JP4744978B2 - Heavy-weight filling device - Google Patents
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Description
この発明は、重量式充填装置に関し、特に例えば、計量手段によって重さを量りながら一定重量となるように液体や粉粒体等の被計量物の充填を行う、いわゆる定量充填を実現するための、重量式充填装置に関する。 The present invention relates to a weight-type filling device, and in particular, for example, to realize so-called quantitative filling, in which filling of an object to be weighed such as a liquid or a granular material so as to obtain a constant weight while weighing by a weighing means. The invention relates to a weight-type filling device.
この種の重量式充填装置において、高速かつ高精度な定量充填を実現するべく、単位時間当たりの被計量物の供給量を段階的に変えながら充填を行うものがある。即ち、充填開始直後の初期の段階においては、比較的に大きな供給量で充填を行うことで、充填時間(充填開始から充填終了までに要する時間)の短縮化を図る。そして、充填開始から或る程度の時間が経過し、例えば計量手段による計量値(充填済みの被計量物の重量値)が所定の切換重量値に到達した時点で、比較的に小さな供給量に切り換える。これによって、計量手段による計量精度が向上し、ひいては充填精度(目標とする充填重量値に対する実際の充填重量値の精度)の向上が図られる。 In this type of weight-type filling device, there is one that performs filling while changing the supply amount of the object to be weighed per unit time step by step in order to realize high-speed and high-precision quantitative filling. That is, in the initial stage immediately after the start of filling, filling is performed with a relatively large supply amount, thereby shortening the filling time (the time required from the start of filling to the end of filling). Then, when a certain amount of time has elapsed from the start of filling, for example, when the weighing value by the weighing means (the weight value of the filled object to be weighed) reaches a predetermined switching weight value, the supply amount becomes relatively small. Switch. As a result, the weighing accuracy by the weighing means is improved, and as a result, the filling accuracy (the accuracy of the actual filling weight value with respect to the target filling weight value) is improved.
ここで、例えば、被計量物に温度変化が生じる、とする。すると、この温度変化に伴って、被計量物の密度が変化し、これによって、当該被計量物の単位時間当たりの供給量が変化する。そして、このように単位時間当たりの供給量が変化すると、特に当該供給量が減少する方向に変化すると、その分、充填時間が長くなり、充填処理能力が低下する(一定時間内に実行可能な充填回数が減る)、という不都合が生じる。 Here, for example, it is assumed that a temperature change occurs in the object to be weighed. Then, along with this temperature change, the density of the object to be weighed changes, thereby changing the supply amount of the object to be weighed per unit time. When the supply amount per unit time changes in this way, particularly when the supply amount changes in a decreasing direction, the filling time becomes longer and the filling processing capacity decreases (can be executed within a certain time). Inconvenience that the number of times of filling decreases) occurs.
そこで、かかる不都合を解消するべく、従来、例えば特許文献1に開示された技術がある。この従来技術によれば、開閉ゲートを介して計量ホッパに被計量物が投入される。そして、この計量ホッパに投入された被計量物の重量が、重量計測手段によって計測される。さらに、重量計測手段による計測重量が予め設定された供給量変更用の設定重量に達する毎に、被計量物の単位時間当たりの供給量が大から小に向かって減少される。そして、この計測重量が予め設定された供給停止用の設定重量に達すると、被計量物の供給が停止される。このとき、計量ホッパに対する被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの計量時間Toが、計量時間計測手段によって計測される。そして、計量時間Toが予め設定された目標時間Tsよりも長い場合、つまり目標時間Ts内に計量が完了しなかった場合は、供給量変更用の設定重量が増加される。これによって、単位時間当たりの供給量が大とされる時間が長くなるので、その分、計量時間Toが短縮され、目標時間Tsに近づく。
Therefore, in order to eliminate such inconvenience, there is a technique disclosed in
より具体的に説明すると、例えば、今、供給量変更用の設定重量としてW1という値が設定されており、供給停止用の設定重量としてW2という値が設定されている、とする。そして、重量計測手段による計測重量が供給量変更用の設定重量W1に達するまでの間は、被計量物の単位時間当たりの供給量はQ1という比較的に大きい値に設定され、当該計測重量が設定重量W1に達した時点で、単位時間当たりの供給量はQ1という値よりも小さいQ2という値に変更される、とする。かかる前提の下、従来技術によれば、実際に計測された計量時間Toと目標時間Tsとの偏差Tiが求められる。そして、この偏差Tiに基づいて、PID(Proportional/Integral/Derivative)制御によって補正時間ΔTが求められ、さらに、この補正時間ΔTの符号(正負)に基づいて、計量時間Toが目標時間Tsよりも長いか否かが判別される。そして、計量時間Toが目標時間Tsよりも長い場合には、次の数1に基づいて、補正時間ΔTに対応する(当該補正時間ΔTを補うべく)補正重量ΔWtが求められる。
More specifically, for example, it is assumed that a value W1 is set as the set weight for changing the supply amount and a value W2 is set as the set weight for stopping supply. Until the measured weight by the weight measuring means reaches the set weight W1 for changing the supply amount, the supply amount per unit time of the object to be weighed is set to a relatively large value of Q1, and the measured weight is It is assumed that when the set weight W1 is reached, the supply amount per unit time is changed to a value Q2, which is smaller than the value Q1. Under such a premise, according to the prior art, the deviation Ti between the actually measured measuring time To and the target time Ts is obtained. Then, based on this deviation Ti, a correction time ΔT is obtained by PID (Proportional / Integral / Derivative) control. Further, based on the sign (positive / negative) of this correction time ΔT, the measurement time To is less than the target time Ts. Whether it is long or not is determined. When the weighing time To is longer than the target time Ts, a correction weight ΔWt corresponding to the correction time ΔT (to compensate for the correction time ΔT) is obtained based on the following
《数1》
ΔWt=ΔT・Q2
<<
ΔWt = ΔT · Q2
ここで、この数1によって求められた補正重量ΔWtが、供給停止用の設定重量W2から供給量変更用の設定重量W1を減算した値よりも小さい場合(ΔWt<W2−W1)、供給量変更用の設定重量W1を変更することで当該補正重量ΔWtを補うことが可能である、と判断される。そして、当該補正重量Wtを補うべく、まず、次の数2に基づいて、補正率ΔW1が求められる。
Here, when the correction weight ΔWt obtained by this
《数2》
ΔW1=(W1+ΔWt)/W1
<< Equation 2 >>
ΔW1 = (W1 + ΔWt) / W1
さらに、この補正率ΔW1を含む次の数3に基づいて、供給量変更用の設定重量W1が変更され、言わば補正される。 Furthermore, the set weight W1 for changing the supply amount is changed based on the following equation 3 including the correction factor ΔW1, and is corrected.
《数3》
W1’=W1・ΔW1=W1+ΔWt
<< Equation 3 >>
W1 ′ = W1 · ΔW1 = W1 + ΔWt
つまり、この数3によって求められた値W1’が、新たな設定重量W1とされる。 That is, the value W1 'obtained by this equation 3 is set as a new set weight W1.
この従来技術の有効性について、さらに具体的な数値を当てはめて検証してみる。例えば、供給量変更用の設定重量W1が、W1=100[g]であり、供給停止用の設定重量W2が、W2=125[g]である、とする。そして、重量計測手段による計測重量が供給量変更用の設定重量W1に達するまでの間を言わば大投入段階とし、この大投入段階における単位時間当たりの被計量物の供給量Q1が、Q1=50[g/s]に調整されている、とする。また、当該計測重量が設定重量W1に達してから供給停止用の設定重量W2に達するまでの間を小投入段階とし、この小投入段階における単位時間当たりの供給量Q2が、大投入段階における供給量Q1の4分の1、つまりQ2=12.5[g/s]に調整されている、とする。 The effectiveness of this prior art will be verified by applying more specific values. For example, the set weight W1 for changing the supply amount is W1 = 100 [g], and the set weight W2 for stopping supply is W2 = 125 [g]. The period until the weight measured by the weight measuring means reaches the set weight W1 for changing the supply amount is a large input stage, and the supply amount Q1 of the object to be weighed per unit time in this large input stage is Q1 = 50. It is assumed that [g / s] is adjusted. Also, the period from when the measured weight reaches the set weight W1 until it reaches the set weight W2 for stopping the supply is set as the small input stage, and the supply amount Q2 per unit time in the small input stage is the supply at the large input stage. It is assumed that the amount is adjusted to a quarter of the amount Q1, that is, Q2 = 12.5 [g / s].
かかる調整が成されることによって、大投入段階の期間、言わば大投入時間T1は、T1=W1/Q1=100/50=2[s]となる。一方、小投入段階の期間、言わば小投入時間T2は、T2=(W2−W1)/Q2=(125−100)/12.5=2[s]となる。そして、これら大投入時間T1および小投入時間T2を足し合わせた時間(T1+T2)が、目標の計量時間To、つまり目標時間Tsになる。即ち、目標時間Tsは、Ts=4[s]となる。 By making such adjustment, the period of the large charging stage, that is, the large charging time T1, becomes T1 = W1 / Q1 = 100/50 = 2 [s]. On the other hand, the small charging time period, that is, the small charging time T2, is T2 = (W2-W1) / Q2 = (125-100) /12.5=2 [s]. A time (T1 + T2) obtained by adding the large charging time T1 and the small charging time T2 becomes a target weighing time To, that is, a target time Ts. That is, the target time Ts is Ts = 4 [s].
ここで、例えば被計量物に温度変化が生じ、この温度変化によって当該被計量物の密度が10[%]減少する、とする。すると、大投入段階における供給量Q1が10[%]減少し、つまりQ1=45[g/s]となる。これと同様に、小投入段階における供給量Q2もまた10[%]減少し、つまりQ2=11.25[g/s]となる。そして、これらの供給量Q1およびQ2の変化に伴って、大投入時間T1は、T1=100/45=2.222…[s]となり、小投入時間T2は、T2=(125−100)/11.25=2.222…[s]となる。従って、計量時間Toは、To=4.444…[s]となり、目標時間Tsを0.444…[s]だけ超える。そして、この超過分(偏差Ti=0.444…[s])が、補正時間ΔTとなり、この補正時間ΔTを補うべく、上述の数1に基づいて補正重量ΔWtが求められる。つまり、補正重量ΔWtは、ΔWt=0.444…×11.25=5[g]となる。
Here, for example, it is assumed that a temperature change occurs in the object to be weighed, and the density of the object to be weighed decreases by 10 [%] due to this temperature change. Then, the supply amount Q1 in the large input stage is reduced by 10 [%], that is, Q1 = 45 [g / s]. Similarly, the supply amount Q2 in the small input stage is also reduced by 10 [%], that is, Q2 = 11.25 [g / s]. As the supply amounts Q1 and Q2 change, the large charging time T1 becomes T1 = 100/45 = 2.222 ... [s], and the small charging time T2 is T2 = (125-100) / 11.25 = 2.222 ... [s]. Therefore, the measuring time To becomes To = 4.444 ... [s], which exceeds the target time Ts by 0.444 ... [s]. Then, this excess (deviation Ti = 0.444... [S]) becomes the correction time ΔT, and the correction weight ΔWt is obtained based on the
この5[g]という補正重量ΔWtは、供給停止用の設定重量W2から供給量変更用の設定重量W1を減算した値(=25[g])よりも小さい(ΔWt<W2−W1)。従って、供給量変更用の設定重量W1を変更することで補正重量ΔWtを補うことが可能である、と判断される。そして、上述の数3から、当該補正重量ΔWtを補うべく設定重量W1(W1’)が、W1=100+5=105[g]に変更される。 The corrected weight ΔWt of 5 [g] is smaller than the value (= 25 [g]) obtained by subtracting the set weight W1 for changing the supply amount from the set weight W2 for stopping supply (ΔWt <W2−W1). Therefore, it is determined that the correction weight ΔWt can be supplemented by changing the set weight W1 for changing the supply amount. Then, the set weight W1 (W1 ′) is changed to W1 = 100 + 5 = 105 [g] to compensate for the correction weight ΔWt from the above equation (3).
このように供給量変更用の設定重量W1が変更されることで、大投入時間T1は、T1=105/45=2.333…[s]となる。そして、小投入時間T2は、T2=(125−105)/11.25=1.777…[s]となる。従って、計量時間Toは、To=2.333…+1.777…=4.111…[s]となり、確かに元の値(4.444…[s])よりは短くなる。しかし、この4.111…[s]という計量時間Toは、依然として目標時間Ts(=4[s])よりも長い。 Thus, by changing the set weight W1 for changing the supply amount, the large charging time T1 becomes T1 = 105/45 = 2.333... [S]. The small injection time T2 is T2 = (125−105) /11.25=1.777 (s). Therefore, the measuring time To becomes To = 2.333... +1.777... = 4.111... [S], which is certainly shorter than the original value (4.444... [S]). However, the measurement time To of 4.111... [S] is still longer than the target time Ts (= 4 [s]).
即ち、従来技術によれば、計量時間Toが目標時間Tsよりも長い場合に、供給量変更用の設定重量W1が補正されることによって、当該計量時間は確かに短縮されるが、必ずしも目標時間Tsとは同等にならず、換言すれば当該計量時間Toを正確に補正することができない、という問題がある。これは、上述の数1から明らかなように、大投入段階および小投入段階の両方で単位時間当たりの供給量Q1およびQ2が変化しているのにも拘らず、このうちの小投入段階における供給量Q2のみに基づいて補正重量ΔWtが求められ、ひいては当該補正重量ΔWtを含む上述の数3に基づいて設定重量W1が補正されるからである。つまり、大投入段階における供給量Q1の変化が完全に無視された状態で、設定重量W1の補正が行われるからである。
That is, according to the prior art, when the measurement time To is longer than the target time Ts, the measurement time is certainly shortened by correcting the set weight W1 for changing the supply amount. There is a problem that it is not equivalent to Ts, in other words, the measurement time To cannot be accurately corrected. As is clear from the
また、従来技術においては、計量時間Toが目標時間Tsよりも長い場合(単位時間当たりの供給量Q1およびQ2が減少する方向に変化する場合)にのみ、当該計量時間To(設定重量W1)の補正が成されるが、これとは逆の場合、つまり計量時間Toが目標時間Tsよりも短い場合(単位時間当たりの供給量Q1およびQ2が増大する方向に変化する場合)にも、同様の補正が成されるようにするのが、望ましい。なぜならば、計量時間Toが短くなると、当然に大投入時間T1および小投入時間T2のそれぞれも短くなる。そして、特に小投入時間T2が短くなることによって、供給量がQ1からQ2に切り換わる際に生じる振動(流量乱れ)が、計量手段による計量精度に影響し易くなり、ひいては充填精度が低下する、という不都合が生じるからである。従って、計量時間Toは目標時間Tsを基準として常に一定であるのが、望ましい。 Further, in the prior art, only when the measurement time To is longer than the target time Ts (when the supply amounts Q1 and Q2 per unit time change in a decreasing direction), the measurement time To (set weight W1) is concerned. The correction is made, but in the opposite case, that is, when the measuring time To is shorter than the target time Ts (when the supply amounts Q1 and Q2 per unit time increase), the same applies. It is desirable to make corrections. This is because when the measuring time To is shortened, the large throwing time T1 and the small throwing time T2 are naturally shortened. In particular, when the small charging time T2 is shortened, vibration (flow rate disturbance) generated when the supply amount is switched from Q1 to Q2 is liable to affect the measurement accuracy by the measurement means, and the filling accuracy is lowered. This is because inconvenience arises. Therefore, it is desirable that the measuring time To is always constant with the target time Ts as a reference.
それゆえに、この発明は、被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間(従来技術における計量時間To)を従来よりも的確に補正することができる重量式充填装置を提供することを、目的とする。 Therefore, the present invention provides a weight-type filling device that can more accurately correct the supply time (measurement time To in the prior art) from the supply start time to the supply stop time of the object to be weighed than before. And aim.
かかる目的を達成するために、この発明のうちの第1の発明の重量式充填装置は、供給された被計量物の重さを量る計量手段と、供給制御信号に従って計量手段に被計量物を供給する供給手段と、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて供給手段から計量手段に被計量物が供給されると共に計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したときに当該供給手段の供給動作が停止されるよう供給制御信号を生成する供給制御手段と、を具備する。そして、それぞれの供給段階における実際の単位時間当たりの供給量を測定する測定手段と、供給手段による被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように当該測定手段による全ての供給段階における測定値に基づいて各供給段階を切り換える切換タイミングを変更する変更手段とを、さらに具備するものである。 In order to achieve this object, the weight-type filling device according to the first aspect of the present invention includes a weighing means for weighing a supplied object to be weighed, and a weighing object to the weighing means according to a supply control signal. The supply means is supplied to the weighing means divided into a plurality of supply stages having different supply amounts per unit time, and the measured value by the weighing means is a predetermined supply stop weight value. Supply control means for generating a supply control signal so that the supply operation of the supply means is stopped when they match. Then, the measurement means for measuring the actual supply amount per unit time in each supply stage, and the supply time from the supply start time to the supply stop time of the measurement object by the supply means is equal to the target time. The apparatus further comprises changing means for changing the switching timing for switching each supply stage based on the measured values in all the supply stages by the measuring means.
即ち、この第1の発明では、供給制御手段によって生成される供給制御信号に従って、供給手段から計量手段に対し被計量物が供給される。このとき、被計量物は、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて、供給される。つまり、当該被計量物の単位時間当たりの供給量を段階的に変えながら、充填が行われる。そして、計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき、供給手段の供給動作が停止される。ここで、例えば、被計量物に温度変化が生じ、この温度変化によって当該被計量物の単位時間当たりの供給量が変化する、とする。かかる状況下で、例えば何らの対策も施されないとすると、被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が変化し、上述の如く種々の不都合が生じる。そこで、この第1の発明においては、全ての供給段階のそれぞれにおける実際の単位時間当たりの供給量が、測定手段によって測定される。そして、この測定手段による測定値、つまり全ての供給段階における単位時間当たりの供給量の測定値(実測値)に基づいて、供給時間が目標時間と同等になるように、変更手段によって、各供給段階を切り換える切換タイミングが変更され、言わば補正される。 That is, in this first aspect, the object to be weighed is supplied from the supply means to the weighing means in accordance with the supply control signal generated by the supply control means. At this time, the objects to be weighed are supplied in a plurality of supply stages having different supply amounts per unit time. That is, the filling is performed while changing the supply amount of the object to be weighed per unit time. Then, when the measured value by the measuring means coincides with a predetermined supply stop weight value, the supply operation of the supplying means is stopped. Here, for example, it is assumed that a temperature change occurs in the object to be weighed, and the supply amount per unit time of the object to be weighed changes due to this temperature change. Under such circumstances, if no measures are taken, for example, the supply time from the supply start time of the object to be measured to the supply stop time changes, and various disadvantages occur as described above. Therefore, in the first invention, the actual supply amount per unit time in each of the supply stages is measured by the measuring means. Then, based on the measured value by this measuring means, that is, the measured value (actually measured value) of the supply amount per unit time in all the supply stages, each supply means The switching timing for switching the stage is changed, that is, corrected.
なお、ここで言う複数の供給段階は、最初に実行される第1段階と、この第1段階に続いて実行されかつ当該第1段階よりも単位時間当たりの供給量が小さい第2段階と、の2つの段階で構成されてもよい。この場合、変更手段は、被計量物の供給開始時点からの経過時間と、計量手段による計量値と、の関係を表す特性図表に基づいて、切換タイミングを変更することができる。具体的には、例えば、当該特性図表において、第1段階の任意の時点における実際の経過時間と計量値との関係を示す座標点を特定し、これを第1座標点とする。そして、この第1座標点を通り、かつ傾きが第1段階における測定手段による測定値、つまり当該第1段階における単位時間当たりの供給量の測定値、に従う第1直線を、想定する。さらに、供給開始時点からの経過時間が目標時間に到達したときに、計量手段による計量値が供給停止重量値と一致することを示す座標点を特定し、これを第2座標点とする。そして、この第2座標点を通り、かつ傾きが第2段階における測定手段による測定値、つまり当該第2段階における単位時間当たりの供給量の測定値、に従う第2直線を、想定する。そして、これら第1直線および第2直線の交点を求め、この交点の座標に基づいて切換タイミングを変更する。つまり、被計量物の供給開始時点からの実際の経過時間がこの交点の座標によって表される経過時間に達するとき、または計量手段による実際の計量値が当該交点の座標によって表される計量値に達するときを、第1段階から第2段階に切り換える切換タイミングとする。 The plurality of supply stages referred to here are a first stage that is executed first, a second stage that is executed following the first stage and has a smaller supply amount per unit time than the first stage, and It may be composed of the following two stages. In this case, the changing means can change the switching timing based on the characteristic chart showing the relationship between the elapsed time from the supply start time of the object to be weighed and the measured value by the measuring means. Specifically, for example, in the characteristic chart, a coordinate point indicating the relationship between the actual elapsed time and the measured value at an arbitrary time point in the first stage is specified, and this is set as the first coordinate point. A first straight line passing through the first coordinate point and following the measured value by the measuring means in the first stage, that is, the measured value of the supply amount per unit time in the first stage is assumed. Furthermore, when the elapsed time from the supply start time reaches the target time, a coordinate point indicating that the measured value by the weighing means matches the supply stop weight value is specified, and this is set as the second coordinate point. Then, a second straight line passing through the second coordinate point and following the measured value by the measuring means in the second stage, that is, the measured value of the supply amount per unit time in the second stage is assumed. And the intersection of these 1st straight lines and a 2nd straight line is calculated | required, and switching timing is changed based on the coordinate of this intersection. That is, when the actual elapsed time from the start of supply of the object to be measured reaches the elapsed time represented by the coordinates of this intersection, or the actual measurement value by the weighing means is changed to the measurement value represented by the coordinates of the intersection. The time to reach is the switching timing for switching from the first stage to the second stage.
そして、この発明のうちの第2の発明の重量式充填装置は、供給された被計量物の重さを量る計量手段と、供給制御信号に従って計量手段に被計量物を供給する供給手段と、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて供給手段から計量手段に被計量物が供給されると共に計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したときに当該供給手段の供給動作が停止されるよう供給制御信号を生成する供給制御手段と、を具備する。そして、各供給段階のうち最初に実行される第1段階における実際の単位時間当たりの供給量を測定する測定手段と、この測定手段による測定値に基づいて当該第1段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける実際の単位時間当たりの供給量を推測する推測手段とを、具備する。さらに、供給手段による被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように、測定手段による測定値および推測手段による全ての後続段階における推測値に基づいて、各供給段階を切り換える切換タイミングを変更する変更手段を、具備するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a gravimetric filling device comprising: weighing means for weighing the supplied object to be weighed; supply means for supplying the object to be weighed to the weighing means in accordance with a supply control signal; Suppose that the object to be weighed is supplied from the supply means to the weighing means divided into a plurality of supply stages whose supply amounts per unit time are different from each other, and the supply when the measurement value by the measurement means coincides with the predetermined supply stop weight value. Supply control means for generating a supply control signal so that the supply operation of the means is stopped. And the measuring means for measuring the actual supply amount per unit time in the first stage executed first among the respective supply stages, and all subsequent stages other than the first stage based on the measurement value by this measuring means And estimating means for estimating an actual supply amount per unit time. Furthermore, based on the measured value by the measuring means and the estimated values in all subsequent stages by the estimating means, so that the supply time from the supply start time to the supply stop time by the supplying means is equal to the target time, The change means which changes the switching timing which switches each supply stage is provided.
即ち、この第2の発明においても、第1の発明と同様に、供給制御手段によって生成される供給制御信号に従って、供給手段から計量手段に対し被計量物が供給される。そしてこのとき、被計量物は、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて、供給される。さらに、計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき、供給手段の供給動作が停止される。なお、この第2の発明においては、各供給段階のうち最初に実行される第1段階においてのみ、実際の単位時間当たりの供給量が測定手段によって測定される。そして、この測定手段による測定値、つまり第1段階における単位時間当たりの供給量の測定値に基づいて、当該第1段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける単位時間当たりの供給量が、推測手段によって推測される。そして、これら測定手段による測定値および推測手段による推測値に基づいて、つまり全ての供給段階における単位時間当たりの供給量を測定または推測した値に基づいて、供給時間が目標時間と同等になるように、変更手段によって、各供給段階を切り換える切換タイミングが変更され、言わば補正される。 That is, also in the second invention, as in the first invention, the object to be weighed is supplied from the supply means to the weighing means in accordance with the supply control signal generated by the supply control means. At this time, the objects to be weighed are supplied in a plurality of supply stages having different supply amounts per unit time. Furthermore, the supply operation of the supply means is stopped when the measured value by the measurement means matches the predetermined supply stop weight value. In the second aspect of the invention, the actual supply amount per unit time is measured by the measuring means only in the first stage executed first among the respective supply stages. Based on the measured value by the measuring means, that is, the measured value of the supply amount per unit time in the first stage, the supply amount per unit time in each of all subsequent stages other than the first stage is estimated means. Guessed by. Then, based on the measured value by these measuring means and the estimated value by the estimating means, that is, based on the value measured or estimated the supply amount per unit time in all the supply stages, the supply time becomes equal to the target time. In addition, the switching timing for switching each supply stage is changed by the changing means, which is corrected.
なお、上述の第1の発明では、全ての供給段階において実際の単位時間当たりの供給量が測定(実測)された後、その測定結果に基づいて次の機会のための切換タイミングが補正される、といういわゆるフィードバック制御方式による補正が行われる。これに対して、この第2の発明では、最初に実行される第1段階においてのみ実際の単位時間当たりの供給量が測定され、その測定結果に基づいて残りの後続段階における単位時間当たりの供給量が推測される。そして、第1段階における測定結果および当該第1段階以外の全ての後続段階における推測結果に基づいて、切換タイミングが補正される。従って、例えば第1段階が完了する前、つまり当該第1段階が実行されている最中に、当該第1段階における単位時間当たりの供給量が測定されると共に、全ての後続段階における単位時間当たりの供給量が推測されるようにすれば、全ての切換タイミングをその到来前に事前に補正する、といういわゆるフィードフォワード制御方式の補正が可能となる。 In the first invention described above, after the actual supply amount per unit time is measured (actually measured) in all supply stages, the switching timing for the next opportunity is corrected based on the measurement result. Are corrected by a so-called feedback control method. On the other hand, in the second invention, the actual supply amount per unit time is measured only in the first stage that is executed first, and the supply per unit time in the remaining subsequent stages based on the measurement result. The amount is guessed. Then, the switching timing is corrected based on the measurement result in the first stage and the estimation results in all subsequent stages other than the first stage. Thus, for example, before the first phase is complete, i.e. during which the first stage is being executed, the supply amount per unit time in the first stage is measured, the unit in all subsequent stages time If the winning supply amount is estimated, it is possible to correct a so-called feed-forward control method in which all switching timings are corrected in advance before arrival.
このフィードフォワード制御方式による補正を実現するには、測定手段は、第1段階が完了する前に、当該第1段階における単位時間当たりの供給量を測定する。そして、推測手段は、第1段階が完了する前、例えば測定手段による測定結果が得られた後直ぐに、全ての後続段階のそれぞれにおける単位時間当たりの供給量を推測する。さらに、変更手段は、任意の供給段階が完了する前に当該任意の供給段階からこれに続く別の供給段階に切り換えるための切換タイミングを変更し、極端に言えば、第1段階が完了する前に全ての切換タイミングを変更するものとする。このようにすれば、フィードフォワード制御方式の補正を実現することができる。 In order to realize the correction by the feedforward control method, the measuring means measures the supply amount per unit time in the first stage before the first stage is completed. Then, the estimation means estimates the supply amount per unit time in each of all subsequent stages, for example, immediately after the measurement result by the measurement means is obtained before the first stage is completed. Further, the changing means changes the switching timing for switching from the arbitrary supply stage to another subsequent supply stage before the completion of the arbitrary supply stage, and in an extreme case, before the completion of the first stage. It is assumed that all switching timings are changed. In this way, correction of the feedforward control method can be realized.
また、この第2の発明において、複数の供給段階が、第1段階と、この第1段階に続いて実行されかつ当該第1段階よりも単位時間当たりの供給量が小さい後続段階としての第2段階と、の2つの段階で構成される場合には、変更手段は、上述した第1の発明の場合と同様の要領で切換タイミングを変更することができる。即ち、被計量物の供給開始時点からの経過時間と、計量手段による計量値と、の関係を表す特性図表において、第1段階の任意時点における実際の経過時間と計量値との関係を示す座標点を特定し、これを第1座標点とする。そして、この第1座標点を通り、かつ傾きが第1段階における測定手段による測定値、つまり当該第1段階における単位時間当たりの供給量の測定値、に従う第1直線を、想定する。さらに、供給開始時点からの経過時間が目標時間に到達したときに、計量手段による計量値が供給停止重量値と一致することを示す座標点を特定し、これを第2座標点とする。そして、この第2座標点を通り、かつ傾きが第2段階における推測手段による推測値、つまり当該第2段階における単位時間当たりの供給量の推測値、に従う第2直線を、想定する。そして、これら第1直線および第2直線の交点を求め、この交点の座標に基づいて切換タイミングを変更する。詳しくは、被計量物の供給開始時点からの実際の経過時間がこの交点の座標によって表される経過時間に達するとき、または計量手段による実際の計量値が当該交点の座標によって表される計量値に達するときを、第1段階から第2段階に切り換える切換タイミングとする。 In the second aspect of the invention, the plurality of supply stages are the first stage and the second stage as a subsequent stage that is executed following the first stage and has a smaller supply amount per unit time than the first stage. In the case of the two stages, the changing means can change the switching timing in the same manner as in the case of the first invention described above. That is, in the characteristic chart showing the relationship between the elapsed time from the supply start time of the object to be measured and the measured value by the measuring means, the coordinates indicating the relationship between the actual elapsed time and the measured value at an arbitrary point in the first stage A point is specified, and this is set as the first coordinate point. A first straight line passing through the first coordinate point and following the measured value by the measuring means in the first stage, that is, the measured value of the supply amount per unit time in the first stage is assumed. Furthermore, when the elapsed time from the supply start time reaches the target time, a coordinate point indicating that the measured value by the weighing means matches the supply stop weight value is specified, and this is set as the second coordinate point. Then, a second straight line passing through the second coordinate point and following the estimated value by the estimating means in the second stage, that is, the estimated value of the supply amount per unit time in the second stage is assumed. And the intersection of these 1st straight lines and a 2nd straight line is calculated | required, and switching timing is changed based on the coordinate of this intersection. Specifically, when the actual elapsed time from the start of supply of the object to be measured reaches the elapsed time represented by the coordinates of this intersection, or the actual measurement value by the weighing means is the measurement value represented by the coordinates of the intersection The time when the value reaches is set as the switching timing for switching from the first stage to the second stage.
次に、第3の発明の重量式充填装置は、供給された被計量物の重さを量る計量手段と、供給制御信号に従って計量手段に被計量物を供給する供給手段と、単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて供給手段から計量手段に被計量物が供給されると共に計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したときに当該供給手段の供給動作が停止されるよう供給制御信号を生成する供給制御手段と、を具備する。そして、各供給段階のうち最初に実行される第1段階における実際の単位時間当たりの供給量を測定する第1測定手段と、当該第1段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける実際の単位時間当たりの供給量を測定する第2測定手段と、被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように第1測定手段による測定値および第2測定手段による全ての後続段階における測定値に基づいて各供給段階を切り換える切換タイミングを変更する第1変更手段と、を備える。さらに、全ての後続段階のそれぞれにおける実際の供給量を第1測定手段による測定値に基づいて推測する推測手段と、上述の供給時間が目標時間と同等になるように第1測定手段による測定値および推測手段による全ての後続段階における推測値に基づいて切換タイミングを変更する第2変更手段と、をも備える。そしてさらに、第1変更手段および第2変更手段のいずれか一方のみを有効化する有効化手段を、備えるものである。 Next, a gravimetric filling device according to a third aspect of the present invention includes a weighing means for weighing the supplied weighing object, a supplying means for supplying the weighing object to the weighing means in accordance with a supply control signal, and a unit time. When the object to be weighed is supplied from the supply means to the weighing means divided into a plurality of supply stages having different supply amounts, the supply operation of the supply means when the measurement value by the measurement means matches the predetermined supply stop weight value And a supply control means for generating a supply control signal so as to be stopped. The first measurement means for measuring the actual supply amount per unit time in the first stage executed first among the supply stages, and the actual unit time in each of all subsequent stages other than the first stage. Second measurement means for measuring the amount of supply per unit, and measurement values by the first measurement means and second measurement means so that the supply time from the supply start time to the supply stop time is equal to the target time. First changing means for changing a switching timing for switching each supply stage based on measured values in all subsequent stages. Further, an estimation means for estimating an actual supply amount in each of all subsequent stages based on a measurement value by the first measurement means, and a measurement value by the first measurement means so that the supply time is equal to the target time. And a second changing means for changing the switching timing based on the estimated values in all subsequent stages by the estimating means. Furthermore, an enabling means for enabling only one of the first changing means and the second changing means is provided.
即ち、この第3の発明は、第1の発明および第2の発明の両方を兼ね備えたものであり、つまり切換タイミングを補正するための制御方式としてフィードバック制御方式およびフィードフォワード制御方式の両方を兼ね備えたものである。いずれの制御方式を採用するかは、有効化手段によって選択される。 In other words, the third invention combines both the first and second inventions, that is, combines both the feedback control system and the feedforward control system as a control system for correcting the switching timing. It is a thing. Which control method is adopted is selected by the validation means.
具体的には、有効化手段は、第1測定手段による測定値、つまり第1段階における単位時間当たりの供給量に基づいて、選択を行う。例えば、当該第1段階における供給量が比較的に安定しているときは、有効化手段は、第1変更手段を有効化する。これによって、フィードバック制御方式が選択され、当該フィードバック制御方式の特徴である外乱等の影響を受け難い制御(切換タイミングの補正)が実現される。一方、第1段階における供給量が比較的に大きく変化するときは、有効化手段は、第2変更手段を有効化する。これによって、フィードフォワード制御方式が選択され、当該フィードフォワード制御方式の特徴である応答性の高い制御が実現される。 Specifically, the validation means performs the selection based on the measurement value obtained by the first measurement means, that is, the supply amount per unit time in the first stage. For example, when the supply amount in the first stage is relatively stable, the validation means validates the first change means. As a result, the feedback control method is selected, and control (correction of the switching timing) that is not easily affected by disturbance or the like that is a feature of the feedback control method is realized. On the other hand, when the supply amount in the first stage changes relatively greatly, the validation means validates the second change means. As a result, the feedforward control method is selected, and control with high responsiveness, which is a feature of the feedforward control method, is realized.
また、第1段階における単位時間当たりの供給量に相関する物理量が存在するときは、この物理量に基づいて制御方式を選択してもよい。例えば、被計量物が液体の場合には、当該被計量物の温度が、ここで言う物理量に相当する。この場合、当該物理量としての温度を検出するための検出手段を、さらに設ける。そして、この検出手段による検出結果に基づいて、有効化手段が制御方式を選択するようにすればよい。 Further, when there is a physical quantity that correlates with the supply amount per unit time in the first stage, the control method may be selected based on this physical quantity. For example, when the object to be weighed is a liquid, the temperature of the object to be weighed corresponds to the physical quantity here. In this case, a detection means for detecting the temperature as the physical quantity is further provided. Then, the validation means may select the control method based on the detection result by the detection means.
なお、有効化手段によってフィードバック制御方式が選択されたとき、つまり第1変更手段が有効化されたときは、推測手段は無用となる。従って、当該第1変更手段が有効化されたときは、併せて、推測手段が無効化されるようにしてもよい。一方、有効化手段によってフィードフォワード制御方式が選択されたとき、つまり第2変更手段が有効化されたときは、第2測定手段は無用となる。従って、当該第2変更手段が有効化されたときは、併せて、第2測定手段が無効化されるようにしてもよい。 When the feedback control method is selected by the enabling means, that is, when the first changing means is enabled, the estimating means is useless. Accordingly, when the first changing means is validated, the estimating means may be invalidated together. On the other hand, when the feedforward control method is selected by the enabling means, that is, when the second changing means is enabled, the second measuring means becomes useless. Therefore, when the second changing means is validated, the second measuring means may be invalidated at the same time.
この発明によれば、被計量物の供給開始時点から供給停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように、全ての供給段階における実際の単位時間当たりの供給量に基づいて、当該供給段階を切り換える切換タイミングが補正される。従って、一部の供給段階における供給量のみに基づいて補正が行われるという上述した従来技術に比べて、供給時間をより的確に補正することができ、つまり当該供給時間を常に一定に保つことができる。 According to the present invention, based on the actual supply amount per unit time in all supply stages, the supply time from the supply start time to the supply stop time is equal to the target time. The switching timing for switching the stage is corrected. Accordingly, the supply time can be corrected more accurately as compared with the above-described conventional technique in which the correction is performed based only on the supply amount in some supply stages, that is, the supply time can always be kept constant. it can.
この発明の第1実施形態について、図1から図7を参照して、説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、この第1実施形態に係る重量式充填装置10は、ビン等の容器12に、被計量物としての液体、例えば飲料を、一定重量ずつ充填するという、いわゆる定量充填を実現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台の充填ユニット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、この第1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”の個別の識別番号“n”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で示す方向(図2において時計回りの方向)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“n”は、図2において反時計回りの方向に向かってその値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の上方端は、各ユニット14,14,…(各バルブ20,20,…)よりも高い位置にあり、当該上方端には、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、その周壁の下部には、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内に自動的に飲料が補充される。
Returning to FIG. 1, the upper end of the
一方、回転軸26の下方端は、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の下方端には、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、図示しないコントローラによって制御され、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の回転角度(回転位置)を検出するための図示しないロータリエンコーダが結合されており、このロータリエンコーダから出力されるパルス信号は、コントローラに入力される。コントローラは、ロータリエンコーダから入力されるパルス信号に基づいて、各ユニット14,14,…の現在位置を認識すると共に、この認識結果に基づいて、それぞれのユニット14毎の現在位置を表す位置データを生成する。生成された位置データは、対応するユニット14、詳しくは計量機14に、送信される。
On the other hand, the lower end of the
それぞれの計量機18は、図3に示すように、CPU(Central Prosessing Unit)180を有している。そして、上述のコントローラから送信されてくる位置データは、当該コントローラとの間のインタフェース回路としての通信回路182を介して、このCPU180に入力される。これによって、CPU180は、自身(ユニット14)の現在位置を認識する。
Each weighing
計量機18はまた、ストレーンゲージ式のロードセル184を有しており、このロードセル184に、上述の載置台16が結合されている。ロードセル184は、当該載置台16の荷重(いわゆる初期荷重)を含め自身に印加される荷重Wx(t)(t;時間を表すインデックス)に応じた電圧の計量信号を生成する。生成された計量信号は、増幅回路186によって増幅された後、A/D変換回路188に入力される。A/D変換回路188は、入力された計量信号をディジタル信号である荷重データに変換し、変換後の荷重データは、CPU180に入力される。
The weighing
CPU180は、入力された荷重データに対し、移動平均処理等の所定のフィルタリング処理を施す。そして、このフィルタリング処理後の荷重データ(以下、これをWx(t)’という符号で表す。)に基づいて、容器12に供給された(供給済みの)飲料のみの重量W(t)を算出し、ひいては当該飲料の最終的な(充填終了後の)充填重量値Wmを算出する。算出された充填重量値Wmは、上述した通信回路182を介して、コントローラに送信される。コントローラは、この充填重量値Wmに基づいて、充填結果の良否判定を行う。
The
さらに、CPU180は、インタフェース回路としてのバルブ制御回路190を介して、自身に対応するバルブ20に接続されている。そして、CPU180は、上述の位置データおよび荷重データWx(t)’(W(t))に応じて、当該バルブ20を制御する。このバルブ20の制御、および上述の充填重量値Wm等の算出を含むCPU180の一連の動作については、後で詳しく説明するが、当該CPU180の動作は、記憶手段としてのメモリ192に記憶されている制御プログラムに従って実行される。
Furthermore, the
さて、このように構成された重量式充填装置10は、次の要領で定量充填を行う。
Now, the weight
即ち、コントローラ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24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、同方向に回転する。さらに、モータ34の起動に合わせて、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等の外部装置も、起動する。なお、搬出用コンベヤ56の後段には、図示しない選別機が設けられており、この選別機もまた、モータ34に合わせて起動する。
That is, when an operation to start operation is performed by the controller, the
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(反時計回りの方向)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、当該容器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、当該容器12に飲料が充填される。
Then, as shown by an
具体的には、それぞれのユニット14(CPU180)は、自身に容器12がセットされた後、所定の風袋計測開始位置Prに到達すると、風袋計測を開始する。この風袋計測は、所定の風袋計測時間Trを掛けて行われ、詳しくは、当該風袋計測時間Trが経過した時点での上述した荷重データWx(t)’の値が、風袋計測値Wrとされる。なお、ユニットnが風袋計測開始位置Prに到達したか否かは、上述の位置データに基づいて認識される。また、風袋計測時間Tzは、風袋計測を行うのに必要かつ十分な長さとされ、例えば0.1秒〜0.3秒程度とされる。
Specifically, each unit 14 (CPU 180) starts tare measurement when it reaches a predetermined tare measurement start position Pr after the
そして、この風袋計測が終了すると同時に、ユニット14は、自身のバルブ20を開く。これによって、容器12への飲料の供給が開始される。なお、このとき、バルブ20は、比較的に大きな口径で開かれる。これによって、飲料は、Q1という比較的に大きな流量(単位時間当たりの供給量;単位[g/s])で容器12に供給される。また、ユニット14は、バルブ20を開くと同時に、当該バルブ20を開いてから、換言すれば飲料の供給が開始されてから、の経過時間tを計測するためのタイマを、一旦リセットし、即スタートさせる。
At the same time that the tare measurement is completed, the
このようにQ1という比較的に大きな流量で飲料が供給されることによって、容器12内の供給済み飲料の重量W(t)は、比較的に速い速度で増大する。ここで、ユニット14は、荷重データWx(t)’の値から上述の風袋計測値Wrを差し引くことで、当該供給済み飲料の重量Wz(t)を算出する。そして、この供給済みの飲料の重量W(t)が予め定めた切換重量値W1に達すると、ユニット14は、バルブ20の口径を絞る。これによって、飲料の流量が、Q1よりも小さい、例えば当該Q1の1/5〜1/2程度のQ2という値に、低減される。そして、容器12内の供給済み飲料の重量W(t)は、このQ2という流量に応じた比較的に遅い速度で増大する。
Thus, by supplying a drink at a relatively large flow rate of Q1, the weight W (t) of the supplied drink in the
さらに、供給済みの飲料の重量W(t)が予め定めた供給停止重量値W2に達すると、ユニット14は、バルブ20を閉じる。これによって、当該バルブ20から容器12への飲料の供給が停止される。ただし、バルブ20が閉じられた後、直ぐに容器12への飲料の供給が停止されるわけではなく、暫くの間、当該飲料は供給され続ける。これは、主に、バルブ20と容器12との間に距離(落差)があること、および供給済み飲料の重量W(t)が供給停止重量値W2に到達してから実際にバルブ20が閉じられるまでの間に時間遅れが生じること(バルブ20の応答性)に起因する。従って、ユニット14は、容器12へ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ることによる荷重データWx(t)’への振動の影響が十分に低減するまでのの間、詳しくは供給済み飲料の重量W(t)が供給停止重量値W2に達してから所定の安定待ち時間Twが経過するまでの間、待機状態となる。なお、安定待ち時間Twは、目標とする充填重量値Wsや、要求される充填精度等にもよるが、例えば0.3秒〜0.5秒程度とされる。
Further, when the weight W (t) of the supplied beverage reaches a predetermined supply stop weight value W2, the
上述の安定待ち時間Twが経過すると、ユニット14は、上述した充填重量値Wmを算出するべく、最終計測を開始する。この最終計測は、所定の最終計測時間Tmを掛けて行われ、詳しくは、当該最終計測時間Tmが経過した時点での供給済み飲料の重量W(t)の値が、充填重量値Wmとされる。なお、最終計測時間Tmは、安定待ち時間Twと同様、目標とする充填重量値Wsや要求される充填精度等によって異なるが、例えば0.3秒〜0.5秒程度とされる。
When the above-described stabilization waiting time Tw elapses, the
この最終計測の終了後、ユニット14は、所定のエンド位置Peに到達すると、当該最終計測で得た充填重量値Wmを、コントローラに送信する。なお、ユニット14がエンド位置Peに到達したか否かは、上述の位置データに基づいて認識される。そして、コントローラは、ユニット14から送られてくる充填重量値Wmに基づいて、当該ユニット14による充填結果の良否判定を行い、不良と判定した場合にのみ、それに対応する容器12が製造ラインから排除されるように、上述した選別機に指示を与える。
After the end of the final measurement, when the
エンド位置Peを通過したユニット14は、搬出用スターホイール54の位置に到達すると、この搬出用スターホイール54によって容器12を取り除かれる。これで、当該ユニット14による一連(1回)の充填動作が完了する。
When the
なお、ユニット14から取り除かれた容器12は、図2に矢印106で示すように搬出用コンベヤ56に送られる。そして、この搬出用コンベヤ56によって、図2に矢印108で示す方向に搬送され、さらに、選別機に送られる。選別機は、搬出用コンベヤ56から送られてくる容器12を、コントローラから与えられる指示に従って選別する。
The
このように、この第1実施形態の重量式充填装置10においては、Q1という比較的に大きい流量の言わば大投入段階と、この大投入段階における流量Q1よりも小さい流量Q2の言わば小投入段階と、の2つの段階に分けて飲料の充填が行われる。そして、最初の第1段階として大投入段階が実行されることで、いわゆる急速充填が行われ、これによって、飲料の供給開始時点から供給停止時点(バルブ20の開口開始時点から閉鎖時点)までの供給時間Toの短縮化が、図られる。そして、この大投入段階に続く第2段階として小投入段階が実行されることで、言わば低速な充填が行われ、これによって、計量機18による計量精度の向上、ひいては充填精度(目標とする充填重量値Wsに対する実際の充填重量値Wmの精度)の向上が、図られる。
As described above, in the weight-
なお、上述の切換重量値W1、供給停止重量値W2、大小各投入段階における流量Q1およびQ2は、事前(実際の稼働前)の調整モードにおいて、供給時間Toの目標値である目標時間Tsと、目標とする充填重量値Wsとに合わせて、設定される。そして、このうちの流量Q1およびQ2は、基本的には、バルブ20の開口度(開口面積)によって決まる。
Note that the switching weight value W1, the supply stop weight value W2, and the flow rates Q1 and Q2 in the large and small charging stages are the target time Ts that is the target value of the supply time To in the adjustment mode in advance (before actual operation). , And is set in accordance with the target filling weight value Ws. Of these, the flow rates Q1 and Q2 are basically determined by the degree of opening (opening area) of the
ところが、かかる調整モードにおいて設定が成された後、実際の稼動状態(稼働モード)に移ったときに、各投入段階におけるバルブ20の開口度に変化が生じなくても、当該各投入段階における流量Q1およびQ2が変化することがある。例えば、飲料の温度が変化すると、当該飲料の密度や粘度が変化し、これによって流量Q1およびQ2が変化する。また、この流量Q1およびQ2の変化は、貯槽28内の飲料の液面高さ(残量)によっても変化する。即ち、貯槽28内の液面高さが変化すると、これに伴ってそれぞれのバルブ20に掛かる飲料の圧力(水圧)が変化する。そして、この圧力の変化に応じて、バルブ20から容器12に飲料が供給される際の当該飲料の流速が変化し、ひいては流量Q1およびQ2が変化する。そして、このように流量Q1およびQ2が変化すると、次のような不都合が生じる。
However, even after the setting is made in such an adjustment mode, the flow rate at each charging stage does not change even when the opening degree of the
例えば、流量Q1およびQ2が減少する方向に変化すると、その分、大投入段階の期間(大投入時間)T1および小投入段階の期間(小投入時間)T1が共に長くなり、つまり上述の供給時間Toが長くなる。そして、この供給時間Toが極端に長くなると、ユニット14がエンド位置Peに到達するまでの間に上述した最終計測が完了しない(充填重量値Wmが得られない)、という不都合が生じる。かかる不都合を回避するには、例えばモータの回転速度(ユニット14の移動速度)を落とせばよいが、これでは一定時間内に実行可能な充填回数が減ってしまい、つまり充填処理能力が低下してしまう。
For example, when the flow rates Q1 and Q2 change in a decreasing direction, both the large charging stage (large charging time) T1 and the small charging stage (small charging time) T1 become longer, that is, the above-described supply time. To becomes longer. If the supply time To becomes extremely long, the above-described final measurement is not completed until the
一方、流量Q1およびQ2が増大する方向に変化すると、その分、供給時間Toは短くなる。しかし、供給時間Toが短くなると、特に小投入時間T2が極端に短くなると、大投入段階から小投入段階に切り換わる際に生じる振動が計量機18の計量精度に影響し、これによって充填精度が低下する、という不都合が生じる。
On the other hand, when the flow rates Q1 and Q2 change in the increasing direction, the supply time To is shortened accordingly. However, when the supply time To is shortened, especially when the small charging time T2 is extremely shortened, the vibration generated when switching from the large charging stage to the small charging stage affects the measuring accuracy of the weighing
従って、供給時間Toは、所定の目標時間Tsを基準として常に一定であるのが、望ましい。そこで、この第1実施形態の重量式充填装置10は、実際の流量Q1およびQ2に基づいて、大投入段階から小投入段階に切り換えるための切換タイミング、具体的には上述した切換重量値W1を変更することで、供給時間Toを一定に保つ、という切換タイミング補正機能を、備えている。
Therefore, it is desirable that the supply time To is always constant with the predetermined target time Ts as a reference. Therefore, the weight-
また、この第1実施形態の重量式充填装置10は、落差変化補正機能という別の機能をも、備えている。即ち、上述したように、バルブ20が閉鎖された後も暫くの間は容器12に飲料が供給され続ける。そして、このバルブ20の閉鎖後に容器12に供給される飲料の重量、いわゆる落差量Wd(=Wm−W2)は、小投入段階における流量Q2に依存(比例)する。つまり、小投入段階における流量Q2が変化すると、落差量Wdも変化する。そして、落差量Wdが変化すると、最終的な充填重量値Wmが目標の充填重量値Wsから乖離し、充填精度が低下する。かかる落差量Wdの変化に起因する充填精度の低下を防止するべく、この第1実施形態の重量式充填装置10は、当該落差量Wdの変化に応じて上述した供給停止重量値W2を変更する、という落差変化補正機能を、備えている。
Moreover, the weight
以下に、これら切換タイミング補正機能および落差変化補正機能について、詳しく説明する。 Hereinafter, the switching timing correction function and the head change correction function will be described in detail.
即ち、今、重量式充填装置10が期待(調整)された通りに稼働している、とする。この場合、任意のユニット14の供給済み飲料の重量W(t)は、上述したタイマによる計測時間tの進行に伴って、例えば図4に実線200で示すように推移する。
That is, it is assumed that the weight-
具体的には、この図4において、経過時間tがt=0のときにバルブ20が開かれる。これによって、大投入段階が実行され、供給済み飲料の重量W(t)は、当該大投入段階における流量Q1に従う比較的に早い速度(傾き)で増大する。ただし、バルブ20が開かれてから直ぐに供給済み飲料の重量W(t)が増大するわけではなく、少しの時間を置いた時点t0から当該重量W(t)が増大し始める。これは、上述の落差量Wdと同様、バルブ20から容器12までの落差、および当該バルブ20の応答性に、起因する。
Specifically, in FIG. 4, the
そして、供給済み飲料の重量W(t)が切換重量値W1に達した時点t1で、大投入段階から小投入段階に切り換わる。これによって、供給済み飲料の重量W(t)は、当該小投入段階における流量Q2に従う比較的に遅い速度で増大する。そして、供給済み飲料の重量W(t)が供給停止重量値W2に達した時点t2で、バルブ20が閉鎖される。ただし、バルブ20の閉鎖後も、供給済み飲料の重量W(t)は、落差量Wdに相当する分だけ増大し続ける。この結果、当該重量W(t)の最終値、つまり充填重量値Wmは、目標とする充填重量値Wsと略同等になる。また、飲料の供給開始時点(t=0の時点)から供給停止時点t2までの供給時間Toは、目標時間Tsと略同等(To≒Ts)になる。
Then, at the time t1 when the weight W (t) of the supplied beverage reaches the switching weight value W1, the large charging stage is switched to the small charging stage. Thereby, the weight W (t) of the supplied beverage increases at a relatively slow rate according to the flow rate Q2 in the small charging stage. Then, the
ここで、例えば、飲料の温度変化、または貯槽28内の液面高さの変化によって、大投入段階における流量Q1が、これよりも小さいQ1’(<Q1)という値に変化するとする。そして、小投入段階における流量Q2もまた、これよりも小さいQ2’(<Q2)という値に変化するとする。すると、供給済み飲料の重量W(t)は、例えば図4に点線210で示すように推移する。
Here, for example, it is assumed that the flow rate Q1 in the large charging stage changes to a value Q1 '(<Q1) smaller than this due to a change in the temperature of the beverage or a change in the liquid level in the
即ち、大投入段階における流量Q1がこれよりも小さいQ1’に変化することで、供給済み飲料の重量W(t)は、時点t0よりも遅い時点t0’から増大し始める。そして、この重量W(t)は、変化後の流量Q1’に従う速度、つまり元(調整時)の速度よりも遅い速度で、増大する。このため、大投入時間T1が長くなり、重量W(t)が切換重量値W1に到達するタイミングが、時点t1よりも遅い時点t1’になる。 That is, when the flow rate Q1 at the large charging stage is changed to Q1 'smaller than this, the weight W (t) of the supplied beverage starts to increase from the time point t0' later than the time point t0. The weight W (t) increases at a speed according to the changed flow rate Q1 ', that is, at a speed slower than the original speed (at the time of adjustment). For this reason, the large charging time T1 becomes longer, and the timing at which the weight W (t) reaches the switching weight value W1 is a time point t1 'that is later than the time point t1.
小投入段階においても同様に、流量Q2がこれよりも小さいQ2’に変化することで、重量W(t)の増大速度が低下する。これによって、小投入時間T2が長くなり、重量W(t)が供給停止重量値W2に到達するタイミングが、時点t2よりもさらに遅い時点t2’になる。つまり、供給時間Toが、当該時点t2’まで延びてしまう。 Similarly, in the small charging stage, the flow rate Q2 is changed to Q2 'smaller than this, so that the increasing speed of the weight W (t) is decreased. As a result, the small charging time T2 becomes longer, and the timing at which the weight W (t) reaches the supply stop weight value W2 is a time point t2 'that is later than the time point t2. That is, the supply time To extends to the time t2 '.
さらに、流量Q2がQ2’に変化することで、落差量Wdもまた、これよりも小さいWd’に変化する。従って、最終的な充填重量値Wmが、Wm’(=W2+Wd’)となり、目標とする充填重量値Wsよりも小さくなる。 Further, as the flow rate Q2 changes to Q2 ', the drop amount Wd also changes to a smaller Wd'. Accordingly, the final filling weight value Wm is Wm ′ (= W2 + Wd ′), which is smaller than the target filling weight value Ws.
そこで、まず、ユニット14(CPU180)は、落差量Wdの変化分ΔWdを補償するべく、供給停止重量値W2を変更する。具体的には、次の数4に基づいて、当該変化分ΔWdを算出する。 Therefore, first, the unit 14 (CPU 180) changes the supply stop weight value W2 in order to compensate for the change ΔWd of the drop amount Wd. Specifically, the change ΔWd is calculated based on the following equation (4).
《数4》
ΔWd=Wd’−Wd=(Wm’−W2)−(Wm−W2)=Wm’−Wm
<< Equation 4 >>
ΔWd = Wd′−Wd = (Wm′−W2) − (Wm−W2) = Wm′−Wm
なお、この数4から分かるように、Wm’がWmよりも小さい(Wm’<Wm)場合には、変化分ΔWdは負の値(ΔWd<0)となる。ユニット14は、今現在の供給停止重量値W2からこの変化分ΔWdを差し引くことで、当該供給停止重量値W2を変更し、言わば補正する。つまり、次の数5によって算出される値W2’を、新たな供給停止重量値W2とする。
As can be seen from Equation 4, when Wm ′ is smaller than Wm (Wm ′ <Wm), the change ΔWd becomes a negative value (ΔWd <0). The
《数5》
W2’=W2−ΔWd
<< Equation 5 >>
W2 ′ = W2−ΔWd
続いて、ユニット14は、大投入段階における実際の流量Q1’を測定する。具体的には、大投入段階において、供給済み飲料の重量W(t)が、切換重量値W1よりも小さい所定の中間重量値W11に到達した時点t11’を捉えておく。そして、次の数6に基づいて、流量Q1’を算出する。
Subsequently, the
《数6》
Q1’=(W1−W11)/(t1’−t11’)
<< Equation 6 >>
Q1 '= (W1-W11) / (t1'-t11')
なお、中間重量値W11は、例えば上述したバルブ20の開口度と同様、予め調整モードにおいて設定される。そして、具体的には、飲料の供給開始時に生じる振動(流量乱れ)の影響が小さく、かつ切換重量値W1よりも十分に小さい値に設定され、より具体的には、切換重量値W1の1/3〜1/2程度の値に設定される。
The intermediate weight value W11 is set in advance in the adjustment mode, for example, similarly to the opening degree of the
これと同様に、ユニット14は、小投入段階における実際の流量Q2’をも測定する。即ち、小投入段階において、供給済み飲料の重量W(t)が、供給停止重量値W2よりも小さい所定の中間重量値W21に到達した時点t21’を、捉えておく。そして、次の数7に基づいて、流量Q2’を算出する。
Similarly,
《数7》
Q2’=(W2−W21)/(t2’−t21’)
<< Equation 7 >>
Q2 '= (W2-W21) / (t2'-t21')
なお、この小投入段階における中間重量値W21もまた、大投入段階における中間重量値W11と同様、調整時に設定される。そして、具体的な値としては、例えば大投入段階から小投入段階に切り換わる際に生じる振動(流量乱れ)の影響が小さく、かつ供給停止重量値W2よりも十分に小さい値に設定され、より具体的には、後述する切換重量値W1の上限値W1maxよりも少しだけ大きい値に設定されている。 The intermediate weight value W21 in the small charging stage is also set at the time of adjustment in the same manner as the intermediate weight value W11 in the large charging stage. As a specific value, for example, the influence of vibration (flow rate disturbance) generated when switching from the large charging stage to the small charging stage is small, and is set to a value sufficiently smaller than the supply stop weight value W2. Specifically, it is set to a value slightly larger than an upper limit value W1max of a switching weight value W1 to be described later.
さらに、ユニット14は、これら算出した流量Q1’およびQ2’に基づいて、供給時間Toを目標時間Tsに合わせるべく、切換重量値W1を変更する。具体的には、図4の特性図表において、飲料の供給開始からの経過時間tが目標時間Tsに到達した時点t2のときに、供給済み飲料の重量W(t)が補正後の供給停止重量値W2’に到達するように、切換重量値W1を変更する。これには、まず、大投入段階における任意の座標点、例えば[t1’,W1](または[t11’,W11])を、特定し、これを第1座標点とする。そして、図4に一点鎖線220で示すように、当該第1座標点[t1’,W1]を通り、かつ傾きが大投入段階における実際の流量Q1’に従う第1直線を、想定する。この第1直線220を数式で表すと、次の数8のようになる。
Further, the
《数8》
W(t)=Q1’(t−t1’)+W1
<< Equation 8 >>
W (t) = Q1 ′ (t−t1 ′) + W1
併せて、飲料の供給開始からの経過時間tが目標時間Tsに到達した時点t2のときに、供給済み飲料の重量W(t)が補正後の供給停止重量値W2’に到達することを表す座標点、即ち[t2,W2’]を特定し、これを第2座標点とする。そして、図4に二点鎖線230で示すように、当該第2座標点[t2,W2’]を通り、かつ傾きが小投入段階における実際の流量Q2’に従う第2直線を、想定する。この第2直線230を数式で表すと、次の数9のようになる。
In addition, when the elapsed time t from the start of the beverage supply reaches the target time Ts, it represents that the weight W (t) of the supplied beverage reaches the corrected supply stop weight value W2 ′. A coordinate point, that is, [t2, W2 ′] is specified, and this is set as the second coordinate point. Then, as shown by a two-
《数9》
W(t)=Q2’(t−t2)+W2’
<<
W (t) = Q2 ′ (t−t2) + W2 ′
そして、これら数8および数9の組み合わせから成る連立方程式を解くことで、第1直線220と第2直線230との交点Pの座標[tx,W1’]を求める。そして、この交点Pの座標[tx,W1’]に基づいて、切換重量値W1を変更し、言わば補正する。つまり、当該交点Pの座標[tx,W1’]で表される重量値W1’を、新たな切換重量値W1とする。
Then, by solving simultaneous equations composed of combinations of these
このようにして切換重量値W1および供給停止重量値W2が補正されることで、供給済み飲料の重量W(t)は、図5に点線240で示すように推移する。即ち、供給時間Toが目標時間Tsと略一致すると共に、最終的な充填重量値Wmが目標とする充填重量値Wsと略一致する。このことは、流量Q1およびQ2が増大する方向に変化した場合も、同様である。 By thus correcting the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2, the weight W (t) of the supplied beverage changes as indicated by a dotted line 240 in FIG. That is, the supply time To substantially matches the target time Ts, and the final filling weight value Wm substantially matches the target filling weight value Ws. This is the same when the flow rates Q1 and Q2 change in the increasing direction.
かかる切換タイミング補正機能および落差変化補正機能を実現するために、ユニット14内のCPU180は、上述した制御プログラムに従って、図6のフローチャートで示されるフィードバック(FB)補正タスクを実行する。
In order to realize the switching timing correction function and the head change correction function, the
即ち、上述した風袋計測が終了し、飲料の供給開始タイミングが到来すると、CPU180は、ステップS1に進み、上述したタイマによる計測時間tを一旦リセットし、即スタートさせる。なお、このとき、充填動作としては、大投入段階が実行される。
That is, when the above-described tare measurement is completed and the beverage supply start timing comes, the
そして、CPU180は、ステップS3に進み、供給済み飲料の重量W(t)が大投入段階における中間重量値W11に到達するのを待つ。そして、中間重量値W11に到達すると、ステップS5に進み、当該中間重量値W11に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t11’として記憶する。
Then, the
時点t11’の記憶後、CPU180は、ステップS7に進み、供給済み飲料の重量W(t)が切換重量値W1に到達するのを待つ。そして、切換重量値W1に到達すると、ステップS9に進み、当該切換重量値W1に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t1’として記憶する。そして、ステップS11に進み、上述した数6に基づいて、大投入段階における流量Q1’を算出する。なお、このとき、充填動作としては、大投入段階から小投入段階に切り換わる。
After storing time t11 ', the
そして、CPU180は、ステップS13に進み、供給済み飲料の重量W(t)が小投入段階における中間重量値W21に到達するのを待つ。そして、中間重量値W21に到達すると、ステップS15に進み、当該中間重量値W21に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t21’として記憶する。
Then, the
この時点t21’の記憶後、CPU180は、ステップS17に進み、供給済み飲料の重量W(t)が供給停止重量値W2に到達するのを待つ。そして、供給停止重量値W2に到達すると、ステップS19に進み、当該供給停止重量値W2に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t2’として記憶する。なお、このとき、充填動作としては、バルブ20が閉鎖される。そして、CPU180は、ステップS21に進み、上述した数7に基づいて、小投入段階における流量Q2’を算出する。
After storing the time t21 ', the
さらに、CPU180は、ステップS23に進み、上述した位置データに基づいて、エンド位置Peに到達するのを待つ。エンド位置Peに到達すると、CPU180は、ステップS25に進み、上述した数4に基づいて、落差量Wdの変化分ΔWdを算出し、さらに、ステップS27において、上述の数5に基づき、新たな供給停止重量値W2’を算出する。そして、ステップS29において、数8および数9から新たな切換重量値W1’を求める。
Further, the
そして、CPU180は、ステップS31に進み、ステップS27における算出結果W2’、およびステップS29における算出結果W1’に基づいて、供給停止重量値W2および切換重量値W1を補正する。つまり、ステップS27における算出結果W2’を新たな供給停止重量値W2とすると共に、ステップS29における算出結果W1’を新たな切換重量値W1とする。そして、このステップS31の実行をもって、一連のフィードバック補正タスクを終了する。なお、このフィードバック補正タスクは、次回の充填動作が始まるまでに、終了される。
Then, the
このフィードバック補正タスクによって補正された切換重量値W1および供給停止重量値W2は、次回の充填動作に使用される。即ち、CPU180は、当該補正された切換重量値W1および供給停止重量値W2を用いて、図7のフローチャートで示される充填タスクを実行することで、定量充填を実現する。
The switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 corrected by the feedback correction task are used for the next filling operation. That is, the
この充填タスクにおいて、CPU180は、飲料の供給開始タイミングが到来すると、ステップS51に進み、バルブ20を開く。このときのバルブ20の開口度は、大投入段階における流量Q1に従う。これによって、大投入段階が実行され、供給済み飲料の重量W(t)は、当該大投入段階における流量Q1(Q1’)に従う比較的に速い速度で、増大する。そして、CPU180は、ステップS53に進み、当該重量W(t)が切換重量値W1に到達するのを待つ。
In this filling task, when the beverage supply start timing comes, the
供給済み飲料の重量W(t)が切換重量値W1に到達すると、CPU180は、ステップS55に進み、バルブ20の開口度を変更する。この変更後の開口度は、小投入段階における流量Q2に従う。これによって、大投入段階から小投入段階に切り換わり、供給済み飲料の重量W(t)は、当該小投入段階における流量Q2(Q2’)に従う比較的に遅い速度で、増大する。そして、CPU180は、ステップS57に進み、当該重量W(t)が供給停止重量値W2に到達するのを待つ。
When the weight W (t) of the supplied beverage reaches the switching weight value W1, the
供給済み飲料の重量W(t)が供給停止重量値W2に到達すると、CPU180は、ステップS59に進み、バルブ20を閉鎖する。そして、ステップS61において、上述した安定待ち時間Twが経過するまで待機し、当該安定待ち時間Twが経過すると、ステップS63に進み、最終計測を行い、最終的な充填重量値Wmを求める。
When the weight W (t) of the supplied beverage reaches the supply stop weight value W2, the
さらに、CPU180は、ステップS65に進み、コントローラから、上述の充填重量値Wmを送信するよう命令されるのを待つ。そして、この送信命令を受けると、ステップS67に進み、当該充填重量値Wmをコントローラに送信し、この一連の充填タスクを終了する。
Further, the
以上のように、この第1実施形態によれば、各投入段階における実際の流量Q1’およびQ2’が測定され、この測定値Q1’およびQ2’に基づいて、当該各投入段階の切換タイミングの基準である切換重量値W1が補正される。従って、一部の供給段階における供給量のみに基づいて補正が成されるという上述した従来技術に比べて、供給時間Toをより的確に補正することができる。しかも、落差量Wdの変化分ΔWdを補償するべく、供給停止重量値W2も補正されるので、常に高い充填精度を得ることができる。 As described above, according to the first embodiment, the actual flow rates Q1 ′ and Q2 ′ in each charging stage are measured, and the switching timing of each charging stage is determined based on the measured values Q1 ′ and Q2 ′ . The reference switching weight value W1 is corrected. Accordingly, the supply time To can be corrected more accurately as compared with the above-described conventional technique in which the correction is performed based only on the supply amount in a part of the supply stage. In addition, since the supply stop weight value W2 is also corrected to compensate for the change ΔWd of the drop amount Wd, a high filling accuracy can always be obtained.
なお、この第1実施形態においては、それぞれのユニット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、ユニットの位置が固定された構造の充填装置にも、この発明を適用してもよい。また、ユニット14の台数Nは、N=36に限らず、1以上(N≧1)であればよい。
In the first embodiment, the so-called rotary weight-
そして、充填対象となる被計量物は、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、粉粒体等の流動性のある固体を被計量物とする充填装置にも、この発明を適用することができる。 And the to-be-measured object used as filling object is not restricted to a drink, Other liquids, such as alcohol and oil, may be sufficient. In addition, the present invention can be applied not only to liquids but also to filling devices that use fluid solids such as granular materials as objects to be weighed.
さらに、容器12に被計量物を供給するのではなく、それぞれの計量機18(または載置台16)に対して、直接、被計量物を供給する構成であってもよい。このような構成は、例えば載置台16に代えてホッパを設けることで実現できる。
Further, instead of supplying the objects to be weighed to the
そして、ここで説明したのと異なる数式によって、それぞれの値を求めてもよい。例えば、小投入段階における流量Q2’については、数7に代えて、次の数10によって算出してもよい。
And each value may be calculated | required by different numerical formulas demonstrated here. For example, the flow rate Q2 'at the small charging stage may be calculated by the following
《数10》
Q2’=(W2−W1)/(t2’−t1’)
<<
Q2 '= (W2-W1) / (t2'-t1')
また、切換重量値W1を補正する際に、1回の充填動作における流量Q1’およびQ2’に基づいて当該切換重量値W1を補正するのではなく、例えば複数回の充填動作における流量Q1’およびQ2’の平均値(または積分値)を求め、この平均値(または積分値)に基づいて当該切換重量値W1を補正してもよい。これと同様に、供給停止重量値W2を補正する際も、1回の充填動作における落差量Wdの変化分ΔWdに基づいて当該供給停止重量値W2を補正するのではなく、複数回の充填動作における落差量Wdの変化分ΔWdの平均値を求め、この平均値に基づいて当該供給停止重量値W2を補正してもよい。 Further, when the switching weight value W1 is corrected, the switching weight value W1 is not corrected based on the flow rates Q1 ′ and Q2 ′ in one filling operation, but, for example, the flow rate Q1 ′ in a plurality of filling operations and An average value (or integral value) of Q2 ′ may be obtained, and the switching weight value W1 may be corrected based on the average value (or integral value). Similarly, when the supply stop weight value W2 is corrected, the supply stop weight value W2 is not corrected based on the change ΔWd of the drop amount Wd in one filling operation, but a plurality of filling operations are performed. It is also possible to obtain an average value of the change ΔWd of the drop amount Wd at and to correct the supply stop weight value W2 based on the average value.
さらに、それぞれのユニット14内において切換重量値W1および供給停止重量値W2の補正が行われるようにしたが、これに限らない。例えば、コントローラ側において、全てのユニット14,14,…についての切換重量値W1および供給停止重量値W2の補正が統括的に行われるようにしてもよい。
Furthermore, the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 are corrected in each
また、切換重量値W1および供給停止重量値W2のそれぞれについて、例えば無制限に変更可能とすると、充填動作に支障を来たす恐れがあるので、或る程度の制限(変更可能範囲)を設けるのが、望ましい。即ち、切換重量値W1については、その下限値W1minおよび上述した上限値W1maxを設けることで、当該切換重量値W1の変更可能範囲を、W1min≦W1≦W1maxに制限する。なお、下限値W1minは、少なくとも上述した大投入段階における中間重量値W11よりも大きい値(W1min>W11)とし、上限値W1maxは、少なくとも小投入段階の中間重量値W21よりも小さい値(W1max<W21)とする。そして、供給停止重量値W2mについても、同様に、その下限値W2minおよび上限値W2maxを設けることで、当該供給停止重量値W2の変更可能範囲を、W2min≦W2≦W2maxに制限する。ただし、下限値W2minは、少なくとも切換重量値W1の上限値W1maxよりも大きい値(W2min>W1max)とし、上限値W2maxは、少なくとも目標の充填重量値Wsよりも小さい値(W2max<Ws)とする。 Further, for each of the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2, for example, if it can be changed without limitation, there is a possibility that the filling operation may be hindered. Therefore, a certain limit (changeable range) is provided. desirable. That is, for the switching weight value W1, the lower limit value W1min and the above-described upper limit value W1max are provided, so that the changeable range of the switching weight value W1 is limited to W1min ≦ W1 ≦ W1max. The lower limit value W1min is at least a value (W1min> W11) greater than the intermediate weight value W11 in the large charging stage described above, and the upper limit value W1max is a value (W1max << at least) smaller than the intermediate weight value W21 in the small charging stage. W21). Similarly, by providing the lower limit value W2min and the upper limit value W2max for the supply stop weight value W2m, the changeable range of the supply stop weight value W2 is limited to W2min ≦ W2 ≦ W2max. However, the lower limit value W2min is at least a value (W2min> W1max) greater than the upper limit value W1max of the switching weight value W1, and the upper limit value W2max is at least a value smaller than the target filling weight value Ws (W2max <Ws). .
そして、このように切換重量値W1および供給停止重量値W2の変更可能範囲が制限された場合、補正後の切換重量値W1’および供給停止重量値W2’のいずれかが当該範囲を外れたときに、アラームが発せられるようにしてもよい。このようにすれば、当該補正後の切換重量値W1’または供給停止重量値W2’が制限範囲を外れたこと、ひいては充填処理装置10に何らかの異常が生じたことを、早急かつ容易に認識することができる。
When the changeable range of the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 is limited as described above, when either the corrected switching weight value W1 ′ or the supply stop weight value W2 ′ is out of the range. In addition, an alarm may be issued. In this way, it is quickly and easily recognized that the corrected switching weight value W1 ′ or the supply stop weight value W2 ′ is out of the limit range, and that some abnormality has occurred in the filling
さらに、供給済み飲料の重量W(t)が切換重量値W1に到達したときを、切換タイミングとしたが、これに限らない。例えば、タイマによる計測時間tが時点t1に到達したときを、切換タイミングとしてもよい。この場合、切換タイミング補正機能によって当該時点t1が補正される。 Furthermore, although the time when the weight W (t) of the supplied beverage has reached the switching weight value W1 is set as the switching timing, it is not limited to this. For example, the time when the measurement time t by the timer reaches the time point t1 may be set as the switching timing. In this case, the time t1 is corrected by the switching timing correction function.
そして、この第1実施形態では、大投入段階と小投入段階との2段階に分けて充填が行われる場合について説明したが、3段階以上に分けて充填が行われる場合も、同様の補正を施すことができる。 In the first embodiment, the case where the filling is performed in two stages of the large charging stage and the small charging stage has been described. However, the same correction is performed when the filling is performed in three or more stages. Can be applied.
次に、この発明の第2実施形態について、図8〜図10を参照して説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この第2実施形態は、ハードウェア的には上述の第1実施形態と全く同様であり、切換重量値W1および供給停止重量値W2を補正する際の制御方式のみ当該第1実施形態と異なる。具体的には、第1実施形態においては、大小各投入段階における実際の流量Q1’およびQ2’が測定(実測)された後、この測定結果Q1’およびQ2’に基づいて次回の充填動作のための切換重量値W1および供給停止重量値W2が補正される、といういわゆるフィードバック制御方式による補正が行われる。これに対して、この第2実施形態では、大投入段階が完了する前に当該大投入段階における流量Q1’が測定され、この測定結果Q1’に基づいて、来たる小投入段階の流量Q2’が推測され、ひいては切換重量値W1および供給停止重量値W2が補正される、というフィードフォワード制御方式による補正が行われる。 This second embodiment is exactly the same as the first embodiment described above in hardware, and differs from the first embodiment only in the control method for correcting the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2. Specifically, in the first embodiment, after the actual flow rates Q1 ′ and Q2 ′ at the large and small charging stages are measured (actually measured), the next filling operation is performed based on the measurement results Q1 ′ and Q2 ′. Therefore, correction by a so-called feedback control system is performed in which the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 are corrected. On the other hand, in the second embodiment, the flow rate Q1 ′ at the large input stage is measured before the large input stage is completed, and the flow rate Q2 ′ at the incoming small input stage is based on the measurement result Q1 ′. As a result, correction by the feedforward control system is performed in which the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 are corrected.
かかるフィードフォワード制御方式による補正を実現するために、この第2実施形態では、大小各投入段階における流量Q1およびQ2が変化しても、これらの流量Q1およびQ2の比率、言わば流量比率r(=Q2/Q1)は、一定である、という点に着目する。なお、このように流量比率rが一定であるのは、当該流量比率rを決定づける各投入段階におけるバルブ20の開口度が一定であるからである。また、上述したように落差量Wdが小投入段階における流量Q2に比例する、という点にも着目する。
In order to realize the correction by the feedforward control method, in the second embodiment, even if the flow rates Q1 and Q2 in the large and small charging stages change, the ratio of these flow rates Q1 and Q2, that is, the flow rate ratio r (= Note that Q2 / Q1) is constant. The reason why the flow rate ratio r is constant in this way is that the opening degree of the
即ち、流量比率rが一定であることから、大投入段階における実際の流量Q1’が判明すれば、次の数11に基づいて、予想される小投入段階での流量Q2’を推測することができる。 That is, since the flow rate ratio r is constant, if the actual flow rate Q1 ′ at the large charging stage is known, the expected flow rate Q2 ′ at the small charging stage can be estimated based on the following equation (11). it can.
《数11》
Q2’=r・Q1’ ∵r=Q2/Q1=const
<< Equation 11 >>
Q2 ′ = r · Q1 ′ ∵r = Q2 / Q1 = const
そして、落差量Wdが小投入段階における流量Q2に比例することを鑑みると、この数11により推測された流量Q2’に基づいて、予想される落差量Wd’を推測することができる。つまり、落差量Wdと小投入段階における流量Q2との比例係数をkとすると、予想される落差量Wd’は、次の数12によって表される。 In view of the fact that the drop amount Wd is proportional to the flow rate Q2 in the small charging stage, the expected drop amount Wd 'can be estimated based on the flow rate Q2' estimated by the equation (11). That is, assuming that the proportional coefficient between the drop amount Wd and the flow rate Q2 in the small charging stage is k, the expected drop amount Wd 'is expressed by the following equation (12).
《数12》
Wd’=k・Q2’ where k=Wd/Q2=const
<<
Wd ′ = k · Q2 ′ where k = Wd / Q2 = const
さらに、小投入段階における流量Q2の変化量ΔQ2を、次の数13のように定義すると、上述した落差量Wdの変化分ΔWdは、数14から推測することができる。
Furthermore, if the change amount ΔQ2 of the flow rate Q2 in the small charging stage is defined as the following equation 13, the above-described change ΔWd of the drop amount Wd can be estimated from the
《数13》
ΔQ2=Q2’−Q2
<< Equation 13 >>
ΔQ2 = Q2′−Q2
《数14》
ΔWd=Wd’−Wd=k・Q2’−k・Q2=k・ΔQ2
<<
ΔWd = Wd′−Wd = k · Q2′−k · Q2 = k · ΔQ2
このように落差量Wdの変化分ΔWdを推測することができれば、上述した数5から現状(現在の流量Q1’および予想される流量Q2’)に適した供給停止重量値W2’を求めることができる。そして、この供給停止重量値W2’と、実際に測定された大投入段階における流量Q1’と、数11から推測された小投入段階における流量Q2’とを含む上述した数8および数9の連立方程式から、現状に適した切換重量値W1’を求めることができる。つまり、切換重量値W1および供給停止重量値W2を、予測補正することができる。
If the change amount ΔWd of the head drop Wd can be estimated in this way, the supply stop weight value W2 ′ suitable for the current state (the current flow rate Q1 ′ and the expected flow rate Q2 ′) can be obtained from the above-described Expression 5. it can. The above-described simultaneous equations of
なお、このような手順によって補正を行うには、流量比率rおよび比例係数kが既知である必要がある。そこで、この第2実施形態では、上述した調整モードにおいて、これら流量比率rおよび比例係数kが予め求められる。 In order to perform correction by such a procedure, the flow rate ratio r and the proportional coefficient k need to be known. Therefore, in the second embodiment, the flow rate ratio r and the proportional coefficient k are obtained in advance in the adjustment mode described above.
具体的には、まず、第1実施形態と同様に、それぞれのユニット14毎に、切換重量値W1、供給停止重量値W2、各投入段階における流量Q1およびQ2(厳密にはバルブの開口度)の言わば初期値が、設定される。そして、この設定後、試験的に稼動される。
Specifically, first, similarly to the first embodiment, for each
ここで、例えば、任意のユニット14の供給済み重量W(t)が、図8に実線200(図4における実線200と同様)で示すように推移する、とする。この場合、上述した数6および数7と同様の次の数15および数16によって、大小各投入段階における流量Q1およびQ2が求められる。
Here, for example, it is assumed that the supplied weight W (t) of an
《数15》
Q1=(W1−W11)/(t1−t11)
<< Equation 15 >>
Q1 = (W1-W11) / (t1-t11)
《数16》
Q2=(W2−W21)/(t2−t21)
<<
Q2 = (W2-W21) / (t2-t21)
そして、これら数15および数16によって求められた流量Q1およびQ2を上述した数11(r=Q2/Q1)に代入することで、流量比率rが求められる。さらに、当該数16によって求められた流量Q2を上述の数12(k=Wd/Q2)に代入することで、比例係数kが求められる。そして、求められたこれらの流量比率rおよび比例係数kは、上述したメモリ192に記憶され、言わばプリセットされる。
Then, the flow rate ratio r is obtained by substituting the flow rates Q1 and Q2 obtained by the
なお、これら流量比率rおよび比例係数kのプリセットに際しては、複数回にわたって充填動作を行い、これら複数回の充填動作によって求められた当該流量比率rおよび比例係数kのそれぞれの平均値を求め、この平均値をプリセットするようにしてもよい。また、例えば飲料の温度や貯槽28内の液面高さ(圧力)を故意に変化させることによって、各流量Q1およびQ2を故意に変化させ、かかる状況下で求められた流量比率rおよび比例係数kのそれぞれの平均値を、プリセットしてもよい。そして、このプリセット後、実際の稼動モードに移る。
When presetting the flow rate ratio r and the proportionality coefficient k, the filling operation is performed a plurality of times, and the average values of the flow rate ratio r and the proportionality coefficient k obtained by the plurality of filling operations are obtained. You may make it preset an average value. Further, for example, by intentionally changing the temperature of the beverage or the liquid level (pressure) in the
稼働モードにおいては、初期の頃は、調整モードにおける試験稼動時と同様、任意のユニット14の供給済み重量W(t)は、図8に実線200で示すように推移する。しかし、飲料の温度が変化し、或いは貯槽28内の液面高さが変化すると、これに伴って、各投入段階における流量Q1およびQ2が変化する。そして、この流量Q1およびQ2の変化に応じて、供給済み重量値W(t)の推移形態も変化する。
In the operation mode, the supplied weight W (t) of any
例えば、今、各供給段階における流量Q1およびQ2が、それぞれよりも小さいQ1’およびQ2’に変化し、これによって、供給済み飲料の重量W(t)が、図8に点線210(図4における点線210と同様)で示すように推移することが予想される、とする。すると、ユニット14(CPU180)は、次の要領で、切換重量値W1および供給停止重量値W2を補正する。 For example, now the flow rates Q1 and Q2 at each supply stage change to smaller Q1 ′ and Q2 ′, respectively, so that the weight W (t) of the supplied beverage is shown in FIG. It is assumed that the transition is expected as shown by the dotted line 210). Then, the unit 14 (CPU 180) corrects the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 in the following manner.
即ち、まず、ユニット14は、大投入段階が完了する前、つまり当該大投入段階が実行されている最中に、当該大投入段階における実際に流量Q1’を測定する。具体的には、供給済み飲料の重量W(t)が、第1実施形態で説明したのと同様の所定の中間重量値W11に到達した時点t11’を捉える。そして、供給済み飲料の重量W(t)が、当該中間重量値W11よりも大きく、かつ切換重量値W1よりも小さい別の中間重量値W12に到達した時点t12’をも、捉える。なお、この別の中間重量値W12もまた、中間重量値W11と同様、調整モードにおいて予め設定される。具体的には、中間重量値W11よりも十分に大きく、かつ切換重量値W1の上述した下限値W1minよりも小さい値(W11<W12<W1max)に設定され、より具体的には、切換重量値W1の1/2〜3/4程度の値に設定される。そして、ユニット14は、次の数18に基づいて、流量Q1’を算出する。
That is, first, the
《数18》
Q1’=(W12−W11)/(t12’−t11’)
<<
Q1 ′ = (W12−W11) / (t12′−t11 ′)
このようにして大投入段階における実際の流量Q1’を測定した後、ユニット14は、即座に、その測定値(実測値)Q1’を上述した数11に代入することで、予想される小投入段階の流量Q2’を推測する。さらに、ユニット14は、この推測値Q2’を、上述の数13に代入することで、流量Q2の変化量ΔQ2を推測する。なお、この変化量ΔQ2の推測においては、前回の充填動作における実際の流量Q2’が、当該数13におけるQ2として適用される(ただし、初回の充填動作においては調整モードで設定された初期値Q2が適用される)。そして、ユニット14は、推測した変化量ΔQ2を数14に代入することで、落差量Wdの変化分ΔWdを推測する。
After measuring the actual flow rate Q1 ′ at the large charging stage in this way, the
この変化分ΔWdの推測後、ユニット14は、推測した変化分ΔWdを数5に代入し、現状に適した供給停止重量値W2’を求める。さらに、ユニット14は、この供給停止重量値W2’と小投入段階における流量Q2’の推測値とを上述した数9に代入すると共に、大投入段階における流量Q1’の測定値を数8に代入し、これら数8および数9から成る連立方程式を解くことで、現状に適した切換重量値W1’を求める。つまり、第1実施形態と同様、図8の特性図表において、一点鎖線220および二点鎖線230で表される2つの直線の交点Pの座標[tx,W1’]を特定し、この交点Pの座標[tx,W1’]で表される重量値W1’を当該切換重量値W1’とする。そして、これら切換重量値W1’および供給停止重量値W2’を、新たな切換重量値W1および供給停止重量値W2とする。なお、このようにユニット14によって大投入段階における実際の流量Q1’が測定されてから、現状に適した切換重量値W1および供給停止重量値W2が設定されるまでの一連の処理は、当該大投入段階が完了するまでの間に行われる。
After estimating the change ΔWd, the
かかるフィードフォワード制御方式によって切換重量値W1および供給停止重量値W2が補正された場合も、第1実施形態のようにフィードバック制御方式によって補正された場合と同様に、供給時間Toを目標時間Tsに合わせると共に、最終的な充填重量値Wmを目標の充填重量値Wsに合わせることができる。このことは、流量Q1およびQ2が増大する方向に変化した場合にも、同様である。そして、かかるフィードフォワード制御方式によれば、応答性の高い補正を実現することができ、例えば流量Q1およびQ2が比較的に激しい場合でも、これに的確に対応することができる。 Even when the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 are corrected by the feedforward control method, the supply time To is set to the target time Ts as in the case of correction by the feedback control method as in the first embodiment. At the same time, the final filling weight value Wm can be adjusted to the target filling weight value Ws. The same applies to the case where the flow rates Q1 and Q2 change in the increasing direction. And according to this feedforward control system, correction with high responsiveness can be realized, and for example, even when the flow rates Q1 and Q2 are relatively intense, it is possible to cope with this accurately.
なお、上述の流量比率rはバルブ20の開口度によって決まる一定の値であるが、厳密に言えば、バルブ20の開口度は僅かではあるが経時的に変化するので、これに伴って、流量比率rも僅かに変化する。そこで、この第2実施形態では、充填動作がα回(α≧1)繰り返される毎に、当該流量比率rが更新されるようにしている。具体的には、毎回充填動作が行われる度に、次の数19に基づいて、実際の流量比率r’が求められる。
Note that the flow rate ratio r described above is a constant value determined by the opening degree of the
《数19》
r’=Q2’/Q1’
<Equation 19>
r ′ = Q2 ′ / Q1 ′
そして、この数19によって求められた流量比率r’がα個揃った時点で、これらα個の流量比率r’の平均値r’aveが求められ、この平均値r’aveが、新たな流量比率rとして用いられる。この流量比率rの更新周期、つまりαの値は、所定の範囲内で任意に変更可能とされている。 Then, when α flow rate ratios r ′ obtained by the equation 19 are obtained, an average value r′ave of the α flow rate ratios r ′ is obtained, and this average value r′ave becomes a new flow rate. Used as the ratio r. The update period of the flow rate ratio r, that is, the value of α can be arbitrarily changed within a predetermined range.
さて、上述の如くフィードフォワード制御方式による補正を実現するために、この第2実施形態におけるユニット14内のCPU180は、図9および図10のフローチャートで示されるフィードフォワード(FF)補正タスクを実行する。
Now, in order to implement | achieve correction | amendment by a feedforward control system as mentioned above, CPU180 in the
即ち、上述した風袋計測が終了し、飲料の供給開始タイミングが到来すると、CPU180は、図9のステップS101に進み、タイマによる計測時間tを一旦リセットし、即スタートさせる。なお、このとき、充填動作としては、大投入段階が開始される。
That is, when the above-described tare measurement is completed and the beverage supply start timing comes, the
そして、CPU180は、ステップS103に進み、供給済み飲料の重量W(t)が、大投入段階における最初の中間重量値W11に到達するのを待つ。そして、中間重量値W11に到達すると、ステップS105に進み、当該中間重量値W11に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t11’として記憶する。
Then, the
時点t11’の記憶後、CPU180は、ステップS107に進み、供給済み飲料の重量W(t)が次の中間重量値W12に到達するのを待つ。そして、中間重量値W12に到達すると、ステップS109に進み、当該中間重量値W12に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t12’として記憶する。
After storing time t11 ', the
さらに、CPU180は、ステップS111に進み、上述した数18に基づいて、大投入段階における流量Q1’を算出する。そして、ステップS113において、数11に基づき、小投入段階における流量Q2’を推測した後、ステップS115に進み、数13に基づいて、前回の流量Q2からの変化量ΔQ2を推測する。そしてさらに、ステップS117に進み、数14に基づいて、落差量Wdの変化分ΔWdを推測する。
Further, the
この変化分ΔWdの推測後、CPU180は、ステップS119に進み、上述した数5に基づいて、現状に適した供給停止重量値W2’を算出する。さらに、ステップS121において、数8および数9の連立方程式から、現状に適した切換重量値W1’を算出する。そして、ステップS123に進み、ステップS121で算出した切換重量値W1’およびステップS119で算出した供給停止重量値W2’を、新たな切換重量値W1および供給停止重量値W2とする。つまり、当該切換重量値W1および供給停止重量値W2を補正する。この補正後、供給済み飲料の重量W(t)が補正された切換重量値W1に到達すると、大投入段階から小投入段階に切り換わる。
After estimating the change amount ΔWd, the
そして、CPU180は、図10のステップS125に進み、供給済み飲料の重量W(t)が、小投入段階における中間重量値W21に到達するするのを待つ。そして、中間重量値W21に到達すると、ステップS127に進み、当該中間重量値W21に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t21’として記憶する。
Then, the
さらに、CPU180は、ステップS129に進み、供給済み飲料の重量W(t)が、上述のステップS123で補正された供給停止重量値W2に到達するのを待つ。そして、供給停止重量値W2に到達すると、ステップS131に進み、当該供給停止重量値W2に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t2’として記憶する。なお、このとき、バルブ20は閉鎖される。
Further, the
そして、CPU180は、ステップS133に進み、上述した数7に基づいて、小投入段階における流量Q2’を算出する。換言すれば、実際の当該流量Q2’を測定する。そして、ステップS135に進み、数19に基づいて、詳しくはステップS111で算出した大投入段階における流量Q1’とステップS133で算出した小投入段階における流量Q2’とを当該数19に代入することで、現在の流量比率r’を算出する。そして、ステップS137において、当該ステップS135で算出した流量比率r’をメモリ192に記憶した後、さらに、ステップS139に進み、ステップS133で算出した小投入段階における流量Q2’をQ2として同メモリ192に記憶する。なお、このステップS139で記憶された流量Q2は、次の機会にステップS133が実行されるとき(流量Q2’の算出の際)に使用される。
Then, the
そして、流量Q2の記憶後、CPU180は、ステップS141に進み、流量比率rの記憶数をカウントするためのカウンタAの値を、“1”だけインクリメントする。そして、ステップS143に進み、当該インクリメント後のカウンタAの値と、予め設定された所定値αとを比較する。
Then, after storing the flow rate Q2, the
このステップS143において、カウンタAの値が所定値α以上(A≧α)の場合、つまりメモリ192に記憶された流量比率r’の数がα個に達した場合、CPU180は、ステップS145に進む。そして、このステップS145において、メモリ192に記憶されている流量比率r’の平均値r’aveを算出した後、ステップS147に進み、この平均値r’aveを新たな流量比率rとして設定する。つまり、流量比率rを更新する。
In this step S143, if the value of the counter A is equal to or larger than the predetermined value α (A ≧ α), that is, if the number of flow rate ratios r ′ stored in the
流量比率rの更新後、CPU180は、ステップS149に進み、メモリ192に記憶されている流量比率r’の値を全てクリアする。そして、ステップS151に進み、上述のカウンタAの値をリセット(A=0)し、これをもって、一連のフィードフォワードタスクを終了する。なお、上述のステップS143において、カウンタAの値が所定値α未満(A<α)の場合は、CPU180は、ステップS45〜ステップS51をパスして、このフィードフォワード補正タスクを終了する。
After updating the flow rate ratio r, the
このように第2実施形態によれば、フィードフォワード制御方式によって切換重量値W1および供給停止重量値W2が予測補正される。従って、当該フィードフォワード制御方式の特徴である応答性の高い補正を実現することができ、例えば流量Q1およびQ2が比較的に激しく変化する環境に好適である。 Thus, according to the second embodiment, the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 are predicted and corrected by the feedforward control method. Therefore, correction with high responsiveness, which is a feature of the feedforward control method, can be realized. For example, it is suitable for an environment where the flow rates Q1 and Q2 change relatively violently.
なお、この第2実施形態においては、大投入段階が完了する前に切換重量値W1および供給停止重量値W2の両方を補正することとしたが、これに限らない。即ち、供給停止重量値W2については、少なくとも小投入段階が完了するまでの間に補正されればよい。 In the second embodiment, both the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 are corrected before the large charging stage is completed, but the present invention is not limited to this. That is, the supply stop weight value W2 may be corrected at least until the small charging stage is completed.
また、調整モードにおいて比例係数rを求める際に、上述の数12に代えて、数14の変形式である次の数20に基づいて、当該比例係数rを求めてもよい。
Further, when the proportional coefficient r is obtained in the adjustment mode, the proportional coefficient r may be obtained based on the following
《数20》
k=ΔWd/ΔQ2
<<
k = ΔWd / ΔQ2
さらに、調整モードにおいて大投入段階における流量Q1を求める際にも、上述の数15に代えて、次の数21を用いてもよい。 Further, when obtaining the flow rate Q1 in the large charging stage in the adjustment mode, the following equation 21 may be used instead of the above equation 15.
《数21》
Q1=(W12−W11)/(t12−t11)
<< Equation 21 >>
Q1 = (W12−W11) / (t12−t11)
続いて、この発明の第3実施形態について、図11を参照して説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この第3実施形態は、ハードウェア的には上述の第1実施形態と全く同様であり、切換重量値W1および供給停止重量値W2を補正する際の制御方式として、第1実施形態のフィードバック制御方式および第2実施形態のフィードフォワード制御方式の両方を採用するものである。 This third embodiment is completely the same as the above-described first embodiment in terms of hardware. As a control method for correcting the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2, the feedback control of the first embodiment is used. Both the method and the feedforward control method of the second embodiment are adopted.
即ち、上述したようにフィードフォワード制御方式によれば、応答性の高い補正を実現することができる。従って、このフィードフォワード制御方式による補正は、流量Q1およびQ2が比較的に激しく変化する場合に、適している。一方、フィードバック制御方式によれば、振動や雑音等の外乱の影響を受け難い安定した補正を実現することができる。従って、このフィードバック制御方式による補正は、流量Q1およびQ2が比較的に安定している(あまり変化しない)場合に、適している。 That is, according to the feedforward control method as described above, correction with high responsiveness can be realized. Therefore, the correction by this feedforward control method is suitable when the flow rates Q1 and Q2 change relatively violently. On the other hand, according to the feedback control method, it is possible to realize a stable correction that is hardly affected by disturbances such as vibration and noise. Therefore, the correction by this feedback control method is suitable when the flow rates Q1 and Q2 are relatively stable (not changing so much).
そこで、この第3実施形態では、流量Q1およびQ2の変化の度合に基づいて、制御方式を切り換える。具体的には、毎回の充填動作において、大投入段階における流量Q1の変化量ΔQ1を求める。そして、この変化量ΔQ1が比較的に大きいとき、例えば当該変化量ΔQ1の絶対値|ΔQ1|が所定の基準値γ以上(|ΔQ1|≧γ)であるときには、フィードフォワード制御方式を採用することで、応答性の高い補正を実現する。一方、当該絶対値|ΔQ1|が基準値γよりも小さい(|ΔQ1|<γ)ときは、フィードバック制御方式を採用することで、より安定した正確な補正を実現する。 Therefore, in the third embodiment, the control method is switched based on the degree of change in the flow rates Q1 and Q2. Specifically, the amount of change ΔQ1 of the flow rate Q1 at the large charging stage is obtained in each filling operation. When the amount of change ΔQ1 is relatively large, for example, when the absolute value | ΔQ1 | of the amount of change ΔQ1 is equal to or greater than a predetermined reference value γ (| ΔQ1 | ≧ γ), a feedforward control method is adopted. Thus, a highly responsive correction is realized. On the other hand, when the absolute value | ΔQ1 | is smaller than the reference value γ (| ΔQ1 | <γ), a more stable and accurate correction is realized by adopting a feedback control method.
より具体的に説明すると、まず、調整モードにおいて、それぞれのユニット14毎に、切換重量値W1、供給停止重量値W2、各投入段階における流量Q1およびQ2が、設定される。そして、第2実施形態と同様に、流量比率rおよび比例係数kが、求められる。さらに、上述の基準値γも、設定される。そして、この設定後、稼働モードに移る。
More specifically, first, in the adjustment mode, the switching weight value W1, the supply stop weight value W2, and the flow rates Q1 and Q2 at each charging stage are set for each
稼働モードにおいては、第2実施形態と同様、大投入段階が完了する前に、当該大投入段階における実際の流量Q1’が測定され、詳しくは上述の数18に基づいて当該流量Q1’が算出される。そして、次の数22に基づいて変化量ΔQ1が求められる。
In the operation mode, as in the second embodiment, before the large charging stage is completed, the actual flow rate Q1 ′ at the large charging stage is measured, and in detail, the flow rate Q1 ′ is calculated based on the
《数22》
ΔQ1=Q1’−Q1
<<
ΔQ1 = Q1′−Q1
なお、この数22におけるQ1には、前回の充填動作における実際の流量Q1’が適用される。そして、この数22によって求められた変化量ΔQ1の絶対値|ΔQ1|が所定の基準値γ以上であるときに、フィードフォワード制御方式が採用され、つまり第2実施形態と同じ要領で切換重量値W1および供給停止重量値W2が予測補正される。一方、当該絶対値|ΔQ1|が基準値γよりも小さいとき、厳密にはこの条件が連続して所定回数β以上にわたって満足されるときに、フィードバック制御方式が採用され、つまり第1実施形態と同じ要領で次回の充填動作のための切換重量値W1および供給停止重量値W2が補正される。
It should be noted that the actual flow rate Q1 'in the previous filling operation is applied to Q1 in this
このようにして制御方式を適宜切り換えながら切換重量値W1および供給停止重量値W2を補正するべく、この第3実施形態におけるユニット14内のCPU180は、図11のフローチャートで示される切換補正タスクを実行する。
In order to correct the switching weight value W1 and the supply stop weight value W2 while appropriately switching the control method in this way, the
即ち、上述した風袋計測が終了し、飲料の供給開始タイミングが到来すると、CPU180は、ステップS201に進み、タイマによる計測時間tを一旦リセットし、即スタートさせる。このとき、充填動作としては、大投入段階が開始される。
That is, when the above-described tare measurement is completed and the beverage supply start timing comes, the
そして、CPU180は、ステップS203に進み、供給済み飲料の重量W(t)が大投入段階における最初の中間重量値W11に到達するのを待つ。そして、中間重量値W11に到達すると、ステップS205に進み、当該中間重量値W11に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t11’として記憶する。
Then, the
時点t11’の記憶後、CPU180は、ステップS207に進み、供給済み飲料の重量W(t)が次の中間重量値W12に到達するのを待つ。そして、中間重量値W12に到達すると、ステップS209に進み、当該中間重量値W12に到達した時点でのタイマによる計測時間tを、t12’として記憶する。
After storing the time t11 ', the
さらに、CPU180は、ステップS211に進み、上述の数18に基づいて、大投入段階における流量Q1’を算出する。そして、ステップS213に進み、数22に基づいて、流量Q1の変化量ΔQ1を算出する。この算出後、ステップS215に進み、ステップS211で算出した流量Q1’を、Q1としてメモリ192に記憶する。
Further, the
そして、CPU180は、ステップS217に進み、ステップS213で算出した変化量ΔQ1の絶対値|ΔQ1|と、上述した基準値γとを比較する。ここで、当該絶対値|ΔQ1|が基準値γ以上(|ΔQ1|≧γ)であるとき、CPU180は、ステップS219に進み、ステップS217の条件が連続して満足された回数をカウントするためのカウンタBの値をリセット(B=0)する。そして、ステップS221に進み、上述した図9および図10に示すフィードフォワード補正タスクを実行し、厳密には、当該フィードフォワード補正タスクのうちのステップS113以降を実行する。そして、このフィードフォワード補正タスクの実行をもって、一連の切換補正タスクを終了する。
Then, the
一方、ステップS217において、絶対値|ΔQ1|が基準値γよりも小さいとき、CPU180は、ステップS223に進み、上述のカウンタBの値を、“1”だけインクリメントする。そして、ステップS225に進み、当該インクリメント後のカウンタBの値と、所定回数βの値とを比較する。
On the other hand, when the absolute value | ΔQ1 | is smaller than the reference value γ in step S217, the
このステップS225において、カウンタBの値が所定回数βの値以上(B≧β)である場合、つまり絶対値|ΔQ1|が基準値γよりも小さいという条件が連続して所定回数β以上にわたって満足された場合、CPU180は、ステップS227に進む。そして、このステップS227において、上述の図6に示すフィードバック補正タスクを実行し、厳密には、当該フィードバック補正タスクのうちのステップS13以降を実行する。そして、このフィードバック補正タスクの実行をもって、切換補正タスクを終了する。
In step S225, when the value of the counter B is equal to or greater than the predetermined number β (B ≧ β), that is, the condition that the absolute value | ΔQ1 | is smaller than the reference value γ is continuously satisfied for the predetermined number β or more. When it is determined, the
なお、ステップS225において、インクリメント後のカウンタBの値が所定回数βの値よりも小さい(B<β)場合、つまり絶対値|ΔQ1|が基準値γよりも小さいという条件が連続して満足された回数Bが所定回数βに満たない場合、CPU180は、ステップS221に進む。そして、このステップS221において、上述の如くフィードフォワード補正タスク(ステップS113以降)を実行して、切換補正タスクを終了する。
In step S225, if the value of the counter B after the increment is smaller than the predetermined number β (B <β), that is, the condition that the absolute value | ΔQ1 | is smaller than the reference value γ is continuously satisfied. If the count B is less than the predetermined count β, the
以上のように、この第3実施形態によれば、流量Q1およびQ2が比較的に激しく変化するときは、フィードフォワード制御方式によって応答性の高い補正が実現される。一方、流量Q1およびQ2が比較的に安定しているときは、フィードバック制御方式によってより安定した正確な補正が実現される。即ち、状況に応じた好適な補正を実現することができる。 As described above, according to the third embodiment, when the flow rates Q1 and Q2 change relatively violently, correction with high responsiveness is realized by the feedforward control method. On the other hand, when the flow rates Q1 and Q2 are relatively stable, more stable and accurate correction is realized by the feedback control method. That is, it is possible to realize a suitable correction according to the situation.
なお、この第3実施形態においては、大投入段階における流量Q1の変化量ΔQ1に基づいて、制御方式を切り換えることとしたが、これに限らない。例えば、液体や周囲環境の温度、或いは貯槽28内の液面高さ等のように、当該変化量ΔQ1に相関する物理量を検出し、この検出された物理量に基づいて、制御方式を切り換えるようにしてもよい。
In the third embodiment, the control method is switched based on the change amount ΔQ1 of the flow rate Q1 in the large charging stage, but the present invention is not limited to this. For example, a physical quantity correlated with the amount of change ΔQ1, such as the temperature of the liquid or the surrounding environment, or the liquid level in the
また、図11の切換補正タスクのステップS221において、上述した図9および図10に示すフィードフォワード補正タスクのうちのステップS113以降のみを実行することとしたが、これに限らない。例えば、当該フィードフォワード補正タスクの全部(ステップS101〜ステップS151)を実行してもよい。ただし、フィードフォワード補正タスクのステップS101〜ステップS111は、切換補正タスクのステップS201〜ステップS211と重複するので、これら重複する部分については省略することによって、CPU180の負担を軽減することができる。
Further, in step S221 of the switching correction task in FIG. 11, only step S113 and subsequent steps in the feedforward correction task shown in FIGS. 9 and 10 described above are executed. However, the present invention is not limited to this. For example, all of the feedforward correction tasks (steps S101 to S151) may be executed. However, since steps S101 to S111 of the feedforward correction task overlap with steps S201 to S211 of the switching correction task, the burden on the
切換補正タスクのステップS227についても、同様に、図6のフィードバック補正タスクのうちのステップS13以降のみを実現することとしたが、当該フィードバック補正タスクの全部(ステップS1〜ステップS31)を実行してもよい。ただし、フィードバック補正タスクのステップS1〜ステップS11は、切換補正タスクのステップS201〜ステップS211と重複するので、これら重複する部分については、CPU180の負担を軽減する上でも、省略するのが、望ましい。
Similarly, in step S227 of the switching correction task, only step S13 and subsequent steps in the feedback correction task in FIG. 6 are realized, but all of the feedback correction tasks (steps S1 to S31) are executed. Also good. However, since steps S1 to S11 of the feedback correction task overlap with steps S201 to S211 of the switching correction task, it is desirable to omit these overlapping portions in order to reduce the burden on the
10 重量式充填装置
14 ユニット
18 計量機
20 バルブ
180 CPU
10
Claims (8)
供給制御信号に従って上記計量手段に上記被計量物を供給する供給手段と、
単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて上記供給手段から上記計量手段に上記被計量物が供給されると共に該計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき該供給手段の供給動作が停止されるように上記供給制御信号を生成する供給制御手段と、
上記複数の供給段階のそれぞれにおける実際の上記供給量を測定する測定手段と、
上記供給動作の開始時点から停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように上記複数の供給段階を切り換える切換タイミングを変更する変更手段と、
を具備し、
上記変更手段は、上記供給動作の開始時点からの経過時間と上記計量手段による計量値との関係を表す特性図表において、少なくとも上記測定手段による上記複数の供給段階のそれぞれにおける測定値に従う直線の傾きと、該経過時間が上記目標時間に到達したときに該計量値が上記供給停止重量値と一致することを示す特定の座標点と、に基づいて上記切換タイミングを変更する、
重量式充填装置。 Weighing means for weighing the supplied weighing object;
Supply means for supplying the object to be weighed to the weighing means according to a supply control signal;
When the object to be weighed is supplied from the supply means to the weighing means divided into a plurality of supply stages whose supply amounts per unit time are different from each other, and the measurement value by the measurement means coincides with a predetermined supply stop weight value Supply control means for generating the supply control signal such that the supply operation of the supply means is stopped;
Measuring means for measuring the actual supply amount in each of the plurality of supply stages;
And changing means for changing the switching timing for switching over SL plurality of supply stages as supply time to the stop time from the start of the supply operation becomes equal to the target time,
Equipped with,
In the characteristic chart showing the relationship between the elapsed time from the start time of the supply operation and the measured value by the measuring means, the changing means has at least a slope of a straight line according to the measured values at each of the plurality of supply stages by the measuring means. And changing the switching timing based on a specific coordinate point indicating that the measured value matches the supply stop weight value when the elapsed time reaches the target time ,
Heavy duty filling device.
上記変更手段は、上記供給動作の開始時点からの経過時間と上記計量手段による計量値との関係を表す特性図表において、上記第1段階の任意時点における該関係を示す第1座標点を通りかつ傾きが該第1段階における上記測定値に従う第1直線と、上記特定の座標点である第2座標点を通りかつ傾きが上記第2段階における上記測定値に従う第2直線と、の交点を求め、該交点の座標に基づいて上記切換タイミングを変更する、
請求項1に記載の重量式充填装置。 The plurality of supply stages includes a first stage that is executed first, and a second stage that is executed following the first stage and has a smaller supply amount than the first stage.
In the characteristic chart showing the relationship between the elapsed time from the start time of the supply operation and the measured value by the measuring unit, the changing unit passes through a first coordinate point indicating the relationship at an arbitrary time point in the first stage and An intersection of a first straight line according to the measured value in the first stage and a second straight line passing through the second coordinate point as the specific coordinate point and having a slope according to the measured value in the second stage is obtained. , Changing the switching timing based on the coordinates of the intersection point,
The weight type filling device according to claim 1.
供給制御信号に従って上記計量手段に上記被計量物を供給する供給手段と、
単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて上記供給手段から上記計量手段に上記被計量物が供給されると共に該計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき該供給手段の供給動作が停止されるように上記供給制御信号を生成する供給制御手段と、
上記複数の供給段階のうち最初に実行される第1段階における実際の上記供給量を測定する測定手段と、
上記複数の供給段階のうち上記第1段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける実際の上記供給量を上記測定手段による測定値に基づいて推測する推測手段と、
上記供給動作の開始時点から停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように上記測定手段による測定値および上記推測手段による上記全ての後続段階における推測値に基づいて上記複数の供給段階を切り換える切換タイミングを変更する変更手段と、
を具備する、重量式充填装置。 Weighing means for weighing the supplied weighing object;
Supply means for supplying the object to be weighed to the weighing means according to a supply control signal;
When the object to be weighed is supplied from the supply means to the weighing means divided into a plurality of supply stages whose supply amounts per unit time are different from each other, and the measurement value by the measurement means coincides with a predetermined supply stop weight value Supply control means for generating the supply control signal such that the supply operation of the supply means is stopped;
A measuring means for measuring the actual supply amount in a first stage executed first among the plurality of supply stages;
An estimation means for estimating an actual supply amount in each of all subsequent stages other than the first stage among the plurality of supply stages based on a measurement value by the measurement means;
The plurality of supply stages are performed based on the measurement value by the measurement means and the estimation values in all the subsequent stages by the estimation means so that the supply time from the start time to the stop time of the supply operation is equal to the target time. Changing means for changing the switching timing to be switched;
A gravimetric filling device.
上記推測手段は上記第1段階が完了する前に上記全ての後続段階のそれぞれにおける上記供給量を推測し、
上記変更手段は任意の上記供給段階が完了する前に該任意の供給段階から別の上記供給段階に切り換えるための上記切換タイミングを変更する、
請求項3に記載の重量測定装置。 The measuring means measures the supply amount in the first stage before the first stage is completed,
The estimating means estimates the supply amount in each of all subsequent stages before the first stage is completed;
The changing means changes the switching timing for switching from any supply stage to another supply stage before any supply stage is completed.
The weight measuring device according to claim 3.
上記変更手段は、上記供給動作の開始時点からの経過時間と上記計量手段による計量値との関係を表す特性図表において、上記第1段階の任意時点における該関係を示す第1座標点を通りかつ傾きが該第1段階における上記測定値に従う第1直線と、上記経過時間が上記目標時間に到達したときに上記計量値が上記供給停止重量値と一致することを示す第2座標点を通りかつ傾きが上記第2段階における上記推測値に従う第2直線と、の交点を求め、該交点の座標に基づいて上記切換タイミングを変更する、
請求項3または4に記載の重量式充填装置。 The plurality of supply stages include the first stage, and a second stage as the subsequent stage that is executed subsequent to the first stage and has a smaller supply amount than the first stage.
In the characteristic chart showing the relationship between the elapsed time from the start time of the supply operation and the measured value by the measuring unit, the changing unit passes through a first coordinate point indicating the relationship at an arbitrary time point in the first stage and Passing through a first straight line according to the measured value in the first stage and a second coordinate point indicating that the measured value coincides with the supply stop weight value when the elapsed time reaches the target time; Obtaining an intersection of the second straight line with the inclination according to the estimated value in the second stage, and changing the switching timing based on the coordinates of the intersection;
The weight type filling device according to claim 3 or 4.
供給制御信号に従って上記計量手段に上記被計量物を供給する供給手段と、
単位時間当たりの供給量が互いに異なる複数の供給段階に分けて上記供給手段から上記計量手段に上記被計量物が供給されると共に該計量手段による計量値が所定の供給停止重量値と一致したとき該供給手段の供給動作が停止されるように上記供給制御信号を生成する供給制御手段と、
上記複数の供給段階のうち最初に実行される第1段階における実際の上記供給量を測定する第1測定手段と、
上記複数の供給段階のうち上記第1段階以外の全ての後続段階のそれぞれにおける実際の上記供給量を測定する第2測定手段と、
上記供給動作の開始時点から停止時点までの供給時間が目標時間と同等になるように上記第1測定手段による測定値および上記第2測定手段による上記全ての後続段階における測定値に基づいて上記複数の供給段階を切り換える切換タイミングを変更する第1変更手段と、
上記全ての後続段階のそれぞれにおける実際の上記供給量を上記第1測定手段による測定値に基づいて推測する推測手段と、
上記供給時間が目標時間と同等になるように上記第1測定手段による測定値および上記推測手段による上記全ての後続段階における推測値に基づいて上記切換タイミングを変更する第2変更手段と、
上記第1変更手段および上記第2変更手段のいずれか一方を有効化する有効化手段と、
を具備する、重量式充填装置。 Weighing means for weighing the supplied weighing object;
Supply means for supplying the object to be weighed to the weighing means according to a supply control signal;
When the object to be weighed is supplied from the supply means to the weighing means divided into a plurality of supply stages whose supply amounts per unit time are different from each other, and the measurement value by the measurement means coincides with a predetermined supply stop weight value Supply control means for generating the supply control signal such that the supply operation of the supply means is stopped;
First measuring means for measuring the actual supply amount in a first stage executed first among the plurality of supply stages;
A second measuring means for measuring the actual supply amount in each of all subsequent stages other than the first stage among the plurality of supply stages;
Based on the measured values by the first measuring means and the measured values at all subsequent stages by the second measuring means so that the supply time from the start time to the stop time of the supplying operation is equal to the target time. First changing means for changing a switching timing for switching between the supply stages;
Estimating means for estimating the actual supply amount in each of all the subsequent stages based on the measured value by the first measuring means;
Second changing means for changing the switching timing based on the measured value by the first measuring means and the estimated values in all the subsequent stages by the estimating means so that the supply time becomes equal to the target time;
Validation means for validating any one of the first change means and the second change means;
A gravimetric filling device.
上記有効化手段は上記検出手段によって検出された上記所定の物理量に基づいて有効化を行う、
請求項6に記載の重量式充填装置。 Detecting means for detecting a predetermined physical quantity correlated with the actual supply amount in the first stage;
The validation means performs validation based on the predetermined physical quantity detected by the detection means.
The weight type filling device according to claim 6.
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