JP3732615B2 - 定量秤 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばコーヒーの粉末、樹脂ペレット、グラニュー糖等の粉、粒、塊体を一定量ずつ秤量する定量秤に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の秤としては、図5に示すように、計量ホッパ50の上方に、この計量ホッパ50に被計量物7を投入する投入ホッパ51を設け、この投入ホッパ51の下部に投入ゲート52を設け、この投入ゲート52の開口度をサーボモータ10によって調整することができるものがある。図6(a)、(b)にその制御原理を示す。この定量秤によると、投入ホッパ51は、計量ホッパ50の計量信号が0から設定重量W1 を越えるまでは大きな投入流量となるゲート開口度G1 で被計量物7を計量ホッパ50に投入し(大投入)、計量信号が設定重量W1 を越えてから設定重量W2 を越えるまでは投入ゲート52の開口度をサーボモータ10によって逐次調整して計量信号がオーバーシュートしないように被計量物7を投入し(中投入)、計量信号が設定重量W2 を越えてから設定重量WP に落差量dを見込んだ重量(WP −d)=W3 になるまでは小程度の投入流量となるゲート開口度G2 で被計量物7を投入する(小投入)。そして、計量信号がW3 になると投入ゲート52の開口度を0にして投入ホッパ51から計量ホッパ50への被計量物7の投入を停止する。これによって、計量ホッパ50に重量WP の被計量物7を投入することができ、次に、この計量ホッパ50の排出ゲート53を開放することにより一定重量(目標重量)WP の被計量物7を排出することができる(特公平7−108730号公報参照)。
【0003】
なお、この定量秤の中投入は、計量ホッパ50への投入流量が、設定重量W2 と現在の投入重量との偏差のべきに比例して制御し、このべき指数aを0.3乃至0.7に設定してある。べき指数aを0.3乃至0.7に設定した理由は、べき指数aを1に近い値に設定した場合は、投入流量の切換重量である設定重量W1 とW2 における投入流量差に起因する衝撃値のために計量ホッパ50の計量信号がオーバーシュートし、そのために真の計量信号が見掛けのオーバーシュートによる計量信号の中に埋没して判読できなくなり、結局オーバーシュートの影響が消えるまで次の段階の制御を行えず投入時間を延ばさなければならず、これによって計量時間が長引くことになるからである。そして、べき指数aを0に近い値に設定した場合は、投入流量の切換重量である設定重量W1 に近い値のあたりでは、投入ゲート52の開口度の変化は非常に緩やかであるが、設定重量W2 に投入重量が近づいてくると、投入ゲート52の開口度の変化は非常に急激になり、投入重量が設定重量W2 を越えた後に新たなオーバーシュートの問題が生じるからである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の定量秤では、投入ホッパ51の投入ゲート52を閉じた後でも、投入ホッパ51と計量ホッパ50の間の空間を落下中の被計量物が計量ホッパ50に投入されるが、この落下中の被計量物の重量(落差量)dは一定重量ではないので、この落差量dのばらつきが計量誤差の原因の1つとなっている。また、計量済みの被計量物は計量ホッパ50から排出されるが、計量ホッパ50から排出されずに残留するものが存在し、この残留分の重量も計量誤差の一因となっている。特に、被計量物の表面が湿気た状態となっているものや濡れた状態となっているもの、及び、付着性が高いものではこの付着分の重量が残留重量となり、この残留重量による計量誤差が大きくなっている。また、付着性の小さい被計量物であっても、例えば計量ホッパ50の排出ゲート53の回動部に噛み込まれ、計量ホッパ50から排出されずに残留する場合もあり、この場合はこの残留分の重量が計量誤差となっている。
【0005】
そして、上記従来の定量秤では、投入ホッパ51から計量ホッパ50に投入される被計量物の投入流量を小流量にする必要がある。特に、計量ホッパ50内の被計量物の重量が目標重量WP に近づいた段階、つまり、中投入の終わりの段階と小投入の段階では小流量にする必要が高いが、投入流量を小流量にすると計量時間が長くなり、これが計量能力の向上を図る上での問題点となっている。
なお、上記段階で投入流量を小流量にする理由は、投入流量が大きいと、投入ゲート52が閉じ始めてから閉じ終わるまでの時間が長くかかるので落差量dのばらつきが大きくなり、これが計量精度の低下の原因となるからである。
【0006】
本発明は、計量サイクル時間を短くして計量速度の向上を図ると共に、特に、付着性を有する被計量物の計量精度の向上を図ることができる定量秤を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、所望の目標重量よりもやや少ない重量の被計量物を第1の計量ホッパに投入する第1の投入手段と、第1の計量ホッパを具備し第1の計量ホッパに投入されている被計量物の投入重量を計量して上記目標重量に対する第1の不足重量を演算することができ第1の計量ホッパから被計量物を排出する第1の計量手段と、被計量物を第2の計量ホッパへ投入する第2の投入手段と、第2の計量ホッパを具備し第1の計量ホッパからの被計量物の排出が終了する前に第2の計量ホッパに投入されている被計量物のうちから第1の不足重量分の被計量物の排出を開始する第2の計量手段と、を具備する定量秤において、第1の計量手段は、第1の計量ホッパから被計量物の排出が終了した後に第1の計量ホッパに残留する被計量物の残留重量を計量し、第2の計量手段は、第1の不足重量に代えて第1の不足重量に上記残留重量を加えた第2の不足重量分の被計量物を第2の計量ホッパから排出することを特徴とするものである。
【0008】
第2の発明は、第1の発明の定量秤において、第2の計量手段は、第2の計量ホッパからの第1の不足重量分の被計量物の排出が終了する前に第2の不足重量を目標とする被計量物の排出を開始することを特徴とするものである。
【0009】
第3の発明は、第1又は第2の発明の定量秤において、第2の計量手段は、第2の計量ホッパからの第2の不足重量分の被計量物の排出が終了した時から所定の安定時間が経過した後に第2の計量ホッパ内の被計量物の重量を計量することを特徴とするものである。
【0010】
第1の発明によると、第1の投入手段が予め設定されている目標重量よりもやや少ない重量の被計量物を第1の計量ホッパに投入し、第1の計量手段がこの第1の計量ホッパに投入された被計量物の投入重量を計量して、この投入重量の目標重量に対する第1の不足重量を演算する。そして、第1の不足重量を演算すると共に、第1の計量ホッパからの被計量物の排出を開始する。一方、第2の投入手段は、第1の投入手段による投入と略同じタイミング、又は少しずれたタイミングで第2の計量ホッパに被計量物を投入する。第2の計量手段は、第1の計量ホッパからの被計量物の排出が終了する前に第2の計量ホッパから第1の不足重量分の被計量物の排出を開始する。
【0011】
そして、第1の計量ホッパから被計量物の排出が終了した後に、第1の計量手段が第1の計量ホッパに残留する被計量物の残留重量を計量し、第2の計量手段が第1の不足重量に代えて、第1の不足重量に上記残留重量を加えた第2の不足重量分の被計量物を第2の計量ホッパから排出する。なお、被計量物の残留重量は、例えば第1の計量ホッパに付着しているものや第1の計量ホッパに載っているもの、及び第1の計量ホッパの排出ゲートの回動部に噛み込まれて挟まっているものの重量を含むものとする。
【0012】
第2の発明によると、第2の計量ホッパから第1の不足重量分の被計量物の排出が終了する前に第2の不足重量を目標とする被計量物の排出を開始することができる。従って、第2の計量ホッパは、第2の不足重量分の被計量物の排出を、排出の開始から終了まで途切れずに連続して行うことができる。
【0013】
第3の発明によると、第2の計量手段は、第2の計量ホッパから第2の不足重量分の被計量物の排出が終了した時から所定の安定時間が経過した後に第2の計量ホッパ内の被計量物の重量を計量することができ、これによって、第2の計量ホッパから実際に排出された被計量物の重量を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明に係る定量秤の一実施形態を各図を参照して説明する。各図に示す1は第1の投入手段、2は第1の計量手段、3は第2の投入手段、4は第2の計量手段である。
第1の投入手段1は、粉粒体等の被計量物を第1の計量ホッパ5に投入することができる構成のものである。図1において、6は投入ホッパであり、粉粒体等の被計量物7を収容しており、その下端には第1の排出口8を開閉する第1のゲート9が設けられている。この第1のゲート9の開口度を変化させることによって、第1の排出口8から排出される被計量物7の排出流量(第1の計量ホッパ5への投入流量)が連続的に変化する。
【0015】
次に、投入ホッパ6に設けられている第1のゲート9、第1の計量ホッパ5に設けられている第2のゲート16、及び第1の計量ホッパ5を支持するロードセル12の駆動計量部32を説明する。図1に一点鎖線で囲んだ駆動計量部32の構成を示すブロック図は、図5の一点鎖線で囲んだ従来の駆動計量部37の構成を示すブロック図と同等であり、図1にはサーボモータ10、ロードセル12、及びエアーシリンダ17を示し、他の構成は省略してある。次に、この実施形態の図1に示す駆動計量部32を図5を参照して説明する。第1のゲート9は、ギヤ33、34を介して結合されているサーボモータ10によってその開口度の制御が行われる。サーボモータ10の回転軸には、回転軸の現在の角度、ひいては第1のゲート9の開口度を検出するためのポテンションメータ35が取り付けられており、その出力とデジタル・アナログ変換回路(D/A変換回路)36を介して制御部11から供給された開口信号との差に基づいて、サーボアンプ29がサーボモータ10に駆動信号を与え、サーボモータ10が開口信号に比例した開口度に第1のゲート9を制御する。この第1のゲート9の開閉によって、例えば計量の目標重量WP の約95%の重量W14’の被計量物7をねらって第1の排出口8より排出して第1の計量ホッパ5に投入するように作動する。ただし、第1の計量ホッパ5は、投入された被計量物の重量を許容計量精度内で計量する必要があるが、第1の計量ホッパ5に対して被計量物を予め定めた一定重量に正確に投入する必要がないので、計量ホッパ5への投入流量が、図5に示す従来の定量秤の計量ホッパ50に対しての投入流量よりも大きくなるように第1のゲート9を制御するようにプログラムされている(図4参照)。これによって、この実施形態の定量秤の計量サイクル時間TK2を従来の定量秤の計量サイクル時間TK1よりも短くすることができる。
【0016】
第1の計量手段2は、第1の排出口8の下方に設けられた第1の計量ホッパ5と制御部11を有している。第1の計量ホッパ5は、図1に示すように、ロードセル12によって支持されており、このロードセル12は、第1の計量ホッパ5に投入された被計量物7の重量と対応する計量信号を図2に示すアナログ・デジタル変換回路(A/D変換回路)13を介して制御部11に送信する。制御部11は、例えば中央演算処理装置(CPU)によって構成されており、A/D変換回路13から送られてくるデジタル計量信号やキー入力部14によって設定された各設定重量W11、W12、W13、ゲート開口度G11、G12等を表すデータDW11、DW12、DW13、DG11、DG12等に基づいて演算を行い、開口信号をD/A変換回路36に送信する。なお、図3(b)に示すように、W11は大投入から中投入に切り換える重量、W12は中投入から小投入に切り換える重量、W13は小投入を中止し、落差分dの落下を待つ重量である。また、図3(a)に示すように、G11は大投入期間の第1のゲート9の開口度、G12は小投入期間の第1のゲート9の開口度である。落差分dの落下が終了すると、第1の計量ホッパ5には設定重量W14’を目標として被計量物7が投入されるが、小投入終了時から安定時間1T4 が経過した時に、制御部11は、第1の計量ホッパ5に投入された被計量物の投入重量W14を計量し、所定の目標重量WP から第1の計量ホッパ5に投入された被計量物7の重量W14を減算して目標重量WP に対する不足重量、即ち、第1の不足重量Wt2(=WP −W14)を演算する。そして、駆動回路38を介してエアシリンダ17を駆動させて第1の計量ホッパ5の下部に設けた第2ゲート16を開放して被計量物7を第2の排出口15から排出させることができる。この排出された被計量物7は、下方に設けられている集合シュート18に投入される。更に、図3(b)に示すように、排出が終了した時から安定時間2T6 が経過した時に、制御部11は、第1の計量ホッパ5の計量信号を読み取って第1の計量ホッパ5に残留する被計量物の残留重量W15を演算し、投入重量W14から残留重量W15を減算することにより第1の計量ホッパ5から排出された被計量物7の排出重量(W14−W15)を演算し、目標重量WP から排出重量(W14−W15)を減算して第2の不足重量Wt4(=WP −(W14−W15))を演算するように構成されている。
【0017】
第2の投入手段3は、被計量物7を第2の計量ホッパ19に投入することができる構成のものである。図1において20は投入ホッパ6の側壁に接続する分岐管である。この分岐管20内には投入ホッパ6内の被計量物が供給されており、その分岐管20の下端には第3の排出口21を開閉する第3のゲート22が設けられている。第2の投入手段3は、図3(c)、(d)に示すように、第1のゲート9の開閉のタイミングと略同じタイミングでエアーシリンダ23を駆動して第3のゲート22を開閉し、分岐管20内の被計量物7を第3の排出口21より排出させて第2の計量ホッパ19内に投入するように作動する。なお、この投入重量は、第2の計量ホッパ19内に収容されている被計量物7の重量が上記目標重量WP の約10%となるように制御部11により制御されている。
【0018】
第2の計量手段4は、第3の排出口21の下方に設けられた第2の計量ホッパ19と制御部11を有し、第1の計量ホッパ5に投入された被計量物の投入重量W14の目標重量WP に対する第1の不足重量Wt2を目標として、第2の計量ホッパ19から被計量物7の排出を開始し、最終的には、第1の計量ホッパ5から排出された被計量物の排出重量(W14−W15)の目標重量WP に対する第2の不足重量Wt4を目標としてその第2の不足重量Wt4の被計量物を排出することができるものである。第2の計量ホッパ19は、図1に示すように、ロードセル24によって支持されており、このロードセル24は、第2の計量ホッパ19に収容されている被計量物7の重量と対応する計量信号を図2に示すA/D変換回路25を介して制御部11に送信する。そして、第2の計量ホッパ19の下端には、第4の排出口26を開閉する第4のゲート27が設けられている。
【0019】
制御部11は、第1の不足重量Wt2の演算結果に基づいて、第2のゲート9の開放のタイミングと略同じタイミングでエアーシリンダ28を駆動して第4のゲート27を開放し、第2の計量ホッパ19に投入されている被計量物7のうちからその第1の不足重量Wt2分の被計量物の排出を開始させることができる。そして、この第1の不足重量Wt2分の被計量物の排出が終了する前に第2の不足重量Wt4を目標とする被計量物の排出を開始させ、この第2の不足重量Wt4分の被計量物の排出が終了した時点で第4のゲート27を閉鎖させ、第2の計量ホッパ19からの第2の不足重量Wt4分の被計量物の排出が終了した時から所定の安定時間4t4 が経過した時に第2の計量ホッパ19から排出された被計量物の重量(W21−W23)を演算するように構成されている。第2の計量ホッパ19から排出された被計量物は、下方に設けられている集合シュート18に投入される。
【0020】
なお、第2の計量ホッパ19から第1の不足重量Wt2分の被計量物の排出が終了する前に第2の不足重量Wt4を目標とする被計量物の排出を開始させことができるように、第4のゲート27の開口度を定めてある。この実施形態の第4のゲート27の開口度は、閉状態と開状態の2段階としてあるが、この代わりに、例えば第4のゲート27の開口度を、第1のゲート9と同様に、サーボモータ、パルスモータ、又は多点位置決めエアーシリンダ等により制御できる構成にして、第1の不足重量Wt2分の被計量物の排出が終了する前に第2の不足重量Wt4の被計量物の排出を開始させことができるようにしてもよい。第2の計量ホッパ19から排出される被計量物の排出流量は、第1の不足重量Wt2を、図3(b)に示す第1の計量ホッパ5の排出時間T5 と安定時間2T6 の合計時間(T5 +T6 )で除算して得られた排出流量Wt2/(T5 +T6 )以下に設定する。
【0021】
また、図1に示すように、第1の排出口8の断面積は、第3の排出口21のものよりも大きく形成してあり、第1の計量ホッパ5の計量容量は、第2の計量ホッパ19のものよりも大きく形成してある。そして、投入ホッパ6にはレベルスイッチ(図示せず)を設けてあり、このレベルスイッチは投入ホッパ6内の被計量物7のレベルが適切なレベルとなるように制御している。また、図1に示す二点鎖線は、第1乃至第4の各ゲート9、16、22、27の開状態の一例を示す。
【0022】
図2は、この定量秤の電気回路を示すブロック図である。同図に示すように、サーボアンプ29はサーボモータ10と接続しており、D/A変換回路36を介して制御部11とポテンションメータ35とからの信号に基づいてこのサーボモータ10を駆動する。駆動回路38はエアーシリンダ17と接続しており、制御部11からの信号に基づいてこれを駆動する。駆動回路30はエアーシリンダ23、28と接続しており、制御部11からの信号に基づいてこれらを駆動する。表示部31は、第1及び第2の計量ホッパ5、19により計量された各被計量物の重量や、これら第1及び第2の計量ホッパ5、19から排出された被計量物の合計重量、即ち、目標重量を目標として計量されて集合シュート18に排出された被計量物7の重量を表示することができるものである。
【0023】
次に、この定量秤の動作を図3、図7、及び図8を参照して説明する。図7及び図8は、定量秤の動作手順を示すフローチャートであり、このフローチャートで表されるプログラムが記憶部(図示せず)に記憶されており、このプログラムに従って制御部11が各回路等を制御する。なお、設定重量W11、W12、W13、W24、ゲート開口度G11、G12を表すデータDW11、DW12、DW13、DW24、DG11、DG12は既に設定されているとする。まず、制御部11は、適当な始動信号により始動して、第1の計量ホッパ5の計量信号が0から設定重量W11を越えるまでは第1の投入手段1の第1のゲート9を大きな投入流量となるゲート開口度G11に開放して投入ホッパ6内の被計量物7を第1の計量ホッパ5に投入し(大投入)、計量信号が設定重量W11を越えてから設定重量W12を越えるまでは第1のゲート9の開口度をサーボモータ10によって調整して計量信号がオーバーシュートしないように被計量物7を第1の計量ホッパ5に投入する(中投入)。そして、計量信号が設定重量W12を越えてから設定重量W14’に落差量dを見込んだ重量(W14’−d)=W13になるまでは小程度の投入流量となるゲート開口度G12で被計量物7を投入する(小投入)(S100、S102)。そして、計量信号がW13になると投入ホッパ6から第1の計量ホッパ5への被計量物7の投入を停止する(S104、S106)。これによって、目標重量WP の約95%重量であるW14’の重量を目標として被計量物7を第1の計量ホッパ5に投入することができる。
【0024】
なお、この定量秤の中投入は、第1の計量ホッパ5への投入流量が、設定重量W12と現在の投入重量WX との偏差のべきに比例して制御し、このべき指数aを0.3乃至0.7の範囲内である0.5に設定してある。この制御フローチャートは、図4に示してあり後述する。
【0025】
次に、制御部11は、小投入の終了時から安定時間1T4 が経過したか否かを判定し(S108)、経過したと判定したと判定した時に、第1の計量ホッパ5に投入されている被計量物の投入重量W14を計量し(S110)、この投入重量W14の目標重量WP に対する第1の不足重量Wt2(=WP −W14)を演算する(S112)。そして、上記安定時間1T4 が経過した時に、第2のゲート16を開放して被計量物7を第1の計量ホッパ5から排出させて集合シュート18に投入する(S114)。そして、排出時間T5 が経過した時に第2のゲート16を閉じる(S116、S118)。制御部11は、図3(b)に示すように、排出が終了した時から安定時間2T6 が経過したか否かを判定し(S120)、安定時間2T6 が経過した時に、第1の計量ホッパ5の計量信号を読み取って第1の計量ホッパ5から排出されずに例えば付着して残留する被計量物の残留重量W15を計量し、投入重量W14から残留重量W15を減算することにより第1の計量ホッパ5から実際に排出された被計量物7の排出重量(W14−W15)を演算する。そして、目標重量WP からその実際に排出された排出重量(W14−W15)を減算して、その排出重量(W14−W15)の目標重量WP に対する不足重量、即ち、第2の不足重量Wt4(=WP −(W14−W15))を演算する(S122)。しかる後に、第2の不足重量演算済みフラグをONにする(S124)。
【0026】
一方、第2の投入手段3は、図3(c)、(d)に示すように、第1の投入手段1による投入と略同じタイミングで(必ずしも同じタイミングにする必要はなく、例えばそれよりも遅れたタイミングでもよい)第3のゲート22をゲート開口度G21に所定時間t1 だけ開放して目標重量WP の約10%重量であるW21’(=W24+落差分d’)の重量をねらって第2の計量ホッパ19に被計量物を小投入し(S200、S202)、投入が終了した後に第3のゲート22を閉じる(S204)。ただし、第2の計量ホッパ19内に被計量物7が残っている場合は、第2の計量ホッパ19内の被計量物の重量がW21’となるようにその満たない分を投入する。そして、この小投入の終了時から安定時間3t2 が経過した時に(S206)、第2の計量ホッパ19に投入されている被計量物の投入重量W21を計量する(S208)。なお、この投入重量W21は、第1の不足重量Wt2が演算により得られるタイミングと略同一のタイミングで得られるように、小投入時間t1 及び安定時間3t2 を設定してある。そして、制御部11は、この安定時間3t2 が経過した時に第4のゲート27を開放し、第1の不足重量Wt2を目標として、第2の計量ホッパ19から被計量物7の排出(ロスイン計量)を開始する(S210)。そして、第2の計量ホッパ19から被計量物7の排出が続いている状態で第2の不足重量Wt4が演算により得られるが、この第2の不足重量Wt4が演算された時に(ステップS212でYES)、第1の不足重量Wt2に代えて第2の不足重量Wt4分の被計量物を第2の計量ホッパ19から排出することを目標とする制御を行う。そして、第2の計量ホッパ19の計量信号がW22(=W21−Wt4)となった時に(ステップS218でYES)、第4のゲート27を閉じて第2の計量ホッパ19からの被計量物7の排出を停止する(S220)。これによって、第2の不足重量Wt4を目標としてロスイン計量された被計量物7を集合シュート18に排出することができる。
ただし、第2の不足重量Wt4の演算が終了する前に(ステップS212でNO)、第2の計量ホッパ19から第1の不足重量Wt2の被計量物の排出が終了した場合は(ステップS214でYES)、第4のゲート27を閉じ(S216)、第2の不足重量Wt4の演算が終了して第2の不足重量Wt4の演算済みフラグがONになるまで待ち(S222)、そして、第2の不足重量Wt4の演算が終了しステップS222でYESと判定した時に、第4のゲート27を開いて(S224)、第2の計量ホッパ19の計量信号がW22(=W21−Wt4)となるまで被計量物の排出を行う(S218、S220)。
【0027】
次に、第2の計量ホッパ19から第2の不足重量Wt4を目標とする排出が終了し、安定時間4t4 が経過した時に(ステップS226でYES)、制御部11は、第2の計量ホッパ19に残っている被計量物の重量W23を計量し、この残留重量W23に基づいて第2の計量ホッパ19から実際に排出された被計量物の重量(W21−W23)、及び第1及び第2の計量ホッパ5、19から実際に排出された被計量物の合計重量〔(W14−W15)+(W21−W23)〕を演算する(S228)。
【0028】
これで1回の計量サイクルが終了して目標重量WP の被計量物7が集合シュート18を介して包装機(図示せず)に供給される。このとき、包装機に供給された被計量物7の重量〔(W14−W15)+(W21−W23)〕が表示部31に表示される。しかる後に、次回以降の計量を上記と同様の手順で行い、停止信号により計量を停止する。
【0029】
なお、ロスイン計量とは、ロスインウエイト式計量のことであり、第2の計量ホッパ19内の被計量物の重量を常時監視しておき、初期重量から丁度設定された重量(上記不足重量)だけ減少した時に、第4のゲート27を閉じて第2の計量ホッパ19からの被計量物7の排出を停止させる計量方式である。
【0030】
上記のように、この実施形態の定量秤によると、第1の計量ホッパ5から被計量物7が排出された後に第1の計量ホッパ5に付着して残留する被計量物の残留重量W15を計量して、第1の計量ホッパ5から実際に排出された被計量物の重量(W14−W15)を演算し、この実際に排出された被計量物の重量の目標重量WP に対する不足重量、即ち、第2の不足重量Wt4の被計量物を第2の計量ホッパ19から排出することができるので、第1の計量ホッパ5に残留する被計量物の残留重量W15に基づく計量誤差を排除することができ、これによって、目標重量WP の被計量物を精度良く計量することができる。そして、第1の計量ホッパ5から実際に排出された被計量物の重量(W14−W15)を演算しているので、従来のように投入ホッパによる落差量dのばらつきによる計量誤差が生じず、これによっても計量精度の向上を図ることができる。従って、この定量秤によると、特に、ナトリウムペレット、吸水性ポリマーのペレット状物のように、被計量物の表面が湿気た状態となっているものや濡れた状態となっているもの、及び、付着性が高いものでもこの付着分の重量による計量誤差が生じないので、このように付着性の高い被計量物でも高精度の計量を行うことができる。更に、付着性が小さいものでも、第1の計量ホッパ5に載ったままで残っているものや第1の計量ホッパ5の第2のゲート16の回動部に噛み込まれ、第1の計量ホッパ5から排出されずに残留する場合においても、この残留分の重量が計量誤差とならないようにすることができる。請求項1に記載の残留重量は、例えば第1の計量ホッパ5の内周面にひっついているものや第1の計量ホッパ5のエアーシリンダ17上に載っているもの、及び第1の計量ホッパ5の第2のゲート16の回動部に噛み込まれて挟まっているものの重量を含むものとする。
【0031】
そして、第1の計量ホッパ5に投入された被計量物の重量W14は、この定量秤の許容計量精度内で計量する必要があるが、その重量W14は、目標重量P よりもやや少ない重量であり、予め正確に定めた一定の重量とする必要がなく、従って、第1の投入手段1による第1の計量ホッパ5への被計量物の大投入、中投入、及び小投入の各投入流量は、従来の定量秤の投入ホッパ51から計量ホッパ50へ投入される被計量物の投入流量よりも大きくすることができ、これによって目標重量WP を計量するための計量サイクル時間TK2を従来の計量サイクル時間TK1よりも短縮することができ、計量速度の向上を図ることができる。
【0032】
また、図3に示すように、第1の計量ホッパ5からの被計量物の排出が終了する前(排出時間T5 が経過する前)に第2の計量ホッパ19から第1の不足重量Wt2分の被計量物の排出を開始させているので、第2の計量ホッパ19から第2の不足重量Wt4分の被計量物が排出される排出時間t3 を、第1の計量ホッパ5から被計量物が排出される排出時間T5 に重ね合わせることができ、これによって、目標重量WP の計量サイクル時間TK2を短縮させることができる。
【0033】
更に、第2の計量ホッパ19からの第1の不足重量Wt2分の被計量物の排出が終了する前に第2の不足重量を目標とする被計量物の排出を開始するようにして、第2の不足重量Wt4分の被計量物を、途中で排出が途切れること無く(途中で排出流量が0とならずに)連続的に最後まで排出することができる。これによって、第2の不足重量Wt4分の被計量物を安定した流量で排出させることができるので、第2の計量ホッパ19の計量精度の向上を図ることができ、その結果、この定量秤による目標重量WP の計量精度の向上を図ることができる。
【0034】
そして、第2の計量ホッパ19から排出された被計量物の排出重量(W21−W23)を正確に知ることができるので、例えば第2の計量ホッパ19から排出された被計量物の排出重量(W21−W23)が第2の不足重量Wt4よりも少ないか否かを判定し、少ないと判定した場合にはその不足分を第2の計量ホッパ19から追加して排出する構成とすることにより、目標重量WP の被計量物を更に精度良く計量することができる。
【0035】
なお、図3において、第1の計量ホッパ5に被計量物を投入する次回の投入を、第1の計量ホッパ5からの被計量物の排出が終了して安定時間2T6 が経過した直後に行わず、第2の計量ホッパ19における安定時間4t4 が経過した以降に行うようにしたのは、投入を安定時間4t4 の時間帯に行うと、大投入による振動が第2の計量手段4の計量誤差の原因となるからであり、これを避けるためである。
【0036】
次に、制御部11が投入ホッパ6に設けられている第1のゲート9のゲート開口度を制御する手順を図4に示すフローチャートを参照して説明する。なお、設定重量W11、W12、W13、ゲート開口度G11、G12を表すデータDW11、DW12、DW13、DG11、DG12は既に設定されているとする。
まず、ゲート開口データDG11をD/A変換器36に供給する(S2)。これによって、D/A変換器36が開口信号をサーボモータ10に供給し、第1のゲート9の開口度は図3(a)に示すようにG11となり、第1の計量ホッパ5への被計量物の投入が開始される。そして、A/D変換器13からのデジタル計量信号を読み込み、第1の計量ホッパ5内に投入された被計量物の重量を表す計量データDWX を算出し(S4)、DWX がDW11に等しいか判定し(S6)、NOであればYESになるまでステップS2、S4、S6を繰り返す。この間、図3(a)に示すように開口度G11と一定であり、図3(b)に示すように第1の計量ホッパ5内に投入された被計量物の重量は、開口度がG11となってから時間L経過した時に急峻に増加し、以後直線的に増加していく。なお、時間Lの時間遅れが生じるのは、投入ホッパ6と第1の計量ホッパ5との間に距離があるからである。これらステップS2〜S6が大投入の制御である。
【0037】
ステップS6で判定がYESとなると、再び計量信号DWX を算出し(S8)、第1のゲート9の開口度GX を表すデータDGX を算出する(S10)。この開口度データDGX は、
によって算出される。ただし、べき指数aは0<a<1の値で、望ましくは0.3〜0.7、この実施形態では0.5に選択してある。算出されたDGX は、D/A変換器36に送出され(S12)、そのDGX に対応した開口度GX に第1のゲート9の開口度が変更される。そして、DWX がDW12に等しいか判断し(S14)、NOであると、YESになるまでステップS8〜S14が繰り返される。これらステップS8〜S14が中投入の制御である。この中投入制御の間には、DW12とDWX との偏差の0.5乗に比例して開口度GX が制御され、開口度GX の各変化量は緩やかである。従って、大投入から中投入に切り換わってから時間Lの間は、大投入制御に従って被計量物が第1の計量ホッパ5に投入され、その後に中投入制御に従って被計量物が第1の計量ホッパ5に投入されるので、開口度GX の変化量はあまり大きくなく、オーバーシュートは生じない。
【0038】
ステップS14での判断がYESになると、D/A変換器36へDG12が供給される(S16)。これによって、第1のゲート9の開口度はG12に固定される。そして、DWX が算出され(S18)、DWX がDW13に等しいか判断され(S20)、NOであると、YESになるまでステップS16〜S20が繰り返される。従って、この間は図3(a)に示すように、ゲート開口度はG12に固定され、図3(b)に示すように、DWX は直線的に増加していく。そして、ステップS20の判断がYESになると、ゲート閉データがD/A変換器36に供給され(S22)、第1のゲート9が閉じられる。これによって、落差分dが第1の計量ホッパ5に供給され、設定重量W14’を目標とする被計量物の第1の計量ホッパ5への投入が完了する。その後、図示しないプログラムに従って安定時間1T4 経過後に第2のゲート16が開かれ、計量済みの被計量物が第1の計量ホッパ5から排出される。このステップS16〜S20が小投入の制御である。
【0039】
ただし、上記実施例では、第1の計量ホッパ5への被計量物の投入を大投入、中投入、及び小投入の3段階で行ったが、例えば大投入と中投入の2段階で設定重量W14’を目標とする被計量物の投入を行うようにしてもよい。
そして、上記実施形態では、中投入制御を(1)式に基づいて行ったが、これ以外の制御によって行ってもよい。例えば中投入において第1のゲート9の開口度を(G11−G12)/2に固定してもよい。
【0040】
そして、上記実施形態において、第1、第3のゲート9、22を開閉することにより被計量物7を自重により対応する各第1、第3の排出口8、21から排出する構成としたが、投入ホッパ6内の被計量物7を各第1、第3の排出口8、21から定体積ずつ強制的に排出する構成としてもよい。例えばオーガー式、又はスクリュー式等の排出装置を採用することができる。
【0041】
また、目標重量WP の約95%重量の被計量物7を第1の計量ホッパ5に投入したが、これ以外の例えば定量値の約90%重量の被計量物7を第1の計量ホッパ5に投入してもよい。この場合、第2の計量ホッパ19に収容されている被計量物の重量が目標重量WP の約15%重量となるように制御する。
【0042】
次に、上記実施形態における目標重量WP や図3に示す第1及び第2の計量ホッパ5、19への投入時間等の各時間の具体例を示す。
目標重量WP =25kg、第1の計量ホッパ5への投入時間(T1 +T2 +T3 )=0.9sec、安定時間1T4 =1.1sec、排出時間T5 =0.5sec、安定時間2T6 =0.5sec、第2の計量ホッパ19への投入時間t1 =0.9sec、安定時間3t2 =1.1sec、第2の計量ホッパ19のロスイン排出時間t3 =1.2sec、安定時間4t4 =0.5secである。
【0043】
【発明の効果】
第1の発明は、第1の計量ホッパから排出されずに第1の計量ホッパに残留する残留重量分を計量し、第1の不足重量にこの残留重量を加算して得られた第2の不足重量の被計量物を第2の計量ホッパから排出する構成である。つまり、第1の計量ホッパに残留する被計量物の残留重量を計量することにより、第1の計量ホッパから実際に排出された被計量物の重量を得ることができ、この実際に排出された被計量物の重量の目標重量に対する不足重量(第2の不足重量)の被計量物を第2の計量ホッパから排出することができるので、第1の計量ホッパに例えば付着して残留する被計量物の残留重量よる計量誤差を解消することができ、その結果、目標重量の被計量物を従来よりも精度良く計量することができる。つまり、付着性が高く、第1の計量ホッパから完全に排出させることができないような被計量物でも高精度で目標重量の計量を行うことができる。更に、図5及び図6に示す従来の定量秤における落差量dのばらつきによる計量誤差を解消することができるので、この点でも従来よりも計量精度の向上を図ることができる。
【0044】
そして、第1の発明によると、第1の計量ホッパに投入された被計量物の重量は、この定量秤の許容計量精度内で計量する必要があるが、その重量は、目標重量よりもやや少ない重量であり、予め正確に定めた一定の重量とする必要がなく、従って、第1の投入手段による第1の計量ホッパへの被計量物の投入流量は、従来の定量秤の投入ホッパ51から計量ホッパ50へ投入される被計量物の投入流量よりも大きくすることができ、これによって第1の計量ホッパによる計量時間の短縮が図られるので、目標重量を計量するための計量時間を従来よりも短縮することができ、計量速度の向上を図ることができる。
【0045】
また、第1の計量ホッパからの被計量物の排出が終了する前に第2の計量ホッパから第1の不足重量分の被計量物の排出を開始させているので、第2の計量ホッパから第2の不足重量分の被計量物が排出される排出時間を、第1の計量ホッパから被計量物が排出される排出時間に重ね合わせることができ、これによって、目標重量の計量時間の短縮に貢献することができる。
【0046】
第2の発明によると、第2の計量ホッパからの第1の不足重量分の被計量物の排出が終了する前に第2の不足重量を目標とする被計量物の排出を開始する構成としたので、第2の計量ホッパから排出しようとしている第2の不足重量分の被計量物を、途中で排出が途切れること無く(途中で排出流量が0とならずに)連続的に最後まで排出することができる。これによって、第2の不足重量分の被計量物を安定した流量で排出させることができるので、第2の計量ホッパの計量精度の向上を図ることができ、その結果、この定量秤による目標重量の計量精度の向上を図ることができる。
【0047】
第3の発明によると、第2の計量ホッパからの第2の不足重量分の被計量物の排出が終了し、その終了時点から所定の安定時間が経過した後に第2の計量ホッパ内の被計量物の重量を計量する構成であるので、第2の計量ホッパから実際に排出された被計量物の重量を正確に知ることができる。これによって、第1及び第2の計量ホッパから排出された被計量物の正確な合計重量を得ることができる。そして、例えば第2の計量ホッパから排出された被計量物の排出重量が第2の不足重量よりも少ない場合にはその不足分を追加して排出することができ、その結果、目標重量の被計量物を精度良く計量することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る定量秤の概略構成図である。
【図2】同実施形態に係る定量秤の電気回路を示すブロック図である。
【図3】同実施形態に係る定量秤の計量手順を示すタイムチャート、及び第1及び第2の投入手段のゲートの開口度変化と重量変化との関係を示す図である。
【図4】同実施形態の第1の計量ホッパへの被計量物の投入の制御を示すフローチャートである。
【図5】従来の定量秤を示すブロック図である。
【図6】同従来の定量秤における供給装置のゲートの開口度変化と重量変化との関係を示す図である。
【図7】同発明の同実施形態に係る定量秤の計量及び動作手順を示すフローチャートである。
【図8】同発明の同実施形態に係る定量秤の計量及び動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 第1の投入手段
2 第1の計量手段
3 第2の投入手段
4 第2の計量手段
5 第1の計量ホッパ
19 第2の計量ホッパ
37 駆動計量部
Claims (3)
- 所望の目標重量よりもやや少ない重量の被計量物を第1の計量ホッパに投入する第1の投入手段と、第1の計量ホッパを具備し第1の計量ホッパに投入されている被計量物の投入重量を計量して上記目標重量に対する第1の不足重量を演算することができ第1の計量ホッパから被計量物を排出する第1の計量手段と、被計量物を第2の計量ホッパへ投入する第2の投入手段と、第2の計量ホッパを具備し第1の計量ホッパからの被計量物の排出が終了する前に第2の計量ホッパに投入されている被計量物のうちから第1の不足重量分の被計量物の排出を開始する第2の計量手段と、を具備する定量秤において、
第1の計量手段は、第1の計量ホッパから被計量物の排出が終了した後に第1の計量ホッパに残留する被計量物の残留重量を計量し、第2の計量手段は、第1の不足重量に代えて第1の不足重量に上記残留重量を加えた第2の不足重量分の被計量物を第2の計量ホッパから排出することを特徴とする定量秤。 - 請求項1に記載の定量秤において、第2の計量手段は、第2の計量ホッパからの第1の不足重量分の被計量物の排出が終了する前に第2の不足重量を目標とする被計量物の排出を開始することを特徴とする定量秤。
- 請求項1、又2に記載の定量秤において、第2の計量手段は、第2の計量ホッパからの第2の不足重量分の被計量物の排出が終了した時から所定の安定時間が経過した後に第2の計量ホッパ内の被計量物の重量を計量することを特徴とする定量秤。
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