JP6109658B2 - 計量装置 - Google Patents

Description

本発明は計量装置に関する。特に、本発明は、粉体（洗剤、肥料等）、粒体（樹脂ペレット、穀物、飼料等）の被計量物を所定の目標重量に調整するとともに、袋等の包装機（供給先）に充填する計量装置に関する。

製品の軽量化や射出成型器による製品の量産容易化の点等から、金属代替用のエンジニアリングプラスチックと呼ばれる樹脂の需要が増えている。そして、この樹脂成型加工原料となる樹脂ペレットを効率良く目標重量にひとまとめにして袋詰めするのに、従来からパッカースケールが使用されている。

このパッカースケールは、粉体（洗剤、肥料等）、粒体（樹脂ペレット、穀物、飼料等）の被計量物を所定の目標重量に調整するとともに、袋等へ被計量物を詰め込む包装機（供給先）に、被計量物を充填する自動計量装置の一種である。パッカースケールは、一般に、投入カットゲート、ホッパ、ホッパゲート、ロードセルおよびアクチュエータ等の各種機器により構成されるが、その使用目的に合わせて、様々な方式のパッカースケールがすでに提案されている。

例えば、カットゲートの開時間制御によるタイマー充填を用いて、ホッパに被計量物を供給する技術が知られている（特許文献１、２参照）。この技術では、自然落下によりホッパに供給される被計量物の量をカットゲートの開時間を制御することにより調整することができる、本明細書では、このようなホッパへの被計量物への投入方式を、自然落下式カットゲート方式と称する。

また、ホッパへの被計量物の大投入と、容積比率（例えば、１：２：４：８）が異なる複数の補充投入の組合せとによって、被計量物の計量の高速化や高精度化を意図した装置が提案されている（特許文献３、４、５参照）。この装置では、目標重量よりも小さく、かつ目標重量に近い重量（例えば約９０パーセント）の被計量物を貯留できる容量を有する大投入貯槽と、この大投入貯槽によって投入された大投入（ボリューム投入）の、目標重量に対する不足分を補うために用いられる、容積比率が異なる複数の加算貯槽とを備えている。そして、大投入貯槽に投入された被計量物の重量の、目標重量に対する不足重量を求め、この不足重量に最も近くなる加算貯槽の組合せを選択する。

また、より正確な計量を行うために、不足重量分の被計量物を小計量ホッパからロスインウエイト式計量（ロスイン計量）を行なって排出し、これによって定量計量を行う定量秤も開発されている。なお、ロスイン計量とは、小計量ホッパ内の被計量物重量を常時監視しておき、初期重量から設定された重量だけ減少したときに、小計量ホッパからの被計量物の排出を停止させる計量方式である。

特開昭６０−８２８１８号公報 特開昭６２−１１９４１３号公報 特開平８−２７８１８９号公報 特開２００４−１２５４２２号公報 特開昭６２−９２２６号公報

ところで、被計量物が粉体または軟質粒体など流れの悪いもの、あるいは針状形状またはゴムチップなどの歪な形状の場合、上述した自然落下式カットゲート方式では効率的に計量ホッパに被計量物を送り出しすることができないことがある。このような場合、スクリューフィーダなど他の機構による供給方式を採用する方が好適となることがある。

このような供給方式を採用する場合、自然落下式カットゲート方式よりも、ホッパへの被計量物の供給時間が増大してしまうという問題が生じる。このため、パッカースケールが、所定重量の被計量物を包装機等の排出先に排出することができる単位時間あたりの能力が低下することとなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、所定重量の被計量物を排出先に排出するまでにかかる時間を短縮することができる計量装置を提供することを目的とする。

本発明に係る計量装置は、上記した課題を解決するために、目標重量未満の被計量物が供給され、この被計量物の重量を計量し、計量後の被計量物を排出する大投入計量ホッパと、異なる比率となるように重量が調整された被計量物がそれぞれ供給され、前記大投入計量ホッパにより計量された被計量物の重量と目標重量との差に最も近い重量となる組合せ対象から前記被計量物を排出する複数の中投入計量ホッパと、前記大投入計量ホッパおよび前記複数の中投入計量ホッパのうち、少なくとも１つの計量ホッパの上方に配置され、被計量物を一時保持するとともに所定のタイミングで該計量ホッパに供給する供給ホッパと、を備え、前記供給ホッパは、下方に配置された前記計量ホッパにて被計量物の計量処理が行なわれている間に、新たな計量対象となる被計量物の供給を受ける。

上記した構成によると、大投入計量ホッパ、複数の中投入計量ホッパを備え、これらの計量ホッパから目標重量となる被計量物を排出する計量装置において、これら計量ホッパのうちの少なくとも１つの計量ホッパの上方に供給ホッパをさらに備えている。

また、前記供給ホッパは、下方に配置された前記計量ホッパにて被計量物の計量処理が行なわれている間に、新たな計量対象となる被計量物の供給を受けることができる。すなわち、計量ホッパにおける被計量物の計量処理が終了しないうちに、新たな計量対象となる被計量物の供給を開始することができる。

このように、被計量物の供給と被計量物の計量処理とをオーバーラップさせて行なうことができるため、被計量物の供給を受け、計量、排出するまでの一連の処理にかかる時間を短くすることができる。

よって、本発明に係る計量装置は、所定重量の被計量物を排出先に排出するまでにかかる時間を短縮することができるという効果を奏する。

本発明に係る計量装置は、上記した構成において、前記供給ホッパは、前記大投入計量ホッパおよび前記複数の中投入計量ホッパのうち、供給される被計量物の性状に起因して該被計量物の供給にかかる時間が長くなる計量ホッパの上方に配置されるように構成されていてもよい。

上記した構成によると、供給ホッパが、被計量物の性状に起因して該被計量物の供給にかかる時間が長くなる計量ホッパの上方に備えられる。このため、計量ホッパへの被計量物の供給に時間がかかる場合であっても、被計量物の計量処理を計量ホッパで実施している間に、次に計量を行なう被計量物を供給ホッパに供給しておくことができるため、計量ホッパへの被計量物の供給を効率よく行なうことができる。

このように、本発明に係る計量装置は、被計量物の性状に起因して被計量物の供給に大きな時間を要する計量ホッパにおいて、該被計量物の供給の効率化を図ることができる。このため、複数の計量ホッパの中に被計量物の供給にかかる時間が長くなる計量ホッパが存在するために、被計量物の計量から排出までの一連の作業にかかる時間が長くなってしまうという問題を改善することができる。

本発明に係る計量装置は、上記した構成において、前記大投入計量ホッパおよび中投入計量ホッパそれぞれに対応して設けられ、所定量の被計量物を供給する定量容量型供給装置を備えるように構成されていてもよい。

ここで、定量容量型供給装置は、所望量の被計量物を供給することができる装置であって、例えば、スクリューフィーダ、オーガ式フィーダ、ロータリーフィーダ、サークルフィーダ、および電磁フィーダ等によって実現することができる。

定量容量型供給装置によって被計量物を供給する構成では、例えば、被計量物の自重によって自然落下で供給される構成と比較して被計量物を供給するための時間が大きくなる。また、この時間は、供給する被計量物の見かけ比重が小さくなるほどに長くなる傾向がある。このため、大投入計量ホッパおよび複数の中投入計量ホッパのいずれかにおいて被計量物の供給に大きな時間を要するために、所定重量の被計量物を排出先に排出するまでにかかる時間が大きくなってしまうという問題が生じる場合がある。このような場合、被計量物の供給に大きな時間を要する計量ホッパの上方に供給ホッパを備えることでこの問題を解決することができる。

本発明に係る計量装置は、上記した構成において、前記定量容量型供給装置がスクリューフィーダであってもよい。

上記した構成によると、定量容量型供給装置としてスクリューフィーダを備え、該スクリューフィーダによって被計量物の供給が行われる構成である。このため、例えば被計量物の種類によって、該被計量物の自重による自然落下を利用して供給する方式では効率よく供給できないような場合であっても、所定重量の被計量物を供給することができる。

また、本発明に係る計量装置では、このスクリューフィーダから供給された被計量物を供給ホッパで受けることができる。このため、このように被計量物を供給ホッパで受けることができるため、被計量物の供給と被計量物の計量処理とをオーバーラップさせて行なうことができる。それ故、スクリューフィーダで供給することで所定重量の被計量物の供給に時間がかかってしまい、結果として被計量物の供給を受け、計量、排出するまでの一連の処理に大きな時間がかかってしまう場合であっても、その一連の処理にかかる時間を短くすることができる。

本発明に係る計量装置は、上記した構成において、前記目標重量と、前記大投入計量ホッパおよび前記中投入計量ホッパから排出される被計量物の重量との差を補うために、ロスイン計量を行いながら前記被計量物を排出するロスインホッパを備えるように構成してもよい。

ここで、ロスイン計量とは、ロスインホッパ内の被計量物重量を常時監視しておき、初期重量から設定された重量だけ減少したときに、このロスインホッパからの被計量物の排出を停止させる計量方式である。

上記した構成によると、ロスインホッパを備えるため、目標重量と、大投入計量ホッパおよび中投入計量ホッパから排出される被計量物の重量との差を補うことができ、精度よく目標重量の被計量物を排出することができる。

本発明に係る計量装置は、上記した構成において、前記計量処理には、前記計量ホッパへの被計量物の供給後に、該被計量物の供給に起因して生じた該計量ホッパでの振動が収束するまで、供給されたこの被計量物の計量が実施されない期間を含んでいてもよい。

本発明に係る計量装置は、以上に説明したように構成され、所定重量の被計量物を排出先に排出するまでにかかる時間を短縮することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るパッカースケールの一例を示した図である。 図１に示すパッカースケールを左方から見たときの第１中投入計量部、第２中投入計量部、および第３中投入計量部の配置関係の一例を示す図である。 図１に示すパッカースケールを右方から見たときの第４中投入計量部、および小投入計量部の配置関係の一例を示す図である。 図１のパッカースケールの制御系の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るパッカースケールによる被計量物の投入、計量および排出のタイミングの一例を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態に係るパッカースケールの大投入計量部における被計量物の投入、計量および排出のタイミングの一例を示すタイムチャートである。同図（ａ）は、本発明の実施形態に係る大投入計量部における被計量物の投入、計量および排出に係る一連の処理を示し、同図（ｂ）は、大投入供給ホッパを備えない大投入計量部における被計量物の投入、計量および排出に係る一連の処理を示す。 本発明の実施形態に係るパッカースケールの一例を示した図である。 図７に示すパッカースケールを左方から見たときの第１中投入計量部、第２中投入計量部、第３中投入計量部、および第５中投入計量部の配置関係の一例を示す図である。 図７に示すパッカースケールを右方から見たときの第４中投入計量部、第６中投入計量部、および第７中投入計量部の配置関係の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態による計量装置の具体的な構成例について、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対応する部材については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

また、以下の具体的な説明は、計量装置の特徴を例示しているに過ぎない。例えば、計量装置を特定した用語と同じ用語或いは相当する用語に適宜の参照符号を付して以下の具体例を説明する場合、当該具体的な構成要素は、これに対応する上記計量装置の構成要素の一例である。よって、計量装置の特徴は、以下の具体的な説明によって限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態に係るパッカースケール（計量装置）１００は、包装機への被計量物（例えば、粉体）の大投入（多量投入）が行われる大投入計量部１０と、包装機への被計量物の中投入（中量投入）が行われる中投入計量部５０（５０Ａ〜５０Ｄ）と、包装機への被計量物の小投入（少量投入）が行われる小投入計量部３０と、を備える。

なお、図１では、パッカースケール１００の小投入計量部３０の構成を理解し易くする趣旨で、パッカースケール１００の右側に配置されている中投入計量部５０の構成要素（図３に示す第４中投入計量部５０Ｄ）の図示を省略している。また、説明の便宜上、図１において、被計量物が、大投入計量部１０の途中（鉛直高さＨ）から中投入計量部５０および小投入計量部３０それぞれに被計量物が振り分けられる方向を「左右方向」としている。そして、中投入計量部５０の主要部が配置されている側を「左」、小投入計量部３０が配置されている側を「右」としている。また、パッカースケール１００では、「上方」（図示せず）から「下方」（図示せず）、すなわち鉛直方向、下向きに重力が作用しているものとする。また、上述した左右方向と垂直をなし、かつ鉛直方向と垂直をなす方向を前後方向（図１の紙面の手前側を「前」、奥側を「後」）として示している。

（大投入計量部の構成）
まず、本実施形態のパッカースケール１００が備える大投入計量部１０の構成について図１を参照しながら説明する。

図１に示すように大投入計量部１０は、鉛直方向に立設するサービスホッパ２０と、サービスホッパ２０の下方に配された大投入供給ホッパ（供給ホッパ）２２と、この大投入供給ホッパ２２の下方に配された大投入計量ホッパ２１と、を備える。

サービスホッパ２０は、パッカースケール１００の中央部に配され、供給部２０Ａと排出部２０Ｂとを備えてなる構成である。供給部２０Ａの上端部１１には、被計量物供給用の供給口（不図示）が形成されており、この供給口を介して被計量物が、サービスホッパ２０内に投入される。

一方、排出部２０Ｂには、大投入スクリューフィーダ（定量容量型供給装置）１４が備えられており、この大投入スクリューフィーダ１４によって所定重量の被計量物（目標重量（ＭＴ）未満の被計量物）が送出される。そして、送出された被計量物は、排出部２０Ｂの下端部に形成された被計量物排出用の排出口（図示せず）を介して、大投入供給ホッパ２２内に供給される。

大投入スクリューフィーダ１４は、サービスホッパ２０内に投入された被計量物を螺旋型のスクリューを回転させて送るものである。スクリューの螺旋の径、螺旋の巻きピッチ等を変更することで被計量物の送り量を調整することができる。さらに、スクリューの回転数及び回転速度を調整することで所定重量の被計量物を所定の時間内に送出することができる。

なお、自然落下式カットゲート方式では効率よく所望の量の被計量物を下方に位置する計量ホッパ等に送出することができない場合であっても、大投入スクリューフィーダ１４を用いることにより、好適に所望量の被計量物を送出することができる。ただし、大投入スクリューフィーダ１４により被計量物を供給する構成は、自然落下式カットゲート方式により被計量物を供給する構成に比べて、この被計量物を送り出す速度が遅くなってしまう。このため、パッカースケール１００の被計量物の計量から包装機への排出までの１サイクル（計量サイクル）の処理が遅くなってしまい、能力が低下してしまう。そこで、本実施形態では、詳細は後述するが、例えば大投入供給ホッパ２２を用いて、パッカースケール１００の処理能力の低下を防ぐように工夫されている。

排出部２０Ｂの下方に設けられた大投入供給ホッパ２２は、大投入計量スクリューフィーダ１４から送出された被計量物を受け取り、一時保持するものである。大投入供給ホッパ２２は、大投入供給ホッパ本体２２Ａと大投入供給ホッパゲート１６Ａ、１６Ｂとを備え、サービスホッパ２０から供給された被計量物を一時保持し、その下方に配置された大投入計量ホッパ２１へ供給する。

大投入供給ホッパゲート１６Ａ、１６Ｂはそれぞれ、公知のトグル機構を備えるリンク部を用いて左右にスイング移動可能に構成され、リンク部が、ロータリアクチュエータ１５の駆動力を用いて左右に２分されるように移動する。そして、この移動により被計量物を大投入供給ホッパ本体２２Ａで一時保持したり、大投入計量ホッパ２１へ供給したりする。すなわち、指示制御器７１は、排出部２０Ｂから大投入供給ホッパ２２への被計量物の投入開始から投入完了までの時間を管理しており、投入完了した時点で、大投入供給ホッパ２２の排出口が開放されるように大投入供給ホッパゲート１６Ａ、１６Ｂを制御する。これによって、大投入供給ホッパゲート１６Ａ、１６Ｂが移動して大投入供給ホッパ２２から被計量物が大投入計量ホッパ２１に供給される。

大投入計量ホッパ２１は、目標重量（ＭＴ）未満の被計量物を大投入供給ホッパ２２から受け取るとともに、この被計量物の重量を計量し、計量後の被計量物を集合シュート２３へ排出するホッパである。大投入計量ホッパ２１は、大投入計量ホッパ本体２１Ａと大投入計量ホッパゲート１８Ａ、１８Ｂとを備え、大投入供給ホッパ２２から供給された被計量物を一時保持し、その下方に配置された集合シュート２３へ被計量物を排出する。

大投入計量ホッパゲート１８Ａ、１８Ｂはそれぞれ、公知のトグル機構を備えるリンク部を用いて左右にスイング移動可能に構成され、リンク部が、ロータリアクチュエータ１７の駆動力を用いて左右に２分されるように移動する。そして、この移動により被計量物を大投入計量ホッパ本体２１Ａで一時保持したり、集合シュート２３へ排出したりする。すなわち、指示制御器７１が包装機からの被計量物の排出許可信号を受け取ると、大投入計量ホッパ２１の排出口が開放されるように大投入計量ホッパゲート１８Ａ、１８Ｂを制御し、計量後の被計量物を、集合シュート２３に送る。

また、大投入計量ホッパ２１は、４個のロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４により支持され、これらロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４のそれぞれから出力される荷重信号（電気信号）は、周知の信号処理回路（Ａ／Ｄ変換器、アンプ、フィルタ等；図示せず）を経て指示制御器７１に入力されるように構成されている。そして、指示制御器７１が、大投入計量ホッパ本体２１Ａ内の被計量物の重量をロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４のそれぞれからの出力信号に基づいて計量する。

（中投入計量部の構成）
次に、上述した図１に加え、図２、３、４を参照して中投入計量部５０の構成について説明する。図２では、左方からみた第１中投入計量部５０Ａ、第２中投入計量部５０Ｂ、および第３中投入計量部５０Ｃの配置関係が明確となるように、これら各部およびこれら各部に直接かかわりあう部材以外については記載を省略している。また、説明の便宜上、図２では中投入計量部５０が備える構成部材のうち、ロータリアクチュエータ５１、５２、５３、ならびにロードセルＬＣ５、６、７については省略している。

本実施形態のパッカースケール１００は、中投入計量部５０として、第１中投入計量部５０Ａ、第２中投入計量部５０Ｂ、第３中投入計量部５０Ｃ、および第４中投入計量部５０Ｄを備えてなる構成である。図２に示すように、パッカースケール１００の左側において前側から後側に向かって、順に第１中投入計量部５０Ａ、第２中投入計量部５０Ｂ、および第３中投入計量部５０Ｃが直列に配されている。また、図３に示すように、パッカースケール１００の右側において、前側に第４中投入計量部５０Ｄが配されている。

第１中投入計量部５０Ａ、第２中投入計量部５０Ｂ、第３中投入計量部５０Ｃ、および第４中投入計量部５０Ｄそれぞれは、図２、３に示すように、中投入計量ホッパとして、第１中投入計量ホッパ６４、第２中投入計量ホッパ６５、第３中投入計量ホッパ６６、および第４中投入計量ホッパ４４を備えている。これら中投入計量ホッパでは、異なる比率（容積比率）となるように重量が調整された被計量物がそれぞれ供給される。そして、複数の中投入計量ホッパのうち、大投入計量ホッパ２１により計量された被計量物の重量（大投入重量ＭＢ）と目標重量（ＭＴ）との差に応じて実施された組合せ演算の演算結果に基づき、被計量物を排出する組合せ対象となる中投入計量ホッパが決定される。そして、決定された組合せの中投入計量ホッパそれぞれから被計量物が排出（組合せ排出）される。なお、組合せ演算についての詳細は後述する。

さらに、第１中投入計量部５０Ａ、第２中投入計量部５０Ｂ、第３中投入計量部５０Ｃ、および第４中投入計量部５０Ｄそれぞれは、下方に配置された第１、第２、第３、第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、４４に所定重量の被計量物を供給するために第１、第２、第３、第４中投入スクリューフィーダ（定量容量型供給装置）２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄを備えている。

また、中投入計量部５０のうち第２中投入計量部５０Ｂは、第２中投入計量ホッパ６５の上方に図２に示すように第２中投入供給ホッパ（供給ホッパ）２５を備えている。また、図３に示すように第４中投入計量部５０Ｄは、第４中投入計量ホッパ４４の上方に第４中投入供給ホッパ（供給ホッパ）２７を備えている。

本実施形態では、第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、および４４それぞれで、供給される被計量物の比率重が異なっている。より具体的には、第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、および４４それぞれの順に、１：４：２：８となるように被計量物の比率重が調整されている。このように、供給される被計量物の量が異なるため、第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、および４４においてそれぞれ被計量物の供給にかかる時間が異なることになる。特に、本実施形態のようにスクリューフィーダによって被計量物が供給される構成の場合、供給に係る時間の差は顕著となる。そこで、被計量物の供給に時間のかかる第２中投入計量ホッパ６５および第４中投入計量ホッパ４４それぞれの上方に第２中投入供給ホッパ２５および第４中投入供給ホッパ２７をそれぞれ備える。そして、これらの供給ホッパを使って被計量物の供給の遅延にともなって、被計量物を計量し包装機へ排出するまでにかかる処理時間が増大してしまうことを防ぐように構成されている。

なお、第２中投入計量部５０Ｂおよび第４中投入計量部５０Ｄにおいて実施される、投入（供給）された被計量物が計量され、包装機へ排出されるまでの一連の処理の流れについての詳細は後述する。

ところで第１中投入計量部５０Ａ、第２中投入計量部５０Ｂ、第３中投入計量部５０Ｃ、および第４中投入計量部５０Ｄのそれぞれは、第２中投入計量部５０Ｂおよび第４中投入計量部５０Ｄが第２中投入供給ホッパ２５および第４中投入供給ホッパ２７をさらに備える点を除いて同様な構成を有する。このため、以下において、第２中投入計量部５０Ｂの構成を代表して説明し、第４中投入計量部５０Ｄの説明については省略するものとする。

また、第２中投入計量部５０Ｂは、第２中投入シュート６２を通じて投入された被計量物を一時、第２中投入供給ホッパ２５で格納し、第２中投入計量ホッパ６５に送出する。これに対して、第１中投入計量部５０Ａおよび第３中投入計量部５０Ｃは、第１中投入シュート６１および第３中投入シュート６３を通じて投入された被計量物を、そのまま第１中投入計量ホッパ６４および第３中投入計量ホッパ６６に送出する点で異なるが、これ以外は第２中投入計量部５０Ｂと同様の構成である。このため、第１中投入計量部５０Ａおよび第３中投入計量部５０Ｃの説明についても省略する。

（第２中投入計量部５０Ｂの構成）
第２中投入計量部５０Ｂは、図２に示すように第２中投入シュート６２を備え、この第２中投入シュート６２の下方には第２中投入供給ホッパ２５が配され、さらにその下方には第２中投入計量ホッパ６５が配されている。

第２中投入シュート６２は、その下端部６２Ｂに設けられた排出口から被計量物を第２中投入供給ホッパ２５に投入できるように構成されている。また、サービスホッパ２０の左側面に接続される中継部６０と、この中継部６０の下端部においてちょうど真ん中に分岐した第２中投入分岐部６０Ｂとを介して、サービスホッパ２０と第２中投入シュート６２とが連通するようになっている。

第２中投入カットゲート５５は、第２中投入シュート６２における下端部６２Ｂの排出口の開閉を行なうものであり、回転軸５２Ａを中心に前後方向に揺動可能となっている。つまり、回転軸５２Ａが、ロータリアクチュエータ５２の駆動力を用いて回転することにより、後方に後退するように動く。このように第２中投入カットゲート５５が後方に移動することにより、第２中投入シュート６２の排出口が開放された状態となり、第２中投入シュート６２内の所定量の被計量物が、第２中投入供給ホッパ２５内に供給されるように構成されている。ロータリアクチュエータ５２の駆動は、中投入計量部制御用の指示制御器７３により制御されている。

なお、本実施形態では、第２中投入シュート６２を通じて被計量物を供給（投入）する場合、第２中投入スクリューフィーダ２４Ｂの稼動を制御し行っている。このため、第２中投入カットゲート５５を必ずしも備える必要はないが、第２中投入カットゲート５５を備えている方が、第２中投入スクリューフィーダ２４Ｂの停止後にここから被計量物が漏れ出て落下してしまうことを防ぐことができる点で有利である。

第２中投入供給ホッパ２５は、第２中投入シュート６２から供給された被計量物を一時保持し、その下方に配置された第２中投入計量ホッパ６５へ供給するためのものである。第２中投入供給ホッパ２５は、第２中投入供給ホッパ本体２５Ａおよび第２中投入供給ホッパゲート２６から構成される。

第２中投入供給ホッパゲート２６は、公知のトグル機構およびロータリアクチュエータ８０の駆動力を用いて開閉可能となるように構成され、このロータリアクチュエータ８０の駆動は、指示制御器７３により制御されている（図４参照）。なお、駆動装置はロータリアクチュエータに限定されるものではなく、例えば、ステッピングモータを用いる構成であってもよい。

第２中投入計量ホッパ６５は、第２中投入供給ホッパ２５を介して第２中投入シュート６２から供給された被計量物の重量を計量するとともに、この供給された被計量物を一時保持し、その下方に配置された集合シュート２３へ排出するためのものである。第２中投入計量ホッパ６５は、第２中投入計量ホッパ本体６５Ａおよび第２中投入計量ホッパゲート６８から構成される。

第２中投入計量ホッパ６５は、パッカースケール１００の架台に固定されたロードセルＬＣ６により支持されている。そして、ロードセルＬＣ６から出力される荷重信号（電気信号）は、周知の信号処理回路（Ａ／Ｄ変換器、アンプ、フィルタ等）を経て指示制御器７３に入力されるようになっている（図４参照）。

第２中投入計量ホッパゲート６８は、公知のトグル機構およびロータリアクチュエータ５８の駆動力を用いて開閉可能となるように構成され、このロータリアクチュエータ５８の駆動は、指示制御器７３により制御されている。なお、駆動装置はロータリアクチュエータに限定されるものではなく、例えば、ステッピングモータを用いる構成であってもよい。

以上により、本実施形態のパッカースケール１００では、指示制御器７３は、第２中投入計量ホッパ本体６５Ａ内の被計量物の重量をロードセルＬＣ６からの出力信号に基づいて計量できる。その後、指示制御器７３が、例えば、包装機からの被計量物の排出許可信号を受け取った場合、第２中投入計量ホッパ６５の排出口が、第２中投入計量ホッパゲート６８によって開放され、計量後の被計量物が、集合シュート２３に送られる。

（小投入計量部の構成）
次に、小投入計量部３０について上述した図１、図３、および図４を参照しながら詳しく説明する。

以下において、小投入計量部３０の構成について説明する。

小投入計量部３０は、小投入スクリューフィーダ１３、ロスイン投入シュート４１、およびロスインホッパ４２を備えてなる構成である。この小投入計量部３０は、パッカースケール１００の右側において、第４中投入計量部５０Ｄよりも後側に配されている。

ロスイン投入シュート４１は、図３に示すように小投入分岐部４０Ａの下端に配置され、この延伸部分の先端部（下端部４１Ｂ）の下に、ロスインホッパ４２が配される。また、小投入分岐部４０Ａとロスイン投入シュート４１との連結部には小投入スクリューフィーダ１３が設けられており、この小投入スクリューフィーダ１３によって小投入分岐部４０Ａに振り分けられた被計量物がロスイン投入シュート４１に送出されるようになっている。

また、ロスイン投入シュート４１とその下方に位置するロスインホッパ４２とは鉛直方向に並んで配されている。そして、ロスイン投入シュート４１の下端部４１Ｂに設けられた排出口から被計量物がロスインホッパ４２に排出されるように構成されている。

なお、ロスイン投入ゲート３１は、ロスイン投入シュート４１における排出口の開閉を行なうものであり、回転軸３４Ａを中心に左右方向に揺動可能となっている。つまり、ロスイン投入シュート４１の排出口の直下に置かれたロスイン投入ゲート３１は、回転軸３４Ａが、ロータリアクチュエータ３４の駆動力を用いて回転することにより、パッカースケール１００を正面に見て右側に後退する（図１参照）。このようにロスイン投入ゲート３１が移動することによって、ロスイン投入シュート４１の排出口が開放された状態となり、ロスイン投入シュート４１内の所定量の被計量物が、ロスインホッパ４２内に供給される。ロータリアクチュエータ３４の駆動は、小投入計量部制御用の指示制御器７２により制御されている。

本実施形態では、ロスイン投入シュート４１を通じて被計量物を供給（投入）する場合、小投入スクリューフィーダ１３の稼動を制御し行っている。このため、ロスイン投入ゲート３１を必ずしも備える必要はないが、ロスイン投入ゲート３１を備えている方が、小投入スクリューフィーダ１３の停止後にここから被計量物が漏れ出て落下してしまうことを防ぐことができる点で有利である。

ロスインホッパ４２は、目標重量（ＭＴ）と、大投入計量ホッパ２１から排出される被計量物の重量（大投入重量ＭＢ）および中投入計量ホッパから排出される被計量物の重量との差を補うように微調整するために、ロスイン計量を行いながら被計量物を排出するホッパである。このロスインホッパ４２は、鉛直方向に立設する略円筒体形状となっており、ロスイン投入シュート４１から投入された被計量物は、ロスインホッパ４２の上端部４２Ａに供給され、ロスインホッパ４２の下端部４２Ｂに設けられた排出口から集合シュート２３に排出される。

ここで、ロスインホッパ４２内に被計量物を一時保持する場合、下端部４２Ｂにおける排出口を、ロスイン排出ゲート３２を用いて塞ぐことができるように構成されている。より具体的には、ロスイン排出ゲート３２は、回転軸３５Ａを中心に左右方向に揺動可能となるように構成されている。そこで、ロスインホッパ４２の下端部４２Ｂに設けられた排出口の直下に置かれたロスイン排出ゲート３２は、回転軸３５Ａが、ロータリアクチュエータ３５の駆動力を用いて回転することにより、パッカースケール１００を正面に見て右側に後退するように動く（図１）。このようにロスイン排出ゲート３２が右側に移動することで、ロスインホッパ４２の下端部４２Ｂに設けられた排出口が開状態となり、ロスインホッパ４２内の被計量物が、集合シュート２３に向かって排出される。なお、ロータリアクチュエータ３５の駆動は、指示制御器７２により制御されるように構成されている。

また、ロスインホッパ４２は、ロードセルＬＣ８により支持されており、ロードセルＬＣ８から出力される荷重信号（電気信号）は、周知の信号処理回路（Ａ／Ｄ変換器、アンプ、フィルタ等；図示せず）を経て指示制御器７２に入力されるように構成されている（図４参照）。

ここで、本実施形態のパッカースケール１００では、指示制御器７２が、包装機からの被計量物の排出許可信号を受け取った場合、ロスインホッパ４２の下端部４２Ｂに設けられた排出口を開状態とするようにロスイン排出ゲート３２に対して指示する。この指示に応じてロスイン排出ゲート３２が移動して、ロスインホッパ４２の下端部４２Ｂに設けられた排出口が開状態となる。そして、ロスインホッパ４２内の被計量物が、ロードセルＬＣ８からの出力信号に基づいてロスイン排出される。なお、このロスイン排出において被計量物の単位時間の排出量が一定となるよう、被計量物の嵩密度に基づいて、ロスインホッパ４２の直径が適宜の値に設定されている。

（指示制御器の構成）
次に、図４を参照して本実施形態に係る被計量物の計量制御に係る構成について説明する。まず、被計量物の計量制御を実施する指示制御器の構成について説明する。

本実施形態に係るパッカースケール１００では、計量制御を指示制御器７１、７２、７３によって実施する。

指示制御器７１、７２、７３は、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等からなる演算部（図示せず）と、ＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ部（図示せず）と、重量表示部やメッセージ表示部等からなる表示部（図示せず）と、作業者が様々なデータを入力できるキー入力部（図示せず）と、により構成することができる。

本実施形態では、指示制御器７１、７２、７３が互いに協働して計量制御を実施しているがこれに限定されるものではない。例えば、指示制御器７１、７２、７３の複数の制御器により計量制御を実施するのではなく、単独の制御器によって計量制御を実施する構成であってもよい。

指示制御器７１は、大投入供給ホッパゲート１６Ａ、１６Ｂならびに大投入計量ホッパゲート１８Ａ、１８Ｂを開閉するためのアクチュエータ（上記ロータリアクチュエータ１５、１７）の動作を制御する制御器である。また、大投入計量ホッパ２１を支持するロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４のそれぞれからの出力信号を受け取り、この出力信号に基づいて大投入計量ホッパ２１に保持されている被計量物の重量を算出するものでもある。

指示制御器７２は、ロスイン投入ゲート３１およびロスイン排出ゲート３２を開閉するためのアクチュエータ（ロータリアクチュエータ３４、３５）の動作を制御する制御器である。また、ロスインホッパ４２を支持するロードセルＬＣ８からの出力信号を受け取り、この出力信号に基づいてロスインホッパ４２内の被計量物の重量を算出するものでもある。

指示制御器７２は、ロードセルＬＣ８を用いてロスインホッパ４２内の被計量物の重量を常時監視しており、被計量物の排出前の初期重量から丁度設定された重量分だけ、ロスインホッパ４２内の被計量物の重量が減少したときに、ロスインホッパ４２の排出口を、ロスイン排出ゲート３２を用いて閉めることができる。かかる小投入計量部３０によるロスイン計量を用いることにより、被計量物の排出量を高精度に調整できる。

指示制御器７３は、第１、第２、第３および第４中投入カットゲート５４、５５、５６、および３７、第１、第２、第３および第４中投入計量ホッパゲート６７、６８、６９、および３８、ならびに第２、４中投入供給ホッパゲート２６、２８を開閉するためのアクチュエータ（ロータリアクチュエータ５１、５２、５３、および３６、ロータリアクチュエータ５７、５８、５９、３９、８０、８１）の動作を制御する制御器である。また、第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、および４４のそれぞれを支持するロードセルＬＣ５、ＬＣ６、ＬＣ７、ＬＣ９のそれぞれからの出力信号を受け取り、これらの出力信号に基づいて第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、４４内のそれぞれの被計量物の重量を算出するものでもある。

更に、指示制御器７３は、第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、および４４による組合せ演算も行う。つまり、本実施形態に係るパッカースケール１００では、大投入計量部１０への被計量物の大投入と、容積比率を異ならせた複数の中投入計量部５０への被計量物の中投入と、小投入計量部３０への被計量物の小投入との組合せによって、被計量物の重量が目標重量に近似するようにしている。指示制御器７３は、このうち容積比率を異ならせた複数の中投入計量部５０へ投入された被計量物の組合せのうち、所望の重量に最も近い組合せを求める組合せ演算を行う。

（パッカースケールにおける計量制御）
上述した指示制御器７１、７２、７３の制御指示の下、実施される計量制御について、以下に図５を参照して説明する。この図５により、パッカースケール１００における被計量物の計量制御に係る投入動作、計量動作および排出動作の一例を示す。なお、以下では、各ホッパそれぞれに被計量物が投入され、所定重量分の被計量物が供給先に対して排出されるまでの一連のサイクルを計量サイクルとして説明する。ただし、図５では、便宜的に各ホッパでの動作が揃う被計量物の排出タイミングから、次の被計量物の排出タイミング前までの間の処理を１サイクル（計量サイクル）にかかる時間として示している。

（計量動作および排出動作の準備処理）
まず、計量動作および排出動作を実施する前段階の準備処理について説明する。

この準備処理では、まず、作業者が、被計量物を供給口（不図示）からサービスホッパ２０内に投入する。なお、このとき、パッカースケール１００に用いられるゲートは全て閉じられている。そして、投入された被計量物は、その自重によりサービスホッパ２０の下方に向かって落下し、サービスホッパ２０内に堆積する。

サービスホッパ２０内の被計量物が、所定の鉛直高さＨにまで堆積したとき、被計量物が、左右の中継部４０、６０のそれぞれにもこれらの開口部４０Ｄ、６０Ｄを介して自重落下し始める。つまり、図２に示すように、開口部６０Ｄからの被計量物は、中継部６０の下端部において中継部６０から第１、第２および第３中投入分岐部６０Ａ、６０Ｂ、および６０Ｃに振り分けられて自重落下する。そして、第１、第３中投入計量ホッパ６４、６６、あるいは第２中投入供給ホッパ２５に供給する際、振り分けられた被計量物が第１、２および第３中投入スクリューフィーダ２４Ａ〜２４Ｃによって、第１、第２および第３中投入シュート６１、６２、および６３に送り出されるように構成されている。

また、図３に示すように、開口部４０Ｄからの被計量物は、中継部４０の下端部において第４中投入分岐部４０Ｂおよび小投入分岐部４０Ａに振り分けられて自重落下する。そして、第４中投入供給ホッパ２７およびロスインホッパ４２に被計量物を供給する際、振り分けられた被計量物が第４中投入スクリューフィーダ２４Ｄおよび小投入スクリューフィーダ１３によって、第４中投入シュート４３およびロスイン投入シュート４１に送り出されるように構成されている。

以上の被計量物の投入動作、計量動作および排出動作の準備処理が完了すると、パッカースケール１００の動作開始ボタン（図示せず）を作業者が押下する。動作開始ボタンの押下に応じて、指示制御器７１、７２、７３が、制御プログラムを実行してパッカースケール１００の各部の動作を制御する。指示制御器７１、７２、７３による制御について以下に説明する。

（大投入計量部１０での制御動作）
まず、大投入計量部１０での制御動作について説明する。大投入計量部１０では、大投入スクリューフィーダ１４が稼動して、所定重量の被計量物をサービスホッパ２０の排出口に送出させる。これにより、被計量物がサービスホッパ２０内から大投入供給ホッパ２２内に大投入（ボリューム投入）される。

このとき、指示制御器７１は、大投入スクリューフィーダ１４のスクリューの回転数および回転速度を制御して、大投入する被計量物の重量（大投入重量ＭＢ）を調整する。すなわち、指示制御器７１は、被計量物の目標重量ＭＴを僅かに下回る重量（例えば、目標重量ＭＴの９８％程度）となるように大投入重量ＭＢを調整する。

具体的には、指示制御器７１は、投入する被計量物の重量が目標とする大投入重量ＭＢとなるように、大投入スクリューフィーダ１４を用いて、大投入供給ホッパ２２に被計量物を供給する。そして、大投入供給ホッパ２２内に、被計量物が大投入されると、指示制御器７１からの制御指示に応じて、ロータリアクチュエータ１５を駆動し、大投入供給ホッパ２２の排出口が開放されるように大投入供給ホッパゲート１６Ａ、１６Ｂを移動させる。これにより、大投入供給ホッパ２２に一時、保持された被計量物を大投入計量ホッパ２１へ供給することができる。

ところで、本実施形態に係るパッカースケール１００では、大投入計量ホッパ２１へ被計量物が供給された後、該被計量物の供給に起因して生じた該大投入計量ホッパ２１での振動が収束するまでの時間（計量安定待ち時間Ｔ１の間）では、大投入計量ホッパ２１へ供給された被計量物に対する計量が実施されないように構成されている。つまり、計量安定待ち時間Ｔ１の間、指示制御器７１は、ロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４からの出力信号の取得を停止する。

また、この計量安定待ち時間Ｔ１の間、指示制御器７１は、次の計量サイクルでの大投入を行なうように、大投入スクリューフィーダ１４を制御して大投入供給ホッパ２２に被計量物を供給させる。

ロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４での計量安定待ち時間Ｔ１が経過すると、指示制御器７１は、ロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４のそれぞれからの出力信号に基づいて実際に投入された被計量物の重量、すなわち実際の大投入重量ＭＢを求める。

なお、指示制御器７１がロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４から得られる出力信号の取得を停止している期間（計量安定待ち時間Ｔ１）、ならびにロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４から得られる出力信号を取得し、大投入重量ＭＢを求める期間の両期間にわたって実施される処理を本明細書では計量処理とまとめて称するものとする。

そして、大投入後で計量安定時間（Ｔ１）経過後、指示制御器７１は、大投入計量ホッパゲート１８Ａ、１８Ｂを用いて大投入計量ホッパ２１の排出口を開放させ、被計量物を排出（ボリューム排出）する。また、この被計量物の排出後、すぐに、既に大投入供給ホッパ２２に供給されている被計量物を大投入計量ホッパ２１に供給するように指示制御器７１は大投入供給ホッパ２２に指示する。この指示に応じて、大投入供給ホッパ２２は大投入供給ホッパゲート１６Ａ、１６Ｂを移動させ、被計量物を大投入計量ホッパ２１に供給する。

すなわち、本実施形態に係るパッカースケール１００では、計量安定待ち時間Ｔ１の間に、次の計量サイクルで包装機に排出するための被計量物を大投入供給ホッパ２２に大投入しておくことができる。つまり、計量安定待ち時間Ｔ１と次の計量サイクルでの大投入供給ホッパ２２への大投入とをオーバーラップして行なうことができる。

このため、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、大投入供給ホッパ２２を備えない構成と比較して、大投入計量部１０の２回目以降の計量サイクルの終了時間が早くなる。図６（ａ）では、本実施形態に係る大投入計量部１０の計量サイクルを２サイクル分だけ抽出して示している。一方、図６（ｂ）では、大投入計量部１０が大投入供給ホッパ２２を備えない構成の場合における計量サイクルを２サイクル分だけ抽出して示している。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、大投入計量部１０の計量サイクルは１サイクル目までは、大投入供給ホッパ２２に被計量物を供給する工程が省略できるため大投入供給ホッパ２２を備えない構成の方が動作時間は短くなる。しかしながら、２サイクル目以降では、本実施形態に係る大投入計量部１０では、大投入スクリューフィーダ１４からの被計量物の大投入を１サイクル目の大投入計量ホッパ２１における計量安定待ち時間Ｔ１の間に行なうことができる。このため、結果的には大投入計量部１０で必要な動作時間を短くすることができる。

（中投入計量部５０の制御動作）
次に中投入計量部５０の制御動作について説明する。まず、中投入供給ホッパを備える第２、第４中投入計量部５０Ｂ、５０Ｄと、中投入供給ホッパを備えない第１、第３中投入計量部５０Ａ、５０Ｃと、に分けて説明する。

なお、第２中投入シュート６２から投入される被計量物の投入重量は、第１中投入シュート６１から投入される投入重量の４倍、第４中投入シュート４３から投入される投入重量は第１中投入シュート６１から投入される投入重量の８倍となるように設定されている。また、第３中投入シュート６３から投入される投入重量は第１投入シュート６１から投入される投入重量の２倍となるように設定されている。それぞれ投入される被計量物の見かけ比重が小さくなるほど中投入スクリューフィーダによる被計量物の供給時間が長くなる。このため、本実施形態では、被計量物の供給時間が長くなる第２、第４中投入計量部５０Ｂ、５０Ｄに中投入供給ホッパ２５、２７を備える。そして、第２、第４中投入計量ホッパ６５、４４における計量安定待ち時間の間に、次の被計量物の供給を第２、第４中投入スクリューフィーダ２４Ｂ、２４Ｄによって第２、第４中投入供給ホッパ２５、２７に対して行なうように構成されている。

まず、第２、第４中投入計量部５０Ｂ、５０Ｄについて、中投入から計量安定待ち時間経過後までの処理の流れについて説明する。ここでは、両者は同様の制御動作となるため、第２中投入計量部５０Ｂを代表させて説明する。

第２中投入計量部５０Ｂでは、大投入計量ホッパ２１に対して被計量物の大投入が行われる前、もしくは大投入が行なわれている間に、指示制御器７３からの制御指示に応じて、第２中投入スクリューフィーダ２４Ｂが稼動し、所定重量の被計量物を第２中投入シュート６２に送出する。また、この時、第２中投入カットゲート５５が移動して第２中投入シュート６２の排出口が開放されている。これにより被計量物が、第２中投入供給ホッパ２５内に中投入（供給）される。なお、指示制御器７３は、第２中投入スクリューフィーダ２４Ｂのスクリューの回転数および回転速度を制御することにより、第２中投入供給ホッパ２５へ供給する被計量物の投入量を調整する。つまり、ここでの投入量は、上述した所定の比率で調整された重さとなる。

第２中投入供給ホッパ２５内に所定の投入重量の被計量物が供給されると、指示制御器７３は、第２中投入供給ホッパゲート２６を移動させて第２中投入供給ホッパ２５の排出口を開放させる。これにより、第２中投入供給ホッパ２５内の被計量物が、第２中投入計量ホッパ６５内に供給される。

ところで、本実施形態に係るパッカースケール１００では、第２中投入計量ホッパ６５へ被計量物が供給された後、該被計量物の供給に起因して生じた中投入計量ホッパ６５での振動が収束するまでの時間（計量安定待ち時間Ｔ３の間）では、中投入計量ホッパ６５へ供給された被計量物に対する計量が実施されないように構成されている。つまり、計量安定待ち時間Ｔ３の間、指示制御器７３は、ロードセルＬＣ６からの出力信号の取得を停止する。

また、この計量安定待ち時間Ｔ３の間、指示制御器７３は、第２中投入スクリューフィーダ２４Ｂを制御して、次の計量サイクルで用いる被計量物を第２中投入供給ホッパ２５に中投入させる。

そして、ロードセルＬＣ６での計量安定待ち時間Ｔ３が経過すると、指示制御器７３は、ロードセルＬＣ６からの出力信号に基づいて実際の被計量物の投入重量を求める。なお、指示制御器７３がロードセルＬＣ６から得られる出力信号の取得を停止している期間（計量安定待ち時間Ｔ３）、ならびにロードセルＬＣ６から得られる出力信号を取得し、被計量物の投入重量を求める期間の両期間にわたって実施される処理を本明細書では計量処理とまとめて称するものとする。

また、中投入計量部５０では、指示制御器７３は、同様にロードセルＬＣ５、７、９それぞれからの出力信号に基づき実際の被計量物の投入重量も求めている。

次に、第１、第３中投入計量部５０Ａ、５０Ｃについて、中投入から計量安定待ち時間経過後までの処理の流れについて説明する。ここでは、両者は同様の制御動作となるため、第１中投入計量部５０Ａを代表させて説明する。

第１中投入計量部５０Ａでは、大投入計量ホッパ２１に対して被計量物の大投入が行われる前、もしくは大投入が行なわれている間に、指示制御器７３からの制御指示に応じて、第１中投入スクリューフィーダ２４Ａが稼動し、被計量物を第１中投入シュート６１に送出する。また、この時、第１中投入カットゲート５４が移動して第１中投入シュート６１の下端部６１Ｂの排出口が開放されている。これにより被計量物が、第１中投入計量ホッパ６４内に中投入（供給）される。なお、指示制御器７３は、第１中投入スクリューフィーダ２４Ａのスクリューの回転数および回転速度を制御することにより、第１中投入計量ホッパ６４へ供給する被計量物の投入重量を調整する。つまり、ここでの投入重量は、上述した所定の比率で調整された重さとなる。

第１中投入計量ホッパ６４へ被計量物が供給された後、ロードセルＬＣ５での計量安定待ち時間Ｔ２が経過すると、指示制御器７３は、ロードセルＬＣ５からの出力信号に基づいて実際の被計量物の投入重量を求める。

ロードセルＬＣ５、６、７、９それぞれからの出力信号に基づき、被計量物の投入重量それぞれを求めた後に、指示制御器７３が組合せ演算に基づいて組み合わせ対象とする中中投入計量ホッパを選択する。

例えばここで、第１中投入計量ホッパ６４を組合せ対象として選択した場合、計量安定待ち時間Ｔ１の経過直後に第１中投入計量ホッパゲート６７を移動させて第１中投入計量ホッパ６４の排出口を開放させる。すなわち、大投入計量ホッパ２１から被計量物を排出させる開始タイミングに合わせて第１中投入計量ホッパ６４から被計量物が排出される。このようにして、第１中投入計量ホッパ６４の排出口から被計量物を組合せ選択排出させる。

なお、図６では、大投入計量ホッパ２１からの被計量物の排出開始と同時に、組合せ対象として選択された中投入計量ホッパからの被計量物の排出が開始されているが、必ずしも同時である必要はない。大投入計量ホッパ２１からの被計量物の排出開始時から所定時間ずれて、選択された中投入計量ホッパから被計量物が排出される構成であってもよい。すなわち、大投入計量ホッパ２１から被計量物が排出されている間に、選択された中投入計量ホッパからの被計量物の排出処理が完了するのであれば、被計量物の排出開始を大投入計量ホッパ２１と中投入計量ホッパとで同時とする必要はない。

ここで、上記した被計量物の組合せ選択排出についてより具体的に説明する。

第１中投入計量部５０Ａ〜第４中投入計量部５０Ｄでは、上述のように、重量が異なる比率となるように調整された被計量物が第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、および４４のそれぞれに供給されている。

また、指示制御器７１は、大投入計量ホッパ２１を支持するロードセルＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４のそれぞれからの出力信号に基づいて大投入重量（ＭＢ）を求め、求めた結果を指示制御器７３に通知している。

指示制御器７３は、目標重量値（ＭＴ）と、通知された大投入重量（ＭＢ）とに応じて、例えば、以下のようにして中投入計量部５０における組合せ演算を行なう。

まず、組合せ演算結果の目標重量である組合せ目標重量の設定について説明する。組合せ目標重量を設定するためには、好適なロスイン排出総重量（ＭＲ_Ｐ）を予め設定しておく必要がある。そこで、まず好適なロスイン排出総重量（ＭＲ_ｐ）について説明する。

ロスインホッパ４２は、ロスイン排出ゲート３２の開閉動作によってロスインホッパ４２内に保持されている被計量物を排出できる構成である。このように、ロスイン排出ゲート３２を開閉させて被計量物を排出する排出機構において、精度よくロスイン計量しながら被計量物を排出するにはロスインホッパ４２内にはこの被計量物が所定の重量値（ロスインホッパ内最小重量）以上保持されている必要がある。そこで、このロスインホッパ内最小重量以上、好ましくはロスインホッパ内最小重量の２倍以上でかつ、目標重量（ＭＴ）と、大投入重量（ＭＢ）および選択された中投入計量ホッパの組合せから排出される被計量物の重量との差を補うために必要な重量以上であるという条件を満たすように好適なロスイン排出総重量を予め定めている。本明細書では、この好適なロスイン排出総重量をロスイン排出総重量（ＭＲ_Ｐ）とし、実際にロスインホッパ４２からロスイン排出される被計量物の総重量をロスイン排出総重量（ＭＲ）として区別するものとする。

ここで、中投入計量部５０における組合せ演算に用いる組合せ目標重量は、目標重量（ＭＴ）から大投入重量（ＭＢ）を差し引いた値から、さらに好適なロスイン排出総重量（ＭＲ_ｐ）を差し引いた値となる。

そして、中投入計量部５０は、この組合せ目標重量に近似する中投入計量ホッパの組合せを求める組合せ演算を実施する。すなわち、第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、および４４のそれぞれの中で、被計量物の重量の合計が、組合せ目標重量に最も近くなる第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、および４４の組合せを求める。そして組合せ対象として選ばれた中投入計量ホッパから被計量物が組合せ選択排出される。

以上のように、中投入計量部５０のうち、中投入に大きな時間を要する第２、第４中投入計量部５０Ｂ、５０Ｄでは、上述した大投入計量部１０と同様に、計量安定待ち時間Ｔ３またはＴ５の間に、次の計量サイクルで包装機に排出するための被計量物を第２、第４中投入供給ホッパ２５、２７に中投入しておくことができる。つまり、計量安定待ち時間Ｔ３、Ｔ５と次の計量サイクルでの第２、第４中投入供給ホッパ２５、２７への中投入とをオーバーラップして行なうことができる。このため、第２、４中投入計量部５０Ｂ、５０Ｄで必要な動作時間を短くすることができる。

（小投入計量部３０の制御動作）
続いて、小投入計量部３０の制御動作について説明する。大投入計量ホッパ２１に対して大投入を行ない、大投入計量ホッパ２１から排出が行なわれる直前までの大投入計量部１０の動作期間に、小投入計量部３０では、以下の動作処理が実施される。

まず小投入計量部３０は、指示制御器７２からの制御指示に応じて、小投入スクリューフィーダ１３が稼動し、所定重量の被計量物をロスイン投入シュート４１に送出する。また、この時、ロスイン投入ゲート３１が移動してロスイン投入シュート４１の排出口が開放されている。これにより被計量物が、ロスインホッパ４２内に投入（供給）される。

このとき、指示制御器７２は、ロスインホッパ４２を支持するロードセルＬＣ８からの出力信号を監視する。そして、ロスインホッパ４２への被計量物の投入重量が、被計量物の不足重量分に基づき求められたロスイン排出総重量（ＭＲ）に達したときに、小投入スクリューフィーダ１３の稼動を停止させ、ロスイン投入ゲート３１を用いてロスイン投入シュート４１の排出口を閉める。さらに、指示制御器７２は、ロスイン投入におけるロードセルＬＣ８での計量安定待ち時間Ｔ６の経過後、かつ計量安定待ち時間Ｔ１の経過直後に、ロスイン排出ゲート３２を用いてロスインホッパ４２の排出口を開放させる。そして、ロードセルＬＣ８からの出力信号に基づいて被計量物のロスイン計量の演算を行いながら、この排出口からロスイン排出重量（ＭＲ２）だけ被計量物をロスイン排出する。ロスイン排出後、ロードセルＬＣ８での計量安定待ち時間（Ｔ７）経過後に、再び、被計量物が、ロスインホッパ４２内にロスイン投入（供給）される。

なお、図５では、大投入計量ホッパ２１からの被計量物の排出開始と同時に、ロスインホッパ４２からの被計量物のロスイン排出が開始されているが、必ずしも同時である必要はない。大投入計量ホッパ２１からの被計量物の排出開始時から所定時間ずれて、ロスインホッパ４２から被計量物がロスイン排出される構成であってもよい。すなわち、大投入計量ホッパ２１から被計量物が排出されている間に、ロスインホッパ４２からの被計量物のロスイン排出処理が完了するのであれば、ロスインホッパ４２は被計量物の排出開始を大投入計量ホッパ２１と同時とする必要はない。

なお、パッカースケール１００の計量サイクルにかかる時間は、被計量物が大投入計量部１０、中投入計量部５０、および小投入計量部３０それぞれから被計量物が排出された時点から次の排出が行なわれるまでの間となる。

なお、本実施形態に係るパッカースケール１００では、中投入計量部５０において、図２に示すように、第１中投入計量ホッパ６４、第２中投入供給ホッパ２５、および第３中投入計量ホッパ６６が同じ高さ位置に配置され、第２中投入計量ホッパ６５がこれらのホッパよりも下方に配置されるように構成されていた。しかしながら、各ホッパの配置関係は、第２中投入供給ホッパ２５の下方に第２中投入計量ホッパ６５が配置される点を除いては任意である。例えば、第１中投入計量ホッパ６４、第２中投入計量ホッパ６５、および第３中投入計量ホッパ６６が同じ高さ位置に配置され、これらのホッパよりも高い位置に第２中投入供給ホッパ２５が配置される構成であってもよい。

また、本実施形態に係るパッカースケール１００では、大投入計量部１０、第２中投入計量部５０Ｂ、第４中投入計量部５０Ｄが供給ホッパ（大投入供給ホッパ２２、第２中投入供給ホッパ２５、第４中投入供給ホッパ２７）を備える構成であった。しかしながら供給ホッパを備える計量部はこれに限定されるものではない。例えば、大投入計量部１０における被計量物の投入動作にかかる処理時間だけが大きくなる場合は、該大投入計量部１０のみが供給ホッパを備える構成であってもよい。あるいは、大投入計量部１０および第４中投入計量部５０Ｄにおける被計量物の投入動作にかかる処理時間が大きくなる場合は、該大投入計量部１０および第四中投入計量部５０Ｄが供給ホッパを備える構成であってもよい。つまり、供給される被計量物の性状に起因して投入動作に大きな時間が必要となり、それに起因してパッカースケール１００全体での１計量サイクルの時間が大きくなる場合、その投入動作に大きな時間が必要となる計量部に供給ホッパを備えればよい。

また、本実施形態に係るパッカースケール１００では、被計量物を供給するための定量容量型供給装置として、大投入スクリューフィーダ１４、第１〜第４中投入スクリューフィーダ２４Ａ〜２４Ｄ、小投入スクリューフィーダ１３を備える構成であったがこれに限定されるものではない。これらスクリューフィーダの代わりに、オーガ式フィーダ、ロータリーフィーダ、サークルフィーダ、および電磁フィーダを用いる構成であってもよい。

なお、上記したパッカースケール１００は包装機への被計量物（例えば、粉体）の大投入（多量投入）が行われる大投入計量部１０と、包装機への被計量物の中投入（中量投入）が行われる中投入計量部５０（５０Ａ〜５０Ｄ）と、包装機への被計量物の小投入（少量投入）が行われる小投入計量部３０と、を備える構成であったがこれに限定されるものではない。

例えば、以下に示す構成のパッカースケールであってもよい。以下において、変形例としてパッカースケール１０１について説明する。

（変形例）
図７から図９に示すように、パッカースケール（計量装置）１０１は、包装機への被計量物の大投入が行われる大投入計量部１０（１０Ａ、１０Ｂ）と、包装機への被計量物の中投入が行われる中投入計量部５０（５０Ａ〜５０Ｇ）とを備える。さらにパッカースケール１０１は、大投入計量部１０で計量された被計量物と中投入計量部２０で計量された被計量物とを合わせて包装機へ排出する集合シュート３０を備えている。なお、図７では、理解容易のために、サービスホッパ２０、中継部４０、６０の上方は省略している。

変形例に係るパッカースケール１０１は、上記したパッカースケール１００の構成と比較して、以下の点で異なっている。

すなわち、大投入計量部１０では、大投入供給ホッパ（供給ホッパ）２２および大投入計量ホッパ２１を備えた大投入計量部（第１大投入計量部１０Ａ）に加えて、この第１大投入計量部１０Ａと並列して配された第２大投入計量部１０Ｂをさらに備える点で異なる。そして、サービスホッパ２０に投入された被計量物は、サービスホッパ２０内に設けられた仕切板１２によって第１大投入計量部１０Ａと第２大投入計量部１０Ｂとにそれぞれ振り分けられるようになっている。

第２大投入計量部１０Ｂは、サービスホッパ２０の下方に配された大投入供給ホッパ１２２と、この大投入供給ホッパ１２２の下方に配された大投入計量ホッパ１２１とを備えた構成となっている。そして、大投入スクリューフィーダ１４１から供給された被計量物を大投入供給ホッパ１２２で一時保持し、該大投入供給ホッパ１２２から排出された被計量物の重量を大投入計量ホッパ１２１で計量することができるように構成されている。なお、第２大投入計量部１０Ｂにおける大投入供給ホッパ１２２、大投入計量ホッパ１２１は既に説明した大投入供給ホッパ２２、大投入計量ホッパ１２２と同様の構成であるため構成の詳細な説明は省略する。

大投入計量ホッパ２１、１２１は、２つの同じ容量の計量ホッパで構成されている。また、大投入計量ホッパ２１、１２１の計量誤差は、例えば±１００ｇに設定されており、両者によって被計量物の目標重量ＭＴの約９８％を計量できるように構成されている。

また、中投入計量部５０では、第１〜第４中投入計量部５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄに加えて、さらに第５中投入計量部５０Ｅ、第６中投入計量部５０Ｆ、第７中投入計量部５０Ｇを備える点で異なる。図８に示すように、パッカースケール１００の左側において前側から後側に向かって、順に第１中投入計量部５０Ａ、第２中投入計量部５０Ｂ、第３中投入計量部５０Ｃ、および第５中投入計量部５０Ｅが直列に配されている。また、図９に示すように、パッカースケール１００の右側において、前側に第４中投入計量部５０Ｄ、第６中投入計量部５０Ｆ、第７中投入計量部５０Ｇが配されている。

また、変形例に係るパッカースケール１０１では、第１、第２、第３、第５、第４、第６、第７中投入計量部５０Ａ〜５０Ｇが備える第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７中投入計量ホッパ６４、６５、６６、４４、６７、４５、４６それぞれに投入する被計量物の投入重量が上記したパッカースケール１００と異なっている。

より具体的には、第１〜第７中投入計量ホッパ６４、６５、６６、４４、６７、４５、４６においてそれぞれ順に被計量物の投入重量の比率が１：６４：２：８：４：３２：１６となっている。このように各中投入計量ホッパにおいて設定されている目標投入重量の比率が上述したパッカースケール１００の構成とは異なる。

なお、変形例に係るパッカースケール１０１において、新たに備えた第５中投入計量部５０Ｅ、第６中投入計量部５０Ｆ、第７中投入計量部５０Ｇそれぞれの第５中投入計量ホッパ６７、第６中投入計量ホッパ４５、第７中投入計量ホッパ４６へも、各第５〜７スクリューフィーダ２４Ｅ、２４Ｆ、２４Ｇそれぞれから所定の投入重量の被計量物が供給されるように構成されている。

このように、供給される被計量物の量が異なるため、第１〜第７中投入計量ホッパ６４、６５、６６、４４、６７、４５、４６においてそれぞれ被計量物の供給にかかる時間が異なることになる。特に、スクリューフィーダによって被計量物が供給される構成の場合、供給に係る時間の差は顕著となる。そこで、変形例に係るパッカースケール１０１では、被計量物の供給に時間のかかる第２中投入計量ホッパ６５および第６中投入計量ホッパ４５それぞれの上方に第２中投入供給ホッパ２５および第６中投入供給ホッパ１２７を備える構成とする。そして、これらの供給ホッパを使って被計量物の供給の遅延にともなって、被計量物を計量し包装機へ排出するまでにかかる処理時間が増大してしまうことを防ぐように構成されている。

また、変形例に係るパッカースケール１０１は、上記したパッカースケール１００の構成と比較して、小投入計量部３０を備えていない点でも異なる。

以上のように、パッカースケール１０１は、複数の大投入計量部１０Ａ、１０Ｂと複数の中投入計量部５０Ａ〜５０Ｇを備えた構成において、被計量物の供給に時間のかかる計量ホッパ（変形例では、大投入計量ホッパ２１および大投入計量ホッパ１２１、ならびに第２中投入計量ホッパ６５、第６中投入計量ホッパ４５）の上方に供給ホッパをそれぞれ備える構成である。

なお、変形例では大投入計量部１０を２つ、中投入計量部５０を７つ備える構成について説明したが大投入計量部１０および中投入計量部５０それぞれの個数はこれに限定されるものではない。大投入計量部１０は１つであってもよいし３つ以上であってもよい。また、中投入計量部５０は７つよりも多くてもよいし、少なくてもよい。

また、変形例に係るパッカースケール１０１では、供給ホッパとして、大投入供給ホッパ２２、１２２、ならびに第２中投入供給ホッパ２５、第６中投入供給ホッパ１２７を備える構成であったが、供給ホッパの個数はこれに限定されるものではない。例えば、大投入供給ホッパ２２、１２２だけを備える構成であってもよいし、さらに中投入供給ホッパ（例えば、第７中投入計量ホッパ４６の上方に配置された第７中投入供給ホッパ）をさらに備える構成であってもよい。

また、第１〜第７中投入計量ホッパ６４、６５、６６、４４、６７、４５、４６においてそれぞれ順に被計量物の投入重量の比率が１：６４：２：８：４：３２：１６となっていたが、第１〜第７中投入計量ホッパ６４、６５、６６、４４、６７、４５、４６における投入重量の比率の関係はこれに限定されるものではなく任意である。

また、本実施形態に係るパッカースケール１００および変形例で示したパッカースケール１０１では、スクリューフィーダから各計量ホッパは被計量物を供給されるように構成されているが、被計量物を計量ホッパに供給するための手段はスクリューフィーダに限定されるものではない。例えば、カットゲートの開閉により被計量物が各計量ホッパに供給される構成であってもよい。

なお、上記実施形態では大投入スクリューフィーダ１４、第１〜第３および第４中投入シュート６１〜６３、４３、ならびに小投入スクリューフィーダ１３などのスクリューフィーダは、スクリューの螺旋の径、螺旋の巻きピッチ等を変更したり、スクリューの回転数及び回転速度を調整したりすることで所定重量の被計量物を、それぞれの直下にあるホッパに供給する構成であった。しかしながら、これらのスクリューフィーダの直下にあるホッパそれぞれにロードセルを備えた構成とする。つまり、本実施形態に係るパッカースケール１００では、大投入供給ホッパ２２、第２中投入供給ホッパ２５、および第４中投入供給ホッパ２７にもロードセルを備えさせる。そして、該スクリューフィーダを一定の回転速度で回転させている最中に、所定時間間隔ごとにホッパ内の被計量物の重量を計量し、これによって得られた複数の計量値から目標重量に到達する時間を予測する。例えば、複数の計量値に移動平均等の平滑化処理を行うことにより、計量重量の経時変化の割合が求められ、当該割合から目標重量に到達する時間が演算により求められる。このようにして予測された目標重量に到達する時間に基づいてスクリューフィーダの回転を停止させる回転停止制御がおこなわれる構成としてもよい。なお、このような場合でも、最終的には第１、第２、第３、および第４中投入計量ホッパ６４、６５、６６、４４それぞれに投入された被計量物の重量を計量安定待ち時間経過後に再度、正確に計量する。また、大投入計量ホッパ２１またはロスインホッパ４２それぞれに投入された被計量物の重量も計量安定待ち時間経過後に再度、正確に計算する。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明によれば、被計量物の計量サイクルを短縮する計量装置が得られる。特に、本発明では、被計量物として、粉体または軟質粒体、あるいは針状形状または歪な形状など、自然落下させたときに排出の流れが悪いものを扱う場合に、効率的に計量ホッパに被計量物を送り出しすることができるとともに、計量サイクルを短縮することができる。このため、粉体や軟質粒体などの被計量物を所定の目標重量に調整するとともに、袋等の容器に充填する計量装置に利用できる。

１０ 大投入計量部
１０Ａ 第１大投入計量部
１０Ｂ 第２大投入計量部
１３ 小投入スクリューフィーダ
１４ 大投入スクリューフィーダ
２１ 大投入計量ホッパ
２２ 大投入供給ホッパ
２４Ａ 第１中投入スクリューフィーダ
２４Ｂ 第２中投入スクリューフィーダ
２４Ｃ 第３中投入スクリューフィーダ
２４Ｄ 第４中投入スクリューフィーダ
２４Ｅ 第５中投入スクリューフィーダ
２４Ｆ 第６中投入スクリューフィーダ
２４Ｇ 第７中投入スクリューフィーダ
２５ 第２中投入供給ホッパ
２７ 第４中投入供給ホッパ
３０ 小投入計量部
４４ 第４中投入計量ホッパ
４５ 第６中投入計量ホッパ
４６ 第７中投入計量ホッパ
５０ 中投入計量部
５０Ａ 第１中投入計量部
５０Ｂ 第２中投入計量部
５０Ｃ 第３中投入計量部
５０Ｄ 第４中投入計量部
５０Ｅ 第５中投入計量部
５０Ｆ 第６中投入計量部
５０Ｇ 第７中投入計量部
６４ 第１中投入計量ホッパ
６５ 第２中投入計量ホッパ
６６ 第３中投入計量ホッパ
６７ 第５中投入計量ホッパ
１００ パッカースケール
１０１ パッカースケール
１２１ 大投入計量ホッパ
１２２ 大投入供給ホッパ
１２７ 第６中投入供給ホッパ
１４１ 大投入スクリューフィーダ

Claims (6)

1. 目標重量未満の被計量物が供給され、この被計量物の重量を計量し、計量後の被計量物を排出する大投入計量ホッパと、
   異なる比率となるように重量が調整された被計量物がそれぞれ供給され、前記大投入計量ホッパにより計量された被計量物の重量と目標重量との差に最も近い重量となる組合せ対象から前記被計量物を排出する複数の中投入計量ホッパと、
   前記大投入計量ホッパおよび前記複数の中投入計量ホッパのうち、少なくとも１つの計量ホッパの上方に配置され、被計量物を一時保持するとともに所定のタイミングで該計量ホッパに供給する供給ホッパと、を備え、
   前記供給ホッパは、下方に配置された前記計量ホッパにて、前記被計量物が供給され、該被計量物の供給に起因して生じた振動が収束するまでの期間から該被計量物の重量を計量する期間までにわたって実施される処理である被計量物の計量処理が行なわれている間に、新たな計量対象となる被計量物の供給を受ける計量装置。
2. 前記供給ホッパは、前記大投入計量ホッパおよび前記複数の中投入計量ホッパのうち、重量の比率に応じて該被計量物の供給にかかる時間が長くなる計量ホッパの上方に配置される請求項１に記載の計量装置。
3. 前記大投入計量ホッパおよび中投入計量ホッパそれぞれに対応して設けられ、所定量の被計量物を供給する定量容量型供給装置を備える請求項１または２に記載の計量装置。
4. 前記定量容量型供給装置がスクリューフィーダである請求項３に記載の計量装置。
5. 前記目標重量と、前記大投入計量ホッパおよび前記中投入計量ホッパから排出される被計量物の重量との差を補うために、ロスイン計量を行いながら前記被計量物を排出するロスインホッパを備える請求項１から４のいずれか１項に記載の計量装置。
6. 前記計量処理が行われる期間のうち、前記計量ホッパへの被計量物の供給後に、該被計量物の供給に起因して生じた該計量ホッパでの振動が収束するまで、供給されたこの被計量物の計量が実施されない期間において前記供給ホッパは、新たな計量対象となる被計量物の供給を受ける請求項１から５のいずれか１項に記載の計量装置。

Images