JP2009103486A - コンベヤスケール - Google Patents

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Abstract

【課題】輸送効率を低下させることなく連続的に高精度の計量を行うことのできるコンベヤスケールを提供する。
【解決手段】搬送経路上流側上段に配される上段ベルトコンベヤ3と、搬送経路下流側下段に配される下段ベルトコンベヤ4と、上段ベルトコンベヤ3と下段コンベヤ4との間の搬送経路途中に配され、上段ベルトコンベヤ3によって搬送される被搬送物が投入される第1計量槽5および第2計量槽6と、上段ベルトコンベヤ3から各計量槽5,6への被搬送物の投入を切り替える被搬送物投入切替装置7と、各計量槽5,6に投入された被搬送物の重量を計測する重量計測手段(21〜26,62)と、各計量槽5,6に投入された被搬送物を下段ベルトコンベヤ4上に排出するゲート開閉装置31,36とを備えるものとする。
【選択図】図1

Description

本発明は、ばらの状態の各種原材料や製品等の被搬送物を搬送途中で計量するコンベヤスケールに関するものである。
従来、この種のコンベヤスケールとしては、被搬送物を搬送するベルトコンベヤ内に秤を設け、この秤の上を通過する被搬送物の重量とベルトの速度とを電気的に検出し、これら検出信号に基づき演算を行って輸送量を求めるようにしているものがある(例えば、特許文献1,2参照。)。この種のコンベヤスケールによれば、輸送効率を損なうことなく連続的に被搬送物の輸送量を計量することができる。
特公平1−58446号公報 実公平1−24579号公報
ところが、従来のコンベヤスケールでは、ベルトコンベヤに付属の秤が常に計量を行っているため、秤の基準である零点を定める零点補正ができず、計測精度が低いという問題がある。
このような問題を解決し得るコンベヤスケールとして、図18(a)に示されるようなものがある。この図18(a)に示されるコンベヤスケール200は、搬送経路の上流側上段および下流側下段にそれぞれ配され、秤が付属していない搬送専用の上段ベルトコンベヤ201および下段ベルトコンベヤ202と、これら上段ベルトコンベヤ201と下段ベルトコンベヤ202との間の搬送経路途中に設けられ、貯留・排出機能と計量機能とを兼備するホッパスケール203とを備えて構成されている。このコンベヤスケール200においては、上段ベルトコンベヤ201によって搬送される被搬送物Hがホッパスケール203内にある程度投入されると、図18(b)に示されるように、上段ベルトコンベヤ201の運転を一旦停止させ、その後、ホッパスケール203内に収容された被搬送物Hの重量を計測し、計測が完了すると、図18(c)に示されるように、ホッパスケール203内の被搬送物Hを下段ベルトコンベヤ202上に排出し、排出が完了すれば、図18(a)に示されるように、上段ベルトコンベヤ201の起動にて被搬送物Hをホッパスケール203内に投入するといった図18(a)〜(c)に示される一連の動作が繰り返し行われる。
このコンベヤスケール200によれば、ホッパスケール203内にある程度の被搬送物Hが投入される毎にホッパスケール203内の被搬送物Hの計量が行われ、計量後の排出が完了してから次に被搬送物Hが投入されるまでの間に零点補正を行うことができるので、零点補正を行うことのできない従来のコンベヤスケールと比べて格段に計測精度の向上を図ることができる。
しかしながら、このコンベヤスケール200では、ホッパスケール203による計量が行われる際、ホッパスケール203に被搬送物Hを投入することができないため、上段ベルトコンベヤ201の運転を停止させなければならず、上段ベルトコンベヤ201の運転が非連続的なものとなり、輸送効率が低下するという問題点がある。
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、輸送効率を低下させることなく連続的に高精度の計量を行うことのできるコンベヤスケールを提供することを目的とするものである。
前記目的を達成するために、本発明によるコンベヤスケールは、
被搬送物を搬送途中で計量するコンベヤスケールであって、
搬送経路上流側上段に配される上段コンベヤと、
搬送経路下流側下段に配される下段コンベヤと、
前記上段コンベヤと前記下段コンベヤとの間の搬送経路途中に配され、前記上段コンベヤによって搬送される被搬送物が投入される複数の計量槽と、
前記上段コンベヤから前記各計量槽への被搬送物の投入を切り替える被搬送物投入切替手段と、
前記各計量槽に投入された被搬送物の重量を計測する重量計測手段と、
前記各計量槽に投入された被搬送物を前記下段コンベヤ上に排出する被搬送物排出手段と
を備えることを特徴とするものである(第1発明)。
本発明において、前記複数の計量槽を支持する支持枠が設けられ、前記重量計測手段は、前記支持枠を支持する複数の荷重検出器と、前記各計量槽の二次元の重心位置情報を記憶する記憶部と、前記荷重検出器からの荷重信号と前記記憶部に記憶されている重心位置情報とに基づいて前記各計量槽の内容重量を演算する重量演算部とを備えて構成されるのが好ましい(第2発明)。
本発明において、前記被搬送物排出手段による被搬送物の排出量が調整可能とされるのが好ましい(第3発明)。
本発明においては、被搬送物が投入される計量槽が例えば2個の場合、一方の計量槽に被搬送物がある程度投入されると、被搬送物の投入が被搬送物投入切替手段によって他方の計量槽に切り替えられる。他方の計量槽に被搬送物が投入されている間に、一方の計量槽における被搬送物の重量が重量計測手段によって計測される。計測完了後、一方の計量槽内の被搬送物が被搬送物排出手段によって下段コンベヤ上に排出される。その後、他方の計量槽に被搬送物がある程度投入されると、被搬送物の投入が被搬送物投入切替手段によって一方の計量槽に切り替えられる。一方の計量槽に被搬送物が投入されている間に、他方の計量槽における被搬送物の重量が重量計測手段によって計測される。計測完了後、他方の計量槽内の被搬送物が被搬送物排出手段によって下段コンベヤ上に排出される。本発明によれば、被搬送物の投入と被搬送物の計量・排出とが一方の計量槽と他方の計量槽とで交互に連続的に繰り返し行われるので、上段コンベヤを連続運転することが可能であるとともに、計量・排出完了後、次に被搬送物が投入されるまでの間に零点補正を行うことができ、輸送効率を低下させることなく連続的に高精度の計量を行うことができる。
また、第2発明の構成を採用することにより、複数の計量槽のそれぞれの内容重量を必要最小限の荷重検出器にて計量を行うことができ、故障率の低下や装置構成のコンパクト化、コストダウンを図ることができる。
また、第3発明の構成を採用することにより、下段コンベヤ上への被搬送物の排出量を適正にすることができる。
次に、本発明によるコンベヤスケールの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
〔第1の実施形態〕
図1には、本発明の第1の実施形態に係るコンベヤスケールの概略構成図が示されている。また、図2には図1の要部拡大図が、図3には図1のA−A矢視図で、要部のみを表わす図がそれぞれ示されている。
図1に示されるように、本実施形態のコンベヤスケール1は、ばらの状態の各種原材料や製品等の被搬送物を搬送途中で計量するコンベヤスケールであって、架台2(一部のみ表わす)における天井枠フレーム2aの上方で搬送経路上流側に配される上段ベルトコンベヤ3と、架台2の天井枠フレーム2aの下方で搬送経路下流側に配される下段ベルトコンベヤ4と、上段ベルトコンベヤ3と下段ベルトコンベヤ4との間の搬送経路途中に配され、架台2の天井枠フレーム2aの下方位置で図の左側から右側に向けて順に並設される第1計量槽5および第2計量槽6と、これら計量槽5,6の上方に配され、図示されない固定手段を介して架台2の天井枠フレーム2aに固定される被搬送物投入切替装置7とを備えている。
各ベルトコンベヤ3,4は、両端のベルト車8,9;10,11の間に幅広の無端環状のベルト12;13を循環させてそのベルト12;13上に載せられた被搬送物を図の左側から右側に向けて搬送する周知構造のベルトコンベヤであり、各ベルトコンベヤ3,4の搬送方向上流側端部には、投入される被搬送物をベルト12;13上に導くための被搬送物投入ホッパ14;15が付設されている。
図2に示されるように、第1計量槽5は、上下に開口された四角筒状の第1計量ホッパ16と、この第1計量ホッパ16の下側開口を開閉するための第1ゲート17とを備えて構成されている。第2計量槽6も同様に、上下に開口された四角筒状の第2計量ホッパ18と、この第2計量ホッパ18の下側開口を開閉するための第2ゲート19とを備えて構成されている。
図3に示されるように、天井枠フレーム2aには、平面視で第1計量槽5を取り囲むように所定の配置でカンチレバービーム形の第1ロードセル21、第2ロードセル22および第3ロードセル23がそれぞれ固定されるとともに、平面視で第2計量槽6を取り囲むように所定の配置でやはりカンチレバービーム形の第4ロードセル24、第5ロードセル25および第6ロードセル26がそれぞれ固定されている。
図2および図3に示されるように、第1ロードセル21、第2ロードセル22および第3ロードセル23と、第1計量ホッパ16の上端部に全周に亘って外側に張り出すように一体的に設けられる第1計量ホッパフランジ27とは、それぞれ吊り桿部材28によって接続されており、第1計量槽5がそれらロードセル21,22,23に吊り桿部材28,28,28を介して吊り下げ支持されている。また、同様に、第4ロードセル24、第5ロードセル25および第6ロードセル26と、第2計量ホッパ18の上端部に全周に亘って外側に張り出すように一体的に設けられる第2計量ホッパフランジ29とは、それぞれ吊り桿部材28によって接続されており、第2計量槽6がそれらロードセル24,25,26に吊り桿部材28,28,28を介して吊り下げ支持されている。
図2に示されるように、第1計量槽5の下部には、第1ゲート17を開閉作動する第1ゲート開閉装置31が付設されている。この第1ゲート開閉装置31は、第1計量ホッパ16から落下される被搬送物を下段ベルトコンベヤ4に付設の被搬送物投入ホッパ15へと導くシュートの役目も担う第1ケーシング32と、この第1ケーシング32に両端部が支承され、第1ゲート17を、第1計量ホッパ16の下側開口を開く位置と閉じる位置との間で回動自在に支持する第1ゲート回動軸33とを備えている。第1ケーシング32にはトラニオン形式で支持される第1ゲート開閉操作エアシリンダ34が付設され、第1ゲート回動軸33の端部にはレバー部材35が取り付けられ、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34のシリンダロッド先端部とレバー部材35の先端部とがピン連結されている。こうして、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34の収縮によって第1ゲート17が開作動されて第1計量ホッパ16の下側開口が開かれる一方、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34の伸長によって第1ゲート17が閉作動されて第1計量ホッパ16の下側開口が閉じられるようになっている。
第2計量槽6の下部には、第2ゲート19を開閉作動する第2ゲート開閉装置36が付設されている。この第2ゲート開閉装置36は、第2計量ホッパ18から落下される被搬送物を下段ベルトコンベヤ4に付設の被搬送物投入ホッパ15へと導くシュートの役目も担う第2ケーシング37と、この第2ケーシング37に両端部が支承され、第2ゲート19を、第2計量ホッパ18の下側開口を開く位置と閉じる位置との間で回動自在に支持する第2ゲート回動軸38とを備えている。第2ケーシング37にはトラニオン形式で支持される第2ゲート開閉操作エアシリンダ39が付設され、第2ゲート回動軸38の端部には図示されないレバー部材(レバー部材35と同様のもの)が取り付けられ、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39のシリンダロッド先端部とレバー部材の先端部とがピン連結されている。こうして、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39の収縮によって第2ゲート19が開作動されて第2計量ホッパ18の下側開口が開かれる一方、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39の伸長によって第2ゲート19が閉作動されて第2計量ホッパ18の下側開口が閉じられるようになっている。
被搬送物投入切替装置7は、ケーシング41と、このケーシング41内に配される切替ダンパ42とを備えている。ケーシング41は、図4に示されるように、上下に開口された四角筒状のケーシング本体43と、このケーシング本体43の下側開口を二分する仕切部材44とより構成され、上段ベルトコンベヤ3から落下される被搬送物を受け入れる受入口45と、第1計量ホッパ16の上側開口に臨ませた第1出口46と、第2計量ホッパ18の上側開口に臨ませた第2出口47とを有している。切替ダンパ42は、両端部がケーシング本体43に支承される切替ダンパ回動軸48によって支持されており、受入口45から取り込まれた被搬送物を第1出口46へと導く第1ダンパ位置(図4中実線)と、受入口45から取り込まれた被搬送物を第2出口47へと導く第2ダンパ位置(図4中二点鎖線)との間で回動自在とされている。図2に示されるように、切替ダンパ回動軸48の端部にはレバー部材49が取り付けられ、このレバー部材49の先端部は、架台2の天井枠フレーム2aにトラニオン形式で支持されるダンパ位置切替操作エアシリンダ50のシリンダロッド先端部とピン連結されている。こうして、ダンパ位置切替操作エアシリンダ50の全伸長時に切替ダンパ42が第1ダンパ位置とされ、ダンパ位置切替操作エアシリンダ50の全収縮時に切替ダンパ42が第2ダンパ位置とされ、ダンパ位置切替操作エアシリンダ50の伸縮動作によって切替ダンパ42の第1切替ダンパ位置と第2切替ダンパ位置との切り替えが行われるようになっている。なお、ケーシング41には、ケーシング本体43の上端から上段ベルトコンベヤ3の下流側端部を包み込むように延びるシュート51が連設されており、上段ベルトコンベヤ3から落下される被搬送物がシュート51に案内されてケーシング41の受入口45に確実に取り込まれるようにされている。
切替ダンパ42が図4中実線で示される第1ダンパ位置にあるとき、上段ベルトコンベヤ3の下流側端部から落下された被搬送物は、シュート51、ケーシング41の受入口45および第1出口46を通って第1計量ホッパ16内に投入される。一方、切替ダンパ42が図4中二点鎖線で示される第2ダンパ位置にあるとき、上段ベルトコンベヤ3の下流側端部から落下された被搬送物は、シュート51、ケーシング41の受入口45および第2出口47を通って第2計量ホッパ18内に投入される。
図5には、本実施形態のコンベヤスケールの制御システムの概略構成図が示されている。
図5において、制御装置60は、マイクロコンピュータを主体に構成されるものであって、各ロードセル21,22,23,24,25,26からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するA/D変換部61と、このA/D変換部61によってデジタル荷重信号に変換された各荷重信号に基づいて各計量槽5,6の内容重量を演算する重量演算部62と、この重量演算部62の演算結果に応じた重量表示信号を生成する重量表示信号生成部63と、図7のフローチャートに示されるアルゴリズムに基づいて作成された制御プログラムや、演算に必要な各種データ、演算結果等を記憶する記憶部64と、切替ダンパ42のダンパ位置切替を制御するダンパ位置切替制御部65と、各ゲート17,19の開閉動作を制御するゲート開閉動作制御部66とを備えている。
制御装置60には、重量表示信号生成部63によって生成された重量表示信号に基づく重量値を表示する表示装置67が付設されている。また、ダンパ位置切替操作エアシリンダ50とエア供給源68aとの間には、ダンパ位置切替制御部65からの信号によって弁位置が切り替えられる例えば電磁弁よりなるダンパ位置切替操作弁69が介設されている。また、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34とエア供給源68bとの間には、ゲート開閉動作制御部66からの信号によって弁位置が切り替えられる例えば電磁弁よりなるが第1ゲート開閉操作弁70が介設されている。また、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39とエア供給源68cとの間には、ゲート開閉動作制御部66からの信号によって弁位置が切り替えられる例えば電磁弁よりなるが第2ゲート開閉操作弁71が介設されている。
ダンパ位置切替制御部65からダンパ位置切替操作弁69への信号として第1ダンパ位置切替信号が出力された場合、ダンパ位置切替操作弁69の弁位置は、ダンパ位置切替操作エアシリンダ50を伸長作動させる弁位置とされる。そして、ダンパ位置切替操作エアシリンダ50が全伸長されたとき、切替ダンパ42が第1ダンパ位置とされ、ケーシング41の受入口45から取り込まれた被搬送物が第1出口46へと導かれる。ダンパ位置切替制御部65からダンパ位置切替操作弁69への信号として第2ダンパ位置切替信号が出力された場合、ダンパ位置切替操作弁69の弁位置は、ダンパ位置切替操作エアシリンダ50を収縮作動させる弁位置とされる。そして、ダンパ位置切替操作エアシリンダ50が全収縮されたとき、切替ダンパ42が第2ダンパ位置とされ、ケーシング41の受入口45から取り込まれた被搬送物が第2出口47へと導かれる。
ゲート開閉動作制御部66から第1ゲート開閉操作弁70への信号として第1ゲート開作動信号が出力された場合、第1ゲート開閉操作弁70の弁位置は、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34を収縮作動させる弁位置とされる。そして、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34が全収縮されたとき、第1計量ホッパ16の下側開口に対して第1ゲート17が完全に開かれることになる。ゲート開閉動作制御部66から第1ゲート開閉操作弁70への信号として第1ゲート閉作動信号が出力された場合、第1ゲート開閉操作弁70の弁位置は、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34を伸長作動させる弁位置とされる。そして、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34が全伸長されたとき、第1計量ホッパ16の下側開口に対して第1ゲート17が完全に閉じられることになる。
ゲート開閉動作制御部66から第2ゲート開閉操作弁71への信号として第2ゲート開作動信号が出力された場合、第2ゲート開閉操作弁71の弁位置は、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39を収縮作動させる弁位置とされる。そして、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39が全収縮されたとき、第2計量ホッパ18の下側開口に対して第2ゲート19が完全に開かれることになる。ゲート開閉動作制御部66から第2ゲート開閉操作弁71への信号として第2ゲート閉作動信号が出力された場合、第2ゲート開閉操作弁71の弁位置は、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39を伸長作動させる弁位置とされる。そして、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39が全伸長されたとき、第2計量ホッパ18の下側開口に対して第2ゲート19が完全に閉じられることになる。
以上に述べたように構成されるコンベヤスケール1の作動について、図6の作動説明図および図7のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の作動説明において、上段ベルトコンベヤ3および下段ベルトコンベヤ4はいずれも所定の周回速度で連続運転されている。また、図7中記号「S」はステップを表わす。
図6(a)において、切替ダンパ42は第1ダンパ位置とされ、第1ゲート17は第1計量ホッパ16に対し閉じられ、上段ベルトコンベヤ3から落下された被搬送物Hは第1計量ホッパ16内に投入され、第1計量槽5に被搬送物Hが溜められていく。なお、第2計量槽6内には被搬送物Hが溜められておらず、また第2ゲート19は第2計量ホッパ18に対し閉じられている。
この図6(a)に示される状態において、ダンパ位置切替制御部65は、第1ロードセル21、第2ロードセル22および第3ロードセル23からの信号に基づき重量演算部62でリアルタイムに演算される第1計量槽5の内容重量をモニタリングしており、このモニタリングしている第1計量槽5の内容重量から第1計量槽5への被搬送物Hの投入量が一定量以上になったか否かを判断する(S1)。ステップS1において第1計量槽5への被搬送物Hの投入量が一定量以上になったと判断したとき、ダンパ位置切替制御部65は第2ダンパ位置切替信号をダンパ位置切替操作弁69に向けて出力する(S2)。これにより、図6(b)に示されるように、切替ダンパ42が第2ダンパ位置に切り替えられ、上段ベルトコンベヤ3から落下された被搬送物Hは第2計量ホッパ18内に投入され、第2計量槽6に被搬送物Hが溜められていく。
次いで、この図6(b)に示される状態において、第1ロードセル21、第2ロードセル22および第3ロードセル23からの信号が安定化した後、重量演算部62は、それらロードセル21,22,23からの信号に基づいて第1計量槽5の内容重量を演算し、その演算結果を記憶部64に記憶させる(S3)。その後、ゲート開閉動作制御部66は、第1ゲート開作動信号を第1ゲート開閉操作弁70に向けて出力する(S4)。これにより、図6(c)に示されるように、第1計量ホッパ16に対し第1ゲート17が開かれ、第1計量ホッパ16から被搬送物Hが落下されて下段ベルトコンベヤ4上に排出される。
次いで、ゲート開閉動作制御部66は、第1ゲート17を開いてから一定時間経過したか否かを判断し、一定時間経過したと判断したとき、第1ゲート閉作動信号を第1ゲート開閉操作弁70に向けて出力する(S5〜S6)。これにより、図6(d)に示されるように、第1計量ホッパ16に対し第1ゲート17が閉じられる。
次いで、この図6(d)に示される状態において、重量演算部62は、ステップS3での第1計量槽5の内容重量に関わる演算値を零にして秤の基準である零点を定める零点補正を行い(S7)、次に第1計量槽5に投入される被搬送物Hの内容重量の演算に備えて待機する(S8)。
図6(d)に示される状態において、ダンパ位置切替制御部65は、第4ロードセル24、第5ロードセル25および第6ロードセル26からの信号に基づき重量演算部62でリアルタイムに演算される第2計量槽6の内容重量をモニタリングしており、このモニタリングしている第2計量槽6の内容重量から第2計量槽6への被搬送物Hの投入量が一定量以上になったか否かを判断する(S9)。ステップS9において第2計量槽6への被搬送物Hの投入量が一定量以上になったと判断したとき、ダンパ位置切替制御部65は第1ダンパ位置切替信号をダンパ位置切替操作弁69に向けて出力する(S10)。これにより、図6(e)に示されるように、切替ダンパ42が第1ダンパ位置に切り替えられ、上段ベルトコンベヤ3から落下された被搬送物Hは第1計量ホッパ16内に投入され、第1計量槽5に被搬送物Hが溜められていく。
次いで、この図6(e)に示される状態において、第4ロードセル24、第5ロードセル25および第6ロードセル26からの信号が安定化した後、重量演算部62は、それらロードセル24,25,26からの信号に基づいて第2計量槽6の内容重量を演算し、その演算結果を記憶部64に記憶させる(S11)。その後、ゲート開閉動作制御部66は、第2ゲート開作動信号を第2ゲート開閉操作弁71に向けて出力する(S12)。これにより、図6(f)に示されるように、第2計量ホッパ18に対し第2ゲート19が開かれ、第2計量ホッパ18から被搬送物Hが落下されて下段ベルトコンベヤ4上に排出される。
次いで、ゲート開閉動作制御部66は、第2ゲート19を開いてから一定時間経過したか否かを判断し、一定時間経過したと判断したとき、第2ゲート閉作動信号を第2ゲート開閉操作弁71に向けて出力する(S13〜S14)。これにより、図6(a)に示されるように、第2計量ホッパ18に対し第2ゲート19が閉じられる。
次いで、この図6(a)に示される状態において、重量演算部62は、ステップS11での第2計量槽6の内容重量に関わる演算値を零にして秤の基準である零点を定める零点補正を行い(S15)、次に第2計量槽6に投入される被搬送物Hの内容重量の演算に備えて待機する(S16)。
以下、図6(a)〜(f)に示される一連の動作が繰り返し行われる。そして、重量演算部62においては、記憶部64に順次記憶された各計量槽5,6の内容重量値を積算して被搬送物Hの輸送量を求める演算が行われ、その演算結果が表示装置67に表示される。
本実施形態のコンベヤスケール1によれば、被搬送物Hの投入と被搬送物Hの計量・排出とが第1計量槽5と第2計量槽6とで交互に連続的に繰り返し行われるので、上段ベルトコンベヤ3の連続運転が可能であるとともに、計量・排出完了後、次に被搬送物Hが投入されるまでの間に零点補正を行うことができ、輸送効率を低下させることなく連続的に高精度の計量を行うことができる。
〔第2の実施形態〕
図8には本発明の第2の実施形態に係るコンベヤスケールの概略構成図が示されている。また、図9には図8の要部拡大図が、図10には図8のB−B矢視図で、要部のみを表わす図が、図11には図8の要部拡大図で、一部を破断して表わした図がそれぞれ示されている。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同一または同様のものについては図に同一符号付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては先の実施形態と異なる点を中心に説明することとする。
図11に示されるように、本実施形態のコンベヤスケール1Aにおいては、上下に開口された四角筒状のホッパ部材75の内部に仕切部材76が設けられることによって第1計量ホッパ16Aと第2計量ホッパ18Aとが一体的に形成されている。そして、第1計量ホッパ16Aにその第1計量ホッパ16Aの下側開口を開閉するための第1ゲート17が付設されることによって第1計量槽5Aが構成される一方、第2計量ホッパ18Aにその第2計量ホッパ18Aの下側開口を開閉するための第2ゲート19が付設されることによって第2計量槽6Aが構成されている。
図10に示されるように、天井枠フレーム2aには、平面視でホッパ部材75を取り囲むように所定の配置でカンチレバービーム形の第1ロードセル21A、第2ロードセル22Aおよび第3ロードセル23Aがそれぞれ固定されている。ホッパ部材75の上端部には、全周に亘って外側に張り出すように一体的にホッパフランジ77が設けられている。第1ロードセル21A、第2ロードセル22Aおよび第3ロードセル23Aと、ホッパフランジ77とは、それぞれ吊り桿部材28によって接続されており、第1計量槽5Aおよび第2計量槽6Aが共にそれらロードセル21A,22A,23Aに吊り桿部材28,28,28を介して吊り下げ支持されている。ホッパフランジ77は、第1計量槽5Aおよび第2計量槽6Aを共に支持する支持枠としての役目をする。
図9に示されるように、ホッパ部材75の下部には、第1ゲート17および第2ゲート19を開閉作動するゲート開閉装置80が付設されている。このゲート開閉装置80は、第1計量ホッパ16Aおよび第2計量ホッパ18Aから落下される被搬送物を下段ベルトコンベヤ4に付設の被搬送物投入ホッパ15へと導くシュートの役目も担うケーシング81と、ケーシング81に両端部が支承され、第1ゲート17を、第1計量ホッパ16Aの下側開口を開く位置と閉じる位置との間で回動自在に支持する第1ゲート回動軸33と、ケーシング81に両端部が支承され、第2ゲート19を、第2計量ホッパ18Aの下側開口を開く位置と閉じる位置との間で回動自在に支持する第2ゲート回動軸38とを備えている。ケーシング81にはトラニオン形式で支持される第1ゲート開閉操作エアシリンダ34が付設され、第1ゲート回動軸33の端部にはレバー部材35が取り付けられ、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34のシリンダロッド先端部とレバー部材35の先端部とがピン連結されている。また、ケーシング81にはトラニオン形式で支持される第2ゲート開閉操作エアシリンダ39が付設され、第2ゲート回動軸38の端部には図示されないレバー部材(レバー部材35と同様のもの)が取り付けられ、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39のシリンダロッド先端部とレバー部材の先端部とがピン連結されている。こうして、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34の収縮によって第1ゲート17が開作動されて第1計量ホッパ16Aの下側開口が開かれる一方、第1ゲート開閉操作エアシリンダ34の伸長によって第1ゲート17が閉作動されて第1計量ホッパ16Aの下側開口が閉じられるようになっている。また、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39の収縮によって第2ゲート19が開作動されて第2計量ホッパ18Aの下側開口が開かれる一方、第2ゲート開閉操作エアシリンダ39の伸長によって第2ゲート19が閉作動されて第2計量ホッパ18Aの下側開口が閉じられるようになっている。
図12には、本実施形態のコンベヤスケールの制御システムの概略構成図が示されている。
図12に示される制御システムにおいて、記憶部64には、第1計量槽5Aおよび第2計量槽6Aの各計量槽の二次元の重心位置情報が記憶されている。重量演算部62においては、第1ロードセル21A、第2ロードセル22Aおよび第3ロードセル23Aからの各荷重信号と、記憶部64に記憶されている各計量槽5A,6Aの二次元の重心位置情報とに基づいて、各計量槽5A,6Aの内容重量を演算するようにされている。
図13には、計量槽の内容重量の計測理論(1)を説明するための図が示されている。
この図13においては、説明の都合上、第1ロードセル21Aによる吊り下げ支持点を原点O:(0,0)とし、2つの計量槽5A,6Aの重心位置を支持枠K(ホッパフランジ77に対応)上の任意の2点の座標に配置した例が示されている。ここで、第1計量槽5Aの重心Gの二次元の重心位置座標を(x,y)とし、第2計量槽6Aの重心Gの二次元の重心位置座標を(x,y)とすることとする。これら重心位置座標G:(x,y),G:(x,y)は、各計量槽5A,6Aの二次元の重心位置情報として予め記憶部64に登録される。また、第1ロードセル21Aによる吊り下げ支持点と第2ロードセル22Aによる吊り下げ支持点との支持点間距離をSとし、第2ロードセル22Aによる吊り下げ支持点(第1ロードセル21Aによる吊り下げ支持点)と第3ロードセル23Aによる吊り下げ支持点との支持点間距離をRとすることとする。これら支持点間距離R,Sは、基本情報として予め記憶部64に登録される。
図13において、第1ロードセル21Aに作用する荷重WA、第2ロードセル22Aに作用する荷重WBおよび第3ロードセル23Aに作用する荷重WCは、第1計量槽5Aの内容重量をwとし、第2計量槽6Aの内容重量をwとした場合、次式(1)〜(3)で示される3連の連立方程式で表わされる。

WA={w・(R−x)(S−y)}/(R・S)+
{w・(R−x)(S−y)}/(R・S) ・・・・・(1)

WB={w・(R−x)・y}/(R・S)+
{w・(R−x)・y}/(R・S) ・・・・・(2)

WC={w・x・y}/(R・S)+
{w・x・y}/(R・S) ・・・・・(3)

なお、これら式(1)〜(3)では、各計量槽5A,6Aを支える支持枠Kの重量や各計量槽5A,6Aそれ自体の重量などの風袋重量が含まれていないが、この風袋重量は装置設置後に変化しない要因であるので、装置設置初期における各ロードセル21A〜23Aの荷重信号のリセットにより上記連立方程式に影響を及ぼさない重量項目となる。
上記式(1)〜(3)において、R,S,x,x,y,yは、既知の値であり、w,wは、これら式(1)〜(3)の中から任意に選択される2式よりなる2連の連立方程式を解くことで求めることができる。
以上に述べた計測理論に基づいて作成された重量演算プログラムは予め記憶部64に格納され、この重量演算プログラムが実行されると、重量演算部62は、A/D変換部61によってデジタル荷重信号に変換された各荷重信号WA,WB,WCや、記憶部64に記憶されている重心位置座標G:(x,y),G:(x,y)、支持点間距離R,Sなどを入力し、前記式(1)〜(3)の中から任意に選択される2式よりなる2連の連立方程式を解く演算を行って、各計量槽5A,6Aの内容重量w,wを算出する。
なお、理論上、図13に示される例では、計量槽の個数が2個であるから、重量演算上必要とされるロードセルの個数は2個である。しかしながら、支持枠Kを2個のロードセルだけで支持するのは安定性に欠けるため、3個のロードセル21A〜23Aで支持している。
本実施形態のコンベヤスケール1Aによれば、第1の実施形態のコンベヤスケール1と同様の作用効果を得ることができるのは勿論のこと、第1の実施形態のコンベヤスケール1と比べて使用されるロードセルの数を格段に減らすことができる。
ところで、複数の計量槽を支持する支持枠が、少なくとも計量槽の数と同数のロードセル(荷重検出器)で支持されていれば、各計量槽の内容重量を求めるために必要な連立方程式が成立し、各計量槽の内容重量を必要最小限のロードセルで計量することができる。このことを、4個の計量槽91,92,93,94を支持する支持枠Kを4個のロードセル101,102,103,104で吊り下げ支持する態様例を代表例として、図14および図15を用いて以下に説明することとする。
図14においては、説明の都合上、第1ロードセル101による吊り下げ支持点を原点O:(0,0)とし、4つの計量槽91〜94の重心位置を支持枠K上の任意の4点の座標に配置した例が示されている。ここで、第1計量槽91の重心Gの二次元の重心位置座標を(x,y)とし、第2計量槽92の重心Gの二次元の重心位置座標を(x,y)とし、第3計量槽93の重心Gの二次元の重心位置座標を(x,y)とし、第4計量槽94の重心Gの二次元の重心位置座標を(x,y)とすることとする。これら重心位置座標G:(x,y),G:(x,y),G:(x,y),G:(x,y)は、各計量槽91〜94の二次元の重心位置情報として予め記憶部64に登録される。また、第1ロードセル101による吊り下げ支持点と第4ロードセル104による吊り下げ支持点との支持点間距離および第2ロードセル102による吊り下げ支持点と第3ロードセル103による吊り下げ支持点との支持点間距離をそれぞれRとし、第1ロードセル101による吊り下げ支持点と第2ロードセル102による吊り下げ支持点との支持点間距離および第3ロードセル103による吊り下げ支持点と第4ロードセル104による吊り下げ支持点との支持点間距離をそれぞれSとすることとする。これら支持点間距離R,Sは、基本情報として予め記憶部64に登録される。
図14において、第1ロードセル101に作用する荷重WA、第2ロードセル102に作用する荷重WB、第3ロードセル103に作用する荷重WCおよび第4ロードセル104に作用する荷重WDは、第1計量槽91の内容重量をwとし、第2計量槽92の内容重量をwとし、第3計量槽93の内容重量をwとし、第4計量槽94の内容重量をwとした場合、次式(4)〜(7)で示される4連の連立方程式で表わされる。

WA={w・(R−x)(S−y)}/(R・S)+
{w・(R−x)(S−y)}/(R・S)+
{w・(R−x)(S−y)}/(R・S)+
{w・(R−x)(S−y)}/(R・S) ・・・・・(4)

WB={w・(R−x)・y}/(R・S)+
{w・(R−x)・y}/(R・S)+
{w・(R−x)・y}/(R・S)+
{w・(R−x)・y}/(R・S) ・・・・・(5)

WC={w・x・y}/(R・S)+
{w・x・y}/(R・S)+
{w・x・y}/(R・S)+
{w・x・y}/(R・S) ・・・・・(6)

WD={w・x・(S−y)}/(R・S)+
{w・x・(S−y)}/(R・S)+
{w・x・(S−y)}/(R・S)+
{w・x・(S−y)}/(R・S) ・・・・・(7)

なお、これら式(4)〜(7)では、各計量槽91〜94を支える支持枠Kの重量や各計量槽91〜94それ自体の重量などの風袋重量が含まれていないが、この風袋重量は装置設置後に変化しない要因であるので、装置設置初期における各ロードセル101〜104の荷重信号のリセットにより上記連立方程式に影響を及ぼさない重量項目となる。
上記式(4)〜(7)において、R,S,x〜x,y〜yは、既知の値であり、w〜wを求めればよいので、これを以下の式(8)で示される行列式で表わす。
Figure 2009103486
上記式(8)において、
Figure 2009103486
とおくと、方程式の解w〜wはAの逆行列を用いて以下の式(9)で示されるように一意的に求めることができる。
Figure 2009103486
以上に述べた計測理論に基づいて作成された重量演算プログラムは予め記憶部64に格納され、この重量演算プログラムが実行されると、重量演算部62は、A/D変換部61によってデジタル荷重信号に変換された各荷重信号WA,WB,WC,WDや、記憶部64に記憶されている重心位置座標G:(x,y),G:(x,y),G:(x,y),G:(x,y)、支持点間距離R,Sなどを入力し、前記式(9)に基づいた演算を行って、各計量槽91〜94の内容重量w,w,w,wを算出する。
したがって、コンベヤスケール1,1Aに装備される複数の計量槽の個数が3個以上である場合であっても、それら計量槽を支持する支持枠(例えば、ホッパフランジ77)を設け、この支持枠を少なくとも計量槽の数と同数のロードセルで支持し、各計量槽の二次元の重心位置情報と各ロードセルからの荷重信号とに基づいて各計量槽の内容重量を演算する構成を採用することにより、必要最小限のロードセルにて計量を行うことができ、故障率の低下や装置構成のコンパクト化、コストダウンを図ることができる。
なお、前記各実施形態においては、上段ベルトコンベヤ3から2個の計量槽5,6(5A,6A)への被搬送物の投入を切り替える被搬送物投入切替手段として、切替ダンパ42のダンパ位置を切り替えることで各計量槽5,6(5A,6A)への被搬送物の投入を切り替える構成の被搬送物投入切替装置7が採用されているが、上段ベルトコンベヤ3から3個の計量槽への被搬送物の投入を切り替える場合の被搬送物投入切替手段としては、図16に示されるような被搬送物投入切替装置110が採用される。
図16(a)(b)に示される被搬送物投入切替装置110は、上段ベルトコンベヤ3の下流側端点Oを通る鉛直線Lを基準とする半径rの部分円周Q上に等間隔で槽中心を一致させて配置される第1計量槽111、第2計量槽112および第3計量槽113の各計量槽に対して上段ベルトコンベヤ3から落下される被搬送物Hを案内するシュート114を備えている。このシュート114は、サーボモータ115を駆動源とする旋回機構116によって鉛直線Lを中心に部分円周Qに沿って旋回作動されるようになっている。そして、シュート位置切替制御部117からサーボモータ115に向けてシュート位置指令信号が出力され、サーボモータ115に付設のエンコーダ118からシュート114の現在の状態位置を示すシュート位置信号がシュート位置切替制御部117にフィードバックされることにより、上段ベルトコンベヤ3からの被搬送物Hを第1計量槽111に案内する第1シュート位置と、上段ベルトコンベヤ3からの被搬送物Hを第2計量槽112に案内する第2シュート位置と、上段ベルトコンベヤ3からの被搬送物Hを第3計量槽113に案内する第3シュート位置とのシュート位置切替制御が行われるようになっている。
また、前記各実施形態においては、計量槽5,6(5A,6A)に投入された被搬送物を下段ベルトコンベヤ3上に排出する被搬送物排出手段として、ゲート17,19をゲート開閉操作エアシリンダ34,39の作動によって開閉作動させる構成のゲート開閉装置31,36,80が採用されている。ゲート開閉装置31,36,80では、被搬送物の排出量を調節することが困難であるため、下段ベルトコンベヤ4から被搬送物を溢れさせてしまう恐れがある。そこで、被搬送物の排出量が調整可能な図17に示されるゲート開閉装置120を採用することで、かかる不具合を確実に防止することができる。なお、以下においては、第1計量槽5に適用されるゲート開閉装置120について説明するが、他の計量槽6,5A,6Aに適用されるゲート開閉装置についても同様であるのでその説明を省略する。
図17において、第1ゲート17Aは、第1計量ホッパ16に枢支軸121を介して回動自在に取り付けられるカットゲート形式のものである。この第1ゲート17Aを開閉作動するゲート開閉装置120は、第1ゲート17Aを回動駆動するサーボモータ122を備えている。そして、ゲート開閉動作制御部66Aからサーボモータ122に向けてゲート開度指令信号が出力され、サーボモータ122に付設のエンコーダ123または第1ゲート17Aに付設のポテンショメータ124から第1ゲート17Aの現在の開度を示すゲート開度信号がゲート開閉動作制御部66Aにフィードバックされることにより、第1ゲート17Aの開度を無段階に変えることができるようになっている。
ここで、ゲート開閉動作制御部66Aは、重量演算部62でリアルタイムに演算される第1計量槽5の内容重量をモニタリングしており、このモニタリングによる内容重量の減少度合に基づき第1計量ホッパ16からの被搬送物の排出流量を検知している。今、例えば、第1ゲート17Aの開度が図17(c)に示されるような状態にあるときに、ゲート開閉動作制御部66Aが現在の排出流量が多いと判断した場合、ゲート開閉動作制御部66Aは第1ゲート17Aの開度を小さくするようなゲート開度信号をサーボモータ122に向けて出力する。これにより、第1ゲート17Aの開度が図17(c)に示される開度よりも小さくされて同図(d)に示されるような開度とされ、第1計量ホッパ16からの被搬送物の排出流量が減少される。これとは逆に、第1ゲート17Aの開度が図17(c)に示されるような状態にあるときに、ゲート開閉動作制御部66Aが現在の排出流量が少ないと判断した場合、ゲート開閉動作制御部66Aは第1ゲート17Aの開度を大きくするようなゲート開度信号をサーボモータ122に向けて出力する。これにより、第1ゲート17Aの開度が図17(c)に示される開度よりも大きくされて同図(b)に示されるような開度とされ、第1計量ホッパ16からの被搬送物の排出流量が増加される。こうして、被搬送物の排出流量が調整されるので、下段ベルトコンベヤ4上への被搬送物の排出量を適正にすることができる。
以上、本発明のコンベヤスケールについて、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明の第1の実施形態に係るコンベヤスケールの概略構成図 図1の要部拡大図 図1のA−A矢視図で、要部のみを表わす図 図1の要部拡大図で、一部を破断して表わした図 第1の実施形態に係るコンベヤスケールの制御システムの概略構成図 コンベヤスケールの作動説明図 制御プログラムの処理内容を説明するフローチャート 本発明の第2の実施形態に係るコンベヤスケールの概略構成図 図8の要部拡大図 図8のB−B矢視図で、要部のみを表わす図 図8の要部拡大図で、一部を破断して表わした図 第2の実施形態に係るコンベヤスケールの制御システムの概略構成図 計量槽の内容重量の計測理論を説明するための図(1) 計量槽の内容重量の計測理論を説明するための図(2) 計量槽の内容重量の計測理論を説明するための図(3) 被搬送物投入切替手段の別態様例の説明図 被搬送物排出手段の別態様例の説明図 従来技術の説明図
符号の説明
1,1A コンベヤスケール
3 上段ベルトコンベヤ
4 下段ベルトコンベヤ
5,5A 第1計量槽
6,6A 第2計量槽
7 被搬送物投入切替装置
31 第1ゲート開閉装置
36 第2ゲート開閉装置
77 ホッパフランジ
21,21A 第1ロードセル
22,22A 第2ロードセル
23,23A 第3ロードセル
24 第4ロードセル
25 第5ロードセル
26 第6ロードセル
62 重量演算部
64 記憶部

Claims (3)

  1. 被搬送物を搬送途中で計量するコンベヤスケールであって、
    搬送経路上流側上段に配される上段コンベヤと、
    搬送経路下流側下段に配される下段コンベヤと、
    前記上段コンベヤと前記下段コンベヤとの間の搬送経路途中に配され、前記上段コンベヤによって搬送される被搬送物が投入される複数の計量槽と、
    前記上段コンベヤから前記各計量槽への被搬送物の投入を切り替える被搬送物投入切替手段と、
    前記各計量槽に投入された被搬送物の重量を計測する重量計測手段と、
    前記各計量槽に投入された被搬送物を前記下段コンベヤ上に排出する被搬送物排出手段と
    を備えることを特徴とするコンベヤスケール。
  2. 前記複数の計量槽を支持する支持枠が設けられ、前記重量計測手段は、前記支持枠を支持する複数の荷重検出器と、前記各計量槽の二次元の重心位置情報を記憶する記憶部と、前記荷重検出器からの荷重信号と前記記憶部に記憶されている重心位置情報とに基づいて前記各計量槽の内容重量を演算する重量演算部とを備えて構成される請求項1に記載のコンベヤスケール。
  3. 前記被搬送物排出手段による被搬送物の排出量が調整可能とされる請求項1または2に記載のコンベヤスケール。
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