JP7228327B2 - 定量分注システム - Google Patents

Description

本開示は、定量分注システムに関し、より詳細には、供給装置と計量装置を備え、流体や粉粒体を定量ずつ量り取る、定量分注システムに関する。

従来、被計量物を供給する供給部としてのポンプと、被計量物を保持する保持部としての容器と、被計量物の重量を計量する計量部と、計量結果に基づいて供給部の動作を制御する制御部を備え、予め定められた供給目標重量値になった時に、供給部を停止させるように制御して、一定量の被計量物を量りとる、定量分注装置が知られている。

このような定量分注装置では、計量値が、供給目標重量値となった時に停止信号を生成し、供給部を停止すると、停止信号を生成してから実際に被計量物の供給が停止するまでの応答遅れ等により、供給量偏差が生じる。

例えば、特許文献１の定量分注システムでは、被計量物の供給が停止するまでの応答遅れにより生じる供給量の偏差を、流量および応答遅れ時間に基づいて算出し、これを補正重量として目標重量値から減算した値を、供給停止重量値とし、計量値が停止信号を生成してから、実際に被計量物の供給が停止するまでの応答遅れにより生じる供給誤差を補正している。

特開２００７－００３３４３号公報

しかし、さらなる検討により、供給量偏差は、停止制御から供給部の実際の停止までの応答遅れのみに起因するのではなく、供給部の停止位置から保持部までの間に存在する落差、計量装置の信号処理におけるフィルタ設定、および供給部から保持部に供給される際の供給圧力などにも起因することがわかった。なお、本明細書において、フィルタ設定とは、いわゆる応答特性の設定を意味するものである。

特許文献１に記載の定量分注システムでは、過量となる供給量偏差には対応できるが、不足となる供給量偏差には対応しておらず、これらの供給量偏差を考慮して、より精密に一定量を分注することができる定量分注システムが求められていた。

本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、計量装置のフィルタ設定と被計量物の供給圧力を考慮して、正確に供給目標重量の被計量物を量り取ることができる定量分注システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る定量分注システムは、被計量物を供給する供給装置と、前記供給装置から供給される被計量物を保持する保持部、前記保持部に供給された被計量物の荷重を検出する荷重センサ部、および前記荷重の検出結果から、被計量物の計量値を逐次算出し、前記供給装置の動作を制御する演算処理部を有する計量装置と、を備え前記演算処理部は、現在の計量値が、供給目標重量値から、前記供給装置を停止したときの計量値と最終計量値との偏差である停止計量値偏差を減じて算出する供給停止重量値以上となった時に、前記供給装置を停止するように制御し、前記停止計量値偏差は、前記供給装置が前記被計量物を供給する流量および供給圧力、並びに前記計量装置のフィルタ設定を考慮して算出されている。

上記態様において、前記計量装置が、記憶部を備え、前記演算処理部が、流量とフィルタ設定とをそれぞれ複数段階に変化させて、各段階の停止計量値偏差を測定し、流量および計量装置のフィルタ設定と停止計量値偏差との関係を算出して、前記記憶部に記憶するテストモードを実行するテストモード実行部を備え、前記演算処理部は、定量分注の実行時に、前記テストモード実行部において算出した流量および前記フィルタ設定と停止計量値偏差との前記関係に基づいて、供給停止重量値を算出してもよい。

また、上記態様において、前記流量および前記計量装置のフィルタ設定と前記停止計量値偏差との関係は、関数として記憶部に記憶されていてもよい。

また、上記態様において、前記流量および前記計量装置のフィルタ設定と前記停止計量値偏差との関係は、前記停止計量値偏差をδ、流量をＱ、フィルタ設定に関する係数をｂ，吐出圧力に関する係数をａと表した時に、式
δ（Ｑ）＝ａ・Ｑ^２＋ｂ・Ｑ
で表されてもよい。

また、上記態様において、前記計量装置は、アナログ制御部を備え、前記演算処理部はアナログ制御部を制御することにより、前記計量装置がアナログ制御により前記供給装置を制御してもよい。

上記態様にかかる定量分注システムによれば、計量装置のフィルタ設定と被計量物の供給圧力を考慮して、正確に供給目標重量の被計量物を量り取ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る定量分注システムの全体構成を示す図である。 同システムに係る計量装置の構成ブロック図である。 同システムに係る計量装置の演算処理部の機能ブロック図である。 同システムにおける、供給装置停止時の計量値の挙動を説明する図である。 同システムにおける、停止計量値偏差と、流量との関係を示す図である。 同システムにおける、近似後の停止計量値偏差と、流量との関係を示す図である。 同システムによる、流量関数演算の処理のフローチャートである。 同システムによる、テストモードの処理のフローチャートである。 同システムによる、定量分注の処理のフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施の形態）
（システムの全体構成）
図１は本発明の実施の形態に係る定量分注システム（以下、単に「システム」ともいう。）１の全体構成を示す図である。システム１は、本発明を、液体を被計量物として定量ずつ分注するシステムとして構成したものである。

システム１は、計量装置と、被計量物を供給する供給装置とを備える。本形態において、計量装置は、電子天びん１０である。また、供給装置は、所定の流量で、液体を供給するポンプ５０である。

電子天びん１０は、外観上、ポンプ５０から供給される液体を保持する保持部１０ａと、電子天びん本体１０ｂとを備える。電子天びん１０とポンプ５０とは、アナログ信号や接点信号を送信可能なケーブル７０で接続されている。保持部１０ａは、被計量物を受容する容器１２と、容器を載置する計量皿１４で構成されている。

ポンプ５０は、例えば弾力のあるチューブを外部からローラでつぶし、チューブ内の液体を絞り出すように作動する、ペリスタルティックポンプ等のチューブ式のポンプである。ポンプ５０の供給チューブ５２の一端５２ａは、タンク６０に貯留された液体の内部に配置され、他端５２ｂは、保持部１０ａの上方に配置されて、ポンプ５０の動作により、タンク６０内の液体が、保持部１０ａを構成する容器１２内に、設定された流量で供給されるようになっている。ポンプ５０は、電流値を制御量とするアナログ信号による流量の外部制御が可能に構成されている。

図２は、電子天びん１０の内部構造を示すブロック図である。電子天びん１０は、荷重センサ部２１、クロック部２２、Ａ／Ｄ変換部２３、演算処理部２４、記憶部２５、表示部２６、入力部２７、およびアナログ制御部２８を備える。

荷重センサ部２１は、被計量物を注入する容器１２を載置する計量皿１４を備え、被計量物の荷重を検出する、例えば電磁平衡式センサや、ロードセルを備える荷重検出機構である。荷重センサ部２１は、検出した荷重に対応するアナログ信号を出力する。

クロック部２２は、例えば水晶発振子を備えるクロック発生回路である。クロック部２２は、Ａ／Ｄ変換部２３および演算処理部２４に対して、一定間隔で基準時間信号を出力する。なお、Ａ／Ｄ変換部２３や演算処理部２４がクロック部２２に相当するものを内蔵している構成の場合は、クロック部２２を独立して設ける必要はない。

Ａ／Ｄ変換部２３は、Ａ／Ｄ変換回路を備えるＡ／Ｄ変換装置である。Ａ／Ｄ変換部２３は、クロック部２２からの基準時間信号に基づく一定間隔毎に、前記荷重センサ部２１から出力されたアナログの荷重信号を、デジタル変換して荷重データとする。

演算処理部２４は、例えばＭＰＵ（マイクロプロセッサ）である。演算処理部２４は、基本の動作として、Ａ／Ｄ変換部２３から出力された荷重データを、基準時間信号に基づく一定間隔毎に計量値Ｗ_(ｎ)に換算して最新の計量値Ｗ_(ｎ)を更新し、順次記憶部２５に記憶させる。記憶部２５は、ｎ個の記憶領域を備え、最新の計量値からＷ_(ｎ)，Ｗ_(ｎ-1),・・・Ｗ_(２)，Ｗ_(１)が記憶されており、計量値Ｗ_(ｎ)が更新されると、最も古い計量値Ｗ_(１)が破棄されて、新たにＷ_(ｎ)，Ｗ_(ｎ-1),・・・Ｗ_(２)，Ｗ_(１)が記憶される。

また、演算処理部２４は、ポンプ５０を制御するための制御信号をアナログ制御部２８に出力する。演算処理部２４の詳細な機能については後述する

記憶部２５は、例えば、ＲＡＭやフラッシュメモリ等の書き換え可能なメモリであり、演算処理部２４で用いられる種々のデータおよび計量値等の計算結果を記憶する。なお、記憶部が、ＭＰＵに内蔵されている構成の場合は、記憶部２５を独立して設ける必要はない。

表示部２６は、例えば液晶ディスプレイである。表示部２６は、計量結果などのデータおよびその他設定に必要な表示等を表示する。

入力部２７は、例えば押しボタン、キーボード、接点入力スイッチ等である。測定者は、入力部２７を介して、定量分注時のフィルタ設定および流量設定等の種々の設定や、定量分注の動作指示を入力することができる。

なお、表示部２６と、入力部２７とを一体的に構成して、タッチパネル式の入力部２７として設けてもよい。

アナログ制御部２８は、Ｄ／Ａ変換回路と、接点機構および出力機構を備える。アナログ制御部２８は、演算処理部２４からの制御信号をアナログ量である電流値の制御量に変換して、ケーブル７０を介してポンプ５０に出力する。具体的には、演算処理部２４から、分注開始の信号が入力されると、アナログ制御部２８は、接点をＯＮとしてポンプ５０の動作を開始させる。その後、設定された制御量で出力する。演算処理部２４から、ポンプ５０の動作停止の指示が入力されると、出力を０とし、ポンプ５０の動作を停止する。

ここで、演算処理部２４の詳細な機能について説明する。図３は、演算処理部２４の機能ブロック図である。演算処理部２４は、流量関数演算部４１、テストモード実行部４２および定量分注実行部４３を備える。各機能部は、プログラムにより実現されていてもよく、回路により実現されていてもよい。

流量関数演算部４１は、アナログ制御部２８から出力される制御量と、ポンプ５０により供給される被計量物の流量との関数を演算し、記憶部２５に記憶する。

テストモード実行部４２は、流量設定とフィルタ設定とをそれぞれ複数段階に変化させて、各段階において、ポンプ５０を停止した時の、計量値と、最終計量値との偏差（以下において、「停止計量値偏差」という。）を測定し、流量設定およびフィルタ設定と停止計量値偏差との関係を算出して、記憶部２５に記憶する、テストモードを実行する。

定量分注実行部４３は、設定された流量でポンプ５０の動作を制御し、荷重センサ部２１の荷重の検出結果から、被計量物の計量値を逐次算出し、現在の計量値が、供給目標計量値から停止計量値偏差を減じて算出する供給停止重量値以上となった時に、前記供給装置を停止するように制御して、被計量物の一定量の量り取りを実行する。

（停止計量値偏差について）
ここで、定量分注システム１の動作を説明する前に、停止計量値偏差について説明する。停止計量値偏差の原因としては、上述の通り、供給装置の停止制御から実際の停止までの供給装置の応答遅れ、供給装置の排出部から保持部までの落差、計量装置のフィルタ設定および供給装置から保持部への被計量物の供給圧力が関与している。

そこで、発明者らは、電子天びん１０のフィルタ設定および供給圧力の影響について詳細に検討した。

電子天びん１０は、測定環境に応じて表示の安定度を変更する、フィルタ設定を有する。表１に示すように、フィルタ設定が強いと（ＳＬＯＷの場合）、安定状態の最終計量値に到達する時間が長くなる。この結果、測定値表示までの時間が長くなるが、振動などの外乱の影響をうけても計量値がばらつきにくく安定する。一方フィルタ設定が弱いと（ＦＡＳＴの場合）、計量値が最終値に到達する時間は短くなる。この結果、早い読み取りが可能となるが、外乱の影響を受けやすく計量値は不安定になりやすい。

（実験１）
図４は、システム１を用いて、表１の２段階のフィルタ設定に関して、それぞれ、供給チューブ５２の排出口径を、表２に示すように２段階に変化させて、ポンプ５０を停止した際の計量値の挙動を測定した結果である。具体的には、供給装置の流量を１００ｇ／ｍｉｎと設定し、計量値が２０ｇに達した時に、供給装置を停止させた時の、供給装置停止後の計量値の挙動を測定した。

なお、流量が一定の場合、排出内径すなわち排出口の断面積を変化させることは、容器１２に液体を供給する際の供給圧力が変化することを意味する。

図４では、排出先端が同じであれば、フィルタ設定が強い方が、最終値が、過量となる量が多い。また、排出先端が細く、供給圧力が大きいと、一旦過量となった後に減少する。特に、フィルタ設定が弱く供給圧力が大きいと、過量にならずに不足になる。このことから、フィルタ設定は、過量となる方向の停止計量値偏差に関与し、供給圧力は、不足となる方向の停止計量値偏差に関与していることがわかる。

（実験２）
実験１と同様に、システム１を用いて、表１および表２に示すそれぞれ２段階のフィルタ設定および排出先端について、目標計量値で供給装置を停止させた後の最終計量値を、流量を４０ｇ／ｍｉｎ～１００ｇ／ｍｉｎに変化させて測定した。

図５は、実験２の結果を示す。図５においては、理論上の極点として、流量が０ｇ／ｍｉｎの場合には、停止計量値偏差が０であるものとして示す。

この結果、〇で示す排出先端が標準のもの、すなわち供給圧力が標準であるものは流量に比例して最終計量値が増大するが、△で示す排出先端が細いもの、すなわち供給圧力が高いものは、最終計量値は、流量が増大するにしたがって、２次曲線で減少する傾向が見られることがわかった。

したがって、停止計量値偏差δ（δ（Ｑ））は、供給圧力に関する係数ａと、フィルタ設定に関する係数ｂを用いて、下記式１のように流量Ｑの２次式で近似することができる。
δ（Ｑ）＝ａ・Ｑ^２＋ｂ・Ｑ ・・・（式１）

ここで、図５の結果から、係数ａ，ｂを求めると、それぞれ表３、表４の通りとなる。

式（１）に上記係数を当てはめると、図４の実験における停止計量値偏差δは、図６の通りとなり、良好に近似できていることがわかる。

このようにして得られる、停止計量値偏差δ（Ｑ）と、最終計量値Ｗｅから、最終計量値Ｗｅの被計量物を量り取るために、ポンプ５０の動作を停止する、供給停止重量値Ｗｓは、以下の式２により求めることができる。
Ｗｓ＝Ｗｅ－δ（Ｑ） ・・・（式２）

（システム１の動作）
１．流量関数の演算
システム１において、ポンプ５０の流量は電流値を制御量Ｃ_ｉとして、アナログ制御されるように構成されている。制御量Ｃ_ｉとポンプ５０の流量Ｑ_ｉとの関係は、ポンプ５０の装置またはチューブの太さ等により変わるため、流量Ｑ_ｉと制御量Ｃ_ｉとの相関関数（以下において、「流量関数」という。）を予め求めておく必要がある。図７は、流量関数演算部４１による、流量関数演算処理のフローチャートである。天びんによるポンプの制御量と、流量との関係を求め、そのポンプについての制御量Ｃ_ｉと流量Ｑ_ｉの関係を記憶する。

具体例として、制御量Ｃ_ｉを、アナログ出力の電流値として、表５に示すＣ_１～Ｃ_３の３段階で変化させた時のそれぞれの流量Ｑ_１～Ｑ_３を求め、関数として記憶する場合を説明する。

処理を開始すると、ステップＳ１０１で、流量関数演算部４１が、ｉ＝１として、ステップＳ１０２で、ポンプ５０の動作を開始し、制御量をＣ_ｉとする。

次に、ステップＳ１０３で、計量値が更新されたか否かを判断し、更新されるまで、処理を繰り返す。そして計量値が更新されたら（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４で、最新の計量値Ｗ_（ｎ）を記憶部２５に記憶する。

次に、ステップＳ１０５で、流量関数演算部４１が、以下の式３により、流量値Ｑ_（ｎ）を計算する。
Ｑ_（ｎ）＝［Ｗ_（ｎ）－Ｗ_{（ｎ－Ｘ）}］/ΔＴ ・・・（式３）
（ここで、Ｗ_（ｎ）は最新の計量値であり、Ｗ_{（ｎ－Ｘ）}は、最新の計量値よりＸ個前の計量値であり、ΔＴは最新の計量値とＸ個前の計量値との時間間隔である。）

次に、ステップＳ１０６で、流量関数演算部４１が、最新の流量値Ｑ_（ｎ）を記憶部２５に記憶する。

次に、ステップＳ１０７で、流量関数演算部４１は、ポンプ５０を制御量Ｃ _ｉ で動作開始してから流量を正しく計算できるようになる一定時間経過したかどうかを判断する。一定時間経過していない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻り、一定時間経過するまでステップＳ１０３～Ｓ１０７を繰り返す。このようにして、Ｗ_（ｎ），Ｗ_{（ｎ-1），}Ｗ_{（ｎ－２）}・・・およびＱ_（ｎ），Ｑ_（ｎ-1），Ｑ_（ｎ-2）・・・が、順次記憶部２５に記憶されていく。

一方、ステップＳ１０７で、一定時間経過した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８に移行して、流量関数演算部４１が、流量値Ｑ_（ｎ），Ｑ_（ｎ-1），Ｑ_（ｎ-2）・・・が安定したかどうかを判断する。流量値が安定したか否かの判断は、流量値Ｑ_（ｎ）と１つ前のＱ_（ｎ-1）との差が、所定の値以下になっているかどうかなどにより判断してもよい。

ステップＳ１０８において、流量値が安定していない場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ１０３に戻る。一方、流量値が安定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９で、流量関数演算部４１は、Ｑ_（ｎ）を、制御量Ｃ_ｉの時の流量Ｑ_ｉとして、記憶部２５に記憶させる。

次にステップＳ１１０で、流量関数演算部４１は、ポンプ５０の動作を停止する。

次にステップＳ１１１で、流量関数演算部４１は、ｉ＝ｉ＋１にインクリメントし、ステップＳ１１２で、ｉ＝ｉ_ｍａｘ＋１であるかどうかを判断する。ここでは、ｉ＝４であるかどうかを判断する。ｉ＝ｉ_ｍａｘ＋１でない場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ１０２に戻る。

一方、ステップＳ１１２で、ｉ＝ｉ_ｍａｘ＋１である場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１３で、流量関数演算部４１が、制御量Ｃ_ｉとその時の流量Ｑ_ｉから、制御量Ｃ_ｉと流量Ｑ_ｉの関係式（関数）を以下の通り求め、式５を記憶部２５に記憶させる。

任意の制御量Ｃ_ｘと対応する流量Ｑｘとの関係は、原理的には１次式で求められる。しかし、実際には、制御量Ｃ_ｘを大きくし、ポンプの回転数が大きくなると、チューブを押しつぶす/開放する時の応答が悪化することから、以下の式４のように、２次式で近似することとした。
Ｑｘ＝α・Ｃｘ^２＋β・Ｃｘ ・・・（式４）
このようにすれば、２点以上の制御量Ｃ_ｉについて、対応する流量Ｑ_ｉを求め、その値からα、βを求めれば、所望の流量Ｑ_Ｒにしたい時の制御量Ｃ_Ｒは、以下の式５により算出することができる。

２．テストモード
次にテストモードについて説明する。上述した通り、停止計量値偏差δは、流量Ｑの関数として表される。テストモードでは、実際の定量分注に先立って、複数のフィルタ設定Ｆ_ｐおよび複数の流量Ｑ_ｙについて、停止計量値偏差δと流量Ｑとの関係を測定し、その関係を記憶する。図８は、テストモードにおける処理のフローチャートである。

具体例として、表６の３段階のフィルタ設定に対して、それぞれ表７の３段階の流量について測定を行い、フィルタ設定Ｆｐ、停止計量値偏差δ _ｐｙ と流量Ｑｙとの関係を求める場合を説明する。

テストモードを開始すると、テストモード実行部４２が、ステップＳ２０１で、フィルタ設定パラメータｐをｐ＝１とし、ステップＳ２０２で、流量設定パラメータｙをｙ＝１とする。

次に、ステップＳ２０３で、テストモード実行部４２が、設定されたフィルタ設定パラメータｐに従って、フィルタ設定Ｆ_ｐを設定する。また、ステップＳ２０４で、流量関数演算部４１で算出した流量関数を用いて、設定された流量設定パラメータｙに従う流量Ｑ_ｙと対応する制御量Ｃ_ｙを算出し、制御量Ｃ_ｙでポンプ５０の動作を開始する。

次に、ステップＳ２０５で、テストモード実行部４２は、計量値が更新されたか否かを判断し、更新されるまで、処理を繰り返す。そして計量値が更新されたら（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０６で、最新の計量値Ｗ_（ｎ）を記憶部２５に記憶する。

次に、ステップＳ２０７で、テストモード実行部４２は、式３により、流量値Ｑ_（ｎ）を計算する。
Ｑ_（ｎ）＝［Ｗ_（ｎ）－Ｗ_{（ｎ－Ｘ）}］/ΔＴ ・・・（式３）
（ここで、Ｗ_（ｎ）は最新の計量値であり、Ｗ_{（ｎ－Ｘ）}は、最新の計量値よりＸ個前の計量値であり、ΔＴは最新の計量値とＸ個前の計量値との時間間隔である。）

次に、ステップＳ２０８で、テストモード実行部４２が、最新の流量値Ｑ_（ｎ）を記憶部２５に記憶する。

次に、ステップＳ２０９で、テストモード実行部４２は、制御量Ｃ_ｉでポンプ５０を動作開始してから流量を正しく計算できるようになる一定時間経過したかどうかを判断する。一定時間経過していない場合（Ｎｏ）、処理は、ステップＳ２０５に戻る。このようにして、Ｗ_（ｎ），Ｗ_{（ｎ-1），}Ｗ_{（ｎ－２）}・・・およびＱ_（ｎ），Ｑ_（ｎ-1），Ｑ_（ｎ-2）・・・が、順次記憶部２５に記憶されていく。

一方、ステップＳ２０９で、一定時間経過した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ２１０に移行して、テストモード実行部４２が、流量値Ｑ_（ｎ），Ｑ_（ｎ-1），Ｑ_（ｎ-2）・・・が安定したかどうかを判断する。流量値が安定したか否かの判断は、例えば、流量値Ｑ_（ｎ）と一つ前のＱ_（ｎ-1）との差が、所定の値以下になっているかどうかなどにより判断してもよい。

ステップＳ２１０において、流量値が安定しない場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ２０５に戻る。一方、流量値が安定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ２１１に移行して、テストモード実行部４２は、最新の計量値Ｗ_(ｎ)を、供給停止重量値Ｗｓとして記憶部２５に記憶させると同時に、ステップＳ２１２で、制御量を０として、ポンプ５０の動作を停止する。

次に、ステップＳ２１３で、テストモード実行部４２は、計量値が更新されたか否かを判断し、更新されるまで、処理を繰り返す。そして計量値が更新されたら（Ｙｅｓ）、ステップＳ２１４で、最新の計量値Ｗ_（ｎ）を記憶部２５に記憶する。

次に、ステップＳ２１５で、テストモード実行部４２は、ポンプ５０を動作開始してから一定時間経過したかどうかを判断する。一定時間経過していない場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ２１３に戻る。このようにして、計量値Ｗ_（ｎ），Ｗ_{（ｎ-1），}Ｗ_{（ｎ－２）}・・・が、順次記憶部２５に記憶されていく。

一方、ステップＳ２１５で、一定時間経過した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ２１６で、テストモード実行部４２は、計量値Ｗ_（ｎ），Ｗ_（ｎ-1），Ｗ_（ｎ-2）・・・が安定したかどうかを判断する。計量値が安定したか否かの判断は、例えば、計量値Ｗ_（ｎ）と一つ前のＷ_（ｎ-1）との差が、所定の値以下になっているかどうかなどにより判断してもよい。

ステップＳ２１６で、計量値が安定していない場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ２１３に戻る。一方、ステップＳ２１６で計量値が安定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ２１７で、テストモード実行部４２は、最新の計量値Ｗ_(ｎ)を、最終の計量値Ｗｅとして記憶部２５に記憶させる。

次に、ステップＳ２１８で、テストモード実行部４２は、式６を用いて停止計量値偏差δ_ｐｙを計算する。
δ_ｐｙ＝Ｗｅ－Ｗｓ ・・・（式６）
したがって、最終計量値Ｗｅは、すなわち、供給目標重量値Ｗａを意味するため、供給目標重量値Ｗａの被計量物を量り取るための供給停止重量値Ｗｓは、以下の式７を用いて計算することができることになる。
Ｗｓ＝Ｗａ－δ_ｐｙ ・・・（式７）

次に、ステップＳ２１９で、テストモード実行部４２は、フィルタ設定Ｆ_ｐ，流量Ｑ_ｙおよび停止計量値偏差δ_ｐｙを、関連付けて記憶部２５に記憶する。

次にステップＳ２２０で、テストモード実行部４２は、流量設定パラメータｙをｙ＝ｙ＋１にインクリメントし、ステップＳ２２１で、ｙ＝ｙ_ｍａｘ＋１であるかどうか、本具体例においてはｙ＝４であるかどうかを判断する。

流量設定パラメータｙが、ｙ＝ｙ_ｍａｘ＋１でない場合（Ｎｏ）、処理は、ステップＳ２０３に戻る。一方、流量設定パラメータｙがｙ＝ｙ_ｍａｘ＋１である場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ２２２に移行する。ステップＳ２２２で、テストモード実行部４２は、フィルタ設定パラメータｐをｐ＝ｐ＋１にインクリメントして、ステップＳ２２３で、ｐ＝ｐ_ｍａｘ＋１であるかどうか、即ち、具体例では、ｐ＝４であるかどうかを判断する。

フィルタ設定パラメータｐが、ｐ＝ｐ_ｍａｘ＋１でない場合（Ｎｏ）、処理は、ステップＳ２０２に戻る。一方、フィルタ設定パラメータｐが、ｐ＝ｐ_ｍａｘ＋１である場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ２２４で、テストモード実行部４２は、流量Ｑに対する計量値偏差δの測定結果から、各フィルタ設定における、流量Ｑ_Ｘから計量値偏差δ_Ｘを算出する近似式を式１の通り算出し、記憶部２５に記憶して、処理を終了する。このようにして、各フィルタ設定における、流量Ｑと停止計量値偏差δとの関係が記憶部２５に記憶される。

３．定量分注
次に、図９を参照しながら、システム１を用いた定量分注の処理について説明する。定量分注に先立って、上述した流量関数の演算とテストモードは実行されているものとする。

システム１は、定量分注を開始する際、ユーザは、供給目標重量値Ｗａと、所望の流量設定Ｑ_ｙを入力する。ここでは、流量設定パラメータｙをｙ＝lとする。指示の入力は、ドロップダウンリストからの選択、任意の値を入力する等により行うことができる。また、フィルタ設定Ｆｐは、天びんの設置環境（振動や風による影響）に応じて、例えば、ｐ＝ｍに、予め設定されている。

定量分注を開始すると、ステップＳ３０１で、定量分注実行部４３は、ユーザの指示に基づいて、流量設定パラメータｙをｙ＝ｌとする。

次にステップＳ３０２で、定量分注実行部４３は、予め設定されているフィルタ設定Ｆ_ｍを読み出す。

次に、ステップＳ３０３では、定量分注実行部４３は、ステップＳ３０１で設定された流量パラメータｐに従って流量Ｑ_ｌを設定し、流量関数演算部４１により得られた流量関数を用いて、流量Ｑ_ｌを制御量Ｃ_ｌに変換し、制御量Ｃ_ｌで、ポンプ５０の動作を開始させる。

次に、ステップＳ３０４で、定量分注実行部４３は、計量値が更新されたかどうかを判断する。更新されていない場合（Ｎｏ）再度ステップＳ３０４を繰り返す。更新された場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０５で、定量分注実行部４３は、最新の計量値Ｗ_（ｎ）を記憶部２５に記憶する。

次に、ステップＳ３０６で、定量分注実行部４３は、テストモード実行部４２により取得した、流量Ｑ_ｙと停止計量値偏差δ_ｐｙとの関係式より、ｐ＝ｍ，ｙ＝ｌの時の停止計量値偏差δ_ｐｙを算出し、最新の計量値Ｗ_（ｎ）と、供給目標重量値Ｗａから停止計量値偏差δ_ｍｌを減算した値、すなわち、供給停止重量値Ｗ_Ｓとを比較する。

最新の計量値Ｗ_（ｎ）が、供給停止重量値Ｗ_Ｓよりも小さい場合（Ｎｏ）、処理はステップＳ３０４に戻る。一方、ステップＳ３０６で、最新の計量値Ｗ_（ｎ）が、供給停止重量値Ｗ_Ｓ以上となった場合、ステップＳ３０７で、定量分注実行部４３が、ポンプ５０の動作を停止して、処理を終了する。このようにして、供給目標重量値Ｗａの被計量物を精密に分注することができる。

従来の定量分注装置においては、供給装置の停止制御から、実際に停止するまでの応答遅れおよび供給チューブの落差に基づく計量値の誤差を考慮して、供給停止重量値を設定していたが、天びんのフィルタ設定に応じて生じる測定系の応答遅れ、および供給圧力による停止計量値偏差は考慮されていなかった。特に、本実施の形態に係る定量分注システム１では、停止計量値偏差δを測定系の応答遅れおよび供給圧力を考慮して求めているので、より正確な一定量の量り取りが可能となる。

流量およびフィルタ設定に応じた停止計量値偏差δを用いる場合、同一ポンプであっても、流量およびフィルタ設定が変化すると、その度毎に停止計量値偏差δを求める必要がある。本実施の形態に係る定量分注システムによれば、複数のフィルタ設定Ｆ_ｐおよび複数の流量Ｑ_ｙについて、停止計量値偏差δと流量Ｑとの関係を測定し、その関係を記憶するテストモードを備え、そのテストモードにより得られた関係式を用いて、流量とフィルタ設定から停止計量値偏差δを算出しうるように構成したので、流量設定およびフィルタ設定を行うごとに、使用者が再度停止計量値偏差の算出および設定を行う必要がなく、使用者による設定の手間を省くことができる。

特に、本テストモードでは、停止計量値偏差δと流量Ｑの関係を、関数として記憶しているので、流量Ｑを連続して変化させる等の制御にも対応することができ、有利である。

また、本実施の形態に係る定量分注システム１は、計量装置である電子天びんに、接点出力・アナログ出力可能なアナログ制御部を備える構成としたので、供給装置であるポンプの動作始動・停止および流量を、外部制御部を介さずにアナログ制御することができる。電子天びんの制御部から直接デジタル制御する場合、別途、デジタル／アナログ変換が可能な外部制御機器を設けることが多い。チューブ式ポンプの比較的小型の供給装置では、アナログ制御によるものが多数であり、別途外部制御機器を設けると比較的高価のものとなる。したがって、システム１によれば、外部制御部は不要となり、あるいは安価なアナログ制御の供給装置を利用することができるので、システム全体としてのコストを低減することができる。

（変形例）
なお、上記実施の形態においては、電流値を制御量とするアナログ出力により、計量装置が供給装置を制御する例を示したが、供給装置は、アナログ出力により制御するものに限らず、デジタル信号により制御されるものであってもよい。

また、アナログ出力で制御する場合は、上記実施の形態のように、電流値を制御量として制御するものに限らず、電圧値を制御量としてもよい。

また、上記実施形態においては、最新の計量値Ｗ_（ｎ）が供給停止計量値Ｗｓ以上となった時に、供給装置を停止する構成としているが、最新の計量値Ｗ_（ｎ）と供給停止計量値Ｗｓとの差に、流量を変更するためのしきい値を設け、最新の計量値Ｗ（ｎ）が供給停止計量値Ｗｓとの差が、十分に大きい場合には、出力する制御量を増大させ、流量を増加させるように制御し、最新の計量値Ｗ_（ｎ）と供給停止計量値Ｗｓとの差が、停止計量値偏差δにある程度近づいた場合に、出力する制御量を低減し、流量を低減させて、最新の計量値Ｗ_（ｎ）と供給停止計量値Ｗｓとの差が、停止計量値偏差δ以下となった時（最新の計量値Ｗ_（ｎ）が供給停止計量値Ｗｓ以上となった時）に供給装置の動作を停止するように構成してもよい。このように、最新の計量値Ｗ_（ｎ）と供給停止計量値Ｗｓとの差に基づいて、流量即ち制御量を変化させることで、定量分注に要する時間を短縮することができる。

なお、上記実施形態においては、本発明を、液体を被計量物として定量ずつ分注するシステムとして構成した例を述べたが、被計量物は液体に限らず、粉粒体であってもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１ 定量分注システム
１０ 電子天びん（計量装置）
１０ａ 保持部
２１ 荷重センサ部
２４ 演算処理部
２８ アナログ制御部
４１ 流量関数演算部
４２ テストモード実行部
４３ 定量分注実行部
５０ ポンプ（供給装置）

Claims (5)

1. 被計量物を供給する供給装置と、
   前記供給装置から供給される被計量物を保持する保持部、
   前記保持部に供給された被計量物の荷重を検出する荷重センサ部、および
   前記荷重の検出結果から、被計量物の計量値を逐次算出し、前記供給装置の動作を制御する演算処理部を有する計量装置と、を備え
   前記演算処理部は、現在の計量値が、供給目標重量値から、前記供給装置を停止したときの計量値と最終計量値との偏差である停止計量値偏差を減じて算出する供給停止重量値以上となった時に、前記供給装置を停止するように制御し、
   前記停止計量値偏差は、前記供給装置が前記被計量物を供給する流量および供給圧力、並びに前記計量装置のフィルタ設定を考慮して算出されていることを特徴とする定量分注システム。
2. 前記計量装置が、記憶部を備え、
   前記演算処理部が、流量とフィルタ設定とをそれぞれ複数段階に変化させて、各段階の停止計量値偏差を測定し、流量および計量装置のフィルタ設定と停止計量値偏差との関係を算出して、前記記憶部に記憶するテストモードを実行するテストモード実行部を備え、
   前記演算処理部は、定量分注の実行時に、前記テストモード実行部において算出した流量および前記フィルタ設定と停止計量値偏差との前記関係に基づいて、供給停止重量値を算出することを特徴とする請求項１に記載の定量分注システム。
3. 前記流量および前記計量装置のフィルタ設定と前記停止計量値偏差との関係は、関数として記憶部に記憶されていることを特徴とする請求項２に記載の定量分注システム。
4. 前記流量および前記計量装置のフィルタ設定と前記停止計量値偏差との関係は、前記停止計量値偏差をδ、流量をＱ、フィルタ設定に関する係数をｂ，吐出圧力に関する係数をａと表した時に、式
   δ（Ｑ）＝ａ・Ｑ^２＋ｂ・Ｑ
   で表されることを特徴とする請求項２または３に記載の定量分注システム。
5. 前記計量装置は、アナログ制御部を備え、前記演算処理部はアナログ制御部を制御することにより、前記計量装置がアナログ制御により前記供給装置を制御することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の定量分注システム。

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