JPH05223627A - 定量配分方法およびその装置 - Google Patents

定量配分方法およびその装置

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JPH05223627A
JPH05223627A JP4195507A JP19550792A JPH05223627A JP H05223627 A JPH05223627 A JP H05223627A JP 4195507 A JP4195507 A JP 4195507A JP 19550792 A JP19550792 A JP 19550792A JP H05223627 A JPH05223627 A JP H05223627A
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flow rate
weight
filling
container
substance
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JP4195507A
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Andre Graffin
グラファン アンドレ
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/26—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled
    • B65B3/28—Methods or devices for controlling the quantity of the material fed or filled by weighing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/20—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus with provision for metering the liquids to be introduced, e.g. when adding syrups
    • B67C3/202—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus with provision for metering the liquids to be introduced, e.g. when adding syrups by weighing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G13/00—Weighing apparatus with automatic feed or discharge for weighing-out batches of material
    • G01G13/24—Weighing mechanism control arrangements for automatic feed or discharge
    • G01G13/28—Weighing mechanism control arrangements for automatic feed or discharge involving variation of an electrical variable which is used to control loading or discharge of the receptacle
    • G01G13/285—Weighing mechanism control arrangements for automatic feed or discharge involving variation of an electrical variable which is used to control loading or discharge of the receptacle involving comparison with a reference value
    • G01G13/2851—Weighing mechanism control arrangements for automatic feed or discharge involving variation of an electrical variable which is used to control loading or discharge of the receptacle involving comparison with a reference value for controlling automatic loading of weigh pans or other receptacles

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定量配分方法とその装置に関し、精度を損う
ことなく容器に物質を充填する処理能力を増加すること
を目的とする。 【構成】 重量測定部（４）と重量測定処理装置（６）
と流量率制御部（３）とを有するサーボ制御ループを使
用してサーボ制御された流量率で充填が行われる固定継
続期間中の少なくとも１度の充填段階で容器に物質を注
入する段階と、充填後容器に含まれる物質の重量を測定
する段階と、容器に含まれる物質の重量と基準重量とを
比較する段階と、容器に含まれる物質の重量と基準重量
との差の関数としてサーボ制御関係を調整する段階と、
から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は定量配分方法およびその
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】重量
を測定して一定量を配分する定量配分装置は、送出部に
連結される充填ノズルがその上に配置される直列の重量
測定部を支える回転可能に取りつけられたプラットフォ
ームを有するカルセル（ｃａｒｏｕｓｅｌ：回転木馬の
ようなもの）を備える。充填ノズルの開閉は重量測定部
に連結された重量測定処理ユニットにより制御される。
充填される容器は重量測定部に１個づつ運ばれ、取り除
かれる前のプラットフォームが回転している間に充填さ
れる。
【０００３】空の容器を取り付け、充填された容器を取
り除くための装置に占められる空間が設けられ、１回転
をほんの少量越えることを除いてプラットフォームの全
回転を越えて充填を行うことはできない。一般に充填は
プラットフォームの回転速度の関数である最大充填時間
に相当する約２７０°の角度（３６０°のうち２７０°
の角度）領域を越えて行われる。このプラットフォーム
の回転速度は概して装置に要求される処理能力により決
定される。今日の装置においては、１分間につき数百の
容器を充填する処理能力が要求されるのが普通である。
【０００４】今日の装置において、容器に注入される物
質の重量は時間または重量により制御される。制御が時
間に基づくとき、最初に容器内に物質の所定重量を注入
するに要する時間を見積り、次に容器に実際に注入され
る重量をチェックし、充填ノズルが開口される時間が実
際に測定された重量と容器内の所望の基準重量との間の
差の関数として調整される。このように実際の充填時間
を調整可能とするため所定の角度領域に相当する充填終
了時刻の調整が必要であり、この間充填ノズルは開口ま
たは閉口する。この時間の調整期間は、初期に期待した
より遅くまたは早く充填が実行されるかにより長いまた
は短かい時間使用される。この時間の調整期間は、実際
の充填時間が最大充填時間より少ないように最大限の充
填時間から取られなければならない。
【０００５】充填が重量により直接制御されるとき、重
量測定部は容器に注入された重量が所定のスレッショー
ルド（閾値）に到達するとき充填動作を停止する。充填
にかかる実際の時間は、それゆえ特に物質の粘性の関数
として変化する。このような状況下で、それゆえ充填ノ
ズルが閉口している間、または基準重量スレッショール
ドが到達したか否かによって開口している間、充填の終
了時刻の時間を調整することもまた必要である。前述の
ように最大充填時間の連続的使用は可能でない。
【０００６】何れの場合も、それゆえ例えば２７０°と
いうより２４０°を越えた最大角度領域より小さい角度
領域で通常の充填を行うことのできるような回転速度の
プラットフォームを提供することが必要である。このよ
うなプラットフォームにおいて充填ノズルを通過する流
量に最大流量率は必然的に制限され、２４０°を通過す
る間十分な時間が通常の充填内であることを確実とする
ように、調整時間の存在によりプラットフォームの回転
速度が必然的に制限される。装置の処理能力はこのよう
に相当に制限される。
【０００７】加えて物質が半固体のとき、充填ノズルか
らその物質を離すことができるように圧力を加えること
が必要である。物質の噴射は容器にすでにある物質の上
部に物質の粘性により、より大きくまたはより小さく、
この圧力を物質に伝え、それにより重量測定部により得
られるデータに誤差が発生する。充填が直接重量測定に
より制御されるとき、すなわち充填ノズルが所定のスレ
ッショールドに到達する重量で閉じ、このような誤差は
許容できない程大きいこともある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、精度を
損なうことなく現存する装置と比較して充填の処理能力
を増加可能とする方法および装置を提供することにあ
る。
【０００９】本発明によれば上記目的は下記の各段階を
備える定量配分方法により達成される。 （１）流量率誤差と流量率制御部に入力される設定値と
の間のサーボ制御関係により、基準流量率に対してサー
ボ制御される流量率で充填が実行される固定継続時間中
の少なくとも１度の充填段階において容器に物質を注入
する段階。 （２）充填後容器に含まれる物質の重量を測定する段
階。 （３）容器内に含まれる物質の重量と基準重量とを比較
する段階。 （４）容器内に含まれる物質の重量と基準重量との間の
差の関数として基準流量率を調整する段階。
【００１０】このように充填に要する時間は一定なの
で、全充填領域は各場合に使用され、それゆえプラット
フォームの回転速度は、充填領域が特定の固所時間に移
動するように増加される。加えて充填が重量でなく流量
率の関数としてモニタされるとき、重量測定に通常悪影
響を与えるこれらの大きさを除去することができ、特に
噴射圧力および充填ノズルをすでに離れた物質のしっぽ
（ｔａｉｌ−ｂａｃｋ）はそれにより規則的にかつ非常
に正確に補正を行うことを可能とする。
【００１１】本発明の有利な変形例において、異なる基
準率を有する少なくとも２つの充填段階を含む方法の場
合、少なくとも１つの基準流量率は、容器内に含まれる
物質の重量と基準重量との間の差の関数として調整され
る。したがって、非常に異なる流量率における充填段階
を含む方法の場合、基準重量に相関して容器に含まれる
物質の重量における小さい差は、大きい差がより大きい
流量率で実行することにより好ましくは補償される間に
小さい流量率で実行することにより修正され得る。
【００１２】本発明の方法は好ましくは定量配分装置の
手段によって実行され、その装置は流量率制御部を介し
て少なくとも１つの充填ノズルで連結される送出部と、
充填ノズルの下方に配置され重量測定部によって支持さ
れる容器と、流量率制御部および重量測定部に接続され
る重量測定処理装置とを備え、その重量測定処理装置は
流量が固定時間サーボ制御される基準流量率で、充填ノ
ズルを通過する物質の流量率を保持するように、流量率
制御部に設定値を入力し、容器に注入される物質の重量
と基準重量とを比較し、注入される重量と基準重量との
間の差の関数としてサーボ制御ループのパラメータを調
整し、サーボ制御ループを形成する。
【００１３】
【実施例】図を参照にして本発明の特徴と利点を以下に
説明する。図１は本発明の定量配分装置のブロック構成
図である。図示するように本発明の装置は送出部１を有
する。例えばその送出部１は、回転木馬のような（カル
セルの）回転式プラットフォームにより支えられるタン
クであるか、または回転木馬とは分離したタンクであっ
て、ロータリジョイント（回転接合部）をもつダクトを
介して連結されるタンクである。送出部１からの物質の
流れはうず巻ポンプによって補助可能である。
【００１４】送出部１は流量率制御部３を介して充填ノ
ズル２（１部のみ図示する）に直列に連結され、各送出
部は物質の流れ方向の充填ノズルに対応する上流に配置
される。流量率制御部３は、例えば可変セクションバル
ブか、または、特にマヨネーズのような半固体物質また
は固体の小片を含むソースのような非均質な物質等を含
み、アルキメデス式螺旋揚水機により、駆動される流量
率を決定するモータの速度をもつ可変速ステップモータ
により制御されるアルキメデス式螺旋揚水機である。
【００１５】重量測定部４は、各充填ノズルの縦方向下
部に配置され、容器は各充填サイクル開始時に重量測定
部上に置かれる。
【００１６】この重量測定部４は、パッケージされる物
質に特別な初期データが入力される他の入力部８を有す
る重量測定処理装置６の入力部７に接続される。
【００１７】初期データは、特に、測定された流量率誤
差値と重量測定処理装置が流量率制御部に入力するべき
基準流量率との間に存在するサーボ制御関係と共に、基
準流量率と各充填段階の継続期間とをもつことができ
る。このサーボ制御関係は物質の流動性に依存して変化
する点は重要なことである。特に流量率制御部が、可変
セクションバルグであるとき、同一流量部は、液体また
は半液体である全物質に対する同一流量率（例えば５０
グラム／秒）を供給せず、流量率は流量率制御部から上
流に供給される圧力下の変化により変化し、または（粘
性に影響する）物質の温度の変化により変化する。
【００１８】初期データはこのように流量率誤差と直接
方式で流量率制御部に入力される設定値との間でのサー
ボ制御関係を有するか、さもなければ初期データは物質
の性質、物質の温度および物質の送出圧力のようなパラ
メータを含み、重量測定処理装置は、次に計算部が提供
され、基準流量率と流量率制御部に入力される実際に必
要な設定値との間にサーボ制御関係を設けることができ
る。上述したように入力された設定値は、使用される流
量率制御部の型式に依存する。
【００１９】例えばその設定値は可変セクションバルブ
の流出入部の大きさにより与えられるか、またはアルキ
メデス式螺旋揚水機を駆動するモータの回転速度によっ
て与えられる。重量測定処理装置６からの出口は、サー
ボ制御ループを形成する流量率制御部３に接続される。
【００２０】加えて、重量測定処理装置６は時間に関す
る慣習的な方法でおよび容器における重量の増加と、最
後に重量が測定された時から経過した時間とを比較する
ことによる容器の有効充填率を全時間に対して決定可能
とする計算装置とを有して使用される。近代的重量測定
部は約１０００分の１秒の極めて急速な反応時間をもた
せると、物質の噴射圧力は２つの重量測定間隔において
変化する時間を実際上もたず、結果として重量の測定差
は実際このように得られた実際の流量率の極めて正確な
測定で、考慮の上の時間間隔で容器に注入された物質の
量を表わす。
【００２１】上述のように測定されるように、基準流量
率および各充填段階の継続時間に関する初期データは、
パッケージされた物質の関数とて重量測定処理装置に入
力される。
【００２２】例えば容器の底を一瞬にして被るときに泡
を作りそうな１kgの液体を１パッケージとしたいとき、
泡を作らないように物質の少量を注入するような低い流
量率で初期充填段階を提供する。例えば第１段階で、１
秒につき１００ｇの流量率で０．５秒間継続し、１秒に
つき５００グラムで１．８秒間より高い流量率の充填段
階が次に続き、そして最後に充填最終段階で流れが正確
に停止するように再び低い率とすることが好ましい。例
えば最終段階は１秒につき１００グラムの率であり０．
５秒間継続する。
【００２３】図２は本発明の定量配分方法のフローチャ
ートである。充填方法は次に図２に示すように実行され
る。すなわち容器は、測定される空の容器の重量が重量
測定処理装置に伝えられる重量測定部に初期に置かれ
る。第１段階は次に例えば、時間ｔ1 の間流量率Ｄ1 を
入力する流量率制御部３を開くことにより達成される。
例えば上述したようにＤ1 ＝１００ grm／sec とｔ1 ＝
０．５sec は、流量率制御部に入力される初期設定値と
共に、上述したように初期入力または重量測定処理装置
により計算されるようなサーボ制御関係を使用すること
により得られる基準流量率の関数となる。
【００２４】重量測定部は通常の間隔、例えば１／１０
０秒毎に１回の見せかけの重量を測定する。すなわち重
量測定部は、空の容器の重量に、容器に含まれる物質を
加えた重量ばかりでなく、物質の噴射に依存する圧力に
もよる力であって、重量測定部に加えられる力を測定す
る。この情報は新しい値および前記瞬間に得られる値と
の間の差を取り、経過した時間による差を分ける重量測
定部に加えられる。このように決定された有効な流量率
が基準流量率Ｄ1 と異なるとき、補正は、流量率誤差に
対する上述サーボ制御関係に用いられることによって得
られるように、新しい設定値を与えることにより流量率
制御部に即座に入力される。
【００２５】一度時間ｔ1 が経過したとき、重量測定処
理装置は、時間ｔ2 の間、基準率Ｄ 2 で物質を流量率制
御部に運ばせる新しい設定値を与える。前述のように実
際の比率が基準比率と異なるとき、重量測定処理装置
は、実際の流量率が基準率と等しくなるように流量率制
御部に入力する設定値を変える。同様なことは第３充填
段階中にも行われる。
【００２６】充填が完了するとき、重量測定部は全重量
測定信号を、物質の噴射の圧力から干渉することなく、
重量測定処理装置に送る。容器の空の重量との差によ
り、重量測定処理装置は、容器に注入される物質の正味
の重量を計算し、この正味の重量を基準重量すなわちこ
の例では１kgと比較する。正味の重量が基準重量と異な
るとき、基準の流量率の少なくとも１つは、次の充填動
作中、この差を補償するように調整される。例えば良く
考慮された側において、重量が単に９９８ grmに変化す
るとき、最終段階における基準比率は、５４ grm／sec
に上昇し、それにより前述の段階の初期に流量率制御部
に入力された初期設定値は自動的に変化する。
【００２７】有効正味重量が基準重量と相当異なると
き、第３充填段階中の基準流量率より、第２充填段階中
の基準流量率を変化することは望ましい。変化する基準
流量率は、実際の正味の重量と基準正味重量との間のス
レッショールド差に基づいて第３段階中の基準流量率の
大きな変化を避けるように決定できる。
【００２８】例えば実際の正味の重量と、第１充填動作
の最終時における基準正味重量間の差が余りに大きく９
０ grmのとき、例えば物質が予期した以上に流動性があ
るので、第３充填段階が、この過多に対して補償するよ
う調整する方法がない。測定された流量率と、１．８秒
間に４５０ grm／sec の比率で制御するサーボ制御が、
実際上９００ grmの物質を運搬することを可能とするよ
うに制御部に入力される設定率との間のサーボ制御関係
を一定に保つ間、第２充填段階中に基準流量率を４５０
grm／sec に減少することが好ましい。
【００２９】一定時間長に及んで充填が行われるので、
充填可能な全角度領域が使用できることが観察できる。
したがって、全充填継続時間が２．８秒である前記例に
おいて、完全な充填動作に可能な角度領域は２７０°で
あると仮定するとき、３．７秒において１回転、すなわ
ち６．２回転／分(rpm) で回転できる速度のカルセルの
プラットフォームを駆動することができる。１０個の充
填ノズルで満たされた機械にとって得られる全処理能力
は、１分毎に充填される容器の１６２個分である。
【００３０】対照的に、最終充填時の期間に調整を残す
ことは現存する装置にとって必要であり、上記の場合最
小充填時間が２．８秒と仮定すると、可能な角度領域は
単に２４０°であり、この角度領域に対して要する時間
は再び２．８秒でなけらばならず、このことはプラット
フォームが完全な回転に要する時間は、４．２秒である
ことを意味する。
【００３１】プラットフォームは、それゆえ１４．２rp
m でのみ回転でき、１０個の充填ノズルで満たされた装
置に対して全処理能力は１分につき１４２個の容器のみ
である。本発明は、現存する装置と比較して装置の処理
能力を大きく増大することが可能であることが判る。
【００３２】以上説明した本発明は、実際の正味の重量
が基準の正味の重量と一致しないとき、基準流量率が調
整されることに基づき記述されているが、本発明の方法
は直接的に等しい他の形式によっても達成できる。すな
わち、測定された流量率と流量率制御部に与えられる設
定値との間のサーボ制御関係におけるパラメータの１つ
に作用させることによって、達成できる。
【００３３】特に重量測定部４、重量測定処理装置６、
および流量率制御部３からなるサーボ制御ループのゲイ
ンで作用させることは可能である。このような状況下
で、サーボ制御ループにおけるパラメータを変える同一
基準流量率は、流量率制御部に与えられる初期設定値の
みならず、充填時間を一定に保持する間に、容器に注入
される実際の正味の重量を補正することが可能であるよ
うに、サーボ制御中の前記流量率制御部の反応をもまた
変える。サーボ制御ループのパラメータ上で実行される
変化は、ループのゲイン上か、または実際の流量率と基
準流量率との間で達成される比較の上で達成され、例え
ば基準流量率と比較し、かつ、新しい設定値を流量率制
御部に入力する前に（より大きいものまたはより小さい
ものを重量測定した）実際の流量率の平均値を取ること
により達成される。
【００３４】本発明は上述の実施例に限定されるもので
なく、種々の他の実施例は、本発明の範囲を越えないで
考えられることは言うまでもない。特に、本発明は容器
の首部の上に配置された充填ノズルをもって、図解して
示したが、移動、または初期に容器に注入された物質中
に浸された充填口を使用することも可能であり、次にそ
の充填口は充填中、徐々に上昇される。このような手順
は、本発明により可能であり、物質の流れが到達したス
レッショールドの重量により切られる定量配分機械にお
ける浸透した充填口を用いることにより相当正確とな
る。何故ならば充填口に依存する浮力による推進力は物
質中に沈められており、その推進力は重量測定部により
達成される重量測定に測定可能な影響を及ぼすからであ
る。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、精度を損うことなく容
器に物質を充填する処理能力を増加した定量配分方法お
よびその装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定量配分装置のブロック構成図であ
る。
【図２】本発明の定量配分方法のフローチャートであ
る。
【符号の説明】
１…送出部 ２…充填ノズル ３…流量率制御部 ４…重量測定部 ５…容器 ６…重量測定処理装置 ７，８…入力部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流量率誤差値と流量率制御部に入力され
    る設定値との間のサーボ制御関係により基準流量率に対
    してサーボ制御される流量率で充填を実行する固定継続
    時間中の少なくとも１度の充填段階で容器に物質を注入
    する段階と、 充填後の前記容器に含まれる物質の重量を測定する段階
    と、 前記容器に含まれる物質の重量と基準重量とを比較する
    段階と、 前記容器に含まれる物質の重量と前記基準重量との間の
    差の関数として前記基準流量率を調整する段階と、から
    なることを特徴とする定量配分方法。
  2. 【請求項２】 少なくとも１つの基準流量率が前記容器
    に含まれる物質の重量と基準重量との間の関数として調
    整されることを特徴とし、 異なる前記基準流量率において少なくとも２度の充填段
    階を備える請求項１に記載の定量配分方法。
  3. 【請求項３】 流量率誤差値と流量率制御部に入力され
    る設定値との間のサーボ制御関係により基準流量率に対
    してサーボ制御される流量率で充填を実行する固定継続
    時間中の少なくとも１度の充填段階で容器に物質を注入
    する段階と、 充填後の前記容器に含まれる物質の重量を測定する段階
    と、 前記容器に含まれる物質の重量と基準重量とを比較する
    段階と、 前記容器に含まれる物質の重量と、前記基準重量との間
    の差の関数として前記サーボ制御関係を調整する段階
    と、からなることを特徴とする定量配分方法。
  4. 【請求項４】 流量率制御部（３）を介して少なくとも
    １つの充填ノズル（２）に連結される送出部（１）と、
    前記充填ノズル（２）の下方に配置され、重量測定部
    （４）に支えられる容器（５）とを備えた定量配分装置
    であって、 該装置は、前記流量率制御部（３）と前記重量測定部
    （４）とに接続される重量処理装置（６）を備え、 該重量測定処理装置は、流量が固定時間中にサーボ制御
    される基準流量率で、前記充填ノズル（２）を通過する
    物質の流量率を保持するように前記流量率制御部（３）
    に設定値を入力し、 前記容器に注入される物質の重量と基準重量とを比較
    し、 かつ、前記容器に注入された物質の重量と前記基準重量
    との間の差の関数としてサーボ制御ループ（４，６，
    ３）のパラメータを調整してサーボ制御ループを形成す
    ることを特徴とする定量配分装置。
JP4195507A 1991-07-23 1992-07-22 定量配分方法およびその装置 Pending JPH05223627A (ja)

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FR9109287A FR2679516B1 (fr) 1991-07-23 1991-07-23 Procede et dispositif de dosage ponderal pour remplissage de recipients.
FR9109287 1991-07-23

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US (1) US5287896A (ja)
EP (1) EP0524850B1 (ja)
JP (1) JPH05223627A (ja)
BR (1) BR9202752A (ja)
DE (1) DE69201928T2 (ja)
ES (1) ES2072725T3 (ja)
FR (1) FR2679516B1 (ja)

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