JPH11193004A - 振動式搬送装置およびその振動特性検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送量をリアルタイムで精度よく制御できる
振動式搬送装置の制御に必要な振動特性検知装置および
その振動特性検知方法を提供すること。 【解決手段】 トラフ４をベース７に板ばね９で支持
し、加振器２で前記トラフ４を搬送方向に振動させる振
動フイーダ１と、それぞれトラフ４上の物品の重量Ｗを
検出する重量検出器２３および板ばね９の振幅Ａを検出
する振幅検出器２５と、トラフ４上の物品Ｍの重量Ｗを
パラメータとした加振器２の加振周波数ｆdと前記振幅
Ａとの関係を示すデータをデータ記憶手段２８に記憶さ
せるデータ作成手段２９とを備え、当該振動式搬送装置
の作動時に、逐次前記データをデータ記憶手段２８に書
き込むようにした。

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重量ずつ供給する
振動式搬送装置およびその振動特性検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、スナック菓子のような物品を袋
詰めする場合、組合せ計量装置により定量ずつ切り出す
ようにしている。図７に、組合せ計量装置の機構部の概
略側面図を示す。物品Ｍは、供給シュート４０を介して
背の低い円錐形分散フイーダ４１の中央に供給される。
そして、分散フイーダ４１の振動により放射状に配置さ
れた複数の振動フイーダと呼ばれる振動式搬送装置（以
下、「振動フイーダ」ともいう）１に分散供給される。
次に、物品Ｍは各振動フイーダ１に搬送されて円周上に
複数配置されたプールホッパ４２に送られ、計量動作に
合わせて一時的にプールされた後、プールホッパ４２の
排出ゲート４３が開放されて計量ホッパ４４に投入され
る。ロードセルのような計量手段４５は、各計量ホッパ
４４にプールされている物品Ｍの重量Ｗを計量して計量
信号を出力する。重量Ｗが計量された物品Ｍは、計量ホ
ッパ４４の排出ゲート４６が開放されて集合シュート４
７で集合され、排出シュート４８に排出される。この排
出された物品Ｍは、図示しない包装機により包装されて
目標重量の袋詰め商品となる。各計量ホッパには投入目
標値が設定されており、計量値の目標値に対する大小に
応じて、振動フイーダの振幅または振動時間を調節し
て、計量値が投入目標値に合致するように制御してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この制
御は計量ホッパの計量値を読み取って行われるものであ
り、振動フイーダの搬送量をリアルタイムで精度よく読
み取って行うものではないので、時間遅れが大きくな
り、応答性が悪い。そのため、投入量（搬送量）の制御
を精度よく行うのが難しい。

【０００４】本発明は、上記のような問題点を解決し
て、搬送量をリアルタイムで精度よく制御できる振動式
搬送装置およびその振動特性検知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】上記目的を達成するため
に、本発明に係る振動式搬送装置は、物品が載置される
トラフと、ベースと、前記トラフをベースに支持する板
ばねと、前記板ばねを振動させる加振器と、前記トラフ
上の物品の重量を検出する重量検出器と、前記板ばねの
振幅を検出する振幅検出器と、前記トラフによる物品の
搬送中に検出された前記重量をパラメータとし、トラフ
の振動周波数と検出された前記振幅との関係を示すデー
タを作成するデータ作成手段と、作成されたデータを記
憶する記憶手段とを備えている。

【０００６】上記構成によれば、データ作成手段は、当
該振動式搬送装置の作動時に、重量検出器によって検出
されたトラフ上の物品の重量をパラメータとした、加振
器の加振周波数と、振幅検出器によって検出された板ば
ねの振幅との関係を示すデータを自動的に作成し、記憶
手段にこのデータを逐次記憶させる。そののち搬送量を
算出するときは、この記憶手段からトラフの振動周波数
と加振周波数とに対応するトラフの振幅データを得て、
物品の搬送量を演算手段によってリアルタイムで精度よ
く算出する。

【０００７】また、本発明の他の好ましい実施形態にお
いては、前記重量検出器は、板ばねに装着されて板ばね
の歪量を検知する歪ゲージと、前記歪量に基づいて前記
重量を検出する重量検出回路とで構成されている。上記
構成によれば、板ばねに装着した歪ゲージの歪量からト
ラフ上の物品の重量を検出することができるので、別途
重量検出器を設ける必要がない。

【０００８】また、本発明のさらに他の好ましい実施形
態においては、前記振幅検出器は、板ばねに装着されて
板ばねの歪量を検知する歪ゲージと、前記歪量に基づい
て前記振幅を検出する振幅検出回路とで構成されてい
る。上記構成によれば、板ばねに装着した歪ゲージの歪
量から、トラフ上の物品の重量とトラフの振幅とを検出
することができるので、別途振幅検出器を設ける必要が
ない。

【０００９】また、本発明に係る振動式搬送装置の振動
特性検知方法は、物品が載置されるトラフをベースに支
持する板ばねを加振器により振動させて物品を搬送しな
がら、前記トラフ上の物品の重量と、板ばねの振幅を検
出し、前記重量をパラメータとした、トラフの振動周波
数と検出された前記振幅との関係を示すデータを作成す
る。

【００１０】上記構成によってもやはり、当該振動式搬
送装置の作動時に、重量検出器によって検出されたトラ
フ上の物品の重量をパラメータとして、加振器の加振周
波数と、振幅検出器によって検出された板ばねの振幅と
の関係を示すデータを自動的に作成し、記憶手段にこの
データを逐次記憶させる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態を図
面に基づいて説明する。図１に、振動フイーダの概略側
面図を示す。この振動フイーダ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
動フイーダ１が取り付けられる架台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たベース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１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、スイッチング素
子１２およびコントローラ１３で構成されたインバータ
のような周波数および駆動電流が可変の駆動電源１１か
ら給電される。

【００１２】前記駆動電源１１のスイッチング素子１２
は、コントローラ１３から出力される駆動制御信号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ｋによって定まる振幅Ａ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方向に搬送する。このように構成
された振動系の固有振動周波数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。
本実施形態では、固有振動周波数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、低い
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。

【００１３】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の歪み量が大きい部分である。つ
まり、１対の板ばね９，９とブラケット３とベース７と
により、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、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Ｂ
1 ，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たトラフ３上の物品Ｍの
重量が検出される。このように、歪ゲージ１４ａ〜１４
ｄと重量検出回路１５で、重量検出器２３を構成してい
る。また、図１の振幅検出回路２４は、歪ゲージ９の歪
量からトラフ４の搬送方向の振幅Ａを検出し、歪ゲージ
１４ａ〜１４ｄと振幅検出回路２４で、振幅検出器２５
を構成している。

【００１４】図２は、板ばね９の歪ゲージ１４ａ〜１４
ｄの配設位置を示す正面図である。板ばね９は矩形であ
り、上下方向に合致した長手方向の一端部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 ，Ｂ
2 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。

【００１５】図３は、ブリッジ回路１７と重量検出回路
１５で構成された重量検出器２３の一構成例を示す図で
ある。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２０，２１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１４ｂ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３れている。他
方、接続点ｃと接地との間には、抵抗器ＲＩ，Ｒ２の直
列体で構成された第１の分圧器２０と、抵抗器Ｒ３，Ｒ
４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１
９ｃに、第２の分圧器２１の出力電圧は第４の積分器１
９ｄにそれぞれ入力される。

【００１６】信号処理回路２２には、接続点ｃの電圧Ｖ
C 、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。前記振幅検出器２５も、図３に示したブ
リッジ回路１７と重量検出回路１５と同様に構成された
振幅検出回路２４とで構成されている。

【００１７】図４は、本実施形態の振動系の振動特性を
示す図である。固有振動周波数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 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Ｗ2 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 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って振幅ＡはＡ3 の
ように大きくなる。また、駆動電流Ｉd の大きさが同一
であっても、加振周波数ｆd が固有振動周波数ｆn に近
づくほど振幅Ａは大きくなり、重量ＷがＷ1 からＷ2 に
大きくなると振幅ＡはＡ1 からＡ2 のように減少する。

【００１８】振動式フイーダ１の供給量（単位時間当り
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、供給量を調節すること
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における板ばね９またはトラ
フ４の振幅を板ばね９の振幅とみなしてもよい。その場
合、板ばね９は鉛直方向に対して傾斜しているために、
板ばね９の振動方向と前記搬送方向Ｐとは一致しないか
ら、両方向における振幅は異なる。その振幅の相違は前
記係数により補正する。

【００１９】前記供給量をオンラインで調整するには、
トラフ上の物品の重量Ｗと加振周波数ｆd とトラフ（板
ばね）の振幅Ａのデータをオンラインで得る必要があ
る。本実施形態では、データ記憶手段２８にトラフ４上
の物品の重量Ｗをパラメータとした、加振器２の加振周
波数ｆd とこれに対応する板ばね９の振幅Ａのデータを
記憶させておき、搬送量演算手段２６において、重量検
出器２３で検出された物品の重量Ｗとコントローラ１３
から入力される加振周波数ｆd とに基づいて、振幅Ａを
データ記憶手段２８から読み出したうえで、前記供給量
を算出する。ここで、予め前記データを記憶手段２８に
記憶させておいてもよいが、この例では、データ作成手
段２９において、稼働時に検出した重量Ｗ、振幅Ａ、加
振周波数ｆd のデータを逐次データ記憶手段２８に書き
込むことで、必要なデータを蓄積するように構成してい
る。

【００２０】このデータの蓄積手順を、図１を参照しな
がら、図５および図６に基づいて説明する。始めに、コ
ントローラ１３は与えられた駆動指令信号で指示された
加振周波数ｆd1、駆動電流Ｉd で加振器２を駆動する。
重量検出器２３と振幅検出器２５はこのときの重量Ｗ1
と振幅Ａw11 を検出する。データ作成手段２９は、重量
Ｗ1と加振周波数ｆd1と振幅Ａw11 を、図６に示すよう
に、重量Ｗをパラメータとするデータとしてデータ記憶
手段２８に書き込む。搬送量演算手段２６は、入力され
た重量Ｗ1 と加振周波数ｆd1に対応する振幅Ａw11 とを
データ記憶手段２８から読み出し、搬送量Ｓw1を算出す
る。搬送量制御手段２７は、入力された搬送量Ｓw が与
えられた目標搬送量より小さいときは、加振周波数ｆd1
を所定量低い加振周波数ｆd2に変更する周波数制御信号
Ｃf をコントローラ１３に出力する。

【００２１】コントローラ１３は与えられた周波数制御
信号Ｃf で指示された加振周波数ｆd2、駆動電流Ｉd で
加振器２を駆動する。重量検出器２３と振幅検出器２５
はこのときの重量Ｗ2 と振幅Ａw12 を検出する。データ
作成手段２９は、重量Ｗ1 と加振周波数ｆd2と振幅Ａw1
2 とを、図６に示すように、重量Ｗをパラメータとする
データとしてデータ記憶手段２８に書き込む。搬送量演
算手段２６は、入力された重量Ｗ1 と加振周波数ｆd2に
対応する振幅Ａw12 とをデータ記憶手段２８から読み出
し、搬送量Ｓw2を算出する。搬送量制御手段２７は、入
力された搬送量Ｓw2が与えられた目標搬送量より小さい
ときは、加振周波数ｆd1を所定量低い加振周波数ｆd3に
変更する周波数制御信号Ｃf をコントローラ１３に出力
する。

【００２２】以下、同じ加振周波数制御動作を、搬送量
Ｓwiと目標搬送量との差が許容範囲内となるまで繰り返
し、許容範囲内の加振周波数ｆdiに設定する。重量検出
器２３で検出された重量ＷがＷ2 に変化したときは、図
５に示すように振動特性曲線が周波数の低い方にずれる
ので、前記加振周波数制御動作を繰り返して、目標搬送
量となる加振周波数ｆdiに設定する。

【００２３】データ記憶手段２８には、振動フイーダ１
が作動して新たなーデータが得られるたびに書き込まれ
るので、図６に示すように、物品の種類ごとの重量Ｗを
パラメータとした加振周波数ｆdiに対応する振幅Ａi の
データが蓄積される。前記データを用いて供給量を制御
する場合、搬送量演算手段２６は、振幅検知手段２５か
ら入力された振幅Ａと、重量検出器２３から入力された
物品の重量Ｗと、振幅検知手段２５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Ｃ
d 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 を算出する。

【００２４】搬送量制御手段２７は、搬送量制御信号Ｃ
swをコントローラ１３に出力し、加振周波数ｆd を調整
することにより振幅Ａを変更して、入力された搬送量Ｓ
w と目標搬送量との差が許容範囲内となるように補正す
る。コントローラ１３は、スイッチング素子１２の開閉
周波数により加振周波数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。例えば、図４
において、加振周波数がｆd で、重量がＷ1 であったと
き、加振周波数を共振周波数ｆn に近づけたｆd4にする
と、振幅がＡ4 のように大きくなる。したがって、搬送
量を１．２倍に補正したい場合、搬送量制御手段２７
は、振幅が１．２倍となる加振周波数ｆd4をデータ記憶
手段２４から読み出して、この周波数に設定させるため
の搬送量制御信号Ｃswをコントローラ１３に出力する。

【００２５】同じ種類の物品について同じ目標搬送量で
あれば、振幅検出器２５で振幅Ａを算出するよりも、こ
の例のように、データ記憶手段２８から振幅データを読
み出す方がはるかに高速度であるので、搬送量演算手段
２６によってデータ記憶手段２８から重量Ｗi と加振周
波数ｆdiに対応する振幅Ａi とを読み出して搬送量Ｓw
を算出するように作動させることで、搬送量の制御をよ
り精度よく制御することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、トラフを互いに平行な
１対の板ばねでベースに支持し、前記ベースに取り付け
られた加振器で前記トラフを搬送方向に振動させるとと
もに、前記トラフ上の物品の重量と前記板ばねの振幅と
を検出して、前記重量をパラメータとする加振周波数と
振幅のデータをデータ記憶手段に記憶させるようにした
ものであるから、搬送量をリアルタイムで高精度に制御
するような場合に用いられる前記データが自動的に得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る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】本実施形態の重量検出器の構成を示す図であ
る。

【図４】本実施形態の振動系の振動特性を示す図であ
る。

【図５】本実施形態の振動特性データの作成手順を示す
図である。

【図６】本実施形態のデータ記憶手段に記憶されている
振動特性データの一例を示す図である。

【図７】組合せ計量装置の機構部の概略側面図である。

【符号の説明】

１…振動フイーダ、２…加振器、３…ブラケット、４…
トラフ、５…架台、６…弾性体、７…ベース、８…電磁
石、９…板ばね、１０…可動鉄心、１１…駆動電源、１
２…スイッチング素子、１３…コントローラ、１４ａ〜
１４ｄ…歪ゲージ、１５…重量検出回路、１６…フレキ
シブル配線シート、１７…ブリッジ回路、２２…信号処
理回路、２３…重量検出器、２４…振幅検出回路、２５
…振幅検出器、２６…搬送量演算手段、２７…搬送量制
御手段、２８…データ記憶手段、２９…データ作成手
段、Ａ…板ばねの振幅、Ｃd …駆動制御信号、Ｃf …周
波数制御信号、ｆd …加振周波数、Ｉd …駆動電流、Ｍ
…物品、Ｓw …搬送量、Ｔ…搬送時間、Ｗ…物品の重
量。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品が載置されるトラフと、ベースと、
   前記トラフをベースに支持する板ばねと、前記板ばねを
   振動させる加振器と、 前記トラフ上の物品の重量を検出する重量検出器と、 前記板ばねの振幅を検出する振幅検出器と、 前記トラフによる物品の搬送中に検出された前記重量を
   パラメータとし、トラフの振動周波数と検出された前記
   振幅との関係を示すデータを作成するデータ作成手段
   と、 作成されたデータを記憶する記憶手段とを備えた振動式
   搬送装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記重量検出器は、
   板ばねに装着されて板ばねの歪量を検知する歪ゲージ
   と、前記歪量に基づいて前記重量を検出する重量検出回
   路とからなる物品の振動式搬送装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記振幅検出器は、
   板ばねに装着されて板ばねの歪量を検知する歪ゲージ
   と、前記歪量に基づいて前記振幅を検出する振幅検出回
   路とからなる物品の振動式搬送装置。
4. 【請求項４】 物品が載置されるトラフをベースに支持
   する板ばねを加振器により振動させて物品を搬送しなが
   ら、 前記トラフ上の物品の重量と、板ばねの振幅を検出し、 前記重量をパラメータとし、トラフの振動周波数と検出
   された前記振幅との関係を示すデータを作成する振動式
   搬送装置の振動特性検知方法。