JPH0413934A - 重量制御式充填機械の重量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は１重量制御式充填機械の重量検出装置に関する
ものである。

従来の重量制御式充填機械の重量検出装置を第４図によ
り説明すると、（１）が荷重変換器で、同荷重変換器（
１）には、被測定物（充填液及び容器）の重量（求めよ
うとする重量）と被測定物を保持するための保持機構に
よる重Ｍ（初期重量）とを合計した重量Ｗが重量入力値
として加わる。この重量信号は荷重変換器（１）で電気
信号に変換され前置増幅器（２）で増幅された後、Ａ／
Ｄ変換器（６）に入力される。一方、演算ユニット（９
）は、Ａ／Ｄ変換器（６）からの出力信号に比例した信
号を入力としく（Ｘｉ）とし）、充填制御装置（５０）
から人力インターフェース（１２）を介して人力するタ
イミング信号（１１）が１のときは、同人力信号を初期
値（Ｘｉｎｉｔと称する）としてメモリ（１０）に記憶
し、タイミング信号（１１）が０のときは、０式による
演算を行い５重量値（Ｗｉ　と称する）を求め、これを
出力インターフェース（１５）を介して充填制御装置（
５０）へ計測重量（１４）として出力する。

Ｗｉ＝Ｋ　　・（Ｘｉ　−Ｘｉｎｉｔ）・・・・・・・
・・・■ここでＸ１ｎｉｔはメモリ（１０）に記憶され
ている初期値、には重量への変換係数である。

タイミング信号（１１）は、被測定物がない状態での適
当なタイミングで１にすることにより、その後の計測重
量（１４）は被測定物のみの重量として得られる。

上記第４図に示す重量制御式充填機械の重量検出装置の
検出重量範囲は、計測対象の被測定物の最大重量に初期
重量としての最大値を加算した値まで可能となるように
荷重変換器（１）と前置増幅器（２）とＡ／Ｄ変換器（
６）との信号レンジが調整され、且つ、計測に必要な分
解度が得られるだけのＡ／Ｄ変換器（６）の変換ビット
数が必要になる。

（発明が解決しようとする課題） 重量制御式充填機械では、１台の機械で制御する被測定
物（充填液及び容器）の１」標重量は１品種により異な
り、１０倍程度のワイドレンジが要求されている。また
被測定物を制御中、保持するだの保持機構による重量（
初期重量）は、目標重量または容器の形状により保持機
構の構造が変わることから、異なることが多いが、一般
的には。

１　ｋｇ〜１．５ｋｇになる。但し初期重量は、充填制
御上は不要な重量になる。

また充填制御に要求される精度は、目標重量に対する比
率で決まるが、その精度は厳しく、最近では、０．５％
程度になっている。精度を左右する要因は２種々考えら
れるが、演算ユニット（−般的にはＭＰＵ）を使用した
ディジタル制御方式の重量検出器では、検出分解度が大
きな要因になり高い精度を得るためには１目標重量に対
して１１０００　（０１％）程度の分解度が必要になっ
ている。

前記第４図に示す重量制御式充填機械の重量検出装置で
は、上記精度を満たずために、荷重検出器（１）と前置
増幅器（２）とＡ／Ｄ変換器（６）とにより行われる重
量検出からディジタル変換するまでの検出重量範囲の最
大値を、最大目標重量に最大初期値を加算した合計重量
以上に決めなければならない。またＡ／Ｄ変換器（６）
の分解能は、最小目標重量時の分解度を保証し、且つ、
検出範囲の最大値までをカバーできるように定める必要
がある。

例えば最小目標重量−２００ｇ、最大目標重量−２ｋｇ
、最大初期重量・］、　、　５　ｋｇ　、分解度・０．
１％とすると。

検出重量最大値・２０００　＋１５００＝３５００（ｇ
）Ａ／Ｄ変換器（６）の分解能・２００Ｘ０．００１／
３５００・１／１７５００ が必要になる。

以上のように従来の重量制御式充填機械の重量検出装置
では、不要な範囲の信号（初期型量分）まで分解能を設
定する要因になっている。また全目標重量を一元的に処
理しているため、目標である分解度（例では１／１００
０）に比較して非常に余分を分解能（例では１／１７５
００）をもつＡ／Ｄ変換器（６）を使用しなければなら
ず、Ａ／Ｄ変換器（６）に高精度のものを使用する必要
があって（Ａ／Ｄ変換器（６）にビット数の大きなもの
を使用する必要があって）１重量検出装置を高価にする
。また分解能を上げようとすればする程、　Ａ／Ｄ変換
器（６）までの回路の安定性を高くする必要があって１
回路構成、実装作業が面倒になるという問題があった。

本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その
目的とする処は、必要最小限のビット数のＡ／Ｄ変換器
を使用しても、広い範囲の目標重量に対して高い計測精
度を得られて、コストの低減実装面での作業簡略化を達
成できる重量制御式充填機械の重量検出装置を提供しよ
うとする点にある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために８本発明の重量制御式充填
機械の重量検出装置は、被測定物である充填液及び容器
の重量と同被測定物を保持する保持機構の重量とを合わ
せた重量を計測してその結果を電気信号に変換して出力
する荷重変換器（１）と、同荷重変換器（１）の出力信
号を入力する前置増幅器（２）と、同前置増幅器（２）
からの出力信号と後記Ｄ／Ａ変換器（８）からの出力信
号との差を演算してその結果を出力する減算器（３）と
、同減算器（３）からのゲインの異なる各出力信号を入
力する複数の増幅器（４ａ）　（４ｂ）・・・と、上記
前置増幅器（２）からの出力信号と上記各増幅器（４ａ
）　（４ｂ）・・・からの出力信号と後記演算ユニット
（９）からのセレクト信号とを入力する切換回路（５）
、と、同切換回路（５）の出力信号を入力するＡ／Ｄ変
換器（６）と、上記保持機構に被測定物が有るか否かを
検出してその結果得られた検出信号をタイミング信号（
１１）としてバスライン（１６）へ出力するとともに被
測定物の重量の計測重量（１４）を上記バスライン（１
６）から入力する充填制御装置（５０）と、上記バスラ
イン（１６）を介して信号を記憶するメモリ（１０）と
、後記演算ユニット（９）の指令信号に応じた電気信号
を上記減算器（３）に出力するＤ／Ａ変換器（８）と、
演算ユニット（９）とを有し、同演算ユニット（９）が
運転状態に応じて上記バスライン（１６）を介して上記
充填制御装置（５０）からタイミング信号（１１）と目
標重量（１３）とを読み込み、上記Ｄ／Ａ変換器（８）
の出力信号を指令し、上記切換回路（５）へ同切換回路
（５）の出力信号を決めるセレクト信号を出力し、上記
Ａ／Ｄ変換器（６）の出力信号を読み込み、上記バスラ
イン（１６）を介して上記充填制御装置（５０）に計測
重量（１４）を出力するように構成されている。

（作用） 本発明の重量制御式充填機械の重量検出装置は前記のよ
うに構成されており、荷重変換器により検出した被測定
物の重量と容器保持機構の重量とを合わせた重量から、
充填機の制御に不要な容器保持機構部の重量をキャンセ
ルして、被測定物だけの重量信号を演算し、これを製造
品種により変化する目標重量に対して最も精度が良くな
る計測レンジにより計測して、目標重量に対して−様な
重量計測精度を得るので、必要最小限のビット数のΔ／
Ｄ変換器を使用しても、広い範囲の目標重量に対して高
い計測精度を得られて、コストの低減。

実装面での作業簡略化が達成される。

（実施例） 次に本発明の重量制御式充填機械の重量検出装置を第１
図に示す一実施例により説明すると、（１）が荷重変換
器、（２）が前置増幅器、（３）が減算器。

（４ａ）（４ｂ）（４ｃ）　・・・が増幅器、（５）が
切換回路、（６）がＡ／Ｄ変換器、（７）がラッチ、（
８）がＤ／Ａ変換器、（９）が演算ユニット、　（１０
）がメモリ、　（１１）がタイミング信号、（１２）が
入力インターフェース、　（１３）が目標重量、　（１
４）が計測重量、　（１５）が出力インターフェース、
　（１６）がバスライン、　（５０）が充填制御装置で
ある。

次に前記第１図に示す重量制御式充填機械の重量検出装
置の作用を具体的に説明する。重量制御式充填機械では
、充填対象の品種（製造品種）が決定されると、製造品
種により決められた目標重量、容器形状にあう構造の容
器保持機構の重量が荷重変換器（１）に加えられる。ま
た製造品種を指示するための品種コードが充填制御装置
（５０）に入力される（この時点では、荷重変換器（１
）に加わる重量−は容器保持、機構による重量（初期重
量）のみである）。充填制御装置（５０）は１品種コー
ドが入力されると、予め記憶されている運転データの中
から９品種コードにより指定された目標重量データを選
びだして、目標重量（１３）へ出力する。

同時にタイミング信号（１１）に一定時間１を出力する
。演算ユニット（９）は、タイミング信号（１１）が１
に変化したことを検出すると５次の処理を順次実行する
。

（１）初期重量検出処理を行う。即ち、切換回路（５）
の入力（５Ａ）がＡ／Ｄ変換器（６）の入力になるゲイ
ン選択コード（ＣｏｄｅＯとする）をラッチ（７）に出
力する。この結果、　Ａ／Ｄ変換器（６）の入力信号は
前置増幅器（２）が出力する初期重量に相当する信号（
Ｅ　ｏ、とする）になる。Ａ／Ｄ変換器（６）はＥＯ４
に相当するディジタル信号を演算ユニット（９）に出力
する（Ｅ　ＯＡＤ　とする）。

（１１）次いで初期重量キャンセル処理を行う。即ち、
演算ユニッｉ〜（９）は＋Ｅ　ＯＡＤをＡ／Ｉ）変換器
（６）へ出力する。この結果、減算器（３）の人力（３
Ｂ）には、他の入力（３八）と同じ信号が入力され、減
算器（３）の出力がＯになる（初期型量分の出力がキャ
ンセルされる）。この時点以後から次の品種が選択され
るまで、　Ｄ／Ａ変換器（８）の入力はラッチ機能によ
りＥ。Ａ、に保持される。第２図において、へ／Ｄ変換
器（６）への入力が不連続になっているのはこの操作を
示している。

（ｉｉｉ　）次いでケイン選択コード及び重量変換係数
の検索処理を行・う。即ち、演算ユニット（９）は目標
重量（１３）を読め込み、同目標重量（１３）に対する
最適な計測範囲を予めメモリ（１０）に記憶している計
測範囲データテーブルを参照して求め、同計測範囲に対
応する増幅器（４）を選択するだめのゲイン選択コート
と重量変換係数を求める。計測範囲データテーブルの構
成例を次表に示した。

最大値最適な計測範囲は目標重量（１３）と計測範囲チ
ータテ−プルの中の計測範囲最大値とから容易に求める
ことができる。求めたゲイン選択コードをＣｏｄｅ　ｎ
ｌ　重量変換係数をＫｎとする。

（ｉｖ）次いでゲイン設定及び重量変換係数の記憶処理
を行う。即ち、演算ユニット（９）は、Ｃｏｄｅ　ｎを
ラック（７）へ出力する。この結果、目標重量に対して
最適になる計測範囲を有する増幅器（４）の出力が切換
回路（５）によりＡ／Ｄ変換器（６）の入力とし選択さ
れる。この時点以後から次の品種が選択されるまで、ラ
ッチ（７）の出力は、Ｃｏｄｅ　ｎが保持される。さら
に前記（ｉｉｉ　）項で求められた重量変換係数にとし
てメモリ（１０）に記憶される。

（ｖ）次いで計測重量の演算出力処理を行う。即ち、演
算ユニット（９）は、　Ａ／Ｄ変換器（６）が出力する
信号を読み込む（ＥｆＡｌｌとする）（Ｅ　；Ａｏの大
きさは、荷重変換器（］）の入力値Ｅ。１．とは異なる
）。さらにＥ　ｉＡＤ　とメモリ（１０）に記憶されて
いる重量変換係数にとから計測型量目・Ｋ−ＥｒＡｎを
演算し　これを出力インターフェース（１５）を介して
充填制御装置（５０）へ計測重量（１４）として出力す
る。

以上は、タイミング信号（１１）が１に変化したことを
検出したときの演算ユニット（９）の動作であるが、タ
イミング（１１）がそれ以外のときは、（■）の計測重
量の演算処理だけが実行される。第３図に演算ユニット
（９）の処理要領を示した。本実施例では、増幅器（４
）にゲインの異なる複数個の増幅器を使用したが、外部
からの指令によりゲインを変更できるプログラマブル増
幅器を使用することも可能である。

（発明の効果） 本発明の重量制御式充填機械の重量検出装置は前記のよ
うに荷重変換器により検出した被測定物の重量と容器保
持機構の重量とを合わせた重量から、充填機の制御に不
要な容器保持機構部の重量をキャンセルして、被測定物
だけの重量信号を演算し、これを製造品種により変化す
る目標重量に対して最も精度が良くなる計測レンジによ
り計測しで、目標重量に対して−様な重量計測精度を得
るので、必要最小限のビット数のＡ／Ｄ変換器を使用し
ても、広い範囲の目標重量に対して高い計測精度を得ら
れて、コストの低減、実装面での作業簡略化を達成でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の重量制御式充填機械の重量検出装置の
一実施例を示す系統図、第２図は増幅機及びＡ／Ｄ変換
器の計測範囲を示す説明図、第３図は演算ユニットの演
算フローチャート、第４図は従来の重量制御式充填機械
の重量検出装置を示す系統図である。 （１）・・・荷重変換器、（２）・・・前置増幅器、（
３）・・・減算器、　（４ａ）　（４ｂ）　（４ｃ）　
（４ｄ）　　・・・増幅器。 （５）・・・切換回路、（６）・・・Ａ／Ｄ変換器、（
７）・・・ラッチ、（８）・・・Ｄ／Ａ変換器、（９）
・・・演算ユニット　（１０）・・・メモリ、　（１１
）　　・・・タイミング信号、　（１２）　　・・・人
力インターフェース（１３）・・・目標重量、　（１４
）　　・・・計測重量、　（１５）・・・出力インター
フェース、　（１６）　　・・・バスライン、　（５０
）　　・・・充填制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定物である充填液及び容器の重量と同被測定物を保
   持する保持機構の重量とを合わせた重量を計測してその
   結果を電気信号に変換して出力する荷重変換器（１）と
   、同荷重変換器（１）の出力信号を入力する前置増幅器
   （２）と、同前置増幅器（２）からの出力信号と後記Ｄ
   ／Ａ変換器（８）からの出力信号との差を演算してその
   結果を出力する減算器（３）と、同減算器（３）からの
   ゲインの異なる各出力信号を入力する複数の増幅器（４
   ａ）（４ｂ）・・・と、上記前置増幅器（２）からの出
   力信号と上記各増幅器（４ａ）（４ｂ）・・・からの出
   力信号と後記演算ユニット（９）からのセレクト信号と
   を入力する切換回路（５）と、同切換回路（５）の出力
   信号を入力するＡ／Ｄ変換器（６）と、上記保持機構に
   被測定物が有るか否かを検出してその結果得られた検出
   信号をタイミング信号（１１）としてバスライン（１６
   ）へ出力するとともに被測定物の重量の計測重量（１４
   ）を上記バスライン（１６）から入力する充填制御装置
   （５０）と、上記バスライン（１６）を介して信号を記
   憶するメモリ（１０）と、後記演算ユニット（９）の指
   令信号に応じた電気信号を上記減算器（３）に出力する
   Ｄ／Ａ変換器（８）と、演算ユニット（９）とを有し、
   同演算ユニット（９）が運転状態に応じて上記バスライ
   ン（１６）を介して上記充填制御装置（５０）からタイ
   ミング信号（１１）と目標重量（１３）とを読み込み、
   上記Ｄ／Ａ変換器（８）の出力信号を指令し、上記切換
   回路（５）へ同切換回路（５）の出力信号を決めるセレ
   クト信号を出力し、上記Ａ／Ｄ変換器（６）の出力信号
   を読み込み、上記バスライン（１６）を介して上記充填
   制御装置（５０）に計測重量（１４）を出力するように
   構成されていることを特徴とした重量制御式充填機械の
   重量検出装置。