(57)【要約】【課題】物品による速度変動を無くして搬送速度を一定に保つ。【解決手段】製造ラインの搬送コンベア６０を駆動するモータ６２の回転情報をフィードバックしてモータ６２の速度を制御し、搬送コンベア６０上に搬送される物品５５を検査する物品検査装置５１のモータ制御回路１であり、速度指令とモータ６２からの速度フィードバックとを比較し、その比較結果に基づいてフィードバック回路３がモータ６２を駆動する電圧値を決定しており、速度指令に応じてフィードバック回路３のゲインをフィードバック特性補正手段５により可変制御する。【選択図】　　　　　　　　図１
2004028892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造ラインの搬送コンベア（６０）を駆動するモータ（６２）の回転情報をフィードバックして前記モータの速度を制御し、前記搬送コンベア上に搬送される物品（５５）を検査する物品検査装置（５１）において、
装置の使用条件と前記モータの回転情報とを比較し、その比較結果に基づいて前記モータを駆動する電圧値を決定するフィードバック回路（３）と、
前記装置の使用条件に応じて前記フィードバック回路のフィードバック特性を可変制御するフィードバック特性補正手段（５）を備えたことを特徴とする物品検査装置。
【請求項２】
物品（５５）を検出する物品検出器（５７）と、前記物品を搬送コンベア（５６）により搬送させる助走部（５２）と、該助走部から搬送されて来る前記物品を搬送コンベアによって搬送させながらその物品の重量を前記物品検出器の検出タイミングにより測定する秤量部（５３）と、該秤量部から搬送されて来る前記物品を前記秤量部による重量測定結果に応じて前記物品検出器の検出タイミングにより良品と不良品とに選別する選別部（５４）とが製造ライン上に配置され、前記秤量部の搬送コンベアを駆動するモータ（６２）の回転情報をフィードバックして前記モータの速度を制御し、前記搬送コンベア上に搬送される物品を検査する物品検査装置（５１）において、
装置の使用条件と前記モータの回転情報とを比較し、その比較結果に基づいて前記モータを駆動する電圧値を決定するフィードバック回路（３）と、
前記装置の使用条件に応じて前記フィードバック回路のフィードバック特性を可変制御するフィードバック特性補正手段（５）を備えたことを特徴とする物品検査装置。
【請求項３】
前記装置の使用条件が前記モータ（６２）の回転数を決める速度指令又は前記物品（５５）の重量を決める搬送重量指令であり、前記フィードバック特性が前記フィードバック回路（３）のゲインであることを特徴とする請求項１又は２記載の物品検査装置。
【請求項４】
前記物品（５５）が搬送されていない状態で、前記モータ（６２）の回転数からある時間の速度の最大と最小を求め、その値と予め設定された規定値とを比較し、その比較結果に応じて前記フィードバック回路（３）のゲインを増減して前記フィードバック特性を自己補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の物品検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製造ラインの搬送コンベア上に搬送される物品の重量、形状、異物混入の有無などを検査し、この検査結果に応じて物品を良品と不良品に自動選別する物品検査装置に関し、特に物品による速度変動を無くし搬送速度を一定に保って正確な物品検査が行える物品検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品の製造ラインでは、物品を所定間隔で順次搬送し、その物品の形状、重量、異物混入の有無などを搬送しながら測定し、この測定結果に基づいて最終的にその物品が良品か否かを検査する物品検査装置が数々と提案されている。
【０００３】
図４はこの種の物品検査装置の一つである重量選別機の概略構成を示す側面図である。
【０００４】
重量選別機５１は、製造ラインの一部に設けられ、図４に示すように、助走部５２、秤量部５３、選別部５４を備えて概略構成される。
【０００５】
助走部５２は、所定間隔をおいて順次搬送されて来る物品５５を所定速度で後段の秤量部５３に搬送させる搬送コンベア５６を備えている。また、助走部５２と秤量部５３との間には、助走部５２から秤量部５３に搬送される物品５５を検出する物品検出器５７が設けられている。なお、この物品検出器５７は、助走部５２の入口側に一つ設けることもできる。
【０００６】
秤量部５３は、秤量台５８と秤量器５９を有している。秤量台５８は、助走部５２から搬送されて来る物品５５を所定速度で後段の選別部５４に搬送させる搬送コンベア６０を有している。秤量器５９は、秤量台５８の下部に配置され、秤量台５８の搬送コンベア６０によって物品５５を搬送させながら物品５５の重量を測定している。
【０００７】
選別部５４は、秤量部５３から搬送されて来る物品５５を所定速度で搬送させる搬送コンベア６１を有している。この選別部５４は、秤量部５３により秤量された物品５５の重量測定結果に応じてその物品５５が良品か否かを判別し、物品５５を搬送させながら良品と不良品（再検査を含む）とに選別している。
【０００８】
上記構成による重量選別機５１では、製造ライン上で検査対象となる物品５５が助走部５２に搬送されて来ると、更に物品５５を秤量部５３に受け渡すように搬送する。物品５５が秤量部５３に搬送されると、物品５５を搬送しながら重量測定が行われる。そして、重量測定された物品５５が選別部５４に受け渡すように搬送されると、秤量部５３で得られる重量測定値と基準重量値（予め物品５５毎に決められた良品と判断するための基準となる重量値）とを比較し、その比較結果に基づいて物品５５が良品と不良品（再検査を含む）とに選別される。
【０００９】
ところで、上述した重量選別機５１では、各部の搬送コンベア５６，６０，６１を駆動するモータ６２の速度を制御することにより搬送コンベア５６，６０，６１を所定速度で駆動している。
【００１０】
搬送コンベア５６，６０，６１を駆動するモータ６２の速度制御には、例えば図５に示すＦ／Ｖ（Ｆｒｅｑｅｎｃｙ／Ｖｏｌｔａｇｅ）制御方式が採用される。このＦ／Ｖ制御方式は、モータ回転数に比例した電圧フィードバック信号と指令電圧を比較し速度制御を行う方式である。更に説明すると、速度指令（電圧）とモータ６２からの速度フィードバック（電圧：Ｈｓ）を比較器６３で比較し、その差電圧により電力増幅器６４の電圧を決める。すなわち、速度指令が速度フィードバックより高いときは電圧を上げ、速度指令が速度フィードバックより低いときは電圧を下げる。そして、このように電圧が決定された電力増幅器６４の出力によりモータ６２の回転を制御している。
【００１１】
ところで、この種の重量選別機５１では、各ロット毎に検査される物品５５も様々であり、その重量も異なる。このため、秤量部５３で物品５５の重量測定を行う際、物品５５が助走部５２から秤量部５３に受け渡されるときに物品５５の重量による負荷が搬送コンベア６０にかかり、その負荷量に応じて搬送コンベア６０に速度変動が生じる。
【００１２】
また、この種の重量選別機５１では、構成部品を極力少なくして装置の小型化やコスト低減を図るため、物品５５の有無を検出する物品検出器５７が助走部５２と秤量部５３との間に一つだけ配置された構成となっている。
【００１３】
したがって、助走部５２から搬送されて来る物品５５を物品検出器５７が検出したときの検出タイミングに基づいて秤量部５３における物品５５の重量測定と、選別部５４における物品５５の良品・不良品等の選別とを行っている。すなわち、物品検出器５７が物品５５を検出したタイミングから所定時間後に秤量部５３で物品５５の重量を測定し、さらに所定時間後に重量測定結果に基づいて物品５５を良品と不良品とに選別している。
【００１４】
このため、前述したように、物品５５の重量によって搬送コンベア６０に負荷がかかり、搬送コンベア６０に速度変動が生じると、重量測定を終えた物品５５を選別部５４で良品と不良品とに選別する際に、選別タイミングがずれて選別を誤るおそれがあり、安定した検査が行えない。
【００１５】
そこで、安定した物品５５の検査を行うべく、物品５５の重量に関わらずモータ６２の速度変動を無くし、搬送コンベア６０の搬送速度を一定に保つためには、モータ６２を必要最小限の速度で制御することが求められる。
【００１６】
ここで、物品５５による搬送コンベア６０の速度変動を無くすため、トルクの十分大きいモータを使用することが考えられる。しかしながら、この種の重量測定機５１に搭載されるモータ６２としては、装置全体の小型軽量化を図るため、例えばブラシレスＤＣモータ等のようなトルクの小さいモータの使用が望まれていた。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、モータ６２として小形モータからなるブラシレスＤＣモータを使用し、このブラシレスＤＣモータを図５に示すＦ／Ｖ制御で速度制御して搬送コンベア６０を駆動する構成では、速度指令（電圧）に関係なく速度フィードバックゲインが一定であった。このため、図６（ｂ）に示すように、速度指令に対してフィードバックゲインが低い場合には、モータ速度が安定するまでに時間を要し、モータ速度が安定する前に物品５５の重量測定が行われるおそれがあり、正確な重量測定が行えない。
【００１８】
これに対し、図６（ｃ）に示すように、速度指令に対してフィードバックゲインが高い場合には、応答が早くモータ速度が安定するまでに時間がかからず、物品搬送時の速度変動が少ないので、物品５５を一定速度で搬送して正確な重量測定を行うことができる。
【００１９】
しかし、速度指令に対してフィードバックゲインが高すぎると、搬送コンベア６０にびびりが生じ、回転速度の波形が発振したような状態になり、モータ速度が安定せず、物品５５の重量を正確に測定することができない。そして、物品５５の重量が正確に測定できずに誤差を生じると、選別部５４で物品５５を正確に良品と不良品とに選別することができないという問題が生じる。
【００２０】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、物品による速度変動を無くして搬送速度を一定に保つことができ、正確な物品検査を行うことができる物品検査装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、製造ラインの搬送コンベア６０を駆動するモータ６２の回転情報をフィードバックして前記モータの速度を制御し、前記搬送コンベア上に搬送される物品５５を検査する物品検査装置５１において、
装置の使用条件と前記モータの回転情報とを比較し、その比較結果に基づいて前記モータを駆動する電圧値を決定するフィードバック回路３と、
前記装置の使用条件に応じて前記フィードバック回路のフィードバック特性を可変制御するフィードバック特性補正手段５を備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項２の発明は、物品５５を検出する物品検出器５７と、前記物品を搬送コンベア５６により搬送させる助走部５２と、該助走部から搬送されて来る前記物品を搬送コンベアによって搬送させながらその物品の重量を前記物品検出器の検出タイミングにより測定する秤量部５３と、該秤量部から搬送されて来る前記物品を前記秤量部による重量測定結果に応じて前記物品検出器の検出タイミングにより良品と不良品とに選別する選別部５４とが製造ライン上に配置され、前記秤量部の搬送コンベアを駆動するモータ６２の回転情報をフィードバックして前記モータの速度を制御し、前記搬送コンベア上に搬送される物品を検査する物品検査装置５１において、
装置の使用条件と前記モータの回転情報とを比較し、その比較結果に基づいて前記モータを駆動する電圧値を決定するフィードバック回路３と、
前記装置の使用条件に応じて前記フィードバック回路のフィードバック特性を可変制御するフィードバック特性補正手段５を備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項３の発明は、請求項１又は２の物品検査装置において、
前記装置の使用条件が前記モータ６２の回転数を決める速度指令又は前記物品５５の重量を決める搬送重量指令であり、前記フィードバック特性が前記フィードバック回路３のゲインであることを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの物品検査装置において、
前記物品５５が搬送されていない状態で、前記モータ６２の回転数からある時間の速度の最大と最小を求め、その値と予め設定された規定値とを比較し、その比較結果に応じて前記フィードバック回路３のゲインを増減して前記フィードバック特性を自己補正することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による物品検査装置の主要部分であるモータ制御回路のブロック構成図、図２及び図３は図１のモータ制御回路におけるフィードバック回路の構成例を示す図である。
【００２６】
本発明の物品検査装置は、例えば図４に示す重量選別機５１で構成され、各部の搬送コンベア５６．６０，６１を駆動するモータ６２の速度制御を行うモータ制御回路１を備えている。ここでは、秤量部５３の搬送コンベア６０を駆動するモータ６２の速度制御を行うモータ制御回路１の例として説明する。
【００２７】
モータ制御回路１は、比較器２、フィードバック回路３、駆動回路４、フィードバック特性補正手段５、自己補正モード切替手段６を備えて概略構成され、モータ６２の回転情報をフィードバックしてモータ６２の速度を制御しており、物品５５の重量に関わらず、モータ６２の回転速度を決める速度指令（回転数に比例した電圧）に応じてフィードバック回路３のゲインを可変制御している。
【００２８】
比較器２は、＋端子に速度指令（回転数に比例した電圧）が入力され、−端子にモータ６２からの速度フィードバック（モータ６２の回転数に比例した電圧）が入力される。この比較器２では、速度指令とモータ６２からの速度フィードバックとを比較し、その差信号（差電圧）をフィードバック回路３に出力している。
【００２９】
なお、速度指令は、モータ６２をどのくらいの速度（例えば１００〜２０００ｒｐｍ）で回転させるかを決めるものであり、例えば検査精度、製造ラインの処理能力などに応じてオペレータにより適宜設定されるものである。
【００３０】
フィードバック回路３は、比較器２から入力される差信号により駆動回路４を介してモータ６２を駆動するための電圧値を決定している。すなわち、速度指令が速度フィードバックより高いときは電圧を上げ、速度指令が速度フィードバックより低いときは電圧を下げる。そして、決定された電圧値を駆動回路４に出力している。また、フィードバック回路３は、後述するフィードバック特性補正手段５によりフィードバック特性（ゲイン）が可変制御される。
【００３１】
図２及び図３はフィードバック回路３の具体的回路構成の例を示している。図２に示すフィードバック回路３Ａ（３）は、Ｐ・Ｉ（比例・積分）制御に関する回路であり、オペアンプＯＰＡ１を有している。オペアンプＯＰＡ１は、反転端子（−）が入力抵抗Ｒ１を介して比較器２の出力に接続され、非反転端子（＋）が抵抗Ｒ２を介して接地されている。また、オペアンプＯＰＡ１の反転端子と出力との間には、帰還抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１が並列接続されている。
【００３２】
このフィードバック回路３Ａは、後述するフィードバック特性補正手段５により入力抵抗Ｒ１の抵抗値が可変される。これにより、比例のゲインを可変制御することができる。
【００３３】
また、図３に示すフィードバック回路３Ｂ（３）は、Ｐ・Ｉ・Ｄ（比例・積分・微分）制御に関する回路であり、Ｐ（比例）制御に関する回路は、オペアンプＯＰＡ２の反転端子（−）が入力抵抗Ｒ４を介して比較器２の出力に接続され、非反転端子（＋）が抵抗Ｒ５を介して接地されている。また、オペアンプＯＰＡ２の反転端子と出力との間に帰還抵抗Ｒ６が接続されている。
【００３４】
このＰ制御に関する回路部分は、後述するフィードバック特性補正手段５により帰還抵抗Ｒ６の抵抗値が可変される。これにより、比例のゲインを可変制御することができる。
【００３５】
また、Ｉ（積分）制御に関する回路は、オペアンプＯＰＡ３の反転端子（−）が入力抵抗Ｒ７を介して比較器２の出力に接続され、非反転端子（＋）が抵抗Ｒ８を介して接地されている。また、オペアンプＯＰＡ３の反転端子と出力との間に帰還用のコンデンサＣ２が接続されている。
【００３６】
このＩ制御に関する回路部分は、後述するフィードバック特性補正手段５により入力抵抗Ｒ７の抵抗値が可変される。これにより、積分のゲインを可変制御することができる。
【００３７】
さらに、Ｄ（微分）制御に関する回路は、オペアンプＯＰＡ４の反転端子（−）が入力用のコンデンサＣ３を介して比較器２の出力に接続され、非反転端子（＋）が抵抗Ｒ９を介して接地されている。また、オペアンプＯＰＡ４の反転端子と出力との間に帰還抵抗Ｒ１０が接続されている。
【００３８】
このＤ制御に関する回路部分は、後述するフィードバック特性補正手段５により帰還抵抗Ｒ１０の抵抗値が可変される。これにより、微分のゲインを可変制御することができる。
【００３９】
駆動回路４は、フィードバック回路３から出力される電圧値によりモータ６２を所定の回転速度で駆動している。
【００４０】
モータ６２は、小形モータにより構成される。本例では、モータ６２として、例えば小形モータからなるＦ／Ｖ制御方式によるブラシレスＤＣモータが使用される。このモータ６２は、駆動回路４からの駆動電圧により所定の回転数で回転制御され、搬送コンベア６０を所定速度で駆動する。
【００４１】
フィードバック特性補正手段５は、装置の使用条件により前述したフィードバック回路３のフィードバック特性（ゲイン）を決定している。上記装置の使用条件とは、具体的に、モータ６２の回転数を決定する速度指令や検査対象となる物品５５の重量を決定する搬送重量指令である。
【００４２】
ここで、装置の使用条件を速度指令の回転数Ｎとした場合、フィードバック回路３のフィードバックゲインは、例えば以下に示す如く速度指令の回転数Ｎに応じて設定される。
【００４３】
一つの例は、下記のように速度指令の回転数Ｎに応じてフィードバックゲインを固定値として設定するものである。
（１）０＜Ｎ＜５００のとき、フィードバックゲインを１００に設定する。
（２）５００≦Ｎ＜１０００のとき、フィードバックゲインを２００に設定する。
（３）１０００≦Ｎのとき、フィードバックゲインを３００に設定する。
【００４４】
また、別の例としては、速度指令の回転数Ｎから計算式ｌｏｇＮより求めて設定するものである。
【００４５】
フィードバック特性補正手段５は、上記のようにフィードバックゲインが設定されると、例えばフィードバック回路３が図２に示す回路構成の場合、設定されたフィードバックゲインとなるように速度指令の回転数に応じて入力抵抗Ｒ１の抵抗値を可変制御している。また、フィードバック回路３が図３に示す回路構成の場合には、設定されたフィードバックゲインとなるように速度指令の回転数に応じてＰ制御に関する回路部分の帰還抵抗Ｒ１、Ｉ制御に関する回路部分の入力抵抗Ｒ、Ｄ制御に関する回路部分の帰還抵抗Ｒの抵抗値を可変制御している。
【００４６】
また、フィードバック特性補正手段５は、搬送コンベア６０上に物品５５が搬送されていない状態のときに、自己補正によりゲインを調整する機能を有している。さらに説明すると、フィードバック特性補正手段５は、後述する自己補正モード切替手段６から自己補正モードが選択された旨の切替信号が入力されると、モータ６２の回転数からある時間の速度の最大値と最小値を求め、その値と予め設定された規定値とを比較し、その比較結果に応じてフィードバック回路３のゲインを可変制御している。すなわち、求めた値が規定値以上のレベルと判断したときは、その値が規定値以下になるようにフィードバック回路３のゲインを減少する方向に可変制御する。これに対し、求めた値が規定値以下のレベルと判断したときは、その値が規定値以上となるようにフィードバック回路３のゲインを増加する方向に可変制御する。
【００４７】
具体的には、図２に示すフィードバック回路３Ａの入力抵抗Ｒ１や図３に示すフィードバック回路３Ｂの帰還抵抗Ｒ６，Ｒ１０、入力抵抗Ｒ７の抵抗値をモータ６２のある時間の最大値と最小値に応じて可変制御し、ゲインを増減調整することにより自己補正している。
【００４８】
自己補正モード切替手段６は、例えばオペレータが外部から操作できるようにスイッチ等で構成され、搬送コンベア６０上に物品５５が搬送されていないときにモータ６２が所定回転数で回転駆動するべくフィードバック回路３のゲインを可変制御する自己補正モードへの切り替えを行っている。この自己補正モードへの切り替えが行われたときは、自己補正モードが選択された旨の切替信号がフィードバック特性補正手段５に出力される。
【００４９】
このように、本例のモータ制御回路１を備えた物品検査装置では、装置の使用条件（速度指令）に応じてフィードバック特性（ゲイン）を変更するので、物品による搬送コンベアの速度変動を無くして搬送速度を一定に保つことができる。すなわち、本例では、速度指令が与えられると、この速度指令に応じてフィードバック回路３のゲインが最適な値に可変制御される。これにより、物品５５の重量に関わらず、モータ６２が一定速度で回転制御される。その結果、物品の重量に関わらず、搬送コンベアにより物品を安定して搬送することができ、物品の重量や選別を行う際のタイミングずれ等の影響がなく、安定した検査を行うことができる。
【００５０】
また、搬送コンベア６０上に物品５５が搬送されていない状態のときに自己補正モードに切り替えられると、そのときのモータ６２の回転数からある時間の速度の最大値と最小値を求め、その値を規定値のレベルと比較し、その比較結果に応じてフィードバック回路３のゲインが可変制御される。これにより、ゲインが高すぎた場合にはゲインを抑え、ゲインが低すぎる場合にはゲインを高めることができ、物品５５の検査を行う前にモータ６２の回転速度の安定化を図ることができる。
【００５１】
ところで、上述した実施の形態では、図４の重量選別機５１の秤量部５３における搬送コンベア６０を駆動するモータ６２の速度制御について説明したが、助走部５２の搬送コンベア５６や選別部５４の搬送コンベア６１を駆動するモータ６２の速度制御を行うこともできる。
【００５２】
また、本実施の形態では、モータ６２としてブラシレスＤＣモータをＦ／Ｖ制御方式により制御する場合を例にとって説明したが、モータとしてはブラシレスＤＣモータに限らずフィードバック系のＡＣやＤＣサーボモータを用いることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、回転指令に応じてフィードバック回路３のフィードバックゲインを設定しているが、モータ制御回路１を図４に示すような重量選別機５１に採用する場合には、検査対象となる物品５５の重量を決定する搬送重量指令に応じてフィードバックゲインを設定することも可能である。
【００５４】
さらに、モータ制御回路１が採用される物品検査装置は、図４に示すような秤量部５３を有する重量選別機５１の搬送コンベア６０のモータ６２の速度制御に限定されるものではなく、例えば電磁誘導等による金属検出機、固体撮像素子等の撮像手段を用いた画像認識による形状検査装置やＸ線異物検出装置等のように、物品による速度変動の影響を受ける搬送系のモータを利用した装置の搬送コンベアの速度制御に採用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の物品検査装置によれば、装置の使用条件（モータの回転数を決める速度指令又は物品の重量を決める搬送重量指令）に応じてフィードバック特性（ゲイン）を変更し、物品による速度変動を無くして搬送速度を一定に保つことができる。
【００５６】
また、請求項２の物品検査装置によれば、物品の重量に関わらず、物品を安定して搬送でき、物品の重量や選別を行う際のタイミングずれ等の影響がなく、安定した検査を行うことができる。
【００５７】
さらに、請求項４の物品検査装置によれば、物品の検査を行う前に、モータのある時間の回転数の最大値と最小値に応じてフィードバック回路のゲインを増減調整でき、モータの回転速度の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による物品検査装置のモータ制御回路のブロック構成図
【図２】図１におけるフィードバック回路の構成例を示す図
【図３】図１におけるフィードバック回路の他の構成例を示す図
【図４】物品検査装置としての重量選別機の概略構成を示す側面図
【図５】従来の物品検査装置の搬送系のモータの制御方式を示す図
【図６】（ａ）〜（ｃ）重量選別機による重量測定時のモータ速度とフィードバックゲインの関係を示す図
【符号の説明】
１…モータ制御回路、２…比較器、３…フィードバック回路、４…駆動回路、５…フィードバック特性補正手段、６…自己補正モード切替手段、５１…重量選別機（物品検査装置）、５２…助走部、５３…秤量部、５４…選別部、５５…物品、５６，６０，６１…搬送コンベア、６２…モータ。
【図１】
2004028892.tif 000003
【図２】
2004028892.tif 000004
【図３】
2004028892.tif 000005
【図４】
2004028892.tif 000006
【図５】
2004028892.tif 000007
【図６】
2004028892.tif 000008