JP5626771B2 - 直進フィーダ及びそれを用いた組合せ秤 - Google Patents

Description

本発明は、直進フィーダ及びそれを用いた組合せ秤に関する。

従来、組合せ秤には、物品を振動によって搬送する搬送装置として直進フィーダが複数用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。

組合せ秤では、例えば、装置中央の上部に円錐形の分散フィーダが配設され、分散フィーダの周辺に複数の直進フィーダが放射状に設置され、各々の直進フィーダの下方には供給ホッパ、さらにその下方に計量ホッパがそれぞれ円状に配設され、計量ホッパの下方に集合シュートが配設されている。例えば、外部の供給装置から分散フィーダの中央部に物品が供給され、分散フィーダから各直進フィーダへ物品が送り出され、各々の直進フィーダによって搬送された物品は直進フィーダの先端部から供給ホッパへ供給される。

このような組合せ秤に用いられる直進フィーダの従来構成の一例を図４に示す。図４は、従来の直進フィーダを側方から見た概略構成を示す模式図である。

この従来の直進フィーダは、下部振動体２１と、下部振動体２１に板ばね２３、２４を介して連結された上部振動体２２と、上部振動体２２の上部に取付支持部２８を介して固定されたトラフ２９と、下部振動体２１と上部振動体２２との間に振動を与えるための電磁石２５および被吸着部材２６とを備え、下部振動体２１が床面に対してばね等の防振体３０、３１で支持されている。

このような直進フィーダは、防振体３０、３１によって支持された防振体３０、３１より上の部分が振動体として振動する一方、電磁石２５および被吸着部材２６により与えられる振動を板ばね２３、２４によって増幅して上下に伝える構造であるので、下部振動体２１を主体とする下部振動系と、上部振動体２２およびトラフ２９を主体とする上部振動系とからなる２自由度の振動系で構成されている。

したがって、下部振動系と上部振動系の重心バランスは、下部振動系の重心位置Ｇ１と上部振動系の重心位置Ｇ２とを結ぶ直線Ｌ１が板ばね２４と直交するようにすれば理想的な重心バランスとなり好ましい。このように重心バランスの設定がなされていないと、振動の往復加速度により偶力が発生し、振動系全体（防振体３０、３１より上部分）の重心を中心として回転運動（ピッチング）が発生し、安定した搬送動作の妨げになる。また、上部振動系に対する下部振動系の質量比を大きくすることにより、下部振動系の振動の振幅を小さくし、安定した搬送動作がなされる。

特開２００４−３５２４４６号公報 特開２００６−１６０４０４号公報

直進フィーダでは、前述のように下部振動系と上部振動系の重心バランスを理想的な重心バランスに設定し、上部振動系に対する下部振動系の質量比を大きくするためには、下部振動体２１に上方へ突出したウエート部２１ａを設け、さらにウエート部２１ａに後方（上流側）へ大きく張り出したバランス調整部２１ｂを設けなければならない。

しかしながら、近年、組合せ秤では、その小型化が図られることにより、直進フィーダもその小型化が要求されている。直進フィーダは、分散フィーダの周囲に放射状に複数配置されているため、下部振動体２１をバランス調整部２１ｂのように上流側に大きく張り出すと分散フィーダの本体と干渉してしまい、上流側に大きく張り出したバランス調整部２１ｂを設けることは困難である。そのため、重心バランスの崩れ等により生じる搬送ムラをある程度許容したセッテイングを行なわなければならなかった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、小型化を図ることができるとともに物品の搬送動作の安定性を向上することができる直進フィーダ及びそれを用いた組合せ秤を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の直進フィーダは、後方側部分に供給される物品を振動によって前方側へ搬送し前方側の先端から排出するためのトラフを有する直進フィーダであって、固定面上に防振体を介して支持され、後方部分に上方へ突設したウエート部を有する下部振動体を主体とする下部振動系と、前記下部振動体の前記ウエート部より前方部分の上方に配置される上部振動体と、前記上部振動体の上部に取付けられた前記トラフとを主体とする上部振動系と、前記下部振動体の前記ウエート部より前方において後方側と前方側とに離間して対向配置され、前記上部振動体と前記下部振動体の前記前方部分とを連結する後方側の板ばね及び前方側の板ばねと、前記下部振動系と前記上部振動系との間に振動を与える加振手段と、前記ウエート部を下方へ付勢する付勢手段とを備えている。

この構成によれば、付勢手段によりウエート部を下方へ付勢することにより、下部振動系の重力と付勢手段による付勢力とを合成した合力の作用点すなわち付勢手段を含む下部振動系の重心位置を理想的な重心位置に設定することが可能になり、下部振動系と上部振動系の重心バランスを理想的な重心バランスに設定することが可能になる。また、下方へ付勢することで、上記合力の大きさが大きくなるので、下部振動系の振動の振幅を小さくすることができる。したがって、搬送動作の安定性を向上することができる。また、従来例のように、ウエート部の後方に大きく張り出したバランス調整部を設けた場合よりも、前後方向の長さを短縮することができ、直進フィーダの小型化を図ることが可能である。

また、前記付勢手段は、前記ウエート部を下方へ引っ張る引張りばねからなるものでもよい。

また、前記付勢手段は、前記ウエート部を上方から押圧する圧縮ばねからなるものでもよい。

また、前記付勢手段は、付勢する位置及び／または付勢力の大きさを調整可能に構成されていてもよい。これにより、付勢手段を含む下部振動系の重心位置の微調整が可能になる。

また、本発明の組合せ秤は、外部から供給される物品を中央部から周縁部に向かう方向へ送り出す円錐形状の分散フィーダと、前記分散フィーダの周囲に放射状に複数設けられ、円状に配設された複数のホッパのそれぞれへ物品を搬送する直進フィーダとを有する組合せ秤であって、前記直進フィーダが上記本発明の直進フィーダからなる。

この構成によれば、直進フィーダの小型化を図ることができるとともに物品の搬送動作の安定性を向上することができるので、組合せ精度の高い組合せ秤の小型化が容易になる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、小型化を図ることができるとともに物品の搬送動作の安定性を向上することができる直進フィーダ及びそれを用いた組合せ秤を提供することができるという効果を奏する。

（ａ）は、本発明の実施形態の直進フィーダを用いた組合せ秤の一例を側方から見た概略構成を示す模式図であり、（ｂ）は、同組合せ秤の分散フィーダ及び直進フィーダを上方から見た概略構成を示す模式図である。 本発明の実施形態の直進フィーダを側方から見た概略構成を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の実施形態の直進フィーダの他の例を示す概略模式図である。 従来の直進フィーダを側方から見た概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態）
図１（ａ）は、本発明の実施形態の直進フィーダを用いた組合せ秤の一例を側方から見た概略構成を示す模式図であり、図１（ｂ）は、同組合せ秤の分散フィーダ及び直進フィーダを上方から見た概略構成を示す模式図である。

この組合せ秤は、装置中央に配設されたセンター基体（ボディ）１０の上部に、円錐形状の分散フィーダ１１が設けられている。この分散フィーダ１１は、物品が載せられる円錐形の分散テーブルを有し、この分散テーブルの中央部に外部の供給装置（図示せず）から供給される物品を振動によってその周縁部方向へ送り出す。分散フィーダ１１の周囲には、分散フィーダ１１から送られてきた物品を振動によって各供給ホッパ１３に送りこむための複数の直進フィーダ１２が放射状に設けられている。各直進フィーダ１２の下方には、供給ホッパ１３及び計量ホッパ１４がそれぞれ対応して設けられ、それぞれ円状に配設されている。供給ホッパ１３は直進フィーダ１２から送りこまれた物品を受け取り、その下方に配置された計量ホッパ１４が空になると排出ゲートを開いて計量ホッパ１４へ物品を投入する。各計量ホッパ１４にはロードセル等の重量センサ１５が取り付けられており、この重量センサ１５により計量ホッパ１４内の物品の重量が計測される。各重量センサ１５の計測値は制御装置１８へ出力される。円状に列設された計量ホッパ１４の下方には、略逆円錐台形状の集合シュート１６が配設され、集合シュート１６の下方には集合ファネル１７が設けられている。制御装置１８によって後述の排出組合せに選択された計量ホッパ１４はその排出ゲートを開いて物品を排出し、その排出された物品は集合シュート１６上を滑り落ち、集合ファネル１７を介して包装機等へ排出される。

制御装置１８は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、ＣＰＵ等からなる演算制御部と、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリ等とを備えている。メモリには、予め運転用プログラムが記憶されており、さらに多数の運転条件の設定データ、その他計量値データ等が記憶される。制御装置１８は、演算制御部（ＣＰＵ）がメモリに記憶されている運転用プログラムを実行することにより、組合せ秤の全体の動作の制御を行うとともに組合せ処理等を行う。

すなわち、制御装置１８は、分散フィーダ１１及び各直進フィーダ１２の制御、供給ホッパ１３及び計量ホッパ１４の排出ゲートの開閉制御を行う。また、組合せ処理では、それぞれの重量センサ１５により計測される物品の重量値に基づいて組合せ演算を行い、複数の計量ホッパ１４の中から、供給されている物品の重量値の合計が、予め定められた所定重量範囲（目標組合せ重量に対する許容範囲）内になる計量ホッパ１４の組合せを１つ求め、その組合せを排出組合せとする。なお、制御装置１８は、必ずしも単独の制御装置で構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置されていて、それらが協働して組合せ秤の動作を制御するよう構成されていてもよい。

図２は、本発明の実施形態の直進フィーダ１２を側方から見た概略構成を示す模式図である。

この直進フィーダ１２は、下部振動体２１と、下部振動体２１に前方側の板ばね２３及び後方側の板ばね２４を介して連結された上部振動体２２と、上部振動体２２の上部に取付支持部２８を介して固定されたトラフ２９と、下部振動体２１に固定された電磁石２５と、電磁石２５と所定間隔を有して対向するように上部振動体２２に固定された被吸着部材（アーマチュア）２６とを備えている。前方側の板ばね２３と後方側の板ばね２４とは、ほぼ平行に対向して配置され、それぞれ上端部側が後方側に傾斜するように下部振動体２１と上部振動体２２との間に取り付けられている。電磁石２５及び被吸着部材２６が下部振動体２１と上部振動体２２との間に振動を与える加振手段を構成している。下部振動体２１は、前方側の左右２つの防振体３０と後方側の１つの防振体３１とを介して組合せ秤のセンター基体１０上に支持されている。防振体３０、３１はばねあるいはゴム等の弾性部材からなる。

この直進フィーダ１２の振動機構について説明する。なお、以降の説明において、電磁石に電圧を印加することは、電磁石のコイルに電圧を印加することである。

電磁石２５に例えば矩形波電圧を繰り返し印加することによりトラフ２９を振動させて物品を搬送する。ここで、電磁石２５に電圧を印加すると、電磁石２５が上部振動体２２に固定された被吸着部材２６を吸引する。このとき、上部振動体２２は、板ばね２３、２４が弾性変形することによって、電磁石２５側、すなわち後方斜め下方向へ移動する。次に、電磁石２５への電圧の印加を停止させると、電磁石２５に生じる吸引力が解除され、板ばね２３、２４の弾性反発力によって上部振動体２２が前方斜め上方向に移動する。トラフ２９は上部振動体２２とともに移動するので、上記動作を繰り返すことによって、トラフ２９が振動し、トラフ２９上の物品が前方へ搬送される。トラフ２９の後部に分散フィーダ１１から物品が供給され、トラフ２９を振動させることにより物品は前方向へ搬送され、トラフ２９の前方側の先端から排出される。この直進フィーダ１２において、前方側は物品搬送の下流側となり、後方側は物品搬送の上流側となる。

なお、直進フィーダ１２は、下部振動体２１を主体とする下部振動系と、上部振動体２２、取付支持部２８およびトラフ２９を主体とする上部振動系とを有する２自由度の振動系である。この上部振動系と下部振動系とは、振動の振幅が質量と反比例した関係で振動するので、下部振動体２１に上方へ突出したウエート部２１ａを設けて、下部振動体２１の質量を大きくしている。また、加振手段として、上部振動体２２には質量の小さな被吸着部材２６を取付け、下部振動体２１に質量の大きな電磁石２５を取り付けている。上部振動系の質量には、上部振動体２２、被吸着部材２６、取付支持部２８及びトラフ２９の質量が含まれ、下部振動系の質量には、下部振動体２１及び電磁石２５の質量が含まれる。そして、前述のように電磁石２５に間欠的に電圧が印加されることにより下部振動系と上部振動系との間に振動が与えられ、トラフ２９上の物品が搬送される。

本実施形態の直進フィーダ１２は、小型化された組合せ秤に用いられており、直進フィーダ１２の後方側に分散フィーダ１１が接近して配置されるため、下部振動体２１のウエート部２１ａの後方側に図４に示すようなバランス調整部２１ｂを設けることができない。すなわち、下部振動系と上部振動系の重心バランスを理想的な重心バランスに設定し、上部振動系に対する下部振動系の質量比を大きくするためのバランス調整部２１ｂを設けることができない。

そこで、本実施形態では、下部振動体２１のウエート部２１ａを下方へ付勢するように構成している。具体的には、例えば図２に示すように、ウエート部２１ａの後部に引張りばね（引張りコイルばね）４１を取り付ける。そのために、ウエート部２１ａの後端部にばね取付け棒４２を固定するとともに、センター基体１０にばね取付け部４３を固定し、引張りばね４１の一端をばね取付け棒４２に取り付け、同ばね４１の他端をばね取付け部４３に取り付ける。

引張りばね４１を取り付けていないときの下部振動系の重心位置が位置Ｇ３にあるとき、引張りばね４１を取り付けてウエート部２１ａの後部を下方へ付勢することにより、重心位置Ｇ３に働く下部振動系の重力と引張りばね４１による引張り力（付勢力）とを合成した合力の作用点は、重心位置Ｇ３と引張りばね４１の上端とを結んだ線分Ｌ２上に位置する。ここでは、引張りばね４１による引張り力は重力と同じ鉛直下向きの力であるので、重心位置Ｇ３に働く下部振動系の重力と引張りばね４１による引張り力との比に応じて合力の作用点が決まり、引張りばね４１による引張り力を大きくするほど、合力の作用点は線分Ｌ２上で後方側の位置になる。この合力の作用点は、引張りばね４１を含む下部振動系の重心位置であると言えるので、引張りばね４１による引張り力を予め調整しておけば、引張りばね４１を含む下部振動系の重心位置を、引張りばね４１を設けていない場合の重心位置Ｇ３よりも理想的な重心位置ラインＬ１上あるいは略重心位置ラインＬ１上に位置させることが可能である。理想的な重心位置ラインＬ１は、上部振動系の重心位置Ｇ２を通り、板ばね２４と直交する直線であり、このラインＬ１上に引張りばね４１を含む下部振動系の重心位置を位置させることにより、下部振動系と上部振動系の重心バランスを理想的な重心バランスに設定することができる。また、下方へ付勢することで、上記合力の大きさが大きくなるので、下部振動系の振動の振幅を小さくすることができる。したがって、搬送動作の安定性を向上することができる（すなわち、より安定した物品搬送を行える）。なお、引張りばね４１にばね定数の小さいものを用いることにより、下部振動体２１が振動することによる引張りばね４１の引張り力の変動を無視することができる。

また、本実施形態では、図２において、２点鎖線で示すように、ウエート部２１ａの後方に大きく張り出したバランス調整部２１ｂを設けた場合よりも、前後方向の長さを短縮することができ、直進フィーダの小型化を図ることが可能である。

また、本実施形態では、ばね取付け棒４２に複数（ここでは３箇所）の取付け溝４２ａ、４２ｂ、４２ｃが設けられ、それに対応してばね取付け部４３に複数（ここでは３箇所）の取付け穴４３ａ、４３ｂ、４３ｃが設けられ、引張りばね４１を取り付ける前後方向の位置を調整できるように構成されている。この場合、引張りばね４１を取り付ける前後方向の位置を非連続的に調整できるが、連続的に調整できるように構成されていてもよい。引張りばね４１を取り付ける前後方向の位置の調整により、引張りばね４１を含む下部振動系の重心位置の微調整が可能になる。

また、図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ本実施形態における他の例を示す。

図３（ａ）の場合、ウエート部２１ａの後端部に固定されたばね取付け棒４４と、センター基体１０に固定されたばね取付け部４５との間に、引張りばね４１が取り付けられている。この場合、ウエート部２１ａの後端部にばね取付け棒４４を取り付けるための穴として、例えば３つのねじ穴４６ａ、４６ｂ、４６ｃが上下方向（鉛直方向）に並んで設けられ、ばね取付け棒４４の上下方向の位置を調整できるように構成されている。すなわち、引張りばね４１の上端位置と引張り力とを調整できるように構成されている。なお、ばね取付け棒４４の上下方向の位置を連続的に調整できるように、ばね取付け棒４４を上下方向にスライド可能で、所望位置で固定できるように構成されていてもよい。また、ばね取付け棒４４及びばね取付け部４５を、例えば図２のように、ばねの取付け箇所を複数有するばね取付け棒４２及びばね取付け部４３に変更すれば、引張りばね４１を取り付ける前後方向の位置も調整することができる。

また、図３（ｂ）の場合、圧縮ばね（圧縮コイルばね）５１を用いてウエート部２１ａの後部の上端を下方へ付勢するようにした構成である。この場合、センター基体１０に固定されたばね取付け部材５２に圧縮ばね５１の一端を固定し、他端をウエート部２１ａの後端部の上面に固定するように構成されている。このような圧縮ばね５１を用いた場合も、例えば圧縮ばね５１を前後方向にスライド可能で、所望位置で固定できるように構成されていてもよく、この場合、圧縮ばね５１によって付勢される前後方向の位置を調整することができる。また、ばね取付け部材５２の高さを調整可能なように構成されていてもよく、この場合、圧縮ばね５１の圧縮力（付勢力）を調整することができる。

以上のように、付勢手段（引張りばね４１あるいは圧縮ばね５１）によりウエート部２１ａを下方へ付勢することにより、下部振動系の重力と付勢手段による付勢力とを合成した合力の作用点すなわち付勢手段を含む下部振動系の重心位置を理想的な重心位置に設定すること（重心位置ラインＬ１上に設定すること）が可能になる。また、付勢手段が付勢する位置及び／または付勢力の大きさを調整可能に構成することにより、付勢手段を含む下部振動系の重心位置の微調整が可能になる。

なお、本実施形態では、例えば図２に示すように、引張りばね４１を含む下部振動系の重心位置は、引張りばね４１を設けていない場合の下部振動系の重心位置Ｇ３と引張りばね４１の上端とを結んだ線分Ｌ２上に位置する。そして、付勢手段（引張りばね４１あるいは圧縮ばね５１）を設けていない場合の下部振動系の重心位置Ｇ３が、理想的な重心位置ラインＬ１より下方に位置しているので、上記付勢手段による下方への付勢力を与える位置（例えば引張りばね４１の上端位置あるいは圧縮ばね５１の下端位置）を重心位置ラインＬ１より上方の位置にすることが、付勢手段を含む下部振動系の重心位置を重心位置ラインＬ１に近づけやすくなり、また重心位置ラインＬ１上に位置させることが可能になるので、好ましい。

また、例えば図１に示すように本実施形態の直進フィーダを用いた組合せ秤では、直進フィーダの小型化を図ることができるとともに物品の搬送動作の安定性を向上することができるので、組合せ精度の高い組合せ秤の小型化が容易になる。

本発明は、小型化を図ることができるとともに物品の搬送動作の安定性を向上することができる直進フィーダ及びそれを用いた組合せ秤等として有用である。

１０ センター基体
１１ 分散フィーダ
１２ 直進フィーダ
１３ 供給ホッパ
１４ 計量ホッパ
１５ 重量センサ
２１ 下部振動体
２１ａ ウエート部
２２ 上部振動体
２３、２３ 前方側の板ばね
２４、２４ 後方側の板ばね
２５ 電磁石
２６ 被吸着部材
２８ 取付支持部
２９ トラフ
３０、３１ 防振体
４１ 引張りばね
５１ 圧縮ばね

Claims (5)

1. 後方側部分に供給される物品を振動によって前方側へ搬送し前方側の先端から排出するためのトラフを有する直進フィーダであって、
   固定面上に防振体を介して支持され、後方部分に上方へ突設したウエート部を有する下部振動体を主体とする下部振動系と、
   前記下部振動体の前記ウエート部より前方部分の上方に配置される上部振動体と、前記上部振動体の上部に取付けられた前記トラフとを主体とする上部振動系と、
   前記下部振動体の前記ウエート部より前方において後方側と前方側とに離間して対向配置され、前記上部振動体と前記下部振動体の前記前方部分とを連結する後方側の板ばね及び前方側の板ばねと、
   前記下部振動系と前記上部振動系との間に振動を与える加振手段と、
   前記ウエート部を下方へ付勢する付勢手段とを備えた、直進フィーダ。
2. 前記付勢手段は、前記ウエート部を下方へ引っ張る引張りばねからなる、請求項１に記載の直進フィーダ。
3. 前記付勢手段は、前記ウエート部を上方から押圧する圧縮ばねからなる、請求項１に記載の直進フィーダ。
4. 前記付勢手段は、付勢する位置及び／または付勢力の大きさを調整可能に構成された、請求項１〜３のいずれかに記載の直進フィーダ。
5. 外部から供給される物品を中央部から周縁部に向かう方向へ送り出す円錐形状の分散フィーダと、前記分散フィーダの周囲に放射状に複数設けられ、円状に配設された複数のホッパのそれぞれへ物品を搬送する直進フィーダとを有する組合せ秤であって、
   前記直進フィーダが請求項１〜４のいずれかに記載の直進フィーダからなる組合せ秤。

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