JP5985832B2 - 固体集合体の計量装置 - Google Patents

Description

本発明は固体の集合体の計量装置に係り、特に容積によって計量を行う固体の集合体の計量装置に関するものである。

計量装置には、容積を指標として被計量物を計量するものがある。この種の装置としては特許文献１に示す「粉粒体用の容積式フィーダ及び粉粒体組合せ秤」（以下、従来装置という。）がある。この従来装置は粉粒体が収容される原料供給上側ホッパの投入口の下側に可動秤量升が設けられている。可動秤量升の下面には板状の固定部が設けられ、可動秤量升は固定部の上面に摺接した状態でスライド可能である。可動秤量升には貫通穴から成る升部が設けられており、また固定部には排出穴が形成され、可動秤量升は升部が上側ホッパの投入口に対向する位置と、排出穴に対向する位置との間でスライドする。升部が投入口に対向すると粉粒体が升部に落下して入り、升部が排出穴に対向する位置にくると升部内の粉粒体が落下して、排出穴を通りシュートへ落ちる。
上記のように従来装置では、升部の容積を指標として粉粒体を計量している。

特開２００３−１３９６０５号公報

しかしながら、上記従来装置では升部に上側ホッパの投入口が対向しており、上側ホッパに収容された粉粒体の重量が升部に直接掛かることになる。従って、上側ホッパ内の粉粒体が多い場合には、升部に収容された粉粒体に大きな圧力が掛かり粉粒体の密度が高くなり、上側ホッパ内の粉粒体が少ない場合には、升部に収容された粉粒体に掛かる圧力が小さく、粉粒体の密度が低くなる。このため一定の容積の升部に入っている粉粒体の重量に差が生じてしまうことになり、粉粒体を正確に計量することができないという問題はある。なお、これは粉粒体に限らず、小片状、棒状等の固体を含む固体集合体を計量する場合においても同様である。

本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、上側ホッパの投入口から落下して升部に収容された固体集合体の密度が一定で、常に正確な容積による計量が可能な固体集合体の計量装置の提供を、その目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、被計量物としての固体集合体を収容する収容部と、前記収容部の下端に設けられた投入口と、前記投入口から排出された固体集合体が流入する、容積変更可能な計量升と、前記計量升内の固体集合体が落下するシュートを備え、前記計量升を前記固体集合体によって満たし、前記計量升の容積を指標として計量を行う固体集合体の計量装置において、前記収容部及び前記投入口を複数組備えると共に、秤部として、前記複数の投入口に各別に接続された複数の貫通穴を有するカバー板と、前記シュートに共に対向する複数の貫通穴を有する固定ベースと、前記カバー板と前記固定ベースとの間でスライド移動可能に設けられ、前記カバー板の複数の貫通穴および前記固定ベースの複数の貫通穴に各別に対応する複数の貫通穴を有するスライド板とで構成されたものを備え、前記スライド板の複数の貫通穴が複数の計量升として利用されており、固体集合体の流入時には、前記スライド板の複数の貫通穴が前記カバー板の複数の貫通穴に各別に同時に対向し、固体集合体の落下時には、前記スライド板の複数の貫通穴が前記固定ベースの複数の貫通穴に各別に同時に対向し、更に、前記複数の収容部には収容された固体集合体の高さ位置が所定値以下か否かを、各収容部に取り付けられたレベルセンサの高さ位置との比較により検出する検出手段と、前記レベルセンサの高さ位置の変更手段と、前記検出手段によって検出された固体集合体の高さ位置が所定値以下になったことを報知する報知手段とをそれぞれ備えたことを特徴とする固体集合体の計量装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した固体集合体の計量装置において、スライド板の複数の貫通穴にはそれぞれ調節板が各別に進退可能に摺接され、前記貫通穴の先端側の内側面と前記調節板の先端部との間に形成され、前記調節板の進退により変更する隙間が容量変更可能な計量升を構成していることを特徴とする固体集合体の計量装置である。

本発明の固体集合体の計量装置によれば、升部に収容された固体集合体の密度を一定することができて、常に正確な容積による計量が可能となる。

本発明の実施の形態に係る固体集合体の計量装置の正面図である。 図１の固体集合体の計量装置のレベルセンサの取付機構を説明するための上側ホッパの斜視図である。 図１の固体集合体の計量装置のレベルセンサの取付機構の斜視図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図１の固体集合体の計量装置に備えられる秤部の分解斜視図である。 図５の秤部を構成するスライド板の平面図である。 図５の秤部による計量動作を説明するための平面図である。 図５の秤部による計量動作を説明するための側面図である。 図１の固体集合体の計量装置の上側ホッパ、下側ホッパ、秤部とその周辺部の縦断面図である。 図５の秤部による計量動作を説明するための平面図である。 図５の秤部による計量動作を説明するための側面図である。 図１の固体集合体の計量装置によって計量される原料、当該原料が充填されたティーバッグの斜視図である。

本発明の実施の形態に係る固体集合体の計量装置１を図面にしたがって説明する。
固体集合体の計量装置１は図１２に示すティーバッグＴに充填される四種類の固体集合体としての複数種類の原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を計量するものであり、これらの原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は一つのティーバッグＴにそれぞれ異なる重量で充填される。原料ｔ１は小径の粒体で、ｔ２は粉体、ｔ３は大径の粒体で、ｔ４は棒状体であり、いずれも固体の集合体である。
符号３は箱状の本体を示し、この本体の上面には支持台５が設けられている。支持台５はベース板７、ベース板７上の一端よりに立設する２本の支柱９、支柱９に片持ち支持される天板１１とから構成されており、正面視コの字状を為している。

天板１１には４つの上側ホッパ１３、１５、１７、１９が備えられている。これら上側ホッパ１３、１５、１７、１９は下方へいくに従って細く絞られており、上側ホッパ１３、１５、１７、１９の下端は角筒部２１が形成されている。角筒部２１は天板１１の開口を貫通して、天板１１の下面から突出している。角筒部２１の下端、すなわち上側ホッパ１３、１５、１７、１９の下端には、投入口１３ａ、１５ａ、１７ａ、１９ａが形成されている。

上側ホッパ１３、１５、１７、１９の前板１３ｂ、１５ｂ、１７ｂ、１９ｂには検知手段としてのレベルセンサ２３が位置変更手段としての取付機構２５を介して取り付けられている。レベルセンサ２３は外側ケース部２３ａと内側ケース部２３ｂが短寸法の連結丸棒部２３ｃを介して連結されて構成されている。レベルセンサ２３は原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の静電気を検出して、所定レベルに原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４があるか否かを検出する。
レベルセンサ２３を前板１３ｂ、１５ｂ、１７ｂ、１９ｂにそれぞれ取り付けている取付機構２５、２７、２９、３１はほぼ同様の構造であるので、図２に示す前板１３ｂにレベルセンサ２３を取り付けている取付機構２５を代表例として説明し、他の取付機構２７、２９、３１については取付機構２５と同様の部材に取付機構２５の説明で用いた符号と同じ符号を付して説明を省略する。

前板１３ｂには上下方向に延びる長穴３３が形成されている。前板１３ｂの裏面（内面）には、長穴３３を左右から挟む位置にガイド３５、３７が固定されている。ガイド３５、３７には上下方向へ延びる溝３９、４１がそれぞれ形成されており、溝３９と溝４１は互いに対向している。
符号４３は可動板を示し、この可動板４３は長穴３３の長さの３倍程度の長さに設定されている。可動板４３は溝３９、４１に上下動自在に支持されており、長穴３３を閉鎖している。可動板４３にはレベルセンサ２３の連結丸棒部２３ｃが貫通して固定されており、外側ケース部２３ａが上側ホッパ１３の外側に位置し、内側ケース部２３ｂが上側ホッパ１３の内部に位置している。

なお、可動板４３を任意の位置で固定する図示しない固定機構が設けられている。この固定機構は前板１３ｂに形成されたねじ穴と、このねじ穴に螺合された押ねじとから構成され、押ねじの先端部は可動板４３に圧接する。可動板４３をスライドさせるときは押ねじを緩め、その先端部を可動板４３から離間させ、可動板４３の位置が決まったところで、押ねじを締めて、その先端部を可動板４３に圧接させ可動板４３を固定する。

ベース板７上には秤部４５が設けられている。この秤部４５の詳細な構成について説明する。
符号４７は固定ベースを示し、この固定ベース４７は上面の両端部にガイド凸部４８が形成されている。また、固定ベース４７には４つの矩形の貫通穴４９、５１、５３、５５が形成されている。
固定ベース４７上にはスライド板５７が一対のガイド凸部４８の間に備えられており、スライド板５７は固定ベース４７上にてスライドできるようになっている。スライド板５７には４つの矩形の貫通穴５９、６１、６３、６５が形成されている。スライド板５７の長手方向の一端部には切欠き６７が形成されている。スライド板５７は図示しない駆動機構によってスライドさせられるようになっている。

このスライド板５７には切欠き６７の端面と貫通穴５９、６１、６３、６５の内側面とを連通させる４つの挿通穴５８が形成されている（図６参照）。
更に、スライド板５７には切欠き６７の開口を閉鎖するように取付けバー６９が取り付けられており、取付けバー６９には４つ挿通穴７１が形成されている（図６参照）。挿通穴７１は挿通穴５８に対向している。

符号７３は円柱状の雌ねじブロックを示し、この雌ねじブロック７３の中心には雌ねじ穴７５が形成されている。この雌ねじ穴７５は雌ねじブロック７３を貫通している。
符号７７は調節板を示し、この調節板７７は貫通穴５９、６１、６３、６５より短い寸法に形成され、これら貫通穴５９、６１、６３、６５の内側面に摺接する状態に収容されている。調節板７７の先端部と貫通穴５９、６１、６３、６５の先端側の内側面との間には隙間が形成され、この隙間によって計量升５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａが構成される。

符号７９は雄ねじシャフトを示し、この雄ねじシャフト７９は取付けバー６９の挿通穴７１から挿入され、切欠き６７に配置された雌ねじブロック７３の雌ねじ７５穴に螺合し、スライド板５７の挿通穴５８を通って突出しており、この突出部分に調節板７７の基端部が固定されている。なお、雄ねじシャフト７９の基端部にはプラスチック製のボール体８０が固定されている。

符号８１はカバー板を示し、このカバー板８１には４つの矩形の貫通穴８３、８５、８７、８９が形成されている。カバー板８１は固定ベース４７に固定され、スライド板５７の一部を上方から覆っている。
なお、計量升５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａの容積を変更する場合には、雌ねじブロック７３を回し、調節板７７を進行後退させる。

カバー板８１には４つの下側ホッパ９１、９３、９５、９７が取り付けられており、この下側ホッパ９１、９３、９５、９７の投入口９１ａ、９３ａ、９５ａ、９７ａは貫通穴８３、８５、８７、８９にそれぞれ接続されている。
また、下側ホッパ９１、９３、９５、９７のそれぞれの角筒部２１が上側開口９１ｂ、９３ｂ、９５ｂ、９７ｂへ入り込んでおり、投入口１３ａ、１５ａ、１７ａ、１９ａは上側開口９１ｂ、９３ｂ、９５ｂ、９７ｂ内にそれぞれ配置されている。

秤部４５の下面にはシュート９９が取り付けられており、このシュート９９は固定ベース４７の貫通穴４９、５１、５３、５５に対向している。
本体３には操作部１０１が設けられ、報知手段としての４つのランプ１０３、１０５、１０７、１０９が配置されている。ランプ１０３、１０５、１０７、１０９は図示しない制御手段を介して４つのレベルセンサ２３にそれぞれ接続されている。

次に、この固体集合体の計量装置の使用方法について説明する。
上側ホッパ１３、１５、１７、１９と下側ホッパ９１、９３、９５、９７には、原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４がそれぞれ収容されている。
スライド板５７の計量升５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａがカバー板８１の貫通穴８３、８５、８７、８９に対向すると、下側ホッパ９１、９３、９５、９７内の原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４が計量升５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａに流入する（図７、図８、図９参照、図８、図９では下側ホッパ９１、計量升５９ａを代表例として示す。）。

計量升５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａに流入した原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４には、上側ホッパ１３、１５、１７、１９と下側ホッパ９１、９３、９５、９７に収容された原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の荷重が掛かった状態となっている。
従って、計量升５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａ内の原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４には上側ホッパ１３、１５、１７、１９と下側ホッパ９１、９３、９５、９７に収容された原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の量に応じた荷重が掛かることになる（図９参照）。

また、四種類の固体集合体としての原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は比重がそれぞれ異なる。即ち、原料ｔ１、ｔ４、ｔ２、ｔ３の順で比重が大きい。従って、計量升５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａ内の原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に対し、等しい荷重が掛かるようにするためには、上側ホッパ１３、１５、１７、１９内の原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の量をｔ１、ｔ４、ｔ２、ｔ３の順で少なくする必要がある。

そこで、図１に示すようにレベルセンサ２３の配置位置を上側ホッパ１３、１９、１５、１７の順で低くする。レベルセンサ２３は前述したように取付機構２５、２７、２９、３１を介して上側ホッパ１３、１５、１７、１９に取り付けられており、前述のように可動板４３を上下方向にスライドさせることによって高さ位置を変更することが可能であり、且つ図示しない固定機構によって所定の位置で固定することができる。そこで、レベルセンサ２３の高さ位置を上記のように調節し、その位置で可動板４３を固定する。

レベルセンサ２３は上側ホッパ１３、１５、１７、１９内の原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の高さ位置をそれぞれ検出し、その高さ位置がレベルセンサ２３の位置より下がると、すなわち原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の量が所定値以下になるとランプ１０３、１０５、１０７、１０９が点灯する。例えばランプ１０３が点灯した場合には、ランプ１０３が消灯するまでオペレータが上側ホッパ１３に原料ｔ１を供給する。これにより上側ホッパ１３内に原料ｔ１の高さ（量）はほぼ一定に保たれることになり、計量升５９ａ内の原料ｔ１に掛かる荷重が一定になって、計量升５９ａ内の原料ｔ１の密度を一定にすることができる。従って、計量升５９ａによる容積による計量を常に正確に行うことが可能となる。

上側ホッパ１５、１７、１９に備えられているレベルセンサ２３も上側ホッパ１３のレベルセンサ２３と同様に上側ホッパ１５、１７、１９内の原料ｔ２、ｔ３、ｔ４の高さ位置がレベルセンサ２３の位置より下がると、ランプ１０５、１０７、１０９が点灯するので、ランプ１０５、１０７、１０９が消灯するまでオペレータが上側ホッパ１５、１７、１９に原料ｔ２、ｔ３、ｔ４を供給する。これにより上側ホッパ１５、１７、１９内に原料ｔ２、ｔ３、ｔ４の高さ（量）はほぼ一定に保たれることになり、計量升６１ａ、６３ａ、６５ａ内の原料ｔ２、ｔ３、ｔ４に掛かる荷重が一定になって、計量升６１ａ、６３ａ、６５ａ内の原料ｔ２、ｔ３、ｔ４の密度を一定にすることができる。従って、計量升６１ａ、６３ａ、６５ａによる容積による計量を常に正確に行うことが可能となる。

次に、図１０、図１１に示すように、スライド板５７が同図において右方向へスライドし、計量升５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａが貫通穴４９、５１、５３、５５に対向する（図１１では下側ホッパ９１、計量升５９ａを代表例として示す。）。すると、計量升５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａ内の原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４が落下し、貫通穴４９、５１、５３、５５を通ってシュート９９から図示しない包装材内へ落下する。そして、この包装材がシールされ原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４が充填された図１２に示したティーバッグＴが製造される。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、上記実施の形態で、報知手段としてランプを示したが、ブザー等、音による報知する装置を用いてもよく、これらを併用してもよい。
上記実施の形態では、ランプ１０３、１０５、１０７、１０９が消灯するまでオペレータが上側ホッパ１３、１５、１７、１９に原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を供給する構成としたが、オペレータではなく、自動供給装置によって原料ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を上側ホッパ１３、１５、１７、１９に供給する構成としてもよい。
また、固体集合体として茶の原料を示したが、本発明はこれに限定されず、茶以外の食品、合成樹脂材料等、他の物を計量する場合にも適用することができる。
更に、固体集合体の種類は上記した４種類に限定されず、１種類以上であれば何種類であってもよい。

本発明の固体集合体の計量装置は食品、その他の物を計量装置の製造業において利用可能性を有する。

１…固体集合体の計量装置 ３…本体 ５…支持台
７…ベース板 ９…支柱 １１…天板
１３、１５、１７、１９…上側ホッパ
１３ａ、１５ａ、１７ａ、１９ａ…上側ホッパの投入口
１３ｂ、１５ｂ、１７ｂ、１９ｂ…上側ホッパの前板
２１…角筒部 ２３…レベルセンサ
２３ａ…外側ケース部 ２３ｂ…内側ケース部 ２３ｃ…連結丸棒部
２５、２７、２９、３１…取付機構 ３３…長穴
３５、３７…ガイド ３９、４１…溝
４３…可動板 ４５…秤部 ４７…固定ベース
４８…ガイド凸部 ４９、５１、５３、５５…固定ベースの貫通穴
５７…スライド板 ５８…挿通穴
５９、６１、６３、６５…スライド板の貫通穴
６７…切欠き ６９…取付けバー ７１…挿通穴
７３…雌ねじブロック ７５…雌ねじ穴 ７７…調節板
５９ａ、６１ａ、６３ａ、６５ａ…計量升
７９…雄ねじシャフト ８０…ボール体
８１…カバー板 ８３、８５、８７、８９…カバー板の貫通穴
９１、９３、９５、９７…下側ホッパ
９１ａ、９３ａ、９５ａ、９７ａ…下側ホッパの投入口
９１ｂ、９３ｂ、９５ｂ、９７ｂ…下側ホッパの上側開口
９９…シュート １０３、１０５、１０７、１０９…ランプ
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４…原料 Ｔ…ティーバッグ

Claims (2)

1. 被計量物としての固体集合体を収容する収容部と、前記収容部の下端に設けられた投入口と、前記投入口から排出された固体集合体が流入する、容積変更可能な計量升と、前記計量升内の固体集合体が落下するシュートを備え、前記計量升を前記固体集合体によって満たし、前記計量升の容積を指標として計量を行う固体集合体の計量装置において、
   前記収容部及び前記投入口を複数組備えると共に、
   秤部として、前記複数の投入口に各別に接続された複数の貫通穴を有するカバー板と、前記シュートに共に対向する複数の貫通穴を有する固定ベースと、前記カバー板と前記固定ベースとの間でスライド移動可能に設けられ、前記カバー板の複数の貫通穴および前記固定ベースの複数の貫通穴に各別に対応する複数の貫通穴を有するスライド板とで構成されたものを備え、前記スライド板の複数の貫通穴が複数の計量升として利用されており、
   固体集合体の流入時には、前記スライド板の複数の貫通穴が前記カバー板の複数の貫通穴に各別に同時に対向し、
   固体集合体の落下時には、前記スライド板の複数の貫通穴が前記固定ベースの複数の貫通穴に各別に同時に対向し、
   更に、前記複数の収容部には収容された固体集合体の高さ位置が所定値以下か否かを、各収容部に取り付けられたレベルセンサの高さ位置との比較により検出する検出手段と、前記レベルセンサの高さ位置の変更手段と、前記検出手段によって検出された固体集合体の高さ位置が所定値以下になったことを報知する報知手段とをそれぞれ備えたことを特徴とする固体集合体の計量装置。
2. 請求項１に記載した固体集合体の計量装置において、
   スライド板の複数の貫通穴にはそれぞれ調節板が各別に進退可能に摺接され、前記貫通穴の先端側の内側面と前記調節板の先端部との間に形成され、前記調節板の進退により変更する隙間が容量変更可能な計量升を構成していることを特徴とする固体集合体の計量装置。

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