JP2994592B2 - 重量測定装置 - Google Patents
重量測定装置Info
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- JP2994592B2 JP2994592B2 JP8256773A JP25677396A JP2994592B2 JP 2994592 B2 JP2994592 B2 JP 2994592B2 JP 8256773 A JP8256773 A JP 8256773A JP 25677396 A JP25677396 A JP 25677396A JP 2994592 B2 JP2994592 B2 JP 2994592B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は被測定物の重量測定
に利用する。本発明は工場の生産ラインに利用するに適
する。本発明は振動が発生している環境下で被測定物の
重量を安定的に測定する技術に関する。本発明は粉体
（粉粒体を含む）または液体を短い時間に容器に規定量
充填するために開発されたが、他に広く利用することが
できる。
に利用する。本発明は工場の生産ラインに利用するに適
する。本発明は振動が発生している環境下で被測定物の
重量を安定的に測定する技術に関する。本発明は粉体
（粉粒体を含む）または液体を短い時間に容器に規定量
充填するために開発されたが、他に広く利用することが
できる。
【０００２】
【従来の技術】洗剤などのように、商品となる物が粉体
（粉粒体を含む）または液体の場合には、この商品とな
る粉体または液体を容器に規定量充填してこれを販売す
る。したがって、この充填工程は生産ラインにおける重
要な一工程である。以下では、粉末洗剤を例にとって説
明する。
（粉粒体を含む）または液体の場合には、この商品とな
る粉体または液体を容器に規定量充填してこれを販売す
る。したがって、この充填工程は生産ラインにおける重
要な一工程である。以下では、粉末洗剤を例にとって説
明する。
【０００３】粉末洗剤を容器に規定量充填する工程で
は、初めに容器の８分目程度の量の粉末洗剤を投入する
（これを大投入という）。この大投入によって、容器を
載せた秤の台は激しく振動する。この振動が収束し、秤
の計測値が安定するのを待ち、再び秤の台に振動が発生
しないように、残りの粉末洗剤を静かに投入する（これ
を小投入という）。
は、初めに容器の８分目程度の量の粉末洗剤を投入する
（これを大投入という）。この大投入によって、容器を
載せた秤の台は激しく振動する。この振動が収束し、秤
の計測値が安定するのを待ち、再び秤の台に振動が発生
しないように、残りの粉末洗剤を静かに投入する（これ
を小投入という）。
【０００４】ここで、初めに容器の８分目程度の量の粉
末洗剤を投入するのは、これ以上の重量を投入すれば秤
の振動がさらに激しくなり、振動が収束するのに要する
時間が長くなるためである。また、この大投入の時点で
は秤が振動し、この振動のために秤が重量を計測するこ
とが困難であるため、もし、入れ過ぎとなってもこれを
検出することは不可能である。そこで、入れ過ぎること
がないようにとの配慮から８分目程度を大投入の最大限
とすることが妥当である。
末洗剤を投入するのは、これ以上の重量を投入すれば秤
の振動がさらに激しくなり、振動が収束するのに要する
時間が長くなるためである。また、この大投入の時点で
は秤が振動し、この振動のために秤が重量を計測するこ
とが困難であるため、もし、入れ過ぎとなってもこれを
検出することは不可能である。そこで、入れ過ぎること
がないようにとの配慮から８分目程度を大投入の最大限
とすることが妥当である。
【０００５】図１０は従来の充填方法を説明するための
図である。横軸に時間（ｓｅｃ）をとり、縦軸に充填量
（ｇ）をとる。図１０の例では秤の安定待時間として約
１秒を要している。大投入が開始されてから小投入が終
了するまでの時間は約５秒を要している。粉末洗剤の投
入を制御しているシャッタは、大投入および小投入のた
めに２回開閉を行っている。
図である。横軸に時間（ｓｅｃ）をとり、縦軸に充填量
（ｇ）をとる。図１０の例では秤の安定待時間として約
１秒を要している。大投入が開始されてから小投入が終
了するまでの時間は約５秒を要している。粉末洗剤の投
入を制御しているシャッタは、大投入および小投入のた
めに２回開閉を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】生産効率を向上させる
ためには、生産工程に要する時間の短縮が不可欠であ
り、粉末洗剤の容器への充填に要する時間を短縮したい
との要望がある。しかし、上述したように、充填を素早
く行うため、容器に初めから最大重量に近い重量の粉末
洗剤を投入すれば、これが秤に一層激しい振動を与える
結果となり、さらに長い時間をかけて振動の収束を待た
なければ正確な重量測定ができなくなる。また、入れ過
ぎとなり検査に不合格となる製品が増加する確率が増え
る。
ためには、生産工程に要する時間の短縮が不可欠であ
り、粉末洗剤の容器への充填に要する時間を短縮したい
との要望がある。しかし、上述したように、充填を素早
く行うため、容器に初めから最大重量に近い重量の粉末
洗剤を投入すれば、これが秤に一層激しい振動を与える
結果となり、さらに長い時間をかけて振動の収束を待た
なければ正確な重量測定ができなくなる。また、入れ過
ぎとなり検査に不合格となる製品が増加する確率が増え
る。
【０００７】また、従来例の方法では、大投入を行って
からシャッタを閉じ、秤の安定を待つため、１工程の中
で２回、シャッタの開閉を行うため、機械的な動作に要
する時間にも数秒程度を要する。
からシャッタを閉じ、秤の安定を待つため、１工程の中
で２回、シャッタの開閉を行うため、機械的な動作に要
する時間にも数秒程度を要する。
【０００８】図１１はロードセルの衝突ノイズおよび固
有振動を示す図である。固有振動はロードセルに一定の
瞬発力を与えると発生する規則的な振動であり、衝突ノ
イズはロードセルに被測定物が衝突することにより発生
する不規則な振動である。ローパスフィルタあるいはカ
ルマンフィルタを用いることにより、信号を平滑化する
ことでロードセルの固有振動を除去する技術は知られて
いる（特開平５−２５６６８７、特開平７−２５６２１
６、特開平７−３３３０４５、特公平５−６９１７５、
特開平２−２２７０３）。しかし、被測定物の衝突に起
因する不規則な振動である衝突ノイズについては、これ
を除去する技術の開示はない。
有振動を示す図である。固有振動はロードセルに一定の
瞬発力を与えると発生する規則的な振動であり、衝突ノ
イズはロードセルに被測定物が衝突することにより発生
する不規則な振動である。ローパスフィルタあるいはカ
ルマンフィルタを用いることにより、信号を平滑化する
ことでロードセルの固有振動を除去する技術は知られて
いる（特開平５−２５６６８７、特開平７−２５６２１
６、特開平７−３３３０４５、特公平５−６９１７５、
特開平２−２２７０３）。しかし、被測定物の衝突に起
因する不規則な振動である衝突ノイズについては、これ
を除去する技術の開示はない。
【０００９】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、充填工程に要する時間を短縮することができ
る重量測定装置を提供することを目的とする。本発明
は、秤の振動の収束を待つことなく被測定物の重量を測
定することができる重量測定装置を提供することを目的
とする。本発明は、被測定物を載せた秤の振動の有無に
かかわらず被測定物の重量を測定することができる重量
測定装置を提供することを目的とする。
であって、充填工程に要する時間を短縮することができ
る重量測定装置を提供することを目的とする。本発明
は、秤の振動の収束を待つことなく被測定物の重量を測
定することができる重量測定装置を提供することを目的
とする。本発明は、被測定物を載せた秤の振動の有無に
かかわらず被測定物の重量を測定することができる重量
測定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、ロードセル
と、このロードセルにより支持され被測定物を載置する
台と、前記ロードセルの変位に対応する電気信号を前記
被測定物の重量値に変換する手段とを備えた重量測定装
置である。本発明の特徴とするところは、被測定物が前
記台の上に落下することにより発生する前記台の振動の
記録を保持する手段と、この記録を参照し被測定物の重
量値を前記振動が生じている期間に演算する手段とを備
えたところにある。
と、このロードセルにより支持され被測定物を載置する
台と、前記ロードセルの変位に対応する電気信号を前記
被測定物の重量値に変換する手段とを備えた重量測定装
置である。本発明の特徴とするところは、被測定物が前
記台の上に落下することにより発生する前記台の振動の
記録を保持する手段と、この記録を参照し被測定物の重
量値を前記振動が生じている期間に演算する手段とを備
えたところにある。
【００１１】すなわち、重量値の振動の状況によって被
測定物の重量値を測定することにより、秤の台が振動し
ている時間内でも被測定物の重量値を測定することがで
きる。したがって、秤の台の振動が収束するまで測定を
待つ必要がなくなる。これにより、初めから最大重量に
近い重量の被測定物を投入し、これによる振動が発生し
ても重量測定には何らの支障もないため、初めは控え目
に投入するといった配慮をする必要がなくなる。その他
にも、例えば、１回目の被測定物の投入を行ってから、
いったんシャッタを閉じて振動の収束を待ち、再び、シ
ャッタを開いて２回目の投入を行うといった複雑な工程
を用いることなく、連続的に規定値までの投入を行うこ
とができるため、シャッタの開閉に要する時間なども短
縮することができる。
測定物の重量値を測定することにより、秤の台が振動し
ている時間内でも被測定物の重量値を測定することがで
きる。したがって、秤の台の振動が収束するまで測定を
待つ必要がなくなる。これにより、初めから最大重量に
近い重量の被測定物を投入し、これによる振動が発生し
ても重量測定には何らの支障もないため、初めは控え目
に投入するといった配慮をする必要がなくなる。その他
にも、例えば、１回目の被測定物の投入を行ってから、
いったんシャッタを閉じて振動の収束を待ち、再び、シ
ャッタを開いて２回目の投入を行うといった複雑な工程
を用いることなく、連続的に規定値までの投入を行うこ
とができるため、シャッタの開閉に要する時間なども短
縮することができる。
【００１２】前記記録は前記台を押下する際に発生する
反発力ｋおよび抵抗ｃをモデル化したパラメータを含
み、前記演算する手段は、時間ｔとともに変化する前記
ロードセルの変位をｘ(t) 、被測定物の前記台への衝突
速度をＵ0 、重力加速度をＧとするとき、重量値ｍ(t)
を ｍ(t) ＝〔（−ｋ・ｘ(t) −ｃ・ｄｘ／ｄｔ）／
（（（ｄｘ／ｄｔ−Ｕ0 ）・ｄ／ｄｔ）＋（ｄ2 ｘ／ｄ
ｔ2 ）−Ｇ）〕 として演算することができる。このとき、前記衝突速度
Ｕ0 は、被測定物として特定の物理的性質を有する物体
について、あらかじめ定められた高さから落下させたと
きの衝突速度が測定され、前記記録の一部として保持さ
れることが望ましい。この衝突速度Ｕ0 については、常
時、測定を行いながら重量値ｍ（ｔ）を演算することも
できる。しかしながら、被測定物として特定の物理的性
質を有する物体の重量値ｍ（ｔ）を繰り返し測定すると
きには衝突速度Ｕ0 を前記記録の一部として保持するこ
とにより処理時間を短縮することができる。
反発力ｋおよび抵抗ｃをモデル化したパラメータを含
み、前記演算する手段は、時間ｔとともに変化する前記
ロードセルの変位をｘ(t) 、被測定物の前記台への衝突
速度をＵ0 、重力加速度をＧとするとき、重量値ｍ(t)
を ｍ(t) ＝〔（−ｋ・ｘ(t) −ｃ・ｄｘ／ｄｔ）／
（（（ｄｘ／ｄｔ−Ｕ0 ）・ｄ／ｄｔ）＋（ｄ2 ｘ／ｄ
ｔ2 ）−Ｇ）〕 として演算することができる。このとき、前記衝突速度
Ｕ0 は、被測定物として特定の物理的性質を有する物体
について、あらかじめ定められた高さから落下させたと
きの衝突速度が測定され、前記記録の一部として保持さ
れることが望ましい。この衝突速度Ｕ0 については、常
時、測定を行いながら重量値ｍ（ｔ）を演算することも
できる。しかしながら、被測定物として特定の物理的性
質を有する物体の重量値ｍ（ｔ）を繰り返し測定すると
きには衝突速度Ｕ0 を前記記録の一部として保持するこ
とにより処理時間を短縮することができる。
【００１３】すなわち、運動方程式の逆解法を行い、動
的に変化する重量を逐次同定することにより、振動する
ロードセルの出力電圧値を入力として安定した被測定物
の重量値を得ることができる。
的に変化する重量を逐次同定することにより、振動する
ロードセルの出力電圧値を入力として安定した被測定物
の重量値を得ることができる。
【００１４】前記特定の物理的特性を有する物体は粉体
であることができる。また、前記粉体はある時間にわた
り連続的に前記台の上に供給されるようにすることがで
きる。さらに、前記粉体の単位時間当たりの供給量は時
間の経過とともに小さくなるようにすることができる。
であることができる。また、前記粉体はある時間にわた
り連続的に前記台の上に供給されるようにすることがで
きる。さらに、前記粉体の単位時間当たりの供給量は時
間の経過とともに小さくなるようにすることができる。
【００１５】これにより、例えば、粉末洗剤を容器に充
填する工程に利用することができる。このとき、連続的
に供給される粉末洗剤の重量を逐次測定することができ
る。また、粉末洗剤の供給量を徐々に絞り、規定値に合
わせるように制御することができる。
填する工程に利用することができる。このとき、連続的
に供給される粉末洗剤の重量を逐次測定することができ
る。また、粉末洗剤の供給量を徐々に絞り、規定値に合
わせるように制御することができる。
【００１６】前記演算する手段により演算された重量値
が所定重量値に達したときに出力信号を発生する手段を
備えることが望ましい。この出力信号により前記粉体の
供給を自動的に停止させる手段を備えることもできる。
が所定重量値に達したときに出力信号を発生する手段を
備えることが望ましい。この出力信号により前記粉体の
供給を自動的に停止させる手段を備えることもできる。
【００１７】本発明は、粉体（または粉粒体）の他に、
液体についても適用することができる。
液体についても適用することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
【００１９】
【実施例】本発明実施例の構成を図１を参照して説明す
る。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。
本発明実施例は粉末洗剤を容器に規定量充填する生産工
程に実施される。
る。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。
本発明実施例は粉末洗剤を容器に規定量充填する生産工
程に実施される。
【００２０】本発明は、ロードセル２と、このロードセ
ル２により支持され被測定物を載置する台１と、ロード
セル２の変位に対応する電気信号を前記被測定物の重量
値に変換する手段としての変換部６とを備えた重量測定
装置である。
ル２により支持され被測定物を載置する台１と、ロード
セル２の変位に対応する電気信号を前記被測定物の重量
値に変換する手段としての変換部６とを備えた重量測定
装置である。
【００２１】ここで、本発明の特徴とするところは、被
測定物が台１の上に落下することにより発生する台１の
振動の記録を保持する手段としての係数設定部１１と、
この記録を参照し被測定物の重量値を前記振動が生じて
いる期間に演算する手段としてのフィルタ部７とを備え
たところにある。
測定物が台１の上に落下することにより発生する台１の
振動の記録を保持する手段としての係数設定部１１と、
この記録を参照し被測定物の重量値を前記振動が生じて
いる期間に演算する手段としてのフィルタ部７とを備え
たところにある。
【００２２】前記記録は台１を押下する際に発生する反
発力ｋおよび抵抗ｃをモデル化したパラメータを含み、
フィルタ部７は、時間ｔとともに変化するロードセル２
の変位をｘ(t) 、被測定物の台１への衝突速度をＵ0 、
重力加速度をＧとするとき、重量値ｍ(t) を ｍ(t) ＝〔（−ｋ・ｘ(t) −ｃ・ｄｘ／ｄｔ）／
（（（ｄｘ／ｄｔ−Ｕ0 ）・ｄ／ｄｔ）＋（ｄ2 ｘ／ｄ
ｔ2 ）−Ｇ）〕 として演算する。
発力ｋおよび抵抗ｃをモデル化したパラメータを含み、
フィルタ部７は、時間ｔとともに変化するロードセル２
の変位をｘ(t) 、被測定物の台１への衝突速度をＵ0 、
重力加速度をＧとするとき、重量値ｍ(t) を ｍ(t) ＝〔（−ｋ・ｘ(t) −ｃ・ｄｘ／ｄｔ）／
（（（ｄｘ／ｄｔ−Ｕ0 ）・ｄ／ｄｔ）＋（ｄ2 ｘ／ｄ
ｔ2 ）−Ｇ）〕 として演算する。
【００２３】前記衝突速度Ｕ0 は、被測定物として特定
の物理的性質を有する物体について、あらかじめ定めら
れた高さから落下させたときの衝突速度が測定され、係
数設定部１１に前記記録の一部として保持される。
の物理的性質を有する物体について、あらかじめ定めら
れた高さから落下させたときの衝突速度が測定され、係
数設定部１１に前記記録の一部として保持される。
【００２４】前記特定の物理的特性を有する物体は、本
発明実施例では粉末洗剤である。また、粉末洗剤はある
時間にわたり連続的に台１の上に供給される。さらに、
粉末洗剤の単位時間当たりの供給量は時間の経過ととも
に小さくなる。
発明実施例では粉末洗剤である。また、粉末洗剤はある
時間にわたり連続的に台１の上に供給される。さらに、
粉末洗剤の単位時間当たりの供給量は時間の経過ととも
に小さくなる。
【００２５】フィルタ部７により演算された重量値が所
定重量値に達したときに出力信号を発生し、この出力信
号により粉末洗剤の供給を自動的に調整するように生産
ラインの制御を行っている。
定重量値に達したときに出力信号を発生し、この出力信
号により粉末洗剤の供給を自動的に調整するように生産
ラインの制御を行っている。
【００２６】本発明実施例の動作を説明する。台１の上
には、被測定物が載せられる。本発明実施例では、被測
定物は粉末洗剤である。台１に結合されているロードセ
ル２は粉末洗剤の重量によって押下げられ、その変位量
に比例した電圧を発生する。この電圧は信号増幅器３に
よって増幅され、ローパスフィルタ４に入力される。ロ
ーパスフィルタ４は、サンプリング定理に基づく、アン
チエリアシングフィルタとして動作する。ローパスフィ
ルタ４の出力は、１ｋＨｚでサンプリングするＡＤ変換
器５によりディジタル信号に変換される。ＡＤ変換器５
の出力はキャリブレーション装置１０によって定期的に
較正される。変換部６はＡＤ変換器５の出力電圧をロー
ドセル２の出力重量値として変換する。フィルタ部７は
このロードセル２の出力重量値を入力し粉末洗剤の重量
値を出力する。このとき、出力重量値は大投入の衝撃に
よって激しく振動している。係数設定部１１により設定
された係数を用いた演算を行うことにより、フィルタ部
７はこの振動を論理的に吸収し安定した重量値を出力す
る。この重量値は表示装置９により数字として表示され
る。また、出力装置８により生産ラインの自動制御装置
に制御信号を送出することができる。
には、被測定物が載せられる。本発明実施例では、被測
定物は粉末洗剤である。台１に結合されているロードセ
ル２は粉末洗剤の重量によって押下げられ、その変位量
に比例した電圧を発生する。この電圧は信号増幅器３に
よって増幅され、ローパスフィルタ４に入力される。ロ
ーパスフィルタ４は、サンプリング定理に基づく、アン
チエリアシングフィルタとして動作する。ローパスフィ
ルタ４の出力は、１ｋＨｚでサンプリングするＡＤ変換
器５によりディジタル信号に変換される。ＡＤ変換器５
の出力はキャリブレーション装置１０によって定期的に
較正される。変換部６はＡＤ変換器５の出力電圧をロー
ドセル２の出力重量値として変換する。フィルタ部７は
このロードセル２の出力重量値を入力し粉末洗剤の重量
値を出力する。このとき、出力重量値は大投入の衝撃に
よって激しく振動している。係数設定部１１により設定
された係数を用いた演算を行うことにより、フィルタ部
７はこの振動を論理的に吸収し安定した重量値を出力す
る。この重量値は表示装置９により数字として表示され
る。また、出力装置８により生産ラインの自動制御装置
に制御信号を送出することができる。
【００２７】ここで、ロードセルのモデル化について図
２および図３を参照して説明する。図２はモデル化され
たロードセルを示す図である。図３は係数設定アルゴリ
ズムを示すフローチャートである。ロードセル２を図２
に示すような反発力ｋおよび抵抗ｃによりモデル化す
る。既知の重さＷ0 を持つ物体をロードセル２の上に載
せ、瞬発力を加えてロードセル２の持つ固有振動を発生
させる。図３に示すように、まず、既知の重さＷ0 およ
びサンプリング回数Ｎを設定する（Ｓ１）。初期化（ｊ
＝０）を行い（Ｓ２）、ロードセル出力重量値のサンプ
リングを行う（Ｓ３）。時間に関する１階微分 ｄｗj ／ｄｔ と、時間に関する２階微分 ｄ2 ｗj ／ｄｔ2 を求める（Ｓ４）。続いて、 （１／（ｗj −ｗ0 ））・（ｗ0 ／Ｇ）・（ｄ2 ｗj ／
ｄｔ2 ） と、 （１／（ｗj −ｗ0 ））・（ｄｗj ／ｄｔ） とでデータの組みをつくる（Ｓ５）。あらかじめ設定さ
れたサンプリング回数Ｎまで上記手順を繰り返す（Ｓ
６）。Ｎ個のデータの組を使って最小２乗法で反発力ｋ
および抵抗ｃを決定する（Ｓ７）。反発力ｋおよび抵抗
ｃは、これらのデータの組について線形の関係にあるた
め最小２乗法によって決定できる。反発力ｋおよび抵抗
ｃが ｋ＜０ ｏｒ ｃ＜０ でなければ（Ｓ８）フローを終了する。
２および図３を参照して説明する。図２はモデル化され
たロードセルを示す図である。図３は係数設定アルゴリ
ズムを示すフローチャートである。ロードセル２を図２
に示すような反発力ｋおよび抵抗ｃによりモデル化す
る。既知の重さＷ0 を持つ物体をロードセル２の上に載
せ、瞬発力を加えてロードセル２の持つ固有振動を発生
させる。図３に示すように、まず、既知の重さＷ0 およ
びサンプリング回数Ｎを設定する（Ｓ１）。初期化（ｊ
＝０）を行い（Ｓ２）、ロードセル出力重量値のサンプ
リングを行う（Ｓ３）。時間に関する１階微分 ｄｗj ／ｄｔ と、時間に関する２階微分 ｄ2 ｗj ／ｄｔ2 を求める（Ｓ４）。続いて、 （１／（ｗj −ｗ0 ））・（ｗ0 ／Ｇ）・（ｄ2 ｗj ／
ｄｔ2 ） と、 （１／（ｗj −ｗ0 ））・（ｄｗj ／ｄｔ） とでデータの組みをつくる（Ｓ５）。あらかじめ設定さ
れたサンプリング回数Ｎまで上記手順を繰り返す（Ｓ
６）。Ｎ個のデータの組を使って最小２乗法で反発力ｋ
および抵抗ｃを決定する（Ｓ７）。反発力ｋおよび抵抗
ｃは、これらのデータの組について線形の関係にあるた
め最小２乗法によって決定できる。反発力ｋおよび抵抗
ｃが ｋ＜０ ｏｒ ｃ＜０ でなければ（Ｓ８）フローを終了する。
【００２８】このようにモデル化されたロードセル２を
用いてフィルタ部７の係数の設定を行う。図４は反発力
ｋおよび抵抗ｃを用いてフィルタ部７の出力重量値と実
際の重量変化がほぼ一致していることを示すために行っ
た実験を説明するための図である。この例では、図４に
示すように、１個の重量が１．０７ｇのボールを角度θ
（＝４５°）で台１の上に連続的に自由落下させる。こ
のときのフィルタ部７から出力される重量値〔ｇ〕と、
実際の重量値ｍ(t) とを時間の経過とともに比較する。
時間ｔとともに変化する重量値ｍ(t) は、 ｍ(t) ＝σ・（１／２）・Ｇ・ｓｉｎθ・ｔ2 により与えられる。ただし、ｔは時間（ｓｅｃ）であ
り、σはボール列の単位長さあたりの重量（１．７８ｇ
／ｃｍ）である。この比較結果により、反発力ｋおよび
抵抗ｃを用いたフィルタ部７の出力重量値と実際の重量
変化がほぼ一致していることがわかる。図５はフィルタ
部７の出力重量値（破線で示す）と実際の重量値（細い
実線で示す）との関係を示す図である。横軸に時間（ｓ
ｅｃ）をとり、縦軸に重量（ｇ）をとる。図４に示した
装置構成を用いて８０個のボールを落下させ、フィルタ
部７の被測定物のロードセル２への衝突速度Ｕ0 を設定
する。図３に示すように設定された反発力ｋおよび抵抗
ｃと、図４に示すように設定された衝突速度Ｕ0 を用い
て、図５に示すように、ボールを台１上に落下させなが
ら時間の経過にしたがって変化するフィルタ部７の出力
重量値を測定した。激しく振動するロードセル出力値
（太い実線で示す）に対し、フィルタ部７の出力重量値
と実際の重量値とがほぼ一致して安定的に測定されてい
ることがわかる。
用いてフィルタ部７の係数の設定を行う。図４は反発力
ｋおよび抵抗ｃを用いてフィルタ部７の出力重量値と実
際の重量変化がほぼ一致していることを示すために行っ
た実験を説明するための図である。この例では、図４に
示すように、１個の重量が１．０７ｇのボールを角度θ
（＝４５°）で台１の上に連続的に自由落下させる。こ
のときのフィルタ部７から出力される重量値〔ｇ〕と、
実際の重量値ｍ(t) とを時間の経過とともに比較する。
時間ｔとともに変化する重量値ｍ(t) は、 ｍ(t) ＝σ・（１／２）・Ｇ・ｓｉｎθ・ｔ2 により与えられる。ただし、ｔは時間（ｓｅｃ）であ
り、σはボール列の単位長さあたりの重量（１．７８ｇ
／ｃｍ）である。この比較結果により、反発力ｋおよび
抵抗ｃを用いたフィルタ部７の出力重量値と実際の重量
変化がほぼ一致していることがわかる。図５はフィルタ
部７の出力重量値（破線で示す）と実際の重量値（細い
実線で示す）との関係を示す図である。横軸に時間（ｓ
ｅｃ）をとり、縦軸に重量（ｇ）をとる。図４に示した
装置構成を用いて８０個のボールを落下させ、フィルタ
部７の被測定物のロードセル２への衝突速度Ｕ0 を設定
する。図３に示すように設定された反発力ｋおよび抵抗
ｃと、図４に示すように設定された衝突速度Ｕ0 を用い
て、図５に示すように、ボールを台１上に落下させなが
ら時間の経過にしたがって変化するフィルタ部７の出力
重量値を測定した。激しく振動するロードセル出力値
（太い実線で示す）に対し、フィルタ部７の出力重量値
と実際の重量値とがほぼ一致して安定的に測定されてい
ることがわかる。
【００２９】本発明実施例では、図３で示した方法によ
って反発力ｋおよび抵抗ｃを求め、粉末洗剤の衝突速度
Ｕ0 は別途測定し、粉末洗剤の製造ラインにおける充填
工程の制御を行う。図６は粉末洗剤の製造ラインにおけ
る充填工程の動作を示すフローチャートである。起動ス
イッチをオンし（Ｓ１１）、充填時間計測タイマを起動
し、重量計測を開始する（Ｓ１２）。このとき、フィル
タ出力重量値を重量計測データとして逐次受けとる。大
投入位置にシャッタを移動して大投入を行う（Ｓ１
３）。このとき、 充填量＞大投入充填量−大投入時の落差量 であれば（Ｓ１４）、小投入位置にシャッタを移動して
小投入を行う（Ｓ１５）。フィルタ部７から出力された
重量値の高周波ノイズを取り除くためにローパスフィル
タ４により移動平均を導入し、充填量の精度を保証する
（Ｓ１６）。このとき、 充填量＜目標充填量−小投入時の落差量 であれば（Ｓ１７）、シャッタを閉じる（Ｓ１８）。充
填時間測定タイマを停止する（Ｓ１９）。
って反発力ｋおよび抵抗ｃを求め、粉末洗剤の衝突速度
Ｕ0 は別途測定し、粉末洗剤の製造ラインにおける充填
工程の制御を行う。図６は粉末洗剤の製造ラインにおけ
る充填工程の動作を示すフローチャートである。起動ス
イッチをオンし（Ｓ１１）、充填時間計測タイマを起動
し、重量計測を開始する（Ｓ１２）。このとき、フィル
タ出力重量値を重量計測データとして逐次受けとる。大
投入位置にシャッタを移動して大投入を行う（Ｓ１
３）。このとき、 充填量＞大投入充填量−大投入時の落差量 であれば（Ｓ１４）、小投入位置にシャッタを移動して
小投入を行う（Ｓ１５）。フィルタ部７から出力された
重量値の高周波ノイズを取り除くためにローパスフィル
タ４により移動平均を導入し、充填量の精度を保証する
（Ｓ１６）。このとき、 充填量＜目標充填量−小投入時の落差量 であれば（Ｓ１７）、シャッタを閉じる（Ｓ１８）。充
填時間測定タイマを停止する（Ｓ１９）。
【００３０】図７は充填量曲線とシャッタ開度曲線との
関係を示す図である。横軸に時間をとり、縦軸に充填量
をとる。大投入のためシャッタが開かれると、落差のた
め一定の時間遅れがあり、フィルタ部７の出力重量値が
上昇を始める。充填量が所定の値に達すると小投入が行
われるが、このとき、シャッタ開度は絞り込まれる。し
かし、従来例のように、シャッタを閉じることはなく、
流出量が減少するだけである。大投入量をＷd とし、大
投入の落差量をΔＷd とすれば、充填量が、 Ｗd −ΔＷd となった時点でシャッタの開度Ｘ１が開度Ｘ２まで絞り
込まれ、小投入が行われる。目標充填量をＷＬとし、小
投入の落差量をΔＷS とすれば、充填量が、 ＷＬ−ΔＷS となった時点でシャッタを閉じる。
関係を示す図である。横軸に時間をとり、縦軸に充填量
をとる。大投入のためシャッタが開かれると、落差のた
め一定の時間遅れがあり、フィルタ部７の出力重量値が
上昇を始める。充填量が所定の値に達すると小投入が行
われるが、このとき、シャッタ開度は絞り込まれる。し
かし、従来例のように、シャッタを閉じることはなく、
流出量が減少するだけである。大投入量をＷd とし、大
投入の落差量をΔＷd とすれば、充填量が、 Ｗd −ΔＷd となった時点でシャッタの開度Ｘ１が開度Ｘ２まで絞り
込まれ、小投入が行われる。目標充填量をＷＬとし、小
投入の落差量をΔＷS とすれば、充填量が、 ＷＬ−ΔＷS となった時点でシャッタを閉じる。
【００３１】図８は本発明実施例の実測データを示す図
であるが、大投入終了後に小投入が行われ、この小投入
が終了するまでに要する投入所要時間は０．９１４秒で
あった。この後に落差量の分の投入時間があり、粉末洗
剤１５００ｇを容器に充填する場合には、約１秒により
充填工程を完了することができる。
であるが、大投入終了後に小投入が行われ、この小投入
が終了するまでに要する投入所要時間は０．９１４秒で
あった。この後に落差量の分の投入時間があり、粉末洗
剤１５００ｇを容器に充填する場合には、約１秒により
充填工程を完了することができる。
【００３２】図９はフィルタ部７の動作を示すフローチ
ャートである。まず、ｉ＝０、ｍ0＝０．０として初期
化が行われる（Ｓ２１）。続いて、ロードセル出力重量
値（ｗi ）のサンプリングが行われる（Ｓ２２）。時間
に関する１階微分 ｄｗi ／ｄｔ と、時間に関する２階微分 ｄ2 ｗi ／ｄｔ2 を求める（Ｓ２３）。続いて、 〔（１／ｋ・ｄｗ／ｄｔ）−Ｕ0 〕ｄｍ／ｄｔ ＋〔（１／ｋ・ｄ2 ｗ／ｄｔ2 ）−Ｇ〕・ｍ(t) ＝−ｗ−ｃ／ｋ・ｄｗ／ｄｔ を逐次収集されるデータを用いて解いてゆく。ここでは
差分解法として、 ｍi ＝〔（−ｗi −ｃ／ｋ・ｄｗi ／ｄｔ）／（１／ｋ
・ｄｗi ／ｄｔ−Ｕ0 ）〕Δｔ−〔〔（１／ｋ・ ｄ2
ｗi ／ｄｔ2 −Ｇ）／（１／ｋ・ｄｗi ／ｄｔ−
Ｕ0 ）〕−１〕ｍi-1 を用いた（Ｓ２４）。これによりサンプリングタイミン
グＴi における重量ＷＴi の出力 ＷＴi ＝ｍi ×Ｇ を行う（Ｓ２５）。
ャートである。まず、ｉ＝０、ｍ0＝０．０として初期
化が行われる（Ｓ２１）。続いて、ロードセル出力重量
値（ｗi ）のサンプリングが行われる（Ｓ２２）。時間
に関する１階微分 ｄｗi ／ｄｔ と、時間に関する２階微分 ｄ2 ｗi ／ｄｔ2 を求める（Ｓ２３）。続いて、 〔（１／ｋ・ｄｗ／ｄｔ）−Ｕ0 〕ｄｍ／ｄｔ ＋〔（１／ｋ・ｄ2 ｗ／ｄｔ2 ）−Ｇ〕・ｍ(t) ＝−ｗ−ｃ／ｋ・ｄｗ／ｄｔ を逐次収集されるデータを用いて解いてゆく。ここでは
差分解法として、 ｍi ＝〔（−ｗi −ｃ／ｋ・ｄｗi ／ｄｔ）／（１／ｋ
・ｄｗi ／ｄｔ−Ｕ0 ）〕Δｔ−〔〔（１／ｋ・ ｄ2
ｗi ／ｄｔ2 −Ｇ）／（１／ｋ・ｄｗi ／ｄｔ−
Ｕ0 ）〕−１〕ｍi-1 を用いた（Ｓ２４）。これによりサンプリングタイミン
グＴi における重量ＷＴi の出力 ＷＴi ＝ｍi ×Ｇ を行う（Ｓ２５）。
【００３３】本発明実施例は、粉体である粉末洗剤を例
にとって説明したが、この他に粉粒体、あるいは液体に
ついても同様に説明することができる。
にとって説明したが、この他に粉粒体、あるいは液体に
ついても同様に説明することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
秤の振動の収束を待つことなく被測定物の重量を測定す
ることができるため、充填工程に要する時間を短縮する
ことができる。また、本発明によれば、被測定物を載せ
た秤の振動の有無にかかわらず被測定物の重量を測定す
ることができる重量測定装置を実現することができる。
秤の振動の収束を待つことなく被測定物の重量を測定す
ることができるため、充填工程に要する時間を短縮する
ことができる。また、本発明によれば、被測定物を載せ
た秤の振動の有無にかかわらず被測定物の重量を測定す
ることができる重量測定装置を実現することができる。
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】モデル化されたロードセルを示す図。
【図３】係数設定アルゴリズムを示すフローチャート。
【図４】フィルタ部の出力重量値と実際の重量変化がほ
ぼ一致していることを示すための実験を説明するための
図。
ぼ一致していることを示すための実験を説明するための
図。
【図５】フィルタ部の出力重量値と実際の重量値との関
係を示す図。
係を示す図。
【図６】粉末洗剤の製造ラインにおける充填工程の動作
を示すフローチャート。
を示すフローチャート。
【図７】充填量曲線とシャッタ開度曲線との関係を示す
図。
図。
【図８】本発明実施例の実測データを示す図。
【図９】フィルタ部の動作を示すフローチャート。
【図１０】従来の充填方法を説明するための図。
【図１１】ロードセルの衝突ノイズおよび固有振動を示
す図。
す図。
１ 台 ２ ロードセル ３ 信号増幅器 ４ ローパスフィルタ ５ ＡＤ変換器 ６ 変換部 ７ フィルタ部 ８ 出力装置 ９ 表示装置 １０ キャリブレーション装置 １１ 係数設定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−274224（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−26911（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34189（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−83918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−109826（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−265121（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01G 23/01 G01G 23/36 G01G 23/37 G01G 13/00 - 13/34
Claims (8)
- 【請求項１】 ロードセルと、このロードセルにより支
持され被測定物を載置する台と、前記ロードセルの変位
に対応する電気信号を前記被測定物の重量値に変換する
手段とを備えた重量測定装置において、前記ロードセルを反発力および抵抗からなるものとして
物体が前記台の上に落下したときに発生する前記台の振
動に基づいて得られたロードセルの反発力および抵抗 の
データを保持する手段と、前記データおよび時間ととも
に変化する前記電気信号から被測定物の重量値を演算す
る手段とを備えたことを特徴とする重量測定装置。 - 【請求項２】 前記データは前記台を押下する際に発生
する反発力ｋおよび抵抗ｃをモデル化したパラメータを
含み、 前記演算する手段は、時間ｔとともに変化する前記ロー
ドセルの変位をｘ(t)、被測定物の前記台への衝突速度
をＵ0 、重力加速度をＧとするとき、重量値ｍ(t) を ｍ(t) ＝〔（−ｋ・ｘ(t) −ｃ・ｄｘ／ｄｔ）／ （（（ｄｘ／ｄｔ−Ｕ0 ）・ｄ／ｄｔ）＋（ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ）−Ｇ）〕 として演算する請求項１記載の重量測定装置。 - 【請求項３】 前記衝突速度Ｕ0 は、被測定物として特
定の物理的性質を有する物体について、あらかじめ定め
られた高さから落下させたときの衝突速度が測定され、
前記データの一部として保持される請求項２記載の重量
測定装置。 - 【請求項４】 前記特定の物理的特性を有する物体は粉
体である請求項３記載の重量測定装置。 - 【請求項５】 前記粉体はある時間にわたり連続的に前
記台の上に供給される請求項４記載の重量測定装置。 - 【請求項６】 前記粉体の単位時間当たりの供給量は時
間の経過とともに小さくなる請求項５記載の重量測定装
置。 - 【請求項７】 前記演算する手段により演算された重量
値が所定重量値に達したときに出力信号を発生する手段
を備えた請求項５または６記載の重量測定装置。 - 【請求項８】 前記出力信号により前記粉体の供給を自
動的に停止させる手段を備えた請求項７記載の重量測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8256773A JP2994592B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 重量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8256773A JP2994592B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 重量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104053A JPH10104053A (ja) | 1998-04-24 |
| JP2994592B2 true JP2994592B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=17297254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8256773A Expired - Fee Related JP2994592B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 重量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994592B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013143560A1 (de) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | Red Bull Gmbh | Aufbewahrungseinrichtung für gegenstände mit einer beladungszustandseinrichtung und einer benutzererfassungseinrichtung |
| WO2013143559A1 (de) * | 2012-03-29 | 2013-10-03 | Red Bull Gmbh | Aufbewahrungseinrichtung für gegenstände mit einer beladungszustanderfassungseinrichtung zur erfassung einer entnahme, einer beladung und/oder des beladungszustands der aufbewahrungseinrichtung |
| CN103844423B (zh) * | 2012-12-05 | 2015-06-10 | 福建汇达时装有限公司 | 自动充绒方法及自动充绒设备 |
| CN106292555B (zh) * | 2015-05-18 | 2018-11-02 | 梅特勒-托利多(常州)测量技术有限公司 | 用于包装、灌装或配料的控制系统及方法 |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP8256773A patent/JP2994592B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10104053A (ja) | 1998-04-24 |
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