(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望定量値よりやや少ない重量の被計量物を第１の計量ホッパへ投入する第１の投入手段と、第１の計量ホッパを具備し第１の投入手段による投入重量を計量し上記所望定量値に対する不足重量を演算すると共に第１の計量ホッパから被計量物を排出する第１の計量手段と、被計量物を第２の計量ホッパへ投入する第２の投入手段と、第２の計量ホッパを具備し第２の計量ホッパに投入されている被計量物のうちから上記不足重量分の被計量物を排出する第２の計量手段と、を具備する定量秤において、
第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前に第２の計量ホッパからの上記不足重量分の被計量物の排出が開始し、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始された後に第２の計量ホッパからの上記不足重量分の被計量物の排出が終了するように構成された定量秤。
【請求項２】
請求項１に記載の定量秤において、第２の計量手段は、第２の計量ホッパからの上記不足重量分の被計量物の排出が終了した時から所定の安定時間が経過した後に第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を演算することを特徴とする定量秤。
【請求項３】
所望定量値よりやや少ない重量の被計量物を第１の計量ホッパへ投入する第１の投入手段と、第１の計量ホッパを具備し第１の投入手段による投入重量を計量しその計量信号が安定する前にその投入重量を予測する演算を行いその予測投入重量の上記所望定量値に対する不足重量を演算することができ第１の計量ホッパから被計量物を排出する第１の計量手段と、被計量物を第２の計量ホッパへ投入する第２の投入手段と、第２の計量ホッパを具備し第２の計量ホッパに投入されている被計量物のうちから上記不足重量分の被計量物を排出する第２の計量手段と、を具備し、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前に第２の計量ホッパからの上記不足重量分の被計量物の排出が開始されるように構成された定量秤。
【請求項４】
所望定量値よりやや少ない重量の被計量物を第１の計量ホッパへ投入する第１の投入手段と、第１の計量ホッパを具備し第１の投入手段による投入重量を計量しその投入重量の上記所望定量値に対する第１の不足重量を演算することができ第１の計量ホッパから被計量物を排出する第１の計量手段と、被計量物を第２の計量ホッパへ投入する第２の投入手段と、第２の計量ホッパを具備し第２の計量ホッパに投入されている被計量物のうちからその第１の不足重量分の被計量物を排出する第２の計量手段と、を具備し、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前に第２の計量ホッパからの第１の不足重量分の被計量物の排出が開始するように構成された定量秤において、
第１の計量手段は、第１の計量ホッパに投入された被計量物の計量信号が安定する前にその投入重量を予測する演算を行い、その予測投入重量の上記所望定量値に対する不足重量を第１の不足重量として演算し、第１の計量ホッパに投入されている被計量物の計量信号が安定した時又はそれ以降にその安定投入重量の上記所望定量値に対する第２の不足重量を演算し、第１の不足重量に代えて第２の不足重量分の被計量物を第２の計量ホッパから排出することを特徴とする定量秤。
【請求項５】
請求項４に記載の定量秤において、第２の計量手段は、第２の計量ホッパからの第２の不足重量分の被計量物の排出が終了した時から所定の安定時間が経過した後に第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を演算することを特徴とする定量秤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばコーヒーの粉末、樹脂ペレット、グラニュー糖等の粉、粒、塊体を一定量ずつ秤量する定量秤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の秤としては、図５に示すように、大計量ホッパに対して定量値の約９５％をねらって被計量物を大投入して安定時間１が経過した後に重量計量し、しかる後に定量値に対する不足重量を演算すると共にその大計量ホッパ内の被計量物を排出する。一方、小計量ホッパに対して被計量物を小投入（定量値の約１０％）して安定時間２が経過した後であって、上記不足重量が演算されて大計量ホッパよりの被計量物の排出が開始された以降に不足重量分の被計量物を小計量ホッパから排出するロスインウエイト式計量を行い、これによって定量計量を行う構成のものがある。なお、ロスインウエイト式計量（単に、「ロスイン計量」ともいう。）とは、小計量ホッパ内の被計量物の重量を常時監視しておき、初期重量から丁度設定された重量だけ減少した時に、小計量ホッパからの被計量物の排出を停止させる計量方式である。
【０００３】
この定量秤によると、大計量ホッパに投入された大投入量の定量値に対する不足重量を小計量ホッパによって計量しているので、目標とする定量値に近い被計量物の計量を行うことができる。そして、ロスインウエイト式計量を採用しているので、落差誤差を生じず、この点でも計量精度が良いという利点がある。落差誤差とは、計量ホッパに被計量物を充填しながらこの計量ホッパに充填された被計量物の重量を計量する方式において、目標重量を計量した以降における落下途中の被計量物の重量に基づく計量誤差をいう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の定量秤は、図５に示すように、安定時間１が経過した後に不足重量を求める演算が行われて、この演算によって得られた不足重量に基づいてロスイン計量を行うので、定量秤の計量サイクル時間は、大投入時間、安定時間１、ロスイン計量時間に基づいて決まる。そして、大投入時間、及び安定時間１は、この定量秤の機械的構造によって定まった固定時間であるので、この機械的構造を同一として計量サイクル時間を短縮するにはロスイン計量時間を実質的にいかに短縮させられるかにかかっている。従って、このロスイン計量時間を実質的に短縮することができれば、計量サイクル時間もその分だけ短くすることができ、その結果、計量速度の向上を図ることができる。
【０００５】
また、図６に示すように、小計量ホッパから排出された被計量物の重量を正確に知る為には、小計量ホッパによるロスイン計量後に安定時間３が経過した後に再度計量し直す必要がある。しかし、この安定時間３によって計量サイクル時間が更に長くなるという問題が起こる。
なお、小計量ホッパから排出された被計量物の重量を正確に知る必要性は、
第１に、ロスイン計量は、丁度設定された重量（不足重量）だけ被計量物が排出された時に、その排出を停止させるのであるが、この排出の際には小計量ホッパに振動が発生し、この振動によって多少の計量誤差が生じることがある。そして、この計量誤差により排出分の不足が生じないようにするには、ロスイン計量後に安定時間３が経過した後に再度計量して、排出不足となっている場合には追加排出を行うことができるようにする為である。
第２に、大計量ホッパ及び小計量ホッパにより計量された被計量物の正確な合計重量値を印字したり、コンピュータに送信してデータ処理を行う場合、ロスイン計量に基づく計量誤差が問題となるので、これを解消する為である。
【０００６】
本発明は、計量サイクル時間を短くして計量速度の向上を図ると共に、計量精度の向上を図ることができる定量秤を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、所望定量値よりやや少ない重量の被計量物を第１の計量ホッパへ投入する第１の投入手段と、第１の計量ホッパを具備し第１の投入手段による投入重量を計量し上記所望定量値に対する不足重量を演算すると共に第１の計量ホッパから被計量物を排出する第１の計量手段と、被計量物を第２の計量ホッパへ投入する第２の投入手段と、第２の計量ホッパを具備し第２の計量ホッパに投入されている被計量物のうちから上記不足重量分の被計量物を排出する第２の計量手段と、を具備する定量秤において、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前に第２の計量ホッパからの上記不足重量分の被計量物の排出が開始し、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始された後に第２の計量ホッパからの上記不足重量分の被計量物の排出が終了するように構成されたものである。
【０００８】
第１の発明の定量秤の動作を図３を参照して説明すると、第１の投入手段が予め設定されている定量値よりもやや少ない重量の被計量物を第１の計量ホッパに投入（大投入）し、第１の計量手段がこの第１の計量ホッパに投入された被計量物の投入重量を計量（安定時間１経過時）して定量値に対する不足重量を演算する。そしてそれと共に、第１の計量ホッパから被計量物を排出する。一方、第２の投入手段は、第１の投入手段による投入と略同じタイミングで第２の計量ホッパに被計量物を投入（小投入）する。第２の計量手段は、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前に、第１の計量ホッパへの投入重量の定量値に対する不足重量分を第２の計量ホッパから排出させ（ロスインウエイト式計量、以下、「ロスイン計量」という。」）、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始された後に不足重量の演算結果に基づいて第２の計量ホッパからのその不足重量分の被計量物の排出（ロスイン計量）を終了させる。
【０００９】
ここで、第２の計量ホッパからの被計量物の排出を、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前に開始させる理由を説明する。第２の計量ホッパからの被計量物のロスイン計量時間は、第１の計量ホッパに投入された被計量物の投入重量のばらつきに基づく不足重量を排出する為の排出時間だけで単純に決定することができない。即ち、第１の計量ホッパへの投入重量のばらつきに基づく不足重量の被計量物を第２の計量ホッパから排出し始める時点で被計量物の排出流量が安定していることが必要であり、従って、ロスイン計量時間（第２の計量ホッパからの被計量物の排出時間）は、そのばらつきに基づく不足重量排出時間と流量安定時間に基づいて決められている。つまり、第１の計量ホッパに投入される被計量物の投入重量は、その投入ばらつきと流量安定時間に基づく重量を見越してその分が不足重量となるように決定される。本発明は、この流量安定時間帯を第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前にずらすことによりロスイン計量時間の終了時間をそのずらした分だけ早めることができ、これによって計量サイクル時間の短縮を図っている。なお、ばらつきに基づく不足重量の排出は、第１の計量ホッパから被計量物の排出を開始した以降（第１の計量手段が不足重量を演算した以降）に開始されるので、第１の計量ホッパへの投入重量の定量値に対する不足重量分を正確に排出することができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の定量秤において、第２の計量手段が、第２の計量ホッパからの上記不足重量分の被計量物の排出が終了した時から所定の安定時間が経過した後に第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を演算することを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明によると、第２の計量手段は、第１の計量ホッパへの投入重量の定量値に対する不足重量分についての第２の計量ホッパからの排出が終了した時から所定の安定時間が経過した後に第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を演算することができる。
【００１２】
第３の発明は、所望定量値よりやや少ない重量の被計量物を第１の計量ホッパへ投入する第１の投入手段と、第１の計量ホッパを具備し第１の投入手段による投入重量を計量しその計量信号が安定する前にその投入重量を予測する演算を行いその予測投入重量の上記所望定量値に対する不足重量を演算することができ第１の計量ホッパから被計量物を排出する第１の計量手段と、被計量物を第２の計量ホッパへ投入する第２の投入手段と、第２の計量ホッパを具備し第２の計量ホッパに投入されている被計量物のうちから上記不足重量分の被計量物を排出する第２の計量手段と、を具備し、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前に第２の計量ホッパからの上記不足重量分の被計量物の排出が開始されるように構成されたものである。
【００１３】
第３の発明によると、第１の投入手段が予め設定されている定量値よりもやや少ない重量の被計量物を第１の計量ホッパに投入（大投入）し、第１の計量手段がこの第１の計量ホッパに投入された被計量物の計量信号が安定する前にその投入重量を予測する演算を行い、その予測投入重量の所望定量値に対する不足重量を演算する。そして、不足重量を演算した以降に第１の計量ホッパから被計量物を排出する。一方、第２の投入手段は、第１の投入手段による投入と略同じタイミングで第２の計量ホッパに被計量物を投入（小投入）する。第２の計量手段は、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始する前に、上記不足重量分の被計量物の第２の計量ホッパからの排出を開始しさせる。これによって、所望定量値の被計量物の計量、排出が終了する。
【００１４】
第４の発明は、所望定量値よりやや少ない重量の被計量物を第１の計量ホッパへ投入する第１の投入手段と、第１の計量ホッパを具備し第１の投入手段による投入重量を計量しその投入重量の上記所望定量値に対する第１の不足重量を演算することができ第１の計量ホッパから被計量物を排出する第１の計量手段と、被計量物を第２の計量ホッパへ投入する第２の投入手段と、第２の計量ホッパを具備し第２の計量ホッパに投入されている被計量物のうちからその第１の不足重量分の被計量物を排出する第２の計量手段と、を具備し、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前に第２の計量ホッパからの第１の不足重量分の被計量物の排出が開始するように構成された定量秤において、第１の計量手段は、第１の計量ホッパに投入された被計量物の計量信号が安定する前にその投入重量を予測する演算を行い、その予測投入重量の上記所望定量値に対する不足重量を第１の不足重量として演算し、第１の計量ホッパに投入されている被計量物の計量信号が安定した時又はそれ以降にその安定投入重量の上記所望定量値に対する第２の不足重量を演算し、第１の不足重量に代えて第２の不足重量分の被計量物を第２の計量ホッパから排出することを特徴とするものである。
【００１５】
第４の発明によると、第１の投入手段が予め設定されている定量値よりもやや少ない重量の被計量物を第１の計量ホッパに投入（大投入）し、第１の計量手段がこの第１の計量ホッパに投入された被計量物の計量信号が安定する前にその投入重量を予測する演算を行い、その予測投入重量の所望定量値に対する不足重量を第１の不足重量として演算する。そして、第１の計量ホッパに投入されている被計量物の計量信号が安定した時又はそれ以降（安定時間１経過後）にその安定投入重量を計量してその安定投入重量の所望定量値に対する第２の不足重量を演算し、その安定投入重量を計量した後に第１の計量ホッパから被計量物を排出する。一方、第２の投入手段は、第１の投入手段による投入と略同じタイミングで第２の計量ホッパに被計量物を投入（小投入）する。第２の計量手段は、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始する前に、第１の不足重量分の被計量物の排出を開始し、第２の不足重量が演算されると、排出目標を第１の不足重量に代えて第２の不足重量とし、第２の不足重量分の被計量物を第２の計量ホッパから排出させる。これによって、所望定量値の被計量物の計量、排出が終了する。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明に係る定量秤において、第２の計量手段は、第２の計量ホッパからの第２の不足重量分の被計量物の排出が終了した時から所定の安定時間が経過した後に第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を演算することを特徴とするものである。
【００１７】
第５の発明によると、第２の計量手段は、第２の計量ホッパからの第２の不足重量分の被計量物の排出が終了し、その終了時点から所定の安定時間が経過した後に第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を演算することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１乃至図３を参照して説明する。各図に示す１は第１の投入手段、２は第１の計量手段、３は第２の投入手段、４は第２の計量手段である。
第１の投入手段１は、粉粒体等の被計量物を略定体積ずつ第１の計量ホッパ５に投入することができる構成のものである。図１において６は投入ホッパであり、粉粒体等の被計量物７を収容しており、その下端には第１の排出口８を開閉する第１のゲート９が設けられている。第１の投入手段１は、所定のタイミングでサーボーモータ１０を駆動して第１のゲート９を開閉することができ、この第１のゲート９の開閉によって、例えば計量の目標重量値を所定値とすると、この所定値の約９５％の重量分の被計量物７をねらって第１の排出口８より排出して第１の計量ホッパ５に投入するように作動する。
【００１９】
第１の計量手段２は、第１の排出口８の下方に設けられた第１の計量ホッパ５と制御部１１を有し、第１の投入手段１から投入される被計量物７を計量して所定の定量値に対する不足重量を演算すると共に、第１の計量ホッパ５から被計量物７を排出することができるものである。第１の計量ホッパ５は、図１に示すように、ロードセル１２によって支持されており、このロードセル１２は、第１の計量ホッパ５に投入された被計量物７の重量と対応する計量信号を図２に示すアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１３を介して制御部１１に送信する。制御部１１は、所定の定量値とこの計量信号との差を演算して定量値に対する不足重量を演算することができる。この制御部１１は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）によって構成されており、制御部１１にはキー入力部１４が接続されていてこのキー入力部１４が操作されて上記定量値が設定される。そして、第１の計量ホッパ５の下端には、第２の排出口１５を開閉する第２のゲート１６が設けられており、制御部１１は、不足重量の演算が終了すると、所定のタイミングでエアーシリンダ１７を駆動して第２のゲート１６を開閉し、第１の計量ホッパ５内の被計量物７を第２の排出口１５から排出することができる。この排出された被計量物は、下方に設けられている集合シュート１８に投入される。
【００２０】
第２の投入手段３は、粉粒体等の被計量物を第２の計量ホッパ１９に投入することができる構成のものである。図１において２０は投入ホッパ６の側壁に接続する分岐管であり、投入ホッパ６内の被計量物が供給されており、その分岐管２０の下端には第３の排出口２１を開閉する第３のゲート２２が設けられている。第２の投入手段３は、所定のタイミングでエアーシリンダ２３を駆動して第３のゲート２２を開閉することができ、この第３のゲート２２の開閉によって分岐管２０内の被計量物７を第３の排出口２１より排出させて第２の計量ホッパ１９内に投入するように作動する。なお、この投入重量は、第２の計量ホッパ１９内に収容されている被計量物７の重量が上記所定値の約１０％となるように制御部１１により制御されている。
【００２１】
第２の計量手段４は、第３の排出口２１の下方に設けられた第２の計量ホッパ１９と制御部１１を有し、第１の計量ホッパ５に投入された被計量物の投入重量の定量値に対する不足重量に基づいて、第２の計量ホッパ１９に投入されている被計量物７のうちからその不足重量分の被計量物７を排出することができるものである。第２の計量ホッパ１９は、図１に示すように、ロードセル２４によって支持されており、このロードセル２４は、第２の計量ホッパ１９に収容されている被計量物７の重量と対応する計量信号を図２に示すアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）２５を介して制御部１１に逐次送信する。そして、第２の計量ホッパ１９の下端には、第４の排出口２６を開閉する第４のゲート２７が設けられており、制御部１１は、第１の計量ホッパ５に投入された被計量物の投入重量の定量値に対する不足重量の演算結果に基づいて、所定のタイミングでエアーシリンダ２８を駆動して第４のゲート２７を開放し、第２の計量ホッパ１９に投入されている被計量物７のうちからその不足重量分の被計量物を第４の排出口２６から排出させ、その排出が終了した時点で第４のゲート２７を閉塞することができる。この排出された被計量物は、下方に設けられている集合シュート１８に投入される。
【００２２】
なお、図１に示すように、第１の排出口８の断面積は、第３の排出口２１のものよりも大きく形成してあり、第１の計量ホッパ５の計量容量は、第２の計量ホッパ１９のものよりも大きく形成してある。そして、投入ホッパ６にはレベルスイッチ（図示せず）を設けてあり、このレベルスイッチは投入ホッパ６内の被計量物７のレベルが適切なレベルとなるように制御している。また、図１に示す二点鎖線は、第１乃至第４の各ゲート９、１６、２２、２７の開状態を示す。
【００２３】
図２は、この定量秤の電気回路を示すブロック図である。同図に示すように、２９は駆動回路である。この駆動回路２９はサーボモータ１０及びエアーシリンダ１７と接続しており、制御部１１からの信号に基づいてこれらを駆動する。３０も駆動回路である。この駆動回路３０はエアーシリンダ２３、２８と接続しており、制御部１１からの信号に基づいてこれらを駆動する。３１は表示部である。この表示部３１は、第１及び第２の計量ホッパ５、１９により計量された各被計量物の重量や、これら第１及び第２の計量ホッパ５、１９により計量された被計量物の合計重量、即ち、定量値を目標として計量されて集合シュート１８に排出された被計量物７の重量を表示することができるものである。
【００２４】
次に、この定量秤の動作を図３を参照して説明する。まず、適当な始動信号により第１の投入手段１が第１のゲート９を所定時間Ｔ1 だけ開放して予め設定されている定量値の約９５％重量の被計量物をねらって第１の計量ホッパ５に大投入する。すると、第１の計量手段２が第１の計量ホッパ５に投入された被計量物７の投入重量を安定時間１Ｔ2 が経過した時に計量して定量値に対する不足重量を演算する。そして、この計量が終了した後に第２のゲート１６を所定時間Ｔ3 だけ開放して第１の計量ホッパ５から被計量物７を排出する。
【００２５】
一方、第２の投入手段３は、第１の投入手段１による投入と略同じタイミングで第３のゲート２２を所定時間ｔ1 だけ開放して定量値の約１０％重量の被計量物をねらって第２の計量ホッパ１９に小投入する。ただし、第２の計量ホッパ１９内に被計量物７が残っている場合は、第２の計量ホッパ１９内の被計量物の重量が定量値の約１０％となるようにその満たない分を投入する。すると、第２の計量手段４は、安定時間２ｔ2 の経過後であって、第１の計量ホッパ５からの被計量物の排出が開始される前に、第４のゲート２７を開放して第１の計量ホッパ５への投入重量の定量値に対する不足重量分の排出（ロスイン計量）を開始し、第１の計量ホッパ５からの被計量物の排出が開始された後に第１の計量手段２による不足重量の演算結果に基づいて第２の計量ホッパ１９からのその不足重量分の被計量物のロスイン計量を終了させる。このロスイン計量時間をｔ3 とする。
【００２６】
なお、ロスイン計量とは、従来の技術の欄で説明したように、ロスインウエイト式計量のことであり、第２の計量ホッパ１９内の被計量物の重量を常時監視しておき、初期重量から丁度設定された重量（上記不足重量）だけ減少した時に、第４のゲート２７を閉じて第２の計量ホッパ１９からの被計量物７の排出を停止させる計量方式である。
【００２７】
これで１回の計量サイクルが終了して目標とする定量値の被計量物７が集合シュート１８を介して包装機（図示せず）に供給される。このとき、包装機に供給された被計量物７の重量が表示部３１に表示される。
【００２８】
また、図３に示すように、第２の計量ホッパ１９からの被計量物の排出（ロスイン計量）を、第１の計量ホッパ５からの被計量物の排出が開始される前に開始させて、安定時間１とロスイン計量とのオーバーラップ時間ｔ5 を確保し、このオーバーラップ時間ｔ5 の間に第２の計量ホッパ１９からの被計量物の排出流量が安定するのを待つようにしたので、この流量安定時間ｔ5 だけ計量サイクル時間を図５に示す従来の計量サイクル時間よりも短くすることができる。これによって、計量速度の向上を図ることができる。そして、課題を解決するための手段の欄で説明したように、ロスイン計量を、第１の計量ホッパ５から被計量物の排出（排出時間Ｔ3 ）が開始した以降も継続して行っているので、第１の計量手段２により演算して得られた不足重量に基づいてその不足重量分の排出を行うことができ、これによって、目標とする定量値の被計量物７を排出することができる。
【００２９】
本発明の第２実施形態を図７及び図８を参照して説明する。第１実施形態と第２実施形態の定量秤が相違するところは、第１実施形態では、図３に示すように、第１の計量手段２が第１の計量ホッパ５に投入された被計量物７の投入重量を安定時間１Ｔ2 が経過した時に計量してその投入重量の定量値に対する不足重量を演算したが、第２実施形態では、図８に示すように、第１の計量手段２が第１の計量ホッパ５に投入された被計量物７の投入重量を安定時間１Ｔ2 が経過する前であって、大投入終了後の（Ｔ21＋Ｔ22）時間経過後に予測投入重量の演算を終了して、その予測投入重量の定量値に対する第１の不足重量を演算し、更に、大投入終了後から安定時間１Ｔ2 が経過した時に第１の計量ホッパ５に投入されている被計量物７の安定投入重量を計量してその安定投入重量の定量値に対する第２の不足重量を演算するところと、第２の計量ホッパ１９によるロスイン計量の開始時間を、第１実施形態では、第２の計量ホッパ１９から排出される被計量物の排出流量が略安定するに要する時間をオーバーラップ時間ｔ5 として得ることができるように決定したのに対して、第２実施形態では、第１の不足重量を演算により得られた時としたところである。
【００３０】
そして、第２実施形態では、第１実施形態の第１の計量ホッパ５に対して、図７に示すように、変位検出器３４と速度検出器３５と加速度検出器３８を追加して設けてある。ただし、図７では、図２に示す駆動回路２９等の他の回路等を示すブロックを省略してある。この変位検出器３４と速度検出器３５と加速度検出器３８は、投入された被計量物の衝撃を受けて振動する第１の計量ホッパ５の変位と速度と加速度を検出するためのものであり、各検出器３４、３５、３８は、それぞれＡ／Ｄ変換器３６、３７、３９を介して制御部１１と接続している。また、制御部１１は、予め記憶部（図示せず）に記憶されている予測演算手段のプログラム（図示せず）に従って、各サンプリング時刻に変位検出器３４が検出した変位信号、速度検出器３５が検出した速度信号、及び加速度検出器３８が検出した加速度信号に基づいて、上記予測投入重量を演算することができるように構成されている。これ以外の構成及び作用は第１実施形態と同等であり、同等部分は同一の図面符号で示し詳細な説明を省略する。
【００３１】
次に、第２実施形態の定量秤の動作を図８〜図１０を参照して説明する。図９及び図１０は、定量秤の動作手順を示すフローチャートであり、このフローチャートで表されるプログラムが記憶部（図示せず）に記憶されており、このプログラムに従って制御部１１が各回路等を制御する。まず、制御部１１は、適当な始動信号により第１の投入手段１の第１のゲート９を開放して予め設定されている定量値ＴW の約９５％重量ＴB の被計量物をねらって第１の計量ホッパ５に大投入する（Ｓ１００）。そして、第１の計量ホッパ５に重量ＴB の被計量物が投入されるまで投入を続け（Ｓ１０６）、第１の計量ホッパ５に重量ＴB の被計量物が投入されたときに、第１のゲート９を閉じて大投入を停止する。この大投入時間をＴ1 とする。この大投入停止時に、安定時間１Ｔ2 を計時するタイマ２と安定時間Ｔ21を計時するタイマ３をスタートさせる（Ｓ１０８）。そして、安定時間１Ｔ2 が経過する前であって、計量信号中の大投入による衝撃成分がある程度収束する安定時間Ｔ21が経過した時に、第１の計量ホッパ５に投入された被計量物７の投入重量を予測する予測演算を開始すると共に、演算時間Ｔ22を計時するタイマ４をスタートさせる（Ｓ１１０、Ｓ１１２）。この演算時間Ｔ22の間に変位信号、速度信号、及び加速度信号をサンプリングして後述する予測演算により予測投入重量Ｍ’ｇを求め、予測投入重量Ｍ’ｇの定量値ＴW に対する第１の不足重量ＴL1を演算する（Ｓ１１４、Ｓ１１６）。そして、大投入の終了後、タイマ２が安定時間１Ｔ2 を計時して、制御部１１がＹＥＳと判定した時に（Ｓ２０４）、第１の計量ホッパ５に投入されている被計量物の安定投入重量Ｍｇを演算し、この演算により得られた安定投入重量Ｍｇの定量値ＴW に対する第２の不足重量ＴL2を演算する。そして、第２のゲート１６を開放して第１の計量ホッパ５から被計量物の排出を開始して、この排出時間を計時するタイマ５をスタートさせる（Ｓ２１０）。タイマ５が排出時間Ｔ3 を計時した時は（Ｓ２１６）、第１の計量ホッパ５から被計量物の排出が終了しているので第２のゲート１６を閉鎖する（Ｓ２１８）。
【００３２】
一方、第２の投入手段３は、第１の投入手段１による投入と略同じタイミングで第３のゲート２２を開放して定量値ＴW の約１０％重量ＴS の被計量物をねらって第２の計量ホッパ１９に被計量物７を小投入する（Ｓ１００）。ただし、第２の計量ホッパ１９内に被計量物７が残っている場合は、第２の計量ホッパ１９内の被計量物の重量が定量値ＴW の約１０％重量ＴS となるようにその満たない分を投入する。そして、第２の計量ホッパ１９に重量ＴS の被計量物が投入されるまで投入を続け（Ｓ１０２）、第２の計量ホッパ１９に重量ＴS の被計量物が投入されたときに、第３のゲート２２を閉じて小投入を停止する。この小投入時間をｔ1 とする。この小投入停止時に、安定時間２ｔ2 ’を計時するタイマ１をスタートさせる（Ｓ１０４）。そして、タイマ１が安定時間２ｔ2 ’を計時して、制御部１１がＹＥＳと判定した時であって（Ｓ２００）、第１の計量ホッパ５からの被計量物の排出が開始される前に、第２の計量ホッパ１９の第４のゲート２７を開放してステップＳ１１６で演算された第１の不足重量ＴL1分の被計量物の排出（ロスイン計量）を開始する（Ｓ２０２）。そして、第２の計量ホッパ１９から第１の不足重量ＴL1分の被計量物が排出された時に、第４のゲート２７を閉鎖してこのロスイン計量を停止させる（Ｓ２０６、Ｓ２０８）。そして、ステップＳ２１０で第２の不足重量ＴL2が演算され、第１の計量ホッパ５からの被計量物の排出が開始された後に、第２の計量ホッパ１９からの被計量物の排出を、第１の不足重量ＴL1に代えて第２の不足重量ＴL2分を目標とする排出を開始し（Ｓ２１０）、第２の計量ホッパ１９から第２の不足重量ＴL2分の被計量物の排出が終了したときに、そのロスイン計量を終了させる（Ｓ２１２、Ｓ２１４）。このロスイン計量時間がｔ3 であり、オーバーラップ時間がｔ5 ’である。
ただし、ステップＳ２１０において第２の不足重量ＴL2が演算された時に、第２の計量ホッパ１９から第１の不足重量ＴL1分の被計量物の排出が続いている場合は、第１の不足重量ＴL1分の被計量物の排出が停止されずにそのまま第２の不足重量ＴL2分の被計量物の排出が開始される。
【００３３】
第２実施形態の定量秤によると、第１の実施形態と同様に計量サイクル時間の短縮と計量精度の向上を図ることができると共に、第１の計量ホッパ５からの被計量物７の排出に先立って行う第２の計量ホッパ１９からの被計量物７の排出の際の目標排出重量を、予測投入重量Ｍ’ｇの定量値ＴW に対する第１の不足重量ＴL1としているので、第２の計量ホッパ１９から被計量物７を排出し過ぎることによる定量計量誤差の発生を防止することができるし、その低減を図ることができる。そして、第１の計量ホッパ５に投入されている被計量物７の計量信号が安定した時に（安定時間１Ｔ2 経過時に）その安定投入重量を計量してその安定投入重量Ｍｇの定量値ＴW に対する第２の不足重量ＴL2を演算し、最終的にその第２の不足重量ＴL2の被計量物７を第２の計量ホッパ１９から排出しているので、比較的高い計量精度で定量計量を行うことができる。ただし、第１の不足重量ＴL1は、第２の不足重量ＴL2よりも重くならないように少ない目に設定することにより、第２の計量ホッパ１９から被計量物の排出のし過ぎを防止することができる。
【００３４】
次に、第１の計量ホッパ５に投入された被計量物の質量Ｍを予測（推定）して予測投入質量Ｍ’及び予測投入重量Ｍ’ｇを演算する理論の一例を図７を参照して説明する。勿論、予測投入重量Ｍ’ｇは、以下に示す演算により求めることに限定するものではなく、これ以外の演算により求める構成としてもよい。
まず、ロードセル１２に支持されている第１の計量ホッパ５は、図７に示すように、互いに並列するばね定数ｋのばねと減衰係数ｃのダンパを介して固定部に支持されている振動系モデルとする。
図７における可動部である第１の計量ホッパ５の風袋質量ｍと第１の計量ホッパ５に投入された被計量物７の質量Ｍの運動方程式は、次のように表現できる。
【００３５】
【数１】
0003732614.tif 000002
【００３６】
ただし、ｘは第１の計量ホッパ５の平衡点からの変位、ｃは減衰係数、ｋはばね定数、ｇは重力加速度、ｔ0 は第１の計量ホッパ５が被計量物と共に振動を開始した時刻である。（１）式をＭに関して解くと、
【００３７】
【数２】
0003732614.tif 000003
【００３８】
となる。ここで、被計量物の質量ＭをＭ’としたのは、（２）式によって計算された数値は、被計量物の質量Ｍの真値ではなく、推定値だからである。
（２）式から明らかなように、被計量物７が投入されて振動する第１の計量ホッパ５の加速度、速度、及び変位を観測することによって、被計量物の質量Ｍを推定することができる。
加速度、速度、及び変位の検出と信号の変換に際しては、何らかの雑音が伴うが、この雑音は、推定精度に対して無視できるものとする。
この（２）式により、予測投入質量Ｍ’を得ることができるのでこのＭ’に重力加速度ｇを乗算することにより予測投入重量Ｍ’ｇを得ることができる。
【００３９】
そして、この定量秤では、（２）式を演算するための予測演算手段のプログラムは、予め記憶部に記憶されており、制御部１１は、この予測演算手段のプログラムに従って、サンプリング開始時刻ｔ0 （図８に示す安定時間Ｔ21経過時）における変位検出器３４が検出した変位信号ｙdd、速度検出器３５が検出した速度信号ｙvd、及び加速度検出器３８が検出した加速度信号ｙad、各サンプリング時刻ｔにおける変位信号ｙd （ｔ）、速度信号ｙv （ｔ）、及び加速度信号ｙa （ｔ）に基づいて、サンプリング開始時刻ｔ0 、及び各サンプリング時刻ｔにおける予測投入重量Ｍ’ｇの平均値として予測投入重量（Ｍ’ｇ）’を演算することができる。
【００４０】
なお、第１及び第２実施形態によると、計量サイクル時間を従来よりもオーバーラップ時間ｔ5 又はｔ5 ’だけ短縮することができるので、その短縮した時間内に例えば包装用袋に投入された被計量物内に存在する空気等の気体を脱気したり、包装用袋内に存在する空気等の気体を被計量物の酸化防止作用等を有する不活性ガスに置換する工程を入れることができ、これによって、計量サイクル時間を従来よりも長引かせずに上記工程を行わせることができる。
【００４１】
ただし、上記第１及び第２実施形態において、図４に示すように、第２の計量手段４が、ロスイン計量を終了して安定時間３ｔ4 が経過した後に、今回の計量サイクルにおいて第２の計量ホッパ１９から排出された被計量物７の排出重量を演算して求める構成としてもよい。このように、安定時間３ｔ4 が経過した後に第２の計量ホッパ１９から排出された被計量物を演算して求めることによりこの排出重量を正確に計量することができる。従って、第２の計量ホッパ１９から排出された被計量物の排出重量と第１の計量ホッパ５より排出された被計量物の重量との合計重量は、包装機に供給された被計量物の正確な重量を表しており、この合計重量を表示部３１に表示したり、印字部（図示せず）に印字させて重量表示として使用することができる。
【００４２】
更に、第２の計量手段４が安定時間３ｔ4 の経過時に、演算により得られたロスイン計量の排出重量が、第１の計量手段２により演算して得られた第１実施形態の上記不足重量未満、又は第２実施形態の第２の不足重量未満であるか否かを判定し、不足重量未満であると判定したときには、その不足重量に満たない重量分、又はそれよりも少し多い目の重量の被計量物を第２の計量ホッパ１９から排出させる構成としてもよい。これにより、ロスイン計量による計量誤差を解消することができ、計量精度の向上を図ることができる。なお、表示部３１及び印字部には、第２の計量ホッパ１９から排出された被計量物の合計重量と第１の計量ホッパ５より排出された被計量物の重量との合計重量を表示及び印字することとする。
【００４３】
なお、図４において、第１の計量ホッパ５に被計量物を投入する次回の大投入を、第１の計量ホッパ５からの被計量物の排出が終了した直後に行わず、第２の計量ホッパ１９に被計量物を投入する次回の小投入と略同じタイミングで行ったのは、大投入を安定時間３ｔ4 の時間帯に行うと、大投入による振動が第２の計量手段４の計量誤差の原因となるからであり、これを避けるためである。
【００４４】
そして、上記第１及び第２実施形態において、第１及び第３のゲート９、２２を開閉することにより被計量物７を自重により対応する各第１、第３の排出口８、２１から排出する構成としたが、投入ホッパ６内の被計量物７を各第１、第３の排出口８、２１から定体積ずつ強制的に排出する構成としてもよい。例えばオーガー式、又はスクリュー式等の排出装置を採用することができる。
【００４５】
また、定量値の約９５％重量の被計量物７を第１の計量ホッパ５に大投入したが、これ以外の例えば定量値の約９０％重量の被計量物７を第１の計量ホッパ５に大投入してもよい。この場合、第２の計量ホッパ１９に収容されている被計量物の重量が定量値の約１５％重量となるように制御する。
【００４６】
更に、上記第２実施形態では、制御部１１が、第１の計量ホッパ５に被計量物７が投入されて、図８に示す（Ｔ21＋Ｔ22）時間が経過した時に（安定時間Ｔ2 が経過する前）、第１の計量ホッパ５に投入された被計量物７の投入重量の予測演算を終了し、その予測投入重量の所望定量値に対する不足重量を第１の不足重量として演算し、第１の計量ホッパに投入されている被計量物の計量信号が安定した時に（安定時間Ｔ2 が経過した時に）、その安定投入重量の上記所望定量値に対する第２の不足重量を演算し、第１の不足重量に代えて第２の不足重量分の被計量物を第２の計量ホッパ１９から排出する構成としたが、制御部１１が、第１の計量ホッパ５に被計量物７が投入されて、図８に示す（Ｔ21＋Ｔ22）時間が経過した時に（安定時間Ｔ2 が経過する前）、第１の計量ホッパ５に投入された被計量物７の投入重量の予測演算を行い、その予測投入重量の所望定量値に対する不足重量を第１の不足重量として演算し、その第１の不足重量分の被計量物を第２の計量ホッパ１９から排出する構成としてもよい。
【００４７】
つまり、この定量秤によると、第２の計量ホッパ１９から最終的に第２の不足重量分の被計量物を排出するのではなく、最終的に第１の不足重量分の被計量物を排出するものとしたから、安定時間Ｔ2 が経過した時に安定投入重量を計量する必要がなく、従って、第１の計量ホッパ５に被計量物７が投入されて、図８に示す（Ｔ21＋Ｔ22）時間が経過した時から第１の計量ホッパ５内の被計量物の排出を開始することができる。これにより、第１の計量ホッパ５の計量サイクル時間を、第２実施形態よりも〔Ｔ2 −（Ｔ21＋Ｔ22）〕時間だけ短縮することができる。そして、図８に示す小投入時間ｔ1 は、空の第２の計量ホッパ１９に定量値の約１０％重量の被計量物を投入するための投入時間であるが、計量運転中は、第２の計量ホッパ１９に定量値の約５％重量の被計量物を投入する投入時間で済むので（約５％重量の被計量物がロスイン計量により排出される）、この小投入時間が約ｔ1 ／２となり、これによってこの定量秤の計量サイクル時間を、第２実施形態よりも〔Ｔ2 −（Ｔ21＋Ｔ22）〕時間又はｔ1 ／２時間だけ短縮することができる。なお、（６）〜（８）式に基づく予測投入重量の演算の重量誤差は、約１／１０００であり、この程度の計量精度が要求される定量秤に適用することができる。
【００４８】
次に、上記第１及び第２実施形態における定量値や図３、図４、及び図８に示す大投入、小投入等の各時間の具体例を示す。
定量値＝２５ｋｇ、大投入Ｔ1 ＝０．８２ｓｅｃ、安定時間１Ｔ2 ＝１．１ｓｅｃ、排出Ｔ3 ＝０．５ｓｅｃ、小投入ｔ1 ＝０．６ｓｅｃ、安定時間２ｔ2 ＝０．９ｓｅｃ、ロスイン排出ｔ3 ＝０．９２ｓｅｃ、オーバーラップ時間ｔ5 ＝０．４２ｓｅｃ、安定時間３ｔ4 ＝０．９ｓｅｃである。
従って、図３及び図４に示す各計量サイクル時間（２．４２ｓｅｃ、３．３２ｓｅｃ）は、図５及び図６に示す各サイクル時間（２．８４ｓｅｃ、３．７４ｓｅｃ）よりもオーバーラップ時間ｔ5 ＝０．４２ｓｅｃの分だけ短くなっており、これにより、計量速度の向上を図ることができる。なお、安定時間２ｔ2 ’≒ｔ2 、オーバーラップ時間ｔ5 ’≒ｔ5 である。
【００４９】
【発明の効果】
第１の発明によると、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前に、第２の計量ホッパからの第１の計量ホッパへの投入重量の不足重量分の排出（ロスイン計量）を開始する構成としたので、そのロスイン計量時間の開始時間を前にずらした分だけ終了時間を早めることができ、これによって計量サイクル時間の短縮を図り、計量速度を向上させることができる。
【００５０】
そして、ロスイン計量時間のうち、第１の計量ホッパからの被計量物の排出が開始される前における時間帯（オーバーラップ時間）は、計量サイクル時間に計算されないので、ロスイン計量流量を安定させる時間として比較的長時間を要する被計量物を計量する場合には、この時間帯を利用することにより計量サイクル時間を長びかさずにロスイン計量流量を安定させることができる。これによって、計量精度の向上を図ることができる。
【００５１】
第２の発明は、第２の計量ホッパからの排出が終了した時から所定の安定時間が経過した後に、第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を演算する構成である。従って、第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を正確に知ることができる。これによって、例えば第２の計量ホッパからの排出が排出不足となっている場合には追加排出を行えるようにすることができる。そして、第２の計量ホッパから排出された被計量物の排出重量を正確に演算することができるので（ロスイン計量による計量誤差を解消することができるので）、第１及び第２の計量ホッパにより計量された被計量物の正確な合計重量値を、例えば重量表示の為に印字したり、コンピュータに送信してデータ処理を行う場合に有効に利用することができる。
【００５２】
第３の発明によると、第１の発明と同様に、第１の計量ホッパからの被計量物の排出を開始する前に第２の計量ホッパからの被計量物の排出を開始させているので、計量サイクル時間の短縮を図ることができる。そして、第１の計量ホッパからの被計量物の排出に先立って行う第２の計量ホッパからの被計量物の排出の際の目標排出重量を、予測投入重量の所望定量値に対する不足重量としているので、第２の計量ホッパから被計量物を排出し過ぎることによる定量計量誤差の発生を防止することができるし、その低減を図ることができる。
【００５３】
第４の発明によると、第１の発明と同様に計量サイクル時間の短縮と計量精度の向上を図ることができると共に、第１の計量ホッパからの被計量物の排出に先立って行う第２の計量ホッパからの被計量物の排出の際の目標排出重量を、予測投入重量の所望定量値に対する不足重量、即ち、第１の不足重量としているので、第２の計量ホッパから被計量物を排出し過ぎることによる定量計量誤差の発生を防止することができるし、その低減を図ることができる。そして、第１の計量ホッパに投入されている被計量物の計量信号が安定した時又はそれ以降にその安定投入重量を計量してその安定投入重量の所望定量値に対する第２の不足重量を演算し、最終的にその第２の不足重量の被計量物を第２の計量ホッパから排出しているので、定量計量の計量精度の向上の維持を図ることができる。
【００５４】
そして、第１、第３、及び第４の各発明によると、計量サイクル時間を従来よりもオーバーラップ時間ｔ5 又はｔ5 ’だけ短縮することができるので、その短縮した時間内に例えば被計量物内に存在する空気等の気体を脱気したり、被計量物の酸化防止作用を有する不活性ガスに置換する工程を入れることができ、これによって、計量サイクル時間を従来よりも長引かせずに上記工程を行わせることができる。
【００５５】
第５の発明によると、第２の計量ホッパからの第２の不足重量分の被計量物の排出が終了し、その終了時点から所定の安定時間が経過した後に第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を演算する構成であるので、第２の計量ホッパから排出された被計量物の重量を正確に知ることができる。これによって、第２の発明と同様に、第２の計量ホッパからの被計量物の排出が不足している場合にはその不足分を追加して排出することができ、その結果、所望の定量値の被計量物を精度良く計量することができるし、第１及び第２の計量ホッパから排出された被計量物の正確な合計重量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る定量秤の概略構成図である。
【図２】同第１実施形態に係る定量秤の電気回路を示すブロック図である。
【図３】同第１実施形態に係る定量秤の計量手順を示すタイムチャートである。
【図４】同発明の他の実施形態に係る定量秤の計量手順を示すタイムチャートである。
【図５】従来の定量秤の計量手順を示すタイムチャートである。
【図６】従来の他の定量秤の計量手順を示すタイムチャートである。
【図７】同発明の第２実施形態に設けられている第１の計量ホッパの振動系モデルを示す図である。
【図８】同第２実施形態の定量秤の計量手順を示すタイムチャートである。
【図９】同第２実施形態の定量秤の計量制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】同第２実施形態の定量秤の計量制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  第１の投入手段
２  第１の計量手段
３  第２の投入手段
４  第２の計量手段
５  第１の計量ホッパ
１９  第２の計量ホッパ
３４  変位検出器
３５  速度検出器
【図１】
0003732614.tif 000004
【図２】
0003732614.tif 000005
【図３】
0003732614.tif 000006
【図４】
0003732614.tif 000007
【図５】
0003732614.tif 000008
【図６】
0003732614.tif 000009
【図７】
0003732614.tif 000010
【図８】
0003732614.tif 000011
【図９】
0003732614.tif 000012
【図１０】
0003732614.tif 000013