JPH11193001A

JPH11193001A - 物品の振動式搬送装置

Info

Publication number: JPH11193001A
Application number: JP36931997A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Morinaka; 泰章森中
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】小形で高精度な搬送量の制御ができる振動式
搬送装置を得る。【解決手段】トラフ４を一定方向に振動させてトラフ
４に載荷された物品Ｍを振動方向に搬送する搬送装置に
おいて、振動機構の前記トラフ４に物品Ｍを載荷したと
き弾性歪みを生ずる部位に歪ゲージ１４ａ〜１４ｄを設
け、この歪ゲージ１４ａ〜１４ｄで検出された歪量に基
づいてトラフ４に載荷された物品Ｍの重量Ｗを検出する
重量検出回路１５を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラフ上に供給さ
れる物品を、トラフを振動させて一定時間ごとに一定重
量ずつ供給する振動式搬送装置に関する。

【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体、またはこれに
準じる形状の物品を、振動式搬送装置で次の生産工程へ
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。このような用途に用いられる振動式搬
送装置は、供給コンベアからトラフ上に供給された物品
を搬送しながら当該振動式搬送装置全体の重量をロード
セルを用いた計量装置で短い単位時間間隔で計量し、既
知の振動式搬送装置の重量を差し引いて得た物品の重量
に基づいて、前記供給コンベアから振動式搬送装置のト
ラフ上に供給される物品の重量が前記単位時間ごとに一
定重量となるように搬送量制御装置によって前記供給コ
ンベアの搬送速度をＰＩＤ（Proportional Integral Di
fferential）制御している。このとき、前記ＰＩＤ制御
の遅れに基づく誤差を補正するために、振動式搬送装置
の搬送速度を微調整する補正制御を行い、次の生産工程
への搬送量（重量／時間）が目標搬送量となるようにし
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振
動式搬送装置では、重量の重い振動式搬送装置全体の重
量を計量するロードセルを用いているので、装置全体が
大形化するとともに、高価になる。

【０００４】本発明は、上記のような課題を解決して構
成が簡単で装置を小形化でき、かつ、高精度でトラフ上
の物品の重量を計量できるとともに、次工程への供給率
を簡単な制御系でもって高精度に制御できる振動式搬送
装置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】上記目的を達成するため
に、本発明に係るトラフを一定方向に振動させてトラフ
に載荷された物品を振動方向に搬送する物品の搬送装置
は、前記トラフに物品を載荷すると弾性歪みを生ずる部
位に歪ゲージを設け、この歪ゲージで検出された歪量に
基づいてトラフに載荷された物品の重量を検出するよう
にしたものである。上記構成によれば、歪ゲージで検出
される歪量がトラフ上の物品の重量に応じて変化するの
で、この検知した歪量からトラフ上の物品の重量を検出
することができる。

【０００６】本発明の好ましい実施形態においては、前
記部位が、前記トラフをベースに弾性的に支持するばね
部材上の部位に歪ゲージが設けられている。上記構成に
よれば、検出された歪量から、前記ばね部材によって支
持されるトラフに載荷されている物品の重量だけでな
く、トラフの振幅も併せて検出できる。

【０００７】また、本発明の好ましい実施形態において
は、ベースを基台に弾性的に支持する弾性体上の部位に
歪ゲージが設けられている。上記構成によれば、検出さ
れた歪量から、トラフ上の物品の重量およびトラフの振
幅を検出できるのに加えて、トラフ上の物品の偏りも検
出できる。

【０００８】前記歪ゲージが設けられる部位は、トラフ
をベースに弾性的に支持するばね部材と、ベースを基台
に弾性的に支持する弾性体の双方上の部位であってもよ
い。また、前記弾性体は、ゴムまたはコイルばねまたは
免振材で構成できる。

【０００９】

【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、本実施形態に係る振動式搬
送装置の概略側面図を示す。この振動式搬送装置１は、
加振器２と、この加振器２にブラケット３を介して取り
付けられているトラフ４とを有している。また、前記加
振器２は、当該振動式搬送装置１が取り付けられる基台
５に複数のゴムまたはコイルばねのような防振用ないし
免振用の弾性体６を介して取り付けられるベース７と、
このベース７に取り付けられた電磁石８と、ベース７の
前部と後部にボルトＢ1 によりそれぞれ一端部９ａが取
り付けられ、他端部９ｂがボルトＢ2 によりそれぞれ前
記ブラケット３に取り付けられて平行に配置されている
一対の板ばね９と、前記ブラケット３に固着されて前記
電磁石８に対向する可動鉄心１０とを備えている。前記
可動鉄心１０は一方の板ばね９の他端部９ｂに対応した
位置でブラケット３に固定されている。前記電磁石８に
は、商用の交流電源１１からスイッチング素子１２を介
して給電されている。

【００１０】前記スイッチング素子１２は、コントロー
ラ１３から出力される制御指令信号Ｃd に基づく周波数
ｆd と電流量Ｉd の交流駆動電流を電磁石８に給電し、
電磁石８の可動鉄心１０の吸引力と板ばね９のばね定数
によって定まる振幅でもって、トラフ４を水平姿勢のま
まで矢印Ｖ方向に振動させ、トラフ４上の物品Ｍを、矢
印Ｐ方向（水平方向）に搬送する。このように構成され
た振動系の共振周波数ｆn は、次式で求められる。ｆn ＝（１／２π）（ｋ／ｍ）^1/2 ただし、ｍ＝（ｍ1 ×ｍ2 ）／（ｍ1 ＋ｍ2 ）、ｋはば
ね定数、ｍ1 はばね上重量、ｍ2 はばね下重量である。
この実施形態では、共振周波数ｆn が商用電源周波数に
近い周波数となるように設定し、これによって、小電力
でトラフ４の振幅が大きくなるように構成している。

【００１１】搬送方向前側の板ばね９の両端部のブラケ
ット３およびベース７への固定部の近傍にあたる部位に
は、４つの歪ゲージ１４ａ〜１４ｄが装着されている。
この装着部Ｕは、振動時に板ばね９の弾性歪みが大きい
部分である。つまり、一対の板ばね９，９とブラケット
３とベース７とにより、ほぼ平行四辺形の形状を保って
変形する一種のロバーバル機構が構成されているので、
図２（ａ）に示すように、板ばね９は、一端部９ａを支
点として他端部９ｂが移動する際に、ボルトＢ1 ，Ｂ2
の近傍、つまり固定部の近傍が屈曲し、この部分に大き
な弾性歪が発生する。歪ゲージ１４ａ〜１４ｄで検出さ
れた歪量は、図１の重量検出回路１５に入力され、ブラ
ケット３、トラフ４、可動鉄心１０などの既知の装置重
量が風袋として差し引かれて、トラフ４上の物品Ｍの重
量が検出される。

【００１２】図２（ｂ）は、板ばね９の歪ゲージ１４ａ
〜１４ｄの配設位置を示す正面図である。板ばね９は矩
形であり、長手方向の一端部９ａにベース７に取り付け
るための取付孔Ｈ1 が、他端部９ｂにブラケット３に取
り付けるための取付孔Ｈ2 が、それぞれ形成されてい
る。各取付孔Ｈ1 ，Ｈ2 に前記ボルトＢ1 ，Ｂ2 が挿通
される。歪ゲージ１４ａ，１４ｃは取付孔Ｈ2 の近傍
で、歪ゲージ１４ｂ，１４ｄは取付孔Ｈ1 の近傍で、そ
れぞれの固定部よりも板ばね９の中央よりの位置に、接
着剤で貼り付けられており、その出力リードがフレキシ
ブル配線シート１６の４本の配線１６ａ〜１６ｄに接続
されて、図３に示すブリッジ回路１７を構成している。

【００１３】図３は、ブリッジ回路１７と、重量検出回
路１５の構成を示す図で、重量検出回路１５は、第１〜
第４の積分器１９ａ〜１９ｄと、第１，第２の分圧器２
０，２１と、信号処理回路２２とを有している。ブリッ
ジ回路１７の歪ゲージ１４ａと１４ｃの接続点ｃは直流
定電圧電源１８に接続され、歪ゲージ１４ｂと１４ｄの
接続点ｄは接地されている。また、歪ゲージ１４ａと１
４ｂの接続点ａは第１の積分器１９ａに接続され、歪ゲ
ージ１４ｃと１４ｄの接続点ｂは第２の積分器１９ｂに
接続されている。他方、接続点ｃと接地との間には、抵
抗器Ｒ1 ，Ｒ2の直列体で構成された第１の分圧器２０
と、抵抗器Ｒ3 ，Ｒ4 の直列体で構成された第２の分圧
器２１とが接続されており、第１の分圧器２０の出力電
圧は第３の積分器１９ｃに、第２の分圧器２１の出力電
圧は第４の積分器１９ｄにそれぞれ入力される。信号処
理回路２２には、接続点ｃの電圧ＶC 、接続点ｄの接地
電位、積分器１９ａ，１９ｂの出力電圧Ｖa ，Ｖb 、積
分器１９ｃから共通電圧Ｖcom ，積分器１９ｄから参照
電圧Ｖref がそれぞれ入力され、トラフ４上の重量Ｗが
算出される。つまり、重量Ｗはブリッジ回路１７で得ら
れた振動する重量信号の平均値として求められる。

【００１４】図４は、本実施形態の振動系の振動特性を
示す図である。共振周波数ｆn は、前述したように板ば
ね９のばね定数ｋと、ばね上重量ｍ1 とばね下重量ｍ2
で定まるので、トラフ４上の物品Ｍの重量Ｗに応じて変
化し、図４に示すように、重量ＷがＷ1 から大きな値Ｗ
2 に変化するとｆn1からｆn2のように低くなる。他方、
板ばね９の振幅Ａは、駆動電流Ｉd の大きさと、その周
波数ｆd によって変化し、駆動電流Ｉd が大きいほど、
また、駆動周波数ｆd が共振周波数ｆn に近づくほど大
きくなる。したがって、たとえば、駆動電流Ｉd とその
周波数ｆd が同一であっても、重量ＷがＷ1 からＷ2 に
変化すると、振幅はＡ1 からＡ2 に変化する。

【００１５】振動式搬送装置１の搬送量は、発明者によ
る検討の結果、（トラフ上の物品の重量Ｗ）×（板ばね
の振幅Ａ）×（振動時間Ｔ）×（係数）で定まることが
わかった。したがって、そのいずれかの値を調整するこ
とで、搬送量を調節することができる。前記係数は、板
ばね９の振動方向Ｖとトラフ４の搬送方向Ｐとの角度ず
れ、物品の種類による滑りの差等を修正するためのもの
で、経験的に求められる。なお、トラフ４の搬送方向Ｐ
の振幅を板ばね９の振幅とみなしてもよく、その場合、
前記係数の値が異なってくる。

【００１６】次に、搬送量制御手段２４は、振幅検出回
路２３から入力される振幅Ａと、物品の重量Ｗと、振幅
検出回路２３において検出されるか、またはコントロー
ラ１３から出力される制御信号Ｃd の継続時間から求め
られる搬送時間（加振器２の動作時間）Ｔとに基づき、
搬送量Ｓw を算出し、この搬送量Ｓw と目標搬送量との
差を振幅Ａまたは搬送時間Ｔの調整により補正する搬送
量制御信号Ｃswを、コントローラ１３に出力する。コン
トローラ１３は、スイッチング素子１２の点弧角を調節
して駆動電流Ｉd を調整することにより振幅Ａが指令さ
れた振幅になるように制御するか、または加振器２の動
作時間Ｔを指示された時間となるように制御する。例え
ば図４において、駆動周波数がｆd で、重量がＷ1 であ
ったとき、駆動電流Ｉd を大きくすると、振動特性曲線
が上方にずれた破線で示す形となり、振幅Ａが駆動電流
Ｉd に比例して大きくなる（Ａ3 ）。

【００１７】本実施形態によれば、物品の重量Ｗが板ば
ね９に装着された歪ゲージ１４ａ〜１４ｄを用いて検出
され、別途ロードセルを必要としないので、小形で簡単
な構成となる。また、トラフ４上の物品の重量Ｗが直接
検出されて搬送量Ｓw がリアルタイムで精度よく得ら
れ、このリアルタイムで得られた搬送量Ｓw に基づいて
振動搬送装置１の搬送量が制御されるので、応答性が優
れ、したがって精度の高い搬送量の制御ができる。さら
に、振動式搬送装置の作動開始時の最初の計量データか
ら搬送量の調整を実行できるので、試験運転の必要がな
く、稼働率を高めることができる。

【００１８】なお、前記実施形態では、板ばねに４つの
歪ゲージを配置してブリッジ回路を構成し、温度補償、
ねじれなどによる計量誤差を補償したが、高い計量精度
を必要としない場合は、１つの歪ゲージを板ばねの歪量
の大きい部位に配設し、この検出した歪量からトラフ上
の物品の重量を検出する構成としてもよい。

【００１９】図５は、本発明の他の実施形態に係る物品
の振動式搬送装置の構成を示す図である。図５におい
て、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
しているので、その詳しい説明は省略する。本実施形態
は、前記一実施形態の板ばね９，９に代えて平行リンク
２５ａ，２５ｂでトラフ４をベース７に連結するととも
に、コイルばね２６で搬送方向Ｐに沿った前後方向に弾
性支持し、ベース７に取り付けた電磁石８でトラフ４に
取り付けた可動鉄心１０を吸引することで、トラフ４を
振動させ、コイルばね２６の弾性歪みが生じる部位に取
り付けた歪ゲージ２７の歪量から、振幅検出回路２３で
トラフ４の振幅Ａを検出する。

【００２０】また、ベース７を基台５に弾性的に支持す
るゴム製の複数の弾性体のうち、トラフ４の振動方向の
前側の弾性体６ａと後側の弾性体６ｂの弾性歪みが生じ
る部位に、それぞれ歪ゲージ２８ａ，２８ｂを取り付
け、これらの歪ゲージ２８ａ，２８ｂの歪量から、弾性
体６ａと６ｂに加わる荷重Ｗa ，Ｗb を、第１および第
２重量検出回路１５ａ，１５ｂで検出する。搬送量制御
手段２９は、入力された各荷重Ｗa ，Ｗb から、Ｗ＝
（Ｗa ＋Ｗb ）／２として、トラフ４上の物品の重量Ｗ
を求めるとともに、両荷重Ｗa ，Ｗb の差から、トラフ
上の物品の偏りを検出し、さらにこれらのデータと振幅
検出回路２３で検出された振幅Ａとから、トラフ４上の
物品Ｍの偏りに応じて補正した目標搬送量となる搬送量
制御信号Ｃswをコントローラ１３に出力して電磁石８を
駆動し、振動時間または振幅を制御する。例えば、前側
の荷重Ｗa が後側の荷重Ｗb よりも大きい場合、振幅を
大きくすると搬送量が過度に多くなるので、両荷重Ｗa
，Ｗb がバランスしている場合よりも、振動時間また
は振幅を抑えるように補正する。

【００２１】本実施形態によれば、歪ゲージ２７の歪量
からトラフ４の振幅Ａを検出できるとともに、歪ゲージ
２８ａ，２８ｂからトラフ４上の物品Ｍの重量Ｗおよび
トラフ４上の物品の偏り具合を検出し、この偏りを考慮
した搬送量の制御を行うので、より高い精度で搬送量の
制御を行うことができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、トラフの振動機構を構
成する部材の前記トラフに物品を載荷したとき弾性歪み
を生じる部位に設けた歪ゲージによって、トラフ上の物
品の重量が検出されるので、歪を発生させるためのロー
ドセル等を設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る物品の振動式搬送装
置の構成を示す図である。

【図２】本実施形態の板ばねへの歪ゲージの配設位置を
示す正面図である。

【図３】本実施形態のブリッジ回路と重量検出回路の構
成を示す図である。

【図４】本実施形態の振動系の振動周波数と板ばねの振
幅との関係を示す特性図である。

【図５】本発明の他の実施形態に係る物品の振動式搬送
装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１…振動式搬送装置、２…加振器、３…ブラケット、４
…トラフ、５…基台、６…防振用の弾性体、７…ベー
ス、８…電磁石、９…板ばね、１０…可動鉄心、１１…
商用電源、１２…スイッチング素子、１３…コントロー
ラ、１４ａ〜１４ｄ，２７，２８ａ，２８ｂ…歪ゲー
ジ、１５，１５ａ，１５ｂ…重量検出回路、１６…フレ
キシブル配線シート、１６ａ〜１６ｄ…配線、１７…ブ
リッジ回路、１８…直流定電圧電源、１９ａ〜１９ｄ…
積分器、２０，２１…分圧器、２２…信号処理回路、２
３…振幅検出回路、２４，２９…搬送量制御手段、２５
ａ，２５ｂ…平行リンク、２６…コイルばね、Ａ…板ば
ねの振幅、Ｃd …駆動制御信号、Ｃsw…搬送量制御信
号、ｆd …駆動周波数、Ｉd …駆動電流、Ｍ…物品、Ｔ
…搬送時間、Ｗ…物品の重量。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トラフを一定方向に振動させてトラフに
載荷された物品を振動方向に搬送する搬送装置であっ
て、前記トラフに物品を載荷すると弾性歪みを生ずる部位に
歪ゲージを設け、この歪ゲージで検出された歪量に基づ
いてトラフに載荷された物品の重量を検出するようにし
た振動式搬送装置。
【請求項２】請求項１において、前記部位が、前記ト
ラフをベースに弾性的に支持するばね部材上の部位であ
る振動式搬送装置。
【請求項３】請求項１において、前記部位が、ベース
を基台に弾性的に支持する弾性体上の部位である搬送装
置。
【請求項４】請求項１において、前記部位が、トラフ
をベースに弾性的に支持するばね部材と、ベースを基台
に弾性的に支持する弾性体の双方上の部位である振動式
搬送装置。
【請求項５】請求項３または４において、前記弾性体
が、ゴムまたはコイルばねである振動式搬送装置。