JP5839476B2 - 計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体（洗剤、肥料等）あるいは粒体（樹脂ペレット、穀物、飼料等）等の被計量物を計量し、袋等へ供給する計量装置に関する。

従来、粉体あるいは粒体からなる被計量物を袋等の容器に充填する装置として、パッカースケールと呼ばれる計量装置がある。

このような計量装置では、例えば、カットゲートを有する供給装置と、例えばロードセルによって支持され、供給装置から被計量物が供給される計量ホッパとを備えた構成のものがある（例えば、特許文献１〜３参照）。この計量装置では、被計量物が充填される筒体の下端の開口部を開閉するカットゲートを有し、カットゲートを開くことによって、筒体内の被計量物が落下して計量ホッパへ供給される。ここで、予め設定された目標重量値の被計量物が計量ホッパへ供給されるようにカットゲートの開閉動作が制御される。そして、計量ホッパでは、供給された被計量物の最終的な重量が計量された後、袋等の容器へ被計量物を排出するよう構成されている。

特開昭５５−１１３９１４号公報 特開２００４−８５２８２号公報 特開２０１１−１１２４１２号公報

上記のような計量装置において、従来、被計量物の品種を選択することによって、品種に応じた動作が行われるように構成されたものはある。しかしながら、目標重量値が同じで同一品種の被計量物に対しては、異なる動作が行われるようには構成されていなかった。

一方、計量装置を使用するユーザにとっては、同一品種の被計量物に対して目標重量値が同じであっても、高速動作を行わせたい場合や、計量精度の高い動作を行わせたい場合等、様々な場合がある。

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、同一品種の被計量物に対して、目標重量値が同じであっても能力が異なる動作を容易に行うことができる計量装置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、本発明のある形態（aspect）に係る計量装置は、上下方向に立設され、内部に粉粒体からなる被計量物が充填される筒体と、前記筒体の下端の開口部の開閉に用いられ、開閉する際に互いに逆方向に回動する一対のカットゲートとを有し、前記一対のカットゲートを開いたときに前記筒体内に充填されている被計量物を、前記一対のカットゲートと前記開口部とによって画定される供給口から自重によって落下させるよう構成された供給手段と、前記供給手段から落下する被計量物が供給され、供給される被計量物の重量を計量する計量手段と、前記計量手段で計量される被計量物の重量に基づいて、予め設定された目標重量値分の被計量物が前記供給手段から前記計量手段へ供給されるように、前記一対のカットゲートの開閉動作を制御する制御器とを備え、前記制御器は、同一品種の被計量物に対して、前記供給手段から前記目標重量値分の被計量物を前記計量手段へ供給するための前記一対のカットゲートの開閉動作が異なる、第１モード及び第２モードを含む複数の動作モードを有し、その中から選択された動作モードに基づいて前記一対のカットゲートの開閉動作を制御し、前記第２モードが選択された場合には、前記第１モードが選択された場合に比べて、前記供給手段から前記目標重量値分の被計量物を前記計量手段へ供給するために、前記一対のカットゲートを開き始めてから閉じ終わるまでの時間である供給動作時間が短くなるように、前記一対のカットゲートの開閉動作を制御するように構成されている。

この構成によれば、同一品種の被計量物に対して複数の動作モードを有し、その中に、第１モード（例えば標準モード）と、第１モードより供給動作時間が短い第２モード（例えば高速モード）とが含まれているので、同一品種の被計量物に対して、目標重量値が同じであっても能力が異なる動作を容易に行うことができる。例えば、通常、第１モードで動作させている場合に、処理速度を上げる必要が生じた場合には、第２モードで動作させることができる。

また、前記制御器は、各々の前記動作モードが、前記供給手段から前記計量手段への被計量物の供給開始時において、前記供給手段の前記供給口の大きさが所定の第１の大きさとなるように前記一対のカットゲートを大きく開き、その状態を一時保持する大供給期間と、前記大供給期間に続いて、前記供給手段の前記供給口の大きさが前記第１の大きさからそれより小さい所定の第２の大きさとなるまで、前記計量手段で計量される被計量物の重量の増加に伴って前記一対のカットゲートを徐々に閉じる方向に動作させる供給漸減期間と、前記供給漸減期間に続いて、前記供給手段の前記供給口の大きさが前記第２の大きさとなる前記一対のカットゲートを小さく開いた状態を一時保持し、前記計量手段で計量される被計量物の重量が前記目標重量値よりも小さい所定の供給停止重量値と一致したときに前記一対のカットゲートを閉じる小供給期間とを有するように前記一対のカットゲートの開閉動作を制御し、前記第２モードが選択された場合には、前記第１モードが選択された場合に比べて、前記大供給期間のときの前記供給口の大きさが大きくなるように、前記一対のカットゲートの開閉動作を制御するように構成されていてもよい。

この構成によれば、第２モードの場合に、第１モードの場合に比べて、大供給期間のときの供給口の大きさが大きくなるように、一対のカットゲートの開閉動作を制御することにより、第１モードの場合に比べて、供給動作時間を容易に短くすることができる。

また、前記制御器は、前記複数の動作モードに第３モードを含み、前記第３モードが選択された場合には、前記第１モードが選択された場合に比べて、前記小供給期間のときの前記供給口の大きさを小さくし、かつ、前記小供給期間に費やす時間が長くなるように、前記一対のカットゲートの開閉動作を制御するように構成されていてもよい。

この構成によれば、第３モード（例えば高精度モード）の場合に、第１モード（例えば標準モード）の場合に比べて、小供給期間のときの供給口の大きさを小さくし、かつ、小供給期間に費やす時間を長くすることにより、第１モードの場合に比べて、供給の最終段階における供給流量を小さくし、計量精度を向上させることが可能になる。

また、前記一対のうちの少なくとも一方のカットゲートの閉方向の前端縁に、前記前端縁から前記閉方向とは逆方向に向かうにつれて幅が狭くなるように形成された切欠き部が設けられていてもよい。

このような切欠き部をカットゲートに設けることにより、供給手段から計量手段への被計量物の供給の最終段階（例えば、小供給期間）における被計量物の供給流量を所望流量にすることが容易になる。

また、前記切欠き部は、前記筒体の下端の開口部の前記閉方向と直交する方向の幅と略同じ幅から前記閉方向とは逆方向に向かうにつれて幅が狭くなるように形成されていてもよい。

この構成によれば、切欠き部を、筒体の下端の開口部の閉方向と直交する方向の幅と略同じ幅から閉方向とは逆方向に向かうにつれて幅が狭くなるように形成することにより、一対のカットゲートを大きく開いた状態から小さく開いた状態とする動作（例えば、供給漸減期間における動作）をスムーズに行うことができる。

また、前記複数の動作モードを択一的に選択する操作を行うためのモード選択操作手段をさらに備え、前記制御器は、前記モード選択操作手段で選択された動作モードに基づいて、前記カットゲートの開閉動作を制御するように構成されていてもよい。

この構成によれば、計量装置の使用者は、モード選択操作手段を操作して複数の動作モードの中から所望する動作モードを択一的に選択できるので、所望する動作モードの選択が容易になる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、同一品種の被計量物に対して、目標重量値が同じであっても能力が異なる動作を容易に行うことができる計量装置を提供することができるという効果を奏する。

また、従来、パッカースケールと呼ばれる計量装置では、１枚のカットゲートを用いたものが主流となっているが、このような１枚のカットゲートの場合には、開動作時等の開閉動作時間を短くすることができず、処理能力（処理速度）の向上を図る上で限界が生じていた。これに対し、本発明のように、互いに逆方向に回動する一対（２枚）のカットゲートを用いることにより、１枚のカットゲートの場合に比べ、各カットゲートの開閉動作距離が約１／２となり、開閉動作時間を短縮するとともに１回の供給動作時間を短縮することができ、処理能力を約２倍あるいはそれ以上に向上させることが可能になる。

また、従来、１枚のカットゲートの開度の調整のみによって供給手段から計量手段への被計量物の供給量が目標重量値となるように制御する場合には、計量精度の向上を図る上で限界が生じていた。これに対し、本発明のように、一対のカットゲートの少なくとも一方に二次曲線状に流量を減少させるための切欠き部を設けることにより、カットゲートを開状態から短時間で閉状態に移行しても供給漸減効果が得られて高い計量精度を確保することができる。

以上のように、互いに逆方向に回動する一対のカットゲートを用い、かつ、それらの少なくとも一方に二次曲線状に流量を減少させるための切欠き部を設けることにより、処理能力及び計量精度の向上を図り、高能力化及び高精度化を実現することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態の一構成例の計量装置を正面から見た概略模式図であり、（ｂ）は、同計量装置を側方から見た概略模式図であり、（ｃ）は、同計量装置の供給装置の主要部を上方から見た概略平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれカットゲートの異なる開閉状態を上から見た図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ計量装置の標準モード、高精度モード、高速モードにおける計量ホッパへの被計量物の充填量の推移の一例の概略を示す図である。

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。また、以下で例示する数値（例えば、開度θ、第１，第２所定重量値Ｗ１，Ｗ２、供給停止重量値Ｗ３等の値）は一例であり、その数値に限定されるものではない。

（実施形態）
図１（ａ）は、本発明の実施形態の一構成例の計量装置を正面から見た概略模式図であり、図１（ｂ）は、同計量装置を側方から見た概略模式図である。また、図１（ｃ）は、同計量装置の供給装置（Ｍｓ）の主要部を上方から見た概略平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すように、「左」「右」及び「前」「後」を決めている。

この計量装置は、被計量物を計量ホッパＭｗへ供給する供給装置Ｍｓと、供給される被計量物を一時保持した後、下方へ排出する計量ホッパＭｗと、計量ホッパＭｗを支持するロードセル１３と、制御器５１と、操作器５２とを有している。供給装置Ｍｓの下方に、供給装置Ｍｓから供給される被計量物の重量を計量し、排出するための計量ホッパＭｗが配設され、計量ホッパＭｗ内の被計量物の重量はロードセル１３によって計量される。被計量物は、粉体（洗剤、肥料等）あるいは粒体（樹脂ペレット、穀物、飼料等）等である。また、本例では、防塵用の隔壁４１〜４４が適宜、配設されている。

供給装置Ｍｓは、鉛直方向（上下方向）に立設する円筒状の筒体１と、この筒体１の下端の開口部１ａを開閉するための一対のカットゲート２，３と、一対のカットゲート２，３をギヤボックス９等を介して開閉駆動するためのサーボモータ（例えばＡＣサーボモータ）１０等を備えている。

ここでは、筒体１は、その上端部が水平板３０に固定されており、水平板３０には筒体１の上端の開口部に合わせて円形の開口部３０ａが設けられている。この水平板３０の開口部３０ａを介して供給される被計量物が筒体１内に充填される。

一対のカットゲート２，３は、筒体１の下端の開口部１ａを開閉可能なように配設されている。筒体１の下端の開口部１ａは、閉じた状態のときのカットゲート２，３の形状に合わせて、被計量物がこぼれないように形成されている。このカットゲート２，３は、開いたときに筒体１内に充填されている被計量物を下端開口部１ａから連続して落下させ、閉じるときに連続して落下している被計量物の流れを両側から横断するようにして断ち切って下端開口部１ａを閉じるための部材である。

一方のカットゲート２は、前後方向の断面が円弧状の底部２Ｂと、底部２Ｂの右端縁部から上方へ延びて軸２ａ（以下、「右軸２ａ」とも言う）の一端に接続される側板部２Ｓａと、底部２Ｂの左端縁部から上方へ延びて軸２ｂ（以下、「左軸２ｂ」とも言う）の一端に接続される側板部２Ｓｂとを有している。両軸２ａ、２ｂは同一の第１の水平軸上に配置され、両軸２ａ、２ｂのそれぞれは、ベアリングからなる軸受部５ａ、５ｂによって回動自在に支持されている。

同様に、他方のカットゲート３も、前後方向の断面が円弧状の底部３Ｂと、底部３Ｂの右端縁部に接続されるとともに上方へ延びて軸３ａ（以下、「右軸３ａ」とも言う）の一端に接続される側板部３Ｓａと、底部３Ｂの左端縁部に接続されるとともに上方へ延びて軸３ｂ（以下、「左軸３ｂ」とも言う）の一端に接続される側板部３Ｓｂとを有している。両軸３ａ、３ｂは、前述の第１の水平軸と平行な第２の水平軸上に配置され、両軸３ａ、３ｂのそれぞれは、ベアリングからなる軸受部６ａ、６ｂによって回動自在に支持されている。

一方のカットゲート２の右軸２ａと、他方のカットゲート３の右軸３ａとは、互いにかみ合うように歯車４，４が取り付けられ、この歯車４，４によって互いに逆方向に回動するように構成されている。同様に、一方のカットゲート２の左軸２ｂと、他方のカットゲート３の左軸３ｂとは、互いにかみ合うように歯車４，４が取り付けられ、この歯車４，４によって互いに逆方向に回動するように構成されている。

また、一方のカットゲート２の左軸２ｂは、歯車４からさらに左側に延伸されて、カップリング７を介して駆動軸８に接続されている。なお、本例では、軸２ｂを駆動軸８に接続するようにしているが、４つの軸２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂのうちのいずれか１つの軸を駆動軸８に接続するように構成されていればよい。また、駆動軸８は、本例では、ギヤボックス９を介してサーボモータ１０に接続されているが、サーボモータ１０のモータ軸に直結されるように構成されていてもよい。

また、右側の２つの軸受部５ａ、６ａは、水平板３０の下面に固定された一方のブラケット３１ａに装着されており、左側の２つの軸受部５ｂ、６ｂは、水平板３０の下面に固定された他方のブラケット３１ｂに装着されている。ギヤボックス９及びサーボモータ１０は、水平板３０の下面に取付け部材３２を介して固定されている。

以上の構成により、例えば、カットゲート２，３が閉じられた状態から、駆動軸８が所定方向に回動することによって、カットゲート２の左軸２ｂが回動されて、右軸２ａが図１（ｂ）において右回りに回動することにより、カットゲート２が矢印ａの方向へ回動してカットゲート２が開かれる。また、このとき同時に、カットゲート３の左軸３ｂが回動されて、右軸３ａが図１（ｂ）において左回りに回動することにより、カットゲート３が矢印ｂの方向へ回動してカットゲート３が開かれる。カットゲート２，３が閉じられる場合には、駆動軸８が上記の場合とは逆方向に回動することにより、逆の動作が行われる。制御器５１により、カットゲート２，３を開くあるいは閉じるようにサーボモータ１０が制御されており、それに応じて駆動軸８が駆動される。

すなわち、カットゲート２，３は、それぞれの底部２Ｂ，３Ｂが円弧を描くように揺動し、開いた状態から閉じた状態となるときには、２つの底部２Ｂ，３Ｂが筒体１内から自重落下する被計量物の流れを両側から横断するようにして断ち切って、筒体１の下端開口部１ａを閉じる（下端開口部１ａに蓋をする）。例えば図１（ｂ）のように、カットゲート２，３が閉じた状態（全閉状態）のときには、各々のカットゲート２，３の底部２Ｂ，３Ｂの閉方向（矢印ａ、ｂとは逆方向）の前端部分が重なるように構成され、筒体１の下端開口部１ａが塞がれて筒体１内の被計量物は排出されない。

また、例えば図１（ｃ）のように、一方のカットゲート２の底部２Ｂには、その閉方向の前端縁２Ｂｆから閉方向とは逆方向に向かうにつれて幅が狭くなるよう切欠いた切欠き部２Ｃが設けられている。この切欠き部２Ｃは、図２（ｄ）における破線のハッチング部分を切欠いて形成され、ここでは、筒体１の下端開口部１ａの幅（筒体１の内径）と略同じ幅から、カットゲート２の閉方向とは逆方向に向かって幅が漸減するように形成されている。なお、切欠き部２Ｃ及び下端開口部１ａについての幅は、それぞれカットゲート２の開閉方向と直交する方向（矢印ｅ方向）の寸法であり、切欠き部２Ｃの幅は、例えば、図２（ｄ）における破線のハッチング部分の矢印ｅ方向の長さに相当する寸法である。

また、ここでは、他方のカットゲート３の底部３Ｂの前端縁３Ｂｆは直線状であり、切欠き部は形成されていない。一対のカットゲート２，３は、これらの前端縁２Ｂｆ，３Ｂｆ及びその近傍部分が重なることにより、全閉状態となる。なお、他方のカットゲート３にも、一方のカットゲート２の切欠き部２Ｃと同様の切欠き部が形成されてあってもよい。

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、それぞれカットゲート２，３の異なる開閉状態を上から見た図であり、図２（ａ）は大供給状態の一例を示し、図２（ｂ）は供給漸減状態の一例を示し、図２（ｃ）は小供給状態の一例を示し、図２（ｄ）は全閉状態（供給停止状態）を示している。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、実線のハッチングを入れた領域は、筒体１内の被計量物が自重によって落下排出される排出口、すなわち、カットゲート２，３と、筒体１の下端開口部１ａとによって画定される供給口ＳＯとなる。この供給装置Ｍｓの供給口ＳＯは、カットゲート２，３が大きく開いているとき、あるいは完全に閉じていないときに、筒体１の下端の開口部１ａ内の領域であって、かつ、カットゲート２とカットゲート３との間に挟まれた領域からなる。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の状態のとき、筒体１内の被計量物は自重によって供給口ＳＯから落下し、計量ホッパＭｗへ供給される。

一対のカットゲート２，３は、例えば、図２（ｄ）に示す全閉状態から、被計量物を排出時には、まず、図２（ａ）に示すようにカットゲート２，３を大きく開いた大供給状態を維持し、その後、所定のタイミングで、カットゲート２，３を閉じる方向に徐々に動作させる供給漸減状態（例えば図２（ｂ）の状態）を経て、図２（ｃ）に示すようにカットゲート２，３を小さく開いた小供給状態となり、その後、所定のタイミングで、カットゲート２，３を完全に閉じて、図２（ｄ）に示す全閉状態となる。

この供給装置Ｍｓのカットゲート２，３の下方には、供給装置Ｍｓ（筒体１）から排出される被計量物を受け取る計量ホッパＭｗが配設されている。計量ホッパＭｗは、筒体１から供給される被計量物を一時保持し、その被計量物の重量が計量された後、同被計量物を下方へ排出するように構成されている。計量ホッパＭｗから排出される被計量物は例えば包装機（図示せず）へ供給されて袋詰めされる。

計量ホッパＭｗは、平面視において方形である角筒状のホッパ本体１１と、ホッパ本体１１の下端の開口部を開閉する一対の排出ゲート１２ａ，１２ｂと、排出ゲート１２ａ，１２ｂに開閉動作を行わせるためのロータリアクチュエータ２１等を有している。

ホッパ本体１１には、その前後の側壁の外側に取付け板連結部１４ａ、１４ｂが適宜の固定手段により固定され、各取付け板連結部１４ａ、１４ｂに取付け板１５ａ、１５ｂが適宜の固定手段により固定されている。

一対の排出ゲート１２ａ，１２ｂは、それぞれ矩形の板状の部材で構成され、それぞれ第１、第２ゲート回動軸２７ａ、２７ｂに適宜の固定手段２９により固定され、公知のトグル機構を用いたリンク部を介してロータリアクチュエータ２１に連結されている。具体的には、右側の第１ゲート回動軸２７ａは、前後の取付け板１５ａ、１５ｂの所定位置に取り付けられた２つの軸受部（ベアリング）２８ａ、２８ｂによって両側の端部が回動自在に支持されている。同様にして、左側の第２ゲート回動軸２７ｂも、前後の取付け板１５ａ、１５ｂの所定位置に取り付けられた２つの軸受部（ベアリング）によって両側の端部が回動自在に支持されている。

ロータリアクチュエータ２１は前方の取付け板１５ａに固定されている。そして、ロータリアクチュエータ２１の回転軸２２にはアーム部２３の中央部が固定されている。アーム部２３の両側の端部には、それぞれ連結棒２４の一端が回動自在に取り付けられ、連結棒２４の他端には、連結部材２５の上端が回動自在に取り付けられている。連結部材２５の下端には、例えばボルト等（図示せず）によって第１、第２ゲート回動軸２７ａ、２７ｂを挟持した一対の挟持部材２６が固定されている。ここでは、連結部材２５は、一対の挟持部材２６のうちの上側の挟持部材２６と一体的に形成されている。

以上の構成により、排出ゲート１２ａ，１２ｂが閉じられた状態から、ロータリアクチュエータ２１の回転軸２２が例えば左回りに所定角度回動することにより、上記リンク部を介して各ゲート回動軸２７ａ、２７ｂが回動し、それにより、排出ゲート１２ａ，１２ｂが矢印ｃ、ｄの方向へ回動して排出ゲート１２ａ，１２ｂが開かれる。排出ゲート１２ａ，１２ｂが閉じられる場合は、逆の動作が行われる。なお、ロータリアクチュエータ２１は、制御器５１により制御される。

また、ホッパ本体１１は、その左側の側壁に２つのロードセル連結部材１６が固定され、２つのロードセル連結部材１６にロードセル取付け板１７が適宜の固定手段により固定されている。ロードセル取付け板１７の左側表面にロードセル１３の一端が固定されており、ロードセル１３の他端は、ロードセル取り付け台１８に適宜の固定手段によって固定されている。すなわち、計量ホッパＭｗは、ロードセル１３によって支持されている。ロードセル１３の出力信号は制御器５１に入力される。

制御器５１は、例えばマイクロコントローラ等によって構成され、ＣＰＵと、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリとを有している。制御器５１は、ＣＰＵがメモリに記憶されている実行プログラムを実行することにより、本計量装置全体の制御を行う。なお、制御器５１は、集中制御する単独の制御装置によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置によって構成されていてもよい。

制御器５１には、計量ホッパＭｗを支持するロードセル１３からの出力信号が周知の信号処理回路（アンプ、Ａ／Ｄ変換器等；図示せず）を経て入力され、その出力信号に基づいて制御器５１は計量ホッパＭｗに供給されている被計量物の重量を算出する。ここで、制御器５１、計量ホッパＭｗ及びロードセル１３によって計量手段が構成されている。

制御器５１は、駆動回路（図示せず）を介してサーボモータ１０を制御することによりカットゲート２，３の開閉動作を制御する（すなわち供給装置Ｍｓを制御する）。また、駆動回路（図示せず）を介してロータリアクチュエータ２１を制御することにより計量ホッパＭｗの排出ゲート１２ａ，１２ｂの開閉動作を制御する。また、操作器５２から信号が入力されるとともに、操作器５２へ表示するデータ等の信号を出力する。

操作器５２は、例えば計量値等を表示するディスプレイ（表示装置）と、本計量装置の運転の開始及び停止等の操作、動作モードの選択等を行うための操作入力手段とを備えている。

以上のように構成される本計量装置の動作の一例について説明する。

計量装置の運転中において、制御器５１は、常時、所定時間（例えば、１０ｍｓ）間隔でロードセル１３の出力信号を取り込み、その出力信号に基づいて計量ホッパＭｗ内の被計量物の重量（以下、「充填量」とも言う）を算出するようにしている。

この計量装置では、その動作モードとして、標準モード、高精度モード及び高速モードの３つの動作モードを有している。例えば、操作器５２には、３つの動作モードの各々に対応するモード選択ボタン（モード選択操作手段）が設けられており、使用者が、いずれかのモード選択ボタンを押すことにより所望する動作モードを設定することができる。なお、モード選択ボタンは１つでもよく、そのモード選択ボタンを押すたびに３つの動作モードが順番に切り替わって選択されるようになっていてもよい。なお、モード選択ボタンに限られず、使用者が、操作器５２を操作することによって３つの動作モードのなかからいずれか１つの所望する動作モードを選択することができればよい。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本計量装置の標準モード、高精度モード、高速モードにおける、計量ホッパＭｗへの被計量物の充填量の推移の一例の概略を示す図であり、それぞれ横軸を時間軸とし、縦軸が充填量（重量）を示している。なお、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ各モードでの１回の動作サイクルにおける充填量の推移を示し、Ｔ１は、カットゲート２，３が大供給状態の期間（大供給期間）であり、Ｔ２は、カットゲート２，３が供給漸減状態の期間（供給漸減期間）であり、Ｔ３は、カットゲート２，３が小供給状態の期間（小供給期間）であり、Ｔ４は最終的な充填量を計量するための安定待ち期間（ロードセルの出力信号が安定するために要する期間）であり、Ｔ５は、計量ホッパＭｗの排出ゲート１２ａ，１２ｂを開いている期間（排出期間）である。

各モードにおいては、主に、以下で述べるカットゲート２，３の開度θ、第１，第２所定重量値Ｗ１，Ｗ２、供給停止重量値Ｗ３等に関するパラメータの値等が異なるだけなので、まず、各モードに共通な動作の大略を説明する。ここで、供給装置Ｍｓには、その筒体１の上方から被計量物が随時筒体１内に供給され、その排出量に対して十分な補充がなされるものとする。なお、カットゲート２，３の開度θとは、それぞれのカットゲート２，３に対応する仮想の軸であって、カットゲート２，３が全閉状態にあるときにともに鉛直方向に延びて平行であり、かつ、カットゲート２，３とともに回動する仮想軸Ａ１，Ａ２（図１（ｂ））を考えた場合に、これらの仮想軸Ａ１，Ａ２がなす角度を指すものとし、全閉状態のときの開度θを０度とする。

使用者が操作器５２を用いて所望する動作モードを選択（設定）し、運転開始操作を行うと、制御器５１は、カットゲート２，３を即座に開いて供給装置Ｍｓから計量ホッパＭｗへの被計量物の供給を開始する。この供給開始から充填量が第１所定重量値Ｗ１（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ１ｃ）に達するまでを大供給期間Ｔ１とし、この大供給期間Ｔ１では、カットゲート２，３の開度θを第１所定角度θ_Ｂに維持する。

次に、充填量が第１所定重量値Ｗ１（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ１ｃ）に達した後、制御器５１は、充填量の増加に応じてカットゲート２，３の開度θを第１所定角度θ_Ｂから第２所定角度θ_Ｓへ徐々に小さくなるように制御する。この制御は、予め定められたアルゴリズムに基づいて行われ、充填量が第２所定重量値Ｗ２（Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ２ｃ）に達したときに、カットゲート２，３の開度θが第２所定角度θ_Ｓとなるように行われる。充填量が第１所定重量値Ｗ１（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ，Ｗ１ｃ）に達した後、第２所定重量値Ｗ２（Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ２ｃ）に達するまでの期間が、供給漸減期間Ｔ２である。

次に、充填量が第２所定重量値Ｗ２（Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ２ｃ）に達すると、カットゲート２，３の開度θを第２所定角度θ_Ｓで維持し、充填量が、目標重量値Ｗｔから落差量設定値（所定値）を減算した値である供給停止重量値Ｗ３（Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ３ｃ）に達すると、カットゲート２，３を完全に閉じる（全閉状態）。充填量が第２所定重量値Ｗ２（Ｗ２ａ，Ｗ２ｂ，Ｗ２ｃ）に達した後、カットゲート２，３を完全に閉じるまでの期間が、小供給期間Ｔ３である。なお、各モードにおける供給停止重量値Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ３ｃは、図示されていないが、標準モードにおける供給停止重量値Ｗ３ａは、Ｗ２ａ＜Ｗ３ａ＜Ｗｔを満足する値であり、高精度モードにおける供給停止重量値Ｗ３ｂは、Ｗ２ｂ＜Ｗ３ｂ＜Ｗｔを満足する値であり、高速モードにおける供給停止重量値Ｗ３ｃは、Ｗ２ｃ＜Ｗ３ｃ＜Ｗｔを満足する値であり、それぞれの値は、カットゲート２，３が全閉状態となったあとの最終的な充填量が目標重量値Ｗｔとなるように、決められている。

そして、制御器５１は、カットゲート２，３を完全に閉じて全閉状態としてから安定待ち期間Ｔ４（例えば所定の時間として設定される期間）を経た後、排出ゲート１２ａ，１２ｂを開いて計量ホッパＭｗから被計量物を排出させる（排出期間Ｔ５）。この排出期間Ｔ５の直後に、排出ゲート１２ａ，１２ｂを閉じる。そして、この排出ゲート１２ａ，１２ｂを閉じるのと同時に、カットゲート２，３を開いて次の大供給期間（Ｔ１）に入る。以後、同様の動作が制御器５１の制御によって繰り返される。

なお、計量ホッパＭｗから排出された被計量物は、例えばファネル（図示せず）を介して包装機へ供給されて袋詰めされる。この場合、制御器５１は、安定待ち期間Ｔ４を経た後、包装機から排出許可信号が入力されていることを確認してから、排出ゲート１２ａ，１２ｂを開いて計量ホッパＭｗから被計量物を排出させるようにしてもよい。

ここで、本計量装置（試作機）の動作テストを行った。この動作テストでは、目標重量値Ｗｔを２５０００ｇとし、被計量物として樹脂ペレットを用いて、各モードで３０回連続計量させた。この動作テストでの各モードにおけるパラメータに関する値は、以下のように設定されている。

なお、本計量装置（試作機）では、３つのいずれの動作モードにおいても、安定待ち期間Ｔ４の所要時間が０．４０秒に共通に設定され、排出期間Ｔ５の所要時間が０．４０秒に共通に設定されている。

ここで、標準モードが選択された場合には、例えば、大供給期間Ｔ１におけるカットゲート２，３の開度θ_Ｂを２９．３度とし、大供給期間Ｔ１に充填される第１所定重量値Ｗ１ａを９４５０ｇとし、大供給期間Ｔ１及び供給漸減期間Ｔ２に充填される第２所定重量値Ｗ２ａを２３７５０ｇとし、小供給期間Ｔ３におけるカットゲート２，３の開度θ_Ｓを１０．１度とし、カットゲート２，３を全閉する起点となる供給停止重量値Ｗ３ａを２４９００ｇとする。このような設定において、３０回連続計量した場合、大供給期間Ｔ１の平均所要時間が０．６９秒、供給漸減期間Ｔ２の平均所要時間が０．６７秒、小供給期間Ｔ３の平均所要時間が０．８６秒となり、供給動作時間（期間Ｔ１〜Ｔ３の平均所要時間の合計）は２．２２秒であった。これに安定待ち期間Ｔ４及び排出期間Ｔ５を加算した動作サイクルＴＣ１は３．０２秒となり、計量速度はおよそ毎時１１９２回となった。また、このときの計量ホッパＭｗへの供給量のばらつき（＝最大供給量−最小供給量）は、２５ｇであった。このことから、余裕をみても±１５〜２０ｇ程度の精度が可能になる。

また、高精度モードが選択された場合には、例えば、大供給期間Ｔ１におけるカットゲート２，３の開度θ_Ｂを２８．４度とし、大供給期間Ｔ１に充填される第１所定重量値Ｗ１ｂを１３０００ｇとし、大供給期間Ｔ１及び供給漸減期間Ｔ２に充填される第２所定重量値Ｗ２ｂを２１６００ｇとし、小供給期間Ｔ３におけるカットゲート２，３の開度θ_Ｓを８．６度とし、カットゲート２，３を全閉する起点となる供給停止重量値Ｗ３ｂを２４９００ｇとする。このような設定において、３０回連続計量した場合、大供給期間Ｔ１の平均所要時間が０．８９秒、供給漸減期間Ｔ２の平均所要時間が０．４０秒、小供給期間Ｔ３の平均所要時間が１．８８秒となり、供給動作時間は３．１７秒であった。これに安定待ち期間Ｔ４及び排出期間Ｔ５を加算した動作サイクルＴＣ２は３．９７秒となり、計量速度はおよそ毎時９０７回となった。また、このときの計量ホッパＭｗへの供給量のばらつき（＝最大供給量−最小供給量）は、１５ｇであった。このことから、余裕をみても±１０ｇ程度の精度が可能になる。

また、高速モードが選択された場合には、例えば、大供給期間Ｔ１におけるカットゲート２，３の開度θ_Ｂを３２．９度とし、大供給期間Ｔ１に充填される第１所定重量値Ｗ１ｃを１５０００ｇとし、大供給期間Ｔ１及び供給漸減期間Ｔ２に充填される第２所定重量値Ｗ２ｃを２３５００ｇとし、小供給期間Ｔ３におけるカットゲート２，３の開度θ_Ｓを９．０度とし、カットゲート２，３を全閉する起点となる供給停止重量値Ｗ３ｃを２４９００ｇとする。このような設定において、３０回連続計量した場合、大供給期間Ｔ１の平均所要時間が０．７２秒、供給漸減期間Ｔ２の平均所要時間が０．２０秒、小供給期間Ｔ３の平均所要時間が０．２０秒となり、供給動作時間は１．１２秒であった。これに安定待ち期間Ｔ４及び排出期間Ｔ５を加算した動作サイクルＴＣ３は１．９２秒となり、計量速度はおよそ毎時１８７５回となった。また、このときの計量ホッパＭｗへの供給量のばらつき（＝最大供給量−最小供給量）は、５０ｇであった。このことから、余裕をみても±３０ｇ程度の精度が可能になる。

なお、上記の各動作モードにおけるカットゲート２，３の開度θ_Ｂ，θ_Ｓ等の値は、一例であり、被計量物の性状等に応じて設定変更される。

以上のように、高精度モードでは、標準モードに比べて、小供給期間Ｔ３において、カットゲート２，３の開度θ_Ｓを小さくして供給口ＳＯの大きさをより小さくし、かつ小供給期間Ｔ３に費やす時間を長くすることにより、供給の最終段階における供給流量を小さくし、計量精度を向上させることができる。

また、高速モードでは、標準モードに比べて、大供給期間Ｔ１において、カットゲート２，３の開度θ_Ｂを大きくして供給口ＳＯの大きさをより大きくすることにより、供給動作時間（期間Ｔ１〜Ｔ３の平均所要時間の合計）を容易に短くでき、動作サイクルを短縮することができる。

すなわち、高精度モードでは、標準モードに比べて、計量精度は高いが、動作速度が遅くなり、高速モードでは、標準モードに比べて、動作速度は速いが、計量精度は劣る。

本実施形態では、同一品種の被計量物に対して３つの動作モードを有し、３つの動作モードのうちのいずれかを選択して動作させることができるので、同一品種の被計量物に対して、目標重量値が同じであっても能力が異なる動作を容易に行うことができる。例えば、通常、標準モードで動作させている場合に、処理速度を上げる必要が生じた場合には、高速モードで動作させればよい。また、計量精度を向上させたい場合には、高精度モードで動作させればよい。なお、本実施形態では、同一品種の被計量物に対して３つの動作モードを有するように構成したが、２つあるいは４つ以上の動作モードを有するように構成してもよく、複数（すなわち２つ以上）の動作モードを有するように構成すれば、使用者は、所望する動作モードを選択して動作させることが可能になる。

また、本実施形態では、操作器５２を用いて、計量装置の使用者が、複数の動作モードの中から所望する動作モードを択一的に選択できるようにしているので、所望する動作モードの選択が容易になる。

また、本実施形態では、カットゲート２に切欠き部２Ｃを設けることにより、供給装置Ｍｓから計量ホッパＭｗへの被計量物の供給の最終段階（小供給期間Ｔ３）における被計量物の供給流量を所望流量にすることが容易になる。また、切欠き部２Ｃを、筒体１の下端開口部１ａの幅（筒体１の内径）と略同じ幅から、カットゲート２の閉方向とは逆方向に向かうにつれて幅が狭くなるように形成することにより、一対のカットゲート２，３を大きく開いた状態から小さく開いた状態とする動作（例えば、供給漸減期間Ｔ２における動作）をスムーズに行うことができる。このためには、切欠き部２Ｃの最大幅（図２（ｄ）の矢印ｅ方向の最大寸法）を、筒体１の下端開口部１ａの幅（筒体１の内径）と同じ幅としてもよいし、それより若干小さくしてもよいし、若干大きくしてもよい。また、切欠き部２Ｃは、切欠いた部分（図２（ｄ）における破線のハッチング部分）が台形状になっているが、三角形状あるいは円弧状等になっていてもよい。

また、本実施形態では、使用者が操作器５２を操作して所望の目標重量値Ｗｔを設定することができる。そして、制御器５１では、設定される目標重量値Ｗｔと選択される動作モードとに応じて、パラメータを自己設定し、計量装置を制御するよう構成されている。すなわち、同じ動作モードが選択されたとしても、目標重量値Ｗｔが異なれば、異なるパラメータを用いて計量装置を制御する。用いるパラメータは、予め記憶されているパラメータの中から選択するようにしてもよいし、予め決められた演算式に基づいて算出するようにしてもよい。なお、制御器５１と操作器５２とは、一体化された機器（操作制御器）として構成されていてもよい。

また、本実施形態では、供給装置Ｍｓの開閉機構として、互いに逆方向に回動する２枚のカットゲート２，３を用いているが、従来、パッカースケールと呼ばれる計量装置では、１枚のカットゲートを用いたものが主流となっている。このような１枚のカットゲートの場合には、開動作時等の開閉動作時間を短くすることができず、供給装置Ｍｓから計量ホッパＭｗへ被計量物を供給するために要する１回の供給動作時間を短縮し、処理能力（処理速度）の向上を図る上で限界が生じていた。これに対し、本実施形態のように、互いに逆方向に回動する２枚のカットゲート２，３を用いることにより、１枚のカットゲートの場合に比べ、各カットゲート２，３の開閉動作距離が約１／２となり、開閉動作時間を短縮することができ、高速モードにおいて、１回の供給動作時間を短縮し、処理能力を約２倍あるいはそれ以上に向上させることが可能になる。

また、１枚のカットゲートの開度の調整のみによって充填量が目標重量値となるように制御する場合には、計量精度の向上を図る上で限界が生じていた。これに対し、本実施形態のように、２枚のカットゲート２，３の少なくとも一方に二次曲線状に流量を減少させるための切欠き部２Ｃを設けることにより、カットゲート２，３を開状態から短時間で閉状態に移行しても供給漸減効果が得られて高い計量精度を確保することができる。

以上のように、本実施形態では、互いに逆方向に回動する２枚のカットゲート２，３を用い、かつ、それらの少なくとも一方に二次曲線状に流量を減少させるための切欠き部２Ｃを設けることにより、処理能力及び計量精度の向上を図り、高能力化及び高精度化を実現することができる。

なお、本実施形態では、１個のロードセルで計量ホッパＭｗの側面を片持ち支持するように構成しているが、これに限られない。例えば、複数のロードセルで計量ホッパＭｗを吊り下げ支持するように構成してもよい。

また、本実施形態では、供給装置Ｍｓから排出される被計量物が、計量ホッパＭｗへ供給されるように構成したが、これに限られない。例えば、供給装置Ｍｓから排出される被計量物が、ファネルを介して袋へ供給されるように構成され、袋を支持してその袋に供給される被計量物の重量を計量する計量手段が設けられてあってもよい。

本発明は、同一品種の被計量物に対して、目標重量値が同じであっても能力が異なる動作を容易に行うことができる計量装置等として有用である。

Ｍｓ 供給装置
Ｍｗ 計量ホッパ
ＳＯ 供給口
１ 筒体
１ａ 筒体の下端の開口部
２，３ カットゲート
２Ｂ，３Ｂ カットゲートの底部
２Ｂｆ，３Ｂｆ カットゲートの閉方向の前端縁
２Ｃ 切欠き部
１２ａ，１２ｂ 計量ホッパの排出ゲート
１３ ロードセル
５１ 制御器
５２ 操作器
Ｔ１ 大供給期間
Ｔ２ 供給漸減期間
Ｔ３ 小供給期間

Claims (6)

1. 上下方向に立設され、内部に粉粒体からなる被計量物が充填される筒体と、前記筒体の下端の開口部の開閉に用いられ、開閉する際に互いに逆方向に回動する一対のカットゲートとを有し、前記一対のカットゲートを開いたときに前記筒体内に充填されている被計量物を、前記一対のカットゲートと前記開口部とによって画定される供給口から自重によって落下させるよう構成された供給手段と、
   前記供給手段から落下する被計量物が供給され、供給される被計量物の重量を計量する計量手段と、
   前記計量手段で計量される被計量物の重量に基づいて、予め設定された目標重量値分の被計量物が前記供給手段から前記計量手段へ供給されるように、前記一対のカットゲートの開閉動作を制御する制御器とを備え、
   前記制御器は、
   同一品種の被計量物に対して、前記供給手段から前記目標重量値分の被計量物を前記計量手段へ供給するための前記一対のカットゲートの開閉動作が異なる、第１モード及び第２モードを含む複数の動作モードを有し、その中から選択された動作モードに基づいて前記一対のカットゲートの開閉動作を制御し、
   前記第２モードが選択された場合には、前記第１モードが選択された場合に比べて、前記供給手段から前記目標重量値分の被計量物を前記計量手段へ供給するために、前記一対のカットゲートを開き始めてから閉じ終わるまでの時間である供給動作時間が短くなるように、前記一対のカットゲートの開閉動作を制御するように構成された、
   計量装置。
2. 前記制御器は、
   各々の前記動作モードが、
   前記供給手段から前記計量手段への被計量物の供給開始時において、前記供給手段の前記供給口の大きさが所定の第１の大きさとなるように前記一対のカットゲートを大きく開き、その状態を一時保持する大供給期間と、
   前記大供給期間に続いて、前記供給手段の前記供給口の大きさが前記第１の大きさからそれより小さい所定の第２の大きさとなるまで、前記計量手段で計量される被計量物の重量の増加に伴って前記一対のカットゲートを徐々に閉じる方向に動作させる供給漸減期間と、
   前記供給漸減期間に続いて、前記供給手段の前記供給口の大きさが前記第２の大きさとなる前記一対のカットゲートを小さく開いた状態を一時保持し、前記計量手段で計量される被計量物の重量が前記目標重量値よりも小さい所定の供給停止重量値と一致したときに前記一対のカットゲートを閉じる小供給期間と
   を有するように前記一対のカットゲートの開閉動作を制御し、
   前記第２モードが選択された場合には、前記第１モードが選択された場合に比べて、前記大供給期間のときの前記供給口の大きさが大きくなるように、前記一対のカットゲートの開閉動作を制御するように構成された、
   請求項１に記載の計量装置。
3. 前記制御器は、
   前記複数の動作モードに第３モードを含み、前記第３モードが選択された場合には、前記第１モードが選択された場合に比べて、前記小供給期間のときの前記供給口の大きさを小さくし、かつ、前記小供給期間に費やす時間が長くなるように、前記一対のカットゲートの開閉動作を制御するように構成された、請求項２に記載の計量装置。
4. 前記一対のうちの少なくとも一方のカットゲートの閉方向の前端縁に、前記前端縁から前記閉方向とは逆方向に向かうにつれて幅が狭くなるように形成された切欠き部が設けられた、
   請求項１〜３のいずれかに記載の計量装置。
5. 前記切欠き部は、前記筒体の下端の開口部の前記閉方向と直交する方向の幅と略同じ幅から前記閉方向とは逆方向に向かうにつれて幅が狭くなるように形成された、
   請求項４に記載の計量装置。
6. 前記複数の動作モードを択一的に選択する操作を行うためのモード選択操作手段をさらに備え、
   前記制御器は、前記モード選択操作手段で選択された動作モードに基づいて、前記カットゲートの開閉動作を制御するように構成された、
   請求項１〜３のいずれかに記載の計量装置。

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