特別講演「クボタ ラックスケールの現在・過去・未来」 (株)クボタ瀬川浩一氏、(株)クボタ倉橋一夫氏
クボタの瀬川浩一氏代表発表（共同作業者はクボタ瀬川浩一氏、クボタ計装倉橋一夫氏）。
計量史をさぐる会2023大阪 クボタ久宝寺事業センターでの催しのようす。
「クボタ ラックスケールの現在・過去・未来」 (株)クボタ瀬川浩一氏、(株)クボタ倉橋一夫氏
（本文）
１、はじめに
トラックスケールは、車両に積載された貨物の質量を車両とともに計量するはかりで、古くから使用されている。近年、トラック輸送の重要性が増し、積載貨物の計量ニーズに伴い、トラックスケールは経済活動に不可欠なものとなっている。計工連統計によれば、新設・既設更新合わせて2,000台弱／年の安定した需要があり、製品寿命から考えると国内には約30,000台程度が稼働していることになる。
その荷重伝達機構は台はかりと同様であるが、はかりの中でも比較的高精度を求められ、かつ、稼働環境が過酷な製品であり、技術的難易度は比較的高い。
当社は1924年に衡機製作免許を取得し、はかり事業を開始した。トラックスケールも創業当初から製造し、近年では常にトップシェアを争い、製品群も進化を遂げてきた。当社のはかり事業100周年を迎えるにあたり、トラックスケールを例にして、計量部の技術の進化を振り返りたい。
２、機械式トラックスケール
図1に当社創業当時のトラックスケールの写真を示す。荷重伝達機構は一般の台はかりと同じく、載台面の荷重をてこの原理を用いて荷重計量装置に伝達するもので、質量値の指示機構は、目盛さおの送り錘を移動させて釣り合わせて目盛を読み取る「さお式手動はかり」であった。その後、荷重をカム振り子の移動量で釣り合わせ、その移動量をラック・ピニオン機構で拡大して目盛板上に指針で指示する「振り子式指示はかり」の方式も採用された。
図1 創業当時のトラックスケール
３、機械式トラックスケールの計量伝票
通常トラックスケールは、荷重伝達機構をピット内に収めて道路と載台のレベルを合わせ、載台のすぐ横には指示機構を収める計量室が設けられていた(図2)。計量室内にはオペレータがおり、トラックスケールでの計量結果を記録する計量伝票は、その読みに従い手書きされていた。
図2 機械式トラックスケール
1937年には、活字式印字装置「B型レジスタ」(図3)を上市、1950年代になると「振り子式指示はかり」の指針の回転軸に取り付けられた指示値に対応した複数個の段付きステップリングを印字装置の検出棒が突き、検出棒の移動距離によってギヤを介して「刻印車」と呼ばれる印字輪を回転させる、機械式AD変換器の印字装置が付いた「C型レジスタ」(図4)を上市し、計量結果印字の正確性を機械で担保できるものとなった(図5)。
図3 B型レジスタ 図4 C型レジスタ 図5 C型レジスタによる計量伝票
４、電気的要素の付加による進化
機械式トラックスケールの指示機構に採用されていた「さお式手動はかり」や「振り子式指示はかり」の機構に、電気的要素を応用・付加して、自動化・高速化・高精度化を図ったのが次の進化である。これらは、他の工業用はかりで開発された技術を応用したもので、代表例が自動送錘式(HA型)と光電式(CR-75型)である。
HA型(図6)は「ハイアック」とも呼ばれ、小型DCモータによる送り錘機構とサーボ機構により「さお式手動はかり」にある送り錘の移動と読み取りを自動的に行う機構が組み込まれている。計量時間を短縮するために、送り錘を自動的にモータで移動させ、完全なさおの平衡を得るのでなく、平衡点付近でモータを停止し、不平衡分の偏荷重を小ひょう量ロードセルで検出する計量方式である。送り錘の移動量(モータの回転数)に偏荷重(電気平衡回路によるサーボモータの回転数)を差動歯車により機械式加減算を行い、計量値に対応した指針の回転数を求める構造で、当時の工業はかりとして最高精度を発揮した(目量数10,000)。また、計量さおには弾性支点を採用し、安定した高精度を維持できる設計となっていた。さらに、オプションとして、指針の回転とギヤ連結されたAD変換器(コード板方式)によって、電気信号を外部デジタル表示器やコンピュータに発信することができた。このオプションを利用して「メモペット」(在庫管理用コンピュータ)と連動させ、今では当たり前となっている計量結果の小さい方を「空車重量」として認識させることや、正味重量の自動計算を実現させた。
図6 HA型 図7 CR-75型
CR-75型(図7)は光電式で、振り子式はかりの傾斜槓桿部の変位を検出するために、傾斜槓桿先端にスリット板を取付け、固定側に光電式センサを設けて、計量値に相当する変位をスリット板のスリットを通る光のパルスを読み取る方式である。大きな目盛り盤を使用した機械式振り子はかりが小型化し、振り子式はかりの傾斜角の三角関数誤差をキャンセルするため、スリット板を逆三角関数のピッチでパルス化するスリットにすることで高精度化が図られた。
５、ロードセル式トラックスケール
1970年代後半になると荷重センサとして歪ゲージ式ロードセルが実用化された。これにより、はかりの荷重伝達機構が大きく変わりシンプルな構造となった。
図8 ロードセル式トラックスケール
その結果、設計的な自由度が向上し、大ひょう量のものから小ひょう量のものまで、また、載台の長さも比較的自由に設計できるものとなった。さらに、ピットを掘らずに地上に荷重伝達機構を構成した「ピットレス型」(図9)も設計できるようになった。
図9 ピットレス型トラックスケール
トラックスケールに適用されるロードセルは、大容量・高精度・耐環境性が求められる。当社は専用ロードセルLU-C型(図10)を自社開発した。
LU-C型は、特殊鋼を起歪体に使用したシャービーム型ロードセルで、鋼球を使用して載台との着力点の安定性を確保し、トラックスケールの高精度化に対応したものである。1989年には中国済南衡機廠へ技術供与し、中国のトラックスケール用ロードセルのスタンダードとして現在も認知されている。
図10 LU-C型ロードセル
６、指示計の進化①
載台を支えるロードセルからの電気信号を質量値に変換して指示するのが指示計の役割であり、ロードセルとともにトラックスケールのキーコンポーネントである。
機械的な荷重伝達機構がシンプルになったため、技術的な進化のターゲットが、指示計(信号処理回路を含む)や計量伝票印字を含めた周辺機器へと移行していった。1980年頃からの半導体技術の急速な進化に伴い、比較的低コストで高性能な数値演算処理が実現できるようになったことが、これを後押しした。
当社では、トラックスケール用指示計を「スケールプリンタ」と名付け、計量伝票印字機能の向上を中心に進化させた。
1978年、活字式伝票印字装置付きSP-10型スケールプリンタ(図11)を、ロードセル式トラックスケール用の指示計として上市したのを皮切りに、1986年には、印字がより鮮明なドラム式伝票印字装置を採用したSP-23型(図12)を上市した。
図11 SP-10型 図12 SP-23型
続けて1990年には、カナが印字できるドットインパクト式伝票印字装置を採用したSP-100型(図13)を上市、1995年に上市した漢字が印字できる分離型伝票印字装置搭載のSP-150型(図14)まで、伝票印字装置(プリンタ)を内作することと併せて、常に業界のトップランナーとして開発を継続してきたものと自負している。
図13 SP-100型 図14 SP-150型
７、デジタルロードセル式
当社は、1996年に国内で初めてデジタルロードセルを開発した。
デジタルロードセルは、起歪体近傍に信号処理回路とマイコン回路や温度センサなどを配置して一体化したロードセルユニットである。信号出力が従来の微小電圧信号(アナログ信号)からデジタル信号となることにより、信号の耐環境性が向上した。また、例えばロードセルの温度特性や直線性を、内蔵するマイコン内のソフトウェアで補正演算することができ、高精度化を図れるものとなった。
図15 デジタルロードセルの概念図
2000年に当社がトラックスケールに本格的に採用したデジタルロードセルが、CC1型(図16)である。
起歪体にはコラム型の構造を採用し、構造上の特性である直線性の悪さをデジタル補正することによって、トラックスケールの高精度化に対応した。
信号処理回路等は、コラム型起歪体の近傍に取り付け、全体をハーメチックシールすることによって、耐環境性能を確保したものとなっている。
図16 CC1型デジタルロードセル
また、ロードセル出力がデジタル信号となったことで、ロードセルケーブルを容易にコネクタ接続できるようになった。このことは、コラム型起歪体採用による軽量化と併せて、ロードセル交換などのメンテナンス性を高めた。さらに、トラックスケール特有の耐雷サージ特性が大幅に改善されたことも大きな特長である。
現在ではこのデジタルロードセル式トラックスケールが主流となっている。
８、指示計の進化②
デジタルロードセル式トラックスケールの上市以降、指示計の進化のターゲットは、計量伝票印字機能の向上からユーザビリティーの向上に移行していく。
2004年に業界で初めて操作部にタッチパネルを採用、Windowsを搭載して操作性を大幅に向上させたSP-200型スケールプリンタ(図17)を上市した。その後、2009年には、タッチパネルを大型化、音声ガイド等を付加したSP-500型(図18)を上市した。これら指示計はOS(Windows)搭載が示す通りPC(パーソナルコンピュータ)同様の高いユーザビリティーを理由にご指名いただくユーザー様も多く、500台を超えるトラックスケールの受注をいただいた年もあった。
2018年には、指示計(計量処理部)を本体(情報処理部)からさらに分離させたSP-600型(図19)を上市した。本体にはWindows10 IoTを採用してPCそのものとし、情報処理能力をさらに高めた。専任オペレータだけではなくトラック運転手が操作することも想定したユーザビリティーの向上と併せて、正確な計量の担保とメンテナンス性の向上を図ったものとなっている。
図17 SP-200型 図18 SP-500型
図19 SP-600型
９、トラックスケールのこれから
トラックスケールは前述のとおり、経済活動に不可欠なものである。求められているのは「安定稼働」であり、その定義は「必要な時に作動して正しく計量できること」である。故障や一時停止を要する動作不具合によるダウンタイムをユーザー様のロスと考え、それを極小化するようなサービスをユーザー様に提供できるかを考えていきたい。具体的には次の２つである。
１つ目は、不意の故障時の修理対応の迅速化である。ここ数年、当社サービス部門では「一発完治率」(サービスコールに対して１回で対応を完了する比率)という指標を掲げ、サービスマンの育成やサービスツールの充実、アフターフォローも含め、サービス員出動時のパフォーマンス向上に取り組んできた。現在の「一発完治率」は98％(当社基準)まで向上している。
トラックスケールは特定計量器(非自動はかり)であり、取引証明に使用されていることがほとんどである。一方で、特定計量器としてのサービスの充実という側面もある。特定計量器は、検定と定期検査の実施によって精度が担保されている。その際の検査に使用する唯一の基準器が「分銅」であり、トラックスケールは検査に使用する分銅の量が圧倒的に多く、運搬等も含めて、検査には多大な労力と技術が必要となる。その点についても、基準器の維持管理も含め、メーカーやサービス会社の努力によって適切なサービスとして成立している。
２つ目は、予防保全に対する取り組みである。故障や不具合発生時の対応が完了しても、特定計量器の場合は、結果によっては検定受験が必要になる。都道府県が実施する検定申請やスケジュール調整も含め、修理完了後もダウンタイムが長期間に及ぶことが多い。そもそも、ダウンタイムを発生させない仕組み、つまり、予防保全の取組をさらに充実させる必要がある。
当社では前述のSP-500型スケールプリンタ以降、通電時間、画面点灯時間、ゼロ操作回数、トラック進入回数、計量伝票の印字文字数、ロードセルへの過負荷の有無、異常電源断回数、サージノイズ回数、電圧低下回数などの「状態監視」機能を充実させてきた。現時点では、これらの情報は個々の事案(不具合事象)を解決するためのヒントとして単独で活用されるに留まっているが、例えば、これらの情報にAI技術を複合させたトラックスケールの故障予知アルゴリズムの開発や、今後さらなる進化が見込まれるIoT技術を応用したきめ細かなサポートなどに取り組んでいきたいと考えている。
（代表発表者は(株)クボタ瀬川浩一氏）
［計量計測データバンク編集部による注記］
写真および図が掲載されておりませんが、技術的ほかに理由によるものです。web掲載に適した資料の入手して掲載予定です。
［関連資料－１－］
計量史をさぐる会2023大阪 クボタ久宝寺事業センターで10月20日に開く
開催概要は以下のとおり。
共催（社）計測自動制御学会力学量計測部会。
協賛（社）日本計量振興協会、東京産業考古学会、日本技術史教育学会。
後援 日本計量新報社。
開催日時 2023年10月20日（金）。
会場 （株）クボタ久宝寺事業センター（大阪府八尾市神武町2-35）。
参加費 研究発表会 会員3,000円、会員外4,000円、懇親会4,000円。
プログラム
第一部 開会式（12:40～13:10）
主催者挨拶 日本計量史学会会長 山田研冶氏。
設営者挨拶 (株)クボタ精密機器ユニット長 吹原智宏氏。
来賓挨拶 大阪府計量検定所所長 柳生国良氏。
来賓挨拶 大阪府計量協会理事長 村上昇氏。
第二部 工場見学は（株）クボタ久宝寺事業センター （13:10～14:20）
第三部 特別講演（14:30～16:10）
(株)クボタ移譲はかりの紹介。
東洋計量史資料館 館長 土田泰秀氏。
クボタトラックスケールの現在・過去・未来 (株)クボタ 瀬川浩一氏代表発表（共同作業者(株)クボタ 瀬川浩一氏、（株）クボタ計装 倉橋一夫氏、（株）クボタOB 島田吉昭氏）。
弊社117年のあゆみ (株)村上衡器製作所社長 村上昇氏。
第四部 研究発表（16:20～17:00）
１、国際温度目盛（国際温度標準）の変遷２ 小川実吉氏。
２、羽田正見と佐藤政養の貨幣密度（比重）分析 山田研治氏。
第五部 懇親会（17:10～19:10）
会場 クボタ久宝寺事業センター内。
日本計量史学会「計量史をさぐる会 2023」大阪開催オプショナルツアー（10月21日、10:00～15:00）
期日 2023 年 10 月 21 日（土）
前夜宿泊地：新大阪駅界隈のホテル（各自で予約宿泊）。地下鉄 新大阪駅より。
10：00 パナソニックミュージアム見学 松下幸之助像前集合。
10：05 見学開始。
見学
11：20 見学会終了。
11：30 パナソニックミュージアム出発。常翔学園バス（最大27人乗り）。
12：15 大阪工業大学梅田キャンパス到着。
12：20 21 階リストランテ翔21にて昼食（1,500 円）。
13：10 大阪工業大学梅田キャンパスの施設見学 (ロボティクス＆デザイン工学部）。
15：00 見学会終了、現地解散。
2023-11-06-5-kubota-manufacturing-truck-scale-present-past-and-future-by-mr-koichi-segawa-and-mr-koichi -segawa-
【資料など】
計量史をさぐる会2023大阪 クボタ久宝寺事業センターで10月20日に開く
「(株)クボタから移譲された工業用はかりの紹介」東洋計量史資料館館長 土田泰秀氏
「クボタ ラックスケールの現在・過去・未来」 (株)クボタ瀬川浩一氏、(株)クボタ倉橋一夫氏
村上衡器製作所117 年の歩み 村上昇氏
国際温度目盛（国際温度標準）の変遷－1968年国際温度目盛（ITS-68）の採用－小川實吉氏
羽田正見と佐藤政養の貨幣の密度（比重）分析 山田研治氏
2024年（令和６年）近畿地区の京都、滋賀、大阪の計量協会年賀交換会が相次いで開かれる（計量計測データバンク編集部）
京都府計量協会1月17日（水）、滋賀県計量協会1月18日（木）、大阪府計量協会1月19日（金）
関東甲信越計量団体連絡協議会「第二回計量大会」（その１）
関東甲信越計量団体連絡協議会「第二回計量大会」（その２）
関東甲信越計量団体連絡協議会「第二回計量大会」（その３）
関東甲信越計量団体連絡協議会「第二回計量大会」（その４） データベース 葛飾北斎と浮世絵
「日本計量新報」今週の話題と重要ニュース（速報版）2023年11月16日号「日本計量新報週報デジタル版」
「日本計量新報」今週の話題と重要ニュース（速報版）2023年11月09日号「日本計量新報週報デジタル版」
「日本計量新報」今週の話題と重要ニュース（速報版）2023年11月02日号「日本計量新報週報デジタル版」
都道府県計量行政機関等の一覧（経済産業省ホームページにリンク）
山口県計量検定所 https://www.pref.yamaguchi.lg.jp/soshiki/88/ （左記にurlが変更されました）
計量検定所検査所など地方計量行政機関動き HPからの抜粋（2022年1月24日現在）
計量検定所検査所など地方計量行政機関の業務ニュース HPからの抜粋（2023年1月18日現在）
日本の計量士制度の概要
第21回全国計量士大会 2023年3月17日（金）ウェスティン都ホテル京都て開かれ123名が参加
第21回全国計量士大会 特集（写真集－その２－）
第21回全国計量士大会 特集（写真集－その１－）
第21回全国計量士大会 議事特集（その１）
第21回全国計量士大会 議事特集（その２）
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├メートル法と田中館愛橘、高野瀬宗則、関菊治の三氏(計量の歴史物語 執筆 横田俊英)
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├西秀記氏が初当選 2023年6月4日投票の青森市長選挙 57,062票 得票率43.1% 産学官連携で仕事創出を訴える
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├（国研）産業総合技術研究所
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├工学計測標準研究部門
├物理計測標準研究部門
├物質計測標準研究部門
├分析計測標準研究部門
├
├小畠時彦(コバタ トキヒコ) (Tokihiko Kobata)
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├
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├計量計測データバンク ニュースの窓－１－
├日本の新聞社、メディア、情報機関など web検索（計量計測データバンク）
├日本のテレビ局 web検索（計量計測データバンク）
├
├
├
├社会の統計と計量計測の統計
├一括表示版「社会の統計と計量計測の統計」
├「計量計測データバンク」小論、評論、随筆、論文、エッセー、文芸ほか（目次版）
├「計量計測データバンク」小論、評論、随筆、論文、エッセー、文芸ほか（一括掲載版）
├計量計測データバンク「計量計測辞書」measure and measurement dictionary
├計量計測データバンク 目次 サイト(一括閲覧サイト)
├計量計測データバンク 目次 サイト
├
├
├社会の統計と計量計測の統計
├【分類１】計量計測機器と分析機器の機種別の生産統計
├【分類２】日本の計量計測と分析と科学機器などの団体とその業務（生産高などを含む）
├【分類３】日本と世界の経済などの統計
├【分類４】日本の計量計測分野の官公所（掲載は順不同）
├【分類５】日本の学会一覧
├【分類６】日本の計量計測と分析と科学機器などの学会（掲載は順不同）
├【分類７】計量計測と分析の政府機関、関連学会、団体ほか（未分類です）
├【分類８】化学関連学会と協会など
├【分類９】日本の学会（重複掲載あり）（すべてを集めているわけではありません。）
├【分類10】日本の計量計測関連した団体など諸情報（分類整理されない情報です）
├【分類11】日本の計量計測関連した未分類の諸情報
├【分類12】ｗｅｂ情報総合サイト（設営途中です）
├【分類13】日本の計量法と計量関係法規
├【分類14】計量に関する国際機関と各国の計量標準の研究と供給に関係する各国の機関（海外NMI）
├【分類15】韓国の計量関連機関と団体ほか
├
├韓国でのセミナー講師を通じて感じた韓国の計量事情-その1-執筆 横田俊英
├韓国でのセミナー講師を通じて感じた韓国の計量事情-その2-「日本の計量器産業論-その1-」序論)執筆 横田俊英
├【分類16】
├一括表示版「社会の統計と計量計測の統計」
├
├韓国でのセミナー講師を通じて感じた韓国の計量事情-その1-執筆 横田俊英
├韓国でのセミナー講師を通じて感じた韓国の計量事情-その2-「日本の計量器産業論-その1-」序論)執筆 横田俊英
├
├「日本は貿易立国ではない]輸出依存度は15.2％
├
├日本は貿易立国ではない。輸出依存度は15.2％（セカイコネクトに掲載文書）
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├計量計測のエッセー （ 2018年1月22日から日本計量新報の社説と同じ内容の論説です。以下の項目は追録があります。）
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├計量計測データバンク ニュースの窓 目次
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2023-04-24-proceedings-special-part-1-21st-measurement-manager-competition-in-kyoto-
（計量計測データバンク ニュース 2023年11月07日付)