JP2007047120A - 重量式充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 状況の変化に拘らず、被計量物の供給開始から供給停止までの供給時間Ｔｏを目標時間Ｔｓに合わせると共に、充填精度の向上を図る。
【解決手段】 それぞれのユニット１４は、容器１２が載置される計量機１８と、この計量機１８による計量結果に基づいて容器１２に被計量物としての飲料を供給するバルブ２０とを、備えている。また、バルブ２０から容器１２へは、単位時間当たりの流量の大きい大投入段階と当該流量の小さい小投入段階との２段階に分けて、飲料が供給される。
ここで、例えば飲料に温度変化が生じると、当該飲料の流量が変化する。計量機１８は、この流量の変化に応じて、大投入段階から小投入段階に切り換えるタイミング、および飲料の供給を停止させるタイミングを変更する。これによって、流量が変化しても、供給時間Ｔｏが目標時間Ｔｓと略同等になり、最終的な充填重量が目標値と略一致する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、重量式充填装置に関し、特に例えば、計量手段によって重さを量りながら一定重量となるように液体や粉粒体等の被計量物の充填を行う、いわゆる定量充填を実現するための、重量式充填装置に関する。

この種の重量式充填装置において、高速かつ高精度な定量充填を実現するべく、単位時間当たりの被計量物の供給量を段階的に変えながら充填を行うものがある。即ち、充填開始直後の初期の段階においては、比較的に大きな供給量で充填を行うことで、充填時間（充填開始から充填終了までに要する時間）の短縮化を図る。そして、充填開始から或る程度の時間が経過し、例えば計量手段による計量値（充填済みの被計量物の重量値）が所定の切換重量値に到達した時点で、比較的に小さな供給量に切り換える。これによって、計量手段による計量精度が向上し、ひいては充填精度（目標とする充填重量値に対する実際の充填重量値の精度）の向上が図られる。

ここで、例えば、被計量物に温度変化が生じる、とする。すると、この温度変化に伴って、被計量物の密度が変化し、これによって、当該被計量物の単位時間当たりの供給量が変化する。そして、このように単位時間当たりの供給量が変化すると、特に当該供給量が減少する方向に変化すると、その分、充填時間が長くなり、充填処理能力が低下する（一定時間内に実行可能な充填回数が減る）、という不都合が生じる。

そこで、かかる不都合を解消するべく、従来、例えば特許文献１に開示された技術がある。この従来技術によれば、開閉ゲートを介して計量ホッパに被計量物が投入される。そして、この計量ホッパに投入された被計量物の重量が、重量計測手段によって計測される。さらに、重量計測手段による計測重量が予め設定された供給量変更用の設定重量に達する毎に、被計量物の単位時間当たりの供給量が大から小に向かって減少される。そして、この計測重量が予め設定された供給停止用の設定重量に達すると、被計量物の供給が停止される。このとき、計量ホッパに対する被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの計量時間Ｔｏが、計量時間計測手段によって計測される。そして、計量時間Ｔｏが予め設定された目標時間Ｔｓよりも長い場合、つまり目標時間Ｔｓ内に計量が完了しなかった場合は、供給量変更用の設定重量が増加される。これによって、単位時間当たりの供給量が大とされる時間が長くなるので、その分、計量時間Ｔｏが短縮され、目標時間Ｔｓに近づく。

より具体的に説明すると、例えば、今、供給量変更用の設定重量としてＷ１という値が設定されており、供給停止用の設定重量としてＷ２という値が設定されている、とする。そして、重量計測手段による計測重量が供給量変更用の設定重量Ｗ１に達するまでの間は、被計量物の単位時間当たりの供給量はＱ１という比較的に大きい値に設定され、当該計測重量が設定重量Ｗ１に達した時点で、単位時間当たりの供給量はＱ１という値よりも小さいＱ２という値に変更される、とする。かかる前提の下、従来技術によれば、実際に計測された計量時間Ｔｏと目標時間Ｔｓとの偏差Ｔｉが求められる。そして、この偏差Ｔｉに基づいて、ＰＩＤ（Proportional/Integral/Derivative）制御によって補正時間ΔＴが求められ、さらに、この補正時間ΔＴの符号（正負）に基づいて、計量時間Ｔｏが目標時間Ｔｓよりも長いか否かが判別される。そして、計量時間Ｔｏが目標時間Ｔｓよりも長い場合には、次の数１に基づいて、補正時間ΔＴに対応する（当該補正時間ΔＴを補うべく）補正重量ΔＷｔが求められる。

《数１》
ΔＷｔ＝ΔＴ・Ｑ２

ここで、この数１によって求められた補正重量ΔＷｔが、供給停止用の設定重量Ｗ２から供給量変更用の設定重量Ｗ１を減算した値よりも小さい場合（ΔＷｔ＜Ｗ２−Ｗ１）、供給量変更用の設定重量Ｗ１を変更することで当該補正重量ΔＷｔを補うことが可能である、と判断される。そして、当該補正重量Ｗｔを補うべく、まず、次の数２に基づいて、補正率ΔＷ１が求められる。

《数２》
ΔＷ１＝（Ｗ１＋ΔＷｔ）／Ｗ１

さらに、この補正率Ｗ１を含む次の数３に基づいて、供給量変更用の設定重量Ｗ１が変更され、言わば補正される。

《数３》
Ｗ１’＝Ｗ１・ΔＷ１＝Ｗ１＋ΔＷｔ

つまり、この数３によって求められた値Ｗ１’が、新たな設定重量Ｗ１とされる。

特開昭６３−２７９１２０号公報

この従来技術の有効性について、さらに具体的な数値を当てはめて検証してみる。例えば、供給量変更用の設定重量Ｗ１が、Ｗ１＝１００［ｇ］であり、供給停止用の設定重量Ｗ２が、Ｗ２＝１２５［ｇ］である、とする。そして、重量計測手段による計測重量が供給量変更用の設定重量Ｗ１に達するまでの間を言わば大投入段階とし、この大投入段階における単位時間当たりの被計量物の供給量Ｑ１が、Ｑ１＝５０［ｇ／ｓ］に調整されている、とする。また、当該計測重量が設定重量Ｗ１に達してから供給停止用の設定重量Ｗ２に達するまでの間を小投入段階とし、この小投入段階における単位時間当たりの供給量Ｑ２が、大投入段階における供給量Ｑ１の４分の１、つまりＱ２＝１２．５［ｇ／ｓ］に調整されている、とする。

かかる調整が成されることによって、大投入段階の期間、言わば大投入時間Ｔ１は、Ｔ１＝Ｗ１／Ｑ１＝１００／５０＝２［ｓ］となる。一方、小投入段階の期間、言わば小投入時間Ｔ２は、Ｔ２＝（Ｗ２−Ｗ１）／Ｑ２＝（１２５−１００）／１２．５＝２［ｓ］となる。そして、これら大投入時間Ｔ１および小投入時間Ｔ２を足し合わせた時間（Ｔ１＋Ｔ２）が、目標の計量時間Ｔｏ、つまり目標時間Ｔｓになる。即ち、目標時間Ｔｓは、Ｔｓ＝４［ｓ］となる。

ここで、例えば被計量物に温度変化が生じ、この温度変化によって当該被計量物の密度が１０［％］減少する、とする。すると、大投入段階における供給量Ｑ１が１０［％］減少し、つまりＱ１＝４５［ｇ／ｓ］となる。これと同様に、小投入段階における供給量Ｑ２もまた１０［％］減少し、つまりＱ２＝１１．２５［ｇ／ｓ］となる。そして、これらの供給量Ｑ１およびＱ２の変化に伴って、大投入時間Ｔ１は、Ｔ１＝１００／４５＝２．２２２…［ｓ］となり、小投入時間Ｔ２は、Ｔ２＝（１２５−１００）／１１．２５＝２．２２２…［ｓ］となる。従って、計量時間Ｔｏは、Ｔｏ＝４．４４４…［ｓ］となり、目標時間Ｔｓを０．４４４…［ｓ］だけ超える。そして、この超過分（偏差Ｔｉ＝０．４４４…［ｓ］）が、補正時間ΔＴとなり、この補正時間ΔＴを補うべく、上述の数１に基づいて補正重量ΔＷｔが求められる。つまり、補正重量ΔＷｔは、ΔＷｔ＝０．４４４…×１１．２５＝５［ｇ］となる。

この５［ｇ］という補正重量ΔＷｔは、供給停止用の設定重量Ｗ２から供給量変更用の設定重量Ｗ１を減算した値（＝２５［ｇ］）よりも小さい（ΔＷｔ＜Ｗ２−Ｗ１）。従って、供給量変更用の設定重量Ｗ１を変更することで補正重量ΔＷｔを補うことが可能である、と判断される。そして、上述の数３から、当該補正重量ΔＷｔを補うべく設定重量Ｗ１（Ｗ１’）が、Ｗ１＝１００＋５＝１０５［ｇ］に変更される。

このように供給量変更用の設定重量Ｗ１が変更されることで、大投入時間Ｔ１は、Ｔ１＝１０５／４５＝２．３３３…［ｓ］となる。そして、小投入時間Ｔ２は、Ｔ２＝（１２５−１０５）／１１．２５＝１．７７７…［ｓ］となる。従って、計量時間Ｔｏは、Ｔｏ＝２．３３３…＋１．７７７…＝４．１１１…［ｓ］となり、確かに元の値（４．４４４…［ｓ］）よりは短くなる。しかし、この４．１１１…［ｓ］という計量時間Ｔｏは、依然として目標時間Ｔｓ（＝４［ｓ］）よりも長い。

即ち、従来技術によれば、計量時間Ｔｏが目標時間Ｔｓよりも長い場合に、供給量変更用の設定重量Ｗ１が補正されることによって、当該計量時間は確かに短縮されるが、必ずしも目標時間Ｔｓとは同等にならず、換言すれば当該計量時間Ｔｏを正確に補正することができない、という問題がある。これは、上述の数１から明らかなように、大投入段階および小投入段階の両方で単位時間当たりの供給量Ｑ１およびＱ２が変化しているのにも拘らず、このうちの小投入段階における供給量Ｑ２のみに基づいて補正重量ΔＷｔが求められ、ひいては当該補正重量ΔＷｔを含む上述の数３に基づいて設定重量Ｗ１が補正されるからである。つまり、大投入段階における供給量Ｑ１の変化が完全に無視された状態で、設定重量Ｗ１の補正が行われるからである。

また、従来技術においては、計量時間Ｔｏが目標時間Ｔｓよりも長い場合（単位時間当たりの供給量Ｑ１およびＱ２が減少する方向に変化する場合）にのみ、当該計量時間Ｔｏ（設定重量Ｗ１）の補正が成されるが、これとは逆の場合、つまり計量時間Ｔｏが目標時間Ｔｓよりも短い場合（単位時間当たりの供給量Ｑ１およびＱ２が増大する方向に変化する場合）にも、同様の補正が成されるようにするのが、望ましい。なぜならば、計量時間Ｔｏが短くなると、当然に大投入時間Ｔ１および小投入時間Ｔ２のそれぞれも短くなる。そして、特に小投入時間Ｔ２が短くなることによって、供給量がＱ１からＱ２に切り換わる際に生じる振動（流量乱れ）が、計量手段による計量精度に影響し易くなり、ひいては充填精度が低下する、という不都合が生じるからである。従って、計量時間Ｔｏは目標時間Ｔｓを基準として常に一定であるのが、望ましい。

それゆえに、この発明は、被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間（従来技術における計量時間Ｔｏ）を従来よりも的確に補正することができる重量式充填装置を提供することを、目的とする。

かかる目的を達成するために、この発明のうちの第１の発明の重量式充填装置は、供給された被計量物の重さを量る計量手段と、供給制御信号に従って計量手段に被計量物を供給する供給手段と、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて供給手段から計量手段に被計量物が供給されると共に計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したときに当該供給手段の供給動作が停止されるよう供給制御信号を生成する供給制御手段と、を具備する。そして、それぞれの供給段階における実際の単位時間当たりの供給量を測定する測定手段と、供給手段による被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように当該測定手段による全ての供給段階における測定値に基づいて各供給段階を切り換える切換タイミングを変更する変更手段とを、さらに具備するものである。

即ち、この第１の発明では、供給制御手段によって生成される供給制御信号に従って、供給手段から計量手段に対し被計量物が供給される。このとき、被計量物は、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて、供給される。つまり、当該被計量物の単位時間当たりの供給量を段階的に変えながら、充填が行われる。そして、計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき、供給手段の供給動作が停止される。ここで、例えば、被計量物に温度変化が生じ、この温度変化によって当該被計量物の単位時間当たりの供給量が変化する、とする。かかる状況下で、例えば何らの対策も施されないとすると、被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が変化し、上述の如く種々の不都合が生じる。そこで、この第１の発明においては、全ての供給段階のそれぞれにおける実際の単位時間当たりの供給量が、測定手段によって測定される。そして、この測定手段による測定値、つまり全ての供給段階における単位時間当たりの供給量の測定値（実測値）に基づいて、供給時間が目標時間と同等になるように、変更手段によって、各供給段階を切り換える切換タイミングが変更され、言わば補正される。

なお、ここで言う複数の供給段階は、最初に実行される第１段階と、この第１段階に続いて実行されかつ当該第１段階よりも単位時間当たりの供給量が小さい第２段階と、の２つの段階で構成されてもよい。この場合、変更手段は、被計量物の供給開始時点からの経過時間と、計量手段による計量値と、の関係を表す特性図表に基づいて、切換タイミングを変更することができる。具体的には、例えば、当該特性図表において、第１段階の任意の時点における実際の経過時間と計量値との関係を示す座標点を特定し、これを第１座標点とする。そして、この第１座標点を通り、かつ傾きが第１段階における測定手段による測定値、つまり当該第１段階における単位時間当たりの供給量の測定値、に従う第１直線を、想定する。さらに、供給開始時点からの経過時間が目標時間に到達したときに、計量手段による計量値が供給停止重量値と一致することを示す座標点を特定し、これを第２座標点とする。そして、この第２座標点を通り、かつ傾きが第２段階における測定手段による測定値、つまり当該第２段階における単位時間当たりの供給量の測定値、に従う第２直線を、想定する。そして、これら第１直線および第２直線の交点を求め、この交点の座標に基づいて切換タイミングを変更する。つまり、被計量物の供給開始時点からの実際の経過時間がこの交点の座標によって表される経過時間に達するとき、または計量手段による実際の計量値が当該交点の座標によって表される計量値に達するときを、第１段階から第２段階に切り換える切換タイミングとする。

そして、この発明のうちの第２の発明の重量式充填装置は、供給された被計量物の重さを量る計量手段と、供給制御信号に従って計量手段に被計量物を供給する供給手段と、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて供給手段から計量手段に被計量物が供給されると共に計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したときに当該供給手段の供給動作が停止されるよう供給制御信号を生成する供給制御手段と、を具備する。そして、各供給段階のうち最初に実行される第１段階における実際の単位時間当たりの供給量を測定する測定手段と、この測定手段による測定値に基づいて当該第１段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける実際の単位時間当たりの供給量を推測する推測手段とを、具備する。さらに、供給手段による被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように、測定手段による測定値および推測手段による全ての後続段階における推測値に基づいて、各供給段階を切り換える切換タイミングを変更する変更手段を、具備するものである。

即ち、この第２の発明においても、第１の発明と同様に、供給制御手段によって生成される供給制御信号に従って、供給手段から計量手段に対し被計量物が供給される。そしてこのとき、被計量物は、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて、供給される。さらに、計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき、供給手段の供給動作が停止される。なお、この第２の発明においては、各供給段階のうち最初に実行される第１段階においてのみ、実際の単位時間当たりの供給量が測定手段によって測定される。そして、この測定手段による測定値、つまり第１段階における単位時間当たりの供給量の測定値に基づいて、当該第１段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける単位時間当たりの供給量が、推測手段によって推測される。そして、これら測定手段による測定値および推測手段による推測値に基づいて、つまり全ての供給段階における単位時間当たりの供給量を測定または推測した値に基づいて、供給時間が目標時間と同等になるように、変更手段によって、各供給段階を切り換える切換タイミングが変更され、言わば補正される。

なお、上述の第１の発明では、全ての供給段階において実際の単位時間当たりの供給量が測定（実測）された後、その測定結果に基づいて次の機会のための切換タイミングが補正される、といういわゆるフィードバック制御方式による補正が行われる。これに対して、この第２の発明では、最初に実行される第１段階においてのみ実際の単位時間当たりの供給量が測定され、その測定結果に基づいて残りの後続段階における単位時間当たりの供給量が推測される。そして、第１段階における測定結果および当該第１段階以外の全ての後続段階における推測結果に基づいて、切換タイミングが補正される。従って、例えば第１段階が完了する前、つまり当該第１段階が実行指されている最中に、当該第１段階における単位時間当たりの供給量が測定されると共に、全ての後続段階における単位時間当たりの供給量が推測されるようにすれば、全ての切換タイミングをその到来前に事前に補正する、といういわゆるフィードフォワード制御方式の補正が可能となる。

このフィードフォワード制御方式による補正を実現するには、測定手段は、第１段階が完了する前に、当該第１段階における単位時間当たりの供給量を測定する。そして、推測手段は、第１段階が完了する前、例えば測定手段による測定結果が得られた後直ぐに、全ての後続段階のそれぞれにおける単位時間当たりの供給量を推測する。さらに、変更手段は、任意の供給段階が完了する前に当該任意の供給段階からこれに続く別の供給段階に切り換えるための切換タイミングを変更し、極端に言えば、第１段階が完了する前に全ての切換タイミングを変更するものとする。このようにすれば、フィードフォワード制御方式の補正を実現することができる。

また、この第２の発明において、複数の供給段階が、第１段階と、この第１段階に続いて実行されかつ当該第１段階よりも単位時間当たりの供給量が小さい後続段階としての第２段階と、の２つの段階で構成される場合には、変更手段は、上述した第１の発明の場合と同様の要領で切換タイミングを変更することができる。即ち、被計量物の供給開始時点からの経過時間と、計量手段による計量値と、の関係を表す特性図表において、第１段階の任意時点における実際の経過時間と計量値との関係を示す座標点を特定し、これを第１座標点とする。そして、この第１座標点を通り、かつ傾きが第１段階における測定手段による測定値、つまり当該第１段階における単位時間当たりの供給量の測定値、に従う第１直線を、想定する。さらに、供給開始時点からの経過時間が目標時間に到達したときに、計量手段による計量値が供給停止重量値と一致することを示す座標点を特定し、これを第２座標点とする。そして、この第２座標点を通り、かつ傾きが第２段階における推測手段による推測値、つまり当該第２段階における単位時間当たりの供給量の推測値、に従う第２直線を、想定する。そして、これら第１直線および第２直線の交点を求め、この交点の座標に基づいて切換タイミングを変更する。詳しくは、被計量物の供給開始時点からの実際の経過時間がこの交点の座標によって表される経過時間に達するとき、または計量手段による実際の計量値が当該交点の座標によって表される計量値に達するときを、第１段階から第２段階に切り換える切換タイミングとする。

次に、第３の発明の重量式充填装置は、供給された被計量物の重さを量る計量手段と、供給制御信号に従って計量手段に被計量物を供給する供給手段と、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて供給手段から計量手段に被計量物が供給されると共に計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したときに当該供給手段の供給動作が停止されるよう供給制御信号を生成する供給制御手段と、を具備する。そして、各供給段階のうち最初に実行される第１段階における実際の単位時間当たりの供給量を測定する第１測定手段と、当該第１段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける実際の単位時間当たりの供給量を測定する第２測定手段と、被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように第１測定手段による測定値および第２測定手段による全ての後続段階における測定値に基づいて各供給段階を切り換える切換タイミングを変更する第１変更手段と、を備える。さらに、全ての後続段階のそれぞれにおける実際の供給量を第１測定手段による測定値に基づいて推測する推測手段と、上述の供給時間が目標時間と同等になるように第１測定手段による測定値および推測手段による全ての後続段階における推測値に基づいて切換タイミングを変更する第２変更手段と、をも備える。そしてさらに、第１変更手段および第２変更手段のいずれか一方のみを有効化する有効化手段を、備えるものである。

即ち、この第３の発明は、第１の発明および第２の発明の両方を兼ね備えたものであり、つまり切換タイミングを補正するための制御方式としてフィードバック制御方式およびフィードフォワード制御方式の両方を兼ね備えたものである。いずれの制御方式を採用するかは、有効化手段によって選択される。

具体的には、有効化手段は、第１測定手段による測定値、つまり第１段階における単位時間当たりの供給量に基づいて、選択を行う。例えば、当該第１段階における供給量が比較的に安定しているときは、有効化手段は、第１変更手段を有効化する。これによって、フィードバック制御方式が選択され、当該フィードバック制御方式の特徴である外乱等の影響を受け難い制御（切換タイミングの補正）が実現される。一方、第１段階における供給量が比較的に大きく変化するときは、有効化手段は、第２変更手段を有効化する。これによって、フィードフォワード制御方式が選択され、当該フィードフォワード制御方式の特徴である応答性の高い制御が実現される。

また、第１段階における単位時間当たりの供給量に相関する物理量が存在するときは、この物理量に基づいて制御方式を選択してもよい。例えば、被計量物が液体の場合には、当該被計量物の温度が、ここで言う物理量に相当する。この場合、当該物理量としての温度を検出するための検出手段を、さらに設ける。そして、この検出手段による検出結果に基づいて、有効化手段が制御方式を選択するようにすればよい。

なお、有効化手段によってフィードバック制御方式が選択されたとき、つまり第１変更手段が有効化されたときは、推測手段は無用となる。従って、当該第１変更手段が有効化されたときは、併せて、推測手段が無効化されるようにしてもよい。一方、有効化手段によってフィードフォワード制御方式が選択されたとき、つまり第２変更手段が有効化されたときは、第２測定手段は無用となる。従って、当該第２変更手段が有効化されたときは、併せて、第２測定手段が無効化されるようにしてもよい。

この発明によれば、被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように、全ての供給段階における実際の単位時間当たりの供給量に基づいて、当該供給段階を切り換える切換タイミングが補正される。従って、一部の供給段階における供給量のみに基づいて補正が行われるという上述した従来技術に比べて、供給時間をより的確に補正することができ、つまり当該供給時間を常に一定に保つことができる。

この発明の第１実施形態について、図１から図７を参照して、説明する。

図１に示すように、この第１実施形態に係る重量式充填装置１０は、ビン等の容器１２に、被計量物としての液体、例えば飲料を、一定重量ずつ充填するという、いわゆる定量充填を実現するためのものであり、大量生産に対応するべく、互いに同型のＮ台の充填ユニット１４，１４，…を備えている。

それぞれのユニット１４は、容器１２が載置される載置台１６と、この載置台１６が結合された計量手段としての計量機１８と、この計量機１８の上方に距離を置いて設けられており、かつ容器１２に飲料を供給するための供給手段としてのバルブ２０と、を備えている。また、載置台１６の近傍には、当該載置台１６に載置された容器１２を支持するためのスタンド２２が設けられている。なお、この第１実施形態においては、Ｎ＝３６とされており、つまり３６台のユニット１４，１４，…が設けられている。また、各ユニット１４，１４，…には、“１”〜“Ｎ”の個別の識別番号“ｎ”が、付されている。

各ユニット１４，１４，…は、図２に示すように、円盤状の回転台２４の周縁寄りの部分に、当該周縁に沿って等間隔に、つまり１０度（＝３６０度／Ｎ）置きに、配置されている。回転台２４は、回転軸２６を中心として、当該回転軸２６と共に、図２に矢印１００で示す方向（図２において時計回りの方向）に回転する。そして、この回転台２４の回転に伴って、各ユニット１４，１４，…も回転する。なお、上述の識別番号“ｎ”は、図２において反時計回りの方向に向かってその値が順次大きくなるように、各ユニット１４，１４，…に付されている。

図１に戻って、回転軸２６の上方端は、各ユニット１４，１４，…（各バルブ２０，２０，…）よりも高い位置にあり、当該上方端には、貯蔵手段としての円筒状の貯槽２８が固定されている。この貯槽２８は、飲料を一時的に蓄えておくためのものであり、その周壁の下部には、Ｎ本の配管３０，３０，…が放射状に結合されている。そして、これらの配管３０，３０，…の先端に、各ユニット１４，１４，…のバルブ２０，２０，…が個別に結合されている。従って、貯槽２８内の飲料は、各配管３０，３０，…を通って自由落下により各バルブ２０，２０，…に流れる。そして、これらのバルブ２０，２０，…を介して各容器１２，１２，…に供給される。なお、貯槽２８内の飲料の貯蔵量が一定量以下になると、図示しない補充槽から当該貯槽２８内に自動的に飲料が補充される。

一方、回転軸２６の下方端は、回転台２４の中央を貫通した状態で当該回転台２４の下方に位置している。そして、この回転軸２６の下方端には、ギヤ機構３２を介して駆動手段としてのモータ３４が結合されている。このモータ３４は、図示しないコントローラによって制御され、当該モータ３４が駆動することで、ギヤ機構３２を介して回転軸２６が回転する。また、ギヤ機構３２には、回転軸２６の回転角度（回転位置）を検出するための図示しないロータリエンコーダが結合されており、このロータリエンコーダから出力されるパルス信号は、コントローラに入力される。コントローラは、ロータリエンコーダから入力されるパルス信号に基づいて、各ユニット１４，１４，…の現在位置を認識すると共に、この認識結果に基づいて、それぞれのユニット１４毎の現在位置を表す位置データを生成する。生成された位置データは、対応するユニット１４、詳しくは計量機１４に、送信される。

それぞれの計量機１８は、図３に示すように、ＣＰＵ（Central Prosessing Unit）１８０を有している。そして、上述のコントローラから送信されてくる位置データは、当該コントローラとの間のインタフェース回路としての通信回路１８２を介して、このＣＰＵ１８０に入力される。これによって、ＣＰＵ１８０は、自身（ユニット１４）の現在位置を認識する。

計量機１８はまた、ストレーンゲージ式のロードセル１８４を有しており、このロードセル１８４に、上述の載置台１６が結合されている。ロードセル１８４は、当該載置台１６の荷重（いわゆる初期荷重）を含め自身に印加される荷重Ｗｘ（ｔ）（ｔ；時間を表すインデックス）に応じた電圧の計量信号を生成する。生成された計量信号は、増幅回路１８６によって増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１８８に入力される。Ａ／Ｄ変換回路１８８は、入力された計量信号をディジタル信号である荷重データに変換し、変換後の荷重データは、ＣＰＵ１８０に入力される。

ＣＰＵ１８０は、入力された荷重データに対し、移動平均処理等の所定のフィルタリング処理を施す。そして、このフィルタリング処理後の荷重データ（以下、これをＷｘ（ｔ）’という符号で表す。）に基づいて、容器１２に供給された（供給済みの）飲料のみの重量Ｗ（ｔ）を算出し、ひいては当該飲料の最終的な（充填終了後の）充填重量値Ｗｍを算出する。算出された充填重量値Ｗｍは、上述した通信回路１８２を介して、コントローラに送信される。コントローラは、この充填重量値Ｗｍに基づいて、充填結果の良否判定を行う。

さらに、ＣＰＵ１８０は、インタフェース回路としてのバルブ制御回路１９０を介して、自身に対応するバルブ２０に接続されている。そして、ＣＰＵ１８０は、上述の位置データおよび荷重データＷｘ（ｔ）’（Ｗ（ｔ））に応じて、当該バルブ２０を制御する。このバルブ２０の制御、および上述の充填重量値Ｗｍ等の算出を含むＣＰＵ１８０の一連の動作については、後で詳しく説明するが、当該ＣＰＵ１８０の動作は、記憶手段としてのメモリ１９２に記憶されている制御プログラムに従って実行される。

さて、このように構成された重量式充填装置１０は、次の要領で定量充填を行う。

即ち、コントローラによって稼動開始の旨の操作が成されると、モータ３４が起動する。これによって、回転台２４が、回転軸２６を中心として図２に矢印１００で示す方向に一定の回転数、例えば数秒間（３秒〜５秒間程度）に１回転の割合で、回転する。また、この回転台２４の回転に伴って、各ユニット１４，１４，…、貯槽２８および各配管３０，３０，…も、同方向に回転する。さらに、モータ３４の起動に合わせて、図２に示す搬入用コンベヤ５０、搬入用スターホイール５２、搬出用スターホイール５４、搬出用コンベヤ５６等の外部装置も、起動する。なお、搬出用コンベヤ５６の後段には、図示しない選別機が設けられており、この選別機もまた、モータ３４に合わせて起動する。

すると、まず、図２に矢印１０２で示すように、空の容器１２，１２，…が、搬入用コンベヤ５０によって搬入用スターホイール５２に搬送される。搬入用スターホイール５２は、図２に矢印１０４で示す方向（反時計回りの方向）に回転しており、搬入用コンベヤ５０から搬送されてきた容器１２，１２，…を、一定のタイミングで１つずつ回転台２４に搬送する。これによって、当該容器１２，１２，…は、各ユニット１４，１４，…の載置台１６，１６，…に１つずつ載置され、言わばセットされる。このようにそれぞれのユニット１４にセットされた容器１２は、当然に、当該ユニット１４と共に矢印１００で示す方向に回転する。そして、この回転の最中に、当該容器１２に飲料が充填される。

具体的には、それぞれのユニット１４（ＣＰＵ１８０）は、自身に容器１２がセットされた後、所定の風袋計測開始位置Ｐｒに到達すると、風袋計測を開始する。この風袋計測は、所定の風袋計測時間Ｔｒを掛けて行われ、詳しくは、当該風袋計測時間Ｔｒが経過した時点での上述した荷重データＷｘ（ｔ）’の値が、風袋計測値Ｗｒとされる。なお、ユニットｎが風袋計測開始位置Ｐｒに到達したか否かは、上述の位置データに基づいて認識される。また、風袋計測時間Ｔｚは、風袋計測を行うのに必要かつ十分な長さとされ、例えば０．１秒〜０．３秒程度とされる。

そして、この風袋計測が終了すると同時に、ユニット１４は、自身のバルブ２０を開く。これによって、容器１２への飲料の供給が開始される。なお、このとき、バルブ２０は、比較的に大きな口径で開かれる。これによって、飲料は、Ｑ１という比較的に大きな流量（単位時間当たりの供給量；単位［ｇ／ｓ］）で容器１２に供給される。また、ユニット１４は、バルブ２０を開くと同時に、当該バルブ２０を開いてから、換言すれば飲料の供給が開始されてから、の経過時間ｔを計測するためのタイマを、一旦リセットし、即スタートさせる。

このようにＱ１という比較的に大きな流量で飲料が供給されることによって、容器１２内の供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、比較的に速い速度で増大する。ここで、ユニット１４は、荷重データＷｘ（ｔ）’の値から上述の風袋計測値Ｗｒを差し引くことで、当該供給済み飲料の重量Ｗｚ（ｔ）を算出する。そして、この供給済みの飲料の重量Ｗ（ｔ）が予め定めた切換重量値Ｗ１に達すると、ユニット１４は、バルブ２０の口径を絞る。これによって、飲料の流量が、Ｑ１よりも小さい、例えば当該Ｑ１の１／５〜１／２程度のＱ２という値に、低減される。そして、容器１２内の供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、このＱ２という流量に応じた比較的に遅い速度で増大する。

さらに、供給済みの飲料の重量Ｗ（ｔ）が予め定めた供給停止重量値Ｗ２に達すると、ユニット１４は、バルブ２０を閉じる。これによって、当該バルブ２０から容器１２への飲料の供給が停止される。ただし、バルブ２０が閉じられた後、直ぐに容器１２への飲料の供給が停止されるわけではなく、暫くの間、当該飲料は供給され続ける。これは、主に、バルブ２０と容器１２との間に距離（落差）があること、および供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が供給停止重量値Ｗ２に到達してから実際にバルブ２０が閉じられるまでの間に時間遅れが生じること（バルブ２０の応答性）に起因する。従って、ユニット１４は、容器１２への飲料の供給が完全に停止され、さらに当該飲料の供給が停止されることによる荷重データＷｘ（ｔ）’への振動の影響が十分に低減するまでのの間、詳しくは供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が供給停止重量値Ｗ２に達してから所定の安定待ち時間Ｔｗが経過するまでの間、待機状態となる。なお、安定待ち時間Ｔｗは、目標とする充填重量値Ｗｓや、要求される充填精度等にもよるが、例えば０．３秒〜０．５秒程度とされる。

上述の安定待ち時間Ｔｗが経過すると、ユニット１４は、上述した充填重量値Ｗｍを算出するべく、最終計測を開始する。この最終計測は、所定の最終計測時間Ｔｍを掛けて行われ、詳しくは、当該最終計測時間Ｔｍが経過した時点での供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）の値が、充填重量値Ｗｍとされる。なお、最終計測時間Ｔｍは、安定待ち時間Ｔｗと同様、目標とする充填重量値Ｗｓや要求される充填精度等によって異なるが、例えば０．３秒〜０．５秒程度とされる。

この最終計測の終了後、ユニット１４は、所定のエンド位置Ｐｅに到達すると、当該最終計測で得た充填重量値Ｗｍを、コントローラに送信する。なお、ユニット１４がエンド位置Ｐｅに到達したか否かは、上述の位置データに基づいて認識される。そして、コントローラは、ユニット１４から送られてくる充填重量値Ｗｍに基づいて、当該ユニット１４による充填結果の良否判定を行い、不良と判定した場合にのみ、それに対応する容器１２が製造ラインから排除されるように、上述した選別機に指示を与える。

エンド位置Ｐｅを通過したユニット１４は、搬出用スターホイール５４の位置に到達すると、この搬出用スターホイール５４によって容器１２を取り除かれる。これで、当該ユニット１４による一連（１回）の充填動作が完了する。

なお、ユニット１４から取り除かれた容器１２は、図２に矢印１０６で示すように搬出用コンベヤ５６に送られる。そして、この搬出用コンベヤ５６によって、図２に矢印１０８で示す方向に搬送され、さらに、選別機に送られる。選別機は、搬出用コンベヤ５６から送られてくる容器１２を、コントローラから与えられる指示に従って選別する。

このように、この第１実施形態の重量式充填装置１０においては、Ｑ１という比較的に大きい流量の言わば大投入段階と、この大投入段階における流量Ｑ１よりも小さい流量Ｑ２の言わば小投入段階と、の２つの段階に分けて飲料の充填が行われる。そして、最初の第１段階として大投入段階が実行されることで、いわゆる急速充填が行われ、これによって、飲料の供給開始時点から供給停止時点（バルブ２０の開口開始時点から閉鎖時点）までの供給時間Ｔｏの短縮化が、図られる。そして、この大投入段階に続く第２段階として小投入段階が実行されることで、言わば低速な充填が行われ、これによって、計量機１８による計量精度の向上、ひいては充填精度（目標とする充填重量値Ｗｓに対する実際の充填重量値Ｗｍの精度）の向上が、図られる。

なお、上述の切換重量値Ｗ１、供給停止重量値Ｗ２、大小各投入段階における流量Ｑ１およびＱ２は、事前（実際の稼働前）の調整モードにおいて、供給時間Ｔｏの目標値である目標時間Ｔｓと、目標とする充填重量値Ｗｓとに合わせて、設定される。そして、このうちの流量Ｑ１およびＱ２は、基本的には、バルブ２０の開口度（開口面積）によって決まる。

ところが、かかる調整モードにおいて設定が成された後、実際の稼動状態（稼働モード）に移ったときに、各投入段階におけるバルブ２０の開口度に変化が生じなくても、当該各投入段階における流量Ｑ１およびＱ２が変化することがある。例えば、飲料の温度が変化すると、当該飲料の密度や粘度が変化し、これによって流量Ｑ１およびＱ２が変化する。また、この流量Ｑ１およびＱ２の変化は、貯槽２８内の飲料の液面高さ（残量）によっても変化する。即ち、貯槽２８内の液面高さが変化すると、これに伴ってそれぞれのバルブ２０に掛かる飲料の圧力（水圧）が変化する。そして、この圧力の変化に応じて、バルブ２０から容器１２に飲料が供給される際の当該飲料の流速が変化し、ひいては流量Ｑ１およびＱ２が変化する。そして、このように流量Ｑ１およびＱ２が変化すると、次のような不都合が生じる。

例えば、流量Ｑ１およびＱ２が減少する方向に変化すると、その分、大投入段階の期間（大投入時間）Ｔ１および小投入段階の期間（小投入時間）Ｔ１が共に長くなり、つまり上述の供給時間Ｔｏが長くなる。そして、この供給時間Ｔｏが極端に長くなると、ユニット１４がエンド位置Ｐｅに到達するまでの間に上述した最終計測が完了しない（充填重量値Ｗｍが得られない）、という不都合が生じる。かかる不都合を回避するには、例えばモータの回転速度（ユニット１４の移動速度）を落とせばよいが、これでは一定時間内に実行可能な充填回数が減ってしまい、つまり充填処理能力が低下してしまう。

一方、流量Ｑ１およびＱ２が増大する方向に変化すると、その分、供給時間Ｔｏは短くなる。しかし、供給時間Ｔｏが短くなると、特に小投入時間Ｔ２が極端に短くなると、大投入段階から小投入段階に切り換わる際に生じる振動が計量機１８の計量精度に影響し、これによって充填精度が低下する、という不都合が生じる。

従って、供給時間Ｔｏは、所定の目標時間Ｔｓを基準として常に一定であるのが、望ましい。そこで、この第１実施形態の重量式充填装置１０は、実際の流量Ｑ１およびＱ２に基づいて、大投入段階から小投入段階に切り換えるための切換タイミング、具体的には上述した切換重量値Ｗ１を変更することで、供給時間Ｔｏを一定に保つ、という切換タイミング補正機能を、備えている。

また、この第１実施形態の重量式充填装置１０は、落差変化補正機能という別の機能をも、備えている。即ち、上述したように、バルブ２０が閉鎖された後も暫くの間は容器１２に飲料が供給され続ける。そして、このバルブ２０の閉鎖後に容器１２に供給される飲料の重量、いわゆる落差量Ｗｄ（＝Ｗｍ−Ｗ２）は、小投入段階における流量Ｑ２に依存（比例）する。つまり、小投入段階における流量Ｑ２が変化すると、落差量Ｗｄも変化する。そして、落差量Ｗｄが変化すると、最終的な充填重量値Ｗｍが目標の充填重量値Ｗｓから乖離し、充填精度が低下する。かかる落差量Ｗｄの変化に起因する充填精度の低下を防止するべく、この第１実施形態の重量式充填装置１０は、当該落差量Ｗｄの変化に応じて上述した供給停止重量値Ｗ２を変更する、という落差変化補正機能を、備えている。

以下に、これら切換タイミング補正機能および落差変化補正機能について、詳しく説明する。

即ち、今、重量式充填装置１０が期待（調整）された通りに稼働している、とする。この場合、任意のユニット１４の供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、上述したタイマによる計測時間ｔの進行に伴って、例えば図４に実線２００で示すように推移する。

具体的には、この図４において、経過時間ｔがｔ＝０のときにバルブ２０が開かれる。これによって、大投入段階が実行され、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、当該大投入段階における流量Ｑ１に従う比較的に早い速度（傾き）で増大する。ただし、バルブ２０が開かれてから直ぐに供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が増大するわけではなく、少しの時間を置いた時点ｔ０から当該重量Ｗ（ｔ）が増大し始める。これは、上述の落差量Ｗｄと同様、バルブ２０から容器１２までの落差、および当該バルブ２０の応答性に、起因する。

そして、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が切換重量値Ｗ１に達した時点ｔ１で、大投入段階から小投入段階に切り換わる。これによって、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、当該小投入段階における流量Ｑ２に従う比較的に遅い速度で増大する。そして、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が供給停止重量値Ｗ２に達した時点ｔ２で、バルブ２０が閉鎖される。ただし、バルブ２０の閉鎖後も、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、落差量Ｗｄに相当する分だけ増大し続ける。この結果、当該重量Ｗ（ｔ）の最終値、つまり充填重量値Ｗｍは、目標とする充填重量値Ｗｓと略同等になる。また、飲料の供給開始時点（ｔ＝０の時点）から供給停止時点ｔ２までの供給時間Ｔｏは、目標時間Ｔｓと略同等（Ｔｏ≒Ｔｓ）になる。

ここで、例えば、飲料の温度変化、または貯槽２８内の液面高さの変化によって、大投入段階における流量Ｑ１が、これよりも小さいＱ１’（＜Ｑ１）という値に変化するとする。そして、小投入段階における流量Ｑ２もまた、これよりも小さいＱ２’（＜Ｑ２）という値に変化するとする。すると、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、例えば図４に点線２１０で示すように推移する。

即ち、大投入段階における流量Ｑ１がこれよりも小さいＱ１’に変化することで、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、時点ｔ０よりも遅い時点ｔ０’から増大し始める。そして、この重量Ｗ（ｔ）は、変化後の流量Ｑ１’に従う速度、つまり元（調整時）の速度よりも遅い速度で、増大する。このため、大投入時間Ｔ１が長くなり、重量Ｗ（ｔ）が切換重量値Ｗ１に到達するタイミングが、時点ｔ１よりも遅い時点ｔ１’になる。

小投入段階においても同様に、流量Ｑ２がこれよりも小さいＱ２’に変化することで、重量Ｗ（ｔ）の増大速度が低下する。これによって、小投入時間Ｔ２が長くなり、重量Ｗ（ｔ）が供給停止重量値Ｗ２に到達するタイミングが、時点ｔ２よりもさらに遅い時点ｔ２’になる。つまり、供給時間Ｔｏが、当該時点ｔ２’まで延びてしまう。

さらに、流量Ｑ２がＱ２’に変化することで、落差量Ｗｄもまた、これよりも小さいＷｄ’に変化する。従って、最終的な充填重量値Ｗｍが、Ｗｍ’（＝Ｗ２＋Ｗｄ’）となり、目標とする充填重量値Ｗｓよりも小さくなる。

そこで、まず、ユニット１４（ＣＰＵ１８０）は、落差量Ｗｄの変化分ΔＷｄを補償するべく、供給停止重量値Ｗ２を変更する。具体的には、次の数４に基づいて、当該変化分ΔＷｄを算出する。

《数４》
ΔＷｄ＝Ｗｄ’−Ｗｄ＝（Ｗｍ’−Ｗ２）−（Ｗｍ−Ｗ２）＝Ｗｍ’−Ｗｍ

なお、この数４から分かるように、Ｗｍ’がＷｍよりも小さい（Ｗｍ’＜Ｗｍ）場合には、変化分ΔＷｄは負の値（ΔＷｄ＜０）となる。ユニット１４は、今現在の供給停止重量値Ｗ２からこの変化分ΔＷｄを差し引くことで、当該供給停止重量値Ｗ２を変更し、言わば補正する。つまり、次の数５によって算出される値Ｗ２’を、新たな供給停止重量値Ｗ２とする。

《数５》
Ｗ２’＝Ｗ２−ΔＷｄ

続いて、ユニット１４は、大投入段階における実際の流量Ｑ１’を測定する。具体的には、大投入段階において、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が、切換重量値Ｗ１よりも小さい所定の中間重量値Ｗ１１に到達した時点ｔ１１’を捉えておく。そして、次の数６に基づいて、流量Ｑ１’を算出する。

《数６》
Ｑ１’＝（Ｗ１−Ｗ１１）／（ｔ１’−ｔ１１’）

なお、中間重量値Ｗ１１は、例えば上述したバルブ２０の開口度と同様、予め調整モードにおいて設定される。そして、具体的には、飲料の供給開始時に生じる振動（流量乱れ）の影響が小さく、かつ切換重量値Ｗ１よりも十分に小さい値に設定され、より具体的には、切換重量値Ｗ１の１／３〜１／２程度の値に設定される。

これと同様に、ユニット１４は、小投入段階における実際の流量Ｑ２’をも測定する。即ち、小投入段階において、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が、供給停止重量値Ｗ２よりも小さい所定の中間重量値Ｗ２１に到達した時点ｔ２１’を、捉えておく。そして、次の数７に基づいて、流量Ｑ２’を算出する。

《数７》
Ｑ２’＝（Ｗ２−Ｗ２１）／（ｔ２’−ｔ２１’）

なお、この小投入段階における中間重量値Ｗ２１もまた、大投入段階における中間重量値Ｗ１１と同様、調整時に設定される。そして、具体的な値としては、例えば大投入段階から小投入段階に切り換わる際に生じる振動（流量乱れ）の影響が小さく、かつ供給停止重量値Ｗ２よりも十分に小さい値に設定され、より具体的には、後述する切換重量値Ｗ１の上限値Ｗ１ｍａｘよりも少しだけ大きい値に設定されている。

さらに、ユニット１４は、これら算出した流量Ｑ１’およびＱ２’に基づいて、供給時間Ｔｏを目標時間Ｔｓに合わせるべく、切換重量値Ｗ１を変更する。具体的には、図４の特性図表において、飲料の供給開始からの経過時間ｔが目標時間Ｔｓに到達した時点ｔ２のときに、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が補正後の供給停止重量値Ｗ２’に到達するように、切換重量値Ｗ１を変更する。これには、まず、大投入段階における任意の座標点、例えば［ｔ１’，Ｗ１］（または［ｔ１１’，Ｗ１１］）を、特定し、これを第１座標点とする。そして、図４に一点鎖線２２０で示すように、当該第１座標点［ｔ１’，Ｗ１］を通り、かつ傾きが大投入段階における実際の流量Ｑ１’に従う第１直線を、想定する。この第１直線２２０を数式で表すと、次の数８のようになる。

《数８》
Ｗ（ｔ）＝Ｑ１’（ｔ−ｔ１’）＋Ｗ１

併せて、飲料の供給開始からの経過時間ｔが目標時間Ｔｓに到達した時点ｔ２のときに、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が補正後の供給停止重量値Ｗ２’に到達することを表す座標点、即ち［ｔ２，Ｗ２’］を特定し、これを第２座標点とする。そして、図４に二点鎖線２３０で示すように、当該第２座標点［ｔ２，Ｗ２’］を通り、かつ傾きが小投入段階における実際の流量Ｑ２’に従う第２直線を、想定する。この第２直線２３０を数式で表すと、次の数９のようになる。

《数９》
Ｗ（ｔ）＝Ｑ２’（ｔ−ｔ２）＋Ｗ２’

そして、これら数８および数９の組み合わせから成る連立方程式を解くことで、第１直線２２０と第２直線２３０との交点Ｐの座標［ｔｘ，Ｗ１’］を求める。そして、この交点Ｐの座標［ｔｘ，Ｗ１’］に基づいて、切換重量値Ｗ１を変更し、言わば補正する。つまり、当該交点Ｐの座標［ｔｘ，Ｗ１’］で表される重量値Ｗ１’を、新たな切換重量値Ｗ１とする。

このようにして切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２が補正されることで、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、図５に点線２４０で示すように推移する。即ち、供給時間Ｔｏが目標時間Ｔｓと略一致すると共に、最終的な充填重量値Ｗｍが目標とする充填重量値Ｗｓと略一致する。このことは、流量Ｑ１およびＱ２が増大する方向に変化した場合も、同様である。

かかる切換タイミング補正機能および落差変化補正機能を実現するために、ユニット１４内のＣＰＵ１８０は、上述した制御プログラムに従って、図６のフローチャートで示されるフィードバック（ＦＢ）補正タスクを実行する。

即ち、上述した風袋計測が終了し、飲料の供給開始タイミングが到来すると、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１に進み、上述したタイマによる計測時間ｔを一旦リセットし、即スタートさせる。なお、このとき、充填動作としては、大投入段階が実行される。

そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ３に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が大投入段階における中間重量値Ｗ１１に到達するのを待つ。そして、中間重量値Ｗ１１に到達すると、ステップＳ５に進み、当該中間重量値Ｗ１１に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ１１’として記憶する。

時点ｔ１１’の記憶後、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ７に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が切換重量値Ｗ１に到達するのを待つ。そして、切換重量値Ｗ１に到達すると、ステップＳ９に進み、当該切換重量値Ｗ１に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ１’として記憶する。そして、ステップＳ１１に進み、上述した数６に基づいて、大投入段階における流量Ｑ１’を算出する。なお、このとき、充填動作としては、大投入段階から小投入段階に切り換わる。

そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１３に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が小投入段階における中間重量値Ｗ２１に到達するのを待つ。そして、中間重量値Ｗ２１に到達すると、ステップＳ１５に進み、当該中間重量値Ｗ２１に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ２１’として記憶する。

この時点ｔ２１’の記憶後、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１７に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が供給停止重量値Ｗ２に到達するのを待つ。そして、供給停止重量値Ｗ２に到達すると、ステップＳ１９に進み、当該供給停止重量値Ｗ２に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ２’として記憶する。なお、このとき、充填動作としては、バルブ２０が閉鎖される。そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２１に進み、上述した数７に基づいて、小投入段階における流量Ｑ２’を算出する。

さらに、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２３に進み、上述した位置データに基づいて、エンド位置Ｐｅに到達するのを待つ。エンド位置Ｐｅに到達すると、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２５に進み、上述した数４に基づいて、落差量Ｗｄの変化分ΔＷｄを算出し、さらに、ステップＳ２７において、上述の数５に基づき、新たな供給停止重量値Ｗ２’を算出する。そして、ステップＳ２９において、数８および数９から新たな切換重量値Ｗ１’を求める。

そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ３１に進み、ステップＳ２７における算出結果Ｗ２’、およびステップＳ２９における算出結果Ｗ１’に基づいて、供給停止重量値Ｗ２および切換重量値Ｗ１を補正する。つまり、ステップＳ２７における算出結果Ｗ２’を新たな供給停止重量値Ｗ２とすると共に、ステップＳ２９における算出結果Ｗ１’を新たな切換重量値Ｗ１とする。そして、このステップＳ３１の実行をもって、一連のフィードバック補正タスクを終了する。なお、このフィードバック補正タスクは、次回の充填動作が始まるまでに、終了される。

このフィードバック補正タスクによって補正された切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２は、次回の充填動作に使用される。即ち、ＣＰＵ１８０は、当該補正された切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２を用いて、図７のフローチャートで示される充填タスクを実行することで、定量充填を実現する。

この充填タスクにおいて、ＣＰＵ１８０は、飲料の供給開始タイミングが到来すると、ステップＳ５１に進み、バルブ２０を開く。このときのバルブ２０の開口度は、大投入段階における流量Ｑ１に従う。これによって、大投入段階が実行され、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、当該大投入段階における流量Ｑ１（Ｑ１’）に従う比較的に速い速度で、増大する。そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ５３に進み、当該重量Ｗ（ｔ）が切換重量値Ｗ１に到達するのを待つ。

供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が切換重量値Ｗ１に到達すると、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ５５に進み、バルブ２０の開口度を変更する。この変更後の開口度は、小投入段階における流量Ｑ２に従う。これによって、大投入段階から小投入段階に切り換わり、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）は、当該小投入段階における流量Ｑ２（Ｑ２’）に従う比較的に遅い速度で、増大する。そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ５７に進み、当該重量Ｗ（ｔ）が供給停止重量値Ｗ２に到達するのを待つ。

供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が供給停止重量値Ｗ２に到達すると、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ５９に進み、バルブ２０を閉鎖する。そして、ステップＳ６１において、上述した安定待ち時間Ｔｗが経過するまで待機し、当該安定待ち時間Ｔｗが経過すると、ステップＳ６３に進み、最終計測を行い、最終的な充填重量値Ｗｍを求める。

さらに、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ６５に進み、コントローラから、上述の充填重量値Ｗｍを送信するよう命令されるのを待つ。そして、この送信命令を受けると、ステップＳ６７に進み、当該充填重量値Ｗｍをコントローラに送信し、この一連の充填タスクを終了する。

以上のように、この第１実施形態によれば、各投入段階における実際の流量Ｑ１’およびＱ２が測定され、この測定値Ｑ１’およびＱ２に基づいて、当該各投入段階の切換タイミングの基準である切換重量値Ｗ１が補正される。従って、一部の供給段階における供給量のみに基づいて補正が成されるという上述した従来技術に比べて、供給時間Ｔｏをより的確に補正することができる。しかも、落差量Ｗｄの変化分ΔＷｄを補償するべく、供給停止重量値Ｗ２も補正されるので、常に高い充填精度を得ることができる。

なお、この第１実施形態においては、それぞれのユニット１４が回転しながら充填動作を行う、といういわゆる回転式の重量式充填装置１０を例に挙げたが、これに限らない。例えば、ユニットの位置が固定された構造の充填装置にも、この発明を適用してもよい。また、ユニット１４の台数Ｎは、Ｎ＝３６に限らず、１以上（Ｎ≧１）であればよい。

そして、充填対象となる被計量物は、飲料に限らず、アルコールや油等の他の液体でもよい。また、液体に限らず、粉粒体等の流動性のある固体を被計量物とする充填装置にも、この発明を適用することができる。

さらに、容器１２に被計量物を供給するのではなく、それぞれの計量機１８（または載置台１６）に対して、直接、被計量物を供給する構成であってもよい。このような構成は、例えば載置台１６に代えてホッパを設けることで実現できる。

そして、ここで説明したのと異なる数式によって、それぞれの値を求めてもよい。例えば、小投入段階における流量Ｑ２’については、数７に代えて、次の数１０によって算出してもよい。

《数１０》
Ｑ２’＝（W２−Ｗ１）／（ｔ２’−ｔ１’）

また、切換重量値Ｗ１を補正する際に、１回の充填動作における流量Ｑ１’およびＱ２’に基づいて当該切換重量値Ｗ１を補正するのではなく、例えば複数回の充填動作における流量Ｑ１’およびＱ２’の平均値（または積分値）を求め、この平均値（または積分値）に基づいて当該切換重量値Ｗ１を補正してもよい。これと同様に、供給停止重量値Ｗ２を補正する際も、１回の充填動作における落差量Ｗｄの変化分ΔＷｄに基づいて当該供給停止重量値Ｗ２を補正するのではなく、複数回の充填動作における落差量Ｗｄの変化分ΔＷｄの平均値を求め、この平均値に基づいて当該供給停止重量値Ｗ２を補正してもよい。

さらに、それぞれのユニット１４内において切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２の補正が行われるようにしたが、これに限らない。例えば、コントローラ側において、全てのユニット１４，１４，…についての切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２の補正が統括的に行われるようにしてもよい。

また、切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２のそれぞれについて、例えば無制限に変更可能とすると、充填動作に支障を来たす恐れがあるので、或る程度の制限（変更可能範囲）を設けるのが、望ましい。即ち、切換重量値Ｗ１については、その下限値Ｗ１ｍｉｎおよび上述した上限値Ｗ１ｍａｘを設けることで、当該切換重量値Ｗ１の変更可能範囲を、Ｗ１ｍｉｎ≦Ｗ１≦Ｗ１ｍａｘに制限する。なお、下限値Ｗ１ｍｉｎは、少なくとも上述した大投入段階における中間重量値Ｗ１１よりも大きい値（Ｗ１ｍｉｎ＞Ｗ１１）とし、上限値Ｗ１ｍａｘは、少なくとも小投入段階の中間重量値Ｗ２１よりも小さい値（Ｗ１ｍａｘ＜Ｗ２１）とする。そして、供給停止重量値Ｗ２ｍについても、同様に、その下限値Ｗ２ｍｉｎおよび上限値Ｗ２ｍａｘを設けることで、当該供給停止重量値Ｗ２の変更可能範囲を、Ｗ２ｍｉｎ≦Ｗ２≦Ｗ２ｍａｘに制限する。ただし、下限値Ｗ２ｍｉｎは、少なくとも切換重量値Ｗ１の上限値Ｗ１ｍａｘよりも大きい値（Ｗ２ｍｉｎ＞Ｗ１ｍａｘ）とし、上限値Ｗ２ｍａｘは、少なくとも目標の充填重量値Ｗｓよりも小さい値（Ｗ２ｍａｘ＜Ｗｓ）とする。

そして、このように切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２の変更可能範囲が制限された場合、補正後の切換重量値Ｗ１’および供給停止重量値Ｗ２’のいずれかが当該範囲を外れたときに、アラームが発せられるようにしてもよい。このようにすれば、当該補正後の切換重量値Ｗ１’または供給停止重量値Ｗ２’が制限範囲を外れたこと、ひいては充填処理装置１０に何らかの異常が生じたことを、早急かつ容易に認識することができる。

さらに、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が切換重量値Ｗ１に到達したときを、切換タイミングとしたが、これに限らない。例えば、タイマによる計測時間ｔが時点ｔ１に到達したときを、切換タイミングとしてもよい。この場合、切換タイミング補正機能によって当該時点ｔ１が補正される。

そして、この第１実施形態では、大投入段階と小投入段階との２段階に分けて充填が行われる場合について説明したが、３段階以上に分けて充填が行われる場合も、同様の補正を施すことができる。

次に、この発明の第２実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。

この第２実施形態は、ハードウェア的には上述の第１実施形態と全く同様であり、切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２を補正する際の制御方式のみ当該第１実施形態と異なる。具体的には、第１実施形態においては、大小各投入段階における実際の流量Ｑ１’およびＱ２’が測定（実測）された後、この測定結果Ｑ１’およびＱ２’に基づいて次回の充填動作のための切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２が補正される、といういわゆるフィードバック制御方式による補正が行われる。これに対して、この第２実施形態では、大投入段階が完了する前に当該大投入段階における流量Ｑ１’が測定され、この測定結果Ｑ１’に基づいて、来たる小投入段階の流量Ｑ２’が推測され、ひいては切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２が補正される、というフィードフォワード制御方式による補正が行われる。

かかるフィードフォワード制御方式による補正を実現するために、この第２実施形態では、大小各投入段階における流量Ｑ１およびＱ２が変化しても、これらの流量Ｑ１およびＱ２の比率、言わば流量比率ｒ（＝Ｑ２／Ｑ１）は、一定である、という点に着目する。なお、このように流量比率ｒが一定であるのは、当該流量比率ｒを決定づける各投入段階におけるバルブ２０の開口度が一定であるからである。また、上述したように落差量Ｗｄが小投入段階における流量Ｑ２に比例する、という点にも着目する。

即ち、流量比率ｒが一定であることから、大投入段階における実際の流量Ｑ１’が判明すれば、次の数１１に基づいて、予想される小投入段階での流量Ｑ２’を推測することができる。

《数１１》
Ｑ２’＝ｒ・Ｑ１’ ∵ｒ＝Ｑ２／Ｑ１＝ｃｏｎｓｔ

そして、落差量Ｗｄが小投入段階における流量Ｑ２に比例することを鑑みると、この数１１により推測された流量Ｑ２’に基づいて、予想される落差量Ｗｄ’を推測することができる。つまり、落差量Ｗｄと小投入段階における流量Ｑ２との比例係数をｋとすると、予想される落差量Ｗｄ’は、次の数１２によって表される。

《数１２》
Ｗｄ’＝ｋ・Ｑ２’ ｗｈｅｒｅ ｋ＝Ｗｄ／Ｑ２＝ｃｏｎｓｔ

さらに、小投入段階における流量Ｑ２の変化量ΔＱ２を、次の数１３のように定義すると、上述した落差量Ｗｄの変化分ΔＷｄは、数１４から推測することができる。

《数１３》
ΔＱ２＝Ｑ２’−Ｑ２

《数１４》
ΔＷｄ＝Ｗｄ’−Ｗｄ＝ｋ・Ｑ２’−ｋ・Ｑ２＝ｋ・ΔＱ２

このように落差量Ｗｄの変化分ΔＷｄを推測することができれば、上述した数５から現状（現在の流量Ｑ１’および予想される流量Ｑ２’）に適した供給停止重量値Ｗ２’を求めることができる。そして、この供給停止重量値Ｗ２’と、実際に測定された大投入段階における流量Ｑ１’と、数１１から推測された小投入段階における流量Ｑ２’とを含む上述した数８および数９の連立方程式から、現状に適した切換重量値Ｗ１’を求めることができる。つまり、切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２を、予測補正することができる。

なお、このような手順によって補正を行うには、流量比率ｒおよび比例係数ｋが既知である必要がある。そこで、この第２実施形態では、上述した調整モードにおいて、これら流量比率ｒおよび比例係数ｋが予め求められる。

具体的には、まず、第１実施形態と同様に、それぞれのユニット１４毎に、切換重量値Ｗ１、供給停止重量値Ｗ２、各投入段階における流量Ｑ１およびＱ２（厳密にはバルブの開口度）の言わば初期値が、設定される。そして、この設定後、試験的に稼動される。

ここで、例えば、任意のユニット１４の供給済み重量Ｗ（ｔ）が、図８に実線２００（図４における実線２００と同様）で示すように推移する、とする。この場合、上述した数６および数７と同様の次の数１５および数１６によって、大小各投入段階における流量Ｑ１およびＱ２が求められる。

《数１５》
Ｑ１＝（Ｗ１−Ｗ１１）／（ｔ１−ｔ１１）

《数１６》
Ｑ２＝（Ｗ２−Ｗ２１）／（ｔ２−ｔ２１）

そして、これら数１５および数１６によって求められた流量Ｑ１およびＱ２を上述した数１１（ｒ＝Ｑ２／Ｑ１）に代入することで、流量比率ｒが求められる。さらに、当該数１６によって求められた流量Ｑ２を上述の数１２（ｋ＝Ｗｄ／Ｑ２）に代入することで、比例係数ｋが求められる。そして、求められたこれらの流量比率ｒおよび比例係数ｋは、上述したメモリ１９２に記憶され、言わばプリセットされる。

なお、これら流量比率ｒおよび比例係数ｋのプリセットに際しては、複数回にわたって充填動作を行い、これら複数回の充填動作によって求められた当該流量比率ｒおよび比例係数ｋのそれぞれの平均値を求め、この平均値をプリセットするようにしてもよい。また、例えば飲料の温度や貯槽２８内の液面高さ（圧力）を故意に変化させることによって、各流量Ｑ１およびＱ２を故意に変化させ、かかる状況下で求められた流量比率ｒおよび比例係数ｋのそれぞれの平均値を、プリセットしてもよい。そして、このプリセット後、実際の稼動モードに移る。

稼働モードにおいては、初期の頃は、調整モードにおける試験稼動時と同様、任意のユニット１４の供給済み重量Ｗ（ｔ）は、図８に実線２００で示すように推移する。しかし、飲料の温度が変化し、或いは貯槽２８内の液面高さが変化すると、これに伴って、各投入段階における流量Ｑ１およびＱ２が変化する。そして、この流量Ｑ１およびＱ２の変化に応じて、供給済み重量値Ｗ（ｔ）の推移形態も変化する。

例えば、今、各供給段階における流量Ｑ１およびＱ２が、それぞれよりも小さいＱ１’およびＱ２’に変化し、これによって、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が、図８に点線２１０（図４における点線２１０と同様）で示すように推移することが予想される、とする。すると、ユニット１４（ＣＰＵ１８０）は、次の要領で、切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２を補正する。

即ち、まず、ユニット１４は、大投入段階が完了する前、つまり当該大投入段階が実行されている最中に、当該大投入段階における実際に流量Ｑ１’を測定する。具体的には、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が、第１実施形態で説明したのと同様の所定の中間重量値Ｗ１１に到達した時点ｔ１１’を捉える。そして、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が、当該中間重量値Ｗ１１よりも大きく、かつ切換重量値Ｗ１よりも小さい別の中間重量値Ｗ１２に到達した時点ｔ１２’をも、捉える。なお、この別の中間重量値Ｗ１２もまた、中間重量値Ｗ１１と同様、調整モードにおいて予め設定される。具体的には、中間重量値Ｗ１１よりも十分に大きく、かつ切換重量値Ｗ１の上述した下限値Ｗ１ｍｉｎよりも小さい値（Ｗ１１＜Ｗ１２＜Ｗ１ｍａｘ）に設定され、より具体的には、切換重量値Ｗ１の１／２〜３／４程度の値に設定される。そして、ユニット１４は、次の数１８に基づいて、流量Ｑ１’を算出する。

《数１８》
Ｑ１’＝（Ｗ１２−Ｗ１１）／（ｔ１２’−ｔ１１’）

このようにして大投入段階における実際の流量Ｑ１’を測定した後、ユニット１４は、即座に、その測定値（実測値）Ｑ１’を上述した数１１に代入することで、予想される小投入段階の流量Ｑ２’を推測する。さらに、ユニット１４は、この推測値Ｑ２’を、上述の数１３に代入することで、流量Ｑ２の変化量ΔＱ２を推測する。なお、この変化量ΔＱ２の推測においては、前回の充填動作における実際の流量Ｑ２’が、当該数１３におけるＱ２として適用される（ただし、初回の充填動作においては調整モードで設定された初期値Ｑ２が適用される）。そして、ユニット１４は、推測した変化量ΔＱ２を数１４に代入することで、落差量Ｗｄの変化分ΔＷｄを推測する。

この変化分ΔＷｄの推測後、ユニット１４は、推測した変化分ΔＷｄを数５に代入し、現状に適した供給停止重量値Ｗ２’を求める。さらに、ユニット１４は、この供給停止重量値Ｗ２’と小投入段階における流量Ｑ２’の推測値とを上述した数９に代入すると共に、大投入段階における流量Ｑ１’の測定値を数８に代入し、これら数８および数９から成る連立方程式を解くことで、現状に適した切換重量値Ｗ１’を求める。つまり、第１実施形態と同様、図８の特性図表において、一点鎖線２２０および二点鎖線２３０で表される２つの直線の交点Ｐの座標［ｔｘ，Ｗ１’］を特定し、この交点Ｐの座標［ｔｘ，Ｗ１’］で表される重量値Ｗ１’を当該切換重量値Ｗ１’とする。そして、これら切換重量値Ｗ１’および供給停止重量値Ｗ２’を、新たな切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２とする。なお、このようにユニット１４によって大投入段階における実際の流量Ｑ１’が測定されてから、現状に適した切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２が設定されるまでの一連の処理は、当該大投入段階が完了するまでの間に行われる。

かかるフィードフォワード制御方式によって切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２が補正された場合も、第１実施形態のようにフィードバック制御方式によって補正された場合と同様に、供給時間Ｔｏを目標時間Ｔｓに合わせると共に、最終的な充填重量値Ｗｍを目標の充填重量値Ｗｓに合わせることができる。このことは、流量Ｑ１およびＱ２が増大する方向に変化した場合にも、同様である。そして、かかるフィードフォワード制御方式によれば、応答性の高い補正を実現することができ、例えば流量Ｑ１およびＱ２が比較的に激しい場合でも、これに的確に対応することができる。

なお、上述の流量比率ｒはバルブ２０の開口度によって決まる一定の値であるが、厳密に言えば、バルブ２０の開口度は僅かではあるが経時的に変化するので、これに伴って、流量比率ｒも僅かに変化する。そこで、この第２実施形態では、充填動作がα回（α≧１）繰り返される毎に、当該流量比率ｒが更新されるようにしている。具体的には、毎回充填動作が行われる度に、次の数１９に基づいて、実際の流量比率ｒ’が求められる。

《数１９》
ｒ’＝Ｑ２’／Ｑ１’

そして、この数１９によって求められた流量比率ｒ’がα個揃った時点で、これらα個の流量比率ｒ’の平均値ｒ’ａｖｅが求められ、この平均値ｒ’ａｖｅが、新たな流量比率ｒとして用いられる。この流量比率ｒの更新周期、つまりαの値は、所定の範囲内で任意に変更可能とされている。

さて、上述の如くフィードフォワード制御方式による補正を実現するために、この第２実施形態におけるユニット１４内のＣＰＵ１８０は、図９および図１０のフローチャートで示されるフィードフォワード（ＦＦ）補正タスクを実行する。

即ち、上述した風袋計測が終了し、飲料の供給開始タイミングが到来すると、ＣＰＵ１８０は、図９のステップＳ１０１に進み、タイマによる計測時間ｔを一旦リセットし、即スタートさせる。なお、このとき、充填動作としては、大投入段階が開始される。

そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１０３に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が、大投入段階における最初の中間重量値Ｗ１１に到達するのを待つ。そして、中間重量値Ｗ１１に到達すると、ステップＳ１０５に進み、当該中間重量値Ｗ１１に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ１１’として記憶する。

時点ｔ１１’の記憶後、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１０７に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が次の中間重量値Ｗ１２に到達するのを待つ。そして、中間重量値Ｗ１２に到達すると、ステップＳ１０９に進み、当該中間重量値Ｗ１２に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ１２’として記憶する。

さらに、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１１１に進み、上述した数１８に基づいて、大投入段階における流量Ｑ１’を算出する。そして、ステップＳ１１３において、数１１に基づき、小投入段階における流量Ｑ２’を推測した後、ステップＳ１１５に進み、数１３に基づいて、前回の流量Ｑ２からの変化量ΔＱ２を推測する。そしてさらに、ステップＳ１１７に進み、数１４に基づいて、落差量Ｗｄの変化分ΔＷｄを推測する。

この変化分ΔＷｄの推測後、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１１９に進み、上述した数５に基づいて、現状に適した供給停止重量値Ｗ２’を算出する。さらに、ステップＳ１２１において、数８および数９の連立方程式から、現状に適した切換重量値Ｗ１’を算出する。そして、ステップＳ１２３に進み、ステップＳ１２１で算出した切換重量値Ｗ１’およびステップＳ１１９で算出した供給停止重量値Ｗ２’を、新たな切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２とする。つまり、当該切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２を補正する。この補正後、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が補正された切換重量値Ｗ１に到達すると、大投入段階から小投入段階に切り換わる。

そして、ＣＰＵ１８０は、図１０のステップＳ１２５に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が、小投入段階における中間重量値Ｗ２１に到達するするのを待つ。そして、中間重量値Ｗ２１に到達すると、ステップＳ１２７に進み、当該中間重量値Ｗ２１に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ２１’として記憶する。

さらに、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１２９に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が、上述のステップＳ１２３で補正された供給停止重量値Ｗ２に到達するのを待つ。そして、供給停止重量値Ｗ２に到達すると、ステップＳ１３１に進み、当該供給停止重量値Ｗ２に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ２’として記憶する。なお、このとき、バルブ２０は閉鎖される。

そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１３３に進み、上述した数７に基づいて、小投入段階における流量Ｑ２’を算出する。換言すれば、実際の当該流量Ｑ２’を測定する。そして、ステップＳ１３５に進み、数１９に基づいて、詳しくはステップＳ１１１で算出した大投入段階における流量Ｑ１’とステップＳ１３３で算出した小投入段階における流量Ｑ２’とを当該数１９に代入することで、現在の流量比率ｒ’を算出する。そして、ステップＳ１３７において、当該ステップＳ１３５で算出した流量比率ｒ’をメモリ１９２に記憶した後、さらに、ステップＳ１３９に進み、ステップＳ１３３で算出した小投入段階における流量Ｑ２’をＱ２として同メモリ１９２に記憶する。なお、このステップＳ１３９で記憶された流量Ｑ２は、次の機会にステップＳ１３３が実行されるとき（流量Ｑ２’の算出の際）に使用される。

そして、流量Ｑ２の記憶後、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１４１に進み、流量比率ｒの記憶数をカウントするためのカウンタＡの値を、“１”だけインクリメントする。そして、ステップＳ１４３に進み、当該インクリメント後のカウンタＡの値と、予め設定された所定値αとを比較する。

このステップＳ１４３において、カウンタＡの値が所定値α以上（Ａ≧α）の場合、つまりメモリ１９２に記憶された流量比率ｒ’の数がα個に達した場合、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１４５に進む。そして、このステップＳ１４５において、メモリ１９２に記憶されている流量比率ｒ’の平均値ｒ’ａｖｅを算出した後、ステップＳ１４７に進み、この平均値ｒ’ａｖｅを新たな流量比率ｒとして設定する。つまり、流量比率ｒを更新する。

流量比率ｒの更新後、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ１４９に進み、メモリ１９２に記憶されている流量比率ｒ’の値を全てクリアする。そして、ステップＳ１５１に進み、上述のカウンタＡの値をリセット（Ａ＝０）し、これをもって、一連のフィードフォワードタスクを終了する。なお、上述のステップＳ１４３において、カウンタＡの値が所定値α未満（Ａ＜α）の場合は、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ４５〜ステップＳ５１をパスして、このフィードフォワード補正タスクを終了する。

このように第２実施形態によれば、フィードフォワード制御方式によって切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２が予測補正される。従って、当該フィードフォワード制御方式の特徴である応答性の高い補正を実現することができ、例えば流量Ｑ１およびＱ２が比較的に激しく変化する環境に好適である。

なお、この第２実施形態においては、大投入段階が完了する前に切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２の両方を補正することとしたが、これに限らない。即ち、供給停止重量値Ｗ２については、少なくとも小投入段階が完了するまでの間に補正されればよい。

また、調整モードにおいて比例係数ｒを求める際に、上述の数１２に代えて、数１４の変形式である次の数２０に基づいて、当該比例係数ｒを求めてもよい。

《数２０》
ｋ＝ΔＷｄ／ΔＱ２

さらに、調整モードにおいて大投入段階における流量Ｑ１を求める際にも、上述の数１５に代えて、次の数２１を用いてもよい。

《数２１》
Ｑ１＝（Ｗ１２−Ｗ１１）／（ｔ１２−ｔ１１）

続いて、この発明の第３実施形態について、図１１を参照して説明する。

この第３実施形態は、ハードウェア的には上述の第１実施形態と全く同様であり、切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２を補正する際の制御方式として、第１実施形態のフィードバック制御方式および第２実施形態のフィードフォワード制御方式の両方を採用するものである。

即ち、上述したようにフィードフォワード制御方式によれば、応答性の高い補正を実現することができる。従って、このフィードフォワード制御方式による補正は、流量Ｑ１およびＱ２が比較的に激しく変化する場合に、適している。一方、フィードバック制御方式によれば、振動や雑音等の外乱の影響を受け難い安定した補正を実現することができる。従って、このフィードバック制御方式による補正は、流量Ｑ１およびＱ２が比較的に安定している（あまり変化しない）場合に、適している。

そこで、この第３実施形態では、流量Ｑ１およびＱ２の変化の度合に基づいて、制御方式を切り換える。具体的には、毎回の充填動作において、大投入段階における流量Ｑ１の変化量ΔＱ１を求める。そして、この変化量ΔＱ１が比較的に大きいとき、例えば当該変化量ΔＱ１の絶対値｜ΔＱ１｜が所定の基準値γ以上（｜ΔＱ１｜≧γ）であるときには、フィードフォワード制御方式を採用することで、応答性の高い補正を実現する。一方、当該絶対値｜ΔＱ１｜が基準値γよりも小さい（｜ΔＱ１｜＜γ）ときは、フィードバック制御方式を採用することで、より安定した正確な補正を実現する。

より具体的に説明すると、まず、調整モードにおいて、それぞれのユニット１４毎に、切換重量値Ｗ１、供給停止重量値Ｗ２、各投入段階における流量Ｑ１およびＱ２が、設定される。そして、第２実施形態と同様に、流量比率ｒおよび比例係数ｋが、求められる。さらに、上述の基準値γも、設定される。そして、この設定後、稼働モードに移る。

稼働モードにおいては、第２実施形態と同様、大投入段階が完了する前に、当該大投入段階における実際の流量Ｑ１’が測定され、詳しくは上述の数１８に基づいて当該流量Ｑ１’が算出される。そして、次の数２２に基づいて変化量ΔＱ１が求められる。

《数２２》
ΔＱ１＝Ｑ１’−Ｑ１

なお、この数２２におけるＱ１には、前回の充填動作における実際の流量Ｑ１’が適用される。そして、この数２２によって求められた変化量ΔＱ１の絶対値｜ΔＱ１｜が所定の基準値γ以上であるときに、フィードフォワード制御方式が採用され、つまり第２実施形態と同じ要領で切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２が予測補正される。一方、当該絶対値｜ΔＱ１｜が基準値γよりも小さいとき、厳密にはこの条件が連続して所定回数β以上にわたって満足されるときに、フィードバック制御方式が採用され、つまり第１実施形態と同じ要領で次回の充填動作のための切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２が補正される。

このようにして制御方式を適宜切り換えながら切換重量値Ｗ１および供給停止重量値Ｗ２を補正するべく、この第３実施形態におけるユニット１４内のＣＰＵ１８０は、図１１のフローチャートで示される切換補正タスクを実行する。

即ち、上述した風袋計測が終了し、飲料の供給開始タイミングが到来すると、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２０１に進み、タイマによる計測時間ｔを一旦リセットし、即スタートさせる。このとき、充填動作としては、大投入段階が開始される。

そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２０３に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が大投入段階における最初の中間重量値Ｗ１１に到達するのを待つ。そして、中間重量値Ｗ１１に到達すると、ステップＳ２０５に進み、当該中間重量値Ｗ１１に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ１１’として記憶する。

時点ｔ１１’の記憶後、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２０７に進み、供給済み飲料の重量Ｗ（ｔ）が次の中間重量値Ｗ１２に到達するのを待つ。そして、中間重量値Ｗ１２に到達すると、ステップＳ２０９に進み、当該中間重量値Ｗ１２に到達した時点でのタイマによる計測時間ｔを、ｔ１２’として記憶する。

さらに、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２１１に進み、上述の数１８に基づいて、大投入段階における流量Ｑ１’を算出する。そして、ステップＳ２１３に進み、数２２に基づいて、流量Ｑ１の変化量ΔＱ１を算出する。この算出後、ステップＳ２１５に進み、ステップＳ２１１で算出した流量Ｑ１’を、Ｑ１としてメモリ１９２に記憶する。

そして、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２１７に進み、ステップＳ２１３で算出した変化量ΔＱ１の絶対値｜ΔＱ１｜と、上述した基準値γとを比較する。ここで、当該絶対値｜ΔＱ１｜が基準値γ以上（｜ΔＱ１｜≧γ）であるとき、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２１９に進み、ステップＳ２１７の条件が連続して満足された回数をカウントするためのカウンタＢの値をリセット（Ｂ＝０）する。そして、ステップＳ２２１に進み、上述した図９および図１０に示すフィードフォワード補正タスクを実行し、厳密には、当該フィードフォワード補正タスクのうちのステップＳ１１３以降を実行する。そして、このフィードフォワード補正タスクの実行をもって、一連の切換補正タスクを終了する。

一方、ステップＳ２１７において、絶対値｜ΔＱ１｜が基準値γよりも小さいとき、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２２３に進み、上述のカウンタＢの値を、“１”だけインクリメントする。そして、ステップＳ２２５に進み、当該インクリメント後のカウンタＢの値と、所定回数βの値とを比較する。

このステップＳ２２５において、カウンタＢの値が所定回数βの値以上（Ｂ≧β）である場合、つまり絶対値｜ΔＱ１｜が基準値γよりも小さいという条件が連続して所定回数β以上にわたって満足された場合、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２２７に進む。そして、このステップＳ２２７において、上述の図６に示すフィードバック補正タスクを実行し、厳密には、当該フィードバック補正タスクのうちのステップＳ１３以降を実行する。そして、このフィードバック補正タスクの実行をもって、切換補正タスクを終了する。

なお、ステップＳ２２５において、インクリメント後のカウンタＢの値が所定回数βの値よりも小さい（Ｂ＜β）場合、つまり絶対値｜ΔＱ１｜が基準値γよりも小さいという条件が連続して満足された回数Ｂが所定回数βに満たない場合、ＣＰＵ１８０は、ステップＳ２２１に進む。そして、このステップＳ２２１において、上述の如くフィードフォワード補正タスク（ステップＳ１１３以降）を実行して、切換補正タスクを終了する。

以上のように、この第３実施形態によれば、流量Ｑ１およびＱ２が比較的に激しく変化するときは、フィードフォワード制御方式によって応答性の高い補正が実現される。一方、流量Ｑ１およびＱ２が比較的に安定しているときは、フィードバック制御方式によってより安定した正確な補正が実現される。即ち、状況に応じた好適な補正を実現することができる。

なお、この第３実施形態においては、大投入段階における流量Ｑ１の変化量ΔＱ１に基づいて、制御方式を切り換えることとしたが、これに限らない。例えば、液体や周囲環境の温度、或いは貯槽２８内の液面高さ等のように、当該変化量ΔＱ１に相関する物理量を検出し、この検出された物理量に基づいて、制御方式を切り換えるようにしてもよい。

また、図１１の切換補正タスクのステップＳ２２１において、上述した図９および図１０に示すフィードフォワード補正タスクのうちのステップＳ１１３以降のみを実行することとしたが、これに限らない。例えば、当該フィードフォワード補正タスクの全部（ステップＳ１０１〜ステップＳ１５１）を実行してもよい。ただし、フィードフォワード補正タスクのステップＳ１０１〜ステップＳ１１１は、切換補正タスクのステップＳ２０１〜ステップＳ２１１と重複するので、これら重複する部分については省略することによって、ＣＰＵ１８０の負担を軽減することができる。

切換補正タスクのステップＳ２２７についても、同様に、図６のフィードバック補正タスクのうちのステップＳ１３以降のみを実現することとしたが、当該フィードバック補正タスクの全部（ステップＳ１〜ステップＳ３１）を実行してもよい。ただし、フィードバック補正タスクのステップＳ１〜ステップＳ１１は、切換補正タスクのステップＳ２０１〜ステップＳ２１１と重複するので、これら重複する部分については、ＣＰＵ１８０の負担を軽減する上でも、省略するのが、望ましい。

この発明の第１実施形態の全体構成を示す図である。 同第１実施形態の全体的な動作を説明するための図解図である。 同第１実施形態における個々のユニットの電気的な構成を示すブロック図である。 同ユニットの動作を説明するための図解図である。 同ユニットの補正後の動作を説明するための図解図である。 同ユニットのＣＰＵが実行するフィードバック補正タスクの内容を示すフローチャートである。 同ＣＰＵが実行する充填タスクの内容を示すフローチャートである。 この発明の第２実施形態における個々のユニットの動作を説明するための図解図である。 同ユニットのＣＰＵが実行するフィードフォワード補正タスクの内容を示すフローチャートである。 図９に続くフローチャートである。 この発明の第３実施形態における個々のユニットのＣＰＵが実行する切換補正タスクの内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 重量式充填装置
１４ ユニット
１８ 計量機
２０ バルブ
１８０ ＣＰＵ

Claims (8)

1. 供給された被計量物の重さを量る計量手段と、
   供給制御信号に従って上記計量手段に上記被計量物を供給する供給手段と、
   単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて上記供給手段から上記計量手段に上記被計量物が供給されると共に該計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき該供給手段の供給動作が停止されるように上記供給制御信号を生成する供給制御手段と、
   上記複数の供給段階のそれぞれにおける実際の上記供給量を測定する測定手段と、
   上記供給動作の開始時点から停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように上記測定手段による全ての上記供給段階における測定値に基づいて上記複数の供給段階を切り換える切換タイミングを変更する変更手段と、
   を具備する、重量式充填装置。
2. 上記複数の供給段階は、最初に実行される第１段階と、該第１段階に続いて実行されかつ該第１段階よりも上記供給量が小さい第２段階と、から成り、
   上記変更手段は、上記供給動作の開始時点からの経過時間と上記計量手段による計量値との関係を表す特性図表において、上記第１段階の任意時点における該関係を示す第１座標点を通りかつ傾きが該第１段階における上記測定値に従う第１直線と、上記経過時間が上記目標時間に到達したときに上記計量値が上記供給停止重量値と一致することを示す第２座標点を通りかつ傾きが上記第２段階における上記測定値に従う第２直線と、の交点を求め、該交点の座標に基づいて上記切換タイミングを変更する、
   請求項１に記載の重量式充填装置。
3. 供給された被計量物の重さを量る計量手段と、
   供給制御信号に従って上記計量手段に上記被計量物を供給する供給手段と、
   単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて上記供給手段から上記計量手段に上記被計量物が供給されると共に該計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき該供給手段の供給動作が停止されるように上記供給制御信号を生成する供給制御手段と、
   上記複数の供給段階のうち最初に実行される第１段階における実際の上記供給量を測定する測定手段と、
   上記複数の供給段階のうち上記第１段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける実際の上記供給量を上記測定手段による測定値に基づいて推測する推測手段と、
   上記供給動作の開始時点から停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように上記測定手段による測定値および上記推測手段による上記全ての後続段階における推測値に基づいて上記複数の供給段階を切り換える切換タイミングを変更する変更手段と、
   を具備する、重量式充填装置。
4. 上記測定手段は上記第１段階が完了する前に該第１段階における上記供給量を測定し、
   上記推測手段は上記第１段階が完了する前に上記全ての後続段階のそれぞれにおける上記供給量を推測し、
   上記変更手段は任意の上記供給段階が完了する前に該任意の供給段階から別の上記供給段階に切り換えるための上記切換タイミングを変更する、
   請求項３に記載の重量式充填装置。
5. 上記複数の供給段階は、上記第１段階と、該第１段階に続いて実行されかつ該第１段階よりも上記供給量が小さい上記後続段階としての第２段階と、から成り、
   上記変更手段は、上記供給動作の開始時点からの経過時間と上記計量手段による計量値との関係を表す特性図表において、上記第１段階の任意時点における該関係を示す第１座標点を通りかつ傾きが該第１段階における上記測定値に従う第１直線と、上記経過時間が上記目標時間に到達したときに上記計量値が上記供給停止重量値と一致することを示す第２座標点を通りかつ傾きが上記第２段階における上記推測値に従う第２直線と、の交点を求め、該交点の座標に基づいて上記切換タイミングを変更する、
   請求項３または４に記載の重量式充填装置。
6. 供給された被計量物の重さを量る計量手段と、
   供給制御信号に従って上記計量手段に上記被計量物を供給する供給手段と、
   単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて上記供給手段から上記計量手段に上記被計量物が供給されると共に該計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき該供給手段の供給動作が停止されるように上記供給制御信号を生成する供給制御手段と、
   上記複数の供給段階のうち最初に実行される第１段階における実際の上記供給量を測定する第１測定手段と、
   上記複数の供給段階のうち上記第１段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける実際の上記供給量を測定する第２測定手段と、
   上記供給動作の開始時点から停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように上記第１測定手段による測定値および上記第２測定手段による上記全ての後続段階における測定値に基づいて上記複数の供給段階を切り換える切換タイミングを変更する第１変更手段と、
   上記全ての後続段階のそれぞれにおける実際の上記供給量を上記第１測定手段による測定値に基づいて推測する推測手段と、
   上記供給時間が目標時間と同等になるように上記第１測定手段による測定値および上記推測手段による上記全ての後続段階における推測値に基づいて上記切換タイミングを変更する第２変更手段と、
   上記第１変更手段および上記第２変更手段のいずれか一方を有効化する有効化手段と、
   を具備する、重量式充填装置。
7. 上記有効化手段は上記第１測定手段による測定値に基づいて有効化を行う、請求項６に記載の重量式充填装置。
8. 上記第１段階における実際の上記供給量に相関する所定の物理量を検出する検出手段をさらに備え、
   上記有効化手段は上記検出手段によって検出された上記所定の物理量に基づいて有効化を行う、
   請求項６に記載の重量式充填装置。

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