JP5410855B2 - Hopper gate opening / closing device and weighing device having the same - Google Patents
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Description
本発明は、内部に物品を収容するホッパに設けられるホッパゲートを開閉するホッパゲート開閉装置とこれを備える計量装置とに関し、特に、ホッパゲートを開閉する駆動源として用いられるステッピングモータに脱調が発生することを有効に抑制することができるホッパゲート開閉装置とこれを備える計量装置とに関する。 The present invention relates to a hopper gate opening / closing device that opens and closes a hopper gate provided in a hopper that accommodates articles therein, and a weighing device including the hopper gate, and particularly, a stepping motor that is used as a drive source that opens and closes the hopper gate is out of step. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hopper gate opening / closing device that can effectively suppress the above and a weighing device including the same.
計量装置としては、例えば、組合せ秤、定量供給装置等、さまざまな種類のものが知られており、計量機構としても種々の構成が採用されているが、代表的な計量機構としては計量ホッパが挙げられる。また、組合せ秤等では、計量ホッパに被計量物を供給するために供給ホッパを備えている構成も広く知られている。これら計量ホッパや供給ホッパ等(まとめて単にホッパという)は、一般的には、内部が一時的に被計量物を貯蔵する空間となっており、上側には被計量物が内部に供給されるよう開口が形成され、下側には被計量物を排出するようホッパゲートが設けられている構成となっている。 For example, various types of weighing devices such as combination weighers and quantitative feeding devices are known, and various configurations are adopted as weighing mechanisms, but a weighing hopper is a typical weighing mechanism. Can be mentioned. In addition, in a combination weigher or the like, a configuration including a supply hopper for supplying an object to be weighed to the weighing hopper is also widely known. These weighing hoppers, supply hoppers, etc. (collectively simply referred to as hoppers) are generally spaces in which the inside temporarily stores objects to be weighed, and the objects to be weighed are supplied to the upper side. An opening is formed, and a hopper gate is provided on the lower side so as to discharge an object to be weighed.
前記ホッパゲートの開閉駆動には、通常、ステッピングモータが用いられているが、このステッピングモータには、常に脱調の問題が付随する。脱調は、ステッピングモータへ入力される指令パルスとステッピングモータの回転との同期が失われる状態であり、ステッピングモータを急激に動作させる時点で特に生じやすい。急激な動作としては、例えば、回転の開始または停止時、あるいは、正逆回転を短時間のうちに繰り返す時点等が挙げられる。 Usually, a stepping motor is used to open and close the hopper gate, but this stepping motor is always accompanied by a problem of step-out. The step-out is a state in which the synchronization between the command pulse input to the stepping motor and the rotation of the stepping motor is lost, and is particularly likely to occur when the stepping motor is suddenly operated. Examples of the abrupt operation include a time when rotation starts or stops, or a time point when forward and reverse rotation is repeated within a short time.
特に、ホッパゲートを高速で開閉駆動する場合には、回転の開始または停止に高トルクが必要となるため、脱調が生じやすい。具体的には、例えば、多くのホッパを備える組合せ秤においては、1回の組合せ計量に複数のホッパが利用されるため、その処理能力を高めるには、ホッパゲートの開閉動作も高速で行われる必要がある。ホッパゲートの開閉動作を高速で行うには、指令パルスのパルス間隔をできるだけ短くすることになるが、パルス間隔が短くなるとステッピングモータのトルクが低下する。この場合、例えばステッピングモータの自起動速度が高くなれば、当該速度に見合ったトルクが得られなくなるので、指令パルスに対してステッピングモータの回転が追従できなくなり、脱調が発生する。脱調が発生すると、ホッパゲートが完全に閉じなくなるため、計量ホッパや供給ホッパから被計量物が漏れ出してしまうおそれがあり、組合せ計量に影響を及ぼす。それゆえ、ホッパゲートの開閉機構においては脱調対策を施すことが重要となる。 In particular, when the hopper gate is driven to open and close at a high speed, a high torque is required to start or stop the rotation, and therefore step-out is likely to occur. Specifically, for example, in a combination weigher having many hoppers, a plurality of hoppers are used for one combination weighing. Therefore, in order to increase the processing capacity, the hopper gate needs to be opened and closed at a high speed. There is. In order to perform the opening / closing operation of the hopper gate at high speed, the pulse interval of the command pulse is shortened as much as possible. However, when the pulse interval is shortened, the torque of the stepping motor decreases. In this case, for example, if the self-starting speed of the stepping motor becomes high, a torque corresponding to the speed cannot be obtained, so that the rotation of the stepping motor cannot follow the command pulse and a step-out occurs. When the step-out occurs, the hopper gate is not completely closed, so that an object to be weighed may leak from the weighing hopper or the supply hopper, which affects the combination weighing. Therefore, it is important to take measures against the step-out in the opening / closing mechanism of the hopper gate.
計量装置の分野でホッパゲートを駆動するステッピングモータに脱調が発生する問題(説明の便宜上、単に「脱調問題」と略す。)に対処する技術としては、例えば、本願出願人により特許文献1および2に開示された技術が提案されている。これら技術は、ステッピングモータの駆動パターンを適切に調整するものであって、それゆえ、ホッパゲートの開閉時に脱調が発生する頻度を有効に低減することができる。
As a technique for dealing with the problem of step-out occurring in the stepping motor that drives the hopper gate in the field of the weighing device (for convenience of explanation, simply abbreviated as “step-out problem”), for example, the applicant of the present application has disclosed
まず、特許文献1では、ゲート開閉時に生じやすいステッピングモータの脱調を有効に抑えるために、組合せ秤の制御装置において、ホッパゲートにおけるゲート駆動時間を少なくとも加速区間と等速区間を一つずつ含む複数の区間に分割し、前記等速区間中はパルス間隔を最小パルス間隔とし、前記加速区間中はパルス間隔が前記最小パルス間隔より大きく、かつ徐々に減少するようにパルスパターン(ゲートの開閉動作に必要な一連のパルスの発生パターン)を演算し、このパルスパターンに従ってステッピングモータの動作を制御する構成となっている。この構成によれば、従来、熟練工の手により行われていた手動での複雑かつ煩雑な作業が必要なくなり、熟練度の低い操作者であっても、簡便に、脱調の起こりにくい、かつ、ゲート駆動時間の短い、パルスパターンを設定することができる。
First, in
また、特許文献2に開示の計量装置および計量システムは、脱調の発生を低減させることのみを目的とした技術ではなく、複数の設定項目により特定される多数の動作パターンが設定されている計量装置および計量システムにおいて、これら設定項目の設定の誤りや漏れを容易に防止したり修正したりすることを目的としている。そして、当該計量装置および計量システムでは、制御装置が、記憶装置に記憶されている設定項目に基づいて複数の動作パターンに対応する設定項目を、適宜並べ替えて表にまとめて出力するよう構成されており、特に、記憶装置は、設定項目と運転結果を分析するための分析項目とを互いに関連づけて記憶するように構成されていることが一つの好ましい形態として挙げられ、この分析項目にモータ脱調エラーが含まれている。
In addition, the weighing device and the weighing system disclosed in
モータ脱調エラーは、ステッピングモータのモータ位置(角度)を原点に戻すよう制御したときに、実際のモータ位置が原点に戻っているか否かを確認し、戻っていない場合に、発生した判定されるエラー(分析項目)である。このエラーと設定項目とを関連づけることで、動作パラメータの設定値に誤りがある可能性の高い動作パターンを容易に特定することができる。 The motor step-out error is determined to occur when the actual motor position has returned to the origin when it is controlled to return the motor position (angle) of the stepping motor to the origin. Error (analysis item). By associating this error with the setting item, it is possible to easily identify an operation pattern that is highly likely to have an error in the setting value of the operation parameter.
前記いずれの技術においても、前記脱調問題に対して適切に対処することができ、その結果、計量装置の好適な動作が可能となるが、計量装置の運転状況等によっては、より一層の検討が必要であることが、本発明者らによって明らかとなった。 In any of the above-described techniques, the out-of-step problem can be appropriately dealt with, and as a result, a suitable operation of the weighing device is possible. It has been revealed by the present inventors that this is necessary.
まず、特許文献1に開示の技術では、パルスパターンやパルス間隔を理想化することで脱調に対処しており、これにより、熟練者でなくても最適なパルスパターンを容易に設定することができる。ところが、計量装置の運転状況等によっては調整の頻度が増加したり調整について安定した再現性が得られなかったりする可能性がある。
First, the technique disclosed in
つまり、脱調の発生を回避するためには、指令パルスのパルス間隔を長くして、ステッピングモータのトルクを増加させればよい。ところが、この手法は、ホッパゲートの開閉動作の高速化する条件の裏返しに過ぎないので、組合せ秤等に適用すると、ホッパゲートの開閉動作が遅くなって計量速度が低下し、本末転倒となる。そこで、実際の運転では、ホッパゲートについてゲートを開き始めてから閉じ終わるまでの時間(ゲート開閉時間)の最適値を設定するために、指令パルスの発生パターン(パルスパターン)を最適なパターンとして設定することになる。最適なパルスパターンの設定に際しては、パルス間隔が脱調を起こさない程度に長く、かつ、ゲート開閉時間が短縮できるように短く調整しなければならない。 That is, in order to avoid the occurrence of step-out, it is only necessary to increase the torque of the stepping motor by increasing the pulse interval of the command pulse. However, this technique is only the reverse of the conditions for speeding up the opening / closing operation of the hopper gate, so when applied to a combination weigher or the like, the opening / closing operation of the hopper gate is slowed, the measuring speed is reduced, and the tipping over occurs. Therefore, in actual operation, the command pulse generation pattern (pulse pattern) should be set as the optimal pattern in order to set the optimum value for the time (gate open / close time) from when the gate starts to close until the hopper gate opens. become. When setting the optimum pulse pattern, the pulse interval must be adjusted to be short enough to prevent step-out and to shorten the gate opening and closing time.
ただし、被計量物の種類によりホッパから排出される時間が異なるので、最適なパルスパターンの設定においては、被計量物の流動性、粘性、温度等の諸条件も検討しなければならない。その結果、実際にパルス間隔を変更しながらホッパゲートを開閉させ、脱調の発生の有無を確認しながら、最適なパルスパターンを探すことになる。 However, since the time to be discharged from the hopper differs depending on the type of the object to be weighed, various conditions such as the fluidity, viscosity, temperature, etc. of the object to be weighed must be considered in setting the optimum pulse pattern. As a result, the hopper gate is opened and closed while actually changing the pulse interval, and an optimum pulse pattern is searched for while confirming the occurrence of step-out.
特許文献1でも言及されているが、被計量物の種類に応じて最適なパルスパターンを探すにあたっては、非常に複雑かつ煩雑な作業が必要となるため、熟練者が実際に設置場所まで赴いて手作業でパルスパターンの最適化を行う必要があった。それゆえ、特許文献1に開示の技術では、熟練度の低い操作者であっても簡単に最適なパルスパターンを設定できるように、前述した制御を行っている。ただし、計量の状況に応じて操作者による調整を行う必要があるので、前記諸条件が変わりやすい状況であれば、調整頻度が増大し、操作者にとって負担となる。さらに、調整頻度が増大した場合に、前記調整が同一の操作者によって行われていればよいが、操作者が交代するような状況であれば、パルスパターンやパルス間隔を理想化しているとしても、調整の再現性に微妙なずれが生じるおそれもある。
As mentioned in
また、特許文献2に開示の技術では、複数の設定項目により特定される多数の動作パターンに、モータ脱調エラーが含まれる。それゆえ、この技術は、前記脱調問題に対処することができるものの、基本的には、特許文献1に開示の技術と同様に、操作者による調整に依存するので、当該技術と同様に、調整頻度の増大や調整の再現性のずれ等には十分対応することができない。
In the technique disclosed in
計量装置の運転に関して前記諸条件が度々変更されることなく、安定した運転が可能であれば、調整頻度の増大や調整の再現性のずれ等については、運転にほとんど影響を与えることがない。それゆえ、特許文献1または2に開示の技術で適切に対応することができる。しかしながら、近年の計量装置に対する要求の高度化や多様化を考慮すれば、調整頻度の増大および調整の再現性のずれ等が運転に影響をおよぼす状況についても考慮した上で、前記脱調問題に対処する必要がある。
As long as stable operation is possible without changing the above-mentioned various conditions regarding the operation of the weighing device, an increase in adjustment frequency, a deviation in reproducibility of adjustment, and the like hardly affect the operation. Therefore, the technique disclosed in
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、計量装置の分野において、ホッパゲートがステッピングモータにより駆動される構成であって、計量装置の運転に伴う諸条件が変わりやすい状況であっても、当該ステッピングモータに発生する脱調の影響を容易かつ有効に抑制することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and in the field of the weighing device, the hopper gate is driven by a stepping motor, and various conditions accompanying the operation of the weighing device are easily changed. Even so, an object of the present invention is to provide a technique capable of easily and effectively suppressing the influence of the step-out generated in the stepping motor.
本発明者は、前記の課題について鋭意検討した結果、ステッピングモータとして閉ループ系制御を構築するのではなく、ステッピングモータを含むホッパゲート開閉装置全体として閉ループ系制御を構築することによって、ステッピングモータに生じた脱調の影響を容易かつ有効に抑え、ホッパゲートの円滑な開閉動作が可能となることを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of earnestly examining the above problems, the present inventor did not construct a closed loop system control as a stepping motor, but caused a stepping motor by constructing a closed loop system control as a whole hopper gate opening / closing device including the stepping motor. The present inventors have found that the influence of the step-out can be easily and effectively suppressed, and that the hopper gate can be smoothly opened and closed, thereby completing the present invention.
すなわち、本発明に係るホッパゲート開閉装置は、前記の課題を解決するために、ステッピングモータと、開閉自在なホッパゲートと、前記ステッピングモータの回転力を受けて前記ホッパゲートを開閉するゲート開閉機構と、前記ステッピングモータの回転軸または前記ゲート開閉機構を構成する機構部材に設けられ、前記回転軸の回転における位置または前記機構部材の動作における位置を検出する位置センサと、前記ステッピングモータに指令パルスを出力して当該ステッピングモータを駆動するモータ駆動回路と、前記ホッパゲートの開閉動作時に、前記位置センサにより検出された前記位置変化の実測値と、予め設定されている前記位置変化の規定値とを対比し、これらの値に差分が生じている場合には、前記ステッピングモータに脱調が発生したと判定する脱調判定器と、記憶器と、制御器と、を備え、前記記憶器には、前記ホッパゲートの開閉動作に対応して前記ステッピングモータの動作をパターン化するように前記指令パルスを連続的に変化させる情報であるモータ駆動パターンが記憶され、前記制御器は、前記モータ駆動パターンに基づいて、前記モータ駆動回路を制御して前記ステッピングモータを駆動させるとともに、前記脱調判定器により前記脱調が発生したと判定されれば、前記モータ駆動パターンを再設定するよう構成されており、さらに、前記脱調判定器は、前記ホッパゲートの1回の開閉動作を複数の開閉ステップに区分し、当該開閉ステップ毎に、前記位置変化の前記実測値と前記規定値とを対比して前記脱調の発生を判定し、当該脱調が発生したと判定されたステップを脱調ステップとして識別するよう構成され、前記記憶器に記憶される前記モータ駆動パターンは、前記開閉ステップそれぞれに設定されるステップ別指令パルスの集合として編成され、前記制御器は、前記脱調ステップが複数の前記開閉ステップのいずれに相当するかを判定し、この判定結果に基づいて、前記モータ駆動パターンとして編成されている複数の前記ステップ別指令パルスの少なくともいずれかを変化させるように構成されている。 That is, a hopper gate opening and closing device according to the present invention includes a stepping motor, a hopper gate that can be freely opened and closed, a gate opening and closing mechanism that opens and closes the hopper gate under the rotational force of the stepping motor, and A position sensor that is provided on a rotating shaft of a stepping motor or a mechanism member constituting the gate opening / closing mechanism, detects a position in rotation of the rotating shaft or a position in operation of the mechanism member, and outputs a command pulse to the stepping motor. Comparing the measured value of the position change detected by the position sensor with the preset value of the position change when the motor driving circuit for driving the stepping motor and the opening / closing operation of the hopper gate, If there is a difference between these values, the stepping motor A step-out determination unit that determines that step-out has occurred, a storage unit, and a controller are provided, and the storage unit patterns the operation of the stepping motor in response to the opening / closing operation of the hopper gate. A motor drive pattern which is information for continuously changing the command pulse is stored in the controller, and the controller controls the motor drive circuit based on the motor drive pattern to drive the stepping motor, and If the step-out determination unit determines that the step-out has occurred, the motor drive pattern is reset, and the step-out determination unit performs a plurality of single opening / closing operations of the hopper gate. In each of the opening / closing steps, the occurrence of the step-out is determined by comparing the measured value of the position change with the specified value. A step determined to be performed is identified as a step-out step, and the motor drive pattern stored in the storage unit is organized as a set of step-specific command pulses set in each of the opening and closing steps, and the control The device determines which of the plurality of opening / closing steps corresponds to the step-out step, and based on the determination result, at least one of the plurality of step-by-step command pulses organized as the motor drive pattern Is configured to change .
従来では、ステッピングモータに脱調が発生した場合、人手による調整で対処していた。つまり、技術者が目視確認で脱調の有無を判断し、脱調が発生しているときには、技術者が諸条件を再設定してからステッピングモータを回転駆動させ、この再設定を脱調が無くなるまで繰り返すという試行錯誤がなされていた。このような人手による調整は、担当する技術者の熟練度が低ければ調整に時間がかかり、担当する技術者の熟練度が高くても、技術者個人の好みや傾向で調整の内容に微妙な差異が生じる。 Conventionally, when a step-out occurs in a stepping motor, it has been dealt with by manual adjustment. In other words, the engineer determines whether or not there is a step-out by visual confirmation. When the step-out occurs, the engineer resets the conditions and then drives the stepping motor to rotate. Trial and error was repeated until it disappeared. This kind of manual adjustment takes time to adjust if the technician in charge is low, and even if the technician in charge is high, the details of the adjustment are sensitive to the personal preference and tendency of the technician. Differences occur.
この場合、位置センサを利用して脱調の発生を確認し、これをフィードバックすることが考えられる。つまり、ステッピングモータの回転位置を位置センサで検出してフィードバックすることで回転位置を調整すれば、人手によらず脱調の発生を抑えることが可能になる。ところが、ステッピングモータは、フィードバックを行う必要のない安価な系(開ループ系)で、高い位置決め精度や速度制御を実現できるものであるため、通常のフィードバック制御を採用しても、現実には、ステッピングモータの利点を損なうだけで、実用には適さないことが明らかとなった。 In this case, it is conceivable to check the occurrence of step-out using a position sensor and feed back this. In other words, if the rotational position of the stepping motor is detected by the position sensor and fed back to adjust the rotational position, it is possible to suppress the occurrence of step-out regardless of the manual operation. However, the stepping motor is an inexpensive system (open loop system) that does not require feedback, and can achieve high positioning accuracy and speed control. It became clear that it was not suitable for practical use only by losing the advantages of stepping motors.
そこで、本発明では、モータ駆動パターンに基づいてステッピングモータを駆動させるとともに、脱調判定器により脱調の発生が判定されれば、前記モータ駆動パターンを再設定する制御が行われる。これにより、位置センサを利用して検出した脱調の発生を、ステッピングモータの回転制御にフィードバックするのではなく、ステッピングモータを含むホッパゲート開閉装置の動作全体の制御にフィードバックすることができる。 Therefore, in the present invention, the stepping motor is driven based on the motor drive pattern, and if the occurrence of the step-out is determined by the step-out determination unit, the motor drive pattern is reset. Thereby, the occurrence of the step-out detected using the position sensor can be fed back to the control of the entire operation of the hopper gate opening / closing device including the stepping motor, instead of being fed back to the rotation control of the stepping motor.
つまり、前記構成によれば、脱調の発生を、ステッピングモータの回転動作の問題として把握するのではなく、ホッパゲートの開閉動作の問題として把握するため、ステッピングモータを回転駆動させるためのパルスパターンを適宜再設定するのではなく、開閉動作全体の基準となるモータ駆動パターンを再設定している。モータ駆動パターンは、ホッパゲートの開閉動作に対応してステッピングモータの動作をパターン化するように、指令パルスを連続的に変化させる情報であるので、パルスパターンを含む情報である。したがって、パルスパターンをやみくもに再設定するのではなく、ホッパゲートの開閉動作全体から見て、モータ駆動パターンに含まれる複数の指令パルスのうち、脱調に関連する特定の指令パルスを見出し、これを再設定することができる。 In other words, according to the above configuration, the pulse pattern for driving the stepping motor to rotate is not grasped as a problem of the opening / closing operation of the hopper gate but not as a problem of the rotating operation of the stepping motor. Instead of resetting appropriately, the motor drive pattern that is the reference for the entire opening / closing operation is reset. The motor drive pattern is information including a pulse pattern because it is information for continuously changing the command pulse so as to pattern the operation of the stepping motor corresponding to the opening / closing operation of the hopper gate. Therefore, instead of re-setting the pulse pattern, the specific command pulse related to the step-out is found out of a plurality of command pulses included in the motor drive pattern as seen from the entire opening / closing operation of the hopper gate. Can be reset.
そのため、前記構成であれば、脱調の発生に対処するための制御を効率化することができるので、人手による調整作業およびステッピングモータのフィードバック制御のいずれと比較しても、迅速な調整処理が可能となる。しかも、前記構成であれば、脱調の発生によりホッパゲートの開閉に生じる諸問題、例えば、ホッパゲートが全開しないことによる被計量物の排出の失敗や排出の遅れ、あるいは、ホッパゲートが完全に閉じないことによる被計量物のホッパ本体からの漏出や被計量物の計量ミス等を判定して、ホッパゲート開閉装置の制御に利用することができるとともに、ホッパゲートへの被計量物の噛み込みに起因する脱調の発生も判定することができる。 Therefore, with the above-described configuration, the control for coping with the occurrence of step-out can be made more efficient, so that a quick adjustment process can be performed compared with either manual adjustment work or feedback control of the stepping motor. It becomes possible. Moreover, with the above-described configuration, various problems that occur in opening and closing of the hopper gate due to out-of-step, for example, failure to discharge the object to be weighed or delay in discharging due to the hopper gate not being fully opened, or the hopper gate is not completely closed. It can be used to control the hopper gate opening and closing device by judging leakage of the object to be weighed from the hopper body or weighing error of the object to be weighed, and stepping out due to biting of the object to be weighed into the hopper gate Can also be determined.
その結果、本発明によれば、ステッピングモータのみをフィードバック制御する場合よりも脱調の発生を抑制することができ、また、自動制御であるため人手による調整が不要であることに加え、調整時間も大幅に短縮することができる。また、人手による調整と比較して、技術者による調整の差異や誤設定を防ぐことができる。しかも、前記構成によれば、ホッパゲートの開閉動作を複数の開閉ステップに区分し、各開閉ステップについて指令パルスを変化させるので、発生した脱調に対して細やかな対処が可能となる。これにより、モータ駆動パターンの再設定をより効率的かつ再現性よく行うことができる。 As a result, according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of step-out as compared with the case where only the stepping motor is feedback-controlled, and the adjustment time is not limited to manual adjustment because of the automatic control. Can be greatly shortened. Further, compared to manual adjustment, it is possible to prevent adjustment differences and erroneous settings by engineers. In addition, according to the above configuration, the opening / closing operation of the hopper gate is divided into a plurality of opening / closing steps, and the command pulse is changed for each opening / closing step. As a result, the motor drive pattern can be reset more efficiently and with good reproducibility.
本発明に係るホッパゲート開閉装置は、前記構成に加えて、前記ホッパゲートの1回の開閉動作に要する時間である開閉動作時間を少なくとも計測する計時器をさらに備え、前記記憶器には、さらに前記開閉動作時間の許容範囲が記憶され、前記制御器は、前記計時器により計測される前記開閉動作時間が前記許容範囲内となるように、前記モータ駆動パターンを再設定するよう構成されてもよい。 The hopper gate opening / closing apparatus according to the present invention further includes a timer for measuring at least an opening / closing operation time, which is a time required for one opening / closing operation of the hopper gate, in addition to the above configuration, and the storage device further includes the opening / closing device. An allowable range of operation time may be stored, and the controller may be configured to reset the motor drive pattern so that the opening / closing operation time measured by the timer is within the allowable range.
前記構成によれば、計時器を備え、計時器の計測結果が制御に利用されるので、モータ駆動パターンの再設定に伴い、ホッパゲートの開閉動作が行われている時間(ゲート開閉時間)が無制限に延長されるような事態を回避することができる。これにより、ゲート開閉時間をできる限り短縮できるとともに、モータ駆動パターンのより好適な再設定も可能となる。 According to the above configuration, the timer is provided, and the measurement result of the timer is used for control. Therefore, the time for opening and closing the hopper gate (gate opening and closing time) is unlimited with the resetting of the motor drive pattern. Can be avoided. As a result, the gate opening / closing time can be shortened as much as possible, and the motor drive pattern can be reset more appropriately.
本発明に係るホッパゲート開閉装置は、前記構成において、前記制御器は、前記脱調ステップにおける前記ステッピングモータの回転動作の種類を判定し、その判定結果に基づいて、発生した前記脱調の種類を識別し、当該脱調の種類から、前記ステップ別指令パルスのいずれを変化させるか決定するよう構成されていることが好ましく、前記制御器は、前記脱調ステップが前記ホッパゲートの開閉動作のいずれのタイミングに相当するのかを判定し、その判定結果に基づいて、発生した前記脱調の種類を識別し、前記ステップ別指令パルスのいずれを変化させるか決定するよう構成されても好ましい。これら構成によって、脱調に対してより一層細やかな対処が可能となる。 In the hopper gate opening / closing apparatus according to the present invention, in the configuration, the controller determines a type of rotation operation of the stepping motor in the step-out step, and determines the type of step-out generated based on the determination result. Preferably, the controller is configured to determine which of the step-by-step command pulses is to be changed based on the type of step-out, and the controller may determine which step-out operation of the hopper gate is the step-out step. It is preferable to determine whether the timing corresponds to the timing, identify the type of the step-out that has occurred, and determine which of the step-specific command pulses to change based on the determination result. With these configurations, it is possible to deal with the step-out more precisely.
本発明に係るホッパゲート開閉装置は、前記構成に加えて、前記脱調判定器は、前記位置変化の前記実測値および前記規定値の差分を前記制御器に出力するよう構成され、前記制御器は、前記脱調判定器から得られた前記差分から、前記ステップ別指令パルスを変化させる程度を決定するよう構成されていることが好ましい。これにより、ステップ別指令パルスを変化させる程度の再現性が向上するため、発生した脱調に対してさらに細やかな対処が可能となる。 In the hopper gate opening and closing device according to the present invention, in addition to the above configuration, the step-out determination unit is configured to output a difference between the actual measurement value and the specified value of the position change to the controller, and the controller includes: It is preferable that the degree of changing the step-by-step command pulse is determined from the difference obtained from the step-out determination unit. As a result, the reproducibility to the extent that the command pulse for each step is changed is improved, so that it is possible to take a more detailed countermeasure against the generated step-out.
本発明に係るホッパゲート開閉装置においては、前記構成において、前記制御器は、前記各開閉ステップにおけるパルス数およびパルス間隔の少なくとも一方を変更することにより、前記ステップ別指令パルスを変化させるよう構成されていることが好ましく、前記制御器は、単位時間当たりのパルス数であるパルス速度を変更することにより、前記パルス間隔を変更するよう構成されていることがより好ましく、前記制御器は、前記各開閉ステップにおける前記パルス速度の初期値および最終値の少なくともいずれかを変更するよう構成されていることがさらに好ましい。これによって、ステッピングモータの慣性力に起因する脱調に対して適切に対処できるように、モータ駆動パターンを再設定することができる。 In the hopper gate opening / closing apparatus according to the present invention, in the configuration, the controller is configured to change the step-specific command pulse by changing at least one of the number of pulses and the pulse interval in each opening / closing step. It is preferable that the controller is configured to change the pulse interval by changing a pulse speed, which is the number of pulses per unit time. It is further preferable that at least one of the initial value and the final value of the pulse speed in the step is changed. As a result, the motor drive pattern can be reset so as to appropriately cope with the step-out caused by the inertial force of the stepping motor.
また、本発明に係るホッパゲート開閉装置は、前記構成に加えて、前記開閉ステップは、前記ステッピングモータが加速回転している期間、等速回転している期間、および減速回転している期間、並びに、前記ステッピングモータの回転が停止している期間毎に、前記開閉動作を区分することにより構成されていることが好ましい。また、この構成において、前記脱調判定器により識別された前記脱調ステップが、前記ステッピングモータが加速回転または減速回転している期間に相当すれば、前記制御器は、複数の前記開閉ステップのうち前記脱調ステップに対応するステップに要する時間が延長されるように、前記ステップ別指令パルスを変化させるよう構成されている、ことがより好ましく、この場合において、前記制御器による前記ステップ別指令パルスの変化は、前記脱調ステップに対応するステップに設定されている前記各開閉ステップにおけるパルス数を維持し、かつ、単位時間当たりのパルス数であるパルス速度の初期値を低下させる構成を例示することができる。これによって、ステッピングモータの慣性力に起因する脱調に対してより適切に対処することができる。 Further, in the hopper gate opening / closing apparatus according to the present invention, in addition to the above configuration, the opening / closing step includes a period during which the stepping motor is rotating at an accelerated speed, a period during which the stepping motor is rotating at a constant speed, a period during which the stepping motor is rotating at a reduced speed, and It is preferable that the opening / closing operation is divided for each period in which the rotation of the stepping motor is stopped. Further, in this configuration, if the step-out step identified by the step-out determination unit corresponds to a period during which the stepping motor is rotating at an accelerated speed or a reduced speed, the controller performs a plurality of opening / closing steps. More preferably, the step-by-step command pulse is changed so that the time required for the step corresponding to the step-out step is extended. In this case, the step-by-step command by the controller The pulse change is exemplified by a configuration that maintains the number of pulses in each of the opening / closing steps set in the step corresponding to the step-out step and lowers the initial value of the pulse speed that is the number of pulses per unit time. can do. Thereby, it is possible to more appropriately cope with the step-out caused by the inertial force of the stepping motor.
本発明に係るホッパゲート開閉装置においては、前記構成において、前記開閉ステップは、前記ホッパゲートが閉じている状態から全開するまでの期間、前記ホッパゲートが全開した状態で維持される期間、および前記ホッパゲートが全開している状態から閉じるまでの期間毎に、前記開閉動作を区分することにより構成されてもよい。このようなホッパゲートの開閉を基準とした区分は、前記ステッピングモータの回転速度を基準とした区分とは別に適用されてもよいし、組み合わせて適用されてもよい。この場合において、前記脱調判定器により識別された前記脱調ステップが、前記ステッピングモータが減速回転している期間に相当し、かつ、前記ホッパゲートが全開している状態から閉じるまでの期間に相当するステップであれば、前記制御器は、前記ステップ別指令パルスを変化させる代わりに、前記ホッパゲートが全開した状態で維持されている時間であるモータ停止時間を変更するよう構成されていることが好ましい。これによって、ステッピングモータに直接関係しない、例えば、被計量物のホッパゲートへの噛み込みに起因する脱調に対しても、適切な対処ができるように、モータ駆動パターンを再設定することができる。 In the hopper gate opening / closing apparatus according to the present invention, in the above-described configuration, the opening / closing step includes a period until the hopper gate is fully opened from a closed state, a period during which the hopper gate is fully opened, and the hopper gate is fully opened. The opening / closing operation may be divided for each period from the current state to the closing. Such classification based on the opening and closing of the hopper gate may be applied separately from the classification based on the rotation speed of the stepping motor, or may be applied in combination. In this case, the step-out step identified by the step-out determination unit corresponds to a period during which the stepping motor is rotating at a reduced speed, and also corresponds to a period from when the hopper gate is fully opened to when it is closed. If it is a step to perform, it is preferable that the controller is configured to change a motor stop time that is a time during which the hopper gate is maintained in a fully opened state, instead of changing the step-specific command pulse. . As a result, the motor drive pattern can be reset so that an appropriate countermeasure can be taken against a step-out that is not directly related to the stepping motor, for example, due to biting of the object to be weighed into the hopper gate.
本発明においては、前記位置センサの具体的構成は特に限定されないが、特に好ましい構成例として、エンコーダを挙げることができる。エンコーダであれば、回転軸の位置変化を回転角度で検出できるので、ステッピングモータの回転軸だけでなく、ゲート開閉機構を構成する機構部材の回転軸にも設けることができる。 In the present invention, the specific configuration of the position sensor is not particularly limited, but an encoder may be mentioned as a particularly preferable configuration example. If it is an encoder, since the change in the position of the rotation shaft can be detected by the rotation angle, it can be provided not only on the rotation shaft of the stepping motor but also on the rotation shaft of the mechanism member constituting the gate opening / closing mechanism.
本発明には、前記構成のホッパゲート開閉装置を備えている計量装置も含まれる。本発明に係る計量装置の具体的な構成は特に限定されないが、代表的には、前記計量装置が組合せ秤である構成を挙げることができる。この組合せ秤のより好ましい構成例としては、被計量物を内部に収容して計量する計量ホッパと、前記計量装置を操作する操作器と、を備え、前記ホッパゲート開閉装置は、前記計量ホッパに設けられているゲートを開閉するために備えられ、前記ホッパゲート開閉装置の前記記憶器には、前記被計量物の種類および前記計量ホッパ内での前記被計量物の収容量の少なくともいずれかに応じて設定される、複数の前記モータ駆動パターンが記憶され、前記操作器は、前記被計量物の種類および前記収容量の少なくともいずれかを設定可能とするよう構成され、前記ホッパゲート開閉装置の前記制御器は、前記操作器で設定された前記被計量物の種類および前記収容量の少なくともいずれかに基づいて、複数の前記モータ駆動パターンのいずれかを選択する構成を挙げることができる。 The present invention also includes a weighing device including the hopper gate opening / closing device having the above-described configuration. The specific configuration of the weighing device according to the present invention is not particularly limited, but a typical example is a configuration in which the weighing device is a combination weigher. As a more preferable configuration example of this combination weigher, it includes a weighing hopper that accommodates and weighs an object to be weighed therein, and an operating device that operates the weighing device, and the hopper gate opening / closing device is provided in the weighing hopper. The storage device of the hopper gate opening / closing device is provided in accordance with at least one of the type of the object to be weighed and the amount of the object to be weighed in the weighing hopper. A plurality of the motor drive patterns to be set are stored, and the operating device is configured to be able to set at least one of the type of the object to be weighed and the accommodation amount, and the controller of the hopper gate opening / closing device Is one of the plurality of motor drive patterns based on at least one of the type of the object to be weighed and the accommodation amount set by the operation device. Mention may be made of the configuration you choose a.
以上のように、本発明によれば、計量装置が備えるホッパゲートがステッピングモータにより駆動される構成であって、計量装置の運転に伴う諸条件が変わりやすい状況であっても、当該ステッピングモータに発生する脱調の影響を容易かつ有効に抑制することができるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, the hopper gate provided in the weighing device is driven by the stepping motor, and even if the conditions associated with the operation of the weighing device are easily changed, the stepping motor is generated. There is an effect that it is possible to easily and effectively suppress the influence of the step-out.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description thereof is omitted.
(実施の形態1)
[ホッパゲート開閉装置の構成および基本動作]
図1は本発明の実施の形態1に係るホッパゲート開閉装置の構成の一例を示すブロック図である。図2は、図1に示すホッパゲート開閉装置を組合せ秤の計量ホッパに適用した場合の具体的な構成の一例を示す斜視図である。
(Embodiment 1)
[Configuration and basic operation of hopper gate opening and closing device]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a hopper gate opening / closing device according to
本実施の形態に係るホッパゲート開閉装置10Aは、図1に示すように、ステッピングモータ11、位置検出センサ12A、モータ駆動回路13、制御部20、図1には図示されないリンク機構等を備えている。制御部20は、演算部21、脱調判定部22、および記憶部23を有し、演算部21は、脱調判定部22および記憶部23に接続されているとともに、モータ駆動回路13にも接続されている。モータ駆動回路13は、ステッピングモータ11に接続されている。また、脱調判定部22は、位置検出センサ12Aにも接続されている。
As shown in FIG. 1, the hopper gate opening /
図1に示すホッパゲート開閉装置10Aは、公知の計量装置、あるいは、当該計量装置を備える包装装置、充填装置、分配装置等に適用することができるが、本実施の形態では、図2に示すように、組合せ秤の計量ホッパに適用されている。具体的には、計量ホッパに適用されたゲート開閉装置10Aにおいては、ホッパ本体31の下側にホッパゲート32が設けられ、このホッパゲート32とステッピングモータ11とをつなぐように、リンク機構を構成するスイング部14およびアーム部15が設けられている。ホッパゲート32にはアーム部15が取り付けられ、アーム部15はスイング部14に接続され、スイング部14は、ステッピングモータ11の回転軸(図2には図示されない)に当接されている。
The hopper gate opening /
本実施の形態では、ステッピングモータ11およびスイング部14は、ケース状のモータ支持部16により固定して支持されているとともに、モータ支持部16の上側に載置されるように重量センサ33が固定されている。この重量センサ33によってホッパ本体31が支持されている(図示せず)。さらに、ステッピングモータ11の回転軸とは反対側となる位置(モータ支持部16に固定されていない側)には、当該回転軸の回転に伴う位置(回転位置)を検出する位置検出センサ12Aが取り付けられている。
In the present embodiment, the stepping
ステッピングモータ11は、ホッパゲートの開閉に用いられる公知の構成のモータである。位置検出センサ12Aは、ステッピングモータ11の回転軸の位置変化を検出して制御部20に出力し、本実施の形態では、図2に示すように、回転軸の回転角度を検出するエンコーダが用いられる。なお、図1では、この位置検出を点線で示している。位置検出センサ12Aは、ここでは位置そのものを検出している(すなわち位置を直接検出している)が、位置と相間関係を有するパラメータ(物理量)を検出してもよい(すなわち位置を間接的に検出してもよい)。例えば、回転速度、回転加速度を検出してもよい。これらの場合、脱調判定部22が、回転速度を1階積分し又は回転加速度を2階積分して、位置を求めることができる。
The stepping
モータ駆動回路13は、複数のスイッチング素子等から構成され、図示されない電源回路等を介して電源にも接続されている。モータ駆動回路13に供給された電力は、演算部21の制御によってモータ駆動回路13で指令パルスに変換され、ステッピングモータ11に供給される。このようにして、モータ駆動回路13は演算部21の制御によりステッピングモータ11を回転駆動する。
The
スイング部14およびアーム部15はリンク機構を構成し、ステッピングモータ11の回転軸の回転運動をホッパゲート32に伝達する。スイング部14およびアーム部15として、ホッパゲート開閉装置の分野で公知の構成が採用されているが、リンク機構としては、スイング部14およびアーム部15以外の構成を含んでも良いし、スイング部14およびアーム部15とは異なる構成であってもよい。
The
リンク機構を構成するスイング部14は、ステッピングモータ11の回転軸に接続され、当該回転軸の回転運動を揺動運動に変換する。また、アーム部15は、スイング部14に当接され、スイング部14の揺動運動をホッパゲート32に伝達してホッパゲート32を開閉させる。本実施の形態では、ケース状のモータ支持部16の内側に、スイング部14が揺動動作可能な状態で支持されているとともに、モータ支持部16の外側に突出するようにステッピングモータ11が取り付けられて支持されている。これにより、ステッピングモータ11の回転軸は、モータ支持部16の内側に向かうことになり、当該内側に配置されているスイング部14に回転軸が接続されることになる。
The
なお、モータ支持部16は、本実施の形態ではケース状となっているが、もちろんこれに限定されず、ホッパゲート開閉装置10Aの具体的な構成に応じて、ステッピングモータ11、リンク機構、その他の構成(重量センサ33等)を支持したり固定したりできる形状であればよい。
The
演算部21は、ホッパゲート開閉装置10Aの開閉動作に関する演算を行うとともに、演算処理の必要に応じて記憶部23から情報を読み出すとともに、演算処理で生じた結果を必要に応じて記憶部23に記憶する。脱調判定部22は、位置検出センサ12Aで検出された位置変化からステッピングモータ11が脱調しているか否かを判定し、演算部21に出力する。演算部21は、脱調判定部22からの判定結果を受けて、記憶部23に記憶されている所定のプログラムに基づき所定の演算処理を行い、後述するようにステッピングモータ11の駆動パターン(モータ駆動パターン)を変更する制御を行う。
The
演算部21および記憶部23は、本実施の形態では、それぞれ、マイクロコンピュータのCPUおよび内部メモリで構成されている。また、脱調判定部22は、制御部20の機能構成であって、演算部21としてのCPUが、記憶部23に格納されるプログラムに従って動作することにより実現される構成であってもよいし、公知のスイッチング素子、演算器、比較器等による論理回路等として構成されてもよい。本実施の形態では、好ましい一例として、予め組み込まれたプログラムを実行する構成の組込み型のマイクロコンピュータを、制御部20として採用することができる。
In the present embodiment, the
ホッパゲート開閉装置10Aが適用されている計量ホッパは、当該ホッパゲート開閉装置10Aに加えて、ホッパ本体31、ホッパゲート32および重量センサ33を備えている。ホッパ本体31は、内部に被計量物を収容できる容器状の形状を有し、本実施の形態では、上側が開口となった方形となっている。ホッパ本体31の下部にはホッパゲート32が設けられ、ステッピングモータ11の回転駆動力が前記リンク機構(スイング部14およびアーム部15)により伝達されることにより、開閉動作を行う。本実施の形態では、ホッパゲート32は、下側に向かって開く扉状ゲートとなっている。重量センサ33は、ホッパ本体31内に収容された被計量物の重量を計測するものであり、本実施の形態では、ロードセルが用いられている。
A weighing hopper to which the hopper gate opening /
次に、前記構成のホッパゲート開閉装置10Aの基本動作について説明する。まず、制御部20は、演算部21での所定の演算処理によりモータ駆動回路13を制御し、所定の駆動パターンでステッピングモータ11を回転駆動する。ステッピングモータ11の回転駆動力は、スイング部14による揺動動作に変換され、これがアーム部15に伝達されることによって、ホッパゲート32が開閉駆動される。
Next, a basic operation of the hopper gate opening /
一方、ホッパ本体31に対しては、ホッパゲート32が閉じた状態で、所定量の被計量物が図示されない供給ホッパまたは被計量物供給装置等から供給されている。この状態では、重量センサ33によりホッパ本体31内に収容されている被計量物の重量が計測される。その後、制御部20の制御によりステッピングモータ11が回転駆動すれば、回転軸の回転駆動力がリンク機構(スイング部14およびアーム部15)を介してホッパゲート32に伝達され、これによりホッパゲート32は所定の開閉動作を行う。これによって、計量後の被計量物は、ホッパゲート32が開いたときにホッパ本体31から下方に排出される。さらにその後、ホッパゲート32が閉じることによって、ホッパ本体31は、被計量物の供給を待機する状態となる。
On the other hand, a predetermined amount of an object to be weighed is supplied to the
ここで、ホッパゲート32の開閉動作に伴って、ステッピングモータ11の回転軸の回転角度は、位置検出センサ12Aにより検出され、図1に示すように、脱調判定部22に出力される。脱調判定部22は、後述するように、ステッピングモータ11に脱調が発生したか否かを判定し、脱調が発生したと判定されれば、演算部21は、脱調が生じないようにモータ駆動パターンを再設定する。
Here, along with the opening / closing operation of the
[モータ駆動パターン]
次に、前記構成のホッパゲート開閉装置10Aにおいて再設定の対象となるモータ駆動パターンについて、図3に基づいて具体的に説明する。図3は、ホッパゲート32の開閉動作に対応するステッピングモータ11の回転速度および方向の時間変化を示すグラフである。
[Motor drive pattern]
Next, a motor drive pattern to be reset in the hopper gate opening /
モータ駆動パターンは、ホッパゲート32が開き始めてから閉じるまでの一連の動作(開閉動作)を実行するための制御用のデータが羅列されたものとして構成され、記憶部23に記憶される。本実施の形態では、モータ駆動パターンは、ホッパゲート32の開閉動作を複数の開閉ステップに区分し、各開閉ステップそれぞれに指令パルスを設定することで、複数の指令パルスの集合として編成されている。
The motor drive pattern is configured as a list of control data for executing a series of operations (opening / closing operations) from when the
本実施の形態では、ホッパゲート32の開閉動作は、図3に示すように、3つの開閉ステップに区分される。図3に示すグラフでは、縦軸がステッピングモータ11の回転速度Vを示し、横軸がホッパゲート32の動作時間tを示す。縦軸中央は回転速度V=0すなわちステッピングモータ11が停止している状態であり、このV=0を境界として、グラフ上半分の領域は、ステッピングモータ11が正回転しているときの速度変化が示される領域である一方、グラフ下半分の領域は、ステッピングモータ11が逆回転しているときの速度変化が示される領域である。なお、本実施の形態では、ステッピングモータ11が正回転しているときには、ホッパゲート32は開動作し、逆回転しているときには、ホッパゲート32は閉動作している。
In the present embodiment, the opening / closing operation of the
3つの開閉ステップのうち、第一の開閉ステップ(開閉ステップ1)は、ホッパゲート32の開動作が行われている期間に対応するステップであり、このときステッピングモータ11の回転軸は、図3に示すように、正回転している(V>0)。次に、第二の開閉ステップ(開閉ステップ2)は、ホッパゲート32の開動作が終了し、全開となった状態で維持される期間に対応するステップであり、このときステッピングモータ11は回転せず停止している。次に、第三の開閉ステップ(開閉ステップ3)は、ホッパゲート32の閉動作が行われている期間に対応するステップであり、このときステッピングモータ11の回転軸は逆回転している(V<0)。このように、ステッピングモータ11の回転方向が各開閉ステップで変化するように、ステッピングモータ11の回転動作をパターン化することによって、モータ駆動パターンが設定される。
Of the three opening / closing steps, the first opening / closing step (opening / closing step 1) is a step corresponding to a period during which the
ここで、図3における実線の変化で示すように、ステッピングモータ11の実際の回転は、開閉動作のいずれにおいても、加速、等速および減速の過程を経る。しかしながら、本実施の形態では、モータ駆動パターンは、図3における一点鎖線の変化で示すように、各開閉ステップにおける回転速度の平均値(平均回転速度Va)を基準としたものとしてパターン化されている。具体的には、図3に示すように、開閉ステップ1では平均回転速度Va=+V1、開閉ステップ2では平均回転速度Va=0、開閉ステップ3では平均回転速度Va=−V1となるように、モータ駆動パターンが設定される。
Here, as shown by the change in the solid line in FIG. 3, the actual rotation of the stepping
また、ステッピングモータ11はモータ駆動回路13から出力される指令パルスに従って回転動作するため、前記モータ駆動パターンは、指令パルスの情報として記憶部23に記憶される。本実施の形態では、各開閉ステップのそれぞれに指令パルスが設定されるので、前記モータ駆動パターンは、各開閉ステップそれぞれに設定されるステップ別指令パルスの集合として編成されていることになる。具体的には、開閉ステップ1では、ステッピングモータ11が正回転するためのステップ別指令パルスが設定され、開閉ステップ3では、ステッピングモータ11が逆回転するためのステップ別指令パルスが設定されている。また、開閉ステップ2では、ステッピングモータ11は停止しているが、本実施の形態では、この開閉ステップ2においても、パルスが一定期間出力されないロー状態が継続する指令パルスと見なして、ステップ別指令パルスが設定されているものとする。
Further, since the stepping
このように、本実施の形態におけるモータ駆動パターンは、開閉ステップ1のステップ別指令パルス、開閉ステップ2のステップ別指令パルス、および開閉ステップ3のステップ別指令パルスという3つの指令パルスから編成された情報として、記憶部23に記憶されている。したがって、ステッピングモータ11の回転時には、演算部21は、この3つの指令パルスで編成されるモータ駆動パターンを記憶部23から読み出して、これに従った指令パルスをステッピングモータ11に入力できるように、モータ駆動回路13を制御する。
As described above, the motor drive pattern in the present embodiment is organized from three command pulses, that is, a command pulse for each step of opening /
前記指令パルスは、パルス数およびパルス間隔、あるいは、これらに変換できる各種設定値により設定される。パルス数は、ステッピングモータ11の回転角度を決定し、パルス間隔はステッピングモータ11の回転速度(モータ回転速度)を決定する。例えば、本実施の形態では、ステッピングモータ11として、0.9°/パルスで回転する構成のパルスモータが用いられているので、パルス数Np=100であれば、ステッピングモータ11の回転角度φ=90°となる。したがって、Np=200であればφ=180°、Np=300であればφ=270°、Np=400であればφ=360°となる。
The command pulse is set by the number of pulses and the pulse interval, or various set values that can be converted into these. The number of pulses determines the rotation angle of the stepping
また、単位時間当たりのパルス数であるパルス速度は、パルス間隔の逆数に相当し、それゆえ、モータ回転速度を決定する。したがって、パルス速度は、パルス数およびパルス間隔に変換できる前記設定値に含まれる。パルス速度とモータ回転速度とは比例関係を示すため、ホッパゲート32の開閉動作の速度を調整するには有効な設定値である。一般に、パルス速度の単位として、一秒間に発生するパルス数(パルス数/秒)であるpps(Pulse Per Second)が用いられる。また、パルス速度が例えば1000ppsであれば、その逆数であるパルス間隔は、1/1000sすなわち1msである。
The pulse speed, which is the number of pulses per unit time, corresponds to the reciprocal of the pulse interval, and therefore determines the motor rotation speed. Therefore, the pulse speed is included in the set value that can be converted into the number of pulses and the pulse interval. Since the pulse speed and the motor rotation speed have a proportional relationship, it is an effective setting value for adjusting the speed of the opening / closing operation of the
なお、図3に示すモータ駆動パターンでは、ステッピングモータ11の正回転および逆回転が重要な要素となるが、この正逆回転は、指令パルスのパターンの変更により実現される。例えば、ユニポーラ型ステッピングモータ(ステータの極がX およびX~と、Y およびY~とから構成される型式)に対して、単純な1相励磁となるパターンで指令パルスを入力する場合、正回転時に入力される指令パルスが、X, Y, X~, Y~の順でパルスがハイとなるパターンであれば、逆回転時に入力される指令パルスは、Y~, X~, Y, Xの順に入れ替えたパターンとなるように変更すればよい。したがって、前記モータ駆動パターンを編成するステップ別指令パルスは、パルス数、パルス間隔、およびパルスパターンから少なくとも構成されていればよい。ただし、本実施の形態では、ステッピングモータ11の脱調に対処するために、回転方向の正逆を変更する必要性はないので、指令パルスの変化の対象とする条件は、パルス数およびパルス間隔(あるいは、これらに変換できる設定値)であればよい。
In the motor drive pattern shown in FIG. 3, the forward and reverse rotations of the stepping
[脱調の発生の検出および脱調への対処]
次に、前記モータ駆動パターンで回転動作するステッピングモータ11において、脱調が発生したか否かの検出と、脱調が発生したときの対処とについて、図3、図4および図5に基づいて説明する。図4および図5は、制御部20で行われる、脱調の検出に対応してモータ駆動パターンを再設定する制御の一例を示すフローチャートである。
[Detection of out-of-step and coping with step-out]
Next, detection of whether or not a step-out has occurred in the stepping
まず、前述したモータ駆動パターンは、図3に示すグラフでは単純化された一つのパターンとして示しているが、本実施の形態では、制御部20の記憶部23には、被計量物の種類および量に適応する基本パターンが記憶されている。この基本パターンが演算部21により読み出されてステッピングモータ11の制御に利用されることになる。
First, although the motor drive pattern described above is shown as a simplified pattern in the graph shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
具体的には、本実施の形態のように、ホッパゲート開閉装置10Aが、組合せ秤の計量ホッパに適用されている場合には、ホッパ本体31内に収容される被計量物の種類または量によって、ホッパゲート32の開閉の速度、タイミング、全開している時間の長さ等を変更することになる。
Specifically, as in the present embodiment, when the hopper gate opening /
被計量物の種類については、特に粉粒体状のものであれば、同じ素材であっても、形状、大きさ等によって流動性(流れ落ちやすさ、あるいは、流体における「粘性」のような挙動)が異なってくるので、これら形状や大きさ等も考慮することになる。あるいは、被計量物が「塊状」であるとき、肉片のように形状の均一性が低く表面に粘性があるもの、根菜類や果実類のように比較的形状が似通っており表面がドライであるもの等を比較すれば、同じ程度の重量であっても、ホッパゲート32を開いたときに下方に排出(落下)する時間に違いが生じ、細長い被計量物(例えばニンジン)と球形に近い被計量物(例えばジャガイモ)とを比較しても、同様に違いが生じる可能性がある。また、被計量物の量は、重量が多くなれば全開時間も長くする必要があるが、異なる素材の場合には、重量が同じでも体積が異なる場合があるため、この点も考慮することになる。
As for the types of objects to be weighed, even if they are in the form of powder, they are fluid (depending on shape, size, etc.) ) Will be different, so these shapes and sizes will be taken into consideration. Or, when the object to be weighed is “lumped”, the shape is not uniform like meat pieces and the surface is viscous, the shape is relatively similar like root vegetables and fruits, and the surface is dry Comparing things etc., even if the weight is the same, there is a difference in the time of discharging (falling) downward when the
ここで、被計量物の種類や量に応じたモータ駆動パターンに基づき、ステッピングモータ11を回転動作させる場合でも、他の条件の影響によって、ステッピングモータ11に脱調が発生する場合がある。例えば、組合せ秤が、異なる種類の計量ホッパを交換可能とする構成であれば、計量ホッパの構成(ホッパ本体31の容量、ホッパ本体31そのものの重量、ホッパ本体31の形状、ホッパゲート32の構成等)に応じて、前記速度等も調整する必要が生じる。
Here, even when the stepping
さらに、同種の被計量物を同一の構成の計量ホッパで同量計量するとしても、組合せ秤の載置されている環境(温度、湿度等)が異なったりする場合には、前記速度等を調整する必要が生じる。 In addition, even if the same type of objects to be weighed are weighed with the weighing hopper of the same configuration, if the environment (temperature, humidity, etc.) on which the combination weigher is placed is different, adjust the speed etc. Need to be done.
このように、考慮すべき条件の組合せは膨大なものとなる。そこで、本実施の形態では、代表的な条件の組合せに基づいた基本のモータ駆動パターン(基本パターン)を複数種類予め設定しておく。そして、組合せ秤の運転時には、例えば組合せ秤の操作部または入力部により、複数の基本パターンから適切なものを選択し、その後、組合せ秤の運転に伴う脱調検出の制御によって自動的に調整することによってモータ駆動パターンを再設定するよう構成されている。もちろん、組合せ秤の用途や計量ホッパの構成等に応じて、基本パターンは一つのみ設定される構成であってもよい。 Thus, the combination of conditions to be considered is enormous. Therefore, in the present embodiment, a plurality of types of basic motor drive patterns (basic patterns) based on combinations of typical conditions are set in advance. When the combination weigher is operated, an appropriate one is selected from a plurality of basic patterns by, for example, the operation unit or the input unit of the combination weigher, and then automatically adjusted by control of step-out detection accompanying the operation of the combination weigher. Thus, the motor drive pattern is reset. Of course, only one basic pattern may be set according to the application of the combination weigher, the configuration of the weighing hopper, or the like.
次に、脱調の発生が生じた場合に、モータ駆動パターンを再設定するための具体的な手法について説明する。図3に示すように、ステッピングモータ11は、ホッパゲート32の開動作時または閉動作時に回転駆動され、ホッパゲート32が全開している間は停止している。したがって、開閉ステップ1〜3のうち開閉ステップ2では脱調は発生し得ないので、再設定の対象となるステップは、開閉ステップ1および3となる。
Next, a specific method for resetting the motor drive pattern when a step-out occurs will be described. As shown in FIG. 3, the stepping
ここで、開閉ステップ1および3のいずれにおいても、ステッピングモータ11の等速回転時(V=±V1の期間)には脱調が発生し難い。つまり、ステッピングモータ11は、加速時または減速時に脱調が発生しやすく、その原因は、ステッピングモータ11のトルク不足による慣性力に起因することが多い。この場合、脱調の発生に対処するには、十分なトルクが得られる程度にパルス間隔を長くすればよい。そこで、本実施の形態では、開閉ステップ1または3のうち、脱調が発生した開閉ステップ(脱調ステップ)に相当するステップにおいて、パルス間隔を長くする制御で行う。
Here, in any of the opening /
なお、パルス間隔を長くする程度は、位置検出センサ12Aで検出される位置変化の程度に基づけばよい。この場合、演算部21は、脱調判定部22を介して位置変化データを取得し、この位置変化データから所定のプログラムに基づいてパルス間隔の長さを演算するよう構成されてもよいし、位置変化の程度に対するパルス間隔の長さを段階的に予め設定し、ルックアップテーブル(LUT)として記憶部23に記憶させ、演算部21が位置変化データを取得すれば、記憶部23のLUTから好適な長さのパルス間隔を参照するよう構成されてもよい。LUTを用いれば、毎回の演算を省略して効率的なパルス間隔の変更を行うことができる。
Note that the extent to which the pulse interval is lengthened may be based on the degree of position change detected by the
また、パルス間隔を単純に長くすれば、各開閉ステップに要する時間も長くなるので、結果として、ホッパゲート32の開閉時間(ゲート開閉時間)が全体的に長くなる。ゲート開閉時間が長くなれば、ホッパゲート32の開閉動作が遅くなり、組合せ秤の高速化に対応できなくなる。これに対して、LUTを用いる手法であれば、ゲート開閉時間が過剰に長くならないようなパルス間隔を予め設定しておくことができる。それゆえ、ホッパゲートの開閉動作が遅くなる事態を回避することができるとともに、モータ駆動パターンを再設定する制御を簡素化することができる。もちろん、演算部21でパルス間隔の長さを演算する構成においても、ゲート開閉時間が長くなり過ぎないような対応がなされたプログラムを用いることもできる。
Further, if the pulse interval is simply increased, the time required for each opening / closing step is also increased. As a result, the opening / closing time (gate opening / closing time) of the
次に、制御部20によるモータ駆動パターンを再設定する制御について説明する。図4に示すように、制御部20の演算部21は、複数の基本パターンのうち最適なものを選択し、記憶部23から読み出し(ステップS101)、モータ駆動回路13を制御して、ステッピングモータ11を基本パターンで回転駆動させる(ステップS102)。この回転駆動に伴い、制御部20の脱調判定部22は、位置検出センサ12Aによる検出結果(回転角度の変化)を監視し、脱調が発生しているか否かを判定する(ステップS103)。脱調が発生していなければ、回転角度の変化の監視を繰り返す(ステップS103でNO)。
Next, control for resetting the motor drive pattern by the
一方、脱調の発生が判定されれば(ステップS103でYES)、演算部21は、脱調の発生のタイミングと基本パターンの構成との対比から、脱調の発生した開閉ステップ(脱調ステップ)が、開閉ステップ1〜3のうち開閉ステップ1であるか否かを確認する(ステップS104)。脱調ステップが開閉ステップ1であれば(ステップS104でYES)、開閉ステップ1において、パルス間隔を変更する処理を行う(ステップS105)。また、脱調ステップが開閉ステップ3であれば(ステップS104でNO)、開閉ステップ3において、パルス間隔を変更する処理を行う(ステップS106)。開閉ステップ1または3でパルス間隔を変更する処理を行った後には、変更後のモータ駆動パターン(変更パターン)でステッピングモータ11を回転駆動させる(ステップS102に戻る)。その後は、組合せ秤による計量動作が終了するまでこの制御が繰り返される。
On the other hand, if the occurrence of step-out is determined (YES in step S103), the
前記パルス間隔を変更する処理(ステップS105またはS106)は、本実施の形態では、図5に示すように、LUTを用いた手法となっている。まず、演算部21は、脱調判定部22から位置変化データを取得し(ステップS501)、記憶部23のLUTから、位置変化データに対応するパルス間隔を参照する(ステップS502)。そして、演算部21は、脱調ステップが開閉ステップ1〜3のいずれに相当するか判断し、脱調ステップに対応する開閉ステップの指令パルスを選択し(ステップS503)、参照したパルス間隔に基づいて、選択した開閉ステップの指令パルスにおいてパルス間隔を変更して(ステップS504)、当該処理を終了する。
In the present embodiment, the process of changing the pulse interval (step S105 or S106) is a method using an LUT as shown in FIG. First, the
このように、本実施の形態によれば、ホッパゲート32の開閉動作についてモータ駆動パターンを設定し、各開閉ステップでの脱調の発生を判定して、モータ駆動パターンとして編成されている各指令パルスを変更するよう構成されている。それゆえ、ステッピングモータ11で発生した脱調を検出して、単純にフィードバックするのではなく、ホッパゲート32の開閉動作全体から見て、脱調の発生に対処できるような制御が可能となる。それゆえ、組合せ秤の運転に伴う諸条件が変わりやすい状況であっても、ステッピングモータ11に発生する脱調の影響を容易かつ有効に抑制することができる。
Thus, according to the present embodiment, the motor drive pattern is set for the opening / closing operation of the
なお、本実施の形態では、ホッパゲート開閉装置10Aは組合せ秤の計量ホッパに適用される構成を例示したが、もちろん組合せ秤の供給ホッパに適用されてもよいし、他の計量装置のホッパに適用されてもよい。
In the present embodiment, the hopper gate opening /
また、本実施の形態では、モータ駆動パターンを再設定する手法として、パルス間隔を長くする手法のみを例示したが、もちろんこれに限定されるものではなく、例えば、脱調の状況に応じて、開閉ステップ1または3のパルス数を変更する手法であってもよいし、パルス速度を変更する手法であってもよい。パルス速度を変更する手法の場合には、加速度または減速度を変更してもよいし、各開閉ステップにおけるステッピングモータ11の平均回転速度を変化させるようにパルス速度を変更してもよい。
Further, in the present embodiment, as a method of resetting the motor drive pattern, only the method of increasing the pulse interval is exemplified, but of course not limited to this, for example, depending on the step-out situation, A method of changing the number of pulses in the opening /
(実施の形態2)
前記実施の形態1では、位置検出センサがステッピングモータに取り付けられる構成について説明したが、本実施の形態では、位置検出センサがリンク機構部に取り付けられるとともに、モータ駆動パターンの再設定だけでなくゲート開閉時間の短縮についても自動的に制御する構成について説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the configuration in which the position detection sensor is attached to the stepping motor has been described. However, in this embodiment, the position detection sensor is attached to the link mechanism unit and not only the motor drive pattern is reset, but also the gate. A configuration for automatically controlling the shortening of the opening / closing time will be described.
[ホッパゲート開閉装置の構成]
図6は本発明の実施の形態2に係るホッパゲート開閉装置の構成の一例を示すブロック図である。図7は、図6に示すホッパゲート開閉装置を組合せ秤の計量ホッパに適用した場合の具体的な構成の一例を示す斜視図である。
[Configuration of hopper gate opening and closing device]
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the hopper gate opening / closing device according to
本実施の形態に係るホッパゲート開閉装置10Bは、図6および図7に示すように、基本的な構成は、前記実施の形態1に係るホッパゲート開閉装置10Aと同様であり、ステッピングモータ11、位置検出センサ12B、モータ駆動回路13、制御部20、リンク機構としてのスイング部14およびアーム部15、並びに、モータ支持部16を備えており、組合せ秤の計量ホッパに適用されているので、ホッパ本体31、ホッパゲート32および重量センサ33も備えている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the basic configuration of the hopper gate opening /
ここで、ホッパゲート開閉装置10Bにおいては、位置検出センサ12Bは、ステッピングモータ11に取り付けられておらず、図7に示すように、スイング部14の回転軸に取り付けられている。なお、図6では、ステッピングモータ11とスイング部14とは、二重線で接続することで、機械的につながっていることを示すとともに、図1と同様に、位置検出センサ12Bによるスイング部14の回転軸の位置変化を点線で示している。
Here, in the hopper gate opening /
位置検出センサ12Bがスイング部14の回転軸に取り付けられていることにより、位置検出センサ12Bは、ホッパゲート32の開閉動作に伴うリンク機構の動作における位置変化を検出することになる。この場合、例えば、ホッパゲート32の開閉動作時に被計量物がホッパゲート32に噛み込むと、この噛み込みに伴う位置変化を検出することが可能となる。前記実施の形態1のように、位置検出センサ12Aがステッピングモータ11に直接取り付けられていると、リンク機構におけるバックラッシュ等によって位置変化の大部分が相殺されてしまうため、ステッピングモータ11では位置変化がほとんど生じないが、本実施の形態の構成であれば、リンク機構の位置変化を直接検出するので、ホッパゲート32に被計量物が噛み込んだことによる脱調の発生も検出することが可能となる。
Since the
また、ホッパゲート開閉装置10Bには、図6に示すように、タイマー17も備えている。このタイマー17は、制御部20の演算部21と双方向に接続され、演算部21はタイマー17を制御するとともに、タイマー17で計測される時間情報を取得する。タイマー17は、公知のタイマー回路として構成されてもよいし、演算部21としてのCPUが記憶部23に格納されるプログラムに従って動作することにより実現される構成、すなわち制御部20の機能構成であってもよい。
The hopper gate opening /
[モータ駆動パターン]
次に、前記構成のホッパゲート開閉装置10Bにおいて再設定の対象となるモータ駆動パターンについて、図8に基づいて具体的に説明する。図8は、ホッパゲート32の開閉動作に対応するステッピングモータ11の回転速度および方向の時間変化を示すグラフである。なお、当該グラフの縦軸、横軸、図示される領域等については、基本的に図3に示されるグラフと同一であるので、その説明は省略する。
[Motor drive pattern]
Next, the motor drive pattern to be reset in the hopper gate opening /
前記実施の形態1では、ホッパゲートの開閉動作は、ホッパゲート32の開動作が行われている期間、全開となった状態で維持される期間、および閉動作が行われている期間の3つの開閉ステップに区分されていたが、本実施の形態では、開動作の期間および閉動作の期間のそれぞれを、モータ回転速度の違いに応じてさらに3つに区分し、合計7つの開閉ステップに区分している。
In the first embodiment, the opening / closing operation of the hopper gate is performed by three opening / closing steps: a period during which the
具体的には、第一の開閉ステップ(開閉ステップ1)は、ホッパゲート32の開動作が行われている期間であって、かつ、ステッピングモータ11が加速して正回転している期間に対応するステップである。このステップでは、ステッピングモータ11の回転速度は、V=0からV=+V2まで一定の加速度で加速している。次に、第二の開閉ステップ(開閉ステップ2)は、ホッパゲート32の開動作が行われている期間であって、かつ、ステッピングモータ11が等速で正回転(V=+V2)している期間に対応するステップである。次に、第三の開閉ステップ(開閉ステップ3)は、ホッパゲート32の開動作が行われている期間であって、かつ、ステッピングモータ11が減速して正回転している期間に対応するステップである。このステップでは、ステッピングモータ11の回転速度は、V=+V2からV=0まで一定の加速度で減速している。
Specifically, the first opening / closing step (opening / closing step 1) corresponds to a period in which the opening operation of the
次に、第四の開閉ステップ(開閉ステップ4)は、ホッパゲート32の開動作が終了し、全開となった状態で維持される期間に対応するステップである。このステップは、前記実施の形態1における開閉ステップ2に相当し、ステッピングモータ11は回転せず停止している。
Next, the fourth opening / closing step (opening / closing step 4) is a step corresponding to a period in which the opening operation of the
次に、第五の開閉ステップ(開閉ステップ5)は、ホッパゲート32の閉動作が行われている期間であって、かつ、ステッピングモータ11が加速して逆回転している期間に対応するステップである。このステップでは、ステッピングモータ11の回転速度は、V=0からV=−V2まで一定の加速度で加速している。次に、第六の開閉ステップ(開閉ステップ6)は、ホッパゲート32の閉動作が行われている期間であって、かつ、ステッピングモータ11が等速で逆回転(V=−V2)している期間に対応するステップである。次に、第七の開閉ステップ(開閉ステップ7)は、ホッパゲートの閉動作が行われている期間であって、かつ、ステッピングモータ11が減速して逆回転している期間に対応するステップである。このステップでは、ステッピングモータ11の回転速度は、V=−V2からV=0まで一定の加速度で減速している。
Next, the fifth opening / closing step (opening / closing step 5) is a step corresponding to a period during which the
このように、本実施の形態におけるモータ駆動パターンは、開閉ステップ1〜7それぞれのステップ別指令パルスという7つの指令パルスから編成された情報として、記憶部23に記憶されている。したがって、ステッピングモータ11の回転時には、演算部21は、この7つの指令パルスから編成されるモータ駆動パターンを記憶部23から読み出して、これに従った指令パルスをステッピングモータ11に入力できるように、モータ駆動回路13を制御する。
As described above, the motor drive pattern in the present embodiment is stored in the
[脱調の発生の検出および脱調への対処]
次に、前記モータ駆動パターンで回転動作するステッピングモータ11において、脱調が発生したか否かの検出と、脱調が発生したときの対処とについて、図8、図9、図10および図11に基づいて説明する。図9、図10および図11は、制御部20で行われる、脱調の検出に対応してモータ駆動パターンを再設定する制御の一例を示すフローチャートである。
[Detection of out-of-step and coping with step-out]
Next, in the stepping
まず、本実施の形態においても、前記実施の形態1と同様に、代表的な条件の組合せに基づいた基本のモータ駆動パターン(基本パターン)を複数種類予め設定しておく。そして、組合せ秤の運転時には、例えば組合せ秤の操作部または入力部により、複数の基本パターンから適切なものを選択し、その後、組合せ秤の運転に伴う脱調検出の制御によって自動的に調整することによってモータ駆動パターンを再設定するよう構成されている。もちろん、組合せ秤の用途や計量ホッパの構成等に応じて、基本パターンは一つのみ設定される構成であってもよい。 First, also in the present embodiment, as in the first embodiment, a plurality of types of basic motor drive patterns (basic patterns) based on combinations of typical conditions are set in advance. When the combination weigher is operated, an appropriate one is selected from a plurality of basic patterns by, for example, the operation unit or the input unit of the combination weigher, and then automatically adjusted by control of step-out detection accompanying the operation of the combination weigher. Thus, the motor drive pattern is reset. Of course, only one basic pattern may be set according to the application of the combination weigher, the configuration of the weighing hopper, or the like.
次に、脱調の発生が生じた場合に、モータ駆動パターンを再設定するための具体的な手法について説明する。図8に示すように、ステッピングモータ11は、ホッパゲート32の開動作時または閉動作時に回転動作し、ホッパゲート32が全開している間は停止している。したがって、開閉ステップ1〜7のうち開閉ステップ4では脱調は発生し得ない。また、前述したとおり、ステッピングモータ11の等速回転時には脱調が発生し難い。それゆえ、本実施の形態では、脱調ステップが、開閉ステップ1、3、5および7のうちいずれであるか判定し、この判定結果に応じて、モータ駆動パターンとして編成されるステップ別指令パルスを変更する制御を行う。
Next, a specific method for resetting the motor drive pattern when a step-out occurs will be described. As shown in FIG. 8, the stepping
ここで、本実施の形態では、位置検出センサ12Bは、スイング部14の回転軸に取り付けられているので、前記のとおり、ホッパゲート32への被計量物の噛み込みに起因する脱調を検出することができる。このような噛み込みは、ホッパゲート32が閉じる動作の完了前に生じるので、開閉ステップ1〜7のうち開閉ステップ7において生じることになる。このような噛み込みに起因する脱調は、ホッパゲート開閉装置10Bの開閉動作に起因することになるため、開閉ステップ7に設定されるステップ別指令パルスを変更しても対応できるものではない。噛み込みが生じる理由は、ホッパゲート32が全開している期間に被計量物が完全に排出されないことにあるため、脱調の発生に対処するには、開閉ステップ4を延長すればよい。そこで、本実施の形態では、脱調ステップが開閉ステップ7に相当すると判定されれば、モータ停止時間を延長することにより対応する。なお、本実施の形態においても、前記実施の形態1と同様、パルス間隔やモータ停止時間の変更についてはLUTを用いるよう構成されている。
Here, in the present embodiment, since the
また、前記実施の形態1では、LUTとして記憶されているパルス間隔の長さは、ゲート開閉時間が過剰に長くならないような値として設定されているが、本実施の形態では、タイマー17を備えていることにより、ゲート開閉時間を実際に計測し、制御部20での制御に利用することができる。それゆえ、LUTとして記憶されるパルス間隔の長さやモータ停止時間の長さについては、ゲート開閉時間を考慮した値に制限されず、脱調への対処が確実にできるような値として設定することができる。したがって、制御における自由度や汎用性を向上させることが可能となる。
In the first embodiment, the length of the pulse interval stored as the LUT is set as a value so that the gate opening / closing time does not become excessively long. However, in the present embodiment, the
次に、制御部20によるモータ駆動パターンを再設定する制御について説明する。図9に示すように、制御部20の演算部21は、複数の基本パターンのうち最適なものを選択し、記憶部23から読み出し(ステップS201)、モータ駆動回路13を制御して、ステッピングモータ11を基本パターンで回転駆動させる(ステップS202)。この回転駆動に伴い、制御部20の脱調判定部22は、位置検出センサ12Aによる検出結果(回転角度の変化)を監視し、脱調が発生しているか否かを判定する(ステップS203)。脱調が発生していなければ、回転角度の変化の監視を繰り返す(ステップS203でNO)。
Next, control for resetting the motor drive pattern by the
一方、脱調の発生が判定されれば(ステップS203でYES)、演算部21は、脱調の発生のタイミングと基本パターンの構成との対比から、脱調の発生した開閉ステップ(脱調ステップ)が、開閉ステップ1〜7のうち開閉ステップ7であるか否かを確認する(ステップS204)。脱調ステップが開閉ステップ7であれば(ステップS204でYES)、開閉ステップ4を延長する処理(すなわちモータ停止時間を延長する処理)を行う(ステップS205)。
On the other hand, if the occurrence of step-out is determined (YES in step S203), the
また、脱調ステップが開閉ステップ7でなければ(ステップS204でNO)、脱調ステップが開閉ステップ1、3または5のいずれに該当するか判定し、パルス間隔を変更する処理を行う(ステップS206)。開閉ステップ4の延長処理または開閉ステップ1、3もしくは5におけるパルス間隔の変更処理を行った後には、処理後のモータ駆動パターン(処理後パターン)でステッピングモータ11を回転駆動させて、タイマー17でゲート開閉時間を計測し(S207)、ゲート開閉時間が予め設定されている許容範囲内にあるか否かを判定する(S208)。
If the step-out step is not the opening / closing step 7 (NO in step S204), it is determined whether the step-out step corresponds to the opening /
許容範囲内であれば(ステップS208でYES)、変更後のモータ駆動パターン(変更パターン)を確定させ、ステッピングモータ11を回転駆動させる(ステップS202に戻る)。許容範囲内でなければ(ステップS208でNO)、ゲート開閉時間を所定の比率で短縮してから(ステップS209)変更パターンを確定させ、ステッピングモータ11を回転駆動させる(ステップS202に戻る)。その後は、組合せ秤による計量動作が終了するまでこの制御が繰り返される。なお、脱調検出については、何回か試運転して、脱調を起こさないような最速のモータ駆動パターンを予め設定し、開閉ステップ4のみ延長するという手法を採用することもできる。
If within the allowable range (YES in step S208), the changed motor drive pattern (change pattern) is confirmed, and the stepping
脱調ステップが開閉ステップ1、3または5のいずれに該当するか判定する処理(ステップS206)について説明すると、図10に示すように、演算部21は、まず、脱調ステップが開閉ステップ1か否かを判定する(ステップS601)。開閉ステップ1であれば(ステップS601でYES)、開閉ステップ1においてパルス間隔を変更する処理を行う(ステップS602)。一方、脱調ステップが開閉ステップ1でなければ(ステップS601でNO)、脱調ステップが開閉ステップ3であるか否かを判定する(ステップS603)。開閉ステップ3であれば(ステップS603でYES)、開閉ステップ3においてパルス間隔を変更する処理を行い(ステップS604)、開閉ステップ5であれば(ステップS603でNO)、開閉ステップ5においてパルス間隔を変更する処理を行う(ステップS605)。なお、パルス間隔を変更する処理は、前記実施の形態1において説明した、図5に示す処理と同一である。いずれかの開閉ステップにおいてパルス間隔の変更処理が実行されれば、この判定処理を終了する。
The process of determining whether the step out step corresponds to one of the opening /
また、開閉ステップ4の延長処理について説明すると、図11に示すように、演算部21は、脱調判定部22から位置変化データを取得し(ステップS511)、記憶部23のLUTから、位置変化データに対応するモータ停止時間を参照する(ステップS512)。そして、演算部21は、参照したモータ停止時間に基づいて、開閉ステップ4のモータ停止時間を変更して(ステップS513)、この処理を終了する。
Further, the extension process of the opening / closing step 4 will be described. As shown in FIG. 11, the
なお、ゲート開閉時間の短縮(ステップS209)では、例えば、パルス間隔の変更処理やモータ停止時間の延長処理とは別に、短縮処理用のLUTが予め記憶部23に記憶され、このLUTを参照して、変更処理または延長処理された開閉ステップのパルス間隔やモータ停止時間を、脱調の対処に影響のない程度の比率で短縮するような処理であってもよいし、ホッパゲート32の開閉動作の全体から、他の開閉ステップの時間を短縮するような処理であってもよい。
In shortening the gate opening / closing time (step S209), for example, apart from the pulse interval changing process and the motor stop time extending process, a shortening process LUT is stored in the
前述した脱調に対する制御について、具体例を挙げてより詳細に説明する。まず、ステッピングモータ11の慣性力に起因する脱調への対処について、次の表1を参照して説明する。表1に示すように、各開閉ステップ1〜7において、モータ駆動パターンとして、パルス数およびパルス速度、あるいはモータ停止時間がそれぞれ設定され、このときのステッピングモータ11の回転軸の位置変化について、位置検出センサ12Bにより回転角度の増減分が検出されているものとする。
The control for the step-out described above will be described in more detail with a specific example. First, a countermeasure against the step-out caused by the inertial force of the stepping
表1の開閉ステップ1では、初期速度は800ppsであり、40パルスの間に最終速度が1000ppsに到達するまでパルス速度が変化する。つまり、この例では、パルス速度は(1000−800)÷40=5pps/パルス毎に増加する。また、ステッピングモータ11は、前記実施の形態1で説明したとおり、0.9°/パルスで回転するため、開閉ステップ1における回転角度は、0.9°×40=36°となる。なお、パルス数、パルス速度および回転角度については、他のステップにおいても同様であるので説明は省略する。
In the opening /
モータ駆動回路13によりステッピングモータ11が回転駆動され、ホッパゲート32の開閉動作が行われたとき(ステップS201〜S202)、開閉ステップ1において、回転角度の増減分の既定値が+36°であるのに対して、位置検出センサ12Bで検出された測定値が+34°であったとすれば、測定値が既定値より2°異なるため、脱調判定部22は脱調が発生したと判定する(ステップS203)。この場合、脱調ステップは開閉ステップ1に相当するため、演算部21は、開閉ステップ1において、パルス間隔を長くするようモータ駆動パターンを変更する制御を行う(ステップS204およびS206)。
When the stepping
ここで、表1では、モータ駆動パターンにおいてはパルス間隔ではなくパルス速度が設定されており、パルス速度はパルス間隔の逆数なので、パルス速度を低下させる変更が行われる。さらに表1では、パルス速度としては、平均速度ではなく初期速度および最終速度がそれぞれ設定されており、最終速度は開閉ステップ2の等速回転時のパルス速度に相当する。そこで、演算部21は、記憶部23に記憶されているLUTを参照し、開閉ステップ1の初期速度を、例えば800ppsから例えば600ppsに低下させる。これによって、開閉ステップ1の初期速度のパルス間隔は1.25ms(1/800pps)から1.67ms(1/600pps)に延長され、ステッピングモータ11の慣性力に起因する脱調に対処することができる。その後、図9に示す制御であれば、ホッパゲート32の開閉動作を実行させ、ゲート開閉時間が許容範囲内であれば、演算部21は、変更されたモータ駆動パターンを確定させ、許容範囲を超えていれば、ゲート開閉時間の短縮を行えばよい(ステップS207〜S209)。
Here, in Table 1, since the pulse speed is set instead of the pulse interval in the motor drive pattern, and the pulse speed is the reciprocal of the pulse interval, the pulse speed is changed. Furthermore, in Table 1, not the average speed but the initial speed and the final speed are set as the pulse speed, and the final speed corresponds to the pulse speed during the constant speed rotation of the opening /
次に、ホッパゲート32の閉動作時に被計量物が噛み込んだことに起因する脱調への対処について、次の表2を参照して説明する。表2に示されるモータ駆動パターンは、基本的に表1に示されるモータ駆動パターンと同様であるが、開閉ステップ1においてパルス速度の初期速度を800ppsから600ppsに低下させ、パルス間隔を長くする変更が行われている。また、閉動作時の最大速度(図8におけるV=−V2)が−1,300ppsとなっている。
Next, a countermeasure against the step-out caused by the object to be weighed in when the
モータ駆動回路13によりステッピングモータ11が回転駆動され、ホッパゲート32の開閉動作が行われたとき(ステップS201〜S202)、開閉ステップ7において、回転角度の増減分の規定値が−36°であるのに対して、位置検出センサ12Bで検出された測定値が−33°であったとすれば、測定値が既定値より3°異なるため、脱調判定部22は脱調が発生したと判定する(ステップS203)。この場合、脱調ステップは開閉ステップ7に相当するため、演算部21は、開閉ステップ4において、モータ停止時間を長くする制御を行う(ステップS204およびS205)。つまり、演算部21は、記憶部23に記憶されているLUTを参照し、開閉ステップ4において設定されているモータ停止時間を100msから例えば120msに延長する。これによってホッパゲート32が開いている時間が延長されるため、被計量物の噛み込みに起因する脱調に対処することができる。その後、図9に示す制御であれば、ホッパゲート32の開閉動作を実行させ、ゲート開閉時間が許容範囲内であれば、演算部21は、変更されたモータ駆動パターンを確定させ、許容範囲を超えていれば、ゲート開閉時間の短縮を行えばよい(ステップS207〜S209)。
When the stepping
このように、本実施の形態によれば、ステッピングモータ11の回転軸の位置変化ではなく、リンク機構の位置変化を検出してモータ駆動パターンを変更する構成となっているので、ステッピングモータ11に直接起因しない、被計量物の噛み込み等に起因する脱調に対しても、有効に対処することができる。また、別途タイマー17を備えているため、ホッパゲート32の開閉動作を繰り返すことで、脱調を起こさない程度にパルス間隔やモータ停止時間を長くした状態で、ゲート開閉時間をできる限り短くできるように自動的に調整することができる。
As described above, according to the present embodiment, not the change in the position of the rotation shaft of the stepping
なお、本実施の形態では、前記実施の形態1と同様に、タイマー17を備えず、図9に示すステップS207〜S209の処理を行わないように構成されてもよい。また、本実施の形態では、噛み込みに起因する脱調の発生を検出する場合を例示したが、ホッパゲート開閉装置10Bやこれを適用したホッパの構成に応じて、ステッピングモータ11に直接起因しない脱調の発生を検出するよう構成されてもよい。さらに、本実施の形態では、ホッパゲート32の開閉動作を、ステッピングモータ11の回転速度を基準として開閉ステップ1〜7の7つに区分したが、他の条件を基準として7ステップ以外の数に区分し、モータ駆動パターンを再設定するよう構成されてもよい。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the
(実施の形態3)
前記実施の形態1または2では、ホッパゲート開閉装置10Aまたは10Bを組合せ秤の計量ホッパに適用した場合について、計量ホッパのみを図示して説明したが、例えば、当該計量ホッパを備える組合せ秤としては、図12に示すような構成を挙げることができる。
(Embodiment 3)
In the first or second embodiment, the case where the hopper gate opening /
図12に示すように、本実施の形態に係る組合せ秤は、図示されない被計量物を供給する供給装置、供給装置から供給された被計量物を振り分けて下流へと供給するトップコーン41、トップコーン41から被計量物を受け取って下流へと供給する複数のリニアフィーダパン42、リニアフィーダパン42から供給された被計量物を纏めて所定のタイミングで供給する複数の供給ホッパ43、供給ホッパ43から供給された被計量物を収容して計量する複数の計量ホッパ30、計量ホッパ30から被計量物を受け取って集合させ、下流へと供給する複数の集合シュート46、供給ホッパ43の下側に設けられるホッパゲートを開閉するステッピングモータ45、計量ホッパ30の下側に設けられるホッパゲートを開閉するステッピングモータ11、計量ホッパ30内の被計量物の重量を計測する重量センサ33、組合せ秤を操作したり諸条件を設定したりする操作設定表示部47、および組合せ秤制御部48等を備えている。なお、前記組合せ秤の具体的な構成については、公知の構成を採用することができるので、その説明は省略する。
As shown in FIG. 12, the combination weigher according to the present embodiment includes a supply device that supplies an object to be weighed (not shown), a
本実施の形態では、少なくとも、計量ホッパ30に前記ホッパゲート開閉装置10Aまたは10Bが適用され、さらには、供給ホッパ43にも前記ホッパゲート開閉装置10Aまたは10Bが適用されてもよい。この場合においては、ホッパゲート開閉装置10Aまたは10Bの制御部20は、組合せ秤制御部48と一体化されていればよく、この組合せ秤制御部48と接続される図示されない記憶部には、複数のモータ駆動パターンの基本パターンが記憶されている。
In the present embodiment, at least the hopper gate opening /
そして、組合せ秤のオペレータは、被計量物の種類、計量ホッパ30で計量される被計量物の重量等の諸条件を操作設定表示部47で設定すれば、組合せ秤制御部48は、同設定内容に応じて、複数の基本パターンから適切なものを選択し、計量動作を開始する。計量動作の過程で、ステッピングモータ11(またはステッピングモータ45)において脱調が発生すれば、前記実施の形態1または2で説明したように、脱調に対処すべくモータ駆動パターンを基本パターンから再設定する。これによって、脱調による計量ミスを大幅に抑制することができ、効率的かつ高精度な計量動作が可能となる。
When the operator of the combination weigher sets various conditions such as the type of the object to be weighed and the weight of the object to be weighed by the weighing
なお、以上の説明においては、計量装置として組合せ秤を例示したが、組合せ秤以外の計量装置であってもよいことはいうまでもない。少なくとも、ホッパゲートを備える構成の計量装置であれば、本発明を好適に用いることができる。また、本発明は、ホッパゲートを備える計量装置をさらに備える包装装置、包装システム、充填装置、分配装置、製造プラント等にも適用できることは言うまでもない。 In the above description, the combination weigher is exemplified as the weighing device, but it goes without saying that a weighing device other than the combination weigher may be used. The present invention can be suitably used as long as the weighing device has a configuration including at least a hopper gate. Needless to say, the present invention can also be applied to a packaging device, a packaging system, a filling device, a dispensing device, a manufacturing plant, and the like, which are further provided with a weighing device including a hopper gate.
また、本発明は前記の各実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 Further, the present invention is not limited to the description of each of the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and different embodiments and a plurality of modified examples are respectively provided. Embodiments obtained by appropriately combining the disclosed technical means are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、ホッパゲートを開閉するホッパゲート開閉装置の分野に好適に用いることができるだけでなく、当該ホッパゲート開閉装置を適用可能なさまざまな計量装置、例えば、計量ホッパを備える組合せ秤等の分野に好適に用いることができる。 The present invention is not only suitable for use in the field of hopper gate opening and closing devices for opening and closing hopper gates, but also suitable for various weighing devices to which the hopper gate opening and closing device can be applied, such as a combination weigher equipped with weighing hoppers. Can be used.
10A ホッパゲート開閉装置
10B ホッパゲート開閉装置
11 ステッピングモータ
12A 位置検出センサ(位置センサ)
12B 位置検出センサ(位置センサ)
13 モータ駆動回路
14 スイング部(リンク機構、ゲート開閉機構、機構部材)
15 アーム部(リンク機構、ゲート開閉機構、機構部材)
17 タイマー(計時器)
20 制御部(制御器)
21 演算部
22 脱調判定部(脱調判定器)
23 記憶部(記憶器)
30 計量ホッパ
32 ホッパゲート
43 供給ホッパ
45 ステッピングモータ
47 操作設定表示部(操作器)
48 組合せ秤制御部(制御器)
10A Hopper gate opening and
12B Position detection sensor (position sensor)
13
15 Arm (link mechanism, gate opening / closing mechanism, mechanism member)
17 Timer (timer)
20 Control unit (controller)
21
23 Memory unit (memory device)
30 Weighing
48 Combination Weighing Control Unit (Controller)
Claims (16)
開閉自在なホッパゲートと、
前記ステッピングモータの回転力を受けて前記ホッパゲートを開閉するゲート開閉機構と、
前記ステッピングモータの回転軸または前記ゲート開閉機構を構成する機構部材に設けられ、前記回転軸の回転における位置または前記機構部材の動作における位置を検出する位置センサと、
前記ステッピングモータに指令パルスを出力して当該ステッピングモータを駆動するモータ駆動回路と、
前記ホッパゲートの開閉動作時に、前記位置センサにより検出された前記位置変化の実測値と、予め設定されている前記位置変化の規定値とを対比し、これらの値に差分が生じている場合には、前記ステッピングモータに脱調が発生したと判定する脱調判定器と、
記憶器と、
制御器と、を備え、
前記記憶器には、前記ホッパゲートの開閉動作に対応して前記ステッピングモータの動作をパターン化するように前記指令パルスを連続的に変化させる情報であるモータ駆動パターンが記憶され、
前記制御器は、前記モータ駆動パターンに基づいて、前記モータ駆動回路を制御して前記ステッピングモータを駆動させるとともに、前記脱調判定器により前記脱調が発生したと判定されれば、前記モータ駆動パターンを再設定するよう構成されており、
さらに、前記脱調判定器は、前記ホッパゲートの1回の開閉動作を複数の開閉ステップに区分し、当該開閉ステップ毎に、前記位置変化の前記実測値と前記規定値とを対比して前記脱調の発生を判定し、当該脱調が発生したと判定されたステップを脱調ステップとして識別するよう構成され、
前記記憶器に記憶される前記モータ駆動パターンは、前記開閉ステップそれぞれに設定されるステップ別指令パルスの集合として編成され、
前記制御器は、前記脱調ステップが複数の前記開閉ステップのいずれに相当するかを判定し、この判定結果に基づいて、前記モータ駆動パターンとして編成されている複数の前記ステップ別指令パルスの少なくともいずれかを変化させるように構成されている、ホッパゲート開閉装置。 A stepping motor,
An openable hopper gate,
A gate opening and closing mechanism for opening and closing the hopper gate in response to the rotational force of the stepping motor;
A position sensor provided on a rotation shaft of the stepping motor or a mechanism member constituting the gate opening / closing mechanism, and detecting a position in rotation of the rotation shaft or a position in operation of the mechanism member;
A motor driving circuit for driving the stepping motor by outputting a command pulse to the stepping motor;
When the measured value of the position change detected by the position sensor is compared with a preset specified value of the position change when the hopper gate is opened and closed, and there is a difference between these values A step-out determination unit that determines that step-out has occurred in the stepping motor;
A memory,
A controller, and
The memory stores a motor drive pattern which is information for continuously changing the command pulse so as to pattern the operation of the stepping motor in response to the opening / closing operation of the hopper gate,
The controller controls the motor drive circuit to drive the stepping motor based on the motor drive pattern and drives the motor if the step-out determiner determines that the step-out has occurred. Configured to reset the pattern ,
Further, the step-out determination unit divides one opening / closing operation of the hopper gate into a plurality of opening / closing steps, and compares the measured value of the position change with the specified value for each opening / closing step. Configured to determine the occurrence of a tone and identify the step determined to have occurred as a step-out step,
The motor drive pattern stored in the memory is organized as a set of step-specific command pulses set for each of the opening / closing steps,
The controller determines which of the plurality of opening / closing steps corresponds to the step-out step, and based on the determination result, at least one of the plurality of step-by-step command pulses organized as the motor drive pattern. A hopper gate opening and closing device configured to change either .
前記制御器は、前記脱調判定器から得られた前記差分から、前記ステップ別指令パルスを変化させる程度を決定するよう構成されている、請求項1から3のいずれか1項に記載のホッパゲート開閉装置。 The step-out determination device is configured to output a difference between the measured value and the specified value of the position change to the controller,
4. The hopper gate according to claim 1, wherein the controller is configured to determine a degree of changing the step-by-step command pulse from the difference obtained from the step-out determination unit. 5. Switchgear.
前記制御器は、前記ステップ別指令パルスを変化させる代わりに、前記ホッパゲートが全開した状態で維持されている時間であるモータ停止時間を変更するよう構成されている、請求項11に記載のホッパゲート開閉装置。 The step-out step identified by the step-out determination unit may be a step corresponding to a period during which the stepping motor is rotating at a reduced speed and a period from when the hopper gate is fully opened to when it is closed. If
12. The hopper gate opening / closing according to claim 11 , wherein the controller is configured to change a motor stop time, which is a time that the hopper gate is maintained in a fully opened state, instead of changing the step-specific command pulse. apparatus.
前記記憶器には、さらに前記開閉動作時間の許容範囲が記憶され、The storage device further stores an allowable range of the opening / closing operation time,
前記制御器は、前記計時器により計測される前記開閉動作時間が前記許容範囲内となるように、前記モータ駆動パターンを再設定するよう構成されている、請求項1から12のいずれか1項に記載のホッパゲート開閉装置。The said controller is comprised so that the said motor drive pattern may be reset so that the said opening / closing operation | movement time measured by the said timer may be in the said tolerance | permissible_range. The hopper gate opening and closing device described in 1.
前記ホッパゲート開閉装置は、前記計量ホッパに設けられているゲートを開閉するために備えられ、
前記ホッパゲート開閉装置の前記記憶器には、前記被計量物の種類および前記計量ホッパ内での前記被計量物の収容量の少なくともいずれかに応じて設定される、複数の前記モータ駆動パターンが記憶され、
前記操作器は、前記被計量物の種類および前記収容量の少なくともいずれかを設定可能とするよう構成され、
前記ホッパゲート開閉装置の前記制御器は、前記操作器で設定された前記被計量物の種類および前記収容量の少なくともいずれかに基づいて、複数の前記モータ駆動パターンのいずれかを選択するよう構成されている、請求項14または15に記載の計量装置。 A weighing hopper for accommodating and weighing an object to be weighed therein, and an operating device for operating the weighing device,
The hopper gate opening and closing device is provided for opening and closing a gate provided in the weighing hopper,
The storage device of the hopper gate opening / closing device stores a plurality of motor drive patterns set according to at least one of the type of the object to be weighed and the amount of the object to be weighed in the weighing hopper. And
The operation device is configured to be able to set at least one of the type of the object to be weighed and the accommodation amount,
The controller of the hopper gate opening / closing device is configured to select any one of the plurality of motor drive patterns based on at least one of the type of the object to be weighed and the accommodation amount set by the operation device. The metering device according to claim 14 or 15 .
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