JP2001005947A

JP2001005947A - ワーク排出計数装置

Info

Publication number: JP2001005947A
Application number: JP11173256A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Matsuzaki; 利行松崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ワーク排出部において架橋現象を起こすことな
くワークを連続的に排出することが可能であり、また排
出されるワーク数を高精度で迅速に計数することが可能
なワーク排出計数装置を提供する。【解決手段】多数のワーク２を貯留するワーク貯留槽３
と，ワーク貯留槽３の底部に設けたワーク排出ノズル４
と，ワーク貯留槽３の底部に存在するワーク２を流動化
させるための加圧流体を噴射する加圧流体噴射ノズル
５，６と，加圧流体噴射ノズル５，６に加圧流体を供給
する管路を開閉する開閉弁７，８と，ワーク排出ノズル
４から排出されたワーク２の通過を検知する非接触式セ
ンサー９と，非接触式センサー９からの検知信号回数を
積算して排出されたワークの計数値を表示するカウンタ
ー１０と，カウンター１０の計数値が所定の設定値に達
したときに、前記開閉弁７，８を閉止する制御装置１１
とを備えたことを特徴とするワーク排出計数装置１であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワーク排出計数装置
に係り、特にワーク排出部において架橋現象を起こすこ
となくワークを連続的に排出することが可能であり、ま
た排出されるワーク数を高精度で迅速に計数することが
可能なワーク排出計数装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多量の固体の部品材料などのワークを一
定量ずつ計量して排出する装置として、ホッパーなどの
ワーク貯留槽の底部排出口に開閉ゲートやスクリューフ
ィーダー，ロータリーフィーダーなどを一体に組み付け
たワーク排出計数装置が広く用いられている。

【０００３】しかしながら、上記ワーク排出計数装置に
おいては、開閉ゲートの開閉操作およびフィーダーの回
転数の調整によってワークの排出速度や排出量の制御を
行っているため、ワークの排出数を正確に把握すること
は困難であった。すなわち、ゲートの開閉信号やフィー
ダーの回転の停止信号を発信しても応答遅れがあり、排
出量を正確に設定することは困難であり、もとよりワー
ク排出量を高精度に計数することも困難であった。

【０００４】また、ワークが開閉ゲートにかみ込まれた
り、フィーダーによって大きな衝撃力が作用するため、
ワークが損傷し易くなる問題点があった。

【０００５】また、ベアリング用ボールなどの球形のワ
ーク（製品）をホッパーなどの貯留槽から排出しようと
する場合には、貯留槽の排出口近傍などにおいて、ワー
ク同士が重なり合って、それより上方のワーク圧力を支
持する力が発生してワークが閉塞を起こす架橋現象（ブ
リッジング）を生じ易い。このブリッジングが生じる
と、ワークを排出口から排出することが困難になり、仮
に開閉ゲートまたはフィーダーが正常に動作してもワー
クの連続的な排出が不可能になる。

【０００６】上記ブリッジングを解消する対策として貯
留槽内面を平滑にしたり、貯留槽に振動を付与したり、
貯留物を機械的に撹拌して架橋（ブリッジング）を破壊
する方式などが採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在ま
でに採用されている上記方式では、いずれもワーク排出
部の動作機構が複雑化し、また排出装置の製造コストも
大幅に高価になる問題点があった。また、ブリッジング
が発生する毎に製造ラインを停止して排出装置を復旧す
る必要があり、保守管理に多大な労力を要する問題点も
あった。

【０００８】また、ワークが軽量で絶縁物質であるファ
インセラミックス等で形成された球状のベアリングボー
ルである場合には、ワーク自体が硬脆材であり、割れ易
いなどの種々の制約条件があることからワークの数量を
計数する方式としては、ワークの製品重量を基準とした
天秤方式が一般的に採用されている。

【０００９】しかしながら、上記天秤方式では製品重量
を基準としているため、特にワークの径が小さく、また
重量も極微小である場合には、その計数値の誤差率が大
きくなり、所定数量に対して安全率を掛けて排出量を増
量換算する必要があるため、製品歩留りが低下する原因
のひとつとなっていた。また計数操作の自動化が困難で
あり、計数作業に長時間を要するとともに、計数精度が
低下し易い問題点もあった。

【００１０】すなわち、ワーク排出計数装置において、
ワーク排出機構部を可及的に簡素な構成とし、保守管理
を容易にして、装置価格も安価に抑制するとともに、計
数時のカウント誤差率を低減して計数の信頼性を高め、
高い精度で迅速に計数を可能とすることが解決すべき大
きな課題となっている。

【００１１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、ワーク排出部において架橋現象を起こす
ことなく、ワークを連続的に排出することが可能であ
り、また排出されるワーク数を高精度で迅速に計数する
ことが可能なワーク排出計数装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るワーク排出計数装置は、多数のワーク
を貯留するワーク貯留槽と，ワーク貯留槽の底部に設け
たワーク排出ノズルと，ワーク貯留槽の底部に存在する
ワークを流動化させるための加圧流体を噴射する加圧流
体噴射ノズルと，加圧流体噴射ノズルに加圧流体を供給
する管路を開閉する開閉弁と，ワーク排出ノズルから排
出されたワークの通過を検知する非接触式センサーと，
非接触式センサーからの検知信号回数を積算して排出さ
れたワークの計数値を表示するカウンターと，カウンタ
ーの計数値が所定の設定値に達したときに、前記開閉弁
を閉止する制御装置とを備えたことを特徴とする。

【００１３】ここで上記ワーク貯留槽としては、底部方
向に断面積が縮小するような勾配を有する円筒形ホッパ
ーや角錐形ホッパーが好適である。特に、ホッパー内壁
面を平滑にしたり、対向する内壁面を非対称形にするこ
とにより、ワークのブリッジングを効果的に防止するこ
とができる。

【００１４】また、貯留したワークの堆積圧力を支持す
る仕切板をワーク貯留槽の内壁に傾斜して固着すること
により、堆積圧力が仕切板に作用するため、ワークのブ
リッジングをより効果的に防止することが可能になる。

【００１５】また、ワーク排出ノズルはワーク貯留槽底
部に接続され、貯留槽内に貯留堆積したワークを１個ず
つ排出するためのノズルである。特に、ワークが球状セ
ラミックスボールである場合には、このワーク排出ノズ
ルの内径はワークの直径の１．０５〜１．２倍の範囲で
あることが好ましい。このワーク排出ノズルの内径が上
記範囲内であれば、各ワークはワーク排出ノズル内にお
いてひっかかりを生じることなく円滑に１個ずつ順次排
出される。なお、上記排出ノズルの内径がワークの直径
の１．２倍を超えると、２個以上のワークが塊った状態
で排出される場合があり、非接触式ンサーでのワークの
計数誤差が増加し、計数装置の精度が低下してしまう。

【００１６】さらに、加圧流体噴射ノズルは、ワーク貯
留槽の底部に存在するワークを流動化させる加圧流体を
噴射する第１の加圧流体噴射ノズルと，流動化したワー
クをワーク排出ノズル方向に案内する加圧流体を噴射す
る第２の加圧流体噴射ノズルとから構成するとよい。

【００１７】ここで、上記加圧流体としては、ワークを
流動化させることが可能であれば、特に限定されるもの
ではなく、空気，窒素ガス，不活性ガスなどの気体や水
などの液体が使用できる。特に空気が好適である。

【００１８】前記のように少なくとも２系列の加圧流体
噴射ノズルを、ワーク貯留槽内への流体噴射角度が異な
るように配置することにより、第１の加圧流体噴射ノズ
ルから噴射された加圧流体によって流動化したワーク
を、第２の加圧流体噴射ノズルから噴射された別の加圧
流体によってワーク排出ノズル方向に円滑に移送するこ
とができ、ブリッジングの発生を効果的に防止すること
ができる。

【００１９】また、ワーク貯留槽底部においてブリッジ
ングが発生した場合においても、一方の噴射ノズルから
噴射する流体量を変化させることにより、ブリッジング
を解消することができる。

【００２０】さらに、上記第１および第２の加圧流体噴
射ノズルとは異なった取付角度を有する第３の加圧流体
噴射ノズルを設け、異なる方向から加圧流体を噴射する
ことにより、ブリッジングの破壊をより確実に実施する
ことができる。

【００２１】加圧流体を供給する管路を開閉する開閉弁
としては特に形式は限定されないが、開閉動作の応答が
迅速な電磁開閉弁が好適である。

【００２２】一方、ワーク排出ノズルから１個ずつ排出
されたワークの通過を検知する非接触式センサーも、特
に形式は限定されないが、光電素子を使用した光電式セ
ンサーが好適である。この光電式センサーは、検出光を
横切るワークによって変化する光強度の変化を電気信号
に変換してワークの通過を検出するものである。

【００２３】上記ワーク排出ノズルの下端と、ワークの
通過を検知する非接触式センサーとの間に、ワークの長
さ以上の間隙を設けることにより、ワーク排出ノズルの
下端から順次排出されたワークの間隔が拡がった状態で
各ワークが非接触式センサーを通過するため、センサー
が各ワークの通過を正確に検知することができる。

【００２４】制御装置は、カウンターの計数値が所定の
設定値に達したときに警報を発する警報器を備えること
が好ましい。なお警報としてはブザーなどの音声信号や
ランプ表示などの光信号を使用することが可能である。
制御装置は、例えば、目標計数値を設定する設定器と，
設定器の目標計数値とカウンターのワーク通過数とを比
較する比較器と，比較器における計数値と通過数との差
異がゼロになったときに開閉弁を閉止する信号を発信す
る発信器とを備える。またカウンターにて示されるワー
ク通過数が所定の目標計数値（設定値）に達しない段階
で、ワークが一定時間以上にわたって非接触式センサー
を通過しない場合に警報を発するように構成してもよ
い。

【００２５】上記構成に係るワーク排出計数装置によれ
ば、ワーク貯留槽の底部に存在するワークを、加圧流体
噴射ノズルからの加圧流体によって流動化させているた
め、ワーク排出部においてワークに架橋現象が発生する
ことが少なく、ワーク排出部における閉塞がなくワーク
を連続的に、かつ円滑に排出することができる。

【００２６】また、ワークの排出停止動作は、ワークを
流動化させる加圧流体を供給する開閉弁の閉動作によっ
て瞬時に達成されるため、ワークの実際の排出数と目標
とする設定数とのずれが小さく、排出されるワーク数を
高精度かつ迅速に測定することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に本発明の一実施例について添
付図面を参照して、より具体的に説明する。図１は本発
明に係るワーク排出計数装置の一実施例を示す断面図で
ある。

【００２８】すなわち、本実施例に係るワーク排出計数
装置１は、多数の球状のワーク２を貯留するホッパー形
のワーク貯留槽３と，ワーク貯留槽３の底部に設けたワ
ーク排出ノズル４と，ワーク貯留槽３の底部に存在する
ワーク２を流動化させるための加圧流体としての空気を
噴射する加圧流体噴射ノズル５，６と，加圧流体噴射ノ
ズル５，６にそれぞれ加圧流体としての空気を供給する
管路を開閉する開閉弁としての電磁弁７，８と，ワーク
排出ノズル４から排出されたワーク２の通過を検知する
非接触式センサーとしての光電式センサー９と，この非
接触式センサー９からの検知信号回数を積算して排出さ
れたワーク２の計数値を表示するカウンター１０と，カ
ウンター１０の計数値が所定の設定値に達したときに、
前記開閉弁を閉止する制御装置１１とを備えて構成され
る。

【００２９】また、上記加圧流体噴射ノズルは、ワーク
貯留槽３の底部に存在するワーク２を流動化させる加圧
空気を噴射する第１の加圧流体噴射ノズル５と，流動化
したワーク２をワーク排出ノズル４方向に案内する加圧
空気を噴射する第２の加圧流体噴射ノズル６との２系統
の加圧空気配管系から構成されている。なお、第２の加
圧流体噴射ノズル６は、ワーク貯留槽３の側面部に開口
するように装着されているが、その開口から噴射された
加圧空気をワーク排出ノズル４方向に案内するためのガ
イド筒１２が側面部に固着されている。

【００３０】また、前記ワーク貯留槽３の内部には、貯
留したワーク２の堆積圧力を支持する仕切板１３，１４
がワーク貯留槽３の内壁に傾斜して固着されている。

【００３１】さらに、制御装置１１は、カウンター１０
の計数値が所定の設定値に達したときに警報を発する警
報器１５を備えている。また、図示は省略するが、制御
装置１１は、目標計数値を設定する設定器と，設定器の
目標計数値とカウンター１０のワーク通過数とを比較す
る比較器と，比較器における計数値と通過数との差異が
ゼロになったときに開閉弁を閉止する信号を発信する発
信器とを備える。またカウンター１０にて示されるワー
ク通過数が所定の目標計数値（設定値）に達しない段階
で、ワーク２が一定時間以上にわたって非接触式センサ
ー９を通過しない場合に警報を発するように構成されて
いる。

【００３２】さらに、ワーク排出ノズル４の下端と、ワ
ーク２の通過を検知する非接触式センサー９との間に、
ワーク２の直径ｄの１．０９〜１．１０倍の間隙Ｈを設
けている。

【００３３】また、ワーク２は窒化けい素（Ｓｉ
_３Ｎ_４）焼結体から成る球状セラミックスボールであ
り、ワーク排出ノズル４の内径Ｄはワーク２の直径ｄの
１．０９〜１．１０倍の範囲に調整されている。

【００３４】上記ワーク排出計数装置を使用して所定数
のワークを排出させる操作は、以下の手順に従って実施
される。

【００３５】すなわち直径ｄのＳｉ_３Ｎ_４から成る球状
のセラミックスボールをワーク２としてワーク貯留槽
（ホッパー）３に投入する。投入されたセラミックスボ
ール２は、仕切板１３，１４に沿って堆積する。このと
き、セラミックスボール２の堆積圧力は部分的に仕切板
１３，１４によって支持されるため、セラミックスボー
ル２の全堆積圧力が、ワーク貯留槽３の底部に集中して
作用することがない。したがって、セラミックスボール
２の全堆積圧力が直接的にワーク排出ノズル４に作用す
ることはない。

【００３６】そして、電磁弁７，８が閉止した状態にお
いては、加圧空気によるセラミックスボール２の流動化
が起こらないため、セラミックスボール２はワーク排出
ノズル４の１次側にてブリッジングを起こしており、排
出されることはない。

【００３７】次に、電磁弁７を開動作せしめて第１の加
圧流体噴射ノズル５から加圧空気を吹き込むと、ワーク
排出ノズル４上方に位置したワーク２のブリッジングが
破壊されてワーク２が浮遊して流動化状態となり、仕切
板１４の下部空間において、ワーク２は安定した円軌道
を描きながら回転運動する。このとき、電磁弁８を開動
作せしめて加圧空気をワーク排出ノズル４方向に吹き込
むと、流動化したワーク２がワーク排出ノズル４の穴に
１個ずつ落とし込まれ、ノズル先端から下方に排出され
る。このときのワーク２の排出速度は毎分１０００個以
上となる。

【００３８】ここで、上記ワーク排出ノズル４の内径Ｄ
は、ワーク２の直径ｄに対して１．０９〜１．１０倍の
大きさに設定されているため、ワーク２はワーク排出ノ
ズル４内にて引っ掛かることなくノズル下端から円滑に
１個ずつ排出される。

【００３９】ワーク排出ノズル４の下端から１個ずつ排
出されたワーク２は、ノズル下端から下方に間隙Ｈをお
いて配設された非接触式センサー９内を通過することに
よってカウント（計数）される。ここで、上記間隙Ｈ
は、ノズル下端から排出された各ワーク２の間隔をあけ
るために重要な寸法であり、ワーク２の直径ｄの１．２
５〜１．５６倍に設定されている。

【００４０】上記間隙Ｈを設けることにより、ワーク排
出ノズル４の下端から順次排出されたワーク２の間隔が
拡がった状態で各ワーク２が非接触式センサー９を通過
するため、センサー９が各ワーク２の通過を正確に検知
することができる。

【００４１】非接触式センサー９にて検出された検知信
号はカウンター１０に送信され、カウンター１０は、検
知信号回数を積算して排出されたワーク２の計数値を表
示する。そして、予め制御装置１１内に入力しておいた
所定の設定値と上記カウンー１０による計数値とが比較
器にて比較され、その差がゼロとなった時点で、制御装
置１１内の発信器から開閉弁（電磁弁）７，８を閉動作
させる信号が発信されて電磁弁７，８が閉止すると同時
に、警報器１５から警報が出される。こうして、ワーク
貯留槽３内への加圧空気の噴射が停止するため、ワーク
排出ノズル４の上方空間においてワーク２がブリッジン
グを起こし、ワーク２の排出が停止される。非接触式セ
ンサー９内を通過した所定数量のワーク２はワーク回収
容器１６内に回収される。

【００４２】上記実施例に係るワーク排出計数装置１に
よれば、ワーク貯留槽３の底部に存在するワーク２を、
加圧流体噴射ノズル５，６からの加圧空気によって流動
化させているため、ワーク排出部においてワーク２に架
橋現象が発生することが少なく、ワーク排出部における
閉塞がなくワークを連続的に、かつ円滑に排出すること
ができる。

【００４３】また、ワーク２の排出停止動作は、ワーク
２を流動化させる加圧空気を供給する開閉弁７，８の閉
動作によって瞬時に達成されるため、ワーク２の実際の
排出数と目標とする設定数とのずれが小さく、排出され
るワーク数を高精度かつ迅速に測定することができる。

【００４４】さらに、ワークの排出およびその停止動作
は、加圧空気の供給・停止によって実施しており、ワー
ク２の計数は、非接触式センサー９により１個ずつカウ
ントされる。また、計数値が所定の設定値に到達した時
点で瞬時に加圧空気の供給を停止し、ワークの排出も同
時に停止できる。したがって、ワークの排出停止動作に
応答遅れを生じることはない。

【００４５】すなわち、加圧空気の供給・停止により、
ワーク２の排出およびその停止を自由に制御できる特徴
を有し、ワーク貯留槽３の底部から排出されたワーク２
は１個ずつワーク排出ノズル４内を通過できるようにノ
ズル内径を調整させているため、計数値の誤差が殆ど発
生せず、高速度かつ高精度の計数を行うことができる。

【００４６】また、ワーク２の排出およびその停止動
作、さらにはブリッジングの解消手段として複雑な機構
を使用せずに、簡単な加圧空気によって制御しているた
め、装置構造が簡素であり、まだ保守管理が容易であ
り、さらに装置全体を安価に製造することができる。

【００４７】上記実施例に係るワーク排出計数装置１の
具体的な効果を確認するために、以下のようなワーク計
数操作を行った。すなわち、密度が３．２５ｇ／ｃｍ^３
であり、表１に示すように直径が２．０〜３．２ｍｍの
窒化けい素（Ｓｉ_３Ｎ_４）焼結体から成る球状のセラミ
ックスボール（ベアリング用ボール）をワークとしてそ
れぞれ多数用意した。

【００４８】用意した各ワーク（ベアリング用ボール）
２を、図１に示すワーク排出計数装置１のワーク貯留槽
３内に投入した。なお、ワーク貯留槽３底部に接続した
ワーク排出ノズル４の内径Ｄ、ワーク排出ノズル４と非
接触式センサー９との間隙Ｈはそれぞれ表１に示すよう
に設定した。

【００４９】そして、排出するワーク数の設定値を表１
に示す値に入力した後に、制御装置１１の運転スタート
ボタンを押し、電磁弁７，８を開動作せしめ、ワークの
排出および計数を開始した。そしてカウンター１０の計
数値が所定の設定値に達し、電磁弁７，８が閉動作する
までワークの排出・計数を行った。

【００５０】そして計数値を記録し、設定値と計数値と
の誤差を算出するとともに、ワークの排出・計数に要し
た時間を測定し、併せてワークの排出速度を算出して下
記表１に示す結果を得た。

【００５１】

【表１】

【００５２】上記表１に示す結果から明らかなように、
各種類のワークについて、設定値と計数値との誤差は極
めて少なく、球形製品の数量の計測に際し、極めて精度
が高く信頼性が高い計数操作が高速で実施できることが
確認できた。

【００５３】なお、比較例として粒子の全重量を基準に
した従来の天秤方式により、ワーク２の計数を実施した
ところ、設定値２００００個に対して実際に計数したワ
ーク数は２０３３０個であり、計数精度が低い上に、計
数操作に要する労力工数は本実施例のワーク排出計数装
置の場合と比較して８．２倍となった。

【００５４】また本実施例装置１によれば、直径２．０
〜３．２ｍｍの球状ワークの場合において、ワークの排
出速度、すなわち計数速度は３８００〜４０００個／分
であり、極めて高速度でワーク２の計数が可能であるこ
とが判明した。

【００５５】

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係るワーク排
出計数装置によれば、ワーク貯留槽の底部に存在するワ
ークを、加圧流体噴射ノズルからの加圧流体によって流
動化させているため、ワーク排出部においてワークに架
橋現象が発生することが少なく、ワーク排出部における
閉塞がなくワークを連続的に、かつ円滑に排出すること
ができる。

【００５６】また、ワークの排出停止動作は、ワークを
流動化させる加圧流体を供給する開閉弁の閉動作によっ
て瞬時に達成されるため、ワークの実際の排出数と目標
とする設定数とのずれが小さく、排出されるワーク数を
高精度かつ迅速に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワーク排出計数装置の一実施例を
示す断面図。

【符号の説明】

１ワーク排出計数装置２ワーク（セラミックスボール）３ワーク貯留槽（ホッパー）４ワーク排出ノズル５（第１）加圧流体噴射ノズル６（第２）加圧流体噴射ノズル７，８開閉弁（電磁弁）９非接触式センサー（光電式センサー）１０カウンター１１制御装置１２ガイド筒１３，１４仕切板１５警報器１６ワーク回収容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数のワークを貯留するワーク貯留槽
と，ワーク貯留槽の底部に設けたワーク排出ノズルと，
ワーク貯留槽の底部に存在するワークを流動化させるた
めの加圧流体を噴射する加圧流体噴射ノズルと，加圧流
体噴射ノズルに加圧流体を供給する管路を開閉する開閉
弁と，ワーク排出ノズルから排出されたワークの通過を
検知する非接触式センサーと，非接触式センサーからの
検知信号回数を積算して排出されたワークの計数値を表
示するカウンターと，カウンターの計数値が所定の設定
値に達したときに、前記開閉弁を閉止する制御装置とを
備えたことを特徴とするワーク排出計数装置。
【請求項２】加圧流体噴射ノズルは、ワーク貯留槽の
底部に存在するワークを流動化させる加圧流体を噴射す
る第１の加圧流体噴射ノズルと，流動化したワークをワ
ーク排出ノズル方向に案内する加圧流体を噴射する第２
の加圧流体噴射ノズルとから成ることを特徴とする請求
項１記載のワーク排出計数装置。
【請求項３】制御装置は、カウンターの計数値が所定
の設定値に達したときに警報を発する警報器を備えるこ
とを特徴とする請求項１記載のワーク排出計数装置。
【請求項４】ワーク排出ノズルの下端と、ワークの通
過を検知する非接触式センサーとの間に、ワークの長さ
以上の間隙を設けたことを特徴とする請求項１記載のワ
ーク排出計数装置。
【請求項５】ワーク排出ノズルからのワークの排出速
度が毎分１０００個以上であることを特徴とする請求項
１記載のワーク排出計数装置。
【請求項６】貯留したワークの堆積圧力を支持する仕
切板をワーク貯留槽の内壁に傾斜して固着したことを特
徴とする請求項１記載のワーク排出計数装置。
【請求項７】ワークが球状セラミックスボールであ
り、ワーク排出ノズルの内径がワークの直径の１．０５
〜１．２倍であることを特徴とする請求項１記載のワー
ク排出計数装置。