JPS5872013A - 予測制御機能を備えた原料計量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉体２粒状の固体、液体及び粘体等の原料を連
続的に計量する際、その過剰計量を防ぐために、前身て
予測開側１機能を備えることによシ、必要な供給重量を
正確に秤量することを特徴とする原料計量装置に関する
ものである。

従来用いられている装置について間車に述べる。

第１図はその代表的なり１］である。図において１は原
料槽又は原料タンク、２は態量ホッパー、６及び４はそ
れぞれ投入弁及び排出弁でめる。投入弁６を開いて原料
を計量ホッパーに投入し、正確に目的重量に達した時、
投入弁３を閉じ、次に排出弁４を開いて目的重量の原料
を供給する。

この場合、困難な点は計量ホッパーに移された原料の重
量を如伺にすれば能率的に目的Ｍ量と一致させることが
できるか、ということ−である。勿論、投入弁３を適当
な時間毎に開閉して、ホッパー重量全測定する操作音線
り返せは、相当正確に目的重量に近似させることはでき
るが、多大の時間と労力を要する。それ故一般には能率
的に処理（６） するために投入弁３は開いだ１−１にして原料を連続的
にホッパーに移し、目的重量に達し／ことき投入弁を閉
じる方法が採られる。その／こめ誤ｊ”５を生ずること
は避けられ斥い。

その誤差を小にするため、従来広の方法がとられている
。

第１図において５はロードセルの如き、荷重類直接電気
量（一般には出力電圧）に変換する重ｉｉ測定部、６は
前記重量測定部が２個１メ−１−の場合に用いられる和
算部、７は前記和ｆＡ　ｉ１３のアラ−「Ｉグ出力をデ
ィジタル出力に変換するＡｌ１）変換）”τＩＸ、８は
原料の目的重量によって定まる設定用ｆｉｔ：　（後に
説明する）とＡ／Ｄ変換部よシの人力とを比軟し、その
太さが等しくなったとき９の弁駆動部を動作させる制御
部である。９の弁駆動ｆ′１１（は制ｆ１１　Ｆｅｌ＋
の指令によって、投入弁３を閉じ次いで団出弁４を開い
て計量ホッパー２の態量済の原料を外部に供給排出する
。排出が終了すると４′Ｊ１出弁４を閉じ、投入弁６を
開いて前記の一連の動作を繰９返ず。

その際実際の汁１量誤差をａＷとすると、ａＷは次（４
） のように表示される。

ＷＷｏ　　　Ｗ δＷ二□＝（−−一−１）Ｘ　１００％　　　　　（１
）ＷｏＷ。

ここに　Ｗ・・・投入弁６が閉じられたとき言１量ホッ
パー２に投入された実際の重量、 ＷＯ・・・目的とする目的重量である。

最初に基礎となる関係式を導入する。

いま第１図の５で示す重量測定部の出力表示Ｗと測定時
間との関係が第２図のカーブ（１）のように得られたと
する。この場合１＝０でＷ＝０となるよう測定部５の出
力を細工しておくとカーブ（１）は実際の重量を表わす
ことになる。

い１重量測定部５とＡ／Ｄ変換部７の出力間のタイムラ
ーグ（Ｔｉｍｅ　ｌａｇ）を△いとし、Ａ／Ｄ変換部７
の出力と弁駆動部９を動作させる間のタイムラーグを△
２とすると、 △二△１＋△２（２） は原料供給装置の全タイムラーグとなる。

それ故制御部にあらかじめＷｓなる重量を記憶さしてお
いたとすると、Ａ／Ｄ変換部よシの入力をチェックして
Ｗｓと等しくなった時点で弁駆動部が動作するわけであ
るが、Ａｌ１）変換部７の出力と弁駆動部９の動作時間
との間のタイムラ〜グは前記したように△２であるから
、第２図の外部の拡大図、第６図を参照してホラ・ぐ−
２の中にはＷｓよシも余分の原料 △ＷＢｚ＝（−’ｌ△、　（ＡＷ　）へ２（：ｌ）ａＷ △ｔ　　　　　　　　△ｔ が投入されることになる。ここに△ＷＢ／Ａｔ及び△Ｗ
／△ｔは第２図に示すようにＡ点、１（点におけるスロ
ープを示しかつ△ｔが小であれば　△Ｗｓア△Ｗである
。さらに測定部５とＡ／Ｄ変換部の出力間のタイムラー
グは前記したように△１であるから、前記と同様にして
ホッパー２の中に１ＬＷｓＪ：りも余分の原料 が投入されることになる。更に投入弁３が閉じてから弁
とホッパーの中の原料表面との間にある原料重量即ち落
差量Ｗが相加されることに外るから、設定重量Ｗｓに対
し、実際の原料投下ｆ７ｔ　Ｗは次のようになることが
分る。

Ｗ−Ｗｓ＋へＷＢ＋十△ＷＢ２−１−　ｗ（２）、　（
３）、　（４）式を用いてＷ＝Ｗｓ＋（へｙ）・△十Ｗ 、　ｔ（５） また第２図、第６図に示すように μシ≧手立−１゜ △ｔ　　△ｔ（７） よって　Ｗｓ＝Ｗ−（△・−〇＋Ｗ　）　　　　　　（
８）即ち２曲線間の縦座標の差 ＡＢ−△・−〇十ｗ　＝　Ｗ　−Ｗｓ　　　　　　（９
）となる。

（８）式から明らかなようにＷＳのカーブは第２図の（
ＩＩ）のように示される。従ってＷを目的重量ＷＯとし
た場合、第１図の制御部８に記憶させる設定重量ＷＳは
（８）式よ）次のように与えられる。

Ｗｓ””Ｗｏ　　（△−ｔａｎ　Ｏ＋Ｗ　）　　　　　
　（１１００式の意味は、ホッパー２に投入する原料の
目的重量をＷｏとするためには、制御部８に記憶させる
べき設定重量の値（見掛上の重量）はＷＳとしなければ
ならない、ということである。

（８）、　（９）及び０１式が基本関係式である。

最初に上記の基本式を用いて従来の用量法について述べ
る。この方法はいわば繰り返し用量法とでもいうべき方
法である。第４図に示すように測定時間のインターバル
（１ｎｔｅｒｖａｌ　；区間）Ｔを一定にして繰シ返し
測定し、その測定値が設定重量Ｗｓと一致したときに第
１図の弁駆動部９を動作させるか、又はＷｓを超えたと
きに次の１時間後に弁駆動部を動作させる方法である。

この場合、カーブ（１）　、　（ＩＩ）は第２図の場合
と同一の意味を持っている。

いま制御部８に目的重量Ｗｏ　Ｋ対応するＷｓをδ１シ
憶させ、かつ測定時間のインターバルをＴと規定し、そ
の時間毎にＡ／Ｄ変換部７からの入力値ＷＳ＋ＷＳ２−
・・を測定し、その値が設定重計値Ｗｓに一致するか、
又はＷＳを超えた時、次のＴ１１、−間抜に、弁駆動部
９を動作させるようにマイク［ＪコンピュータＣ以下マ
イコンと略称する）を用いてプログラミングするのであ
る。いま第４図において目的重叶嘱　　７　　） をＷ。とじ、対応する設定重量をＷＳとした場合を考え
る。いま説明を明確にするために第４図のＷｓの近傍を
拡大して第５図に示す。かつ説明上必要な点に図示する
ような記号を付す。

いま８点で測定が行われ、次の測定点はＧ点とすると、
その間に設定重量Ｗｓの点Ｃがあるので、弁駆動部９は
Ｇ点で動作する。設定重量点Ｃ点及びその前後の測定点
Ｅ、　Ｇに対する実際の重量点を順序にＦ、　Ｄ、　Ｈ
とすると、２の場合の誤差重量△Ｗは明らかにＨＫであ
る。よって次にＨＫＯ値を求める。明らかに △Ｗ三ＨＫ＝ＤＫ−θ＝（Ｔ−△Ｔ）ｔａｌｌθ　　　
（１１３ここにΔＴは第５図に示すように縦線ＥＦとＣ
Ｄとの間の距離である。従ってこの場合の計量誤差は（
１）式及び０玲式によシ次のように与えられる。

δＷ−謹−工Ａ里・−〇×１００％　　　（呻ＷＯＷＯ （２）式から明らかなようにδＷの最大値、最小値は次
のようになる。

（０く△Ｔでかつ０に極めて近い値のとき）（８） 文明らかに　δＷｍ１＝０（△Ｔ＝０のとき）　　０５
’、）即ち計算の上では測定誤差は０とＭｎ／Ｗｏの間
にばらつくことになる。

本発明の目的は前記の欠点を除去することにより、更に
精度の高い、予測制御機能を備えた原料供給装置を提供
することである。この［１的を達成するため本原料供給
装置は、重量測定部、詣１算部。

Ａ／Ｄ変換部、制御部、弁駆動部及び予測値算定部より
成る装置において、 （１）重量測定部の測定値を和算部で集計して得られた
アナログ信号出力′ｆ：Ａ　／　Ｊ）変侠部でＷｓｉ（
ｉ＝０．１．・・・、計・・）なるディジタル信号に変
漠して開側１部に入力し、 （！ｉ）一方、言１量しようとする目的中量Ｗｏに対応
して、あらかじめ予測値算定部に設定した設定重量Ｗｓ
のディジタル信号を開側１部に人力し、（ｉｉＱ　　制
御部に入力した前％ｉ、：　ＷＢｉ及びＷｓの２つの信
号を比較するに際し、 （イ）　一定時間Ｔごとに重は測定部の測定値Ｗｓｉ（
ｉ−肌１，２．・・・）をＡｌ１）変侠部をＫＩｔて制
両部に入力すると同時に、該信号を算定部に入力し、 （ロ）算定部においてＷｓｉ　（ｉ　＝−肌１．２．　
・・、　ｎ、−）の値を記憶させ、 ｅυ　よって前記ＷＳｎの値が次回（ｎ　−１−１）回
目の測定時に到達する値、即ちＷ３（１＋＋）の値が前
記設定重量Ｗｓの値を超えることをＷｓｏ。

Ｗｓ＋、　＋・・ｌ　Ｗｓ　（ｎ−２）　＋　Ｗｓ　（
ｎ−＋　）　、　Ｗｓｎの記憶値により判定させ、 に）　しかしてＷＢｎの測定時点からＷｓに達する１で
の予測時間△Ｔを前記記憶値、Ｗｓｏ、　Ｗｓ＋　。

−、Ｗｓ（ｎ−２）　、　Ｗｓ　（ｎ−＋　）　、　Ｗ
ｓｎ及び前記Ｔの値を用いて割算して、その値を開側１
部に入力して記憶させ、 （ｉｖ）　　よって前記予測時間△Ｔの経過の時、制御
部を動作させて直ちに弁駆動部を駆動させる、ことを特
徴としたものである。

次に実施例によシ本発明について詳述する。本発明は第
１図に示す計量装置に、第６図に示すよ付加することに
よシ、第５図に示す設定屯ｊｉｉ：　Ｗｓの点Ｃで弁駆
動部を動作させるＪ：うにし／Ｃものである。（前記従
来の測定法による場合１６点で動作した。）第６図にお
いて第１図と同一部分にｃｌ、同じ符号を例して説明を
省略する。

次に第６図及び第４図、第５図を参照して、本装置の原
理を説明する。

１０の予測値算定部における機ｆｉｉ：　＆ｊ：　７１
Ｋのノｌｒｔりである。

（ｉ）　Ａ　／　Ｄ変換部７から一定時間′１゛ごとの
テジタル出力をＷｓｏ、　ＷＳＩ、　ＷＳ２　、　・−
ｒ　Ｗｓｎ　　とすると、第４図を参照して、 笠の値を割算して内部に記憶させる１、明らかにＭ６゜
Ｍ＋　、・・・、Ｍｎ−ｌＭｎ等は時間間隔Ｔごとの重
量ホッパー２への投入量に対応する値となっている。

（１１）第５図を参照してＷｓｎＯ点Ｅになったとき、
次の測定点Ｇにおける設定重量の値、即ちＷｓ（ｎ＋＋
）の値が設定重量Ｗｓの点Ｃを超えることを確認するま
で計算を繰シ返す。

の値と、設定重量Ｗｓまでの残量とを比較し、ＷＳ−ｗ
ｓｎ≦Ｍｎ−＋　（＝Ｗｓｎ−Ｗｓ　（ｎ−＋　）　　
　ｇｌとなる点Ｅを確認させる２、 Ｑｉｉ）次にＷｓとｗｓｎとの差を Ｗｓ　　Ｗｓｎ　＝ＣＰミへＭ　　　　　　　　　　（
１ηとおくと、点Ｅの近傍ではＭｎ−１，Ｍｎ等はほと
んど等しいと考えられるから、簡単な比例計算によ少と
なることが予測される。

（ｉＶ）そこでとの△Ｔを計算し制御部８に対し、８点
に達した時点で、その時間から△Ｔ時間後に弁駆動部９
を動作させるように指令を出さぜるのである。

このようにすると第５図及び第４図から明らかなように
、ホッパー２に投下され／（原＄−１の重１ｊｉ幻、目
的重量Ｗｏに等しくなる。

次に本発明の効果を１ｔ１“ｉ　ｌｌ’−に述べる。

（１）第１図及び第６図のホッパー２に投下さ扛る実際
の重量Ｗのカーブ（１）が必ずしも直線である心安はな
い。実際の場合、貯蔵槽の原料が少なくなるとカーブは
やや寝てくる。（第２図、第４図参照） （２）従って設定重量Ｗｓのカーブ（１１）もｌ（ｌ想
である必要はない。

（３）　０！Ｊ式のｎ−１，１，２，・−とした」場合
Ｍｏ　、　Ｍ＋　、　Ｍ２　。

・・・はｎが犬になると次第に値が違ってくることにな
るがＭｎ−２とＭｎ　ｌ及びＭｎなどの近傍１直は大き
い違いはないので、（１１１式のへＴ値の梢度幻：割今
に高い。従って第（１）式で定義される計量誤差は小と
なる。

（４）落差量Ｗは開側変るわけであるが、その抽正も本
発明においては自から行われている。（（９）式。

Ｃ１１式参照） 次に本発明による装置の効果の１例を従来の装置に比し
、次の第１表に示す。

（第　１　表） 即ち平均誤差は約１／６になっている、なお第１表の場
合の計１１″Ｌ物はプラスナックのビレットで、投入時
間の間隔Ｔに、約［１，１秒である、。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の側聞装置のブｌ」ツク図、第２図及び第
６図は従来の泪ＩＴ１装置の動作理論の説明図、 第４図及び第５図は本発明に係る計１↑；装置の動作理
論の説明図、 第６図は本発明に係る装置のプ「１ツク図、図において
、 １−・・原料槽　　　　６・・・和算部２・・・計敏ホ
ッパー　７・・・Ａｌ１）変１興部ろ・・・投入弁　　
　　　８・・・制御部４・・・排出弁　　　　９・・・
弁駆動部５・・・重量測定部　　１ｏ・・・予測値豹定
部である。 代理人　弁理士　遠　ｒ１４：　　恒　Ｊ″！：第１図 第２図　　　　　第３図 纂６図 手続補正書（自発） 昭和５７年　５　月２７臼 特許庁長官島田春樹殿 １、事件の表示 昭和５６年　特許ａ　第１７０７１３号２、発明の名称
　　　予測制御機能′ｔ−備えた原料計量装置ろ、補正
をする者 事件との関係　ｆ牛名午世ぞ１ん 住　所　東京都抹馬区大泉学園町２２９６番地氏　名　
株式会社　ニー・アンド・ディ代表者　　古　　川　　
　　１場 氏　名　　（８２１４）代理人　弁理士　遠藤恒彦５、
補正命令の日付 ６、補正によシ増加する発明の数　なし７、補正の対象
　　　「明細書の発明の詳細な説明の欄Ｊ８、補正の内
容　　別紙のとおシ 補正の内容 明ｍ舊の発明の詳細な説明中、下記の通り補正する。 （１）９頁　１４４行 目・・・距離である。」とあるのを「・・・距離であシ
、かつ０く△゛ｆ≦Ｔである。」と訂正する。 （２）１ｏ頁　１行目 ［・・値△Ｔ＝０のとき）」とあるのを「・・・（△Ｔ
−Ｔのとき）」と訂正する。 （３）１ｏ頁　６行目及び７行目 「供給装置・・・」及び「・・・供給装置・・・」とあ
るのを「計量装置・・・」及び「・・・計量装置・・・
」と訂正する。 （４）　　１１頁下から２行目 「・・・本発明について・・・」とあるのを「・・・本
発明の構成について・・・」と訂正する。 （５）１３頁　１２２行 目・・・（＝Ｗ、、　−Ｗ、（、−１）　Ｊとおるのを
［・・・（−Ｗ、、−Ｗｓ（ｎ　＋）　）Ｊと訂正する
。 （６）１５貞　第１弐の下から１行目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量測定部、不ｌ算都、アナログ・ディジタル変ｇ８都
   （以下Ａ　／　Ｄ変侠部と略称する）、制御部。 弁ｌｌＡＷｈ部及び予測値算定Ｓ（以下算定部と略称す
   る）よシ成る原料」量装置において、 （１）重重測定部の測定値をオｎ算部で累計して得られ
   たアナログ信号出力をＡ　／　Ｄ変侠部でＷ８ｉ（ｉ＝
   ０．Ｌ　２ｒ・・・、ｎ、・・・）なるディジタル信号
   に変侠して制御ｌ１１４１部に入力し、（（１）一方、
   計量しようとする目的重量Ｗｏに対比、して、あらかじ
   め算定部に設定した設定重量Ｗｓのディジタル信号を制
   御部に入力し、Ｑｌｉ）　　制御部に人力した前記Ｗｓ
   ｉ及びＷｓの２つの信号を比較するに際し、 （イ）　−足時間Ｔごとに重量測定部の測定値Ｗｓｉ（
   ｉ　＝１．２．−、　ｎ、　−、）をＡｌ１）変侠部を
   経て制御部に入力すると同時に、該信号を算定部に入力
   し、 （ロ）ｎ足部においてＷｓｉ　（ｉ＝０．１．２＋　−
   、ｎ−）の値を記憶させ、 （ハ）　よって前記ｗｓｎの値が次回（ｎ１〜１）回目
   の測定時に到達する値、即ちＷｓ＜ｎ＋＋）の値が前記
   設定１■量Ｗｓの値を超えることをＷｓｏ。 Ｗｓｌｒ　−Ｗｓ（ｎ−２Ｌ　Ｗｓ（ｎ−＋　）、　Ｗ
   ｓｎの記憶値により判定させ、 に）　しかしてｗｓｎの測定時点からＷｓに達する１で
   の予測時間△Ｔを前記記憶１１１′ｉ、Ｗｓ＋＋　、　
   Ｗ　ｓ　＋　＋・・・、　Ｗｓ（ｎ−２Ｌ　Ｗｓ（ｎ−
   ＋Ｌ　Ｗｓｎ及び前１１シ′１゛の値を用いて計算して
   、その値全制御ｌ１部に人力して記憶させ、 （１ｖ）　　よって前記予測時間△Ｔのれｉｌ、’、ｉ
   の時ｔ　ｆｕｌｌ側１都全１都させて直ちに弁駆動部を
   駆動させる、ことを特徴とする予測制御機能を１Ｒ１１
   えた原＄１’　ｉ’？−１’　、ｊｉ：装置。