JP2000356543A

JP2000356543A - 定量供給装置

Info

Publication number: JP2000356543A
Application number: JP11166793A
Authority: JP
Inventors: Toru Takahashi; 孝橋　　徹; Takanori Matsuo; 孝徳松尾
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2000-12-26
Anticipated expiration: 2019-06-14
Also published as: JP4245230B2

Abstract

(57)【要約】【課題】単位時間当たりの物品供給重量が小さいとき
でも、分解能の高いＡ／Ｄ変換器を使用せずに、高精度
の制御を行う。【解決手段】物品供給装置２から連続的に供給された
物品の重量の所定時間ごとの変化量を重量変化量検出部
34が検出する。重量変化量検出部34の出力信号に基づい
て物品供給装置２からの単位時間あたりの物品供給重量
がほぼ一定になるように、物品供給装置２の物品供給量
を制御部36、38が制御する。重量変化量検出部34は、重
量信号を生成するロードセル14と、補正アナログ信号を
生成するＤ／Ａ変換器22とを有し、重量信号と補正アナ
ログ信号とが加算増幅器28に入力され、両者の絶対値の
差分を増幅した増幅信号を出力する。増幅器18の増幅信
号を所定時間ごとにＡ／Ｄ変換器28がディジタル変換す
る。CPU32 は、該ディジタル信号を入力し、これをＡ／
Ｄ変換器28の非飽和領域内に予め定めた範囲内に位置さ
せる補正アナログ信号をＤ／Ａ変換器22に発生させる補
正ディジタル信号を、Ｄ／Ａ変換器22に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単位時間あたりの
物品供給重量をほぼ一定に制御する定量供給装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記の定量供給装置としては、物
品を収容したホッパから物品を容器等に供給するように
構成し、重量検出器をホッパに設け、この重量検出器か
らの重量信号をＡ／Ｄ変換器によってディジタル重量信
号に変換し、ディジタル重量信号を制御部に供給して、
単位時間当たりの物品供給重量を算出し、これがほぼ一
定値になるようにホッパからの物品の供給重量を制御す
るものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
定量供給装置において、単位時間当たりの物品の供給重
量は、仕様条件に応じて任意に変更可能なことが望まし
い。また、重量検出器には、風袋として、ホッパや、こ
のホッパから物品を切り出すためのフィーダや、このフ
ィーダを駆動するためのモータが負荷されることがあ
る。これら風袋と、ホッパに供給されている物品の重量
とを考慮すると、重量検出器としては、容量の大きいロ
ードセルが使用される。例えば風袋重量が２０ｋｇ、ホ
ッパに供給される物品の最大重量が５０ｋｇの場合、容
量が１５０ｋｇ、２ｍＶ／Ｖ、Ｆ．Ｓ出力のロードセル
を、１５Ｖの励磁電圧で励磁することがある。この場
合、ロードセルに１５０ｋｇの重量が印加されたとき、
ロードセルは３０ｍＶの出力電圧を発生する。そして、
Ａ／Ｄ変換器としては、この３０ｍＶの電圧を３００，
０００カウントに分解できるものを使用するとする。

【０００４】ここで、供給量制御範囲として、３．６ｋ
ｇ／ｈ乃至３６ｋｇ／ｈが仕様条件として与えられてい
ると、制御部の内部で求められる１秒間当たりの供給重
量は、３．６ｋｇ／ｈの場合で１ｇ／ｓｅｃ、３６ｋｇ
／ｈの場合で１０ｇ／ｓｅｃである。一方、１５０ｋｇ
当たりのカウント数が３００，０００であるので、１ｇ
当たりのＡ／Ｄカウント数は、２カウントとなる。従っ
て、３．６ｋｇ／ｈの場合、Ａ／Ｄ変換器のカウント値
は、わずか２カウントしか変化しない。Ａ／Ｄ変換器の
カウント値には、数カウントのばらつきがあると考えら
れるので、わずか２カウントしか変化しない場合には、
１ｓｅｃごとの１ｇ単位の供給重量の制御は困難であ
る。この点を改善しようとすると、分解能の高いＡ／Ｄ
変換器を使用すればよいが、定量供給装置のコストの上
昇を招く。

【０００５】本発明は、単位時間当たりの物品供給重量
が小さいときでも、分解能の高いＡ／Ｄ変換器を使用せ
ずに、高精度の制御を行うことができる定量供給装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による定量供給装
置は、連続的に物品を供給する物品供給手段と、この物
品供給手段から供給された物品の重量における所定時間
ごとの変化量を検出する重量変化量検出手段と、この重
量変化量検出手段の出力信号に基づいて、前記物品供給
手段からの単位時間あたりの物品供給重量が予め定めた
値にほぼ一致するように、前記物品供給手段からの物品
供給量を制御する制御手段とを、具備している。上記制
御手段は、例えば所定時間ごとの重量の変化量に、比例
定数及びまたは積分定数を乗算して、物品供給手段に対
する制御信号を生成するものとすることもできる。上記
予め定めた値は、任意に変更することができる。重量変
化検出手段は、前記物品の重量を表す重量信号を生成す
る重量検出手段を含んでいる。重量検出手段は、物品供
給手段に設けることもできるし、或いは物品供給手段か
ら物品の供給を受けている容器等の重量を検出するもの
とすることもできる。重量変化検出手段は、更に、補正
アナログ信号を生成するＤ／Ａ変換手段と、前記重量信
号と前記Ｄ／Ａ変換手段の補正アナログ信号とが入力さ
れる増幅手段とを、含んでいる。増幅手段は、利得が１
よりも大きいものとでき、重量信号の絶対値と補正アナ
ログ信号の絶対値との差分を増幅する。この増幅手段の
増幅信号を前記所定時間ごとにディジタル変換するＡ／
Ｄ変換手段が設けられている。このＡ／Ｄ変換手段は、
予め定めらた範囲内の増幅信号が供給された場合、これ
に比例したディジタル信号を発生する（このディジタル
信号が発生する範囲を非飽和領域という。）。しかし、
上記範囲の上限よりも大きな増幅信号が供給された場
合、飽和して正しいディジタル信号を発生することがで
きないものが望ましい。このディジタル信号が演算手段
に入力されている。演算手段は、Ｄ／Ａ変換器に補正デ
ィジタル信号を供給することによって、Ｄ／Ａ変換手段
に補正アナログ信号を発生させるものである。補正アナ
ログ信号が、Ａ／Ｄ変換手段のディジタル信号を、Ａ／
Ｄ変換手段の非飽和領域内に予め定めた範囲内に位置さ
せるように、補正ディジタル信号を演算手段が供給す
る。

【０００７】この定量供給装置では、重量信号と補正ア
ナログ信号との絶対値の差分を増幅した増幅信号がＡ／
Ｄ変換手段に供給され、このＡ／Ｄ変換手段のディジタ
ル信号が非飽和領域内の予め定めた範囲内に位置するよ
うに、補正アナログ信号の値を演算手段がＤ／Ａ変換手
段を介して変更している。従って、Ａ／Ｄ変換手段から
のディジタル信号の値は、重量信号から補正アナログ信
号を減算した部分のみを高分解能でディジタル化したも
のとなる。この定量供給装置は、所定時間当たりの重量
の変化量に基づいて物品供給量の制御を行っているの
で、重量信号の全てをディジタル化する必要はなく、変
化分のみをディジタル化できればよい。よって、このよ
うにして、高分解能に物品供給重量を制御することがで
きる。

【０００８】前記演算手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段がデ
ィジタル信号を発生するごとに、前記補正ディジタル信
号を生成するものとできる。この場合、前記所定時間
は、前記Ｄ／Ａ変換手段及び前記増幅手段の過渡応答特
性が収束する時間よりも長い時間である。

【０００９】このように構成すると、ディジタル補正信
号の値を変更したとしても、その変更に伴う過渡現象
は、増幅信号を次にディジタル化するまでに収束してい
る。従って、ディジタル補正信号の変更による影響をデ
ィジタル信号は受けない。

【００１０】前記演算手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段から
のディジタル信号が、前記予め定めた範囲内に定めた許
容上限値以上または許容下限値以下になったとき、前記
補正ディジタル信号を生成するものとできる。

【００１１】この場合、許容上限値と許容下限値との間
にディジタル信号が存在している間には、ディジタル補
正信号の値は、変化しない。従って、この間では、各デ
ィジタル信号のスパンは等しく、単位時間当たりの重量
の変化分に、ディジタル補正信号の変更の影響はない。

【００１２】前記演算手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段から
のディジタル信号が、前記予め定めた範囲内に定めた許
容上限値と許容下限値とのうち、許容下限値以下となっ
たとき、前記ディジタル補正信号の変更後の前記Ａ／Ｄ
変換手段からのディジタル信号が前記許容上限値よりも
小さな値となるように、前記ディジタル補正信号を変更
することもできる。この場合、前記許容上限値より予め
定めた値だけ小さな値となるように、前記ディジタル補
正信号を決定することもできる。

【００１３】このように構成すると、ディジタル補正信
号を変更後に、わずかだけディジタル信号が大きくなっ
ても、ディジタル補正信号が変更前の値に戻ることがな
く、安定した重量計測を行うことができる。

【００１４】前記演算手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段から
のディジタル信号が、前記予め定めた範囲内に定めた許
容上限値と許容下限値とのうち、前記許容上限値を超え
たとき、前記ディジタル補正信号の変更後の前記Ａ／Ｄ
変換手段からのディジタル信号が変更後の許容下限値よ
りも大きな値となるように、前記ディジタル補正信号を
変更することもできる。この場合、前記許容下限値より
も予め定めた値だけ大きな値とすることもできる。

【００１５】このように構成すると、ディジタル補正信
号を変更後に、わずかだけディジタル信号が小さくなっ
ても、ディジタル補正信号が変更前の値に戻ることがな
く、安定した重量計測を行うことができる。

【００１６】また、前記演算手段に前記ディジタル補正
信号を記憶する記憶手段を設け、この記憶手段に記憶さ
れたディジタル補正信号と前記Ａ／Ｄ変換手段からのデ
ィジタル信号とによって、前記演算手段が、前記物品供
給手段の物品重量を判定するものとできる。

【００１７】例えば重量検出器が、物品供給手段に設け
られている場合、ディジタル補正信号とＡ／Ｄ変換手段
からのディジタル信号とによって、物品供給手段内の物
品重量を決定することができる。また、重量検出器が、
容器等に供給された物品の重量を検出するものである
と、ディジタル補正信号とＡ／Ｄ変換手段からのディジ
タル信号とによって容器等内の物品の重量を決定し、こ
れと予め決定しておいた供給開始前の物品供給手段内の
物品重量との差から、現在の物品供給手段内の物品の重
量を決定する。このようにして現在の物品供給手段内の
物品の重量が決定されると、この重量が予め定めた値以
下であると、物品供給手段に物品を追加する。従って、
特別に、物品供給手段内の物品の重量を測定するための
回路を設ける必要がない。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の１実施の形態の定量供給
装置は、図２に示すように、物品供給手段、例えば物品
供給装置２を有している。この物品供給装置２は、物品
貯留手段、例えばホッパ４を備えている。ホッパ４内に
は、物品６、例えば粉体または粒体が収容されている。
このホッパ４の下端には、物品搬出手段、例えばスクリ
ューフィーダ８が設けられている。このスクリューフィ
ーダー８は、駆動手段、例えばモータ１０によって回転
駆動され、ホッパ４内の物品６を搬出する。

【００１９】このホッパ４、スクリューフィーダ８及び
モータ１０等の風袋重量と物品６の重量とが、秤量部１
２に印加されている。この秤量部１２は、重量検出手
段、例えばロードセル１４を有し、これらの重量に対応
するアナログ重量信号を生成する。ロードセル１４は、
例えば風袋重量が２０ｋｇ、ホッパ２に最大５０ｋｇの
物品６が投入されるとすると、容量が１５０ｋｇ、２ｍ
Ｖ／Ｖ、Ｆ．Ｓのものが採用されており、励磁電圧が１
５Ｖのものである。従って、風袋重量と物品６の重量と
を合わせて１５０ｋｇのものが印加されたとき、ロード
セル１４は３０ｍＶの電圧をアナログ重量信号として出
力する。

【００２０】図１に示すように、このロードセル１４の
アナログ重量信号は、増幅手段、例えば演算増幅器１６
に供給され、例えば５００／３の利得で増幅される。従
って、風袋重量と物品６の重量とを合わせて１５０ｋｇ
のものがロードセル１４に印加されたとき、演算増幅器
１６の増幅出力、例えば出力電圧ｅ１は、５Ｖとなる。

【００２１】この演算増幅器１６の増幅出力ｅ１は、別
の増幅手段、例えば反転加算増幅器１８の一部をなす演
算増幅器１９の反転入力端子に入力抵抗器２０を介して
供給されている。反転入力端子には、この他にＤ／Ａ変
換手段、例えばＤ／Ａ変換器２２からのアナログ補正信
号ｅ２も入力抵抗器２４を介して供給されている。この
演算増幅器１９の出力端子と反転入力端子との間には帰
還抵抗器２６が接続されている。この反転加算増幅器１
８は、入力抵抗器２０、２４の値をＲｉと等しくし、か
つ帰還抵抗器２６の抵抗値Ｒｆとすると、増幅出力ｅ３
は、−（Ｒｆ／Ｒｉ）（ｅ１＋ｅ２）となる。またＲｆ
／Ｒｉ＝ｋを１よりも大きい、例えば１０に選択してい
る。従って、この反転加算増幅器１８の利得は１０であ
る。例えば演算増幅器１６の増幅出力ｅ１が０．５Ｖ
で、アナログ補正信号ｅ２を零としたとき、反転加算増
幅器１８の増幅出力ｅ３は、５Ｖとなる。

【００２２】この加算増幅器１８の増幅出力ｅ３は、Ａ
／Ｄ変換手段、例えばＡ／Ｄ変換器２８に供給されてい
る。このＡ／Ｄ変換器２８は、例えばデルタ・シグマ型
のもので（別段、この方に限ったものに限らず、逐次比
較型または二重積分型であってもよい。）、Ａ／Ｄ変換
指令信号、例えばパルスジェネレータ３０が、予め定め
た期間、例えば１０ｍｓｅｃごとに、パルス信号を供給
すると、Ａ／Ｄ変換を行い、ディジタル信号ＤＥ３を発
生する。Ａ／Ｄ変換器２８は、増幅出力ｅ３の非飽和の
最大電圧、例えば５Ｖまでの入力電圧が供給されている
とき、その入力電圧に比例したディジタル信号ＤＥ３を
生成し、５Ｖの電圧が入力されたとき、３００，０００
カウントのディジタル信号を出力するが、５Ｖを超えた
入力電圧が供給されたとき、飽和するとする。無論、０
Ｖ以下の電圧が供給されたとき、ディジタル信号は０カ
ウントである。

【００２３】Ａ／Ｄ変換が終了すると、Ａ／Ｄ変換器２
８は、読み取り指令信号Ｒを演算手段、例えばＣＰＵ３
２に入出力回路３１を介して供給する。この読み取り指
令信号Ｒも、例えば１０ｍｓｅｃごとに発生する。これ
に応じてＣＰＵ３２は、入出力回路３１を介してディジ
タル信号ＤＥ３を読み取る。なお、ＣＰＵ３２が実行す
るプログラムを記憶したり、このプログラムの実行に使
用するデータを記憶したり、プログラムの実行中に一時
的にデータを格納するために、記憶手段、例えばメモリ
を有しているが、図１では図示を省略している。また、
表示装置やキーボードも備えているが、これらも図示を
省略している。

【００２４】ＣＰＵ３２は、この入力されたディジタル
信号ＤＥ３に基づいて所定時間当たりの重量信号の変化
量を算出する。加算増幅器１８、Ａ／Ｄ変換器２８、Ｃ
ＰＵ３２が、図３に示す重量変化量検出部３４を構成し
ている。ＣＰＵ３２は、この他に、図３に示す偏差算出
器３６としても機能し、予め定められた所定時間当たり
の供給重量と実際の所定時間当たりの供給重量との偏差
を算出する。この偏差は、ＣＰＵ３２によって構成され
たＰＩ制御部３８に供給され、この偏差にＰ（比例）定
数及びＩ（積分）定数とが乗算され、これら乗算値の加
算値がモータ１０に供給される。モータ１０は、実際の
所定時間当たりの供給重量を予め定められた所定時間当
たりの供給重量に一致するように制御される。なお、実
際の所定時間当たりの供給重量として、移動平均値を使
用することもできる。また、上記予め定められた所定時
間当たりの供給量は、仕様条件に応じて任意に変更され
るもので、例えば３．６ｋｇ／ｈから３６ｋｇ／ｈの範
囲内において変更される。

【００２５】もし、演算増幅器１６の増幅出力ｅ１を直
接にＡ／Ｄ変換器２８に供給し、かつロードセル１４に
１５０ｋｇの負荷が印加されたとき、Ａ／Ｄ変換器２８
には５Ｖの電圧が供給され、Ａ／Ｄ変換器２８からのデ
ィジタル信号は３００，０００カウントとなる。従っ
て、１ｇ当たりのカウント数は、わずか２カウントであ
る。しかも、Ａ／Ｄ変換器２８の特性上、演算増幅器１
６の増幅出力ｅ１を単に増幅したものをＡ／Ｄ変換器２
８に供給しても、Ａ／Ｄ変換器２８が飽和し、正しいデ
ィジタル信号を得ることはできない。

【００２６】そこで、この定量供給装置では、演算増幅
器１６の増幅出力ｅ１のうち、変化分付近を抽出し、か
つ拡大し、これをディジタル変換することによって高分
解能のディジタル信号を得ている。

【００２７】例えば、加算増幅器１８の増幅出力ｅ３を
−ｋ（ｅ１＋ｅ２）とし、（ｅ１＋ｅ２）が０．５Ｖと
なるように、ｅ２を設定し、ｋを１０に設定すると、増
幅出力ｅ３は５Ｖとなる。その結果、ディジタル信号Ｄ
Ｅ３は３００，０００カウントであるので、１ｇ当たり
のカウント数は２０カウントとなり、分解能が１０倍に
拡大される。

【００２８】そこで、Ｄ／Ａ変換器２２からの補正アナ
ログ信号ｅ２が、演算増幅器１６の増幅出力ｅ１と反対
極性の信号となるように、ＣＰＵ３２が補正ディジタル
信号をＤ／Ａ変換器２２に供給する。例えば、Ｄ／Ａ変
換器２２に１５０ｋｇに相当するディジタル値をＣＰＵ
３２から供給したとき、補正アナログ信号ｅ２として、
ｅ１と逆極性の５Ｖの電圧が出力されるように、Ｄ／Ａ
変換器２２を調整する。このとき、ロードセル１４の負
荷が１５０ｋｇであるとすると、ｅ１は５Ｖであるの
で、ｅ３は０Ｖとなる。そこで、補正アナログ信号ｅ２
の値を調整して、例えば４．５Ｖとすると、加算増幅器
１８の入力電圧はｅ１とｅ２の絶対値の差である０．５
Ｖで、増幅出力ｅ３はそれを１０倍にした５Ｖとなり、
演算増幅器１６の４．５Ｖから５Ｖの間の電圧が、高分
解能でディジタル信号に変換される。

【００２９】しかし、ｅ２の値を固定していると、演算
増幅器１６の増幅出力ｅ１は、ホッパ４からの物品の搬
出に応じて変化し、０Ｖ以下になり、正しいディジタル
変換を行うことができない。例えば、ホッパ４に５０ｋ
ｇの物品が投入されている状態で、スクリューフィーダ
８によって物品の搬出が行われると、最終的にはホッパ
４内の物品の重量は１ｋｇ以下まで減少する。これは、
ロードセル１４の容量の約１／３の荷重変化であり、演
算増幅器１６の出力も、同じ割合で変化するので、上述
した状態が生じる。

【００３０】そこで、ＣＰＵ３２を含めたアナログ、デ
ィジタル演算回路において、ＣＰＵ３２によって常にＡ
／Ｄ変換器２８のディジタル信号ＤＥ３を監視し、ディ
ジタル信号ＤＥ３が増加したときには、補正ディジタル
信号を増加させることによって補正アナログ信号ｅ２も
増加させ、ディジタル信号ＤＥ３が減少したときには、
補正ディジタル信号を減少させ、補正アナログ信号ｅ２
も減少させている。これによって、常に加算増幅器１８
の増幅出力ｅ３が、Ａ／Ｄ変換器２８の入力非飽和領域
（ディジタル信号が入力電圧に正常に比例している入力
電圧領域）に存在するようにしている。

【００３１】図４を参照して、補正ディジタル信号の変
更方法について説明する。ロードセル１４に容量分の荷
重が印加されたときの演算増幅器１６の増幅出力ｅ１
（＝５Ｖ）をＷＦとする。上述したように、ｅ１−ｅ２
が０．５Ｖ（＝０．１ＷＦ）となるように補正アナログ
信号ｅ２を出力すると、ｅ３＝１０（ｅ１−ｅ２）＝Ｗ
Ｆ＝５Ｖとなり、Ａ／Ｄ変換可能な限界となる。従って
ｅ３＜５Ｖが常に成り立つように、ｅ３の値をＣＰＵ３
２によって監視している。

【００３２】図４におけるＡｎ、Ｂｎは、或るタイミン
グにおける加算増幅器１８の最小入値と最大入力値とを
表しており、両者の差（Ａｎ−Ｂｎ）は０．１ＷＦ（＝
０．５Ｖ）である。しかし、Ａ／Ｄ変換器の特性にはば
らつきがあり、差の電圧５Ｖを、正常にＡ／Ｄ変換可能
な限界状態とすると、ディジタル信号が誤差を含む可能
性がある。そこで、Ａｎ、Ｂｎの範囲内に上下限の限界
値である下限限界値Ｃｎと上限限界値Ｄｎとを定めてあ
る。具体的には、Ｃｎ−Ａｎ＝Ｂｎ−Ｄｎ＝０．０１５
ＷＦとしている。

【００３３】また、下限限界値Ｃｎより０．００５ＷＦ
だけ下方に許容下限値Ｃ１を、上限限界値Ｄｎよりも
０．００５ＷＦだけ上方に許容上限値Ｄ１を設定してい
る。これは、ｅ１の値がＣ１以下となったとき、ｅ２の
電圧をＡｎ＋１に下げて、ｅ１−ｅ２を大きくして、デ
ィジタル変換可能とするためである。ここでＡｎ＋１
は、現在の下限限界値Ｃｎが、ｅ２を変更後における上
限限界値Ｄｎ＋１に等しくなるように設定されている。
そのため、新たなｅ２であるＡｎ＋１は、Ａｎ−（Ａｎ
＋１）＝０．０８５ＷＦとなるように定めている。

【００３４】許容上限値Ｄ１は、ｅ１の値が、これ以上
大きくなったときには、ｅ２の電圧を一つ大きい値に上
げるためのものである。この場合、新たなｅ２は、上述
した考えと同様に、（Ａｎ＋１）−Ａｎ＝０．０８５Ｗ
Ｆとなるように定めてある。

【００３５】例えばｅ２＝Ａｎに設定している状態にお
いて、ｅ１＜Ｃ１となったため、ｅ２＝Ａｎ＋１に変更
したとき、新しいＡ／Ｄ変換可能な限界電圧範囲Ａｎ＋
１、Ｂｎ＋１では、ｅ１は上限限界値Ｄｎ＋１の近傍に
存在するので、Ｃ１をｅ２を増加させるための許容上限
値として使用すると、ｅ１の振動等の影響によって直ぐ
にｅ２を増加させなければならないことが起こる可能性
があり、その場合、Ａ／Ｄ変換のタイミングに同期し
て、ディジタル信号が発振する可能性がある。そこで、
切換ポイントにヒステリシスを持たせるために、ｅ１が
Ｄｎ＋１よりも０．００５ＷＦだけ大きく設定した許容
上限値Ｄ１を超えたときに、ｅ２をｅ２＋０．０８５Ｗ
Ｆとする。

【００３６】なお、ｅ１＞Ｄ１となったため、ｅ２をＡ
ｎ＋０．０８５ＷＦに変更したときも、上記と同様な理
由により、Ｃｎ＋１よりも０．００５ＷＦだけ小さく設
定した許容下限値Ｃ１を超えたときに、ｅ２をｅ２−
０．０８５ＷＦとする。

【００３７】このようなＡ／Ｄ変換方式を重量式の定量
供給装置に使用しているので、次のような利点がある。

【００３８】重量式の定量供給装置は、単位時間当たり
の質量流量を一定に保つように制御することが主目的で
あるから、制御中に供給された物品の全重量を正確に知
る必要性はなく、或る一定時間間隔ごとの重量変化を正
確に高分解能に知ることができれば、その情報によって
現在の供給量を算出することができる。従って、このＡ
／Ｄ変換方式では、補正アナログ信号を利用して、演算
増幅器１６の増幅出力の変化分を１０倍に拡大して、デ
ィジタル信号のカウント数を大きくして、供給量の分解
能を向上させている。

【００３９】例えば、ロードセル１４の容量が１５０ｋ
ｇであり、供給量の制御範囲が３．６ｋｇ／ｈから３６
ｋｇ／ｈであって、３．６ｋｇ／ｈに供給量を設定し、
Ａ／Ｄ変換器２８からのディジタル信号を例えば２００
ｍｓｅｃごとに測定し、これらの移動平均値を用いて、
２００ｍｓｅｃごとにモータ１０を制御する場合を考え
る。この場合、従来の回路方式の場合、１秒間に１ｇ、
即ち２カウント値しかディジタル信号が変化しないの
で、即ち２００ｍｓｅｃごとでは０．４カウントしか変
化しないので、分解能が不足し、モータ１０の適切な制
御を行うことができない。しかし、このＡ／Ｄ変換方式
では、１秒間に２０カウントの変化量を得ることができ
るので、即ち２００ｍｓｅｃごとでも４カウントの変化
量を得ることができ、微少な重量変化を捉えることがで
き、モータ１０を適切に制御することができる。

【００４０】ロードセル１４の出力電圧は、物品６の供
給につれて徐々に減少し、演算増幅器１６の増幅出力ｅ
１がｅ２の近傍に到達すると、ＣＰＵ３２が補正アナロ
グ信号ｅ２を１ランク下の補正アナログ信号に切り換え
るが、そのときＤ／Ａ変換器２２、Ａ／Ｄ変換器２８、
加算増幅器１８の応答速度が問題となる可能性がある。
しかし、現在、これらの装置として入手可能なものの性
能から見て、２００ｍｓｅｃごとのＡ／Ｄ変換に対して
充分応答遅れが収束した後の信号をＡ／Ｄ変換器２８に
供給することが可能であり、応答速度が問題となること
はない。ＣＰＵ３２においても同様である。例えばＣＰ
Ｕ３２の場合、１０ｍｓｅｃごとの制御であっても可能
であり、まだディジタルフィルタをＣＰＵ３２によって
構成する余裕がある。

【００４１】なお、このような補正アナログ信号の切換
は、頻繁に起こるものではなく、仮に応答速度が問題と
なっても、制御全体に与える影響は非常に少ない。例え
ば単位時間の供給量が３６ｋｇ／ｈと大きい場合、平均
的な供給量は３６０００ｇ／３６００ｓｅｃ＝１０ｇ／
ｓｅｃである。従って、演算増幅器１６の出力は、１秒
当たり、（１０／１５００００）＊ＷＦずつ減少する。
Ａ／Ｄ変換可能な電圧範囲は、上述したように０．０８
５ＷＦであるので、ｅ２の出力が一定の時、ｅ１が１つ
のＡ／Ｄ変換可能な範囲にとどまる時間は、０．０８５
ＷＦ・[ （１／１５０００）＊ＷＦ] ＝１２７５秒＝２
１．２５分であり、補正アナログ信号の切換は頻繁に行
われていない。

【００４２】図５に、ＣＰＵ３２が、ディジタル補正信
号を変更するために行う動作を示す。ＣＰＵ３２は、Ａ
／Ｄ変換器２８から読み取り指令信号Ｒが割り込み指令
信号として、ＣＰＵ３２に供給されたとき、この処理を
実行する。

【００４３】まず、Ａ／Ｄ変換データ（ディジタル信号
ＤＥ３）をＣＰＵ３２に読み込む（ステップＳ２）。次
に、このＤＥ３に基づいて、ｅ３が図４に示した許容下
限値Ｃｎ（０．０１ＷＦ）と許容上限値Ｄｎ（０．０９
ＷＦ）との間に存在するか判定する（ステップＳ４）。
この間に存在している場合、補正アナログ信号を変更す
る必要がないので、この処理を終了する。

【００４４】ステップＳ４において、ｅ３が許容下限値
Ｃｎと許容上限値Ｄｎとの間に存在しないと判断される
と、ＤＥ３に基づいて、ｅ３が許容下限値Ｃｎよりも小
さいか判断する（ステップＳ６）。ｅ３が許容下限値Ｃ
ｎよりも小さいと判断されると、補正ディジタル信号
を、現在の値から０．０８５ＷＦに相当するディジタル
値だけ減少させた値に変更する（ステップＳ８）。但
し、現在のｅ２が零以下の場合、ｅ２を零とする。

【００４５】ステップＳ６において、ｅ３が許容下限値
Ｃｎよりも小さくないと判断されると、ｅ３は０．０９
ＷＦよりも大きいので、現在の補正ディジタル信号に
０．０８５ＷＦに相当するディジタル値を加算した値を
新たな補正ディジタル信号とする（ステップＳ１０）。

【００４６】ステップＳ８またはＳ１０によって決定さ
れた新たな補正ディジタル信号がＤ／Ａ変換器２２に供
給され、補正アナログ信号ｅ２が加算増幅器１８に供給
される。

【００４７】なお、ｅ３が、許容下限値Ｃｎを超えてか
ら最小入力値Ａｎに到達する時間、または許容上限値Ｄ
ｎを超えてから最大入力値Ｂｎに到達するまでの時間
は、単位時間当たりの設定量が最も大きい３６ｋｇ／ｈ
の場合でも１５０秒かかる。これは、例えばＣｎ−Ａｎ
及びＢｎ−Ｄｎが０．０１ＷＦであり、１秒間に（１／
１５０００）ＷＦずつｅ３が減少するからである。この
Ａ／Ｄ方式では、１秒よりも短い周期でＡ／Ｄ変換して
いるので、補正アナログ信号ｅ２の切換が間に合わず、
正しいディジタル信号が得られない可能性は全くない。

【００４８】なお、単位時間当たりの重量変化量は、隣
接するディジタル信号の差分を求めることによって得ら
れ、これらディジタル信号の値の差分には、Ｄ／Ａ変換
器２２からの補正ディジタル信号の値は含まれていない
ので、Ｄ／Ａ変換器２２には分解能の低いものを使用す
ることができる。

【００４９】なお、ディジタル補正値が変更されるごと
に、これをＣＰＵ３２に付属するメモリに記憶し、ＤＥ
３／１０＋ディジタル補正値の演算を行うことによっ
て、ホッパ４内の物品６の重量を算出することができ
る。この算出値を予め定めた下限用基準値及び上限基準
値と比較し、下限基準値よりも算出値が小さくなったと
き、ホッパ４に物品６を追加し、上限基準値よりも算出
値が大きくなったときには、ホッパ４に物品６の供給を
停止するようにすることができる。この場合、専用の重
量検出器を設ける必要がない。

【００５０】上記の実施の形態では、ロードセル１４を
ホッパ４に設けたが、スクリューフィーダから搬出され
た物品が収容されつつある容器等の重量を測定してもよ
い。また、スクリューフィーダを使用したが、これに代
えて、ホッパ４の下部に開口度を可変できるゲートを設
けて、物品を供給するようにしてもよい。また、予め定
めた単位時間当たりの供給量は、常に一定値としたが、
物品を供給している最中に変更することもできる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明による定量供給装置
によれば、Ａ／Ｄ変換器に比較して安価なＤ／Ａ変換器
を使用して、ディジタル変換することによって、分解能
の高いディジタル信号を得ているので、精度が高く安価
な定量供給装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施の形態の定量供給装置のブロッ
ク図である。

【図２】図１の定量供給装置の概略構成図である。

【図３】図１の定量供給装置のフィードバック制御のブ
ロック図である。

【図４】図１の定量供給装置における加算増幅器の入力
電圧とアナログ補正電圧との関係を示す図である。

【図５】図１の定量供給装置のフローチャートである。

【符号の説明】

２物品供給装置（物品供給手段）１４ロードセル（重量検出手段）１８加算増幅器（増幅手段）２２Ｄ／Ａ変換器（Ｄ／Ａ変換手段）２８Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）３２ＣＰＵ（演算手段）３４重量変化検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F046 BA09 CA01 EA00 EA03 3F075 AA08 BA01 BB01 CA02 CA09 CB01 CB04 CB12 CB14 CB15 CB16 CC03 CC05 CC09 CC21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続的に物品を供給する物品供給手段
と、この物品供給手段から供給された物品の重量における所
定時間ごとの変化量を検出する重量変化量検出手段と、この重量変化量検出手段の出力信号に基づいて、前記物
品供給手段からの単位時間あたりの物品供給重量がほぼ
一定になるように、前記物品供給手段からの物品供給量
を制御する制御手段とを、具備し、前記重量変化量検出
手段は、前記物品の重量を表す重量信号を生成する重量検出手段
と、補正アナログ信号を生成するＤ／Ａ変換手段と、前記重量信号と前記Ｄ／Ａ変換手段の補正アナログ信号
とが入力され、両者の絶対値の差分を増幅した増幅信号
を出力する増幅手段と、この増幅手段の増幅信号を前記所定時間ごとにディジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換手段と、このＡ／Ｄ変換手段のディジタル信号を入力し、これを
前記Ａ／Ｄ変換手段の非飽和領域内に予め定めた範囲内
に位置させる前記補正アナログ信号を前記Ｄ／Ａ変換手
段に発生させる補正ディジタル信号を、前記Ｄ／Ａ変換
手段に供給する演算手段とを、具備する定量供給装置。
【請求項２】請求項１記載の定量供給装置において、
前記演算手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段がディジタル信号
を発生するごとに、前記補正ディジタル信号を生成し、
前記所定時間は、前記Ｄ／Ａ変換手段及び前記増幅手段
の過渡応答特性が収束する時間よりも長い時間である定
量供給装置。
【請求項３】請求項１記載の定量供給装置において、
前記演算手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段からのディジタル
信号が、前記予め定めた範囲内に定めた許容上限値以上
または許容下限値以下になったとき、前記補正ディジタ
ル信号を生成する定量供給装置。
【請求項４】請求項１記載の定量供給装置において、
前記演算手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段からのディジタル
信号が、前記予め定めた範囲内に定めた許容下限値と許
容上限値のうち許容下限値以下となったとき、前記ディ
ジタル補正信号の変更後の前記Ａ／Ｄ変換手段からのデ
ィジタル信号が前記許容上限値よりも小さな値となるよ
うに、前記ディジタル補正信号を変更する定量供給装
置。
【請求項５】請求項１記載の定量供給装置において、
前記演算手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段からのディジタル
信号が、前記予め定めた範囲内に定めた許容下限値と許
容上限値のうち許容上限値以上となったとき、前記ディ
ジタル補正信号の変更後の前記Ａ／Ｄ変換手段からのデ
ィジタル信号が前記許容下限値よりも大きな値となるよ
うに、前記ディジタル補正信号を変更する定量供給装
置。
【請求項６】請求項１記載の定量供給装置において、
前記演算手段は、前記ディジタル補正信号を記憶する記
憶手段を有し、この記憶手段に記憶されたディジタル補
正信号と前記Ａ／Ｄ変換手段からのディジタル信号とに
よって、前記物品供給手段の物品重量を判定する定量供
給装置。