JPH06502245A - 粒子計量装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は粒子状材料を量るための装置および方法に関する。ここで粒子状材料 とは流れかつ分割可能であるいかなる材料も意味し、かつ粒子状の性質を有する 液体、泥状物および乾燥材料を含み、がっ釘およびネジならびにエンジニアリン グおよび製造において使用するための電子部品および機械的部品等の重量で詰め られる部品（半製品のおよび完成の）を含む。個々の粒子が均一の重量の場合は 、この装置および方法は数によるバッチ処理のためにも使用多・（の食料および 他の製品は、袋、箱、コツプまたは瓶の中に予め分割された量で詰められるが、 またはプレート上に与えられるか、もしくは他の製品と異なる割合で混合される 。容器中に分ける前に一定の量に分割することは、扮および微粒子または液体お よびペーストにおいては大した問題ではない。問題はビーナツツ、菓子、乾燥フ ルーツ、乾燥スープ、乾燥ケーキデコレーション、パスタ片、冷凍豆、錠剤、種 、エンジニアリングのための部品、電子部品、事務所必需品、粒状のベットフー ドおよび園芸製品等のより大きな粒子の包装である。

かかる材料を一定量に分割して容器中に分けることは、一般に高価でかつ業務に 対して理想的ではない利用可能な技術を用いるので、高価かつ多くの時間を必要 としがちである。

ある規則正しく自由に流れる粒子は、はぼ正確に体積で分割可能である。単純な 計量カップから、満たされかつすくい取ったレベルにあるコツプの連続からなる 自動ベルトコンベアまでさまざまな方法かある。機械的容積測定のスライドゲー トディスペンサーかしばしば用いられ、かつ他の方法においては材料の準一定の 流れはバイブレータトレイから区分けされたコンパートメントの各々にほぼ同じ 量を回収する「星形車輪Ｊ上に落ちるように配列され、それからリリースされる 。かかる容積測定の分与方法かうまくいくところでは、それらは安価でかつ維持 しやすいので恐らく最良の選択である。しかしなから、多くの応用については、 容積測定方法は材料か等しく空間に詰まらないので十分に正確ではなく、かかる 製品の例は包装された菓子、乾燥野菜およびエビ等の海産物である。これらにつ いては、かかる計量方法は現行の消費者立法に従いかつ超過パックによる損失を 招かないように使用されなければならないので、２つの計量方法、線形計量およ び組合せ計量か一般的に用いられている。

線形計量においては、柱バケッか電子秤に取りつけられ、かつバイブレータまた はベルトコンベア等のフィーダが材料を秤バケツに分与するために用いられる。

材料かバケツ中に積もると、重量増加信号か受信される。バイブレータの振幅等 のフィーダの活動は、フィートハック重量信号によって定められた所与の屯に到 達するまて制御され、その段階で供給か遮断される正確な量に到達するまでトリ プルフィートに変更される。製品はそれからバケツからリリースされ、それから 次回分を受取り可能にされる。この工程は多くの時間を必要とし、もし速い分与 速度か必要とされれば、線形柱のバンクが用いられなけれはならず、それは全体 の実行を広範で高価かつ複雑にする。

より大きな粒子を用いてより高速な計量か要求され、かつ−粒子よりも優れた精 度か要求されるところでは、組合せ計量技術か用いられなければならない。ここ では、各々か比較的少量の関係した製品を含む複数個の秤ハケッから選択するた めにコ〉・ピユータか用いられ、その結果要求される重量に最も近い組合せの重 量をつくり出す。選択されたバケツはそれから空けられかつそれに続くサイクル のために補充される。

ロードセルおよび合計器を用いるベルト計量技術もまた用いられる。

他の計量装置は、ロードセルおよび集積回路に接続されて流量の表示を行なう傾 斜プレート上に材料を落とすことによりバルク材料の流れの方向を変更すること を含む。

材料か回転ディスクに反発し、それにより増大したトルク需要として測定可能な ディスクドライブシステム上に慣性負荷を与える流量測定システムもまた公知で ある。二の需要は流量速度として測定かつ解釈可能である。かかるシステムはた とえば米国特許第２．７７１．７７３号に説明される。

しかしながら、公知のシステムは特に重工業に関連し、石炭、鉄鉱石、大量の化 学製品等の材料をメータで量るのに適している。米国特許において説明されかつ 軽工業および包装に適した種類の器具は全く知られておらず、かつこれらの分野 の応用のための器具は現在入手不可能である。数グラムの材料の通過によって発 生する力の測定は何トンもの材料の測定のために必要なアプローチとは全く異な る“アプローチを必要とするという事実のために、これは疑う余地かない。本出 願は軽量の材料という特定分野に向けられ本発明の目的は、軽量の材料−＼の応 用を可能にするために十分な感度をもって製作されることか可能な回転ディスク を用いるより単純かつより迅速な流量測定システムを提供することである。

発明の概要 本発明の一局面に従って、粒子状材料の計量装置は、１、粒子状材料をデイツシ ユに運ぶ手段と、２、ディツシュを回転させるための電気駆動手段と、３、電気 駆動手段に電力を与えるための制御された電流源と、 ４、電気駆動手段の瞬時回転速度を測定するための回転速度Ｊ１定手段と、 ５　電気駆動手段に電力を与える電流の変化に応答し、かつ粒子状の材料かデイ ツシユを通過するときの負荷の変化によって引き起こされた、駆動手段に与えら れた瞬時電流の変化を示す出力信号を発生するように適合された回路手段とを含 む。

瞬時駆動電流から得られた値を数値で示すために表示手段か設けられてもよく、 かつこれは単位時間当りの重量を示すようにスケーリングされてもよい。

好ましくは数値信号は、装置を通過した粒子状の材料についての全体の重量値を つくり出すように累積される。

計量動作の後にリセット可能であり、かつその値かデイツシユによる粒子の加速 によって引き起こされた駆動電流の変化の総和である、出力信号を生成するよう に適合される集積回路手段もまた設けられてもよい。

先に述へたように、集積回路手段から数値として出力信号を表示するための手段 か設けられてもよい。

もし流量速度か単純にモニタされかつ記録されるへきならば、最初に述べた回路 手段からの出力信号はそのように記録されることか可能であり、もし入来または 出ていく流量速度に関連して工程か制御されるへきならば、前記最初に述へた回 路手段からの出力信号はそれに従って工程を制御するために使用され得る。

容器中に重量てハツチ処理することか要求されれば、集積回路からの出力信号は 、各バッチ重量か入力流量速度か「トリプルフィート」に滅しられる、予め定め られた点（碇　バッチ処理についての目標重量の僅かに先）にいつ到達すこ　る かを決定するために用いられることか可能である。目標各　か達成されれば流れ は止まり、かつ満杯の容器は空のものと取替えられるか、または池の容器にあけ られてさらなる目　製品を受取る準備をする。集積回路は次回分に備えるために 各ハツチ処理の最後でリセットされなければならない。

代替的に、あまり重要でない応用について、計量装置からの製品の放出は■つの 容器から他の容器へと瞬時に方向転換可能であり、かつ同時に集積回路手段はリ セットされて累積計量工程を再び開始することか可能である。

バッチ処理を達成するための他の方法は、シャッタ機構１　を組入れて装置の出 力を回収しかつ要求かあればそれをリリースすることである。この応用において 、測定された分の放出の後、装置はシャッタ上で累積している間に次回分の流量 を合計する。これか進行している間に、満杯の容器が取除かれて空のものと取替 えられる。次回分が完了すると、それは放出されかつ工程か繰返される。これは 分与機械か主てありかつ包装機械が従である処理システムを示す。

包装機械が主であることが要求されるより一般的な場合においては、同期を達成 するために付加的な制御手段か必要包装機械との同期は、典型的にはエンコーダ または同様の装置によって駆動手段の角度を信号で送ることにより、各サイクル の進行を信号で送るための手段を包装機械上に設けることによって達成される。

この信号はそれから材料のディノノユ上への流れをＩｆ（ｉｔするために用いら れてもよく、その結果所望される総量か達成されかつ要求によりシャッタか動作 した。機械か停止した場合は、ディツシュへの流れは中断される。機械か再開す ると流れも再開して同期を維持する。

可変重量の製品のバッチを生成する分与手段か用いられる応用において、これら のバッチは本発明を実現する計量装置を通過してもよく、かつバッチ重量は確定 され、かつバッチおよびその関連した重量は組合せ秤によってのようにそれに続 く使用のために、または重量−価格ラベル貼りのためにストアされることができ るか、たたしこれら２つの例は例としてのみ与えられる。

駆動手段の一定のトルクを達成するための電流要求か、駆動手段の非一定性のた めに１回転の間に変化するところでは、駆動手段およびディツシュの１回転の間 の電流要求はルックアップテーブルの形で適切なメモリに記録されてもよく、こ れはそれから駆動手段のそれに続く回転および駆動手段の非一定トルク電流特性 によって引き起こされた計量サイクルの間の電流の変化を排除するために用いら れる出力信号と同期して読出される。

ルックアップテーブル法は、一定の速度を達成するだめの電流要求信号の変化か 速度測定手段の欠点によって引き起こされる場合に同様に用いられることかでき る。

適切なメモリ装置は続出専用メモリ（ＲＯＭ）である。

続出専用メモリへの挿入のための値は駆動手段のためにオフライン測定から得ら れる。

一実施例において、駆動信号はＲＯＭの出力で乗算されてモータのための改良さ れた駆動電流を形成する。他の実施例においては、ＲＯＭからの出力は流量速度 信号からエラーを減じて実質的にエラーフリーな信号を生成するために用いられ る。

モータトルクのオフライン測定からＲＯＭルックアップテーブルについての値を 与える代わりに、較正ステップの間に瞬時駆動電流のサンプリングされた値から データを交互に与えることか可能である。この場合ＲＯＭは、電力か切断された 場合にデータか保存されるようにバッテリバッファノブされ得るＲＡＭ（ランダ ムアクセスメモリ）によって取替えられる。この場合もし乗算器か用いられれば 、それはモータ駆動電流の代わりに前記回路手段の出力信号を修正するために用 いられる。もしＲＡＭの出力がエラー信号を減じるために用いられれば、これは またシステムをゼロ化するために用いられ得る。この場合電力の切断の後に更新 か必要とされるので、ＲＡＭは望ましくはバッテリバッファノブされるべきては ない。

ディツシュは好ましくは概して円形であり、かつ中央のかつ慨して垂直の軸を中 心として回転するように取り付けられ得る。ディツシュは中央の上向きの円錐形 の部分と、半径方向の外部領域とを含み、これは中央の円錐形の部分の外周部か ら拡張し、かつ概して半径方向に少なくとも部分的に上に拡張する、複数個の円 形に空間を空けられた直立した粒子係合エレメント（リブと呼ぶ）を含む。

上述の上向きの円錐形の部分の目的は、材料を外部部分のリブに向けることであ る。本発明の他の実施例において、中心部は非常に浅くまたは実質的に平坦につ くられる。さらに、粒子へのエネルギー伝達は、もし円錐形であっても平坦であ っても中心部分に中心部の中央または固体エリアから外部領域のより高いリブへ 拡張する高さの低いリブか設けられれは、改良される。好ましくは、高さの低い リブは外部リブと同列てあり、かつそれらと一致する。こうして得られた改良さ れたエネルギーの伝達を用いて、より高い外部リブとの衝撃はよりおだやかにな り、したかって粒子の軌道および測定の精度が改良される。もしフィート手段か 、高さの低いリブか入来粒子の水平の運動成分と同じ方向に移動しているディツ シュの一部へのみ向けられていれは、粒子の流れはさらに改良可能である。

半径方向の外部領域は平坦またははち形にされているか、またはそこと円錐形の 部分との間の接合点から一般的に上向きかつ外向きに拡張する円錐台形面の形で あってもよい。

典型的にはリブは、少なくともその半径方向の外部領域でディツシュの表面から 上向きに拡張する薄いプレート状の部材または羽根を含む。

各リブはまっすぐかつ半径方向であってもよく、またはディツシュの回転方向と 対向する方向に曲げられていてもよい（俯轍した場合）。

多くの応用について、ディツシュは好ましくは回転のために概して垂直な軸を中 心として取り付けられているか、本発明はそのように装着されたディツシュに限 定されず、かつ成る製品についてはディツシュの回転の軸か垂直に対して成る角 度であることか有利であるかもしれない。

粒子状材料か回転ディツシュから出てくるときにそれを受取るために、コレクタ が設けられてもよい。コレクタは典型的にはディツシュを取囲むハウジングを含 む。

ディツシュを離れかつハウジングの壁と衝突するいかなる粒子状材料もディッソ ユ上へ屈折して戻ることはないということは当然重要である。ハウシングの内部 の形状または寸法または構成はしたがって、ディツシュから投げ出されたいかな る粒子もハウシングによって回収されかつディツシュには戻らないということを 確実にするように選択される。

円筒形のハウジングか用いられるところでは、表面材料の内部直径および特性は 、円筒形の内部壁との粒子の衝突は粒子をディツシュに戻らせるには不十分であ るよってなくてはならない。

一般的に粒子か装置を通る通過時間はできる限り短（あるへきである。これは軌 道か限定されるようにディツシュの近くに小ハウソングを用いることによって最 良に達成される。この場合ハウシングの好ましい内部壁の形は円錐台形であり、 かつ円錐台形表面の角度はその上に衝突する粒子か略下向きに屈折することを確 実にするように選択される。

一実施例において、ハウジングは上部端部に内向きのフランジを有する円筒形の 壁を含み、それは円錐台形状であってもよく、かつそれに当たる粒子の向きの変 化を最良にするような形にされており、ディツシュは円錐台形のフランジと実質 的に一致するようにハウシングと共に位置される。ディツシュを離れる粒子のほ とんとか概して水平な平面でそうするところでは、円錐台形の境界フランジ表面 についての有用な角度は水平に対して４５°であるとわかっている。

粒子は、円筒形のハウジング内部からディツシュへ拡張する内向きの羽根によっ てコレクタ内部で回収されてもよ（、その結果ハウジングの内部での粒子の円形 運動か阻止され、かつ粒子の運動の方向か略下向きに、たとえばコレクタの出口 の下に位置される収集容器中に、またはコンヘア上に変更される。

粒子との衝突か発生する装置のそれらの部分における表面材料の特性は、製品に 対して引き起こされる損害か最小であるへきである。これは柔らかい材料で衝撃 部分を構成することにより、または柔らかい表面もしくは被覆層を設けることに よって達成され得る。

可能な所望されない副作用は、リブを有する回転ディツシュか遠心ファンとして 作用し、測定されるべき材料とともに空気を運ぶことである。この空気の移動は 材料の要求に加えてモータ上の要求に貢献する。もし空気の移動か完全に一定で あれば、その効果はセロ化されることかできいかなる問題も発生しない。しかし なから、もしシャッタブレートの動作または放出点の下の容器の移動によって引 き起こされるような、空気の流れの経路における変化か発生すれば、かかる変化 は容認できないエラーを引き起こし得る。

特に米国特許第４．５７４．８９６号より、回転ディスク流量測定システムの入 力にエアロツクを組入れて空気の流れを防ぎ、かつ上述の空気の流れの問題を回 避することか公知である。しかしながら、最も有用かつ汎用的に用いられている 低重量範囲の粒子のための流れの制御手段は振動フィーダである。振動フィーダ は動作のために自由な空気空間に依存するので、本発明に適用されるようにエア ロツクを振動フィーダシステムに組入れることは困難であろう。さらに、迅速な 応答時間を得るために振動フィーダの出口をディツシュの入力点に非常に近く取 り付ける要求は、このαでのいかなる他の装置の嵌合をも妨げ得る。

本発明の一実施例において、空気の流れの問題は、材料の通路とは８１ｆに空気 の自由な流れのための通路を設けるノイバスの設置によって大幅に低減される。

空気の流れの１題は、フィーダか装置の頂部に入るところのアパチャを１行可能 に最小限に制限し、それにより全体の空気の流れイ最小限にすることによってさ らに低減される。

本発明はまたそれに供給される粒子の量を決定する方ｄにあり、これは、 １、を気モータによって実質的に一定の速度で回転するディツシュ上に粒子を落 とすかまたは投じるステップと、２、ディツシュによる粒子の加速によって引き 起こされたトルクの変化によってもたらされる電流の変化を測定するステップと 、 ３　駆動電流の変化に応答して出力信号を生成するステップとを含み、出力信号 の瞬時値は、ディツシュと係合しかつそれによって加速される粒子状材料の量に 起因する。

出力信号を所与の期間に対して合計または積分することは、その値か、前記所与 の期間の間にディツシュと反応した粒子状材料の総量に比例する信号を生成する 。

この方法は、瞬時信号またはディツシュと反応した粒子の量の大きさとして信号 の積分された値を表示するステップを含んてもよい。

この装置および方法は、瞬時値を平均する手段と、瞬時値よりもむしろ平均され た値を移動平均としてまたは流量の方向を示す信号として表示するための手段と を含んてもよく、これは大抵の目的ｆ二ついては装置を通る流量の特定間　の瞬 時値よりも平均値の方か重要であるからである。

実　他の局面において、本発明は、種か流れ制御装置を通っを　て計量装置へ与 えられるシートホッパと、計量装置の出口を構成するトリルヘッド（ｄｒｉｌｌ 　ｈｅａｄ）と組合せて、種を針尖　量するための前述の計量装置を含む種すし まき装！（ｓｅｅｄｄｒｉｌｌｉｎｇ　ａｐｐａｒａｔｕｓ）を提供する。

る　本発明はまた、種または粒状の肥料もしくは除草剤等の粒子状材料を散布す るための装置にあり、その上方に置か１　れた粒子状材料のためのホッパまたは 池の容器と組合せたｒ　上述の計量装置と、それを通って粒子状材料が出ること ができる計量装置への粒子状材料の流れの速度を制御するための、ホッパと計量 装置との間の流れ制御手段とを含む。

好ましくは、流れ制御手段は所与の所望される量の実質的に一定の流量速度を維 持するように、計量装置からの制御信号装置に応答して開かれるかまたは閉じら れる。

本発明はここで添付の図面を参照して例によって説明さ図１は内部構造を示すた めに部分的に切取られた、粒子状材料を計量するための本発明を組入れる装置の 部分斜視図であり、 図ＩＡは回転ディスクの代替的形状を示し、図２は制御エレクトロニクスとそれ に関連した信号処理回路とのブロック回路図であり、 図２Ａは回路の修正を示し、 図３は計量装置を組入れるパンチ処理システムを示し、図４は図２にともに読ま れるへき図３のシステムＩ：関連したフローチャートであり、 図５は計量装置を組入れる混合システムを示し、図６は図５のシステムと関連し たブロック回路図であり、図７は計量装置を実現する種すじまき機を示し、図８ は本発明を実現する肥料散布器を示し、図９は本発明の色装への応用を示す。

図１において、直流モータｌは、内部コーン２および外部上向き円錐台形部分３ を含む、その上に載置されたディツシュを駆動する。参照番号４て示されるリブ または羽根は円錐台形外部部分３から上向きに拡張する。

ディツシュは円錐台形状のフランジ５を有する一般的に円筒形のハウシング内に 含まれ、フランジはディツシュを取囲み、かつディツシュが回転するときにディ ツシュから出る粒子状材料をとらえ、いかなるかかる粒子状材料の方向も下向き の螺旋に近つく略下向きの方向に変更するように働く。円筒形のハウジングは下 向きに螺旋状の床部分６を含み、これは外部円筒壁６ａと内部円筒壁６ｂとの間 で拡張し、かつ外部および内部円筒壁とともにシュートを形成し、その下方へ粒 子状材料が略下向きかつ螺旋状に落ちて、円筒ハウジング壁６ａへ接線方向の延 長部を形成する概して直線のボックスハウジングセットに入る。

内部円筒壁６ｂの頂部とディツシュの底部との間にギヤツブ（図示せず）がある 。このギャップはモータ】とギアホックス９との間で下へ延長し、もし嵌合され ればディ、。

ンユの端縁から装置外部の雰囲気へ延長する空気の流れのバイパスを与える。穴 あきまたはメツシュのスクリーン（図示せず）か迷走粒子か空気の流れのバイパ スに入ることを防ぐように要求により嵌合されてもよい。

ボックス７に入る粒子状材料は出力シュート８を通ってコンヘア上へまたは容器 （図示せず）中へ下向きに落ちる。

代替的に、回収のためのシャッタ機構（図示せず）および材料のハツチのリリー スがこの点て嵌合され得る。

ハウジング、円錐台形のフランジ、螺旋状の床および直旋状の管の中へ合流する ように海の貝または巻貝等の貝の形で構成され得る。

粒子かその上にあたるこの装置の部分の構成材料または表面層は、製品への損害 を低減するように柔らかいものか選択され得る。

モータ１は従来的にディツシュをギアボックス９を介して駆動させ、それにより その制御の増大とともにより速いモータの回転速度か用いられることを可能にす るが、モータとディツシュとの中間のギアボックスは必ずしも必要ではない。

エンコーダ１０はモータの回転速度に比例した速度でパルス列を与える。

図１ａの代替的なディツシュの形状において、内部部分２ａは平坦であり、実質 的に平坦な外部部分３ａから上向きに拡張するより高いリブまたは羽根４と接続 する、高さの低いリブ４ａか設けられる。

ここで図２を参照して、モータの回転速度は需要信号を信号増幅器１２に与える ポテンショメータ１１によって設定される。増幅器の出力は、後にその目的か説 明される乗算器１３を介して、電流を直流モータ１５（図１中のアイテムｌ）に 与えるように働く電力増幅器１４に与えられる。

エンコーダ１６（図１中のアイテム１０）はモータの回転速度に比例した速度で パルス列を発生し、このパルス列は電圧−周波数コンバータ１７に与えられ、こ れは三角波形状を生成し、その平均振幅はモータ速度に比例する。こうしてモー タ速度か増大するにつれて、出力信号Ｉ７の振幅も増幅し、かつそれが減少する と振幅もまた減少し、モータの速度の変ｒヒ率は電圧−周波数コンバータ１７か らの出力電圧の急ネ１性または言い換えれば傾斜を決定する。関心のあるのはモ ータ速度の変化のみであるので、サンプルおよび保持回路１８はエンコーダ１６ からのパルス列によって同期され、１７からの出力信号中の各トラフの振幅をサ ンプリングする。】８からの信号はこうして三角波のひずみのない高速応答速度 指示信号を構成する。サンプルおよび保持回路Ｊ８からの出力信号は差動増幅器 １２の第２の入力に与えられる。

１８からの信号の極性は需要信号のものとは対抗するように配列され、こうして 速度制御サーボループを生成する。

これまでの回路の動作は、モータの単位電流当りのトルクは３６０°の各回転全 体を通して一定である（入力電流を一定とする）と仮定する。かかる特性を有す る電気モータはほとんと製造されておらず、かつ各回転の間のトルクの変化か容 易に感知できるところでは、これを補償するために回路手段か設けられ得る。こ のために乗算器１３が設けられている。

乗算器１３には２つの信号が与えられ、その一方は増幅器１２から、かつ他方は その中にオフラインで測定された角変位に対する単位トルク当りの電流駆動要求 の一連の値をストアしているメモリサブ回路Ｉ９からである。メモリサブ回路Ｉ ９は続出専用メモリ（ＲＯＭ）およびローカル制御回路とともにデジタル−アナ ログコンバータ（ＤＡＣ）からなり、エンコーダ１６からのパルス列と同期して アドレスされて、その値かモータの回転の３６００のザイクル全体を通じて一定 の角速度を与える出力信号を乗算器１３に与える。メモリサブ回路１９はモータ の回転と同期してアドレスされるたけてはなく、３６０°の回転の各々の始まり かメモリにストアされた値のストリングの始まりに対応し、その結果適切な値か モータの回転と厳密な位相関係で続出されるように同期される。

示される回路において、乗算器１３はアナログ乗算器であり、メモリサブ回路１ ９からの出力はＸ入力に与えられ、かつ増幅器Ｉ２の出力は７人力に与えられる 。結果として生しるアナログ乗算された出力は電力増幅器１４への駆動信号を構 成し、これは一定の要求状況において各３６００の回転の間にサンプルおよび保 持回路１８から一定の信号を生成する。

信号増幅器１２の出力はまたモータのノイズを低減するフィルタ２０ａに与えら れ、平滑化された信号か差動増幅器２６に与えられる。

フィルタ２０ａの出力はまたモータノイズをより完全に取除くフィルタ２０ｂに 与えられ、平滑化された信号かサンプルおよび保持モジュール２１に与えられ、 これは関連したプロセスプラントからの指令によって端子２５を介して材料か流 れていない期間の間にサンプリングさせられ、それにより定常状態または静止信 号値を決定する。

２１に保持される静止電流信号値は差動増幅器２６の他方の入力に与えられ、そ の結果増幅器の出力は粒子の通過による信号のみを表わす。この信号は幾つかの 応用において直接的に任用である、流量速度の大きさである。これは出力２２と して示される。

積分器２７は、流量速度信号を積分して合計された量の信号を出力２４に与える ために設けられる。関連したプロセスブラントからの指令は端子２３を介して与 えられて、特定の材料の流れの流量信号の積分を含む動作サイクルに先立って積 分器をリセットする。

モータ駆動サーポシステムは比例制置で動作し、その結果ディッソユかその上を 流れる粒子によって負荷されるときはいってもモータの速度に小さな負のエラー か生しる。

このエラーは平均負荷条件下では典型的には−４９６であるとわかっており、か つこのため粒子が投げ出される速度を同様に低減させ、こうして重量信号中に対 応するエラーを引き起こす。示された重量はディツシュの回転速度に直接的に比 例するので、出力を回転速度で除算することにより、このエラーは実質的に消去 可能である。このために、差動増幅器２６からの信号か入力Ｘとして与えられる ディバイダモジュール２８か含まれる。サンプルおよび保持モジュールＩ８から の速度信号は入力Ｚとしてディバイクモジュール中に与えられる。ディバイダモ シュールからの出力（２によって除算されたＸ）はこうして訂正された信号を与 える。適切なディバイダモジュールは、４分の１デイバイダとして接続されるア ナログ・ディハイシズ・リアルタイム・アナログ計算装置（Ａｎａｌｏｇｕｅ　 Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ　Ａｎａｌｏｇｕｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉ ｏｎａｌ　Ｕｎｉｔ）Ａ　Ｄ　５３８である。

図２ハは、図２Ａにも示される破線によって規定されるホンクス内にはまる図２ の一部についての回路の修正を示す。これは一定の速度を得るだめの電流要求信 号の変化か速度測定手段の欠点によって引き起こされる場合に適応６能である。

較正／ゼロ化動作の間、フィルタ２０ａの出力は単−細路選択回路２１ａを介し てメモリサブ回路１９に与えらむる。示される具体例において、メモリサブ回路 はモータ９角変位に関してフィルタ２０ａの出力の画像をストアするランダムア クセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。メモリ画像はモータの幾つかのサイクルにわた って構築されて、端子２５を介してプロセスから別画される器具に対して上口化 位相の間に平均された画像を与える。

通常の動作の間、このストアされた画像信号はモジュール２１ａによって差動増 幅器２６の負の入力に経路選択され、そこでこれは正の端子に与えられる通常の 動作信号から減じられる。こうして波形訂正およびセロ化の両方の動作か達成可 能である。

この実施例において、差動増幅器２６およびディバイダ２８の機能は、アナログ ・ディバイシズによって供給される１つの集積回路の型ＡＤ５３４において便利 に組合せ可能である。

図面に示される実施例に用いられるモータはトライプント・エンジニアリング・ リミテッド（Ｔｒｉｄｅｎｔ　Ｅｎｇｉ口ｅｅｒｉｎｇ　Ｌｉｍ１ｔｅｄ　）に よって供給されるマクソン（Ｍａｘｏｎ）ＲＥ　０２５−０５５−３８ＥＡＡ２ ００Ａを含む。使用されるサンプルおよび保持モジュールはナショナル・セミコ ンダクター（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓ町　ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）　Ｌ　Ｆ　 ３９８である。用いられるフィルタはリニア・テクノミソ−（Ｌｉｎｅａｒ　ｔ ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）ＬＴＣ１０６２ｃＮ８１　である。モータを駆動するため の電力増幅器はナショナルｈ　・セミコンダク−ＬＭ１２である。積分器のため に用いらつ　れる増幅器はＬＦ４１１ＣＮである。用いられる残りの部５　品は 重要ではなく、産業基準の装置か用いられてもよい。

１　１２０ｒｎｍ直径のディスクについて適切な速度は５００１’　ｒｐｍであ るとわかっている。適切なエンコーダは１回転Ｙ　ごとに５００カウントを与え 、４．１６７Ｈｚのエンコーダパルス速度を与える。モータ駆動電力増幅器のた めの適切な相互フンダクタンスの値は１ホルト当り０．１ａｍｐＳてあり、その 値について以下の図面か引用される。

モータを通る静止電流の典型的な値は３５ｍＡであり、１　これは０，３５ポル トの増幅器への入力ドライブに対応する。１０グラムの材料の通過は、静止値を 上回る典型的には４５ｒｎＡ秒のモータを介する電流インパルスを引き起こす。

もし材料か２００ミリ秒で装置を通過すれば、これは振幅２ボルトかつ継続期間 ２００ミリ秒の電圧パルスを積分器に与える。積分器の定数は応用に適するよう に選択され、たとえば１グラム当り０．　１ボルトを示すようにスケーリングさ れ得る。

図中に示される実施例は例のみによると意図されており、アナログおよび／また はデジタル技術を用いてこの発明を実現する多くの他の方法か存在するというこ とか理解されるへきである。したかってたとえば、角変位のオフラインＩｑ定か らメモリサブ回路１９中のルックアップテーブルのための値を与える代わりに、 較正ステップの間に瞬時電気駆動電流のサンブリシフ゛された値からデータを与 えることか可能であり冴る。この場合ＲＯＭは、データか電流の切断によって失 われないようにバッテリバックアップされ得るＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ ）によって取替えられることか可能である。この場合ちまたアナログ乗算器は差 動増幅器２６の出力を修正するように接続され、かつ差動増幅器■２からのモー タ駆動信号は電力増幅器１４から直接的に増幅され青る。

適切なギアホンクスおよび／または適切なモータの設計を用いれは、Ｚモリサブ 回路１９およびアナログ乗算器段１３に対する要求かなζなるかもしれないとい うこともまた考え得る。

上述の装置で少量の材料をメータで量る場合、含まれる力は非常に小さく、かつ 性能を最良にしかつ所望されない副作用を低減することか重要である。これを行 なう幾つかの方法か既に説明されてきた。しかしながら加えて、ディツシュはそ れ自身のストアした回転エネルギーか小さ：なるようにてきる限り軽：つ：られ るへきてあり、それにより粒子によって衝突されかつエネルギーか伝達された場 合に、最大の瞬時速度の変化か得られ、二うして器具の分解能を最良にする。

モータへアリングおよびデイツシユを支持するために用いられるいかなる他のベ アリングの選択および応用もまた重要であり、それによりたとえは従来のレース 中のグリースによって引き起こされる小さいか可変の力の効果を最小にする。こ うしてレースはその応用について大きすぎずかつ低粘度の潤滑油によって潤滑さ れるように選択されるへきである。レースに嵌合されたいかなるシールドまたは シールも大きな力を与えないということを確実にする必要があるかもしれない。

動作上の理由のために重いトップベアリングか必要とされ、かつ残留の力か容易 に感知できるところでは、警報リングアプローチが用いられてもよく、ここでは レースの外部リングは、主モータと同じ速度で別個のモータによって回転する。

主レースはしたがって粒子の衝突によって引き起こされる非常に小さな速度の変 化のみを見ることになる。

図３は時によって線形外と呼ばれる種類のバッチ処理システムに組入れられたＩ ＮＩの機械を示す。粒子状の製品はフィートチューブ２９からバイブレータトレ イ３Ｉに与えられ、そこからバイブレータ３０の駆動により計量装置に与えられ る。一般的に３２で参照される計量装置はその出力の下に細まり漏斗３３を存す る。コンベア３５は漏斗３３から充填される透明なプラスチック容器３４を支持 し、コンヘアは次の空の容器を漏斗下の位置に置くために製品、特に正確に計量 された量の製品で１つの容器か充填された後に、適切な距離を進む。一般に、バ イブレータ３０および恐らくは３ｆｌｌ装置３２もまた、コンベアか進んでいる 間オフにされ、かつコアヘアおよびその上に支持される容器か静止している間の みオンにされる。

図４は図２の回！８図とともに読まれる場合Ｉこ詳細な説明なしに明白であるフ ローシートである。このフローチャートはたとえは図３のハツチ処理システムに おける１つの容器の充填に応用可能である。

図５は本発明に従う２つの計量機械を組入れた混合システムを示す。振動トレイ ３６は１タイプの粒子状製品を一方の機械３７に与え、かつ振動トレイ３８は第 ２のタイプの製品を他方の機械３９に与える。機械３７．３９は制御された速度 でそれぞれのタイプの製品を継続して移動しているコ〉ヘア４０上に放出し、こ れはこうして２つのタイプの製品の制御された混合物を運び去る。

図６は図５に示された混合装置に関連したブロック回路図である。スイッチ４３ は、図２に示されるように各機械について主回路上の端子２５に接続される端子 ４１ａおよび４１ｂへ信号を与えることによって、システムを起動時（および要 求により他の場合においても）にセロ化することを可能にする。ポテンショメー タ４４ａは図５の第１の粒子ディスペンサー３６．３７について所望される流量 速度を設定する。ポテンショメータ４４ａからの出力は差動増幅器４５ａに与え られ、これはまたディスペンサーの瞬時流量速度であるので図２の端子２７から 図６の端子４２ａをｆｒＬで接続される。差動増幅器４５ａの出力は、図５のデ ィスペンサー３６．３７に接続されるバイブレータトライバ４６ａに与えられる 。同様の接続か第２のディスペンサー３８．３９について用いられる。こうして 双方のディスペンサーか稼動している間、製品の制御された混合物か呂カコンヘ ア４０上で生成される。

図７は穫のすしまきへの本発明の応用を示す。ホッパ４９（部分断面図で示す） 中の種４８は制御されたモータ５１によって駆動されるパドル車輪５０によって メータで計られる。種は漏斗５２を介して計量装置５３に落ちる。装置の出口か らの種は、運搬具かしるされた矢印方向に一定の速度で駆動されるとすると、細 まり漏斗５４を介して落ちて制御された密度の種の列を形成する。器具の制御は 図６を参照して説明される混合の応用のものに対してアナログ的であってもよい 。

図８は概念的な肥料散布器を示す。回転ディツシュ５６は先に説明したようにそ の制御された駆動モータ５７の下に吊り下げられる。漏斗５８は肥料の粒子をデ ィツシュの中央にてきる限り近く与える。漏斗には図７に示されるのと同様の方 法で材料５９か与えられ得る。粒子は制御された速度でディツシュから全方向６ ０に投げ出される。

図９は包装機械か稼動している間にディツシュ上への継続した流れを維持しなか ら包装機械と本発明の装置とを同期するための手段を示す。包装機械６０は機械 の回転角度を伝達するために手段６１と嵌合される。かかる手段はエンコーダま たはレゾルノ１を含む。角度伝達手段６１からの出力は、との瞬間においても達 成される目標分の割合を表わす信号と差動増幅器６２て比較される。これは積分 器／ディハイダ装置６３から得られ、そこてモータ駆動信号から得られる流量速 度か積分され、それから目標重量で除算される。フィーダ、ディツシュおよびモ ータ制御手段は６４て示される。差動増幅器の出力はフィーダフローコントロー ラ６５にエラー信号を与えるために用いられる。

分与手段および包装機械か同期したままでいる間に、達成された目標分の割合を 示す信号は機械回転角度信号と同一に各サイクルの間に増大し、その結果差動増 幅器から上口出力か得られる。もし分与機械か遅れたり早まったりし始めると、 エラー信号か発生し、それに従ってフィーダに流れを増大させたり低減させたり する。もし包装機械か停止すれは、大きなエラー信号か現われてフィーダを停止 させる。包装機械か再開すれば、エラー信号は反転し、フィーダを再開させかつ 迅速に同期させる。積分器をゼロ化しかつ各サイクルの終わりにシャッタを動作 させるための手段（図示せず）か設けられる。図９の様々な構成要素を実現する ためにアナログまたはデジタル手段のどちらも用いられることかできる。

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Claims (39)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）粒子状材料をディッシュに運ぶための手段と、 （ｂ）ディッシュを回転させるための電気駆動手段と、（ｃ）電気駆動手段に電 力を与えるための制御された電流源と、 （ｄ）電気駆動手段の瞬時回転速度を測定するための回転速度測定手段と、 （ｅ）電気駆動手段に電力を与える電流の変化に応答し、かつ粒子状材料がディ ッシュを通過するときの負荷の変化によって引き起こされる、駆動手段に与えら れた瞬時電流の変化を示す出力信号を発生するように適合される回路手段とを含 む、粒子状材料計量装置。
2. ２．瞬時駆動電流から得られた値を数字で示し、かつ単位時間当りの重量を示す ようにスケーリングされた表示手段を含む、請求項１に記載の装置。
3. ３．数字の信号は装置を通過した粒子状材料についての全体の重量値を生成する ように累積される、請求項２に記載の装置。
4. ４．計量動作の後にリセット可能であり、かつその値がディッシュによる粒子の 加速によって引き起こされた駆動電流の変化の総和である出力信号を生成するよ うに適合される、請求項１または２または３に記載の装置。
5. ５．入来するまたは出ていく流量速度に関連した工程を制御するためであって、 前記最初に記述した回路手段からの出力信号は工程を制御するために用いられる 、請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
6. ６．容器中への重量でのバッチ処理を制御し、集積回路手段からの出力信号は各 バッチ重量が達成される時を決定し、かつそれに従って入力の流れを制御するた めに用いられ、その後集積回路は次のバッチの測定の準備のために静止する、請 求項４に記載の装置。
7. ７．容器中へのバッチ処理を制御するためであって、集積回路手段からの出力信 号は各バッチ重量が達成される時を決定し、かつ出力の流れを１つの容器から他 の容器へ瞬時にそらす手段を制御するために用いられ、その後集積回路は瞬時に リセットされる、請求項４に記載の装置。
8. ８．容器中へのバッチ処理を制御するためであって、測定されたバッチを回収し かつ要求によりそれを容器中にリリースするためにシャッタ機構が設けられ、そ れからそれは取除かれかつ次のバッチがシャッタ上に累積されている間に空の容 器によって取替えられる、請求項４に記載の装置。
9. ９．容器の充填は包装工程の一部であり、かつバッチ処理と包装との間の同期を 達成するために制御手段が設けられる、請求項８に記載の装置。
10. １０．包装工程との同期は、エンコーダによって駆動手段の角度を信号で送るこ とにより各サイクルの進行を信号で送るための手段を包装機械に設けることによ り達成され、エンコーダ信号は包装工程の進行により、所望される全バッチ重量 が達成されかつ必要に応じてシャッタが動作するように、ディッシュ上への材料 の流れを制御するために用いられる、請求項９に記載の装置。
11. １１．ディッシュは可変重量の製品のバッチを生成する分与手段から供給され、 バッチ重量は確定されかつバッチおよび関連した重量がそれに続く使用のために ストアされる、請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
12. １２．駆動手段の一定の出力を達成するための電流要求は、駆動手段の非一定性 または速度測定手段の欠点のために１回の回転の間に変化し、駆動手段およびデ ィッシュの１回の回転の間の電流要求はルックアップテーブルの形でメモリ装置 に記録され、それからテーブルは駆動手段のそれに続く回転および計量サイクル の間の電流の変化を消去するために使用される出力信号に同期して読出される、 請求項１ないし１１のいずれかに記載の装置。
13. １３．メモリ装置は読出専用メモリ（ＲＯＭ）であり、かつ読出専用メモリヘの 挿入のための値は駆動手段上につくられたオフライン測定から得られる、請求項 １２に記載の装置。
14. １４．駆動手段の一定の出力を達成するための電流要求は、駆動手段の非一定性 または速度測定手段の欠点のために１回の回転の間に変化し、較正ステップの間 の瞬時駆動電流のサンプリングされた値からのデータはＲＡＭ（ランダムアクセ スメモリ）にストアされる、請求項１ないし１１のいずれかに記載の装置。
15. １５．駆動信号はＲＯＭまたはＲＡＭの出力で乗算されてモータのための修正さ れた駆動電流を形成する、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の装置。
16. １６．ＲＯＭまたはＲＡＭからの出力は、流量速度信号からエラーを減じて実質 的にエラーフリーの信号を生成するために用いられる、請求項１２ないし１４の いずれかに記載の装置。
17. １７．ディッシュは概して円形であり、かつ中央のかつ概して垂直の軸を中心と して回転するように載置される、請求項１ないし１６のいずれかに記載の装置。
18. １８．ディッシュは中央の上向きの円錐形部分と、中央の円錐形部分の周辺部か ら拡張し、かつ概して半径方向に少なくとも部分的に少なくとも外部領域に拡張 する、複数個の円形に空間を空けられた直立の粒子係合リブを含む半径方向の外 部領域とを含む、請求項１７に記載の装置。
19. １９．半径方向に外向きに拡張して外部領域のより高いリブと合う、高さの低い リブを中心部分に有する、請求項１８に記載の装置。
20. ２０．粒子状材料が回転ディッシュから出るときにそれを受取るためのコレクタ が設けられる、請求項１ないし１９のいずれかに記載の装置。
21. ２１．コレクタはディッシュを取囲むハウジングを含む、請求項２０に記載の装 置。
22. ２２．ハウジング内部の形状は、ディッシュから投げ出される粒子かハウジング によって回収されかつディッシュには戻らないことを確実にするように選択され る、請求項２１に記載の装置。
23. ２３．円筒形のハウジングか用いられ、その内部直径および表面材料の特性は、 円筒形の内部壁との粒子の衝突は粒子をディッシュに戻らせるには不十分である というものである、請求項２または請求項２２に記載の装置。
24. ２４．ハウジングの内部壁の形状は円錐台形であり、かつ円錐台形面の角度はそ の上に衝突する粒子が略下向きに屈折することを確実にするように選択される、 請求項２１または請求項２２に記載の装置。
25. ２５．ハウジングは、円錐台形状であり、かつそれにあたる粒子の方向の変更を 最良するような形にされた、内向きのフランジをその上部端部に有する円筒形の 壁を含み、ディッシュは円錐台形のフランジと実質的に一致するようにハウジン グと位置される、請求項２１または請求項２２に記載の装置。
26. ２６．円錐台形の境界フランジ表面の角度は水平に対して４５°てある、請求項 ２５に記載の装置。
27. ２７．粒子は円筒形のハウジングの内部からディッシュに向かって拡張する内向 きの羽根によってコレクタ内に回収され、それに対してハウジング内部の粒子の 円形運動が阻止され、かつ粒子の移動の方向が略下向きに変更される、請求項２ １ないし２６のいずれかに記載の装置。
28. ２８．その上に粒子が衝突する装置の部分は、衝撃吸収材料で構成されるかまた はかかる柔らかい材料で上塗りまたは被覆される、請求項１ないし２７のいずれ かに記載の装置。
29. ２９．粒子は振動フィーダからディッシュへ与えられる、請求項１ないし２８の いずれかに記載の装置。
30. ３０．空気の流れに影響するモータ要求は、材料の通路とは別に、空気の自由な 流れのために通路が与えられるバイパスを設けることによって低減される、請求 項１ないし２９のいずれかに記載の装置。
31. ３１．穴あきまたはメッシュスクリーン等のフィルタは、粒子が空気の流れのバ イパスに入ることを阻止するように談合される、請求項３０に記載の装置。
32. ３２．粒子の供給量を決定する方法であって、（ａ）電気モータによって実質的 に一定の速度で回転するディッシュ上に粒子を落とすまたは投じるステップと、 （ｂ）ディッシュによる粒子の加速によって引き起こされたトルクの変化によっ てもたらされる電流の変化を測定するステップと、 （ｃ）駆動電流の変化に応答して出力信号を生成するステップとを含み、出力信 号の瞬時値は、ディッシュと係合しかつそれによって加速される粒子状材料の量 に起因する、方法。
33. ３３．所与の期間にわたって出力信号を合計または積分して、その値が前記所与 の期間の間にディッシュと反応した粒子状材料の総量に比例している信号を生成 するステップを含む、請求項３２に記載の方法。
34. ３４．瞬時信号またはディッシュと反応した粒子の量の大きさとして信号の積分 値を表示するステップを含む、請求項３３に記載の方法。
35. ３５．種が流れ制御装置を介してそこから装置に与えられるシードホッパと、装 置の出口を構成するドリルヘッドとを組合せた種すじまきにおいて使用するため の、請求項１ないし３１のいずれかに記載の装置。
36. ３６．装置上方に位置する粒子状材料のためのレゾルバと、粒子状材料がそこか ら出口で散布される装置中への粒子状材料の流れの速度を制御するためのレゾル バと装置との間の流れ制御手段と組合せて、粒子状材料を用いて使用するための 、請求項１ないし３１のいずれかに記載の装置。
37. ３７．流れ制御手段は所与の所望される量の実質的に一定の流量速度を維持する ように、計量装置からの制御信号装置に応答して開けられまたは閉じられる、請 求項３６に記載の装置。
38. ３８．添付の図面を参照して実質的にこれまで説明してきた、計量装置。
39. ３９．実質的にこれまで説明した、 計量方法。