JP4081191B2

JP4081191B2 - リニア搬送装置およびこれを用いた組合せ計量計数装置

Info

Publication number: JP4081191B2
Application number: JP30369498A
Authority: JP
Inventors: 幸夫中川; 泰章森中
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2018-10-26
Also published as: JP2000131127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータを駆動源として、物品を所定の搬送方向へ搬送するリニア搬送装置およびこれを用いた組合せ計量計数装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のリニア搬送装置として、１次巻線鉄心により構成される固定子と磁石とからなるリニアモータを使用し、前記固定子をベース上に設けるとともに、前記磁石を、物品を載せるトラフの底面に前記固定子と所定の間隔を隔てた状態に取り付け、リニアモータの駆動でトラフを所定の搬送方向に往復動させることにより、トラフ上の物品を搬送するようにしたものが知られている（特公昭５４−３５３９５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記構成のリニア搬送装置では、トラフ上に載せられて搬送される物品の重量を検出できないので、たとえば組合せ計量計数装置において、物品を計量部に供給するフィーダに使用しても、計量部への物品供給重量が目標重量となるように搬送速度などを正しく制御できないという問題があった。
すなわち、計量部で計量された物品重量を帰還量として搬送速度を制御することになるので、実際にトラフ上を搬送されている物品の重量に対応した搬送速度に正しく設定できず、計量部への物品供給重量が目標重量とならない。
【０００４】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたもので、トラフ上を搬送中の物品の重量を検出することのできるリニア搬送装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るリニア搬送装置は、物品が載置されるトラフと、前記トラフを水平な搬送方向に往復動させて物品を搬送させるリニアモータ式の駆動機と、前記トラフ上の物品の重量を検出する重量検出器とを備え、前記駆動機は、ハウジングに固定されたコイルと、ハウジングに直線移動可能に支持されたシャフトに固定された磁石とで構成され、前記シャフトにブラケットを介して前記トラフが支持されており、前記重量検出器は、前記ブラケットに装着された歪ゲージと、この歪ゲージから出力されるブラケットの歪量に基づいて前記重量を検出する重量検出回路とを有するものとしている。
【００１２】
前記リニア搬送装置によれば、駆動機をコンパクトに構成できるとともに、トラフ上を搬送中の物品の重量を検出する重量検出器も簡単な構造にできるので、計量部に向けて複数のフィーダを放射状に配置する組合せ計量計数装置などにおけるフィーダとして使用する場合にも、さほど設置スペースを要することなく、コンパクトに配置できる。
また、前記リニア搬送装置によれば、重量検出器をトラフの前後部に配置した場合には、トラフ上で物品が前方や後方に偏在して搬送されている場合でも、前後２つの重量検出器の検出値により、前記物品の偏り状態を検知できるので、直ちに物品の偏在を解消する対策を講じることができ、適正に物品の定量搬送を行うことができる。
また、前記リニア搬送装置によれば、トラフに電気配線が不要なので、必要に応じて、トラフを容易にリニア搬送装置から取り外すことができるので、トラフの洗浄などを容易に行うことができる。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係るリニア搬送装置は、請求項１の構成において、さらに、検出された物品重量に基づき、所望の搬送量が得られるように前記駆動機を制御するコントローラを備えている。
【００１４】
前記リニア搬送装置によれば、検出された物品重量に応じて、コントローラが所望の搬送量が得られるように駆動機を制御するので、所望量の物品の搬送を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係るリニア搬送装置は、請求項１または２の構成において、さらに、検出された物品重量を表示する表示器を備えている。
【００１６】
前記リニア搬送装置によれば、表示器に表示される物品重量を監視して、作業者が物品重量の変化に対応した対策を手早く講じることができ、所望量の物品の搬送を適正に行うことができる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に係る組合せ計量計数装置は、複数の計量器による物品の計量値計数値を組み合わせ演算し、許容範囲内の組合せ重量または組合せ個数となる計量器内の物品を選択して組み合わせる装置であって、物品を前記計量器に供給するフィーダが、請求項１から３のいずれかに記載のリニア搬送装置で構成されている。
【００１８】
前記組合せ計量計数装置によれば、計量器への物品の所望量の供給が適正に行われるので、物品を正確に組合せ演算できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るリニア搬送装置を備えた組合せ計量装置を示す一部切断した概略正面図である。図１において、搬送コンベア１によって搬送されてきた被計量物である例えばスナック菓子のような物品Ｍは、投入シュート２を介して平坦な円錐状の単一の分散フィーダ３上に供給される。この分散フィーダ３は加振器４の駆動により上下に加振されて振動し、物品Ｍを全方位に分散させる。分散フィーダ３の下方周囲にはリニア搬送装置からなる複数の移送フィーダ７が放射状に配置され、各移送フィーダ７の先端部下方には、複数のプールホッパ９が各移送フィーダ７に個々に対応させて円形に配置されている。さらに、プールホッパ９の下方には、複数の計量ホッパ１０が各プールホッパ９に個々に対応させて円形に配置されている。前記プールホッパ９および計量ホッパ１０は、これらの下部排出口を開閉するゲート１３，１４を有する。
【００２０】
前記各移送フィーダ７は、分散フィーダ３から受けた物品Ｍを水平方向の往復動によって対応するプールホッパ９に供給し、プールホッパ９は、投入された物品Ｍを一時的にプールしたのちに、この物品Ｍをゲート１３の開動により排出して計量ホッパ１０に供給する。
【００２１】
前記計量ホッパ１０は、この計量ホッパ１０内の物品Ｍの重量を計量するロードセルのような計量手段１１を介して後述するケース２３により支持されている。計量ホッパ１０の下方には、計量ホッパ１０から排出された物品Ｍを中央下部に集める集合排出シュート１７が配置されており、この集合排出シュート１７は、着脱自在な複数の上段シュート部１７ａを、固定された下段シュート部１７ｂの回りに放射状に配置することにより構成されている。下段シュート部１７ｂの下端排出口から排出された物品Ｍは、集合排出シュート１７により集合された上で、振分シュート１８を通って包装機１９に供給されて包装される。
【００２２】
図示しない床に支持された支持架台２０上に本体フレーム２１が載置されており、この本体フレーム２１に、複数の支持脚２２を介してケース２３が支持されている。このケース２３の上部に、投入シュート２、分散フィーダ３、移送フィーダ７およびプールポッパ９が配置されているとともに、ケース２３の外周部の計量ホッパ１０内部に計量手段１１が配置されている。ケース２３内には、プールホッパ９および計量ホッパ１０の制御部や駆動モータなどが収納されている。
【００２３】
前記ケース２３内の制御部は、複数の計量ホッパ１０の物品Ｍの計量値を組合せ演算し、許容範囲内の組合せ重量となる計量ホッパ１０内の物品Ｍを選択して、それらの計量ホッパ１０のゲート１４を開動し、包装機１９に供給する。
【００２４】
図２は、前記移送フィーダ７の制御系の構成を示すブロック図である。この移送フィーダ７はリニア搬送装置からなる。このリニア搬送装置は、搬送する物品Ｍが載置されるトラフ２５と、このトラフ２５を水平な搬送方向Ｘ−Ｙに往復動させて物品Ｍを計量部のプールホッパ９へ搬送させるリニアモータ式の駆動機２６と、前記トラフ２５の水平な底面の前後部を上述した往復動が可能となるように支持してトラフ２５上の物品Ｍの重量を検出する２つの重量検出器３０と、これらの重量検出器３０により検出された物品重量に基づき、所望の搬送量が得られるように前記駆動機２６を制御するコントローラ２９とを備える。また、重量検出器３０により検出された物品重量は表示器３６に表示される。
【００２５】
前記移送フィーダ７の駆動機２６は、前記トラフ２５の底面に設けた磁石２７と、前記トラフ２５を前記重量検出器３０を介して支持するベース３３の上面に設けたコイル２８とを有する。前記ベース３３はケース２３の上壁により形成されている。トラフ２５は、前記磁石２７とコイル２８との間に所定の上下隙間が生じる高さとなるように、上述した前後部の重量検出器３０で支持される。このように、駆動機２６の磁石２７とコイル２８とが、トラフ２５とベース３３に分けて設けられているので、必要に応じてトラフ２５をベース３３上から容易に取り外すことができ、しかも、トラフに電気配線が不要なので、トラフ２５の洗浄を容易に行うことができる。
【００２６】
前記重量検出器３０は左右の固定部３０ａおよび可動部３０ｂと、これらを連結する上下のビーム部３０ｃ、３０ｃとを有するロードセルからなる。そのロードセルの３０の可動部３０ｂには、上方に突出してトラフ２５の底面を水平摺動可能に支持する支持ロッド３１が設けられ、また固定部３０ａは、下方に延びたブラケット３２を介して前記ベース３３に支持されている。
【００２７】
前記移送フィーダ７による物品Ｍの搬送動作は、図３に示すように行われる。すなわち、図３（Ａ）のようにトラフ２５の上に物品Ｍが載せられた状態で、コイル２８への通電により駆動機２６が作動して、図３（Ｂ）のようにトラフ２５が、トラフ２５に対する物品Ｍの静止摩擦抵抗に打ち勝たない程度のピーク値を持つ速度Ｖ_Fで前進側（Ｘ方向）に移動する。これにより、物品Ｍはトラフ２５と一体となって前進側に移動する。なお、物品Ｍは、わかり易くするために一部分のみ記載している。
【００２８】
次に、駆動機２６の逆作動により、図３（Ｃ）のようにトラフ２５が、トラフ２５に対する物品Ｍの静止摩擦抵抗に打ち勝つように、前記前進速度Ｖ_Fより大きいピーク値を持つ速度Ｖ_Rで後退側（Ｙ方向）に移動する。これにより、物品Ｍは、トラフ２５上を、静止摩擦抵抗より小さい動摩擦抵抗を受けながら相対的に前進側に滑って移動する。以下、図３（Ｄ），（Ｅ）に示すように、トラフ２５の前記往復動を繰り返すことにより、物品Ｍが搬送方向に順次移動して搬送が行われ、トラフ２５の先端側の計量部のプールホッパ９（図１）に物品Ｍが投入される。
【００２９】
なお、前記組合せ計量装置において、放射状に配置される複数の移送フィーダ７の往復動作は１〜数秒間継続するが、各移送フィーダ７の往復動の動作タイミングは、隣接する移送フィーダ７の相互間で前記サイクル時間より短い時間（例えば０．１秒）だけずれるように設定される。これにより、複数の移送フィーダ７間で往復動のタイミングが一致して大きな振動が起きるのを防止できる。
【００３０】
図４は、前記移送フィーダ７の動作時のトラフ２５の速度変化を示す波形図である。図４（Ａ）は、例えばポテトチップスなどの物品Ｍが所定の搬送量で搬送される場合の波形図であって、縦軸はトラフ２５の移動速度を表し、横軸は時間を表す。また、縦軸の上側は前進速度Ｖ_Fを表し、下側は後退速度Ｖ_Rを表す。上述したように、後退速度Ｖ_Rのピーク値は、前進速度Ｖ_Fのピーク値より大きい値とされる。
【００３１】
なお、同図において、前進速度Ｖ_Fおよび後退速度Ｖ_Rの波形と時間軸横軸とで囲まれる部分の面積（波形の時間積分値）は、トラフ２５の往復動のストローク（振幅）を表し、前進速度Ｖ_Fの部分の面積と後退速度Ｖ_Rの部分の面積とは等しく、ピーク値の小さい前進速度Ｖ_Fの波形の時間幅Ｔ_Fは、ピーク値の大きい後退速度Ｖ_Rの波形の時間幅Ｔ_Rよりも長くなる。また、前進速度Ｖ_Fおよび退速度Ｖ_Rの面積は、トラフ２５の往復動のストロークが長くなるほど大きくなる。コイル２８の磁束密度に比例するコイル２８への通電電流の波形は、前記速度波形を時間微分した波形に相当する。
【００３２】
トラフ２５による物品の搬送量は、トラフ上の物品重量に比例し、トラフの往復動のストローク、継続時間および速度等の動作パラメータに依存する。そこで、前記パラメータが決まり、搬送量が予め設定された一定値である場合、物品重量も予め定まる。そこで、搬送時に、重量検出器３０の検出する物品重量が、設定された搬送量に応じて定められた値よりも小さくなると、コントローラ２９は、例えば図４（Ｂ）に示すように、後退速度Ｖ_Rをそのピーク値が物品重量の減少分に対応する値だけ大きくなるように制御する。これにより、トラフ後退時のトラフ２５と物品Ｍとの滑りが大きくなり、それだけ物品Ｍの前進距離が大きくなるので、搬送量が増加する。こうして、物品重量の減少により搬送量が所望量より少なくなるのが回避される。
【００３３】
逆に、重量検出器３０の検出する物品重量が、設定された搬送量に応じて定められた値よりも大きくなると、コントローラ２９は、後退速度Ｖ_Rをそのピーク値が物品重量の増大分に対応する値だけ小さくなるように制御する。これにより、物品重量の増大によって搬送量が所望量より多くなるのが回避される。このような制御により、物品Ｍは常に所望の搬送量で搬送される。トラフ２５の移動速度Ｖ_F，Ｖ_Rのピーク値の加減は、駆動機２６のコイル２８に入力する電流の周波数を増減することにより行うことができる。
【００３４】
なお、前記説明では、検出される物品重量の増減に応じて、トラフ２５の後退速度Ｖ_Rのピーク値を可変制御する例を示したが、後退速度Ｖ_Rのピーク値を可変制御する代わりに、トラフ２５の往復動ストロークの長さを可変制御するようにしてもよい。すなわち、検出される物品重量が増大すると、トラフ２５の往復動ストロークを短くし、物品重量が減少すると、往復動ストロークを長くして、所望の搬送量に維持する。また、検出される物品重量の増減に応じて、トラフ２５の後退速度Ｖ_Rのピーク値と、往復動ストロークの長さの両方を可変制御することにより、所望の搬送量に維持するようにしてもよい。
【００３５】
このようにして、物品Ｍの搬送量が常に所望の値となるように制御されるので、計量部のプールホッパ９への物品Ｍの定量供給が適正に行われることになり、物品を正確に組合せ演算できる。
【００３６】
また、この実施形態では、重量検出器３０で検出される物品重量が表示器３６に表示されるので、その表示値を監視することにより、その重量が異常に変化した場合などにおいても、これに対する対応を瞬時に講じることができる。
【００３７】
さらに、この実施形態では、トラフ２５の前後部に１つずつ配置されている重量検出器３０でトラフ２５上の物品Ｍの重量を検出するようにしているので、物品Ｍがトラフ２５の前部側や後部側に偏在している場合には、各重量検出器３０の検出値に差が生じることになる。このため、物品Ｍがトラフ２５の前後に偏在する場合でも、コントローラ２９は前記検出値の差から、物品Ｍがトラフ２５の前部側に偏在しているか、後部側に偏在しているかを判別することができ、その判別結果に基づき、上述したトラフ２５の後退速度Ｖ_Rのピーク値や、往復動ストロークの大きさを可変制御する適正なタイミングを決めることができる。例えば、物品Ｍがトラフ２５の前部側に偏在している場合、直ちに後退速度Ｖ_Rを小さくして、トラフ後退時に物品Ｍも後退させ、物品がトラフ前端から計量部へ不測に落下するのを防止する。これにより、正確に物品Ｍの搬送量を所望値に維持できる。
【００３８】
なお、前記トラフ２５上の物品Ｍの重量を正しく検出できるなら、トラフ２５は、前記実施形態の場合のように前後の重量検出器３０で支持する構成に限らず、トラフ２５の前後方向中央部を１つの重量検出器３０で支持するようにしてもよい。
【００３９】
図５は、リニア搬送装置からなる前記移送フィーダ７の他の実施形態の構成を示す。この移送フィーダ７では、駆動機２６が、シリンダ状のハウジング３８と、このハウジング３８の内壁に固定支持されたコイル２８と、前記ハウジング３８内をその軸方向に直線移動可能に貫通して支持されたシャフト３９と、このシャフト３９に固定された磁石２７とからるリニアステッピングモータで構成されている。この駆動機２６は、前記シャフト３９が、その軸心を搬送方向Ｘ−Ｙに向けてベース３３上に設置される。前記シャフト３９には、その前後端に跨がって門形のブラケット４０が連結され、このブラケット４０の横部材４０ａの上部に連結部材４１を介してトラフ２５が連結される。これにより、トラフ２５がブラケット４０を介してシャフト３９が支持されている。前記駆動機２６およびブラケット４０は、必要に応じてトラフ２５の往復動を妨げないように保護カバー４２で被覆される。
【００４０】
トラフ２５上の物品Ｍの重量を検出する重量検出器３０は、前記ブラケット４０の２つの縦部材４０ｂに装着された歪みゲージ３４と、この歪みゲージ３４から出力されるブラケット４０の歪量に基づいて物品重量を検出する重量検出回路３５とを有している。前後の縦部材４０ｂ，４０ｂにはトラフ２５上の物品重量に応じた歪が発生するので、その歪量を歪ゲージ３４により検出し、歪量から重量検出回路３５で重量を求める。重量検出回路３５から出力される物品重量に基づき、所望の搬送量が得られるようにコントローラ２９が前記駆動機２６を制御する。また、重量検出器３０によって検出された物品重量を表示器３６で表示する構成は、先の実施形態の場合と同様である。
【００４１】
この実施形態の場合には、駆動機２６をコンパクトに構成できるので、図１に示す組合せ計量装置のように多数の移送フィーダ７を放射状に配置する場合にも、さほど設置スペースを要することなく、コンパクトに配置することができる。
【００４２】
なお、前記実施形態では、物品を定量ずつ切り出す組合せ計量装置について説明したが、飴やチョコレートのように、１個のばらつきが小さく、重量（計量値）を単品重量で除して正確な個数（計数値）が求められる物品について、所定の個数となる計量ホッパの組合せを選択し、それらの計量ホッパから物品を排出させる組合せ計数装置にも、本発明を同様に適用することができる。
【００４３】
さらに、本発明のリニア搬送装置は、単体で使用して、薬剤のような物品の秤量装置に物品を所望量ずつ供給する、いわゆるコンスタントフィーダとして用いることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の請求項１のリニア搬送装置によれば、駆動機がハウジングに固定されたコイルと、ハウジングに直線移動可能に支持されたシャフトに固定された磁石とで構成され、前記シャフトにブラケットを介してトラフが支持されているため、駆動機をコンパクトに構成できるので、組合せ計量装置のように多数の移送フィーダを放射状に配置する場合にも、さほどスペースを要することなく、コンパクトに配置できる。
【００４５】
本発明の請求項４の組合せ計量計数装置によれば、複数の計量器による物品の計量値または計数値を組み合わせ演算し、許容範囲内の組合せ重量または組合せ個数となる計量器内の物品を選択して組み合わせるものにおいて、物品を前記計量器に供給するフィーダが、前記構成のリニア搬送装置からなるものとしたため、計量器へ所望量の物品の供給が適正に行われることになり、物品を正確に組合せ演算できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るリニア搬送装置を使用した組合せ計量装置を示す一部破断した概略側面図である。
【図２】同リニア搬送装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】同リニア搬送装置の搬送動作を示す側面図である。
【図４】同リニア搬送装置におけるトラフ移動速度の波形図を示す。
【図５】本発明の他の実施形態に係るリニア搬送装置の側面図である。
【符号の説明】
７…移送フィーダ（リニア搬送装置）、２５…トラフ、２６…駆動機、２７…磁石、２８…コイル、２９…コントローラ、３０…重量検出器、３４…歪みゲージ、３５…重量検出回路、３６…表示器、３８…ハウジング、３９…シャフト、４０…ブラケット、Ｍ…物品

Claims

物品が載置されるトラフと、
前記トラフを水平な搬送方向に往復動させて物品を搬送させるリニアモータ式の駆動機と、
前記トラフ上の物品の重量を検出する重量検出器とを備え、
前記駆動機は、ハウジングに固定されたコイルと、ハウジングに直線移動可能に支持されたシャフトに固定された磁石とで構成され、前記シャフトにブラケットを介して前記トラフが支持されており、
前記重量検出器は、前記ブラケットに装着された歪ゲージと、この歪ゲージから出力されるブラケットの歪量に基づいて前記重量を検出する重量検出回路とを有しているリニア搬送装置。
請求項１において、さらに、検出された物品重量に基づき、所望の搬送量が得られるように前記駆動機を制御するコントローラを備えたリニア搬送装置。
請求項１または２において、さらに、検出された物品重量を表示する表示器を備えたリニア搬送装置。
複数の計量器による物品の計量値または計数値を組み合わせ演算し、許容範囲内の組合せ重量または組合せ個数となる計量器内の物品を選択して組み合わせる組合せ計量計数装置において、物品を前記計量器に供給するフィーダが、請求項１から３のいずれかに記載のリニア搬送装置で構成されていることを特徴とする組合せ計量計数装置。