JP4440610B2 - Weight-type filling apparatus and weight-type filling method - Google Patents
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Description
この発明は、重量式充填装置および重量式充填方法に関し、特に例えば、計量手段に載置された風袋に予め定めた目標重量となるように被計量物を供給した後、当該供給済みの被計量物と共に風袋が計量手段から取り除かれる構成の重量式充填装置、およびかかる重量式充填装置を用いた充填方法に関する。 The present invention relates to a weight-type filling device and a weight-type filling method, and in particular, for example, after supplying an object to be measured to a predetermined target weight to a tare placed on a weighing means, the supplied object to be weighed. The present invention relates to a weight-type filling device in which a tare is removed from a weighing means together with an object, and a filling method using the weight-type filling device.
重量式充填装置を含む各種計量装置においては、ロードセル等の計量手段自体の固有振動がノイズとなって計量精度に大きく影響する。この固有振動の周波数、つまり固有振動数は、計量手段に掛かる荷重の大きさによって変わるが、このような固有振動による影響を低減する技術として、従来、例えば特許文献1に開示されたものがある。この従来技術によれば、計量手段から出力された計量信号が供給されるディジタル可変帯域除去フィルタが設けられている。そして、計量手段に物品が載荷されていないときの固有振動成分を除去することができる特性を当該フィルタに与えるための零点計測用特性定数と、予め定めた基準重量に近い重量の物品が計量手段に載荷されたときの固有振動成分を除去することができる特性をフィルタに与えるための計測用特性定数とが、準備されている。かかる構成において、計量手段に物品が載荷されていないときは、零点計測用特性定数がフィルタに入力され、計量手段に物品が載荷されているときは、計測用特性定数がフィルタに入力される。従って、物品が載荷されていないときと載荷されているときとのそれぞれにおいて、固有振動成分が効果的に除去され、高い計量精度が得られる。なお、特許文献1には、当該技術が重量式充填装置(定量充填機)に適用可能であることも、開示されている。
ところで、重量式充填装置の中には、計量手段にビン等の風袋が載置され、この風袋に被計量物を充填した後、当該充填された被計量物と共に風袋が計量手段から取り除かれる構成のものがある。このような重量式充填装置において、風袋に対し所定重量となるように被計量物を充填するといういわゆる定量充填を実現するには、基準となる風袋重量を正確に捉える必要がある。これに対して、特許文献1に開示されている重量式充填装置においては、計量手段として、これに被計量物が直接載荷されるといういわゆる計量ホッパを採用することが、前提とされている。従って、かかる従来技術によって被計量物の重量を計測しようとすると、これとは別に載置された風袋の重量分だけ計量手段の固有振動数が影響を受けてしまい、当該被計量物の重量を正確に計測することができなくなる。つまり、従来技術では、被計量物と共に風袋が加除される構成の重量式充填装置において、高精度な定量充填を行うことができない、という問題がある。この問題は、風袋重量が大きいほど、顕著となる。
By the way, in the weight-type filling device, a tare such as a bottle is placed on the weighing means, and after the tare is filled with the object to be weighed, the tare is removed from the weighing means together with the filled object to be weighed. There are things. In such a weight type filling device, in order to realize so-called quantitative filling in which an object to be weighed is filled so as to have a predetermined weight with respect to the tare, it is necessary to accurately grasp the tare weight as a reference. On the other hand, in the weight-type filling device disclosed in
そこで、この発明は、被計量物と共に風袋が加除される構成の重量式充填装置において、高精度な定量充填を実現できるようにすること、を目的とする。 In view of this, an object of the present invention is to make it possible to realize high-precision quantitative filling in a weight-type filling device configured to add or remove a tare together with an object to be weighed.
第1の発明は、風袋が載置される計量手段を備え、この計量手段に風袋が載置され当該風袋に予め定めた目標重量となるように被計量物を供給した後、供給済みの被計量物と共に風袋が計量手段から取り除かれる構成の重量式充填装置において、計量手段から出力される計量信号に対し選択されたフィルタ定数に従うフィルタ処理を施すフィルタ手段と、計量手段の初期荷重と当該計量手段のバネ定数と風袋の標準重量とに基づいて定められた第1定数が設定された第1設定手段と、初期荷重とバネ定数と標準重量と少なくとも1つの基準重量とに基づいて定められた少なくとも1つの第2定数が設定された第2設定手段と、計量手段に風袋が載置されておりかつ当該風袋に被計量物が未供給の状態においては第1定数がフィルタ定数として選択され、計量手段に風袋が載置されておりかつ当該風袋に供給された被計量物の重量が基準重量の1つと略同等の状態においては当該基準重量に対応する第2定数がフィルタ定数として選択されているように、当該フィルタ定数を選択する選択手段と、を具備することを特徴とするものである。 The first invention is provided with weighing means on which a tare is placed, and after the tare is placed on the weighing means and the object to be weighed is supplied to the tare in a predetermined target weight, In a weight-type filling device configured to remove a tare from a weighing means together with a weighing object, a filtering means for performing a filtering process according to a selected filter constant on a weighing signal output from the weighing means, an initial load of the weighing means, and the weighing A first setting means having a first constant determined based on a spring constant of the means and a standard weight of the tare, an initial load, a spring constant, a standard weight, and at least one reference weight Second setting means in which at least one second constant is set, and a tare is placed on the weighing means, and the first constant is used as a filter constant in a state where an object to be weighed is not supplied to the tare. In the state where the tare is placed on the weighing means and the weight of the object to be weighed supplied to the tare is substantially equal to one of the reference weights, the second constant corresponding to the reference weight is used as the filter constant. And selecting means for selecting the filter constant as selected.
即ち、第1の発明では、計量手段に風袋が載置されておりかつ当該風袋に被計量物が未供給の状態にあるとき、換言すれば計量手段に印加されている荷重が初期荷重と風袋重量とであるときの計測用に、当該初期荷重と計量手段のバネ定数と風袋の標準重量とに基づいて定められた第1定数が、フィルタ定数として選択される。そして、計量手段から出力される計量信号に対して、当該第1定数に従うフィルタ処理が、フィルタ手段によって施される。従って、このときは、初期荷重とバネ定数と風袋重量とに従う周波数の固有振動が計量信号に含まれた状態にあるが、この計量信号に含まれる固有振動成分は、当該フィルタ処理によって効果的に除去される。一方、計量手段に風袋が載置されておりかつ当該風袋に供給された被計量物の重量が基準重量の1つと略同等の状態にあるとき、換言すれば計量手段に印加されている荷重が初期荷重とバネ定数と風袋重量と1つの基準重量に近似する被計量物の重量とであるときの計測用に、当該初期荷重とバネ定数と風袋の標準重量と当該1つの基準重量とに基づいて定められた第2定数が、フィルタ定数として選択される。従って、このときは、初期荷重とバネ定数と風袋重量と1つの基準重量とに従う周波数の固有振動が計量信号に含まれた状態にあるが、かかる計量信号に含まれる固有振動成分は、第2定数に従うフィルタ処理によって効果的に除去される。つまり、計量手段に風袋のみが載置されているときとこの風袋に被計量物が供給されているときとのそれぞれにおいて、計量手段自体が発する固有振動による影響が効果的に低減される。 That is, in the first invention, when the tare is placed on the weighing means and the object to be weighed is not supplied to the tare, in other words, the load applied to the weighing means is the initial load and the tare. The first constant determined based on the initial load, the spring constant of the weighing means, and the standard weight of the tare is selected as a filter constant for measurement when the weight is the weight. And the filter process according to the said 1st constant is performed with respect to the measurement signal output from a measurement means by the filter means. Therefore, at this time, the natural vibration of the frequency according to the initial load, the spring constant, and the tare weight is included in the measurement signal, but the natural vibration component included in the measurement signal is effectively reduced by the filter processing. Removed. On the other hand, when the tare is placed on the weighing means and the weight of the object to be weighed supplied to the tare is substantially equal to one of the reference weights, in other words, the load applied to the weighing means is Based on the initial load, the spring constant, the tare weight, and the weight of the object to be weighed close to one reference weight, based on the initial load, the spring constant, the standard weight of the tare, and the one reference weight. The second constant determined in this way is selected as the filter constant. Therefore, at this time, the measurement signal includes the natural vibration of the frequency according to the initial load, the spring constant, the tare weight, and one reference weight. However, the natural vibration component included in the measurement signal is the second vibration component. It is effectively removed by filtering according to a constant. That is, the influence of the natural vibration generated by the weighing means itself is effectively reduced both when the tare is placed on the weighing means and when the object to be weighed is supplied to the tare.
なお、ここで言う、計量手段に風袋が載置されておりかつ当該風袋に被計量物が未供給の状態にあるときとは、厳密には、風袋重量を正確に計測する必要があるときのことを言う。つまり、少なくとも風袋重量を正確に計測する必要があるときに現実に第1定数がフィルタ定数として選択されていればよく、従って、例えば、計量手段に風袋が載置される前に当該第1定数がフィルタ定数として選択されていてもよい。また、計量手段に風袋が載置されておりかつ当該風袋に供給された被計量物の重量が基準重量の1つと略同等の状態にあるときとは、厳密には、当該風袋に供給された被計量物の重量を正確に計測する必要があるときのことを言う。換言すれば、風袋に供給された被計量物の重量が基準重量の1つと略同等であるときに現実に当該基準重量に対応する第2定数がフィルタ定数として選択されていればよく、従って、例えば、風袋に供給された被計量物の重量が基準重量の1つと略同等になる前に当該基準重量に対応する第2定数がフィルタ定数として選択されていてもよい Note that, when the tare is placed on the weighing means and the object to be weighed is not supplied to the tare, strictly speaking, it is necessary to accurately measure the tare weight. Say that. In other words, at least when the tare weight needs to be accurately measured, the first constant is actually selected as the filter constant. Therefore, for example, the first constant before the tare is placed on the weighing means. May be selected as the filter constant. In addition, when the tare is placed on the weighing means and the weight of the object to be weighed supplied to the tare is substantially equal to one of the reference weights, strictly, the tare is supplied to the tare. This refers to when it is necessary to accurately measure the weight of an object. In other words, when the weight of the object to be weighed supplied to the tare is substantially equal to one of the reference weights, the second constant corresponding to the reference weight is actually selected as the filter constant. For example, the second constant corresponding to the reference weight may be selected as the filter constant before the weight of the object to be weighed supplied to the tare becomes substantially equal to one of the reference weights.
上述の基準重量は、目標重量を含むものとしてもよい。このようにすれば、風袋に供給された被計量物の最終的な重量を正確に計測することができる。 The reference weight described above may include a target weight. If it does in this way, the final weight of the to-be-measured object supplied to the tare can be measured correctly.
また、風袋への被計量物の単位時間当たりの供給量を切り換える切換手段を、さらに設けてもよい。この場合、基準重量は、当該供給量を切り換えるときの基準となる少なくとも1つの切換重量を含むものとするのが望ましい。このようにすれば、風袋に供給された被計量物の重量が切換重量に達したか否かを正確に判断することができ、言わば供給量の切換タイミングを的確に捉えることができる。 Moreover, you may further provide the switching means which switches the supply amount per unit time of the to-be-measured item to a tare. In this case, it is desirable that the reference weight includes at least one switching weight serving as a reference when the supply amount is switched. In this way, it is possible to accurately determine whether or not the weight of the object to be weighed supplied to the tare has reached the switching weight. In other words, it is possible to accurately grasp the switching timing of the supply amount.
そしてさらに、計量手段の物体載置部、例えば載置台に、既知の第1重量が印加されているときの当該計量手段の固有振動数と、第1重量とは異なる既知の第2重量が印加されているときの計量手段の固有振動数と、を含む演算式に基づいて、第1定数および上記第2定数を決定する決定手段を、設けてもよい。即ち、計量手段の固有振動数は、載置台等の当該計量手段に最初から印加されているいわゆる初期荷重に関係する。また、固有振動数は、計量手段自体のバネ定数にも関係する。従って、上述の如く計量信号に含まれる固有振動成分を効果的に除去するべく正確な第1定数および第2定数を用意するには、これら初期荷重およびバネ定数を正確に求める必要がある。そこで、決定手段は、第1重量が印加されているときに実測された固有振動数と、第2重量が印加されているときに実測された固有振動数とに基づいて、初期荷重およびバネ定数を求める。より具体的には、それぞれの固有振動数と、未知数である初期荷重およびバネ定数と、の関係を表す二元連立方程式に基づいて、当該初期荷重およびバネ定数を求める。そして、これら初期荷重およびバネ定数を含む演算式、換言すれば第1重量が印加されているときの固有振動数と第2重量が印加されているときの固有振動数とを間接的に含む演算式に基づいて、適切な第1定数および第2定数を求める。なお、第1重量(または第2重量)は、零であってもよい。つまり、第1重量(または第2重量)が印加されているときとは、物体載置部に何らの物体も載置されていないときであってもよい。 In addition, the natural frequency of the measuring means when a known first weight is applied to the object mounting portion of the measuring means, for example, the mounting table, and a known second weight different from the first weight are applied. A determining means for determining the first constant and the second constant may be provided based on an arithmetic expression including the natural frequency of the weighing means when it is being performed. That is, the natural frequency of the weighing means is related to a so-called initial load applied to the weighing means such as a mounting table from the beginning. The natural frequency is also related to the spring constant of the measuring means itself. Therefore, in order to prepare the accurate first constant and the second constant so as to effectively remove the natural vibration component included in the measurement signal as described above, it is necessary to accurately obtain the initial load and the spring constant. Therefore, the determining means determines the initial load and the spring constant based on the natural frequency actually measured when the first weight is applied and the natural frequency actually measured when the second weight is applied. Ask for. More specifically, the initial load and the spring constant are obtained based on a binary simultaneous equation representing the relationship between each natural frequency and an unknown initial load and a spring constant. An arithmetic expression including these initial load and spring constant, in other words, an arithmetic operation indirectly including the natural frequency when the first weight is applied and the natural frequency when the second weight is applied. Based on the equation, appropriate first and second constants are obtained. Note that the first weight (or the second weight) may be zero. That is, the time when the first weight (or the second weight) is applied may be when no object is placed on the object placement portion.
第2の発明は、計量手段に載置された風袋に予め定めた目標重量となるように被計量物を供給した後、当該供給済みの被計量物と共に風袋が計量手段から取り除かれる手順を含む重量式充填方法において、計量手段から出力される計量信号に対し選択されたフィルタ定数に従うフィルタ処理を施すフィルタ過程と、計量手段の初期荷重と当該計量手段のバネ定数と風袋の標準重量とに基づいて定められた第1定数および初期荷重とバネ定数と標準重量と少なくとも1つの基準重量とに基づいて定められた少なくとも1つの第2定数のいずれかをフィルタ定数として選択する選択過程と、を具備する。そして、選択過程では、計量手段に風袋が載置されておりかつ当該風袋に被計量物が未供給の状態においては第1定数がフィルタ定数として選択され、計量手段に風袋が載置されておりかつ当該風袋に供給された被計量物の重量が基準重量の1つと略同等の状態においては当該基準重量に対応する第2定数がフィルタ定数として選択される。さらに、計量手段の載置台に既知の第1重量が印加されているときの当該計量手段の固有振動数と第1重量とは異なる既知の第2重量が印加されているときの計量手段の固有振動数とに基づいて当該計量手段の初期荷重およびバネ定数を求め、これらの初期荷重およびバネ定数を含む演算式に基づいて第1定数および第2定数を決定する決定過程を具備すること、を特徴とするものである。 The second invention includes a procedure in which the tare is removed from the weighing means together with the supplied weighing object after the weighing object is supplied to the tare placed on the weighing means so as to have a predetermined target weight. In the gravimetric filling method, based on a filtering process in which a weighing signal output from the weighing means is subjected to a filtering process according to a selected filter constant, an initial load of the weighing means, a spring constant of the weighing means, and a standard weight of the tare. A selection step of selecting any one of at least one second constant determined based on the first constant and the initial load, the spring constant, the standard weight, and the at least one reference weight determined as the filter constant. To do. In the selection process, when the tare is placed on the weighing means and the object to be weighed is not supplied to the tare, the first constant is selected as the filter constant, and the tare is placed on the weighing means. In addition, when the weight of the object to be weighed supplied to the tare is substantially equal to one of the reference weights, the second constant corresponding to the reference weight is selected as the filter constant. Furthermore, the natural frequency of the weighing means when the known first weight is applied to the mounting table of the weighing means and the unique characteristic of the weighing means when the known second weight different from the first weight is applied. Determining an initial load and a spring constant of the measuring means based on the frequency, and determining a first constant and a second constant based on an arithmetic expression including the initial load and the spring constant. It is a feature.
即ち、第2の発明は、第1の発明に対応する方法発明であり、よって、第1の発明と同様の作用を奏する。 That is, the second invention is a method invention corresponding to the first invention, and thus has the same effect as the first invention.
この発明によれば、計量手段に風袋のみが載置されているときとこの風袋に被計量物が供給されているときとのそれぞれにおいて、当該計量手段自体の固有振動による影響が効果的に低減される。従って、基準となる風袋重量、および風袋に供給された被計量物の重量を、正確に捉えることができ、よって、風袋重量を正確に捉えることができない上述の従来技術に比べて、高精度な定量充填を実現することができる。 According to this invention, when only the tare is placed on the weighing means and when the object to be weighed is supplied to the tare, the influence of the natural vibration of the weighing means itself is effectively reduced. Is done. Therefore, it is possible to accurately grasp the tare weight serving as a reference and the weight of the object to be weighed supplied to the tare, and therefore, more accurate than the above-described conventional technology that cannot accurately grasp the tare weight. A quantitative filling can be realized.
この発明の一実施形態について、図1から図17を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、この実施形態に係る重量式充填装置10は、ビン等の所定の容器12に、被計量物としての所定の液体、例えば飲料を、定量充填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(N;複数)台のユニット14,14,…を備えている。
As shown in FIG. 1, the weight-
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までの個別の識別番号が付されている。
Each
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(図2において時計方向)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、上述の識別番号は、図2において反時計回り方向に向かってその値n(n=1〜N)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。
As shown in FIG. 2, each
図1に戻って、回転軸26の上側端部は、各ユニット14,14,…(各バルブ20,20,…)よりも高い位置にあり、この上側端部には、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、その側壁の下部には、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,…に飲料が供給される。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に飲料が自動的に補充される。
Returning to FIG. 1, the upper end portion of the
一方、回転軸26の下側端部は、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の下側端部には、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、後述するコントローラ36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が1回転する毎に1つのパルスを発生する、換言すれば回転軸26の周縁の1箇所に設けられた回転基準(原点)を検出するための、言わば回転基準検出用のエンコーダ38が結合されている。さらに、このエンコーダ38とは別に、当該ギヤ機構32には、回転軸26が1回転する毎にα×N個(α;自然数)のパルスを発生する、言わば回転角度検出用のエンコーダ40も結合されている。これらのエンコーダ38および40の出力パルスは、コントローラ36に入力される。なお、コントローラ36は、後述する生荷重データWy[n]を外部に出力するためのデータ出力端子42を備えており、このデータ出力端子42には、当該生荷重データWy[n]を観測するための装置、例えばディジタルレコーダ44が、接続可能とされている。
On the other hand, the lower end of the
コントローラ36についてより詳しく説明すると、図3に示すように、当該コントローラ36は、CPU(Central Processing Unit)360を内蔵している。そして、上述のデータ出力端子42は、インタフェース回路としてのデータ出力回路362を介して、このCPU360に接続されている。また、コントローラ36は、各エンコーダ38および40との間のインタフェース回路としてのパルス入力回路364をも有しており、当該各エンコーダ38および40の出力パルスは、パルス入力回路364を介してCPU360に入力される。CPU360は、これらの出力パルスから、回転軸26の回転角を認識し、ひいては各ユニット14,14,…の現在位置を認識する。そして、この認識結果に基づいて、それぞれのユニット14毎の後述する位置データを生成する。
The
さらに、コントローラ36は、モータ34との間のインタフェース回路としてのモータ制御回路366、および後述する搬入用コンベヤ50(図2参照)等の外部装置との間のインタフェース回路としての外部制御回路368を有しており、これらもまたCPU360に接続されている。そして、CPU360には、操作手段としての操作キー370、表示手段としての液晶型のディスプレイ372、および当該CPU360の動作を制御するためのいわゆる制御プログラムが記憶されたメモリ374も、接続されている。なお、メモリ374は、後述する風袋計測時間Tr等のパラメータが記憶される第1の記憶手段としても機能する。
Further, the
そしてさらに、コントローラ36は、各ユニット14,14,…の各計量機18,18,…との間で個別に通信可能とされており、かかる通信機能を実現するために、当該各計量機18,18,…との間のインタフェース回路としての通信回路376を有している。この通信回路376もまた、CPU360に接続されている。
Further, the
一方、それぞれの計量機18は、図4に示すように、例えばストレーンゲージ式のロードセル180を有しており、このロードセル180に、上述の載置台16が結合されている。ロードセル180は、自身に印加された荷重Wy[n]の大きさに応じた電圧の計量信号を生成する。なお、荷重Wy[n]には、上述した容器12等のように載置台16に載置される物品の重量Wx[n]のみならず、当該載置台16自体の重量のようにロードセル180に最初から印加されているいわゆる初期荷重Wi[n]も含まれる。このロードセル180によって生成された計量信号は、増幅回路182によって増幅された後、A/D変換回路184に入力される。A/D変換回路184は、入力された計量信号を、所定のサンプリング周期Tcで、ディジタル信号である生荷重データ(以下、この生荷重データについても符号Wy[n]で表す。)に変換する。変換された生荷重データWy[n]は、CPU186に入力される。なお、A/D変換回路184のサンプリング周期Tcは、例えば1ms程度とされる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, each weighing
CPU186は、図5に示すようなフィルタ手段としての移動平均フィルタ188を構成しており、この移動平均フィルタ190によって上述の生荷重データWy[n]に対し移動平均処理を施す。さらに、この移動平均処理後の言わば処理済荷重データWy[n]’に基づいて、現在ロードセル180に印加されている全荷重Wy[n]を算出し、ひいては後述する最終計量値Ws[n]を算出する。なお、移動平均フィルタ188のタップ数(平均化の対象となる生荷重データWy[n]の数)、言わばフィルタ定数C[n]は、後述するように状況に応じて適宜変更される。
The
そしてさらに、計量機18は、自身に対応するバルブ20を制御するための制御手段としても機能する。これを実現するために、計量機18は、CPU186とバルブ20とを相互に接続するためのインタフェース回路としてのバルブ制御回路190を有している。また、計量機18は、上述の如くコントローラ36との相互通信を可能とするために、当該コントローラ36との間のインタフェース回路としての通信回路192を備えている。この通信回路192も、CPU186に接続されている。即ち、これら制御手段としての機能、およびコントローラ36との通信機能は、CPU186がメモリ194に記憶された制御プログラムに従って動作することで、実現される。これ以外にも、上述の移動平均フィルタ188を構成する等のCPU186の全ての動作は、当該制御プログラムによって制御される。なお、メモリ194は、上述した風袋計測時間Tr等のパラメータが記憶される第2の記憶手段としても機能する。
Furthermore, the weighing
このような構成の重量式充填装置10は、次のように動作することで、定量充填を実現する。即ち、コントローラ36の操作キー370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26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,…も回転する。さらに、モータ34の起動に合わせて、上述した外部装置、具体的には図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および後述する図示しない選別機も起動する。
The weight-
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(図2において反時計方向)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、これらの容器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、それぞれのユニット14は、自身にセットされた容器12に飲料を充填する。
Then, as shown by an
具体的には、図2および図6を参照して、任意の、例えば識別番号が“n”番のユニット14(以下、説明の便宜上、ユニットnと言う。)は、自身に空の容器12がセットされた後、所定の風袋計測開始位置Prに到達した時点t1で、当該容器12自体の重量、つまり風袋重量を計測し始める。このようにユニットnが風袋計測開始位置Prに到達したかどうかは、上述した位置データに基づいて認識される。即ち、上述したように、コントローラ36(CPU360)は、各エンコーダ38および40からの出力パルスに基づいて、ユニットnを含む各ユニット14,14,…の現在位置を認識する。そして、この認識結果に基づいて、当該現在位置を表す位置データを生成し、生成した位置データを、各ユニット14,14,…に個別に送信する。それぞれのユニット14は、この位置データ(図6(b)参照)に基づいて、自身が風袋計測開始位置Prに到達したかどうかを含め、自身の現在位置を認識する。
Specifically, referring to FIG. 2 and FIG. 6, an
そして、ユニットnは、時点t1から所定の風袋計測時間Tdが経過するまでの間にわたって、上述の風袋計測を行う。詳しくは、当該風袋計測時間Tdが経過した時点t2での処理済荷重データWy[n]’の値を、風袋計測値Wr[n]とする。つまり、次の数1に基づいて、風袋計測値Wr[n]を得る。
The unit n performs the above-described tare measurement from the time point t1 until the predetermined tare measurement time Td elapses. Specifically, the value of the processed load data Wy [n] ′ at the time point t2 when the tare measurement time Td has elapsed is defined as a tare measurement value Wr [n]. That is, the tare measurement value Wr [n] is obtained based on the
この風袋計測値Wr[n]には、初期荷重Wi[n]の成分も含まれている。この風袋計測値Wr[n]は、ユニットn内のメモリ188に一時記憶される。なお、風袋計測時間Tdは、少なくとも時点t2(またはt1)においての、つまり載置台16に空の容器12が載置されている状態にあるときの、ロードセル180の固有振動周期Tr以上とされ、例えば0.1秒〜0.3秒程度とされる。この固有振動周期Trについても、後で詳しく説明する。
The tare measurement value Wr [n] includes a component of the initial load Wi [n]. The tare measurement value Wr [n] is temporarily stored in the
また、ユニットnは、風袋計測値Wr[n]と所定の閾値βとを比較することで、自身に容器12がセットされているか否かを判断する。即ち、風袋計測値Wr[n]が閾値βよりも大きい場合は、自身に容器12がセットされていると判断する。一方、風袋計測値Wr[n]が閾値β以下の場合には、容器12がセットされていないものと判断し、改めて風袋計測開始位置Prに到達する機会が来るのを待つ。
Further, the unit n determines whether or not the
この風袋計測が終了し、かつ容器12がセットされたと判断すると、ユニットnは、直ちに自身のバルブ20を開く。これによって、容器12に飲料が供給される。このとき、バルブ20は、比較的に大きな口径で開けられ、言わば大投入状態となる。そして、容器12に供給された飲料の重量が予め定めた切換重量Waに達した時点、詳しくは次の数2が成立した時点t3で、ユニットnは、バルブ20の口径を少し絞る。
When it is determined that the tare measurement has been completed and the
このようにバルブ20の口径が少し絞られることによって、当該バルブ20から容器12への飲料の単位時間当たりの供給量が、大投入状態のときの1/2〜1/3程度に低減され、言わば小投入状態となる。そして、容器12に供給された飲料の重量が予め定めた供給停止重量Wbに達した時点、詳しくは次の数3が成立した時点t4で、ユニットnは、バルブ20を閉じる。
Thus, by reducing the diameter of the valve 20 a little, the supply amount per unit time of the beverage from the
なお、バルブ20が閉じられても、容器12への飲料の供給は直ぐには停止されず、暫くの間、当該容器12に飲料が供給され続ける。これは、主に、バルブ20から容器12までの間に距離(落差)があること、および数3が成立してからバルブ20が閉じられるまでの間に時間遅れが生じることに起因する。従って、こ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たことによるロードセル180の振動が或る程度収束したと見なすことのできるまでの間、換言すれば時点t4から所定の安定待ち時間Twが経過するまでの間、ユニットnは、待機状態となる。この安定待ち時間Twは、全荷重Wy[n]の大きさや、要求される計量精度等にもよるが、例えば0.3秒〜0.5秒程度とされる。
Even if the
そして、この安定待ち時間Twが経過した時点t5で、ユニットnは、容器12に供給された飲料の最終的な重量を計測するべく、最終計測を開始する。この最終計測は、時点t5から予め定めた最終計測時間Tsが経過するまでの間にわたって行われる。詳しくは、ユニットnは、最終計測時間Tsが経過した時点t6での処理済荷重データWy[n]’の値を次の数4に代入することで、当該飲料の最終的な重量を表す最終計量値Ws[n]を得る。この最終計量値Ws[n]もまた、メモリ188に一時記憶される。
At time t5 when the stabilization waiting time Tw elapses, the unit n starts the final measurement in order to measure the final weight of the beverage supplied to the
なお、最終計量値Ws[n]は、目標とされる飲料の充填重量、いわゆる目標値Wtと等価であることが理想である。このような関係(Ws[n]≒Wt)となるように、上述の供給停止重量Wbが設定される。即ち、時点t4においてバルブ20が閉じられた後に容器12に供給される飲料の重量、いわゆる落差量ΔW[n]を、目標値Wtから差し引いた値(Wt−ΔW[n])が、当該供給停止重量Wbとされる。また、最終計測時間Tsは、少なくとも時点t6(またはt5)においての、つまり容器12に目標値Wtと略同等な重量の飲料が充填された状態にあるときの、ロードセル180の固有振動周期Tt以上とされ、例えば0.1秒〜0.3秒程度とされる。この固有振動周期Ttについても、後で詳しく説明する。
It is ideal that the final weighing value Ws [n] is equivalent to a target filling weight of the beverage, so-called target value Wt. The supply stop weight Wb described above is set so as to satisfy such a relationship (Ws [n] ≈Wt). That is, the value (Wt−ΔW [n]) obtained by subtracting the so-called drop amount ΔW [n] from the target value Wt from the weight of the beverage supplied to the
最終計測の終了後、ユニットnが所定のエンド位置Peに到達した時点t7で、上述の最終計量値Ws[n](厳密には当該最終計量値Ws[n]を表すデータ)が当該ユニットnからコントローラ36に送信される。これによって、コントローラ36は、ユニットnによる最終計量値Ws[n]、つまりユニットnによって容器12に充填された飲料の重量を認識する。なお、ユニットnがエンド位置Peに到達したか否かもまた、上述の位置データに基づいて認識される。
At the time t7 when the unit n reaches the predetermined end position Pe after the end of the final measurement, the above-described final measured value Ws [n] (strictly, the data representing the final measured value Ws [n]) is the unit n. To the
コントローラ36は、ユニットnによる最終計量値Ws[n]が所定の規格を満足するか否か、詳しくは当該最終計量値Ws[n]が目標値Wtを基準とする所定の範囲“Wt±γ”内に入っているか否かを判断する。そして、この規格(Wt−γ≦Ws[n]≦Wt+γ)を満足しない場合には、当該規格を満足しない容器12が製造ラインから排除されるように、上述の選別機に指示を与える。
The
なお、ユニットnは、例えばバルブ20が詰まっている等の理由によって、エンド位置Peに到達するまでの間に最終計量値Ws[n]を得られない、換言すれば当該ユニットnについて時点t6が到来しない場合がある。このような場合、ユニットnは、最終計量値Ws[n]として“Error”というデータを、コントローラ36に送信する。この場合も、コントローラ36は、当該“Error”とされた容器12が製造ラインから排除されるように、選別機に指示を与える。
Note that the unit n cannot obtain the final measurement value Ws [n] until the end position Pe is reached, for example, because the
エンド位置Peを通過した容器12は、図2に矢印106で示すように、搬出用スターホイール54によってユニットn(載置台16)から取り除かれる。これで、ユニットnによる一連(1回)の充填動作が完了する。そして、ユニットnから取り除かれた容器12は、搬出用コンベヤ56によって、矢印108に示すように搬送され、上述の選別機に送られる。
The
ところで、ユニットnのロードセル180は、常に、固有振動を発している。そして、この固有振動は、ロードセル180から出力される計量信号、換言すれば生荷重データWy[n]に対して、ノイズとなって現れる。従って、上述した要領で正確な定量充填を行うには、当該生荷重データWy[n]に含まれる固有振動成分を除去する必要がある。そこで、この固有振動成分を除去するべく、上述の移動平均フィルタ188が設けられている。そして、固有振動の周波数、つまり固有振動数fx[n]は、ロードセル180に印加される荷重Wy[n]の大きさによって変わるので、上述の如く当該移動平均フィルタ188のフィルタ定数C[n]が適宜変更される。これについて、以下に詳しく説明する。
By the way, the
即ち、ロードセル180の固有振動数fx[n]は、次の数5によって表される。
That is, the natural frequency fx [n] of the
ここで、k[n]は、ロードセル180のバネ定数であり、gは、重力加速度である。そして、この数5における荷重Wy[n]には、上述したように載置台16に載置される物体の重量Wx[n]の他に初期荷重Wi[n]が含まれることから、当該数5は次の数6のように表すことができる。
Here, k [n] is the spring constant of the
この数6において、例えば重量Wx[n]に次の数7を代入する。すると、上述した時点t2、つまり風袋計測値Wr[n]の取得時点での固有振動数fx[n](以下、これをfr[n]という符号で表す。)が求められる。
In this
ここで、Wr[n]’は、載置台16に載置された容器12自体の実際の重量である。
Here, Wr [n] ′ is the actual weight of the
さらに、数6における重量Wx[n]として例えば次の数8を代入すると、上述した時点t3、つまりバルブ20による飲料の供給量が切り換えられるタイミングが到来した時点での固有振動数fx[n](以下、これをfa[n]という符号で表す。)が求められる。
Further, when the following formula 8 is substituted as the weight Wx [n] in the
同様に、数6における重量Wx[n]に次の数9を代入することによって、上述した時点t4、つまりバルブ20による飲料の供給が停止されるタイミングが到来した時点での固有振動数fx[n](以下、これをfb[n]という符号で表す。)が求められる。
Similarly, by substituting the following equation 9 into the weight Wx [n] in
そして、数6における重量Wx[n]に次の数10を代入すると、上述した時点t6、つまり最終計量値Ws[n]の取得時点での固有振動数fx[n](以下、これをft[n]という符号で表す。)が求められる。
When the following
なお、この数10において、Ws[n]’は、容器12に充填された(時点t6において容器12内に存在する)飲料の実際の重量である。
In this
そして、これらの時点t2,t3,t4およびt6における各固有振動数fr[n],fa[n],fb[n]およびft[n]は、互いに数11に示す関係にある。 Then, the natural frequencies fr [n], fa [n], fb [n], and ft [n] at these times t2, t3, t4, and t6 are in the relationship shown in Expression 11.
ここで、例えば、容器12自体の重量Wr[n]’は、略均一であり、例えば所定の規格で定められた標準値Wrと略等価であるとする。また、容器12に充填された飲料の重量Ws[n]’は、目標値Wtと略等価であるとする。この場合、数7〜数10は、それぞれ数12〜数15のように表すことができる。
Here, for example, it is assumed that the weight Wr [n] ′ of the
さて、上述したように、時点t1〜t2においては、fr[n]という周波数、換言すればその逆数であるTr[n](=1/fr[n])という周期の固有振動が発生する。かかる周期Tr[n]の固有振動成分を除去するには、上述した移動平均フィルタ188によって、当該周期Trと同等またはその整数倍の時間にわたって生荷重データWy[n]を平均化すればよい。つまり、移動平均フィルタ188のフィルタ定数C[n]として、次の数16で求められる値Cr[n]が設定されれば、当該周期Tr[n]の固有振動成分が効果的に除去された処理済荷重データWy[n]’が得られる。
As described above, a natural vibration having a frequency of fr [n], in other words, a period of Tr [n] (= 1 / fr [n]), which is the reciprocal of the frequency, occurs at time points t1 to t2. In order to remove the natural vibration component of the period Tr [n], the raw load data Wy [n] may be averaged over the time equal to or an integral multiple of the period Tr by the moving
なお、この数16において、εは、1以上の整数(ε≧1)であり、ここでは、例えば“1”とされる。また、Tcは、上述したA/D変換回路184のサンプリング周期である。そして、この数16によって求められた値Cr[n]の小数は、例えば四捨五入される。
In
ユニットnのメモリ194には、この数16によって求められた値Cr[n]が、予め記憶されている。そして、ユニットnに時点t1が到来する前、例えば前回時点t6が到来した(最終計量値Ws[n]が取得された)直後または前回時点t7が到来した(エンド位置Peを通過した)直後に、当該値Cr[n]がフィルタ定数C[n]として設定される。これによって、時点t2において生荷重データWy[n]に含まれる固有振動成分が効果的に除去され、正確な風袋計測値Wr[n]が得られる。
In the
そして、時点t3においては、fa[n]という周波数、換言すればその逆数であるTa[n](=1/fa[n])という周期の固有振動が発生する。かかる周期Ta[n]の固有振動成分を除去するには、上述と同様に、移動平均フィルタ188によって、当該周期Taと同等またはその整数倍(ε倍)の時間にわたって生荷重データWy[n]を平均化すればよい。つまり、移動平均フィルタ188のフィルタ定数C[n]として、次の数17によって求められる値Ca[n]が設定されれば、当該周期Ta[n]の固有振動成分が効果的に除去された処理済荷重データWy[n]’が得られる。
At time t3, a natural vibration having a frequency of fa [n], in other words, a reciprocal of Ta [n] (= 1 / fa [n]) is generated. In order to remove the natural vibration component of the period Ta [n], the raw load data Wy [n] is equivalent to the period Ta or an integral multiple (ε times) of the period Ta by the moving
このため、ユニットnのメモリ194には、上述した値Cr[n]の他に、この数17によって求められた値Ca[n]も、予め記憶されている。そして、ユニットnに時点t3が到来する前、例えば当該時点3の前の時点t2が到来した(風袋計測値Wr[n]が取得された)直後に、この値Ca[n]がフィルタ定数C[n]として設定される。これによって、時点t3において生荷重データWy[n]に含まれる固有振動成分が効果的に除去され、バルブ20による飲料の供給量を切り換えるべきタイミングが到来したことが正確に捉えられる。なお、この数17によって求められた値Ca[n]についても、その小数点以下は四捨五入される。
Therefore, in the
さらに、時点t4においては、fb[n]という周波数、換言すればその逆数であるTb[n](=1/fb[n])という周期の固有振動が発生する。従って、このときは、フィルタ定数C[n]として、次の数18によって求められる値Cb[n]が設定されれば、当該周期Tb[n]の固有振動成分が効果的に除去された処理済荷重データWy[n]’が得られる。
Further, at time t4, a natural vibration having a frequency of fb [n], in other words, a period of Tb [n] (= 1 / fb [n]), which is the reciprocal thereof, is generated. Therefore, at this time, if the value Cb [n] obtained by the following
つまり、この数18によって求められた値Cb[n]もまた、ユニットnのメモリ194に予め記憶されている。そして、ユニットnに時点t4が到来する前、例えば当該時点t4の前の時点t3が到来した(バルブ20による飲料の供給量が切り換えられた)直後に、この値Cb[n]がフィルタ定数C[n]として設定される。これによって、時点t4において生荷重データWy[n]に含まれる固有振動成分が効果的に除去され、バルブ20を閉じるべきタイミングが到来したことが正確に捉えられる。この数18によって求められた値Cb[n]もまた、その小数点以下は四捨五入される。
That is, the value Cb [n] obtained by the
そして、時点t5〜t6においては、ft[n]という周波数、換言すればその逆数であるTt[n](=1/ft[n])という周期の固有振動が発生する。従って、このときは、フィルタ定数C[n]として、次の数19によって求められる値Ct[n]が設定されれば、当該周期Tt[n]の固有振動成分が効果的に除去された処理済荷重データWy[n]’を得ることができる。 Then, from time t5 to t6, a natural vibration having a frequency of ft [n], in other words, a period of Tt [n] (= 1 / ft [n]), which is the reciprocal thereof, occurs. Accordingly, at this time, if the value Ct [n] obtained by the following equation 19 is set as the filter constant C [n], the natural vibration component of the period Tt [n] is effectively removed. Used load data Wy [n] ′ can be obtained.
このため、ユニットnのメモリ194には、この数19によって求められた値Ct[n]も、予め記憶されている。そして、ユニットnに時点t5が到来する前、例えば当該時点t5の前の時点t4が到来した(バルブ20が閉じられた)直後に、この値Ct[n]がフィルタ定数C[n]として設定される。これによって、時点t5〜t6において生荷重データWy[n]に含まれる固有振動成分が効果的に除去され、正確な最終計量値Ws[n]が得られる。なお、数19によって求められた値Ct[n]もまた、その小数点以下は四捨五入される。
For this reason, the value Ct [n] obtained by the equation 19 is also stored in advance in the
図7に、移動平均フィルタ188の構成を概念的に示す。この図7に示すように、移動平均フィルタ188は、一列に並べられた複数、例えばQ個のレジスタ200,200,…を有している。上述のA/D変換回路184によって変換された生荷重データWy[n]は、まず最初に、1番目の(図7において左端にある)レジスタ200に入力される。そして、このレジスタ200に入力された生荷重データWy[n]は、A/D変換回路184から新たな生荷重データWy[n]が入力される度に、換言すれば当該A/D変換回路184のサンプリングタイミングに合わせて、順次右隣にあるレジスタ200へと移動(シフト)する。そして、最後の(図7において右端にあるQ番目の)レジスタ200に移動した生荷重データWy[n]は、A/D変換回路184による次のサンプリングタイミングで廃棄される。
FIG. 7 conceptually shows the configuration of the moving
ここで、例えば上述の数16によって求められた値Cr[n]がフィルタ定数C[n]として設定された場合、1番目〜Cr[n]番目のレジスタ200,200,…に記憶されている生荷重データWy[n]の平均値Wyr[n]が求められる。そして、この平均値Wyr[n]が、処理済荷重データWy[n]’として出力される。一方、数17によって求められた値Ca[n]がフィルタ定数C[n]として設定された場合は、1番目〜Ca[n]番目のレジスタ200,200,…に記憶されている生荷重データWy[n]の平均値Wya[n]が求められ、この平均値Wya[n]が、処理済荷重データWy[n]’として出力される。さらに、数18によって求められた値Cb[n]がフィルタ定数C[n]として設定された場合は、1番目〜Cb[n]番目のレジスタ200,200,…に記憶されている生荷重データWy[n]の平均値Wyb[n]が、処理済荷重データWy[n]’として出力される。そして、数19によって求められた値Ct[n]がフィルタ定数C[n]として設定された場合は、1番目〜Ct[n]番目のレジスタ200,200,…に記憶されている生荷重データWy[n]の平均値Wyt[n]が、処理済荷重データWy[n]’として出力される。なお、レジスタ200の数Qは、少なくともフィルタ定数C[n]として設定され得る値の最大値(Ct[n])以上とされる。
Here, for example, when the value Cr [n] obtained by the
このようにフィルタ定数C[n]として設定される各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]は、調整モードによって求められる。 Thus, the values Cr [n], Ca [n], Cb [n] and Ct [n] set as the filter constant C [n] are obtained by the adjustment mode.
即ち、調整モードにおいては、まず、それぞれのユニット14毎に、無負荷時の、厳密には載置台16に何らの物体も載置されていない状態にあるときの、固有振動数fz[n]が求められる。具体的には、それぞれのユニット14毎に、載置台16に何らの物体も載置されていない状態で、例えば図示しないインパルスハンマによって所定の衝撃が与えられる。このとき、衝撃が与えられたユニット14の生荷重データWy[n]が、コントローラ36を介してディジタルレコーダ44に入力され、当該ディジタルレコーダ44により一定時間にわたって記録される。そして、このディジタルレコーダ44に記録された生荷重データWyから、オペレータによって固有振動数fz[n]が読み取られ、読み取られた固有振動数fz[n]は、例えばノートに書き留められる。なお、この無負荷時の固有振動数fz[n]は、ユニット14の大きさにもよるが、例えば50Hz〜200Hz程度である。
That is, in the adjustment mode, first, for each
次に、それぞれのユニット14毎に、既値のテスト荷重Wmが載置台16に載置されている状態にあるときの固有振動数fm[n]が、求められる。具体的には、それぞれのユニット14毎に、当該テスト荷重Wmが載置されている状態で、上述のインパルスハンマによって所定の衝撃が与えられる。そして、この衝撃が与えられたユニット14の生荷重データWy[n]が、上述と同様に、一定時間にわたってディジタルレコーダ44に記録される。そして、このディジタルレコーダ44に記録された生荷重データWy[n]から、固有振動数fm[n]が読み取られ、読み取られた固有振動数fm[n]は、ノートに書き留められる。なお、この固有振動数fm[n]は、無負荷時の固有振動数fz[n]よりも小さい値となる。
Next, for each
このようにして全てのユニット14,14,…についてそれぞれの固有振動数fz[n]およびfm[n]が求められた後、これらの固有振動数fz[n]およびfm[n]は、コントローラ36の操作キー370から(オペレータによって)入力される。入力された固有振動数fz[n]およびfm[n](厳密にはこれらのデータ)は、コントローラ36内のメモリ374に記憶された後、それぞれ対応するユニット14(計量機18)に送信される。
In this way, after the natural frequencies fz [n] and fm [n] are obtained for all the
これに続いて、さらに、操作キー370の操作によって、上述したパラメータ、詳しくは風袋計測時間Td,安定待ち時間Tw,最終計測時間Ts,容器12の標準重量Wr,切換重量Wa,供給停止重量Wbおよび目標値Wtが入力される。これらのパラメータもまた、コントローラ36内のメモリ374に記憶された後、各ユニット14,14,…に送信される。
Following this, by further operation of the
これに対して、それぞれのユニット14においては、コントローラ36から送られてくる固有振動数fz[n],fm[n]、および各パラメータが、メモリ194に記憶される。そして、これら固有振動数fz[n]およびfm[n]と、各パラメータ、厳密には容器12の標準重量Wr,切換重量Wa,供給停止重量Wbおよび目標値Wtとに基づいて、上述の各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]が求められる。
On the other hand, in each
即ち、上述の各固有振動数fz[n]およびfm[n]は、それぞれ数20および数21によって表される。
That is, the natural frequencies fz [n] and fm [n] described above are expressed by
そして、これら数20および数21から成る連立方程式によって、バネ定数k[n]および初期荷重Wi[n]を求めるための演算式が、それぞれ次の数22および数23のように導き出される。
Then, the equations for obtaining the spring constant k [n] and the initial load Wi [n] are derived as shown in the following
これら数22および数23のそれぞれによって求められたバネ定数k[n]および初期荷重Wi[n]を上述の数6に代入し、さらに、上述の数12〜数15のそれぞれを当該数6に代入すると、各時点t1〜t2,t3,t4およびt5〜t6における固有振動数fr[n],fa[n],fb[n]およびft[n]、ひいては固有振動周期Tr[n],Ta[n],Tb[n]およびTt[n]を求めることができる。そして、これらの固有振動周期Tr[n],Ta[n],Tb[n]およびTt[n]を、それぞれ数16〜数19に代入することで、上述した各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]を算出できる。算出された各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]は、メモリ194に記憶される。
The spring constant k [n] and the initial load Wi [n] obtained by the
このように調整モードで各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]が求められた後、稼動モードによって、上述の要領で充填動作が行われる。なお、この稼動モードによる充填動作においては、調整モードにおいてメモリ194に記憶されたパラメータとしての風袋計測時間Td,安定待ち時間Twおよび最終計測時間Tsに基づいて、時点t1から時点t2にわたる風袋計測,時点t4から時点t5にわたる安定待ち,および時点t5から時点t6にわたる最終計測が実施される。そして、当該メモリ194にパラメータとして記憶された切換重量Waおよび供給停止重量Wbに基づいて、飲料の供給量切換タイミングである時点t3および供給停止タイミングである時点t4が判断される。
After the values Cr [n], Ca [n], Cb [n], and Ct [n] are obtained in the adjustment mode as described above, the filling operation is performed in the above-described manner according to the operation mode. In the filling operation in the operation mode, the tare measurement from the time point t1 to the time point t2 is performed based on the tare measurement time Td, the stabilization waiting time Tw, and the final measurement time Ts as parameters stored in the
かかる調整モードおよび稼動モードのそれぞれにおける一連の動作を実現するために、コントローラ36のCPU360、および個々のユニット14(計量機18)のCPU186は、それぞれ次のようなマルチタスク処理を行う。なお、この処理中に、例えば操作キー370によって強制終了の旨の割り込み操作が成された場合には、当該実行中の処理は強制的に終了される。また、調整モードにおいては、予めコントローラ42のデータ出力端子42にディジタルレコーダ44が接続されているものとする。そして、各ユニット14,14,…については、いわゆる零点調整および温度ドリフト調整が事前に成されているものとする。
In order to realize a series of operations in each of the adjustment mode and the operation mode, the
まず、操作キー370の操作によって調整モードが選択されると、コントローラ36のCPU360は、図8から図10に示す調整モードタスクを実行する。即ち、図8のステップS101において、各ユニット14,14,…に対し、調整モードが選択されたことを通知する。そして、ステップS103において、各ユニット14,14,…のうち識別番号が“1”番のユニット14を有効化するべく、当該識別番号を特定するためのインデックスnに“1”という値を設定する。そして、ステップS105において、当該有効化されたユニット14(以下、この有効化されたユニット14についても、ユニットnと表現する。)から生荷重データWy[n]を順次取得すると共に、取得した生荷重データWy[n]をデータ出力回路362に順次転送する。これによって、この生荷重データWy[n]は、ディジタルレコーダ44に入力される。さらに、CPU360は、ステップS107で、ユニットnについて無負荷時の固有振動数fz[n]の計測を実施するよう要求する旨のメッセージを、ディスプレイ372に表示する。
First, when the adjustment mode is selected by operating the
このメッセージの表示後、CPU360は、ステップS109に進み、ユニットnについて固有振動数fz[n]の計測が終了するのを待つ。即ち、この間、ユニットnの載置台16に何らの物体も載置されていない状態で、上述の如く当該ユニットnに対しインパルスハンマによって衝撃が与えられる。そして、このときのユニットnの生荷重データWy[n]がディジタルレコーダ44に記録され、この記録された生荷重データWy[n]から当該ユニットnの固有振動数fz[n]がオペレータによって読み取られる。そして、読み取られた固有振動数fz[n]は、オペレータによってノートに書き留められる。
After displaying this message, the
このようにしてユニットnの固有振動数fz[n]が求められた(ノートに書き留められた)後、操作キー370によって当該ユニットnの固有振動数fz[n]の計測が終了した旨の操作が成されると、CPU360は、ステップS109からステップS111に進む。そして、このステップS111において、上述したインデックスnの値がその最大値“N”と等しいか否かを判断する。ここで、インデックスnの値が最大値“N”と等しくない場合、つまり未だ固有振動数fz[n]の計測が終了していないユニット14が存在する場合には、かかるユニット14について固有振動数fz[n]の計測を実施するべく、ステップS113においてインデックスnの値を“1”だけインクリメントした後、ステップS105に戻る。一方、インデックスnの値が最大値“N”と等しい場合、つまり全てのユニット14,14,…について固有振動数fz[n]の計測が終了した場合は、ステップS111からステップS115に進む。
After the natural frequency fz [n] of the unit n is obtained in this way (written in a note), an operation to the effect that the measurement of the natural frequency fz [n] of the unit n is completed by the
ステップS115において、CPU360は、識別番号が“1”番のユニット14を改めて有効化するべく、インデックスnに“1”という値を設定する。そして、ステップS117において、当該有効化されたユニットnから生荷重データWy[n]を順次取得すると共に、取得した生荷重データWy[n]をデータ出力回路362に順次転送する。さらに、ステップS119で、ユニットnについてテスト荷重Wmが印加された状態での固有振動数fm[n]の計測を実施するよう要求する旨のメッセージを、ディスプレイ372に表示する。そして、ステップS121に進み、当該ユニットnについて固有振動数fm[n]の計測が終了するのを待つ。
In step S115, the
この間、ユニットnの載置台16にテスト荷重Wmが載置された状態で、当該ユニットnに対しインパルスハンマによって衝撃が与えられる。そして、このときのユニットnの生荷重データWy[n]がディジタルレコーダ44に記録され、この記録された生荷重データWy[n]から当該ユニットnの固有振動数fm[n]が読み取られる。そして、読み取られた固有振動数fz[n]は、ノートに書き留められる。
During this time, an impact is applied to the unit n by the impulse hammer while the test load Wm is placed on the placing table 16 of the unit n. The raw load data Wy [n] of the unit n at this time is recorded in the
このようにしてユニットnの固有振動数fz[n]が求められた後、操作キー370によって当該ユニットnの固有振動数fm[n]の計測が終了した旨の操作が成されると、CPU360は、ステップS121からステップS123に進む。そして、このステップS123において、インデックスnの値がその最大値“N”と等しいか否かを判断する。ここで、インデックスnの値が最大値“N”と等しくない場合、つまり未だ固有振動数fm[n]の計測が終了していないユニット14が存在する場合には、かかるユニット14について固有振動数fm[n]の計測を実施するべく、ステップS125においてインデックスnの値を“1”だけインクリメントした後、ステップS117に戻る。一方、インデックスnの値が最大値“N”と等しい場合、つまり全てのユニット14,14,…について固有振動数fm[n]の計測が終了した場合は、ステップS123から図9のステップS127に進む。
After the natural frequency fz [n] of the unit n is obtained in this way, when the operation indicating that the measurement of the natural frequency fm [n] of the unit n is completed is performed by the
ステップS127において、CPU360は、識別番号が“1”番のユニット14を再度有効化するべく、インデックスnに“1”という値を設定する。そして、ステップS129において、この有効化されたユニットnの無負荷時の固有振動数fz[n]の入力を要求する旨のメッセージを、ディスプレイ372に表示する。そして、ステップS131に進み、当該固有振動数fz[n]が入力されるのを待つ。
In step S127, the
ステップS131において、操作キー370からユニットnの固有振動数fz[n]が入力されると、CPU360は、ステップS133に進む。そして、このステップS133において、当該入力された固有振動数fz[n](厳密には当該固有振動数fz[n]を表すデータ)をメモリ374に記憶し、さらに、ステップS135において、当該固有振動数fz[n]をユニットnに送信する。そして、ステップS137に進む。
In step S131, when the natural frequency fz [n] of the unit n is input from the
ステップS137において、CPU360は、ユニットnにテスト荷重Wmが印加されたときの固有振動数fm[n]の入力を要求する旨のメッセージを、ディスプレイ372に表示する。そして、ステップS139に進み、当該固有振動数fm[n]が入力されるのを待つ。
In step S137, the
ここで、操作キー370の操作によってユニットnの固有振動数fm[n]が入力されると、CPU360は、ステップS141に進む。そして、このステップS141において、当該入力された固有振動数fm[n]をメモリ374に記憶し、さらに、ステップS143において、当該固有振動数fm[n]をユニットnに送信した後、ステップS145に進む。
Here, when the natural frequency fm [n] of the unit n is input by operating the
ステップS145において、CPU360は、現在のインデックスnの値がその最大値“N”と等しいか否かを判断する。ここで、インデックスnの値が最大値“N”と等しくない場合、つまり操作キー370による固有振動数fz[n]およびfm[n]の入力が未だ終了していないユニット14が存在する場合には、かかるユニット14について当該固有振動数fz[n]およびfm[n]の入力を要求するべく、ステップS147においてインデックスnの値を“1”だけインクリメントした後、ステップS129に戻る。一方、インデックスnの値が最大値“N”と等しい場合、つまり全てのユニット14,14,…について固有振動数fz[n]およびfm[n]の入力が終了した場合は、ステップS145からステップS149に進む。
In step S145, the
ステップS149において、CPU360は、上述したパラメータ(Td,Tw,Ts,Wr,Wa,WbおよびWt)の入力を要求する旨のメッセージを、ディスプレイ372に表示する。そして、ステップS151に進み、当該パラメータが入力されるのを待つ。ここで、いずれかのパラメータが操作キー370から入力されると、CPU360は、ステップS153に進み、当該入力されたパラメータをメモリ374に記憶する。そして、ステップS155において、全てのパラメータが入力されたか否かを判断し、未だ全てのパラメータの入力が終了していない場合には、ステップS151に戻る。一方、全てのパラメータが入力された場合は、ステップS155から図10のステップS157に進む。
In step S149, the
ステップS157において、CPU360は、メモリ374に記憶されたパラメータを全てのユニット14,14,…に送信する。そして、ステップS159において、現在、調整モードの最後の設定段階にあること、詳しくはそれぞれのユニット14において上述の各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]が求められている最中であること、を表すメッセージを、ディスプレイ372に表示する。そして、ステップS161において、上述したインデックスnに“1”という値を設定した後、ステップS163に進む。
In step S157, the
ステップS163において、CPU360は、上述のインデックスnによって特定されたユニットnに対し、現在の状況、詳しくは各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]が求められたか否かを、問い合わせる。そして、ステップS165において、この問い合わせに対してユニットnから応答が返ってくるのを待つ。
In step S163, the
ユニットnから応答が返ってくると、つまり当該ユニットnにおいて各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]が求められたことを認識すると、CPU360は、ステップS165からステップS167に進む。そして、このステップS167において、現在のインデックスnの値がその最大値“N”と等しいか否かを判断する。ここで、インデックスnの値が最大値“N”と等しくない場合、即ち未だ状況を問い合わせていないユニット14が存在する場合は、かかるユニット14に対して状況を問い合わせるべく、ステップS169においてインデックスnの値を“1”だけインクリメントした後、ステップS163に戻る。一方、インデックスnの値が最大値“N”と等しい場合、つまり全てのユニット14,14,…に対して問い合わせをした場合には、ステップS167からステップS171に進む。
When a response is returned from the unit n, that is, when it is recognized that the respective values Cr [n], Ca [n], Cb [n] and Ct [n] have been obtained in the unit n, the
CPU360は、ステップS171において、調整モードにおける一連の設定が終了したことを表すメッセージを、一定時間にわたってディスプレイ372に表示する。そして、この一定時間の経過をもって、調整モードタスクを終了する。
In step S171,
かかるコントローラ36側のCPU36の動作に対して、それぞれのユニット14(ユニットn)側のCPU186は、調整モードにおいて、図11に示す対調整モードタスクを実行する。
For the operation of the
即ち、コントローラ36から調整モードが選択された旨の通知を受け付けると、CPU186は、ステップS201に進み、A/D変換回路184から入力される生荷重データWy[n]を、そのままの状態で、通信回路192に転送する。これによって、この生荷重データWy[n]は、当該通信回路192を介して、コントローラ36に送信される。
That is, upon receiving a notification that the adjustment mode has been selected from the
そして、CPU186は、ステップS203において、自身の無負荷時の固有振動数fz[n](厳密には当該固有振動数fz[n]を表すデータ)がコントローラ30から送られてくるのを待つ。そして、この固有振動数fz[n]を受信すると、ステップS205に進み、当該固有振動数fz[n]をメモリ194に記憶する。さらに、ステップS207に進み、上述のテスト荷重Wmが印加されたときの固有振動数fm[n]がコントローラ30から送られてくるのを待つ。
In step S203, the
ステップS207において、コントローラ30から固有振動数fm[n]を受信すると、CPU186は、ステップS209に進み、当該受信した固有振動数fm[n]をメモリ194に記憶する。そして、ステップS211において、これらの固有振動数fz[n]およびfm[n]に基づいて、つまり上述した数22および数23に基づいて、バネ定数k[n]および初期荷重Wi[n]を算出する。
In step S207, upon receiving the natural frequency fm [n] from the
ステップS211の実行後、CPU186は、ステップS213に進み、コントローラ30から上述したパラメータ(Td,Tw,Ts,Wr,Wa,WbおよびWt)が送られてくるのを待つ。そして、これらのパラメータを受信するとステップS215に進み、受信したパラメータをメモリ194に記憶する。そして、ステップS217において、これらのパラメータ、厳密には容器12の標準重量Wr,切換重量Wa,供給停止重量Wbおよび目標値Wtと、上述の固有振動数fz[n]およびfm[n]とを用いて、上述した要領で(数12〜数23に基づいて)、各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]を算出する。そして、これらの算出結果Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]を、メモリ194に記憶する。
After executing step S211, the
このステップS217の実行後、CPU186は、ステップS219に進み、コントローラ30から状況の問合せがくるのを待つ。そして、この問合せを受け付けると、ステップS221に進み、当該問合せに対する応答を返す。そして、ステップS223において、生荷重データWy[n]の出力を停止して、一連の対調整モードタスクを終了する。
After executing step S217, the
一方、稼動モードにおいては、コントローラ36側のCPU360は、図12に示す稼動モードタスクを実行する。なお、この稼動モードにおいては、コントローラ36のデータ出力端子42からディジタルレコーダ44が取り外されているものとする。
On the other hand, in the operation mode, the
即ち、操作キー370の操作によって稼動モードが選択されると、CPU360は、ステップS301に進み、全てのユニット14,14,…に対して、調整モードが選択されたことを通知する。そして、ステップS303において、操作キー370によって稼動開始の操作が成されたか否か、つまり当該操作キー370から稼動開始命令が入力されたか否かを判断する。
That is, when the operation mode is selected by operating the
この稼動開始命令が入力されると、CPU360は、ステップS303からステップS305に進み、モータ34を起動させると共に、搬入用コンベヤ50等の外部装置に対して起動を指示する。そして、ステップS307において、全ユニット14,14,…に対して稼動開始を指示する。さらに、ステップS309において、タイミング制御タスクの実行を開始する。このタイミング制御タスクについては、後で詳しく説明する。
When this operation start command is input, the
そして、ステップS311において、各ユニット14,14,…に空の容器12がセットされるまで、例えば当該容器12がセットされたと十分に見なすことのできる一定の時間が経過するまでの間、CPU360は、待機状態となる。そして、この一定時間の経過後、ステップS313に進み、データ取得タスクを実行し始める。これによって、上述した要領でそれぞれのユニット14による充填動作が繰り返し行われる。なお、データ取得タスクについても、後で詳しく説明する。
In step S311, the
このようにして充填動作が行われている間、CPU360は、ステップS315において、操作キー370により稼動停止の操作が成されたか否か、つまり当該操作キー370から稼動停止命令が入力されたか否かを判断する。ここで、稼動停止命令が入力されると、ステップS317に進み、上述のタイミング制御タスクを終了し、さらに、ステップS319においてデータ取得タスクを終了する。そして、ステップS321において、全てのユニット14,14,…に稼動停止を指示した後、ステップS323において、モータ34を停止させると共に、外部装置に駆動停止を指示する。このステップS323の終了をもって、一連の稼動モードタスクを終了する。
While the filling operation is performed in this way, in step S315, the
図13を参照して、上述のタイミング制御タスクの詳細を説明する。このタイミング制御タスクにおいて、CPU360は、まず、ステップS401で、各エンコーダ38および40の出力パルスを取得する。そして、ステップS403において、上述のインデックスnに“1”を設定した後、ステップS405に進む。
Details of the timing control task described above will be described with reference to FIG. In this timing control task, the
このステップS405において、CPU360は、上述のステップS401で取得した各エンコーダ38および40の出力パルスに基づいて、ユニットnが風袋計測開始位置Prに到達したか否かを判断する。ここで、ユニットnが風袋計測開始位置Prに到達した場合には、ステップS407において、その旨を上述した位置データによって当該ユニットnに通知した後、ステップS409に進む。一方、ユニットnが風袋計測開始位置Prに到達していない場合には、ステップS407をスキップして、直接、ステップS409に進む。
In step S405, the
ステップS409において、CPU360は、上述のステップS401で取得した各エンコーダ38および40の出力パルスに基づいて、ユニットnがエンド計測開始位置Peに到達したか否かを判断する。ここで、ユニットnがエンド計測開始位置Peに到達した場合は、ステップS411で、その旨を位置データによってユニットnに通知した後、ステップS413に進む。ユニットnがエンド計測開始位置Peに到達していない場合には、ステップS411をスキップして、直接、ステップS413に進む。
In step S409, the
ステップS413において、CPU360は、インデックスnの値がその最大値“N”と等しいか否かを判断する。ここで、インデックスnの値が最大値“N”と等しくないとき、つまり全てのユニット14,14,…について未だステップS405〜ステップS411を一通り実行し終えていないときは、別のユニット14について当該ステップS405〜ステップS411を実行するべく、ステップS415において、インデックスnの値を“1”だけインクリメントした後、ステップS405に戻る。一方、インデックスnの値が最大値“N”と等しいとき、つまり全てのユニット14,14,…についてステップS405〜ステップS411を一通り実行し終えた場合は、改めて全てのユニット14,14,…について当該ステップS405〜ステップS411を実行するべく、ステップS401に戻る。
In step S413, the
次に、図14を参照して、データ取得タスクの詳細を説明する。このデータ取得タスクにおいては、CPU360は、まず、ステップS501で、インデックスnに“1”を設定する。そして、ステップS503において、ユニットnがエンド位置Peに到達したか否かを判断し、当該エンド位置Peに到達したら、ステップS505に進む。
Next, details of the data acquisition task will be described with reference to FIG. In this data acquisition task, the
このステップS505において、CPU360は、ユニットnに対して最終計量値Ws[n]の取得を要求する。そして、ステップS507において、当該ユニットnから最終計量値Ws[n]が送られてきたか否かを判断し、送られてきたら、ステップS509に進む。
In step S505, the
ステップS509において、CPU360は、ユニットnから受信した最終計量値Ws[n]が“Error”でないかどうかを判断する。ここで、“Error”でない場合は、さらにステップS511に進み、当該最終計量値Ws[n]が上述した規格(Wt−γ≦Ws[n]≦Wt+γ)を満足するか否かを判断する。そして、この規格を満足する場合には、ステップS513に進む。
In step S509, the
一方、ステップS509において最終計量値Ws[n]が“Error”である場合は、CPU360は、ステップS515に進む。そして、このステップS515において、ユニットnが製造ラインから排除されるように上述の選別機に指示を与えた後、ステップS513に進む。また、ステップS511において最終計量値Ws[n]が上述の規格を満たさない場合も、同様に、ステップS515を経て、ステップS513に進む。
On the other hand, if the final measurement value Ws [n] is “Error” in step S509, the
ステップS513において、CPU360は、インデックスnの値が最大値“N”と等しいか否かを判断する。ここで、インデックスnの値が最大値“N”と等しくないとき、つまり全てのユニット14,14,…の最終計量値Ws[n]を一通り取得していないときは、ステップS517において当該インデックスnの値を“1”だけインクリメントした後、ステップS503に戻る。一方、インデックスnの値が最大値“N”と等しいとき、つまり全てのユニット14,14,…の最終計量値Ws[n]を一通り取得し終えたときは、改めて識別番号が“1”番のユニット14から当該最終計量値Ws[n]を取得するべく、ステップS501に戻る。
In step S513, the
これに対して、それぞれのユニット14のCPU186は、稼動モードにおいて。次のような動作をする。
On the other hand, the
即ち、コントローラ36から稼動モードが選択された旨の通知を受けると、CPU186は、図15に示す対稼動モードタスクを実行する。この対稼動モードにおいては、まず、ステップS601で、コントローラ36から稼動開始指示が送られてくるのを待つ。そして、この稼動開始指示を受けると、ステップS603に進み、後述する計量タスクを実行し始める。
In other words, upon receiving notification from the
そして、CPU186は、ステップS605に進み、コントローラ36から最終計量値Ws[n]の取得要求を受け付けたか否かを判断する。ここで、当該取得要求を受け付けると、ステップS607に進み、最終計量値Ws[n]をコントローラ36に送信する。そして、この送信後、ステップS605に戻る。一方、ステップS605において最終計量値Ws[n]の取得要求を受け付けない場合には、ステップS609に進み、コントローラ36から稼動停止指示を受け付けたか否かを判断する。そして、この稼動停止指示を受け付けていない場合には、ステップS605に戻る。
Then, the
ステップS609において稼動停止指示を受け付けると、CPU186は、ステップS611に進み、上述のステップS603で開始した計量タスクの実行を終了する。そして、計量タスクの終了をもって、一連の対稼動モードタスクを終了する。
When accepting the operation stop instruction in step S609, the
計量タスクについて、図16および図17を参照して詳しく説明する。この計量タスクにおいては、CPU186は、まず、図16のステップS701に進み、上述した移動平均フィルタ188のフィルタ係数C[n]として、値Cr[n]を設定する。これによって、移動平均フィルタ188は、上述した図7における平均値Wyr[n]を、処理済荷重データWy[n]’として出力する。
The weighing task will be described in detail with reference to FIGS. 16 and 17. In this weighing task, the
そして、CPU186は、ステップS703に進み、自身(厳密には当該CPU186を有するユニット14)が風袋計測開始位置Prに到達したか否かを判断する。この判断は、コントローラ36から送られてくる上述の位置データに基づいて行われる。そして、風袋計測開始位置Prに到達したと判断すると、ステップS705に進み、風袋計測時間Tdを計測するためのタイマをリセットし、即スタートさせる。そして、ステップS707において、当該風袋計測時間Tdが経過したか否かを判断する。
Then, the
この風袋計測時間Tdが経過すると、CPU186は、ステップS707からステップS709に進み、風袋計測値Wr[n]を得る。即ち、上述の数1に従って、風袋計測時間Tdが経過した時点t2での処理済荷重データWy[n]’の値を当該風袋計測値Wr[n]とする。この風袋計測値Wr[n]は、メモリ194に一時記憶される。
When the tare measurement time Td has elapsed, the
そして、CPU18は、ステップS711に進み、風袋計測値Wr[n]を基に、自身(ユニット14)に空の容器12が正しくセットされているか否かを判断する。つまり、上述したように風袋計測値Wr[n]と所定の閾値βとを比較する。そして、風袋計測値Wr[n]が閾値β以下の場合には、容器12が正しくセットされていないものと判断して、ステップS703に戻る。一方、風袋計測値Wr[n]が閾値βよりも大きい場合は、容器12が正しくセットされているものと判断して、ステップS713に進む。
Then, the
ステップS713において、CPU186は、容器12への飲料の供給が開始されるようにバルブ20を制御する。これによって、バルブ20は、大投入状態となる。そして、CPU186は、ステップS715に進み、移動平均フィルタ188のフィルタ係数C[n]として、値Ca[n]を設定する。これによって、移動平均フィルタ188は、図7における平均値Wya[n]を、処理済荷重データWy[n]’として出力する。
In step S713, the
ステップS715の実行後、CPU186は、図17のステップS717に進み、容器12に供給された飲料の重量が切換重量Waに到達したか否かを判断する。つまり、上述の数2が成立したか否かを判断する。ここで、供給済みの飲料の重量が未だ切換重量Waに到達していない場合は、ステップS719に進み、自身がエンド位置Peに到達したか否かを判断する。この判断もまた、上述した位置データに基づいて行われる。そして、未だエンド位置Peに到達しない場合には、ステップS719からステップS717に戻る。
After execution of step S715, the
一方、ステップS717において供給済みの飲料の重量が切換重量Waに達すると、換言すれば時点t3が到来すると、CPU186は、ステップS721に進み、バルブ20の口径を少し絞る。これによって、バルブ20は、大投入状態から小投入状態へと遷移する。さらに、CPU186は、ステップS723において、フィルタ定数C[n]として、値Cb[n]を設定する。これによって、移動平均フィルタ188は、図7における平均値Wyb[n]を、処理済荷重データWy[n]’として出力する。
On the other hand, when the weight of the beverage already supplied reaches the switching weight Wa in step S717, in other words, when the time point t3 comes, the
そして、CPU186は、ステップS725に進み、供給済みの飲料の重量が供給停止重量Wb[n]に到達したか否かを判断する。つまり、上述の数3が成立したか否かを判断する。ここで、供給済みの飲料の重量が未だ供給停止重量Wb[n]に達していない場合は、さらにステップS727に進み、自身がエンド位置Peに到達したか否かを判断する。そして、未だエンド位置Peに到達しない場合には、このステップS727からステップS725に戻る。
Then, the
一方、ステップS725において供給済みの飲料の重量が供給停止重量Wb[n]に達すると、換言すれば時点t4が到来すると、CPU186は、ステップS729に進み、バルブ20を閉じる。そして、ステップS731において、安定待ち時間Twを計測するためのタイマをリセットし、即スタートさせる。さらに、ステップS733において、フィルタ定数C[n]として、値Ct[n]を設定する。これによって、移動平均フィルタ188は、図7における平均値Wyt[n]を、処理済荷重データWy[n]’として出力する。
On the other hand, when the weight of the beverage already supplied reaches the supply stop weight Wb [n] in step S725, in other words, when the time point t4 comes, the
ステップS733の実行後、CPU186は、ステップS735に進み、安定待ち時間Twが経過したか否かを判断する。ここで、安定待ち時間Twが未だ経過していない場合には、さらにステップS737に進み、自身がエンド位置Peに到達したか否かを判断する。そして、エンド位置Peに到達していない場合には、ステップS735に戻る。
After execution of step S733, the
ステップS735において安定待ち時間Twが経過すると、換言すれば時点t5が到来すると、CPU186は、ステップS739に進み、最終計測時間Tsを計測するためのタイマをリセットし、即スタートさせる。そして、ステップS741において、この最終計測時間Tsが経過したか否かを判断し、経過していない場合には、さらにステップS743において、自身がエンド位置Peに到達したか否かを判断する。そして、エンド位置Peに到達していない場合には、ステップS741に戻る。
When the stable waiting time Tw elapses in step S735, in other words, when the time point t5 arrives, the
ステップS741において最終計測時間Tsが経過すると、CPU186は、ステップS745に進み、最終計量値Ws[n]を算出する。具体的には、最終計測時間Tsが経過した時点t6での処理済荷重データWy[n]’を上述の数4に代入することで、当該最終計量値Ws[n]を得る。そして、ステップS745で、この最終計量値Ws[n]をメモリ192に記憶する。これによって、1回の充填動作が終了する。そして、このステップS745の実行後、改めて充填動作を繰り返すべく、図16のステップS701に戻る。
When the final measurement time Ts has elapsed in step S741, the
なお、ステップS743においてエンド位置Peに到達した場合、つまり安定待ち時間Twは経過したものの最終計量値Ws[n]が得られなかった場合には、CPU186は、ステップS747に進み、当該最終計量値Ws[n]として上述した“Error”というデータを設定する。そして、このステップS747の実行後、図16のステップS701に戻る。また、ステップS737においてエンド位置Peに到達した場合、つまり容器12への飲料の充填は終了したものの最終計量値Ws[n]が得られなかった場合も、同様に、ステップS747を経て、図16のステップS701に戻る。
When the end position Pe is reached in step S743, that is, when the final waiting time Tw has elapsed but the final weighing value Ws [n] has not been obtained, the
さらに、上述のステップS727においてエンド位置Peに到達した場合、つまり小投入状態にあるときに当該エンド位置Peに到達した場合には、CPU186は、ステップS749において、バルブ20を閉じる。そして、ステップS747を経て、図16のステップS701に戻る。また、ステップS719においてエンド位置Peに到達した場合、つまり大投入状態にあるときに当該エンド位置Peに到達した場合も、同様に、ステップS749およびステップS747を経て、図16のステップS701に戻る。
Further, when the end position Pe is reached in step S727 described above, that is, when the end position Pe is reached in the small injection state, the
以上のように、この実施形態によれば、時点t2において風袋計測値Wr[n]を得るとき、およびバルブ20による飲料の供給量の切換タイミングである時点t3を判断するとき、並びにバルブ20による飲料の供給停止タイミングである時点t4を判断するとき、さらには時点t6において最終計量値Ws[n]を得るときのそれぞれにおいて、移動平均フィルタ188のフィルタ定数C[n]として、生荷重データWy[n]に含まれる固有振動成分を除去するのに適した値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]が設定される。従って、これら風袋計測値Wr[n],飲料の供給量の切換タイミング,飲料の供給停止タイミングおよび最終計量値Ws[n]を、正確に捉えることができる。よって、風袋重量を正確に捉えることができない上述の従来技術に比べて、より高精度な定量充填を実現できる。
As described above, according to this embodiment, when the tare measurement value Wr [n] is obtained at the time t2, when determining the time t3 that is the switching timing of the beverage supply amount by the
また、それぞれのユニット14の無負荷時の固有振動数fz[n]と、テスト荷重Wmが印加されたときの固有振動数fm[n]とを実測し、これらの実測結果fz[n]およびfm[n]に基づいて、バネ定数k[n]および初期荷重Wi[n]が求められる。従って、例えばこれらのバネ定数k[n]および初期荷重Wi[n]としてそれぞれの推定値が適用される場合に比べて、上述の各時点t2,t3,t4およびt6における固有振動数fr[n],fa[n],fb[n]およびft[n]を正確に求めることができ、ひいてはフィルタ定数C[n]としてのより正確な値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]を求めることができる。
Further, the natural frequency fz [n] of each
なお、この実施形態においては、各ユニット14,14、…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、複数のユニットが1列に配置されており、これらのユニットによって並行して(言わばバッジ処理的に)充填動作が行われる、いわゆる並列(ライン)式の重点式充填装置に、この発明を適用してもよい。
In this embodiment, the so-called rotary weight
また、ユニット14,14,…の台数Nを“36”としたが、これ以外の数としてもよい。そして、このように複数台のユニット14,14,…を備えたいわゆる多連型の重量式充填装置10に限らず、ユニットが1台のみのいわゆるシングル型の充填装置にも、この発明を適用してもよい。
In addition, although the number N of the
そして、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、粉粒体等の固体を被計量物として充填する装置にも、この発明を適用できる。 And the to-be-measured object is not limited to beverages, but may be other liquids such as alcohol and oil. Moreover, this invention is applicable not only to a liquid but to the apparatus which fills solids, such as a granular material, as a to-be-measured object.
さらに、上述した図8から図17に示す各フローチャートは、飽くまで一例であって、この実施形態で説明したのと同様の作用および効果が得られるのであれば、これらに限定されるものではない。例えば、この実施形態では、それぞれのユニット14(計量機18)において上述の値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]を求めるようにしたが、これらをコントローラ36によって一括して求めるようにしてもよい。 Further, each of the flowcharts shown in FIGS. 8 to 17 described above is merely an example, and is not limited to this as long as the same operations and effects as those described in this embodiment can be obtained. For example, in this embodiment, the above-described values Cr [n], Ca [n], Cb [n] and Ct [n] are obtained in each unit 14 (the weighing machine 18). You may make it ask | require collectively by.
また、フィルタ手段として移動平均フィルタ188を採用したが、これ以外のフィルタ、例えばFIR(Finite-duration Impulse Response)型フィルタ等を採用してもよい。
Further, although the moving
そして、それぞれのユニット14の無負荷時の固有振動数fz[n]およびテスト荷重Wmが印加されたときの固有振動数fm[n]を求めるのに、ディジタルレコーダ44を用いたが、これに限らない。例えば、スペクトルアナライザを用いてそれぞれのユニット14の生荷重データWy[n]を周波数領域で解析(FFT(Fast Fourier Transform)処理)することによって、当該各固有振動数fz[n]およびfm[n]を求めてもよい。さらに、これらの固有振動数fz[n]およびfm[n]を自動的に求める機能を、コントローラ36またはそれぞれのユニット14に設けてもよい。また、無負荷時の固有振動数fz[n]に代えて、テスト荷重Wmとは別のテスト荷重Wm’(≠Wm)が印加されたときの固有振動数fm[n]’を求めると共に、この固有振動数fm[n]’とテスト荷重Wmが印加されているときの固有振動数fm[n]’とに基づいて、バネ定数k[n]および初期荷重Wi[n]を求めてもよい。
The
そして、上述した時点t3のような切換タイミングを複数設けてもよい。つまり、飲料の供給量が複数段階で切り換えられる場合にも、この発明を適用することができる。また、複数種類の被計量物をそれぞれ所定重量ずつ充填するという、いわゆる異種充填装置にも、この発明を適用できる。 A plurality of switching timings such as the time point t3 described above may be provided. That is, the present invention can be applied even when the beverage supply amount is switched in a plurality of stages. Further, the present invention can also be applied to a so-called different kind of filling device in which a plurality of types of objects to be weighed are filled with a predetermined weight.
さらに、上述した数12〜数15における容器12の標準重量Wrに代えて、当該容器12の重量の実測値を用いてもよい。このようにすれば、各時点t2,t3,t4およびt6における固有振動数fr[n],fa[n],fb[n]およびft[n]、ひいてはフィルタ定数D[n]としての各値Cr[n],Ca[n],Cb[n]およびCt[n]を、より正確に求めることができる。
Furthermore, instead of the standard weight Wr of the
10 重量式充填装置
14 ユニット
18 計量機
20 バルブ
36 コントローラ
44 ディジタルレコーダ
10
Claims (4)
上記計量手段から出力される計量信号に対し選択されたフィルタ定数に従うフィルタ処理を施すフィルタ手段と、
上記計量手段の初期荷重と該計量手段のバネ定数と上記風袋の標準重量とに基づいて定められた第1定数が設定された第1設定手段と、
上記初期荷重と上記バネ定数と上記標準重量と少なくとも1つの基準重量とに基づいて定められた少なくとも1つの第2定数が設定された第2設定手段と、
上記計量手段に上記風袋が載置されておりかつ該風袋に上記被計量物が未供給の状態においては上記第1定数が上記フィルタ定数として選択され、上記計量手段に上記風袋が載置されておりかつ該風袋に供給された上記被計量物の重量が上記基準重量の1つと略同等の状態においては該基準重量に対応する上記第2定数が上記フィルタ定数として選択されているように、該フィルタ定数を選択する選択手段と、
上記計量手段の物体載置部に既知の第1重量が印加されているときの該計量手段の固有振動数と該第1重量とは異なる既知の第2重量が印加されているときの該計量手段の固有振動数とに基づいて上記初期荷重および上記バネ定数を求め、該初期荷重および該バネ定数を含む演算式に基づいて上記第1定数および上記第2定数を決定する決定手段と、
を具備することを特徴とする重量式充填装置。 A tare is placed on the tare, and the tare is supplied to the tare placed on the weighing means to a predetermined target weight; In the gravimetric filling device removed from the weighing means,
Filter means for applying a filtering process according to the selected filter constant to the weighing signal output from the weighing means;
First setting means in which a first constant determined based on an initial load of the weighing means, a spring constant of the weighing means, and a standard weight of the tare is set;
A second setting means in which at least one second constant determined based on the initial load, the spring constant, the standard weight, and at least one reference weight is set;
When the tare is placed on the weighing means and the object to be weighed is not supplied to the tare, the first constant is selected as the filter constant, and the tare is placed on the weighing means. And the second constant corresponding to the reference weight is selected as the filter constant when the weight of the object to be weighed supplied to the tare is substantially equal to one of the reference weights. A selection means for selecting a filter constant;
The weighing when a known second weight different from the natural frequency of the weighing means when the known first weight is applied to the object mounting portion of the weighing means is applied. Determining means for determining the initial load and the spring constant based on the natural frequency of the means, and determining the first constant and the second constant based on an arithmetic expression including the initial load and the spring constant;
A weight-type filling device comprising:
上記基準重量は上記供給量を切り換えるときの基準となる少なくとも1つの切換重量を含む、請求項1または2に記載の重量式充填装置。 Switching means for switching the supply amount of the object to be weighed to the tare per unit time;
The weight-type filling device according to claim 1 or 2, wherein the reference weight includes at least one switching weight that becomes a reference when the supply amount is switched.
上記計量手段から出力される計量信号に対し選択されたフィルタ定数に従うフィルタ処理を施すフィルタ過程と、A filtering process for applying a filtering process in accordance with the selected filter constant to the weighing signal output from the weighing means;
上記計量手段の初期荷重と該計量手段のバネ定数と上記風袋の標準重量とに基づいて定められた第1定数および該初期荷重と該バネ定数と該標準重量と少なくとも1つの基準重量とに基づいて定められた少なくとも1つの第2定数のいずれかを上記フィルタ定数として選択する選択過程と、Based on an initial load of the weighing means, a spring constant of the weighing means, and a standard weight of the tare, based on a first constant, the initial load, the spring constant, the standard weight, and at least one reference weight. A selection step of selecting any one of at least one second constant defined as the filter constant;
を具備し、Comprising
上記選択過程では、上記計量手段に上記風袋が載置されておりかつ該風袋に上記被計量物が未供給の状態においては上記第1定数が上記フィルタ定数として選択され、上記計量手段に上記風袋が載置されておりかつ該風袋に供給された上記被計量物の重量が上記基準重量の1つと略同等の状態においては該基準重量に対応する上記第2定数が上記フィルタ定数として選択され、In the selection process, the first constant is selected as the filter constant when the tare is placed on the weighing means and the object to be weighed is not supplied to the tare. Is placed and the weight of the object to be weighed supplied to the tare is substantially equal to one of the reference weights, the second constant corresponding to the reference weight is selected as the filter constant,
さらに、上記計量手段の物体載置部に既知の第1重量が印加されているときの該計量手段の固有振動数と該第1重量とは異なる既知の第2重量が印加されているときの該計量手段の固有振動数とに基づいて上記初期荷重および上記バネ定数を求め、該初期荷重および該バネ定数を含む演算式に基づいて上記第1定数および上記第2定数を決定する決定過程を具備すること、Furthermore, when a known second weight different from the natural frequency of the weighing means when the known first weight is applied to the object mounting portion of the weighing means and the first weight is applied. Determining the initial load and the spring constant based on the natural frequency of the measuring means, and determining the first constant and the second constant based on an arithmetic expression including the initial load and the spring constant; To have,
を特徴とする重量式充填方法。A gravimetric filling method.
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