JPH10185662A - 計量搬送装置および計量搬送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御系の構成が簡単で、かつ高精度の物品供
給率が得られる計量搬送装置を提供する。 【解決手段】 供給コンベア１にほぼ一定の厚さで層状
に物品Ｍを供給する投入ホッパ１４と、この供給コンベ
ア１から前記物品が供給され、前記供給コンベア１と同
一速度で物品を搬送しながら計量する計量コンベア２
と、この計量コンベア２がその搬送路長さＬだけ進行す
るたびに計量信号を取り込んで計量値を得る計量信号処
理回路２９と、得られた計量値Ｗ，所望の物品供給率Ａ
および前記計量コンベア２の搬送路長さＬに基づいて、
前記計量コンベア２および供給コンベア１の搬送速度Ｖ
を制御する制御手段３０とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物品を計量コンベ
アを用いて一定時間ごとに一定重量ずつ供給する計量搬
送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、スナック菓子のような食品を生
産する際、原料や半加工製品等の粒状またはこれに準じ
る形状である物品を計量コンベアで計量して次の生産工
程へ一定の供給率、つまり、単位時間当り一定重量ずつ
供給する場合がある。このような計量搬送装置は、図４
に示すように供給コンベア１から計量コンベア２に物品
を供給して搬送しながら計量コンベア２上の物品Ｍの重
量を短い時間間隔で計量し、制御装置３によって、前記
計量値に基づいて供給コンベア１から計量コンベア２に
供給する物品Ｍの重量が前記時間間隔ごとに一定重量と
なるように供給コンベア１の搬送速度Ｖ1 をＰＩＤ（Pr
oportional Integral Differential）制御している。こ
のとき、計量コンベア２の搬送速度Ｖ2 を、前記ＰＩＤ
制御の遅れに基づく誤差を補正して次の生産工程への供
給率（重量／時間）が目標供給率となるように微調整す
る補正制御も行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のＰ
ＩＤ制御を用いた計量搬送装置では、制御システムが複
雑であるため高価となり、また、目標供給率に対して、
かなり大きな誤差があった。

【０００４】本発明は、上記ＰＩＤ制御のような複雑な
制御系を用いない簡単な構成であって、ＰＩＤ制御と同
等、ないしそれ以上の精度をもつ計量搬送装置および計
量搬送方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第１の構成に係る計量搬送装置または計量
搬送方法は、計量搬送手段によって物品を搬送しながら
計量するとともに、搬送供給手段によって前記計量搬送
手段と同一速度で物品を搬送して前記計量搬送手段に供
給し、前記計量搬送手段から所定のタイミングで物品の
計量値（Ｗ）を得て、この得られた計量値（Ｗ），所望
の物品供給率（Ａ）および前記計量搬送手段の搬送路長
さ（Ｌ）に基づいて、前記計量搬送手段および搬送供給
手段の搬送速度（Ｖ）を制御し、前記所定のタイミング
を、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）にわたって搬送される
のに要する時間（ｔ）に合致させている。

【０００６】前記構成によれば、物品が当該計量搬送手
段の搬送路長さＬだけ搬送されるたびに計量され、この
計量値Ｗに基づいて当該計量搬送手段および前記搬送供
給手段の搬送速度Ｖが、前記所望の物品供給率Ａとなる
ように制御される。したがって、比較的粗いｔ＝Ｌ／Ｖ
の時間間隔で計量して搬送速度Ｖの調整を行うだけで、
所望の物品供給率Ａを確保できる。

【０００７】また、好ましくは、前記搬送供給手段上に
物品をほぼ一定の厚さで層状に投入する投入ホッパを備
える。これにより、搬送供給手段上の物品の搬送方向の
重量分布が均一となり、この搬送供給手段から供給を受
ける同一搬送速度の計量搬送手段上の搬送方向の重量分
布も均一となる。

【０００８】また、好ましくは、前記計量搬送手段は、
フレームに支持された一対の回転ローラ間に懸け渡され
た搬送ベルトを有し、搬送方向上流側の回転ローラより
も下流側に前記搬送供給手段から物品が供給される供給
口が設けられ、前記フレームに前記上流側回転ローラの
搬送方向の位置を変更して前記搬送ベルトの張力を調節
するベルト張力調整手段が取り付けられている。したが
って、搬送ベルトの張力調整を行っても、計量搬送装置
の搬送路長さＬが変化しない。

【０００９】また、本発明の第２の構成に係る計量搬送
方法は、計量搬送手段によって物品を搬送速度（Ｖ）で
搬送しながら計量し、前記計量搬送手段から所定のタイ
ミングで物品の計量値（Ｗ）を得て、この得られた計量
値（Ｗ）および前記計量搬送路長さ（Ｌ）に基づいて物
品の供給率（Ａ）を算出する方法であって、前記所定の
タイミングを、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）にわたって
搬送されるのに要する時間（ｔ）に合致させている。

【００１０】前記構成によれば、前記計量搬送手段は物
品が当該計量搬送手段の搬送路長さＬだけ搬送されるた
びに計量を行い、この計量値Ｗi を所定回数積算して前
記積算した時間内の物品供給率Ａを得る。これにより、
実用上十分な精度の供給率Ａが得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る
計量搬送装置の構成図を示す。この計量搬送装置は、搬
送供給手段を構成する供給コンベア１と、計量搬送手段
を構成する計量コンベア２が上下に配置されて、後述す
るように、基台１８とそれに取り付けられた主フレーム
１９に支持されている。供給コンベア１および計量コン
ベア２は、それぞれフレーム４，５に支持された一対の
回転ローラ６と７、および８と９の間に懸け渡された搬
送ベルト１０，１１を有している。フレーム４，５には
搬送方向の上流側回転ローラ６，８の搬送方向に沿った
位置を変更して前記搬送ベルト１０，１１の張力を調節
するベルト張力調整手段１２，１３がそれぞれ取り付け
られている。このベルト張力調整手段１２，１３は、例
えば、フレーム４，５に搬送方向へ進退自在に螺合され
て、先端部で回転ローラ６，８を搬送方向と逆方向へ押
圧して、搬送ベルト１０，１１に張力を付加する構造を
持つ。

【００１２】また、供給コンベア１の上流側には搬送ベ
ルト１０上に物品Ｍをほぼ一定の厚さで層状に投入する
投入ホッパ１４が配設されており、その下流側には搬送
した物品Ｍを計量コンベア２に移すガイドシュータ１５
が配設されている。このガイドシュータ１５はその供給
口１５ａから、物品Ｍを計量コンベア２の上流側回転ロ
ーラ８よりも下流側に供給する。計量コンベア２の下流
側には、搬送した物品Ｍを振動フィーダ１６に供給する
サイドシュータ１７が設けられている。

【００１３】供給コンベア１のフレーム４は、前記主フ
レーム１９の上部１９ａに支持部材２０を介して支持さ
れており、供給コンベア１の下流側回転ローラ（以下、
「駆動ローラ」という）７は、基台１８に取り付けられ
たモータからなる駆動機２１により、駆動ベルト２２を
介して駆動され、上流側回転ローラ（以下、「従動ロー
ラ」という）６と駆動ローラ７の間に懸け渡された搬送
ベルト１０を矢印Ｐ方向に駆動する。

【００１４】また、基台１８に固定された取付台２３に
は、計量コンベア２のベルトコンベア部２ａが、ロード
セル２４を介して取り付けられている。すなわち、前記
取付台２３にロードセル２４の固定部２４ｆが固定さ
れ、この固定部２４ｆに上下のビーム部２４ｂを介して
支持された可動部２４ｍに、ロードセル２４をシールす
るためのシールドケース４１が固定され、このシールド
ケース４１に、支持部材２５を介してベルトコンベア部
２ａのフレーム５が支持されている。

【００１５】シールドケース４１の下部には前記取付台
２３を挿通させる挿通孔４２が設けられており、この挿
通孔４２が柔軟なダイアフラム４３によって閉塞されて
いる。前記シールドケース４１には、さらに、モータか
らなる駆動機２６が取り付けられて、駆動ベルト２７を
介して下流側回転ローラ（以下、「駆動ローラ」とい
う）９を駆動し、上流側回転ローラ（以下、「従動ロー
ラ」という）８と駆動ローラ９の間に懸け渡された搬送
ベルト１１を、矢印Ｑ方向に駆動する。

【００１６】さらに、この計量搬送装置は、前記ロード
セル２４に取り付けられた歪センサ２８から計量信号を
取り込み、当該計量コンベア２上の物品Ｍの計量値Ｗを
算出する計量信号処理回路２９と、この得られた計量値
Ｗ、目標とする所望の物品供給率Ａおよび当該計量コン
ベア２の搬送路長さＬに基づいて、当該計量コンベア２
および前記供給コンベア１の搬送速度Ｖを制御する制御
手段３０とを備えている。

【００１７】次に、この実施形態の動作を説明する。投
入ホッパ１４は光センサで構成されたレベル検出器３１
を備えており、このレベル検出器３１は、投入ホッパ１
４内の物品Ｍの上面が下限レベルより下がったとき振動
フィーダ３２を作動させて物品Ｍを供給し、上限レベル
を超えたとき振動フィーダ３２を停止させて物品Ｍの供
給を停止するように、振動フィーダ３２の動作を制御す
る。このため、投入ホッパ１４内の物品Ｍの上面は、常
に上限レベルと下限レベルの間に位置しており、投入ホ
ッパ１４の前面の比較的幅の狭い開口１４ａから搬送ベ
ルト１０上に供給されて、幅方向に広がる。搬送ベルト
１０上に供給された物品Ｍは、搬送方向に延びる図示し
ないガイド体によって搬送ベルト１０から横方向にこぼ
れないように規制される。従って、搬送ベルト１０の速
度Ｖが一定のとき、搬送ベルト１０上の物品Ｍは、ほぼ
均一な厚さの層状となる。このため、搬送ベルト１０上
の物品Ｍの搬送方向の重量分布はほぼ均一となる。

【００１８】供給コンベア１で搬送された物品Ｍは、ガ
イドシュータ１５を介して計量コンベア２の搬送ベルト
１１上に、やはり図示しないガイド体で規制されて、当
該搬送ベルト１１から横方向にこぼれない幅で供給され
る。搬送ベルト１１は搬送ベルト１０と同じ速度Ｖで駆
動されるので、搬送ベルト１１上の物品Ｍの厚さはほぼ
均一な層状となり、搬送方向の重量分布は、搬送ベルト
１０上の重量分布と同様にほぼ均一となる。ただし、こ
の実施形態では、ガイド体による搬送ベルト１１上の物
品規制幅の方が、搬送ベルト１０上のそれよりも広くな
っており、従って、搬送ベルト１１上の物品Ｍの層の方
が薄くなる。

【００１９】計量コンベア２で搬送された物品Ｍは、サ
イドシュータ１７を介して振動フィーダ１６に供給さ
れ、さらに均一な層状となって、次の生産工程であるフ
ライヤ３３に順次供給される。

【００２０】図２は、この実施形態の制御系の構成を示
す概念図で、図１と同一符号はそれぞれ同一部分を示し
ている。制御手段３０には、フライヤ３３に供給しよう
とする所望の物品供給率（単位時間当りの物品Ｍの重
量）Ａと、計量コンベア２の搬送路長さＬ、つまり計量
コンベア２上に物品Ｍがほぼ均一な重量分布で載ってい
る長さとが与えられる。

【００２１】制御手段３０は、外部から計量搬送開始指
令が入力されると、まず計量指令ｄを計量信号処理回路
２９に送出し、計量信号処理回路２９はロードセル２４
が検出した計量信号から計量コンベア２上の物品Ｍの計
量値Ｗ0 を算出する。制御手段３０はこの計量値Ｗ0 お
よび前記物品供給率Ａ，搬送路長さＬから次式 Ｖ1 ＝Ａ（Ｌ／Ｗ0 ） ・・・（１） に基づいて搬送速度Ｖ1 を算出し、供給コンベア１およ
び計量コンベア２の搬送速度をＶ1 に設定して、搬送お
よび計量動作を開始させる。

【００２２】この搬送速度Ｖ1 はｔ1 ＝Ｌ／Ｖ１時間に
わたって、言い換えれば、搬送ベルト１１が搬送路長さ
Ｌ（＝Ｖ1 ×ｔ）だけ進むまで、維持される。これは、
計量した時点で搬送ベルト１１上に載っている物品Ｍが
全て排出されるまで、この速度Ｖ1 が継続されることを
意味する。つまり、物品の供給率は、（搬送ベルト１１
の単位長さ当りの物品重量）×（搬送速度）であるか
ら、Ａ＝（Ｗ0 ／Ｌ）Ｖ1 である。この物品供給率Ａが
維持されるように、搬送速度Ｖ1 ＝Ａ（Ｌ／Ｗ0）を決
定して、この速度Ｖ1 で重量Ｗ0 の物品Ｍを全て搬送ベ
ルト１１上から排出する。搬送ベルト１１の速度Ｖ1
は、モータからなる駆動機２６の回転速度を検知するこ
とにより検出されて、制御手段３０でフィードバック制
御される。

【００２３】次に、制御手段３０は、ｔ1 ＝Ｌ／Ｖ1 時
間後に計量指令ｄを計量信号処理回路２９に送出して計
量値Ｗ2 を求め、 Ａ2 ＝（Ｗ2 ／Ｌ）Ｖ1 を算出してＡ＝Ａ2 か否かを判断し、Ａ≠Ａ2 のときは Ｖ2 ＝Ａ（Ｌ／Ｗ2 ） を算出して供給コンベア１および計量コンベア２の搬送
速度をＶ2 に設定し、次に、Ｌ／Ｖ2 時間後に計量指令
ｄを送出するという動作を繰り返す。

【００２４】こうして、搬送ベルト１１が搬送路長さＬ
だけ進むたびに、すなわち、時間ｔ＝Ｌ／Ｖごとのタイ
ミングで計量指令ｄが送出されて、計量動作と搬送速度
の補正動作が行われる。指示された所望の物品供給率Ａ
でフライヤ３３に物品Ｍが供給される。

【００２５】この実施形態によれば、計量コンベア２に
よってＬ／Ｖの時間間隔を持つ所定のタイミングで計量
して搬送速度Ｖの調整を行うだけで所望の物品供給率Ａ
が実現でき、さらに、供給コンベア１および計量コンベ
ア２の搬送速度Ｖは同じ速度であるので、制御系の構成
が簡単になり、計量搬送装置のコストダウンが図れる。

【００２６】また、前記計量搬送手段２の上流側の従動
ローラ８よりも下流側に、上記搬送供給手段１から物品
Ｍが供給される供給口１５ａを設けるとともに、前記計
量搬送手段２の上流側の従動ローラ８に搬送方向Ｑの位
置を変更して搬送ベルト１１の張力を調節するベルト張
力調整手段１３を設けたので、搬送ベルト１１の張力を
調節しても、搬送路長さＬが変わらない。従って、安定
した物品供給率Ａの制御が可能となる。

【００２７】次に、本発明に係る計量搬送装置の他の実
施形態について説明する。図３は、この実施形態の構成
を示す概念図で、図２と同一符号はそれぞれ同一または
相当部分を示す。図において、計量コンベア２の上流側
には、レベル検出器３１を備えた投入ホッパ１４が配設
されており、この投入ホッパ１４内の物品Ｍのレベル
は、前述したように上，下限レベルの間に物品の上面が
保たれるように振動フィーダ３２から物品Ｍが供給され
るので、計量コンベア２の搬送ベルト１１上には、物品
Ｍがほぼ一定の厚さで層状に供給される。速度制御手段
３４は、外部から入力される速度指令に基づいてモータ
からなる駆動機２６の回転速度を制御し、搬送ベルト１
１の搬送速度を指示された速度に保つように制御すると
ともに、エンコーダのような回転数検出器３９によりモ
ータからなる駆動機２１の回転数Ｒを検出して実際の搬
送速度Ｖを算出し、その速度Ｖのデータを計量指令信号
発生手段３５に出力する。

【００２８】計量指令信号発生手段３５は、速度制御手
段３４から入力される速度データＶと、前記搬送路長さ
Ｌから算出した時間ｔi ＝Ｌ／Ｖごとに、つまり、搬送
ベルト１１が搬送路長さＬだけ進むごとに、計量指令ｄ
を計量信号処理回路２９に送出する。計量信号処理回路
２９は、この計量指令ｄを受けた時点におけるロードセ
ル２４の歪センサ２８の歪量から、計量コンベア２の搬
送路長さＬ上の物品Ｍの重量Ｗi を算出する。積算手段
３６は、計量信号処理回路２９から前記時間間隔ｔi ご
とに出力される計量値Ｗi を、予め指示された回数Ｎず
つ積算し、その積算値ΣＷi を逐次出力する。

【００２９】供給率算出手段３７は、入力された積算値
ΣＷi と、前回の入力時点から今回の入力時点までの時
間Ｎ×ｔi から、物品供給率Ａi ＝（ΣＷi ）／（Ｎ×
ｔi）を算出する。前記積算回数Ｎは、前記時間間隔ｔi
で所定時間Ｔ、例えば１分間を割算して得られた回数
であって、ｔi ×Ｎが１分間でないときは、Ａi ×（１
分間）／（ｔi ×Ｎ）の補正を行うことで、１分間の物
品供給率Ａが得られる。

【００３０】なお、作業者は、この得られた物品供給率
Ａが所望の物品供給率であるか否かを判別し、必要な場
合は、速度制御手段３４に入力する前記速度指令の値を
修正する操作を行うことで、当該計量搬送装置を所望の
物品供給率に修正することができる。

【００３１】まお、前記得られた物品供給率Ａを設定さ
れた所望の物品供給率と比較し、その差分を補正するよ
うに前記搬送速度Ｖを補正する手段を設けてもよい。

【００３２】なお、この実施形態において、供給コンベ
ア１を省略したのは、計量コンベア２の搬送ベルト１１
上の物品Ｍの重量分布の変動が多少大きくなっても、１
分間の合計重量でみるとほぼ平均化され、大きな誤差要
素とはならないからであって、供給コンベア１の省略に
よって計量搬送装置の構成を簡素化できる。

【００３３】以上のように、この実施形態によれば、計
量コンベア２の搬送ベルト１１上に物品をほぼ均一な厚
さで層状に供給するとともに、指示された搬送速度Ｖで
搬送し、当該計量コンベア２の搬送路長さＬだけ搬送す
るたびに計量して、この計量値Ｗi を所定回数ずつ積算
した積算値ΣＷi を求め、この積算値ΣＷi と積算時間
から当該計量搬送装置の物品供給率を得て、必要であれ
ば積算時間を補正することで正確な物品供給率を得るこ
とができ、簡単な構成で実用上十分な精度の物品供給率
を有する計量搬送装置が得られる。

【００３４】また、前記物品供給率が所望の物品供給率
となるように前記搬送速度Ｖを補正する構成にすれば、
簡単な構成で高精度の物品供給率を有する計量搬送装置
が得られる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の一構成に係る計量搬送装置およ
び方法によれば、計量値Ｗ、所望の物品供給率（重量／
時間）Ａおよび計量搬送手段の搬送路長さＬに基づいて
搬送速度Ｖ＝Ａ（Ｌ／Ｗ）を算出し、前記計量搬送手段
および搬送供給手段をこの算出した搬送速度Ｖに調整す
るようにしたので、ｔ＝Ｌ／Ｖの大きな時間間隔で計量
して搬送速度の調整を行うだけの簡素な制御系により、
精度の高い物品供給率が得られる。

【００３６】また、本発明の他の構成に係る計量搬送方
法によれば、計量搬送手段によって搬送路長さＬだけ搬
送するたびに計量し、この計量値Ｗi を所定回数ずつ積
算して積算値ΣＷi を求め、この積算値ΣＷi と積算時
間から当該計量搬送装置の物品供給率を得るようにした
ので、簡単な構成で実用上十分な精度の物品供給率が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の計量搬送装置を示す側面
図である。

【図２】本実施形態の制御系を示すブロック図である。

【図３】本発明の他の実施形態の計量搬送装置の制御系
を示すブロック図である。

【図４】従来の計量搬送装置の一例を示す概略側面図で
ある。

【符号の説明】

１…搬送供給手段、２…計量搬送手段、２ａ…ベルトコ
ンベア部、４…供給コンベアのフレーム、５…計量コン
ベアのフレーム、６，８…回転（従動）ローラ、７，９
…回転（駆動）ローラ、１０…供給コンベアの搬送ベル
ト、１１…計量コンベアの搬送ベルト、１２，１３…ベ
ルト張力調整手段、１４…投入ホッパ、１４ａ…開口 １５…ガイドシュータ、１５ａ…供給口、２４…ロード
セル、Ｍ…物品

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品を搬送しながら計量する計量搬送手
   段と、 この計量搬送手段と同一速度で物品を搬送して前記計量
   搬送手段に供給する搬送供給手段と、 前記計量搬送手段から所定のタイミングで物品の計量信
   号を取り込んで計量値を得る計量信号処理回路と、 得られた計量値（Ｗ），所望の物品供給率（Ａ），およ
   び前記計量搬送手段の搬送路長さ（Ｌ）に基づいて前記
   計量搬送手段および搬送供給手段の搬送速度（Ｖ）を制
   御する制御手段を備え、 前記所定のタイミングは、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）
   にわたって搬送されるのに要する時間（Ｌ／Ｖ）に合致
   している計量搬送装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、さらに物品を前記搬
   送供給手段上にほぼ一定の厚さで層状に投入する投入ホ
   ッパを備えている計量搬送装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記計量搬
   送手段は、フレームに支持された一対の回転ローラ間に
   懸け渡された搬送ベルトを有し、搬送方向の上流側の回
   転ローラよりも下流側に上記搬送供給手段から物品が供
   給される供給口が設けられ、前記フレームに上流側回転
   ローラの搬送方向の位置を変更して前記搬送ベルトの張
   力を調節するベルト張力調整手段が取り付けられている
   計量搬送装置。
4. 【請求項４】 計量搬送手段によって物品を搬送しなが
   ら計量するとともに、搬送供給手段によって前記計量搬
   送手段と同一速度で物品を搬送して前記計量搬送手段に
   供給し、前記計量搬送手段から所定のタイミングで物品
   の計量値（Ｗ）を得て、この得られた計量値（Ｗ），所
   望の物品供給率（Ａ）および前記計量搬送手段の搬送路
   長さ（Ｌ）に基づいて、前記計量搬送手段および搬送供
   給手段の搬送速度（Ｖ）を制御し、前記所定のタイミン
   グを、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）にわたって搬送され
   るのに要する時間（ｔ）に合致するようにした計量搬送
   方法。
5. 【請求項５】 計量搬送手段によって物品を搬送速度
   （Ｖ）で搬送しながら計量し、前記計量搬送手段から所
   定のタイミングで物品の計量値（Ｗ）を得て、この得ら
   れた計量値（Ｗ）および前記計量搬送路長さ（Ｌ）に基
   づいて物品の供給率（Ａ）を算出する方法であって、前
   記所定のタイミングを、物品が前記搬送路長さ（Ｌ）に
   わたって搬送されるのに要する時間（ｔ）に合致するよ
   うにした計量搬送方法。