JP2001315705A - 粉粒体充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉粒体を一定重量ずつ袋詰めする粉粒体充填
装置において、袋に充填する量を目標量に精度よく近づ
けながら充填にかかる時間をより短縮することができる
粉粒体充填装置を提供することである。 【解決手段】 タッピング手段１６によってタッピング
がなされ、粉粒体の充填とともに増加する充填袋の重量
を検出する重量検出手段１５と、この重量検出手段１５
の出力信号についてタッピングの周期で移動平均をとる
ことによって、重量検出手段１５の出力信号からタッピ
ングによるノイズ信号を除去して出力するディジタルフ
ィルタと、このディジタルフィルタの出力に基づいて、
充填袋に充填済みの粉粒体の重量を求める制御部とを備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉粒体充填装置に関
し、詳しくは、小麦粉やセメント等の粉粒体を予め定め
た一定重量ずつ袋詰めする粉粒体充填装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、小麦粉やセメント等の粉粒体
を袋詰めする際に、自動的に予め定めた一定重量ずつ詰
める粉粒体充填装置が提供されている。このような粉粒
体充填装置では、効率を上げるため、袋に充填する量の
精度の向上や充填時間の短縮が要求されている。

【０００３】このように粉粒体充填装置では充填時間を
短縮する必要があるため、充填中の袋を粉粒体充填装置
から一旦取り外して重量を計測し過不足を調べたりする
のではなく、粉粒体充填装置で充填しながら袋ごと重量
を計測し、計測結果が目標重量に達したところで充填を
停止し、袋を粉粒体充填装置から取り外すようにするの
がよい。

【０００４】ところで、粉粒体を袋詰めする際には、袋
の中に隙間なく詰め込み、充填密度を高めるのが望まし
い。このため、粉粒体充填装置では、充填中に袋を叩い
て振動を与え（以下、これを「タッピング」という）、
粉粒体がスムーズに充填されるようにする必要がある。

【０００５】ところが、このようにタッピングを行う
と、充填中の袋が振動し、この振動の影響が重量計測の
際のノイズとなってしまい、正確な重量を計測すること
ができなくなってしまう。このため、粉粒体充填装置で
は、タッピングによるノイズを除去し、正確な重量を計
測するための工夫が必要となる。

【０００６】そこで、従来の粉粒体充填装置では、タッ
ピングを一定の周期で行うことによってタッピングによ
るノイズが所定の周波数を有する信号となるようにし、
そして、充填中に得られた重量測定結果の信号をローパ
スフィルタに通すことによってタッピングによるノイズ
の信号を除去するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の粉粒
体充填装置のように、タッピングによるノイズの信号を
ローパスフィルタによって除去しようとする場合には、
そのローパスフィルタの時定数をタッピングの周期の数
倍以上とる必要がある。

【０００８】こうなると、ローパスフィルタを通ったタ
ッピングによるノイズが除去された信号が得られるまで
の時間が長く、充填済みの重量がわかるまでの時間がか
かるため、結果として、充填速度を上げると充填量の精
度が悪化してしまうので、充填速度を上げることができ
ず、袋に充填する量の精度の向上と充填時間の短縮とを
両立することができないという問題があった。

【０００９】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、粉粒体を一定重量ずつ袋詰めする粉粒体充填装置
において、袋に充填する量を目標量に精度よく近づけな
がら充填にかかる時間をより短縮することができる粉粒
体充填装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、充填袋に粉粒体を充填する際に前記充填
袋をタッピングしながら予め定めた一定重量ずつ充填す
る粉粒体充填装置において、前記タッピングがなされ、
粉粒体の充填とともに増加する充填袋の重量を検出する
重量検出手段と、この重量検出手段の出力信号について
前記タッピングの周期で移動平均をとることによって、
前記重量検出手段の出力信号から前記タッピングによる
ノイズ信号を除去して出力するディジタルフィルタと、
このディジタルフィルタの出力に基づいて、前記充填袋
に充填済みの粉粒体の重量を求める制御部とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１２】図１は、本発明による粉粒体充填装置の一
実施の形態の概略構成を示す内部構成図である。

【００１３】粉粒体充填装置１の上部には粉粒体供給口
２が設けられており、この粉粒体供給口２から粉粒体充
填装置１に対して粉粒体が供給される。粉粒体供給口２
から供給された粉粒体は貯留槽３に貯留される。

【００１４】４は撹拌用モータであり、貯留槽３内に設
けた撹拌棒を回転させることによって、貯留槽３内に貯
留された粉粒体を撹拌し、流動性を高める。

【００１５】貯留槽３内の下部には供給用スクリューフ
ィーダ５が設けられている。粉粒体充填装置１は、この
供給用スクリューフィーダ５を供給用モータ６によって
駆動させることにより、貯留槽３内の粉粒体を連絡口７
へと搬送する。

【００１６】連絡口７へと搬送された粉粒体は、充填用
モータ８によって駆動させられる充填用スクリューフィ
ーダ９によって図１における左方に押されて、ノズル１
０から外部へと押し出される。

【００１７】粉粒体を充填する充填袋（図示せず）は、
その充填口にノズル１０を挿入するようにしてノズル１
０に取り付けられ、ノズル１０から出る粉粒体が充填さ
れる。１１は作動スイッチであり、ノズル１０に充填袋
が取り付けられる際に作動スイッチ１１が装置側に押さ
れてオンする。すなわち、ノズル１０に充填袋が取り付
けられることによって作動スイッチ１１がオンし、これ
によって充填用モータ８および供給用モータ６が作動を
開始し、ノズル１０から充填袋に粉粒体が充填される。

【００１８】粉粒体を充填中の充填袋はノズル１０によ
って支持されており、充填された粉粒体および充填袋の
重量はノズル１０にかかることになる。また、ノズル１
０は支柱１２に固定されており、一方この支柱１２は、
複数の支柱１４によって、粉粒体充填装置１の本体に固
定された支柱１３に取り付けられている。このため、ノ
ズル１０に加わる荷重が変化すると、支柱１４が微妙に
ひずむ構造となっている。１５はたとえばひずみゲージ
を有するロードセルや差動トランスなどの重量検出手段
であり、この重量検出手段１５は支柱１４に固定されて
おり、支柱１４のひずみを電気信号に変換して出力す
る。この電気信号は充填袋に充填された粉粒体の重量に
応じて変化する信号であり、従って、この重量検出手段
１５が出力する電気信号によって、充填袋に充填された
粉粒体の重量を求めることができる。

【００１９】１６は、タッピング用モータ１７によって
上下動するタッピング手段である。タッピング手段１６
は上下動する際に、ノズル１０に取り付けられた充填袋
の下部を叩き、充填袋内の粉粒体の充填密度を上げるよ
うに作用する。このタッピング手段１６は、予め定めた
一定の周期で充填袋に対するタッピングを行う。

【００２０】また、１８は、粉粒体充填装置１の全体の
動作の制御を行う制御部を有する制御ボードである。

【００２１】ノズル１０に充填袋が取り付けられ、粉粒
体の充填動作が開始されると、重量検出手段１５によっ
て充填済みの粉粒体の重量が検出され、この検出結果が
所定の重量に達した場合には、充填用モータ８および供
給用モータ６を停止させ、充填を完了する。

【００２２】ところで、上述のように、タッピング手段
１６によってタッピングを行うと、重量検出手段１５が
出力する信号がタッピングによるノイズを含んだ信号と
なってしまい、単純にこの信号を用いたのでは正確な重
量を知ることができない。

【００２３】そこで、本実施の形態では、従来用いてい
た時定数の大きなローパスフィルタを用いずに、重量検
出手段１５が出力した信号からタッピングによるノイズ
信号を除去する手段を提供する。以下に、本実施の形態
において、重量検出手段１５が出力した信号からタッピ
ングによるノイズ信号を除去する構成について説明す
る。

【００２４】図２は、図１に示した粉粒体充填装置１に
おいて、重量検出手段１５が出力した信号からタッピン
グによるノイズ信号を除去する構成を示すブロック図で
ある。

【００２５】図２に示すように、重量検出手段１５の出
力信号は、増幅器２０によって増幅され、その後ディジ
タルフィルタ２１によってタッピングによるノイズ信号
が除去され、制御部２２に入力される。制御部２２で
は、入力された信号に基づいて、充填袋に充填済みの粉
粒体の重量を演算し、演算結果の重量に基づき充填用モ
ータ８および供給用モータ６の動作を制御する。

【００２６】図２に示す増幅器２０、ディジタルフィル
タ２１および制御部２２は、たとえば、図１に示した制
御ボード１８内に設けられている。

【００２７】図３は、図２に示したディジタルフィルタ
２１の内部構成を示すブロック図である。

【００２８】図３に示すように、ディジタルフィルタ２
１は、図２に示した増幅器２０によって増幅された信号
を所定の時間間隔でサンプリングし、その値を出力する
サンプリング手段２５と、サンプリング手段２５の出力
であるサンプリング値を記憶する記憶手段２６と、記憶
手段２６に記憶されたサンプリング値の移動平均を演算
することによって、重量検出手段１５が出力した信号か
らタッピングによるノイズ信号を除去する演算手段２７
とを有して構成される。

【００２９】上述のように、タッピング手段１６による
タッピングは予め定めた一定の周期で行われる。このた
め、タッピングによるノイズ信号もこの予め定めた一定
の周期を有する信号となる。従って、サンプリング手段
２５でサンプリングした値を、この予め定めた一定の周
期の一周期分だけ平均することによって、タッピングに
よるノイズ信号を打ち消し合い、重量検出手段１５が出
力した信号からタッピングによるノイズ信号を除去する
ことができる。

【００３０】すなわち、演算手段２７では、数１に示す
演算を行うことによって、平均の母数は一定（タッピン
グ周期の一周期分）とし、平均の対象を時間的に移動し
ながら平均していくことによって、重量検出手段１５の
出力信号からタッピングによるノイズ信号を除去した信
号を求める。なお、数１において、ｗ_ｉは記憶手段２６
に記憶されたｉ番目のサンプリング値であり、Ｗ_ｊは演
算手段２７のｊ番目の出力値である。また、この数１で
は、タッピングの周期を６４ｍｓｅｃとし、サンプリン
グ周期を１ｍｓｅｃとすることによって、平均をとる際
の母数を６４としている。

【００３１】

【数１】 次に、重量検出結果の一例を参照しながら、本実施の形
態についてさらに詳しく説明する。

【００３２】図４は、図１に示した重量検出手段１５の
出力信号の一例を示す図であり、横軸は時間であり、縦
軸は重量検出手段１５の出力信号を充填袋に充填された
粉粒体の重量に換算した値である。

【００３３】なお、この図４に示す例では、充填開始か
ら所定重量充填完了時点（図４では約４．５秒経過時
点）までは、図１に示した充填用モータ８および供給用
モータ６を比較的高速な第１の速度で回転させることに
よって、充填袋に充填される時間当たりの量を多くし、
所定重量充填完了時点（図４では約４．５秒経過時点）
から目標重量充填完了時点（図４では約６．５秒経過時
点）までは、図１に示した充填用モータ８および供給用
モータ６を比較的低速な第２の速度で回転させることに
よって、充填袋に充填される時間当たりの量を少なくす
るようにしている。また、この例では、充填袋に充填す
る粉粒体の目標重量を２５Ｋｇに設定している。

【００３４】また、図５は、図４に示したグラフのうち
横軸が３秒から４秒にかけての範囲の部分を、時間軸を
拡大して示す図である。

【００３５】図４および図５に示すように、重量検出手
段１５によって検出した充填済みの粉粒体の重量すなわ
ち重量検出手段１５の出力信号は、タッピングによるノ
イズ信号を有しているために大きな振幅を有しており、
このままでは正確な充填重量がわからない。

【００３６】そこで、本実施の形態では、上述のよう
に、重量検出手段１５の出力信号に対してディジタルフ
ィルタリング処理すなわち移動平均処理を施すわけだ
が、ここで、従来のようにローパスフィルタを用いる場
合と本実施の形態とを比較して説明する。

【００３７】図６は、図１に示した実施の形態および従
来技術のフィルタリング処理の周波数応答について示す
図であり、横軸を対数目盛にしてある。

【００３８】また、図７は、図６に示したグラフにおい
て、縦軸も対数目盛にした図である。

【００３９】なお、本実施の形態ではタッピング手段１
６のタッピングによるノイズ信号が１６．６Ｈｚの周波
数の信号となるように、タッピング用モータ１７を駆動
している。

【００４０】従来技術のローパスフィルタとしては、Ｒ
Ｃフィルタを用い、図６および図７のグラフでは、カッ
トオフ周波数が０．２Ｈｚ、１Ｈｚ、６Ｈｚおよび２０
Ｈｚの４種類のＲＣフィルタについて示している。ま
た、本実施の形態の移動平均処理では、タッピングによ
るノイズ信号の周期である０．０６秒の周期で平均をと
る処理を施したものについて示している。

【００４１】図６および図７に示すように、本実施の形
態における移動平均処理によれば、タッピングによるノ
イズ信号である１６．６Ｈｚの周波数の信号を大幅にカ
ットすることができ、従来技術のようにＲＣフィルタを
用いた場合よりもノイズ信号の除去を的確に行うことが
できる。

【００４２】図８は、図１に示した実施の形態および従
来技術のフィルタリング処理のステップ応答について示
す図である。

【００４３】この図８においても、図６および図７と同
様に、カットオフ周波数が０．２Ｈｚ、１Ｈｚ、６Ｈｚ
および２０Ｈｚの４種類のＲＣフィルタについて示し、
また、本実施の形態の移動平均処理では、タッピングに
よるノイズ信号の周期である０．０６秒の周期で平均を
とる処理を施したものについて示している。

【００４４】従来技術のようにＲＣフィルタによってノ
イズ信号を除去しようとした場合、図６および図７に示
したように、カットオフ周波数が０．２Ｈｚ以下のＲＣ
フィルタでないとノイズ信号の除去が不十分となってし
まう。ところが、このカットオフ周波数が０．２Ｈｚ以
下のＲＣフィルタの場合、図８に示すようにステップ応
答が鈍く、こうなると、正確且つ迅速な重量計測を行う
ことができない。

【００４５】これに対して、本実施の形態の移動平均処
理によれば、図６および図７に示したようにノイズ信号
を大幅にカットすることができ、且つ、図８に示すよう
にステップ応答が速やかである。このため本実施の形態
によれば、正確且つ迅速な重量計測を行うことができる
という効果がある。

【００４６】図９は、図４に示した重量検出手段１５の
出力信号に対して、図１に示した実施の形態および従来
技術のフィルタリング処理を施した後の信号を示す図で
あり、横軸は時間であり、縦軸はフィルタリング処理後
の信号を充填袋に充填された粉粒体の重量に換算した値
である。

【００４７】この図９においては、従来技術としてカッ
トオフ周波数が０．２ＨｚのＲＣフィルタについて示
し、また、本実施の形態の移動平均処理では、タッピン
グによるノイズ信号の周期である０．０６秒の周期で平
均をとる処理を施したものについて示し、さらに真値と
してその時点での充填済み粉粒体の重量を示している。

【００４８】図９を参照して明らかなように、本実施の
形態の移動平均処理によれば、フィルタリング処理を施
した後の信号すなわち図２に示したディジタルフィルタ
２１の出力信号は真値に非常に近いものとなっており、
これに対して従来技術による信号は真値から隔たりのあ
るものとなっている。

【００４９】ところで、本実施の形態における移動平均
処理では、図３に示した演算手段２７においてたとえば
数１に示した演算を行うが、この演算では平均の母数に
よる割り算処理が必要となる（数１では６４が平均の母
数である）。

【００５０】コンピュータ等によって割り算処理を行う
際には、処理速度を向上させる手段として、ある値を２
の累乗の値で割る処理を、２進数で記憶されたそのある
値をビットシフトすることによって行えることが知られ
ている。

【００５１】そこで、本実施の形態では、平均の母数を
２の累乗の値たとえば６４に固定しておくことによっ
て、ビットシフトで割り算処理を行うことができ、処理
速度を向上することができる。この結果、より正確且つ
迅速な重量計測を行うことができる。

【００５２】このように、平均の母数を２の累乗の値に
するためには、タッピング１周期に含まれるサンプル数
を２の累乗にする必要がある。従って、図１に示したタ
ッピング手段１６におけるタッピング周波数を変更する
か、図３に示したサンプリング手段におけるサンプリン
グ周波数を変更するか、または、タッピング手段１６に
おけるタッピング周波数およびサンプリング手段におけ
るサンプリング周波数の両者を変更することによって、
平均の母数を２の累乗の値にすることができる。

【００５３】また、上述の実施の形態では、タッピング
手段１６のタッピングによるノイズ信号が１６．６Ｈｚ
の周波数の信号となるようにタッピング用モータ１７を
駆動し、このときのノイズ信号の周期である０．０６秒
で平均をとるようにしたが、本発明はこれに限られるも
のではなく、たとえば、重量検出手段１５の出力信号の
自己相関等による分析の結果としてノイズ信号の周波数
を求め、移動平均の周期をこれに追従させて随時変更す
るようにしてもよい。

【００５４】なお、前述の実施の形態では、図２に示し
たように、増幅器２０の出力に対してディジタルフィル
タ２１によるフィルタリング処理を施すようにしたが、
本発明はこれに限らず、増幅器２０の出力に対してたと
えばカットオフ周波数２０ＨｚのＲＣフィルタ等のロー
パスフィルタによるフィルタリング処理を施して高周波
のノイズを除去した後に、ディジタルフィルタ２１によ
るフィルタリング処理を施すようにしてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、粉
粒体を一定重量ずつ袋詰めする粉粒体充填装置におい
て、袋に充填する量を目標量に精度よく近づけながら充
填にかかる時間をより短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による粉粒体充填装置の一実施の形態の
概略構成を示す内部構成図である。

【図２】図１に示した粉粒体充填装置において、重量検
出手段が出力した信号からタッピングによるノイズ信号
を除去する構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示したディジタルフィルタの内部構成を
示すブロック図である。

【図４】図１に示した重量検出手段の出力信号の一例を
示す図である。

【図５】図４に示したグラフのうち横軸が３秒から４秒
にかけての範囲の部分を、時間軸を拡大して示す図であ
る。

【図６】図１に示した実施の形態および従来技術のフィ
ルタリング処理の周波数応答について示す図である。

【図７】図６に示したグラフにおいて、縦軸も対数目盛
にした図である。

【図８】図２に示した実施の形態および従来技術のフィ
ルタリング処理のステップ応答について示す図である。

【図９】図４に示した重量検出手段の出力信号に対し
て、図２に示した実施の形態および従来技術のフィルタ
リング処理を施した後の信号を示す図である。

【符号の説明】

１ 粉粒体充填装置 ２ 粉粒体供給口 ３ 貯留槽 ４ 撹拌用モータ ５ 供給用スクリューフィーダ ６ 供給用モータ ７ 連絡口 ８ 充填用モータ ９ 充填用スクリューフィーダ １０ ノズル １１ 作動スイッチ １２、１３、１４ 支柱 １５ 重量検出手段 １６ タッピング手段 １７ タッピング用モータ １８ 制御ボード ２０ 増幅器 ２１ ディジタルフィルタ ２２ 制御部 ２５ サンプリング手段 ２６ 記憶手段 ２７ 演算手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填袋に粉粒体を充填する際に前記充填
   袋をタッピングしながら予め定めた一定重量ずつ充填す
   る粉粒体充填装置において、 前記タッピングがなされ、粉粒体の充填とともに増加す
   る充填袋の重量を検出する重量検出手段と、 該重量検出手段の出力信号について前記タッピングの周
   期で移動平均をとることによって、前記重量検出手段の
   出力信号から前記タッピングによるノイズ信号を除去し
   て出力するディジタルフィルタと、 該ディジタルフィルタの出力に基づいて、前記充填袋に
   充填済みの粉粒体の重量を求める制御部とを備えたこと
   を特徴とする粉粒体充填装置。
2. 【請求項２】 前記移動平均の母数を２の累乗の値にし
   ておき、前記移動平均の割り算処理をビットシフトによ
   って行うことによって処理速度を向上させたことを特徴
   とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
3. 【請求項３】 前記重量検出手段の出力信号の基づいて
   前記タッピングによるノイズ信号の周期を求め、前記デ
   ィジタルフィルタが該求めたノイズ信号の周期で移動平
   均をとることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填
   装置。