下限許容値未満となるまでに要する日数を算出する方法の一例を示す図である。

本発明は、ロードセル等の荷重センサを備えた計量装置に関するものであり、このような計量装置では、例えば、荷重センサの出力電圧は増幅回路で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル値に変換される。すなわち、荷重センサ及び増幅回路を有する荷重検出手段の出力電圧がＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換される。このデジタル値はさらに重量値に換算されて例えば表示器に表示される。

荷重センサは使用環境や使用期間等によって劣化（出力特性が変化）する。例えば、金属製弾性体（起歪体）に歪みゲージが貼付された歪みゲージ式ロードセルの場合、湿気等による絶縁抵抗の変化や歪みゲージの腐食、金属製弾性体の塑性変形等による劣化がある。荷重センサが劣化すると、計量装置の測定可能重量範囲に対応する荷重センサの出力電圧範囲が荷重負荷方向あるいは逆方向へ移動し、それに伴い、Ａ／Ｄ変換器に入力される荷重検出手段（増幅回路）の出力電圧範囲が荷重負荷方向あるいは逆方向へ移動する。また、Ａ／Ｄ変換器では、正常にＡ／Ｄ変換を行える入力可能なアナログ電圧範囲及びそれに対応する出力可能なデジタル値の範囲が規定されている。計量装置は、上記の荷重検出手段の出力電圧範囲がＡ／Ｄ変換器の入力可能なアナログ電圧範囲の範囲内となるようにいくらかの余裕をもって製作されているが、上記のように荷重センサが劣化することにより荷重検出手段の出力電圧範囲が移動し、その上限値がＡ／Ｄ変換器の入力可能なアナログ電圧範囲の上限値を超えた場合、あるいは、荷重検出手段の出力電圧範囲の下限値がＡ／Ｄ変換器の入力可能なアナログ電圧範囲の下限値未満となった場合には、正常なＡ／Ｄ変換ができなくなり、誤計量が生じるので、計量装置として使用できなくなる。このような場合には、荷重検出手段（荷重センサ）の交換修理をしなければならない。

以上のことを踏まえ、本発明は、使用者が、荷重検出手段（荷重センサ）が使用限界に至る時期を見極めることが可能になる計量装置を実現するものである。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。また、以下で例示する数値も一例であり、その数値に限定されるものではない。

（実施形態）
本発明は、例えば台秤、料金秤、重量選別機等の種々の計量装置に適用することができるが、本実施形態では、計量装置が台秤である場合について説明する。

図１は、本発明の実施形態の計量装置の構成の一例を示すブロック図である。

この計量装置は、被計量物を保持する保持手段１と、荷重センサ２と、増幅回路３と、Ａ／Ｄ変換器４と、制御装置５と、操作入力部６と、表示部７と、時計８とを備えている。ここで、計量ユニット１１が保持手段１、荷重センサ２、増幅回路３及びＡ／Ｄ変換器４によって構成されている。なお、この計量装置（台秤）における保持手段１は、例えば、平面形状が方形あるいは略方形の板状部材で構成された計量台であり、この計量台（板状部材）がその下方から荷重センサ２によって支持された構成である。これは周知の構成であり、被計量物が計量台上に載せられてその重量が測定される。

荷重センサ２は、例えばストレインゲージ式ロードセルで構成され、保持手段１を支持し、負荷される荷重に応じたアナログ荷重信号（電圧）を増幅回路３へ出力する。増幅回路３は、荷重センサ２から入力されるアナログ荷重信号を増幅してＡ／Ｄ変換器４へ出力する。また、Ａ／Ｄ変換器４では、増幅回路３から入力されるアナログ荷重信号（電圧）をデジタル値ＷａｄにＡ／Ｄ変換して制御装置５へ出力する。ここでは、Ａ／Ｄ変換器４へ入力されるアナログ荷重信号は、荷重センサ２及び増幅回路３からなる荷重検出手段１２によって生成されている。

操作入力部６は、計量装置のオンオフ等の操作を行う操作手段と計量装置の動作条件の設定値等の入力を行う入力手段とを備えている。表示部７は、重量値等を画面（ディスプレイ画面）に表示する表示器で構成されている。操作入力部６と表示部７とは、例えばタッチスクリーン式のディスプレイによって一体化された構成であってもよい。

また、時計８は、例えばリアルタイムクロックからなり、日付情報（年月日等）を制御装置５へ提供する。

制御装置５は、例えばマイクロコントローラ等によって構成され、ＣＰＵ等からなる演算制御部５ａと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部５ｂとを有している。演算制御部５ａは、そのＣＰＵが記憶部５ｂに記憶されたＣＰＵの実行プログラムを実行することにより、本計量装置の全体の制御を行う。

なお、制御装置５は、計量値換算手段、零点調整手段、余裕値算出手段、余裕値換算手段、第１及び第２の判定手段、第１及び第２の関数導出手段、第１及び第２の期間算出手段、重量値換算手段等として機能する。また、表示部７は、余裕値報知手段（第１及び第２の表示手段）、第１及び第２の警報出力手段、第１及び第２の報知手段、重量値表示手段等として機能する。

次に本計量装置の動作の一例について説明する。なお、制御装置５が本計量装置の動作を制御するために必要となる情報等は全て記憶部５ｂに記憶されており、動作中に記憶すべき情報は全て記憶部５ｂに記憶される。

まず、本計量装置の通常の計量動作を説明する。

使用者が保持手段１に被計量物を載せると、保持手段１を支持している荷重センサ２は負荷される荷重に応じたアナログ荷重信号を出力し、その信号が増幅回路３で増幅される。増幅回路３で増幅されたアナログ荷重信号は、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル値ＷａｄにＡ／Ｄ変換されて制御装置５へ入力される。制御装置５は、Ａ／Ｄ変換器４の出力信号（Ｗａｄ）を重量値（Ｗｄ）に換算して、その重量値を表示部７の画面に表示させる。

ここで、制御装置５の動作（処理）について詳しく説明する。

制御装置５は、Ａ／Ｄ変換器４の出力デジタル値Ｗａｄを、次の（１）式で示される換算式に基づいて内部計量値（計量値）Ｗｎに換算する。

Ｗｎ＝ｋ（Ｗａｄ−Ｗｉ）−Ｗｚ ・・・（１）
ここで、ｋはスパン係数で、予め設定された値である。Ｗｉは零点初期値、Ｗｚは零点調整値である。零点初期値Ｗｉは予め設定された値であり、零点調整値Ｗｚは、はじめは（例えば計量装置の工場出荷時）、０に設定されており、後述の零点調整処理によって更新される。

なお、（１）式におけるデジタル値Ｗａｄは、Ａ／Ｄ変換器４から所定時間（例えば２００ｍｓ）間隔で連続して出力される複数個の出力値の平均値を用いてもよい。また、Ａ／Ｄ変換器４の出力値がデジタルフィルタで平滑化された値を用いてもよい。

さらに、制御装置５は、内部計量値Ｗｎを（２）式に基づいて重量値Ｗｄに換算し、この重量値Ｗｄを、表示部７の画面に表示させる。

Ｗｄ＝Ｗｎ／Ｄ ・・・（２）
この（２）式において、右辺のＷｎ／Ｄの値は端数処理がなされて（小数点以下が四捨五入されて）、重量値Ｗｄが算出される。ここで、Ｄは換算係数（所定値）であり、例えばＤ＝４に予め定められている。これは、内部計量値Ｗｎが、表示される重量値Ｗｄに対してＤ倍（例えば４倍）の精度（分解能）で算出されることを意味している。

なお、上記の（１）式と（２）式から次の（３）式が得られる。この（３）式において、右辺の値に前述の端数処理を行って、重量値Ｗｄを算出することもできる。

Ｗｄ＝｛ｋ（Ｗａｄ−Ｗｉ）−Ｗｚ｝／Ｄ ・・・（３）
本計量装置では、例えば工場出荷時には、零点初期値Ｗｉ及びスパン係数ｋの設定処理がなされており、それぞれの値が記憶部５ｂに記憶されている。この設定処理は、前述の（１）式において、Ｗｚ＝０として、零点初期値Ｗｉは、保持手段１に被計量物が載っていないときに、内部計量値Ｗｎが０となるように、すなわち、そのときの出力デジタル値Ｗａｄの値が零点初期値Ｗｉに設定される。

上記のように零点初期値Ｗｉが設定された後で、既知の重量値Ｍのサンプル品を保持手段１に載せたときに、（１）式において、Ｗｚ＝０として、内部計量値ＷｎがＤ×Ｍとなるように、スパン係数ｋの値が設定されている。

次に、本計量装置の特徴とする動作の一例について説明する。図２、図３はこの動作の一例を示すフローチャートである。ここで、制御装置５は、その記憶部５ｂに、スパン係数ｋ、零点初期値Ｗｉ、変換係数Ｄのそれぞれの値が予め記憶されている。また、零点調整値Ｗｚの値は、例えば初期設定値である場合は「０」が記憶されているが、後述の零点調整処理が行われるたびに更新される。

本計量装置では、使用者によって操作入力部６に零点調整を行うための操作が行われると、操作入力部６から零点調整指令信号が制御装置５に入力され、制御装置５によって零点調整処理がなされる。

ここで、使用者は、保持手段１に被計量物が存在しないことを確認して、操作入力部６に零点調整を行うための操作を行う。これにより、操作入力部６から制御装置５へ零点調整指令信号が出力される。操作入力部６には、例えば零点調整キーが設けられており、その零点調整キーが押し下げられたときに、零点調整指令信号が制御装置５へ出力される。

制御装置５は、零点調整指令信号が入力されると、図２及び図３に示す一連の処理を開始し、まず、零点調整処理を行う（ステップＳ１）。すなわち、制御装置５は、零点調整指令信号が入力されるたびに、図２及び図３に示す一連の処理を開始する。

この零点調整処理では、制御装置５は、前述のように保持手段１に被計量物が存在しないときのＡ／Ｄ変換器４の出力値Ｗａｄの値（零点Ａ／Ｄ変換値ＡＤＺ）を用いて、（１）式に基づいて内部計量値Ｗｎを算出し、この算出した内部計量値Ｗｎの値と零点調整値Ｗｚの値とを加算し、この加算値を新しい零点調整値Ｗｚとして記憶する。これにより、算出した内部計量値Ｗｎの値が零でないときに、内部計量値Ｗｎの値が零となるように、（１）式に含まれる零点調整値Ｗｚの値が変更（更新）される。

次に制御装置５は、余裕値算出処理を行う（ステップＳ２）。この余裕値算出処理では、前述の零点Ａ／Ｄ変換値ＡＤＺを用いて、次の（４）〜（７）式により、下限余裕値ＰＬ１及び重量換算下限余裕値ＰＬ２と、上限余裕値ＰＵ１及び重量換算上限余裕値ＰＵ２とを算出する。そしてさらに、そのときに時計８から取得した日付（年月日）とともに余裕値ＰＬ１、ＰＵ１を、記憶部５ｂの所定領域（余裕値記憶領域）に記憶する。ここで、日付と余裕値ＰＬ１、ＰＵ１とは互いに関連づけられて記憶される。

ＰＬ１＝ＡＤＺ−ＡＤＬ ・・・（４）
ＰＬ２＝ｋ・ＰＬ１／Ｄ ・・・（５）
ＰＵ１＝ＡＤＵ−（ＡＤＺ＋ＡＤＭ） ・・・（６）
ＰＵ２＝ｋ・ＰＵ１／Ｄ ・・・（７）
ここで、（４）式におけるＡＤＬは、Ａ／Ｄ変換器４の出力可能なデジタル値の範囲（出力可能デジタル値範囲）ＸＤの下限値（最小値）である。また、（６）式におけるＡＤＵは、Ａ／Ｄ変換器４の出力可能デジタル値範囲ＸＤの上限値（最大値）である。

図４に、Ａ／Ｄ変換器４の入出力信号等の関係を示す。図４（ａ）は、Ａ／Ｄ変換器４の出力可能デジタル値範囲ＸＤ等を示し、図４（ｂ）は、同Ａ／Ｄ変換器４のアナログ電圧の入力の可能な範囲（入力可能アナログ電圧範囲）ＸＡ等を示し、図４（ｃ）は本計量装置の測定可能な重量範囲（測定可能重量範囲）αを示す図である。

Ａ／Ｄ変換器４は、その仕様によって、正常なＡ／Ｄ変換動作を行える入力可能アナログ電圧範囲ＸＡ（下限値をＡＬ、上限値をＡＵとする範囲）と、それに対応する出力可能デジタル値範囲ＸＤとが定められている。そこで、本計量装置では、Ａ／Ｄ変換器４の出力可能デジタル値範囲ＸＤの下限値ＡＤＬと上限値ＡＤＵとを、制御装置５の記憶部５ｂに予め記憶している。

また、（６）式におけるＡＤＭは、本計量装置の測定可能重量範囲αの大きさに対応して定められるＡ／Ｄ変換器４の出力デジタル値の出力変化量（出力最大変化量）であり、このＡＤＭの値も制御装置５の記憶部５ｂに予め記憶している。本計量装置でも、一般的な計量装置同様、測定可能とする被計量物の最大重量値Ａｄｍ及び測定可能重量範囲α（０〜Ａｄｍの範囲）が予め決められている。ここで、測定可能重量範囲αの大きさ（サイズ）もＡｄｍで示され、この範囲αの大きさＡｄｍに対応するＡ／Ｄ変換器４の出力変化量ＡＤＭは、次の（８）式で算出できる。

ＡＤＭ＝Ｄ・Ａｄｍ／ｋ ・・・（８）
この（８）式は、例えば次のようにして得られる。

例えば、工場出荷時等の時点で、零点調整値Ｗｚが０に設定されている場合を考える。この場合において、測定可能重量範囲αの最大値（Ａｄｍ）の重量の被計量物が計量された場合のＡ／Ｄ変換器４の出力デジタル値ＷａｄをＷａｄｍとし、そのときに算出される重量値ＷｄをＷｄｍとすれば、（３）式より、次の（３−１）式が成立つ。

Ｗｄｍ＝｛ｋ（Ｗａｄｍ−Ｗｉ）｝／Ｄ ・・・（３−１）
また、零点調整値Ｗｚが０に設定されている場合において、測定可能重量範囲αの最小値（０）の重量の被計量物が計量された場合（すなわち被計量物が無い場合）のＡ／Ｄ変換器４の出力デジタル値ＷａｄをＷａｄｓとし、そのときに算出される重量値ＷｄをＷｄｓとすれば、（３）式より、次の（３−２）式が成立つ。

Ｗｄｓ＝｛ｋ（Ｗａｄｓ−Ｗｉ）｝／Ｄ ・・・（３−２）
ここで、測定可能重量範囲αの大きさＡｄｍは、Ｗｄｍ−Ｗｄｓであり、この範囲αの大きさＡｄｍに対応するＡ／Ｄ変換器４の出力変化量ＡＤＭは、Ｗａｄｍ−Ｗａｄｓである。したがって、測定可能重量範囲αの大きさＡｄｍは、（３−１）式及び（３−２）式に基づいて、次式で表される。

Ａｄｍ＝Ｗｄｍ−Ｗｄｓ
＝ｋ（Ｗａｄｍ−Ｗａｄｓ）／Ｄ
＝ｋ・ＡＤＭ／Ｄ
ここで、Ａｄｍ＝ｋ・ＡＤＭ／Ｄを変形すれば、（８）式が得られる。

本計量装置では、予め、例えば操作入力部６から最大重量値Ａｄｍを入力することにより、制御装置５が（８）式に基づいて、ＡＤＭの値を算出して記憶している。なお、予め、ＡＤＭの値を算出し、その算出値を制御装置５に入力して記憶させるようにしてもよい。

なお、本計量装置では、図４に示すように、予め定められた測定可能重量範囲αに対応する荷重検出手段１２の出力電圧予定範囲すなわちＡ／Ｄ変換器５の入力電圧予定範囲βが、Ａ／Ｄ変換器５の入力可能アナログ電圧範囲ＸＡの範囲内となるように、例えば範囲β（０）に予定されている。しかしながら、荷重センサ２の劣化等により荷重センサ２の零点が移動することによってその出力範囲が変化すると、Ａ／Ｄ変換器５の入力電圧予定範囲βも変化する。例えば、初めに予定されていた範囲β（０）から範囲β（１）に変化する場合がある。この場合、Ａ／Ｄ変換器５の出力予定範囲ＸＯは、はじめの入力電圧予定範囲β（０）に対応する出力予定範囲ＸＯ（０）から、変化後の入力電圧予定範囲β（１）に対応する出力予定範囲ＸＯ（１）へ変化する。

この出力予定範囲ＸＯがさらに変化（移動）して、出力予定範囲ＸＯの上限値ＡＤＨが出力可能デジタル値範囲ＸＤの上限値ＡＤＵを超えるような場合には、例えば、測定可能重量範囲αの最大値（Ａｄｍ）に相当する値を出力することができず、正常なＡ／Ｄ変換動作ができなくなる。

また、荷重センサ２の劣化等により荷重センサ２の零点が上記と逆方向に移動することによってその出力範囲が上記とは逆方向に変化すると、Ａ／Ｄ変換器５の入力電圧予定範囲βも逆方向に変化し、出力予定範囲ＸＯが逆方向に移動して出力予定範囲ＸＯの下限値ＡＤＺが出力可能デジタル値範囲ＸＤの下限値ＡＤＬ未満となるような場合もあり、このような場合は、例えば、測定可能重量範囲αの最小値（０）に相当する値を出力することができず、正常なＡ／Ｄ変換動作ができなくなる。

そこで、本実施形態では、ステップＳ２で算出した下限余裕値ＰＬ１及び重量換算下限余裕値ＰＬ２と、上限余裕値ＰＵ１及び重量換算上限余裕値ＰＵ２とを、表示部７の画面に表示させる（ステップＳ３）。これにより、使用者は、表示された余裕値から荷重センサ２の劣化の程度を把握し、荷重センサ２が使用限界となる時期を見極めることができ、荷重センサ２の交換修理の時期を容易に定めることができる。

なお、下限余裕値ＰＬ１及び重量換算下限余裕値ＰＬ２とはいずれか一方を算出し表示するようにしてもよい。同様に、上限余裕値ＰＵ１及び重量換算上限余裕値ＰＵ２とはいずれか一方を算出し表示するようにしてもよい。ここで、下限余裕値ＰＬ１及び上限余裕値ＰＵ１はＡ／Ｄ変換器４の出力レベルの値であるので、これらよりも重量換算下限余裕値ＰＬ２及び重量換算上限余裕値ＰＵ２を算出し表示する方が、重量に換算された値が表示されるので、使用者は、例えば、零点があと何十グラム変化すれば、荷重センサ２が使用不可能になるという認識ができるので都合がよい。

次に、制御装置５は、下限余裕値ＰＬ１が下限許容値（第１許容値）ＰＬＥ未満であるか否かを判定し、下限余裕値ＰＬ１が下限許容値ＰＬＥ未満である場合には、表示部７に警報を出力（表示）させる（ステップＳ４、Ｓ５）。

さらに、上限余裕値ＰＵ１が上限許容値（第２許容値）ＰＵＥ未満であるか否かを判定し、上限余裕値ＰＵ１が上限許容値ＰＵＥ未満である場合には、表示部７に警報を出力（表示）させる（ステップＳ６、Ｓ７）。

なお、下限許容値ＰＬＥ及び上限許容値ＰＵＥは予め設定されて、制御装置５の記憶部５ｂに記憶されている。下限許容値ＰＬＥ及び上限許容値ＰＵＥは、等しい値であってもよく、Ａ／Ｄ変換器４の出力可能デジタル値範囲ＸＤが例えば２０万であるとすれば、例えば、その１／２０００の値（１００）等を設定するようにしてもよい。

ステップＳ５、Ｓ７の警報としては、表示部７の画面に、例えば、「荷重センサの使用限界が迫っています。荷重センサの交換修理を行ってください。」というような内容を表示させる。なお、ステップＳ５の警報の場合には、下限余裕値が少ない旨の内容を追加表示し、ステップＳ７の警報の場合には、上限余裕値が少ない旨の内容を追加表示するようにしてもよい。

ステップＳ５、Ｓ７の警報を表示する場合には、このフロー（図２、図３で示された一連の処理）を終了し、ステップＳ５、Ｓ７の警報を表示しない場合、すなわち、下限余裕値ＰＬ１が下限許容値ＰＬＥ未満でなく、かつ、上限余裕値ＰＵ１が上限許容値ＰＵＥ未満でない場合には、次のステップＳ９へ進む（ステップＳ８）。

ステップＳ９では、記憶部５ｂの余裕値記憶領域に余裕値とともに記憶されている今回記憶された日付（今日の日付）と、前回記憶された日付とを比較して、これらの日付に変更があったか否かを判定し、日付に変更がない場合は、このフローを終了し、日付に変更があった場合は、ステップＳ１０へ進む。

ステップＳ１０では、記憶部５ｂの余裕値記憶領域に記憶されている、前回記憶された日付（例えば昨日の日付）の全ての下限余裕値ＰＬ１の平均値ＰＬａを算出するとともに、上限余裕値ＰＵ１の平均値ＰＵａを算出し、これらの平均値を日付とともに記憶部５ｂの所定領域（代表値記憶領域）に記憶し、平均値ＰＬａ、ＰＵａの算出に用いた余裕値ＰＬ１、ＰＵ１とその日付を余裕値記憶領域から消去する。なお、このフローでは、１日における下限及び上限余裕値ＰＬ１、ＰＵ１の代表値として、それぞれ平均値を用いるようにしているが、中央値を用いるようにしてもよい。

次にステップＳ１１では、所定日数分（ｎ日分、ｎ≧２）以上の下限余裕値ＰＬ１の平均値ＰＬａと上限余裕値ＰＵ１の平均値ＰＵａとが記憶されているか否かを判定し、所定日数分未満であればこのフローを終了し、所定日数分以上記憶されていればステップＳ１２へ進む。

次にステップＳ１２では、下限余裕値ＰＬ１の将来の値を予測するための関数（下限余裕値ＰＬ１の予測関数）を求めるとともに、上限余裕値ＰＵ１の将来の値を予測するための関数（上限余裕値ＰＵ１の予測関数）を求める。

具体的には、最新の所定日数分（ｎ日分）の下限余裕値ＰＬ１の平均値ＰＬａを用いて、例えば最小二乗法により日数Ｔｄを独立変数とする近似関数を求め、その関数を下限余裕値ＰＬ１の予測関数とする。この予測関数は（９）式で示される。同様に、最新の所定日数分（ｎ日分）の上限余裕値ＰＵ１の平均値ＰＵａを用いて、例えば最小二乗法により日数Ｔｄを独立変数とする近似関数を求め、その関数を上限余裕値ＰＵ１の予測関数とする。この予測関数は（１０）式で示される。

ＰＬ１＝ｆ（Ｔｄ） ・・・（９）
ＰＵ１＝ｇ（Ｔｄ） ・・・（１０）
これらの関数は、例えば一次関数として求められる。なお、一次関数以外の関数（例えば二次関数等）として求めるようにしてもよい。

次に、ステップＳ１３では、下限及び上限余裕値ＰＬ１、ＰＵ１について、それぞれの予測関数を用いて、所定の予測期間（Ｔｐ）内において、下限及び上限余裕値ＰＬ１、ＰＵ１の予測値が下限及び上限許容値ＰＬＥ、ＰＵＥ未満となるまでに要する日数（ｘ）を算出する。この日数ｘは、ここでは現在（今日）を１日目として数えて算出する。

図５は、日数ｘの算出方法の一例を示す図である。この図５では、下限余裕値ＰＬ１について示しているが、上限余裕値ＰＵ１の場合も同様である。

図５の場合、７日分（ｎ＝７）の下限余裕値ＰＬ１の平均値ＰＬａ（すなわち７個の平均値ＰＬａ）を用いて、最小二乗法により日数Ｔｄを独立変数とする一次関数（近似関数）を求め、それを下限余裕値ＰＬ１の予測関数〔（９）式参照〕としている。そして、予測期間Ｔｐを現在から２３日間（８≦Ｔｄ≦３０）としている。

この場合、予測期間Ｔｐ内において、下限余裕値ＰＬ１（予測値）が下限許容値ＰＬＥ未満となる日数Ｔｄが存在すればその最小日数を算出し、その最小日数がＴｄ１であれば、日数ｘを、ｘ＝Ｔｄ１−ｎによって算出する。図５の場合、Ｔｄ１＝２０、ｎ＝７であるので、日数ｘは１３（日）と算出できる。

上限余裕値ＰＵ１についても同様にして、予測関数〔（１０）式参照〕を求め、予測期間Ｔｐ内において、上限余裕値ＰＵ１（予測値）が上限許容値ＰＵＥ未満となる日数Ｔｄが存在すればその最小日数を算出し、その最小日数がＴｄ２であれば、日数ｘを、ｘ＝Ｔｄ２−ｎによって算出する。

また、（９）式、（１０）式のそれぞれにおいて、例えば、Ｔｅを変数として、Ｔｄの代わりに、Ｔｅ＋ｎ（ｎは所定値で、前述の例では「７」）を代入して、（９）式に対応する式（式１）と、（１０）式に対応する式（式２）とを作成し、それぞれの式１、式２を予測関数として用いてもよい。この場合、予測期間内において、許容値ＰＬＥ，ＰＵＥ未満となる日数Ｔｅが存在すればその最小日数を算出し、その最小日数が日数ｘとなる。

なお、下限余裕値ＰＬ１が日数の経過に伴って減少する場合には、上限余裕値ＰＵ１は日数の経過に伴って増加し、下限余裕値ＰＬ１が日数の経過に伴って増加する場合には、上限余裕値ＰＵ１は日数の経過に伴って減少する。したがって、日数ｘは、下限余裕値ＰＬ１と上限余裕値ＰＵ１との両方に関して同時に算出されることはなく、算出される場合にはいずれか一方に関してのみ算出される。

また、本例では、予測期間Ｔｐ内において、いずれの余裕値ＰＬ１，ＰＵ１もその許容値ＰＬ１，ＰＵＥ未満とならなければ、日数ｘは算出されない。

次に、ステップ１３で日数ｘを算出できた場合はステップＳ１５へ進み、算出できなかった場合は、このフローを終了する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１５では、ステップ１３で日数ｘが求められた場合に、その日数ｘに関する情報を表示部７に報知させる。この報知は、表示部７の画面に、例えば、「荷重センサの使用限界が近づいています。荷重センサの交換修理をｘ日以内に行ってください。」というような内容を表示させる。

なお、上記では、下限及び上限余裕値の各平均値ＰＬａ、ＰＵａを算出するためのデータの収集期間を１日単位とし、余裕値ＰＬ１，ＰＵ１がその許容値ＰＬ１，ＰＵＥ未満となるまでの期間を１日単位（上記の日数ｘ）で予測するようにしたが、例えば、それぞれ１週間単位とするなど、期間を変更してもよい。

また、予測期間Ｔｐは必ずしも設定する必要はない。しかしながら、予測期間Ｔｐを設定することで、近い将来（予測期間Ｔｐ内）においてのみ、荷重センサ２が使用できなくなる場合を報知することができるので、使用者が交換の準備等をする上でより有用である。予測期間Ｔｐを設定しない場合には、例えば数か月あるいは何年も先のことについても報知でき、そのような場合には、荷重センサ２の交換の準備がまだ必要でないことを使用者は認識できる。

また、上記では、記憶部５ｂの記憶容量が小さくて済むように、日付が変更されるたびに、直前の日付の余裕値ＰＬ１、ＰＵ１の平均値ＰＬａ、ＰＵａを算出して記憶し、その日付の余裕値ＰＬ１、ＰＵ１を消去するようにしている。そして、所定日数分の各平均値ＰＬａ、ＰＵａを用いて下限及び上限余裕値の各予測関数を求めるようにしているが、これに限らない。

例えば、記憶部５ｂの記憶容量が充分大きい場合には、ステップＳ２の余裕値算出処理において、算出した余裕値ＰＬ１、ＰＵ１を記憶する際に、時計８から日付（年月日）及び時刻からなる日時情報を取得して、この日時情報とともに上記余裕値ＰＬ１、ＰＵ１を余裕値記憶領域に記憶するようにする。

そして、日付に変更があった場合には、余裕値記憶領域に記憶されている所定日数分の全ての下限余裕値ＰＬ１を用いて、日時（時間）を独立変数とする下限余裕値ＰＬ１の予測関数を求めるようにし、同様に、所定日数分の全ての上限余裕値ＰＵ１を用いて、日時（時間）を独立変数とする上限余裕値ＰＵ１の予測関数を求めるようにしてもよい。

これらの予測関数を用いれば、例えばステップＳ１３において、下限及び上限余裕値ＰＬ１，ＰＵ１が各許容値ＰＬＥ，ＰＵＥ未満となる時刻まで算出することが可能であるが、報知する際には時刻まで必要とはされないので、ステップＳ１５のように、日数ｘに関する情報を報知するようにすればよい。

本実施形態では、零点調整処理が行われるたびに、下限余裕値ＰＬ１、ＰＬ２及び上限余裕値ＰＵ１、ＰＵ２を算出し、表示部７に表示するようにしているので、使用者は、表示される余裕値から荷重センサ２が使用限界に至る時期を見極めることが可能になり、荷重センサ２の交換修理の時期を容易に定めることができる。
また、本実施形態では、下限余裕値ＰＬ１が下限許容値ＰＬＥ未満である場合、また、上限余裕値ＰＵ１が上限許容値ＰＵＥ未満である場合には、表示部７の画面に警報が表示されるので、使用者は荷重センサ２の交換修理を行わなければならないことを容易に知ることができる。また、使用者は、このとき表示される余裕値から荷重センサ２が使用限界に至る時期を見極めることが可能になり、それまで零点調整処理を行わせながら計量装置を使用することができる。

さらに、本実施形態では、下限及び上限余裕値ＰＬ１，ＰＵ１の予測関数を求め、下限余裕値ＰＬ１（予測値）が現時点から下限許容値ＰＬＥ未満となるまでの日数ｘ、あるいは上限限余裕値ＰＵ１（予測値）が現時点から上限許容値ＰＵＥ未満となるまでの日数ｘに関する情報が表示されることにより、使用者は荷重センサ２の交換修理を行うべき時期を容易に把握することができる。

なお、本実施形態では、零点調整処理が実施されるたびに、例えば図２、図３で示される一連の処理が行われる。ここで、本実施形態では、零点調整処理を手動で開始させるようにしたが、被計量物が保持手段１に保持されていない場合に所定のタイミングにおいて自動で開始されるように構成されてあってもよい。

また、本実施形態では、計量装置が台秤である場合について説明したが、料金秤等の場合も同様である。計量装置が料金秤である場合には、保持手段１は、例えば、被計量物を載せる計量皿等で構成される。

また、計量装置が、コンベア上を搬送される被計量物の重量を計量し、その重量に基づいて例えば規格品（良品）、規格外品（不良品）等の選別を行う重量選別機であってもよい。この場合、保持手段１は、上記コンベアで構成され、同コンベアが荷重センサ２で支持された構成である。この重量選別機の場合、荷重センサ２の出力信号（Ａ／Ｄ変換器４の出力信号）や被計量物検知センサ等の検知信号等に基づいて、制御装置５がコンベア上の被計量物の有無を検出し、コンベア上に被計量物が存在しないときに所定のタイミングで零点調整処理を自動で開始し、零点調整処理を含む一連の処理が行われるよう構成されていてもよい。

また、計量ユニット１１が複数設けられた計量装置であってもよい。また、この場合、複数のＡ／Ｄ変換器４を、１つのＡ／Ｄ変換器４に代えて、複数の荷重検出手段１２の出力がマルチプレクサを介して１つのＡ／Ｄ変換器４へ入力されるように構成されていてもよい。例えば、計量装置が組合せ秤である場合、複数のホッパ（計量ホッパ）の各々が荷重センサ（ロードセル）によって支持され、各々のホッパ内の被計量物の重量を測定するように構成され、組合せ重量が所定重量範囲内となる被計量物を選択し、その被計量物を保持したホッパから被計量物を排出させるように構成されている。この場合、各々のホッパが保持手段１となり、計量ユニット１１が複数設けられた構成を備えている。このような組合せ秤において、上記の各ホッパ（計量ホッパ）に対し被計量物の供給装置（例えば供給ホッパ）が設けられている場合には、制御装置が例えば１個ずつ順番に計量ホッパへの被計量物の供給を停止させて、空になった計量ホッパに対して零点調整処理を自動で開始し、零点調整処理を含む一連の処理が行われるよう構成されていてもよい。また、計量装置がトラックスケールである場合も計量ユニット１１が複数設けられた構成を備えている。

すなわち、本発明は、荷重センサから出力されたアナログ荷重信号電圧をＡ／Ｄ変換器を用いてデジタル値に変換するよう構成された種々の計量装置に適用することができる。

本発明は、使用者が、荷重センサが使用限界に至る時期を見極めることが可能になる計量装置等として有用である。

１ 保持手段
２ 荷重センサ
３ 増幅回路
４ Ａ／Ｄ変換器
５ 制御装置
６ 操作入力部
７ 表示部
８ 時計
１１ 計量ユニット
１２ 荷重検出手段

Claims (10)

1. 被計量物を保持するための保持手段を支持し、負荷される荷重に応じたアナログ荷重信号電圧を出力する荷重センサと、
   入力可能なアナログ電圧範囲及びこの範囲に対応する出力可能なデジタル値の範囲が規定されており、前記荷重センサから出力されるアナログ荷重信号電圧をＡ／Ｄ変換してデジタル値を出力するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル値を被計量物の重量に応じた計量値に換算する計量値換算手段と、
   前記保持手段に被計量物が保持されていない場合に前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル値である零点Ａ／Ｄ変換値を、前記計量値換算手段により換算した前記計量値が、零でないときに、前記計量値が零となるように零点調整処理を行う零点調整手段と、
   前記零点調整処理が行われたときに、前記零点Ａ／Ｄ変換値に基づいて、予め定められた測定可能重量範囲に対応する前記Ａ／Ｄ変換器の現時点におけるデジタル値の出力範囲と前記出力可能なデジタル値の範囲との２つの範囲の下限値同士の差である下限余裕値と、前記２つの範囲の上限値同士の差である上限余裕値とのうちの少なくとも一方を算出する余裕値算出手段と、
   前記余裕値算出手段により算出される下限余裕値及び／または上限余裕値に関する情報を報知する余裕値報知手段と
   を備えた計量装置。
2. 前記余裕値報知手段は、
   前記余裕値算出手段により算出される下限余裕値及び／または上限余裕値を画面に表示する第１の表示手段からなる、
   請求項１に記載の計量装置。
3. 前記余裕値算出手段により算出される下限余裕値及び／または上限余裕値を重量値に換算する余裕値換算手段をさらに備え、
   前記余裕値報知手段は、
   前記余裕値換算手段により換算された下限余裕値の換算重量値及び／または上限余裕値の換算重量値を画面に表示する第２の表示手段からなる、
   請求項１に記載の計量装置。
4. 前記余裕値算出手段は、
   前記現時点におけるデジタル値の出力範囲の下限値である前記零点Ａ／Ｄ変換値から、前記出力可能なデジタル値の範囲の下限値を減算した値を、前記下限余裕値として算出するよう構成された、
   請求項１〜３のいずれかに記載の計量装置。
5. 前記余裕値算出手段により算出される前記下限余裕値を予め設定された第１許容値と比較して、前記下限余裕値が前記第１許容値未満であるか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記第１の判定手段により前記下限余裕値が前記第１許容値未満であると判定されたときに第１の警報を出力する第１の警報出力手段とをさらに備えた、
   請求項１〜４のいずれかに記載の計量装置。
6. 前記余裕値算出手段は、
   前記現時点におけるデジタル値の出力範囲の下限値である前記零点Ａ／Ｄ変換値に、前記測定可能重量範囲の大きさに対応して予め定められている前記Ａ／Ｄ変換器の出力デジタル値の最大変化量を加算することにより、前記現時点におけるデジタル値の出力範囲の上限値を算出し、このデジタル値の出力範囲の上限値を、前記出力可能なデジタル値の範囲の上限値から減算した値を、前記上限余裕値として算出するよう構成された、
   請求項１〜５のいずれかに記載の計量装置。
7. 前記余裕値算出手段により算出される前記上限余裕値を予め設定された第２許容値と比較して、前記上限余裕値が前記第２許容値未満であるか否かを判定する第２の判定手段と、
   前記第２の判定手段により前記上限余裕値が前記第２許容値未満であると判定されたときに第２の警報を出力する第２の警報出力手段とをさらに備えた、
   請求項１〜６のいずれかに記載の計量装置。
8. 前記現時点より前の所定期間内において前記余裕値算出手段により算出された下限余裕値に基づいて、前記下限余裕値の将来の値を予測するための第１の関数を求める第１の関数導出手段と、
   前記第１の関数に基づいて、前記現時点から、予測される前記下限余裕値の将来の値が予め設定された第１許容値未満となるまでに要する期間を算出する第１の期間算出手段と、
   前記第１の期間算出手段で算出された期間に関する情報を報知する第１の報知手段とをさらに備えた、
   請求項１〜７のいずれかに記載の計量装置。
9. 前記現時点より前の所定期間内において前記余裕値算出手段により算出された上限余裕値に基づいて、前記上限余裕値の将来の値を予測するための第２の関数を求める第２の関数導出手段と、
   前記第２の関数に基づいて、前記現時点から、予測される前記上限余裕値の将来の値が予め設定された第２許容値未満となるまでに要する期間を算出する第２の期間算出手段と、
   前記第２の期間算出手段で算出された期間に関する情報を報知する第２の報知手段とをさらに備えた、
   請求項１〜８のいずれかに記載の計量装置。
10. 前記計量値換算手段により換算された前記計量値をさらに重量値に換算する重量値換算手段と、
    前記重量値換算手段により換算された重量値を画面に表示する重量値表示手段とをさらに備えた、
    請求項１〜９のいずれかに記載の計量装置。

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