JP4017027B2

JP4017027B2 - 計量搬送装置および計量搬送方法

Info

Publication number: JP4017027B2
Application number: JP35524496A
Authority: JP
Inventors: 義晴浅井; 敏一正津; 能章坂上
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JPH10185662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品を計量コンベアを用いて一定時間ごとに一定重量ずつ供給する計量搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、スナック菓子のような食品を生産する際、原料や半加工製品等の粒状またはこれに準じる形状である物品を計量コンベアで計量して次の生産工程へ一定の供給率、つまり、単位時間当り一定重量ずつ供給する場合がある。このような計量搬送装置は、図４に示すように供給コンベア１から計量コンベア２に物品を供給して搬送しながら計量コンベア２上の物品Ｍの重量を短い時間間隔で計量し、制御装置３によって、前記計量値に基づいて供給コンベア１から計量コンベア２に供給する物品Ｍの重量が前記時間間隔ごとに一定重量となるように供給コンベア１の搬送速度Ｖ1 をＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御している。このとき、計量コンベア２の搬送速度Ｖ2 を、前記ＰＩＤ制御の遅れに基づく誤差を補正して次の生産工程への供給率（重量／時間）が目標供給率となるように微調整する補正制御も行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のＰＩＤ制御を用いた計量搬送装置では、制御システムが複雑であるため高価となり、また、目標供給率に対して、かなり大きな誤差があった。
【０００４】
本発明は、上記ＰＩＤ制御のような複雑な制御系を用いない簡単な構成であって、ＰＩＤ制御と同等、ないしそれ以上の精度をもつ計量搬送装置および計量搬送方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１の構成に係る計量搬送装置または計量搬送方法は、計量
搬送手段によって物品を搬送しながら計量するとともに、搬送供給手段によって前記計量搬送手段と同一速度で物品を搬送して前記計量搬送手段に供給し、前記計量搬送手段から所定のタイミングで物品の計量値（Ｗ）を得て、この得られた計量値（Ｗ），所望の物品供給率（Ａ）および前記計量搬送手段の搬送路長さ（Ｌ）に基づいて、前記所望の物品供給率（Ａ）になるように前記計量搬送手段および搬送供給手段の搬送速度（Ｖ）を制御し、前記所定のタイミングを、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）にわたって搬送されるのに要する時間（ｔ）に合致させている。
【０００６】
前記構成によれば、物品が当該計量搬送手段の搬送路長さＬだけ搬送されるたびに計量され、この計量値Ｗに基づいて当該計量搬送手段および前記搬送供給手段の搬送速度Ｖが、前記所望の物品供給率Ａとなるように制御される。したがって、比較的粗いｔ＝Ｌ／Ｖの時間間隔で計量して搬送速度Ｖの調整を行うだけで、所望の物品供給率Ａを確保できる。
【０００７】
また、好ましくは、前記搬送供給手段上に物品をほぼ一定の厚さで層状に投入する投入ホッパを備える。これにより、搬送供給手段上の物品の搬送方向の重量分布が均一となり、この搬送供給手段から供給を受ける同一搬送速度の計量搬送手段上の搬送方向の重量分布も均一となる。
【０００８】
また、好ましくは、前記計量搬送手段は、フレームに支持された一対の回転ローラ間に懸け渡された搬送ベルトを有し、搬送方向上流側の回転ローラよりも下流側に前記搬送供給手段から物品が供給される供給口が設けられ、前記フレームに前記上流側回転ローラの搬送方向の位置を変更して前記搬送ベルトの張力を調節するベルト張力調整手段が取り付けられている。したがって、搬送ベルトの張力調整を行っても、計量搬送装置の搬送路長さＬが変化しない。
【０００９】
また、本発明の第２の構成に係る計量搬送方法は、計量搬送手段によって物品を搬送速度（Ｖ）で搬送しながら計量し、前記計量搬送手段から所定のタイミングで物品の計量値（Ｗ）を得て、この得られた計量値（Ｗ）および前記計量搬送路長さ（Ｌ）に基づいて物品の供給率（Ａ）を算出する方法であって、前記所定のタイミングを、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）にわたって搬送されるのに要する時間（ｔ）に合致させている。
【００１０】
前記構成によれば、前記計量搬送手段は物品が当該計量搬送手段の搬送路長さＬだけ搬送されるたびに計量を行い、この計量値Ｗi を所定回数積算して前記積算した時間内の物品供給率Ａを得る。これにより、実用上十分な精度の供給率Ａが得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本発明の一実施形態に係る計量搬送装置の構成図を示す。この計量搬送装置は、搬送供給手段を構成する供給コンベア１と、計量搬送手段を構成する計量コンベア２が上下に配置されて、後述するように、基台１８とそれに取り付けられた主フレーム１９に支持されている。供給コンベア１および計量コンベア２は、それぞれフレーム４，５に支持された一対の回転ローラ６と７、および８と９の間に懸け渡された搬送ベルト１０，１１を有している。フレーム４，５には搬送方向の上流側回転ローラ６，８の搬送方向に沿った位置を変更して前記搬送ベルト１０，１１の張力を調節するベルト張力調整手段１２，１３がそれぞれ取り付けられている。このベルト張力調整手段１２，１３は、例えば、フレーム４，５に搬送方向へ進退自在に螺合されて、先端部で回転ローラ６，８を搬送方向と逆方向へ押圧して、搬送ベルト１０，１１に張力を付加する構造を持つ。
【００１２】
また、供給コンベア１の上流側には搬送ベルト１０上に物品Ｍをほぼ一定の厚さで層状に投入する投入ホッパ１４が配設されており、その下流側には搬送した物品Ｍを計量コンベア２に移すガイドシュータ１５が配設されている。このガイドシュータ１５はその供給口１５ａから、物品Ｍを計量コンベア２の上流側回転ローラ８よりも下流側に供給する。計量コンベア２の下流側には、搬送した物品Ｍを振動フィーダ１６に供給するサイドシュータ１７が設けられている。
【００１３】
供給コンベア１のフレーム４は、前記主フレーム１９の上部１９ａに支持部材２０を介して支持されており、供給コンベア１の下流側回転ローラ（以下、「駆動ローラ」という）７は、基台１８に取り付けられたモータからなる駆動機２１により、駆動ベルト２２を介して駆動され、上流側回転ローラ（以下、「従動ローラ」という）６と駆動ローラ７の間に懸け渡された搬送ベルト１０を矢印Ｐ方向に駆動する。
【００１４】
また、基台１８に固定された取付台２３には、計量コンベア２のベルトコンベア部２ａが、ロードセル２４を介して取り付けられている。すなわち、前記取付台２３にロードセル２４の固定部２４ｆが固定され、この固定部２４ｆに上下のビーム部２４ｂを介して支持された可動部２４ｍに、ロードセル２４をシールするためのシールドケース４１が固定され、このシールドケース４１に、支持部材２５を介してベルトコンベア部２ａのフレーム５が支持されている。
【００１５】
シールドケース４１の下部には前記取付台２３を挿通させる挿通孔４２が設けられており、この挿通孔４２が柔軟なダイアフラム４３によって閉塞されている。前記シールドケース４１には、さらに、モータからなる駆動機２６が取り付けられて、駆動ベルト２７を介して下流側回転ローラ（以下、「駆動ローラ」という）９を駆動し、上流側回転ローラ（以下、「従動ローラ」という）８と駆動ローラ９の間に懸け渡された搬送ベルト１１を、矢印Ｑ方向に駆動する。
【００１６】
さらに、この計量搬送装置は、前記ロードセル２４に取り付けられた歪センサ２８から計量信号を取り込み、当該計量コンベア２上の物品Ｍの計量値Ｗを算出する計量信号処理回路２９と、この得られた計量値Ｗ、目標とする所望の物品供給率Ａおよび当該計量コンベア２の搬送路長さＬに基づいて、当該計量コンベア２および前記供給コンベア１の搬送速度Ｖを制御する制御手段３０とを備えている。
【００１７】
次に、この実施形態の動作を説明する。投入ホッパ１４は光センサで構成されたレベル検出器３１を備えており、このレベル検出器３１は、投入ホッパ１４内の物品Ｍの上面が下限レベルより下がったとき振動フィーダ３２を作動させて物品Ｍを供給し、上限レベルを超えたとき振動フィーダ３２を停止させて物品Ｍの供給を停止するように、振動フィーダ３２の動作を制御する。このため、投入ホッパ１４内の物品Ｍの上面は、常に上限レベルと下限レベルの間に位置しており、投入ホッパ１４の前面の比較的幅の狭い開口１４ａから搬送ベルト１０上に供給されて、幅方向に広がる。搬送ベルト１０上に供給された物品Ｍは、搬送方向に延びる図示しないガイド体によって搬送ベルト１０から横方向にこぼれないように規制される。従って、搬送ベルト１０の速度Ｖが一定のとき、搬送ベルト１０上の物品Ｍは、ほぼ均一な厚さの層状となる。このため、搬送ベルト１０上の物品Ｍの搬送方向の重量分布はほぼ均一となる。
【００１８】
供給コンベア１で搬送された物品Ｍは、ガイドシュータ１５を介して計量コンベア２の搬送ベルト１１上に、やはり図示しないガイド体で規制されて、当該搬送ベルト１１から横方向にこぼれない幅で供給される。搬送ベルト１１は搬送ベルト１０と同じ速度Ｖで駆動されるので、搬送ベルト１１上の物品Ｍの厚さはほぼ均一な層状となり、搬送方向の重量分布は、搬送ベルト１０上の重量分布と同様にほぼ均一となる。ただし、この実施形態では、ガイド体による搬送ベルト１１上の物品規制幅の方が、搬送ベルト１０上のそれよりも広くなっており、従って、搬送ベルト１１上の物品Ｍの層の方が薄くなる。
【００１９】
計量コンベア２で搬送された物品Ｍは、サイドシュータ１７を介して振動フィーダ１６に供給され、さらに均一な層状となって、次の生産工程であるフライヤ３３に順次供給される。
【００２０】
図２は、この実施形態の制御系の構成を示す概念図で、図１と同一符号はそれぞれ同一部分を示している。制御手段３０には、フライヤ３３に供給しようとする所望の物品供給率（単位時間当りの物品Ｍの重量）Ａと、計量コンベア２の搬送路長さＬ、つまり計量コンベア２上に物品Ｍがほぼ均一な重量分布で載っている長さとが与えられる。
【００２１】
制御手段３０は、外部から計量搬送開始指令が入力されると、まず計量指令ｄを計量信号処理回路２９に送出し、計量信号処理回路２９はロードセル２４が検出した計量信号から計量コンベア２上の物品Ｍの計量値Ｗ0 を算出する。制御手段３０はこの計量値Ｗ0 および前記物品供給率Ａ，搬送路長さＬから次式
Ｖ1 ＝Ａ（Ｌ／Ｗ0 ）・・・（１）
に基づいて搬送速度Ｖ1 を算出し、供給コンベア１および計量コンベア２の搬送速度をＶ1 に設定して、搬送および計量動作を開始させる。
【００２２】
この搬送速度Ｖ1 はｔ1 ＝Ｌ／Ｖ１時間にわたって、言い換えれば、搬送ベルト１１が搬送路長さＬ（＝Ｖ1 ×ｔ）だけ進むまで、維持される。これは、計量した時点で搬送ベルト１１上に載っている物品Ｍが全て排出されるまで、この速度Ｖ1 が継続されることを意味する。つまり、物品の供給率は、（搬送ベルト１１の単位長さ当りの物品重量）×（搬送速度）であるから、Ａ＝（Ｗ0 ／Ｌ）Ｖ1 である。この物品供給率Ａが維持されるように、搬送速度Ｖ1 ＝Ａ（Ｌ／Ｗ0 ）を決定して、この速度Ｖ1 で重量Ｗ0 の物品Ｍを全て搬送ベルト１１上から排出する。搬送ベルト１１の速度Ｖ1 は、モータからなる駆動機２６の回転速度を検知することにより検出されて、制御手段３０でフィードバック制御される。
【００２３】
次に、制御手段３０は、ｔ1 ＝Ｌ／Ｖ1 時間後に計量指令ｄを計量信号処理回路２９に送出して計量値Ｗ2 を求め、
Ａ2 ＝（Ｗ2 ／Ｌ）Ｖ1
を算出してＡ＝Ａ2 か否かを判断し、Ａ≠Ａ2 のときは
Ｖ2 ＝Ａ（Ｌ／Ｗ2 ）
を算出して供給コンベア１および計量コンベア２の搬送速度をＶ2 に設定し、次に、Ｌ／Ｖ2 時間後に計量指令ｄを送出するという動作を繰り返す。
【００２４】
こうして、搬送ベルト１１が搬送路長さＬだけ進むたびに、すなわち、時間ｔ＝Ｌ／Ｖごとのタイミングで計量指令ｄが送出されて、計量動作と搬送速度の補正動作が行われる。指示された所望の物品供給率Ａでフライヤ３３に物品Ｍが供給される。
【００２５】
この実施形態によれば、計量コンベア２によってＬ／Ｖの時間間隔を持つ所定のタイミングで計量して搬送速度Ｖの調整を行うだけで所望の物品供給率Ａが実現でき、さらに、供給コンベア１および計量コンベア２の搬送速度Ｖは同じ速度であるので、制御系の構成が簡単になり、計量搬送装置のコストダウンが図れる。
【００２６】
また、前記計量搬送手段２の上流側の従動ローラ８よりも下流側に、上記搬送供給手段１から物品Ｍが供給される供給口１５ａを設けるとともに、前記計量搬送手段２の上流側の従動ローラ８に搬送方向Ｑの位置を変更して搬送ベルト１１の張力を調節するベルト張力調整手段１３を設けたので、搬送ベルト１１の張力を調節しても、搬送路長さＬが変わらない。従って、安定した物品供給率Ａの制御が可能となる。
【００２７】
次に、本発明に係る計量搬送装置の他の実施形態について説明する。
図３は、この実施形態の構成を示す概念図で、図２と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示す。図において、計量コンベア２の上流側には、レベル検出器３１を備えた投入ホッパ１４が配設されており、この投入ホッパ１４内の物品Ｍのレベルは、前述したように上，下限レベルの間に物品の上面が保たれるように振動フィーダ３２から物品Ｍが供給されるので、計量コンベア２の搬送ベルト１１上には、物品Ｍがほぼ一定の厚さで層状に供給される。速度制御手段３４は、外部から入力される速度指令に基づいてモータからなる駆動機２６の回転速度を制御し、搬送ベルト１１の搬送速度を指示された速度に保つように制御するとともに、エンコーダのような回転数検出器３９によりモータからなる駆動機２１の回転数Ｒを検出して実際の搬送速度Ｖを算出し、その速度Ｖのデータを計量指令信号発生手段３５に出力する。
【００２８】
計量指令信号発生手段３５は、速度制御手段３４から入力される速度データＶと、前記搬送路長さＬから算出した時間ｔi ＝Ｌ／Ｖごとに、つまり、搬送ベルト１１が搬送路長さＬだけ進むごとに、計量指令ｄを計量信号処理回路２９に送出する。計量信号処理回路２９は、この計量指令ｄを受けた時点におけるロードセル２４の歪センサ２８の歪量から、計量コンベア２の搬送路長さＬ上の物品Ｍの重量Ｗi を算出する。積算手段３６は、計量信号処理回路２９から前記時間間隔ｔi ごとに出力される計量値Ｗi を、予め指示された回数Ｎずつ積算し、その積算値ΣＷi を逐次出力する。
【００２９】
供給率算出手段３７は、入力された積算値ΣＷi と、前回の入力時点から今回の入力時点までの時間Ｎ×ｔi から、物品供給率Ａi ＝（ΣＷi ）／（Ｎ×ｔi ）を算出する。前記積算回数Ｎは、前記時間間隔ｔi で所定時間Ｔ、例えば１分間を割算して得られた回数であって、ｔi ×Ｎが１分間でないときは、Ａi ×（１分間）／（ｔi ×Ｎ）の補正を行うことで、１分間の物品供給率Ａが得られる。
【００３０】
なお、作業者は、この得られた物品供給率Ａが所望の物品供給率であるか否かを判別し、必要な場合は、速度制御手段３４に入力する前記速度指令の値を修正する操作を行うことで、当該計量搬送装置を所望の物品供給率に修正することができる。
【００３１】
まお、前記得られた物品供給率Ａを設定された所望の物品供給率と比較し、その差分を補正するように前記搬送速度Ｖを補正する手段を設けてもよい。
【００３２】
なお、この実施形態において、供給コンベア１を省略したのは、計量コンベア２の搬送ベルト１１上の物品Ｍの重量分布の変動が多少大きくなっても、１分間の合計重量でみるとほぼ平均化され、大きな誤差要素とはならないからであって、供給コンベア１の省略によって計量搬送装置の構成を簡素化できる。
【００３３】
以上のように、この実施形態によれば、計量コンベア２の搬送ベルト１１上に物品をほぼ均一な厚さで層状に供給するとともに、指示された搬送速度Ｖで搬送し、当該計量コンベア２の搬送路長さＬだけ搬送するたびに計量して、この計量値Ｗi を所定回数ずつ積算した積算値ΣＷi を求め、この積算値ΣＷi と積算時間から当該計量搬送装置の物品供給率を得て、必要であれば積算時間を補正することで正確な物品供給率を得ることができ、簡単な構成で実用上十分な精度の物品供給率を有する計量搬送装置が得られる。
【００３４】
また、前記物品供給率が所望の物品供給率となるように前記搬送速度Ｖを補正する構成にすれば、簡単な構成で高精度の物品供給率を有する計量搬送装置が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の一構成に係る計量搬送装置および方法によれば、計量値Ｗ、所望の物品供給率（重量／時間）Ａおよび計量搬送手段の搬送路長さＬに基づいて搬送速度Ｖ＝Ａ（Ｌ／Ｗ）を算出し、前記計量搬送手段および搬送供給手段をこの算出した搬送速度Ｖに調整するようにしたので、ｔ＝Ｌ／Ｖの大きな時間間隔で計量して搬送速度の調整を行うだけの簡素な制御系により、精度の高い物品供給率が得られる。
【００３６】
また、本発明の他の構成に係る計量搬送方法によれば、計量搬送手段によって搬送路長さＬだけ搬送するたびに計量し、この計量値Ｗi を所定回数ずつ積算して積算値ΣＷi を求め、この積算値ΣＷi と積算時間から当該計量搬送装置の物品供給率を得るようにしたので、簡単な構成で実用上十分な精度の物品供給率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の計量搬送装置を示す側面図である。
【図２】本実施形態の制御系を示すブロック図である。
【図３】本発明の他の実施形態の計量搬送装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】従来の計量搬送装置の一例を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１…搬送供給手段、２…計量搬送手段、２ａ…ベルトコンベア部、
４…供給コンベアのフレーム、５…計量コンベアのフレーム、
６，８…回転（従動）ローラ、７，９…回転（駆動）ローラ、
１０…供給コンベアの搬送ベルト、１１…計量コンベアの搬送ベルト、
１２，１３…ベルト張力調整手段、１４…投入ホッパ、１４ａ…開口
１５…ガイドシュータ、１５ａ…供給口、２４…ロードセル、
Ｍ…物品

Claims

物品を搬送しながら計量する計量搬送手段と、この計量搬送手段と同一速度で物品を搬送して前記計量搬送手段に供給する搬送供給手段と、前記計量搬送手段から所定のタイミングで物品の計量信号を取り込んで計量値を得る計量信号処理回路と、得られた計量値（Ｗ），所望の物品供給率（Ａ），および前記計量搬送手段の搬送路長さ（Ｌ）に基づいて、前記所望の物品供給率（Ａ）になるように前記計量搬送手段および搬送供給手段の搬送速度（Ｖ）を制御する制御手段を備え、前記所定のタイミングは、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）にわたって搬送されるのに要する時間（Ｌ／Ｖ）に合致している計量搬送装置。
請求項１において、さらに物品を前記搬送供給手段上にほぼ一定の厚さで層状に投入する投入ホッパを備えている計量搬送装置。
請求項１または２において、前記計量搬送手段は、フレームに支持された一対の回転ローラ間に懸け渡された搬送ベルトを有し、搬送方向の上流側の回転ローラよりも下流側に上記搬送供給手段から物品が供給される供給口が設けられ、前記フレームに上流側回転ローラの搬送方向の位置を変更して前記搬送ベルトの張力を調節するベルト張力調整手段が取り付けられている計量搬送装置。
計量搬送手段によって物品を搬送しながら計量するとともに、搬送供給手段によって前記計量搬送手段と同一速度で物品を搬送して前記計量搬送手段に供給し、前記計量搬送手段から所定のタイミングで物品の計量値（Ｗ）を得て、この得られた計量値（Ｗ），所望の物品供給率（Ａ）および前記計量搬送手段の搬送路長さ（Ｌ）に基づいて、前記所望の物品供給率（Ａ）になるように前記計量搬送手段および搬送供給手段の搬送速度（Ｖ）を制御し、前記所定のタイミングを、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）にわたって搬送されるのに要する時間（ｔ）に合致するようにした計量搬送方法。
計量搬送手段によって物品を搬送速度（Ｖ）で搬送しながら計量し、前記計量搬送手段から所定のタイミングで物品の計量値（Ｗ）を得て、この得られた計量値（Ｗ）および前記計量搬送路長さ（Ｌ）に基づいて物品の供給率（Ａ）を算出する方法であって、前記所定のタイミングを、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）にわたって搬送されるのに要する時間（ｔ）に合致するようにした計量搬送方法。