JP5523855B2 - 定量供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、定量供給装置に関し、特に、所定の物理量をパラメータとして被計量物を連続的に供給すると共に、最終的に所定重量分の当該被計量物を供給する、定量供給装置に関する。

この種の定量供給装置、とりわけ樹脂ペレットやグラニュー糖のように流動性の高い粉粒状（バラ状）の被計量物を取り扱う定量供給装置、として、例えば、多量の被計量物が収容された溜めホッパと、この溜めホッパの下方に配置されており当該溜めホッパから被計量物の供給を受ける計量ホッパと、を備えたものがある。計量ホッパには、ロードセル等の荷重センサが付属されており、この荷重センサから出力される計量信号に基づいて、当該計量ホッパに供給された被計量物の重量が逐次求められる。そして、求められた重量測定値が目標重量値よりも小さい所定の供給停止重量値と一致したときに、溜めホッパから計量ホッパへの被計量物の供給が停止される。これにより、目標重量値分の被計量物を供給する、という定量供給が実現される。さらに、この定量供給を高速かつ高精度に実現するために、被計量物の単位時間当たりの供給量が段階的に変えられることがある。

具体的には、溜めホッパから計量ホッパへの被計量物の供給が開始された直後の初期の段階においては、比較的に大きな供給量で当該被計量物の供給が行われる。これにより、被計量物の供給開始から供給停止までに要する時間、言わば供給時間、の短縮化が図られる。そして、被計量物の供給開始から或る程度の時間が経過し、例えば上述した重量測定値が供給停止重量値よりも小さい所定の切換重量値に達した時点で、比較的に小さな供給量に切り換えられる。これにより、時間の経過と共に増大する重量測定値の増大速度が低下し、当該重量測定値が供給停止重量値と一致するタイミング、つまり被計量物の供給を停止させるタイミング、の取得が容易になる。また、このタイミングの取得に多少のズレが生じたとしても、被計量物の供給量が小さいので、当該ズレによる影響（誤差）が軽減される。この結果、目標重量値に対する最終的な供給重量値の精度、言わば供給精度、が向上する。

なお、被計量物の単位時間当たりの供給量は、例えば溜めホッパの底部にある排出口に設けられた開閉ゲートの開度によって制御される。即ち、このゲート開度が大きいほど、被計量物の単位時間当たりの供給量は大きくなり、当該ゲート開度が小さいほど、被計量物の単位時間当たりの供給量は小さくなる。そして、開閉ゲートが閉鎖されることで、溜めホッパから計量ホッパへの被計量物の供給が停止される。ただし、開閉ゲートが閉鎖されても、その後、暫くの間は、被計量物が計量ホッパに供給され続ける。これは、主に、開閉ゲートと計量ホッパとの間に距離があること、いわゆる落差量、に起因する。また、開閉ゲートを閉鎖させるタイミングが到来してから、つまり重量測定値が供給停止重量値と一致するタイミングが到来してから、実際に当該開閉ゲートが閉鎖されるまでに、多少の時間遅れが生じることにも、起因する。これらを考慮して、上述の如く供給停止重量値は目標重量値よりも小さい値とされている。

ところで、このようにゲート開度によって被計量物の単位時間当たりの供給量が制御されるゲート開度制御方式においては、当該ゲート開度が段階的に切り換えられると、その切り換わり前後の被計量物の供給量差により、当該被計量物の供給先である計量ホッパへの衝撃荷重が変化する。すると、計量ホッパを含む秤系が振動し、この秤系の出力である計量信号に当該秤系の固有振動数に応じた周波数の概略正弦波状の振動成分が発生する。この振動成分は、言うまでもなく当該振動成分を含む計量信号に基づいて求められる重量測定値に誤差となって現れる。その一方で、当該振動成分は、時間の経過と共に減衰する。従って、正確な重量測定値を得るには、この振動成分が十分に減衰するのを待つ必要がある。特に、被計量物の供給量が小さめとされる最終の段階、言わば小供給段階、において、被計量物の供給停止タイミングを正確に取得するには、この振動成分が十分に減衰するのを待つための時間を含め、当該小供給段階に掛かる時間を長くする必要がある。しかし、そうすると、供給時間全体が長くなり、定量供給の高速化に反する。この不都合を回避するべく、従来、例えば特許文献１に開示されたものがある。

この従来技術によれば、図１３（ａ）に太実線Ａ１で示すように、時間ｔｘがｔｘ＝０という時点を基点として、開閉ゲートが開かれる。これにより、溜めホッパから計量ホッパへの被計量物の供給が開始される。この被計量物の供給開始直後のゲート開度Ｇｘは、多少の応答時間を掛けて、Ｇｘ＝Ｇ１１という比較的に大きな一定値となる。これに伴い、被計量物の単位時間当たりの供給量もまた、このゲート開度Ｇ１１に応じた比較的に大きな値となる。この言わば大供給（大投入）段階においては、図１３（ｂ）に太実線Ｂ１で示すように、重量測定値Ｗｘが当該ゲート開度Ｇ１１に応じた比較的に高い速度（ｄＷｘ／ｄｔｘ）で増大する。そして、この重量測定値Ｗｘが供給停止重量値Ｗｃよりも小さい予め設定された第１の切換重量値Ｗ１１に達すると（Ｗｘ≧Ｗ１１）、その時点ｔ１１で、大供給段階から中供給（中投入）段階としての漸減段階に切り換わる。この漸減段階においては、ゲート開度Ｇｘが、時間ｔｘの経過と共に、厳密には重量測定値Ｗｘが増大するに連れて、漸減され、さらに詳しくは次の式１に基づいて制御される。

《式１》
Ｇｘ＝（Ｇ１１−Ｇ１２）・｛（Ｗ１２−Ｗｘ）／（Ｗ１２−Ｗ１１）｝^α+Ｇ１２

なお、この式１において、Ｇ１２は、後述する小供給（小投入）段階におけるゲート開度Ｇｘであり、この小供給段階におけるゲート開度Ｇ１２は、大供給段階におけるゲート開度Ｇ１１よりも小さい（Ｇ１２＜Ｇ１１）。そして、Ｗ１２は、予め設定された第２の切換重量値であり、この第２切換重量値Ｗ１２は、上述した第１切換重量値Ｗ１１よりも大きく、かつ、供給停止重量値Ｗｃよりも小さい（Ｗ１１＜Ｗ１２＜Ｗｃ）。さらに、冪指数αは、０．３≦α≦０．７を満足する任意の値であり、この冪指数αの値によって、漸減段階における時間ｔｘの経過に対するゲート開度Ｇｘの推移が変わる。例えば、この冪指数αの値が小さいほど、ゲート開度Ｇｘは図１３（ａ）に太実線Ａ１で示したように上方に向かって円弧状（凸状）に大きく膨らむように推移し、冪指数αの値が大きいほど、当該膨らみは小さくなる。

この漸減段階においては、時間ｔｘの経過と共に漸減するゲート開度Ｇｘに伴って、被計量物の供給量が漸減するので、重量測定値Ｗｘの増大速度もまた漸減する。そして、重量測定値Ｗｘが第２切換重量値Ｗ１２に達すると（Ｗｘ≧Ｗ１２）、その時点ｔ１２で、漸減段階から小供給段階に切り換わる。なお、この漸減段階から小供給段階に切り換わる時点ｔ１２でのゲート開度Ｇｘは、数１からも分かるようにＧｘ＝Ｇ１２となる。そして、小供給段階においては、このＧ１２というゲート開度Ｇｘに維持され、これに伴い、被計量物の供給量は当該ゲート開度Ｇ１２に応じた比較的に小さな一定値となり、重量測定値Ｗｘの増大速度はさらに低下する。

この小供給段階において、重量測定値Ｗｘが目標重量値Ｗｐよりも小さい供給停止重量値Ｗｃと一致すると（Ｗｘ＝Ｗｃ）、その時点ｔ１３で、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝０とされる。つまり、開閉ゲートが閉鎖される。ただし、上述したように、開閉ゲートが閉鎖されても、その後、暫くの間は、被計量物が計量ホッパに供給され続ける。これに伴い、重量測定値Ｗｘは増大し続け、詳しくは落差量Ｗｄ分だけ増大する。そして、最終的に、当該重量測定値Ｗｘは目標重量値Ｗｐに近い値Ｗｓ（≒Ｗｐ）に収束する。この最終重量値Ｗｓが得られると、詳しくは開閉ゲートが閉鎖された供給停止時点ｔ１３から所定の安定待ち時間Ｔｓが経過した時点ｔ１４での重量測定値Ｗｘが当該最終重量値Ｗｓとして取得されると、計量ホッパに供給された被計量物は速やかに当該計量ホッパから排出される。これをもって、一連（１回）の定量供給が終了する。

このように、特許文献１に開示された従来技術では、大供給段階と小供給段階との間に中供給段階としての漸減段階が設けられる。そして、この漸減段階において、ゲート開度Ｇｘが、大供給段階におけるのと同じ開度Ｇ１１から小供給段階におけるのと同じ開度Ｇ１２まで連続的に漸減される。これにより、各段階間の切り換わり時点ｔ１１およびｔ１２前後の被計量物の供給量差が低減され、当該切り換わり時点ｔ１１およびｔ１２での振動成分の発生が抑制される。特に、漸減段階から小供給段階への切り換わり時点ｔ１２での振動成分の発生が抑制されることで、当該小供給段階に掛かる時間Ｔ１（＝ｔ１３−ｔ１２）の短縮化が可能となり、ひいてはこの小供給時間Ｔ１を含む供給時間全体の短縮化が可能となる。なお、小供給時間Ｔ１の短縮化は、第２切換重量値Ｗ１２を供給停止重量値Ｗｃに近づけるこで、言い換えればこれら両者Ｗ１２およびＷｃの間隔Ｗｅ１（＝Ｗｃ−Ｗ１２）を狭めることで、実現される。

ところが、上述の如く各段階間の切り換わり時点ｔ１１およびｔ１２における振動成分の発生が抑制されても、被計量物の供給開始直後における当該被計量物の落下衝撃力による振動成分の発生は抑制されない。即ち、図１３（ｂ）に太破線Ｂ１’で示すように、被計量物の供給開始直後に比較的に振幅の大きい振動成分、言わば初期振動成分、が発生する。この初期振動成分の振幅は、被計量物の落下衝撃力が大きいほど大きく、つまり大供給段階のゲート開度Ｇ１１が大きいほど大きい。従って、大供給段階のゲート開度Ｇ１１が大きすぎると、この初期振動成分の振幅が過大となり、極端には、当該初期振動成分を含む重量測定値Ｗｘが上述した第１切換重量値Ｗ１１を超えてしまう。すると、この重量測定値Ｗｘが第１切換重量値Ｗ１１を超えた時点ｔ１１’で、つまり大供給段階の途中で、漸減段階用の式１が適用されるようになり、これに伴い、図１３（ａ）に太破線Ａ１’で示すように、ゲート開度Ｇｘが当該重量測定値Ｗｘに応じて不本意に低減される。これにより、被計量物の供給量が低減されるので、その分、大供給段階に掛かる時間が長くなり、ひいては供給時間全体が長くなる。これでは、供給時間全体の短縮化を図るために漸減段階を設けた意味が半減し、却って供給時間全体が長引くこともあり得る。

また、初期振動成分の振幅が過大であると、その影響は漸減段階にまで及ぶ。即ち、漸減段階においては、重量測定値Ｗｘを変数とする上述の式１に基づいてゲート開度Ｇｘが制御されるので、この重量測定値Ｗｘに初期振動成分が含まれると、その影響によって、図１３（ａ）に太破線Ａ１’で示したようにゲート開度Ｇｘが不安定となり、これに起因する新たな振動成分が重量測定値Ｗｘに現れる。そして、この新たな振動成分もまたゲート開度Ｇｘに影響するので、当該ゲート開度Ｇｘがさらに不安定となる。この初期振動成分の影響を回避するには、例えば大供給段階のゲート開度Ｇ１１を小さめに設定すればよいが、そうすると、大供給段階における被計量物の供給量が一様に低減されるので、その分、当該大供給段階の時間が長引き、やはり供給時間全体が長引く。

これとは別に、例えば初期振動成分の１周期分の重量測定値Ｗｘを平均化することによって当該重量測定値Ｗｘから初期振動成分を除去することも考えられるが、特に被計量物の供給開始直後においては、秤系に与えられる衝撃荷重の変化と急激に増大する被計量物の供給済み重量（実重量）の変化とによって、当該初期振動成分の振幅が正弦波に比べて言わば変則的に大きく変化し、併せて、当該初期振動成分の周波数（秤系の固有振動数）もまた大きく変化するので、この平均化処理による有効性は極めて低い。それでもなお、ローパスフィルタ処理等の別の処理を付加しようとすると、これらの処理全体の応答遅れによって、当該処理後の重量測定値と被計量物の真の供給済み重量値とが大きく乖離し、ゲート開度Ｇｘの制御が正しく行われなくなる。

そこで、さらなる別の従来技術として、例えば特許文献２に開示されたものがある。この特許文献２に開示された第２の従来技術によれば、特許文献１に開示された第１の従来技術とは異なり、重量測定値Ｗｘに基づくのではなく、被計量物の供給開始時点（ｔｘ＝０）を基点とする経過時間ｔｘに基づいて、各段階間の切り換えが行われる。即ち、第１従来技術においては、各段階間の切換タイミングの基準として第１切換重量値Ｗ１１および第２切換重量値Ｗ１２という２つの重量値が予め設定されたが、第２従来技術においては、当該基準として第１切換時点ｔ２１および第２切換時点ｔ２２という２つの時点が予め設定される。そして、この第２従来技術では、被計量物の供給開始と同時に経過時間ｔｘの測定が開始され、この経過時間ｔｘが当該被計量物の供給開始時点から第１切換時点ｔ２１に達するまでが、大供給段階とされる。この大供給段階においては、図１４（ａ）に太実線Ａ２で示すように、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝Ｇ２１という比較的に大きな一定値とされる。これにより、図１４（ｂ）に太実線Ｂ２で示すように、重量測定値Ｗｘが当該ゲート開度Ｇ２１に応じた比較的に高い速度で増大する。そして、経過時間ｔｘが第１切換時点ｔ２１に達すると、大供給段階から漸減段階に切り換わる。この漸減段階においては、経過時間ｔｘを変数とする次の式２に基づいてゲート開度Ｇｘが制御される。

《式２》
Ｇｘ＝（Ｇ２１−Ｇ２２）・｛（ｔ２２−ｔｘ）／（ｔ２２−ｔ２１）｝^α+Ｇ２２

なお、この式２において、Ｇ２２は、次に説明する小供給段階のゲート開度Ｇｘであり、例えば上述の第１従来技術における小供給段階のゲート開度Ｇ１２と略等価（Ｇ２２≒Ｇ１２）である。そして、冪指数αは、０＜α≦１を満足する任意の値であり、この冪指数αの値によって、漸減段階におけるゲート開度Ｇｘの推移が変わる。例えば、この冪指数αの値が小さいほど、ゲート開度Ｇｘは図１４（ａ）に太実線Ａ２で示したように上方に向かって円弧状に膨らむように推移する。そして、この冪指数αの値が大きいほど、ゲート開度Ｇｘの推移の膨らみは小さくなり、当該冪指数αがα＝１であるとき、ゲート開度Ｇｘは直線状に推移する。

この漸減段階は、経過時間ｔｘが第２切換時点ｔ２２に達するまで継続され、この間、当該経過時間ｔｘに伴って漸減するゲート開度Ｇｘに応じて、重量測定値Ｗｘの増大速度もまた漸減する。そして、経過時間ｔｘが第２切換時点ｔ２２に達すると、漸減段階から小供給段階に切り換わる。なお、この第２切換時点ｔ２２におけるゲート開度Ｇｘは、式２からも分かるようにＧｘ＝Ｇ２２となる。

小供給段階においては、このＧ２２というゲート開度Ｇｘに維持され、これに伴い、被計量物の供給量は、当該ゲート開度Ｇ２２に応じた比較的に小さな一定値となる。併せて、重量測定値Ｗｘは、より低い一定速度で増大する。そして、重量測定値Ｗｘが供給停止重量値Ｗｃと一致（Ｗｘ＝Ｗｃ）した時点ｔ２３で、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝０とされ、開閉ゲートが閉鎖される。これにより、重量測定値Ｗｘは、この供給停止時点ｔ２３から落差量Ｗｄ分だけ増大する。そして、供給停止時点ｔ２３から所定の安定待ち時間Ｔｓを経過した時点ｔ２４での重量測定値Ｗｘが最終重量値Ｗｓとして取得され、その後、速やかに計量ホッパ内の被計量物が排出され、一連の定量供給が終了する。

このように、第２従来技術では、経過時間ｔｘに基づいてゲート開度Ｇｘが制御されるので、たとえ図１４（ｂ）に太実線Ｂ２’で示すような初期振動成分が発生したとしても、この初期振動成分の影響を全く受けることなく、所期の通りに当該ゲート開度Ｇｘが制御される。例えば、大供給段階の途中で、詳しくは第１切換時点ｔ２１よりも前の或る時点ｔ２１’において、初期振動成分を含む重量測定値Ｗｘが当該第１切換時点ｔ２１における所期の（理想的な）値Ｗ２１を超えたとしても、これとは全く無関係に、ゲート開度ＧｘはＧｘ＝Ｇ２１という所期の通りに保たれる。従って、この大供給段階のゲート開度Ｇ２１を第１従来技術のそれよりも大きくする（Ｇ２１＞Ｇ１１）ことが可能となり、ひいては供給時間全体のさらなる短縮化が可能となる。また、初期振動成分が漸減段階にまで尾を引いたとしても、当該初期振動成分の影響が漸減段階におけるゲート開度Ｇｘの制御に及ぶことはない。即ち、漸減段階においては、経過時間ｔｘを変数とする上述の式２に基づいてゲート開度Ｇｘが制御されるので、この式２の構成要素ではない重量測定値Ｗｘに初期振動成分が含まれているとしても、これとは全く無関係に、当該ゲート開度Ｇｘは所期の通りに制御される。

しかしながら、この第２従来技術をもってしても、次のような問題がある。即ち、第２従来技術では、上述の如く経過時間ｔｘをいわゆるパラメータとしてゲート開度Ｇｘが制御されるが、これは、ゲート開度Ｇｘと被計量物の供給量とが常に一定の関係にあることを前提とする。ところが、この関係は、被計量物の性状（粒度、見かけ比重、粘度等）や溜めホッパ内における当該被計量物の収容量等の諸状況によって、変わる。つまり、同じゲート開度Ｇｘであっても、被計量物の供給量が変わることがある。そして、このようにゲート開度Ｇｘと被計量物の供給量との関係が変化することによって、供給精度が低下し、或いは供給時間全体が長引くことがある。

例えば、ゲート開度Ｇｘと被計量物の供給量との関係が所期の通りである、とする。この場合、図１４の一部拡大図である図１５の（ｂ）に太実線Ｂ２０（図１４（ｂ）における太破線Ｂ２’に相当）で示すように、第２切換時点ｔ２２において、重量測定値Ｗｘが当該第２切換時点ｔ２２における所期の値Ｗ２２に達する（Ｗｘ＝Ｗ２２）。そして、この重量測定値Ｗｘが供給停止重量値Ｗｃと一致した時点ｔ２３で、図１５（ａ）に太実線Ａ２０（図１４（ａ）における太実線Ａ２に相当）で示すように、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝０となる。その一方で、第２切換時点ｔ２２においては、それまで式２に基づいて漸減していたゲート開度Ｇｘが、これ以降、急にＧ２２という一定値になる。つまり、第２切換時点ｔ２２の前後の短い期間中に、ゲート開度Ｇｘが急変する。言い換えれば、第２切換時点ｔ２２の前後で、被計量物の供給量に多少の差が生じる。これにより、第２切換時点ｔ２２において、（漸減段階が設けられない場合に比べて振幅は小さいものの）重量測定値Ｗｘに多少の振動成分が不可避的に発生する（このことは、第１従来技術における時点ｔ１２においても同様である）。従って、供給停止時点ｔ２３においては、この振動成分が十分に減衰していることが必要であり、そのための待ち時間を含め、第２切換時点ｔ２２から当該供給停止時点ｔ２３までの小供給時間Ｔ２（＝ｔ２３−ｔ２２）が適宜に設定される。言い換えれば、第２切換時点ｔ２２における所期の重量値Ｗ２２が適宜に設定され、さらに言い換えれば、当該重量値Ｗ２２と供給停止重量値Ｗｃとの間隔Ｗｅ２（＝Ｗｃ−Ｗ２２）が適宜に設定される。

ここで、ゲート開度Ｇｘと被計量物の供給量との関係が変化し、例えば当該被計量物の供給量が所期よりも大きくなる、とする。この場合、図１５（ｂ）に１点鎖線Ｂ２０’で示すように、第２切換時点ｔ２２における重量測定値Ｗｘは、当該第２切換時点ｔ２２における所期値Ｗ２２よりも大きくなる。すると、所期の供給停止時点ｔ２３よりも前の或る時点ｔ２３’において、重量測定値Ｗｘが供給停止重量値Ｗｃと一致し、これに応答して、図１５（ａ）に１点鎖線Ａ２０’で示すように、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝０となる。つまり、小供給時間Ｔ２’（＝ｔ２３’−ｔ２２）が所期の時間（Ｔ２）よりも短くなる（Ｔ２’＜Ｔ２）。このように小供給時間Ｔ２’が短くなると、特に短すぎると、当該小供給時間Ｔ２’の始点である第２切換時点ｔ２２で発生した振動成分が十分に減衰しないうちに当該小供給時間Ｔ２’の終点である供給停止時点ｔ２３’が捉えられることになる。この結果、供給精度が低下する。これを回避するには、例えば小供給段階のゲート開度Ｇ２２を小さくして所期の小供給時間Ｔ２が長くなるようにすればよいが、そうすると、当該小供給時間Ｔ２を含む供給時間全体が長引き、不都合である。

一方、被計量物の供給量が所期よりも小さくなると、図１５（ｂ）に２点鎖線Ｂ２０”で示すように、第２切換時点ｔ２２における重量測定値Ｗｘは、当該第２切換時点ｔ２２における所期値Ｗ２２よりも小さくなる。これに伴い、所期の供給停止時点ｔ２３よりも後の或る時点ｔ２３”において、重量測定値Ｗｘが供給停止重量値Ｗｃと一致し、これに応答して、図１５（ａ）に２点鎖線Ａ２０”で示すように、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝０となる。この場合、小供給時間Ｔ２”（＝ｔ２３”−ｔ２２）が所期よりも長くなる（Ｔ２”＞Ｔ２）。これは、供給精度を確保する上では好都合であるが、言うまでもなく、供給時間全体の長期化を招く。

特開昭６２−２３０５２７号公報 実開平２−９９３２４号公報

即ち、本発明が解決しようとする課題は、第１従来技術および第２従来技術のいずれにおいても、定量供給の高速化および高精度化という２つの要求が十分に満足されない、ということである。

それゆえに、本発明は、従来よりもさらに高速かつ高精度な定量供給を実現できる定量供給装置を提供することを、目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、所定の物理量をパラメータとして被計量物を連続的に供給すると共に、最終的に所定重量分の当該被計量物を供給する、定量供給装置において、供給制御信号に従って被計量物の供給を行う供給手段と、この供給手段による供給済みの被計量物の重量を一定周期で測定する重量測定手段と、この重量測定手段による過去の所定期間における複数の重量測定値に基づいて現在の供給済みの被計量物の重量を当該被計量物の供給開始時点からの経過時間の関数として推定する推定手段と、この推定手段による重量推定値をパラメータとして供給制御信号を生成する供給制御手段と、を具備する。

即ち、本発明によれば、供給制御手段から与えられる供給制御信号に従って、供給手段が、被計量物の供給を行う。そして、この供給手段による供給済みの被計量物の重量が、重量測定手段によって、一定周期で順次測定される。併せて、推定手段が、この重量測定手段による過去の所定期間における複数の重量測定値に基づいて現在の供給済みの被計量物の重量、言わば真の供給済み重量、を推定する。ここで、推定手段は、当該被計量物の真の供給済み重量を、被計量物の供給開始時点からの経過時間の関数として、推定する。詳しくは、当該経過時間を変数とする関数式を組み立てると共に、この関数式を構成する定数を過去の所定期間における複数の重量測定値に基づいて導出し、さらに、この定数が導出された関数式に基づいて被計量物の真の供給済み重量を推定する。その際、推定手段は、上述した初期振動成分の影響を可能な限り抑制しつつ、被計量物の真の供給済み重量の変化（増加）に対して可能な限り応答遅れが生じることのないように、言い換えればこれらの条件を満足し得る方法で、当該被計量物の真の供給済み重量を推定する。そして、この推定手段による重量推定値をパラメータとして、供給制御手段が、供給手段の動作を制御するための供給制御信号を生成する。つまり、初期振動成分を含む重量測定値Ｗｘそのものをパラメータとしてゲート開度Ｇｘが制御される第１従来技術や、ゲート開度Ｇｘと被計量物の供給量とが常に一定の関係にあることを前提とした上で経過時間ｔｘをパラメータとして当該ゲート開度Ｇｘが制御される第２従来技術とは異なり、過去の所定期間における複数の重量測定値に基づいて被計量物の真の供給済み重量を時間関数として推定した重量推定値をパラメータとして、供給手段による被計量物の供給動作が制御される。

なお、本発明において、上述の所定期間は、重量測定手段（厳密には被計量物が供給される被供給部を含む秤系）の固有振動周期よりも長いのが、望ましい。つまり、推定手段は、秤系の固有振動周期よりも（少し）長い期間分の過去の複数の重量測定値に基づいて重量推定値を求めるのが、望ましい。このようにすれば、上述した初期振動成分を含め、秤系の固有振動に基づく時間変化率の大きい振動成分に追従することなく、それよりも十分に時間変化率の小さい被計量物の真の供給済み重量の変化（増加）傾向を捉えることができ、ひいては当該被計量物の真の供給済み重量値により近い正確な重量推定値を求めることができる。要するに、初期振動成分を含む振動成分の影響を、より効果的に排除することができる。

ただし、この要領によって重量推定値を求めるには、過去の所定期間分の重量測定値が必要であり、つまり被計量物の供給開始時点からの経過時間が当該所定期間以上であること、言い換えれば当該経過時間が少なくとも秤系の固有振動周期よりも長いこと、が必要である。ゆえに、被計量物の供給開始直後を含め、当該経過時間が秤系の固有振動周期よりも短い期間については、同要領によって重量推定値を求めることができない。そこで、このように経過時間が秤系の固有振動周期よりも短い期間については、ここで言う所定期間を当該固有振動周期よりも短縮すると共に、この短縮された所定期間分の重量測定値に基づいて重量推定値を求めるようにしてもよい。なお、この短縮された所定期間が短いほど、初期振動成分の影響を受けて、正確な重量推定値を求めることができなくなる。即ち、重量推定値と被計量物の真の供給済み重量値とが乖離する。それでも敢えて、被計量物の供給開始直後においては、可能な限り早めに重量推定値を得ることを優先して、要するに正確さよりも応答性に重点を置いて、ここで言う所定期間を適当に短縮した上で、或る程度の正確さを持つ重量推定値を求めるようにするのが、望ましい。

さらに、供給制御手段は、被計量物の供給が行われている最中の所定の時点以降については、重量推定値に代えて、重量測定値をパラメータとして、供給制御信号を生成してもよい。即ち、上述した初期振動成分は、時間の経過と共に減衰するので、この初期振動成分が十分に減衰したとみなすことのできる或る時点以降については、重量推定値に代えて、これよりも正確な（実際の被計量物の供給済み重量値に近い）重量測定値そのものをパラメータとして、供給手段による被計量物の供給動作を制御するのが、得策である。そこで、供給制御手段は、被計量物の供給が行われている最中の所定の時点において、当該パラメータを重量推定値から重量測定値に切り換えてもよい。

上述したように、本発明によれば、初期振動成分を含む重量測定値Ｗｘそのものをパラメータとしてゲート開度Ｇｘが制御される第１従来技術や、ゲート開度Ｇｘと被計量物の供給量とが常に一定の関係にあることを前提とした上で経過時間ｔｘをパラメータとして当該ゲート開度Ｇｘが制御される第２従来技術とは異なり、過去の所定期間における複数の重量測定値に基づいて被計量物の真の供給済み重量を時間関数として推定した重量推定値をパラメータとして、供給手段による被計量物の供給動作が制御される。そして、重量推定値は、初期振動成分の影響を可能な限り抑制すると共に、被計量物の真の供給済み重量の変化に対して可能な限り応答遅れが生じることのないように求められる。従って、第１従来技術では、重量測定値Ｗｘに含まれる初期振動成分の影響によって、供給時間全体の短縮化が不十分となり、第２従来技術では、被計量物の性状等の諸状況が変化すると、供給精度が低下したり、供給時間全体が長引いたりするが、本発明によれば、そのような不都合は生じない。ゆえに、従来よりも高速かつ高精度な定量供給を実現することができる。

本発明の一実施形態の全体構成を示す概略図である。 同実施形態における制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。 同実施形態における時間の経過に対するゲート開度および重量測定値の推移を示す図解図である。 同実施形態における重量推定値の算出要領を説明するための図解図である。 同算出要領を説明するための別の図解図である。 同実施形態におけるＣＰＵによって実行される自動運転タスクの流れを示すフローチャートである。 図６に続くフローチャートである。 図７に続くフローチャートである。 同実施形態におけるＣＰＵによって実行される割込タスクの流れを示すフローチャートである。 図９に続くフローチャートである。 図４および図５に従う算出要領の改良例を説明するための図解図である。 図１１に従うのとは異なる改良例を説明するための図解図である。 第１の従来技術における時間の経過に対するゲート開度および重量測定値の推移を示す図解図である。 第２の従来技術における時間の経過に対するゲート開度および重量測定値の推移を示す図解図である。 図１４の一部を拡大して示す図解図である。

本発明の一実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。

本実施形態に係る定量供給装置１０は、樹脂ペレットやグラニュー糖のように流動性の高い粉粒状の被計量物１００を取り扱うものであり、図１に示すように、当該被計量物１００が多量に収容された溜めホッパ１２と、この溜めホッパ１２の下方に配置されると共に当該溜めホッパ１２から被計量物１００の供給を受ける計量ホッパ１４と、を備えている。溜めホッパ１２の底部にある排出口には、開閉ゲート１６が設けられており、この開閉ゲート１６の開度Ｇｘによって、当該溜めホッパ１２から計量ホッパ１４への被計量物１００の単位時間当たりの供給量（流量）Ｑｘが制御される。なお、ゲート開度Ｇｘと供給量Ｑｘとは、被計量物１００の性状（粒度，見かけ比重，粘度等）が一定であることを前提として、互いに相関関係にあり、例えば比例関係にある。従って、供給量Ｑｘは、被計量物１００の単位時間当りの質量流量と考えることができる。そして、この関係が維持されるように、溜めホッパ１２は計量ホッパ１４よりも十分に大きい容積を持つ。併せて、溜めホッパ１２内に被計量物１００が適宜に補充されることによって、当該溜めホッパ１２内の被計量物１００の収容高さＨは常に一定の範囲内に保たれている。

計量ホッパ１４は、荷重センサとしてのロードセル１８を備えており、このロードセル１８は、自身への印加荷重に応じた電圧値を有するアナログ荷重検出信号Ｗｙを生成する。このアナログ荷重検出信号Ｗｙは、情報出力手段としての例えば液晶型のディスプレイ２０を備えた制御装置２２に入力される。なお、ロードセル１８としては、例えば歪ゲージ式のものが適当であるが、これ以外にも、磁歪式や静電容量式、或いはジャイロ式のもの等が採用可能である。また、ロードセル１８以外の荷重センサが採用されてもよい。

制御装置２２は、図２に示すように、増幅回路２４を有しており、この増幅回路２４に、アナログ荷重検出信号Ｗｙが入力される。この増幅回路２４に入力されたアナログ荷重検出信号Ｗｙは、ここで増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路２６に入力される。なお、図には示さないが、増幅回路２４の前段または後段には、アナログ荷重検出信号Ｗｙに含まれる比較的に高い周波数帯域のノイズ成分、主に電気的な要因によるノイズ成分、を除去するためのローパスフィルタ回路が設けられている。

Ａ／Ｄ変換回路２６は、増幅回路２４経由で入力されたアナログ荷重検出信号Ｗｙを、パルス生成手段としてのクロックパルス生成回路２８から与えられるクロックパルスＣＬＫの立ち上がり（または立ち下がり）に合わせてサンプリングする。これにより、アナログ荷重検出信号Ｗｙは、デジタル態様の信号に変換される。なお、Ａ／Ｄ変換回路２６によるサンプリング周期、つまりクロックパルスＣＬＫの周期ΔＴは、計量ホッパ１４を含む秤系の固有振動周期Ｔｏよりも遥かに短く（ΔＴ≪Ｔｏ）、例えばΔＴ＝１ｍｓとされている。

このＡ／Ｄ変換回路２６による変換後のデジタル荷重検出信号Ｗｙは、入出力インタフェース回路３０を介して、制御手段としてのＣＰＵ（Central
Processing Unit）３２に入力され、厳密には、上述のクロックパルスＣＬＫの立ち上がり（または立ち下がり）に合わせて、当該ＣＰＵ３２に取り込まれる。このため、ＣＰＵ３２にも、入出力インタフェース回路３０を介して、クロックパルスＣＬＫが与えられる。ＣＰＵ３２は、このデジタル荷重検出信号Ｗｙに基づいて、今現在、計量ホッパ１４に供給されている被計量物１００の重量値、言わば真の供給済み重量値Ｗｘ’、を求め、詳しくは当該真の供給済み重量値Ｗｘ’の測定値である重量測定値Ｗｘを求める。そして、この重量測定値Ｗｘに基づいて、ゲート制御信号Ｓｇを生成する。このゲート制御信号Ｓｇは、入出力インタフェース回路３０を介して、Ｄ／Ａ変換回路３４に入力され、ここでアナログ態様の信号に変換された後、上述した開閉ゲート１６を駆動するための後述するサーボアンプ回路３６に入力される。また、ゲート制御信号Ｓｇとは別に、ＣＰＵ３２は、排出制御信号Ｓｃを生成する。この排出制御信号Ｓｃは、入出力インタフェース回路３０を介して、後述するシリンダ３８に与えられる。

このＣＰＵ３２の動作は、当該ＣＰＵ３２に接続された記憶手段としてのメモリ回路４０に記憶されている制御プログラムによって制御される。また、ＣＰＵ３２には、入出力インタフェース回路３０を介して、上述したディスプレイ２０と、当該ＣＰＵ３２に各種命令を入力するための命令入力手段としての例えば操作キー４２と、が接続されている。なお、ディスプレイ２０と操作キー４２とは、互いに一体化されたものでもよく、例えばタッチスクリーンによって構成されてもよい。

図１に戻って、サーボアンプ回路３６は、制御装置２２から入力されたゲート制御信号Ｓｇに基づいて、サーボモータ４４を駆動するための駆動信号Ｓｄを生成する。サーボモータ４４は、この駆動信号Ｓｄに従って駆動され、その駆動力は、駆動ギア４６と従動ギア４８とを有する駆動力伝達手段としてのギア機構５０を介して、開閉ゲート１６に与えられる。これにより、開閉ゲート１６が開閉し、つまりゲート開度Ｇｘが制御される。さらに、サーボモータ４４の回転軸には、その回転角度を検出するための回転角度検出手段としてのロータリ型のポテンショメータ５２が結合されており、このポテンショメータ５２から出力される回転角度検出信号Ｓｐは、サーボアンプ回路３６にフィードバックされる。サーボアンプ回路３６は、このフィードバックされた回転角度検出信号Ｓｐと、上述のゲート制御信号Ｓｇと、を比較し、さらに、この比較結果に基づいて、希望通りのゲート開度Ｇｘとなるように、駆動信号Ｓｄを補正する。

また、計量ホッパ１４の底部は、当該計量ホッパ１４に供給された被計量物１００を排出するための排出口を形成しており、この排出口には、開閉ゲート１６とは別のゲート、言わば排出ゲート５４、が設けられている。そして、この排出ゲート５４を駆動するための駆動手段として、上述したシリンダ３８が設けられている。なお、シリンダ３８としては、例えば空気圧式のものが適当であるが、油圧式等の当該空気圧式以外のものも採用可能である。また、シリンダ３８に代えて、電磁ソレノイドやモータ等の他の駆動手段が採用されてもよい。

このように構成された本実施形態に係る定量供給装置１０によれば、次の要領により、被計量物１００の定量供給が実現される。

即ち、本実施形態に係る定量供給装置１０においても、上述の第１従来技術および第２従来技術と同様、図３に示すように、大供給段階，中供給段階としての漸減段階，ならびに小供給段階という３つの段階に分けて、溜めホッパ１２から計量ホッパ１４へ被計量物１００が供給される。そして、小供給段階では、重量測定値Ｗｘが目標重量値Ｗｐよりも落差量Ｗｄ分だけ小さい供給停止重量値Ｗｃと一致したときに、被計量物１００の供給が停止され、厳密にはゲート開度ＧｘがＧｘ＝０とされる。ただし、大供給段階から漸減段階への切り換えは、後述する重量推定値Ｗｘ”が予め設定された第１切換重量値Ｗ０１に達したとき（Ｗｘ”≧Ｗ０１）に行われる。そして、漸減段階から小供給段階への切り換えは、重量測定値Ｗｘが予め設定された第２切換重量値Ｗ０２に達したとき（Ｗｘ≧Ｗ０２）に行われる。つまり、重量推定値Ｗｘ”および重量測定値Ｗｘという２つのパラメータに基づいて、ゲート開度Ｇｘが制御される。これら２つのパラメータＷｘ”およびＷｘの切換タイミングを図るため、基準となる２つの重量値Ｗｆ１およびＷｆ２が、各切換重量値Ｗ０１およびＷ０２とは別に、予め設定されている。なお、これら２つの基準重量値Ｗｆ１およびＷｆ２のうちの一方、言わば第１パラメータ切換重量値Ｗｆ１は、第１切換重量値Ｗ０１よりも小さい（Ｗｆ１＜Ｗ０１）。そして、他方の言わば第２パラメータ切換重量値Ｗｆ２は、第１切換重量値Ｗ０１よりも大きく、かつ、第２切換重量値Ｗ０２よりも小さい（Ｗ０１＜Ｗｆ２＜Ｗ０２）。

このような設定が成された上で、本実施形態によれば、図３の（ａ）に太実線Ａ０で示すように、時間ｔｘがｔｘ＝０という時点を基点として、開閉ゲート１６が開かれる。これにより、溜めホッパ１２から計量ホッパ１４への被計量物１００の供給が開始される。この被計量物１００の供給開始直後は、大供給段階とされ、詳しくはゲート開度ＧｘがＧｘ＝Ｇ０１という比較的に大きな一定値とされる。これに伴い、図３（ｂ）に太実線Ｂ０で示すように、重量測定値Ｗｘが当該ゲート開度Ｇ０１に応じた比較的に高い速度で増大する。そして、重量測定値Ｗｘが第１パラメータ切換重量値Ｗｆ１に達すると（Ｗｘ≧Ｗｆ１）、その時点ｔｆ１で、上述した重量推定値Ｗｘ”を算出するための演算が開始され、厳密に言えば当該重量推定値Ｗｘ”を算出するための重量測定値Ｗｘの記憶が開始される。

ここで、重量推定値Ｗｘ”とは、今現在（ｔｘ）の真の供給済み重量値Ｗｘ’の推定値であり、この重量推定値Ｗｘ”は、過去の｛ｎ＋１｝（ｎ；１以上の整数）個の重量測定値Ｗｘに基づいて求められる。具体的には、図４に示すように、当該重量推定値Ｗｘ”を算出するための真の供給済み重量値Ｗｘ’の測定値である重量測定値Ｗｘが、ｍ（ｍ；１以上の整数）個置きに順次記憶され、つまりＴｄ＝ｍ・ΔＴという周期で順次記憶される。そして、この記憶された重量測定値Ｗｘのうち、ｋという或るタイミングで記憶された重量測定値Ｗｘ［ｋ］を含む過去の｛ｎ＋１｝個の重量測定値Ｗｘ［ｋ−ｎ］〜Ｗｘ［ｋ］に基づいて、同タイミングｋにおける重量推定値Ｗｘ”［ｋ］が求められる。要するに、或るタイミングｋにおける重量推定値Ｗｘ”［ｋ］は、Ｔｃ＝ｎ・Ｔｄという期間分の重量測定値Ｗｘ［ｋ−ｎ］〜Ｗｘ［ｋ］に基づいて求められる。

なお、このＴｃという期間、つまり或るタイミングｋにおける重量推定値Ｗｘ”［ｋ］を算出するのに必要な｛ｎ＋１｝個の重量測定値Ｗｘ［ｋ−ｎ］〜Ｗｘ［ｋ］を取得するための言わば推定用重量値取得期間は、少なくとも計量ホッパ１４を含む秤系の固有振動周期Ｔｏよりも長め（Ｔｃ＞Ｔｏ）に設定され、詳しくは当該秤系の固有振動周期Ｔｏのうち最長の周期Ｔｏｍａｘよりもさらに長め（Ｔｃ＞Ｔｏｍａｘ）に設定される。例えば、最長固有振動周期ＴｏｍａｘがＴｏｍａｘ＝１００ｍｓｅｃであり、上述の整数ｍがｍ＝１０である、と仮定する。この場合、重量測定値Ｗｘの記憶周期ＴｄはＴｄ＝ｍ・ΔＴ＝１０ｍｓｅｃ（∵ΔＴ＝１ｍｓｅｃ）であるので、整数ｎがｎ≧１１であれば、推定用重量値取得期間ＴｃはＴｃ＝ｎ・Ｔｄ≧１１０ｍｓｅｃとなり、最長固有振動周期Ｔｏｍａｘ（＝１００ｍｓｅｃ）よりも長くなる。このように推定用重量値取得期間Ｔｃが最長固有振動周期Ｔｏｍａｘよりも長めに設定されることで、重量推定値Ｗｘ”を求める際に誤差の要因となる秤系の固有振動による影響が抑制され、ひいてはより正確な重量推定値Ｗｘ”を求めることができる。ただし、この推定用重量値取得期間Ｔｃが長すぎると、（特に最初の）重量推定値Ｗｘ”が求められるまでに相応の時間が掛かり、いわゆる応答性が悪くなる。従って、推定用重量値取得期間Ｔｃは、最長固有振動周期Ｔｏｍａｘの２倍よりも短い（Ｔｃ＜２・Ｔｏｍａｘ）のが好ましく、例えば当該最長固有振動周期Ｔｏｍａｘの１．１倍〜１．３倍程度（１．１・Ｔｏｍａｘ＜Ｔｃ＜１．３・Ｔｏｍａｘ）であるのが好ましい。

この或るタイミングｋにおける重量推定値Ｗｘ”［ｋ］の算出要領について、より具体的に説明すると、当該或るタイミングｋにおける重量推定値Ｗｘ”［ｋ］は、次の式３の１次関数式（直線式）によって表される。なお、この式３において、ａ１［ｋ］およびａ２［ｋ］は、或るタイミングｋにおける定数である。

《式３》
Ｗｘ”［ｋ］＝ａ１［ｋ］・ｋ＋ａ２［ｋ］

そして、この式３を構成する２つの定数ａ１［ｋ］およびａ２［ｋ］を求めるために、当該式３に準拠する次の式４が組み立てられる。

《式４》
ｆ［ｔｘ］＝ａ１［ｋ］・ｔｘ＋ａ２［ｋ］

さらに、この式４において、左辺のｆ［ｔｘ］に、過去の｛ｎ＋１｝個の重量測定値Ｗｘ［ｋ−ｎ］〜Ｗｘ［ｋ］がそれぞれ代入されると共に、右辺の変数ｔｘに、当該重量測定値Ｗｘ［ｋ−ｎ］〜Ｗｘ［ｋ］に対応するタイミング値｛ｋ−ｎ｝〜ｋがそれぞれ代入されることによって、次の式５のような｛ｎ＋１｝個の１次関数式が組み立てられる。

《式５》
Ｗｘ［ｋ−ｎ］＝ａ１［ｋ］・｛ｋ−ｎ｝＋ａ２［ｋ］
Ｗｘ［ｋ−ｎ＋１］＝ａ１［ｋ］・｛ｋ−ｎ＋１｝＋ａ２［ｋ］
：
Ｗｘ［ｋ−１］＝ａ１［ｋ］・｛ｋ−１｝＋ａ２［ｋ］
Ｗｘ［ｋ］＝ａ１［ｋ］・ｋ＋ａ２［ｋ］

そして、この式５で表される｛ｎ＋１｝個の１次関数式を用いた回帰分析法によって、例えば最小２乗法によって、各１次関数式に共通する定数ａ１［ｋ］およびａ２［ｋ］が求められる。なお、最小２乗法以外の回帰分析法や、回帰分析法以外の演算法によって、当該定数ａ１［ｋ］およびａ２［ｋ］が求められてもよい。ただし、最小２乗法等の回帰分析法によれば、概ね（大きな）時間遅れを生ずることなく、当該定数ａ１［ｋ］およびａ２［ｋ］が求められ、ひいては重量推定値Ｗｘ”［ｋ］が求められる。

このようにして或るタイミングｋにおける定数ａ１［ｋ］およびａ２［ｋ］が求められると、これらの定数ａ１［ｋ］およびａ２［ｋ］が上述の式３に代入されることによって、当該或るタイミングｋにおける重量推定値Ｗｘ”［ｋ］が求められる。これと同様に、次のタイミング｛ｋ＋１｝以降の重量推定値Ｗｘ”［ｋ＋１］，Ｗｘ”［ｋ＋２］，…が順次求められる。つまり、Ｔｄという周期で重量測定値Ｗｘが記憶されるごとに、言い換えれば当該重量測定値Ｗｘの記憶周期Ｔｄと同じ周期で、重量推定値Ｗｘ”が求められる。

従って、例えば、図５に示すように、最初に求められる重量推定値Ｗｘ”［１］は、重量測定値Ｗｘの記憶開始時点ｔｆ１から推定用重量値取得期間Ｔｃが経過した時点、言い換えれば｛ｎ＋１｝個の重量測定値Ｗｘが記憶された時点ｔａ（厳密にはこの時点ｔａから多少の推定演算時間が経過した時点）、で得られる。そして、２番目以降の重量推定値Ｗｘ”［２］，Ｗｘ”［３］，…は、当該時点ｔａを基点として、重量測定値Ｗｘの記憶周期Ｔｄと同じ周期で求められる。なお、図５は、推定用重量値取得期間Ｔｃの決定要素である整数ｎがｎ＝８の場合を例示している。また、この図５において、Ｌ１という符号が付されている直線は、最初の重量推定値Ｗｘ”［１］を含む上述の式４に従う直線である。そして、Ｌ２およびＬ３という符号が付されている直線は、それぞれ２番目の重量推定値Ｗｘ”［２］および３番目の重量推定値Ｗｘ”［３］を含む式４に従う直線である。

この図５からも分かるように、太実線Ｂ０で示される重量測定値Ｗｘには、被計量物１００の供給開始直後に、比較的に振幅の大きい初期振動成分が現れる。そして、この初期振動成分は、時間ｔｘの経過と共に減衰する。従って、最初の重量推定値Ｗｘ”［１］を含め比較的に早い時期に得られる重量推定値Ｗｘ”については、図５に太破線Ｂ０’で示される真の供給済み重量値Ｗｘ’と等価ではなく、多少乖離している（Ｗｘ”≠Ｗｘ’）。ただし、初期振動成分を含む重量測定値Ｗｘと比較すると、当該重量推定値Ｗｘ”は、概ね供給済み重量値Ｗｘ’に近い値になる。そして、この重量推定値Ｗｘ”は、時間ｔｘが経過するに連れて供給済み重量値Ｗｘ’に近づき、当該重量推定値Ｗｘ”が上述の第２パラメータ切換重量値Ｗｆ２に達する（Ｗｘ≧Ｗｆ２）頃には、供給済み重量値Ｗｘ’と略等価（Ｗｘ”≒Ｗｘ’）になる。

図３に戻って、当該図３の（ｂ）に太い１点鎖線Ｂ０”で示される重量推定値Ｗｘ”が第１切換重量値Ｗ０１に達すると（Ｗｘ”≧Ｗ０１）、大供給段階から漸減段階に切り換わる。この大供給段階から漸減段階への切り換えが適切に行われるようにするために、第１切換重量値Ｗ０１は、図５に示したように、少なくとも最初の重量推定値Ｗｘ”［１］よりも大きい値（Ｗ０１＞Ｗｘ［１］）とされる。そして、漸減段階においては、厳密には重量推定値Ｗｘ”が第２パラメータ切換重量値Ｗｆ２に達する（Ｗｘ”≧Ｗｆ２）までは、上述の式１に準拠する次の式６に基づいて、ゲート開度Ｇｘが制御される。

《式６》
Ｇｘ＝（Ｇ０１−Ｇ０２）・｛（Ｗ０２−Ｗｘ”）／（Ｗ０２−Ｗ０１）｝^α+Ｇ０２

なお、この式６において、Ｇ０２は、小供給段階におけるゲート開度Ｇｘであり、この小供給段階におけるゲート開度Ｇ０２は、大供給段階におけるゲート開度Ｇ０１よりも小さい（Ｇ０２＜Ｇ０１）。そして、第２切換重量値Ｗ０２は、第１切換重量値Ｗ０１よりも大きく、かつ、供給停止重量値Ｗｃよりも小さい（Ｗ０１＜Ｗ０２＜Ｗｃ）。冪指数αの値は、例えば０．１≦α≦１の範囲内で任意に設定される。

この式６に基づくことで、ゲート開度Ｇｘは、図３（ａ）に太実線Ａ０で示したように、時間ｔｘの経過と共に、厳密には重量推定値Ｗｘ”が増大するに連れて、漸減する。そして、重量推定値Ｗｘ”が第２パラメータ切換重量値Ｗｆ２に達すると、その時点ｔｆ２で、式６に代えて、重量測定値Ｗｘを変数とする次の式７に基づいて、ゲート開度Ｇｘが制御されるようになる。つまり、ゲート開度Ｇｘを制御するパラメータが、重量推定値Ｗｘ”から重量測定値Ｗｘに切り換わる。なお、式７は、式６における重量推定値Ｗｘ”を重量測定値Ｗｘに置き換えたものであり、これ以外は、冪指数αの値を含め、当該式６と同じである。

《式７》
Ｇｘ＝（Ｇ０１−Ｇ０２）・｛（Ｗ０２−Ｗｘ）／（Ｗ０２−Ｗ０１）｝^α+Ｇ０２

従って、この式７に基づくことによっても、式６に基づくときと同様に、ゲート開度Ｇｘは、時間ｔｘの経過と共に、厳密には重量測定値Ｗｘが増大するに連れて、漸減する。

このように、漸減段階においては、ゲート開度Ｇｘが漸減することで、図３（ｂ）に太実線Ｂ０で示したように、重量測定値Ｗｘの増大速度もまた漸減する。その一方で、重量測定値Ｗｘに含まれる初期振動成分は、時間ｔｘの経過と共に減衰する。従って、ゲート開度Ｇｘを制御するパラメータが重量推定値Ｗｘ”から重量測定値Ｗｘに切り換わる時点ｔｆ２で初期振動成分が十分に減衰されていれば、つまりそうなるように第２パラメータ切換重量値Ｗｆ２が設定されれば、当該時点ｔｆ２でのゲート開度Ｇｘの推移（変化）がスムーズになる。

そして、重量測定値Ｗｘが第２切換重量値Ｗ０２に達すると（Ｗｘ≧Ｗ０２）、その時点ｔ０２で、漸減段階から小供給段階に切り換わる。この切り換わり時点ｔ０２でのゲート開度Ｇｘは、式７からも分かるようにＧｘ＝Ｇ０２となる。小供給段階では、このＧ０２というゲート開度Ｇｘに維持され、これに伴い、重量測定値Ｗｘが当該ゲート開度Ｇｘに応じた一定の低速度で増大する。そして、重量測定値Ｗｘが供給停止重量値Ｗｃと一致（Ｗｘ＝Ｗｃ）した時点ｔ０３で、ゲート開度ＧｘはＧｘ＝０とされ、つまり開閉ゲート１６が閉鎖される。これにより、重量測定値Ｗｘは、当該時点ｔ０３から落差量Ｗｄ分だけ増大し、目標重量値Ｗｐに近い最終重量値Ｗｓ（≒Ｗｐ）に収束する。

最終重量値Ｗｓが得られると、詳しくは供給停止時点ｔ０３から所定の安定待ち時間Ｔｓが経過した時点ｔ０４での重量測定値Ｗｘが当該最終重量値Ｗｓとして取得されると、この最終重量値Ｗｓは、上述したディスプレイ２０に表示される。なお、厳密には、最終重量値Ｗｓは、次の式８に基づく移動平均処理によって求められる。この式８において、ｉは、任意のサンプリング番号である。そして、Ｊは、タップ数であり、詳しくは１以上の任意の整数である。

《式８》
Ｗｓ＝｛ΣＷｘ［ｉ−ｊ］／Ｊ｝ ｗｈｅｒｅ ｊ＝０〜｛Ｊ−１｝

この最終重量値Ｗｓが得られた後、上述したシリンダ３８が駆動され、排出ゲート５４が開かれる。これにより、計量ホッパ１４に供給された被計量物１００は、当該排出ゲート５４を介して排出され、例えば図示しない包装袋に収容される。そして、この被計量物１００の排出が終了した時点、詳しくは最終重量値Ｗｓが取得された時点ｔ０４から所定の排出時間Ｔｇを経過した時点ｔ０５で、排出ゲート５４が閉鎖される。これをもって、一連の定量供給が終了する。そして、この一連の定量供給が終了した時点ｔ０５から所定の準備時間Ｔｈを経過した時点ｔ０６で、次の定量供給が開始される。

以上のように、本実施形態によれば、真の供給済重量値Ｗｘ’の推定値である重量推定値Ｗｘ”をパラメータとして、大供給段階から漸減段階への切換タイミングｔ０１が図られる。従って、図３（ｂ）に太実線Ｂ０で示した如く重量測定値Ｗｘに初期振動成分が含まれているとしても、この初期振動成分の影響を全く受けることなく、所期の通りに当該大供給段階から漸減段階への切換タイミングｔ０１が図られる。

また、漸減段階のうちの時点ｔ０１から時点ｔｆ２までの期間、言わば前半期間は、重量推定値Ｗｘ”を変数とする式６に基づいてゲート開度Ｇｘが制御される。従って、この漸減段階の前半期間にまで初期振動成分が尾を引いたとしても、その影響が当該前半期間におけるゲート開度Ｇｘの制御に及ぶことはない。一方、漸減段階のうちの時点ｔｆ２から時点ｔ０２までの後半期間は、重量測定値Ｗｘを変数とする式７に基づいてゲート開度Ｇｘが制御されるが、この後半期間においては、初期振動成分が十分に減衰しているので、当該初期振動成分の影響はない。

なお、初期振動成分の振幅は、大供給段階のゲート開度Ｇ０１に依存するが、本実施形態によれは、上述の如く当該初期振動成分の影響を受けることがない。従って、例えば、当該初期振動成分の影響を受ける上述の第１従来技術に比べて、大供給段階のゲート開度Ｇ０１の増大（Ｇ０１＞Ｇ１１）が可能である。これは、供給時間全体のさらなる短縮化に大きく貢献する。

そして、重量測定値Ｗｘが第２切換重量値Ｗ０２と一致した時点ｔ０２で、漸減段階から小供給段階に切り換わる。この切り換わり時点ｔ０２においては、それまで式７に基づいて漸減していたゲート開度Ｇｘが、これ以降、急にＧ０２という一定値になることから、重量測定値Ｗｘに多少の振動成分が発生する。従って、小供給段階の終点である供給停止時点ｔ０３においては、この振動成分が十分に減衰していることが必要であり、そのための待ち時間を含め、当該小供給段階に掛かる時間Ｔ０（＝ｔ０３−ｔ０２）が適宜に設定され、詳しくは第２切換重量値Ｗ０２と供給停止重量値Ｗｃとの間隔Ｗｅ０（＝Ｗｃ−Ｗ０２）が適宜に設定される。ここで、例えば、被計量物１００の性状等の諸状況が変化し、これにより、ゲート開度Ｇｘと被計量物１００の供給量Ｑとの関係が変化する、と仮定する。この場合、重量測定値Ｗｘが第２切換重量値Ｗ０２に到達する時点、つまり漸減段階から小供給段階に切り換わる時点ｔ０２、は変化するが、当該切り換わり時点ｔ０２での重量測定値Ｗｘは第２切換重量値Ｗ０２と等価（Ｗｘ＝Ｗ０２）であり、言い換えれば小供給段階の上下限重量値である第２切換重量値Ｗ０２と供給停止重量値Ｗｃとの間隔Ｗｅ０は一定である。加えて、小供給段階のゲート開度Ｇ０１は比較的に小さく、つまり供給量Ｑは比較的に小さい。従って、概ね所期の通りの小供給時間Ｔ０が確保される。ゆえに、所期の通りの供給精度が得られると共に、当該小供給時間Ｔ０を含む供給時間全体が長期化することはない。これに対して、上述の第２従来技術では、被計量物の性状等の諸状況が変化すると、漸減段階から小供給段階に切り換わる第２切換時点ｔ２２での重量測定値Ｗｘが変化し、言い換えれば小供給段階の上下限重量値の間隔Ｗｅ２が変化する。これにより、小供給時間Ｔ２が変化し、ひいては供給精度が低下し、或いは供給時間全体が長期化する。本実施形態によれば、そのような不都合は生じない。

即ち、本実施形態によれば、第１従来技術および第２従来技術に比べて、より高速かつ高精度な定量供給を実現することができる。

このような高速かつ高精度な定量供給を実現するべく、ＣＰＵ３２は、上述した制御プログラムに従って、次のように動作する。なお、この動作に入る際に、開閉ゲート１６は閉鎖されており、溜めホッパ１２には所定量（収容高さＨ）の被計量物１００が収容されているものとする。併せて、計量ホッパ１４は空の状態であり、排出ゲート５４は閉鎖されているものとする。

まず、操作キー４２の操作によって自動運転ＯＮの命令が入力されると、ＣＰＵ３２は、図６に示す自動運転タスクのステップＳ１に進む。そして、このステップＳ１において、初期設定処理を行う。詳しくは、後述するＣｍ，ＣｓおよびＣｇという３つのカウンタのカウント値を全てリセットする（０とする）と共に、後述するＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５およびＦ６という６つのフラグのそれぞれに０を設定する。そして、このステップＳ１の実行後、ステップＳ３に進み、後述する割込タスクの実行を開始する。

さらに、ＣＰＵ３２は、ステップＳ５に進み、ゲート開度ＧｘをＧｘ＝Ｇ０１とするための準備を行い、要するに上述したゲート制御信号Ｓｇを生成する準備をする。そして、ステップＳ７に進み、当該ゲート制御信号Ｓｇを生成し、つまり開閉ゲート１６を制御する。これにより、大供給段階が開始される。

ステップＳ７の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ９に進む。そして、このステップＳ９において、重量測定値Ｗｘと第１パラメータ切換重量値Ｗｆ１とを比較する。なお、重量測定値Ｗｘは、後述する割込タスクにおいて取得される今現在（厳密には最新）の重量測定値Ｗｘである。このステップＳ９は、重量測定値Ｗｘが第１パラメータ切換重量値Ｗｆ１以上（Ｗｘ≧Ｗｆ１）となるまで繰り返される。そして、当該重量測定値Ｗｘが第１パラメータ切換重量値Ｗｆ１以上になると、ＣＰＵ３２は、真の供給済み重量値Ｗｘ’の推定を開始するべく、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、ＣＰＵ３２は、Ｆ１というフラグに１を設定する。このフラグＦ１は、供給済み重量値Ｗｘ’の推定が開始されたか否かを表す指標であり、厳密には重量推定値Ｗｘ”の算出に必要な重量測定値Ｗｘの記憶が開始されたか否かを表す指標である。例えば、この言わば推定開始フラグＦ１がＦ１＝１であれば、供給済み重量値Ｗｘ’の推定が開始されたこと、厳密には重量推定値Ｗｘ”の算出に必要な重量測定値Ｗｘの記憶が開始されたこと、を表す。一方、そうでないときは、当該推定開始フラグＦ１はＦ１＝０とされる。

ステップＳ１１の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１３に進み、重量測定値Ｗｘの記憶数が重量推定値Ｗｘ”の算出に必要な｛ｎ＋１｝個に達したか否かを判定し、詳しくは後述するアドレスポインタＡＰの値がｎ以上（ＡＰ≧ｎ）であるか否かを判定する。なお、アドレスポインタＡＰの値は、重量測定値Ｗｘの記憶順を表し、割込タスクにより管理される。このステップＳ１３は、アドレスポインタＡＰの値がｎ以上になるまで繰り返され、当該アドレスポインタＡＰの値がｎ以上になると、つまり重量測定値Ｗｘの記憶数が｛ｎ＋１｝個に達すると、ＣＰＵ３２は、図７のステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、ＣＰＵ３２は、アドレスポインタＡＰの値をＣｐというカウンタのカウント値にコピーする。つまり、このステップＳ１５においては、当該カウント値Ｃｐにｎという値が設定される。なお、カウント値Ｃｐは、この後に説明するように、重量推定値Ｗｘ”を更新させるのに用いられる。

ステップＳ１５の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１７に進み、アドレスポインタＡＰの値と上述のカウント値Ｃｐとを比較する。このステップＳ１７は、アドレスポインタＡＰの値がカウント値Ｃｐ以上（ＡＰ≧Ｃｐ）になるまで繰り返される。そして、アドレスポインタＡＰの値がカウント値Ｃｐ以上になると、ＣＰＵ３２は、重量推定値Ｗｘ”を算出するべく、ステップＳ１９に進む。なお、このステップＳ１７が初めて実行されるときは、上述のステップＳ１５が実行された直後であるので、アドレスポインタＡＰの値とカウント値Ｃｐとはいずれもｎ（ＡＰ＝Ｃｐ＝ｎ）であり、ゆえに、ＣＰＵ３２は、即座にステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、ＣＰＵ３２は、現時点で記憶されている重量測定値Ｗｘのうち最も直近に記憶された（つまり今現在の）重量測定値Ｗｘ［ＡＰ］を含む過去の｛ｎ＋１｝個の重量測定値Ｗｘ［ＡＰ−ｎ］〜Ｗｘ［ＡＰ］に基づいて、今現在の重量推定値Ｗｘ”を求める。具体的には、上述の式５に倣って、次の式９を組み立てる。

《式９》
Ｗｘ［ＡＰ−ｎ］＝ａ１［ＡＰ］・｛ＡＰ−ｎ｝＋ａ２［ＡＰ］
Ｗｘ［ＡＰ−ｎ＋１］＝ａ１［ＡＰ］・｛ＡＰ−ｎ＋１｝＋ａ２［ＡＰ］
：
Ｗｘ［ＡＰ−１］＝ａ１［ＡＰ］・｛ＡＰ−１｝＋ａ２［ＡＰ］
Ｗｘ［ＡＰ］＝ａ１［ＡＰ］・ＡＰ＋ａ２［ＡＰ］

そして、ＣＰＵ３２は、この式５で表される｛ｎ＋１｝個の１次関数式を用いた最小２乗法によって、各１次関数式に共通する定数ａ１［ＡＰ］およびａ２［ＡＰ］を求める。さらに、この定数ａ１［ＡＰ］およびａ２［ＡＰ］を上述の式３に準拠する次の式１０に代入することによって、今現在の重量推定値Ｗｘ”を求める。

《式１０》
Ｗｘ”＝ａ１［ＡＰ］・ＡＰ＋ａ２［ＡＰ］

このようにして今現在の重量推定値Ｗｘ”を求めた後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ２１に進み、当該重量推定値Ｗｘ”と第１切換重量値Ｗ０１とを比較する。ここで、例えば、重量推定値Ｗｘ”が第１切換重量値Ｗ０１以上（Ｗｘ”≧Ｗ０１）であるとき、ＣＰＵ３２は、ステップＳ２３に進み、上述の式６に基づいてゲート開度Ｇｘを算出する。そして、ステップＳ２５に進み、当該ゲート開度Ｇｘに基づいて開閉ゲート１６を制御し、つまりゲート制御信号Ｓｇを生成する。これにより、漸減段階が開始され、詳しくは重量推定値Ｗｘ”をパラメータとする当該漸減段階の前半期間に入る。そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ２７に進む。なお、ステップＳ２１において重量推定値Ｗｘ”が第１切換重量値Ｗ０１よりも小さい（Ｗｘ”＜Ｗ０１）ときは、ＣＰＵ３２は、ステップＳ２３およびステップＳ２５をスキップして、直接、ステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７において、ＣＰＵ３２は、上述した重量推定値Ｗｘ”の更新用カウンタのカウント値Ｃｐを１だけインクリメントする。要するに、当該カウント値Ｃｐを、今現在のアドレスポインタＡＰの値よりも１だけ大きくする。そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ２９に進み、今現在の重量推定値Ｗｘ”と第２パラメータ切換重量値Ｗｆ２とを比較する。

このステップＳ２９において、例えば、今現在の重量推定値Ｗｘ”が第２パラメータ切換重量値Ｗｆ２よりも小さい（Ｗｘ”＜Ｗｆ２）とき、ＣＰＵ３２は、新たな（次の）重量推定値Ｗｘ”を求めるべく、つまり当該重量推定値Ｗｘ”をパラメータとするゲート開度Ｇｘの制御を継続するべく、ステップＳ１７に戻る。一方、今現在の重量推定値Ｗｘ”が第２パラメータ切換重量値Ｗｆ２以上（Ｗｘ”≧Ｗｆ２）であるときは、当該重量推定値Ｗｘ”に代えて、重量測定値Ｗｘをパラメータとしてゲート開度Ｇｘを制御するべく、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１において、ＣＰＵ３２は、Ｆ２というフラグに１を設定する。このフラグＦ２は、ゲート開度Ｇｘの制御パラメータが重量推定値Ｗｘ”から重量測定値Ｗｘに切り換わったか否かを表す指標である。例えば、この言わばパラメータ切換フラグＦ２がＦ２＝０であるときは、当該制御パラメータが重量推定値Ｗｘ”から重量測定値Ｗｘに切り換わる前であることを表す。一方、当該フラグＦ２がＦ２＝１であるときは、制御パラメータが重量推定値Ｗｘ”から重量測定値Ｗｘに切り換わった（厳密にはこれから切り換えられる）ことを表す。

ステップＳ３１の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ３３に進む。そして、このステップＳ３３において、上述の式７に基づいてゲート開度Ｇｘを算出する。さらに、ＣＰＵ３２は、ステップＳ３５に進み、当該ゲート開度Ｇｘに基づいて開閉ゲート１６を制御し、つまりゲート制御信号Ｓｇを生成する。これにより、重量測定値Ｗｘをパラメータとする漸減段階の後半期間に入る。そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７において、ＣＰＵ３２は、重量測定値Ｗｘと第２切換重量値Ｗ０２とを比較する。ここで、例えば、重量測定値Ｗｘが第２切換重量値Ｗ０２よりも小さい（Ｗｘ＜Ｗ０２）ときは、式７に基づくゲート開度Ｇｘの制御を継続するべく、ステップＳ３３に戻る。一方、重量測定値Ｗｘが第２切換重量値Ｗ０２以上（Ｗｘ≧Ｗ０２）であるときは、図８のステップＳ３９に進む。

ステップＳ３９に進むと、ＣＰＵ３２は、ゲート開度ＧｘをＧｘ＝Ｇ０２とするためのゲート制御信号Ｓｇを生成する準備を行う。そして、ステップＳ４１に進み、当該ゲート制御信号Ｓｇを生成して、開閉ゲート１６を制御する。これにより、小供給段階が開始される。

さらに、ＣＰＵ３２は、ステップＳ４３に進み、重量測定値Ｗｘと供給停止重量値Ｗｃとを比較する。このステップＳ４３は、重量測定値Ｗｘが供給停止重量値Ｗｃ以上（Ｗｘ≧Ｗｃ）になるまで繰り返される。そして、当該重量測定値Ｗｘが供給停止重量値Ｗｃ以上になると、ＣＰＵ３２は、開閉ゲート１６を閉鎖するべく、ステップＳ４５に進む。

ステップＳ４５において、ＣＰＵ３２は、ゲート開度ＧｘをＧｘ＝０とするためのゲート制御信号Ｓｇを生成する準備を行う。そして、ステップＳ４７に進み、当該ゲート制御信号Ｓｇを生成して、開閉ゲート１６を制御する。これにより、開閉ゲート１６が閉鎖される。

そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ４９に進み、Ｆ３というフラグに１を設定する。このフラグＦ３は、上述した最終重量値Ｗｓを得るための安定待ち動作が開始されたか否かを表す指標であり、例えば、当該フラグＦ３がＦ３＝１であるときは、安定待ち動作が開始されたことを表す。そうでないときは、当該フラグＦ３はＦ３＝０とされる。

ステップＳ４９の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ５１に進む。そして、このステップＳ５１において、Ｆ４というフラグがＦ４＝１であるか否かを判定する。このフラグＦ４は、上述の安定待ち動作が終了したか否かを表す指標であり、割込タスクによって管理される。例えば、この安定待ち終了フラグＦ４がＦ４＝１であるときは、安定待ち動作が終了したことを表し、当該フラグＦ４がＦ４＝０であるときは、安定待ち動作が未だ終了していないことを表す。このステップＳ５１は、安定待ち終了フラグＦ４がＦ４＝１となるまで、つまり安定待ち動作が終了するまで、継続される。そして、安定待ち動作が終了すると、ＣＰＵ３２は、ステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３において、ＣＰＵ３２は、上述した式８に基づいて最終重量値Ｗｓを算出する。そして、ステップＳ５５に進み、当該最終重量値Ｗｓをディスプレイ２０に表示する。なお、このディスプレイ２０への最終重量値Ｗｓの表示は、一定期間にわたって、例えば次の定量供給が開始される直前まで、行われる。また、最終重量値Ｗｓは、図示しない印刷装置や選別装置等の外部装置に出力することも可能である。

ステップＳ５５の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ５７に進み、排出ゲート５４を開放するようシリンダ３８を制御し、つまり排出制御信号Ｓｃを生成する。これにより、計量ホッパ１４内の被計量物１００が当該計量ホッパ１４から排出される。

そして、ＣＰＵ３２は、ステップＳ５９に進み、Ｆ５というフラグがＦ５＝１であるか否かを判定する。このフラグＦ５は、計量ホッパ１４内の被計量物１００の排出が終了したか否かを表す指標であり、これもまた、割込タスクによって管理される。例えば、この排出終了フラグＦ５がＦ５＝１であるときは、計量ホッパ１４内の被計量物１００の排出が終了したことを表し、当該フラグＦ５がＦ５＝０であるときは、被計量物１００の排出が終了していないことを表す。このステップＳ５９は、排出終了フラグＦ５がＦ５＝１となるまで、つまり計量ホッパ１４内の被計量物１００の排出が終了するまで、継続される。そして、被計量物１００の排出が終了すると、ＣＰＵ３２は、ステップＳ６１に進み、排出ゲート５４を閉鎖するようシリンダ３８を制御する。

ステップＳ６１の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ６３に進み、Ｆ６というフラグがＦ６＝１であるか否かを判定する。このフラグＦ６は、排出ゲート５４が完全に閉鎖されたこと、言い換えれば一連（１回）の定量供給が終了したこと、を表す指標であり、これもまた、割込タスクによって管理される。例えば、この言わば１バッチ終了フラグＦ６がＦ６＝１であるときは、一連の定量供給が終了したことを表し、当該フラグＦ６がＦ６＝０であるときは、定量供給が終了していないことを表す。このステップＳ６３は、１バッチ終了フラグＦ６がＦ６＝１となるまで、つまり一連の定量供給が終了するまで、継続される。そして、一連の定量供給が終了すると、ＣＰＵ３２は、ステップＳ６５に進む。

ステップＳ６５において、ＣＰＵ３２は、全てのフラグＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５およびＦ６に０を設定する。そして、ステップＳ６７に進み、操作キー４２の操作によって自動運転ＯＦＦの命令が入力された（または入力されている）か否かを判定する。このステップＳ６７において、例えば、自動運転ＯＦＦの命令が入力されていない場合、ＣＰＵ３２は、改めて次の定量供給を開始するべく、図６のステップＳ５に戻る。一方、自動運転ＯＦＦの命令が入力された場合は、ステップＳ６９に進み、割込タスクを終了する。これをもって、ＣＰＵ３２は、自動運転タスクを終了する。

続いて、割込タスクについて詳しく説明する。この割込タスクは、クロックパルスＣＬＫの立ち上がり（または立ち下がり）に合わせて行われる。即ち、クロックパルスＣＬＫの立ち上がりが到来すると、ＣＰＵ３２は、図９のステップＳ１０１に進む。そして、このステップＳ１０１において、上述の１バッチ終了フラグＦ６がＦ６＝０であるか否か、つまり一連の定量供給が行われている最中であるか否か、を判定する。ここで、例えば、当該１バッチ終了フラグＦ６がＦ６＝１である場合、つまり一連の定量供給が終了した場合は、一旦、この割込タスクを終了する。一方、１バッチ終了フラグＦ６がＦ６＝０である場合、つまり一連の定量供給が行われている最中である場合は、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ３２は、排出終了フラグＦ５がＦ５＝０であるか否か、つまり計量ホッパ１４内の被計量物１００の排出が未了であるか否か、を判定する。ここで、例えば、当該排出終了フラグＦ５がＦ５＝０である場合、つまり計量ホッパ１４内の被計量物１００の排出が未了である場合は、ステップＳ１０５に進む。なお、排出終了フラグＦ５がＦ５＝１である場合、つまり計量ホッパ１４内の被計量物１００の排出が終了した場合については、後で詳しく説明する。

ステップＳ１０５に進むと、ＣＰＵ３２は、安定待ち終了フラグＦ４がＦ４＝０であるか否か、つまり安定待ち動作が未だ終了していないか否か、を判定する。ここで、例えば、当該安定待ち終了フラグＦ４がＦ４＝０である場合、つまり安定待ち動作が未了である場合は、ステップＳ１０７に進む。なお、安定待ち終了フラグＦ４がＦ４＝１である場合、つまり安定待ち動作が終了した場合については、後で詳しく説明する。

ステップＳ１０７において、ＣＰＵ３２は、Ａ／Ｄ変換回路２６から入出力インタフェース回路３０経由でデジタル荷重検出信号Ｗｙを取得する。そして、ステップＳ１０９に進み、当該デジタル荷重検出信号Ｗｙに基づいて重量測定値Ｗｘを求める。

さらに、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１１１に進み、安定待ち開始フラグＦ３がＦ３＝０であるか否か、つまり安定待ち動作が未だ開始されていないか否か、を判定する。ここで、例えば、当該安定待ち開始フラグＦ３がＦ３＝０である場合、つまり安定待ち動作が未開始である場合は、ステップＳ１１３に進む。なお、安定待ち開始フラグＦ３がＦ３＝１である場合、つまり安定待ち動作が開始された（または開始されている）場合については、後で詳しく説明する。

ステップＳ１１３において、ＣＰＵ３２は、パラメータ切換フラグＦ２がＦ２＝０であるか否か、つまり漸減段階におけるゲート開度Ｇｘの制御パラメータが重量推定値Ｗｘ”から重量測定値Ｗｘに切り換わる前であるか否か、を判定する。ここで、例えば、当該パラメータ切換フラグＦ２がＦ２＝０であるとき、つまり漸減段階におけるゲート開度Ｇｘの制御パラメータが重量推定値Ｗｘ”から重量測定値Ｗｘに切り換わる前であるときは、ステップＳ１１５に進む。一方、パラメータ切換フラグＦ２がＦ２＝１であるとき、つまり漸減段階におけるゲート開度Ｇｘの制御パラメータが重量推定値Ｗｘ”から重量測定値Ｗｘに切り換わった後のときは、一旦、この割込タスクを終了する。

ステップＳ１１５に進んだＣＰＵ３２は、推定開始フラグＦ１がＦ１＝０であるか否か、つまり供給済み重量値Ｗｘ’の推定（厳密には重量推定値Ｗｘ”の算出に必要な重量測定値ｗＸの記憶）が開始されていないか否か、を判定する。ここで、例えば、当該推定開始フラグＦ１がＦ１＝０であるとき、つまり供給済み重量値Ｗｘ’の推定が未開始であるときは、ステップＳ１１７に進む。そして、このステップＳ１１７において、上述のアドレスポインタＡＰに０という値を設定する。さらに、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１１９に進み、今現在の重量測定値Ｗｘを当該アドレスポインタＡＰの値に対応する推定用の重量測定値Ｗｘ［ＡＰ］として記憶する。そして、一旦、割込タスクを終了する。

一方、ステップＳ１１５において、推定開始フラグＦ１がＦ１＝１であるとき、つまり供給済み重量値Ｗｘ’の推定が開始されている（または開始された）ときは、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１２１に進む。そして、このステップＳ１２１において、上述したＣｍというカウンタのカウント値を１だけインクリメントする。なお、このカウント値Ｃｍは、次に説明するように、重量測定値Ｗｘの記憶周期Ｔｄを測定するのに用いられる。

ステップＳ１２１の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１２３に進み、上述の記憶周期Ｔｄ測定用のカウント値Ｃｍと当該記憶周期Ｔｄの決定要素である整数ｍの値とを比較する。ここで、例えば、当該カウント値Ｃｍが整数ｍの値と等価（Ｃｍ＝ｍ）であるとき、つまり１回の記憶周期Ｔｄが経過したときは、ステップＳ１２５に進む。一方、当該カウント値Ｃｍが整数ｍの値と等価でない（Ｃｍ≠ｍ；実際にはＣｍ＜ｍ）とき、つまり１回の記憶周期Ｔｄが未だ経過していないときは、一旦、この割込タスクを終了する。

ステップＳ１２５において、ＣＰＵ３２は、記憶周期Ｔｄ測定用のカウント値Ｃｍをリセットする。そして、ステップＳ１２７に進み、アドレスポインタＡＰの値を１だけインクリメントした後、当該アドレスポインタＡＰの値に対応する推定用重量測定値Ｗｘ［ＡＰ］を記憶するべく、上述のステップＳ１１９に進む。

なお、上述のステップＳ１１１において、安定待ち開始フラグＦ３がＦ３＝１である場合、つまり安定待ち動作が開始された（または開始されている）場合は、ＣＰＵ３２は、図１０のステップＳ１２９に進む。そして、このステップＳ１２９において、上述した式８に基づいて最終重量値Ｗｓを算出するための図示しないシフトレジスタに今現在の重量測定値Ｗｘを記憶する。

ステップＳ１２９の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１３１に進む。そして、このステップＳ１３１において、上述のＣｓというカウンタのカウント値を１だけインクリメントする。なお、このカウント値Ｃｓは、次に説明するように、安定待ち時間Ｔｓを測定するのに用いられる。

ステップＳ１３１の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１３３に進み、上述の安定待ち時間Ｔｓ測定用のカウント値Ｃｓと安定待ち時間Ｔｓ（厳密には安定待ち時間ＴｓをクロックパルスＣＬＫの周期ΔＴの整数倍に換算した値）とを比較する。ここで、例えば、当該カウント値Ｃｓが安定待ち時間Ｔｓの値と等価（Ｃｓ＝Ｔｓ）であるとき、つまり安定待ち時間Ｔｓが経過したときは、ステップＳ１３５に進む。一方、当該カウント値Ｃｓが安定待ち時間Ｔｓの値と等価でない（Ｃｓ≠Ｔｓ；実際にはＣｓ＜Ｔｓ）とき、つまり安定待ち時間Ｔｓが未だ経過していないときは、一旦、割込タスクを終了する。

ステップＳ１３５において、ＣＰＵ３２は、安定待ち終了フラグＦ４に１を設定する。そして、ステップＳ１３７に進み、安定待ち時間Ｔｓ測定用のカウント値Ｃｓをリセットして、一旦、割込タスクを終了する。

また、上述のステップＳ１０５において、安定待ち終了フラグＦ４がＦ４＝１である場合、つまり安定待ち動作が終了した場合は、ＣＰＵ３２は、図１０のステップＳ１３９に進む。そして、このステップＳ１３９において、上述したＣｇというカウンタのカウント値を１だけインクリメントする。なお、このカウント値Ｃｇは、次に説明するように、排出ゲート５４の開閉動作を管理するのに用いられ、詳しくは排出時間Ｔｇおよび準備時間Ｔｈを測定するのに用いられる。

ステップＳ１３９の実行後、ＣＰＵ３２は、ステップＳ１４１に進み、上述の排出ゲート５４管理用のカウント値Ｃｇと排出時間Ｔｇ（厳密には排出時間ＴｇをクロックパルスＣＬＫの周期ΔＴの整数倍に換算した値）とを比較する。ここで、例えば、当該カウント値Ｃｇが排出時間Ｔｇの値と等価（Ｃｇ＝Ｔｇ）である場合、つまり排出時間Ｔｇが経過した場合は、ステップＳ１４３に進む。一方、当該カウント値Ｃｇが排出時間Ｔｇの値と等価でない（Ｃｇ≠Ｔｇ；実際にはＣｇ＜Ｔｇ）場合、つまり排出時間Ｔｇが未だ経過していない場合は、一旦、割込タスクを終了する。

ステップＳ１４３において、ＣＰＵ３２は、排出終了フラグＦ５に１を設定する。そして、ステップＳ１４５に進み、排出ゲート５４管理用のカウント値Ｃｇをリセットして、一旦、割込タスクを終了する。

さらに、上述のステップＳ１０３において、排出終了フラグＦ５がＦ５＝１である場合、つまり計量ホッパ１４内の被計量物１００の排出が終了した場合は、ＣＰＵ３２は、図１０のステップＳ１４７に進む。そして、このステップＳ１４７において、排出ゲート５４管理用のカウント値Ｃｇを１だけインクリメントした後、ステップＳ１４９に進む。

ステップＳ１４９において、ＣＰＵ３２は、排出ゲート５４管理用のカウント値Ｃｇと準備時間Ｔｈ（厳密には準備時間ＴｈをクロックパルスＣＬＫの周期ΔＴの整数倍に換算した値）とを比較する。ここで、例えば、当該カウント値Ｃｇが準備時間Ｔｈの値と等価（Ｃｇ＝Ｔｈ）である場合、つまり準備時間Ｔｈが経過した場合は、ステップＳ１５１に進む。一方、当該カウント値Ｃｇが準備時間Ｔｈの値と等価でない（Ｃｇ≠Ｔｈ；実際にはＣｇ＜Ｔｈ）場合、つまり準備時間Ｔｈが経過していない場合は、一旦、割込タスクを終了する。

ステップＳ１５１に進んだＣＰＵ３２は、ここで、１バッチ終了フラグＦ６に１を設定する。そして、上述のステップＳ１４５に進み、排出ゲート５４管理用のカウント値Ｃｇをリセットして、割込タスクを終了する。

このようにＣＰＵ３２が動作することによって、上述した高速かつ高精度な定量供給が実現される。

なお、本実施形態においては、図５を参照しながら説明したように、重量測定値Ｗｘの記憶開始時点ｔｆ１から推定用重量値取得期間Ｔｃ（＝ｎ・Ｔｄ）が経過した時点ｔａで初めて重量推定値Ｗｘ”が得られる。言い換えれば、当該時点ｔａよりも前には重量推定値Ｗｘ”が得られない。そこで、当該時点ｔａよりも前に重量推定値Ｗｘ”が得られるようにするべく、次のような対策を講じてもよい。

即ち、図１１に示すように、｛ｎ＋１｝個よりもｐ（ｐ；１≦ｐ＜ｎを満足する整数）個だけ少ない｛ｎ＋１−ｐ｝個の重量測定値Ｗｘが記憶された時点、つまり重量測定値Ｗｘの記憶開始時点ｔｆ１から推定用重量値取得期間Ｔｃよりも短いＴｃ’（＝｛ｎ−ｐ｝・Ｔｄ＜Ｔｃ）という期間が経過した時点ｔａ’で、当該｛ｎ＋１−ｐ｝個の重量測定値Ｗｘに基づいて最初の重量推定値Ｗｘ”［１］が求められるようにする。この｛ｎ＋１−ｐ｝個の重量測定値Ｗｘに基づく重量推定値Ｗｘ”［１］の算出要領は、上述した｛ｎ＋１｝個の重量測定値Ｗｘに基づく算出要領と同様である。そして、これ以降、｛ｎ＋２−ｐ｝個，｛ｎ＋３−ｐ｝個，…というように重量測定値Ｗｘの数を１つずつ増やして、同様の要領で重量推定値Ｗｘ”［２］，Ｗｘ”［３］，…が順次求められるようにする。そして、重量測定値Ｗｘの記憶数が｛ｎ＋１｝に到達した時点ｔａ以降は、当該｛ｎ＋１｝個の重量測定値Ｗｘに基づいて、重量推定値Ｗｘ”が求められるようにする。なお、図１１は、整数ｎがｎ＝８であり、減算分の整数ｐがｐ＝３の場合を例示している。

また、これとは別に、例えば図１２に示すように、初期振動成分を含む重量測定値Ｗｘの極値Ｗｘｍａｘ１，Ｗｘｍｉｎ１，…を利用して、最初の重量推定値Ｗｘ”［１］が求められるようにしてもよい。即ち、被計量物１００の供給開始直後は、当該極値（位相）Ｗｘｍａｘ１，Ｗｘｍｉｎ１，…が明確であるので、まず、このうちの第１極大値Ｗｘｍａｘ１と第１極小値Ｗｘｍｉｎ１とを特定する。そして、これら第１極大値Ｗｘｍａｘ１と第１極小値Ｗｘｍｉｎ１との間を｛β：γ｝という適当な比率で分割した値が、最初の重量推定値Ｗｘ”［１］として求められてもよい。つまり、次の式１１に基づいて当該最初の重量推定値Ｗｘ”［１］が求められてもよい。

《式１１》
Ｗｘ”［１］＝Ｗｘｍｉｎ１＋｛γ／（β+γ）｝・（Ｗｘｍａｘ１−Ｗｘｍｉｎ１）

このようにすれば、第１極小値Ｗｘｍｉｎ１が特定された時点ｔａ”（厳密にはこの時点ｔａ”から多少の演算時間が経過した時点）で最初の重量推定値Ｗｘ”［１］が求められる。そして、この時点ｔａ”が推定用重量値取得期間Ｔｃの経過時点ｔａよりも前であれば、当該推定用重量値取得期間Ｔｃの経過時点ｔａよりも前に最初の重量推定値Ｗｘ”［１］が得られることになる。なお、時点ｔａ以降は、上述の如く｛ｎ＋１｝個の重量測定値Ｗｘに基づいて重量推定値Ｗｘ”が求められるものとする。また、図１２においては、当該時点ｔａよりも後に第２極大値Ｗｘｍａｘ２以降の極値Ｗｘｍａｘ２，Ｗｘｍｉｎ２，…が現れるが、これらの極値Ｗｘｍａｘ２，Ｗｘｍｉｎ２，…のいくつかが時点ｔａよりも前に現れる場合には、それらのうちの互いに隣り合うものを利用して、２番目以降の重量推定値Ｗｘ”［２］，Ｗｘ”［３］，…が求められてもよい。例えば、第１極小値Ｗｘｍｉｎ１と第２極大値Ｗｘｍａｘ２とを利用すれば、次の式１２に基づくことで、２番目の重量推定値Ｗｘ”［２］が求められる。

《式１２》
Ｗｘ”［２］＝Ｗｘｍａｘ２−｛β／（β+γ）｝・（Ｗｘｍａｘ２−Ｗｘｍｉｎ１）

なお、｛β：γ｝という比率は、被計量物１００の供給開始時点（ｔｘ＝０）に近いうちは、βの値の方がγの値よりも大きい（β＞γ）ものとし、例えば上述の式１１においては｛β：γ｝＝｛３：１｝程度とするのが好ましい。そして、時間ｔｘが経過するに連れて、当該比率｛β：γ｝は｛β：γ｝＝｛１：１｝に近づくようにするのが好ましい。

さらに、本実施形態においては、漸減段階にあるとき、特にその前半期間（ｔ０１〜ｔｆ２）では、上述した式６に基づいてゲート開度Ｇｘが制御されるようにしたが、これに限らない。例えば、当該式６に代えて、次の式１３で表される２次関数式に基づいてゲート開度Ｇｘが制御されてもよい。

《式１３》
Ｇｘ＝ｂ１・Ｗｘ”^２＋ｂ２・Ｗｘ”＋ｂ３

なお、この式１３におけるｂ１，ｂ２およびｂ３は、いずれも定数であり、次の３つの条件が満足されるように決定される。即ち、第１の条件として、重量推定値Ｗｘ”がＷｘ”＝Ｗ０１であるときに、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝Ｇ０１であることが、要求される。そして、この重量推定値Ｗｘ”がＷｘ”＝Ｗ０１であるときのゲート開度Ｇ０１が当該ゲート開度Ｇｘの最大値であることが、第２の条件とされる。さらに、第３の条件として、重量推定値Ｗｘ”がＷｘ”＝Ｗ０２であるときに、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝Ｇ０２であることが、要求される。

そして、漸減段階の後半期間（ｔｆ２〜ｔ０２）についても、上述の式７に代えて、式６に準拠する次の式１４に基づいてゲート開度Ｇｘが制御されてもよい。なお、この式１４は、式１３における重量推定値Ｗｘ”を重量測定値Ｗｘに置き換えたものであり、これ以外は、各定数ｂ１，ｂ２およびｂ３を含め、当該式１３と同じである。

《式１４》
Ｇｘ＝ｂ１・Ｗｘ^２＋ｂ２・Ｗｘ＋ｂ３

このように、式６および式７に代えて、式１３および式１４に基づくことによっても、当該式６および式７に基づくときと同様にゲート開度Ｇｘが制御される。

これとは別に、漸減段階の前半期間（ｔ０１〜ｔｆ２）では、次の式１５で表される３次関数式に基づいてゲート開度Ｇｘが制御され、後半期間（ｔｆ２〜ｔ０２）では、当該式１５に準拠する式１６に基づいてゲート開度Ｇｘが制御されてもよい。

《式１５》
Ｇｘ＝ｃ１・Ｗｘ”^３＋ｃ２・Ｗｘ”^２＋ｃ３・Ｗｘ”＋ｃ４

《式１６》
Ｇｘ＝ｃ１・Ｗｘ^３＋ｃ２・Ｗｘ^２＋ｃ３・Ｗｘ＋ｃ４

なお、これらの式１５および式１６におけるｃ１，ｃ２，ｃ３およびｃ４は、いずれも定数であり、次の４つの条件が満足されるように決定される。即ち、第１の条件として、式１５における重量推定値Ｗｘ”がＷｘ”＝Ｗ０１であるときに、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝Ｇ０１であることが、要求される。そして、この重量推定値Ｗｘ”がＷｘ”＝Ｗ０１であるときのゲート開度Ｇ０１が当該ゲート開度Ｇｘの最大値であることが、第２の条件とされる。さらに、第３の条件として、重量推定値Ｗｘ”がＷｘ”＝Ｗ０２であるときに、ゲート開度ＧｘがＧｘ＝Ｇ０２であることが、要求される。そして、この重量推定値Ｗｘ”がＷｘ”＝Ｗ０２であるときのゲート開度Ｇ０２が当該ゲート開度Ｇｘの最小値であることが、第４の条件とされる。式１６についても、同じ定数ｃ１，ｃ２，ｃ３およびｃ４が適用される。

これらの式１５および式１６に基づく制御によれば、ゲート開度Ｇｘは、時間ｔｘの経過に対して概略Ｓ字状に推移する。詳しくは、経過時間ｔｘに対するゲート開度Ｇｘの変化率、言わば漸減速度ｄＧｘ／ｄｔｘが、最初はまず漸増し、その後、漸減するように、当該ゲート開度Ｇｘが推移する。これにより、特に、漸減段階から小供給段階に切り換わる時点ｔ０２でのゲート開度Ｇｘの変化が連続的（スムーズ）になり、当該切り換わり時点ｔ０２前後の被計量物１００の供給量Ｑ差が低減される。この結果、当該切り換わり時点ｔ０２での振動成分の発生が抑制される。これは、小供給時間Ｔ０のさらなる短縮化、ひいては当該小供給時間Ｔ０を含む供給時間全体のさらなる短縮化、に大きく貢献する。

また、本実施形態においては、樹脂ペレットやグラニュー糖のように流動性の高い粉粒状の被計量物１００を取り扱う定量計量装置１０を例に挙げたが、これに限らない。例えば、当該樹脂ペレットやグラニュー糖よりも流動性の低い被計量物や、粘性のある被計量物等を取り扱う装置にも、本発明を適用することができる。特に、粘性のある被計量物を取り扱う場合には、当該被計量物がスクリューフィーダによって溜めホッパから計量ホッパへ供給される構成であってもよい。

加えて、本実施形態においては、溜めホッパ１２の下方に計量ホッパ１４が配置され、この計量ホッパ１４に付属されたロードセル１８等の荷重センサの出力Ｗｙに基づいて、当該計量ホッパ１４内の被計量物１００の供給済み重量値Ｗｘ’が測定される構成を例に挙げたが、これに限らない。例えば、溜めホッパ１２側にロードセル１８等の荷重センサが設けられ、この荷重センサの出力に基づいて、当該溜めホッパ１２から排出された被計量物１００の排出済み重量値が測定される構成に、本発明を適用してもよい。

さらに、開閉ゲート１６を駆動する手段として、サーボモータ４４を採用したが、これに限らない。例えば、当該サーボモータ４４に代えて、ステッピングモータを採用してもよい。この場合、サーボアンプ回路３６に代えて、ステッピングモータ用のドライブ回路が用いられる。また、回転角度検出手段としてのポテンショメータ５２が不要となる。従って、図１に示した構成に比べて、定量供給装置１０全体の構成が簡素化される。ただし、ステッピングモータの脱調を防ぐために、特に、当該ステッピングモータの駆動時における回転速度（ステップ数）を徐々に変化させる等の適宜の工夫が必要になる。そして、ステッピングモータ等のモータ以外にも、上述したシリンダ３８のような他の駆動手段を採用してもよい。

また、大供給段階、中供給段階としての漸減段階および小供給段階という３つの段階に分けて被計量物１００が供給される場合について説明したが、これに限らない。例えば、漸減段階および小供給段階の２段階で被計量物１００が供給されてもよいし、４段階以上のより多くの段階に分けて被計量物１００が供給されてもよい。いずれにしても、初期振動成分の影響や、被計量物１００の性状等の諸状況が変化することによる影響を受けないように、ゲート開度Ｇｘの制御パラメータを重量推定値Ｗｘ”と重量測定値Ｗｘとに適宜に切り換えることが、肝要である。

１０ 定量供給装置
１２ 溜めホッパ
１４ 計量ホッパ
１６ 開閉ゲート
１８ ロードセル
２２ 制御装置
３２ ＣＰＵ
４４ サーボモータ

Claims (4)

1. 所定の物理量をパラメータとして被計量物を連続的に供給すると共に最終的に所定重量分の該被計量物を供給する定量供給装置において、
   供給制御信号に従って上記被計量物の供給を行う供給手段と、
   上記供給手段による供給済みの上記被計量物の重量を一定周期で測定する重量測定手段と、
   上記重量測定手段による現在から過去へ所定期間遡った該所定期間における複数の重量測定値に基づいて該現在の上記供給済みの被計量物の重量を該被計量物の供給開始時点からの経過時間の関数として推定する推定手段と、
   上記推定手段による重量推定値を上記パラメータとして上記供給制御信号を生成する供給制御手段と、
   を具備することを特徴とする、定量供給装置。
2. 上記所定期間は上記重量測定手段の固有振動周期よりも長い、
   請求項１に記載の定量供給装置。
3. 上記推定手段は上記被計量物の供給開始時点からの経過時間が上記重量測定手段の固有振動周期よりも短い期間については上記所定期間を該固有振動周期よりも短縮して推定を行う、
   請求項２に記載の定量供給装置。
4. 上記供給制御手段は上記被計量物の供給が行われている最中の所定の時点以降について上記重量推定値に代えて上記重量測定値を上記パラメータとして上記供給制御信号を生成する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の定量供給装置。

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