JP7340246B2

JP7340246B2 - 計量装置

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Inventors: 善史矢追
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Description

本発明は、計量装置に関し、特に、複数の物品収容部それぞれに被計量物を投入し、物品収容部毎に計量し、組合せることによって目標の組合せ質量となる物品収容部を選択する組合せ計量装置に関する。

近年、組合せ計量装置として、ホッパとよばれる複数の物品収容部それぞれに被計量物を投入し、物品収容部毎に計量し、組合せることによって目標の組合せ質量となる物品収容部を選択してその組合せに参加させる構成のものが広く普及している。例えば、特許文献１（特開２０１３－１６７５９４号公報）に開示されている組合せ計量装置では、ホッパゲートの駆動部に流す電流を０≦Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３の駆動電流として、ホッパゲートを閉じた状態で保持する場合の駆動電流Ｉ１、ホッパゲートを開いた状態で保持する場合の駆動電流Ｉ２、ホッパゲートを駆動する場合の駆動電流Ｉ３とすることにより、ホッパゲートの駆動部における電力消費の低減を図っている。

しかしながら、上記装置は、ホッパゲートの開閉位置によって、必要なトルクが変化するにもかかわらず、ホッパゲートを開閉駆動する駆動電流は一定値に制御されており、動作させるのに必要な駆動電流のうちの最大値が採用されている。それゆえ、ホッパゲートの開閉動作中は、常に最大の駆動電流が供給され続け、無駄な電力消費を招いている。

本発明の課題は、ホッパゲートの開閉動作中の消費電力を低減した組合せ計量装置を提供することにある。

本発明の第１観点に係る計量装置は、ホッパと、駆動部と、制御部とを備えている。ホッパは、開閉式のゲートを有し、ゲートを開閉することによって、外部から投入された物品を一時的に滞留させ、その後に排出する。駆動部は、ゲートを開閉させる。制御部は、制御信号を介して駆動部への電流値を制御する。制御部は、電流値を、ゲートにおける開閉速度の設定変更に連動して変更する。

この計量装置では、ゲートの閉状態から開状態への一連動作の中で駆動部に必要な電力は、「起動」、「ゲートの開動作」、「ゲートの開位置停止」、「ゲートの開位置での固定」、「起動」、「ゲートの閉動作」、「ゲートの閉位置停止」など、ゲートの動作に応じて変動する。仮に、駆動部への供給電力を、最も電力を要する状態のときの値に合わせて一定とすれば、容易に安定したゲートの動作を得られるが、無駄な電力消費を招く。そこで、駆動部への制御信号を、ゲートにおける開閉速度の設定変更に連動して変更することによって、その動作に必要な電力を供給することが可能となり、省電力化を図ることができる。

本発明の第２観点に係る計量装置は、第１観点に係る計量装置であって、ゲートの開閉速度を設定又は変更する設定部をさらに備えている。

この計量装置では、設定部を設けることによって、（既定の）開閉速度が不適切な場合に再設定が可能となる。最適な開閉速度が設定されることによって必要な電力が明確になり、無駄な電力供給を回避し、省電力化を図ることができる。

本発明の第３観点に係る計量装置は、第１観点又は第２観点に係る計量装置であって、ゲートにおける閉状態から開状態までの間が、複数の区間に分けられている。ゲートの開閉速度は、その区間ごとに設定される。

この計量装置では、ゲートにおける閉状態から開状態までの間が複数の区間に分けられることによって、その区間におけるゲートの状態に適した開閉速度を設定することができる。最適な開閉速度が設定されることによって必要な電力が明確になり、無駄な電力供給を回避し、省電力化を図ることができる。

本発明の第４観点に係る計量装置は、第３観点に係る計量装置であって、ゲートの開閉速度ごとに制御信号が設定される。

この計量装置では、開閉速度ごとに対応する制御信号が存在するので、開閉速度が変更されると制御信号が変更された開閉速度に対応する制御信号に変わるので、自動的に開閉速度が制御される。

本発明の第５観点に係る計量装置は、第４観点に係る計量装置であって、複数の区間のいずれかの区間においてゲートの開閉速度が変更されたとき、ゲートの開閉速度が変更された区間に対応する制御信号のみが変更される。

この計量装置では、例えば、無駄に電力が消費されている区間が存在する場合、その区間におけるゲートの開閉速度の設定値を変更するだけでよい。

本発明の第６観点に係る計量装置は、第４観点に係る計量装置であって、制御部が、ゲートの開閉速度に応じた制御信号を算出する。

なお、制御信号の信号値は、予め開閉速度ごとに演算で求めた値をテーブル化してもよい。

本発明の第７観点に係る計量装置は、第１観点又は第２観点に係る計量装置であって、制御部は、ゲートの開閉速度が当初設定された制御信号を生成する際に利用された開閉速度よりも速くなった場合、電流値を大きくする。また、制御部は、ゲートの開閉速度が当初設定された制御信号を生成する際に利用された開閉速度よりも遅くなった場合、電流値を小さくする。

本発明に係る計量装置は、駆動部への制御信号を、ゲートにおける開閉速度の設定変更に連動して変更することによって、その動作に必要な電力を供給することが可能となり、省電力化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る計量装置としての組合せ計量装置の正面図である。計量ホッパの外観斜視図。ゲートが閉じられた状態の計量ホッパの側面図。ゲートが開かれた状態の計量ホッパの側面図。本実施形態に係る組合せ計量装置における電気的な結合を説明するためのブロック図。制御部、モータドライバおよびステッピングモータの接続状態を示すブロック図。制御部からモータドライバに入力されるＣＬＫ（クロック）信号と、モータドライバからステッピングモータへ出力される信号との関係を示すグラフ。ステッピングモータの速度の設定状況を示す表。ステッピングモータの一サイクルにおける、回転角度に対する「機械的要因に起因する電流レベル」および「機械的要因＋加速度要因に起因する電流レベル」を示す表。区間ごとの電流値の設定状況を示す表。ステッピングモータの一サイクルにおける、回転角度に対する「速度」を示すグラフ、回転角度に対する「機械的要因に起因する電流Ａ」を示すグラフ、回転角度に対する「加速度要因に起因する電流Ｂ」を示すグラフ、および回転角度に対する「設定電流」を示すグラフを、上から順に並べて一括表示した表。初期設定段階における区間ごとの電流値の設定状況を示す表。ステッピングモータの一サイクルにおける、回転角度に対する「機械的要因に起因する電流レベル」および「機械的要因＋加速度要因に起因する電流レベル」を示す表。設定変更後における区間ごとの電流値の設定状況を示す表。ステッピングモータの一サイクルにおける、回転角度に対する「速度」を示すグラフ、回転角度に対する「機械的要因に起因する電流Ａ」を示すグラフ、回転角度に対する「加速度要因に起因する電流Ｂ」を示すグラフ、および回転角度に対する「設定電流」を示すグラフを、上から順に並べて一括表示した表。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明される実施形態は、本発明の具体例の一つであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）組合せ計量装置１の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る計量装置としての組合せ計量装置１の正面図である。図１において、組合せ計量装置１は、物品の重量を複数の計量ホッパ５で計量し、所定の合計重量になるように、各計量ホッパ５で計量された重量の値を組み合わせる。組合せ計量装置１は、組み合わせた所定の合計重量の物品を下方に排出する。

具体的には、被計量物である物品が、組合せ計量装置１の上方に搬送されてくると、分散フィーダ２上に載せられ、分散フィーダ２の振動によって放射状に分散される。

物品は、分散フィーダ２に続く放射トラフ３を介して円周状に複数配置されたプールホッパ４に送られると、そこで一時的にプールされた後、各プールホッパ４の下方に位置する計量ホッパ５に投入される。

計量ホッパ５に投入された物品の重量は、各計量ホッパ５に対して設けられているロードセル（重量検出器）によって計測される。そして、各計量ホッパ５内の商品の計測重量を基にどの計量ホッパ５から商品を排出すれば許容範囲内の重量あるいは数量となるかが組合せ演算され、その結果に基づいて計量ホッパ５の幾つかが集合排出シュート６に物品を排出する。

（２）プールホッパ４と計量ホッパ５
図１に示すように、プールホッパ４と計量ホッパ５とは、ほぼ同じ形状をしているので、ここでは、計量ホッパ５を例として説明する。

図２は、計量ホッパ５の外観斜視図である。また、図３Ａは、ゲート２０が閉じられた状態の計量ホッパ５の側面図である。さらに、図３Ｂは、ゲート２０が開かれた状態の計量ホッパ５の側面図である。

図２、図３Ａおよび図３Ｂにおいて、計量ホッパ５は、本体１０と、ゲート２０と、支持軸３０と、レバー４０とを備えている。

（２－１）本体１０
本体１０は、ステンレス製である。本体１０は、上下が開口した角筒状の中空部材である。本体１０の四隅は円弧状に形成されている。本体１０は、互いに対向する一組の左右対称の側壁１２と、両側壁１２に挟まれた２つの壁１１、１５を有している。

２つの壁１１、１５のうち最も外側に位置する壁を前壁１５とし、前壁１５に対向する壁を背壁１１とする。背壁１１、２つの側壁１２および前壁１５の上端が本体１０の上側の開口を形成している。この開口を上開口１０ａとする。

背壁１１、２つの側壁１２および前壁１５の下端が本体１０の下側の開口を形成している。この開口を下開口１０ｂとする。

前壁１５は下方に向かうほど背壁１１に近づくように傾斜しており、さらに、前壁１５の下端は背壁１１の下端よりも下方の位置に位置している。それゆえ、下開口１０ｂの開口面は背壁１１の下端から視て、下方に傾斜している。

各側壁１２の上端には、案内板１３が取り付けられている。案内板１３は側壁１２の上端から上開口１０ａの外側に向かって上方に傾斜しているので、被計量物を本体１０内に案内することができる。

背壁１１には、一対のブラケット１４が取り付けられている。一対のブラケット１４は、側壁１２と平行な平面を有する細長い板状の板金部材である。一対のブラケット１４は、背壁１１上に片持梁状に取り付けられている。各ブラケット１４の自由端は、背壁１１の下端よりも下方に延びている。すなわち、各ブラケット１４の自由部は、背壁１１から垂直かつ下方に延びている。

一対のブラケット１４の間隔は一対の側壁１２の間隔より狭く、その間隔を維持することができるように、２本のシャフト１４１とで互いに連結されている。また、各ブラケット１４の固定端には、曲げ加工によって背壁１１と平行となる面を有する連結部１４２が形成されており、この面と背壁１１とが密着するように溶接されている。シャフト１４１は、図１の組合せ計量装置１の所定のフック（図示せず）に引っ掛けられる。

（２－２）ゲート２０
ゲート２０は、本体１０の下開口１０ｂを開閉する。ゲート２０は、平坦部２１と曲げ部２２とを含んでいる。平坦部２１は、下開口１０ｂを覆うことができる十分な面積を有する板である。曲げ部２２は、側壁１２に沿って立ち上がるように曲げられている。

平坦部２１の下端２３は反り返っている。これは、平坦部２１が下開口１０ｂを閉鎖したときに、前壁１５の先端部と密着するように形成されている。

また、ゲート２０の上端には、補強板４１が溶着されている。補強板４１から上方に延びる上端部は、支持軸３０に回動自在に支持され、そこから下方に向けてレバー４０が一体的に設けられている。

（２－３）支持軸３０
支持軸３０は、ゲート２０を本体１０の両側面にヒンジ連結する軸である。支持軸３０は、背壁１１に近接させており、下開口１０ｂからは、ゲート２０を開放したときに、ゲート２０の上端部と背壁１１との間に十分な間隔が形成される。支持軸３０は、連結部１４２にボルトで支持されている。

（２－４）レバー４０
レバー４０は、ゲート２０を支持軸３０回りに反時計方向（図３Ｂ正面視）に跳ね上げる。レバー４０の先端部には、コロ４２が回転自在に取り付けられている。コロ４２が開閉レバー５０（図１参照）と噛みあって、レバー４０が反時計方向（図３Ｂ正面視）に跳ね上げられ、それに伴ってゲート２０が支持軸３０を中心として開閉する。

（３）ゲート２０の開閉動作
ここで、ゲート２０は、開閉レバー５０を介してステッピングモータ６０と接続される。ステッピングモータ６０は、制御部７０と電気的に接続される。この制御部７０は、ステッピングモータ６０に対して制御信号を出力する。ステッピングモータ６０は、制御部７０から出力される制御信号を受信すると、この制御信号に基づいて回転駆動する。この回転により、開閉レバー５０が回動し、レバー４０が反時計方向（図３Ｂ正面視）に跳ね上げられ、それに伴ってゲート２０が支持軸３０を中心として開閉動作する。

具体的には、ステッピングモータ６０の回転軸が０度から１８０度まで正回転することにより、ゲート２０は閉状態から開状態に変化する。そして、ステッピングモータ６０の回転軸が、１８０度から０度まで逆回転することにより、ゲート２０は開状態から閉状態に変化する。

図４Ａは、本実施形態に係る組合せ計量装置１における電気的な結合を説明するためのブロック図である。

図４Ａにおいて、制御部７０は、ＣＰＵ７１、および記憶部７３を有している。また、制御部７０には、プールホッパ４のゲート２０ｐ１～２０ｐｎを駆動するステッピングモータ６０ｐ１～６０ｐｎ、および計量ホッパ５のゲート２０ｗ１～２０ｗｎを駆動するステッピングモータ６０ｗ１～６０ｗｎが、モータドライバを介して電気的に接続されている。

制御部７０は、オペレータから設定部を介して入力される情報に基づき、記憶部７３に格納される制御用プログラムに従って組合せ計量装置１を制御する。

具体的には、制御部７０は、ステッピングモータ６０ｐ１～６０ｐｎが接続されているモータドライバ６８ｐ１～６８ｐｎ、およびステッピングモータ６０ｗ１～６０ｗｎが接続されているモータドライバ６８ｗ１～６８ｗｎに対して制御信号を出力する。

図４Ｂは、制御部７０と、任意のモータドライバ６８ｗｉおよびステッピングモータ６０ｗｉとの接続状態を示すブロック図である。また、図４Ｃは、制御部７０から任意のモータドライバ６８ｗｉに入力されるＣＬＫ（クロック）信号と、当該モータドライバ６８ｗｉからステッピングモータ６０ｗｉへ出力される信号との関係を示すグラフである。

図４Ｂにおいて、制御部７０はモータドライバ６８ｗｉに対して、ＣＬＫ（クロック）信号、ＣＷ／ＣＣＷ（回転方向切換信号）、ＥＮＡＢＬＥ（イネーブル）信号、ＲＥＳＥＴ（リセット）信号、およびＶｒｅｆ（リファレンス電圧）を出力することができる構成である。

モータドライバ６８ｗｉは、ステッピングモータ６０ｗｉに対して、所望の電流値（設定電流Ｉｏｕｔ）に対応する電圧値（ＯＵＴＡ＋、ＯＵＴＡ－、ＯＵＴＢ＋、ＯＵＴＢ－）を出力することができる構成である。ステッピングモータ６０ｗｉの設定電流Ｉｏｕｔは、Ｖｒｅｆ（リファレンス電圧）の設定電圧で決まる。

図４Ｃに示すＯＵＴＡ＋、ＯＵＴＢ＋の波形は、１－２相励磁の場合を示している。ステッピングモータ６０ｗｉの速度は、ＣＬＫ（クロック）信号の立ち上がりエッジのタイミングで決まる。

また、制御部７０は、ステッピングモータ６０ｐ１～６０ｐｎ、およびステッピングモータ６０ｗ１～６０ｗｎの速度を制御する場合、モータドライバ６８ｐ１～６８ｐｎ、およびモータドライバ６８ｗ１～６８ｗｎから、各ステッピングモータが必要とする電流値に対応する電圧値が出力されるように、Ｖｒｅｆ（リファレンス電圧）を設定する。

それによって、ステッピングモータ６０ｐ１～６０ｐｎ、およびステッピングモータ６０ｗ１～６０ｗｎに対して、所定の電圧値がパルス列として、間歇的に印加され、ステッピングモータ６０ｐ１～６０ｐｎ、およびステッピングモータ６０ｗ１～６０ｗｎに流れる電流値が制御される。

この場合、パルス電圧は、時間的にそのパルス幅が変更されながらステッピングモータ６０ｐ１～６０ｐｎ、およびステッピングモータ６０ｗ１～６０ｗｎに印加される。上記構成の場合、制御部７０が制御する値は電流値であるが、ステッピングモータ６０ｐ１～６０ｐｎ、およびステッピングモータ６０ｗ１～６０ｗｎそれぞれに対して出力されるのは電圧値となる。

なお、ステッピングモータ６０ｐ１～６０ｐｎ、およびステッピングモータ６０ｗ１～６０ｗｎそれぞれに電圧値を出力する方法は、上記のような一定の電圧値をパルス列として間歇的に出力する方法に限定されるものではなく、ステッピングモータ６０ｐ１～６０ｐｎ、およびステッピングモータ６０ｗ１～６０ｗｎに対して出力する電圧値を時間的に可変させる方法でもよい。

（３－１）ステッピングモータ６０の速度
本実施形態では、ゲート２０が閉状態のときのステッピングモータ６０の回転軸の角度位置を０度としたとき、ステッピングモータ６０の回転軸が１８０度回転したとき、ゲート２０は全開状態となるように設定されている。したがって、ステッピングモータ６０の回転軸の回転角度が０度～１８０度まで進んだ後、１８０度から０度まで戻る動作を１サイクルとする。

制御部７０では、１サイクルを第１区間から第Ｎ区間に区分し、区間ごとに設定された速度を達成できるように、区間ごとにステッピングモータ６０に入力される制御信号が設定される。ここで、ステッピングモータ６０に入力される制御信号とは、所望の電流値に対応する電圧値である。

図５は、ステッピングモータ６０の速度の設定状況を示す表である。このような表示が、制御部７０の記憶部に格納されており、制御部７０と電気的に接続されているディスプレイ８０に表示させることができる。なお、ディスプレイ８０は、制御部７０への入力が可能であり、設定部としての機能も有する。

なお、図５において、速度の数値の前に付した「＋」はステッピングモータ６０がゲートを開かせる方向に回転していることを意味し、「－」はステッピングモータ６０がゲートを閉じさせる方向に回転していることを意味する。

図５において、表の左から、順に、セクション番号、区間、速度、ホールド時間、スロースタート、スローストップの欄が設けられている。セクション番号は必要に応じて増減する。区間は、１８０度を１００とする百分率（％）で表示されている。速度は、各区間におけるステッピングモータ６０の回転軸の回転速度である。

例えば、セクション１は、０～１８０度のうちの０～８０％の区間、すなわち、回転角度０～１４４度の区間であり、この区間の設定速度が＋１４０ｒ／ｍである。

次に、セクション１に続くセクション２は、８０～１００％の区間、すなわち、回転角度１４４～１８０度の区間であり、この区間の設定速度が＋１００ｒ／ｍである。

次に、セクション２に続くセクション３は、１００～５０％の区間、すなわち、回転角度１８０～９０度の区間であり、この区間の設定速度が－１４０ｒ／ｍである。

次に、セクション３に続くセクション４は、５０～３０％の区間、すなわち、回転角度９０～５４度の区間であり、この区間の設定速度が－１０５ｒ／ｍである。

次に、セクション４に続くセクション５は、３０～１０％の区間、すなわち、回転角度５４～１８度の区間であり、この区間の設定速度が－１００ｒ／ｍである。

そして、セクション５に続くセクション６は、１０～０％の区間、すなわち、回転角度１８～０度の区間であり、この区間の設定速度が－１９０ｒ／ｍである。

なお、ホールド時間、スロースタート、およぶスローストップの項目は本願発明とは関係がないので、ここでは説明を省略する。

（３－２）ステッピングモータ６０の電流値
図５では表示されていないが、区間ごとに設定された速度を達成するために、ステッピングモータ６０に入力される電流値が区間ごとに設定されており、通常は既定の電流値が適用される。オペレータは、ディスプレイ８０に表示された表（図５）の下欄にある［モータ駆動電流パターン設定］のタッチボタン８０１に触れることによって、ディスプレイ８０の表示を図６Ｂ（区間ごとの電流値の設定状況を示す表）に示す表へ切り替え、区間ごとの電流値を確認することができる。

図６Ａは、ステッピングモータ６０の一サイクルにおける、回転角度に対する「機械的要因に起因する電流レベル」および「機械的要因＋加速度要因に起因する電流レベル」を示す表である。また、図６Ｂは、回転角度の区間ごとの電流値の設定状況を示す表である。

なお、図６Ａにおいて、速度の数値の前に付した「＋」はステッピングモータ６０がゲートを開かせる方向に回転していることを意味し、「－」はステッピングモータ６０がゲートを閉じさせる方向に回転していることを意味する。

図７は、図６Ａおよび図６Ｂを補足するために、ステッピングモータ６０の一サイクルにおける、回転角度に対する「速度」を示すグラフ、回転角度に対する「機械的要因に起因する電流Ａ」を示すグラフ、回転角度に対する「加速度要因に起因する電流Ｂ」を示すグラフ、および回転角度に対する「設定電流」を示すグラフを、上から順に並べて一括表示した表である。

図７の最上欄の回転角度に対する「速度」を示すグラフは、図５に示された区間ごとの設定速度を図式化したものである。説明の便宜上、図７の４つの欄を、上から最上欄、第２欄、第３欄、第４欄とよぶ。

なお、図７の第２欄、第３欄および第４欄に記載のグラフの横軸は、ステッピングモータ６０が回転した角度を示しており、説明の便宜上、３０度間隔で目盛りを付しているが、これは区間を表すものではない。

また、図７の第２欄、第３欄および第４欄に記載のグラフの縦軸は電流レベルを示している。電流レベルとして、低い方から「０」、「＋１」、「＋２」の３段階の設定が可能である。

例えば、図６Ａにおいて、「ｅｃｏ１」の電流レベルは「０」に相当する。また、「ｈａｌｆ」の電流レベルは「＋１」に相当する。また、「ｆｕｌｌ」の電流レベルは「＋２」に相当する。

なお、上記において、電流レベル「０」とは、電流値が０アンペアを意味するものではなく、電流値のレベルを示す値である。つまり、基準となる所定の電流値を電流レベル「０」としている。

（３－２－１）機械的要因に起因するステッピングモータ６０の必要電流Ａ
ゲート２０は、スプリング（図示せず）によって閉方向に付勢されているので、ステッピングモータ６０の回転軸がゲート２０を開方向に駆動するときはスプリングの負荷がかかるため、電流値が大きくなる。

したがって、０～８０％の区間、すなわち、回転角度０～１４４度の区間で速度＋１４０ｒ／ｍを維持するためには、さらに細かな区間で電流値を設定する必要がある。

図６Ｂの左欄は、区間ごとの既定の電流値を示している。図６Ｂの右欄には、設定変更後における区間ごとの電流値の設定状況を示している。

図６Ｂの左欄に記載の区間ごとの電流値をグラフ化したものが、図７の第２欄の回転角度に対する「機械的要因に起因する必要電流Ａ」を示すグラフであり、各電流値は、既定値である。

図６Ｂ、および図７の第２欄のグラフにおいて、セクション１は、回転角度０～１８０度のうちの０～１５％の区間、すなわち、回転角度０～２７度の区間であり、この区間の電流値がｅｃｏ１に設定されている。電流値の設定は、ｅｃｏ１、ｈａｌｆおよびｆｕｌｌの３段階設定（図７の電流レベルでは、「０」、「＋１」、「＋２」の３段階設定）であり、ｅｃｏ１＜ｈａｌｆ＜ｆｕｌｌの大小関係を有している。

次に、セクション２は、１５～３５％の区間、すなわち、回転角度２７～６３度の区間であり、この区間の電流値はｈａｌｆに設定されている。

次に、セクション３は、３５～６５％の区間、すなわち、回転角度６３～１１７度の区間であり、この区間の電流値はｆｕｌｌに設定されている。

次に、セクション４は、６５～８５％の区間、すなわち、回転角度１１７～１５３度の区間であり、この区間の電流値がｈａｌｆに設定されている。

次に、セクション５は、８５～１００％の区間、すなわち、回転角度１５３～１８０度の区間であり、この区間の電流値がｅｃｏ１に設定されている。

そして、セクション６は、１００～０％の区間、すなわち、回転角度１８０～０度の区間であり、この区間の電流値はｅｃｏ１に設定されている。なお、回転角度１８０～０度の区間はゲート２０が開状態から閉状態へ戻る区間であり、スプリングの付勢力を利用することができるので、機械的要因に起因する電流が低く安定している。

一般に、ステッピングモータ６０の区間ごとの電流値は、図６Ｂの左欄、および図７の第２欄に示すように、機械的要因に起因する電流Ａを想定して初期設定されている。

ところが、実際にゲート２０を動作させる際には、ステッピングモータ６０の速度変化（加速度）という要因に起因する電流Ｂをも想定しなければならず、さもなければ、トルク不足による脱調を招く。

（３－２－２）加速度要因に起因するステッピングモータ６０の必要電流Ｂ
図７の第３欄のグラフは、回転角度に対する「加速度要因に起因する必要電流Ｂ」を示すグラフである。例えば、区間０～１１％は、すなわち、回転角度０～２０度の区間は、ゲート２０が閉状態から開状態に向かって動作を開始するため、ステッピングモータ６０が起動する区間であるので、加速するための電流が必要となる。したがって、電流値がｆｕｌｌ設定される。

また、７５～８６％の区間、すなわち、回転角度１３５～１５５度の区間は、ゲート２０が全開位置で確実に停止するための減速区間であり、制動をかけるための電流が必要となる。したがって、電流値がｆｕｌｌ設定される。

また、９４～１００％の区間、すなわち、回転角度１７０～１８０度の区間は、ゲート２０を完全に停止させる区間であり、制動をかけるための電流が必要となる。したがって、電流値がｆｕｌｌ設定される。

また、１００～９２％の区間、すなわち、回転角度１８０～１６５度の区間は、ゲート２０が開状態から閉状態に向かって動作を開始するため、ステッピングモータ６０が起動する区間であるので、加速するための電流が必要となる。したがって、電流値がｆｕｌｌ設定される。

また、５６～４２％の区間、すなわち、回転角度１００～７５度の区間は、ゲート２０を減速させる区間であり、制動をかけるための電流が必要となる。したがって、電流値がｈａｌｆに設定されている。

そして、１７～０％の区間、すなわち、回転角度３０～０度の区間は、ゲート２０を完全に停止させる区間であり、制動をかけるための電流が必要となる。したがって、電流値がｆｕｌｌ設定されている。

したがって、図７において、最上欄のグラフで示された速度を維持するためには、第４欄のグラフで示すように、機械的要因に起因する必要電流Ａと加速度要因に起因する必要電流Ｂを合成して得られる電流値へ設定変更される必要がある。

なお、各区間におけるステッピングモータ６０の動作時間には、制御部がＶｒｅｆ（リファレンス電圧）を増減して電流レベルを設定してから実際に電流レベルが設定値になるまでの時間、およびステッピングモータ６０が加速または減速を開始してから完了するまでの時間が含まれる。

（３－３）ステッピングモータ６０の電流値の設定変更
図６Ｂの右欄は、図７の第４欄のグラフに沿って、区間を設定し、当該区間ごとに電流値を設定変更された結果を示している。

具体的には、図６Ｂの右欄、および図７の第４欄のグラフにおいて、セクション１は、回転角度０～１８０度のうちの０～１１％の区間、すなわち、回転角度０～２０度の区間であり、この区間の電流値がｆｕｌｌに設定される。

次に、セクション２は、１１～１７％の区間、すなわち、回転角度２０～３０度の区間であり、この区間の電流値はｅｃｏ１に設定される。

次に、セクション３は、１７～３３％の区間、すなわち、回転角度３０～６０度の区間であり、この区間の電流値はｈａｌｆに設定される。

次に、セクション４は、３３～６７％の区間、すなわち、回転角度６０～１２０度の区間であり、この区間の電流値がｆｕｌｌに設定される。

次に、セクション５は、６７～７５％の区間、すなわち、回転角度１２０～１３５度の区間であり、この区間の電流値がｈａｌｆに設定される。

次に、セクション６は、７５～８６％の区間、すなわち、回転角度１３５～１５５度の区間であり、この区間の電流値はｆｕｌｌに設定される。

次に、セクション７は、８６～８９％の区間、すなわち、回転角度１５５～１６０度の区間であり、この区間の電流値はｈａｌｆに設定される。

次に、セクション８は、８９～９４％の区間、すなわち、回転角度１６０～１７０度の区間であり、この区間の電流値はｅｃｏ１に設定される。

次に、セクション９は、９４～１００％の区間、すなわち、回転角度１７０～１８０度の区間であり、この区間の電流値はｆｕｌｌに設定される。

次に、セクション１０は、１００～９２％の区間、すなわち、回転角度１８０～１６５度の区間であり、この区間の電流値はｆｕｌｌに設定される。

次に、セクション１１は、９２～５６％の区間、すなわち、回転角度１６５～１００度の区間であり、この区間の電流値はｅｃｏ１に設定される。

次に、セクション１２は、５６～４２％の区間、すなわち、回転角度１００～７５度の区間であり、この区間の電流値はｈａｌｆに設定される。

次に、セクション１３は、４２～１７％の区間、すなわち、回転角度７５～３０度の区間であり、この区間の電流値はｅｃｏ１に設定される。

そして、セクション１４は、１７～０％の区間、すなわち、回転角度３０～０度の区間であり、この区間の電流値はｆｕｌｌに設定される。

（３－４）作用効果
上記の通り、本実施形態では、ステッピングモータ６０の回転角度（区間）および速度を設定すること、ステッピングモータ６０の回転角度（区間）および電流値を設定すること、速度変化（加速度）に基づき電流値を変更することを、設定部としてのディスプレイ８０を介して行うことができる。

そして、ゲート２０の開閉速度を設定変更する際に、ステッピングモータ６０への入力する制御信号、すなわちステッピングモータ６０への入力する電流値が、それに連動して変更される。

例えば、区間ごとにゲート２０の開閉速度が図５に示すような速度に設定または変更された場合、それに連動して、区間ごとの電流値が、既定の電流値（図６Ｂの左欄参照）から適正値（図６Ｂの右欄および図７の第４欄参照）に変更される。

（４）特徴
（４－１）
組合せ計量装置１では、制御部７０が、ステッピングモータ６０に入力される制御信号を介してステッピングモータ６０を制御する。ステッピングモータ６０に入力される制御信号とは、所望の電流値に対応する電圧値である。制御部は、ステッピングモータ６０への制御信号を、ゲート２０における開閉速度の設定変更に連動して変更する。その結果、ゲート２０の動作に必要な電力を供給することが可能となり、省電力化を図ることができる。

（４－２）
組合せ計量装置１は、ゲート２０の開閉速度を設定又は変更する設定部として機能するディスプレイ８０を備えているので、（既定の）開閉速度が不適切な場合に再設定が可能となる。最適な開閉速度が設定されることによって必要な電力が明確になり、無駄な電力供給を回避し、省電力化を図ることができる。

（４－３）
組合せ計量装置１では、ゲート２０における閉状態から開状態までの間が、複数の区間に分けられている。また、ゲートの開閉速度は、その区間ごとに設定される。その結果、その区間におけるゲート２０の状態に適した開閉速度を設定することができる。最適な開閉速度が設定されることによって必要な電力が明確になり、無駄な電力供給を回避し、省電力化を図ることができる。

（４－４）
組合せ計量装置１では、ゲート２０の開閉速度ごとにステッピングモータ６０への制御信号が設定される。開閉速度ごとに対応する制御信号が存在するので、開閉速度が変更されると制御信号が、変更された開閉速度に対応する制御信号に変わるので、自動的に開閉速度が制御される。

（４－５）
組合せ計量装置１では、複数の区間のいずれかの区間においてゲート２０の開閉速度が変更されたとき、ゲート２０の開閉速度が変更された区間に対応する制御信号のみが変更される。その結果、例えば、無駄に電力が消費されている区間が存在する場合、その区間におけるゲート２０の開閉速度の設定値を変更するだけでよい。

（４－６）
組合せ計量装置１では、制御部７０が、ゲート２０の開閉速度に応じた制御信号を算出する。なお、制御信号の信号値は、予め開閉速度ごとに演算で求めた値をテーブル化してもよい。

（４－７）
組合せ計量装置１では、制御部７０は、ゲート２０の開閉速度が当初設定された制御信号を生成する際に利用された開閉速度よりも速くなった場合、ステッピングモータ６０の電流を大きくするために、Ｖｒｅｆ（リファレンス電圧）を上げて制御信号の電圧レベルを高くする。また、制御部７０は、ゲートの開閉速度が当初設定された制御信号を生成する際に利用された開閉速度よりも遅くなった場合、ステッピングモータ６０の電流を小さくするために、Ｖｒｅｆ（リファレンス電圧）を下げて制御信号の電圧レベルを低くする。

（５）変形例
上記実施形態では、［モータ駆動電流パターン設定］のタッチボタン８０１に触れることによって、図５のステッピングモータ６０の速度の設定状況を示す表から、図６Ｂの表の左欄又は右欄に記載のモータ駆動電流パターン設定表へ切り替えることができた。

しかし、切り替えなければ、ステッピングモータ６０の電流値の設定状況を見ることができないという点において、不便さがあった。そこで、本変形例では、ステッピングモータ６０の速度の設定状況と、モータ駆動電流パターン設定状況をまとめて表示する構成としている。

図８は、初期設定段階における区間ごとの電流値の設定状況を示す表である。図８において、表の左から、順に、セクション番号、区間、速度、ホールド時間、スロースタート、スローストップ、およびパワー設定の欄が設けられている。セクション番号は区間数に対応して増減する。区間は、１８０度を１００とする百分率（％）で表示されている。速度は、各区間におけるステッピングモータ６０の回転軸の回転速度である。

上記実施形態と同様に、ホールド時間、スロースタート、およぶスローストップの項目は本願発明とは関係がないので、ここでは説明を省略する。

変形例では、区間、その区間における速度を見ながら、パワー設定の欄において、電流値の設定、又は変更をすることができる。

図９Ａは、ステッピングモータ６０の一サイクルにおける、回転角度に対する「機械的要因に起因する電流レベル」および「機械的要因＋加速度要因に起因する電流レベル」を示す表である。また、図９Ｂは、開閉速度の設定変更後における区間ごとの電流値の設定状況を示す表である。

なお、図８、図９Ａおよび図９Ｂにおいて、速度の数値の前に付した「＋」はステッピングモータ６０がゲートを開かせる方向に回転していることを意味し、「－」はステッピングモータ６０がゲートを閉じさせる方向に回転していることを意味する。

また、図１０は、図９Ａおよび図９Ｂを補足するために、ステッピングモータ６０の一サイクルにおける、回転角度に対する「速度」を示すグラフ、回転角度に対する「機械的要因に起因する電流Ａ」を示すグラフ、回転角度に対する「加速度要因に起因する電流Ｂ」を示すグラフ、および回転角度に対する「設定電流」を示すグラフを、上から順に並べて一括表示した表である。説明の便宜上、図１０の４つの欄を、上から最上欄、第２欄、第３欄、第４欄とよぶ。

（５－１）機械的要因に起因するステッピングモータ６０の必要電流Ａ
図８の区間ごとの電流値をグラフ化したものが、図１０の第２欄の回転角度に対する「機械的要因に起因する必要電流Ａ」を示すグラフであり、各電流値は、既定値である。

図８、および図１０の第２欄のグラフにおいて、セクション１は、回転角度０～１８０度のうちの０～８０％の区間、すなわち、回転角度０～１４４度の区間であり、この区間の電流値がｆｕｌｌに設定されている。電流値の設定は、ｅｃｏ１、ｈａｌｆおよびｆｕｌｌの３段階設定（図１０の電流レベルでは、「０」、「＋１」、「＋２」の３段階設定）であり、ｅｃｏ１＜ｈａｌｆ＜ｆｕｌｌの大小関係を有している。

次に、セクション２は、８０～１００％の区間、すなわち、回転角度１４４～１８０度の区間であり、この区間の電流値はｈａｌｆに設定されている。

次に、セクション３、４および５は、１００～１０％の区間、すなわち、回転角度１８０～１８度の区間であり、この区間の電流値はｅｃｏ１に設定されている。

次に、セクション６は、１８～０％の区間、すなわち、回転角度１８～０度の区間であり、この区間の電流値がｆｕｌｌに設定されている。

（５－２）加速度要因に起因するステッピングモータ６０の電流Ｂ
図１０の第３欄のグラフは、回転角度に対する「加速度要因に起因する必要電流Ｂ」を示すグラフである。例えば、８０～８６％の区間、すなわち、回転角度１４４～１５５度の区間は、ゲート２０が全開位置で確実に停止するための減速区間であり、制動をかけるための電流が必要となる。したがって、電流値がｆｕｌｌに設定される。

また、８６～９４％の区間、すなわち、回転角度１５５～１７０度の区間は、ゲート２０かけた制動を緩和している。したがって、電流値がｈａｌｆに設定される。

また、１００～９１％の区間、すなわち、回転角度１８０～１６５度の区間は、ゲート２０が開状態から閉状態に向かって動作を開始するため、ステッピングモータ６０が起動する区間であるので、加速するための電流が必要となる。したがって、電流値がｆｕｌｌ設定される。

また、５６～４２％の区間、すなわち、回転角度１００～７５度の区間は、ゲート２０を減速させる区間であり、制動をかけるための電流が必要となる。したがって、電流値がｈａｌｆに設定されるべきである。

そして、１７～０％の区間、すなわち、回転角度３０～０度の区間は、ゲート２０を完全に停止させる区間であり、制動をかけるための電流が必要となる。したがって、電流値がｆｕｌｌ設定されるべきである。

したがって、図１０において、最上欄のグラフで示された速度を維持するためには、第４欄のグラフで示すように、機械的要因に起因する電流Ａと加速度要因に起因する電流Ｂを合成して得られる電流値へ設定変更する必要がある。

（５－３）ステッピングモータ６０の電流値の設定変更
図９Ｂは、図１０の第４欄のグラフに沿って、区間を設定し、当該区間ごとに電流値を設定変更した結果を示している。

具体的には、図９Ｂ、および図１０の第４欄のグラフにおいて、セクション１は、回転角度０～１８０度のうちの０～８０％の区間、すなわち、回転角度０～１４４度の区間であり、この区間の電流値がｆｕｌｌに設定される。

次に、セクション２は、８０～８６％の区間、すなわち、回転角度１４４～１７０度の区間であり、この区間の電流値はｈａｌｆに設定される。

次に、セクション３は、８６～１００％の区間、すなわち、回転角度１７０～１８０度の区間であり、この区間の電流値はｆｕｌｌに設定される。

次に、セクション４は、１００～９１％の区間、すなわち、回転角度１８０～１６５度の区間であり、この区間の電流値がｆｕｌｌに設定される。

次に、セクション５は、９１～５６％の区間、すなわち、回転角度１６５～１００度の区間であり、この区間の電流値がｅｃｏ１に設定される。

次に、セクション６は、５６～５０％の区間、すなわち、回転角度１００～９０度の区間であり、この区間の電流値はｈａｌｆに設定される。

次に、セクション７は、５０～４２％の区間、すなわち、回転角度９０～７５度の区間であり、この区間の電流値はｈａｌｆに設定される。

次に、セクション８は、４２～３０％の区間、すなわち、回転角度７５～５４度の区間であり、この区間の電流値はｅｃｏ１に設定される。

次に、セクション９は、３０～１７％の区間、すなわち、回転角度５４～３０度の区間であり、この区間の電流値はｅｃｏ１に設定される。

次に、セクション１０は、１７～１１％の区間、すなわち、回転角度３０～２０度の区間であり、この区間の電流値はｆｕｌｌに設定される。

次に、セクション１１は、１１～０％の区間、すなわち、回転角度２０～０度の区間であり、この区間の電流値はｆｕｌｌに設定される。

上記の通り、本変形例では、ゲート２０の開閉速度を設定または設定変更する際に、ステッピングモータ６０への入力する制御信号、すなわちステッピングモータ６０への入力する電流値を設定または設定変更すれば、それに連動してゲート２０の開閉速度が設定または設定変更される。

（５－４）作用効果
上記の通り、本変形例では、ステッピングモータ６０の回転角度（区間）、速度および電流値を設定すること、ステッピングモータ６０の速度変化（加速度）に基づき電流値を変更することを、設定部としてのディスプレイ８０を介して行うことができる。

そして、ゲート２０の開閉速度を設定変更する際に、ステッピングモータ６０への入力する制御信号、すなわちステッピングモータ６０への入力する電流値が、連動して変更される。

例えば、区間ごとにゲート２０の開閉速度が図８に示すような速度に設定または変更された場合、それに連動して、区間ごとの電流値が、既定の電流値（図８）から適正値（図９Ｂおよび図１０の第４欄参照）に変更される。

（６）変形例の特徴
変形例は、実施形態の特徴をすべて包含する。加えて、ステッピングモータ６０の速度の設定状況と、モータ駆動電流パターン設定表をまとめて表示する構成としているので、ステッピングモータ６０の速度の設定状況が見ながら、ステッピングモータ６０の回転角度（区間）、速度および電流値の設定、ステッピングモータ６０の速度変化（加速度）に基づき電流値を設定変更することができる。

（７）その他
組合せ計量装置１では、制御部７０が、ゲート２０の開閉速度に応じた制御信号を算出してもよい。さらに、制御信号の信号値は、予め開閉速度ごとに演算で求めた値をテーブル化してもよい。

かかる場合、制御部７０は、ゲート２０の開閉速度が当初設定された制御信号を生成する際に利用された開閉速度よりも速くなった場合、ステッピングモータ６０の電流を大きくするために、Ｖｒｅｆ（リファレンス電圧）を上げて制御信号の電圧レベルを高くすることができる。また、制御部７０は、ゲートの開閉速度が当初設定された制御信号を生成する際に利用された開閉速度よりも遅くなった場合、ステッピングモータ６０の電流を小さくするために、Ｖｒｅｆ（リファレンス電圧）を下げて制御信号の電圧レベルを低くすることができる。

また、本実施形態では、クロック入力方式によるモータ制御の一例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、フェーズ入力方式によるモータ制御でも構わないし、それ以外の制御方式でもよい。

１組合せ計量装置（計量装置）
２０ゲート
２０ｐ１～２０ｐｎゲート
２０ｗ１～２０ｗｎゲート
６０ステッピングモータ
６０ｐ１～６０ｐｎステッピングモータ
６０ｗ１～６０ｗｎステッピングモータ
７０制御部

特開２０１３－１６７５９４号公報

Claims

開閉式のゲートを有し、前記ゲートを開閉することによって、外部から投入された物品を一時的に滞留させ、その後に排出するホッパと、
前記ゲートを開閉させる駆動部と、
制御信号を介して前記駆動部への電流値を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電流値を、前記ゲートにおける開閉速度の設定変更に連動して変更する、
計量装置。
前記ゲートの開閉速度を設定又は変更する設定部をさらに備える、
請求項１に記載の計量装置。
前記ゲートにおける閉状態から開状態までの間が、複数の区間に分けられ、
前記ゲートの開閉速度は、前記区間ごとに設定される、
請求項１又は請求項２に記載の計量装置。
前記ゲートの開閉速度ごとに前記制御信号が設定される、
請求項３に記載の計量装置。
前記複数の区間のいずれかの区間において前記ゲートの開閉速度が変更されたとき、前記ゲートの開閉速度が変更された区間に対応する前記制御信号のみが変更される、
請求項４に記載の計量装置。
前記制御部は、前記ゲートの開閉速度に応じた前記制御信号を算出する、
請求項４に記載の計量装置。
前記制御部は、
前記ゲートの開閉速度が、当初設定された前記制御信号を生成する際に利用された開閉速度よりも速くなった場合、前記電流値を大きくし、
前記ゲートの開閉速度が、当初設定された前記制御信号を生成する際に利用された開閉速度よりも遅くなった場合、前記電流値を小さくする、
請求項１又は請求項２に記載の計量装置。