計量装置
【課題】可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができる計量装置を提供すること。
【解決手段】秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与する負荷付与手段１１０と、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与したときの秤量手段２１からの秤量信号を記憶する秤量信号記憶部１１２と、予め負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させるとともに、診断時に負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を秤量信号記憶部１１２に診断用秤量信号として記憶させ、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を比較し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する異常診断部１１４と、を備えた。
【解決手段】秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与する負荷付与手段１１０と、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与したときの秤量手段２１からの秤量信号を記憶する秤量信号記憶部１１２と、予め負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させるとともに、診断時に負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を秤量信号記憶部１１２に診断用秤量信号として記憶させ、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を比較し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する異常診断部１１４と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物を計量して良否を判定する計量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、食品等の生産ラインにおいては、生産ラインに組み込まれ、生産される物品が前段から順次搬入され、搬入された物品を搬送しながら計量し、後段に搬出または選別手段により生産ラインから排除する計量装置が用いられている。
【０００３】
この種の計量装置としては、電磁平衡式秤の構成を有するものであって、秤量台と、荷重変化による秤量台の所定位置からの変位を検出する位置検出手段と、荷重に対抗する力を秤量台に与える電磁コイルと、位置検出手段からの検出信号を受け、秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう電磁コイルを駆動制御する駆動制御手段（制御電圧出力手段および電流変換回路）と、を備えた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−７７０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の計量装置においては、秤量センサの可動部と非可動部との隙間に計量品の残渣が溜まったり、ケーブル等が可動部に接触することで、可動部が作動不良となって正常な計量ができない場合がある。この場合、秤量信号がふらつくなどの影響により正常な計量ができなくなってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができる計量装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る計量装置は、被計量物を載置する秤量台と、前記秤量台に載置された被計量物Ｗの荷重に基づいて秤量信号を出力する秤量手段と、前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与する負荷付与手段と、前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与したときの前記秤量手段からの秤量信号を記憶する秤量信号記憶手段と、予め前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与して前記秤量手段からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶手段に記憶させるとともに、診断時に前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与して前記秤量手段からの秤量信号を秤量信号記憶手段に診断用秤量信号として記憶させ、前記正常時秤量信号と前記診断用秤量信号の波形を比較し、前記診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する異常診断手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成により、負荷付与手段により秤量手段に負荷を付与して取得した正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を異常診断手段が比較して診断用秤量信号が異常値であるか否かを判定するので、秤量手段の可動部の作動不良を自動的に検出することができる。したがって、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができる。
【０００９】
また、本発明に係る計量装置は、前記異常診断手段は、前記正常時秤量信号と前記診断用秤量信号の波形の波形形状または固有振動数を比較することを特徴とする。
【００１０】
この構成により、波形形状または固有振動数を比較することで、診断用秤量信号が異常値であるか否かを正確に判定することができる。
【００１１】
また、本発明に係る計量装置は、前記秤量手段に入力される外来振動成分を予め測定し、前記秤量手段が出力する秤量信号から前記外来振動成分を除去する外来振動除去手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成により、外来振動成分の影響を受けることなく、正常時秤量信号と診断用秤量信号を取得し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを正確に判定することができる。
【００１３】
また、本発明に係る計量装置は、前記秤量手段が、被計量物による荷重変化により前記秤量台の所定位置からの変位を検出する位置検出手段と、前記荷重に対向する力を前記秤量台に与える電磁コイルと、前記位置検出手段からの検出信号を受け、所定の制御パラメータを用いて前記秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう前記電磁コイルを駆動制御する駆動制御手段と、前記電磁コイルに流れる電流値に応じた秤量信号を出力する秤量信号出力手段と、を有する電磁平衡式秤として構成され、前記負荷付与手段が、前記駆動制御手段に対して前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力する擬似負荷変動信号入力手段と、を有し、前記擬似負荷変動信号を入力することで、前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、秤量手段が電磁平衡式秤として構成されている構成では、負荷付与手段を、駆動制御手段に対して電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力する電気回路として構成することができるので、機械的に負荷を付与するアクチュエータ等の機構を備える場合と比較して、負荷付与手段を設けることによるコスト上昇を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明に係る計量装置は、前記負荷付与手段が、前記秤量手段の前記秤量台と一体的に移動する可動部を変位させることで前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与するアクチュエータからなることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、秤量手段が、電気抵抗線式秤（ロードセル）または差動トランス式秤として構成されている場合でも、秤量信号を変動させる負荷をアクチュエータにより秤量手段に付与することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができる計量装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る計量装置の概要を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る計量装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る計量装置の搬送部を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る計量装置の秤量手段を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る計量装置の秤量手段に付与されるステップ波形を示す図であり、（ｂ）は、ステップ波形に応じて出力される正常な秤量信号を示す図であり、（ｃ）は、ステップ波形に応じて出力される異常な秤量信号を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る計量装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１〜図４は、本発明に係る計量装置の一実施の形態を示している。図１〜図４に示すように、計量装置１は、装置本体部２と、搬送部３と、搬入センサ４とを備えて構成されている。また、計量装置１の後段には選別部５が接続されている。
【００２１】
計量装置１は、生産ラインの一部を構成するベルトコンベア１４の下流側に設置されており、所定の間隔で矢印Ａ方向に順次搬入されてくる肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物Ｗの重量を測定し、得られた測定値を測定結果として出力するようになっている。さらに、予め設定された重量の上限および下限の基準値とそれぞれ比較し、得られた測定値が基準値の範囲内にあるか否かを判定して範囲内のものを良品とし、範囲外のものを不良品として良否判定したり、複数の基準値に対応して重量ランク判定をするようになっていてもよい。また、測定結果、良否判定結果や重量ランク判定結果は、表示手段１０に表示されるとともに、計量装置１の後段に接続された選別部５に出力されるようになっている。選別部５では、計量装置１が出力した測定結果、良否判定結果や重量ランク判定結果に応じて被計量物Ｗを振り分けるようになっている。
【００２２】
装置本体部２は、秤量手段２１と、総合制御部７と、表示手段１０と、設定手段１１と、これらの各部を収納する収納筐体２ａとにより構成されている。
【００２３】
搬送部３は、ベルトコンベア１４から矢印Ａ方向に搬入されてくる被計量物Ｗを所定の搬送条件により搬送するようになっている。被計量物Ｗは、助走コンベア３１により測定するのに最適な速度になるよう加速または減速されて搬送され、秤量コンベア３２によりさらに搬送され、搬送されている間に重量が秤量手段２１により計量されるようになっている。秤量コンベア３２は、被計量物を所定の搬送条件により搬送するようになっている。また、被計量物Ｗは、計量の後にさらに後段の選別部５に搬送され、振り分けられるようになっている。
【００２４】
搬送部３は、助走コンベア３１および秤量コンベア３２により構成されている。助走コンベア３１は、前段のベルトコンベア１４から搬送されてきた被計量物Ｗが秤量コンベア３２に移動する前に、被計量物Ｗの助走を行うものであり、２つのローラ３１ａ、３１ｃと、これらのローラに巻き付けられている無端状の搬送ベルト３１ｂとにより構成されている。秤量コンベア３２は、被計量物Ｗの計量を行う秤量手段２１の上部に支持されており、２つのローラ３２ａ、３２ｃとこれらのローラに巻き付けられている無端状の搬送ベルト３２ｂとにより構成されている。また、秤量コンベア３２は、運用現場のユーザ、または製造時の組み付け工程の作業者により、種類の異なるコンベアに交換可能となっている。
【００２５】
搬入センサ４は、一対の投光部４ａおよび受光部４ｂからなる透過形光電センサで構成されており、助走コンベア３１と秤量コンベア３２との間に配置されている。具体的には、投光部４ａは、搬送ベルト３２ｂの装置本体部２側に配置され、受光部４ｂは、搬送ベルト３２ｂの他の側面側で投光部４ａに対向するように配置されており、被計量物Ｗが投光部４ａおよび受光部４ｂの間を通過すると被計量物Ｗにより受光部４ｂが遮光されるので被計量物Ｗの搬入が開始されたことが検出されるようになっている。検出された搬入開始の信号は、装置本体部２内の総合制御部７に出力されるようになっている。
【００２６】
秤量手段２１は、秤量コンベア３２を支持し被計量物Ｗの荷重に基づいて秤量信号を出力する荷重センサであり、電磁平衡式秤の構成を有し、被計量物Ｗが秤量コンベア３２で搬送されている間に、秤量手段２１に加わる荷重を測定するようになっている。
【００２７】
具体的には、秤量手段２１は、図４に示すように、秤量コンベア３２とともに上下する吊り板８５と、吊り板８５を懸架する平行バネ８６と、一端が吊り板８５に固定されたさお８２と、さお８２を支持する支点８１と、さお８２の他端の位置を検出する位置センサ８３と、さお８２の他端に力を作用させる磁石８８付きの電磁コイル８４と、電磁コイル８４を駆動するコイル印加部９２と、位置センサ８３からの検出信号に基づいてＰＩＤ制御等のサーボ制御によりコイル印加部９２を制御するサーボ制御部９１と、を備えている。なお、平行バネ８６は、その一端側は吊り板８５に固定されているが、他端側は支点８１および電磁コイル８４との共通基台８７に固定されており、ロバーバル機構を構成している。
【００２８】
秤量手段２１としての電磁平衡式秤においては、無負荷時にさお８２の平衡をとっておき、被計量物Ｗが秤量コンベア３２に載ると支点８１回りのバランスが崩れて、さお８２が図中右上がりに傾こうとするが、この傾きを位置センサ８３により検出し、傾きをゼロとするように電磁コイル８４に電流を流すことにより、この電流は被計量物Ｗの重量に比例するので、重量値にグラム換算することができるようになっている。すなわち、被計量物Ｗの質量による負荷と、磁石８８と電磁コイル８４に流す電流で発生する力を平衡させ、このとき電磁コイル８４に流れる電流値を被検査物Ｗの重量として測定している。
【００２９】
総合制御部７は、信号処理手段７１、計量手段７２、記憶手段７３、制御手段７４、良否判定手段７６、モード切替手段７７、ステップ入力部１０１、秤量信号記憶部１１２、異常診断部１１４、を備えている。
【００３０】
信号処理手段７１は、秤量手段２１からの秤量信号を受け所定の信号処理条件に基づいて信号処理して信号処理済秤量信号を出力するようになっていて、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えている。具体的には、信号処理手段７１は、秤量手段２１からの秤量信号に対して、種類や特性の異なる複数のローパスフィルタから選択したフィルタを用いて、秤量信号の低周波成分のみを信号処理済秤量信号として通過させるようになっている。なお、信号処理手段７１が選択するローパスフィルタは、１つの場合、または、複数を組み合わせたものの場合がある。このローパスフィルタとしては、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタと、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタとがある。ここで、ＦＩＲフィルタは、インパルス応答波形が入力された場合に、ある決まった時間（有限時間）だけ出力を出す有限インパルス応答フィルタであり、ＩＩＲフィルタは、無限にインパルス応答波形の減衰波形を出力する無限インパルス応答フィルタである。
【００３１】
ここで、ＦＩＲフィルタは、Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換された秤量信号に対して、所定の低周波成分を通過するローパスフィルタを構成し、単純平均化処理や高知の窓関数を用いた重み付け平均化処理を行うようになっている。ＩＩＲフィルタは、スイッチトキャパシタフィルタのように特性変更が可能なハードウェアを用いて秤量手段２１からの秤量信号（アナログ秤量信号）を直接受けて処理済信号をＡ／Ｄ変換器に出力するアナログフィルタで構成してもよいし、Ａ／Ｄ変換器からのディジタル秤量信号（図示せず）を受けるディジタルフィルタで構成してもよい。
【００３２】
信号処理手段７１は、具体的には、図４に示すように、秤量手段２１の電磁コイル８４に流れる電流を検出するために電磁コイル８４に直列に接続された電流検出抵抗９３と、検出された信号を増幅する増幅器９４と、増幅された信号をフィルタ処理するアナログフィルタ９５と、フィルタ処理された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器９６と、デジタル変換された信号をフィルタ処理するＬＰＦ（ローパスフィルタ）等のフィルタ９７と、を備えている。
【００３３】
計量手段７２は、信号処理手段７１が出力する信号処理済秤量信号に基づいて被計量物Ｗの計量値を算出（グラム換算）するようになっている。また、計量手段７２においては、搬入センサ４によって被計量物Ｗが秤量コンベア３２に搬入されたことが検知されてから所定の基準時間Ｔｋが経過し、秤量手段２１から秤量信号が出力された被計量物Ｗに対して、計量値を算出するようになっている。計量手段７２により算出された個々の重量は、記憶手段７３に算出データとして記憶されるようになっている。
【００３４】
計量手段７２は、搬入センサ４によって被計量物Ｗが秤量コンベア３２に搬入されたことが検知されてから予め設定された基準時間Ｔｋが経過したときに計量を行うようになっている。ここで、基準時間Ｔｋは、搬入センサ４で被計量物Ｗが秤量コンベア３２に搬入を開始したことを検出してから、被計量物Ｗが秤量コンベア３２に完全に乗り移り、さらに秤量手段２１から出力された秤量信号が安定するまでに必要な時間を意味する。具体的には、基準時間Ｔｋは、秤量コンベア３２の速度（ｍ／ｍｉｎ）、秤量コンベア３２の矢印Ｂ方向の長さ（ｍｍ）および被計量物Ｗの搬送方向である矢印Ｂ方向の長さ（ｍｍ）、被計量物Ｗのサイズやラインの処理能力、その他の条件などに基づいて設定される。また、図３に示すように、基準時間Ｔｋが経過すると、被計量物Ｗは、搬入開始検出位置ＰＯからＬ１だけ移動して質量測定位置ＰＳに到達し、計量が行われる。
【００３５】
なお、計量手段７２においては、被計量物Ｗの品種（特に、サイズ）に応じて、その測定範囲、測定能力および検査精度などの検査条件（パラメータ）が選択されるようになっており、被計量物Ｗの品種に応じて、例えば、測定範囲が６ｇ〜６００ｇ、測定能力が最大１５０個／ｍｉｎで選択されるようになっている。この場合、被計量物Ｗの１個当たりの基準時間Ｔｋは、最小４００ｍｓｅｃに設定されていることになり、基準時間Ｔｋは４００ｍｓｅｃ以上であればよいが、被計量物Ｗのサイズ、ラインの処理能力、生産その他の条件により設定されるようになっている。基準時間Ｔｋは、４００ｍｓｅｃに近いほど短時間で測定されるので検査効率は高まり、遠くなるほど検査時間はかかるが、秤量コンベア３２上を安定して搬送されるようになるから計量精度は高まることになる。
【００３６】
また、被計量物Ｗの品種に応じて、例えば、測定範囲が１ｇ〜３００ｇ、測定能力が最大６００個／ｍｉｎで選択されるようになっている。測定能力が最大６００個／ｍｉｎであると、被計量物Ｗの１個当たりの測定時間は最小１００ｍｓｅｃに設定されていることになり、被計量物Ｗのサイズ、ラインの処理能力、生産やその他の条件により設定されるようになっている。この基準時間Ｔｋは、１００ｍｓｅｃに近いほど短時間で測定されるので検査効率は高まり、遠くなるほど検査時間はかかるが、秤量コンベア３２上を安定して搬送されるようになるから計量精度は高まる。このように、計量手段７２においては、被計量物Ｗの品種に応じて、その範囲、能力などの検査条件（パラメータ）が選択される。
【００３７】
記憶手段７３は、記憶媒体などから構成されており、秤量コンベア３２による被計量物Ｗの所定の搬送条件、および信号処理手段７１における所定の信号処理条件を含む条件パラメータを被計量物Ｗの品種に対応させて記憶するようになっている。記憶手段７３には、被計量物Ｗの品種毎に付された各品種番号に対応して、搬送速度、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）特性が記憶されている。また、記憶手段７３には、被計量物Ｗの良否を判定するための良品範囲が記憶されている。搬送速度は、被計量物Ｗを搬送する搬送部３の速度であり、ＬＰＦ特性は、どのような特性のローパスフィルタであるかを示すものであり、良品範囲とは、良品と判定される被計量物Ｗの重量の範囲である。これらの記憶情報は、設定手段１１からの設定操作または外部機器との接続により予め記憶されるようになっている。記憶手段７３は、計量値、良品判定結果等の種々のデータを記憶するようになっている。
【００３８】
制御手段７４は、被計量物Ｗの品種に応じて記憶手段７３から所定の搬送条件および所定の信号処理条件を読み出して秤量コンベア３２および信号処理手段７１をそれぞれ制御するようになっている。また、記憶手段７３に記憶している複数の品種に対応する条件パラメータを順次切り替えて搬送部３および信号処理手段７１を制御するようになっている。また、制御手段７４は、図示しないモータの回転速度（ｒｐｍ）を駆動制御して、搬送部３による被計量物Ｗの搬送速度を制御するようになっている。更に、制御手段７４は、ステップ入力部１０１、秤量信号記憶部１１２、異常診断部１１４の動作制御を行うようになっている。
【００３９】
良否判定手段７６は、被計量物Ｗの良否を判定するものであり、判定回路などから構成され、計量手段７２が算出した計量値と良否判定基準とを比較して被計量物Ｗの良否を判定するようになっている。具体的には、良否判定手段７６は、計量手段７２から出力された被計量物Ｗの重量信号を受けると、記憶手段７３に予め記憶されている重量の上限値Ｇａおよび下限値Ｇｂを読み出し、算出した被計量物Ｗの重量と上限値Ｇａおよび下限値Ｇｂとをそれぞれ比較し、上限値Ｇａおよび下限値Ｇｂで決定される重量の許容範囲内に被計量物Ｗの重量が入っているか否かを判定するようになっている。
【００４０】
良否判定手段７６において判定された判定結果は、表示手段１０に出力され、良品または不良品として表示されるようになっている。また、判定結果は、計量装置１の後段に接続された選別部５に出力され、被計量物Ｗが良品または不良品として選別されるようになっている。さらに、この判定結果は、記憶手段７３に出力され、各被計量物Ｗについての判定結果が記憶されるようになっている。
【００４１】
モード切替手段７７は、制御手段７４に指令を出し、計量装置１の動作モードを、運転モードと設定モードとの間で切り替えるものである。ここで、運転モードとは、計量装置１が被計量物Ｗの計量、重量の算出および良否判定を行う通常の動作モードのことであり、設定モードとは、運転モードの動作のための各種パラメータの自動設定または手動設定をしたり、運転モードの動作を正常に行うことができるか否かの動作確認のための動作モードである。モード切替手段７７は、設定手段１１からの入力操作に応じて動作モードを設定モードに切り替えたり、または、装置の運転開始時に動作モードを設定モードに切り替えるようになっている。
【００４２】
ステップ入力部１０１は、サーボ制御部９１の目標値に対して図５（ａ）に示すような立ち上がりが急峻なステップ波形の入力を行い、目標値をオフセットした値（例えば１０）からオフセットしていない値（例えば０）に変動させるようになっている。ここで、目標値とは、無負荷時にさお８２が平衡となるように設定される値であり、通常は０に設定される。
【００４３】
すなわち、本実施の形態では、ステップ入力部１０１がサーボ制御部９１に対してステップ波形を入力して目標値がオフセットした状態からオフセットしていない状態に戻すことにより、擬似負荷変動信号が発生し、秤量コンベア３２に実際に被計量物Ｗを載置することなく、入力されたステップ波形に対する応答波形として、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すような試験的な秤量信号を取得できるようになっている。入力されたステップ波形に対する応答波形は、秤量手段２１に作動不良等の不具合がない場合は、図５（ｂ）のような正常な波形となり、秤量手段２１に作動不良等の不具合がある場合は、図５（ｃ）のような異常な波形となる。なお、ステップ入力部１０１がサーボ制御部９１に対してステップ波形を入力すると、秤量手段２１の可動部、例えば、秤量コンベア３２とともに上下する吊り板８５が作動する。なお、コイル印加部９２にパルス波形（疑似インパルス波形）の電流を入力するパルス入力部１０２を総合制御部７が備える構成とすることにより、ステップ入力部１０１を備える場合と同様に、擬似的な秤量負荷の変化を発生させて試験的な秤量信号を取得してもよい。ステップ入力部１０１とパルス入力部１０２は、秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与するものであり、負荷付与手段１１０を構成する。
【００４４】
なお、秤量手段２１が、電気抵抗線式秤（ロードセル）または差動トランス式秤として構成されている場合は、負荷付与手段１１０を、秤量手段２１の秤量コンベア３２と一体的に移動する可動部を変位させるアクチュエータから構成することにより、このような場合でも秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与することができる。
【００４５】
秤量信号記憶部１１２は、負荷付与手段１１０としてのステップ入力部１０１またはパルス入力部１０２により秤量手段２１に負荷を付与したときの秤量手段２１からの秤量信号を記憶するようになっている。
【００４６】
異常診断部１１４は、予め負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させるとともに、診断時に負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を診断用秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させるようになっている。正常時秤量信号としては、秤量手段２１に作動不良等の不具合がないことを確認した上で図５（ｂ）に示すような正常な秤量信号を秤量信号記憶部１１２に記憶させる。また、異常診断部１１４は、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を比較し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断するようになっている。診断用秤量信号が例えば、図５（ｃ）のように異常な秤量信号であり、図５（ｂ）の正常な秤量信号とは波形が異なっている場合、異常診断部１１４は、診断用秤量信号が異常値であるとの診断結果を出力する。異常診断部１１４によるこれらの動作は、モード切替手段７７により計量装置１の動作モードが設定モードに切り替えられているときに行われる。異常診断部１１４による診断結果は、表示手段１０に表示される。
【００４７】
なお、秤量信号記憶部１１２と秤量手段２１との間には、秤量手段２１に入力される外来振動成分を予め測定し、秤量手段２１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去する外来振動除去部１１６が介装されている。
【００４８】
表示手段１０は、図１に示すように、装置本体部２の搬送部３側の上端部に設けられ、液晶ディスプレイなどの表示デバイスで構成される。表示手段１０は、計量装置１の動作モードが運転モードのときにおいては、計量装置１の動作状態、被計量物Ｗの計量値、良否判定結果を表示し、計量装置１の動作モードが設定モードのときにおいては、パラメータの設定や動作確認に関する表示をするようになっている。なお、表示手段１０は、表示された数字、文字などがタッチ操作により入力されるタッチパネルとして構成し、設定手段１１と一体化した構成にしてもよい。
【００４９】
選別部５は、計量装置１の後段に接続されており、選別機構部５ａおよび搬送ベルト５ｂにより構成されている。選別機構部５ａは、例えば、押し出し型の選別機構により構成されている。選別機構部５ａは、良品と不良品とを選別できるものであればよく、フリッパ機構、ドロップアウト機構、エアジェット機構などの選別機構で構成してもよい。選別機構部５ａは、上流の秤量コンベア３２から搬送される被計量物Ｗが搬送ベルト５ｂで矢印Ｂ方向に搬送されている間に、不良品と判定された被計量物Ｗに対して搬送ベルト５ｂの側面方向への押し出しやジェットエアの吹き付けを行うようになっており、不良の被計量物Ｗを搬送ベルト５ｂ上から排出し、良品の被計量物Ｗと区別することにより選別を行っている。また、搬送ベルト５ｂは、ローラ５ｃおよびローラ５ｃに対向して配置されるローラ（不図示）と、これらのローラに巻き付けられている無端状の搬送ベルトとして構成されており、測定を終了した被計量物Ｗを所定の速度で下流側に搬送するようになっている。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る計量装置１の動作を説明する。なお、以下に説明する処理は、モード切替手段７７により動作モードが設定モードに設定されているときに行われる。
【００５１】
まず、予め、異常診断部１１４は、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷（ステップ波形またはパルス波形）を付与して秤量手段２１からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させておく。
【００５２】
ついで、診断時に、異常診断部１１４は、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を秤量信号記憶部１１２に診断用秤量信号として記憶させ、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を比較し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する。そして、異常診断部１１４による診断結果が、表示手段１０に表示される。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態に係る計量装置１では、被計量物Ｗを載置する秤量コンベア３２と、秤量コンベア３２に載置された被計量物Ｗの荷重に基づいて秤量信号を出力する秤量手段２１と、秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与する負荷付与手段１１０と、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与したときの秤量手段２１からの秤量信号を記憶する秤量信号記憶部１１２と、予め負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させるとともに、診断時に負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を秤量信号記憶部１１２に診断用秤量信号として記憶させ、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を比較し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する異常診断部１１４と、を備えたことを特徴とする。
【００５４】
この構成により、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して取得した正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を異常診断部１１４が比較して診断用秤量信号が異常値であるか否かを判定するので、秤量手段２１の可動部の作動不良を自動的に検出することができる。したがって、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができる。
【００５５】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、異常診断部１１４は、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形の波形形状または固有振動数を比較することを特徴とする。
【００５６】
この構成により、波形形状または固有振動数を比較することで、診断用秤量信号が異常値であるか否かを正確に判定することができる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、秤量手段２１に入力される外来振動成分を予め測定し、秤量手段２１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去する外来振動除去部１１６を備えたことを特徴とする。
【００５８】
この構成により、外来振動成分の影響を受けることなく、正常時秤量信号と診断用秤量信号を取得し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを正確に判定することができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、秤量手段２１が、被計量物Ｗによる荷重変化により秤量コンベア３２の所定位置からの変位を検出する位置センサ８３と、荷重に対向する力を秤量コンベア３２に与える電磁コイル８４と、位置センサ８３からの検出信号を受け、所定の制御パラメータを用いて秤量コンベア３２の所定位置からの変位を抑制するよう電磁コイル８４を駆動制御するサーボ制御部９１、コイル印加部９２と、電磁コイル８４に流れる電流値に応じた秤量信号を出力する信号処理手段７１と、を有する電磁平衡式秤として構成され、負荷付与手段１１０が、サーボ制御部９１、コイル印加部９２に対して電磁コイル８４を駆動する擬似負荷変動信号を入力するステップ入力部１０１、パルス入力部１０２と、を有し、擬似負荷変動信号を入力することで、秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与することを特徴とする。
【００６０】
この構成により、秤量手段２１が電磁平衡式秤として構成されている構成では、負荷付与手段１１０を、サーボ制御部９１、コイル印加部９２に対して電磁コイル８４を駆動する擬似負荷変動信号を入力する電気回路として構成することができるので、機械的に負荷を付与するアクチュエータ等の機構を備える場合と比較して、負荷付与手段１１０を設けることによるコスト上昇を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、負荷付与手段１１０が、秤量手段２１の秤量コンベア３２と一体的に移動する可動部を変位させることで前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与するアクチュエータからなることを特徴とする。
【００６２】
この構成により、秤量手段２１が、電気抵抗線式秤（ロードセル）または差動トランス式秤として構成されている場合でも、秤量信号を変動させる負荷をアクチュエータにより秤量手段２１に付与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る計量装置は、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができるという効果を有し、肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物を計量して良否を判定する計量装置として有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 計量装置
３ 搬送部
５ 選別部
７ 総合制御部
１０ 表示手段
１１ 設定手段
１４ ベルトコンベア
２１ 秤量手段
３１ 助走コンベア
３２ 秤量コンベア（秤量台）
７１ 信号処理手段（秤量信号出力手段）
７２ 計量手段
７３ 記憶手段
７４ 制御手段
７６ 良否判定手段
７７ モード切替手段
８１ 支点
８２ さお
８３ 位置センサ（位置検出手段）
８４ 電磁コイル
８５ 吊り板
８６ 平行バネ
８７ 共通基台
８８ 磁石
９１ サーボ制御部（駆動制御手段）
９２ コイル印加部（駆動制御手段）
９３ 電流検出抵抗
９４ 増幅器
９５ アナログフィルタ
９６ Ａ／Ｄ変換器
９７ フィルタ
１０１ ステップ入力部（擬似負荷変動信号入力手段）
１０２ パルス入力部（擬似負荷変動信号入力手段）
１１０ 負荷付与手段
１１２ 秤量信号記憶部（秤量信号記憶手段）
１１４ 異常診断部（異常診断手段）
１１６ 外来振動除去部（外来振動除去手段）
Ｗ 被計量物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物を計量して良否を判定する計量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、食品等の生産ラインにおいては、生産ラインに組み込まれ、生産される物品が前段から順次搬入され、搬入された物品を搬送しながら計量し、後段に搬出または選別手段により生産ラインから排除する計量装置が用いられている。
【０００３】
この種の計量装置としては、電磁平衡式秤の構成を有するものであって、秤量台と、荷重変化による秤量台の所定位置からの変位を検出する位置検出手段と、荷重に対抗する力を秤量台に与える電磁コイルと、位置検出手段からの検出信号を受け、秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう電磁コイルを駆動制御する駆動制御手段（制御電圧出力手段および電流変換回路）と、を備えた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−７７０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の計量装置においては、秤量センサの可動部と非可動部との隙間に計量品の残渣が溜まったり、ケーブル等が可動部に接触することで、可動部が作動不良となって正常な計量ができない場合がある。この場合、秤量信号がふらつくなどの影響により正常な計量ができなくなってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができる計量装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る計量装置は、被計量物を載置する秤量台と、前記秤量台に載置された被計量物Ｗの荷重に基づいて秤量信号を出力する秤量手段と、前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与する負荷付与手段と、前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与したときの前記秤量手段からの秤量信号を記憶する秤量信号記憶手段と、予め前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与して前記秤量手段からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶手段に記憶させるとともに、診断時に前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与して前記秤量手段からの秤量信号を秤量信号記憶手段に診断用秤量信号として記憶させ、前記正常時秤量信号と前記診断用秤量信号の波形を比較し、前記診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する異常診断手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成により、負荷付与手段により秤量手段に負荷を付与して取得した正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を異常診断手段が比較して診断用秤量信号が異常値であるか否かを判定するので、秤量手段の可動部の作動不良を自動的に検出することができる。したがって、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができる。
【０００９】
また、本発明に係る計量装置は、前記異常診断手段は、前記正常時秤量信号と前記診断用秤量信号の波形の波形形状または固有振動数を比較することを特徴とする。
【００１０】
この構成により、波形形状または固有振動数を比較することで、診断用秤量信号が異常値であるか否かを正確に判定することができる。
【００１１】
また、本発明に係る計量装置は、前記秤量手段に入力される外来振動成分を予め測定し、前記秤量手段が出力する秤量信号から前記外来振動成分を除去する外来振動除去手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成により、外来振動成分の影響を受けることなく、正常時秤量信号と診断用秤量信号を取得し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを正確に判定することができる。
【００１３】
また、本発明に係る計量装置は、前記秤量手段が、被計量物による荷重変化により前記秤量台の所定位置からの変位を検出する位置検出手段と、前記荷重に対向する力を前記秤量台に与える電磁コイルと、前記位置検出手段からの検出信号を受け、所定の制御パラメータを用いて前記秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう前記電磁コイルを駆動制御する駆動制御手段と、前記電磁コイルに流れる電流値に応じた秤量信号を出力する秤量信号出力手段と、を有する電磁平衡式秤として構成され、前記負荷付与手段が、前記駆動制御手段に対して前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力する擬似負荷変動信号入力手段と、を有し、前記擬似負荷変動信号を入力することで、前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与することを特徴とする。
【００１４】
この構成により、秤量手段が電磁平衡式秤として構成されている構成では、負荷付与手段を、駆動制御手段に対して電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力する電気回路として構成することができるので、機械的に負荷を付与するアクチュエータ等の機構を備える場合と比較して、負荷付与手段を設けることによるコスト上昇を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明に係る計量装置は、前記負荷付与手段が、前記秤量手段の前記秤量台と一体的に移動する可動部を変位させることで前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与するアクチュエータからなることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、秤量手段が、電気抵抗線式秤（ロードセル）または差動トランス式秤として構成されている場合でも、秤量信号を変動させる負荷をアクチュエータにより秤量手段に付与することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができる計量装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る計量装置の概要を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る計量装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る計量装置の搬送部を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る計量装置の秤量手段を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る計量装置の秤量手段に付与されるステップ波形を示す図であり、（ｂ）は、ステップ波形に応じて出力される正常な秤量信号を示す図であり、（ｃ）は、ステップ波形に応じて出力される異常な秤量信号を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る計量装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１〜図４は、本発明に係る計量装置の一実施の形態を示している。図１〜図４に示すように、計量装置１は、装置本体部２と、搬送部３と、搬入センサ４とを備えて構成されている。また、計量装置１の後段には選別部５が接続されている。
【００２１】
計量装置１は、生産ラインの一部を構成するベルトコンベア１４の下流側に設置されており、所定の間隔で矢印Ａ方向に順次搬入されてくる肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物Ｗの重量を測定し、得られた測定値を測定結果として出力するようになっている。さらに、予め設定された重量の上限および下限の基準値とそれぞれ比較し、得られた測定値が基準値の範囲内にあるか否かを判定して範囲内のものを良品とし、範囲外のものを不良品として良否判定したり、複数の基準値に対応して重量ランク判定をするようになっていてもよい。また、測定結果、良否判定結果や重量ランク判定結果は、表示手段１０に表示されるとともに、計量装置１の後段に接続された選別部５に出力されるようになっている。選別部５では、計量装置１が出力した測定結果、良否判定結果や重量ランク判定結果に応じて被計量物Ｗを振り分けるようになっている。
【００２２】
装置本体部２は、秤量手段２１と、総合制御部７と、表示手段１０と、設定手段１１と、これらの各部を収納する収納筐体２ａとにより構成されている。
【００２３】
搬送部３は、ベルトコンベア１４から矢印Ａ方向に搬入されてくる被計量物Ｗを所定の搬送条件により搬送するようになっている。被計量物Ｗは、助走コンベア３１により測定するのに最適な速度になるよう加速または減速されて搬送され、秤量コンベア３２によりさらに搬送され、搬送されている間に重量が秤量手段２１により計量されるようになっている。秤量コンベア３２は、被計量物を所定の搬送条件により搬送するようになっている。また、被計量物Ｗは、計量の後にさらに後段の選別部５に搬送され、振り分けられるようになっている。
【００２４】
搬送部３は、助走コンベア３１および秤量コンベア３２により構成されている。助走コンベア３１は、前段のベルトコンベア１４から搬送されてきた被計量物Ｗが秤量コンベア３２に移動する前に、被計量物Ｗの助走を行うものであり、２つのローラ３１ａ、３１ｃと、これらのローラに巻き付けられている無端状の搬送ベルト３１ｂとにより構成されている。秤量コンベア３２は、被計量物Ｗの計量を行う秤量手段２１の上部に支持されており、２つのローラ３２ａ、３２ｃとこれらのローラに巻き付けられている無端状の搬送ベルト３２ｂとにより構成されている。また、秤量コンベア３２は、運用現場のユーザ、または製造時の組み付け工程の作業者により、種類の異なるコンベアに交換可能となっている。
【００２５】
搬入センサ４は、一対の投光部４ａおよび受光部４ｂからなる透過形光電センサで構成されており、助走コンベア３１と秤量コンベア３２との間に配置されている。具体的には、投光部４ａは、搬送ベルト３２ｂの装置本体部２側に配置され、受光部４ｂは、搬送ベルト３２ｂの他の側面側で投光部４ａに対向するように配置されており、被計量物Ｗが投光部４ａおよび受光部４ｂの間を通過すると被計量物Ｗにより受光部４ｂが遮光されるので被計量物Ｗの搬入が開始されたことが検出されるようになっている。検出された搬入開始の信号は、装置本体部２内の総合制御部７に出力されるようになっている。
【００２６】
秤量手段２１は、秤量コンベア３２を支持し被計量物Ｗの荷重に基づいて秤量信号を出力する荷重センサであり、電磁平衡式秤の構成を有し、被計量物Ｗが秤量コンベア３２で搬送されている間に、秤量手段２１に加わる荷重を測定するようになっている。
【００２７】
具体的には、秤量手段２１は、図４に示すように、秤量コンベア３２とともに上下する吊り板８５と、吊り板８５を懸架する平行バネ８６と、一端が吊り板８５に固定されたさお８２と、さお８２を支持する支点８１と、さお８２の他端の位置を検出する位置センサ８３と、さお８２の他端に力を作用させる磁石８８付きの電磁コイル８４と、電磁コイル８４を駆動するコイル印加部９２と、位置センサ８３からの検出信号に基づいてＰＩＤ制御等のサーボ制御によりコイル印加部９２を制御するサーボ制御部９１と、を備えている。なお、平行バネ８６は、その一端側は吊り板８５に固定されているが、他端側は支点８１および電磁コイル８４との共通基台８７に固定されており、ロバーバル機構を構成している。
【００２８】
秤量手段２１としての電磁平衡式秤においては、無負荷時にさお８２の平衡をとっておき、被計量物Ｗが秤量コンベア３２に載ると支点８１回りのバランスが崩れて、さお８２が図中右上がりに傾こうとするが、この傾きを位置センサ８３により検出し、傾きをゼロとするように電磁コイル８４に電流を流すことにより、この電流は被計量物Ｗの重量に比例するので、重量値にグラム換算することができるようになっている。すなわち、被計量物Ｗの質量による負荷と、磁石８８と電磁コイル８４に流す電流で発生する力を平衡させ、このとき電磁コイル８４に流れる電流値を被検査物Ｗの重量として測定している。
【００２９】
総合制御部７は、信号処理手段７１、計量手段７２、記憶手段７３、制御手段７４、良否判定手段７６、モード切替手段７７、ステップ入力部１０１、秤量信号記憶部１１２、異常診断部１１４、を備えている。
【００３０】
信号処理手段７１は、秤量手段２１からの秤量信号を受け所定の信号処理条件に基づいて信号処理して信号処理済秤量信号を出力するようになっていて、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えている。具体的には、信号処理手段７１は、秤量手段２１からの秤量信号に対して、種類や特性の異なる複数のローパスフィルタから選択したフィルタを用いて、秤量信号の低周波成分のみを信号処理済秤量信号として通過させるようになっている。なお、信号処理手段７１が選択するローパスフィルタは、１つの場合、または、複数を組み合わせたものの場合がある。このローパスフィルタとしては、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタと、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタとがある。ここで、ＦＩＲフィルタは、インパルス応答波形が入力された場合に、ある決まった時間（有限時間）だけ出力を出す有限インパルス応答フィルタであり、ＩＩＲフィルタは、無限にインパルス応答波形の減衰波形を出力する無限インパルス応答フィルタである。
【００３１】
ここで、ＦＩＲフィルタは、Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換された秤量信号に対して、所定の低周波成分を通過するローパスフィルタを構成し、単純平均化処理や高知の窓関数を用いた重み付け平均化処理を行うようになっている。ＩＩＲフィルタは、スイッチトキャパシタフィルタのように特性変更が可能なハードウェアを用いて秤量手段２１からの秤量信号（アナログ秤量信号）を直接受けて処理済信号をＡ／Ｄ変換器に出力するアナログフィルタで構成してもよいし、Ａ／Ｄ変換器からのディジタル秤量信号（図示せず）を受けるディジタルフィルタで構成してもよい。
【００３２】
信号処理手段７１は、具体的には、図４に示すように、秤量手段２１の電磁コイル８４に流れる電流を検出するために電磁コイル８４に直列に接続された電流検出抵抗９３と、検出された信号を増幅する増幅器９４と、増幅された信号をフィルタ処理するアナログフィルタ９５と、フィルタ処理された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器９６と、デジタル変換された信号をフィルタ処理するＬＰＦ（ローパスフィルタ）等のフィルタ９７と、を備えている。
【００３３】
計量手段７２は、信号処理手段７１が出力する信号処理済秤量信号に基づいて被計量物Ｗの計量値を算出（グラム換算）するようになっている。また、計量手段７２においては、搬入センサ４によって被計量物Ｗが秤量コンベア３２に搬入されたことが検知されてから所定の基準時間Ｔｋが経過し、秤量手段２１から秤量信号が出力された被計量物Ｗに対して、計量値を算出するようになっている。計量手段７２により算出された個々の重量は、記憶手段７３に算出データとして記憶されるようになっている。
【００３４】
計量手段７２は、搬入センサ４によって被計量物Ｗが秤量コンベア３２に搬入されたことが検知されてから予め設定された基準時間Ｔｋが経過したときに計量を行うようになっている。ここで、基準時間Ｔｋは、搬入センサ４で被計量物Ｗが秤量コンベア３２に搬入を開始したことを検出してから、被計量物Ｗが秤量コンベア３２に完全に乗り移り、さらに秤量手段２１から出力された秤量信号が安定するまでに必要な時間を意味する。具体的には、基準時間Ｔｋは、秤量コンベア３２の速度（ｍ／ｍｉｎ）、秤量コンベア３２の矢印Ｂ方向の長さ（ｍｍ）および被計量物Ｗの搬送方向である矢印Ｂ方向の長さ（ｍｍ）、被計量物Ｗのサイズやラインの処理能力、その他の条件などに基づいて設定される。また、図３に示すように、基準時間Ｔｋが経過すると、被計量物Ｗは、搬入開始検出位置ＰＯからＬ１だけ移動して質量測定位置ＰＳに到達し、計量が行われる。
【００３５】
なお、計量手段７２においては、被計量物Ｗの品種（特に、サイズ）に応じて、その測定範囲、測定能力および検査精度などの検査条件（パラメータ）が選択されるようになっており、被計量物Ｗの品種に応じて、例えば、測定範囲が６ｇ〜６００ｇ、測定能力が最大１５０個／ｍｉｎで選択されるようになっている。この場合、被計量物Ｗの１個当たりの基準時間Ｔｋは、最小４００ｍｓｅｃに設定されていることになり、基準時間Ｔｋは４００ｍｓｅｃ以上であればよいが、被計量物Ｗのサイズ、ラインの処理能力、生産その他の条件により設定されるようになっている。基準時間Ｔｋは、４００ｍｓｅｃに近いほど短時間で測定されるので検査効率は高まり、遠くなるほど検査時間はかかるが、秤量コンベア３２上を安定して搬送されるようになるから計量精度は高まることになる。
【００３６】
また、被計量物Ｗの品種に応じて、例えば、測定範囲が１ｇ〜３００ｇ、測定能力が最大６００個／ｍｉｎで選択されるようになっている。測定能力が最大６００個／ｍｉｎであると、被計量物Ｗの１個当たりの測定時間は最小１００ｍｓｅｃに設定されていることになり、被計量物Ｗのサイズ、ラインの処理能力、生産やその他の条件により設定されるようになっている。この基準時間Ｔｋは、１００ｍｓｅｃに近いほど短時間で測定されるので検査効率は高まり、遠くなるほど検査時間はかかるが、秤量コンベア３２上を安定して搬送されるようになるから計量精度は高まる。このように、計量手段７２においては、被計量物Ｗの品種に応じて、その範囲、能力などの検査条件（パラメータ）が選択される。
【００３７】
記憶手段７３は、記憶媒体などから構成されており、秤量コンベア３２による被計量物Ｗの所定の搬送条件、および信号処理手段７１における所定の信号処理条件を含む条件パラメータを被計量物Ｗの品種に対応させて記憶するようになっている。記憶手段７３には、被計量物Ｗの品種毎に付された各品種番号に対応して、搬送速度、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）特性が記憶されている。また、記憶手段７３には、被計量物Ｗの良否を判定するための良品範囲が記憶されている。搬送速度は、被計量物Ｗを搬送する搬送部３の速度であり、ＬＰＦ特性は、どのような特性のローパスフィルタであるかを示すものであり、良品範囲とは、良品と判定される被計量物Ｗの重量の範囲である。これらの記憶情報は、設定手段１１からの設定操作または外部機器との接続により予め記憶されるようになっている。記憶手段７３は、計量値、良品判定結果等の種々のデータを記憶するようになっている。
【００３８】
制御手段７４は、被計量物Ｗの品種に応じて記憶手段７３から所定の搬送条件および所定の信号処理条件を読み出して秤量コンベア３２および信号処理手段７１をそれぞれ制御するようになっている。また、記憶手段７３に記憶している複数の品種に対応する条件パラメータを順次切り替えて搬送部３および信号処理手段７１を制御するようになっている。また、制御手段７４は、図示しないモータの回転速度（ｒｐｍ）を駆動制御して、搬送部３による被計量物Ｗの搬送速度を制御するようになっている。更に、制御手段７４は、ステップ入力部１０１、秤量信号記憶部１１２、異常診断部１１４の動作制御を行うようになっている。
【００３９】
良否判定手段７６は、被計量物Ｗの良否を判定するものであり、判定回路などから構成され、計量手段７２が算出した計量値と良否判定基準とを比較して被計量物Ｗの良否を判定するようになっている。具体的には、良否判定手段７６は、計量手段７２から出力された被計量物Ｗの重量信号を受けると、記憶手段７３に予め記憶されている重量の上限値Ｇａおよび下限値Ｇｂを読み出し、算出した被計量物Ｗの重量と上限値Ｇａおよび下限値Ｇｂとをそれぞれ比較し、上限値Ｇａおよび下限値Ｇｂで決定される重量の許容範囲内に被計量物Ｗの重量が入っているか否かを判定するようになっている。
【００４０】
良否判定手段７６において判定された判定結果は、表示手段１０に出力され、良品または不良品として表示されるようになっている。また、判定結果は、計量装置１の後段に接続された選別部５に出力され、被計量物Ｗが良品または不良品として選別されるようになっている。さらに、この判定結果は、記憶手段７３に出力され、各被計量物Ｗについての判定結果が記憶されるようになっている。
【００４１】
モード切替手段７７は、制御手段７４に指令を出し、計量装置１の動作モードを、運転モードと設定モードとの間で切り替えるものである。ここで、運転モードとは、計量装置１が被計量物Ｗの計量、重量の算出および良否判定を行う通常の動作モードのことであり、設定モードとは、運転モードの動作のための各種パラメータの自動設定または手動設定をしたり、運転モードの動作を正常に行うことができるか否かの動作確認のための動作モードである。モード切替手段７７は、設定手段１１からの入力操作に応じて動作モードを設定モードに切り替えたり、または、装置の運転開始時に動作モードを設定モードに切り替えるようになっている。
【００４２】
ステップ入力部１０１は、サーボ制御部９１の目標値に対して図５（ａ）に示すような立ち上がりが急峻なステップ波形の入力を行い、目標値をオフセットした値（例えば１０）からオフセットしていない値（例えば０）に変動させるようになっている。ここで、目標値とは、無負荷時にさお８２が平衡となるように設定される値であり、通常は０に設定される。
【００４３】
すなわち、本実施の形態では、ステップ入力部１０１がサーボ制御部９１に対してステップ波形を入力して目標値がオフセットした状態からオフセットしていない状態に戻すことにより、擬似負荷変動信号が発生し、秤量コンベア３２に実際に被計量物Ｗを載置することなく、入力されたステップ波形に対する応答波形として、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すような試験的な秤量信号を取得できるようになっている。入力されたステップ波形に対する応答波形は、秤量手段２１に作動不良等の不具合がない場合は、図５（ｂ）のような正常な波形となり、秤量手段２１に作動不良等の不具合がある場合は、図５（ｃ）のような異常な波形となる。なお、ステップ入力部１０１がサーボ制御部９１に対してステップ波形を入力すると、秤量手段２１の可動部、例えば、秤量コンベア３２とともに上下する吊り板８５が作動する。なお、コイル印加部９２にパルス波形（疑似インパルス波形）の電流を入力するパルス入力部１０２を総合制御部７が備える構成とすることにより、ステップ入力部１０１を備える場合と同様に、擬似的な秤量負荷の変化を発生させて試験的な秤量信号を取得してもよい。ステップ入力部１０１とパルス入力部１０２は、秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与するものであり、負荷付与手段１１０を構成する。
【００４４】
なお、秤量手段２１が、電気抵抗線式秤（ロードセル）または差動トランス式秤として構成されている場合は、負荷付与手段１１０を、秤量手段２１の秤量コンベア３２と一体的に移動する可動部を変位させるアクチュエータから構成することにより、このような場合でも秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与することができる。
【００４５】
秤量信号記憶部１１２は、負荷付与手段１１０としてのステップ入力部１０１またはパルス入力部１０２により秤量手段２１に負荷を付与したときの秤量手段２１からの秤量信号を記憶するようになっている。
【００４６】
異常診断部１１４は、予め負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させるとともに、診断時に負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を診断用秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させるようになっている。正常時秤量信号としては、秤量手段２１に作動不良等の不具合がないことを確認した上で図５（ｂ）に示すような正常な秤量信号を秤量信号記憶部１１２に記憶させる。また、異常診断部１１４は、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を比較し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断するようになっている。診断用秤量信号が例えば、図５（ｃ）のように異常な秤量信号であり、図５（ｂ）の正常な秤量信号とは波形が異なっている場合、異常診断部１１４は、診断用秤量信号が異常値であるとの診断結果を出力する。異常診断部１１４によるこれらの動作は、モード切替手段７７により計量装置１の動作モードが設定モードに切り替えられているときに行われる。異常診断部１１４による診断結果は、表示手段１０に表示される。
【００４７】
なお、秤量信号記憶部１１２と秤量手段２１との間には、秤量手段２１に入力される外来振動成分を予め測定し、秤量手段２１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去する外来振動除去部１１６が介装されている。
【００４８】
表示手段１０は、図１に示すように、装置本体部２の搬送部３側の上端部に設けられ、液晶ディスプレイなどの表示デバイスで構成される。表示手段１０は、計量装置１の動作モードが運転モードのときにおいては、計量装置１の動作状態、被計量物Ｗの計量値、良否判定結果を表示し、計量装置１の動作モードが設定モードのときにおいては、パラメータの設定や動作確認に関する表示をするようになっている。なお、表示手段１０は、表示された数字、文字などがタッチ操作により入力されるタッチパネルとして構成し、設定手段１１と一体化した構成にしてもよい。
【００４９】
選別部５は、計量装置１の後段に接続されており、選別機構部５ａおよび搬送ベルト５ｂにより構成されている。選別機構部５ａは、例えば、押し出し型の選別機構により構成されている。選別機構部５ａは、良品と不良品とを選別できるものであればよく、フリッパ機構、ドロップアウト機構、エアジェット機構などの選別機構で構成してもよい。選別機構部５ａは、上流の秤量コンベア３２から搬送される被計量物Ｗが搬送ベルト５ｂで矢印Ｂ方向に搬送されている間に、不良品と判定された被計量物Ｗに対して搬送ベルト５ｂの側面方向への押し出しやジェットエアの吹き付けを行うようになっており、不良の被計量物Ｗを搬送ベルト５ｂ上から排出し、良品の被計量物Ｗと区別することにより選別を行っている。また、搬送ベルト５ｂは、ローラ５ｃおよびローラ５ｃに対向して配置されるローラ（不図示）と、これらのローラに巻き付けられている無端状の搬送ベルトとして構成されており、測定を終了した被計量物Ｗを所定の速度で下流側に搬送するようになっている。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る計量装置１の動作を説明する。なお、以下に説明する処理は、モード切替手段７７により動作モードが設定モードに設定されているときに行われる。
【００５１】
まず、予め、異常診断部１１４は、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷（ステップ波形またはパルス波形）を付与して秤量手段２１からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させておく。
【００５２】
ついで、診断時に、異常診断部１１４は、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を秤量信号記憶部１１２に診断用秤量信号として記憶させ、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を比較し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する。そして、異常診断部１１４による診断結果が、表示手段１０に表示される。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態に係る計量装置１では、被計量物Ｗを載置する秤量コンベア３２と、秤量コンベア３２に載置された被計量物Ｗの荷重に基づいて秤量信号を出力する秤量手段２１と、秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与する負荷付与手段１１０と、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与したときの秤量手段２１からの秤量信号を記憶する秤量信号記憶部１１２と、予め負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶部１１２に記憶させるとともに、診断時に負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して秤量手段２１からの秤量信号を秤量信号記憶部１１２に診断用秤量信号として記憶させ、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を比較し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する異常診断部１１４と、を備えたことを特徴とする。
【００５４】
この構成により、負荷付与手段１１０により秤量手段２１に負荷を付与して取得した正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形を異常診断部１１４が比較して診断用秤量信号が異常値であるか否かを判定するので、秤量手段２１の可動部の作動不良を自動的に検出することができる。したがって、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができる。
【００５５】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、異常診断部１１４は、正常時秤量信号と診断用秤量信号の波形の波形形状または固有振動数を比較することを特徴とする。
【００５６】
この構成により、波形形状または固有振動数を比較することで、診断用秤量信号が異常値であるか否かを正確に判定することができる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、秤量手段２１に入力される外来振動成分を予め測定し、秤量手段２１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去する外来振動除去部１１６を備えたことを特徴とする。
【００５８】
この構成により、外来振動成分の影響を受けることなく、正常時秤量信号と診断用秤量信号を取得し、診断用秤量信号が異常値であるか否かを正確に判定することができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、秤量手段２１が、被計量物Ｗによる荷重変化により秤量コンベア３２の所定位置からの変位を検出する位置センサ８３と、荷重に対向する力を秤量コンベア３２に与える電磁コイル８４と、位置センサ８３からの検出信号を受け、所定の制御パラメータを用いて秤量コンベア３２の所定位置からの変位を抑制するよう電磁コイル８４を駆動制御するサーボ制御部９１、コイル印加部９２と、電磁コイル８４に流れる電流値に応じた秤量信号を出力する信号処理手段７１と、を有する電磁平衡式秤として構成され、負荷付与手段１１０が、サーボ制御部９１、コイル印加部９２に対して電磁コイル８４を駆動する擬似負荷変動信号を入力するステップ入力部１０１、パルス入力部１０２と、を有し、擬似負荷変動信号を入力することで、秤量信号を変動させる負荷を秤量手段２１に付与することを特徴とする。
【００６０】
この構成により、秤量手段２１が電磁平衡式秤として構成されている構成では、負荷付与手段１１０を、サーボ制御部９１、コイル印加部９２に対して電磁コイル８４を駆動する擬似負荷変動信号を入力する電気回路として構成することができるので、機械的に負荷を付与するアクチュエータ等の機構を備える場合と比較して、負荷付与手段１１０を設けることによるコスト上昇を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、負荷付与手段１１０が、秤量手段２１の秤量コンベア３２と一体的に移動する可動部を変位させることで前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与するアクチュエータからなることを特徴とする。
【００６２】
この構成により、秤量手段２１が、電気抵抗線式秤（ロードセル）または差動トランス式秤として構成されている場合でも、秤量信号を変動させる負荷をアクチュエータにより秤量手段２１に付与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る計量装置は、可動部の作動不良を自動的に検出することで正常な計量を維持することができるという効果を有し、肉、魚、加工食品、医薬品などの被計量物を計量して良否を判定する計量装置として有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 計量装置
３ 搬送部
５ 選別部
７ 総合制御部
１０ 表示手段
１１ 設定手段
１４ ベルトコンベア
２１ 秤量手段
３１ 助走コンベア
３２ 秤量コンベア（秤量台）
７１ 信号処理手段（秤量信号出力手段）
７２ 計量手段
７３ 記憶手段
７４ 制御手段
７６ 良否判定手段
７７ モード切替手段
８１ 支点
８２ さお
８３ 位置センサ（位置検出手段）
８４ 電磁コイル
８５ 吊り板
８６ 平行バネ
８７ 共通基台
８８ 磁石
９１ サーボ制御部（駆動制御手段）
９２ コイル印加部（駆動制御手段）
９３ 電流検出抵抗
９４ 増幅器
９５ アナログフィルタ
９６ Ａ／Ｄ変換器
９７ フィルタ
１０１ ステップ入力部（擬似負荷変動信号入力手段）
１０２ パルス入力部（擬似負荷変動信号入力手段）
１１０ 負荷付与手段
１１２ 秤量信号記憶部（秤量信号記憶手段）
１１４ 異常診断部（異常診断手段）
１１６ 外来振動除去部（外来振動除去手段）
Ｗ 被計量物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計量物（Ｗ）を載置する秤量台（３２）と、
前記秤量台に載置された被計量物Ｗの荷重に基づいて秤量信号を出力する秤量手段（２１）と、
前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与する負荷付与手段（１１０）と、
前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与したときの前記秤量手段からの秤量信号を記憶する秤量信号記憶手段（１１２）と、
予め前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与して前記秤量手段からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶手段に記憶させるとともに、診断時に前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与して前記秤量手段からの秤量信号を秤量信号記憶手段に診断用秤量信号として記憶させ、前記正常時秤量信号と前記診断用秤量信号の波形を比較し、前記診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する異常診断手段（１１４）と、を備えたことを特徴とする計量装置。
【請求項２】
前記異常診断手段は、前記正常時秤量信号と前記診断用秤量信号の波形の波形形状または固有振動数を比較することを特徴とする請求項１に記載の計量装置。
【請求項３】
前記秤量手段に入力される外来振動成分を予め測定し、前記秤量手段が出力する秤量信号から前記外来振動成分を除去する外来振動除去手段（１１６）を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の計量装置。
【請求項４】
前記秤量手段が、
被計量物による荷重変化により前記秤量台の所定位置からの変位を検出する位置検出手段（８３）と、
前記荷重に対向する力を前記秤量台に与える電磁コイル（８４）と、
前記位置検出手段からの検出信号を受け、所定の制御パラメータを用いて前記秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう前記電磁コイルを駆動制御する駆動制御手段（９１、９２）と、
前記電磁コイルに流れる電流値に応じた秤量信号を出力する秤量信号出力手段（７１）と、を有する電磁平衡式秤として構成され、
前記負荷付与手段が、
前記駆動制御手段に対して前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力する擬似負荷変動信号入力手段（１０１、１０２）と、を有し、前記擬似負荷変動信号を入力することで、前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の計量装置。
【請求項５】
前記負荷付与手段が、前記秤量手段の前記秤量台と一体的に移動する可動部を変位させることで前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与するアクチュエータからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の計量装置。
【請求項１】
被計量物（Ｗ）を載置する秤量台（３２）と、
前記秤量台に載置された被計量物Ｗの荷重に基づいて秤量信号を出力する秤量手段（２１）と、
前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与する負荷付与手段（１１０）と、
前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与したときの前記秤量手段からの秤量信号を記憶する秤量信号記憶手段（１１２）と、
予め前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与して前記秤量手段からの秤量信号を正常時秤量信号として秤量信号記憶手段に記憶させるとともに、診断時に前記負荷付与手段により前記秤量手段に負荷を付与して前記秤量手段からの秤量信号を秤量信号記憶手段に診断用秤量信号として記憶させ、前記正常時秤量信号と前記診断用秤量信号の波形を比較し、前記診断用秤量信号が異常値であるか否かを診断する異常診断手段（１１４）と、を備えたことを特徴とする計量装置。
【請求項２】
前記異常診断手段は、前記正常時秤量信号と前記診断用秤量信号の波形の波形形状または固有振動数を比較することを特徴とする請求項１に記載の計量装置。
【請求項３】
前記秤量手段に入力される外来振動成分を予め測定し、前記秤量手段が出力する秤量信号から前記外来振動成分を除去する外来振動除去手段（１１６）を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の計量装置。
【請求項４】
前記秤量手段が、
被計量物による荷重変化により前記秤量台の所定位置からの変位を検出する位置検出手段（８３）と、
前記荷重に対向する力を前記秤量台に与える電磁コイル（８４）と、
前記位置検出手段からの検出信号を受け、所定の制御パラメータを用いて前記秤量台の所定位置からの変位を抑制するよう前記電磁コイルを駆動制御する駆動制御手段（９１、９２）と、
前記電磁コイルに流れる電流値に応じた秤量信号を出力する秤量信号出力手段（７１）と、を有する電磁平衡式秤として構成され、
前記負荷付与手段が、
前記駆動制御手段に対して前記電磁コイルを駆動する擬似負荷変動信号を入力する擬似負荷変動信号入力手段（１０１、１０２）と、を有し、前記擬似負荷変動信号を入力することで、前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の計量装置。
【請求項５】
前記負荷付与手段が、前記秤量手段の前記秤量台と一体的に移動する可動部を変位させることで前記秤量信号を変動させる負荷を前記秤量手段に付与するアクチュエータからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の計量装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１７３１６６（Ｐ２０１２−１７３１６６Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３６１１３（Ｐ２０１１−３６１１３）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（３０２０４６００１）アンリツ産機システム株式会社 (238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（３０２０４６００１）アンリツ産機システム株式会社 (238)
【Ｆターム（参考）】
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