JP2013036950A - 計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被計量物を計量ホッパに供給する構成において、被計量物の計量の精度を向上させることができる、計量装置を提供する。
【解決手段】フィードモータ９が制御されることにより、フィードモータ９による原料の目標供給速度が相対的に大きい第１速度と相対的に小さい第２速度（零を含む。）とに交互に繰り返し切り替えられる。計量ホッパ３内の原料の重量が停止準備重量に到達すると、目標供給速度が第１速度から第２速度に変更される。目標供給速度が第２速度に変更された後、惰性で計量ホッパ３に落下する原料の重量（落差量）は、比較的少量である。この少量の原料が計量ホッパ内に落下し、計量ホッパ３内の原料の重量が停止準備重量に到達すると、フィードモータ９の動作が停止され、原料の計量が達成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、計量装置、より詳しくは、成形機などの加工機に供給される原料を計量するための計量装置に関する。

たとえば、樹脂成形品の原料を計量して、定量の原料を成形機などに供給する計量装置が知られている。

計量装置には、原料が貯留された原料ホッパと、原料ホッパから供給される原料を計量する計量ホッパとが備えられている。計量ホッパには、ロードセルが設けられている。原料ホッパから計量ホッパに原料が供給されると、ロードセルにより、その供給された原料の質量（重量）が計測される。一定の質量（定量）の原料が計量ホッパに供給されると、原料ホッパから計量ホッパへの原料の供給が停止される。その後、計量ホッパ内の原料が成形機などに送られる。

原料ホッパには、たとえば、原料を計量ホッパに供給するためのスクリューフィーダが設けられている。スクリューフィーダは、ほぼ水平に延びる供給管と、供給管内に配置されるオーガスクリューと、オーガスクリューを回転させるためのフィードモータとを備えている。原料ホッパ内の原料は、供給管内に流入する。フィードモータがオンされると、オーガスクリューが回転し、オーガスクリューにより、原料が供給管内を先端開口に向けて送られる。供給管の先端開口に達した原料は、先端開口から落下して、計量ホッパに供給される。

原料ホッパから計量ホッパに定量の原料を短時間で高精度に供給する手法として、たとえば、原料の供給速度を複数の段階に分けて、各段階が進むにつれて原料の供給速度が小さくなるように、オーガスクリュー（フィードモータ）の回転を制御する手法が提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。

特開２００７−４７０００号公報

上記した特許文献１に記載の提案に係る手法では、計量ホッパ内の原料の重量が定量に近づくにつれて、原料の供給速度が小さくなる。しかしながら、原料の供給速度が一定以下になると、先端開口から原料が排出されにくくなることがある。

たとえば、供給管の先端開口から落下する原料を微小時間単位で観測したときに、先端開口から原料が多く落下する時間と、先端開口から原料が少なく落下する時間とが不規則に生じる。このような原料の不規則な供給では、計量ホッパ内の原料の重量の検知精度が低下するおそれがある。

具体的には、先端開口から原料が多く落下するときに供給が停止されると、供給が停止されてから惰性で計量ホッパに落下する原料の重量（落差量）が大きい。一方、先端開口から原料が少なく落下するときに供給が停止されると、落差量が小さい。

このように、落差量が変動するために、計量ホッパ内の原料の計量の精度が低下するという不具合がある。

本発明の目的は、計量ホッパに供給される被計量物の計量の精度を向上させることができる、計量装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、第１の発明は、計量装置において、計量ホッパと、被計量物を前記計量ホッパに供給する供給手段と、前記計量ホッパ内の被計量物の重量を検出する重量検出手段と、被計量物の目標供給速度に基づいて、前記供給手段の動作を制御する供給制御手段と、前記目標供給速度を相対的に大きい第１速度と相対的に小さい第２速度とに切り替えて、被計量物が前記計量ホッパ内に供給されている間に、前記重量検出手段によって所定の停止準備重量が検出されると、前記目標供給速度を前記第２速度に保持する目標供給速度設定手段と、前記目標供給速度が前記第２速度に保持され始めてから所定時間後に、前記重量検出手段によって前記停止準備重量が検出されたことに応答して、前記供給手段の動作を停止させる停止制御手段とを含み、前記目標供給速度設定手段は、前記目標供給速度が前記第２速度に保持され始めてから所定時間後に、前記重量検出手段によって前記停止準備重量が検出されない場合には、その保持状態を解除して、前記目標供給速度を前記第１速度と前記第２速度とに切り替えることを特徴としている。

供給手段は、被計量物を計量ホッパに供給する。計量ホッパに被計量物が供給されるときには、被計量物の目標供給速度が設定され、その目標供給速度に基づいて、供給手段が制御される。まず、目標供給速度が相対的に大きい第１速度と相対的に小さい第２速度（零を含む。）とに切り替えられる。これにより、計量ホッパに供給される被計量物に偏流が生じ、計量ホッパに被計量物が間欠的に供給される。

目標供給速度が第１速度のときには、計量ホッパ内に被計量物が相対的に大きい流量で供給される。したがって、計量ホッパ内の被計量物の重量が大きく変化するのは、目標供給速度が第１速度に設定されているときであり、計量ホッパ内の被計量物の重量が停止準備重量に到達するのは、通常、目標供給速度が第１速度に設定されているときである。計量ホッパ内の被計量物の重量が停止準備重量に到達すると、目標供給速度が第１速度から第２速度に変更される。

計量ホッパ内の被計量物の重量が停止準備重量に到達すると、目標供給速度が相対的に小さい第２速度に変更されるので、計量ホッパ内に被計量物が供給されることによる計量ホッパの振動を小さくすることができる。そのため、計量ホッパの振動に起因する被計量物の重量の検知誤差を小さくすることができる。

また、目標供給速度が第２速度に保持され始めてから所定時間が経過した後に停止準備重量が検出されると、供給手段の動作が停止される。これにより、時間の経過に伴なって、計量ホッパの振動が安定した状態で停止準備重量を検出できるので、その検知精度の向上を図ることができる。

一方、目標供給速度が第２速度に保持され始めてから所定時間が経過した後に停止準備重量が検出されない場合には、第２速度の保持状態が解除され、目標供給速度が第１速度と第２速度とに切り替えられる。これにより、計量ホッパの振動に起因する停止準備重量の誤検出により、計量ホッパ内の被計量物が停止準備重量に満たない状態で供給手段の動作が停止するのを確実に防止できる。

よって、被計量物の計量の精度を向上させることができる。

また、目標供給速度が第１速度と第２速度とに切り替えて設定されている間に、重量検出手段により停止準備重量よりも小さい第１調整重量が検出されたことに応答して、目標供給速度が第２速度よりも小さい第３速度に所定時間にわたって保持された後、第１速度と第２速度とに切り替えて設定されることが好ましい。

すなわち、計量ホッパ内の被計量物の重量が停止準備重量に到達するのに先立ち、その重量が第１調整重量に到達すると、目標供給速度が第１速度から第３速度に変更される。そして、目標供給速度が第３速度に所定時間にわたって保持された後、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えられる。

計量ホッパ内の被計量物の重量が第１調整重量に到達した後、被計量物が慣性で計量ホッパ内に落下する。これにより、計量ホッパ内の被計量物の重量は、その慣性で計量ホッパ内に落下した被計量物の重量（落差量）を第１調整重量に加えた重量となる。そのため、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えられる制御は、計量ホッパ内に第１調整重量と落差量とを加えた重量の被計量物が収容されている状態で再開されることになる。

一方、計量ホッパ内の被計量物の重量が第１調整重量に到達すると、目標供給速度が第３速度に変更される。第３速度は、第２速度よりもさらに小さい速度に設定される。そのため、第３速度に保持されている期間、計量ホッパの振動が比較的速やかに安定する。よって、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えされる制御が再開される時点での計量ホッパ内の被計量物の重量を精度よく計量することができる。

第１調整重量は、予め求められた落差量に所定の係数を乗じて得られる値を停止準備重量から減ずることにより設定されてもよい。第１調整重量が検出され、目標供給速度が第３速度に保持されると、計量ホッパ内の被計量物の重量が第１調整重量に落差量を加えた値となる。そのため、第１調整重量が落差量に比例した値を停止準備重量から減じた値であれば、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えされる制御が再開される時点での計量ホッパ内の被計量物の重量を停止準備重量に精度よく合わせることができる。このとき、計量ホッパ内の被計量物の重量が停止準備重量に到達していれば、上述したように、供給手段を停止すればよい。

また、第３速度は、第１速度のベクトルと同一方向のベクトルを有する速度であってもよいし、零であってもよい。

また、重量検出手段により検出される重量を停止準備重量から減じて得られる計量残量が所定の固定時間重量以上である場合に、目標供給速度が第１速度と第２速度とに切り替えて設定される期間において、目標供給速度が第１速度に保持される１回当たりの時間を計量残量に比例した時間に設定するオン時間設定手段をさらに備えることが好ましい。

これにより、計量残量が固定時間重量以上であるときには、計量ホッパ内の被計量物の重量が少ないほど、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えられる期間において、目標供給速度が第１速度に保持される１回当たりの時間が長い時間に設定される。そのため、計量ホッパ内の被計量物の重量が少ないときには、計量ホッパに被計量物を比較的高速で供給することができる。その結果、被計量物の計量に要する時間を短縮することができる。

オン時間設定手段は、計量残量を所定の係数で除した値と目標供給速度が第１速度に保持され得る最短時間とを乗じることにより、目標供給速度が第１速度に保持される１回当たりの時間を設定してもよい。

また、第２の発明は、計量装置において、計量ホッパと、被計量物を前記計量ホッパにその上方から落下させて供給する供給手段と、前記計量ホッパ内の被計量物の重量を検出する重量検出手段と、前記供給手段を制御して、前記供給手段による被計量物の目標供給速度を相対的に大きい第１速度と相対的に小さい第２速度とに切り替えて、前記計量ホッパに供給される被計量物に偏流を生じさせる偏流供給制御手段とを備えることを特徴としている。

供給手段は、被計量物を計量ホッパにその上方から落下させて供給する。計量ホッパに被計量物が供給されるときには、被計量物の目標供給速度が設定され、その目標供給速度に基づいて、供給手段が制御される。目標供給速度は、相対的に大きい第１速度と相対的に小さい第２速度（零を含む）とに切り替えられる。これにより、計量ホッパに供給される被計量物に偏流が生じ、計量ホッパに被計量物が間欠的に供給される。

目標供給速度が第１速度と第２速度とに切り替えられているので、目標供給速度が第１速度に保持される時間は短時間である。そのため、供給手段の動作が停止された後に慣性で計量ホッパ内に落下する被計量物の重量（落差量）は、比較的少量である。よって、被計量物の計量の精度を向上させることができる。

本発明によれば、被計量物の定量が検出される際に、計量ホッパの振動による誤差が生じることを防止できる。その結果、被計量物の計量の精度を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る計量装置の構成図である。 図２は、計量装置の電気的構成を示すブロック図である。 図３は、供給機から計量ホッパへの原料の供給時の制御の流れを示すフローチャートである。 図４は、図３における小供給制御を説明するためのフローチャートである。 図５は、図４における間欠運転モードを説明するためのフローチャートである。 図６は、ステップ調整制御の流れを示すフローチャートである。 図７は、オン時間補正制御の流れを示すフローチャートである。 図８は、図５に示す制御時におけるフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートである。 図９は、計量装置の運転開始からの時間経過に伴なう第１速度オン時間および第２速度オン時間の推移を示すタイミングチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
１．全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る計量装置の構成図である。

計量装置１は、たとえば、図示しない成形機に接続されている。計量装置１では、樹脂成形品の原料（樹脂ペレットなど）が計量され、定量の原料が用意される。そして、計量装置１から成形機に定量の原料が供給（輸送）されて、成形機において、その原料からなる樹脂成形品が製造される。

計量装置１は、供給機２と、供給機２から被計量物である原料の供給を受ける計量ホッパ３とを備えている。

供給機２は、供給ホッパ４と、スクリューフィーダ６とを備えている。供給ホッパ４は、容器状をなし、内部に原料を貯留することができる。また、供給ホッパ４の底部には、流出口５が形成されている。

スクリューフィーダ６は、供給管７、オーガスクリュー８およびフィードモータ９を備えている。

供給管７は、供給ホッパ４の下方で、略水平方向に延びている。供給管７の一端部は、供給ホッパ４の流出口５に接続されている。これにより、供給管７内は、供給ホッパ４内と連通している。供給管７の他端部は、下方に屈曲し、その下方を向いた他端面には、落下口１０が形成されている。

オーガスクリュー８は、供給管７の中心軸線上を延びるオーガ軸と、その周囲に形成される螺旋状の羽根とを備えている。

フィードモータ９の出力軸は、オーガスクリュー８の一端部に連結されている。

計量ホッパ３は、容器状をなし、内部に原料を貯留することができる。また、計量ホッパ３の下部は、下方に先細りとなる円錐状に形成されている。

計量ホッパ３の下端部には、ゲートシャッタ１１が設けられている。

また、計量ホッパ３には、計量ホッパ３内に貯留されている原料の質量を計測するためのロードセル１２が設けられている。

供給機２から計量ホッパ３への原料の供給では、まず、フィードモータ９が駆動される。このフィードモータ９の駆動により、オーガスクリュー８が回転する。

そして、供給ホッパ４内に貯留されている原料は、その自重により、供給ホッパ４内から供給管７内に流入する。

供給管７内に流入した原料は、オーガスクリュー８の回転により、供給管７内を落下口１０に向けて送られる。そして、供給管７の他端部に到達した原料は、落下口１０から落下する。

落下口１０から落下した原料は、計量ホッパ３に受け取られる。計量ホッパ３内の原料の重量は、ロードセル１２によって常時検知される。

そして、後述する制御により、計量ホッパ３内の原料の重量が所定量に到達すると、フィードモータ９の駆動が停止され、オーガスクリュー８の回転が停止する。その後、ゲートシャッタ１１が開放されて、計量ホッパ３内から原料が排出される。

これにより、計量ホッパ３内の原料が図示しない成形機に供給される。

計量ホッパ３内の原料がすべて排出されると、ゲートシャッタ１１が閉止される。そして、次回の成形機への原料の供給のために、供給機２から計量ホッパ３への原料の供給が再び開始される。
２．計量装置の電気的な構成
図２は、計量装置の電気的構成を示すブロック図である。

計量装置１は、ＣＰＵ２１およびメモリ２２を含むマイクロコンピュータからなる制御部２３を備えている。

制御部２３には、ロードセル１２の検出信号が入力される。

そして、制御部２３には、給電回路２４を介して、フィードモータ９が制御対象として接続されている。給電回路２４は、インバータ回路からなる。

制御部２３は、給電回路２４（インバータ回路）のスイッチング素子のオン／オフを制御することにより、フィードモータ９を任意の回転速度で回転させる。

なお、制御部２３のメモリ２２には、計量装置１の目標供給量である停止準備重量が所定の値として予め格納されている。
３．計量装置の制御
図３は、供給機から計量ホッパへの原料の供給時の制御の流れを示すフローチャートである。図４は、図３における小供給制御を説明するためのフローチャートである。図５は、図４における間欠運転モードを説明するためのフローチャートである。図６は、ステップ調整制御の流れを示すフローチャートである。図７は、オン時間補正制御の流れを示すフローチャートである。図８は、図５に示す制御時におけるフィードモータのオン／オフの変化を示すタイミングチャートである。図９は、計量装置の運転開始からの時間経過に伴なう第１速度オン時間および第２速度オン時間の推移を示すタイミングチャートである。
（１）メインフロー
計量装置１では、給電回路２４が制御部２３に制御されることにより、フィードモータ９（オーガスクリュー８）の回転速度が高速、中速および低速の３段階に切り替えられる。これにより、計量装置１は、フィードモータ９の回転速度が高速であるときの大供給制御、フィードモータ９の回転速度が中速であるときの中供給制御、またはフィードモータ９の回転速度が低速であるときの小供給制御の３つの供給制御モードに切り替え可能である。

供給機２による計量ホッパ３への原料の供給が開始されると、まず、フィードモータ９がオンされ、大供給制御が開始される（ステップＳ１）。

大供給制御では、フィードモータ９が、相対的に高速で回転される。これにより、供給ホッパ４からスクリューフィーダ６を介して、計量ホッパ３に原料が供給される。

大供給制御が実行されている間、制御部２３には、ロードセル１２からの検知信号が常に入力される。そして、ロードセル１２からの検知信号により、計量ホッパ３内の原料の量が所定の第１重量に達すると、大供給制御が停止されて、中供給制御が開始される（ステップＳ２）。第１重量は、たとえば、目標供給量の５０〜７５％の重量に設定される。

中供給制御では、フィードモータ９が、相対的に中速で回転される。

中供給制御が実行されている間、制御部２３には、ロードセル１２からの検知信号が常に入力される。そして、ロードセル１２からの検知信号により、計量ホッパ３内の原料の量が所定の第２重量に達すると、中供給制御が停止されて、小供給制御が開始される（ステップＳ３）。第２重量は、たとえば、目標供給量の７５〜９０％の重量に設定される。

小供給制御は、図４に示すフローチャートをメインのバッチ処理として、図５〜図７に示すフローチャートが適宜実行されてなる一連の制御である。

図４〜図７に示す制御は、制御部２３のメモリ２２に格納されているプログラムを実行することにより実現される制御である。

図４に示すように、小供給制御が開始されると、まず、間欠運転制御が実行される（ステップＳ１１）。間欠運転制御では、給電回路２４を介してフィードモータ９が制御されることにより、フィードモータ９（オーガスクリュー８）の回転速度が、相対的に大きい第１速度と、相対的に小さい第２速度とに交互に切り替えられる。なお、第２速度は、零およびマイナス（第１速度とは逆ベクトルの速度）を含む値である。

次いで、ロードセル１２からの検知信号が参照され、現在重量（ロードセル１２により検知された計量ホッパ３内の原料の重量）が停止準備重量以上であるか否かが判断される（ステップＳ１２）。

現在重量が停止準備重量よりも低いと判断された場合（ステップＳ１２のＮＯ）は、現在重量が停止準備重量以上になるまで、その判断が繰り返し実行される。

一方、現在重量が停止準備重量以上であると判断された場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）は、間欠運転制御が終了される（ステップＳ１３）。
（１−１）間欠運転制御
以下では、図５を参照して、間欠運転制御についてより具体的に説明する。

間欠運転制御が実行されると、まず、フィードモータ９（オーガスクリュー８）の回転速度である目標供給速度が第１速度に変更される（ステップＳ２１）。

第１速度は、スクリューフィーダ６により原料が送出される方向のベクトルを有している。

その後、目標供給速度が第１速度に変更されてから、所定の時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ２２）。このとき、ステップＳ２２の判断の基準となる所定の時間（第１速度オン時間）Ｔ１は、後述するオン時間補正制御により求められる。

目標供給速度が第１速度に変更されてから、所定の時間Ｔ１が経過していないと判断された場合（ステップＳ２２のＮＯ）には、所定時間Ｔ１が経過するまで、この判断が繰り返し実行される。

そして、目標供給速度が第１速度に変更されてから、所定の時間Ｔ１が経過したと判断された場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）には、目標供給速度が第１速度から第２速度に変更される（ステップＳ２３）。

第２速度は、第１速度よりも相対的に低速に設定される。また、第２速度は、第１速度と同一方向のベクトルを有していてもよいし、逆方向（スクリューフィーダ６による原料の送出を抑制する方向）のベクトルを有していてもよい。

そして、目標供給速度が第２速度に変更されてから、所定の時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ２４）。このとき、ステップＳ２６の判断の基準となる所定の時間（第２速度オン時間）Ｔ２は、固定的に設定されている。

目標供給速度が第２速度に変更されてから、所定の時間Ｔ２が経過していないと判断された場合（ステップＳ２４のＮＯ）には、所定時間Ｔ２が経過するまで、その判断が繰り返し実行される。

そして、目標供給速度が第２速度に変更されてから、所定の時間Ｔ２が経過したと判断された場合（ステップＳ２４のＹＥＳ）には、目標供給速度が第２速度から第１速度に再度変更される（ステップＳ２１）。

これにより、目標供給速度（フィードモータ９の回転速度）は、第１速度と第２速度とに交互に切り替えられる。

なお、本実施形態では、第１速度で第１速度オン時間だけオーガスクリュー８を回転させた後、第２速度に切り替え、第２速度で第２速度オン時間だけオーガスクリュー８を回転したときに、オーガスクリュー８の回転数が、たとえば、１／１０回転となるように、第１速度オン時間Ｔ１および第２速度オン時間Ｔ２が設定される。

言い換えれば、間欠運転制御は、オーガスクリュー８の１回転を１０分割したときに、オーガスクリュー８が１／１０回転する間に、目標供給速度が第１速度と第２速度とに切り替えられるデューティ制御である。
（１−２）ステップ調整制御
図６に示すステップ調整制御は、計量装置１の運転中に常に実行される独立したプログラムである。

ステップ調整制御では、まず、ロードセル１２から制御部２３に入力される検知信号が参照され、現在重量が第１調整重量と比較される（ステップＳ３１）。第１調整重量は、段階的に複数設定されている。より具体的には、第１調整重量は、落差量に比例する複数の値を停止準備重量から減算することによりそれぞれ設定されている。たとえば、落差量の０．５倍〜３．０倍まで、０．５刻みで得られる６つの各値が、停止準備重量から減算される。

また、落差量とは、フィードモータ９の回転速度が第１速度から第２速度に変更された後、計量ホッパ３内に惰性で落下する原料の重量である。落差量を上記の演算に用いる場合には、所定のフィードモータ９の回転速度と落差量との関係をテーブル値として記憶した検量線がメモリ２２に記憶され、その記憶された値が利用されてもよいし、計量装置１の運転中に落差量を測定し、その実測値が平均化されたものを利用してもよい。

第１調整重量を検知していないと判断された場合（ステップＳ３１のＮＯ）には、第１調整重量が検知されるまで、この判断が繰り返し実行される。

一方、第１調整重量が検知されたと判断された場合（ステップＳ３１のＹＥＳ）には、目標供給速度が第３速度に変更される（ステップＳ３２）。

第３速度は、零である。すなわち、目標供給速度が第３速度に変更されると、フィードモータ９の駆動が停止する。

その後、目標供給速度が第３速度に変更されてから、所定の時間Ｔ３が経過したか否かが判断される（ステップＳ３３）。このとき、ステップＳ３３の判断の基準となる所定の時間Ｔ３は、計量ホッパ３に生じている振動が安定し、ロードセル１２による検知誤差が、たとえば、５％未満となるような時間に設定される。

目標供給速度が第３速度に変更されてから、所定の時間Ｔ３が経過していないと判断された場合（ステップＳ３３のＮＯ）には、所定の時間Ｔ３が経過するまで、この判断が繰り返し実行される。

そして、目標供給速度が第３速度に変更されてから、所定の時間Ｔ３が経過したと判断された場合（ステップＳ３３のＹＥＳ）には、ステップ調整制御が完了し、間欠運転制御（図５参照）が再開される。

また、ステップ調整制御は、繰り返し実行される独立プログラムであるので、間欠運転制御の再開後に、処理が再開される。
（１−３）オン時間補正制御
図７に示すオン時間補正制御は、計量装置１の運転中に常に実行される独立したプログラムであり、第１速度オン時間Ｔ１および第２速度オン時間Ｔ２を設定および補正するために実行される。

オン時間補正制御では、まず、ロードセル１２から制御部２３に入力される検知信号が参照される。そして、目標供給量である停止準備重量から計量ホッパ３内の原料の現在重量を減算することにより、計量残量を取得する（ステップＳ５１）。

その後、計量残量が所定の固定時間重量と比較され、固定時間重量以上であるか否かが判断される（ステップＳ５２）。固定時間重量は、制御部２３のメモリ２２に所定の値として予め格納されている。

計量残量が固定時間重量よりも小さいと判断された場合（ステップＳ５２のＮＯ）には、第１速度オン時間が、フィードモータ９の最小動作時間に設定される（ステップＳ５３）。

本実施形態では、たとえば、図１に示すスクリューオーガ８が第１速度で１回転するのに要する時間を１回転時間としたときに、１回転時間を１０分割した時間を最小動作時間としている。

そして、第１速度オン時間Ｔ１が設定された後、オン時間補正制御が一旦終了し、次回のオン時間補正制御が再度実行される。

一方、計量残量が固定時間重量以上であると判断された場合（ステップＳ５２のＹＥＳ）には、第１速度オン時間Ｔ１および第２速度オン時間Ｔ２が補正される（ステップＳ５３）。

第１速度オン時間Ｔ１の補正では、計量残量を所定の係数で除した値に、最小動作時間を乗じた値が新たな第１速度オン時間Ｔ１として設定される。

また、第２速度オン時間Ｔ２の補正では、第２速度オン時間Ｔ２を補正された第１速度オン時間Ｔ１に比例した値として計算してもよいし、第１速度オン時間Ｔ１と同様に、計量残量を所定の係数で除した値に、最小動作時間を乗じた値を第２速度オン時間として設定してもよい。

そして、第１速度オン時間Ｔ１および第２速度オン時間Ｔ２が補正された後、オン時間補正制御が一旦終了し、次回のオン時間補正制御が再度実行される。これらの一連の処理が繰り返し実行されることにより、図９に示すように、第１速度オン時間Ｔ１が時間の経過とともに最小動作時間に近づく方向に補正される。

補正された第１速度オン時間Ｔ１および第２速度Ｔ２は、図５に示す間欠運転制御に反映される。すなわち、図５におけるステップＳ２２における所定時間Ｔ１として第１速度オン時間Ｔ１が適用され、ステップＳ２６における所定時間Ｔ２として第２速度オン時間Ｔ２が適用される。

図４に示すように、メインフローにおいて、間欠運転制御が終了された後（ステップＳ１３）、目標供給速度が第２速度に変更され、低速運転が開始される（ステップＳ１４）。

そして、低速運転が開始されてから、所定の時間が経過したか否かが判断される（ステップＳ１５）このとき、ステップＳ１５の判断の基準となる所定の時間は、計量ホッパ３に生じている振動が安定し、ロードセル１２による検知誤差が、たとえば、５％未満となるような時間に設定される。

低速運転が開始されてから、所定の時間が経過していないと判断された場合（ステップＳ１５のＮＯ）には、所定の時間が経過するまで、この判断が繰り返し実行される。

そして、低速運転が開始されてから、所定の時間が経過したと判断された場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）には、スクリューフィーダ９の運転が停止され、低速運転が停止される（ステップＳ１６）。

その後、ロードセル１２からの検知信号が参照され、現在重量（ロードセル１２により検知された計量ホッパ３内の原料の重量）が停止準備重量以上であるか否かが再度判断される（ステップＳ１７）。

現在重量が停止準備重量以上であると判断された場合（ステップＳ１７のＹＥＳ）は、計量装置１の運転が停止され（ステップＳ１８）、一連の制御がすべて終了する。

そして、図１に示すゲートシャッタ１１が開放されることにより、計量ホッパ３により計量された原料が、図示しない成形機などに供給される。

一方、現在重量が停止準備重量に達していないと判断された場合（ステップＳ１７のＮＯ）には、フィードモータ９が間欠運転制御に再度切り替えられる（ステップＳ１１）。
４．作用効果
以上のように、フィードモータ９は、原料を計量ホッパ３にその上方から落下させて供給する。計量ホッパ３に原料が供給されるときには、原料の目標供給速度が設定され、その目標供給速度に基づいて、フィードモータ９が制御される。まず、目標供給速度が相対的に大きい第１速度と相対的に小さい第２速度（零を含む。）とに交互に繰り返し切り替えられる。これにより、計量ホッパ３に供給される原料に偏流が生じ、計量ホッパ３に原料が間欠的に供給される。

目標供給速度が第１速度のときには、計量ホッパ３内に原料が相対的に大きい流量で供給される。したがって、計量ホッパ３内の原料の重量が大きく変化するのは、目標供給速度が第１速度に設定されているときであり、計量ホッパ３内の原料の重量が停止準備重量に到達するのは、通常、目標供給速度が第１速度に設定されているときである。計量ホッパ３内の原料の重量が停止準備重量に到達すると、目標供給速度が第１速度から第２速度に変更される。

計量ホッパ３内の原料の重量が停止準備重量に到達すると、目標供給速度が第２速度に変更されるので、計量ホッパ３内に原料が供給されることによる計量ホッパ３の振動が小さくすることができる。そのため、計量ホッパ３の振動に起因する原料の重量の検知誤差を小さくすることができる。

また、目標供給速度が第２速度に保持され始めてから所定時間が経過した後に停止準備重量が検出されると、フィードモータ９の動作が停止される。これにより、時間の経過に伴なって、計量ホッパ３の振動が安定した状態で停止準備重量を検出できるので、その検知精度の向上を図ることができる。

一方、目標供給速度が第２速度に保持され始めてから所定時間が経過した後に停止準備重量が検出されない場合には、第２速度の保持状態が解除され、目標供給速度が第１速度と第２速度とに切り替えられる。これにより、計量ホッパ３の振動に起因する停止準備重量の誤検出により、計量ホッパ３内の原料が停止準備重量に満たない状態でフィードモータ９の動作が停止するのを確実に防止できる。

よって、原料の計量の精度を向上させることができる。

また、目標供給速度が第１速度と第２速度とに切り替えて設定されている間に、ロードセル１２により停止準備重量よりも小さい第１調整重量が検出されたことに応答して、目標供給速度が第２速度よりも小さい第３速度に所定時間にわたって保持された後、第１速度と第２速度とに切り替えて設定される。

すなわち、計量ホッパ３内の原料の重量が停止準備重量に到達するのに先立ち、その重量が第１調整重量に到達すると、目標供給速度が第１速度から第３速度に変更される。そして、目標供給速度が第３速度に一定時間にわたって保持された後、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えられる。

計量ホッパ３内の原料の重量が第１調整重量に到達した後、原料が慣性で計量ホッパ３内に落下する。これにより、計量ホッパ３内の原料の重量は、その慣性で計量ホッパ３内に落下した原料の重量（落差量）を第１調整重量に加えた重量となる。そのため、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えられる制御（間欠運転制御）は、計量ホッパ３内に第１調整重量と落差量とを加えた重量の原料が収容されている状態で再開されることになる。

一方、計量ホッパ３内の原料の重量が第１調整重量に到達すると、目標供給速度が第３速度に変更される。第３速度は、零である。そのため、目標供給速度が第３速度に保持されている期間、計量ホッパ３の振動が比較的速やかに安定する。よって、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えられる制御が再開される時点での計量ホッパ３内の原料の重量を精度よく計量することができる。

第１調整重量は、予め求められた落差量に所定の係数を乗じて得られる値を停止準備重量から減ずることにより設定される。第１調整重量が検出され、目標供給速度が第３速度に保持されると、計量ホッパ３内の原料の重量が第１調整重量に落差量を加えた値となる。そのため、第１調整重量が落差量に比例した値を停止準備重量から減じた値であるので、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えされる制御が再開される時点での計量ホッパ３内の原料の重量を停止準備重量に精度よく合わせることができる。このとき、計量ホッパ３内の原料の重量が停止準備重量に到達していれば、上述したように、フィードモータ９が停止される。

また、計量装置１は、ロードセル１２により検出される重量を停止準備重量から減じて得られる計量残量が所定の固定時間重量以上である場合に、間欠運転制御において、目標供給速度が第１速度に保持される１回当たりの時間を計量残量に比例した時間に設定する。

これにより、計量残量が固定時間重量以上であるときには、計量ホッパ３内の原料の重量が少ないほど、目標供給速度が第１速度と第２速度とに交互に切り替えられる制御において、目標供給速度が第１速度に保持される１回当たりの時間が長い時間に設定される。そのため、計量ホッパ３内の原料の重量が少ないときには、計量ホッパ３に原料を比較的高速で供給することができる。その結果、原料の計量に要する時間を短縮することができる。

第１速度オン時間Ｔ１は、計量残量を所定の係数で除した値と最小動作時間とを乗じることにより設定される。
５．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、上記の実施形態では、スクリューフィーダ６を用いて供給機２から計量ホッパ３へ原料を供給する構成を例示したが、スクリューフィーダ６に代えて、他の供給手段が採用されてもよい。

具体的には、供給機２の流出口５にゲート弁が備えられ、そのゲート弁の開度に応じて供給量が変化するゲート供給機が採用されてもよいし、振動トラフおよび振動発生機を備える振動フィーダが採用されてもよい。このような供給手段が採用された場合には、上記した各種制御において、フィードモータ９の回転速度（第１速度または第２速度）に代えて、ゲート弁の開度または振動発生機の振動数が制御されることにより、上記した実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、上記の実施形態では、計量ホッパ３にロードセル１２が設けられ、計量ホッパ３内の原料がロードセル１２により直接的に検知される構成を例示したが、ロードセル１２が供給機２に設けられる構成が採用されてもよい。

この場合、ロードセル１２は、供給機２内の原料の重量を検知し、その重量の変動から計量ホッパ３内の重量を間接的に検知する。このような構成によっても、上記した実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、ステップ調整制御（図６参照）において、第１調整重量が検出された後、目標供給速度が所定時間Ｔ３にわたって第３速度に保持されるとしたが、たとえば、計量ホッパ３に振動計が設けられ、その振動計により検知される計量ホッパ３の振動が一定値以下になるまで、目標供給速度が第３速度に保持されてもよい。このような制御によっても、上記した実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、上記の実施形態において、第３速度が零であるとしたが、第３速度は、第１速度と同一のベクトルを有し、第２速度よりも小さい速度であればよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 計量装置
３ 計量ホッパ
６ スクリューフィーダ（供給手段）
１２ ロードセル（重量検出手段）
２３ 制御部（偏流供給制御手段、停止準備制御手段、停止制御手段、第１調整制御手段、第２調整制御手段、オン時間設定手段）

Claims (8)

1. 計量ホッパと、
   被計量物を前記計量ホッパに供給する供給手段と、
   前記計量ホッパ内の被計量物の重量を検出する重量検出手段と、
   被計量物の目標供給速度に基づいて、前記供給手段の動作を制御する供給制御手段と、
   前記目標供給速度を相対的に大きい第１速度と相対的に小さい第２速度とに切り替えて、被計量物が前記計量ホッパ内に供給されている間に、前記重量検出手段によって所定の停止準備重量が検出されると、前記目標供給速度を前記第２速度に保持する目標供給速度設定手段と、
   前記目標供給速度が前記第２速度に保持され始めてから所定時間後に、前記重量検出手段によって前記停止準備重量が検出されたことに応答して、前記供給手段の動作を停止させる停止制御手段とを含み、
   前記目標供給速度設定手段は、前記目標供給速度が前記第２速度に保持され始めてから所定時間後に、前記重量検出手段によって前記停止準備重量が検出されない場合には、その保持状態を解除して、前記目標供給速度を前記第１速度と前記第２速度とに切り替える、計量装置。
2. 前記目標供給速度設定手段は、前記目標供給速度を前記第１速度と前記第２速度とに切り替えて設定している間に、前記重量検出手段によって前記停止準備重量よりも小さい第１調整重量が検出されたことに応答して、前記目標供給速度を所定時間にわたって前記第２速度よりも小さい第３速度に保持した後、前記目標供給速度を前記第１速度と前記第２速度とに切り替える、請求項１に記載の計量装置。
3. 前記第１調整重量は、予め求められた落差量に所定の係数を乗じて得られる値を前記停止準備重量から減ずることによって設定される、請求項２に記載の計量装置。
4. 前記第３速度のベクトルと前記第１速度のベクトルとは同一方向である、請求項２または３に記載の計量装置。
5. 前記第３速度は、零であることを特徴とする、請求項２または３に記載の計量装置。
6. 前記重量検出手段により検出される重量を前記停止準備重量から減じて得られる計量残量が所定の固定時間重量以上である場合に、前記目標供給速度設定手段によって前記目標供給速度が前記第１速度と前記第２速度とに切り替えて設定される期間において、前記目標供給速度が前記第１速度に保持される１回当たりの時間を前記計量残量に比例した時間に設定するオン時間設定手段をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の計量装置。
7. 前記オン時間設定手段は、前記計量残量を所定の係数で除した値と前記偏流供給制御手段による制御で前記目標供給速度が前記第１速度に保持され得る最短時間とを乗じることにより、前記目標供給速度が前記第１速度に保持される１回当たりの時間を設定する、請求項６に記載の計量装置。
8. 計量ホッパと、
   被計量物を前記計量ホッパにその上方から落下させて供給する供給手段と、
   前記計量ホッパ内の被計量物の重量を検出する重量検出手段と、
   前記供給手段を制御して、前記供給手段による被計量物の目標供給速度を相対的に大きい第１速度と相対的に小さい第２速度とに切り替えて、前記計量ホッパに供給される被計量物に偏流を生じさせる偏流供給制御手段とを含む、計量装置。

Images