JP2007240482A - 食品計量装置およびボール食品充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
稼動速度によらず、計量を円滑に行うことができる食品計量装置およびこれを備えたボール食品充填装置を提供する。
【解決手段】
ボール食品を蓄積し蓄積した複数のボール食品を落下させる供給装置１１と、供給装置から落下する複数のボール食品を、送り出し口を『閉』として受け取り、送り出し口を『開』として送り出す計量ホッパー１２と、計量ホッパーが受け取った複数のボール食品を、送り出し口が『開』とされる前に計量する計量装置１３と、計量ホッパーから送り出される複数のボール食品を袋内に収容する収容装置１４と、複数のボール食品の落下から計量ホッパーの送り出し口の『閉』までを第１角とし、第１角から計量ホッパーの送り出し口の『開』までを第２角として、供給装置と計量ホッパーと計量装置とをサイクル制御するバリカム１５とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、稼動サイクルに変化があってもボール食品を正確に計量することができる食品計量装置およびボール食品充填装置に関する。

充填装置により、ミートボール等のボール食品ＢＦを袋に充填する場合、図６に示すように、計数機９１によりボール食品ＢＦを計数する。そして、これを計量ホッパー９２に投入して、計量機９３により計量した後、パックシステム９４により袋ｂにパッキングしている。

ところが、この充填装置では、稼動速度によらず、一サイクルを３６０°として考え、計数タイミングの制御角ＣＡ１、投入タイミングの制御角ＣＡ２、計量の制御角ＣＡ３、袋詰めの制御角ＣＡ４，・・・とした場合に、各制御角ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３、ＣＡ４，・・・が固定とされる。

しかし、この値を固定としておくと、ある速度で、計量ホッパー９２への投入タイミング、計量ホッパー９２の開閉タイミングが良好にとられていても、速度を変えると、開閉タイミングをうまくとることができない。仮に、高速のサイクルで稼動する場合（ラインを高速で稼動する場合）と、中速・低速のサイクルで稼動する場合（ラインを中速・低速で稼動する場合）に、角度調整を調整しようとしても、その調整は容易ではない。

本発明は、高速にボール食品を充填する場合にも、中速、低速でボール食品を充填する場合にも、計量を円滑に行うことができる食品計量装置およびこれを備えたボール食品充填装置を提供することを目的とする。

本発明は食品計量装置は（１）〜（３）を要旨とする。
（１）「 ボール食品を蓄積し、蓄積したボール食品を所定量単位で落下させる供給装置と、前記供給装置から落下する前記所定量のボール食品を、送り出し口を『閉』として受け取り、送り出し口を『開』として送り出す計量ホッパーと、前記計量ホッパーが受け取った前記所定量のボール食品を、送り出し口が『開』とされる前に計量する計量装置と、前記計量ホッパーから送り出される前記所定量のボール食品を、包装袋内に収容する収容装置と、１サイクル３６０°としたときに前記所定量のボール食品の落下から前記計量ホッパーの送り出し口の『閉』までを第１角とし、前記送り出し口の『閉』から前記計量ホッパーの送り出し口の『開』までを第２角として、前記供給装置と前記計量ホッパーと前記計量装置とをサイクル制御する制御装置とを備えた食品計量装置。」

（２）「前記制御装置は、前記第１角を前記１サイクル時間が長いほど小さく設定することを特徴とする（１）に記載の食品計量装置。」

（３）「 前記計量ホッパーは、計量に際して過去最新の複数回のサイクルにおける計量値の移動平均により、受け取ったボール食品が重さの規格を満たしているか否かを判断することを特徴とする（１）または（２）に記載の食品計量装置。」
本発明はボール食品充填装置は、（４）を要旨とする。

（４）「（１）から（３）の何れかに記載の食品計量装置を備えたボール食品充填装置。」

本発明によれば、高速にボール食品を充填する場合にも、中速、低速でボール食品を充填する場合にも、計量を円滑に行うことができる。これにより、数不良、目方不良が軽減され、クレーム件数を減らすことができ、また、生ゴミが減少し、環境負荷が軽減され、不良製品の処理に伴う工数が削減される。

計量基準値（上限値、下限値）を移動平均に追従させるようにもできるので、時間によって計量物の重量が変動する場合にも対応できる。この場合には、高価なコンピュータスケールを使用せず、安価な差分方式の計量器を用いることができる。

図１は本発明の一実施形態を示す食品計量装置およびボール食品充填装置を示す図である。
図１において、食品計量装置１は、供給装置１１と、計量ホッパー１２と、計量装置１３と、収容装置１４と、バリカム１５と、ディスプレイ１６と、制御装置１７とを備えている。

供給装置１１は、計数機１１１とトレイ１１２とを備えている。計数機１１１はボール食品ＢＦを計数し、トレイ１１２に複数（所定個数）蓄積でき、トレイ１１２はこれらのボール食品ＢＦを落下させることができる。

供給装置１１の落下部（シュート）の形状は、細長く構成されている。これにより、ボール食品ＢＦの跳ね返りによる遊びが無なく、また計量時間を確保するために、ボール食品ＢＦの落下スピードを早くできる。
計量ホッパー１２は、概略逆円錐形状をなしており、先端が『開』または『閉』となるように開閉することができる。計量ホッパー１２は、トレイ１１２から落下するボール食品ＢＦを、送り出し口Ｓを『閉』として受け取り、後述するように、受け取ったボール食品ＢＦを計量後に送り出し口Ｓを『開』として送り出すことができる。計量ホッパー１２は、送り出し口を『開』とする際に、ボール食品ＢＦが固まりになって落下しないように先端が細長に構成されている。

計量装置１３は、計量ホッパー１２を吊り下げるように構成されており、計量ホッパー１２が受け取った複数の個数のボール食品ＢＦを計量することができる。
収容装置１４は、計量ホッパー１２から送り出されるボール食品を袋内に収容し、ソース充填および仮シールをすることができる。バリカム１５は、エンコーダとして動作する回転スイッチであり、複数の要素にスイッチタイミング信号を２回転一サイクルや１回転一サイクルといったサイクルで送出できる。

バリカム１５は、供給装置１１による複数のボール食品ＢＦの落下と、計量ホッパー１２の送り出し口の『閉』と、計量ホッパー１２の送り出し口の『開』とを１サイクルの始点と終点として動作させることができる。バリカム１５においては、１サイクルに要する時間を大きくした場合には、供給装置によるボール食品ＢＦの落下から計量ホッパー１２の送り出し口の『閉』までの制御角を小さく設定する。バリカム１５においては、１サイクルに要する時間を大きくした場合には、供給装置１１によるボール食品の落下から計量ホッパー１２の送り出し口の『閉』までの第１の制御角を小さく設定する。

ディスプレイ１６は、現在の設定値（１サイクルの速度）、ボール食品の重量、移動平均値等を表示する。
制御装置１７は、食品計量装置１の全体をシーケンス制御するシーケンス部１７１と、不良判定部１７２とを備えている。不良判定部１７１は、計量ホッパー１２による計量に際して、直前の複数のサイクルにおける計量値の移動平均により、ボール食品が重さ規格を満たしているか否かを判断することができる。

図２はボール食品を袋詰めする際の処理の流れを示す図である。
図２において、（ａ）供給装置１１は、計数機１１１によりボール食品の計数を行い、１０個のボール食品をトレイ１１２に整列させる（Ｓ１０１）。

（ｂ）計量ホッパー１２は、供給装置１１（トレイ１１２）からのボール食品を保持する。この時点で、計量装置１３により複数のボール食品ＢＦの重量を計量し（Ｓ１０２）、基準値以外のボール食品ＢＦ（移動平均から外れるボール食品ＢＦ）の組を選別する（Ｓ１０３）。

具体的には計量装置１３は、Ａ／Ｄ変換器により重量の測定結果であるアナログ信号をデジタルデータに変換し、制御装置１７のシーケンサに転送する。
制御装置１７の不良判定部１７２は、製品仕様ごとに、ボール食品ＢＦの組（エラーがあるときには所定個数とはならない場合がある）が、登録された上限値および下限値の範囲内（後述する移動平均の範囲内）であるかを計測しこれ選別をする。

本実施形態では、計量１０回分の計量結果をメモリに蓄えその平均値（移動平均）を基準値にし、上限値および下限値をシフトする。時間帯によって、ボール食品ＢＦの重量が変動する場合があるが、上記の移動平均を採用することで、基準値を追従させることができる（前述したＳ１０３参照）。

（ｃ）収容装置１４は、ボール食品収容工程とソース充填工程と仮シール工程を実行できる。ボール食品収容工程でボール食品ＢＦを袋に充填するが、ソース充填工程では、方不良があったものについては、液の充填を行わないし、仮シール工程では、目方不良のボール食品が入った袋については仮シールを行わない。

（ｄ）制御装置１７は、不良判定部１７２が目方不良と判定したボール食品ＢＦが入った袋をラインから除去する。具体的には、受け部１９にシュートする。受け部１９に目方不良にかかる袋が合計３個落下した時点で、警報を鳴らしラインの稼動を停止（ボール食品ＢＦの供給を停止）し、充填作業を中断する。ボール食品ＢＦが入った袋はラインから除去される（Ｓ１０５）ので、液充填、仮シールがされることはない。
なお、警報が鳴らされたときは、作業員は袋の中身を確認し、数不良やクズ混入のチェックを行い、チェック後に警報を解除し、ラインを再稼動する。

（ｅ）この後、真空シール装置によるパッキングを行う（Ｓ１０４）。
本発明では、供給装置１１と、計量ホッパー１２との作動タイミングが以下のように効率よく制御される。たとえば、充填機のショット数が最大で一分間に４０回であるとすると、計量ホッパー１２が閉じている時間は１秒ほどしかなく、正確な計量を行うにはこの時間を有効利用しなければならない。そのためには、計量ホッパー１２が『開』となり、ボール食品ＢＦの組を放出する直前に計量し、計量ホッパー１２が『閉』となる瞬間に次のボール食品ＢＦの組が入るようにタイミングを設定する必要がある。

ただし、上記の制御では落下タイミングは固定されるため次のような障害が発生する。すなわち、４０ショットに最適なタイミングを設定すると、計数機１１１の回転数を下げるときには、まだ計量ホッパー１２が閉じないうちにボール食品ＢＦが到達し、通過してしまうので計量ができなくなる。充填機の回転数を下げる場合は計数機からの計量物落下タイミングを延滞し遅らせる必要がある。

図３（Ａ）〜（Ｃ）は、バリカム１６により、ボール食品ＢＦが正常に計量される場合を示す。図３（Ａ）は計量ホッパー１２にボール食品ＢＦが収容された様子（このとき、計量が行われる）を示している。図３（Ｂ）は計量後のボール食品ＢＦを放出する様子を示し、図３（Ｃ）は計量前にボール食品ＢＦを受け取る様子を示している。
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、バリカム１６により、ボール食品ＢＦが正常に計量されない場合を示している。図４（Ａ）は計量ホッパー１２にボール食品ＢＦが収容された様子（このとき、計量が行われる）を示している。図４（Ｂ）〜（Ｄ）はボール食品ＢＦが計量ホッパー１２を通過してしまった場合を示している。

図５（Ａ），（Ｂ）にバリカム１６の制御の様子を示す。（Ａ）は軸駆動が０°〜３６０°までに、エンコードされる事柄を示す図である。
図５（Ａ）に示すように、Ａ１において、計量ホッパー１２が『閉』となり、ボール食品ＢＦが保持される（０°〜２６０°）。次に、Ａ２に示すように計量ホッパー１２が『開』となり、ボール食品ＢＦを放出するとともに、Ａ３に示すようにボール食品ＢＦをトレイ１１２から落下させる（２６０°〜０°）。なお、図５（Ａ），（Ｂ）では、第１工程目と、第２工程目とで２回転で１サイクルとしている。

複数のボール食品の落下から前記計量ホッパーの送り出し口の『閉』までのタイミングを第１角θ１とし、第１角から前記計量ホッパーの送り出し口の『開』までを第２角θ２として、供給装置１１と計量ホッパー１２と計量装置１３とをサイクル制御することができる。

バリカム１６は、上記の各タイミングの生成を行う。バリカム１６の駆動軸の１回転が１ショット（１行程）に相当する。バリカム１６は、１回転の角度を３６０°にし、１°単位でタイミングを設定できる。
４０ショットに最適なタイミングを設定すると次の様になる。この制御装置の場合、計数機１１１の駆動タイミングは２６０°〜２７０°であり、計量ホッパー１２の開閉タイミングは２６０°から０°（３６０°）となり、計数機１１１の駆動から計量ホッパー１２が閉じるまでの角度は３６０°−２６０°＝１００°となる。

計数機の計量物落下位置から計量ホッパー１２までの距離が０．４ｍあり、計数機の駆動モーターが動いて計量物が計量ホッパーに到達する時間は一定で、０．４２秒程である。

４０ショット時に最適なタイミングに設定した場合、
１ショット当たりの時間：１．５０ｓ
１ショット当たりの角度：３６０°
計数機駆動からホッパー閉までの最適な角度：１００°
計数機駆動からホッパーまでのボール食品落下時間：０．４２ｓ（＝１．５×１００°／３６０°）となる。
１分当たりのショット数は、表１で示されるようになる。

なお、Ａ：１ショット当たりの時間（秒数／ショット）、Ｂ：バリカム１°当たりの時間（秒数／°）、Ｃ：計数機駆動からホッパー閉までの時間、Ｄ：計数機駆動指令から実際に動くまでの延滞時間とすると、
Ｂ＝Ａ／３６０、Ｃ＝Ｂ×１００、Ｄ＝Ｃ−０．４２
であらわされる。
Ｃ（計数機駆動からホッパー閉までの時間）は、充填機の回転数に応じて変化する。
計量物の落下時間０．４２秒は一定である。
Ｄ（計数機駆動指令から実際に動くまでの延滞時間）は計数機駆動からホッパー閉までの時間と落下時間（０．４２秒）の差分となり、ホッパーが閉じた瞬間に計量物が到達するようになる。

製品数不良は、計数機の整列板にボール食品が入らず９個入りが発生したり、計数機の整列板に２個のボール食品が入り、押しつけられることで落下しないことに原因することが多い。
これが原因で、計数機１１１が一周するたびに９個入りが発生し、作業員が気付くまで、大量の不良が派生する場合がある。具体的には、計数機１１１に割れ玉や、クズが入り、その上に乗ったボール食品が弾かれる場合もあるし、計数機１１１自体の故障で、作動不良を起こし、不良が発生する場合もある。

なお、投入ホッパーの作動不良で袋にボール食品が全部入らない、袋取りが悪く袋にボール食品が全部入らない、袋開きが悪く袋にボール食品が全部入らないといった問題も生じるが、計数機１１１でのトラブルの発生率に比べるとわずかである。

このように、不良発生の原因のほとんどが計数機１１１側の問題であり、ボール食品投入前に、不良発生を知ることができれば、計数機１１１の以降の工程で選別できる。これにより、数不良の発生を防止でき、さらには、計数機の精度が上がれば、数不良だけでなく、割れ玉やクズ混入を防止でき、結果、クレーム発生を激減できる。

本発明の一実施形態を示す食品計量装置およびボール食品充填装置を示す図である。 ボール食品を袋詰めする際の処理の流れを示す実施形態である。 （Ａ）〜（Ｃ）はバリカムによりボール食品が正常に計量される場合を示す図である。 （Ａ）〜（Ｄ）はバリカムによりボール食品が正常に計量されない場合を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）はバリカムの制御の様子を示す説明図である。 食品計量装置の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 食品計量装置
１１ 供給装置
１２ 計量ホッパー
１３ 計量装置
１４ 収容装置
１５ バリカム
１６ ディスプレイ
１７ 制御装置

Claims (4)

1. ボール食品を蓄積し、蓄積したボール食品を所定量単位で落下させる供給装置と、
   前記供給装置から落下する前記所定量のボール食品を、送り出し口を『閉』として受け取り、送り出し口を『開』として送り出す計量ホッパーと、
   前記計量ホッパーが受け取った前記所定量のボール食品を、送り出し口が『開』とされる前に計量する計量装置と、
   前記計量ホッパーから送り出される前記所定量のボール食品を、包装袋内に収容する収容装置と、
   １サイクル３６０°としたときに前記所定量のボール食品の落下から前記計量ホッパーの送り出し口の『閉』までを第１角とし、前記送り出し口の『閉』から前記計量ホッパーの送り出し口の『開』までを第２角として、前記供給装置と前記計量ホッパーと前記計量装置とをサイクル制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする食品計量装置。
2. 前記制御装置は、前記第１角を前記１サイクル時間が長いほど小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の食品計量装置。
3. 前記計量ホッパーは、計量に際して過去最新の複数回のサイクルにおける計量値の移動平均により、受け取ったボール食品が重さの規格を満たしているか否かを判断することを特徴とする請求項１または２に記載の食品計量装置。
4. 請求項１から３の何れかに記載の食品計量装置を備えたボール食品充填装置。
   

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