JP5616820B2

JP5616820B2 - 計量装置

Info

Publication number: JP5616820B2
Application number: JP2011036112A
Authority: JP
Inventors: 田村　淳一; 淳一田村
Original assignee: アンリツ産機システム株式会社
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: JP2012173165A

Description

本発明は、例えば、肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物を計量する計量装置、もしくは、計量して良否を判定する計量装置に関する。

従来より、食品等の生産ラインにおいては、生産ラインに組み込まれ、生産される物品が前段から順次搬入され、搬入された物品を搬送しながら計量し、後段に搬出または選別手段により生産ラインから排除する計量装置が用いられている。

この種の計量装置としては、電磁平衡式秤の構成を有するものであって、秤量台と、荷重変化による秤量台の所定位置からの変位を検出する位置検出手段と、荷重に対抗する力を秤量台に与える電磁コイルと、位置検出手段からの検出信号を受け、秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう電磁コイルを駆動制御する駆動制御手段（制御電圧出力手段および電流変換回路）と、を備えた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、消費者ニーズの多様化により、多品種の物品を効率よく生産できるように生産ラインが構築されており、計量装置に搬入される物品も単一品種ではなく多品種になりそれぞれのサイズが異なることが増えている。秤量台が秤量コンベアであるコンベア方式の計量装置においては、原理上、計量部に備えられた秤量コンベア上に１つの被計量物が乗っているときに計量を行う必要があるため、効率向上のために、被計量物のサイズに合わせて、異なるサイズの秤量コンベアの中から好適なサイズの秤量コンベアを計量部に装着できるよう、秤量コンベアが交換可能に構成された計量装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平３−７７０２４号公報特許４００８４１３号公報

しかしながら、高速高精度計量が必要なラインで使用されることが多い電磁平衡式秤を採用した計量装置においては、通常、秤量台毎に最大秤量台寸法、質量が規定され、その最大秤量台寸法を搭載したときに最適となるように駆動制御手段の制御パラメータ（例えば、フィードバックゲイン）を決定するが、実際には大きさや形状の異なる様々な秤量台を搭載するために制御対象の伝達関数が秤量台により異なり、秤量台に対してフィードバックゲインが小さいと応答性が悪化し、一方フィードバックゲインが大きいと発振してしまい、安定した応答性能を確保できないという問題があった。

また、充填機に組み込まれる秤は、ライン毎に秤量台が異なり、例えば偏荷重の大きい秤量台が搭載された場合、汎用的に設定された制御ゲインパラメータであっても発振したり所望の特性を得られず、現物合わせで制御ゲインを調整する必要があった。

そこで、本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、秤量台に応じた最適な制御パラメータを電磁コイルの駆動制御手段に自動的に設定することができる計量装置を提供することを目的としている。

本発明に係る計量装置は、被計量物を載置するとともに異なる種類に交換可能な秤量台と、被計量物による荷重変化により前記秤量台の所定位置からの変位を検出する位置検出手段と、前記荷重に対向する力を前記秤量台に与える電磁コイルと、前記位置検出手段からの検出信号を受け、所定の制御パラメータを用いて前記秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう前記電磁コイルを駆動制御する駆動制御手段と、前記電磁コイルに流れる電流値に応じて秤量信号として出力する秤量信号出力手段と、前記駆動制御手段に対し、前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力する擬似負荷変動信号入力手段と、前記駆動制御手段の制御パラメータを設定する制御パラメータ設定手段と、前記駆動制御手段に擬似負荷変動信号が入力されたときの前記秤量信号出力手段からの秤量信号を取得し、各制御パラメータ毎の秤量信号に基づいて最適な制御パラメータを判定する最適制御パラメータ判定手段と、前記制御パラメータ設定手段により前記駆動制御手段の制御パラメータを順次変更しながら、前記擬似負荷変動信号入力手段により前記駆動制御手段に擬似負荷変動信号を入力し、前記最適制御パラメータ判定手段により各制御パラメータ毎の秤量信号に基づいて最適な制御パラメータを判定し、前記制御パラメータ設定手段により最適な制御パラメータを前記駆動制御手段に設定するよう制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、秤量台を変更した際に、秤量台に被計量物を実際に載置しなくても、擬似負荷変動信号入力手段により駆動制御手段に擬似負荷変動信号を入力することで、変更後の秤量台に最適な制御パラメータを駆動制御手段に自動的に設定することができる。したがって、秤量台に応じた最適な制御パラメータを電磁コイルの駆動制御手段に自動的に設定することができる。

また、本発明に係る計量装置は、前記擬似負荷変動信号入力手段が、前記位置検出手段の目標値をステップ波形で変動することにより、前記駆動制御手段に対し、前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力することを特徴とする。

この構成により、位置検出手段の目標値をステップ波形で変動することにより、位置検出手段の目標値がオフセットした状態からオフセットしていない状態に戻すことで、秤量台に被計量物を実際に載置することなく、駆動制御手段に対し電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力することができる。

また、本発明に係る計量装置は、前記駆動制御手段が、前記電磁コイルに電圧を印加するコイル印加部と、前記秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう前記コイル印加部の電圧を制御するサーボ制御部と、を有し、前記擬似負荷変動信号入力手段が、前記コイル印加部への入力信号をパルス波形で変動することにより、前記駆動制御手段に対し、前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力することを特徴とする。

この構成により、コイル印加部への入力信号をパルス波形で変動することにより、秤量台に被計量物を実際に載置することなく、駆動制御手段に対し電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力することができる。

また、本発明に係る計量装置は、前記最適制御パラメータ判定手段が、各制御パラメータ毎の秤量信号の収束時間に基づいて、最適な制御パラメータとしての最適なフィードバックゲインを判定することを特徴とする。

この構成により、秤量台を変更した際に、秤量台に被計量物を実際に載置しなくても、変更後の秤量台に最適なフィードバックゲインを駆動制御手段に自動的に設定できるので、秤量台の種類によらず安定した応答性能を確保することができる。

本発明は、秤量台に応じた最適な制御パラメータを電磁コイルの駆動制御手段に自動的に設定することができる計量装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る計量装置の概要を示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る計量装置の内部構成を示すブロック図である。本発明の一実施の形態に係る計量装置の搬送部を示す側面図である。本発明の一実施の形態に係る計量装置の秤量手段を示す図である。本発明の一実施の形態に係る計量装置の動作を示すフロー図である。（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る計量装置の最適フィードバックゲイン判定のために入力されるステップ波形を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、ステップ波形に応じて出力される秤量信号を示す図であり、（ｅ）は、フィードバックゲイン毎の秤量信号の収束時間を示す図である。

以下、本発明に係る計量装置の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１〜図４は、本発明に係る計量装置の一実施の形態を示している。図１〜図４に示すように、計量装置１は、装置本体部２と、搬送部３と、搬入センサ４とを備えて構成されている。また、計量装置１の後段には選別部５が接続されている。

計量装置１は、生産ラインの一部を構成するベルトコンベア１４の下流側に設置されており、所定の間隔で矢印Ａ方向に順次搬入されてくる肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物Ｗの重量を測定し、得られた測定値を測定結果として出力するようになっている。さらに、予め設定された重量の上限および下限の基準値とそれぞれ比較し、得られた測定値が基準値の範囲内にあるか否かを判定して範囲内のものを良品とし、範囲外のものを不良品として良否判定したり、複数の基準値に対応して重量ランク判定をするようになっていてもよい。また、測定結果、良否判定結果や重量ランク判定結果は、表示手段１０に表示されるとともに、計量装置１の後段に接続された選別部５に出力されるようになっている。選別部５では、計量装置１が出力した測定結果、良否判定結果や重量ランク判定結果に応じて被計量物Ｗを振り分けるようになっている。

装置本体部２は、秤量手段２１と、総合制御部７と、表示手段１０と、設定手段１１と、これらの各部を収納する収納筐体２ａとにより構成されている。

搬送部３は、ベルトコンベア１４から矢印Ａ方向に搬入されてくる被計量物Ｗを所定の搬送条件により搬送するようになっている。被計量物Ｗは、助走コンベア３１により測定するのに最適な速度になるよう加速または減速されて搬送され、秤量コンベア３２によりさらに搬送され、搬送されている間に重量が秤量手段２１により計量されるようになっている。秤量コンベア３２は、被計量物を所定の搬送条件により搬送するようになっている。また、被計量物Ｗは、計量の後にさらに後段の選別部５に搬送され、振り分けられるようになっている。

搬送部３は、助走コンベア３１および秤量コンベア３２により構成されている。助走コンベア３１は、前段のベルトコンベア１４から搬送されてきた被計量物Ｗが秤量コンベア３２に移動する前に、被計量物Ｗの助走を行うものであり、２つのローラ３１ａ、３１ｃと、これらのローラに巻き付けられている無端状の搬送ベルト３１ｂとにより構成されている。秤量コンベア３２は、被計量物Ｗの計量を行う秤量手段２１の上部に支持されており、２つのローラ３２ａ、３２ｃとこれらのローラに巻き付けられている無端状の搬送ベルト３２ｂとにより構成されている。また、秤量コンベア３２は、運用現場のユーザ、または製造時の組み付け工程の作業者により、種類の異なるコンベアに交換可能となっている。

搬入センサ４は、一対の投光部４ａおよび受光部４ｂからなる透過形光電センサで構成されており、助走コンベア３１と秤量コンベア３２との間に配置されている。具体的には、投光部４ａは、搬送ベルト３２ｂの装置本体部２側に配置され、受光部４ｂは、搬送ベルト３２ｂの他の側面側で投光部４ａに対向するように配置されており、被計量物Ｗが投光部４ａおよび受光部４ｂの間を通過すると被計量物Ｗにより受光部４ｂが遮光されるので被計量物Ｗの搬入が開始されたことが検出されるようになっている。検出された搬入開始の信号は、装置本体部２内の総合制御部７に出力されるようになっている。

秤量手段２１は、秤量コンベア３２を支持し被計量物Ｗの荷重に基づいて秤量信号を出力する荷重センサであり、電磁平衡式秤の構成を有し、被計量物Ｗが秤量コンベア３２で搬送されている間に、秤量手段２１に加わる荷重を測定するようになっている。

具体的には、秤量手段２１は、図４に示すように、秤量コンベア３２とともに上下する吊り板８５と、吊り板８５を懸架する平行バネ８６と、一端が吊り板８５に固定されたさお８２と、さお８２を支持する支点８１と、さお８２の他端の位置を検出する位置センサ８３と、さお８２の他端に力を作用させる磁石８８付きの電磁コイル８４と、電磁コイル８４を駆動するコイル印加部９２と、位置センサ８３からの検出信号に基づいてＰＩＤ制御等のサーボ制御によりコイル印加部９２を制御するサーボ制御部９１と、を備えている。なお、平行バネ８６は、その一端側は吊り板８５に固定されているが、他端側は支点８１および電磁コイル８４との共通基台８７に固定されており、ロバーバル機構を構成している。

秤量手段２１としての電磁平衡式秤においては、無負荷時にさお８２の平衡をとっておき、被計量物Ｗが秤量コンベア３２に載ると支点８１回りのバランスが崩れて、さお８２が図中右上がりに傾こうとするが、この傾きを位置センサ８３により検出し、傾きをゼロとするように電磁コイル８４に電流を流すことにより、この電流は被計量物Ｗの重量に比例するので、重量値にグラム換算することができるようになっている。すなわち、被計量物Ｗの質量による負荷と、磁石８８と電磁コイル８４に流す電流で発生する力を平衡させ、このとき電磁コイル８４に流れる電流値を被検査物Ｗの重量として測定している。

総合制御部７は、信号処理手段７１、計量手段７２、記憶手段７３、制御手段７４、良否判定手段７６、モード切替手段７７、ステップ入力部１０１、フィードバックゲイン設定部１０３、収束時間算出部１０４、収束時間記憶部１０５、判定部１０６、を備えている。

信号処理手段７１は、秤量手段２１からの秤量信号を受け所定の信号処理条件に基づいて信号処理して信号処理済秤量信号を出力するようになっていて、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えている。具体的には、信号処理手段７１は、秤量手段２１からの秤量信号に対して、種類や特性の異なる複数のローパスフィルタから選択したフィルタを用いて、秤量信号の低周波成分のみを信号処理済秤量信号として通過させるようになっている。なお、信号処理手段７１が選択するローパスフィルタは、１つの場合、または、複数を組み合わせたものの場合がある。このローパスフィルタとしては、ＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタと、ＩＩＲ（ＩｎｆｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタとがある。ここで、ＦＩＲフィルタは、インパルス応答波形が入力された場合に、ある決まった時間（有限時間）だけ出力を出す有限インパルス応答フィルタであり、ＩＩＲフィルタは、無限にインパルス応答波形の減衰波形を出力する無限インパルス応答フィルタである。

ここで、ＦＩＲフィルタは、Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換された秤量信号に対して、所定の低周波成分を通過するローパスフィルタを構成し、単純平均化処理や高知の窓関数を用いた重み付け平均化処理を行うようになっている。ＩＩＲフィルタは、スイッチトキャパシタフィルタのように特性変更が可能なハードウェアを用いて秤量手段２１からの秤量信号（アナログ秤量信号）を直接受けて処理済信号をＡ／Ｄ変換器に出力するアナログフィルタで構成してもよいし、Ａ／Ｄ変換器からのディジタル秤量信号（図示せず）を受けるディジタルフィルタで構成してもよい。

信号処理手段７１は、具体的には、図４に示すように、秤量手段２１の電磁コイル８４に流れる電流を検出するために電磁コイル８４に直列に接続された電流検出抵抗９３と、検出された信号を増幅する増幅器９４と、増幅された信号をフィルタ処理するアナログフィルタ９５と、フィルタ処理された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器９６と、デジタル変換された信号をフィルタ処理するＬＰＦ（ローパスフィルタ）等のフィルタ９７と、を備えている。

計量手段７２は、信号処理手段７１が出力する信号処理済秤量信号に基づいて被計量物Ｗの計量値を算出（グラム換算）するようになっている。また、計量手段７２においては、搬入センサ４によって被計量物Ｗが秤量コンベア３２に搬入されたことが検知されてから所定の基準時間Ｔｋが経過し、秤量手段２１から秤量信号が出力された被計量物Ｗに対して、計量値を算出するようになっている。計量手段７２により算出された個々の重量は、記憶手段７３に算出データとして記憶されるようになっている。

計量手段７２は、搬入センサ４によって被計量物Ｗが秤量コンベア３２に搬入されたことが検知されてから予め設定された基準時間Ｔｋが経過したときに計量を行うようになっている。ここで、基準時間Ｔｋは、搬入センサ４で被計量物Ｗが秤量コンベア３２に搬入を開始したことを検出してから、被計量物Ｗが秤量コンベア３２に完全に乗り移り、さらに秤量手段２１から出力された秤量信号が安定するまでに必要な時間を意味する。具体的には、基準時間Ｔｋは、秤量コンベア３２の速度（ｍ／ｍｉｎ）、秤量コンベア３２の矢印Ｂ方向の長さ（ｍｍ）および被計量物Ｗの搬送方向である矢印Ｂ方向の長さ（ｍｍ）、被計量物Ｗのサイズやラインの処理能力、その他の条件などに基づいて設定される。また、図３に示すように、基準時間Ｔｋが経過すると、被計量物Ｗは、搬入開始検出位置Ｐ_ＯからＬ_１だけ移動して質量測定位置Ｐ_Ｓに到達し、計量が行われる。

なお、計量手段７２においては、被計量物Ｗの品種（特に、サイズ）に応じて、その測定範囲、測定能力および検査精度などの検査条件（パラメータ）が選択されるようになっており、被計量物Ｗの品種に応じて、例えば、測定範囲が６ｇ〜６００ｇ、測定能力が最大１５０個／ｍｉｎで選択されるようになっている。この場合、被計量物Ｗの１個当たりの基準時間Ｔｋは、最小４００ｍｓｅｃに設定されていることになり、基準時間Ｔｋは４００ｍｓｅｃ以上であればよいが、被計量物Ｗのサイズ、ラインの処理能力、生産その他の条件により設定されるようになっている。基準時間Ｔｋは、４００ｍｓｅｃに近いほど短時間で測定されるので検査効率は高まり、遠くなるほど検査時間はかかるが、秤量コンベア３２上を安定して搬送されるようになるから計量精度は高まることになる。

また、被計量物Ｗの品種に応じて、例えば、測定範囲が１ｇ〜３００ｇ、測定能力が最大６００個／ｍｉｎで選択されるようになっている。測定能力が最大６００個／ｍｉｎであると、被計量物Ｗの１個当たりの測定時間は最小１００ｍｓｅｃに設定されていることになり、被計量物Ｗのサイズ、ラインの処理能力、生産やその他の条件により設定されるようになっている。この基準時間Ｔｋは、１００ｍｓｅｃに近いほど短時間で測定されるので検査効率は高まり、遠くなるほど検査時間はかかるが、秤量コンベア３２上を安定して搬送されるようになるから計量精度は高まる。このように、計量手段７２においては、被計量物Ｗの品種に応じて、その範囲、能力などの検査条件（パラメータ）が選択される。

記憶手段７３は、記憶媒体などから構成されており、秤量コンベア３２による被計量物Ｗの所定の搬送条件、および信号処理手段７１における所定の信号処理条件を含む条件パラメータを被計量物Ｗの品種に対応させて記憶するようになっている。記憶手段７３には、被計量物Ｗの品種毎に付された各品種番号に対応して、搬送速度、ＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）特性が記憶されている。また、記憶手段７３には、被計量物Ｗの良否を判定するための良品範囲が記憶されている。搬送速度は、被計量物Ｗを搬送する搬送部３の速度であり、ＬＰＦ特性は、どのような特性のローパスフィルタであるかを示すものであり、良品範囲とは、良品と判定される被計量物Ｗの重量の範囲である。これらの記憶情報は、設定手段１１からの設定操作または外部機器との接続により予め記憶されるようになっている。記憶手段７３は、計量値、良品判定結果等の種々のデータを記憶するようになっている。

制御手段７４は、被計量物Ｗの品種に応じて記憶手段７３から所定の搬送条件および所定の信号処理条件を読み出して秤量コンベア３２および信号処理手段７１をそれぞれ制御するようになっている。また、記憶手段７３に記憶している複数の品種に対応する条件パラメータを順次切り替えて搬送部３および信号処理手段７１を制御するようになっている。また、制御手段７４は、図示しないモータの回転速度（ｒｐｍ）を駆動制御して、搬送部３による被計量物Ｗの搬送速度を制御するようになっている。更に、制御手段７４は、ステップ入力部１０１、フィードバックゲイン設定部１０３、収束時間算出部１０４、収束時間記憶部１０５、判定部１０６の動作制御を行うようになっている。

良否判定手段７６は、被計量物Ｗの良否を判定するものであり、判定回路などから構成され、計量手段７２が算出した計量値と良否判定基準とを比較して被計量物Ｗの良否を判定するようになっている。具体的には、良否判定手段７６は、計量手段７２から出力された被計量物Ｗの重量信号を受けると、記憶手段７３に予め記憶されている重量の上限値Ｇａおよび下限値Ｇｂを読み出し、算出した被計量物Ｗの重量と上限値Ｇａおよび下限値Ｇｂとをそれぞれ比較し、上限値Ｇａおよび下限値Ｇｂで決定される重量の許容範囲内に被計量物Ｗの重量が入っているか否かを判定するようになっている。

良否判定手段７６において判定された判定結果は、表示手段１０に出力され、良品または不良品として表示されるようになっている。また、判定結果は、計量装置１の後段に接続された選別部５に出力され、被計量物Ｗが良品または不良品として選別されるようになっている。さらに、この判定結果は、記憶手段７３に出力され、各被計量物Ｗについての判定結果が記憶されるようになっている。

モード切替手段７７は、制御手段７４に指令を出し、計量装置１の動作モードを、運転モードと設定モードとの間で切り替えるものである。ここで、運転モードとは、計量装置１が被計量物Ｗの計量、重量の算出および良否判定を行う通常の動作モードのことであり、設定モードとは、運転モードの動作のための各種パラメータの自動設定または手動設定をしたり、運転モードの動作を正常に行うことができるか否かの動作確認のための動作モードである。モード切替手段７７は、設定手段１１からの入力操作に応じて動作モードを設定モードに切り替えたり、または、装置の運転開始時に動作モードを設定モードに切り替えるようになっている。

ステップ入力部１０１は、サーボ制御部９１の目標値に対して図６（ａ）に示すような立ち上がりが急峻なステップ波形の入力を行い、目標値をオフセットした値（例えば１０）からオフセットしていない値（例えば０）に変動させるようになっている。ここで、目標値とは、無負荷時にさお８２が平衡となるように設定される値であり、通常は０に設定される。

すなわち、本実施の形態では、ステップ入力部１０１がサーボ制御部９１に対してステップ波形を入力して目標値がオフセットした状態からオフセットしていない状態に戻すことにより、擬似負荷変動信号が発生し、秤量コンベア３２で実際に被計量物Ｗを搬送することなく、試験的な秤量信号を取得できるようになっている。なお、コイル印加部９２にパルス波形（疑似インパルス波形）の電流を入力するパルス入力部１０２を総合制御部７が備える構成とすることにより、ステップ入力部１０１を備える場合と同様に、擬似的な秤量負荷の変化を発生させて試験的な秤量信号を取得してもよい。

フィードバックゲイン設定部１０３は、サーボ制御部９１の制御パラメータの１つであるフィードバックゲインを設定するようになっている。具体的には、フィードバックゲイン設定部１０３は、後述する自動調整処理において、複数のフィードバックゲイン（例えば、フィードバックゲイン１、フィードバックゲイン２、フィードバックゲイン３、等）の何れかのフィードバックゲインを順次サーボ制御部９１に設定するとともに、これらの複数のフィードバックゲインのうち判定部１０６により最適と判定されたフィードバックゲインをサーボ制御部９１に設定するようになっている。

収束時間算出部１０４は、ステップ波形が入力されてからの秤量信号の過渡応答を監視して、信号が収束するまでの時間を計測および算出するようになっている。具体的には、収束時間算出部１０４は、フィルタ９７から出力された秤量信号を監視し、ステップ入力部１０１が図６（ａ）に示すようなステップ波形の入力を行ってから秤量信号が一定の振幅範囲内に収束するまでの収束時間を、図６（ｂ）に示すようなフィードバックゲイン１のときの秤量信号の応答波形の場合は収束時間ｔ１であると算出し、図６（ｃ）に示すようなフィードバックゲイン２のときの秤量信号の応答波形の場合は収束時間ｔ２であると算出し、図６（ｄ）に示すようなフィードバックゲイン３のときの秤量信号の応答波形の場合は収束時間ｔ３であると算出する。なお、収束時間算出部１０４は、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された秤量信号を監視してもよい。

収束時間記憶部１０５は、収束時間算出部１０４が算出した収束時間を各フィードバックゲインに対応付けて記憶するようになっている。収束時間記憶部１０５は、例えば、図６（ｅ）に示すように、フィードバックゲイン１：収束時間ｔ１、フィードバックゲイン２：収束時間ｔ２、フィードバックゲイン３：収束時間ｔ３、等の態様で記憶する。

判定部１０６は、収束時間記憶部１０５に記憶された各フィードバックゲイン毎の収束時間に基づいて最適なフィードバックゲインを判定するようになっている。本実施の形態では、判定部１０６は、収束時間が最も短くなるフィードバックゲインを最適なフィードバックゲインであると判定している。例えば、図６（ｅ）に示すように、収束時間ｔ１＞収束時間ｔ２＞収束時間ｔ３である場合は、判定部１０６は、最も短い収束時間ｔ３に対応するフィードバックゲイン３が最適なフィードバックゲインであると判定する。また、判定部１０６が判定した最適なフィードバックゲインは、制御手段７４の制御により、秤量手段２１のフィードバックゲイン設定部１０３に送信され、フィードバックゲイン設定部１０３はこの最適なフィードバックゲインをサーボ制御部９１に設定するようになっている。なお、判定部１０６が最適なフィードバックゲインを判定する手法として、本明細書では収束時間の長さに基づいて決定する方法を例示しているが、この他に、例えば、オーバーシュートのレベルによる判定する方法、ナイキストの安定判定法により決定する方法、ボード線図により予め決定したゲイン余裕・位相になるように決定する方法等を含む公知の方法を採用することができる。また、実際に使用されるライン能力から必要な応答特性（制御ゲインで決まる固有振動数を決定する等）を計算し、必要な応答性を満足し、かつ振動などの外乱に対して安定した制御系となるフィードバックゲインを判定するようにしてもよい。

表示手段１０は、図１に示すように、装置本体部２の搬送部３側の上端部に設けられ、液晶ディスプレイなどの表示デバイスで構成される。表示手段１０は、計量装置１の動作モードが運転モードのときにおいては、計量装置１の動作状態、被計量物Ｗの計量値、良否判定結果を表示し、計量装置１の動作モードが設定モードのときにおいては、パラメータの設定や動作確認に関する表示をするようになっている。なお、表示手段１０は、表示された数字、文字などがタッチ操作により入力されるタッチパネルとして構成し、設定手段１１と一体化した構成にしてもよい。

選別部５は、計量装置１の後段に接続されており、選別機構部５ａおよび搬送ベルト５ｂにより構成されている。選別機構部５ａは、例えば、押し出し型の選別機構により構成されている。選別機構部５ａは、良品と不良品とを選別できるものであればよく、フリッパ機構、ドロップアウト機構、エアジェット機構などの選別機構で構成してもよい。選別機構部５ａは、上流の秤量コンベア３２から搬送される被計量物Ｗが搬送ベルト５ｂで矢印Ｂ方向に搬送されている間に、不良品と判定された被計量物Ｗに対して搬送ベルト５ｂの側面方向への押し出しやジェットエアの吹き付けを行うようになっており、不良の被計量物Ｗを搬送ベルト５ｂ上から排出し、良品の被計量物Ｗと区別することにより選別を行っている。また、搬送ベルト５ｂは、ローラ５ｃおよびローラ５ｃに対向して配置されるローラ（不図示）と、これらのローラに巻き付けられている無端状の搬送ベルトとして構成されており、測定を終了した被計量物Ｗを所定の速度で下流側に搬送するようになっている。

次に、本実施の形態に係る計量装置１の動作を説明する。なお、以下に説明する自動調整処理は、被計量物Ｗの種類に応じて秤量コンベア３２を交換したとき等に、交換後の秤量コンベア３２を用いて最も良好な応答性能を得ることができる最適なフィードバックゲインをサーボ制御部９１に自動的に設定するための動作であり、モード切替手段７７により動作モードが設定モードに設定されているときに行われる。

図５の自動調整処理においては、まず、制御手段７４の制御により、フィードバックゲイン設定部１０３がサーボ制御部９１に対してフィードバックゲイン１、フィードバックゲイン２、フィードバックゲイン３の何れかのフィードバックゲインを設定する（ステップＳ１）。

ついで、制御手段７４の制御により、ステップ入力部１０１がサーボ制御部９１に対してステップ波形を入力し（ステップＳ２）、収束時間算出部１０４が秤量信号の過渡応答を監視して収束時間を算出し（ステップＳ３）、収束時間記憶部１０５がこの収束時間をフィードバックゲイン毎に対応付けて記憶する（ステップＳ４）。

ついで、制御手段７４は、全てのフィードバックゲインによる測定が終了したか否かを判別し（ステップＳ５）、全てのフィードバックゲインによる測定が終了していない場合は判別が"ＮＯ"となりステップＳ１に戻って残りのフィードバックゲインを順次設定し、全てのフィードバックゲインによる測定が終了している場合は判別が"ＹＥＳ"となり、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、制御手段７４の制御により、収束時間記憶部１０５に記憶されたフィードバックゲイン毎の収束時間に基づいて、判定部１０６が最適なフィードバックゲインを判定し、ステップＳ７では、フィードバックゲイン設定部１０３が最適なフィードバックゲインを秤量手段２１のサーボ制御部９１に設定する。

なお、上記の実施の形態では、計量装置１は、被計量物Ｗを秤量コンベア３２により搬送しながら計量するようになっているが、本発明は、秤量コンベア３２のように搬送機能を有さない秤量台を備える構成においても適用することができる。

また、上記の実施の形態では、フィードバックゲイン設定部１０３は、サーボ制御部９１のフィードバックゲインを設定するようになっているが、フィードバックゲインに限らず、サーボ制御部９１の制御パラメータを設定するものであればよい。

以上説明したように、本実施の形態に係る計量装置１では、サーボ制御部９１に対し、電磁コイル８４を駆動する擬似負荷変動信号としてのステップ波形を入力するステップ入力部１０１と、サーボ制御部９１の制御パラメータを設定するフィードバックゲイン設定部１０３と、サーボ制御部９１にステップ波形が入力されたときの信号処理手段７１からの秤量信号を取得し、各フィードバックゲイン毎の秤量信号に基づいて最適なフィードバックゲインを判定する判定部１０６と、を備え、制御手段７４が、フィードバックゲイン設定部１０３によりサーボ制御部９１のフィードバックゲインを順次変更しながら、ステップ入力部１０１によりサーボ制御部９１にステップ波形を入力し、判定部１０６により各フィードバックゲイン毎の秤量信号に基づいて最適なフィードバックゲインを判定し、フィードバックゲイン設定部１０３により最適なフィードバックゲインをサーボ制御部９１に設定するよう制御することを特徴とする。

この構成により、秤量台としての秤量コンベア３２を変更した際に、秤量コンベア３２に被計量物Ｗを実際に載置しなくても、ステップ入力部１０１によりサーボ制御部９１にステップ波形を入力することで、変更後の秤量コンベア３２に最適なフィードバックゲインをサーボ制御部９１に自動的に設定することができる。したがって、秤量コンベア３２に応じた最適なフィードバックゲインをサーボ制御部９１に自動的に設定することができる。

また、本実施の形態に係る計量装置１では、ステップ入力部１０１が、位置センサ８３の目標値をステップ波形で変動することにより、サーボ制御部９１に対し、電磁コイル８４を駆動する擬似負荷変動信号を入力することを特徴とする。

この構成により、位置センサ８３の目標値をステップ波形で変動することにより、位置センサ８３の目標値がオフセットした状態からオフセットしていない状態に戻すことで、秤量コンベア３２に被計量物Ｗを実際に載置することなく、サーボ制御部９１に対し擬似負荷変動信号を入力することができる。

また、本実施の形態に係る計量装置１では、電磁コイル８４に電圧を印加するコイル印加部９２と、秤量コンベア３２の所定位置からの変位を抑制するようコイル印加部９２の電圧を制御するサーボ制御部９１と、を有し、パルス入力部１０２が、コイル印加部９２への入力信号をパルス波形で変動することにより、サーボ制御部９１に対し、電磁コイル８４を駆動する擬似負荷変動信号を入力することを特徴とする。

この構成により、コイル印加部９２への入力信号をパルス波形で変動することにより、秤量コンベア３２に被計量物Ｗを実際に載置することなく、サーボ制御部９１に対し擬似負荷変動信号を入力することができる。

また、本実施の形態に係る計量装置１では、判定部１０６が、各フィードバックゲイン毎の秤量信号の収束時間に基づいて、最適なフィードバックゲインを判定することを特徴とする。

この構成により、秤量コンベア３２を変更した際に、秤量コンベア３２に被計量物Ｗを実際に載置しなくても、変更後の秤量コンベア３２に最適なフィードバックゲインをサーボ制御部９１に自動的に設定できるので、秤量コンベア３２の種類によらず安定した応答性能を確保することができる。

以上のように、本発明に係る計量装置は、秤量台に応じた最適な制御パラメータを電磁コイルの駆動制御手段に自動的に設定することができるという効果を有し、肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物を計量して良否を判定する計量装置として有用である。

１計量装置
３搬送部
５選別部
７総合制御部
１０表示手段
１１設定手段
１４ベルトコンベア
２１秤量手段
３１助走コンベア
３２秤量コンベア（秤量台）
７１信号処理手段（秤量信号出力手段）
７２計量手段
７３記憶手段
７４制御手段
７６良否判定手段
７７モード切替手段
８１支点
８２さお
８３位置センサ（位置検出手段）
８４電磁コイル
８５吊り板
８６平行バネ
８７共通基台
８８磁石
９１サーボ制御部（駆動制御手段）
９２コイル印加部（駆動制御手段）
９３電流検出抵抗
９４、１００増幅器
９５アナログフィルタ
９６Ａ／Ｄ変換器
９７フィルタ
１０１ステップ入力部（擬似負荷変動信号入力手段）
１０２パルス入力部（擬似負荷変動信号入力手段）
１０３フィードバックゲイン設定部（制御パラメータ設定手段）
１０４収束時間算出部
１０５収束時間記憶部
１０６判定部（最適制御パラメータ判定手段）
Ｗ被計量物

Claims

被計量物（Ｗ）を載置するとともに異なる種類に交換可能な秤量台（３２）と、
被計量物による荷重変化により前記秤量台の所定位置からの変位を検出する位置検出手段（８３）と、
前記荷重に対向する力を前記秤量台に与える電磁コイル（８４）と、
前記位置検出手段からの検出信号を受け、所定の制御パラメータを用いて前記秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう前記電磁コイルを駆動制御する駆動制御手段（９１、９２）と、
前記電磁コイルに流れる電流値に応じて秤量信号として出力する秤量信号出力手段（７１）と、
前記駆動制御手段に対し、前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力する擬似負荷変動信号入力手段（１０１、１０２）と、
前記駆動制御手段の制御パラメータを設定する制御パラメータ設定手段（１０３）と、
前記駆動制御手段に擬似負荷変動信号が入力されたときの前記秤量信号出力手段からの秤量信号を取得し、各制御パラメータ毎の秤量信号に基づいて最適な制御パラメータを判定する最適制御パラメータ判定手段（１０６）と、
前記制御パラメータ設定手段により前記駆動制御手段の制御パラメータを順次変更しながら、前記擬似負荷変動信号入力手段により前記駆動制御手段に擬似負荷変動信号を入力し、前記最適制御パラメータ判定手段により各制御パラメータ毎の秤量信号に基づいて最適な制御パラメータを判定し、前記制御パラメータ設定手段により最適な制御パラメータを前記駆動制御手段に設定するよう制御する制御手段（７４）と、を備えたことを特徴とする計量装置。
前記擬似負荷変動信号入力手段が、前記位置検出手段の目標値をステップ波形で変動することにより、前記駆動制御手段に対し、前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力することを特徴とする請求項１に記載の計量装置。
前記駆動制御手段が、前記電磁コイルに電圧を印加するコイル印加部（９２）と、前記秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう前記コイル印加部の電圧を制御するサーボ制御部（９１）と、を有し、
前記擬似負荷変動信号入力手段が、前記コイル印加部への入力信号をパルス波形で変動することにより、前記駆動制御手段に対し、前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力することを特徴とする請求項１に記載の計量装置。
前記最適制御パラメータ判定手段が、各制御パラメータ毎の秤量信号の収束時間に基づいて、最適な制御パラメータとしての最適なフィードバックゲインを判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の計量装置。