JP4585922B2 - 計量装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、一方向に回転駆動させる回転体と、回転体とともに回転移動する重量計と、回転体の回転を検出する回転検出器と、計量値の補正を行う制御部とを備えた回転式重量充填装置が開示されている。この構成によれば、制御部が回転検出器からの検出信号に基づいて容器および容器の充填物に加わる遠心力の影響を排除して計量を行うことができる。
すなわち、上記公報に開示された計量装置では、容器を回転移動させながら容器内の物品の計量を行う際において、回転中にかかる遠心力や空気の流れの影響を排除するために補正を行っているが、容器を回転させる際の駆動ノイズや振動の影響については考慮されていない。特に、計量装置を構成する各部品の組立精度等によっては、遠心力や空気の流れの影響よりも駆動ノイズや振動による影響の方が大きくなってしまう場合がある。このため、容器を回転移動させる際に生じる駆動ノイズや振動等の影響を考慮した補正をしなくては、物品の計量を正確に行うことができないおそれがある。
通常、容器が遠心力や空気抵抗以外の影響を受けることなく等速で回転移動している場合には、同一の容器をどのエリアにおいて計量しても計量結果はほぼ一致するはずである。しかし、容器を回転移動させる回転駆動部等の部品精度が低かったり、各部品の組付け精度が低かったりした場合には、予期しない振動等が発生して空容器の計量値が計量を行ったエリアによって差が生じる場合がある。このような部品は、高精度に作製されているものの、真球度誤差や保持器の質量アンバランス等に起因する振動が発生する場合がある。そして、このような振動は、回転移動するエリアの所定の位置で発生するものと予想される。
このように、複数の計量位置において計量された空容器の計量値を用いて補正を行うことで、回転移動しながら計量される容器に対して加わる位置ごとの振動や駆動ノイズの影響を容易に排除することができる。また、回転中の空容器の計量値だけを用いて補正値を算出するため、補正値を求めるために必要なパラメータの数を増やすことなく、単純な計算により正確な補正を行うことが可能になる。
ここでは、異なるエリアにおいて計量された第1計量値と第2計量値との差分を算出し、これを補正値として用いて容器に供給された被計量物の計量値の補正を行う。
これにより、簡単な計算によって算出される差分値を用いて、回転移動しながら計量される容器に対して加わる位置ごとの振動や駆動ノイズの影響を容易に排除することができる。
ここでは、制御部は、個々の計量器ごとに補正を行う。
これにより、計量を行うエリアによって生じる振動等の影響を補正によって排除することに加えて、各計量器の特性を考慮して計量器ごとの振動等に対する計量値のずれのばらつきを補正によって排除することができる。この結果、より高精度な計量を実施することが可能になる。
ここでは、例えば、計量器ごとの補正値が算出された後、回転駆動部によって回転移動させられる容器ごとに異なる補正値を用いて補正を行う。
これにより、部品等の精度の低さに起因して生じる振動が個々の容器によって微妙に異なる影響を与える場合でも、このような容器による個体差の影響を補正によって排除することができる。この結果、計量器ごとの補正値と合わせて補正を行うことで、より高精度な補正を行うことができる。
ここでは、回転駆動部による容器の回転速度に応じて、異なる補正値を用意して補正を行う。
これにより、回転速度によって計量中の容器の振動の量が変化する場合でも、回転速度に応じて用意された補正値を用いて補正を行うことができるため、より高精度な補正を行うことが可能になる。なお、このように回転数に対応して用意される補正値は、例えば、回転数ごとに所定の補正値が設定されたテーブル等を参照することで用意されてもよい。
ここでは、空容器計量エリアおよび充填計量エリアにおいて、それぞれ複数回の空容器の計量を行い、その複数回の計量結果の平均値をとって補正を行う。
第7の発明に係る計量装置は、第1から第6の発明のいずれか1つに係る計量装置であって、制御部は、空容器計量エリアおよび充填計量エリアをさらに複数に分割し、個々のエリアごとの計量結果に基づいて補正を行う。
これにより、より高精度に計量位置ごとの振動等の影響を排除した補正を行うことができる。
[計量装置10の構成]
本実施形態に係る計量装置10は、図1および図2に示すように、5つの計量器25a〜25eと、各計量器25a〜25eに対応するように設けられた5つのホルダ28と、各部の動作を制御する制御部30(図4参照)と、を備えている。そして、計量装置10は、図示しない旋回機構から回転駆動力が伝達された回転軸A1を中心にして計量器25a〜25eを旋回させる。
ホルダ28は、容器Cの底面を下から支える底板28aとU字型の部材28bとを有している。そして、容器Cの外周に形成されたつば部分C1に沿ってU字型の部材28bを被せることで、底板28aとU字型の部材28bとの間で容器Cを保持する。さらに、ホルダ28の底板28aには、磁石(永久磁石)が埋め込まれている。このため、この磁石の磁力によって金属製の容器Cを保持することができる。なお、磁石は底板28aではなく側壁側に埋め込まれていてもよいし、底板28aと側壁側の双方に埋め込まれていてもよい。
また、計量装置10は、被計量物が排出されて空になった容器Cを計量しながら供給位置まで移動させる。このように、計量装置10では、計量から排出までの工程を終えた容器Cを、再び計量から排出までの工程に送り込んでいる。
本実施形態の計量装置10では、容器Cを旋回移動させた状態で計量を行うことから、容器Cに対してかかる遠心力や旋回移動中における容器C(計量器25a〜25e)の振動や駆動ノイズ等の影響を排除するための補正処理を行う必要がある。
このため、制御部30が、図3に示すように、計量装置10における容器Cの旋回移動の軌跡に沿って補正用の計量位置L1〜L6を設定し、各計量位置L1〜L6における計量結果に基づいて補正処理を行う。
α1=空容器の重量+遠心力の影響+位置ノイズ(L1) ・・・・・(1)
次に、図3に示す計量エリアの計量位置L4において、同じ空容器Cの計量を行う。ここでの計量結果β1(第2計量値)は、以下の関係式(2)によって表される。
ここで、制御部30は、計量位置L1における計量結果α1と、計量位置L4における計量結果β1とに基づいて、下記の関係式(3)によって補正値x1を算出する。
x1=β1−α1 ・・・・・(3)
={空容器の重量+遠心力の影響+位置ノイズ(L4)}−{空容器の重量+遠 心力の影響+位置ノイズ(L1)} =位置ノイズ(L4)−位置ノイズ(L1)
なお、上記関係式(3)において算出される補正値x1は、空容器の重量および遠心力の影響がキャンセルされて、計量位置L1と計量位置L4とにおける位置ノイズの差に相当する数値である。また、空容器の重量については、空容器が載っていない状態での計量結果を0gとして零点を記憶しておき、空容器を載せた重量をそのまま空容器重量としてもよい。一方、空容器と風袋の重量とを合わせた重量を、空容器の重量としてもよい。この場合には、空容器の重量と風袋の重量とを認識していない場合でも、被計量物の重量を相対的に把握することができる。
従来の計量装置では、この関係式(4)で表される計量位置L4における計量結果γと計量位置L1における空容器の計量結果との差をとることで、被計量物の重量を算出していた。このため、上記関係式(4)から上記関係式(1)を差し引くと、空容器の重量と遠心力の影響とがキャンセルされるものの、{位置ノイズ(L4)−位置ノイズ(L1)}という測定誤差が含まれることになる。この測定誤差は、計量装置を構成する各部品の組立精度等によって生じる駆動ノイズや振動による影響によって生じるものであり、測定位置によって駆動ノイズや容器Cの振動に差が生じた場合には、そのままその差が測定誤差となって被計量物の重量に影響を与えてしまう。
被計量物の重量=計量結果γ−計量結果α2−補正値x1 ・・・・・(5) ={被計量物の重量+空容器の重量+遠心力の影響+位置ノイズ(L 4)}−{空容器の重量+遠心力の影響+位置ノイズ(L1)}− {位置ノイズ(L4)−位置ノイズ(L1)} =被計量物の重量
この結果、被計量物について、計量位置によって生じる位置ノイズを確実に除去することで、計量装置を構成する各部品の組立精度等によって生じる駆動ノイズや振動による影響を排除した高精度な計量を行うことが可能になる。
すなわち、制御部30では、計量装置10の回転軸A1の回転速度を等速にした後、ステップS1において、計量装置10の下流側あるいは上流側に配置された生産ラインに含まれる各種装置(供給部、ストック部、排出部等)との同期がとれているか否かを確認する。ここで、上記供給部、ストック部、排出部は、例えば、本実施形態の計量装置10とともに組合せ計量装置に搭載される装置である。供給部は、計量装置10において旋回移動している容器Cに対して所定量の被計量物を投入する装置である。ストック部は、計量装置10において計量された被計量物を入れた容器Cを蓄えておく装置である。また、排出部は、ストック部において蓄えられている複数の容器Cの中から組合せ計量に参加する容器Cを取り出してここから被計量物を排出する。
制御部30は、ステップS2においては、被計量物が排出された容器、つまり空の容器であるか否かを確認する。ここで、被計量物が排出されていない容器Cである場合には、被計量物が排出された空の容器が循環してくるまで待機する。一方、被計量物が排出された空の容器Cである場合には、ステップS3へ進む。
次に、制御部30は、この空容器に対して図3に示す供給エリアにおいて被計量物を供給することなく旋回移動させる。そして、ステップS4において、図3に示す計量エリアに含まれる計量位置L4において同じ空容器の計量を行う。なお、ここで得られた計量結果は、上述した関係式(2)で表される計量結果β1である。
続いて、制御部30は、ステップS6において、ステップS5において算出した差分値を加算するとともに、記憶部29に記憶させる。
続いて、制御部30は、ステップS9において、容器Cを旋回移動させている際に生じる測定誤差を補正する、いわゆる動補正の処理を完了する。
本実施形態の計量装置10では、以上のような処理を経て、容器Cを旋回移動させながら計量を行う場合でも、遠心力の影響や旋回移動中に生じる容器Cの振動等の影響を除去した高精度な計量結果を得ることができる。
具体的には、各計量器25a〜25eについて、それぞれ上述した処理によって各計量器25a〜25eに対応する補正値xを求めればよい。また、容器Cごとの補正値xの算出については、各計量器25a〜25eごとの補正値が算出されていることを前提として、例えば、図6に示すように、所定の計量器25aについて、容器Cごと、回転軸A1の回転数(回転速度)ごとに作成された補正値のテーブルを予め作成しておき、回転数の変更があるとこのテーブルを参照して適正な補正値を求める。
(1)
本実施形態の計量装置10では、制御部30が、図3に示すように、容器Cの旋回機構に沿って、空容器計量エリア、供給エリア、計量エリアおよび排出エリアを設定するとともに、各エリアにおいて補正値を算出するための計量位置L1〜L6を設定している。そして、制御部30は、空の容器Cを、計量位置L1および計量位置L4において計量し、その計量結果に基づいて適正な補正値を算出する。
さらに、計量値のみをパラメータとして用いて補正値の算出を行うため、単純な計算によって適正な補正値を算出し、被計量物の重量を算出することができる。
本実施形態の計量装置10では、制御部30が、計量位置L1と計量位置L4における計量結果の差分をとって、この差分値を補正値として用いる。
これにより、2箇所の計量位置における計量結果の差をとるだけで、旋回移動中における振動や駆動ノイズ等の影響を排除するための適正な補正値を容易に算出することができる。
本実施形態の計量装置10では、図1等に示す各計量器25a〜25eごとに、対応する補正値が記入されたテーブルを参照して適正な補正値を求める。
これにより、振動や駆動ノイズに対する各計量器25a〜25eごとの特性を考慮して、より高精度な計量を行うことが可能になる。
本実施形態の計量装置10では、図6に示すように、各容器Cごとに対応する補正値が記入されたテーブルを参照して適正な補正値を求める。
これにより、各計量器25a〜25eにおける補正値が算出された後、ある計量器において各容器Cに対応する補正値を算出することで、振動や駆動ノイズに対する容器Cごとの特性を考慮して、より高精度な計量を行うことが可能になる。
本実施形態の計量装置10では、図6に示すように、回転軸A1の回転数(回転速度)ごとに対応する補正値が記入されたテーブルを参照して適正な補正値を求める。
通常、回転軸A1の回転数が変化すると容器Cの旋回移動する速度も変化するため、振動や駆動ノイズの影響も回転軸A1の回転速度に応じて異なってくる。
これにより、回転数が変化した場合でも、その回転速度に応じて適正な補正値を得て、高精度な計量を行うことができる。
本実施形態の計量装置10では、図5のフローチャートに示すように、ステップS8において、同じ空の容器Cを計量位置L1・L4において複数回計量した後、その平均値をとって最終的な補正値xを算出する。
このように、計量位置L1・L4における計量結果に基づいて算出される補正値x1の平均値をとって最終的な補正値xを算出することで、測定時における測定誤差の影響を低減してより高精度な計量を行うことができる。
本実施形態の計量装置10では、図3に示すように、空容器計量エリアや計量エリアに対して、複数の計量位置を設定している。
これにより、空容器計量エリアや計量エリアを細分化して、それぞれの位置における計量結果に基づいて補正値の算出を行うことができるため、計量位置ごとに変動する振動・駆動ノイズ等の影響をより効果的に排除して高精度な計量を行うことができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施形態では、空の容器Cを計量位置L1および計量位置L4において計量した結果に基づいて、補正値の算出を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、図3に示す計量位置L1〜L6の設定については、図3に示す例に限定されるものではなく、より多くの計量位置を設定してもよいし、各エリアで1箇所ずつの計量エリアを設定してもよい。
上記実施形態では、図3に示すように、空容器計量エリアにおいて2箇所の計量位置L1・L2、計量エリアにおいて3箇所の計量位置L4〜L6を設定してここで計量された空容器の計量結果に基づいて補正処理を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
ただし、上記実施形態のように、空容器計量エリア、計量エリアのそれぞれにおいて複数の計量位置を設定した場合には、各エリアを細分化して得られる計量結果に基づいて補正処理を行うことで、計量位置によって変動する容器の振動等の影響をより正確に補正することができることから、上記実施形態のように各エリアに複数の計量位置を設定することがより好ましい。
この場合には、上述のように、計量位置によって変動する容器の振動等の影響をより正確に補正することができるという効果を奏する。
(C)
上記実施形態では、図6に示すように、容器Cごと、回転数ごとの補正値を求めるためのテーブルを用意して補正値を得る例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
ただし、上記実施形態のように、予め作成されたテーブルを用意しておくことで、回転数が変更になった場合等において面倒な計算を行うことなく、早急に適正な補正値を求めることができる点で、上記実施形態のようにすることがより好ましい。
(D)
上記実施形態では、図1および図2に示すように、ホルダ28によって容器Cを保持した状態で計量等の処理を行う計量装置を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
ただし、上記実施形態のような容器Cを旋回移動させながら計量等の処理を行う計量装置では、容器の旋回移動の速度(回転軸の回転速度)が大きくなるにつれて容器に対してかかる遠心力が大きくなって容器が計量器上から飛び出してしまうおそれがあることから、ホルダ28のような保持部材を用いて容器を保持した状態で計量等の処理を行うことがより好ましい。
上記実施形態では、計量装置に対して本発明を適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態の計量装置10を複数備えた組合せ計量装置等に本発明を適用してもよい。この場合でも、適切な補正によって高精度な計量結果を得ることが可能な組合せ計量装置を提供できるという効果が得られる。
25a〜25e 計量器
26 円形ボックス
27 ロードセル
28 ホルダ
28a 底板
28b U字型部材
29 記憶部
30 制御部
A1 回転軸
C 容器
C1 つば部分
L1〜L6 計量位置
M モータ(回転駆動部)
Claims (7)
- 容器を回転移動させる回転駆動部と、
前記回転駆動部によって回転移動している前記容器に供給された被計量物の計量を行う計量器と、
前記容器が回転移動する領域に対して、前記容器に前記被計量物が投入される前の空の容器の計量を行う空容器計量エリアと、前記空の容器に前記被計量物を供給する供給エリアと、前記被計量物が供給された前記容器の計量を行う充填計量エリアと、を設定し、前記空容器計量エリアにおいて計量された空容器の計量値である第1計量値と前記充填計量エリアにおいて計量された前記空容器の計量値である第2計量値とに基づいて前記被計量物の計量値の補正を行う制御部と、
を備えている計量装置。 - 前記制御部は、前記第1計量値と前記第2計量値との差分を求め、この差分値に基づいて前記補正を行う、
請求項1に記載の計量装置。 - 前記制御部は、前記各計量器ごとに前記補正を行う、
請求項1または2に記載の計量装置。 - 前記制御部は、前記容器ごとに前記補正を行う、
請求項1から3のいずれか1項に記載の計量装置。 - 前記制御部は、前記回転駆動部による前記容器の回転速度ごとに前記補正を行う、
請求項1から4のいずれか1項に記載の計量装置。 - 前記制御部は、同じ前記エリアにおいて前記計量器による複数回の計量を行い、その計量値の平均値に基づいて前記補正を行う、
請求項1から5のいずれか1項に記載の計量装置。 - 前記制御部は、前記空容器計量エリアおよび前記充填計量エリアをさらに複数に分割し、個々のエリアごとの計量結果に基づいて前記補正を行う、
請求項1から6のいずれか1項に記載の計量装置。
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