(57)【要約】【課題】本発明は、粉体質量計量装置の計量制御方法に関する。【解決手段】本発明は、フィードバックされた計量値をサンプリングして単位フィード量を算出するステップと、計量終了後に計量判定を実行するステップとを含み、計量判定を実行するステップは、質量設定値からの前記計量値の計量誤差が、所定の判定値範囲内かを判定するステップと、小速時間実績及び中速時間実績が基準時間範囲内かを判定するステップとを含み、計量誤差、小速及び中速時間実績が基準時間及び判定値範囲内である場合、今回計量時の定量前、落差前、落差を次回定量前、次回落差前、次回落差として記憶・更新し、計量誤差、小速及び中速時間実績が基準時間及び判定値範囲内にない場合、次回定量前、次回落差前、次回落差を算出して、次回の計量開始時にそれぞれ定量前、落差前、落差として適用する方法である。【選択図】図４
2012233772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給容器から供給される粉体を計量容器に切り出すための切り出し機と、前記切り出し機を大速、中速、又は小速の切り出し速度で駆動させるための駆動部と、前記計量容器に切り出された粉体の質量を計量値としてフィードバックする計量部とを備えた粉体質量計量装置を制御する方法であって、
前記計量部からフィードバックされた計量値を所定のサンプリング周期でサンプリングし、当該サンプリングに基づいて、大速、中速、小速のそれぞれの切り出し速度に関する単位フィード量を算出するステップと、
計量終了後に、計量判定を実行するステップとを含み、
前記計量判定を実行するステップは、
質量設定値からの前記計量値の計量誤差が、所定の範囲で定められる判定値範囲内であるかどうかを判定するステップと、
小速状態の実際の継続時間を示す小速時間実績が、前記サンプリング周期の少なくとも３周期分を含む期間である基準時間を中心値として所定の範囲で定められる基準時間範囲内であるかどうかを判定するステップと、
中速状態の実際の継続時間を示す中速時間実績が、前記基準時間範囲内であるかどうかを判定するステップとを含み、
前記計量誤差が前記判定値範囲内であり、かつ前記小速時間実績及び前記中速時間実績が前記基準時間範囲内であると判定される場合、今回計量時の定量前、落差前、及び落差を、次回定量前、次回落差前、及び次回落差として記憶・更新し、
前記計量誤差が前記判定値範囲内にないと判定されるか、前記小速時間実績もしくは前記中速時間実績が前記基準時間範囲内にないと判定される場合、
前回計量時に算出された落差と前記計量誤差を小さくするように補正することによって算出された今回計量における落差補正値とに基づいて次回落差を算出し、
小速時における前記単位フィード量と、前記基準時間と、中速単位フィード量、及び落差比に基づいて、前記小速時間実績を前記基準時間に近づけるように次回落差前を算出し、
中速時における前記単位フィード量と前記基準時間と、大速単位フィード量、及び落差比に基づいて、前記中速時間実績を前記基準時間に近づけるように次回定量前を算出することにより、
該算出した次回定量前、次回落差前及び次回落差を、次回の計量開始時にそれぞれ定量前、落差前、落差として適用することを特徴とする方法。
【請求項２】
中速計量開始時に、前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比が予め設定された所定の大速時間実績比率の範囲内であるかどうかを判定するステップをさらに含み、
前記大速時間実績比率範囲の範囲外であると判定される場合、前回計量時において算出された落差前、及び前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比に基づいて最新落差前を算出して、該算出した最新落差前を今回計量時における落差前として更新し、小速計量中に、サンプリング毎に得られた最新の小速単位フィード量、予め測定された小速停止後の実落差、及び前回計量で算出された前記落差補正値に基づいて、最新落差をサンプリング毎に算出して、該算出した最新落差を今回計量における落差として更新することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体質量計量装置の計量制御方法に関し、より詳細には、粉体容器（ホッパー）などから粉体を切り出して計量する粉体質量計量装置を自動調整及び自律型計量制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体容器などから、毎回及び複数回の計量毎に異なる質量設定値の粉体を供給するために、粉体容器から粉体を切り出して計量する粉体質量計量装置が用いられる。一般的に、粉体質量計量装置の制御方式としては、特許文献１及び特許文献２に示されるような、切り出し速度を切替えるための定量前、落差などを予め設定し、切り出し機の切り出し速度を大速から小速に切り替えるように切り出し機を駆動する２速式の方式や、特許文献３に示されるような、大速、中速、小速の順に予め設定した定量前、落差前、落差などで切り出し速度を切り替えるように切り出し機を駆動する３速式の方式がある。また、粉体質量計量装置の他の制御方式として、特許文献４に示されるような、質量偏差から切り出し機の切り出し速度を算出する変速方式などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２４６１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１５２１０２号公報
【特許文献３】特開２００１−１５８５３７号公報
【特許文献４】特開平５−２９６８１８号公報
【特許文献５】特開平７−０１２６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、毎回及び複数回の計量毎に質量設定値の変わる粉体質量計量装置において、粉体の一秒間当たりの切り出し量（単位フィード量）は、粉体質量計量装置の切り出し機の切り出し速度だけでなく、粉体容器内の粉面の高さ、密度、及び粉体の物性などに大きく依存する。従って、粉体の製造品種の切替えなどによる質量設定値の切替えや粉体容器内の状況の変化により、粉面の高さや密度などが上昇すると、同じ速度量の出力であっても単位フィード量が上昇する。特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に示される方式では、粉面の高さや密度などが上昇すると、同じ速度量の出力であっても単位フィード量も上昇してしまい、予め設定した定量前、落差前、落差が適切なものとならない場合があった。そのため、結果的に十分な変速時間間隔を確保できず、過計量となり易い。逆に、切り出し速度を抑えて単位フィード量が下げると、不足計量が生じたり、無駄に計量時間を延ばしたりするため、生産効率が下がってしまう。このような場合や初めて粉体を切り出す場合は、速度や定量前、落差前、落差などの制御パラメータについて、その度に技術者や熟練作業者による再調整が必要となり、装置稼動率も低下する。さらに、特許文献２に示される方式では、通常十秒前後から数十分程度と時間範囲が広い計量時間について、質量設定値、切り出し機の能力や構造などを考慮しながら、技術者や熟練作業者により数時間の調整が行われることが多い。
【０００５】
また、特許文献４に示される方式では、切り出し速度を徐々に低くし、極めて低い切り出し速度で切り出し機を駆動して質量設定値で停止する方式であるため、計量時間が延び、生産効率が悪いという問題があった。
【０００６】
特許文献５には、実測により単位フィード量に対応するデータテーブルを作成し、当該データテーブルに基づいて単位フィード量の変化に対応した切り出し速度になるように制御する方式の粉体質量計量装置が記載されている。しかしながら、特許文献５に記載された粉体質量計量装置では、初期段階において、いくつかの速度で落差や単位フィード量を実測してデータテーブルを作成する作業に時間を要してしまう。
【０００７】
また、工業分野の計量実績要件は、質量設定値に対して、粉体を少なめ、丁度、多めに入れるなどの入れ目の程度を要求されることもあり多種多様であるため、正確に質量を計量することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、供給容器から供給される粉体を計量容器に切り出すための切り出し機と、前記切り出し機を大速、中速、又は小速の切り出し速度で駆動させるための駆動部と、前記計量容器に切り出された粉体の質量を計量値としてフィードバックする計量部とを備えた粉体質量計量装置を制御する方法であって、前記計量部からフィードバックされた計量値を所定のサンプリング周期でサンプリングし、当該サンプリングに基づいて、大速、中速、小速のそれぞれの切り出し速度に関する単位フィード量を算出するステップと、計量終了後に、計量判定を実行するステップとを含み、前記計量判定を実行するステップは、質量設定値からの前記計量値の計量誤差が、所定の範囲で定められる判定値範囲内であるかどうかを判定するステップと、小速状態の実際の継続時間を示す小速時間実績が、前記サンプリング周期の少なくとも３周期分を含む期間である基準時間を中心値として所定の範囲で定められる基準時間範囲内であるかどうかを判定するステップと、中速状態の実際の継続時間を示す中速時間実績が、前記基準時間範囲内であるかどうかを判定するステップとを含み、前記計量誤差が前記判定値範囲内であり、かつ前記小速時間実績及び前記中速時間実績が前記基準時間範囲内であると判定される場合、今回計量時の定量前、落差前、及び落差を、次回定量前、次回落差前、及び次回落差として記憶・更新し、前記計量誤差が前記判定値範囲内にないと判定されるか、前記小速時間実績もしくは前記中速時間実績が前記基準時間範囲内にないと判定される場合、前回計量時に算出された落差と前記計量誤差を小さくするように補正することによって算出された今回計量における落差補正値とに基づいて次回落差を算出し、小速時における前記単位フィード量と、前記基準時間と、中速単位フィード量、及び落差比に基づいて、前記小速時間実績を前記基準時間に近づけるように次回落差前を算出し、中速時における前記単位フィード量と前記基準時間と、大速単位フィード量、及び落差比に基づいて、前記中速時間実績を前記基準時間に近づけるように次回定量前を算出することにより、該算出した次回定量前、次回落差前及び次回落差を、次回の計量開始時にそれぞれ定量前、落差前、落差として適用することを特徴とする方法である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の方法において、中速計量開始時に、前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比が予め設定された所定の大速時間実績比率の範囲内であるかどうかを判定するステップをさらに含み、
前記大速時間実績比率範囲の範囲外であると判定される場合、前回計量時において算出された落差前、及び前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比に基づいて最新落差前を算出して、該算出した最新落差前を今回計量時における落差前として更新し、小速計量中に、サンプリング毎に得られた最新の小速単位フィード量、予め測定された小速停止後の実落差、及び前回計量で算出された前記落差補正値に基づいて、最新落差をサンプリング毎に算出して、該算出した最新落差を今回計量における落差として更新することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、粉体の製造品種の切替などによる質量設定値の変更や粉体容器内の状況変化などにより、同じ速度量の出力でありながら単位フィード量が大きく変化しても、各計量毎に次回の定量前、落差前、落差を算出して常に最適な計量結果を追求し続けるため、技術者や熟練作業者による再調整が不要である。
【００１１】
本発明によると、各計量毎に小速時間実績及び中速時間実績を基準時間範囲内に収めるように次回落差前及び次回定量前を算出するため、過計量を回避するための控えめな切り出し速度での計量方法や、人手によりその度に定量前、落差前、落差を変更する計量方法に比べ、計量効率が向上する。
【００１２】
本発明によると、各計量毎に計量誤差を判定値範囲内に収めるように次回落差及び計量中の最新落差を算出するため、正確な計量結果を得ることができる。
【００１３】
本発明によると、ＰＬＣにおいて通信モジュールや多点入出力モジュールなどを使用して、シーケンス管理部から複数の命令を出力すれば、本発明の粉体質量計量制御方法を数十台の粉体質量計量装置に対応させることが可能である。それにより、１台毎に技術者や熟練作業者による制御パラメータを変更及び再調整する必要がないため、１台から数十台にもなる粉体質量計量装置の調整作業時間を大幅に短縮し、常に短時間で安定した計量が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る粉体質量計量装置を制御するための全体構成を示す図である。
【図２】本発明に係る粉体質量計量装置の粉体供給動作中の時間−質量の相関を示すグラフである。
【図３】粉体のフィード量とサンプリング周期との関係を示すグラフである。
【図４】次回落差、次回落差前、次回定量前を決定するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例１に係る粉体質量計量装置の制御方法について説明する。図１は、本発明に係る粉体質量計量装置を制御するための全体構成を示す。図１には、ターミナルＰＣ１と、ＰＬＣ１０と、粉体質量計量装置２０とが示されている。図１に示されるように、ＰＬＣ１０は、各種データを記憶する記憶部１１と、後述する演算処理を実行する演算処理部１２と、粉体質量計量装置２０を制御するための制御部１３と、シーケンス管理部１４とを備え、粉体質量計量装置２０は、切り出し機２４と連結された駆動部２１と、電子秤等で構成され、計量容器２５に供給された粉体の質量を計量する計量部２２と、粉体を貯留した供給容器２３とを備える。なお、図１では、スクリュウ式の切り出し機２４を示したが、これに限定されず、本発明においては速度制御可能なあらゆる機構の切り出し機２４を使用することができる。
【００１６】
図２は、本発明に係る粉体質量計量装置の粉体供給動作中の時間−質量の相関を示すグラフである。図２を用いて、本発明の粉体計量動作を簡単に説明する。本発明に係る自律型計量制御方法については後述する。定量前、落差前、落差は、それぞれ、質量設定値を基準にした値であり、以下、質量設定値から落差、落差前、及び定量前を引いた質量を、それぞれ小速速度切替点、中速速度切替点、及び大速速度切替点とする。
【００１７】
ＰＬＣ１０内のシーケンス管理部１４から計量開始命令が出力されると、ＰＬＣ１０の制御部１３は、大速の切り出し速度を示す大速駆動信号を粉体質量計量装置２０の駆動部２１に出力する。駆動部２１は、入力した大速駆動信号に応答して、大速の切り出し速度で切り出し機２４を駆動することにより、切り出し機２４による切り出し動作を開始する。切り出し機２４は、切り出し動作中、供給容器２３から供給された粉体を切り出して、計量部２２上の計量容器２５に供給する。計量部２２は、計量容器２５に供給された粉体の現在質量を計量し、その計量値をＰＬＣ１０にフィードバックする。ＰＬＣ１０の演算処理部１２は、フィードバックされた計量値に基づいて後述する次回落差、次回落差前、次回定量前等を算出する。
【００１８】
図２には、駆動部２１の切り出し速度と、計量部２２の計量値とが示されている。図２に示されるように、質量設定値を設定後、計量を開始すると、駆動部２１の切り出し速度は急激に立ち上がって大速状態で駆動していき、それに伴って計量値が増加していく。計量値が大速速度切替点に達すると、制御部１３は、駆動部２１の切り出し速度を大速から中速に切替えるために、中速駆動信号を駆動部２１に出力する。駆動部２１は、入力した中速駆動信号に応答して、中速の切り出し速度で切り出し機２４を駆動する。切り出し速度は大速から中速に急激に立ち下がり、計量値は切替直後に幾分ぶれた後に大速時よりも緩やかに増加していくことが図２に示されている。なお、切替直後の計量値のぶれは、大速から中速に切り替わり、切り出し機２４からの粉体の切り出し量が急に少なくなったことによる計量部２２の秤のバウンドに起因したものである。計量値が中速速度切替点に達すると、制御部１３は、駆動部２１の切り出し速度を中速から小速に切替えるために、小速駆動信号を駆動部２１に出力する。駆動部２１は、入力した小速駆動信号に応答して、小速の切り出し速度で切り出し機２４を駆動する。図２には、切り出し速度が中速から小速に切り替わったことが示されている。小速状態が継続され、計量値が小速速度切替点に達すると、制御部１３は、駆動部２１の駆動を停止させるために、小速駆動信号の出力を停止する。駆動停止後の計量値のぶれは、切り出し機の停止時の応答遅れによって切り出された粉体と小速停止後に空中落下した粉体とによる計量部２２の秤のバウンドに起因したものである。所定の時間が経過後、後述するような、質量設定値からの計量誤差が判定値範囲内であるかどうか、小速時間実績及び中速時間実績が基準時間範囲内であるかどうかを判定する計量判定が実行され、当該計量判定の結果に基づいて、次回定量前、次回落差前、次回落差が決定される。なお、大速状態、中速状態、及び小速状態の実際の継続時間を示す大速時間実績、中速時間実績、及び小速時間実績は、ＰＬＣ１０によって計測され、記憶部１１に記録される。
【００１９】
次に、本発明に係る単位フィード量について説明する。本発明においては、大速から中速、中速から小速、小速から停止までの各期間毎に計量部２２からフィードバックされる計量値を所定のサンプリング周期でサンプリングすることにより、大速、中速、小速の各切り出し速度毎に、１秒間当たりの粉体の平均フィード量である単位フィード量がそれぞれ算出される。
【００２０】
以下、現在実行中の計量を今回計量とし、今回計量の１回前の計量を前回計量とし、今回計量において（ｎ＋１）回目のサンプリング時の計量値に対するｎ回目のサンプリング時の計量値からの増量を今回増量とし、前回計量において（ｍ＋１）回のサンプリングが行われた場合における（ｍ＋１）回目のサンプリング時の計量値に対するｍ回目のサンプリング時の計量値からの増量を前回増量とし、前回計量中の（ｍ＋１）回目のサンプリング時に算出された単位フィード量を前回単位フィード量とすると（ｎ≧１、ｍ≧１とする）、（ｎ＋１）回目のサンプリングにおける単位フィード量は、以下の（式１）を用いて算出する。
（単位フィード量）＝（前回増量＋今回増量＋前回単位フィード量）／（サンプリング周期＊３）    （式１）
【００２１】
（式１）に示される単位フィード量は、大速、中速、小速の各切り出し速度毎に算出される。大速、中速、小速の各切り出し速度毎の各単位フィード量は、今回計量中においてサンプリング毎に常時算出して更新されていく。なお、初めて計量する場合など、前回計量がなされていない場合は、例えば後述する自動調整時に各速度で６回以上サンプリングを行うことにより、各速度毎の単位フィード量が算出される。
【００２２】
図３は、粉体のフィード量とサンプリング周期との関係を示すグラフである。図３（ａ）に示されるように、粉体の切り出しが開始すると、単位フィード量が急激に立ち上がり、ＤＺＴの経過後から粉体の単位フィード量が安定して、脈動を打つように粉体が切り出されている。ここで、ＤＺＴは、上述したような切り出し速度の切替時における計量値のぶれを考慮し、正確なサンプリングを実行するために予め設けられた計測待ち時間である。本発明においては、正確な単位フィード量を算出するために、切り出し量が不安定なＤＺＴ期間中の切り出し量を含めないように、サンプリングをＤＺＴ経過後から開始する。当該サンプリングは、大速、中速、小速の各切り出し速度毎に、ＤＺＴ経過後から各切り出し速度の切替え時まで実行される。また、図３（ａ）では、サンプリングタイミングによって区切られた各区間でサンプリングが実行され、各サンプリング毎に計量値の増量が求められていることが示されている。このように、サンプリング毎に求められた増量を用いて（式１）のように単位フィード量が求められる。
【００２３】
なお、ＤＺＴ経過直後の１回目のサンプリング時には、計量値が上述のぶれに影響を受けるため、正確な単位フィード量が得られない場合が多い。従って、単位フィード量を正確に得るためには、２回目以降のサンプリングにおける増量を用いて単位フィード量を算出する必要があり、（式１）に示される今回増量及び前回増量を考慮すると、３回以上サンプリングを実行することが好ましい。
【００２４】
本発明におけるサンプリングのサンプリング周期は、小速時の切り出し機２４の脈動周期の１／３以上に設定することが好ましい。切り出し機２４における粉体の切り出し量に脈動が無いと問題とはならないが、脈動がある場合、サンプリング周期毎の粉体の増量にバラツキが生じるため、正確な単位フィード量を算出できない場合がある。従って、単位フィード量を正確に算出するためには、切り出し機２４における粉体の切り出し量の脈動による影響を吸収したサンプリング周期で、サンプリングを行う必要がある。
【００２５】
図３（ａ）はさらに、サンプリング周期が小速時の切り出しの脈動周期の１／３以上の場合の切り出しの脈動周期とサンプリング周期との関係を示し、図３（ｂ）は、サンプリング周期が小速時の切り出しの脈動周期の１／３以下の場合の脈動周期とサンプリング周期との関係を示す。粉体質量計量装置の切り出し速度は、小速であるものとする。図３（ａ）及び図３（ｂ）には、２回目のサンプリング時の計量値に対する１回目のサンプリング時の計量値からの増加分である増量１、３回目のサンプリング時の計量値に対する２回目のサンプリング時の計量値からの増加分である増量２、…、５回目のサンプリング時の計量値に対する４回目のサンプリング時の計量値からの増加分である増量４が示されている。図３（ｂ）から明らかなように、サンプリング毎に増量にバラツキが生じている。図３（ａ）に示されるように、サンプリング周期を脈動周期の１／３以上に設定すると、各サンプリング周期毎に脈動波形の凸部分がサンプリング周期の範囲内に確実に存在するようになるため、切り出し機２４の脈動の影響を吸収した単位フィード量の算出が可能となる。
【００２６】
次に、本発明に係る基準時間について説明する。本発明においては、中速状態及び小速状態を継続する時間の基準として基準時間が設けられる。基準時間は、サンプリングを実行する回数をｎとすると、
（基準時間）＝ＤＺＴ＋（サンプリング周期）＊ｎ    （式２）
により算出される。なお、正確な単位フィード量を算出するためには、上述したような理由で３回以上サンプリングすることが好ましく、すなわちｎ≧３とすることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る粉体質量計量装置の自動調整について説明する。自動調整は、粉体質量計量装置を用いて初めて粉体を切り出す場合や、かさ密度が１／２以下や２倍以上であったり、粉形状であるなど物性の大きく異なる粉体に製造品種の切替えが行われた場合などに、粉体質量計量装置の計量制御に関する種々の制御パラメータを初期設定するために実行される。当該自動調整によって初期設定がなされた後に、自律型計量制御がなされた粉体計量動作が実行される。
【００２８】
ターミナルＰＣ１が、最大秤量、サンプリング周期、切り出し可能な最大速度、最小速度などの主要な初期設定データをＰＬＣ１０に出力すると、ＰＬＣ１０の記憶部１１は、当初期設定データを記憶・設定する。その後、ＰＬＣ１０内のシーケンス管理部１４が自動調整動作を実行させるための命令を制御部１３に出力すると、ＰＬＣ１０の制御部１３は、速度量を含む駆動信号を出力して粉体質量計量装置２０の駆動部２１を駆動させることにより自動調整動作が開始する。駆動部２１は、駆動信号に基づいて、切り出し機２４の切り出し速度を大速、中速、小速の順に変速させながら、供給容器２３から供給された粉体の切り出しを行う。切り出された粉体は、計量容器２５に供給される。計量部２２は、計量容器２５に供給された粉体の質量を計量し、その計量値をＰＬＣ１０に出力する。ＰＬＣ１０の演算処理部１２は、入力した計量値を基に、後述する自動調整データを算出する。一連の動作後に、制御部１３は駆動信号の出力を停止し、自動調整動作が終了する。その後、ＰＬＣ１０の記憶部１１は、算出された自動調整データを記憶・設定する。
【００２９】
自動調整では、基準大速単位フィード量、基準中速単位フィード量、基準小速単位フィード量、傾斜比、及び自動調整時点での次回定量前、次回落差前、次回落差を含む自動調整データが得られる。基準大速単位フィード量、基準中速単位フィード量、及び基準小速単位フィード量は、それぞれ、切り出し機の切り出し速度が大速時、中速時、小速時における基準値となる単位フィード量である。これらの自動調整データは、以下の(式３)〜（式９）により算出する。
（基準大速単位フィード量）＝（直近の大速単位フィード量）    （式３）
（基準中速単位フィード量）＝（直近の中速単位フィード量）    （式４）
（基準小速単位フィード量）＝（直近の小速単位フィード量）    （式５）
ここで、直近の大速単位フィード量、直近の中速単位フィード量、及び直近の小速単位フィード量とは、それぞれ、自動調整時に（式１）を用いて最終的に得られた大速単位フィード量、中速単位フィード量、小速単位フィード量である。
【００３０】
小速停止後の粉体の実落差（切り出し機の停止時の応答遅れによって切り出された粉体の質量と小速停止後に空中落下した粉体の質量との和）を基準小速単位フィード量で割った値を傾斜比とすると、傾斜比は、以下の（式６）を用いて算出される。
（傾斜比）＝（実落差）／（基準小速単位フィード量）    （式６）
ここで、傾斜比に安全率を加味した値を落差比とし、自動調整時点での次回定量前、次回落差前、次回落差をそれぞれ初期次回定量前、初期次回落差前、初期次回落差とすると、初期次回定量前、初期次回落差前、初期次回落差は、それぞれ、以下の（式７）〜（式９）を用いて算出される。
（初期次回定量前）＝（基準大速単位フィード量）＊（落差比）    （式７）
（初期次回落差前）＝（基準中速単位フィード量）＊（落差比）    （式８）
（初期次回落差）＝（基準小速単位フィード量）＊（傾斜比）    （式９）
なお、計量実績に多い又は少ない等の入れ目が要求されている場合には、（式９）の右辺第２項の傾斜比から入れ目率を引いてもよい。
【００３１】
次に、本発明に係る粉体質量計量装置の自律型計量制御方法について説明する。本自律型計量制御方法において、上述の自動調整後の１回目の計量では、自動調整において算出された初期次回定量前、初期次回落差前、初期次回落差を質量設定値からそれぞれ引いた大速速度切替点、中速速度切替点、小速速度切替点で切り出し速度が切替えられ、後述する算出方法及び計量判定に基づいて、次回定量前、次回落差前、次回落差が算出される。２回目の計量開始時に、前回計量で算出された次回定量前、次回落差前、次回落差を、それぞれ、今回計量における定量前、落差前、落差として適用して大速速度切替点、中速速度切替点、小速速度切替点を算出する。算出した各速度切替点で切り出し速度を切替え、後述する算出方法及び計量判定に基づいて、また次回定量前、次回落差前、次回落差が算出される。このような動作を繰り返すことにより、計量を重ねる毎に計量精度及び計量効率がより良いものとなっていく。
【００３２】
以下、次回落差、次回落差前、次回定量前の算出方法を説明する。なお、今回計量の次の計量を次回計量とする。
【００３３】
次回落差は、以下の（式１０）を用いて算出する。
（次回落差）＝（落差）＋（落差補正値）    （式１０）
ここで、（式１０）における（落差）とは、前回計量時に（式１０）を用いて算出された次回落差に対応する。また、計量誤差が後述する判定値の範囲内である場合、落差補正値は０とし、計量誤差が判定値の範囲外である場合は、次の（式１１）、（式１２）のように落差補正値が算出される。計量誤差がゼロ以上の時は、
（落差補正値）＝（計量誤差）＊ＯＣＲ    （式１１）
とし、計量誤差がマイナスの時は、
（落差補正値）＝（計量誤差）＊ＮＣＲ    （式１２）
とする。ＯＣＲはプラス時ＦＳ（フライセット：落差値）補正比であり、ＮＣＲはマイナス時ＦＳ補正比であり、互いに適宜定められる値であって、好ましくは１未満の値とすることができる。（式１０）〜（式１２）を用いて算出した次回落差を、次回計量開始時に落差として適用することにより、小速速度切替点が算出される。ＯＣＲ及びＮＣＲを適切に設定することにより、次回の計量誤差を小さくすることができ、計量の回数を重ねる毎に計量誤差を次第に小さくすることができる。
【００３４】
次回落差前は、以下の（式１３）を用いて算出される。
（次回落差前）＝（次回計算落差前）＋（次回落差前補正値）    （式１３）
次回計算落差前及び次回落差前補正値は、それぞれ、以下の（式１４）、（式１５）を用いて算出される。
（次回計算落差前）＝（（小速単位フィード量）＊（基準時間）＋（中速単位フィード量））＊（落差比）＊（落差想定時間係数）    （式１４）
（次回落差前補正値）＝（基準時間−小速実績時間）＊（小速単位フィード量）／（落差前補正係数）    （式１５）
【００３５】
ここで、落差想定時間係数は、切り出し速度の切替直後に粉体が空間にある時間を想定して適宜定められる定数であり、落差前補正係数は、（式１５）に示される（基準時間−小速実績時間）＊（小速単位フィード量）の値を適宜調整するために予め定められる定数である。（式１３）〜（式１５）を用いて算出した次回落差前を、次回計量開始時に落差前として適用することにより、中速速度切替点が算出される。
【００３６】
（式１４）及び（式１５）に示されるように、次回計算落差前及び次回落差前補正値を算出するために基準時間が用いられていることにより、次回の計量における小速時間実績が基準時間に近づくように、次回落差前が算出されることになる。
【００３７】
次回定量前は、以下の（式１６）を用いて算出される。
（次回定量前）＝（次回計算定量前）＋（次回定量前補正値）    （式１６）
次回計算定量前及び次回定量前補正値は、それぞれ、以下の（式１７）、（式１８）を用いて算出される。
（次回計算定量前）＝（（中速単位フィード量）＊（基準時間）＋（大速単位フィード量））＊（落差比）＊（落差想定時間係数）    （式１７）
（次回定量前補正値）＝（基準時間−中速実績時間）＊（中速単位フィード量）／（定量前補正係数）    （式１８）
【００３８】
ここで、定量前補正係数は、（式１８）に示される（基準時間−中速実績時間）＊（中速単位フィード量）の値を適宜調整するために予め定められる定数である。（式１６）〜（式１８）を用いて算出した次回定量前を、次回計量開始時に定量前として適用することにより、大速速度切替点が算出される。
【００３９】
（式１７）及び（式１８）に示されるように、次回計算定量前及び次回定量前補正値を算出するために基準時間が用いられていることにより、次回の計量における中速時間実績が基準時間に近づくように、次回定量前が算出されることになる。
【００４０】
次に、本発明に係る計量判定を説明する。本発明においては、所定の範囲の判定値範囲が設定されており、計量判定時において、演算処理部１２によって計量終了時の最終的な計量値と設定質量値との計量誤差が判定値範囲内であるかどうかが判定される。また、（式２）を用いて算出された基準時間を中心値として所定の範囲で定められる基準時間範囲が設定されており、計量判定時において小速時間実績及び中速時間実績が基準時間範囲内であるかどうかが判定される。
【００４１】
図４は、計量判定時において次回落差、次回落差前、次回定量前を決定するためのフローチャートである。図４に示されるように、ステップ４０１において、計量誤差が判定値範囲内にあると判定されると、ステップ４０２に進む。ステップ４０２において、小速時間実績が基準時間範囲内にあると判定されると、ステップ４０３に進む。ステップ４０３において、中速時間実績が基準時間範囲内にあると判定されると、ステップ４０４に進む。ステップ４０１からステップ４０３を通して、計量誤差、小速時間実績、及び中速時間実績が判定値範囲内又は基準時間範囲内であることが示されているため、ステップ４０４において、今回計量時の定量前、落差前、及び落差が次回定量前、次回落差前、及び次回落差として記憶・更新される。計量誤差が判定値範囲内にないと判定されるか、小速時間実績が基準時間範囲内にないと判定されるか、又は中速時間実績が基準時間範囲内にないと判定されるとステップ４０５に進む。計量誤差、小速時間実績、又は中速時間実績が判定値範囲内又は基準時間範囲内になく、計量誤差、小速時間実績、又は中速時間実績が適切な値でないことが示されているため、ステップ４０５においては、上述の（式１０）〜（式１９）を用いて、次回定量前、次回落差前、次回落差を算出して、算出した次回定量前、次回落差前、次回落差を、次回計量開始時にそれぞれ定量前、落差前、落差として適用して、次回計量時の各速度切替点を算出する。
【００４２】
上述のような計量判定を実行し、さらに前述のように次回落差、次回落差前、及び次回定量前を算出することにより、計量を重ねる毎に小速時間実績及び中速時間実績が基準時間に近づいていき、また計量を重ねる毎に計量誤差が小さくなる。計量誤差、小速時間実績、及び中速時間実績が許容される値であれば、その値が維持されるように今回計量時の定量前、落差前、及び落差が記憶・更新され、計量誤差、小速時間実績、又は中速時間実績が許容される値でなければ、その値を判定値及び基準時間に近づけるように次回落差、次回落差前、次回定量前が算出されて、次回計量時の定量前、落差前、落差として適用される。
【００４３】
また、切り出し動作中において大速、中速、及び小速の切り出し速度に加速又は減速を加えることができ、当該加減速された切り出し速度を元の速度量にリセットすることができる。本発明では、各速度での基準単位フィード量と現在の単位フィード量とを比較し、１回の計量動作中に単位フィード量が２速連続で予め定められた加速フィード判定値より少ない場合は速度出力を加速し、１回の計量動作中に単位フィード量が２速連続で予め定められた減速フィード判定値より多い場合は速度出力を減速する。当該加速及び減速は、次回計量も含めた以降の切り出し速度にて単位フィード量が２速連続で予め定められた加速リセット値を下回るか、単位フィード量が２速連続で予め定められた減速リセット値を上回るとリセットされる。なお、加速量及び減速量は、大速、中速、小速で個別に設定可能である。
【実施例２】
【００４４】
以下、本発明の実施例２に係る粉体質量計量装置の制御方法について説明する。本発明の実施例２に係る粉体質量計量装置の計量制御方法は、実施例１に係る計量制御方法によって次回落差、次回落差前、次回定量前を算出することに加え、今回計量中においても計量値の変化に基づいて最新の落差前及び落差を算出して、今回計量開始時に決定された落差前及び落差を該算出した最新の落差前及び落差で更新する。それにより、今回計量中に単位フィード量が急激に変化しても高感度に応答することができる。以下、今回計量中において算出される最新の落差前、落差を、それぞれ、最新落差前、最新落差とする。
【００４５】
中速計量開始時に、前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比が予め設定された所定の大速時間実績比率範囲の範囲外であると演算処理部１２によって判定される場合、最新落差前は、以下の（式１９）を用いて算出される。
（最新落差前）＝（落差前）＊（落差前修正比率）    （式１９）
ここで、（式１９）における（落差前）とは、前回計量時に（式１３）を用いて算出された次回落差前に対応する。前回計量における大速時間実績を前回大速時間実績とし、今回計量時における大速時間実績を今回大速時間実績とすると、落差前修正比率は、以下の（式２０）を用いて算出される。
（落差前修正比率）＝（前回大速時間実績／今回大速時間実績）    （式２０）
ここで、（式１９）で示される最新落差前の値を大きめにするために、（式２０）で示される落差前修正比率に予め定められた加算係数を加えてもよい。
【００４６】
（式１９）を用いて最新落差前が算出されると、今回計量開始時に決定された落差前が該算出された最新落差前によって更新され、最新落差前が今回計量時の落差前となる。なお、中速計量開始時に、前回大速時間実績と今回大速時間実績との比が所定の大速時間実績比率範囲の範囲内であると演算処理部１２によって判定される場合、今回計量開始時に決定された落差前がそのまま使用される。
【００４７】
中速計量開始時に、前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比が予め設定された所定の大速時間実績比率範囲の範囲外であると演算処理部１２によって判定される場合、小速計量中に、最新落差は、以下の（式２１）、（式２２）を用いてサンプリング毎に算出される。
（最新落差）＝（最新計算落差）＋（落差補正値／落差補正係数）    （式２１）
（最新計算落差）＝（落差比）＊（小速単位フィード量）    （式２２）
【００４８】
ここで、（式２２）に示される小速単位フィード量は、今回計量時にサンプリング毎に次々に算出されて更新された最新の小速単位フィード量である。また、落差補正係数は、（式２２）で最適値と思われる最新計算落差を算出するが、計量誤差をなくすために、前回計量時に計量誤差から（式１１）及び（式１２）を用いて算出した落差補正値を調整して、計量誤差のオフセットをなくすための１．５５程度の係数である。さらに、（式２１）で用いられる落差補正値は、前回計量時に算出された落差補正値である。計量実績に多い又は少ない等の入れ目が要求されている場合には、（式２２）に示される落差比から入れ目率を引いてもよい。
【００４９】
（式２１）を用いて最新落差が算出されると、今回計量開始時に決定された落差が該算出された最新落差によって更新される。最新落差は、サンプリング毎に次々と算出・更新されるため、最新の小速単位フィード量に応じた落差が今回計量時の落差となる。なお、中速計量開始時に、前回大速時間実績と今回大速時間実績との比が所定の大速時間実績比率範囲の範囲内であると演算処理部１２によって判定される場合、今回計量開始時に決定された落差がそのまま使用される。
【００５０】
今回計量時の定量前に関しては、今回計量開始時に決定された定量前がそのまま使用される。上述のように、最新落差前及び最新落差を算出して更新することにより、今回計量中に単位フィード量が急激に変化しても高感度に応答することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の自動調整及び計量制御方法は、工業分野などで粉体容器などから粉体を切り出して計量する粉体質量計量装置で幅広く利用可能である。また、本発明に関して、大速、中速、小速の３速方式を例にして説明したが、本発明は、大速及び小速などからなる２速方式などにも適用可能である。さらに、ＰＬＣにおいて複数の通信モジュールや多点入出力モジュールなどを使用して、シーケンス管理部から複数の命令を出力すれば、本発明の粉体質量計量制御方法を数十台の粉体質量計量装置に対応可能である。
【００５２】
本発明は、工業分野で使用する制御コントローラのうちＰＬＣを利用して動作するが、シーケンサ、工業計器、ＤＣＳ、マイコンなどの他の制御コントローラの電子式入出力制御装置でも実現可能である。
【図１】
2012233772.tif 000003
【図２】
2012233772.tif 000004
【図３】
2012233772.tif 000005
【図４】
2012233772.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月3日(2011.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
以下、現在実行中の計量を今回計量とし、今回計量の１回前の計量を前回計量とし、今回計量において（ｎ＋１）回目のサンプリング時の計量値に対するｎ回目のサンプリング時の計量値からの増量を今回増量とし、前回計量において（ｍ＋１）回のサンプリングが行われた場合における（ｍ＋１）回目のサンプリング時の計量値に対するｍ回目のサンプリング時の計量値からの増量を前回増量とし、前回計量中の（ｍ＋１）回目のサンプリング時に算出された単位フィード量を前回単位フィード量とすると（ｎ≧１、ｍ≧１とする）、（ｎ＋１）回目のサンプリングにおける単位フィード量は、以下の（式１）を用いて算出する。
（単位フィード量）＝（前回増量＋今回増量＋前回単位フィード量＊サンプリング周期）／（サンプリング周期＊３）    （式１）
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月28日(2011.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
中速計量開始時に、前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比が予め設定された所定の大速時間実績比率範囲の範囲内であるかどうかを判定するステップをさらに含み、
前記比が前記大速時間実績比率範囲の範囲外であると判定される場合、前回計量時において算出された落差前、及び前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比に基づいて最新落差前を算出して、該算出した最新落差前を今回計量時における落差前として更新し、小速計量中に、サンプリング毎に得られた最新の小速単位フィード量、予め測定された小速停止後の実落差、及び前回計量で算出された前記落差補正値に基づいて、最新落差をサンプリング毎に算出して、該算出した最新落差を今回計量における落差として更新し、
前記比が前記大速時間実績比率範囲の範囲内であると判定される場合、今回計量開始時の落差前を今回計量時の落差前とし、今回計量開始時の落差を今回計量時の落差とすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の方法において、中速計量開始時に、前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比が予め設定された所定の大速時間実績比率範囲の範囲内であるかどうかを判定するステップをさらに含み、
前記比が前記大速時間実績比率範囲の範囲外であると判定される場合、前回計量時において算出された落差前、及び前回計量における大速時間実績と今回計量時における大速時間実績との比に基づいて最新落差前を算出して、該算出した最新落差前を今回計量時における落差前として更新し、小速計量中に、サンプリング毎に得られた最新の小速単位フィード量、予め測定された小速停止後の実落差、及び前回計量で算出された前記落差補正値に基づいて、最新落差をサンプリング毎に算出して、該算出した最新落差を今回計量における落差として更新し、前記比が前記大速時間実績比率範囲の範囲内であると判定される場合、今回計量開始時の落差前を今回計量時の落差前とし、今回計量開始時の落差を今回計量時の落差とすることを特徴とする。