JP2004244134A

JP2004244134A - 電磁振動式フィーダおよび組合せ計量装置

Info

Publication number: JP2004244134A
Application number: JP2003033429A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tamai; 裕玉井; Yoshiyuki Ishihara; 好之石原
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: JP4323826B2

Abstract

【課題】振動特性のよい放射フィーダとこれを用いた組合せ計量装置を提供する。
【解決手段】組合せ計量装置の放射フィーダ３の可動部Ｍに、永久磁石３９を備え、かつ、その磁極を電磁石３８の磁極と対向配置させる。可動部Ｍの振動に、電磁石３８と永久磁石３９との間に生ずる吸引力および反発力を利用することにより、従来と同等のエネルギーで、振動のレスポンスと振幅を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、菓子や果物、野菜など個々の重量にばらつきのある品物を計量するための組合せ計量装置、およびその電磁振動式フィーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
組合せ計量装置は、菓子や果物、野菜などのように、個々の重量にばらつきのある各種の物品を、所定量ずつ計量するための装置である。かかる組合せ計量装置においては、上流から供給される物品を、分散させつつ順次計量部へと投入するために、電磁石の励磁のｏｎ／ｏｆｆを利用して振動する電磁振動式フィーダが設けられている。電磁振動式フィーダの振幅や振動回数（振動時間）を制御することにより、計量部への物品の投入が調整されている。こうした組み合わせ計量装置および電磁振動式フィーダはすでに公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１３１１２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の組合せ計量装置および電磁振動式フィーダにおいては、たとえば、特許文献１に開示されているように、断続的に励磁された電磁石が、電磁振動式フィーダの可動部に備わる磁性体を断続的に引きつけることにより、磁性体を含む電磁振動式フィーダの可動部を振動させるものであった。
【０００５】
しかしながら、この態様では、可動部に十分な振幅を与えられない、あるいは、励磁タイミングに対する可動部の振動の応答が悪い、などの問題があった。
【０００６】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、可動部が大きく振幅可能で、応答特性がよい電磁振動式フィーダ、およびこれを備える組合せ計量装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、励磁手段にて電磁石から磁力を発生させ、電磁石に対向して配置された可動部を、該磁力によって振動させる電磁振動式フィーダであって、前記可動部に永久磁石を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の電磁振動式フィーダであって、前記永久磁石の磁極を前記電磁石に対向させたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の電磁振動式フィーダであって、前記励磁手段が発生させる磁力の向きを反転可能であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の電磁振動式フィーダであって、前記励磁手段は交流電源を用いることにより、前記磁力の向きの反転を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電磁振動式フィーダであって、前記電磁石が磁芯を複数備え、該複数の磁芯に対応して前記永久磁石を複数備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の電磁振動式フィーダであって、前記複数の磁芯と前記複数の永久磁石とを単一ループ上に配置することで、前記発生させる磁力の磁力線を閉ループにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電磁振動式フィーダと、前記電磁振動式フィーダのそれぞれの下方に配置され、前記電磁振動式フィーダから供給された物品を計量する計量手段と、を含む計量部を複数備え、前記計量部のそれぞれにおける計量値に基づいて組合せ計量を行う。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜組合せ計量装置の概要＞
図１は、本発明の実施の形態に係る組合せ計量装置１を模式的に示す図である。組合せ計量装置１は、分散フィーダ２と、放射フィーダ３と、プールホッパ４と、計量ホッパ６と、重量検出器７と、集合排出シュート９とを主として備える。このうち、分散フィーダ２と集合排出シュート９を除いては、それぞれが同数ずつ等方的に、分散フィーダ２の下方に各構成要素が１つずつほぼ連続するように配置されている。
【００１５】
図１に示すように、計量対象である物品は、上流に備わる供給装置の搬送コンベア１００から矢印ＡＲ１のように搬送されてくると、分散フィーダ２の中央部へ矢印ＡＲ２のように順次落下する。分散フィーダ２の周縁には、放射フィーダ３が複数設けられている。分散フィーダ２および放射フィーダ３は、いずれも電磁振動式のフィーダである。フィーダ２および分散フィーダ２は、図示しない加振装置の駆動により振動を与えられており、分散フィーダ２上の物品は、矢印ＡＲ３のように各放射フィーダ３へと分散供給される。
【００１６】
放射フィーダ３は、後述するようにそのトラフ３７が振動を与えられているので、この振動によって、放射フィーダ３に供給された物品は、下流に設けたプールホッパ４へと供給される。
【００１７】
プールホッパ４の下部には、ゲート５が設けられている。ゲート５を閉扉したままに保つことで、放射フィーダ３から供給された物品を、プールホッパ４に一時的に貯留することができる。
【００１８】
プールホッパ４の下流には計量ホッパ６が設けられている。計量ホッパ６には、計量ホッパ６内に供給された物品の重量を検出する重量検出器７が付随するほか、下部にはゲート８が設けられている。
【００１９】
それぞれの計量ホッパ６においては、その中の物品について重量検出器７で検出した重量値が、組合せ計量の対象となる。すなわち、いくつかの重量値を組み合わせて得られる総和のうち、所望の重量値に最も近い組合せに該当する物品が、選択され、排出されることになる。ある計量ホッパ６内の物品が組合せ選択の対象となると、対応するゲート８が開き、その下方に備わる、排出された物品を受け取るための集合排出シュート９へと物品が排出される。また、空になった計量ホッパ６には、その上部のプールホッパ４からゲート５を経て次の物品が供給され、計量されることになる。
【００２０】
＜放射フィーダの構造＞
次に、本実施の形態に係る、放射フィーダ３の構造について説明する。図２は、放射フィーダ３の構造を模式的に示す図である。本実施の形態に係る組合せ計量装置１に備わる放射フィーダ３は、全て同一の構造をとる。
【００２１】
図２に示すように、放射フィーダ３は、複数のコイルスプリング３２を介して支持部３１の上に設置されるフィーダベース３３と、フィーダベース３３に取り付けられた複数枚の板バネ３４と、これら板バネ３４の上端部を連結する連結部材３５と、連結部材３５上に支持されて揺動可能（振動可能）に構成されたトラフ３７と、フィーダベース３３上に例えば鉄などの磁性体からなる保持部材４０を介して設置された複数（図示例では２個）の電磁石３８（３８Ｌ、３８Ｒ）と、連結部材３５に例えば鉄などの磁性体からなる保持部材４１を介して取り付けられた（図示例では２個）の永久磁石３９（３９Ｌ、３９Ｒ）とを主として備えている。なお、磁芯３８ａと保持部材４０とは一体のものとして設けられていてもよい。ここで、連結部材３５と、トラフ３７と、永久磁石３９とを、以下、可動部Ｍと称することとする。
【００２２】
図３は、図２における放射フィーダ３の部分拡大図である。図３に示すように、それぞれの電磁石３８は、磁芯３８ａに導線３８ｂが券回されてなるものである。磁芯３８ａには、例えば鉄などの磁性体が用いられる。導線３８ｂは、励磁制御部３６（図２）と接続されている。励磁制御部３６には、交流電源ＡＣも接続されている。交流電源ＡＣは、好ましくは、商用周波数を有する商用電源である。励磁制御部３６は、電磁石３８の導線３８ｂへの印加電圧あるいは通電電流を制御することにより、電磁石３８に発生する電磁力を制御するために備わる。
【００２３】
また、電磁石３８と永久磁石３９とは、電磁石３８が励磁されることにより磁極となる磁芯３８ａの端部と、永久磁石３９の磁極とが、近接かつ対向するように配置されている。ここで、２つの永久磁石３９は、互いに異なる磁極が電磁石３８と対向するように配置されている。また、２つの電磁石３８においては、励磁された際に常に異なる磁極が永久磁石３９と対向するように、配置されている。図３においては、永久磁石３９Ｌの下部がＳ極、上部がＮ極、永久磁石３９Ｒの下部がＮ極、上部がＳ極、となるように２個の永久磁石３９が固定されている。これに対応して、それぞれの電磁石３８Ｌおよび電磁石３８Ｒにおいては、通電時に一方の上部がＮ極のときは他方の上部がＳ極となるように、導線３８ｂが配線されている。交流電圧の印加の向きが反転するたびに、電流の向きが逆になり、電磁石３８の磁極が反転するので、電磁石３８と永久磁石３９との間には反転前とは逆方向の磁束が発生することになる。板バネ３４の固有振動数は、交流電源ＡＣの周波数に近い値に調整されている。
【００２４】
電磁石３８は、交流電源ＡＣにて発生する交流電圧が、励磁制御部３６により制御され、印加されることにより励磁する。その磁極（Ｎ極、Ｓ極）は正弦波として与えられる交流電圧に応じて反転する。図３においては、永久磁石３９ＬのＮ極に対向した電磁石３８Ｌの上部がＳ極に、永久磁石３９ＲのＳ極に対向した電磁石３８Ｒの上部がＮ極になるように通電した状態を示している。この状態では、両者の磁極間で吸引力が作用する。また前述したように、電磁石３８と永久磁石３９のそれぞれの端部は磁性体である保持部材４０および４１により固定されているので、電磁石に電圧を印加した際に生じる磁束は、単一の閉ループＬＰになる。これにより、吸引の際に磁束が有効に活用されるので、より大きな吸引力を得ることができる。
【００２５】
永久磁石３９と電磁石３８との間では、このような吸引力と反発力とが鉛直方向に作用するが、可動部Ｍは、連結部材３５を介して板バネ３４にも拘束されており、板バネ３４からの弾性力の作用も受けるので、可動部Ｍの全体としては、矢印ＡＲ７のようにａ−ｂ方向に振動することとなる。この振動によって、矢印ＡＲ８のように分散フィーダ２から放射フィーダ３へと供給される物品は、搬送されつつプールホッパ４へと矢印ＡＲ９のように供給されることとなる。
【００２６】
＜放射フィーダにおける振動制御＞
次に、本実施の形態に係る放射フィーダ３における振動の制御について説明する。図４は、これを説明するための図であり、（ａ）は交流電源ＡＣにおいて発生する交流電圧Ｖを、（ｂ）は電磁石３８の導線３８ｂを流れる電流Ｉを、（ｃ）は電流Ｉにより電磁石３８に生ずる吸引力Ｆを示している。なお、（ｃ）においては、電磁石３８が永久磁石３９を吸引する方向に吸引力Ｆが作用する場合を正とする。横軸は、いずれも時間である。また、図５は、図４との対比のために示す、従来の放射フィーダにおける半波制御について説明する図である。（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図４と対応する要素を示している。
【００２７】
図４（ａ）および図５（ａ）にて点線で示すように、交流電源ＡＣが周期Ｔの正弦波として交流電圧Ｖを発生させているとする。従来の放射フィーダにおいては、図５（ａ）に実線にて示すように、この周期Ｔごとに電圧Ｖが値Ｖ１からゼロ値へと達するまでの一定時間ΔＴだけ印加（通電）されていたが、本実施の形態に係る励磁制御部３６は、Ｔ／２周期ごとに、電圧Ｖが絶対値Ｖ１（電圧値Ｖ１または−Ｖ１）からゼロ値へと達するまでの一定時間ΔＴだけ印加する点で相違している。
【００２８】
電磁石３８へと電圧Ｖが印加されると、電圧の印加に対応して、図４（ｂ）に示すように導線３８ｂには電流Ｉが流れる。電流Ｉが流れていないとき、永久磁石３９と電磁石３８との間には、図４（ｃ）に示すように、永久磁石３９と磁芯３９との間にはＦ＝Ｆ０なる一定の力が吸引力として作用する。そして、この吸引力と板バネ３４の弾性力との釣り合いを保った状態で、可動部Ｍは停止している。電流Ｉが流れると、これに応じて発生する電磁力によって、吸引力Ｆには増減が交互に生じる。図４（ｃ）においては、増加した場合、および減少した場合の吸引力ＦをそれぞれＦ１、Ｆ２としている。この吸引力の増減と、板バネ３４の弾性力の変化によって、可動部Ｍは振動する。図６（ａ）は、定常状態における可動部Ｍの変位Ｚの変化を示している。Ｚ軸は、可動部Ｍが電磁石３８から離れる方向を正としている。定常状態において、可動部Ｍが電磁石３８から離れる向きの最大変位をＺ１、電磁石３８に近づく向きの最大変位をＺ２とすると、可動部Ｍが電磁石３８から離れていき、Ｚ＝Ｚ１に達した時点で、板バネ３４の弾性力は下向きに最大となる。このとき吸引力Ｆは最小になっているが、可動部Ｍの向きが反転すると、吸引力Ｆは増加に転じる。そして、可動部ＭがＺ＝Ｚ２に達した時点で、板バネ３４の弾性力は上向きに最大となる。このとき吸引力Ｆは最大になっているが、可動部Ｍの向きが反転すると、吸引力Ｆは減少に転じる。定常状態では、電流ＩのＯＮ／ＯＦＦに伴って、この動作が繰り返されることになる。すなわち、定常状態においては、可動部Ｍの振動をより促すように、吸引力Ｆが変化することとなる。
【００２９】
従来の放射フィーダにおいては、通電されていないときには吸引力は発生しておらず、通電された場合も、印加される電圧Ｖ、および電流Ｉの極性が一定であるので、電磁力は、図５（ｃ）に示すように一定間隔で吸引力Ｆ３を発生せしめるのみであった。図６（ｂ）は、定常状態における可動部の変位Ｚの変化を示す図であるが、可動部Ｍが電磁石３８から離れるときには、電磁力は作用しないので、最大変位Ｚ３は、図６（ａ）の場合の最大変位Ｚ１よりも小さかった。
【００３０】
本実施の形態に係る放射フィーダ３においては、可動部Ｍが電磁石３８に近づこうとする際にも電磁力が作用して吸引力Ｆを変化させるので、印加された電圧Ｖに対する応答が、従来よりも向上しているといえる。さらに、本実施の形態に係る放射フィーダ３における最大変位差はＺ１＋Ｚ２であるのに対し、従来の放射フィーダの最大変位差Ｚ３＋Ｚ２であり、Ｚ１＞Ｚ３であるので、印加された電圧Ｖが同じであっても、本実施の形態に係る放射フィーダ３の方が、大きな振動が得られることとなる。これは、本実施形態に係る放射フィーダ３では、小さな電圧Ｖであっても、従来と同程度の振動を得ることができることを意味している。
【００３１】
以上、説明したように、本実施の形態に係る放射フィーダ３は、交互反転する電磁力の変化に起因する吸引力の変化を可動部Ｍの振動に利用することができるので、従来の放射フィーダに比べ、印加電圧Ｖに対するレスポンスが向上し、より大きな振動振幅が得られるいえる。また、消費エネルギーを低減させることができる。また、本実施の形態に係る組合せ計量装置１は、この放射フィーダ３を備えることにより、組合せ計量の処理能力が向上するといえる。
【００３２】
＜変形例＞
電磁石３８と永久磁石３９との磁極の配置関係は、上述の例に限定されない。例えば、図７に示すように、２つの永久磁石３９が、同じ磁極を電磁石３８に対向させる配置であってもよい。この場合、２つの電磁石３８においては、交流電圧に応じて発生する磁極は、常に同じ種類の磁極であるとする。図７においては、電磁石３８の磁極がいずれもＮ極である場合を示している。このように磁極が配置されていた場合、吸引もしくは反発の際に、それぞれの磁極間で磁束が１つの閉ループを形成することはないが、上述の場合と同様に、吸引力と反発力とを利用して、放射フィーダ３の振動特性を向上させることができる。
【００３３】
また、図２の放射フィーダ３においては、電磁石３８と永久磁石３９とがそれぞれ複数個ずつ備わっているが、それぞれの個数は単数であってもよい。図８は、永久磁石３９が１個だけ備わる場合の構成例を示す図である。この場合、磁束の閉ループＬＰは永久磁石３９内を通ることになるので、保持部材４１を必ずしも必要とはしない。
【００３４】
交流電源に代えて、直流電源を用いることも可能である。この場合は、例えば、励磁制御部３６に、電磁石３８の導線３８ｂへ通電する際の極性を絶えず反転可能な極性反転回路を備える態様となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明によれば、永久磁石が発生させる磁力を利用することができるので、電磁石単体での磁力による吸引力を効率よく利用できる。そのため、フィーダの振幅を従来よりも大きくすることができるとともに、導線への通電による制御に対応するフィーダの実際の振動のレスポンスを向上させることができる。
【００３６】
さらに請求項２の発明によれば、磁束の向きを互いに合わせることにより、永久磁石により生ずる磁束を効率よく利用することができるので、フィーダの振幅を従来よりも大きくすることができるとともに、フィーダの振動のレスポンスがさらに向上する。
【００３７】
特に、請求項３の発明によれば、電磁石と永久磁石との間に生ずる電磁力の変化に起因する吸引力の増減をフィーダの振動に利用でき、従来よりも、フィーダの振幅を大きくすることができる。これにより、フィーダのレスポンスをより向上することができる。
【００３８】
特に、請求項４の発明によれば、特段の手段を設けることなく、電磁石の極性の反転が容易に行えるので、電磁石と永久磁石との間に生ずる電磁力の変化をフィーダの振動に利用でき、コストの低下が図れる。
【００３９】
特に、請求項５の発明によれば、従来よりも通電する電流の電流値を小さくしてもフィーダを振動させることができるので、消費エネルギーが低減でき、あるいはより小さな電磁石においてもフィーダを振動させることができるので、容積効率が向上する。
【００４０】
また、請求項６の発明によれば、発生する磁束を有効に利用できるので、エネルギー利用率を向上させ、少ない供給エネルギーで振動させることができる。もしくは、同じ大きさのエネルギーを供給した場合であっても、吸引力および反発力が大きくなる。
【００４１】
また、請求項７の発明によれば、物品をより早く計量に供することができるので、組合せ計量装置の処理能力の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組合せ計量装置１を模式的に示す図である。
【図２】放射フィーダ３の構造を模式的に示す図である。
【図３】放射フィーダ３の部分拡大図である。
【図４】放射フィーダ３における振動の制御について説明する図である。
【図５】従来の放射フィーダにおける振動について説明する図である。
【図６】定常状態における放射フィーダの可動部の変位を示す図である。
【図７】電磁石３８と永久磁石３９との磁極の配置の変形例を示す図である。
【図８】永久磁石３９が１つの場合の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１組合せ計量装置
２分散フィーダ
３放射フィーダ
４プールホッパ
６計量ホッパ
７重量検出器
９集合排出シュート
３４板バネ
３５連結部材
３６励磁制御部
３７本体部
３８（３８Ｌ、３８Ｒ）電磁石
３８ａ磁芯
３８ｂ導線
３９（３９Ｌ、３９Ｒ）永久磁石
４０、４１保持部材
ＡＣ交流電源

Claims

励磁手段にて電磁石から磁力を発生させ、電磁石に対向して配置された可動部を、該磁力によって振動させる電磁振動式フィーダであって、
前記可動部に永久磁石を備えることを特徴とする電磁振動式フィーダ。
請求項１に記載の電磁振動式フィーダであって、
前記永久磁石の磁極を前記電磁石に対向させたことを特徴とする電磁振動式フィーダ。
請求項１または請求項２に記載の電磁振動式フィーダであって、
前記励磁手段が発生させる磁力の向きを反転可能であることを特徴とする電磁振動式フィーダ。
請求項３に記載の電磁振動式フィーダであって、
前記励磁手段は交流電源を用いることにより、前記磁力の向きの反転を行うことを特徴とする電磁振動式フィーダ。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電磁振動式フィーダであって、
前記電磁石が磁芯を複数備え、該複数の磁芯に対応して前記永久磁石を複数備えることを特徴とする電磁振動式フィーダ。
請求項５に記載の電磁振動式フィーダであって、
前記複数の磁芯と前記複数の永久磁石とを単一ループ上に配置することで、前記発生させる磁力の磁力線を閉ループにしたことを特徴とする電磁振動式フィーダ。
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電磁振動式フィーダと、
前記電磁振動式フィーダのそれぞれの下方に配置され、前記電磁振動式フィーダから供給された物品を計量する計量手段と、
を含む計量部を複数備え、
前記計量部のそれぞれにおける計量値に基づいて組合せ計量を行う組合せ計量装置。