JP2020020760A - Food product mixer having rotation control function by torque detection and control system thereof - Google Patents
Food product mixer having rotation control function by torque detection and control system thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020020760A JP2020020760A JP2018147046A JP2018147046A JP2020020760A JP 2020020760 A JP2020020760 A JP 2020020760A JP 2018147046 A JP2018147046 A JP 2018147046A JP 2018147046 A JP2018147046 A JP 2018147046A JP 2020020760 A JP2020020760 A JP 2020020760A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- signal
- inflection point
- rotation
- arithmetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Dairy Products (AREA)
- Confectionery (AREA)
- Manufacturing And Processing Devices For Dough (AREA)
- Food-Manufacturing Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、主に、ホイップクリームなどの乳製品、或いはメレンゲなどの卵食品を撹拌・混練する食品用ミキサー、及びその制御方式に関するものである。 The present invention relates to a food mixer for stirring and kneading dairy products such as whipped cream or egg foods such as meringue, and a control method thereof.
食品製造業界において、ホイップクリームなどの乳製品、或いはメレンゲなどの卵白食品を撹拌・混練する際には、従来から極めてデリケートな撹拌処理が要求されていた。何故なら、撹拌・混練が不十分な場合には、これらの商品独特の味と風味を醸し出すことができず、一方、撹拌・混練が進み過ぎた場合は、被撹拌食品が過度に泡立ってしまい、食材の構成粒子が分離し商品としての体を為さなくなるためである。それ故、このような操作を行うミキサーのオペレーターには、長年に亘る経験と、極めて高度な職人的技量が要求されていた。 In the food manufacturing industry, when dairy products such as whipped cream or egg white foods such as meringue are agitated and kneaded, a very delicate agitation treatment has conventionally been required. This is because if the stirring and kneading are insufficient, the unique taste and flavor of these products cannot be produced, while if the stirring and kneading proceed excessively, the food to be stirred will be excessively foamed. This is because the constituent particles of the food material are separated and do not form a body as a product. Therefore, a mixer operator performing such operations required years of experience and extremely high craftsmanship.
近年、このようなオペレーターの勘と技量に頼った製造上の隘路を打開し、係る食品製造の自動化を促進すべく、例えば、特許文献1に示されるような食材の撹拌制御技術が開示されている。因みに、係る開示技術に係る発明の骨子は、ミキサーによる撹拌を行う際の回転トルクの変化に着目したものである。
In recent years, in order to overcome the bottleneck in manufacturing relying on the intuition and skill of the operator and promote automation of such food manufacturing, for example, a technique for controlling the stirring of foodstuffs as disclosed in
すなわち、ミキサーの回転トルクに一定の閾値を設定し、実際の回転トルクが所定閾値Aと所定閾値Bの間に収まったときに、ミキサーにおける駆動電動機の回転を停止するようにしたものである。ここで、閾値A,Bは、ミキサーの回転トルクがこの範囲内に収まれば、最良の状態で食材のミキシングが終了するように、予め研究・検討され選定された値である。 That is, a constant threshold is set for the rotational torque of the mixer, and when the actual rotational torque falls between the predetermined threshold A and the predetermined threshold B, the rotation of the drive motor in the mixer is stopped. Here, the threshold values A and B are values that have been researched and studied in advance so that the mixing of foodstuffs is completed in the best condition if the rotational torque of the mixer falls within this range.
しかしながら、特許文献1に示された従来技術では、食材の撹拌に用いる撹拌子の回転トルクを実際に測定するのではなく、ミキサーの駆動電動機の消費電力からトルクを推定する方法を用いており、制御に用いるトルク推定値と、実際の撹拌子の回転トルクとは乖離した値となるきらいがあった。
However, the conventional technique disclosed in
また、ミキシングを行う食材の種類や、その撹拌を行う量によっても、前述の所定閾値A,Bの値は変化することは言うまでもない。それ故、開示された発明による技術によって、被撹拌対象物の種類やその量に影響されることなく、普遍的なミキシングの自動化を図ることは困難とされていた。特に、被撹拌対象物がホイップクリームなどの乳製品、或いはメレンゲなどの卵白食品の場合、ミキシング処理の実施がデリケートであり、特に難しいものとされていた。 Needless to say, the values of the predetermined thresholds A and B also change depending on the type of the ingredients to be mixed and the amount of stirring. Therefore, it has been difficult to achieve universal automation of mixing by the technology according to the disclosed invention without being affected by the type and amount of the object to be stirred. In particular, when the object to be stirred is a dairy product such as whipped cream or an egg white food such as meringue, it is delicate to perform the mixing process, and it has been particularly difficult.
本発明は、このような課題を解決することを目的としたものであって、ホイップクリームやメレンゲなどのデリケートな撹拌処理が要求される食材のミキシングを、自動的に行う食品用ミキサー、及び最適なミキシング状態を実現可能な食品用ミキサーの制御方式を提供するものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such problems, and a food mixer for automatically mixing foods requiring delicate agitation such as whipped cream or meringue, and an optimal food mixer. It is an object of the present invention to provide a food mixer control system capable of realizing a proper mixing state.
本発明の第1の観点による食品用ミキサーは、撹拌子を用いて各種の食材を撹拌・混練する食品用ミキサーであって、
回転駆動用の電動機から撹拌子に加わる回転トルクを測定してトルク計測信号を出力するトルク測定ユニットと、
前記トルク計測信号に所定の演算処理を施し、その演算結果に基づいて前記電動機への制御信号を出力する演算制御ユニットと、を含むことを特徴とする。
A food mixer according to the first aspect of the present invention is a food mixer for stirring and kneading various foods using a stirrer,
A torque measurement unit that measures a rotation torque applied to the stirrer from the motor for rotation drive and outputs a torque measurement signal;
An arithmetic control unit that performs a predetermined arithmetic processing on the torque measurement signal and outputs a control signal to the electric motor based on the arithmetic result.
また、本発明の第2の観点による食品用ミキサーは、前記第1の観点において、
前記演算制御ユニットは、
前記トルク計測信号についての微小時間変化成分を除去して、前記トルク計測信号の平滑化を行うフィルタ部と、
前記フィルタ部からの出力信号を微分して前記回転トルクの増加する速度及び加速度を算定する微分演算部と、
前記微分演算部の演算結果に基づいて、前記回転トルクの増加特性曲線の変曲点を検出する変曲点検出部と、
前記変曲点検出部によって前記変曲点が検出された際に、前記電動機への回転停止信号を出力する回転制御部と、を含むことを特徴とする。
Further, the food mixer according to the second aspect of the present invention, in the first aspect,
The arithmetic and control unit,
A filter unit that removes a minute time-varying component of the torque measurement signal and smoothes the torque measurement signal,
A differential operation unit that differentiates an output signal from the filter unit to calculate a speed and an acceleration at which the rotational torque increases,
An inflection point detection unit that detects an inflection point of the rotational torque increase characteristic curve based on a calculation result of the differentiation calculation unit;
A rotation control unit that outputs a rotation stop signal to the electric motor when the inflection point is detected by the inflection point detection unit.
また、本発明の第3の観点による食品用ミキサーの回転駆動用電動機の制御方式は、
撹拌子を用いて各種の食材を撹拌・混練する食品用ミキサーの制御方式であって、
回転駆動用の電動機から撹拌子に加わる回転トルクを測定するトルクセンサーからトルク計測信号を取り込むトルク計測信号取り込みステップと、
前記トルク計測信号についての微小時間変化成分を除いて、前記トルク計測信号の平滑化を図りフィルタ処理後出力信号を生成するフィルタ処理ステップと、
前記フィルタ処理後出力信号を微分して当該信号の増加速度、及び増加加速度を算定する微分演算処理ステップと、
前記微分演算処理ステップの演算結果に基づいて前記回転トルクの特性曲線の変曲点を検出する変曲点検出ステップと、
前記変曲点が検出された際に、前記電動機への回転停止信号を出力する回転制御ステップと、を含むことを特徴とする。
Further, the control method of the electric motor for rotationally driving the food mixer according to the third aspect of the present invention,
A control method of a food mixer that stirs and kneads various ingredients using a stirrer,
A torque measurement signal capturing step of capturing a torque measurement signal from a torque sensor that measures a rotation torque applied to the stirrer from a motor for rotational drive;
Excluding the minute time-varying component of the torque measurement signal, a filter processing step of generating a filtered output signal by smoothing the torque measurement signal,
A differential operation processing step of differentiating the output signal after the filter processing to calculate an increase speed of the signal and an increase acceleration,
An inflection point detecting step of detecting an inflection point of the characteristic curve of the rotational torque based on the operation result of the differential operation processing step,
A rotation control step of outputting a rotation stop signal to the electric motor when the inflection point is detected.
また、本発明の第4の観点による食品用ミキサーは、前記第1又は第2の観点において、前記各種の食材は、主にホイップクリームなどの乳製品、或いはメレンゲなどの卵白・卵黄製品であることを特長とする。 Further, in the food mixer according to the fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the various ingredients are mainly dairy products such as whipped cream or egg white / yolk products such as meringue. It is characterized by:
また、本発明の第5の観点による食品用ミキサーの回転駆動用電動機の制御方式は、前記第3の観点において、前記各種の食材は、主にホイップクリームなどの乳製品、或いはメレンゲなどの卵白・卵黄製品であることを特長とする。 Further, in the control method of the electric motor for rotationally driving a food mixer according to the fifth aspect of the present invention, in the third aspect, the various ingredients are mainly dairy products such as whipped cream or egg whites such as meringue.・ It is characterized by being an egg yolk product.
以上の解決手段を備えた本発明によれば、乳製品や卵白・卵黄食品等のデリケートな撹拌・混練処理が必要とされる食材についても、最適なミキシングをオペレーターの勘と技量に頼ることなく自動的に行うことが可能となる。 According to the present invention having the above solution, even for ingredients requiring delicate stirring and kneading treatment of dairy products, egg whites and yolk foods, etc., without relying on the intuition and skill of the operator for optimal mixing. This can be done automatically.
(1)本発明による食品用ミキサーの構成
本発明による食品用ミキサーを実現するための最良の形態である実施例について、本発明の明細書に添付した各図面を参照しつつ以下に説明を行う。
(1) Configuration of Food Mixer According to the Present Invention An embodiment which is the best mode for realizing a food mixer according to the present invention will be described below with reference to the drawings attached to the specification of the present invention. .
先ず、本発明に基づく食品用ミキサー10(以下、単に「本ミキサー10」という)の外観・構造の概略を図1に示す。因みに、図1は本ミキサー10の正面と側面の概略図を示したものであり、側面概略図に関してはその内部の一部を透視したものとなっている。なお、本ミキサー10の外観や構造は、図1に示された形状に限定されるものではなく、実際の使用形態に即して、任意に変更されるものであることは言うまでもない。
First, FIG. 1 schematically shows the appearance and structure of a food mixer 10 (hereinafter, simply referred to as “the
図1に示すとおり、本ミキサー10は、主に、回転駆動用の電動機11、トルクセンサー12、演算制御ユニット13、及びトルクセンサー12を介して回転軸が延伸された先に装着された撹拌子14(撹拌用ボウル15の内部に位置するため図示せず。)から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
電動機11は、通常の業務用の食品用ミキサーに用いられる3相200Vで出力が1〜2kW程度のモーターであれば、どのような物でも使用することが可能である。また、本実施例では電動機11は、汎用的なインバーター制御により駆動制御されるが、他の制御方法によって駆動されるものであっても良い。なお、電動機11の回転出力は、減速歯車機構(図示せず)によって適切な回転数に減速されトルクセンサー12に伝達される。
As the
トルクセンサー12は、強磁性体などの磁歪材料に加わる応力による磁歪効果を利用して、回転軸の回転トルクを測定するセンサーである。本実施例では、その測定レンジが200N・mのものを使用しているが、実際の使用態様に応じて種々の計測レンジのものを使用することが可能であることは言うまでもない。また、本実施例では、前述のように磁歪効果を応用した非接触式のトルクセンサーを用いているが、スリップリングを応用した接触式のトルクセンサーも用いても良い。
The
電動機の回転軸は、トルクセンサー12を介して更に鉛直下方に延伸され、ボウル15内部に位置する撹拌子14(図示せず)に接続される。撹拌子14は、被撹拌食材の種類に応じて、フック状やその他様々な形状の物が使用可能である。本実施例の場合は、乳製品などの混練・撹拌と泡立てを目的とするので、係る目的に特化したφ3.5mmのステンレス鋼材20本から成るホイッパ―を撹拌子として用いている。
The rotating shaft of the electric motor is further extended vertically downward through the
ボウル15は、被撹拌食材を収容するステンレス製のボウル形状容器であり、実際の実施態様に応じて種々の容量のものを用いることができる。なお、ボウル15は、被撹拌食材の出し入れを行うため、前述の回転用の電動機11とは別の補助電動機により鉛直方向に所定の長さに亘って昇降可能な構造となっているが、係る昇降機構(図示せず)については、本発明の骨子とは直接に関係しないためその説明を省略する。
The bowl 15 is a stainless steel bowl-shaped container for storing the food to be stirred, and may have various capacities depending on the actual embodiment. Note that the bowl 15 has a structure that can be moved up and down over a predetermined length in the vertical direction by an auxiliary electric motor different from the above-described
演算制御ユニット13は、本発明の要となる部位であり、その構成概略を図2のブロック図に示す。同図に示すように演算制御ユニット13は、主にフィルタ部131、微分演算部132、変曲点検出部133、回転制御部134、及び監視・制御操作パネル135を含んでいる。なお、演算制御ユニット13には、この他にも、例えば、電源部や補助電動機制御部などの部位(何れも図示せず。)も含まれるが、本発明の骨子とは直接に関係しないためその説明を省略する。
The arithmetic and
フィルタ部131は、トルクセンサー12からのトルク出力信号に含まれる微小時間変化成分を除去する、つまり出力信号を滑らかにする働きを司る部位である。これによって、トルク出力信号に含まれるノイズ成分や、正・負のピーク成分を取り除くことができるので、トルク出力信号T(t)を時間tの経過に伴って滑らかに変化する時間特性曲線として捉えることが可能となる。
The
フィルタ部131は、例えば、図3(a)に示すような抵抗RとキャパシタCで構成された低域フィルタ回路(平滑化回路)によって実現することができる。同図に示す低域フィルタ回路では信号に含まれる高周波成分が減衰されるため、その入力信号Viと出力信号Voとの比は、図3(b)に示されるような周波数特性となる。すなわち、入力に含まれる高周波のノイズ成分が除去され、トルク出力信号の平滑化(フィルタリング)が為されることになる。
The
微分演算部132は、トルク出力信号T(t)に対して、その一次微分函数T‘(t)
T‘(t)=dT(t)/dt
及び、T(t)の二次微分函数T“(t)
T“(t)=d2T(t)/dt2
を求めるための微分演算を行う部位である。因みに、トルク出力信号T(t)に対し係る微分演算処理を行うことによって、その特性曲線の増加変化傾向を解析できる。
The
T ′ (t) = dT (t) / dt
And the second derivative function T ((t) of T (t)
T "(t) = d 2 T (t) / dt 2
Is a part for performing a differential operation for obtaining. Incidentally, by performing the differential operation process on the torque output signal T (t), it is possible to analyze the increasing change tendency of the characteristic curve.
微分演算部132は、例えば、図3(c)に示すような、オペアンプ(演算増幅器)A、抵抗R、及びキャパシタCによって構成された微分回路によって実現することができる。
同図に示された微分回路では、その入力信号Viと出力信号Voとの関係は、
Vo=−RC・(dVi/dt)
となるため入力信号の微分値が出力として得られることになる。なお、係る微分回路を複数段に亘って縦続接続することにより高次の微分演算を実現することができる。
The
In the differentiating circuit shown in the figure, the relationship between the input signal Vi and the output signal Vo is
Vo = −RC · (dVi / dt)
Therefore, the differential value of the input signal is obtained as the output. Note that a higher-order differentiation operation can be realized by cascading the differentiating circuits in a plurality of stages.
変曲点検出部133は、トルク出力信号T(t)の特性曲線がプラス増加傾向から、マイナス増加傾向に変化する変曲点を検出する部位である。係る変曲点は、前述の一次微分函数T‘(t)、及び二次微分函数T“(t)のそれぞれの極性(プラス、マイナスの極性)を判定することによって検出することができる。なお、プラス増加傾向とは、T(t)の増加率が逐次増加している状態を表すものであり、マイナス増加傾向とは、T(t)のの増加率が逐次減少している状態を表すものである。
The inflection
因みに、トルク出力信号T(t)の特性曲線がプラス増加傾向を示すときは、前記2つの微分函数の極性は下記のようになり、
一次微分函数:T‘(t)>0
二次微分函数:T“(t)>0
Incidentally, when the characteristic curve of the torque output signal T (t) shows a positive increasing tendency, the polarities of the two differential functions are as follows.
First derivative function: T '(t)> 0
Second derivative function: T "(t)> 0
T(t)の特性曲線がマイナス増加傾向を示すときは、前記2つの微分函数の極性は下記のようになる。
一次微分函数:T‘(t)>0
二次微分函数:T“(t)<0
When the characteristic curve of T (t) shows a negative increasing tendency, the polarities of the two differential functions are as follows.
First derivative function: T '(t)> 0
Second derivative function: T "(t) <0
変曲点検出部133は、例えば、図3(d)に示すような論理演算回路によって構成することができる。すなわち、一次微分函数T‘をコンパレータ(比較器)1のプラス入力に接続し、二次微分函数T“の出力を、同じくコンパレータ(比較器)2のマイナス入力に接続する(各コンパレータの比較入力は零(0)電位に接続する)。そして、両コンパレータの論理積(AND)出力を求めることによって、特性曲線が変曲点、すなわち、T‘(t)>0、T“(t)<0の条件に到達したことが検出できる。
The inflection
回転制御部134は、変曲点検出部133がトルク出力信号T(t)の特性曲線の変曲点を検出した際に、係る検出信号に基づいて電動機11の制御インバーターへの停止制御信号を出力する部位である。
When the inflection
監視・制御操作パネル135は、本ミキサー10動作状態を表示すると共に、その動きを制御する部位であり、パネル上には、各種の制御スイッチやモニターランプ(何れも図示せず。)などが備えられている。また、監視・制御操作パネル135には、前述のトルク出力信号の値がリアルタイムで表示され、オペレーターが係る表示値をモニターしながら、監視・制御操作パネル135から直接に、マニュアル操作によって電動機11を制御することも可能である。
The monitoring /
なお、以上の説明では、演算制御ユニット13内部の、フィルタ部131、微分演算部132、変曲点検出部133、回転制御部134、の各部位をハードウェアによる構成ブロックとして例示したが、本発明の実施は以上示した構成に限定されるものではない。
In the above description, each part of the
例えば、演算制御ユニット13内に、その全体を制御するマイクロプロセッサ(図示せず)を設け、係るマイクロプロセッサを用いてソフトウェア処理により、前述した各部位の動作処理を行うようにしても良い。すなわち、各部位による処理過程を一連の処理プログラムとして構成し、同じく演算制御ユニット13内に設けたメモリー回路(図示せず)に当該プログラムを予め格納し、係るプログラムに応じて時系列的に制御処理を進めても良い。
For example, a microprocessor (not shown) for controlling the whole may be provided in the arithmetic and
(2)食材のミキシング時における回転トルクの時間的特性変化
次に、食材のミキシング時における撹拌用電動機の回転軸ルクの時間的な特性変化について説明を行う。図4に、一般的な食材を撹拌した場合の、時間経過に伴う回転トルクの特性曲線を示す。因みに、図4において、その縦軸は回転トルクの大きさT(t)(N・m)を表し、その横軸は時間t(秒)を表したものである。
(2) Temporal characteristic change of rotational torque at the time of mixing foodstuffs Next, a temporal change of the rotational axis torque of the stirring motor during mixing of foodstuffs will be described. FIG. 4 shows a characteristic curve of rotational torque over time when a general food material is stirred. Incidentally, in FIG. 4, the vertical axis represents the magnitude of the rotational torque T (t) (N · m), and the horizontal axis represents the time t (second).
攪拌が開始されると、図4に示す通り時間tの経過に伴いトルクT(t)は増加する。因みに、トルクT(t)の増加の様子は単調ではなく、時間領域Aでは右肩上がりに増加(つまり、プラス増加傾向を示す。)して行くが、時間t1を経過して時間領域Bに達するとその増加率が鈍化する(つまり、マイナス増加傾向に転じる。)。さらに、時間t2が経過するとトルクT(t)は最大値を示し、その後、時間領域Cに入って減少に転ずる。 When the stirring is started, the torque T (t) increases as the time t elapses as shown in FIG. Incidentally, the state of the increase in the torque T (t) is not monotonous, and increases in the right-hand direction in the time region A (that is, shows a positive increase tendency). When it reaches that rate, the rate of increase slows down (that is, it turns to a negative increasing trend). Further, when the time t2 elapses, the torque T (t) shows the maximum value, and then enters the time region C and starts decreasing.
これは、撹拌処理が進み過ぎたため、被撹拌対象物を構成する粒子が分離してしまい、被撹拌対象物の粘性抵抗が低下し始めたためである。この状態に至っては、撹拌の対象となっている食材の食感と風味が著しく損なわれてしまい、もはや商品としては流通し得ないものとなってしまう。 This is because the particles constituting the object to be stirred were separated due to excessive progress of the stirring process, and the viscosity resistance of the object to be stirred began to decrease. In this state, the texture and flavor of the foodstuff to be agitated are significantly impaired, and can no longer be distributed as a commercial product.
特に、被撹拌対象物がホイップクリームなどの乳製品の場合は、撹拌処理の進め方を注意深く行う必要があり、図4におけるトルクが最大となる時間t2では撹拌が進み過ぎて余分な泡立ち等が生じてしまう。このような食材では、むしろ時間領域AとBとの境界である時間t1付近において理想的なミキシング状態が得られるとされている。すなわち、本発明の骨子は、トルクの特性曲線に所定の演算処理を行うことにより、係る理想的なミキシング時間を求めることにある。 In particular, when the object to be stirred is a dairy product such as whipped cream, it is necessary to carefully proceed with the stirring process. At time t2 when the torque is maximized in FIG. Would. It is said that with such a food material, an ideal mixing state can be obtained near time t1, which is the boundary between the time regions A and B. That is, the gist of the present invention is to obtain such an ideal mixing time by performing a predetermined calculation process on the torque characteristic curve.
(3)本発明に基づく食品用ミキサーの制御方式
次に、図5(a)に示すフローチャートを参照しつつ、本発明に基づくミキサーの制御方式(以下、単に「本方式」という。)を、ソフトウェア処理によって実行した場合の説明を行う。
(3) Control Method of Food Mixer Based on the Present Invention Next, the control method of the mixer based on the present invention (hereinafter, simply referred to as “the present method”) will be described with reference to the flowchart shown in FIG. A description will be given of a case where the processing is executed by software processing.
本方式では、先ずステップS01において、トルクセンサー12からのトルク出力信号の取り込みが行われる。なお、係る信号取り込みの際のサンプリング時間設定や、A/D(アナログ/デジタル)変換時における量子化条件の設定に関しては、本発明の骨子とは直接に関係しないためその説明を省略する。
In this method, first, in step S01, a torque output signal from the
本方式による制御処理は、所定時間毎(例えば、数百m秒毎)の割り込みタイマーにより、ミキサーにおける撹拌処理の開始時からサイクリックに起動されるものとする。但し、
電動機11の起動時において、一時的に回転トルクがスパイク状に急上昇する場合があるため、電動機11の起動から所定時間(例えば、10秒程度)は、トルクセンサー12からのトルク出力信号の取り込みを禁止することが好ましい。
It is assumed that the control process according to the present method is cyclically started from the start of the stirring process in the mixer by an interrupt timer every predetermined time (for example, every several hundred milliseconds). However,
When the
続くステップS02において、取り込んだトルク出力信号についてのフィルタ(平滑化)処理が行われる。係る平滑化処理は、複数の処理サイクルに亘って取り込んだトルク出力信号の値をメモリ(図示せず)などにストアして置き、その平均値を取ってフィルタ処理後出力としても良いし、或いは、取り込んだトルク出力信号の移動平均値を取りつつ、その値をフィルタ処理後出力としても良い。 In the following step S02, a filter (smoothing) process is performed on the taken torque output signal. In such smoothing processing, the value of the torque output signal captured over a plurality of processing cycles may be stored in a memory (not shown) or the like, and the average value thereof may be used as an output after filtering, or Alternatively, while taking the moving average value of the fetched torque output signal, the value may be used as the output after filtering.
次のステップS03において、フィルタ処理後出力の時系列T(t)について微分演算処理を行い、前述した一次微分函数T‘、及び二次微分函数T“を算出する。 In the next step S03, a differential operation process is performed on the time series T (t) of the output after the filter processing, and the above-described first differential function T ‘and second differential function T ″ are calculated.
さらに、続くステップS04において、前ステップで算出した一次微分函数T‘、及び二次微分函数T“それぞれの極性をチェックしてトルク特性曲線の変曲点を検出する。なお、前述の図4に示したトルク特性曲線を例に取って、一次微分函数T‘、及び二次微分函数T“それぞれの極性変化の様子、ならびに特性曲線の変化の様子を図5(b)の表に示す。 Further, in the following step S04, the polarity of each of the primary differential function T 'and the secondary differential function T "calculated in the previous step is checked to detect the inflection point of the torque characteristic curve. Taking the shown torque characteristic curve as an example, the state of the polarity change of the primary differential function T 'and the secondary differential function T "and the state of the characteristic curve change are shown in the table of FIG.
そして、次のステップS05において、変曲点に到ったと判定された場合(YESの場合、すなわち、T‘>0,T“<0のとき)は、ステップS06に移行して、電動機11への停止信号を出力して処理を終了させる。一方、ステップS05において、変曲点に到達していないと判定された場合(NOの場合、すなわち、T‘>0,T“>0のとき)は、本方式の処理を休止させ次の割り込み信号によって処理サイクルが起動されるまで、一旦、マイクロプロセッサの状態をWAIT(待ち)状態に移行させる。
Then, in the next step S05, when it is determined that the inflection point has been reached (in the case of YES, that is, when T '> 0, T "<0), the process proceeds to step S06, and the process proceeds to the
以上に説明したように、本発明による食品用ミキサー、或いは食品用ミキサーの制御方式を用いれば、ホイップクリームやメレンゲなどのソフトでデリケートなミキシングが要求される食材の撹拌・混練或いは泡立てを、ミキサーのオペレーターの勘と技量に左右されることなく自動的に行うことが可能となる。それ故、撹拌不足或いは撹拌過多などによる不良品の発生を効果的に低減させることができる。 As described above, if the food mixer according to the present invention or the control method of the food mixer is used, the mixing, kneading or frothing of the ingredients required for soft and delicate mixing such as whipped cream and meringue is performed by the mixer. Can be performed automatically without being affected by the intuition and skill of the operator. Therefore, the occurrence of defective products due to insufficient stirring or excessive stirring can be effectively reduced.
なお、本発明の実施形態は、以上に説明した実施例に限定されるものではなく、例えば、各々の実施例を構成する各部位の形状や配置或いはその素材等は、本発明の趣旨を逸脱することなく、現実の実施態様に即して適宜変更ができるものであることは言うまでもない。 The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, the shape and arrangement of each part constituting each embodiment or the material thereof deviate from the gist of the present invention. It goes without saying that changes can be made as appropriate in accordance with the actual embodiment without doing so.
以上に説明した本発明の構成は、乳製品業界や製菓業界をはじめとして、食材の撹拌・混練、或いは泡立てを必要とする各種の食品業界においてもその利用が可能である。
The configuration of the present invention described above can be used in various food industries that require stirring, kneading, or whipping of ingredients, including the dairy and confectionery industries.
10 … 本発明による食品用ミキサー
11 … 回転駆動用電動機
12 … トルクセンサー
13 … 演算制御ユニット
131… フィルタ部
132… 微分演算部
133… 変曲点検出部
134… 回転制御部
135… 監視・制御操作パネル
15 … 食材収容ボウル
R … 抵抗
C … キャパシタ
A … オペアンプ(演算増幅器)
CMP… コンパレータ(比較器)
AND… 論理積ゲート回路
10
CMP ... Comparator
AND… AND gate circuit
Claims (5)
回転駆動用の電動機から撹拌子に加わる回転トルクを測定してトルク計測信号を出力するトルク測定ユニットと、
前記トルク計測信号に所定の演算処理を施し、その演算結果に基づいて前記電動機への制御信号を出力する演算制御ユニットと、を含むことを特徴とする食品用ミキサー。 A food mixer for stirring and kneading various ingredients using a stirrer,
A torque measurement unit that measures a rotation torque applied to the stirrer from the motor for rotation drive and outputs a torque measurement signal;
A mixer for performing a predetermined calculation process on the torque measurement signal and outputting a control signal to the electric motor based on the calculation result.
前記トルク計測信号についての微小時間変化成分を除去して、前記トルク計測信号の平滑化を行うフィルタ部と、
前記フィルタ部からの出力信号を微分して前記回転トルクの増加する速度及び加速度を算定する微分演算部と、
前記微分演算部の演算結果に基づいて、前記回転トルクの増加特性曲線の変曲点を検出する変曲点検出部と、
前記変曲点検出部によって前記変曲点が検出された際に、前記電動機への回転停止信号を出力する回転制御部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の食品用ミキサー。 The arithmetic and control unit,
A filter unit that removes a minute time-varying component of the torque measurement signal and smoothes the torque measurement signal,
A differential operation unit that differentiates an output signal from the filter unit to calculate a speed and an acceleration at which the rotational torque increases,
An inflection point detection unit that detects an inflection point of the rotational torque increase characteristic curve based on a calculation result of the differentiation calculation unit;
The food mixer according to claim 1, further comprising: a rotation control unit that outputs a rotation stop signal to the electric motor when the inflection point is detected by the inflection point detection unit.
回転駆動用の電動機から撹拌子に加わる回転トルクを測定するトルクセンサーからトルク計測信号を取り込むトルク計測信号取り込みステップと、
前記トルク計測信号についての微小時間変化成分を除いて、前記トルク計測信号の平滑化を図りフィルタ処理後出力信号を生成するフィルタ処理ステップと、
前記フィルタ処理後出力信号を微分して当該信号の増加速度、及び増加加速度を算定する微分演算処理ステップと、
前記微分演算処理ステップの演算結果に基づいて前記回転トルクの特性曲線の変曲点を検出する変曲点検出ステップと、
前記変曲点が検出された際に、前記電動機への回転停止信号を出力する回転制御ステップと、を含むことを特徴とする食品用ミキサーの制御方式。 A control method of a food mixer that stirs and kneads various ingredients using a stirrer,
A torque measurement signal capturing step of capturing a torque measurement signal from a torque sensor that measures a rotation torque applied to the stirrer from a motor for rotational drive;
Excluding the minute time-varying component of the torque measurement signal, a filter processing step of generating a filtered output signal by smoothing the torque measurement signal,
A differential operation processing step of differentiating the output signal after the filter processing to calculate an increase speed of the signal and an increase acceleration,
An inflection point detecting step of detecting an inflection point of the characteristic curve of the rotational torque based on the operation result of the differential operation processing step,
A rotation control step of outputting a rotation stop signal to the electric motor when the inflection point is detected, the control method for a food mixer.
4. The food mixer control method according to claim 3, wherein the various ingredients are mainly dairy products such as whipped cream or egg white / yolk products such as meringue.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018147046A JP2020020760A (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Food product mixer having rotation control function by torque detection and control system thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018147046A JP2020020760A (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Food product mixer having rotation control function by torque detection and control system thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020020760A true JP2020020760A (en) | 2020-02-06 |
Family
ID=69588438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018147046A Pending JP2020020760A (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Food product mixer having rotation control function by torque detection and control system thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020020760A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022138047A (en) * | 2021-03-09 | 2022-09-22 | 森永乳業株式会社 | Manufacturing system and program |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05261026A (en) * | 1992-02-04 | 1993-10-12 | Philips Gloeilampenfab:Nv | Food processor for cream whipping with automatic stop function |
JP2006067832A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Yamazaki Baking Co Ltd | Method, system and program for analyzing wheat flour dough kneading state |
JP2006322784A (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Koyo Electronics Ind Co Ltd | Torque detection device, rotational speed detection device and rotation angle detection device |
JP2015053861A (en) * | 2013-09-10 | 2015-03-23 | 有限会社ナカイ | Mixer operating method targeting whip food dough |
WO2015173021A1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-11-19 | BSH Hausgeräte GmbH | Autostop function in a kitchen device |
-
2018
- 2018-08-03 JP JP2018147046A patent/JP2020020760A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05261026A (en) * | 1992-02-04 | 1993-10-12 | Philips Gloeilampenfab:Nv | Food processor for cream whipping with automatic stop function |
JP2006067832A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Yamazaki Baking Co Ltd | Method, system and program for analyzing wheat flour dough kneading state |
JP2006322784A (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Koyo Electronics Ind Co Ltd | Torque detection device, rotational speed detection device and rotation angle detection device |
JP2015053861A (en) * | 2013-09-10 | 2015-03-23 | 有限会社ナカイ | Mixer operating method targeting whip food dough |
WO2015173021A1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-11-19 | BSH Hausgeräte GmbH | Autostop function in a kitchen device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022138047A (en) * | 2021-03-09 | 2022-09-22 | 森永乳業株式会社 | Manufacturing system and program |
JP7465233B2 (en) | 2021-03-09 | 2024-04-10 | 森永乳業株式会社 | Manufacturing Systems and Programs |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2016229276B2 (en) | Mixer apparatus and method | |
US9999320B2 (en) | Control system for mixers | |
US10717060B2 (en) | Programmable wireless control system for mixers | |
US10124306B2 (en) | Emergency stop system for mixers | |
US10098506B2 (en) | Gear system for mixers and mixer attachments | |
KR102585037B1 (en) | intelligent blender | |
EP2762004A2 (en) | A food kneading appliance | |
JP2020020760A (en) | Food product mixer having rotation control function by torque detection and control system thereof | |
JP5909677B2 (en) | Automatic bread machine | |
CN106455868B (en) | Automatic hold function in cooking apparatus | |
JP3730728B2 (en) | Driving method of noodle mixer | |
EP3525641B1 (en) | Bench mixer whipping process monitor | |
JP6226151B2 (en) | Automatic bread machine | |
US20230329483A1 (en) | Method of operating a stand mixer | |
JP3088888B2 (en) | Food processing machine | |
JPH07236577A (en) | Cooking device | |
JP4760674B2 (en) | Automatic bread machine | |
RU139307U1 (en) | MIXING UNIT FOR FOOD STEAMING | |
TWM521336U (en) | Temperature-sensing device of stirring bar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210802 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220830 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230307 |