(57)【要約】【課題】信号処理回路を用いた演算によることなく、低周波のノイズ成分による影響をも排除することが可能な計量装置を得る。【解決手段】計量装置は、物品２２の重量を計測するロードセル９を備える計量装置であって、計量装置が設置されている箇所の振動に起因する、装置内部の振動を検出する振動検出部３５と、振動検出部３５による検出の結果に基づいて、上記振動を打ち消す制振用振動を発生する振動発生部３１とを備えて構成されている。【選択図】図１
2009115713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品の重量を計測する計量手段を備える計量装置であって、
前記計量装置が設置されている箇所の振動に起因する、装置内部の振動を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出の結果に基づいて、前記振動を打ち消す制振用振動を発生する振動発生手段と
を備える、計量装置。
【請求項２】
前記振動発生手段は、モータ軸上からずれた位置に質点を有するモータプーリを有しており、
前記モータプーリの回転の角速度を所定のタイミングで断続的に変化させることによって、所望の前記制振用振動が発生される、請求項１に記載の計量装置。
【請求項３】
物品の重量を計測する計量手段と、前記計量手段上で前記物品を搬送する搬送手段とを備える計量装置であって、
前記搬送手段の駆動に起因する振動を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出の結果に基づいて、前記振動を打ち消す制振用振動を発生する振動発生手段と
を備える、計量装置。
【請求項４】
前記振動発生手段は、モータ軸上からずれた位置に質点を有するモータプーリを有しており、
前記モータプーリの回転の角速度を所定のタイミングで断続的に変化させることによって、所望の前記制振用振動が発生される、請求項３に記載の計量装置。
【請求項５】
前記搬送手段はベルトコンベアであり、
前記モータプーリと、前記ベルトコンベアを駆動するための駆動モータのモータプーリとが兼用されている、請求項４に記載の計量装置。
【請求項６】
前記搬送手段はベルトコンベアであり、
前記モータプーリは、前記ベルトコンベアを駆動するための駆動モータのモータプーリとは別体として設けられている、請求項４に記載の計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の重量を計測する計量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の計量装置の一例が、下記特許文献１に開示されている。この従来の計量装置は、物品の重量を検出するための第１のロードセルに加えて、装置が設置されている箇所の振動に起因する振動成分（床振動成分）を検出するための第２のロードセルと、駆動モータによるベルトコンベアの駆動に起因する振動成分（モータ振動成分）を検出するための第３のロードセルとを備えている。また、この従来の計量装置は、第１〜第３のロードセルの各検出信号が、ローパスフィルタを介してそれぞれ入力される信号処理回路を備えている。そして、信号処理回路が、入力されたこれらの検出信号に基づいて、第１のロードセルの検出信号から床振動成分及びモータ駆動成分を除去する演算を実行することによって、ノイズ成分が除去された物品の重量を求めることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０９１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、ローパスフィルタのカットオフ周波数が低くなるほど、信号入力に対するフィルタの応答は遅くなる。そのため、上記特許文献１に開示された従来の計量装置において、計量速度の低下を避けるためには、ローパスフィルタのカットオフ周波数を極端に低く設定することはできない。従って、設定されたカットオフ周波数よりも低周波の振動成分はノイズとして残り、計量精度に及ぼす影響を完全には取り除くことができない。
【０００５】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、信号処理回路を用いた演算によることなく、低周波のノイズ成分による影響をも排除することが可能な計量装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る計量装置は、物品の重量を計測する計量手段を備える計量装置であって、前記計量装置が設置されている箇所の振動に起因する、装置内部の振動を検出する検出手段と、前記検出手段による検出の結果に基づいて、前記振動を打ち消す制振用振動を発生する振動発生手段とを備えるものである。
【０００７】
第２の発明に係る計量装置は、第１の発明に係る計量装置において特に、前記振動発生手段は、モータ軸上からずれた位置に質点を有するモータプーリを有しており、前記モータプーリの回転の角速度を所定のタイミングで断続的に変化させることによって、所望の前記制振用振動が発生されることを特徴とするものである。
【０００８】
第３の発明に係る計量装置は、物品の重量を計測する計量手段と、前記計量手段上で前記物品を搬送する搬送手段とを備える計量装置であって、前記搬送手段の駆動に起因する振動を検出する検出手段と、前記検出手段による検出の結果に基づいて、前記振動を打ち消す制振用振動を発生する振動発生手段とを備えるものである。
【０００９】
第４の発明に係る計量装置は、第３の発明に係る計量装置において特に、前記振動発生手段は、モータ軸上からずれた位置に質点を有するモータプーリを有しており、前記モータプーリの回転の角速度を所定のタイミングで断続的に変化させることによって、所望の前記制振用振動が発生されることを特徴とするものである。
【００１０】
第５の発明に係る計量装置は、第４の発明に係る計量装置において特に、前記搬送手段はベルトコンベアであり、前記モータプーリと、前記ベルトコンベアを駆動するための駆動モータのモータプーリとが兼用されていることを特徴とするものである。
【００１１】
第６の発明に係る計量装置は、第４の発明に係る計量装置において特に、前記搬送手段はベルトコンベアであり、前記モータプーリは、前記ベルトコンベアを駆動するための駆動モータのモータプーリとは別体として設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
第１〜第６の発明に係る計量装置によれば、検出手段は、計量装置が設置されている箇所の振動に起因する装置内部の振動（床振動成分）を検出する。そして、検出手段による検出の結果に基づいて振動発生手段が制振用振動を発生することにより、床振動成分が制振用振動によって打ち消される。その結果、信号処理回路を用いた演算によるまでもなく、床振動成分が計量値に及ぼす影響を排除することが可能となる。しかも、床振動成分がローパスフィルタのカットオフ周波数より低周波であっても、同一周波数の制振用振動を振動発生手段が発生することによって、ローパスフィルタでは除去できない低周波の床振動成分を打ち消すことが可能となる。
【００１３】
特に第２及び第４の発明に係る計量装置によれば、振動発生手段は、モータ軸上からずれた位置に質点を有するモータプーリを有しており、モータプーリの回転の角速度を所定のタイミングで断続的に変化させることによって、所望の制振用振動が発生される。従って、モータプーリの回転を適切に制御することによって、制振用振動の振幅、周期、及び位相を、所望に設定することが可能となる。
【００１４】
特に第５の発明に係る計量装置によれば、制振用振動を発生するためのモータプーリと、ベルトコンベアを駆動するための駆動モータのモータプーリとが兼用されている。従って、制振用振動を発生するために新たなアクチュエータを追加する必要がないため、コストの上昇を最小限に抑えることができるとともに、装置全体の重量が増大することを回避できる。
【００１５】
特に第６の発明に係る計量装置によれば、制振用振動を発生するためのモータプーリは、ベルトコンベアを駆動するための駆動モータのモータプーリとは別体として設けられている。従って、制振用振動を発生するためのモータプーリの制御に連動してベルトコンベアの駆動速度が不要に変化してしまうことを、予め回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る計量装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、計量装置は、物品２２の重量を計測する計量手段としてのロードセル９を備えている。ロードセル９の固定端（図１における左端）は、固定ベース８に固定されている。ロードセル９の自由端（図１における右端）は、支持フレーム７に固定されている。支持フレーム７上には、物品２２を搬送する搬送手段としてのベルトコンベア１が支持されている。ベルトコンベア１は駆動ローラ５を有しており、駆動ローラ５にはプーリ６が固定されている。駆動ローラ５とプーリ６とは共通の回転軸を有している。
【００１８】
支持フレーム７には、ベルトコンベア１を駆動するための駆動モータ２が固定されている。駆動モータ２にはモータプーリ３が固定されている。駆動モータ２とモータプーリ３とは共通の回転軸を有している。モータプーリ３とプーリ６との間には、タイミングベルト４が巻き掛けられている。駆動モータ２の駆動力は、モータプーリ３、タイミングベルト４、及びプーリ６を介して、駆動ローラ５に伝達される。
【００１９】
固定ベース８には、振動検出部３５が固定されている。振動検出部３５は、ロードセル１２と、重量が既知のウエイト部材１３とを有している。ロードセル１２の固定端（図１における右端）は固定ベース８に固定されており、ロードセル１２の自由端（図１における左端）にはウエイト部材１３が固定されている。振動検出部３５は、計量装置が設置されている箇所の振動に起因して装置内部に発生する振動（矢印２１で示す）を検出可能である。以下の説明では、図１の矢印２１で示す振動を「床振動成分」と称する。
【００２０】
また、固定ベース８には、振動発生部３１が固定されている。図２は、振動発生部３１を拡大して示す図である。図２に示すように、振動発生部３１は駆動モータ１６を有しており、駆動モータ１６にはモータプーリ１７が固定されている。モータプーリ１７の回転軸は、駆動モータ１６のモータ軸１６ａに共通している。モータプーリ１７は、モータ軸１６ａ上からずれた偏心位置に、力学上の質点５０を有している。モータプーリ１７は、駆動モータ１６によって、図２の矢印で示す右回りに回転駆動される。詳細は後述するが、モータプーリ１７の回転の角速度を所定のタイミングで断続的に変化させることによって、所望の振動を発生することが可能である。それにより、振動発生部３１は、振動検出部３５による検出の結果に基づいて、計量装置の床振動成分を打ち消すための制振用振動を発生する。
【００２１】
図３は、振動発生部３１を制御するための機能構成を示すブロック図である。振動検出部３５の後段には、制御部７０が接続されている。制御部７０は、解析部７１と生成部７２とを有している。制御部７０には、不揮発性半導体メモリ等の記憶部７３が接続されている。記憶部７３には、各種のパラメータやデータテーブル等の制御データＤ２が記憶されている。また、制御部７０の後段には、振動発生部３１が接続されている。解析部７１は、振動検出部３５から入力された検出信号Ｄ１に基づいて、計量装置の床振動成分を解析する。生成部７２は、記憶部７３から読み出した制御データＤ２を参照しながら、解析部７１による解析の結果に基づいて、振動発生部３１の駆動を制御するための制御信号Ｄ３を生成して出力する。
【００２２】
図４〜６は、制御部７０による振動発生部３１の駆動制御を説明するための図である。図４は、図２に対応して振動発生部３１を示しており、図５は、制御信号Ｄ３の一例を示している。また、図６において、（Ａ）は計量装置の床振動成分を示しており、（Ｂ）は床振動成分を打ち消すための制振用振動の波形を示しており、（Ｃ）は、（Ａ）の波形に（Ｂ）の波形を重畳する状況を示しており、（Ｄ）は、その重畳された結果を示している。以下、図３〜６を参照して、制御部７０による振動発生部３１の駆動制御について説明する。
【００２３】
まず、解析部７１は、振動検出部３５から入力された検出信号Ｄ１に基づいて、計量装置の床振動成分を解析する。その結果、図６の（Ａ）に示した床振動成分の波形が得られる。図６に示した例では、一定の波形パターンＰが繰り返されることにより、床振動成分が構成されている。
【００２４】
次に、生成部７２は、図６の（Ｂ）に示すように、図６の（Ａ）に示した床振動成分を振幅方向に反転した波形を生成する。これにより、床振動成分を打ち消すための制振用振動の波形が得られる。図６の（Ａ）に示したパターンＰを振幅方向に反転し、その波形を繰り返すことにより、図６の（Ｂ）に示した波形を得ることができる。
【００２５】
次に、生成部７２は、図６の（Ｂ）に示した制振用振動を発生させるための、振動発生部３１の制御信号Ｄ３を生成する。図４を参照して、モータプーリ１７は、右半分の領域６０と、左半分の領域６１とに分けられる。領域６０内には、位置Ｓ１と水平の位置Ｓ２とによって挟まれた領域Ｒ１が規定される。また、領域６１内には、位置Ｓ３と水平の位置Ｓ４とによって挟まれた領域Ｒ２が規定される。図２に示したように、モータプーリ１７は、モータ軸１６ａを中心として右回りに回転している。図４を参照して、このとき、モータプーリ１７の回転の角速度を瞬間的に大きくすることにより、振動を発生させることができる。具体的には、質点５０が位置Ｓ１に到達した時点で角速度を大きくし、その後、質点５０が位置Ｓ２に到達した時点で角速度を元に戻す。つまり、質点５０が領域Ｒ１内に含まれている期間内は、回転の角速度を大きくする。これにより、質点５０が位置Ｓ２に到達して角速度を元に戻した瞬間に、モータプーリ１７の回転の遠心力によって下向きの力Ｆ１を発生させることができる。これと同様に、質点５０が位置Ｓ３に到達した時点で角速度を大きくし、その後、質点５０が位置Ｓ４に到達した時点で角速度を元に戻す。つまり、質点５０が領域Ｒ２内に含まれている期間内は、回転の角速度を大きくする。これにより、質点５０が位置Ｓ４に到達して角速度を元に戻した瞬間に、モータプーリ１７の回転の遠心力によって上向きの力Ｆ２を発生させることができる。これらの力Ｆ１，Ｆ２の大きさと発生タイミングとを適切に制御することによって、制振用振動を発生させることができる。
【００２６】
図５を参照して、第Ｎ回転目の１周において、質点５０は、時刻Ｔ０では最上点に、時刻Ｔ１では位置Ｓ１に、時刻Ｔ２では位置Ｓ２に、時刻Ｔ３では最下点に、時刻Ｔ４では位置Ｓ３に、時刻Ｔ５では位置Ｓ４に、時刻Ｔ６では最上点に、それぞれ位置している。モータプーリ１７の回転の角速度は、時刻Ｔ０〜Ｔ１，Ｔ２〜Ｔ４，Ｔ５〜Ｔ６においてはＶ０に、時刻Ｔ１〜Ｔ２，Ｔ４〜Ｔ５においてはＶ１（＞Ｖ０）に、それぞれ設定されている。続く第Ｎ＋１回転目の１周において、質点５０は、時刻Ｔ６では最上点に、時刻Ｔ７では位置Ｓ１に、時刻Ｔ８では位置Ｓ２に、時刻Ｔ９では最下点に、時刻Ｔ１０では位置Ｓ３に、時刻Ｔ１１では位置Ｓ４に、時刻Ｔ１２では最上点に、それぞれ位置している。モータプーリ１７の回転の角速度は、時刻Ｔ６〜Ｔ７，Ｔ８〜Ｔ１０，Ｔ１１〜Ｔ１２においてはＶ０に、時刻Ｔ７〜Ｔ８，Ｔ１０〜Ｔ１１においてはＶ１に、それぞれ設定されている。
【００２７】
このように、位置Ｓ１，Ｓ３の位置を変化させることにより、角速度がＶ１である期間の長さＷ１，Ｗ２を変化させることができ、それによって、力Ｆ１，Ｆ２の大きさを変化させることができる。その結果、制振用振動の振幅の大きさを任意に設定することができる。あるいは、角速度Ｖ１の大きさを変化させることによっても、制振用振動の振幅の大きさを任意に設定することができる。
【００２８】
また、角速度Ｖ０の大きさを変化させることによって、質点５０が位置Ｓ２，Ｓ４を通過するタイミングを変化させることができ、それによって、力Ｆ１，Ｆ２の発生タイミングを任意に設定することができる。
【００２９】
生成部７２によって生成された制御信号Ｄ３は振動発生部３１に入力され、振動発生部３１は、制御信号Ｄ３に基づいて駆動モータ１６を駆動することにより、床振動成分に応じて振幅、周期、及び位相が適切に制御された制振用振動を発生する。図６の（Ｃ）に示すように、床振動成分に制振用振動が重畳されることによって、図６の（Ｄ）に示すように、床振動成分は制振用振動によって打ち消されて消滅する。
【００３０】
このように本実施の形態１に係る計量装置によれば、振動検出部３５は、計量装置が設置されている箇所の振動に起因する装置内部の振動（床振動成分）を検出する。そして、振動検出部３５による検出の結果に基づいて振動発生部３１が制振用振動を発生することにより、床振動成分が制振用振動によって打ち消される。その結果、信号処理回路を用いた演算によるまでもなく、床振動成分が計量値に及ぼす影響を排除することが可能となる。しかも、床振動成分がローパスフィルタのカットオフ周波数より低周波であっても、同一周波数の制振用振動を振動発生部３１が発生することによって、ローパスフィルタでは除去できない低周波の床振動成分を打ち消すことが可能となる。
【００３１】
また、振動発生部３１は、モータ軸１６ａ上からずれた位置に質点５０を有するモータプーリ１７を有しており、モータプーリ１７の回転の角速度を所定のタイミングで断続的に変化させることによって、所望の制振用振動が発生される。従って、モータプーリ１７の回転を適切に制御することによって、制振用振動の振幅、周期、及び位相を、所望に設定することが可能となる。なお、モータプーリの回転制御ではなく、単に既知重量のウエイトを上下方向に変位させることによっても、制振用振動を発生させることは可能である。但し、回転制御の場合は、鉛直方向の制振用振動のみならず、水平方向や斜め方向の制振用振動をも発生させることが可能である点で有利である。
【００３２】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る計量装置の全体構成を示す図である。支持フレーム７には、振動検出部３６が固定されている。振動検出部３６は、ロードセル１０と、重量が既知のウエイト部材１１とを有している。ロードセル１０の固定端（図７における左端）は支持フレーム７に固定されており、ロードセル１０の自由端（図７における右端）にはウエイト部材１１が固定されている。振動検出部３６は、駆動モータ２によるベルトコンベア１の駆動に起因して計量装置の内部に発生する振動（矢印２０で示す）を検出可能である。以下の説明では、図７の矢印２０で示す振動を「モータ振動成分」と称する。
【００３３】
また、支持フレーム７には、駆動モータ１４とモータプーリ１５とを有する振動発生部３０が固定されている。駆動モータ１４及びモータプーリ１５は、ベルトコンベア１を駆動するための駆動モータ２及びモータプーリ３とは別体として配設されている。モータプーリ１５の回転の角速度を所定のタイミングで断続的に変化させることによって、所望の振動を発生することが可能であり、振動発生部３０は、振動検出部３６による検出の結果に基づいて、計量装置のモータ振動成分を打ち消すための制振用振動を発生する。振動発生部３０の構造、振動発生メカニズム、及び制御方法は、上記実施の形態１に係る振動発生部３１のそれと同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３４】
このように本実施の形態２に係る計量装置によれば、振動検出部３６は、ベルトコンベア１の駆動に起因する装置内部の振動（モータ振動成分）を検出する。そして、振動検出部３６による検出の結果に基づいて振動発生部３０が制振用振動を発生することにより、モータ振動成分が制振用振動によって打ち消される。その結果、信号処理回路を用いた演算によるまでもなく、モータ振動成分が計量値に及ぼす影響を排除することが可能となる。しかも、モータ振動成分がローパスフィルタのカットオフ周波数より低周波であっても、同一周波数の制振用振動を振動発生部３０が発生することによって、ローパスフィルタでは除去できない低周波のモータ振動成分を打ち消すことが可能となる。
【００３５】
図８は、本実施の形態２に係る計量装置の第１の変形例を示す図である。図７に示した振動発生部３０の代わりに、振動発生部４３が配設されている。振動発生部４３は、駆動モータ４１及びモータプーリ４２を有している。駆動モータ４１及びモータプーリ４２は、モータ振動成分を打ち消すための制振用振動を発生するための機能と、ベルトコンベア１を駆動するための機能とを兼用している。モータプーリ４２の回転の角速度を所定のタイミングで断続的に変化させることによって、所望の振動を発生することが可能であり、振動発生部４３は、振動検出部３６による検出の結果に基づいて、計量装置のモータ振動成分を打ち消すための制振用振動を発生する。振動発生部４３の構造、振動発生メカニズム、及び制御方法は、上記実施の形態１に係る振動発生部３１のそれと同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３６】
このように、制振用振動を発生するための駆動モータ及びモータプーリと、ベルトコンベア１を駆動するための駆動モータ及びモータプーリとを兼用することにより、制振用振動を発生するために新たなアクチュエータを追加する必要がないため、コストの上昇を最小限に抑えることができるとともに、装置全体の重量が増大することを回避できる。
【００３７】
図９は、振動発生部４３に入力される制御信号Ｄ３の一例を示す図である。ユーザによって、ベルトコンベア１の物品搬送能力（搬送速度）が予め任意に設定されている。図９に示した角速度ＶＡは、その設定された物品搬送能力を実現するために必要な、モータプーリ４２の回転の平均角速度である。本発明においては、制振用振動を発生させるべくモータプーリ４２の角速度が断続的に変更されるが、図３に示した制御部７０は、モータプーリ４２が１周する期間内における角速度の平均値が角速度ＶＡとなるように、角速度の値を動的に設定する。図９に示した例では、第Ｎ回転目に関しては、角速度がＶ１に設定される期間の長さＷ１が比較的短く、一方、第Ｎ＋１回転目に関しては、角速度がＶ１に設定される期間の長さＷ２が比較的長い。このため、第Ｎ＋１回転目における角速度Ｖ２は、第Ｎ回転目における角速度Ｖ０よりも小さく設定されている。結果として、第Ｎ回転目に関しても、第Ｎ＋１回転目に関しても、モータプーリ４２の角速度の平均値はＶＡとなっている。これにより、ユーザによって予め設定されたベルトコンベア１の物品搬送能力が維持されている。
【００３８】
図１０は、本実施の形態２に係る計量装置の第２の変形例を示す図である。図１０に示した計量装置は、図７に示した計量装置に、図１に示した振動検出部３５及び振動発生部３１を追加したものである。図１１は、本実施の形態２に係る計量装置の第３の変形例を示す図である。図１１に示した計量装置は、図８に示した計量装置に、図１に示した振動検出部３５及び振動発生部３１を追加したものである。図１０，１１に示した計量装置によると、床振動成分及びモータ振動成分の双方を打ち消すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る計量装置の全体構成を示す図である。
【図２】振動発生部を拡大して示す図である。
【図３】振動発生部を制御するための機能構成を示すブロック図である。
【図４】制御部による振動発生部の駆動制御を説明するための図である。
【図５】制御部による振動発生部の駆動制御を説明するための図である。
【図６】制御部による振動発生部の駆動制御を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る計量装置の全体構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る計量装置の第１の変形例を示す図である。
【図９】振動発生部に入力される制御信号の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る計量装置の第２の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る計量装置の第３の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ベルトコンベア
２，１４，１６，４１  駆動モータ
３，１５，１７，４２  モータプーリ
９  ロードセル
１６ａ  モータ軸
２２  物品
３０，３１，４３  振動発生部
３５，３６  振動検出部
５０  質点
７０  制御部
７１  解析部
７２  生成部
【図１】
2009115713.tif 000003
【図２】
2009115713.tif 000004
【図３】
2009115713.tif 000005
【図４】
2009115713.tif 000006
【図５】
2009115713.tif 000007
【図６】
2009115713.tif 000008
【図７】
2009115713.tif 000009
【図８】
2009115713.tif 000010
【図９】
2009115713.tif 000011
【図１０】
2009115713.tif 000012
【図１１】
2009115713.tif 000013