JP4571461B2 - 計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、綿片や羽毛などの綿状材若しくは粉粒体を計量する装置に係り、特に搬送中の流量を検出し、その結果に基づいて搬送量を制御することにより綿片や羽毛若しくは粉粒体の正確な計量と供給、さらには分配を可能とする計量器及び計量装置に関する。

綿実を取り去った綿を打って不純物を取り除く、いわゆる綿打ち工程においては、綿打ち後に莚状にされた綿はローラで圧延され、所定長さ毎に巻き取られる。これらの工程で搬送される綿片の重量が不均一であると、後工程で調整しても容易に矯正することができず、不良品の原因となる。
また、キルティングされた布団等においては、分割された各マスに対して所定量の綿片や羽毛を充填しなければならないため、綿片や羽毛を正確に計量することが必要である。従来、これらの計量はタンクの下部に取り付けられたシャッタの開閉量を調節し、綿片や羽毛の送り出し量を調整することにより行われていた。しかし、このような計量方法においては、作業者のスキルが計量精度に直接影響するため、製品の品質管理が難しいという課題があった。

このような課題に対処するため、いくつかの発明及び考案が開示されている。例えば特許文献１には、「羽毛計量装置及び羽毛計量方法」という名称で、ダウン等の羽毛の計量を行う羽毛計量装置及びその計量方法に関する発明が開示されている。

以下、図９を参照しながら、特許文献１に開示された発明について説明する。図９は従来技術に係る羽毛計量装置の全体図である。図９に示すように、特許文献１に開示された発明は、計量タンク５１の空間を仕切るように配設された網５２と、羽毛タンク５３内の羽毛を計量タンク５１内に吸引するブロア５９と、網５２に付着した羽毛量に応じて生じる気圧差を検出する差圧計５５と、検出された気圧差が所定の値に達するとコンプレッサ５７を作動させる制御手段５６と、コンプレッサ５７の作動により網５２に付着した羽毛を作業台５４に排出する排出ノズル５８とを備えるものである。
このような構成の羽毛計量装置においては、網５２に付着する羽毛の量を計量し、さらには制御することにより、所望量の羽毛の自動計量が可能である。従って、羽毛の計量を短時間で正確に行うことができる。

また特許文献２には、「混打綿機」という名称で、数種の綿を所定の割合で混ぜ合わせつつ閉繊除塵し、得られた綿をビータへ供給して打綿させ、打綿後の綿をケージ上に吸着回収して莚状とし、これをカレンダローラで圧延してラップローラ機構によりラップチューブに巻き取らせる混打綿機の改良に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、原料の重量や厚みをセンサにより測定し、その結果を基にペタルローラの回転数を制御して、綿の巻き取り量を調整するものである。
このような構成の混打綿機によれば、多品種小ロット生産における段取り替え作業が容易となり、製造されるラップ重量を均一化させる調整作業及びラップローラの加圧力を取り扱う原料の種類や品質に応じた状態に調整する作業が自動的に達成され、作業者の労力負担を軽減することができる。

さらに、特許文献３には、「紡績工場における屑綿の圧縮梱包方法及び屑綿の圧縮梱包装置」という名称で、紡績工場内の混打綿機、カード、コーマ、精紡機あるいは織機等から発生する落綿、風綿、繊維屑等を集積圧縮して梱包する方法及び装置に関する発明が開示されている。
特許文献３に開示された発明は、多数の紡機から発生する屑綿を品種別に集積し、これを計量して所定重量毎に運搬車に積載し、この運搬車を一時ストックヤードに集積し、予め定められた順序にしたがってストックヤード中の運搬車を１台ずつ搬出し、共通の圧縮梱包装置に供給して圧縮し梱包するものであり、屑綿の計量に原料繊維の種類、紡機の運転時間から計測する間接計量法を用いることを特徴とする。
このような方法若しくは装置によれば、作業環境を良好とし、かつ安価で多品種の屑綿の圧縮梱包処理を容易に行うことができる。

特開平５−３１２６２７号公報 特許第２６０１６２１号公報 特開平６−１７３２９号公報

しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示された発明においては、羽毛の成分が均一である場合には羽毛の計量を精度良く行うことができるものの、羽毛の攪拌が不充分である場合や繊維が絡みやすい綿片等を計量する場合には、網５２への計量対象物の付着量と計量タンク５１内に生じる気圧差との間に比例関係が成り立ち難いため、正確な計量が困難となるという課題があった。

また、特許文献２に開示された発明においては、綿片には対しては有効であるものの、ローラの巻き取り等による搬送ができない羽毛などに対しては適用できないという課題があった。

さらに、特許文献３に開示された発明においては、搬送される屑綿の重量が不均一な場合には正確に計量できないという課題があった。

本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、搬送中の流量を検出し、その結果に基づいて搬送量を制御することにより綿片や羽毛などの綿状材若しくは粉粒体を正確に計量し、供給さらには分配できる計量器及び計量装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である計量装置は、綿状材又は粉粒体を導入する筐体と、この筐体内から綿状材又は粉粒体を搬出する第１の移送部と、第１の移送部の下方に傾斜角を可変に軸支され，第１の移送部から送り出されて落下する途中の綿状材又は粉粒体の一部を筐体に回収する流量調整板と、この流量調整板の下方に傾けて設けられ，流量調整板から落下する綿状材又は粉粒体を受ける受板と、この受板上を流下する綿状材又は粉粒体の重量を測定する重量センサ部と、受板上を流下する綿状材又は粉粒体の流速を測定する流速センサ部と、重量センサ部及び流速センサ部により測定された綿状材又は粉粒体の重量及び流速から算出された流量を基にして流量調整板の角度の制御信号を発生する制御部と、この制御部において発生される制御信号に従って流量調整板の傾斜角を変更若しくは維持する角度調整部とを備えるものである。
上記構成の計量装置においては、角度調整部が制御部の指示に従って流量調整板の傾斜角を大きくすると第１の移送部から受板へ落下する綿状材又は粉粒体の流量が多くなり、逆に流量調整板の傾斜角を小さくすると第１の移送部から受板へ落下する綿状材又は粉粒体の流量が少なくなるという作用を有する。なお、流量調整板の傾斜角は水平状態のときを０、反時計回りを正の向きとし、本発明の計量装置においては流量調整板の傾斜角は０°乃至９０°のいずれかの値をとるものとする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の計量装置において、第１の移送部は筐体から綿状材又は粉粒体を速度可変に搬出し、制御部は重量センサ部及び流速センサ部により測定された綿状材又は粉粒体の重量及び流速から算出された流量を基にして，角度の制御信号の代わりに第１の移送部の搬送速度の制御信号を発生するとともに、この制御信号に従って第１の移送部の搬送速度を変更若しくは維持する動力調整部とを備えるものである。
上記構成の計量装置においては、第１の移送部の搬送速度を速くすると第１の移送部から送り出される綿状材又は粉粒体の流量が多くなり、逆に搬送速度を遅くすると第１の移送部から送り出される綿状材又は粉粒体の流量が少なくなるという作用を有する。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の計量装置において、第１の移送部の下方に配設され、第１の移送部から送り出された綿状材又は粉粒体に空気を吹き付けてその落下の軌道を変更させるエアノズルを備えるものである。
上記構成の計量装置においては、請求項１又は請求項２に記載の発明と同様の作用を有するとともに、第１の移送部から送り出された綿状材又は粉粒体にエアノズルで空気を吹き付けて、その吹き付け風量の強弱により綿状材又は粉粒体の落下の軌道を変化させて流量調整板による回収量を変化させることにより、第１の移送部から受板へ落下する綿状材又は粉粒体の流量を制御するという作用を有する。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の計量装置において、綿状材又は粉粒体の流量に対する目標値と、綿状材又は粉粒体の流量と目標値の差分に対する許容値を予め入力することができるとともに、綿状材又は粉粒体の流量と目標値の差分が許容値以下となるように制御信号を発生させる制御部を備えるものである。
上記構成の計量装置においては、請求項１至請求項３のいずれか１項に記載の発明と同様の作用を有するとともに、許容値を変更すると綿状材又は粉粒体の計量精度が変化するという作用を有する。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の計量装置において、目標値と許容値を時系列に従って入力可能な制御部を備えるものである。
上記構成の計量装置においては、請求項４記載の発明と同様の作用を有するとともに、制御部に目標値と許容値を時系列に従って入力することによって綿状材又は粉粒体の計量が時系列に従って連続的に行われるという作用を有する。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の計量装置が複数台、並列に連結されるとともに、各計量装置においてそれぞれ独立に制御信号を発生する制御部を備えるものである。
上記構成の計量装置によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明と同様の作用を有するとともに、各計量装置においてそれぞれ独立に綿状材又は粉粒体の計量が行われるという作用を有する。

本発明の請求項１に記載の計量装置においては、受板上を流下する綿状材又は粉粒体の流量をほぼリアルタイムに検出して、その結果を制御部にフィードバックするため、綿状材又は粉粒体の計量を高い精度で行うことができる。

本発明の請求項２に記載の計量装置によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、流量調整板による調整を行わなくとも第２の移送部から送り出される綿状材又は粉粒体の流量を制御することができる。

本発明の請求項３に記載の計量装置においては、請求項１又は請求項２に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、流量調整板や第１の移送部による綿状材又は粉粒体の流量の搬送量の調整を行わなくともエアノズルを用いることにより第１の移送部から受板へ落下する綿状材又は粉粒体の流量を制御することができる。また、流量調整板や第１の移送部を用いて綿状材又は粉粒体の流量を調整する場合に、エアノズルの風量を増加させることで、流量調整が完了していない段階の綿状材又は粉粒体を受板及びそれに続く第２の移送部へ一時的に流さないようにすることができる。

本発明の請求項４に記載の計量装置においては、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、搬送中の綿状材又は粉粒体を正確に計量し、所望量の綿状材又は粉粒体を第２の移送部から送り出すことができる。これにより、計量作業の効率が向上するとともに、製品の品質が向上する。

本発明の請求項５に記載の計量装置においては、請求項４に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、計量装置から送り出されるべき綿状材又は粉粒体の目標値が時系列に従って変化する場合、例えば綿打ちなどで計量の対象となっている製品が、綿状材の供給方向に密度分布を有するような場合であっても、第２の移送部から綿状材を送り出す作業を中断する必要がないため、綿打ち時の計量作業の効率が向上する。

本発明の請求項６に記載の計量装置においては、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、複数台が連結されているため、例えばキルティングされた布団の各マスに綿状材を充填する場合や綿状材の供給方向及び垂直方向に密度分布を有するような場合のように、製品の幅方向及び長さ方向に充填されるべき綿状材の量がそれぞれ異なっていても、所望量の綿状材をキルティングの各マスや２次元的な密度分布に対して、それぞれ時系列的に連続して充填することが可能である。

以下に、本発明の最良の実施の形態に係る計量装置の実施例について綿片を計量対象物の例にとって図１乃至図８を用いて説明する。

実施例１について図１乃至図４を用いて説明する（特に、請求項１及び請求項４に対応）。図１は本発明の実施例１に係る計量装置の外観斜視図であり、図２は本発明の実施例１に係る計量装置の構成を示す概念図である。
図１に示すように、計量装置１は流量調整板３と受板４と第２移送部５と図示しない流速センサ部が筐体２の外部に配設され、他の構成要素は筐体２の内部に配設されており、筐体２内部に設置された図示しない攪拌器により綿片が攪拌される際に、綿片が外部に飛散し難い構造となっている。
以下、図２を用いて計量装置１の構成について詳しく説明する。図２に示すように、計量装置１は、重量センサ部１７と流速センサ部１９とで構成されるセンサ部９と、受板４とからなる計量器１９をその構成要素の一部として含み、綿片６を導入する筐体２と、筐体２内部から綿片６を搬出する第１移送部７と、第１移送部７の下方に傾斜角を可変に軸支され、第１移送部７から送り出されて落下する途中の綿片６の一部を筐体２に回収する流量調整板３と、受板４の下方に設置され受板４から落下する綿片６を搬送する第２移送部５と、図示しない制御部と、この制御部において発生される制御信号に従って流量調整板３の傾斜角を変更若しくは維持する角度調整部８とを備え、受板４は流量調整板３の下方に傾けて設けられ流量調整板３により筐体２へと回収されなかった残りの綿片６を受け、センサ部９を構成する重量センサ部１７及び流速センサ部１８は受板４の下部及び上方にそれぞれ設置されて受板４上を流下する綿片６の重量及び流速を検出し、制御部はセンサ部９により測定した綿片６の重量及び流速から算出された流量を基にして流量調整板３の角度の制御信号を発生するものである。

次に、図３（ａ）（ｂ）を用いて実施例１の計量装置の動作について説明する。図３（ａ）は本発明の実施例１に係る計量装置の計量器による流量測定の説明図である。図３（ａ）に示すように、計量器１９は受板４と重量センサ部１７と流速センサ部１８とから構成される。いま、受板４の長さをＬ、水平状態を０として時計回りを正の向きとした場合の傾斜角をθ、受板４上を流下する綿片６について重量センサ部１７による重量測定値をＷ、流速センサ部１８による流速測定値をＶ、受板４上を単位時間に流下する綿片６の重量を流量Ｆとすると、受板４上に存在する綿片６の重量はＦＬ／Ｖで表される。このうち、受板４に垂直な成分はＦＬcosθ／Ｖであり、綿片６と受板４との間の動摩擦係数をμ_ｋとすると、綿片６と受板４との間に働く摩擦力はμ_ｋＦＬcosθ／Ｖとなるため、これらの鉛直方向下向きの成分の和はＦＬ（cosθ＋μ_ｋsinθ）cosθ／Ｖとなる。すなわち、この値が重量センサ部１７による読み取り値Ｗとなる。よって、重量センサ部１７による重量測定値Ｗは以下の式で表される。
Ｗ＝ＦＬ（cosθ＋μ_ｋsinθ）cosθ／Ｖ （１）
一般に動摩擦係数μ_ｋは綿片６と受板４の接触面積や温度あるいは湿度などによっても変わり、物質固有の定数ではない。しかしながら、流量調整板３による流量調整を行わないで既知の流量Ｆで第１移送部７から送り出された綿片６について重量及び流速を測定すれば、式（１）により動摩擦係数μ_ｋを求めることが可能である。このようにして求めた動摩擦係数μ_ｋと式（１）を用いれば、重量センサ部１７及び流速センサ部１８による重量及び流速の測定値を基にして綿片６の流量を算出することができる。なお、流速センサ部１８は画像処理を用いた非接触型のセンサであり、測定対象物のある時刻における画像と微小時間後の画像についてそれぞれ小さなピクセルを切り出して両者の相関を取り、移動距離を推定することにより測定対象物の流速を検出するものである。受板４上の物体は、一般には等速落下運動をするとは限らないが、上記流速センサによれば、離れた２点間を物体が移動する時間を測定して平均流速を求めて、その値を式（１）のＶとして用いることができる。
一方、図３（ｂ）は本発明の実施例１に係る計量装置の制御部周りのブロック図である。図３（ｂ）に示すように、センサ部９により測定された綿片６の重量及び流速から算出された流量は電気信号に変換された後、信号増幅器１０で増幅され、さらにアナログデジタル変換器１１によってデジタル信号に変換される。制御部１２はこのデジタル信号を受け取ると、綿片６の流量を表示若しくは印刷するとともに、その流量を基にして流量調整板３の傾斜角を計算し、流量調整板３の傾斜角を変更若しくは維持するための制御信号を発生する。制御部１２から発生された制御信号はインターフェイス１３により角度調整部８を作動させる電気信号に変換され、角度調整部８はこの電気信号に従って流量調整板３の傾斜角を所望の値となるようにを維持若しくは変更する。
なお、この流量調整板３の傾斜角を所望の値とするために、入力部１４から傾斜角の目標値とこの目標値からのずれの許容値を予め入力しておく。また、先の綿片６の流量の表示あるいは印刷の際には、これらの目標値、許容値を出力させてもよい。

さらに、図４を用いて制御部１２の動作手順について説明する。図４は本発明の実施例１に係る計量装置の制御部１２の動作手順を示すフローチャートである。まず、制御部１２はステップＳ１で稼動を開始し、ステップＳ２で前述の目標値及び許容値を読み込む。ステップＳ３で計量を停止するか否かの判断をし、計量を停止する場合にはステップＳ９に進んで計量を停止し、計量を停止しない場合にはステップＳ４に進む。センサ部９で測定された綿片６の重量及び流速から算出された流量はステップＳ４で制御部１２に読み込まれる。
ステップＳ５で流量と目標値との差分の絶対値が許容値よりも大きい場合はステップＳ６に進み、そうでない場合にはステップＳ３に戻る。ステップＳ６で綿片６の流量が目標値を超えていると判断した場合には、制御部１２はステップＳ７で流量調整板３の傾斜角を所定量減らすための制御信号を発生して再びステップＳ３に戻り、綿片６の流量が目標値を超えていないと判断した場合にはステップＳ８で流量調整板３の傾斜角を所定量増やすための制御信号を発生して再びステップＳ３に戻る。
なお、本実施例においては目標値と許容値の読み込みをステップＳ２とし、ステップＳ５で流量と目標値の差分の絶対値が許容値よりも小さい場合には、このステップＳ２の後に戻るようにアルゴリズムが組まれている。これは、前述のとおり、予め入力された目標値と許容値を制御部のメモリなどに格納しておき、そこからこれらの数値を読み出すことを前提としているためであるが、例えば、目標値や許容値を制御部の稼動後に変更する場合も考慮するならば、ステップＳ５からの戻り、あるいはステップＳ７やステップＳ８からの戻りのラインもステップＳ２の前に入れることが望ましい。それによって、毎回目標値と許容値の読み込みを行い、その値が更新された場合には更新後の値が採用されるからである。

以上説明したように、本実施例の計量装置１においては、受板４上を流下する綿片６の流量をセンサ部９によりリアルタイムに検出し、制御部１２にフィードバックして流量調整板３の傾斜角の調整を行うため、第２移送部５から送り出される綿片６の流量をほぼ時間遅れなく制御することが可能である。すなわち、搬送中の綿片の正確な計量が可能となるため、綿打ち作業の効率が向上するとともに、製品の品質が向上する。
なお、本実施例においては綿片を用いて説明したが、本発明の計量装置は例えば羽毛などの綿状材あるいは粉粒体にも適用可能である。また、流速センサとして画像処理を用いた非接触型のセンサを用いたが、これに限定されるものではなく、ドップラー効果を用いた電波型あるいは超音波型のセンサを用いても良い。さらに、受板を傾斜角可変の構造としても良い。この場合、受板の傾斜角を調整することにより測定対象物と受板との間の摩擦の影響を小さくすることができるとともに、受板上に落下した測定対象物の衝撃力が重量センサの測定精度に及ぼす影響を小さくすることができる。以下の実施例においても同様である。

実施例２について図５を用いて説明する（特に、請求項３に対応）。
図５は本発明の実施例２に係る計量装置の構成を示す概念図である。図５に示すように、本実施例の計量装置１ｆは実施例１の計量装置１において、エアノズル１５を備えるものである。なお、図５において実施例１と同一の構成要素については同一の符号を付してその構成についての説明を省略する。
図５において、エアノズル１４は第１移送部７から送り出されて落下する綿片６に対して高圧の空気を、その強弱を調整しながら略水平に吹き付けて綿片６の落下軌道を流量調整板３に強制的に近づけることにより、流量調整板３による筐体２への綿片６の回収量を増減させて受板４側へ落下する綿片６の流量を制御するという作用を有する。

以上説明したように、本実施例の計量装置１ｆによれば、搬送される綿片６を減少させるべき量が流量調整板３による調整の能力を超える場合であっても、エアノズル１４を用いて受板４への綿片６の落下量を減少させることにより対応することが可能である。また、流量調整板３を用いて綿片６の搬送量を調整する場合に、装置全体を停止しなくとも流量調整が完了していない段階の綿片６を受板４及びそれに続く第２移送部５へ一時的に流さないようにすることができる。

実施例３について図６乃至図８を用いて説明する（特に、請求項２、請求項５及び請求項６に対応）。図６（ａ）は本発明の実施例３に係る計量装置の外観斜視図であり、図６（ｂ）は本発明の実施例３に係る計量装置の制御部周りのブロック図である。図６（ａ）に示すように、本実施例の計量装置１ｇは複数台の計量装置１ａ〜１ｅが並列に連結された構造であり、それぞれ筐体２ａ〜２ｅ、流量調整板３ａ〜３ｅ、受板４ａ〜４ｅ、第２移送部５ａ〜５ｅを備え、また、装置内には、図２又は図５に示される構成を備える第１移送部が同様に複数台設けられている。この計量装置１ｇにおける制御部１２ｇでは、図６（ｂ）に示されるとおり、並列に連結された計量装置において、それぞれ独立に設けられたセンサ部９ａ〜９ｅ、信号増幅器１０ａ〜１０ｅ及びアナログデジタル変換器１１ａ〜１１ｅを介して発生されるデジタル信号を受信する。このデジタル信号に応じて、それぞれの第１移送部の搬送速度を計算し、その速度を変更若しくは維持するための制御信号を発生する。制御信号はインターフェイス１３ａ〜１３ｅを介して電気信号として、第１移送部の搬送速度を変更若しくは維持するための動力調整部１６ａ〜１６ｅに伝達され、動力調整部１６ａ〜１６ｅはこの電気信号に従って第１移送部の搬送速度が所望の値となるように第１移送部の動力の維持もしくは増減を実行する。
なお、本実施例においても制御部の動作手順については、図４のフローチャートと同様であるが、図４では流量調整板を調整するために制御信号が発生されているのに対し、本実施例では、第１移送部の搬送速度を調整するために制御信号が発生される点が異なる。
なお、本実施例においては、第１移送部の搬送速度を調整するような計量装置を複数台並列に連結したが、流量調整板を調整するような計量装置を複数台連結してもよいし、さらにエアノズルを備えた計量装置を複数台連結してもよいことは言うまでもない。

以上、実施例３の計量装置１ｇは複数台の計量装置を並列に連結して独立に制御するものであったが、この実施例３の変形例として、複数台の計量装置を並列に連結するものの、その複数台の第１移送部を別個独立ではなく一律に制御する、あるいは複数台の第１移送部を１台としてこの１台の第１移送部から複数台の流量調整板へ綿片を落下させるように構成された計量装置の第１移送部を制御する場合について図７を参照しながら説明する。
図７は本発明の実施例３の変形例に係る制御部１２ｇによる第１移送部の搬送速度の制御手順を示すフローチャートである。図７において、ｎは連結された計量装置１ｇに含まれる計量装置の台数を示し、Ｆ（ｉ）及びＴ（ｉ）は計量装置１ａ〜１ｅの受板４ａ〜４ｅのうちｉ番目の受板上を流下する綿片６の流量及び第２移送部５ａ〜５ｅのうちｉ番目の第２移送部から送り出されるべき綿片６の流量の目標値を示している。また、本変形例では、第１移送部は別個に設けられているものの複数台を一律に制御する場合を想定している。
まず、制御部１２ｇはステップＳ１で稼動を開始し、ステップＳ２で１番目からｎ番目までの計量装置１ｇの目標値Ｔ（ｉ）及び許容値Ｐ、Ｑを読み込む。
この許容値Ｐとは、各計量装置１ａ〜１ｅのセンサ部９ａ〜９ｅにより検出された綿片６の流量のばらつきを基にして、第１移送部の送り出し速度を変更すべきか否かを判断するために用いる値である。具体的には、後述する図８に示されるとおり、綿片６の流量のばらつきの振幅に対する許容値と言える。
一方、許容値Ｑは各計量装置１ａ〜１ｅのセンサ部９ａ〜９ｅにより測定された綿片の流量の最大値と最小値の平均値を基にして、第１移送部の送り出し速度を変更すべきか否かを判断するために用いる値である。具体的には、後述する図８に示されるとおり、綿片の流量のばらつきのシフト幅、バイアスに対する許容値と言える。
ステップＳ３でｉを１とする。ステップＳ４で流量Ｆ（ｉ）を読み込み、ステップＳ５でｉが１以下かどうかの判断をし、１以下であればステップＳ６に進んでＭＡＸ、ＭＩＮとして流量及び流量の目標値との差分をそれぞれ代入する。ステップＳ５でｉが１より大きい場合も含めて、ステップＳ６の後はステップＳ７に進む。ステップＳ７では、Ｆ（ｉ）−Ｔ（ｉ）がＭＡＸより大きい場合には、ステップＳ８でＦ（ｉ）−Ｔ（ｉ）を新たなＭＡＸとしてステップＳ９へ進むが、小さい場合にはステップＳ８を迂回してステップＳ９へ進む。
ステップＳ９では、Ｆ（ｉ）−Ｔ（ｉ）がＭＩＮより小さい場合には、ステップＳ１０でＦ（ｉ）−Ｔ（ｉ）を新たなＭＩＮとしてステップＳ１１へ進むが、小さい場合にはステップＳ１０を迂回してステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１１でｉがｎ以上でない場合にはステップＳ１２でｉの値を１増やして再びステップＳ４に戻り、そうでない場合にはステップＳ１３に進む。ステップＳ１３でＭＡＸとＭＩＮの差の１／２がＰよりも小さい場合にはステップＳ１４に進み、ステップＳ１４でＭＡＸとＭＩＮの和の絶対値の１／２がＱよりも大きい場合にはステップＳ１６に進む。Ｐと比較したＭＡＸとＭＩＮの差の１／２という数値は、検出された流量と目標値の差の最大値と最小値の１／２を示しており、ばらつきの振幅となる。また、Ｑと比較したＭＡＸとＭＩＮの和の絶対値の１／２は、同じく最大値と最小値の平均値を示しており、ばらつきの０からのシフト幅、あるいはバイアスとなる。従って、Ｐを大きくとると制御範囲となるばらつきの振幅を大きくとることになるためより広範囲で制御が効くことになる一方、Ｑを大きくとると許容するばらつきのシフト幅を大きくとることになるので、大雑把な制御となる。
ステップＳ１６でＭＡＸ＋ＭＩＮの１／２が正であれば、ばらつきのシフトは正側にあるものと考えられるので、ステップＳ１７で各第１移送部の搬送速度を所定の割合で遅くする。一方、ステップＳ１６で負であれば、ばらつきのシフトは負側にあるものと考えられるので、ステップＳ１８に進んで各第１移送部の搬送速度を所定の割合で速くする。ステップＳ１６でＭＡＸとＭＩＮの和の１／２を取っているが、この１／２は特に意味はなく、ステップＳ１４における値をそのまま利用するという程度の意味である。なお、ステップＳ１７、１８の所定の割合は、予め所望の割合を設定しておくか、制御途中で入力可能なようにしておくとよい。但し、第１移送部の速度と流量のばらつきの関係は、綿片の種類や装置の設置環境など様々な要因が影響しているものと考えられるので、個別に試験などを行なった上で調整するとよい。
なお、ステップＳ１３でＭＡＸとＭＩＮの差の１／２がＰよりも小さくない場合には第１移送部の送り出し速度を調整しても流量を目標値に近づける効果が全体的には小さいと考えられるため、ステップＳ１５に進んで第１移送部の搬送速度を変更しないものとする。また、ステップＳ１４でＭＡＸとＭＩＮの和の絶対値の１／２がＱよりも大きくない場合には、流量が目標値に十分近く第１移送部の搬送速度の調整が必要ないと考えられるため、同様にステップＳ１５に進み、第１移送部の搬送速度を変更しないものとする。
なお、本実施例ではＰとＱの２つの許容値を想定した制御を考えたが、いずれか一方のみの許容値による制御としてもよい。

次に、図８を用いて実施例３の変形例に係る第１移送部の制御手順を説明する。図８（ａ）はキルティング加工された布団の各マスに所定量充填するために必要な綿片の流量を説明するための概念図であり、同図（ｂ）は第１移送部の制御手順を説明する図である。
キルティング加工された布団においては、通常、各マスに充填されるべき綿片の重量値は一様でないことが多い。そのため、図８（ａ）に示すように各マスに所定量充填するために必要な綿片の流量は供給方向及び垂直方向に2次元的な分布を有することになる。ここでは計量装置１ａ〜１ｅを５台連結した計量装置１ｇを用いて、同一列の５つのマスに対して同時に綿片を充填し、１列目から順に５列目まで時系列的に綿片の充填を行う。
以下、２列目の５つのマスに綿片を充填する場合を例として、第１移送部の制御手順について説明する。まず、図８（ａ）において２列目の各マスに対する目標値Ｔ（ｉ）と連結された５台の計量装置１ａ〜１ｅのセンサ部９ａ〜９ｅにより検出された綿片の流量Ｆ（ｉ）について、両者の差分Ｆ（ｉ）−Ｔ（ｉ）を求める。このとき、同図（ｂ）に示すようにＭＡＸは８となり、ＭＩＮは−２となる。許容値Ｐ、Ｑをそれぞれ６及び１とするとＭＡＸとＭＩＮの差の１／２である５はＰの値６よりも小さく、ＭＡＸとＭＩＮの和の絶対値の１／２である３はＱの値１よりも大きいので、本図の例では、第１移送部の搬送速度に対して制御がかかることになる。
制御は、例えば５台の計量装置１ａ〜１ｅから送り出される綿片の流量が一律に３ｇ／ｓ少なくなるように、各第１移送部の搬送速度を一律に遅くするような場合が考えられる。図８（ｂ）に示されるように、一律に３ｇ／ｓ少なくなるような搬送速度となると、ＭＡＸは５、ＭＩＮは−５となり±Ｐの範囲に含まれることになる。４ｇ／ｓ少なくなるような速度に制御するようにしてもよいが、正側から減速するような場合には許容値の上限をクリアするような制御、負側から増速するような場合には許容値の下限をクリアするような制御の方が、速度変動幅を小さくするという観点からすれば望ましいと考えられる。
あるいは、例えば１ｇ／ｓの変動となるように搬送速度を制御しておき、図７に示される制御ルーチンを繰り返しながら制御すれば、正側から減速する場合には許容値の上限、負側から増速する場合には許容値の下限をクリアするような制御となるので、搬送速度の制御はその変動幅を細かく設定しておいてもよい。また、第１移送部の制御以外に、個別に流量調整板の傾斜角の制御も併せて行うことで微調整を行なうことができるのでより精度の高い制御を行なうことができる。
なお、本実施例の変形例では、複数の第１移送部の搬送速度を一律に制御したが、１台の第１移送部の搬送速度をこのように制御するものでもよいし、さらに第１移送部に代えて複数の流量調整板の傾斜角を一律に制御したり、１台の流量調整板を制御するようにしてもよい。このような場合には、第１移送部の搬送速度を個別に制御し、微調整を行うようにすればよい。

以上説明したように、実施例３及びその変形例に係る計量装置１ｇによれば、キルティングされた布団の分割された各マスにそれぞれ異なる重量の綿片を時系列的に連続して充填することが可能である。
また、特に変形例においては、第１移送部の搬送速度を一律に変更することにより、連結された各計量装置１ａ〜１ｅから送り出される綿片の流量を一律に増加あるいは減少させて目標値に近づけることができる。さらに、綿片の調整量が流量調整板３ａ〜３ｅによる調整の能力を超える場合にも、第１移送部の搬送速度の変更により対応することができる。第１移送部の搬送速度の一律変速を粗制御とし、流量調整板の傾斜角の個別変更を微制御とすることも可能である。もちろん、流量調整板の傾斜角の一律変更を粗制御とし、第１移送部の個別変速を微制御としてもよい。

本発明の計量装置１ａ〜１ｇは上記実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、受板はベルトコンベア状の移送部であっても良いし、搬送中の綿片の流量を検出するセンサ部は第２移送部に設けても良い。また、複数台の計量装置を連結した場合において、第１移送部を共有する構造としても良い。さらに、キルティングされた布団の各マスに綿片を時系列的に連続して充填する場合において、各列の綿片の計量をより正確に行うために１つの列から次の列に移る途中の段階で、エアノズルを用いて第１移送部から落下する綿片を流量調整板側に強制的に吹き戻すことにより受板及びそれに続く第２移送部への綿片の搬送を一時的に中断させることもできる。

本発明に係る計量装置は、綿や羽毛などの綿状材以外の例えば粉粒体の計量にも適用することができ、寝具の製造業を中心に綿状材、粉粒体を原料などとして取り扱う産業全般に対して広く利用可能性がある。

本発明の実施例１に係る計量装置の外観斜視図である。 本発明の実施例１に係る計量装置の構成を示す概念図である。 （ａ）は本発明の実施例１に係る計量装置の計量器による流量測定の説明図であり、（ｂ）は本発明の実施例１に係る計量装置の制御部周りのブロック図である。 本発明の実施例１に係る計量装置の制御部の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る計量装置の構成を示す概念図である。 （ａ）は本発明の実施例３に係る計量装置の外観斜視図であり、（ｂ）は計量装置の制御部周りのブロック図である。 本発明の実施例３の変形例に係る計量装置の第１移送部の制御手順を示すフローチャートである。 （ａ）はキルティング加工された布団の各マスに所定量充填するために必要な綿片の流量を説明するための概念図であり、（ｂ）は第１移送部の制御手順を説明する図である。 従来技術に係る羽毛計量装置の全体図である。

符号の説明

１，１ａ〜１ｆ…計量装置 ２，２ａ〜２ｅ…筐体 ３，３ａ〜３ｅ…流量調整板 ４，４ａ〜４ｅ…受板 ５，５ａ〜５ｅ…第２移送部 ６…綿片 ７…第１移送部 ８…角度調整部 ９，９ａ〜９ｅ…センサ部 １０，１０ａ〜１０ｅ…信号増幅器 １１，１１ａ〜１１ｅ…アナログデジタル変換器 １２，１２ｇ…制御部 １３，１３ａ〜１３ｅ…インターフェイス １４…入力部 １５…エアノズル １６ａ〜１６ｅ…動力調整部 １７…重量センサ部 １８…流速センサ部 １９…計量器 ５１…計量タンク ５２…網 ５３…羽毛タンク ５４…作業台 ５５…差圧計 ５６…制御手段 ５７…コンプレッサ ５８…排出ノズル ５９…ブロア

Claims (6)

1. 綿状材又は粉粒体を導入する筐体と、この筐体内から前記綿状材又は前記粉粒体を搬出する第１の移送部と、前記第１の移送部の下方に傾斜角を可変に軸支され，前記第１の移送部から送り出されて落下する途中の前記綿状材又は前記粉粒体の一部を前記筐体に回収する流量調整板と、この流量調整板の下方に傾けて設けられ，前記流量調整板から落下する前記綿状材又は前記粉粒体を受ける受板と、この受板上を流下する前記綿状材又は前記粉粒体の重量を測定する重量センサ部と、前記受板上を流下する前記綿状材又は前記粉粒体の流速を測定する流速センサ部と、前記重量センサ部及び前記流速センサ部により測定された前記綿状材又は前記粉粒体の重量及び流速から算出された流量を基にして前記流量調整板の角度の制御信号を発生する制御部と、この制御部において発生される前記制御信号に従って前記流量調整板の傾斜角を変更若しくは維持する角度調整部とを備えたことを特徴とする計量装置。
2. 前記第１の移送部は前記筐体から前記綿状材又は前記粉粒体を速度可変に搬出し、前記制御部は前記重量センサ部及び前記流速センサ部により測定された前記綿状材又は前記粉粒体の重量及び流速から算出された流量を基にして，前記角度の制御信号の代わりに前記第１の移送部の搬送速度の制御信号を発生するとともに、この制御信号に従って前記第１の移送部の搬送速度を変更若しくは維持する動力調整部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の計量装置。
3. 前記第１の移送部の下方に配設され、前記第１の移送部から送り出された前記綿状材又は前記粉粒体に空気を吹き付けてその落下の軌道を変更させるエアノズルを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の計量装置。
4. 前記制御部は、前記綿状材又は前記粉粒体の流量に対する目標値と、前記綿状材又は前記粉粒体の流量と目標値の差分に対する許容値を予め入力可能とし、前記制御部は、前記綿状材又は前記粉粒体の流量と前記目標値の差分が前記許容値以下となるように前記制御信号を発生させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の計量装置。
5. 前記制御部は、前記目標値と前記許容値を時系列に従って入力可能であることを特徴とする請求項４に記載の計量装置。
6. 前記計量装置は、複数台を並列に連結され、前記制御部は複数台において独立に制御信号を発生することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の計量装置。