JP3616793B2 - 粉粒体の重量を計測する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、お米、麦、コーヒー豆もしくはそれらの粉等の粉粒体を計量器等へ供給したり、計量器等から排出したりするためのゲートを備えて粉粒体の重量を計測する方法に属する。この発明の粉粒体重量計測方法は、風袋をほぼ満杯にして粉粒体の重量を累積計量するのに適する。また、ロードセルや差動トランス等の重量信号を電気回路等で演算して、制御系に伝達し、制御系からの指示によって粉粒体の投入量を一定量に自動的に制御する自動計量にも適する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉粒体の計量器は、一般に計量中の粉粒体を収容する風袋、風袋に粉粒体を投入するホッパー及びロードセル等の平衡装置からなる。ホッパーの下端には、大供給口及び小供給口の２つの供給口が設けられている。そして、計量時には、先ず粉粒体を大供給口より風袋に投入し、所定量より若干少な目の量に達した時点で大供給口のゲートを閉じ、続いて小供給口のゲートを開けて所定量に達するまで少量又は微量ずつ投入していた。
【０００３】
ところで、ホッパーから風袋に投入された粉粒体は、それ自体の息角により風袋内で山状に堆積する。このとき、堆積した粉粒体の頂上がホッパーの下端に接触すると、ホッパーとの接触圧が平衡装置に働いて計量誤差を生じるので、粉粒体の頂上とホッパーの下端とが接触しないように、計量すべき粉粒体の最大量よりも風袋の容積をかなり大きくする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の計量器では、計量すべき粉粒体の最大量よりも風袋の容積をかなり大きくする必要があることから、風袋の平面積を大きくするか又は風袋とホッパー下端との距離を大きく開けるかのいずれかで対処しなければならず、計量器全体を小型化できなかった。また、計量中に大供給口から小供給口に切り換える操作が必要であることから、短時間で計量することはできなかった。
【０００５】
それ故、この発明の第一の課題は、風袋内に堆積する粉粒体の山の高さを低くして計測器を薄くすることのできる粉粒体重量計測方法を提供することにある。第二の課題は、高速で自動的に計量できる粉粒体重量計測方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明の粉粒体重量計測方法は、
駆動源と、粉粒体が通過しうる複数の供給口を有する固定ゲートと、固定ゲートに摺動可能に固定され、固定ゲートの供給口とほぼ整合する複数の開口を有する可動ゲートと、可動ゲートに駆動源からの駆動力を伝達する動力伝達機構とを備える粉粒体用ゲートを、粉粒体を収容する風袋の上方に固定する。
【０００７】
そして、例えばホッパー等の粉粒体供給手段の下端に固定ゲートを連結しておく。あるいは固定ゲートが粉粒体供給手段の構成要素であっても良い。固定ゲート上には予め粉粒体を溜めておく。その後、モータ等の駆動源から動力伝達機構を介して伝達される駆動力にて、可動ゲートを摺動させる。すると、固定ゲートの供給口と可動ゲートの開口とが重なり合ったときに、粉粒体が供給口を通過する。供給口を通過した粉粒体は風袋内に供給される。
【０００８】
風袋内に供給された粉粒体は前述のように山状に堆積するが、その山数は供給口の数に等しい複数である。各々の山の高さは、従来の計量器の風袋内で堆積していた山の高さよりも低い。
【０００９】
次に、粉粒体が供給口の高さに到達するほどに風袋内でほぼ満杯になった時点で、可動ゲートを摺動させて供給口を閉じる。このとき、堆積した粉粒体の山の頂上が可動ゲートの開口端縁で削られ、その山の周囲に形成された谷に落とされる。従って、上記のように従来に比して低い山がさらに平坦に均される。その結果、供給口と風袋内の粉粒体との間に空間が形成される。このため、供給口に到達するほど一杯に粉粒体を風袋に詰め込んでも、固定ゲートとの接触圧が平衡装置に作用することなく、正確に計量することができ、計量器全体を薄型にできる。
【００１０】
また、上記の粉粒体用ゲートは、複数の供給口及び開口を有しているので、各々の供給口及び開口の幅は小さくてよい。そして、その小さな開口の幅だけ可動ゲートを摺動させれば、供給口を全開全閉できる。このため、開閉速度が速く、しかもエアーシリンダー等のようにストロークの長い駆動源は不要で、制御の容易なステッピングモータやサーボモータを駆動源として用いることができる。その結果、計量器に適用した場合、ロードセル等の平衡装置からの重量信号と電気回路等の予測演算回路等に基づいて駆動源を制御し、１回の開閉操作で所定量を計量できるようになる。
【００１１】
供給口の形状と可動ゲートの開口の形状とは、完全一致していなくても良い。例えば、一方の形状を正方形、長方形等の方形とし、他方の形状を台形とすれば、供給口が全閉となる直前では、供給口と開口の重なり部分が三角形となるので、可動ゲートが移動するにつれて、粉粒体の通過速度を急激に減速させることができ、通過量の微調整が可能となる。
【００１２】
本発明計測方法は、風袋内の粉粒体を風袋外に排出する手段を限定していないが、風袋の底面に複数の排出口を設け、その底面の排出口とほぼ整合する複数の開口を有する第２の可動ゲートをその底面に摺動可能に固定し、風袋の底面の排出口と第２の可動ゲートの開口とが重なり合ったときに、粉粒体が排出口を通過して風袋外に排出されるようにすると良い。そうすることで、供給時と同様、第２の可動ゲートを排出口の幅だけ摺動させれば、排出口を全開全閉できるので、風袋外の搬送能力やロードセルの信号に応じて排出速度を自由に制御できる。従って、同一重量を複数回計量し、それらの加算値を最終計量値とする累積計量の場合に、短時間で連続して計量することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
固定ゲートに対する可動ゲートの摺動は、直線往復運動でも回転運動でもよい。直線往復運動のときは、動力伝達機構としてはリンク装置がよい。ストロークの誤差がないからである。ただし、ピニオンラックやボールネジでもよい。さらに固定ゲートに軸受け、可動ゲートにレールをそれぞれ付け、軸受け上をレールが走行することによって、可動ゲートの摺動方向が案内されるようにすれば、可動ゲートの移動がスムーズになる。
【００１４】
一方、回転運動のときは、回転中心上に駆動モータを固定することができるので、動力伝達機構を省くことができて良い。ただし、動力伝達機構として駆動モータの出力軸と可動ゲートの回転軸との間に歯車減速機を用いてもよい。
【００１５】
【実施例】
−実施例１−
この発明の計測方法を適用した計量器の第１の実施例を図面とともに説明する。図１は実施例の方法に用いる計量器の内部を示す正面図、図２は図１のＡＡ’断面図である。本例の計量器は、固定ゲートに対して可動ゲートが直線往復運動をする。図面は、供給口が可動ゲートで閉じられた状態を示している。
【００１６】
計量器１は、供給用駆動ギヤードモータ２と、風袋３と、排出用駆動ギヤードモータ４と、２つのロードセル５，５とを備える。風袋の上方には、フレーム９がホッパ（図示省略）の下端又はスタンド（図示省略）に固定され、そのフレーム９に、図１の前後方向に長いスリット状の４つの供給口６１を有する固定ゲート６が固定されている。供給口６１とその隣の供給口６１との間のマスク部６２は傾斜しており、そのため、粉粒体がその上に溜まることなく自重で滑り落ちるようになっている。固定ゲート６の両側壁には、それぞれ２つの軸受け６３がその軸回りに回転可能に固定されている。
【００１７】
供給用駆動ギヤードモータ２は、フレーム９に風袋３の外で固定されている。そして、供給用駆動ギヤードモータ２の出力軸にクランク２１が接続され、クランク２１にリンク２２の一端が連結している。リンク２２の他端は可動ゲート７の端面に連結している。クランク２１は、その半径が供給口６１の幅の１／２に設計されている。
【００１８】
可動ゲート７は、固定ゲート６の供給口６１とほぼ整合する４つの開口７１を有し、その両側壁には前記軸受け６３と接して軸受け６３を走行するレール７２が付けられている。従って、供給用駆動ギヤードモータ２を駆動させると、その出力によってクランク２１が軸回りに回転するとともに、リンク２２が後退しながら可動ゲート７を引く。このため、可動ゲート７は、そのレール７２が軸受け６３に案内されて固定ゲート６と摺動しつつ、図面の右方に移動する。そして、クランク２１が１８０゜回転したときに、可動ゲート７の開口７１が供給口６１と重なり合って供給口６１を全開させ、クランク２１が３６０゜回転して復帰したときに、可動ゲート７が供給口６１を全閉させる。
【００１９】
ロードセル５の１つはフレーム９の一端に、他の１つはフレーム９の他端に固定され、ともに風袋３の重量を支えている。本例では、粉粒体が供給されることにより風袋３の重量が増えると、ロードセル５に加わる引っ張り荷重が増し、その変化を重量信号として検出する。
【００２０】
風袋３の底面には、供給口６１と同じく図１の前後方向に長いスリット状の排出口３１が４箇所に設けられている。また、風袋３の前面及び後面の下端には、それぞれ２つの軸受け３３が付けられている。そして、風袋３の底面に可動ゲート７と同形の第２の可動ゲート８が摺動可能に固定されている。排出用駆動ギヤードモータ４は、風袋３に固定され、その駆動力がクランク４１及びリンク４２を介して第２の可動ゲートに伝達される。風袋３の底面、第２の可動ゲート８、排出用駆動ギヤードモータ４、クランク４１及びリンク４２の相互の位置関係及び作用は、固定ゲート６、可動ゲート７、供給用駆動ギヤードモータ２、クランク２１及びリンク２２のそれらと同じである。従って、排出口３１と第２の可動ゲート８の開口８１とが重なり合ったときに、粉粒体が排出口３１を通過して風袋外に排出される。
【００２１】
次に計量器１の作用を説明する。
供給用駆動ギヤードモータ２を駆動させて、可動ゲート７を図１の右方に移動させ、供給口６１を全開するとともに、お米等の粉粒体を固定ゲート６の上方から投入する。粉粒体は、供給口６１を通過して、風袋３内に堆積する。粉粒体はそれ自体の息角により各供給口６１の直下で山状になる。また、マスク部６２の直下では谷状の空間が生じる。
【００２２】
風袋３が満杯になる程度の量（風袋が１５ｋｇ用のときは、１５ｋｇ前後の量）の粉粒体を計量する場合は、粉粒体が供給口６１の端縁付近まで堆積するので、可動ゲート７が復帰する際、その開口７１の端縁が、供給口６１の端縁付近に堆積した粉粒体の山の頂上を削り、隣の谷状空間に落とす。従って、堆積した粉粒体の上面が平坦に均される。この状態で、ロードセルからの重量信号を記録する。その後、排出用駆動ギヤードモータ４を駆動させ、第２の可動ゲート８を図１の右方に移動させ、排出口３１を全開する。すると、風袋３内の粉粒体が排出口３１を通過して排出される。最終計量値を１５０ｋｇとするときは、以上の操作を９回繰り返す。９回の累積重量Ｗｋｇを算出するとともに、最終計量値と累積重量との差（１５０−Ｗ）ｋｇを制御装置に記憶させておく。
【００２３】
次に、供給口を開いて再び粉粒体を風袋に供給し、供給量が目標値（１５０−Ｗ）ｋｇの直前の所定重量に達した時点で、その重量信号を図略の制御系が検出し、再び駆動用ギヤードモータ２を駆動させて、可動ゲート７を図面の位置に復帰させ、供給口６１を全閉する。単位時間に供給口６１を通過する粉粒体の重量及び可動ゲート７の開閉速度は、予め算出可能であるから、上記重量信号が発信されてから供給口６１が全閉するまでの間に供給口６１を通過する粉粒体の重量が、目標値と上記所定重量との差になるように制御系のスイッチ動作を設定しておく。
風袋３内に供給された粉粒体の全重量を計測した後、排出口３１を全開して粉粒体を排出する。これにて、１０回の累積重量は、ほぼ１５０ｋｇとなる。
【００２４】
本例の計量器１によれば、供給口６１が４箇所設けられているので、もともと堆積した粉粒体の山はさほど高くないうえに、可動ゲート７の開口７１端縁で平坦に均されるので、風袋３の有効内容積のほとんどが粉粒体で占有される。このため、供給口６１に到達するほど一杯に粉粒体を風袋に詰め込んでも、堆積した粉粒体と固定ゲート７との間隔が開けられ、固定ゲート７と粉粒体との接触圧が発生することなく、正確に計量することができ、計量器全体を薄型にできる。
【００２５】
また、計量器１は、その固定ゲート６が４つの供給口６１を有しているので、供給口を１つしかもたない従来の計量器と比べて各々の供給口６１の幅は１／４程度でよい。従って、可動ゲート７をその小さな開口７１の幅だけ固定ゲート６に対して摺動させれば、供給口６１を全開全閉できる。このため、開閉速度が速く、しかも上記のようにストロークの短いリンクを動力伝達機構とし、制御の容易なサーボモータを駆動源として用いている。その結果、ロードセル５からの重量信号と電気回路の予測演算回路に基づいて供給用駆動ギヤードモータ２を制御し、１回の開閉操作で目標値を計量できる。
【００２６】
−実施例２−
この発明の計測方法の第２の実施例を図面とともに説明する。図３は実施例の計測方法に適用する計量器の縦断面図、図４は図３のＹＹ’断面図である。なお、図３は図４のＸＸ’断面に相当する。本例の計量器は、固定ゲートに対して可動ゲートが回転運動をする。図面は、供給口が可動ゲートで閉じられた状態を示している。
【００２７】
本例でも計量器１は、供給用駆動モータ２と、風袋３と、排出用駆動モータ４と、２つのロードセル５，５とを備える。風袋の上方には、底面に放射状の４つの供給口６１を有する円筒状の固定ゲート６がホッパ（図示省略）の下端又はスタンド（図示省略）に固定されている。
【００２８】
供給用駆動モータ２は、固定ゲート６の中心軸上でカバー６５に覆われて固定されている。そして、供給用駆動モータ２の出力軸に歯車減速機を内蔵したギヤヘッド２３が接続され、ギヤヘッド２３の出力軸に可動ゲート７の中心が連結している。
【００２９】
可動ゲート７は、固定ゲート６の供給口６１とほぼ整合する４つの開口７１を有する円盤である。供給用駆動モータ２を駆動させると、その出力がギヤヘッド２３にて減速されて可動ゲート７に伝達される。このため、可動ゲート７は、軸回りに固定ゲート６と摺動しつつ回転する。そして、可動ゲート７が４５゜回転したときに、可動ゲート７の開口７１が供給口６１と重なり合って供給口６１を全開させ、さらに可動ゲート７が同方向に４５゜回転したときに、可動ゲート７が供給口６１を全閉させる。
【００３０】
ロードセル５，５は固定ゲート６の外周面に固定され、ともに風袋３の重量を支えている。本例では、粉粒体が供給されることにより風袋３の重量が増えると、ロードセル５に加わる圧縮荷重が増し、その変化を重量信号として検出する。
【００３１】
風袋３の底面には、供給口６１と同じく放射状の排出口３１（図示省略）が４箇所に設けられている。そして、風袋３の底面に可動ゲート７と若干大きい相似形の第２の可動ゲート８が可動ゲート７と同様に底面に対して摺動可能に固定されている。排出用駆動モータ４は、風袋３の底面の中心軸上に固定され、その駆動力がギヤヘッド４３を介して減速されて第２の可動ゲートに伝達される。なお、排出用駆動モータ４は、風袋３の底面に連なるカバー３２にて覆われている。風袋３の底面、第２の可動ゲート８、排出用駆動モータ４及びギヤヘッド４３の相互の位置関係及び作用は、固定ゲート６、可動ゲート７、供給用駆動モータ２及びギヤヘッド２３のそれらと同じである。従って、排出口３１と第２の可動ゲート８の開口８１（図示省略）とが重なり合ったときに、粉粒体が排出口３１を通過して風袋外に排出される。
【００３２】
本例の計量器１においても実施例１のそれと同じく、風袋３内に供給された粉粒体は、回転軸の周囲に４つの低い山状に堆積する。そして、供給口６１の端縁付近まで粉粒体が堆積したときは、山の頂上が可動ゲート７の開口７１端縁にて削られるので、粉粒体上面が平坦に均される。従って、風袋３の有効内容積の大部分が粉粒体の収容のために活用される。このため、計量器１全体が薄型である。しかも、供給口６１の開閉操作は、可動ゲート６を４５゜回転させるだけで全開全閉に切り換えることができるので、高速計量が可能である。なお、供給口の数は、限定されない。それがＮ個とすると、供給口６１の開閉操作は、可動ゲート６を（１８０゜／Ｎ）回転させるだけで全開全閉に切り換えることができる
【発明の効果】
以上のように、この発明の計測方法によれば、堆積する粉粒体の山の高さが低くなる。従って、計量器を、計量すべき粉粒体の最大量と風袋の容積とがほぼ一致した薄型に設計できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の計測方法に適用する計量器の内部を示す正面図である。
【図２】図１のＡＡ’断面図である。
【図３】実施例２の計測方法に適用する計量器の縦断面図である。
【図４】図３のＹＹ’断面図である。
【符号の説明】
１ 粉粒体用計量器
２ 供給用駆動モータ
２１ クランク ２２ リンク ２３ ギヤヘッド
３ 風袋
３１ 排出口 ３２ カバー
４ 排出用駆動モータ
４１ クランク ４２ リンク ４３ ギヤヘッド
５ ロードセル
６ 固定ゲート
６１ 供給口 ６２ マスク部 ６３ 軸受け
７ 可動ゲート
７１ 開口 ７２ レール
８ 第２の可動ゲート
８１ 開口
９ フレーム

Claims (2)

1. 駆動源と、粉粒体が通過しうる複数の供給口を有する固定ゲートと、固定ゲートに摺動可能に固定され、固定ゲートの供給口とほぼ整合する複数の開口を有する可動ゲートと、可動ゲートに駆動源からの駆動力を伝達する動力伝達機構とを備える粉粒体用ゲートを、粉粒体を収容する風袋の上方に固定するとともに、
   固定ゲート上に粉粒体を溜めておき、
   その後、駆動源からの駆動力にて固定ゲートの供給口と可動ゲートの開口とが重なり合う位置まで可動ゲートを摺動させることにより、粉粒体に供給口を通過させ、
   次いで、粉粒体が供給口の高さに到達するほどに風袋内でほぼ満杯になった時点で可動ゲートを摺動させることにより、風袋内に堆積した粉粒体の山の頂上を可動ゲートの開口端縁で削って山の周囲の谷に落としながら供給口を閉じ、風袋内の粉粒体の重量を計測することを特徴とする方法。
2. 予め前記風袋の底面に複数の排出口を設け、その排出口とほぼ整合する複数の開口を有する第２の可動ゲートをその底面に摺動可能に固定しておき、
   風袋内の粉粒体の重量計測後に排出口と第２の可動ゲートの開口とを重ならせて粉粒体を排出し、
   次いで再び新たな粉粒体を前記の手順で風袋内に堆積して重量を計測する操作を繰り返し、
   それら計測値の加算値を最終計量値とする請求項１に記載の方法。

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