JP6607879B2 - 計量制御装置、計量制御方法、計量コンテナシステム - Google Patents
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Description
すなわち、計量装置では、所定の口径を有するコンテナを複数準備し、各コンテナに異なる粉体を予め入れておく。そして、混合する対象の粉体に対応したコンテナがそれぞれ計量装置まで搬送し、1つのコンテナを計量装置にセットする。そして、目標の重量に到達するまで、コンテナに設けられたバルブを上方に引き上げることでコンテナの排出口を開放し、その排出口から粉体を計量容器内に排出する。計量容器に排出された粉体の投入量が目標の重量に近くなるとバルブを下げることで排出口を閉じ、その後、コンテナを振動させて微量の排出をし、目標の重量に到達すると排出を終了する。次の粉体を計量する場合には、計量装置にセットされたコンテナを、混合対象の粉体が入れられたコンテナに交換し、同様にバルブを引き上げて排出口から排出する。コンテナを用いた計量装置は、粉体を搬送用パイプで搬送することがないために、歩留まりを向上させることができ、また、開口部が少ないため、異物の混入を低減することができ、粉体が入れられたコンテナを計量装置がある場所まで運んできて計量装置にセットして計量するため、配管が不要であり、エリア区分も不要である。
一方、粉体の投入量には誤差範囲が規定される場合があり、その誤差範囲が非常に狭いものについては投入量についての精度が求められる。その場合には、場合によっては、スクリューフィーダが用いられる場合もある。スクリューフィーダは、スクリューを回転させることでホッパー内に貯留された粉体を搬送する搬送装置である。スクリューの回転速度を制御することで、高い計量精度を得ることができる。
また、本発明は、上述の計量制御装置において、前記制御データは、振動装置を駆動させるための情報である振動装置駆動情報を含み、前記出力部は、前記振動装置駆動情報を含む制御データを出力し、前記計量制御装置は、前記出力部からの制御データに基づいて排出促進機能を駆動する駆動部を有する。
また、本発明は、計量対象の原料が収容されるコンテナと、前記コンテナから排出される原料を受け入れる計量容器と、前記計量容器の重量を計量する計量器と、請求項1から7のうちいずれか1項に記載の計量制御装置とを有し、前記コンテナから排出される原料の排出量を制御する、計量コンテナシステムである。
図1は、この発明の一実施形態による計量制御装置を用いた排出装置(計量コンテナシステム)の構成を示す概略構成図である。
ホッパー1は、粉状物質あるいは粒状物質等の流動性物質2を収容可能なホッパーである。このホッパー1は、立設可能であり、ホッパー1の下部円錐部の中央には排出口3が形成されている。
このホッパー1内には、コーン型のバルブ4が垂直方向へ上下動可能に収容されており、バルブ4は、排出口3を開閉可能となっている。
また、フランジ6の少なくとも一部は磁性体から構成されており、電磁石17に電磁的に結合することが可能である。
脚部1a、脚部1bは、ホッパー1の下面(排出口3が設けられる面)側に延びるように設けられており、この脚部1aと脚部1bによって、ホッパー1を立設することが可能となっている。
記録媒体1cは、ホッパー1の外周面に取り付けられており、コンテナ40を識別するコンテナID(コンテナ識別情報)を記憶している。この記録媒体1cは、コンテナIDが読み出しあるいは読み取り可能に記録されていればよく、バーコードが印字されたラベルであってもよいし、コンテナIDを記憶するRFID(radio frequency identifier)タグであってもよい。バーコードは、一次元のバーコードであってもよいし二次元バーコードであってもよい。
昇降部材8は、上下に相対向して水平状に配設した一対の支持板12、13について伸弾性を有する複数のスプリングによって連結するとともに、スプリング内を通って上方の支持板12を貫通するリニアシャフト15、15の下端を支持板13に連結し、また、リニアシャフト15の上端部は固定フレーム11を通って固定フレーム11の上方に突出している。
また、昇降機構9にはモータ25が設けられている。モータ25は、計量制御装置30からの駆動信号に基づいて駆動する。モータ25の駆動軸と昇降軸23に取り付けられたプーリとは循環ベルトによって連結されている。プーリは、駆動部22内のボールねじナットに設けられており、モータ25によってプーリを回転させると駆動部22に対して昇降軸23が相対的に垂直方向に上下動することが可能になっている。
計量制御装置30において、コンテナ識別情報取得部301は、コンテナ40に取り付けられた記録媒体1cから、コンテナIDを読み取る。コンテナ識別情報取得部301は、例えば、RFIDタグとの間で情報を送受信するリーダライタであり、RFIDタグから情報を読み取る読み取り機能やRFIDタグに情報を書き込む書き込み機能を有している。また、コンテナ識別情報取得部301は、記録媒体1cがラベルである場合には、そのラベルに印字されたバーコードを読み取るバーコードリーダを用いることができる。
制御データ記憶部303は、制御データを記憶する。ここで、図3は、制御データの一例を示す図である。
制御データは、コンテナIDと、バルブ制御情報と、振動装置駆動情報と、運転履歴情報とが記憶される。
コンテナIDは、上述したとおり、コンテナ40を個別に識別する情報であり、倉庫内に格納されうるコンテナ40のそれぞれのコンテナIDが記憶される。
バルブ制御情報は、コンテナ40から排出される流動性物質2の計量値と当該流動性物質2の目標値の量との差に応じた排出口3に対するバルブ4の開き度合を示す情報である。
図4は、バルブ制御情報の一例を示す図である。この図において、横軸は設定排出量と計量値との差であり、縦軸は、切替段数を表す。
設定排出量と計量値との差は、制御データ管理部305によって算出される値である。設定排出量は、混合物の配合情報毎に決められており、目的の混合物の種別に応じて決められた原料とその原料の設定排出量である。たとえば、混合物Aは、原料aをa1kg、原料bをb1kg、原料cをc1kg混合することを表す配合情報を、制御データ記憶部303または制御データ管理部305に予め記憶しておき、指定情報入力部304から入力される混合物の種別に応じて、計量する対象の原料と設定排出量を読み出すようにしてもよい。
また、例えば、混合物の原料の配合比率を表す配合情報を、制御データ記憶部303または制御データ管理部305に予め記憶しておき、指定情報入力部304から入力される混合物の合計排出量および種別に応じて、計量する対象の原料とその設定排出量を読み出すようにしてもよい。この配合比率は、各原料を配合する重さの比率である。例えば、配合比率として、原料aと原料bの配合比率が2:1として定められた配合情報を用いて混合物Aを作成する場合、外部から作成対象の混合物がAであり、混合物の目標重量が30kgとして指定されると、後述する制御データ管理部305が、混合物Aの配合情報として、「原料aと原料bの配合比率が2:1」であることを表す配合比率の情報を読み出す。これにより、制御データ管理部305は、混合物を得るために用いる原料として、原料aと原料bであることを特定するとともに、目標重量と配合比率とに基づいて、原料aの設定排出量が20kg、原料bの設定排出量が10kgであることを特定することができる。
切替段数は、排出口3に対するバルブ4の開き度合を表す。ここでは、切替段数が大きいほど、排出口3に対するバルブ4の開き度合が大きいことを表し、切替段数が小さいほど、排出口3に対するバルブ4の開き度合が小さいことを表す。この開き度合における段数毎の差は、一定間隔であってもよいし、切替段数が大きいほど1段階における開き度合が大きくなるようにしてもよい。また、この開き度合は、排出口3とバルブ4との距離であってもよいし、排出口3とバルブ4との隙間の面積であってもよい。
またこの図においては、設定排出量と計量値との差が、ある範囲においては、切替段数も同じである場合について図示されている。例えば、設定排出量と計量値との差が15kg以上であり20kg未満である場合には、切替段数は4である。設定排出量と計量値との差が30kg以上であり35kg未満である場合においては、切替段数は7である。また、設定排出量と計量値との差が0kgに近い領域においては、切替段数は0であるが、これは、設定排出量と計量値との差が0kgに近い領域においては、排出口3とバルブ4とを閉じた状態において、コンテナ40に振動を与え、原料の排出量を微量にして排出するためである。
また、このようなバルブ制御情報は、原料毎に決められていてもよいし、同じ原料であっても混合物の種別に応じた配合情報毎に異なるバルブ制御情報を記憶しておくようにしてもよい。
制御データ管理部305は、コンテナ識別情報に応じた制御データを制御データ記憶部303から読み出す機能を有する。
制御データ管理部305は、指定情報入力部304から入力される指定情報に基づいて、混合物の種別に応じた配合情報に対応する制御データを制御データ記憶部303から読み出す。また、制御データ管理部305は、計量値取得部302から得られる計量値を出力部306に出力する。
駆動制御部307は、出力部306から得られる制御データに基づいて、コンテナ40のバルブの開き度合を制御するバルブ制御機能を有する。計量制御装置30の外部にバルブ制御機能(バルブ制御部)が設けられる場合には、駆動制御部307は、出力部306から得られる制御データをバルブ制御部に出力する。また、駆動制御部307は、制御データ管理部305から得られる制御データに含まれる設定排出量と、制御データ管理部305から得られる計量値との差を算出し、制御データに含まれたバルブ制御情報に基づいて、当該算出された差に応じた切替段数となるようにバルブ制御を行なう。
駆動制御部307は、出力部306からの制御データに基づいて、排出促進機能を駆動する。計量制御装置30の外部に排出促進機能(振動装置)が設けられる場合には、駆動制御部307は、出力部306から得られる制御データに基づいて振動装置をオンまたはオフにする制御信号を振動装置に出力して振動装置によってコンテナ40に振動を加えたり振動を停止させる。振動装置としては、例えば、コンテナ40に振動を加えるバイブレータ装置であってもよい。
まず、混合物の計量が開始されると、制御データ管理部305は、指定情報入力部304から入力される指定情報に基づいて、この指定情報として指定された混合物の配合情報を特定し(ステップS101)、その配合情報に対応する制御データを制御データ記憶部303から読み出す。ここで、制御データ管理部305は、この配合情報に従い、混合物として混合させる原料を計量する順序に従い、最初に計量する原料の種類を計量制御装置30あるいは排出装置に設けられた表示パネルに表示させることができる。作業員は、この表示パネルに表示された原料が入れられたコンテナ40を倉庫から搬送し、排出装置にセットする。
制御データ管理部305は、得られたコンテナIDに対応する制御データを制御データ記憶部303から読み出し(ステップS104)、出力部306に出力する。さらに制御データ管理部305は、計量値取得部302から得られる計量値を出力部306に出力する。出力部306は、制御データ管理部305から得られた制御データ、設定排出量、計量値を駆動制御部307へ出力する。駆動制御部307は、出力部306から得られた制御データ、設定排出量、計量値に基づいて、バルブ制御を行なう(ステップS105)。ここでは、駆動制御部307は、制御データに含まれる設定排出量と、計量取得部302によって取得された計量値との差を算出し、制御データに含まれるバルブ制御情報に基づいて、当該算出された差に応じた切替段数となるように、排出口3とバルブ4との間の開き度合を制御する。
計量が終了していない場合(ステップS106−NO)、制御データ管理部305は、ステップS105に戻り、計量値取得部302から得られる計量値を出力部306を介して駆動制御部307に出力することで、制御データに基づいたバルブ制御を行なわせ、計量値が設定排出量に到達した場合には計量が終了したと判定し(ステップS106−YES)、配合情報に基づく混合が終了したか否かを判定する(ステップS107)。例えば、混合物が原料a、原料b、原料cの3種類を混合するものである場合、制御データ管理部305は、原料aの計量が終了した段階では、あと2種類の原料を計量する必要があるので混合が終了していないとして(ステップS106−NO)、配合情報に基づいて、次の原料(例えば原料b)のコンテナ40をセットするよう表示パネルに表示する。これを受けて原料bのコンテナ40が排出装置にセットされると、制御データ管理部305は、コンテナ40のセットを検出する(ステップS102)。一方、原料a、原料b、原料cのそれぞれの計量が終了した場合には、制御データ管理部305は、配合情報に基づく混合が終了したと判定し(ステップS107−YES)、処理を終了する。ここでは、配合情報に基づいて各原料が計量される際、計量容器28はそのままにして計量が行なわれる。そのため、計量容器28には、各原料が混合された状態で終了される。混合状態を均等にする必要がある場合には、後段の工程において撹拌等の処理を適宜行なうようにしてもよい。計量が終了すると、計量容器28は、後段の工程に応じて、必要な場所に搬送される。コンテナ40は、排出装置から取り外され、倉庫の所定の場所に保管される。
また、コンテナ40の排出口3のサイズ(口径)としては、種々のものを用いることができるため、原料に合せた排出口3のサイズのコンテナ40を用いるようにしてもよい。また、この場合、同じ原料であっても、排出口3のサイズが異なる場合には、排出口3のサイズ毎に異なるバルブ制御情報を設定する。これにより、例えば、同じ原料であっても、混合物を得るために、大量に排出する必要がある場合には、より広いサイズのコンテナ40を利用するようにし、混合物に加える原料の量が他の原料に比べて少ない場合には、排出口3のサイズが小さいコンテナ40を利用するようにしてもよい。これにより、排出口3のサイズが大きなコンテナ40を用いることで、大量に排出する必要がある場合であっても、排出時間が長引いてしまうことを低減することができ、排出口3のサイズが小さなサイズのコンテナ40を用いることで、少量の排出量である場合であっても、精度よく排出することができる。
また、バルブ制御情報は切替段数に限定されず、例えば、現在の設定排出量と計量値との差に応じて連続的にバルブの開き度合(排出口とバルブの距離など)を変化させる情報としてもよく、また、これと切替段数とを組み合わせた情報としてもよい。
Claims (9)
- 計量対象の原料が収容されるコンテナに取り付けられたコンテナ識別情報を取得する取得部と、
コンテナから排出される原料の計量値と当該原料の目標値の量との差に応じた排出口に対するバルブの開き度合を示すデータを含む制御データを記憶する制御データ記憶部と、
前記コンテナ識別情報に応じた制御データを前記制御データ記憶部から読み出す制御データ読み出し部と、
前記読み出された制御データを、前記制御データに基づいてバルブの制御を行う駆動制御部に出力する出力部と、
を有する計量制御装置。 - 前記制御データは、前記コンテナ識別情報に対応するコンテナのバルブと排出口との関係に応じた状況、前記コンテナに収容される原料の性状、前記コンテナの排出口のサイズ、原料を排出する速度のうち少なくともいずれか1つに基づいて前記差に応じて前記開き度合が決められている
請求項1記載の計量制御装置。 - 目標となる混合物を指定する指定情報を入力する指定情報入力部と、
前記制御データ記憶部は、前記コンテナ識別情報と前記差に応じた前記開き度合について、混合物の種別に応じた配合情報毎に制御データを記憶しており、
前記制御データ読み出し部は、前記指定情報に基づいて前記混合物の種別に応じた配合情報に対応する制御データを読み出す
請求項1または請求項2記載の計量制御装置。 - 前記配合情報は、前記制御データ記憶部または制御データ読み出し部に記憶されていることを特徴とする
請求項3に記載の計量制御装置。 - 前記制御データ記憶部に記憶された制御データを、入力される情報に基づいて更新する制御データ更新部
を有する請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の計量制御装置。 - 前記出力部から出力される制御データに基づいて、前記コンテナのバルブの開き度合を制御するバルブ制御部
を有する請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載の計量制御装置。 - 前記制御データは、振動装置を駆動させるための情報である振動装置駆動情報を含み、
前記出力部は、前記振動装置駆動情報を含む制御データを出力し、
前記計量制御装置は、前記出力部からの制御データに基づいて排出促進機能を駆動する駆動部
を有する請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載の計量制御装置。 - 取得部が、計量対象の原料が収容されるコンテナに取り付けられたコンテナ識別情報を取得し、
制御データ読み出し部が、前記コンテナ識別情報に応じた制御データを、コンテナから排出される原料の計量値と当該原料の目標値の量との差に応じた排出口に対するバルブの開き度合を示すデータを含む制御データを記憶する制御データ記憶部から読み出し、
出力部が、前記読み出された制御データを、前記制御データに基づいてバルブの制御を行う駆動制御部に出力する
計量制御方法。 - 計量対象の原料が収容されるコンテナと、前記コンテナから排出される原料を受け入れる計量容器と、前記計量容器の重量を計量する計量器と、請求項1から7のうちいずれか1項に記載の計量制御装置とを有し、前記コンテナから排出される原料の排出量を制御する、計量コンテナシステム。
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