JPH0658243B2 - 特にばら荷用の差動配量秤を調整する方法及びこの方法を実行する差動配量秤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、秤量装置の出力信号を連続的に測定して記
憶し、搬送量を求めるためにこれ等の測定値を使用し、
目標値と実測値の比較により配量秤の排出レートないし
は搬送量を調整し、秤量装置の出力信号が設定された許
容範囲外となる乱れがある場合、この乱れを排除する処
置を講ずる、特にばら荷用の差動配量秤を調整する方法
に関する。更に、この発明は上記の方法を実行する差動
配量秤にも関する。

〔従来の技術〕

差動配量秤は貯槽から材料を重力計測により装填する原
理に従って動作する。このような差動配量秤の機械部分
は秤量装置から成り、この装置の上に、例えばスクリュ
ーコンベヤによりばら荷の流れを取り出せる貯槽が装備
されている。差動配量秤を調整すると、例えば貯槽の落
下重量が搬送量の所定目標値に一致するように、排出ス
クリューコンベヤの回転速度が調整される。

この方法では貯槽の重量変動を調整している。特に、搬
送量が少ない場合、比較的小さい信号変化から所要の調
整調整を決める必要がある。この結果は、例えば、配量
ユニットに無意識に接触すると、差動配量秤が非常に敏
感に反応することになる。信号処理に対抗処置が講じら
れてない場合、この接触は誤った配量を与える。

ドイツ特許第 27 54 527号明細書には、差動配量秤の急
激な信号の乱れを検出する装置が開示されている。ここ
では、排出時間が多数の時間間隔に分割されている。こ
れ等の時間間隔では、貯槽重量の抜取試料を検査する。
計算機がある一定時間間隔でこの時間間隔の間に受け取
ったサンプリング試料により実際の落下排出曲線の勾配
を検知して乱れを判別する。この勾配は先行する時間間
隔の間のサンプリング試料で算出された勾配と比較され
る。両方の勾配の比較が所定のしきい値より大きい差を
与える時、修正信号中のどんな変化、即ちどんな調整処
理も阻止される。その時、他の配量は乱れが終わるまで
容量計測的に行われる。

この方法には、目標値の変更によって差動値の運転上の
変更が乱れとならないないように応答敏感を調整する必
要があると言う難点がある。

この公知の装置では、複数の時間間隔で動作し、一定数
のサンプリング点が時間間隔を決めるので、次の時間間
隔が経過した時、初めて次の測定値を修正することが可
能になる。このことは必ず調整速度を低下させる。

〔発明の課題〕

この発明の課題は、従来技術の難点を排除し、簡単な手
段により差動配量秤を調整する方法を改良し、特にこの
方法を実行する配量秤を提供することにある。

〔課題を解決する手段〕

上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種類の方
法にあって、 秤量装置の出力信号Ｇの測定値Ｇ_ｉから秤量装置の次の
測定値の予測値 を形成し、形成された予測値 を次の実測値Ｇ_iと比較し、設定された許容範囲外の場
合、搬送量 の実測値が変化していないと想定して、最後の実測値Ｇ
_ｉを基礎にして次の測定値の新しい予測値を形成し、乱
れがあっても搬送量の調整を搬送量 の変化していない実測値で続行することによって解決さ
れている。

更に、上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた種
類の配量秤にあって、搬送量を調整する調整装置に修正
装置Ｋが前置接続され、この修正装置Ｋが濾波器Ｆ1,シ
フトレジスタＳＲ1,予測濾波器（予測器）Ｐ1,比較器Ｖ
1,評価装置ＡＵおよび秤量装置の出力信号Ｇをサンプリ
ングするサンプリング装置Ａ１を有し、秤量装置の出力
信号Ｇのサンプリング測定値Ｇ_ｉを濾波器Ｆ1,シフトレ
ジスタＳＲ1,予測濾波器Ｐ1,比較器Ｖ１および評価装置
ＡＵに導入し、濾波器Ｆ１が搬送量の実測値 を、また予測濾波器Ｐ１が秤量装置の出力信号の次の測
定値Ｇ_ｉの予測値 を出力し、比較器Ｖ１中で最後の測定値Ｇ_ｉと予測値 との間に許されない偏差ｅ_１を確認した時、シフトレジ
スタＳＲ１用の評価装置ＡＵが最後の測定値Ｇ_ｉと搬送
量 に基づき逆算された測定値を出力することによって解決
されている。

この発明による他の有利な構成は特許請求の範囲の従属
請求項に記載されている。

〔作用〕

この発明による方法では、過去の重量変化から、つまり
差動配量秤の過去の値から、貯槽の重量の次の測定値に
対する予測、または予測値を求めている。貯槽に外乱力
が作用しないなら、計算した予測値は新し実測値に正確
に一致する。外乱力がある場合には偏差が生じ、この偏
差が求まる。しかし、この望ましくない乱れは誤りを含
む測定値とそれに応じて逆算された秤量装置の出力信号
の測定値に基づき新しい予測値を求めて、この逆算から
生じる搬送量の変更されていない実測値を用いて調整を
続行することによって排除される。従って、この乱れは
作用を与えず、調整、積算および表示は、実際上この乱
れから影響を受けることなく行われる。

搬送量の目標値の変更は、特許請求の範囲第２項の構成
により算定できる。こうして、そのような変更は乱れと
して作用せず、調整を変更された目標値に迅速に合わす
ことができる。

〔実施例〕

この発明の実施例を図面に模式的に示し、以下により詳
しく説明する。

差動配量秤は種々の実施例で周知であるので、詳しく説
明しない。この発明は、秤量セルまたは他の適当な応力
測定装置上に支持されている周知の配量秤に使用でき
る。

第１図によると、秤量セルＷＺから来る測定信号Ｇは、
場合によって、増幅器ＶＳで増幅した後、サンプリング
回路Ａ１で継続的にサンプリングされる。サンプリング
後、測定すべき重量の個別離散値が得られる。この実測
値Ｇ_ｉはレジスタＲ1a中に記憶され、以下に記載する検
査の後、修正装置Ｋに導入される。この修正装置Ｋは実
質上デジタル濾波器Ｆ1,シフトレジスタＳＲ1,比較器Ｖ
1,評価装置ＡＵおよび記憶器ないしレジスタＲ1a, b, c
で構成されている。計算の基礎として測定値を濾波器Ｆ
1,予測濾波器Ｐ1,シフトレジスタＳＲ１等に入れる。シ
フトレジスタＳＲ１は長さがｎ−１であり、サンプリン
グ値のｎ−１個のサンプリング過去値、即ちＧ_i-1，Ｇ
_i-2・・・Ｇ_i-(n-1) を記憶する。実際のサンプリング
値Ｇ_ｉはシフトレジスタＲ1aに保管される。

測定値Ｇ_ｉとシフトレジスタＳＲ１の過去値は、濾波器
Ｆ１で瞬時搬送量 を算出して、予測濾波器Ｐ１で秤量セルの信号あるいは
貯槽重量または充填物重量Ｇの次のサンプリング値を予
測するために使用される。濾波器Ｆ１と予測濾波器Ｐ１
で計算処理を行って、測定値をシフトレジスタ中で一桁
ほど右にシフトさせる。値 は、例えばシフトレジスタＲ1bを介して実測値として目
標値と実測値を比較する調整器Ｒに導入される。値 は記憶器またはレジスタＲ1cに導入され、次の測定周期
で新しいサンプリング値Ｇ_i+1 と比較される。レジスタ
Ｒ1bとc は濾波器Ｆ１とＰ１にも組み込んでもよい。

濾波器Ｆ１と予測濾波器Ｐ１は同じように動作する。両
者はシフトレジスタ中に記憶されたｎ−１個の過去値Ｇ
_i-1，Ｇ_i-2・・・Ｇ_i-(n-1) および瞬時測定値Ｇ_ｉの重
みを付けた平均値形成を行う。シフトレジスタＳＲ１中
に記憶された値に掛け合わされる両方の濾波器の係数ａ
_j，ｂ_j（第１図のＦ１およびＰ１の公式を参照）はデジ
タル濾波技術の通常の方法(FIR-Filter),例えば最小自
乗誤差法に従って設定される。濾波器Ｆ１の出力端には
操作毎に搬送量の実測値 例えばキログラム／時間（kg/h）の値が出力し、予測濾
波器Ｐ１の出力端には秤量セル信号の次の測定値または
サンプリング値に対する予測値 が例えばキログラム（kg）で出力する。

上に述べた瞬時測定値Ｇ_ｉの検査では、先ずこの測定値
Ｇ_ｉがレジスタＲ1cに記憶された予測値 と比較される。この予測値 は予測濾波器Ｐ１の先行する計算サイクルあるいは測定
周期で形成される。この予測値 は新しい測定周期の初め毎に新し測定値Ｇ_ｉと共に比較
器Ｖ１に導入される。比較器Ｖ１では両方の値から例え
ば引算で偏差ｅ_１が形成される。この偏差ｅ_１は後で説
明する他の比較器Ｖ２′を介して偏差ｅとして評価装置
ＡＵに導入される。この評価装置ＡＵでは、例えば設定
装置Ｅにより偏差ｅの限界値または許容範囲ｅ_max が設
定される。偏差ｅが設定された限界値内にあれば、新し
い測定値Ｇ_ｉが上記のように評価される。

実際の偏差ｅが設定された限界値を越えると、シフトレ
ジスタＳＲ１が新たに差動する。即ち、新たに入力され
る。この場合、最後の瞬時測定値Ｇ_ｉから始まる。この
測定値と搬送量 の最後の値に基き、評価装置ＡＵ中ではシフトレジスタ
ＳＲ１の新しい値が逆算される。逆算された過去値Ｇ
_i-1,Ｇ_i-2・・・Ｇ_i-(n-1) と実測値Ｇ_ｉを用いて、乱
れのある場合、濾波器Ｆ１中で搬送量 の算出、および予測濾波器Ｐ１中で予測値 の予測が行われる。

第２図には秤量セルの信号またはサンプリングされた測
定値Ｇの乱れの時間経過がグラフにして示してある。測
定値１〜４では、実測値Ｇ_ｉと予測濾波器Ｐ１の各予測
値 が設定された許容範囲ｅ_max 内にあるので、修正装置Ｋ
は応答せず、調整装置Ｒは周知の方法で動作する。

乱れがあれば、予測値５^＊に実測値５が対立する。測定
値と予測値の偏差ｅが許容範囲外となるので、修正装置
が応答する。実測値５と瞬時搬送量 または以前の測定値４，３・・・の経過に基き、評価装
置ＡＵは値４′，３′・・・を逆算し、これ等の値をシ
フトレジスタＳＲ１に入れる、値４′，３′・・・は値
４，３・・・と偏差ｅから生じる。この操作により濾波
器Ｆ１の搬送量 の値は影響を受けず、第２図からも明なように、一定に
維持されている。測定値１，２，３，４・・・および
２′，３′，４′，５・・・でそれぞれ形成される二つ
の直線は平行である。予測濾波器Ｐ１は、シフトレジス
タＳＲ１の新しい値に基づき、しかも出力基本として実
測値Ｇ_ｉを用いて測定値６等の新しい予測値Ｇを算出す
る。

これ等の新しい予測値 と後続する測定サイクルで測定された実測値Ｇ_ｉが所定
の許容範囲内にある限り、調整は周知の方法で動作す
る。即ち、修正装置Ｋは応答しない。新しい乱れがある
と、例えば予測値１０^＊に実測値１０が対立すると、修
正装置Ｋが再び応答し、上記と同じ経過が生じる。この
場合、値９′，８′・・・の逆算と共に、これ等の値を
シフトレジスタに入れ、予測値１１を算出する等々。

前記の方法によって乱れの影響が極端に減少するか、あ
るいは一定のクラスの乱れが完全に排除される。第２図
の例は、連続運転で秤量器上に対象物を放出したり排除
することに相当する。この場合、乱れの影響はこの発明
により完全に排除される。調整、積算および表示は追跡
可能な推移なしに行われる。

この方法は説明したように応用できる。搬送量の目標値
の変更を行う場合にもこの方法の他の構成が生じる。

搬送量の目標値Ｗを変更する場合には、許容できる偏差
あるいは乱れの許容範囲を新しい目標値に合わせること
ができる。これには調整区間と測定値検出の時間特性を
計算に入れる必要がある。これは、第１図の中央部分に
区間シュミレーションＳを再現する回路装置中で調整区
間をシュミレーションすることによって行われる。

区間シュミレーションＳは、説明した修正装置Ｋのよう
に、一個のフィルタＦ2,シフトレジスタＳＲ2,予測漏波
器（予測器）Ｐ２および記憶器またはレジスタＲ2a, b,
cを有する。この装置は修正装置Ｋに似たように動作す
る。その場合、搬送量の目標値信号Ｗは先ず調整区間を
再現する積分器Ｊに導入され、次いでサンプリング回路
Ａ２中でサンプリングされ、目標測定値ＧＳ_ｉとして濾
波器Ｆ2,予測濾波器Ｐ２およびシフトレジスタＳＲ２に
導入される。図で積分器の前に付けた符号は実際の信号
変化、即ち秤量貯槽の重量の除去を計算に入れている。

濾波器Ｆ２の出力端には調整装置Ｒに導入する搬送量の
目標値 が出力する。予測濾波器Ｐ２の出力端には目標予測値 が出力する。この値は次の測定周期で目標測定値ＧＳ_ｉ
と比較するためにレジスタＲ2cに導入される。比較器Ｖ
２中で形成される偏差ｅ_２は目標値が変化すると生じる に相当するが、この偏差ｅ_２は比較器Ｖ２′に導入され
る。

搬送量の目標値Ｗが一定である限り、比較器Ｖ２中で偏
差は生じない。即ち比較器の出力信号ｅ_２は生じない。
目標値が変わると、比較器Ｖ１で生じたような偏差ｅ_１
に相当する偏差ｅ_２が比較器Ｖ２中で生じる。何故な
ら、修正装置あるいは予測濾波器Ｐ１も同じように測定
値と予測値の偏差を求めるからである。両方の偏差ｅ_１
とｅ_２は比較器Ｖ２′に導入され、そこで相殺し合うの
で、修正装置Ｋは目標値が変更されたため応答しない。
従って、運転で生じる目標値の変更を計算に入れる必要
なく、修正装置の応答感度を任意に調整できる。

調整装置Ｒは搬送量の実測値 と目標値 に対する比較回路と、配量ユニットの駆動用の駆動信号
Ｙを供給する修正調整装置ＫＲとで構成されている。比
較回路では、搬送量Ｗに対する所定の目標値信号と修正
装置Ｋで求めた実測値 が比較され、調整偏差（ｘ）として修正調整器に接続さ
れる。目標値信号 は、例えば区間シュミレーションＳの場合、上で説明し
たように、求めて予め指定できる。

更に、調整器には搬送量Ｗの目標値に対する信号が導入
される。搬送量信号Ｗと修正制御器中で形成される修正
値ｋとにより、説明する実施例では、装置を運転してい
るとき、排出レートまたは搬送量、例えば秤量貯槽の排
出スクリューコンベヤの回転速度に影響を与える駆動信
号Ｙが形成される。その場合、駆動装置、つまり、例え
ば排出スクリューコンベヤのモータは駆動信号に実際上
遅れなしに追従する。従って、目標値信号Ｗを前進調整
に使用できる。

説明した信号処理や調整は集積回路でハードウェヤ的に
も、マイクロプロセッサまたは電算機でソフトウェヤ的
にも実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、差動配量秤の場合、乱れの影響を排除する修正
装置の模式図面、 第２図、乱れとその排除を示すグラフ。 図中参照符号： Ｋ……修正装置 Ｓ……区間シュミレーション Ｒ……調整装置 Ｅ……設定装置 ＷＺ……秤量セル ＶＳ……増幅器 Ｊ……積分器 Ａ1,Ａ２……サンプリング回路 Ｆ1,Ｆ２……デジタル濾波器 Ｐ1,Ｐ２……予測濾波器 ＳＲ1,ＳＲ２……シフトレジスタ Ｒ1a，Ｒ2a……レジスタ Ｒ1b，Ｒ2b……レジスタ Ｒ1c，Ｒ2c……レジスタ Ｖ1,Ｖ2,Ｖ２′……比較器 ＡＵ……評価装置 ＫＲ……修正調整装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】秤量装置の出力信号を連続的に測定して記
   憶し、搬送量を求めるためにこれ等の測定値を使用し、
   目標値と実測値の比較により配量秤の排出レートないし
   は搬送量を調整し、秤量装置の出力信号が設定された許
   容範囲外となる乱れがある場合、この乱れを排除する処
   置を講ずる、特にばら荷用の差動配量秤を調整する方法
   において、秤量装置の出力信号（Ｇ）の測定値（Ｇ_i）
   から秤量装置の次の測定値の予測値 を形成し、形成された予測値 を次の実測値（Ｇ_i）と比較し、設定された許容範囲外
   の場合、搬送量 の実測値が変化していないと想定して、最後の実測値
   （Ｇ_i）を基礎にして次の測定値の新しい予測値を形成
   し、乱れがあっても搬送量の調整を搬送量 の変化していない実測値で続行することを特徴とする方
   法。
2. 【請求項２】搬送量の目標値を変更し、秤量装置の出力
   信号が許容範囲の外にある場合、測定値（Ｇ_ｉ）と予測
   値 の間の偏差を信号処理で補償または抑圧することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】秤量装置の出力信号（Ｇ）を、場合によっ
   て、増幅した後、サンプリングし、サンプリングした測
   定値（Ｇ_ｉ）をその都度レジスタ（Ｒ1a），濾波器（Ｆ
   1)，シフトレジスタ（ＳＲ1)，予測濾波器（予測器）
   （Ｐ1)，比較器（Ｖ1)および評価装置（ＡＵ）に導入
   し、比較器（Ｖ1)中で先ず最後にサンプリングした測定
   値（Ｇ）と予測濾波器（Ｐ1)中で先行測定サイクルのと
   き形成され、レジスタ（Ｒ1c）に入力される予測値 との間の比較を行い、その後、 a）偏差（ｅ₁）が設定された許容範囲（ｅ_max）内にあ
   る場合、シフトレジスタ（ＳＲ1)の過去値（Ｇ_i-1,Ｇ
   _i-2・・・Ｇ_i-(n-1)）と測定値（Ｇ_ｉ）とから、濾波器
   （Ｆ1)中で搬送量の実測値 を、また予測濾波器（Ｐ1)中で次の測定値（Ｇ_i+1）の
   予測値 を形成し、予測値（Ｇ）をレジスタ（Ｒ1c）に入れ、 b）偏差（ｅ₁）が設定された許容範囲（ｅ_max）外にあ
   る場合、評価装置（ＡＵ）を比較器（Ｖ1)で駆動し、評
   価装置（ＡＵ）がシフトレジスタ（ＳＲ1)を最後の実測
   値に基づき新しく算出した測定値に設定し、濾波器（Ｆ
   1)中に乱れる前と同じ搬送量 を形成し、予測濾波器（Ｐ1)中に最後の実測値（Ｇ）と
   搬送量 に対応する秤量装置の出力信号用の予測値 を発生し、レジスタＲ1cに入れる、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の方法。
4. 【請求項４】搬送量の目標値（Ｗ）を積算器（Ｊ）に導
   入し、積分器（Ｊ）の出力信号をサンプリングして目標
   測定値（ＧＳ_i）としてそれぞれレジスタ（２a)，濾波
   器（Ｆ2)，シフトレジスタ（ＳＲ2)，予測濾波器（予測
   器）（Ｐ2)および比較器（Ｖ2)に導入し、比較器（Ｖ2)
   中で最後にサンプリングした目標測定値（ＧＳ_i）と、
   予測濾波器（Ｐ2)中で先行測定サイクル中に形成され、
   レジスタ（Ｒ2c）に入れた目標予測値 との間の比較を行い、生じた偏差（ｅ₂）を他の比較器
   （Ｖ２′）に導入し、この他の比較器中で比較器（Ｖ1)
   からの偏差（ｅ₁）を用いて評価装置（ＡＵ）に導入す
   る偏差（ｅ）を形成し、シフトレジスタ（ＳＲ2）の過
   去値（ＧＳ_i-1,ＧＳ_i-2・・・ＧＳ_i-(n-1)）と目標測定
   値（ＧＳ_i）から、濾波器（Ｆ2)中で実測値 と比較するための搬送量の目標値 と予測濾波器（Ｐ2)中で目標予測値 とを形成し、この目標予測値をレジスタ（Ｒ2c）に入れ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項
   記載の方法。
5. 【請求項５】特に特許請求の範囲第１〜４項の方法を実
   行するため、貯槽と、貯槽から排出する品物用の排出装
   置と、貯槽や排出装置を支持する秤量装置と、貯槽また
   は排出装置から排出する品物の搬送量を調整する調整装
   置とを備え、特にばら荷用の差動配量秤において、 搬送量を調整する調整装置に修正装置（Ｋ）が前置接続
   され、この修正装置（Ｋ）が濾波器（Ｆ1)，シフトレジ
   スタ（ＳＲ1)，予測濾波器（予測器）（Ｐ1)，比較器
   （Ｖ1)，評価装置（ＡＵ）および秤量装置の出力信号
   （Ｇ）をサンプリングするサンプリング装置（Ａ1)を有
   し、秤量装置の出力信号（Ｇ）のサンプリング測定値
   （Ｇ_i）を濾波器（Ｆ1)，シフトレジスタ（ＳＲ1)，予
   測濾波器（Ｐ1)，比較器（Ｖ1)および評価装置（ＡＵ）
   に導入し、濾波器（Ｆ1)が搬送量の実測値 を、また予測濾波器（Ｐ1)が秤量装置の出力信号の次の
   測定値（Ｇ_i）の予測値 を出力し、比較器（Ｖ1)中で最後の測定値（Ｇ_i）と予
   測値 との間に許されない偏差（ｅ₁）を確認した時、シフト
   レジスタ（ＳＲ1)用の評価装置（ＡＵ）が最後の測定値
   （Ｇ_i）と搬送量 に基づき逆算された測定値を出力することを特徴する差
   動配量秤。
6. 【請求項６】修正装置（Ｋ）は区間をシュミレーション
   する装置（Ｓ）に接続し、このシュミレーション装置は
   後続するサンプリング装置（Ａ2)を備えた搬送量の目標
   値信号（Ｗ）の積分器（Ｊ），濾波器（Ｆ2)，シフトレ
   ジスタ（ＳＲ2)，予測濾波器（予測器）（Ｐ2)および比
   較器（Ｖ2)と（Ｖ2′）を有し、サンプリング装置（Ａ
   2)の信号を濾波器（Ｆ2)，シフトレジスタ（ＳＲ2)，予
   測濾波器（Ｐ2)および比較器（Ｖ2)に導入し、濾波器
   （Ｆ2)は実測値 と比較するため目標搬送量 に対する値を、また予測濾波器（Ｐ2)は次にサンプリン
   グされた目標値（ＧＳ_i）の目標予測値 を出力することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
   の差動配量秤。
7. 【請求項７】濾波器（Ｆ1,Ｆ2)と予測濾波器（Ｐ1,Ｐ2)
   には、それぞれレジスタ（Ｒ1a，Ｒ2a）が前置接続さ
   れ、他のレジスタ（Ｒ1b，Ｒ1c；Ｒ2b，Ｒ2c）が後置接
   続されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項ま
   たは第６項記載の差動配量秤。
8. 【請求項８】修正装置（Ｋ）および／または区間シュミ
   レーション（Ｓ）は計算機プログラムによって再現でき
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５〜７項のいずれ
   か１項に記載の差動配量秤。