JP2008309757A - 計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被計量物の詰まりを発生させずに、被計量物を所定量だけ精度良く量り取ることが目的とされる。
【解決手段】計量装置１は、計量ホッパ２と、第１の空間３１ａ、第２の空間と、ゲート３５と、仕切板とを備える。計量ホッパ２は、被計量物の重量を計測する。第１の空間３１ａは、筒状部材３１で形成されており、計量ホッパ２へと被計量物を導く。第２の空間には、筒状部材３２及び振動フィーダ３３が配置されており、第１の空間３１ａよりも少量の被計量物を計量ホッパ２へと導く。ゲート３５は、第１及び第２の空間に対して計量ホッパ２側に位置し、第２の空間から計量ホッパ２への被計量物の流れを妨げずに、第１の空間３１ａから計量ホッパ２への被計量物の流れを遮断することができる。仕切板は、筒状部材３１の一部分であって、第１の空間３１ａと第２の空間とを仕切っている。
【選択図】図１

Description

本発明は計量装置に関し、特に計量ホッパへの被計量物の投入に関する。

従来から、コーヒー豆などの被計量物の重量の計測には、計量ホッパと筒状の部材（以下、「筒状部材」という。）とを備えた計量装置が用いられている。筒状部材は、計量ホッパへと被計量物を導く。

筒状部材の先端には、開閉自在のゲートが取り付けられている。そして、ゲートの開閉を制御することで、計量ホッパへの被計量物の投入量が調節されている。

具体的には、ゲートを開くことで計量ホッパへの被計量物の投入を開始する。そして、計量ホッパ内の被計量物の量が所定量の８０％程度になるまで、ゲートを全開にした状態で維持する。

その後、ゲートを閉じていき、筒状部材の先端の開口量を小さくしていく。そして、計量ホッパでの計測値が所定量になると、ゲートを完全に閉じて被計量物の投入を遮断する。

かかる技術によれば、計量ホッパ内の被計量物の重量が所定量に近づくに従って、被計量物の計量ホッパへの投入量が徐々に小さくなる。よって、計量ホッパにおいて被計量物を、所定量だけ精度良く量り取ることができる。

なお、本発明に関連する技術を以下に示す。
特開昭５３−７０４６７号公報

しかし従来の技術では、ゲートを閉じていき、筒状部材の先端の開口量を小さくしていくと、ある開口量のときに被計量物が詰まるという問題があった。例えば、コーヒー豆などのように一粒がある程度の大きさを持った被計量物において、詰まりの発生は顕著であった。

例えば、上述した詰まりを防止するために、筒状部材内に空気を吹き込む管を取り付けることが提案されている。具体的には、筒状部材内をゲートの方へと向かって空気を吹き込む。これにより、被計量物は付勢されるので、筒状部材の先端の開口量が小さくても、被計量物は詰まりにくくなる。特に、筒状部材内をゲートの方へと向かって、５°だけ傾いた方向へと空気を吹き込むことが好ましい。

しかし、かかる技術は、粉状の被計量物においては有効であるが、コーヒー豆などのように一粒がある程度の大きさを持った被計量物ではあまり効果が得られない。

本発明は上述した事情に鑑みて成されたものであり、被計量物の詰まりを発生させずに、被計量物を所定量だけ精度良く量り取ることが目的とされる。

第１の発明にかかる計量装置は、計量ホッパと、第１及び第２の空間と、ゲートと、仕切板とを備える。計量ホッパは、被計量物の重量を計測する。第１の空間は、計量ホッパへと被計量物を導く。第２の空間は、第１の空間よりも少量の被計量物を計量ホッパへと導く。ゲートは、第１及び第２の空間に対して計量ホッパ側に位置し、第２の空間から計量ホッパへの被計量物の流れを妨げずに、第１の空間から計量ホッパへの被計量物の流れを遮断することができる。仕切板は、第１及び第２の空間を仕切る。

第１の発明にかかる計量装置によれば、仕切板があるので、第１の空間から計量ホッパへの被計量物の流れをゲートで遮断しても、第１の空間に溜まった被計量物は第２の空間には流れ込まない。よって、第２の空間へと被計量物が流れ込むことがなく、以って第２の空間での詰まりが生じにくい。

第２の発明にかかる計量装置は、第１の発明にかかる計量装置であって、第３の空間を更に備える。第３の空間は、単一の空間であって、第１及び第２の空間に対して計量ホッパとは反対側に位置し、被計量物を第１及び第２の空間へと導く。

第２の発明にかかる計量装置によれば、第１及び第２の空間へと別々に被計量物を投入する必要がない。換言すれば、第３の空間へと被計量物を投入するだけで、第１及び第２の空間の両方に被計量物を導くことができる。よって、計量装置の構造が簡略化される。

第３の発明にかかる計量装置は、第１または第２の発明にかかる計量装置であって、第１の空間を形成する筒状の部材を更に備える。そして、筒状部材の一部分が仕切板として機能する。

第３の発明にかかる計量装置によれば、第１の空間に投入された被計量物を計量ホッパへと導きやすく、またゲートで被計量物の流れを遮断した場合に被計量物を第１の空間に溜めやすい。しかも、筒状の部材の一部分を仕切板として用いることができるので、計量物の構造が簡略化される。

第４の発明にかかる計量装置は、第１乃至第３の発明のいずれか一つにかかる計量装置であって、第２の空間には、滞留部と、誘導部とが配置されている。滞留部には、被計量物が一時的に滞留する。誘導部は、滞留部から被計量物を少量ずつ計量ホッパへと導く。

第４の発明にかかる計量装置によれば、第２の空間での被計量物の詰まりを防止しつつも、被計量物を少量ずつ計量ホッパへと導くことができる。

第５の発明にかかる計量装置は、第４の発明にかかる計量装置であって、誘導部は振動フィーダである。

第５の発明にかかる計量装置によれば、滞留部に滞留された被計量物を少量ずつ計量ホッパへと導くことができる。

第６の発明にかかる計量装置は、第１乃至第５の発明のいずれか一つにかかる計量装置であって、ゲートは、第１の空間から計量ホッパへの被計量物の流れを遮断しつつ、第２の空間から計量ホッパへの被計量物の流れをも遮断することができる。

第６の発明にかかる計量装置によれば、単一のゲートで、計量ホッパへの被計量物の投入を制御することができる。

第７の発明にかかる計量装置は、計量ホッパと、互いに異なる第１及び第２の経路と、ゲートとを備える。計量ホッパは、被計量物の重量を計測する。ゲートは、第１及び第２の経路に対して計量ホッパ側に位置し、第２の経路を開いたまま第１の経路を閉じることができる。第１の経路は、ゲートが開いているときは計量ホッパへと被計量物を導き、ゲートで閉じられたときは自身に被計量物を溜める。第２の経路は、少なくともゲートで第２の経路を開いたまま第１の経路を閉じたときに、第１の経路に溜まった被計量物を少量ずつ計量ホッパへと導く。

第７の発明にかかる計量装置によれば、第１の経路に溜まった被計量物を少量ずつ計量ホッパに投入するので、計量ホッパでの被計量物の重量の測定の精度が高まる。具体的には、計量ホッパで計測された被計量物の重量が所定値に達してから、計量ホッパへの被計量物の投入を停止しても、第２の経路からの被計量物の投入量は少ないので、余分に投入される被計量物の量が少ない。

本発明に係る計量装置によれば、仕切板があるので、第１の空間から計量ホッパへの被計量物の流れをゲートで遮断しても、第１の空間に溜まった被計量物は第２の空間には流れ込まない。よって、第２の空間へと大量の被計量物が流れ込むことがなく、以って第２の空間での詰まりが生じにくい。

１．計量装置の構造
＜計量装置の概略＞
図１は、本発明の実施の形態にかかる計量装置１を概念的に示す図である。計量装置１は、コーヒー豆などの被計量物を量り取る装置であり、計量ホッパ２と、計量ホッパ２へと被計量物を供給する供給機構３とを備える。なお以下では、鉛直方向についての上側及び下側を、それぞれ単に「上側」及び「下側」と表現している。

＜計量ホッパ＞
計量ホッパ２は、ホッパ２１、ゲート２２、及び計量器２３を有し、投入された被計量物の重量を計測する。

ホッパ２１には、被計量物が投入される投入口２ａと、被計量物を排出する排出口２ｂとが設けられている。図１では、投入口２ａは上側に、排出口２ｂは下側に位置している。

ゲート２２は、排出口２ｂに取り付けられており、排出口２ｂの開閉が自在である。計量器２３は、排出口２ｂをゲート２２で閉じた状態で、ホッパ２１に投入された被計量物の重量を測定する。計量器２３には、例えば金属の撓みを利用して重量を測定するロードセルが採用できる。

＜供給機構＞
供給機構３は、筒状部材３１，３２、振動フィーダ３３、ガイド３４及びゲート３５を有する。

筒状部材３１は、計量ホッパへと被計量物を導く部材であって、端３１ａ，３１ｂを有する。図１では、端３１ａ，３１ｂはそれぞれ、筒状部材３１の上側及び下側に位置している。被計量物は、端３１ａから投入されて筒状部材３１内へと導かれる。

筒状部材３２は、一端３２ａを筒状部材３１に繋げて、自身の内側の空間３ｂを筒状部材３１の内側の空間３ｃへと連通させている。これにより、筒状部材３１の端３１ａから投入された被計量物を、筒状部材３２内にも導くことができる。なお、筒状部材３２は筒状部材３１よりも細く、筒状部材３２内に導かれる被計量部は、筒状部材３２が繋がった位置ｒ１から筒状部材３１内を端３１ｂ側（空間３ａ）に流れる被計量物よりも少量である。

振動フィーダ３３は、トラフ３３１と振動部３３２とを有する。振動フィーダ３３は、振動部３３２でトラフ３３１を振動することで、振動による輸送現象を利用して、トラフ３３１に載せられた被計量物を所定の方向９１へと導く。

トラフ３３１は、筒状部材３２の他端３２ｂに近接して配置されている。トラフ３３１と他端３２ｂとの間には、数粒の被計量物が通れる程度の隙間３２１が設けられている。このため、トラフ３３１が振動していない場合には、被計量物は隙間３２１に詰まって筒状部材３２から流れ出ることができない。他方、トラフ３３１が振動した場合には、被計量物は隙間３２１に詰まることなく、トラフ３３１上を所定の方向９１へと移動する。なお、被計量物は、所定の方向９１へと少量ずつ移動する。

上記内容から、トラフ３３１の振動を止めている時間は、被計量物は筒状部材３２内に一時的に滞留すると把握することができる。よって、筒状部材３２を滞留部と把握することができる。また、トラフ３３１の振動によって、筒状部材３２内に滞留した被計量物を少量ずつ移動させることができるので、振動フィーダ３３を誘導部と把握することができる。

ガイド３４は、トラフ３３１上を所定の方向９１に移動した被計量物を、計量ホッパ２の投入口２ａへと導く。このため、トラフ３３１上の被計量物を計量ホッパ２へと導く際に、被計量物が計量ホッパ２からこぼれることがない。

ガイド３４は、筒状部材３１の外面に取り付けられ、端３１ｂの近傍に位置している。このため、ガイド３４で囲まれる空間３４ａと、筒状部材３１の内側の空間３ａとは、筒状部材３１の一部分３１１で仕切られている。よって、一部分３１１は、空間３４ａと空間３ａとを仕切る仕切板と把握することができる。

また、空間３ａを形成する筒状部材３１の部分は、筒状部材３２、振動フィーダ３３及びガイド３４が配置された空間と、空間３１ａとを仕切っている。よって、かかる部分を仕切板と把握することもできる。

ゲート３５は、筒状部材３１に取り付けられた単一のゲートであり、端３１ｂの開閉及びガイド３４の開閉を行う。

具体的には、ゲート３５を開いて端３１ｂを開放することで、筒状部材３１内の被計量物を計量ホッパ２へと導く。ゲート３５で端３１ｂを閉じることで、筒状部材３１から計量ホッパ２への被計量物の流れを遮断する。このとき、ゲート３５は、ガイド３４を開いたまま、端３１ｂを閉じることができる。すなわちゲート３５は、ガイド３４から計量ホッパ２への被計量物の流れを妨げずに、筒状部材３１から計量ホッパ２への被計量物の流れを遮断することができる。もちろん、ゲート３５は両方の流れを遮断すること、すなわち端３１ｂを閉じつつ、ガイド３４を閉じることもできる。

上述した計量装置１によれば、筒状部材３２及び振動フィーダ３３を用いることで、筒状部材３１内を通る経路とは別の経路で、被計量物を少量ずつ計量ホッパ２へと導くことができる。よって、被計量物を少量ずつ計量ホッパ２へと供給する場合でも、被計量物の詰まりが発生しない。

しかも、ガイド３４で囲まれる空間３４ａと、筒状部材３１の内側の空間３ａとは、筒状部材３１の一部分３１１で仕切られているので、空間３ａから空間３４ａへと被計量物が流れ込まない。よって、ゲート３５で端３１ｂを閉じた場合に、空間３ａに溜まった被計量物が空間３４ａへと流れ込むことがなく、以って空間３４ａの詰まりが発生しない。

なお、空間３ａを第１の空間、筒状部材３２と振動フィーダ３３が配置された空間を第２の空間、及び空間３ｃを第３の空間とすることで、上述した計量装置１を以下のように把握することができる。

すなわち、計量装置１は、計量ホッパ２、第１及び第２の空間、ゲート３５及び仕切板を備える。第１の空間は計量ホッパ２へと被計量物を導く。第２の空間は、第１の空間よりも少量の被計量物を計量ホッパ２へと導く。ゲート３５は、第１及び第２の空間に対して計量ホッパ２側に位置し、第２の空間から計量ホッパ２への被計量物の流れを妨げずに、第１の空間から計量ホッパへの被計量物の流れを遮断することができる。仕切板は、第１の空間と第２の空間とを仕切る。

そして、第３の空間は単一の空間であって、第１及び第２の空間に対して計量ホッパ２とは反対側に位置し、被計量物を第１及び第２の空間へと導く。

２．計量装置の動作
図１の他に、図２〜図４を用いて、計量装置１の動作について説明する。なお、図１〜図４のいずれにおいても、被計量物の状態がハッチングによって示されている。

また図５は、振動フィーダ３３の駆動のＯＮ／ＯＦＦ、後述するゲート３５の第１〜第３の状態の実行／非実行、及び計量ホッパ２のゲート２２の開／閉について、時間的な変化をグラフで示す。なお、図５では、第１〜第３の状態の実行／非実行を、ＯＮ／ＯＦＦで表している。

図１では、計量ホッパ２への被計量物の供給を開始する直前の状態を示している。すなわち、ゲート３５によって、端３１ｂ及びガイド３４のいずれをも閉じて、筒状部材３１から計量ホッパ２への被計量物の流れ、及びガイド３４から計量ホッパ２への被計量物の流れのいずれをも遮断している。計量ホッパ２内は空である。

ゲート３５を開いて、被計量物の計量ホッパ２への供給を開始する（図２。図５では時間ｔ１）。なお、ゲート３５が全開の状態を、以下では「第１の状態」という。

第１の状態では、筒状部材３１内の被計量物は、端３１ｂから計量ホッパ２内へと流れる（矢印ｄ１）。これに並行して、端３１ａから筒状部材３１内へと被計量物が補給される（矢印ｄ２）。なお、計量ホッパ２へと供給する被計量物の量が、筒状部材３１内に予め溜められた被計量物だけで足りる場合には、ゲート３５を閉じた後に被計量物の補給を行っても良い。

計量ホッパ２に被計量物を供給しながら、計量ホッパ２に供給された被計量物の重量を計量器２３で測定する。そして、計量器２３での測定値が所定の値に達したときに、ゲート３５で筒状部材３１の端３１ｂを閉じる（図５では時間ｔ２）。なお、所定の値には、計量装置１で量り取る所定量の８０％程度の値が採用される。

このとき、ゲート３５では、ガイド３４を開いたまま、端３１ｂを閉じる。すなわち、ガイド３４から計量ホッパ２への被計量物の流れを妨げずに、筒状部材３１から計量ホッパ２への被計量物の流れを遮断する（図３）。かかるゲート３５の状態を、以下では「第２の状態」という。

第２の状態では、振動フィーダ３３を駆動させる。具体的には、第１の状態では振動フィーダ３３を駆動させずに（図５での時間ｔ１〜ｔ２）、ゲート３５を第２の状態にするのに並行して、振動フィーダ３３の駆動を開始する。なお、図５では、ゲート３５を第２の状態にするのと同時に、振動フィーダ３３の駆動を開始している（時間ｔ２）。

第２の状態のときに振動フィーダ３３を駆動させることで、筒状部材３２内に一時的に滞留していた被計量物が、端３２ｂから少量ずつ所定に方向９１へと導かれる。そして、被計量物は所定の方向９１へと移動しつつ、盛られた状態にあるものについては、振動によりトラフ３３１上で均される。よって、トラフ３３１からガイド３４を介して計量ホッパ２へと導かれる被計量物（矢印ｄ３）の、単位時間あたりの量は、ほぼ一定となる。しかも、その量は少量である。

計量器２３で被計量物の重量を測定し、計量ホッパ２に供給された被計量物の重量が所定量になったときに、ゲート３５で、ガイド３４をも閉じて、ガイド３４から計量ホッパ２への被計量物の流れを遮断する（図４。図５では時間ｔ３）。かかるゲート３５の状態を、以下では「第３の状態」という。

被計量物の重量が所定量に達してからゲート３５を閉じたとしても、被計量物が余分に計量ホッパ２へと流れ込んでしまう。これは、計量器２３の測定値が所定量に達したときには既に、ガイド３４から計量ホッパ２へと落ちてくる被計量物があったり、ゲート３５を完全に閉じるまでに時間を要したりするからである。

しかし、ゲート３５を第３の状態にする直前では、ゲート３５は第２の状態にあるので、計量ホッパ２に供給される被計量物は少量ずつである。よって、ゲート３５が第３の状態になるまでの間に、被計量物が所定量を超えて余分に計量ホッパ２に供給されることがあるとしても、その量は微量である。すなわち、被計量物を所定量だけ精度良く量り取ることができる。

振動フィーダ３３の駆動は、ゲート３５を第３の状態した後に停止する（図５）。具体的には、ゲート３５を第３の状態した後、所定の時間Δｔだけ振動フィーダ３３の駆動を維持してから停止する（図５）。これは、計量ホッパ２への被計量物の単位時間あたりの供給量が、振動フィーダ３３の駆動の停止時において増大するおそれがあるからである。

ゲート３５を第３の状態にした後に、計量ホッパ２のゲート２２を開いて、被計量物を排出口２ｂから排出する（図４。図５では時間ｔ４）。

図１〜図４では、ゲート３５で筒状部材３１の端３１ｂを閉じているときは（第２及び第３の状態）、被計量物は筒状部材３１内に、筒状部材３２が繋がった位置ｒ１よりも上側の位置まで、すなわち空間３ｃにも溜められている。

この状態で、振動フィーダ３３を駆動することで、筒状部材３２内の被計量物は、計量ホッパ２へと導かれる。そして、計量ホッパ２へと導かれた分だけ被計量物が、筒状部材３１から筒状部材３２へと供給される。

よって、筒状部材３１内を通る経路とは別の経路を用いて、筒状部材３１内に溜まった被計量物を少量ずつ計量ホッパ２へと導くと把握することができる。

＜変形例１＞
ゲート３５が第１の状態にあるときの、計量ホッパ２への被計量物の単位時間当たりの供給量を増やす場合には、第１の状態でも振動フィーダ３３を駆動させることが望ましい。これにより、被計量物を所定量だけ量り取るために要する時間が短縮される。

この場合には、ゲート３５を第２の状態にした後も、振動フィーダ３３を駆動させたままにしておく。

＜変形例２＞
計量ホッパ２への被計量物の単位時間あたりの供給量が、振動フィーダ３３の駆動の停止時において増大するおそれがない場合には、ゲート３５を第３の状態にしたのと同時に、振動フィーダ３３の駆動を停止することが望ましい。これにより、振動フィーダ３３の駆動に必要な電力量を、低減することができる。

本発明の実施の形態にかかる計量装置を概念的に示す図である。 計量装置の動作を順に示す図である。 計量装置の動作を順に示す図である。 計量装置の動作を順に示す図である。 計量装置の動作をグラフで示した図である。

符号の説明

１ 計量装置
２ 計量ホッパ
３ａ〜３ｃ 空間
３１ 筒状部材
３２ 筒状部材（滞留部）
３３ 振動フィーダ（誘導部）
３５ ゲート
３１１ 一部分（仕切板）

Claims (7)

1. 被計量物の重量を計測する計量ホッパと、
   前記計量ホッパへと前記被計量物を導く第１の空間と、
   第１の空間よりも少量の前記被計量物を前記計量ホッパへと導く第２の空間と、
   前記第１及び前記第２の空間に対して前記計量ホッパ側に位置し、前記第２の空間から前記計量ホッパへの前記被計量物の流れを妨げずに、前記第１の空間から前記計量ホッパへの前記被計量物の流れを遮断することができるゲートと、
   前記第１及び前記第２の空間を仕切る仕切板と
   を備える、計量装置。
2. 前記第１及び前記第２の空間に対して前記計量ホッパとは反対側に位置し、前記被計量物を前記第１及び前記第２の空間へと導く単一の第３の空間を更に備える、請求項１記載の計量装置。
3. 前記第１の空間を形成する筒状の部材を更に備え、
   前記筒状部材の一部分が前記仕切板として機能する、請求項１または請求項２記載の計量装置。
4. 前記第２の空間には、
   被計量物が一時的に滞留する滞留部と、
   前記滞留部から前記被計量物を少量ずつ前記計量ホッパへと導く誘導部と
   が配置されている、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の計量装置。
5. 前記誘導部は振動フィーダである、請求項４記載の計量装置。
6. 前記ゲートは、前記第１の空間から前記計量ホッパへの前記被計量物の流れを遮断しつつ、前記第２の空間から前記計量ホッパへの前記被計量物の流れをも遮断することができる、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の計量装置。
7. 被計量物の重量を計測する計量ホッパと、
   互いに異なる第１及び第２の経路と、
   前記第１及び前記第２の経路に対して前記計量ホッパ側に位置し、前記第２の経路を開いたまま前記第１の経路を閉じることができるゲートと
   を備え、
   前記第１の経路は、前記ゲートが開いているときは前記計量ホッパへと前記被計量物を導き、前記ゲートで閉じられたときは自身に前記被計量物を溜め、
   前記第２の経路は、少なくとも前記ゲートで前記第２の経路を開いたまま前記第１の経路を閉じたときに、前記第１の経路に溜まった前記被計量物を少量ずつ前記計量ホッパへと導く、計量装置。

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