(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
或回転中心の周りに環状に配置されて前記回転中心の周りを周回する複数の載台と、
前記複数の載台の各々に対応して１つずつ設けられた複数の計量制御ユニットと、
前記複数の計量制御ユニットの各々に対し動作コマンドを与えて前記複数の計量制御ユニットの動作を制御する制御装置と、
前記制御装置と前記複数の計量制御ユニットとを通信可能に接続する伝送路とを備え、
前記複数の計量制御ユニットの各々は、対応する載台にかかる荷重に基づいて見かけの重量値を算出する重量値演算部と、前記伝送路を介して前記制御装置から送信された動作コマンドの送信タイミングを用いて載台の回転速度を算出する回転速度演算部と、少なくとも前記載台の回転速度を用いて前記重量値の計量誤差を補正する補正部とを具備する、
重量充填装置。
【請求項２】
前記伝送路は、前記制御装置と前記複数の計量制御ユニットとを同報通信可能に接続し、前記制御装置から一の計量制御ユニットに対して与えられた動作コマンドを他の計量制御ユニットにも同報送信可能である、請求項１に記載の重量充填装置。
【請求項３】
前記制御装置は、検出器を用いて載台の回転位置を検出し、当該載台の回転位置が或動作の開始位置に至るタイミングで、その動作に応じた動作コマンドを当該載台に対応する計量制御ユニットへ与える、請求項１又は請求項２に記載の重量充填装置。
【請求項４】
第１の時刻に前記制御装置から前記複数の計量制御ユニットのうち第１の計量制御ユニットへ第１の動作コマンドが送信され、前記第１の時刻よりも後の第２の時刻に前記制御装置から前記複数の計量制御ユニットのうち第２の計量制御ユニットへ前記第１の動作コマンドが送信された場合に、
前記複数の計量制御ユニットのうち一又は複数の計量制御ユニットの回転速度演算部は、前記第１の時刻と前記第２の時刻の時間差と、前記第１の計量制御ユニットに対応する載台と前記回転中心と前記第２の計量制御ユニットに対応する載台とによって規定される中心角とを少なくとも用いて、前記第２の時刻における前記載台の回転速度を算出する、請求項２又は請求項３に記載の重量充填装置。
【請求項５】
前記第１の動作コマンドは、零計測開始コマンド、充填開始コマンド、および充填終了コマンドのいずれかである、請求項４に記載の重量充填装置。
【請求項６】
第３の時刻に前記制御装置から前記複数の計量制御ユニットのうち第３の計量制御ユニットへ第２の動作コマンドが送信され、前記第３の計量制御ユニットは対応する載台が第１の位置にあるときに前記第２の動作コマンドに応じて動作を開始し、前記第３の時刻よりも後の第４の時刻に前記制御装置から前記第３の計量制御ユニットへ第３の動作コマンドが送信され、前記第３の計量制御ユニットは対応する載台が第２の位置にあるときに前記第３の動作コマンドに応じて動作を開始する場合に、
前記複数の計量制御ユニットのうち一又は複数の計量制御ユニットの回転速度演算部は、前記第３の時刻と前記第４の時刻の時間差と、前記第１の位置と前記回転中心と前記第２の位置とにより規定される中心角とを少なくとも用いて、前記第４の時刻における前記載台の回転速度を算出する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の重量充填装置。
【請求項７】
前記第２の動作コマンドは零計測開始コマンドであり、前記第３の動作コマンドは充填開始コマンドである、請求項６に記載の重量充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転中心の周りを周回する載台に載せられた容器へ被充填物を供給しながら容器の内容物の重量を計量することで、所定量の被充填物を容器へ充填するための重量充填装置に関する。特に詳細には、重量充填装置で計量される重量を補正するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器へ所定量の被充填物を充填するために、回転式の重量充填装置が利用されている。この重量充填装置は、ウエイトフィラーとも呼ばれている。回転式の重量充填装置は、例えば、回転中心の周りに環状に配置された複数の載台と、各載台にかかる荷重を検出する荷重検出器を備えた計量装置と、各載台に載せられた容器へ被充填物を注入するノズルと、各計量装置の動作を集中的に制御する制御装置とを備えている。これに加え、重量充填装置は、空の容器を載台へ順次搬入する搬入装置と、所定量の充填物が充填された容器を搬出する搬出装置とを、一体的に又は別体として備えている。上記構成の重量充填装置は、載台が回転中心の周りを１周回転するうちに、搬入装置にて載台へ容器を搬入し、ノズルにて容器の内容物が所定の重量となるまで被充填物を容器へ注入し、計量装置にて容器の内容物を計量し、搬出装置にて載台から容器を搬出する。
【０００３】
上記の重量充填装置において、載台、容器、および容器の内容物は回転中心の周りを周回しているので、これらは遠心力を受けている。一般に、物品の重量をＷ、物品の回転半径をｒ、物品の回転速度（角速度）をω、重量加速度をｇとした場合に、回転する物品が受ける遠心力Ｆは次の数式１で表される。
【０００４】
【数１】
0005705507.tif 000002
【０００５】
数式１から、回転する物品が受ける遠心力Ｆは、物品の重量Ｗ及び角速度ωの関数として表されることがわかる。回転式の重量充填装置の一般的な使用において、載台は回転中心の周りを比較的高速（例えば、９ｒｐｍ程度）で回転しているので、回転する載台、容器、および容器の内容物が受ける遠心力に起因する計量誤差（以下では、単に「遠心力誤差」という。）は、無視できない程度に大きくなる。そこで、特許文献１及び２に示された重量充填装置では、計量値に含まれる遠心力誤差の補正が行われている。
【０００６】
特許文献１に示された重量充填装置では、基準物品を計量したときの遠心力誤差が予め測定されており、この遠心力誤差と基準物品の重量に近い重量の被計量物を計量したときの遠心力誤差とがほぼ等しいと仮定し、予め測定された遠心力誤差を利用して計量値の補正が行われる。ここでは、遠心力Ｆを被計量物の重量Ｗのみの関数として表すために被計量物の角速度ωが一定であると仮定している。
【０００７】
一方、特許文献２に示された重量充填装置では、遠心力誤差に加え、回転移動する容器が受ける風圧による計量誤差（以下では、単に「風圧誤差」という。）にも着目し、計量値に対して遠心力誤差及び風圧誤差の補正が行われる。具体的には、載台の回転速度を取得し、この回転速度と被計量物の重量と容器の形状とに応じて算出される遠心力誤差及び風圧誤差を用いて計量値が補正される。特許文献２に記載の重量充填装置は、載台の回転速度を検出するために、載台が設けられた回転体の回転軸に回転位置検出手段を備えている。回転位置検出手段は、回転角の変化分に対してパルスを重量充填装置の制御装置へ出力する。制御装置は、発信されたパルス数に基づいて載台の回転位置および回転速度を検出し、これらを各載台に設けられた計量装置へ送信する。載台の回転速度を利用した計量値の演算及び補正は、各計量装置で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開３−１９１８３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献２に記載の重量充填装置において、制御装置は、各計量装置に対して動作コマンドとともに載台の回転速度を送信する。換言すれば、計量装置は、自身では載台の回転速度の検出を行わないが、所定の動作（例えば、零計測動作、風袋計測動作など）を開始するタイミングに合わせて載台の回転速度を取得する。載台の回転速度を算出する制御装置は、複数の計量装置を集中制御しており、膨大な処理を行っている。
【００１０】
また、載台の回転開始時や回転停止時の回転速度は不安定であり、時々刻々と載台の回転速度が変化する。このような場合に、載台の回転速度（すなわち、被計量物の回転速度）が一定であると仮定すれば、計量精度が低下する。しかし、制御装置は動作コマンドを各計量装置に与えるなど既に多くの処理を行っており、制御装置の処理能力や情報の伝送速度を維持する観点から、載台の回転速度を制御装置から各計量装置へ頻繁に送信することは難しい。
【００１１】
本発明は上記を鑑み、遠心力誤差の補正などの計量誤差の補正を、載台の回転速度（すなわち、被計量物の回転速度）を用いて行う重量充填装置において、制御装置の処理負荷を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る重量充填装置は、或回転中心の周りに環状に配置されて前記回転中心の周りを周回する複数の載台と、前記複数の載台の各々に対応して１つずつ設けられた複数の計量制御ユニットと、前記複数の計量制御ユニットの各々に対し動作コマンドを与えて前記複数の計量制御ユニットの動作を制御する制御装置と、前記制御装置と前記複数の計量制御ユニットとを通信可能に接続する伝送路とを備え、前記複数の計量制御ユニットの各々は、対応する載台にかかる荷重に基づいて見かけの重量値を算出する重量値演算部と、前記伝送路を介して前記制御装置から送信された動作コマンドの送信タイミングを用いて載台の回転速度を算出する回転速度演算部と、少なくとも前記載台の回転速度を用いて前記重量値の計量誤差を補正する補正部とを具備するものである。この計量誤差は、例えば、回転する載台および載台に載せられた被計量物が受ける遠心力に起因する計量誤差である。
【００１３】
上記構成の重量充填装置では、計量制御ユニットが載台の回転速度を算出し、算出した載台の回転速度を用いて計量誤差の補正を行っている。つまり、制御装置は載台の回転速度を算出せず、また、算出した載台の回転速度を各計量制御ユニットへ送信しない。したがって、制御装置の処理負荷および伝送路の使用負荷を軽減することができる。なお、載台には被計量物が載せられるので、載台の回転速度は被計量物の回転速度でもある。
【００１４】
前記重量充填装置において、前記伝送路は、前記制御装置と前記複数の計量制御ユニットとを同報通信可能に接続し、前記制御装置から一の計量制御ユニットに対して与えられた動作コマンドを他の計量制御ユニットにも同報送信可能であることがよい。
【００１５】
制御装置から一の計量制御ユニットに対して与えられた動作コマンドが他の計量制御ユニットにも同報送信されることによって、各計量制御ユニットは、制御装置から自身又は他の計量制御ユニットに与える動作コマンドが送信されるタイミングを利用して、載台の回転速度を算出することができる。すなわち、計量制御ユニットは、自身が制御装置から動作コマンドを受ける時間間隔よりも短い時間間隔で、載台の回転速度を得ることが可能である。よって、載台の回転速度が不安定な状態においても、計量制御ユニットは、実際の載台の回転速度により近く正確な値の載台の回転速度を用いて計量誤差の補正を行い、より高い精度で被計量物を計量することができる。
【００１６】
前記重量充填装置において、前記制御装置は、検出器を用いて載台の回転位置を検出し、当該載台の回転位置が或動作の開始位置に至るタイミングで、その動作に応じた動作コマンドを当該載台に対応する計量制御ユニットへ与えることがよい。
【００１７】
前記重量充填装置において、第１の時刻に前記制御装置から前記複数の計量制御ユニットのうち第１の計量制御ユニットへ第１の動作コマンドが送信され、前記第１の時刻よりも後の第２の時刻に前記制御装置から前記複数の計量制御ユニットのうち第２の計量制御ユニットへ前記第１の動作コマンドが送信された場合に、
前記複数の計量制御ユニットのうち一又は複数の計量制御ユニットの回転速度演算部は、前記第１の時刻と前記第２の時刻の時間差と、前記第１の計量制御ユニットに対応する載台と前記回転中心と前記第２の計量制御ユニットに対応する載台とによって規定される中心角とを少なくとも用いて、前記第２の時刻における前記載台の回転速度を算出することができる。
【００１８】
上記において、前記第１の動作コマンドは、零計測開始コマンド、充填開始コマンド、および充填終了コマンドのいずれかであることが望ましい。なお、零計測開始コマンドは計量制御ユニットに零計測処理を開始させるための動作コマンドであり、充填開始コマンドは計量制御ユニットに充填処理を開始させるための動作コマンドであり、充填終了コマンドは計量制御ユニットに充填処理を終了させるための動作コマンドである。充填処理には、風袋計測処理が含まれていてもよい。
【００１９】
或いは、前記重量充填装置において、第３の時刻に前記制御装置から前記複数の計量制御ユニットのうち第３の計量制御ユニットへ第２の動作コマンドが送信され、前記第３の計量制御ユニットは対応する載台が第１の位置にあるときに前記第２の動作コマンドに応じて動作を開始し、前記第３の時刻よりも後の第４の時刻に前記制御装置から前記第３の計量制御ユニットへ第３の動作コマンドが送信され、前記第３の計量制御ユニットは対応する載台が第２の位置にあるときに前記第３の動作コマンドに応じて動作を開始する場合に、
前記複数の計量制御ユニットのうち一又は複数の計量制御ユニットの回転速度演算部は、前記第３の時刻と前記第４の時刻の時間差と、前記第１の位置と前記回転中心と前記第２の位置とにより規定される中心角とを少なくとも用いて、前記第４の時刻における前記載台の回転速度を算出することができる。
【００２０】
上記において、前記第２の動作コマンドは零計測開始コマンドであり、前記第３の動作コマンドは充填開始コマンドであることが望ましい。零計測開始コマンドと充填開始コマンドとの間は比較的短いので、回転速度の算出精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の重量充填装置では、計量制御ユニットが載台の回転速度を算出し、この載台の回転速度を用いて計量誤差の補正を行う。つまり、制御装置は載台の回転速度を算出せず、また、算出した載台の回転速度を各計量制御ユニットへ送信しない。したがって、制御装置の処理負荷および伝送路の使用負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る重量充填装置の構成を示す概略平面図である。
【図２】重量充填装置の構成を示す概略正面図である。
【図３】重量充填装置の計量装備の構成を示すブロック図である。
【図４】制御装置および計量制御ユニットの機能ブロック図である。
【図５】計量制御ユニットの基本動作のフローチャートである。
【図６】基本動作を行う計量制御ユニットで計量された重量値の時間変化を示すグラフである。
【図７】実施の形態１に係る回転速度の算出方法を説明するための図である。
【図８】実施の形態２に係る回転速度の算出方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２４】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る重量充填装置の構成を示す概略平面図である。図１では、重量充填装置１のうち複数の載台１２が設けられた回転台２が主に示されている。図２は重量充填装置の構成を示す概略正面図である。図２では、重量充填装置１のうち１組の対応する載台１２と計量制御ユニット３と充填物供給管６とが主に示されている。図３は重量充填装置の計量装備の構成を示すブロック図である。図１及び図２に示すように、本実施の形態１に係る回転式の重量充填装置１は、図示しない駆動源によって定常運転時には所定の一定速度で回転駆動される回転台２を備えている。回転台２には、該回転台２の回転中心Ｏを中心としてｎ個（図１に示す例では、ｎ＝２４である）の載台１２，１２，，，に環状に配設されている。これらｎ個の載台１２，１２，，，は、回転台２の回転に伴って回転中心Ｏの周りを周回する。以下では、説明の便宜を図って、ｎ個の載台１２，１２，，，は、０番の載台１２からｎ−１番の載台１２まで円周方向に並んでいるものとする。
【００２５】
回転台２には、各載台１２に対応して１つずつ、局０から局ｎ−１までのｎ個の計量制御ユニット３，３，，，が設けられている。例えば、局ｋ（ｋは０からｎ−１までの整数である）の計量制御ユニット３は、対応するｋ番の載台１２に載せられた被計量物の重量を計量する。図３にも示すように、計量制御ユニット３，３，，，は、制御装置１０と伝送路４を介して通信可能に接続されている。制御装置１０では、重量充填装置１全体の運転制御を行うために、複数の計量制御ユニット３，３，，，の動作を一カ所で集中的に制御する。伝送路４は同報通信可能な通信手段であって、制御装置１０から同時に複数の計量制御ユニット３に対して1回の送信動作で同じデータを送ることと、制御装置１０と各計量制御ユニット３が相互にデータを送ることとが可能である。このような伝送路４を構築することにより、制御装置１０から一の計量制御ユニット３に対して与えられた動作コマンドを、制御装置１０から他の計量制御ユニット３，３，，，にも同報送信することができる。
【００２６】
また、回転台２には、各載台１２に対応して１つずつ、０番からｎ−１番までのｎ本の充填物供給管６，６，，，が設けられている。例えば、ｋ番の充填物供給管６のノズル６１は、ｋ番の載台１２の上方に開口している。充填物供給管６は回転台２と一体的に回転するので、対応する載台１２とノズル６１との相対的な位置は一定である。充填物供給管６は図示しない充填物加圧供給源と接続されており、ノズル６１から流れ出た被充填物は、載台１２に載せられた容器１４へ注入される。各充填物供給管６には、ノズル６１から流れ出る被充填物の流量を調整するために、充填バルブ６２が設けられている。各充填バルブ６２は対応する計量制御ユニット３により制御される。例えば、ｋ番の充填物供給管６に設けられた充填バルブ６２は、局ｋの計量制御ユニット３により制御される。充填バルブ６２は、流路面積の相異なる複数のバルブ（大投入バルブ、および小投入バルブ）を備えており、計量制御ユニット３の制御を受けて各バルブが開閉される。
【００２７】
重量充填装置１は、未充填の容器１４を載台１２へ順次搬入する搬入装置１５と、充填済みの容器１４を載台１２から搬出する搬出装置１６とを更に備えている。搬入装置１５は、未充填の容器１４を搬送する搬入コンベヤ１５ａと、搬入コンベヤ１５ａで搬送されてきた容器１４を載台１２上へ１つずつ順次搬入する搬入スターホイール１５ｂとを備えている。一方、搬出装置１６は、載台１２から充填済みの容器１４を１つずつ順次搬出する搬出スターホイール１６ｂと、搬出スターホイール１６ｂで搬出された容器１４を次工程へ搬送する搬出コンベヤ１６ａとを備えている。なお、スターホイール１５ｂ及び１６ｂと載台１２，１２，，，との間で容器１４の受け渡しを正確に行うために、回転台２とスターホイール１５ｂ及び１６ｂの回転は同期されている。
【００２８】
図４は制御装置および計量制御ユニットの機能ブロック図である。図４に示すように、制御装置１０は、運転プログラムに則って演算及び制御を行う演算制御部４１と、運転プログラムや各種のデータを記録するための記憶部４２と、品種設定情報を含む各種のデータや運転指示を演算制御部４１へ入力するための入力部４３と、各種の情報を表示するための表示部４４と、通信インターフェイス４５とを備えている。このような制御装置１０として、例えば、ＰＬＣ（Programmable  Logic  Controller）を用いることができる。
【００２９】
制御装置１０の記憶部４２には、入力部４３で入力された品種設定情報を格納する品種設定データベースが構築されている。品種設定情報には、識別情報である品種番号、充填目標重量である所定量、充填動作を小投入へ切り換える正味量である所定量前、充填動作を大投入へ切り換える正味量である予備小投量、充填バルブ６２を全閉した後にノズルから落下する被充填物の量である落差、充填量の上限値及び下限値、固定風袋量、容器有無判定値、容器検出設定などが含まれる。また、制御装置１０の記憶部４２には、各計量制御ユニット３から送信された充填実績情報を格納する充填実績データベースが構築されている。充填実績情報には、各充填動作の充填結果、零値、風袋量、充填量、全充填時間、予備小投時間、大投入時間、小投入時間、および落差偏差などが含まれる。
【００３０】
本実施の形態１に係る計量制御ユニット３としてデジタルロードセルが用いられている。デジタルロードセルは、載台１２にかかる荷重を検出するロードセル２１と、増幅部２２と、Ａ／Ｄ変換部２３と、演算部２４と、制御出力部２５と、メモリ２６と、通信インターフェイス２７とを自身が備えている。但し、計量制御ユニット３としてデジタルロードセルを用いる代わりに、デジタルロードセルが具備する各要素を個別に備えてもかまわない。ロードセル２１から出力されるアナログ計量信号は、増幅部２２によって増幅され、Ａ／Ｄ変換部２３でデジタル変換され、デジタル計量信号として演算部２４へ供給される。制御出力部２５は、演算部２４の演算結果に基づいて、充填バルブ６２の動作を制御する制御信号を充填バルブ６２へ出力する。
【００３１】
演算部２４は、デジタル計量信号から重量値（見かけの重量値）を算出する重量値演算部３１と、載台１２の回転速度を算出する速度演算部３２と、少なくとも載台の回転速度を用いて見かけの重量値を補正する補正部３３と、充填バルブ６２の動作制御を行うバルブ制御部３４とを少なくとも備えている。本実施例に係る演算部２４は、メモリ２６に格納された所定のプログラムを実行することにより少なくとも重量値演算部３１、速度演算部３２、補正部３３、及びバルブ制御部３４として機能するが、各機能部が実質的に複数の演算手段で構成されていても良い。重量値演算部３１で算出される見かけの重量値は、遠心力誤差などの計量誤差の補正が行われていない重量値である。見かけの重量値に対する計量誤差の補正は補正部３３で行われ、補正部３３で補正された重量値（真の重量値）が算出される。重量値の補正方法については後で詳細に説明する。バルブ制御部３４は、補正部３３で算出された正味量と、充填バルブ６２の開閉を切り換えるための基準値（予備小投量，所定量前，所定量−落差など）とを比較し、この比較結果に基づいて充填バルブ６２の動作の制御を行う。
【００３２】
演算部２４は、通信インターフェイス２７を介して、動作コマンドを制御装置１０から受け取る。この動作コマンドの一例として、後述する零計測開始コマンド、充填開始コマンド、および充填終了コマンドがある。制御装置１０は、載台１２の回転位置に応じて、当該載台１２に対応する計量制御ユニット３に対して所定の動作コマンドを与える。例えば、制御装置１０は、ｋ番の載台１２の回転位置が零計測位置（図１に示す位置Ｐ１）となるタイミングで局ｋの計量制御ユニット３へ零計測開始コマンドを送り、ｋ番の載台１２の回転位置が風袋計測位置（図１に示す位置Ｐ２）となるタイミングで局ｋの計量制御ユニット３へ充填開始コマンドを送り、ｋ番の載台１２の回転位置がエンド位置（図１に示す位置Ｐ３）となるタイミングで局ｋの計量制御ユニット３へ充填終了コマンドを送る。なお、制御装置１０では、制御装置１０から計量制御ユニット３へ動作コマンドが伝送されるときのタイムラグおよび計量制御ユニット３が動作コマンドを受け取ってから動作を開始するまでのタイムラグを加味して、載台１２の回転位置が動作を開始する回転位置の手前で動作コマンドを発信する。
【００３３】
制御装置１０が載台１２の回転位置を知るための位置検出器として、回転台２の回転軸にインクリメンタル式のエンコーダ１１が設けられている。エンコーダ１１は、制御装置１０と通信可能に接続されている。エンコーダ１１は、回転台２の１回転のスタートを示す位置でパルスを１個発信する原点用パルス発信器（図示せず）と、回転台２が１回転する間に複数個のパルスを発信する複数パルス発信器（図示せず）とを備え、原点用パルス発信器及び複数パルス発信器によって発信されたパルスを制御装置１０に対して出力する。制御装置１０は、原点用パルス発信器にてパルスが発信された時点から現時点までに複数パルス発信器にて発信されたパルス数に基づいて、回転台２の回転位置を検出し、回転台２の回転位置から各載台１２の回転位置を特定する。
【００３４】
［重量充填装置１の動作の流れ］
ここで、重量充填装置１の動作の流れを説明する。本実施の形態１に係る重量充填装置１において、或載台１２が回転中心Ｏの周りを１周回転するうちに当該載台１２に対応する計量制御ユニット３は、零計測処理、風袋計測処理、充填処理（予備小投，大投入，小投入）、安定待ち処理、安定計測処理、エンド処理の一連の基本動作を行う。この基本動作は、重量充填装置１が備える各局の計量制御ユニット３で行われる。以下では、重量充填装置１が備える局０〜局ｎ−１の計量制御ユニット３のうち或１つの局ｋの計量制御ユニット３で行われる基本動作について、図１、図５及び図６を参照しながら詳細に説明する。図５は計量制御ユニットの基本動作のフローチャートであり、図６は基本動作を行う計量制御ユニットで計量された重量値の時間変化を示すグラフである。図６のグラフの縦軸は計量制御ユニット３で計量された総重量であり、横軸は経過時間である。図６のグラフの横軸の下方には、制御装置１０から計量制御ユニット３へ動作コマンドを与えるタイミングが図６のグラフの横軸に示された時間に合わせて記されている。なお、零計測区間Ｔ１、風袋計測区間Ｔ２、安定待ち区間Ｔ６および安定計測時間Ｔ７は経過時間で規定されており、計量制御ユニット３に予め各区間の時間が設定されている。また、予備小投区間Ｔ３、大投入区間Ｔ４および小投入区間Ｔ５は、計量制御ユニット３に予め設定された予備小投、所定量前、所定量の重量（正味量）で規定されている。
【００３５】
重量充填装置１の運転開始前に、制御装置１０から計量制御ユニット３へ品種設定情報が送信される。品種設定情報は、制御装置１０の入力部４３で指定された品種番号に基づいて記憶部４２の品種設定データベースから読み出されたものであり、受け取った計量制御ユニット３のメモリ２６に一時的に記憶される。運転が開始されると、制御装置１０は、ｋ番の載台１２の現在位置が零計測位置Ｐ１となるタイミングで、局ｋの計量制御ユニット３に対して零計測開始コマンドを送信する。すなわち、制御装置１０は局ｋの計量制御ユニット３へ零計測開始コマンドを与える。零計測開始コマンドを受け取った計量制御ユニット３は(ステップＳ１)、零計測処理(ステップＳ２)を開始する。
【００３６】
零計測処理(ステップＳ２)において、計量制御ユニット３は、載台１２が零計測位置Ｐ１から始まる零計測区間Ｔ１にある間に重量値を複数回演算し、その平均値を「零値」とする。計量制御ユニット３は、得られた零値をメモリ２６に記録するとともに、制御装置１０へ送信する。さらに、計量制御ユニット３は、零値と予めメモリ２６に記録された零変動許容量の上限と下限とを比較し、零値が零変動許容量の上限と下限の範囲内でなかった場合は、零値不良を制御装置１０へ送信する。なお、零値不良を受け取った制御装置１０は、零値不良を送信した計量制御ユニット３で制御される充填バルブ６２からは被充填物が供給されないように、計量制御ユニット３の動作を制御する。
【００３７】
零計測位置Ｐ１と風袋計測位置Ｐ２の間で、搬入装置１５により容器１４が載台１２へ搬入される。制御装置１０は、ｋ番の載台１２の現在位置が風袋計測位置Ｐ２となるタイミングで、局ｋの計量制御ユニット３に対して充填開始コマンドを送信する。すなわち、制御装置１０は局ｋの計量制御ユニット３へ充填開始コマンドを与える。充填開始コマンドを受け取った計量制御ユニット３は(ステップＳ３)、風袋計測処理(ステップＳ４)を開始する。
【００３８】
風袋計測処理(ステップＳ４)において、計量制御ユニット３は、載台１２が風袋計測位置Ｐ２から始まる風袋計測区間Ｔ２にある間に重量値を複数回演算し、その平均値から零値を差し引いた値を「風袋量」とする。計量制御ユニット３は、得られた風袋量をメモリ２６に記録する。さらに、計量制御ユニット３は、風袋量と品種設定情報に含まれる容器有無判定値とを比較することによって、載台１２上の容器１４の有無を判定する。計量制御ユニット３は、風袋量を、容器有無判定結果が容器無しである場合には容器有無判定結果も含めて、制御装置１０へ送信する。なお、載台１２上の容器の有無を計量制御ユニット３で判定する代わりに又はこれに加えて、制御装置１０が載台１２の容器の有無を判定するように構成してもよい。この場合、図１に示すように、制御装置１０に接続された容器検出光電管２８で、搬入装置１５から搬入スターホイール１５ｂへ取り込まれる容器の有無を検出し、この検出結果から載台１２上の容器の有無を判定することができる。
【００３９】
容器有無判定結果が容器有りであった場合に、計量制御ユニット３は充填処理（ステップＳ５）を開始する。図１において、Ｔ３は被充填物の予備小投を行う予備小投区間を、Ｔ４は被充填物の大投入を行う大投入区間を、Ｔ５は被充填物の小投入を行う小投入区間をそれぞれ示している。なお、大投入区間Ｔ４と小投入区間Ｔ５との間に、小投位置待ち区間を設けてもよい。
【００４０】
充填処理（ステップＳ５）において、計量制御ユニット３は、重量値から零値及び風袋量を差し引いた正味量を繰り返し演算する。そして、計量制御ユニット３は、算出された正味量に応じて充填バルブ６２の動作を制御する。具体的には、正味量が「予備小投量」に達するまでの間は予備的に小投バルブが開かれ、正味量が予備小投量から「所定量前」に達するまでの間は大投入バルブが開かれ、正味量が所定量前から「所定量−落差」に達するまで小投入バルブが開かれる。予備小投量、所定量前、所定量、および落差はいずれもメモリ２６に記録された品種設定情報に含まれている。このように充填バルブ６２を動作させて、流量を変化させながら被充填物を容器１４へ注入することで、より所定量に近い正味量の被充填物を容器１４へ充填することができる。
【００４１】
図１において、Ｔ６は計量制御ユニット３の計量値を安定させるための安定待ち区間を、Ｔ７は容器１４の重量を計測するための安定計測区間をそれぞれ示している。計量制御ユニット３は、充填処理を終えて充填バルブ６２を全て閉じた後、安定待ち処理（ステップＳ６）を行う。安定待ち処理（ステップＳ６）では、予めメモリ２６に設定された安定待ち時間が経過するまで待機する。この安定待ち時間は安定待ち区間Ｔ６に対応し、安定待ち区間Ｔ６が終了したとき、計量制御ユニット３は安定計測処理（ステップＳ７）を開始する。
【００４２】
安定計測処理（ステップＳ７）において、計量制御ユニット３は、安定計測区間Ｔ７にある間に重量値を複数回演算し、その平均値から零値及び風袋量を差し引いた値を「充填量」とし、充填量をメモリ２６に記録する。充填量は、最終的な正味量に等しい。そして、計量制御ユニット３は、充填量と充填量の上限値及び下限値とを比較し、充填結果（過量，適量，軽量）を判定する。計量制御ユニット３は、充填量と充填結果を制御装置１０へ送信する。
【００４３】
制御装置１０は、ｋ番の載台１２の現在位置がエンド位置Ｐ３となるタイミングで、局ｋの計量制御ユニット３に対して充填終了コマンドを送る。すなわち、制御装置１０は局ｋの計量制御ユニット３へ充填終了コマンドを与える。充填終了コマンドを受け取った計量制御ユニット３は(ステップＳ８)、エンド処理(ステップＳ９)を開始する。
【００４４】
エンド処理(ステップＳ９)において、計量制御ユニット３は、仮に対応する載台１２上の容器１４に対して被充填物が注入されていたとしても、充填バルブ６２を全て閉じて充填動作を終了させる。さらに、演算部２４は、充填量、充填結果（過量，適量，軽量）、落差偏差、全充填時間、予備小投時間、大投入時間、小投入時間、予備小投流量、大投入流量、および小投入流量を充填実績情報として制御装置１０へ送る。載台１２の現在位置がエンド位置Ｐ３を超えた後、載台１２上に載置された容器１４は、搬出スターホイール１６ｂによって回収され、搬出コンベヤ１６ａによって次工程へ搬送される。その後、零計測位置Ｐ１から１周回転した載台１２は再び零計測位置Ｐ１に至り、対応する計量制御ユニット３は上記した基本動作を繰り返す。
【００４５】
［回転速度の算出方法］
続いて、計量制御ユニット３による載台１２の回転速度の算出方法ついて、詳細に説明する。計量制御ユニット３の演算部２４の速度演算部３２は、制御装置１０から伝送路４を介して送られてくる動作コマンドを用いて載台１２の回転速度（角速度ω）を算出する。なお、全ての載台１２，１２，，，は１つの回転台２に設けられているので、複数の計量制御ユニット３で同時に算出される載台１２の回転速度は一致する。以下では、説明のために、局ｉの計量制御ユニット３ｉへ動作コマンドαが送信されたタイミングを時刻ｔｉとし、時刻ｔｉよりも後で局ｊの計量制御ユニット３ｊへ動作コマンドαが送信されたタイミングをｔｊとする。局ｉの計量制御ユニット３ｉと対応するｉ番の載台１２ｉは、局ｊの計量制御ユニット３ｊと対応するｊ番の載台１２ｊよりも回転方向９９の下流側に位置している。動作コマンドαは、本実施の形態１に係る重量充填装置１では、零計測開始コマンド、充填開始コマンド、および充填終了コマンドのいずれかである。但し、動作コマンドαは、上記に限定されず、制御装置１０から計量制御ユニット３へ他の動作コマンドが送信される場合は、当該他の動作コマンドを動作コマンドαとしてもよい。なお、上記「動作コマンドαが送信されたタイミング」という記載に関して、制御装置１０から動作コマンドαが送信されたタイミングは各計量制御ユニット３で動作コマンドαを受け取ったタイミングと同じであるとみなすこととする。
【００４６】
上記において、計量制御ユニット３は、時刻ｔｉと時刻ｔｊの時間差Δｔと、ｉ番の載台１２ｉとｊ番の載台１２ｊとの中心角（ｉ番の載台１２ｉ、回転中心Ｏ、ｊ番の載台１２ｊで作る角）とを用いて、時刻ｔｊにおける載台１２の角速度ωを算出する。角速度ωは、次の数式２で表すことができる。
【００４７】
【数２】
0005705507.tif 000003
【００４８】
数式２において、「ｎ」は重量充填装置１が備える載台１２の数、「Δｔ」は局ｉの計量制御ユニット３ｉと局ｊの計量制御ユニット３ｊへ動作コマンドαが送信された時間差である。また、「（ｊ−ｉ）ＭＯＤ（ｎ）」は、（ｊ−ｉ）をｎで割った余りである。したがって、数式２中の「２π×｛（ｊ−ｉ）ＭＯＤ（ｎ）｝／ｎ」は、ｉ番の載台１２ｉとｊ番の載台１２ｊとの中心角を表している。
【００４９】
制御装置１０から特定の局の計量制御ユニット３へ与えられた動作コマンドαは、他の局の計量制御ユニットにも同報送信される。よって、角速度ωを算出するために利用される動作コマンドαが与えられた局ｉの計量制御ユニット３ｉおよび局ｊの計量制御ユニット３ｊは、角速度ωを算出する計量制御ユニット３と同一である必要はない。したがって、各計量制御ユニット３は、自己又は他の局の計量制御ユニット３へ与えられた動作コマンドが送信されたタイミングを利用して、載台１２の角速度ωを算出することができる。よって、計量制御ユニット３は、制御装置１０から自己へ与えられる動作コマンドを待たずに、自己が制御装置１０から動作コマンドを受ける時間間隔よりも短い時間間隔で、載台１２の角速度ωを得ることができる。
【００５０】
ここで、図７に示す具体的な例に当てはめて、載台１２の角速度ωの算出方法を平易に説明する。図７（ａ−１）は０番の載台１２が零計測位置Ｐ１に至った様子を示している。図７（ａ−２）は、図７（ａ−１）に示す状態となるタイミングで時刻ｔ０に制御装置１０から局０の計量制御ユニット３へ零計測開始コマンドが送信されたことを示している。この零計測開始コマンドは、局０の計量制御ユニット３へ与えられた動作コマンドであるが、他の計量制御ユニット３にも時刻ｔ０に同報送信されている。また、図７（ｂ−１）は、図７（ａ−１）に示す状態から回転台２が回転して１番の載台１２が零計測位置Ｐ１に至った様子を示している。図７（ｂ−２）は、図７（ｂ−１）に示す状態となるタイミングで時刻ｔ１に制御装置１０から局１の計量制御ユニット３へ零計測開始コマンドが送信されたことを示している。この零計測開始コマンドは、局１の計量制御ユニット３へ与えられた動作コマンドであるが、他の計量制御ユニット３にも時刻ｔ１に同報送信されている。上記において、重量充填装置１が備えるいずれかの局の計量制御ユニット３は、数式２に値を代入することにより、数式３に示すように時刻ｔ１の載台１２の角速度ω１を算出することができる。
【００５１】
【数３】
0005705507.tif 000004
【００５２】
［重量値の補正方法］
次に、計量制御ユニット３による重量値の補正方法について、詳細に説明する。計量制御ユニット３の演算部２４の重量値演算部３１で算出された「見かけの重量値」は、ロードセル２１からの計量信号に対応する値である。計量制御ユニット３の演算部２４の補正部３３は、速度演算部３２で算出された回転速度（角速度ω）と重量値演算部３１で算出された見かけの重量値とを用いて、見かけの重量値を補正し、補正された重量値（真の重量値）を算出する。
【００５３】
補正部３３で行われる重量値の補正の方法として、例えば、特許文献２（特開２００５−２４１３４７号公報）に記載された重量値の補正の方法を採用することができる。具体的には、被計量物に垂直方向に作用する誤差力ｅｆを求め、誤差力ｅｆを見かけの重量値から差し引くことによって、補正された重量値を求める。誤差力ｅｆは、回転する被計量物（載台１２、容器１４および容器の内容物）が受ける遠心力に起因する計量誤差（以下、「遠心力誤差」という）と、回転移動する容器１４が受ける風圧による計量誤差（以下、「風圧誤差」という）を含んでいる。具体的には、誤差力ｅｆは被計量物が受ける遠心力の垂直方向の分力と被計量物に作用する正負の揚力の和で示され、次の数式４を用いて算出することができる。
【００５４】
【数４】
0005705507.tif 000005
【００５５】
数式４中、「ｋ１」は計量制御ユニット３のロードセル２１の構造及び回転中心Ｏから載台１２まで回転半径ｒに基づいて定まる定数であり、Ｗは見かけの重量値であり、「ｋ２」は容器１４の形状により定まる定数であり、「ｖ」は載台１２の回転速度である。回転速度ｖは、回転半径ｒと角速度ωとを掛け合わせて求められる。
【００５６】
重量充填装置１を含む生産ラインの都合で回転台２の回転速度は変化する場合があり、また、回転台２の回転開始時並びに回転停止時には回転速度が不規則に変化することがある。重量充填装置１の各計量制御ユニット３は、自己が制御装置１０から動作コマンドを受ける時間間隔よりも短い時間間隔で載台１２の回転速度（角速度ω）を取得することができる。したがって、載台１２の回転速度が不安定な状態においても、実際の載台１２の回転速度により近い正確な値の載台１２の回転速度を用いて計量値に含まれる誤差を補正して、より高い精度で被計量物を計量することができる。さらに、計量制御ユニット３は載台１２の回転速度を頻繁に取得することが可能となるが、この載台１２の回転速度は計量制御ユニット３が自己で算出して得られたものであり、制御装置１０から計量制御ユニット３へ送信されたものではない。よって、制御装置１０の処理負荷および伝送路４の使用負荷を軽減することができる。
【００５７】
なお、上記の重量値の補正方法は一例であって、本発明に係る重量充填装置１では、他の公知の重量値の補正方法を採用することができる。また、遠心力誤差および風圧誤差の補正に加えて又はこれとは別に、遠心力及び風圧とは異なる原因により生じる計量誤差の補正を行ってもよい。このように本実施の形態１とは異なる重量値の補正方法を採用する場合又は異なる計量誤差を補正する場合であっても、補正に用いる載台１２の回転速度（角速度）を前述の回転速度の算出方法を利用して算出すれば、実際の回転速度により近い正確な値の回転速度を用いて計量値の誤差を補正することが可能となり、より高い精度で被計量物を計量することができる。
【００５８】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る重量充填装置１について説明する。実施の形態２に係る重量充填装置１は、実施の形態１に係る重量充填装置１と比べて、計量制御ユニット３で行われる載台１２の回転速度の算出方法のみが異なり、他の構成は同一である。よって、以下では、計量制御ユニット３で行われる載台１２の回転速度の算出方法について詳細に説明し、余の説明を省略する。
【００５９】
［回転速度の算出方法］
計量制御ユニット３の演算部２４の速度演算部３２は、制御装置１０から伝送路４を介して送られてくる動作コマンドを用いて載台１２の回転速度（角速度ω）を算出する。以下では、説明のために、局ｉの計量制御ユニット３ｉへ動作コマンドβが送信されたタイミングを時刻ｔ０とし、時刻ｔ０よりも後で局ｉの計量制御ユニット３ｉへ動作コマンドγが送信されたタイミングを時刻ｔ２とする。なお、「動作コマンドが送信されたタイミング」という記載に関して、制御装置１０から特定の局の計量制御ユニット３へ送信された動作コマンドβ及びγは他の局の計量制御ユニットにも同報送信されることから、送受信のタイムラグは無視して、制御装置１０から動作コマンドβ及びγが送信されたタイミングは各計量制御ユニット３で動作コマンドβ及びγを受け取ったタイミングと同じであるとみなすこととする。動作コマンドβ及びγは、本実施の形態２に係る重量充填装置１では、零計測開始コマンド、充填開始コマンド、および充填終了コマンドのいずれかの組み合わせである。そのなかでも、回転速度の算出精度を向上させるためには２つの動作コマンドの間隔がより短いことが望ましいことから、動作コマンドβを零計測開始コマンドとし、動作コマンドγを充填開始コマンドとすることが望ましい。但し、動作コマンドβ及びγは、上記に限定されず、制御装置１０から計量制御ユニット３へ他の動作コマンドが送信される場合は、当該他の動作コマンドを動作コマンドβ又はγとしてもよい。
【００６０】
上記において、計量制御ユニット３は、時刻ｔ０と時刻ｔ２の時間差Δｔと、局ｉの計量制御ユニット３ｉが動作コマンドβに対応する動作βを開始するときのｉ番の載台１２の回転位置と動作コマンドγに対応する動作γを開始するときのｉ番の載台１２の回転位置との中心角∠βＯγとを用いて、時刻ｔ２における載台１２の角速度ωを算出する。中心角∠βＯγは、動作βの開始から動作γの開始までの載台１２の回転角でもある。載台１２の角速度ωは、次の数式５で表すことができる。
【００６１】
【数５】
0005705507.tif 000006
【００６２】
上記において、載台１２の角速度ωを算出するために利用する動作コマンドβ及びγが与えられる局ｉの計量制御ユニット３ｉは、角速度ωを算出する計量制御ユニット３と同一である必要はない。したがって、各計量制御ユニット３は、自己又は他の局の計量制御ユニット３に与えられた動作コマンドが送信されるタイミングを利用して、載台１２の回転速度（角速度ω）を算出することができる。すなわち、計量制御ユニット３は、制御装置１０から自己へ与えられる動作コマンドを待たずに、自己が制御装置１０から動作コマンドを受ける時間間隔よりも短い時間間隔で、載台１２の回転速度を得ることができる。
【００６３】
ここで、図８に示す具体的な例に当てはめて、載台１２の角速度ωの算出方法を平易に説明する。図８は実施の形態２に係る速度算出方法を説明するための図である。図８（ａ−１）は０番の載台１２が零計測位置Ｐ１に至った様子を示している。図８（ａ−２）は、図８（ａ−１）に示す状態となるタイミングで時刻ｔ０に制御装置１０から局０の計量制御ユニット３へ零計測開始コマンドが送信されたことを示している。この零計測開始コマンドは、局０の計量制御ユニット３へ与えられた動作コマンドであるが、他の計量制御ユニット３にも時刻ｔ０に同報送信されている。また、図８（ｂ−１）は、図８（ａ−１）に示す状態から回転台２が回転して０番の載台１２が風袋計測位置Ｐ２に至った様子を示している。図８（ｂ−２）は、図８（ｂ−１）に示す状態となるタイミングで時刻ｔ２に制御装置１０から局０の計量制御ユニット３へ充填開始コマンドが送信されたことを示している。この充填開始コマンドは、局０の計量制御ユニット３へ与えられた動作コマンドであるが、他の計量制御ユニット３にも時刻ｔ２に同報送信されている。
【００６４】
上記において、重量充填装置１が備えるいずれかの局の計量制御ユニット３は、数式５に値を代入することにより時刻ｔ２の載台１２の角速度ωを算出することができる。∠βＯγは、零計測位置Ｐ１と回転中心Ｏと風袋計測位置Ｐ２とが形成する角であり、載台１２が零計測位置Ｐ１から風袋計測位置Ｐ２まで移動したときの回転角でもあり、いずれせよ重量充填装置１の設計時に決まる定数である。よって、図８に示す例では、時刻ｔ２の載台１２の載台の角速度ωは、時刻ｔ０と時刻ｔ２の時間差Δｔの関数となる。
【００６５】
なお、実施の形態２に係る重量充填装置１が備える伝送路４は、制御装置１０と各計量制御ユニット３とが１対１で情報の送受信できるものであってもよい。すなわち、制御装置１０から或一の計量制御ユニット３へ与えられた動作コマンドが他の計量制御ユニットへ同報送信されなくともよい。この場合、各計量制御ユニット３は自身に与えられた動作コマンドのタイミングを利用して、載台１２の回転速度を算出することとなる。したがって、制御装置１０は載台１２の回転速度を算出せず、また、算出した載台１２の回転速度を各計量制御ユニット３へ送信しない。よって、制御装置１０の処理負荷および伝送路４の使用負荷を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、載台の回転速度（すなわち、被計量物の回転速度）を用いて計量誤差を補正する重量充填装置に広く適用することができる。なお、載台の回転速度を用いて補正される計量誤差は遠心力誤差および風圧誤差に限定されない。
【符号の説明】
【００６７】
１  重量充填装置
２  回転台
３  計量制御ユニット
４  伝送路
６  充填物供給管
６１  ノズル
６２  充填バルブ
１０  制御装置
１１  エンコーダ
１２  載台
１４  容器
１５  搬入装置
１６  搬出装置
２１  ロードセル
２２  増幅部
２３  Ａ／Ｄ変換部
２４  演算部
２５  制御出力部
２６  メモリ
２７  通信インターフェイス
３１  重量値演算部
３２  速度演算部
３３  補正部
【図１】
0005705507.tif 000007
【図２】
0005705507.tif 000008
【図３】
0005705507.tif 000009
【図４】
0005705507.tif 000010
【図５】
0005705507.tif 000011
【図６】
0005705507.tif 000012
【図７】
0005705507.tif 000013
【図８】
0005705507.tif 000014