計量装置
【課題】応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる計量装置を提供すること。
【解決手段】計量装置１は、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分をＢＰＦ１０３により抽出し、抽出された外来振動成分に対して位相補正部１０４により位相補正を行い、位相補正された外来振動成分に対して振幅補正部１０５により所定の感度比により振幅補正をし、これら位相補正部１０４および振幅補正部１０５により位相および振幅がそれぞれ調整された信号を、信号合成部１０８において、信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、逆位相で加算または同位相で減算することにより、信号処理手段７１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去するよう構成されている。
【解決手段】計量装置１は、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分をＢＰＦ１０３により抽出し、抽出された外来振動成分に対して位相補正部１０４により位相補正を行い、位相補正された外来振動成分に対して振幅補正部１０５により所定の感度比により振幅補正をし、これら位相補正部１０４および振幅補正部１０５により位相および振幅がそれぞれ調整された信号を、信号合成部１０８において、信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、逆位相で加算または同位相で減算することにより、信号処理手段７１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去するよう構成されている。
【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。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、荷重に応じた制御電圧を出力する制御電圧出力手段と、制御電圧に応じた電流で電磁コイルを駆動し、秤量台の所定位置からの変位を抑制する電流変換回路と、を備え、突発的な入力があった場合でも、電磁コイルに流れる電流を制御電圧に速やかに追従して変化させるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような計量装置は、生産ラインに組み込まれて設置されるため、他の生産設備等により起こる床振動や計量コンベアのローラやベルトによる低周期振動成分などが雑音成分として計量器の出力信号に定常的に重畳し、計量精度を悪化させる要因となっている。現状ではＬＰＦのカットオフ周波数を低くすることにより低周波成分を除去しているが、その場合応答性の悪化により計量時間が長くなり生産能力が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
また、計量装置において、運転中、温度や物品の残渣によるゼロ点ずれを補正するため物品投入間隔に応じてゼロセットが行われるが、計量と同様に低周波成分を除去するためには十分なＬＰＦを使用するため、ゼロセットにかかる時間が長くなり測定能力が低下し、また、物品の投入間隔が短いときにはゼロセットがされ難くなっているという問題があった。
【０００５】
そこで、振動成分の逆位相成分を生成して同期センサにより周期振動を除去するようにした計量装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６８０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような従来の計量装置にあっては、周期的な振動しか除去することができず、また、別途同期用センサが必要であるという問題があった。
【０００８】
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、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる計量装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る計量装置は、順次投入される被計量物を所定の搬送条件で秤量台上を搬送する搬送手段と、被計量物による荷重変化による前記秤量台の所定位置からの変位を検出し変位検出信号を出力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変位検出信号を受け、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、前記位置検出手段からの変位検出信号から該変位検出信号に残存する外来振動成分を抽出する抽出手段と、前記抽出された外来振動成分に対して位相補正を行う位相補正手段と、前記位相補正された外来振動成分に対して所定の感度比により振幅補正する振幅補正手段と、前記秤量信号出力手段が出力する秤量信号に対して、前記振幅補正された外来振動成分を、逆位相で加算または同位相で減算し、秤量信号から外来振動成分を除去する信号合成手段と、前記信号合成手段からの秤量信号を受け被計量物の計量値を算出する計量手段と、前記計量手段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の良否を判定する良否判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、位置検出手段からの変位検出信号から該変位検出信号に残存する外来振動成分が抽出手段により抽出され、抽出された外来振動成分に対して位相補正手段および振幅補正手段により位相および振幅の補正がそれぞれ行われ、この信号が秤量信号出力手段が出力する秤量信号に対して、信号合成手段により逆位相で加算または同位相で減算し秤量信号から外来振動成分が除去される。このため、秤量信号を取得すると同時に外来振動成分の抽出が行われるので、従来のように外来振動成分の算出のために遅延時間が生じることがなく、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去することができる。また、秤量信号を取得すると同時に外来振動成分の抽出が行われるので、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる。
【００１１】
したがって、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る計量装置は、前記振幅補正手段が用いる感度比を予め複数記憶する感度比記憶手段と、前記秤量台上に被計量物がないときに、前記信号合成手段からの秤量信号を受け、前記感度比記憶手段が複数記憶する感度比のうち前記信号合成手段からの秤量信号に残存する外来振動成分が最も少なくなる感度比を選択し前記振幅補正手段に設定および更新する感度比設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、最適な感度比が感度比設定手段により感度比記憶手段から選択されて振幅補正手段に設定されるので、信号合成手段からの秤量信号に残存する外来振動成分を最小化することができる。
【００１４】
また、本発明に係る計量装置は、前記抽出手段、前記位相補正手段、前記振幅補正手段が、互いに異なる複数の帯域毎にそれぞれ複数設けられることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、帯域の異なる複数の外来振動成分を信号合成手段により除去することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセット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】
【００１７】
【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および制御手段の要部を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る計量装置の秤量手段および制御手段の要部の好適な例を示す図である。
【図６】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る計量装置の被計量物通過時の秤量手段の荷重変化および外来振動成分を示す図であり、（ｂ）は、秤量信号および外来振動成分を示す図であり、（ｃ）は、抽出された外来振動成分を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【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して変位検出信号を出力する位置センサ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からの変位検出信号に基づいてさお８２が平衡を保つよう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の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の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変換器からのデジタル秤量信号（図示せず）を受けるデ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の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。
【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】
また、総合制御部７は、ＢＰＦ１０３、位相補正部１０４、振幅補正部１０５、信号合成部１０８を備えている。
【００４３】
ＢＰＦ１０３は、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分を抽出するものであり、帯域通過フィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）から構成されている。なお、位置センサ８３からの変位検出信号には、サーボ制御部９１の制御性能の限界等により残存するため、位置センサ８３の出力信号から振動成分を検出することが可能となっている。
【００４４】
位相補正部１０４は、ＢＰＦ１０３により抽出された外来振動成分に対して位相補正を行うようになっている。秤量信号と位置センサ８３の出力信号との間にはサーボ制御により位相差が生じているため、位相補正部１０４は、振動成分の帯域におけるサーボ制御の位相特性を考慮して、変位検出信号から抽出した外来振動成分の位相補正を行っている。
【００４５】
振幅補正部１０５は、位相補正部１０４により位相補正された外来振動成分に対して所定の感度比により振幅補正をするようになっている。このように、位相補正部１０４および振幅補正部１０５は、後段の信号合成部１０８において信号処理手段７１からの秤量信号に含まれる外来振動成分を除去するための信号の位相および振幅をそれぞれ調整するようになっている。
【００４６】
信号合成部１０８は、信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、振幅補正部１０５により振幅補正された外来振動成分を、逆位相で加算または同位相で減算することにより、信号処理手段７１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去するようになっている。
【００４７】
また、総合制御部７は、図４に示すように、振幅補正部１０５が用いる感度比を予め複数記憶する感度比記憶部１０７と、信号合成部１０８からの秤量信号を受け、感度比記憶部１０７が複数記憶する感度比のうち信号合成部１０８からの秤量信号に残存する外来振動成分が最も少なくなる感度比を選択し振幅補正部１０５に設定および更新する感度比設定部１０６とを備えている。感度比設定部１０６は、秤量コンベア３２上に被計量物Ｗがないときに、振幅補正部１０５の感度比を設定および更新するようになっている。秤量コンベア３２上の被計量物Ｗの有無の判別は、例えば、搬入センサ４からの検知信号、秤量手段２１からの秤量信号、または、位置センサ８３からの変位検出信号に基づいて行われる。
【００４８】
なお、図４では、ＢＰＦ１０３、位相補正部１０４、振幅補正部１０５がそれぞれ１つずつ設けられているが、図５に示すように、ＢＰＦ１０３、位相補正部１０４、振幅補正部１０５が、高帯域用、中帯域用、低帯域用等、互いに異なる複数の帯域毎にそれぞれ複数設けられるように構成すると、帯域の異なる複数の外来振動成分を信号合成部１０８により除去することができ好適である。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
次に、本実施の形態に係る計量装置１の動作を説明する。
【００５２】
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により搬送されている間にその重量が秤量手段２１により秤量される。秤量手段２１からの秤量信号は信号処理手段７１により所定の信号処理条件に基づいて信号処理されて信号処理済の秤量信号となり、計量手段７２は、この信号処理済の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。ここで、秤量コンベア３２に加わる荷重は、図６（ａ）に示すように、被計量物Ｗによる荷重Ｌａと、他の生産設備等により起こる床振動やベルトコンベア１４のローラやベルトによる外来振動による荷重Ｌｂとが混ざったものとなる。また、秤量手段２１からの秤量信号は、図６（ｂ）に示すように、被計量物Ｗによる荷重Ｌａの変化に応じた信号Ｓａと、外来振動による荷重Ｌｂに応じた信号Ｓｂとが混ざったものとなる。このため、仮に、秤量手段２１からの秤量信号に基づいて計量手段７２で被計量物Ｗの計量値を算出すると、その計量値は誤差を含んだものとなってしまう。
【００５３】
そこで、本実施の形態の計量装置１では、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分をＢＰＦ１０３により抽出し、抽出された外来振動成分に対して位相補正部１０４により位相補正を行い、位相補正された外来振動成分に対して振幅補正部１０５により所定の感度比により振幅補正をし、これら位相補正部１０４および振幅補正部１０５により位相および振幅がそれぞれ調整された信号を、信号合成部１０８において、信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、逆位相で加算または同位相で減算することにより、信号処理手段７１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去する。ここで、図６（ｃ）において、信号Ｓｂは、ＢＰＦ１０３により抽出された外来振動成分を示し、信号Ｓｂ´は、位相補正部１０４、振幅補正部１０５により位相および振幅が調整された信号を示している。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態に係る計量装置１は、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分をＢＰＦ１０３により抽出し、抽出された外来振動成分に対して位相補正部１０４により位相補正を行い、位相補正された外来振動成分に対して振幅補正部１０５により所定の感度比により振幅補正をし、これら位相補正部１０４および振幅補正部１０５により位相および振幅がそれぞれ調整された信号を、信号合成部１０８において、信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、逆位相で加算または同位相で減算することにより、信号処理手段７１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去するよう構成されている。
【００５５】
この構成により、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分がＢＰＦ１０３により抽出され、抽出された外来振動成分に対して位相補正部１０４および振幅補正部１０５により位相および振幅の補正がそれぞれ行われ、この信号が信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、信号合成部１０８により逆位相で加算または同位相で減算し秤量信号から外来振動成分が除去される。このため、秤量信号を取得すると同時に外来振動成分の抽出が行われるので、従来のように外来振動成分の算出のために遅延時間が生じることがなく、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去することができる。また、秤量信号を取得すると同時に外来振動成分の抽出が行われるので、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる。
【００５６】
したがって、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る計量装置１は、振幅補正部１０５が用いる感度比を予め複数記憶する感度比記憶部１０７と、秤量コンベア３２上に被計量物Ｗがないときに、信号合成部１０８からの秤量信号を受け、感度比記憶部１０７が複数記憶する感度比のうち信号合成部１０８からの秤量信号に残存する外来振動成分が最も少なくなる感度比を選択し振幅補正部１０５に設定および更新する感度比設定部１０６と、を備えたことを特徴とする。
【００５８】
この構成により、最適な感度比が感度比設定部１０６により感度比記憶部１０７から選択されて振幅補正部１０５に設定されるので、信号合成部１０８からの秤量信号に残存する外来振動成分を最小化することができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、ＢＰＦ１０３、位相補正部１０４、振幅補正部１０５が、互いに異なる複数の帯域毎にそれぞれ複数設けられることを特徴とする。
【００６０】
この構成により、帯域の異なる複数の外来振動成分を信号合成部１０８により除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係る計量装置は、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセット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】
【００６２】
１ 計量装置
３ 搬送部（搬送手段）
７ 総合制御部
１４ ベルトコンベア（搬送手段）
２１ 秤量手段
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
９６ Ａ／Ｄ変換器
９７ フィルタ
１０１ 増幅器
１０２ Ａ／Ｄ変換器
１０３ ＢＰＦ（抽出手段）
１０４ 位相補正部（位相補正手段）
１０５ 振幅補正部（振幅補正手段）
１０６ 感度比設定部（感度比設定手段）
１０７ 感度比記憶部（感度比記憶手段）
１０８ 信号合成部（信号合成手段）
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。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、荷重に応じた制御電圧を出力する制御電圧出力手段と、制御電圧に応じた電流で電磁コイルを駆動し、秤量台の所定位置からの変位を抑制する電流変換回路と、を備え、突発的な入力があった場合でも、電磁コイルに流れる電流を制御電圧に速やかに追従して変化させるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような計量装置は、生産ラインに組み込まれて設置されるため、他の生産設備等により起こる床振動や計量コンベアのローラやベルトによる低周期振動成分などが雑音成分として計量器の出力信号に定常的に重畳し、計量精度を悪化させる要因となっている。現状ではＬＰＦのカットオフ周波数を低くすることにより低周波成分を除去しているが、その場合応答性の悪化により計量時間が長くなり生産能力が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
また、計量装置において、運転中、温度や物品の残渣によるゼロ点ずれを補正するため物品投入間隔に応じてゼロセットが行われるが、計量と同様に低周波成分を除去するためには十分なＬＰＦを使用するため、ゼロセットにかかる時間が長くなり測定能力が低下し、また、物品の投入間隔が短いときにはゼロセットがされ難くなっているという問題があった。
【０００５】
そこで、振動成分の逆位相成分を生成して同期センサにより周期振動を除去するようにした計量装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６８０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような従来の計量装置にあっては、周期的な振動しか除去することができず、また、別途同期用センサが必要であるという問題があった。
【０００８】
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、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる計量装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る計量装置は、順次投入される被計量物を所定の搬送条件で秤量台上を搬送する搬送手段と、被計量物による荷重変化による前記秤量台の所定位置からの変位を検出し変位検出信号を出力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変位検出信号を受け、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、前記位置検出手段からの変位検出信号から該変位検出信号に残存する外来振動成分を抽出する抽出手段と、前記抽出された外来振動成分に対して位相補正を行う位相補正手段と、前記位相補正された外来振動成分に対して所定の感度比により振幅補正する振幅補正手段と、前記秤量信号出力手段が出力する秤量信号に対して、前記振幅補正された外来振動成分を、逆位相で加算または同位相で減算し、秤量信号から外来振動成分を除去する信号合成手段と、前記信号合成手段からの秤量信号を受け被計量物の計量値を算出する計量手段と、前記計量手段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の良否を判定する良否判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、位置検出手段からの変位検出信号から該変位検出信号に残存する外来振動成分が抽出手段により抽出され、抽出された外来振動成分に対して位相補正手段および振幅補正手段により位相および振幅の補正がそれぞれ行われ、この信号が秤量信号出力手段が出力する秤量信号に対して、信号合成手段により逆位相で加算または同位相で減算し秤量信号から外来振動成分が除去される。このため、秤量信号を取得すると同時に外来振動成分の抽出が行われるので、従来のように外来振動成分の算出のために遅延時間が生じることがなく、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去することができる。また、秤量信号を取得すると同時に外来振動成分の抽出が行われるので、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる。
【００１１】
したがって、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る計量装置は、前記振幅補正手段が用いる感度比を予め複数記憶する感度比記憶手段と、前記秤量台上に被計量物がないときに、前記信号合成手段からの秤量信号を受け、前記感度比記憶手段が複数記憶する感度比のうち前記信号合成手段からの秤量信号に残存する外来振動成分が最も少なくなる感度比を選択し前記振幅補正手段に設定および更新する感度比設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、最適な感度比が感度比設定手段により感度比記憶手段から選択されて振幅補正手段に設定されるので、信号合成手段からの秤量信号に残存する外来振動成分を最小化することができる。
【００１４】
また、本発明に係る計量装置は、前記抽出手段、前記位相補正手段、前記振幅補正手段が、互いに異なる複数の帯域毎にそれぞれ複数設けられることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、帯域の異なる複数の外来振動成分を信号合成手段により除去することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセット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】
【００１７】
【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および制御手段の要部を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る計量装置の秤量手段および制御手段の要部の好適な例を示す図である。
【図６】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る計量装置の被計量物通過時の秤量手段の荷重変化および外来振動成分を示す図であり、（ｂ）は、秤量信号および外来振動成分を示す図であり、（ｃ）は、抽出された外来振動成分を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【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して変位検出信号を出力する位置センサ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からの変位検出信号に基づいてさお８２が平衡を保つよう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の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の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変換器からのデジタル秤量信号（図示せず）を受けるデ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の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。
【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】
また、総合制御部７は、ＢＰＦ１０３、位相補正部１０４、振幅補正部１０５、信号合成部１０８を備えている。
【００４３】
ＢＰＦ１０３は、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分を抽出するものであり、帯域通過フィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）から構成されている。なお、位置センサ８３からの変位検出信号には、サーボ制御部９１の制御性能の限界等により残存するため、位置センサ８３の出力信号から振動成分を検出することが可能となっている。
【００４４】
位相補正部１０４は、ＢＰＦ１０３により抽出された外来振動成分に対して位相補正を行うようになっている。秤量信号と位置センサ８３の出力信号との間にはサーボ制御により位相差が生じているため、位相補正部１０４は、振動成分の帯域におけるサーボ制御の位相特性を考慮して、変位検出信号から抽出した外来振動成分の位相補正を行っている。
【００４５】
振幅補正部１０５は、位相補正部１０４により位相補正された外来振動成分に対して所定の感度比により振幅補正をするようになっている。このように、位相補正部１０４および振幅補正部１０５は、後段の信号合成部１０８において信号処理手段７１からの秤量信号に含まれる外来振動成分を除去するための信号の位相および振幅をそれぞれ調整するようになっている。
【００４６】
信号合成部１０８は、信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、振幅補正部１０５により振幅補正された外来振動成分を、逆位相で加算または同位相で減算することにより、信号処理手段７１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去するようになっている。
【００４７】
また、総合制御部７は、図４に示すように、振幅補正部１０５が用いる感度比を予め複数記憶する感度比記憶部１０７と、信号合成部１０８からの秤量信号を受け、感度比記憶部１０７が複数記憶する感度比のうち信号合成部１０８からの秤量信号に残存する外来振動成分が最も少なくなる感度比を選択し振幅補正部１０５に設定および更新する感度比設定部１０６とを備えている。感度比設定部１０６は、秤量コンベア３２上に被計量物Ｗがないときに、振幅補正部１０５の感度比を設定および更新するようになっている。秤量コンベア３２上の被計量物Ｗの有無の判別は、例えば、搬入センサ４からの検知信号、秤量手段２１からの秤量信号、または、位置センサ８３からの変位検出信号に基づいて行われる。
【００４８】
なお、図４では、ＢＰＦ１０３、位相補正部１０４、振幅補正部１０５がそれぞれ１つずつ設けられているが、図５に示すように、ＢＰＦ１０３、位相補正部１０４、振幅補正部１０５が、高帯域用、中帯域用、低帯域用等、互いに異なる複数の帯域毎にそれぞれ複数設けられるように構成すると、帯域の異なる複数の外来振動成分を信号合成部１０８により除去することができ好適である。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
次に、本実施の形態に係る計量装置１の動作を説明する。
【００５２】
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により搬送されている間にその重量が秤量手段２１により秤量される。秤量手段２１からの秤量信号は信号処理手段７１により所定の信号処理条件に基づいて信号処理されて信号処理済の秤量信号となり、計量手段７２は、この信号処理済の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。ここで、秤量コンベア３２に加わる荷重は、図６（ａ）に示すように、被計量物Ｗによる荷重Ｌａと、他の生産設備等により起こる床振動やベルトコンベア１４のローラやベルトによる外来振動による荷重Ｌｂとが混ざったものとなる。また、秤量手段２１からの秤量信号は、図６（ｂ）に示すように、被計量物Ｗによる荷重Ｌａの変化に応じた信号Ｓａと、外来振動による荷重Ｌｂに応じた信号Ｓｂとが混ざったものとなる。このため、仮に、秤量手段２１からの秤量信号に基づいて計量手段７２で被計量物Ｗの計量値を算出すると、その計量値は誤差を含んだものとなってしまう。
【００５３】
そこで、本実施の形態の計量装置１では、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分をＢＰＦ１０３により抽出し、抽出された外来振動成分に対して位相補正部１０４により位相補正を行い、位相補正された外来振動成分に対して振幅補正部１０５により所定の感度比により振幅補正をし、これら位相補正部１０４および振幅補正部１０５により位相および振幅がそれぞれ調整された信号を、信号合成部１０８において、信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、逆位相で加算または同位相で減算することにより、信号処理手段７１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去する。ここで、図６（ｃ）において、信号Ｓｂは、ＢＰＦ１０３により抽出された外来振動成分を示し、信号Ｓｂ´は、位相補正部１０４、振幅補正部１０５により位相および振幅が調整された信号を示している。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態に係る計量装置１は、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分をＢＰＦ１０３により抽出し、抽出された外来振動成分に対して位相補正部１０４により位相補正を行い、位相補正された外来振動成分に対して振幅補正部１０５により所定の感度比により振幅補正をし、これら位相補正部１０４および振幅補正部１０５により位相および振幅がそれぞれ調整された信号を、信号合成部１０８において、信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、逆位相で加算または同位相で減算することにより、信号処理手段７１が出力する秤量信号から外来振動成分を除去するよう構成されている。
【００５５】
この構成により、位置センサ８３からの変位検出信号からこの変位検出信号に残存する外来振動成分がＢＰＦ１０３により抽出され、抽出された外来振動成分に対して位相補正部１０４および振幅補正部１０５により位相および振幅の補正がそれぞれ行われ、この信号が信号処理手段７１が出力する秤量信号に対して、信号合成部１０８により逆位相で加算または同位相で減算し秤量信号から外来振動成分が除去される。このため、秤量信号を取得すると同時に外来振動成分の抽出が行われるので、従来のように外来振動成分の算出のために遅延時間が生じることがなく、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去することができる。また、秤量信号を取得すると同時に外来振動成分の抽出が行われるので、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる。
【００５６】
したがって、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセットすることができる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る計量装置１は、振幅補正部１０５が用いる感度比を予め複数記憶する感度比記憶部１０７と、秤量コンベア３２上に被計量物Ｗがないときに、信号合成部１０８からの秤量信号を受け、感度比記憶部１０７が複数記憶する感度比のうち信号合成部１０８からの秤量信号に残存する外来振動成分が最も少なくなる感度比を選択し振幅補正部１０５に設定および更新する感度比設定部１０６と、を備えたことを特徴とする。
【００５８】
この構成により、最適な感度比が感度比設定部１０６により感度比記憶部１０７から選択されて振幅補正部１０５に設定されるので、信号合成部１０８からの秤量信号に残存する外来振動成分を最小化することができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る計量装置１では、ＢＰＦ１０３、位相補正部１０４、振幅補正部１０５が、互いに異なる複数の帯域毎にそれぞれ複数設けられることを特徴とする。
【００６０】
この構成により、帯域の異なる複数の外来振動成分を信号合成部１０８により除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係る計量装置は、応答性に影響を与えず低周波振動成分を除去できるとともに、高速に精度良く計量およびゼロセット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】
【００６２】
１ 計量装置
３ 搬送部（搬送手段）
７ 総合制御部
１４ ベルトコンベア（搬送手段）
２１ 秤量手段
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
９６ Ａ／Ｄ変換器
９７ フィルタ
１０１ 増幅器
１０２ Ａ／Ｄ変換器
１０３ ＢＰＦ（抽出手段）
１０４ 位相補正部（位相補正手段）
１０５ 振幅補正部（振幅補正手段）
１０６ 感度比設定部（感度比設定手段）
１０７ 感度比記憶部（感度比記憶手段）
１０８ 信号合成部（信号合成手段）
Ｗ 被計量物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次投入される被計量物（Ｗ）を所定の搬送条件で秤量台（３２）上を搬送する搬送手段（１４）と、
被計量物による荷重変化による前記秤量台の所定位置からの変位を検出し変位検出信号を出力する位置検出手段（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変位検出信号を受け、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、
前記位置検出手段からの変位検出信号から該変位検出信号に残存する外来振動成分を抽出する抽出手段（１０３）と、
前記抽出された外来振動成分に対して位相補正を行う位相補正手段（１０４）と、
前記位相補正された外来振動成分に対して所定の感度比により振幅補正する振幅補正手段（１０５）と、
前記秤量信号出力手段が出力する秤量信号に対して、前記振幅補正された外来振動成分を、逆位相で加算または同位相で減算し、秤量信号から外来振動成分を除去する信号合成手段（１０８）と、
前記信号合成手段からの秤量信号を受け被計量物の計量値を算出する計量手段（７２）と、
前記計量手段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の良否を判定する良否判定手段（７６）と、を備えたことを特徴とする計量装置。
【請求項２】
前記振幅補正手段が用いる感度比を予め複数記憶する感度比記憶手段（１０７）と、
前記秤量台上に被計量物がないときに、前記信号合成手段からの秤量信号を受け、前記感度比記憶手段が複数記憶する感度比のうち前記信号合成手段からの秤量信号に残存する外来振動成分が最も少なくなる感度比を選択し前記振幅補正手段に設定および更新する感度比設定手段（１０６）と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の計量装置。
【請求項３】
前記抽出手段、前記位相補正手段、前記振幅補正手段が、互いに異なる複数の帯域毎にそれぞれ複数設けられる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１】
順次投入される被計量物（Ｗ）を所定の搬送条件で秤量台（３２）上を搬送する搬送手段（１４）と、
被計量物による荷重変化による前記秤量台の所定位置からの変位を検出し変位検出信号を出力する位置検出手段（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変位検出信号を受け、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、
前記位置検出手段からの変位検出信号から該変位検出信号に残存する外来振動成分を抽出する抽出手段（１０３）と、
前記抽出された外来振動成分に対して位相補正を行う位相補正手段（１０４）と、
前記位相補正された外来振動成分に対して所定の感度比により振幅補正する振幅補正手段（１０５）と、
前記秤量信号出力手段が出力する秤量信号に対して、前記振幅補正された外来振動成分を、逆位相で加算または同位相で減算し、秤量信号から外来振動成分を除去する信号合成手段（１０８）と、
前記信号合成手段からの秤量信号を受け被計量物の計量値を算出する計量手段（７２）と、
前記計量手段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の良否を判定する良否判定手段（７６）と、を備えたことを特徴とする計量装置。
【請求項２】
前記振幅補正手段が用いる感度比を予め複数記憶する感度比記憶手段（１０７）と、
前記秤量台上に被計量物がないときに、前記信号合成手段からの秤量信号を受け、前記感度比記憶手段が複数記憶する感度比のうち前記信号合成手段からの秤量信号に残存する外来振動成分が最も少なくなる感度比を選択し前記振幅補正手段に設定および更新する感度比設定手段（１０６）と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の計量装置。
【請求項３】
前記抽出手段、前記位相補正手段、前記振幅補正手段が、互いに異なる複数の帯域毎にそれぞれ複数設けられる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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７３２４８（Ｐ２０１２−１７３２４８Ａ）
【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２０１１−３８２４４（Ｐ２０１１−３８２４４）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（３０２０４６００１）アンリツ産機システム株式会社 (238)
【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２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（３０２０４６００１）アンリツ産機システム株式会社 (238)
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