JP3469367B2 - 多点セル型計量装置 - Google Patents

多点セル型計量装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、計量コンベアを支持
する複数の計量セルからの計量信号を加算して、計量コ
ンベア上を移動する物品の重量を計測する多点セル型計
量装置に関し、その計測の高速,高精度化に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、計量装置の計量信号は、計量対
象の物品を載荷したときの衝撃や重量検出系の固有振動
の影響を受けて、物品の重量を示す真の計量信号にその
重量に応じた機械振動成分が重畳されている。このた
め、真の計量信号を得るには、このような不要な成分を
フィルタによって除去する必要がある。なお、この重量
検出系の固有振動とは、物品載荷時の載台とこれを支持
する計量セル(ロードセル)とからなる重量検出系にお
ける減衰効果を無視したときの自由振動の振動数を意味
する。
【0003】ところが、この不要成分を除去するために
ローパスフィルタを用いると、計量信号の応答性が悪く
なり、計量の高速化が図れないという問題点があった。
このため、従来から種々の計量装置が提案されている。
【0004】例えば、特公平6−21814号公報で開
示された計重(量)装置の計重(量)信号の濾波装置が
ある。この装置は、計量信号のサンプリング値について
各回の移動平均の移動平均数を、計量装置の計量範囲に
よって定まる振動及び或いは計量装置により生じる強い
共振振動を含む周波数帯及びその近傍に複数のノッチ周
波数が存在するように、それぞれ異ならせている。つま
り、移動平均を移動平均数を適当に選択して異ならせて
複数回行うことにより、ローパス特性を有するノッチフ
ィルタを作成して、応答性を向上するようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の濾波装置
は、計量対象の物品を載せる載台を、単一の計量セルに
より1点で支持する計量装置に適用されるものであり、
物品の重量が一定範囲内であれば、重量検出系の固有振
動周波数は変化しない。
【0006】これに対して、計量コンベアを複数の計量
セルにより支持して、計量コンベア上を移動する物品の
重量を各計量セルからの計量信号を加算した加算信号に
より求める多点セル型計量装置においては、物品の移動
に伴って各計量セルの固有振動周波数も変化する。
【0007】例えば、図7のような計量コンベア1を計
量セル2-1,2-2によって2点支持する場合に、物品M
がまず計量コンベア1の入口端に載せられると、計量セ
ル2-1にかかる物品Mの重量が大きいのでその固有振動
周波数が低くなる一方、計量セル2-2にかかる物品Mの
重量が小さいので固有振動周波数は高くなる。その後、
物品Mが出口端に移動すると、計量セル2-1にかかる物
品Mの重量が小さくなるので固有振動周波数は高くなる
一方、計量セル2-2にかかる物品Mの重量が大きくなる
のでその固有振動周波数が低くなる。このように、多点
セル型計量装置においては、計量コンベア1上で物品M
が移動すると、これに伴って各計量セルの固有振動周波
数が変化するので、上記従来の濾波装置では対応できな
いという問題があった。
【0008】この発明は、上記の問題点を解決して、計
量対象の物品の移動により計量コンベアを支持するロー
ドセル出力の固有振動周波数が変化しても、高速かつ高
精度の計量を図ることができる多点セル型計量装置を提
供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、物品を搬送しながら計量するた
めの計量コンベアを複数の計量セルにより支持して、計
量コンベア上を移動する物品の重量を各計量セルからの
計量信号を加算した加算信号により求める多点セル型計
量装置であって、各計量セルの出力値から各計量セル間
の出力感度比を求めて感度係数を算出し、求めたそれぞ
れの感度係数に基づいて上記計量信号を補正する感度補
正手段と、所定の遮断周波数より高い上記計量信号の周
波数成分を減衰して出力させるローパスフィルタと、上
記ローパスフィルタと組み合わされ、上記加算信号の固
有振動の周波数をノッチ周波数とするノッチフィルタと
を備えている。
【0010】請求項2の発明は、請求項1において、上
記ローパスフィルタとノッチフィルタは、ディジタルフ
ィルタである。
【0011】
【作用および効果】この請求項1の発明によれば、所定
の遮断周波数より高い計量信号の周波数成分を減衰して
出力させるローパスフィルタと、物品を載せた計量コン
ベアの各計量セルの加算信号の固有振動周波数をノッチ
周波数とするノッチフィルタとを組み合わせて用いるこ
とにより、ローパスフィルタの遮断周波数を高くするこ
とができ、計量信号の応答性が向上する。これにより、
被計量物の移動により各計量セルの固有振動周波数が変
化しても、高速かつ高精度の計量を図ることができる多
点セル型計量装置を提供することができる。
【0012】この請求項2の発明によれば、ローパスフ
ィルタとノッチフィルタは、ディジタルフィルタであ
る。従って、フィルタ定数の変更を容易にするととも
に、計量の高速性を向上することができる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1に、この発明の一実施例に係る多点セル型
計量装置の構成を示す。この計量装置は、物品Mを搬送
しながら計量するための計量コンベア1を備えており、
計量コンベア1は多点(この例では2つ)の計量セル2
(2-1,2-2)を有している。
【0014】計量コンベア1は、両端の支持ローラJ1
と支持ローラJ2 との間にベルトBが掛け渡され、モー
タM1 によって両支持ローラJ1 ,J2 を駆動させてベ
ルトBを走行させるベルトコンベアCと、両支持ローラ
J1 ,J2 を支持するコンベア支持台3と、この支持台
3の両端下方に配置されて、この支持台3に起歪体4の
可動部4aが固定され、固定部4bが架台Fに固定され
ている計量セル(ビーム型ロードセル)2とを有してい
る。また、計量コンベア1の入口端には、物品Mの通過
を検知するための光電センサ5が配置されている。
【0015】また、この計量装置は、増幅器(DCアン
プ)6,アナログLPF(ローパスフィルタ)8,A/
D変換器10,感度係数補正手段12,加算手段14,
ローパスフィルタ16,ノッチフィルタ18,および重
量推定手段20を備えている。感度係数補正手段12,
加算手段14,ローパスフィルタ16,ノッチフィルタ
18,および重量推定手段20はCPU22に内蔵され
ている。以下、この装置の動作を説明する。
【0016】この例では、計量対象の物品Mを2種類
(すなわち、重量が同じ20kgで長手方向に寸法が異
なる30型(300mm)と50型(500mm))用
意し、計量コンベア1のベルト速度Vを3種類(すなわ
ち、40a(a=0.5,1,1.5)(m/mi
n))に設定して、それぞれについて計量精度特性デー
タを測定している。
【0017】まず、計量セル2-1,計量セル2-2により
検出された物品Mの荷重信号f1(t),f2(t) は、それ
ぞれ増幅器6により増幅され、アナログLPF(ローパ
スフィルタ)8によって一定の周波数以上が除去され、
A/D変換器10により所定サンプリング周波数でディ
ジタル変換されて、ディジタル荷重信号df1(t),df
2(t) を出力する。この場合、アナログLPF8はA/
D変換器10の上記サンプリング周波数との関係で一定
の周波数以上を除去(アンチエリアス)する目的で使用
される。
【0018】次に、このディジタル荷重信号df1(t),
df2(t) は、CPU22に入力され、CPU22内の
各手段によって、物品Mの重量に応じて重畳された機械
振動成分が除去され、かつ重量が推定されることによ
り、物品Mの重量が計測される。以下、CPU22内の
各手段の動作を説明する。
【0019】まず、ディジタル荷重信号df1(t),df
2(t) は、感度係数補正手段12に入力される。この感
度係数補正手段12は、計量セル2-1と計量セル2-2の
出力値から両セル間のばね定数および歪ゲージの歪感度
の相違に起因する出力感度比を求めて感度係数αを算出
し、算出されたそれぞれの感度係数αに基づいて、計量
セル2-1,2-2のディジタル荷重信号df1(t),df2
(t) を補正して、感度補正済信号α・df1(t) また
はα・df2(t) を出力する。
【0020】その後、計量セル2-1と計量セル2-2の感
度補正済信号は加算手段14により加算されて、計量信
号W (t) を出力する。図2に、加算信号W (t) の波
形の一例を示す。この図のように、この計量信号W
(t) には、物品Mの重量に応じた機械振動成分が重畳
されている。なお、この例では、光電センサ5が物品M
を検知して作動する0.5秒前を時間t(sec) の原
点としている。
【0021】次に、図1の加算信号W (t) は、LPF
(ローパスフィルタ)16に入力される。このLPF1
6では、所定の遮断周波数(例えば、8Hz)より高い
加算信号W (t) の周波数成分を減衰して、フィルタ済
信号F (t) を出力させる。図3に、フィルタ済信号F
(t) の波形の一例を示す。この図のように、フィルタ
済信号F (t) は、物品Mの重量に応じて重畳された機
械振動成分が除去されている。なお、LPF16単独の
場合には、この機械振動成分を除去するために、遮断周
波数を例えば2Hzに低く設定する必要がある(図4参
照)。
【0022】次に、図1のフィルタ済信号F (t) は、
NF(ノッチフィルタ)18に入力される。NF18
は、物品Mを載せた計量コンベア1の各計量セル2-1,
2-2の加算信号の固有振動周波数、すなわち、物品Mが
計量コンベア1の重心位置近傍にある場合の計量コンベ
ア1の固有振動周波数(例えば、中心周波数30Hz)
をノッチ周波数とする。図4に、二点鎖線で表すLPF
16単独の場合と、実線で表すLPF16とこのNF1
8とを組み合わせた場合の減衰特性を示す。
【0023】このノッチ周波数を計量コンベア1の固有
振動周波数(30Hz)に精度よく設定したNF18に
より、フィルタ済信号F (t) は、その固有振動周波数
を中心とした所定帯域の周波数が除去される。そして、
LPF16と、この計量コンベア1の固有振動周波数
(30Hz)を精度よく除去しかつ応答性のよいNF1
8とを組み合せることにより、図4に示すように、LP
F16単独の場合には遮断周波数を2Hzに設定する必
要があったのに比較して、LPF16の遮断周波数を8
Hzに高く設定することができ、計量信号の応答性が向
上する。
【0024】次に、図1において、LPF16およびN
F18によりフィルタリング処理された後に、重量推定
手段20により、例えば適当な区間の移動平均が求めら
れ、物品Mの重量を早期に推定する重量推定値が得られ
て、物品Mの重量が高速に測定される。
【0025】図5に、30型の物品Mについて、3種類
のコンベア速度Vごとの重量推定値のばらつき3σ
(t)を示す。なお、横軸は時間t (s) を、縦軸はば
らつき3σ(t)を示す。各ばらつき3σ(t)の最小
の時刻(最適推定時刻)のデータ(つまり、ばらつきの
最も少ないデータ)が、高精度のデータとして取り込ま
れる。この図において、図1のベルトコンベアCのベル
ト速度Vが最も速いa=1.5の60m/minのとき
に、ばらつき3σ(t)の最適推定時刻が最も短い。ま
た、ベルト速度Vが最も遅いa=0.5の20m/mi
nのときに、ばらつき3σ(t)の最適推定時刻が最も
長い。つまり、ベルト速度Vが遅くなるほど、ばらつき
3σ(t)が最小の時刻を長く維持することができ、高
精度測定が可能になる。
【0026】図6に、30型の物品Mでベルト速度Vが
40m/minに設定した場合に、LPF処理のみした
ときと、LPF処理+NF処理したときのばらつき3σ
の効果の比較を示す。この図のように、LPF16の遮
断周波数fL が大きくなればなるほど、LPF16の処
理にNF18の処理を加えることによる高精度測定の効
果が大きいことが示される。この場合、この計量装置
は、精度1/4000(±5g,3σ)の測定が可能と
なっている。なお、遮断周波数fL が2Hz程度になる
と、NF18の処理を加える効果はほとんどない。
【0027】以上のように、この多点セル型計量装置
は、所定の遮断周波数より高い計量信号の周波数成分を
減衰して出力させるLPF16と、物品Mを載せた計量
コンベア1の各計量セル2-1,2-2の加算信号の固有振
動周波数をノッチ周波数とするNF18とを組み合わせ
て用いることにより、LPF16の遮断周波数を高くす
ることができ、計量信号の応答性が向上する。
【0028】なお、この実施例では、計量信号を感度係
数補正手段12により感度補正して加算したのちに、L
PF16によりフィルタリング処理しているが、フィル
タリングしたのちに、感度補正して加算してもよい。
【0029】なお、この実施例では、LPF16および
NF18をディジタルフィルタで構成しているが、アナ
ログフィルタで構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る多点セル型計量装置
を示す構成図である。
【図2】加算信号を示す図である。
【図3】LPF処理後の信号を示す図である。
【図4】LPF単独の場合と、LPFとNFを組み合わ
せた場合の各々の減衰特性を示す図である。
【図5】重量推定値のばらつき3σ(t)を示す図であ
る。
【図6】LPF処理のみと、LPF処理+NF処理の効
果の比較を示す図である。
【図7】2つの計量セルにより2点支持する計量装置を
示す構成図である。
【符号の説明】
1…計量コンベア、2…計量セル、12…感度補正手
段、16…LPF(ローパスフィルタ)、18…NF
(ノッチフィルタ)、M…物品。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−209066(JP,A) 実開 平4−61031(JP,U) 特公 平6−21814(JP,B2) 特公 平8−33321(JP,B2) 特許2741251(JP,B2) 欧州特許出願公開656530(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01G 11/ G01G 23/

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物品を搬送しながら計量するための計
    量コンベアを複数の計量セルにより支持して、計量コン
    ベア上を移動する物品の重量を各計量セルからの計量信
    号を加算した加算信号により求める多点セル型計量装置
    であって、 各計量セルの出力値から各計量セル間の出力感度比を求
    めて感度係数を算出し、求めたそれぞれの感度係数に基
    づいて上記計量信号を補正する感度補正手段と、 所定の遮断周波数より高い上記計量信号の周波数成分を
    減衰して出力させるローパスフィルタと、 上記ローパスフィルタと組み合わされ、上記加算信号の
    固有振動の周波数をノッチ周波数とするノッチフィルタ
    とを備えている多点セル型計量装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記ローパスフィルタとノッチフィルタは、ディジタル
    フィルタである多点セル型計量装置。
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JP5855533B2 (ja) * 2012-06-04 2016-02-09 アンリツインフィビス株式会社 計量装置
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JP6447531B2 (ja) 2016-01-29 2019-01-09 オムロン株式会社 信号処理装置、信号処理装置の制御方法、制御プログラム、および記録媒体
JP7406242B2 (ja) * 2020-01-30 2023-12-27 株式会社イシダ 計量装置

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