JP2006047168A - 組合せ秤 - Google Patents

Abstract

【課題】 水平方向及び鉛直方向ともに外形寸法を増大させることなく計量ホッパの数を増加させることができる組合せ秤を提供する。
【解決手段】 センター基体１の側面の周囲に複数の第１の計量ホッパ４が配置されている組合せ秤において、センター基体１の下方に配設され、投入される被計量物の重量を計量する１以上の第２の計量ホッパ１１と、センター基体１の上方で投入ホッパ２に連結されかつセンター基体１を貫通するように設けられ、投入ホッパ２から第２の計量ホッパ１１の上方へ被計量物を導入する貫通路９と、貫通路９の終端部に設けられ、貫通路９の被計量物を第２の計量ホッパ１１へ１回の計量分ずつ投入する第２の投入手段１０とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粉体、粒体等の粉粒体を計量するための組合せ秤に関する。

図４は、従来の組合せ秤の断面の構造を示す模式図である。この組合せ秤では、センターコラム１は、４本の脚部１３によって支持および固定され、その側面が円筒形で、その側面の周囲に円状に列設される複数の計量ホッパ４を支持しており、センターコラム１の上部に投入ホッパ２が取り付けられている。投入ホッパ２は、上部に被計量物である粉粒体の投入口２ａが１つ配置され、投入口２ａから投入された被計量物をそれぞれの計量ホッパ４の上方へ導くための分岐路２ｂを備えている。それぞれの分岐路２ｂの下端にはカットゲート３が取り付けられ、カットゲート３を開閉中心３ａに関して回動させることにより、その下方に位置する計量ホッパ４に被計量物が投入される。計量ホッパ４にはロードセル等の重量センサ５が取り付けられており、この重量センサ５は、センターコラム１内に取り付けられ、計量ホッパ４内の被計量物の重量を計測する。計量ホッパ４の下方には、組み合わせ演算によって選択された計量ホッパ４から排出される被計量物を集めて排出口１４から排出して包装機等に供給する集合シュート６ｂが設けられている。この集合シュート６ｂは、防塵用のカバー６ａと一体化された集合シュート兼カバー６として設けられている。

このような従来の組合せ秤において、計量精度あるいは計量速度を向上させるためには、計量ホッパの数を増やす方法がとられてきた。計量ホッパの数を増やすと、組み合わせの数が増加し、計量精度が向上することはよく知られている。また、計量ホッパの数を一定の数、増加させれば、いわゆるシングルシフトからダブルシフト、あるいはトリプルシフトを構成することができ、計量速度はシングルシフトに対して２倍、３倍となることもよく知られている。

また、複数の計量ホッパのうち一部の計量ホッパを他の計量ホッパより極端に小さくしても、同等あるいはそれ以上の計量精度が得られることも知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−１２５４２２号公報 特開２００３−１３０７１９号公報

しかしながら、図４の構成において、センターコラム１の周囲に円状に列設される計量ホッパ４の数を増加させると、計量ホッパ４が列設される円状領域の径が増加するため、水平方向の外形寸法が増大し、装置の占有面積（据付面積）が大きくなるという問題がある。ここで、鉛直方向（高さ方向）の外形寸法が大きくならないようにしようとすると、計量ホッパ４が列設される円状領域の径が増加しているため、集合シュート６ｂの傾斜角度が計量ホッパ４の数の増加前よりも緩い傾斜角度となり、計量ホッパ４から排出される粉粒体が集合シュート６ｂ上で長くなり、次に計量ホッパ４から排出される粉粒体との間隔が狭くなるため、計量ホッパ４の数の増加に見合ったほどの計量速度を上げることができないという問題がある。逆に、計量速度を上げるために、集合シュート６ｂの傾斜角度を計量ホッパ４の数の増加前と同じ傾斜角度に維持しようとすると、鉛直方向（高さ方向）の外形寸法が大きくなるという問題がある。さらに、この場合、計量ホッパ４から排出された粉粒体が流れる集合シュート６ｂの高さ及び長さが増加するため、粉塵の舞い上がる可能性が増える。また、計量ホッパ４や集合シュート６ｂへの粉塵の付着量が増えたり、付着した粉塵が剥がれ落ちたりすることにより、集合シュート６ｂから排出される１まとまり（例えば１袋分）の被計量物の重量に大きな誤差が発生する要因になるという問題がある。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、水平方向及び鉛直方向ともに外形寸法を増大させることなく計量ホッパの数を増加させることができる組合せ秤を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の組合せ秤は、センター基体と、前記センター基体の側面の周囲に配置され、投入される被計量物の重量を計量する複数の第１の計量ホッパと、前記センター基体の上に配設され、その上部に前記被計量物が投入される投入口が設けられ、前記投入口からそれぞれの前記第１の計量ホッパの上方へ前記被計量物を導入する導入路を有する投入ホッパと、前記投入ホッパの前記導入路の終端部に設けられ、前記導入路の被計量物を前記第１の計量ホッパへ１回の計量分ずつ投入する第１の投入手段と、前記センター基体の下方に配設され、投入される前記被計量物の重量を計量する１以上の第２の計量ホッパと、前記センター基体の上方で前記投入ホッパに連結されかつ前記センター基体を貫通するように設けられ、前記投入ホッパから前記第２の計量ホッパの上方へ前記被計量物を導入する貫通路と、前記貫通路の終端部に設けられ、前記貫通路の被計量物を前記第２の計量ホッパへ１回の計量分ずつ投入する第２の投入手段と、前記複数の第１の計量ホッパおよび前記１以上の第２の計量ホッパの計量値の組み合わせが目標重量に対して許容範囲となる前記第１及び／又は第２の計量ホッパを選択する制御手段と、前記センター基体の下方に設けられた排出口を有し、前記制御手段で選択された前記計量ホッパから排出される被計量物を集合させて前記排出口から排出するための集合シュートとを備えている。

この構成によれば、センター基体を貫通する貫通路、センター基体の下方に設けられる第２の投入手段及び第２の計量ホッパは、従来利用していなかったデッドスペースに設けることができる。したがって、装置の外形寸法を増大させることなく、計量ホッパの数を増加させることができる。言い換えれば、計量ホッパの数を一定とすれば、装置の外形寸法を小さくすることができる。

また、本発明において、前記貫通路は、前記センター基体の中央を鉛直方向に貫通するように設けられることが好ましい。これにより、貫通路内を通過する被計量物の流れが安定し、第２の計量ホッパへ投入される量の定量性を良好に保つことができる。

また、本発明において、前記貫通路の内部に前記被計量物を移送するためのスクリューが設けられてあってもよい。これにより、貫通路が小径の場合や斜め方向に設けられている場合等、被計量物が貫通路内を流れにくい場合でも、貫通路内での被計量物の移送を確実に行うことができる。

また、本発明において、前記被計量物が粉粒体であることが好ましい。

本発明は、以上に説明した構成を有し、組合せ秤において水平方向及び鉛直方向の外形寸法を増大させることなく計量ホッパの数を増加させることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る組合せ秤の断面の構造を示す模式図である。本実施の形態に係る組合せ秤では、センターコラム１（センター基体（ボディ））は、４本の脚部１３によって支持および固定され、底面が閉鎖された円筒形のフレームで構成され、その側面の周囲に円状に列設される複数の計量ホッパ４（以下、標準計量ホッパ４ともいう）を揺動自在に支持しており、センターコラム１の上部に投入ホッパ２が取り付けられている。投入ホッパ２は、上部に被計量物である粉粒体の投入口２ａが１つ配置され、投入口２ａから投入された被計量物をそれぞれの標準計量ホッパ４の上部へ導くための分岐路２ｂを備えている。それぞれの分岐路２ｂの下端にはカットゲート３が取り付けられ、カットゲート３を開閉中心３ａに関して回動させることにより、その下方に位置する標準計量ホッパ４に被計量物が投入される。標準計量ホッパ４にはロードセル等の重量センサ５が取り付けられており、この重量センサ５は、センターコラム１内に取り付けられ、標準計量ホッパ４内の被計量物の重量を計測する。標準計量ホッパ４の下方には、各標準計量ホッパ４から排出される被計量物を集めて排出口１４から排出して包装機等に供給する集合シュート６ｂが設けられている。この集合シュート６ｂは、防塵用のカバー６ａと一体化された集合シュート兼カバー６として設けられている。センターコラム１は集合シュート６ｂの隙間等から延びた４本の脚部１３によって支持および固定されている。

さらに、本実施の形態では、ロードセル等の重量センサ１２が取り付けられた複数の微小計量ホッパ１１がセンターコラム１の下側にセンターコラム１に揺動自在に支持されて設けられ、投入ホッパ２から微小計量ホッパ１１へ被計量物を供給する供給路としてセンターコラム１の中央部を鉛直方向に貫通し、断面形状が円形の微小ホッパ用投入路９が設けられている。微小ホッパ用投入路９に被計量物の粉粒体を流れ込みやすくするため、微小ホッパ用投入路９の上部は開口を広くして逆円錐台状に形成されている。微小ホッパ用投入路９の下部は各微小計量ホッパ１１に対応して分岐され、それぞれの分岐路の下端に微小ホッパ用カットゲート１０が取り付けられ、微小ホッパ用カットゲート１０もカットゲート３と同様、開閉中心１０ａに関して回動させることにより、その下方に位置する微小計量ホッパ１１に被計量物が投入される。微小計量ホッパ１１に取り付けられた重量センサ１２によって、微小計量ホッパ１１内の被計量物の重量を計測する。なお、重量センサ５，１２の重量の計測値（以下、計量値）は制御部１００に入力される。この制御部１００は、入力された計量値を適宜組み合わせて被計量物を計量する。また、この制御部１００は、組合せ秤全体の動作を制御する。

また、本実施の形態では、投入ホッパ２内および微小ホッパ用投入路９内の被計量物の流れを促進するために投入用バイブレータ７を投入ホッパ２に取り付けている。この投入用バイブレータ７は１つあるいは複数設けてもよいし、あるいは、これを設けなくても被計量物が投入ホッパ２内および微小ホッパ用投入路９内をスムーズに流れる場合は設けなくてもよい。また、標準計量ホッパ４および微小計量ホッパ１１から排出された被計量物が集合シュート６ｂ上をスムーズに流れて排出されるために、排出用バイブレータ８を集合シュート６ｂに取り付けている。この排出用バイブレータ８も１つあるいは複数設けてもよいし、あるいは、これを設けなくても被計量物が集合シュート６ｂ上をスムーズに流れて排出される場合は設けなくてもよい。

以上のように構成されている組合せ秤の動作を説明する。なお、以下では、被計量物が集合シュート６ｂから排出されて包装機等で１まとまり（例えば１袋分）とすべき目標の重量を、目標重量と言い、カットゲート３の開閉により標準計量ホッパ４へ１回に投入されるべき目標の重量を標準計量ホッパ４の個別目標重量と言い、微小ホッパ用カットゲート１０の開閉により微小計量ホッパ１１へ１回に投入されるべき目標の重量を微小計量ホッパ１１の個別目標重量と言う。

被計量物である粉粒体が投入ホッパ２の投入口２ａから投入され、自然落下力及び投入用バイブレータ７による振動によって各分岐路２ｂの下端のカットゲート３および微小ホッパ用投入路９の下端の微小ホッパ用カットゲート１０まで導かれる。また、投入口２ａの近傍には、図示しないレベルセンサが設けられ、所定の量の被計量物が投入ホッパ２内に確保される。カットゲート３は、標準計量ホッパ４の個別目標重量を目標として制御部１００によって開度および開時間が制御され、被計量物が標準計量ホッパ４に投入される。その後、安定時間を経た後、重量センサ５が、標準計量ホッパ４内の被計量物の重量を計測し、その計量値は制御部１００に送られる。同様に、微小ホッパ用カットゲート１０は、微小計量ホッパ１１の個別目標重量を目標として制御部１００によって開度および開時間が制御され、被計量物が微小計量ホッパ１１に投入される。その後、安定時間を経た後、重量センサ１２が、微小計量ホッパ１１内の被計量物の重量を計測し、その計量値は制御部１００に送られる。微小計量ホッパ１１の個別目標重量は、標準計量ホッパ４の個別目標重量より小さい値であり、例えば標準計量ホッパ４の個別目標重量の１／１０である。

制御部１００では、標準計量ホッパ４および微小計量ホッパ１１の全ての計量値を基に、目標重量に対して許容範囲内で目標重量に等しいか最も目標重量に近い組み合わせを選択し、選択された計量値の組み合わせに対応する標準計量ホッパ４および微小計量ホッパ１１の下部のゲート（図示せず）を開いて被計量物を集合シュート６ｂ上へ排出させる。被計量物は集合シュート６ｂによって集合され、排出口１４から図示しない包装機へ排出される。

ここで、標準計量ホッパ４および微小計量ホッパ１１の総数がＮ個で、Ｎ個のうちＳ個（Ｓ＝０，１，２，・・・）が微小計量ホッパ１１であるものとし、標準計量ホッパ４への投入量（個別目標重量）を目標重量のＭ分の１と定め、かつ、任意の組み合わせにおいて選択される標準計量ホッパ４の数を上記のＭとし、微小計量ホッパ１１の数を上記のＳ個までの任意数とした場合、その組み合わせ数は、
_{（Ｎ−Ｓ）}Ｃ_Ｍ×２^Ｓ
で表される。図３は、Ｍ＝４である場合の、標準計量ホッパ４および微小計量ホッパ１１の総数である計量器の総数Ｎと、微小計量ホッパ１１の個数Ｓとの関係における組み合わせ数を示す表である。

図３において、計量器の総数Ｎによっては、微小計量ホッパを設けると組み合わせ数が減少して不利になる場合もあるが、計量器の総数Ｎと微小計量ホッパの個数Ｓを適切に選択することにより、全てが標準計量ホッパの場合に比べ、微小計量ホッパを設けた場合の方が組み合わせ数が大きくなり、組み合わせ数が大きくなると周知のように計量精度を向上できるので微小計量ホッパを設けることが有利になる。例えば、通常よく用いられる計量ホッパが１０個の場合は、そのうち微小計量ホッパを１個から４個設けた場合の方が組み合わせ数が大きくなり、有利である。

以上のように本実施の形態では、センターコラム１の内部を貫通する微小ホッパ用投入路９を設け、センターコラム１の下部に微小ホッパ用カットゲート１０、微小計量ホッパ１１および重量センサ１２を配置している。センターコラム１内には、重量センサ５等の機器が配置されているが、これらの機器はセンターコラム１の側面に沿ってその近傍に配置されており、これらの機器が配置されていないデッドスペースを利用して微小ホッパ用投入路９を設けることができる。また、センターコラム１の下部は従来何も配置されていなかったデッドスペースであり、このデッドスペースを利用して、微小ホッパ用カットゲート１０、微小計量ホッパ１１および重量センサ１２を配置することができる。したがって、装置の外形寸法を増大させることなく、微小計量ホッパ１１を設けることができる。ここで、センターコラム１の周囲に配置された標準計量ホッパ４よりも容量の小さい微小計量ホッパ１１を設けることにより、前述のように、計量精度を向上させることができる。また、容量が小さいため、センターコラム１の下部のデッドスペースに配置しやすく、センターコラム１の下部に取り付けるのも容易である。

また、本実施の形態のように、微小ホッパ用投入路９を、センターコラム１の円筒形の中心を貫通させて鉛直方向に設けることにより、微小ホッパ用投入路９内を通過する被計量物の流れが安定し、微小ホッパ用カットゲート１０によって区分され微小計量ホッパ１１へ投入される１回分の量の定量性を良好に保つことができる。

また、本実施の形態における変形例を図２に示す。例えば、微小ホッパ用投入路９内を被計量物が通過しにくい場合には、図２に示すように微小ホッパ用投入路９内にオーガ式のスクリュー１５を設け、スクリュー１５の回転によって被計量物が微小ホッパ用投入路９内を通過するようにしてもよい。微小ホッパ用投入路９が小径の場合および後述する斜め方向に設けられている場合には、スクリュー１５によって被計量物を確実にかつ安定してカットゲート１０まで導入できるので、特に有効である。

本実施の形態において、センターコラム１の下方に配置する微小計量ホッパ１１の個数は、１つでもよいし、複数でもよい。また、微小ホッパ用投入路９の数も１つでも複数でもよい。例えば、微小計量ホッパ１１を複数設け、各微小計量ホッパに対し１つずつ、すなわち微小計量ホッパ１１と同数の微小ホッパ用投入路９を設けてもよい。

また、微小ホッパ用投入路９は、本実施の形態のように鉛直方向に設けた方が、自然落下力によってその下端のカットゲート１０まで被計量物が導入されやすく好ましいが、カットゲート１０まで被計量物が安定して導入されるのであれば斜め方向に設けてあっても構わない。また、微小ホッパ用投入路９はセンターコラム１内の中心部以外の部分に設けてもよい。いずれの場合も、微小ホッパ用投入路９内を被計量物が通過しやすいようにするために、図２に示すようなオーガ式のスクリュー１５を設けてもよい。

なお、本実施の形態では、センターコラム１の下部に配置する計量ホッパとして、個別目標重量が通常の標準計量ホッパ４より小さい微小計量ホッパ１１を設けたが、標準計量ホッパ４と同等の計量ホッパまたは標準計量ホッパ４より個別目標重量が大きい計量ホッパ（以下、大計量ホッパという）を設けるようにしてもよい。標準計量ホッパ４と同等の計量ホッパを設けた場合には、組み合わせの数が増加し、周知のように計量精度を向上できる。あるいは、標準計量ホッパ４と同等の計量ホッパを一定個数設けて、ダブルシフトまたはトリプルシフトを構成して計量速度を向上させることもできる。また、大計量ホッパを設ける場合には、たとえば１個または２個の大計量ホッパを設け、その１個または２個の大計量ホッパに、目標重量に近い重量、例えば目標重量の９０〜９５％を投入し、残りの重量を標準計量ホッパ４の組み合わせにより実現するというようなこともできる。

また、本実施の形態では、カットゲート３の開度および開時間によって計量ホッパ４への１回分の投入量を制御するようにしているが、投入初期にはカットゲート３の開度を大きくしておき、計量ホッパ４内の被計量物の量を重量センサ５で計測しながら投入し、投入量がある所定量になると開度を小さくし、個別目標重量となるようにカットゲート３を閉じるというように、制御部１００によって制御されるようにしてもよい。同様に、センターコラム１の下部のカットゲート１０についても、投入初期にはカットゲート１０の開度を大きくしておき、計量ホッパ１１内の被計量物の量を重量センサ１２で計測しながら投入し、投入量がある所定量になると開度を小さくし、個別目標重量となるようにカットゲート１０を閉じるというように、制御部１００によって制御されるようにしてもよい。

また、計量ホッパ４へそれぞれの個別目標重量を目標として被計量物を投入する手段としては、カットゲート３に限られるものではない。カットゲート３に代えて、例えば特開２００３−１３０７１９号公報に記載されているような、ベルトフィーダ、ディスクフィーダ、スクリューフィーダ、ロータリーフィーダ、オーガ、ピンチバルブ、ウイングフィーダ、スラットバルブ、ロールフィーダ、または容量式フィーダを用いてもよい。同様に、センターコラム１の下部のカットゲート１０についても、配置スペース等を勘案して上記のものから配置可能なものを選択してカットゲート１０に代えて用いてもよい。

本発明にかかる組合せ秤は、装置の外形寸法を増加させることなく、計量ホッパ数を増加させることができ、粉体、粒体等を計量するための組合せ秤として有用である。

本発明の実施の形態に係る組合せ秤の断面の構造を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る組合せ秤の断面の構造を示す模式図である。 標準計量ホッパおよび微小計量ホッパの総数である計量器の総数Ｎと、微小計量ホッパの個数Ｓとの関係における組み合わせ数を示す表である。 従来の組合せ秤の断面の構造を示す模式図である。

符号の説明

１ センターコラム
２ 投入ホッパ
３ カットゲート
４ 標準計量ホッパ
５ 重量センサ
６ 集合シュート兼カバー
７ 投入用バイブレータ
８ 排出用バイブレータ
９ 微小ホッパ用投入路
１０ 微小ホッパ用カットゲート
１１ 微小計量ホッパ
１２ 重量センサ
１３ 脚部
１４ 排出口
１５ スクリュー

Claims (4)

1. センター基体と、
   前記センター基体の側面の周囲に配置され、投入される被計量物の重量を計量する複数の第１の計量ホッパと、
   前記センター基体の上に配設され、その上部に前記被計量物が投入される投入口が設けられ、前記投入口からそれぞれの前記第１の計量ホッパの上方へ前記被計量物を導入する導入路を有する投入ホッパと、
   前記投入ホッパの前記導入路の終端部に設けられ、前記導入路の被計量物を前記第１の計量ホッパへ１回の計量分ずつ投入する第１の投入手段と、
   前記センター基体の下方に配設され、投入される前記被計量物の重量を計量する１以上の第２の計量ホッパと、
   前記センター基体の上方で前記投入ホッパに連結されかつ前記センター基体を貫通するように設けられ、前記投入ホッパから前記第２の計量ホッパの上方へ前記被計量物を導入する貫通路と、
   前記貫通路の終端部に設けられ、前記貫通路の被計量物を前記第２の計量ホッパへ１回の計量分ずつ投入する第２の投入手段と、
   前記複数の第１の計量ホッパおよび前記１以上の第２の計量ホッパの計量値の組み合わせが目標重量に対して許容範囲となる前記第１及び／又は第２の計量ホッパを選択する制御手段と、
   前記センター基体の下方に設けられた排出口を有し、前記制御手段で選択された前記計量ホッパから排出される被計量物を集合させて前記排出口から排出するための集合シュートとを備えた組合せ秤。
2. 前記貫通路は、前記センター基体の中央を鉛直方向に貫通するように設けられた請求項１記載の組合せ秤。
3. 前記貫通路の内部に前記被計量物を移送するためのスクリューが設けられた請求項１記載の組合せ秤。
4. 前記被計量物が粉粒体である請求項１から３のいずれかに記載の組合せ秤。

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