現代のトラックスケールはどのように機能しますか?

現代の工業化(インダストリー4.0)とモノのインターネット(IoT)の時代にあって、電気機械式はかりとハイブリッドはかりは、デジタルストレインゲージロードセル、デジタル重量指示計とオペレータガイダンスを備えた計量端末に加えて、プリンタ、スイッチング接点、フィールドバスとネットワークインターフェースのための様々なインターフェース、セカンドディスプレイ、さらに追加の機器を備えており、これらすべてが計量プロセスの大部分を自動化することを可能にしています。

WTX110計量ターミナルは、RS485インターフェースを備えたアナログまたはデジタルロードセルと組み合わせて、デジタル計量チェーンとして損失なく使用することができます。TFTカラーディスプレイを使用して、現場での操作が簡単に行えます。イーサネットインターフェースにより、WTX計量ターミナルをネットワークに接続することができ、HBM製のPanelXソフトウェアを介してリモートパラメータ化、可視化、制御を行うことができます。スケールの操作には、計量ソフトウェアが必要となります。
 

計量機の種類

トラックスケールは通常、非自動式のものが多く、作業員に頼っています。自動計量機(AWI)は、完全に自律的に荷重の位置決めや取り外しなどの計量操作を行うため、工業生産の自動化に役立っています。しかし、このタイプのはかりは、特別な承認を必要とし、欧州指令2014/32/ECの対象となります。車両軸重計は、ドイツでの商取引では法的に認められていないため、貨物輸送には使用できません。そのため、確認用に使用されます。オールインワントラックスケールは、ほとんどの車両の重量を量るために使用され、埋込み式(積載面と地上面がフラット)または地上式のいずれかになります。

トラックスケールの歴史

トラックスケールの歴史は、工業化とそれに伴う物資や重量物輸送の増加に始まります。商品は、18世紀までは手でスケールの上に置かれていました。この作業は手作業であったので、商品は当時の一般的なコンテナの重量である500キロ以上の重量を計量することができませんでした。

20世紀半ば以降、機械式計量機は電子計量やハイブリッド計量に徐々に取って代わられつつあります。また,ストレインゲージ(SG)を用いたロードセルが普及してきており,実際に1990年代半ばからトラックスケールの技術的基盤となっています。

トラックスケールには、ピット埋込み型と地上設置型があります。地上設置型の重量計は、設置時の調整がし易く、清掃やメンテナンスの時も作業し易いです。ただし、ピット埋込み型トラックスケールよりも車両乗り入れ時にダメージを受け易い為、一般的に工場敷地内での長期使用に適したトラックスケールになります。

トラックスケールには、鉄筋コンクリート製またはスチール製のものがあります。測定誤差を防止するために、はかりを稼働させる前にオフセンター荷重補正を行う必要があります。ここでは、はかりのすべての計量ポイントに基準分銅が置かれ、適合性評価が行われます。さらに、はかりには、最大荷重に達するまで徐々に多くの重量をかけていきます。これにより、その後の運転中の偏り荷重によるはかりの測定誤差を最小限に抑えることができます。

トラックスケールを使用して

トラックの計量を操作するためのさまざまなオプションがあります。まず、車両がはかりの上に載せられます。次に、運転者は、運転者端末または制御キャビネットを介して自ら計量を開始することができます。計量操作と注文を組み合わせし、不正操作を防止するために、様々な識別方法(例えば、携帯端末やバーコード)が利用可能です。さらに、カメラおよび/またはセンサベースの位置監視を用いて、車両のナンバープレートが記録され、ご注文と関連付けされます。

また、最近では、例えば、暗号化されたデータ通信によって作動する大型ディスプレイを用いて、オフィスビルから遠隔操作ではかりを制御することも可能です。
 

測定方法

現代のトラックスケールでは、重量はHBKからの RTN または C16i などを使用して重量を測定することがあります。取引に適した合法的な使用のためには、これらのアナログまたはデジタルロードセルは、一定の基本条件を満たし、ヨーロッパの適用ガイドライン(WELMEC 2.4)に準拠して設置されていなければなりません。ひずみゲージ式ロードセルが一般的に使用されています。荷重がかかると、バネ要素として機能するロードセルが変形し、ロードセルのストレインゲージ上で電子的に測定可能な抵抗値の変化を引き起こします。これが計量端末などの電子機器に伝達され、処理されて重量の数値として表示されます。

最近は、ロードセル内部でデジタル信号に変換できるデジタルロードセルが多用されています。これを実現するためには、小型のアンプ基板がロードセルに組み込まれ、密閉されています。アンプは、アナログのストレインゲージ信号をデジタル信号に変換し、ロードセル内のノイズの影響を大幅に軽減します。これにより、測定チャンネルに作用する影響による干渉を排除し、センサ信号の操作を大幅に防ぐことができます。
 

測定精度

商取引用中精度の計量機として、トラックスケールは、ドイツ計量検定条例に定められているように、精度クラスIIIに準拠していなければなりません。精度は、相対的な分解能、すなわち最大荷重(max)と最小分解能の重量値の商である最大ロードセル目量数e(=d)に基づいています。

スケールの精度クラスの表

クラススケール間隔最小負荷スケール間隔の数
  max
I0.001g < e100 e50000-
II0.0001g < e < 0.05g20 e100100000
 0.1g < e50 e5000100000
III0.1g < e < 2g  20 e10010000
 5g < e20 e50010000
IIII5g < e10 e1001000

法的に検証されたはかりの誤差許容値は、国際法定計量機関(OIML R76)によって定められ、指令2014/31/EUに組み込まれています。

さらに、測定精度は常に周囲の条件と適切なはかりの操作とメンテナンスに依存しています。過負荷保護とオフセンター荷重補正を備えた精密で頑丈なロードセルは、不正確な測定のリスクを低減します。デジタルロードセルでは、オフセンター荷重補正は、WTX110-Dの内蔵ディスプレイとキーパッドを介して便利に調整できます。

トラックスケールの法的検証

商取引に適したアプリケーションのはかりは、測定結果の正確性を保証し、消費者を保護するために、強制的な法的検証を必要とします。したがって、これはほとんどのトラックスケールに適用されます。国内の商取引法上の義務の対象とならない分野はごく一部に限られています。ここでは、運送会社のためのSOLAS条約など、異なる規制が適用されます。

はかりメーカーは、管轄の基準局による法的検証に備えて、適合性評価/初期検証を実施しなければなりません。さらに、2015年以降、工場の作業者は、はかりを稼働させてから6週間以内に、新しい測定器や再調整された測定器を管轄の基準局に登録する義務が課せられています。

適合性評価は3年後(ドイツでは、他の国ではより短い期間)に無効となり、合法的に運用を継続するためには、再度基準局によって検証されなければなりません。

パーツだけではない:オールインワン計量ソリューション

現在、はかり設置現場での計量作業に加えて、モバイル・自動化ソリューションも需要があります。これらは、タブレットやスマートフォンなどの最新のデバイス上での操作や可視化から、世界中のどこからでも計量端末にアクセスして監視できるようにするウェブベースのソリューションまで、多岐にわたります。これは、WTX110計量ターミナルの暗号化されたデータ伝送(HTTPS)と内部に保存された計量プロセスのおかげで可能になります。この目的のために、ウェブ証明書が作成され、データトラフィックを確立するためには、転送されたデータの受信ユニットもこの証明書を持っていなければなりません。

計量プロセスを現場でWTX110のディスプレイに表示するだけでなく、データを同時に表示したり、計量技術アプリやHBM製のPanelXオペレータソフトウェアを介して使用することもできます。

計量技術 4.0

デジタルロードセルから、ロードセルをデジタル計量ターミナルに接続するためのデジタルジャンクションボックスまで、計量プロセス全体が純粋にデジタルで実行されます。そこから暗号化されたデータは、社内ネットワークまたはインターネットを介して他の機器に送信されます。これにより、プロセスを短縮し、信頼性を高め、費用を節約することができます。

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