(57)【要約】【課題】搬送装置の振動を適切に制御する。【解決手段】組合せ計量装置の制御部において、加振パルス設定部１４１および制御パルス生成部１４３を設ける。また、加振パルス設定部１４１に、成長量演算部１４５、減衰量演算部１４６および加振パルス演算部１４７を設ける。成長量演算部１４５によって、振動を目標振幅まで成長させる（振幅を増加させる）ための成長力積を各加振パルスごとに求める。また、減衰量演算部１４６によって、減衰量を補うための補完力積を各加振パルスごとに求める。加振パルス演算部１４７は、成長力積と補完力積とを加算して、各加振パルスによって与える力積を求め、加振パルス列を求める。さらに、制御パルス生成部１４３は、求められた加振パルス列に応じて、電磁石への電圧の印加を制御する。【選択図】図５
2006225152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加振パルス列の印加に基づく電磁石の間欠通電により振動部を振動させることによって、物品を搬送する搬送装置であって、
目標振幅に基づいて、前記加振パルス列を予め設定する加振パルス設定手段と、
前記加振パルス設定手段により設定された前記加振パルス列に基づいて、前記電磁石への通電を制御する通電制御手段と、
を備え、
前記加振パルス設定手段は、
前記加振パルス列を構成する各加振パルスによって、前記振動部の振幅を成長させるための成長力積を求める成長量演算手段と、
各加振パルスによって前記振動部の運動量の減衰量を補うための補完力積を求める減衰量演算手段と、
前記成長量演算手段により求められた前記成長力積と、前記減衰量演算手段により求められた前記補完力積とに基づいて、前記加振パルス列を求める加振パルス演算手段と、
を備えることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の搬送装置であって、
前記成長力積演算手段は、
前記振動部が目標振幅で振動する際の最大運動量を演算し、前記最大運動量を所定のパターンに応じて各加振パルスに分配することにより、前記成長力積を演算することを特徴とする搬送装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の搬送装置であって、
前記減衰量演算手段は、前記加振パルス列の各周期ごとに、前記振動部の運動量の減衰量を演算することによって前記補完力積を求めることを特徴とする搬送装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の搬送装置であって、
前記加振パルス演算手段は、
前記成長力積と前記補完力積とを加算した値が、各加振パルスによって前記振動部に与えられる加振力積となるように、前記加振パルス列を演算することを特徴とする搬送装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の搬送装置であって、
前記加振パルス演算手段は、前記加振パルス列の周波数を、前記振動部に固有の共振周波数とすることを特徴とする搬送装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の搬送装置であって、
搬送期間終了後に前記振動部の振動を停止させるための制振パルス列を設定する制振パルス設定手段をさらに備え、
前記制振パルス設定手段は、前記振動部の振動の波形に基づいて、前記制振パルスを印加するタイミングを設定し、
前記通電制御手段は、前記搬送期間終了時の前記電磁石への通電を、前記制振パルス設定手段で設定された前記制振パルスによって制御することを特徴とする搬送装置。
【請求項７】
物品を計量して組み合わせる組合せ計量装置であって、
加振パルス列の印加に基づく電磁石の間欠通電により振動部を振動させることによって、物品を搬送する複数の搬送装置と、
前記複数の搬送装置によって搬送される物品をそれぞれ計量する複数の計量手段と、
を備え、
前記搬送装置が、
目標振幅に基づいて、前記加振パルス列を予め設定する加振パルス設定手段と、
前記加振パルス設定手段により設定された前記加振パルス列に基づいて、前記電磁石への通電を制御する通電制御手段と、
を備え、
前記加振パルス設定手段は、
前記加振パルス列を構成する各加振パルスによって、前記振動部の振幅を成長させるための成長力積を求める成長量演算手段と、
各加振パルスによって前記振動部の運動量の減衰量を補うための補完力積を求める減衰量演算手段と、
前記成長量演算手段により求められた前記成長力積と、前記減衰量演算手段により求められた前記補完力積とに基づいて、前記加振パルス列を求める加振パルス演算手段と、
を備えることを特徴とする組合せ計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品を振動により搬送する技術に関する。より詳しくは、搬送振動を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
計量装置等においては、供給された物品を計量ホッパ等へ移送するために、例えば電磁フィーダ（搬送装置）が備えられる。各電磁フィーダは、例えばベース部材に前後一対のバネ体を介して取り付けられたトラフと、上記ベース部材に設置された電磁石と、電磁石に通常搬送期間中、間欠的に通電する通電制御手段とを有している。そしと、電磁フィーダは、電磁石で電磁力を間欠的に発生させて、その発生時に上記バネ体を撓ませながらトラフを一方に変位させ、また、その非発生時に上記バネ体の弾性復元力によってトラフを他方に変位させることにより、トラフを振動させてトラフ上の物品を所定方向へ移送するように構成されたものである。
【０００３】
この種の電磁フィーダが複数設けられた例えば組合せ計量装置等において、計量精度及び装置の効率や組合せ計算の効率を上げることにより稼働率の向上を図るには、電磁フィーダから計量ホッパへの物品供給量の精度を向上させる必要がある。すなわち、電磁フィーダの搬送振動を高精度に制御する必要がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−２３５０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、電磁フィーダを意図したとおりに駆動させる場合、トラフが定常振動している状態（定常状態）の前後に発生する過渡的な振動をいかに抑制するか、すなわち、過渡期をいかに短く、かつ、その間の挙動をいかに許容される範囲に収めるかという問題があった。特に、振動の開始時において、振動状態を迅速に定常状態にしなければならないという問題があった。
【０００６】
これを解決する手法として、例えば電磁フィーダの電磁石を過励磁させることが考えられる。過励磁とは、トラフの振動を開始させるときに、定常状態において電磁石に与える電圧（定常電圧）よりも大きな電圧（過電圧）を印加することにより、強い電磁力を発生させて、振動させる手法である。これによって、トラフが目標振幅に到達する期間が短縮され、定常状態になった時点で印加する電圧を定常電圧とすることにより、トラフの振動を迅速に定常状態に安定させることができる。
【０００７】
しかし、過励磁を行う場合でも、どの程度の過電圧をどのくらいの期間印加すべきか、あるいは、どの周波数で与えるのが適切かという問題がある。すなわち、各パラメータをどのように決定するかという問題がある。例えば、過度の過励磁によって、オーバーシュート（目標振幅よりも振幅が大きくなる現象）が発生すると、かえって定常状態に到達するのが遅れるだけでなく、電磁フィーダを破壊するおそれもある。一方、過小な過励磁では定常状態に到達するまでの期間が長くなってしまい、過励磁を行う効果が低下する。また、電圧を印加する際の周波数が不適切であれば、電磁力が振動を減衰させてしまい（アンダーシュート）、定常状態に到達するのが遅れる原因となる。
【０００８】
従来では、振動センサを設けて、過渡期の振幅を検出しつつ、フィードバック制御によって印加する電圧を決定する手法が提案されているが、タイムラグによる誤制御や、装置構成が複雑化するなどの問題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、搬送装置の振動を適切に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、加振パルス列の印加に基づく電磁石の間欠通電により振動部を振動させることによって、物品を搬送する搬送装置であって、目標振幅に基づいて、前記加振パルス列を予め設定する加振パルス設定手段と、前記加振パルス設定手段により設定された前記加振パルス列に基づいて、前記電磁石への通電を制御する通電制御手段とを備え、前記加振パルス設定手段は、前記加振パルス列を構成する各加振パルスによって、前記振動部の振幅を成長させるための成長力積を求める成長量演算手段と、各加振パルスによって前記振動部の運動量の減衰量を補うための補完力積を求める減衰量演算手段と、前記成長量演算手段により求められた前記成長力積と、前記減衰量演算手段により求められた前記補完力積とに基づいて、前記加振パルス列を求める加振パルス演算手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る搬送装置であって、前記成長力積演算手段は、前記振動部が目標振幅で振動する際の最大運動量を演算し、前記最大運動量を所定のパターンに応じて各加振パルスに分配することにより、前記成長力積を演算することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係る搬送装置であって、前記減衰量演算手段は、前記加振パルス列の各周期ごとに、前記振動部の運動量の減衰量を演算することによって前記補完力積を求めることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし２のいずれかの発明に係る搬送装置であって、前記加振パルス演算手段は、前記成長力積と前記補完力積とを加算した値が、各加振パルスによって前記振動部に与えられる加振力積となるように、前記加振パルス列を演算することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし４の発明に係る搬送装置であって、前記加振パルス演算手段は、前記加振パルス列の周波数を、前記振動部に固有の共振周波数とすることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明に係る搬送装置であって、搬送期間終了後に前記振動部の振動を停止させるための制振パルス列を設定する制振パルス設定手段をさらに備え、前記制振パルス設定手段は、前記振動部の振動の波形に基づいて、前記制振パルスを印加するタイミングを設定し、前記通電制御手段は、前記搬送期間終了時の前記電磁石への通電を、前記制振パルス設定手段で設定された前記制振パルスによって制御することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７の発明は、物品を計量して組み合わせる組合せ計量装置であって、加振パルス列の印加に基づく電磁石の間欠通電により振動部を振動させることによって、物品を搬送する複数の搬送装置と、前記複数の搬送装置によって搬送される物品をそれぞれ計量する複数の計量手段とを備え、前記搬送装置が、目標振幅に基づいて、前記加振パルス列を予め設定する加振パルス設定手段と、前記加振パルス設定手段により設定された前記加振パルス列に基づいて、前記電磁石への通電を制御する通電制御手段とを備え、前記加振パルス設定手段は、前記加振パルス列を構成する各加振パルスによって、前記振動部の振幅を成長させるための成長力積を求める成長量演算手段と、各加振パルスによって前記振動部の運動量の減衰量を補うための補完力積を求める減衰量演算手段と、前記成長量演算手段により求められた前記成長力積と、前記減衰量演算手段により求められた前記補完力積とに基づいて、前記加振パルス列を求める加振パルス演算手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１ないし７に記載の発明では、加振パルス列を構成する各加振パルスによって、振動部の振幅を成長させるための成長力積を求め、各加振パルスによって振動部の運動量の減衰量を補うための補完力積を求め、これらの値に基づいて、加振パルス列を求めることにより、振動状態を検出するセンサなどの機構が不要である。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、加振パルス列の周波数を、振動部に固有の共振周波数とすることにより、加振パルス列について、適切な周波数を容易に決定することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、振動部の振動の波形に基づいて、搬送期間終了時に振動部の振動を停止させるための制振パルス列を設定することにより、搬送期間が終了したときに、迅速に振動部の振動を停止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２１】
＜１．  第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁フィーダ１を備えた組合せ計量装置２の概略構成を示す側面図である。また、図２は、電磁フィーダ１の構成を具体的に示す側面図である。図１を参照して、組合せ計量装置２は、機台３の中央に加振機４を介して設置され、上方の筒状の投入シュート５から投下された被計量物を周囲に分散する分散テーブル６と、その周囲に複数の加振機７のそれぞれを介して放射状に配設され、被計量物を搬送する複数のトラフ８と、複数のトラフ８の先端部下方にそれぞれ位置するように放射状に配設された複数のプールホッパ９と、複数のプールホッパ９のそれぞれの下方に配設された複数の計量ホッパ１０とを備えている。ここで、電磁フィーダ１は、加振機７及びトラフ８を含む。
【００２２】
そして、機台３の内部には、各プールホッパ９の各ゲート９ａ及び各計量ホッパ１０の各ゲート１０ａの開閉を制御する、複数のゲート開閉装置１１が配設されている。ゲート開閉装置１１は、図示しないモータによって駆動され、被計量物の排出指令を受けたときに、図示しない駆動手段により計量ホッパ１０内の被計量物を集合シュート１２内に排出させ、空になった計量ホッパ１０内にプールホッパ９内の被計量物を投入させるように動作する。また、計量ホッパ１０には、図示しない重量検出器が機台３内で連設されており、計量ホッパ１０内の被計量物の重量を計量する。
【００２３】
図２を参照して、電磁フィーダ１が備える加振機７は、複数のコイルスプリング２１を介して機台３上に設置されたベース部材２２と、ベース部材２２の上面上に設置された電磁石２３と、ベース部材２２の前部側（図面右側）及び後部側（図面左側）にボルト２４によって後傾姿勢で平行に取り付けられた一対の板バネ２５とを有している。但し、一対の板バネ２５は必ずしも平行に取り付けられている必要はない。これら両板バネ２５の各上部には、トラフ８のブラケット８ａがボルト２６によって固定されている。また、ブラケット８ａにおける電磁石２３の磁力発生面２３ａに対向する面には、磁性体２７が取り付けられている。電磁石２３には、後述するフィーダ制御装置３０によって間欠的に通電がなされる。
【００２４】
電磁石２３に通電がなされると、磁力発生面２３ａと磁性体２７との間に電磁力（吸引力）が作用し、その結果、前後の板バネ２５が撓みながら、またこれと同時にトラフ８がやや沈み込みながら、後方（図面左側）に変位することとなる。つまり、板バネ２５が固定されて弾性部材として機能するトラフ８が、後方に変位することとなる。一方、電磁石２３への通電が停止されると、磁力発生面２３ａと磁性体２７との間の電磁力（吸引力）が消失し、トラフ８が、板バネ２５の弾性復元力によって上方へやや浮き上がりながら前方（図面右側）に変位することとなる。
【００２５】
したがって、電磁石２３に間欠的に通電がなされることによって電磁力が間欠的に発生し、これにより、トラフ８が前後方向に振動することとなる。このとき、電磁石２３に発生する電磁力は、フィーダ制御装置３０からの通電時の電圧値によって決まる。すなわち、電圧Ｅと電磁力Ｆとの関係式は予め決定される。
【００２６】
トラフ８が振動すると、トラフ８上の物品（被計量物、被搬送物）が図１に示したプールホッパ９に移送される。また、予め定められた物品の搬送期間が終了すると、トラフ８の振動を停止させることにより、電磁フィーダ１からプールホッパ９への物品の移送が停止される。
【００２７】
上記の通り、組合せ計量装置２において、電磁フィーダ１からプールホッパ９への物品供給量の精度を向上させるためには、物品が搬送される期間（すなわち、トラフ８が振動している期間、以下、「物品搬送期間」と称する）の長さと、その間の振動の強度（主にトラフ８の振幅）を精度よく制御することが重要となる。
【００２８】
図３は、制御部１３と他の構成との接続を示すバス配線図である。図１では、図示を省略しているが、組合せ計量装置２は操作部１６と、オペレータにデータを表示するディスプレイ１７とをさらに備えている。
【００２９】
制御部１３は、主にＣＰＵ１４と記憶装置１５から構成され、一般的なコンピュータとしての機能を備えている。ＣＰＵ１４は、記憶装置１５に記憶されたプログラムに従って、各種データを処理することにより、組合せ計量装置２の他の構成を制御するための制御信号等を生成する。ＣＰＵ１４は、このような制御信号をバス配線を介して送信することによって各構成を制御する。記憶装置１５は、ＣＰＵ１４の一時的なワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ、読み取り専用のＲＯＭおよびハードディスク装置などから構成され、プログラムや操作部１６から入力されたデータ等が記憶される。
【００３０】
操作部１６は、キーボード１６ａおよびマウス１６ｂから構成され、オペレータからの指示を入力するために使用される。オペレータが操作部１６を操作することによって、組合せ計量装置２には、各種パラメータやプログラム、あるいは指示等が入力される。なお、操作部１６としては、各種ボタン類やタッチパネルなどが採用されてもよい。
【００３１】
図４は、主にＣＰＵ１４がプログラムに従って動作することによって実現される機能構成を示すブロック図である。図４において、加振パルス設定部１４１、制振パルス設定部１４２および制御パルス生成部１４３が、主にＣＰＵ１４によって実現される機能構成である。なお、ＣＰＵ１４は、プログラムに従って動作することによって、これらの機能構成を実現するが、これらの全部または一部を専用の回路によってハードウェア的に実現してもよい。
【００３２】
図４に示すパラメータデータ１００とは、組合せ計量装置２に予め与えられている設定データや初期値等のデータであって、主に操作部１６から入力され、記憶装置１５に記憶されている。なお、パラメータデータ１００には、振動部の質量ｍ、振動部の共振周波数ｆ０、振動部の減衰比ζ、および目標振幅ｒ０等が含まれている。これらの値は、例えば予め実験により求めておくことができる。
【００３３】
加振パルス設定部１４１は、パラメータデータ１００を参照しつつ、電磁フィーダ１のトラフ８を振動させるための加振パルス列Ｐｆを設定して、制御パルス生成部１４３に伝達する。
【００３４】
図５は、加振パルス設定部１４１の詳細を示すブロック図である。加振パルス設定部１４１は、成長量演算部１４５、減衰量演算部１４６および加振パルス演算部１４７を備える。
【００３５】
成長量演算部１４５は、定常振動状態における最大運動量Ｍmaxを演算する。最大運動量Ｍmaxとは、トラフ８が目標振幅ｒ０で振動している状態において、速度が最大となっている時刻ｎＴ（Ｔ：振動周期）における運動量である。
【００３６】
なお、振動している物体において、速度が最大となるときの変位は「０」である。すなわち、与えた電磁力の位置エネルギへの寄与分は「０」である。したがって、このとき板バネ２５を考慮する必要はない。
【００３７】
また、成長量演算部１４５は、各加振パルスによって振動を成長させるために与える力積（以下、「成長力積ＧＷn」）を決定して、減衰量演算部１４６および加振パルス演算部１４７に伝達する。
【００３８】
減衰量演算部１４６は、加振パルス列の１周期の間の減衰量（以下、「減衰量Ｄn」）を求め、これに相当する力積（以下、「補完力積ＤＷn」）の値を求めて加振パルス演算部１４７に伝達する。
【００３９】
加振パルス演算部１４７は、成長力積ＧＷnと補完力積ＤＷnとに基づいて、加振パルスによって与えるべき力積Ｗnを求める。さらに、求めた力積Ｗnに基づいて、各加振パルスを求め、これによって加振パルス列Ｐｆを求める。
【００４０】
加振パルス設定部１４１は、加振パルス演算部１４７によって求められた加振パルス列Ｐｆを制御パルス生成部１４３に出力する。
【００４１】
図４に戻って、制振パルス設定部１４２は、電磁フィーダ１による物品の搬送を停止させるための制振パルス列Ｐｓを演算により求め、制御パルス生成部１４３に出力する。
【００４２】
制御パルス生成部１４３は、加振パルス列Ｐｆおよび制振パルス列Ｐｓに応じた制御パルス列Ｐｃを生成して出力する。制御パルス生成部１４３から出力された制御パルス列Ｐｃはスイッチング素子３２に入力され、制御パルスが入力されている期間、スイッチング素子３２は導通状態となって、直流電源３１が電磁石２３に通電される。これにより、トラフ８の振動が制御される。
【００４３】
つまり、制御パルス生成部１４３及びスイッチング素子３２は、直流電源３１から電磁石２３への通電を、加振パルス列Ｐｆまたは制振パルス列Ｐｓによって制御する通電制御手段として機能する。
【００４４】
以上が本実施の形態における組合せ計量装置２の機能および構成の説明である。なお、上記説明では、制御部１３は組合せ計量装置２に１つ備えられているように記載しているが、より詳細には各電磁フィーダ１について制御部１３の機能が実現されている。また、各電磁フィーダ１に制御部１３と同等の機能構成が設けられていてもよい。
【００４５】
次に、本実施の形態に係る電磁フィーダ１を備えた組合せ計量装置２に関して、トラフ８の振動を制御する理論について説明する。
【００４６】
図６は、加振パルス列の例を示す図である。このような加振パルス列では、電磁石に与えられる各パルス電圧の電圧値は等しくなる。すなわち、図６に示す加振パルス列では過励磁は行われない。図７は、図６に示す加振パルス列によるトラフ８の変位を示す図である。変位は、電磁石２３に通電がなされず板バネ２５が変形していない時のトラフ８の初期位置を「０」としている。また、最初の加振パルスを与える時刻を「０」とする。
【００４７】
以下、加振電圧を印加して振動を開始してから、定常振動状態になるまでの期間を起動期間、定常振動状態になってから加振電圧の印加を停止するまでの期間を定常搬送期間、加振電圧の印加を停止してから振動が停止するまでの期間を収束期間とそれぞれ定義する。
【００４８】
電磁フィーダ１においては、トラフ８が振動している間、物品が搬送される。すなわち、起動期間、定常搬送期間および収束期間を合計した期間（物品搬送期間）の間は物品が搬送される。
【００４９】
先述のように、定常搬送期間の間は、トラフ８の振幅が一定となる定常振動状態である。電磁フィーダ１の搬送量はトラフ８の振幅に依存するため、定常搬送期間における物品の搬送量（プールホッパ９への供給量）は、ほぼ時間に比例し、比較的高精度に制御することができる。
【００５０】
しかし、起動期間および収束期間においては、トラフ８の振幅が安定しないため、物品の供給量は比較的制御しにくい。図６に示す例では、起動期間においては、定常電圧を印加しているにもかかわらず、トラフ８の振幅が徐々にしか上昇しないために、実際の供給量が意図した供給量よりも少量となる。また、定常電圧の印加を停止しても、振動は直ちに停止することはなく、収束期間においてトラフ８の振動が継続することによって物品が搬送されてしまい、供給量が増加する。
【００５１】
このことから、電磁フィーダ１においては、起動期間および収束期間を可能な限り短くすることが重要となる。
【００５２】
まず、起動期間を短縮する手法について説明する。
【００５３】
定常振動状態（定常搬送期間）における振動の振幅は目標振幅ｒ０であるから、定常振動状態における変位Ｘ（ｔ）は、共振周波数ｆ０を用いて、数１で表すことができる。
【００５４】
【数１】
2006225152.tif 000003
【００５５】
したがって、定常振動状態における速度ｖ（ｔ）は、数２で表すことができる。
【００５６】
【数２】
2006225152.tif 000004
【００５７】
定常状態の最大速度Ｖmaxは時刻ｎＴにおける速度であるから、最大速度Ｖmaxは数３で求まる。
【００５８】
【数３】
2006225152.tif 000005
【００５９】
最大速度Ｖmaxが求まると、最大運動量Ｍmaxは数４で求まる。
【００６０】
【数４】
2006225152.tif 000006
【００６１】
電磁フィーダ１は、静止しているトラフ８を目標振幅ｒ０で定常振動させるために、最大運動量Ｍmaxに相当する力積ＧＷを電磁石２３によって与える。この力積ＧＷの与え方は、種々の手法が考えられる。例えば、１個の加振パルスによって与えてもよい。
【００６２】
本実施の形態における電磁フィーダ１では、複数の加振パルスによって最大運動量Ｍmaxに相当する力積ＧＷを与える。すなわち、ｎ番目の加振パルスによって与える成長力積ＧＷnを用いると、数５で表される。
【００６３】
【数５】
2006225152.tif 000007
【００６４】
また、本実施の形態における電磁フィーダ１では、最初に電磁力Ｆmaxを与えて強く加振し、その後徐々に振幅を増加させる手法を採用する。すなわち、成長力積ＧＷnを与える電磁力を電磁力ＧＦn、加振パルスのパルス幅をパルス幅ｔｐとおくと、成長力積ＧＷnを数６で示すように与える。
【００６５】
【数６】
2006225152.tif 000008
【００６６】
なお、数６における「Ａ」は、振幅の立ち上がりを調整するための無次元のパラメータであって任意に与えることができる。したがって、ｎ個の加振パルスによって力積ＧＷを与えるとすると、数４ないし数６から、Ｆmaxは数７で求まる。
【００６７】
【数７】
2006225152.tif 000009
【００６８】
すなわち、成長量演算部１４５は、目標振幅ｒ０が与えられると、数７を演算してＦmaxを求め、数６で示す成長力積ＧＷnを減衰量演算部１４６および加振パルス演算部１４７に伝達する。
【００６９】
最初の加振パルスによって、一旦振動を開始したトラフ８は、次の加振パルスが与えられるまでの間（１周期の間）に減衰する。電磁フィーダ１において、振動の減衰量は加振パルスによって補われる。すなわち、加振パルス列の１周期ごとに減衰量を補う必要があるので、減衰量演算部１４６は、１周期ごとの減衰量Ｄnを求める必要がある。
【００７０】
ここで、振動が自然減衰する場合を考える。振幅ｒn-1の振動が減衰する場合、１周期後の振幅ｒnは、減衰比ζを用いて、数８で近似することができる。
【００７１】
【数８】
2006225152.tif 000010
【００７２】
また、減衰によって周波数は変化しないと近似できるので、振幅ｒnの振動における最大速度Ｖnは、数３と同様に数９で求まる。
【００７３】
【数９】
2006225152.tif 000011
【００７４】
したがって、ある振動状態から１周期の間（ｎ−１番目の加振パルスを与えてからｎ番目の加振パルスを与えるまでの間）の運動量の減衰量Ｄnは、数１０で表される。
【００７５】
【数１０】
2006225152.tif 000012
【００７６】
さらに、数１０に数８を代入することによって、数１１が得られる。
【００７７】
【数１１】
2006225152.tif 000013
【００７８】
ここで、ｎ番目の加振パルスを加えた時点での運動量Ｍnを用いて、その振動の振幅ｒnを表すと、数４から数１２が求まる。
【００７９】
【数１２】
2006225152.tif 000014
【００８０】
数１１に数１２を代入すると数１３が求まる。
【００８１】
【数１３】
2006225152.tif 000015
【００８２】
なお、最初の加振パルスが与えられるまでトラフ８は静止しており、最初の加振パルスを与えるときには減衰量は考慮しなくてよいので、「Ｄ1＝０」である。
【００８３】
したがって、減衰量Ｄnを補うために、ｎ番目の加振パルスによって電磁石２３から与えなければならない補完力積ＤＷnは、数１４で求まる。
【００８４】
【数１４】
2006225152.tif 000016
【００８５】
ここで、ｎ番目の加振パルスによって与える電磁力Ｆnとおくと、ｎ番目の加振パルスによって与えられる力積（Ｆn・ｔｐ）と、ｎ−１番目の加振パルスが与えられてからｎ番目の加振パルスが与えられるまでの減衰量Ｄnとを用いて、運動量Ｍnは、数１５と表すことができる。
【００８６】
【数１５】
2006225152.tif 000017
【００８７】
詳細は後述するが、加振パルスによって与える電磁力Ｆnは、振動を成長させるための成長電磁力ＧＦnと、減衰量を補うための補完電磁力ＤＦnとを加算したものである。
【００８８】
したがって、数１５は数１６に変形される。
【００８９】
【数１６】
2006225152.tif 000018
【００９０】
また、減衰量Ｄnは、数１４に示すように補完力積ＤＷnに相当するので、補完電磁力ＤＦnを用いて、数１７で表せる。
【００９１】
【数１７】
2006225152.tif 000019
【００９２】
したがって、数１６に数１７を代入して、数１８が得られる。
【００９３】
【数１８】
2006225152.tif 000020
【００９４】
ただし、最初の加振パルスによって与えられる電磁力Ｆ1には、減衰量を補う分の減衰電磁力は「０」なので、「ＧＦ1＝Ｆ1＝Ｆmax」である。
【００９５】
数１８を数１４に代入すると、補完力積ＤＷnは、数１９で表される。
【００９６】
【数１９】
2006225152.tif 000021
【００９７】
さらに、数６を数１９に代入すると、数２０が求まる。
【００９８】
【数２０】
2006225152.tif 000022
【００９９】
ただし、「ＤＷ1＝０」である。
【０１００】
このように、減衰量演算部１４６は、成長量演算部１４５から成長力積ＧＷnを入力として得て、記憶する。さらに、前回までに、記憶しておいた成長力積ＧＷn-1と、パラメータデータ１００に含まれる減衰比ζとに基づいて、数２０を演算することによって補完力積ＤＷnを求めて、加振パルス演算部１４７に伝達する。
【０１０１】
加振パルス演算部１４７は、成長量演算部１４５から得られる成長力積ＧＷnと、減衰量演算部１４６から得られる補完力積ＤＷnとに基づいて、ｎ番目の加振パルスによって与える加振力積Ｗnを求める。すなわち、数２１によって、加振力積Ｗnを求める。
【０１０２】
【数２１】
2006225152.tif 000023
【０１０３】
さらに、加振力積Ｗnから各加振パルスによって電磁石２３に発生させる電磁力Ｆnを数２２により求める。
【０１０４】
【数２２】
2006225152.tif 000024
【０１０５】
なお、電磁力Ｆは、電圧Ｅを印加することによって電磁石２３に発生する電磁力であるから、電圧Ｅと電磁力Ｆとの関係式Ｆ（Ｅ）は、電磁石２３の特性として予め求めておくことができる。
【０１０６】
図８は、本実施の形態における加振パルス列Ｐｆの例を示す図である。すなわち、本実施の形態における電磁フィーダ１では、加振パルス演算部１４７によって、図８に示すような加振パルス列Ｐｆが求められる。なお、図８に示す加振パルス列Ｐｆによって与えられる電圧Ｅは、数２３によって示される。
【０１０７】
【数２３】
2006225152.tif 000025
【０１０８】
なお、数２３における「Ｂ」は、振幅の立ち上がりを調整するための無次元のパラメータであって、数６における「Ａ」の値に応じて任意に与えることができる。
【０１０９】
１番目の加振パルスによって印加される電圧Ｅmaxは、1番目の加振パルスによって発生する電磁力を発生させるから、電圧Ｅmaxは数２４で求めることができる。
【０１１０】
【数２４】
2006225152.tif 000026
【０１１１】
また、定常振動状態（目標振幅ｒ０）においては、成長電磁力ＧＦnはすでに「０」であることから、電圧Ｅminは、数２５で求めることができる。
【０１１２】
【数２５】
2006225152.tif 000027
【０１１３】
加振パルス演算部１４７は、電圧Ｅに応じて、与えるべき加振パルスについても予め求めておくことができる（加振パルスと電圧Ｅとの関係式は既知である）。すなわち、数２２によって、必要な電磁力Ｆが求まれば、その電磁力Ｆを電磁石２３に発生させるための加振パルスを求めることができる。
【０１１４】
このように、加振パルス設定部１４１は、加振パルス演算部１４７により各加振パルスを求めることによって、加振パルス列Ｐｆを演算によって求め、制御パルス生成部１４３に伝達する。
【０１１５】
図９は、図８に示す加振パルス列によって加振されたトラフ８の変位を示す図である。図７に示す例では、起動期間が９秒程度（図示せず）であったが、図９から明らかなように、電磁フィーダ１では、０．１秒ほどで定常振動状態に到達しており、起動期間が短縮されている。
【０１１６】
このように、本実施の形態における電磁フィーダ１は、加振パルス列Ｐｆを構成する各加振パルスごとに、トラフ８の振幅を成長させるための成長力積ＧＷnを求める成長量演算部１４５と、トラフ８の運動量の減衰量Ｄnを求め、各加振パルスごとに、減衰量Ｄnを補うための補完力積ＤＷnを求める減衰量演算部１４６と、成長力積ＧＷnと補完力積ＤＷnとに基づいて、加振パルス列Ｐｆを求める加振パルス演算部１４７とを備えることにより、適切な加振パルス列Ｐｆを演算によって求めることができるので、振動状態（特に振幅）を検出するためのセンサなどが不要である。
【０１１７】
また、従来のように、センサからの入力を得て、次回の加振パルスを決定する場合に比べて、振動を容易に予測・制御可能であるので、過励磁におけるオーバーシュートの発生を抑制することができる。
【０１１８】
次に、収束期間を短縮する手法について説明する。
【０１１９】
本実施の形態における電磁フィーダ１では、収束期間においても、起動期間における理論を採用する。すなわち、運動量Ｍで振動しているトラフ８に、逆向きの停止力積ＳＷを与えて停止させる。
【０１２０】
ここで、停止力積ＳＷの与え方は、加振パルス列Ｐｆの場合と同様に、様々な手法が考えられる。本実施の形態においては、１個の制振パルスからなる制振パルス列Ｐｓによって停止力積ＳＷを与える手法を採用するが、もちろん複数の制振パルスによって与えてもよい。
【０１２１】
まず、制振パルス設定部１４２は、トラフ８の振動波形に応じて、制振パルス列Ｐｓを与える時刻を決定する。本実施の形態では、定常搬送期間が終了した直後、トラフ８の振動の変位が「０」となるタイミングで制振パルス列Ｐｓを与える。換言すればトラフ８の振動の速度ｖ（ｔ）が電磁石２３から遠ざかる方向に最大となるタイミングで与えればよい。具体的には、最後の加振パルスが与えられてから半周期が経過した後に与えればよいので、ｎ番目の加振パルスが最後の加振パルスであったとすると、制振パルス列Ｐｓを与える時刻ｔは、数２６で求まる。
【０１２２】
【数２６】
2006225152.tif 000028
【０１２３】
半周期の間にも振動は減衰するので、この減衰量を「Ｄ」とおくと、減衰量Ｄは数１１より数２７で近似できる。ただし、減衰量Ｄは近似式ではなく、演算により求めてもよい。
【０１２４】
【数２７】
2006225152.tif 000029
【０１２５】
したがって、制振パルス列Ｐｓを与える時刻における運動量Ｍは、数２８で求まる。
【０１２６】
【数２８】
2006225152.tif 000030
【０１２７】
停止力積ＳＷを生じさせる電磁力を停止電磁力ＳＦとおくと、制振パルスのパルス幅ｔｓを用いて、停止力積ＳＷは数２９で表される。
【０１２８】
【数２９】
2006225152.tif 000031
【０１２９】
運動量Ｍの絶対値と停止力積ＳＷの値が等しいので、数２８および数２９から数３０が求まる。
【０１３０】
【数３０】
2006225152.tif 000032
【０１３１】
制振パルス列Ｐｓによって発生させるべき停止電磁力ＳＦが求まれば、加振パルス列Ｐｆと同様に、制振パルス列Ｐｓが求まる。
【０１３２】
このように、本実施の形態における電磁フィーダ１では、制振パルス設定部１４２によって、トラフ８の振動を停止させるための制振パルス列Ｐｓが与えられるので、自然減衰によって停止させる場合に比べて、収束期間が短縮される。
【０１３３】
以上のように、本実施の形態に係る電磁フィーダ１は、トラフ８の振幅を、加振パルス列Ｐｆを構成する各加振パルスによって成長させるための成長力積ＧＷnを求めるとともに、トラフ８の運動量の減衰量Ｄnを、各加振パルスによって補うための補完力積ＤＷnを求め、成長力積ＧＷnと補完力積ＤＷnとに基づいて、加振パルス列を求めることにより、振動センサ等の構成が不要となる。したがって、装置構成が簡素化され、コストが低減される。
【０１３４】
また、演算によって求められる加振パルス列Ｐｆによって振動を制御（オープンループ制御）することにより、試行錯誤的な制御に比べて、過励磁におけるオーバーシュート等の発生を抑制することができる。また、タイムラグによる誤制御を抑制することができる。
【０１３５】
また、最後の加振パルスが与えられた後、振動の変位Ｘが「０」となるタイミングや、振動の速度ｖ（ｔ）が最大となるタイミングといった、最も適切なタイミングで制振パルス列Ｐｓを与えることができる。そのため、トラフ８の振動を素早く効果的に停止させることが可能となり、ひいては間欠運動のサイクルタイムを向上することができる。
【０１３６】
また、本実施の形態に係る電磁フィーダ１によれば、１回の搬送期間に対して１個のみの制振パルスからなる制振パルス列Ｐｓが設定される。従って、１回の搬送期間に対して複数個の制振パルスが設定された場合の弊害（例えば２個目以降の制振パルスの印加タイミングがずれて制振ではなく加振がされてしまうといった弊害）の発生を回避することができる。
【０１３７】
また、本実施の形態に係る電磁フィーダ１を備えた組合せ計量装置２によれば、電磁フィーダ１からプールホッパ９への物品の搬送量が精度良く制御された計量装置を得ることができる。
【０１３８】
また、トラフ８の振動を素早く起動・停止できることから、物品の供給時間の短縮化が図られて、計量サイクルタイムを向上することができる。
【０１３９】
さらに、搬送期間終了時にトラフ８の振動を素早く停止できることから、搬送期間終了後に物品がプールホッパ９へ供給され続けることがない。従って、搬送期間終了後にプールホッパ９が閉まる際に、電磁フィーダ１から供給されてきた物品がプールホッパ９に詰まること（いわゆるプールホッパへの物品の噛み込み）を防止することができる。
【０１４０】
＜２．  変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０１４１】
例えば、トラフ８の振動の変位Ｘが「０」となるタイミングを数式を用いた演算によって求めたが、電磁フィーダ１のデータ記憶容量に余裕がある場合は、テーブル値制御によって求めてもよい。すなわち、トラフ８の振動の振幅や加振パルス列Ｐｆの周波数及びパルス幅等を様々に変化させて、トラフ８の振動の変位Ｘが「０」となるタイミングを各条件ごとに記述したテーブルを予め作成しておく。そして、フィーダ制御装置３０がそのテーブルのデータを保持し、現在与えられている条件に応じて、搬送期間が終了した直後に変位Ｘが「０」となるタイミングをテーブルから割り出し、そのタイミングで制振パルス列Ｐｓを印加する。このような方式によっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
また、実際に物品を搬送する際には、物品とトラフ８との間の摩擦力などによって電磁フィーダ１の減衰量Ｄnが大きくなることがあり、目標振幅ｒ０が意図した通りに得られない事がある。目標振幅ｒ０を得るためにはより大きな補完力積ＤＷnが必要となる。また、補完力積ＤＷnが大きくなる事で成長力積ＧＷnが不足する事になり、振幅の立ち上がりも悪化する事がある。この現象は、共振周波数で駆動するときに顕著に生じる。
【０１４３】
そこで、予備実験等で物品とトラフ８の組合せによって、減衰量Ｄnの増加量を求めておくこととし、この値を用いて加振パルス列Ｐｆを再計算することで、不足した補完力積ＤＷｎを補充する事が可能となる。また、成長力積ＧＷnの確保も可能となる。その結果、物品がトラフ８上に乗ったとしても目標とする振幅を維持する事が可能で、振幅の立ち上がりの速さも回復する事ができる。
【０１４４】
また、上記実施の形態において説明したように、加振パルス列Ｐｆの与え方は種々の手法が考えられる。例えば、初期の加振パルスは、最大電圧を使用するようにしてもよい。図１０は、このような加振パルス列Ｐｆの例を示す図である。また、図１１は、図１０に示す加振パルス列Ｐｆによって制御した場合のトラフ８の振幅の例を示す図である。このような加振パルス列Ｐｆを与えることによって、図７に示すような加振パルス列Ｐｆを与える場合に比べて、早く定常状態にすることができる。このとき、必要とされる加振パルス（値を大きく設定する加振パルス）の数は、目標振幅ｒ０、成長力積ＧＷn、補完力積ＤＷnから算出可能である。
【０１４５】
また、初期の加振パルスは、パルス幅ｔｐの値を大きく設定してもよい。図１２は、このような加振パルス列Ｐｆの例を示す図である。また、図１３は、図１２に示す加振パルス列Ｐｆによって制御した場合のトラフ８の振幅の例を示す図である。このような加振パルス列Ｐｆを与えた場合も、図６に示すような加振パルス列Ｐｆを与える場合（図７）に比べて、早く定常状態にすることができる。このときも、必要とされる加振パルス（ｔｐを大きく設定する加振パルス）の数は、目標振幅ｒ０、成長力積ＧＷn、補完力積ＤＷnから算出可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁フィーダを備えた組合せ計量装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】電磁フィーダの構成を具体的に示す側面図である。
【図３】制御部と他の構成との接続を示すバス配線図である。
【図４】主にＣＰＵがプログラムに従って動作することによって実現される機能構成を示すブロック図である。
【図５】加振パルス設定部の詳細を示すブロック図である。
【図６】加振パルス列の例を示す図である。
【図７】図６に示す電圧が印加されることによるトラフの変位を例示する図である。
【図８】本実施の形態における加振パルス列の例を示す図である。
【図９】図８に示す加振パルス列によって加振されたトラフの変位を例示する図である。
【図１０】変形例における加振パルス列の例を示す図である。
【図１１】図１０に示す加振パルス列によって加振されたトラフの変位を例示する図である。
【図１２】変形例における加振パルス列の例を示す図である。
【図１３】図１２に示す加振パルス列によって加振されたトラフの変位を例示する図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１  電磁フィーダ（搬送装置）
１０  計量ホッパ
１００  パラメータデータ
１３  制御部
１４  ＣＰＵ
１４１  加振パルス設定部
１４２  制振パルス設定部
１４３  制御パルス生成部
１４５  成長量演算部
１４６  減衰量演算部
１４７  加振パルス演算部
１５  記憶装置
２  組合せ計量装置
２３  電磁石
２５  板バネ
３０  フィーダ制御装置
３１  直流電源
３２  スイッチング素子
８  トラフ
ζ  減衰比
ＤＷn  補完力積
Ｄ，Ｄn  減衰量
ＧＷn  成長力積
Ｍmax  最大運動量
Ｐｃ  制御パルス列
Ｐｆ  加振パルス列
Ｐｓ  制振パルス列
ＳＷ  停止力積
Ｗn  加振力積
ｆ０  共振周波数
ｍ  質量
ｒ０  目標振幅
ｔｐ，ｔｓ  パルス幅
【図１】
2006225152.tif 000033
【図２】
2006225152.tif 000034
【図３】
2006225152.tif 000035
【図４】
2006225152.tif 000036
【図５】
2006225152.tif 000037
【図６】
2006225152.tif 000038
【図７】
2006225152.tif 000039
【図８】
2006225152.tif 000040
【図９】
2006225152.tif 000041
【図１０】
2006225152.tif 000042
【図１１】
2006225152.tif 000043
【図１２】
2006225152.tif 000044
【図１３】
2006225152.tif 000045