JPS62211519A - 粉粒体分割秤量装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粉体等の秤量物の重量を測定し、かつその一定
量を供給する装置に係り、特に電磁平衡式の秤量装置に
対して振動フィーダを取りつけた装置において電子天秤
に対する振動フィーダの影響を極力低減するよう構成し
た装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば製薬会社や病院においては散薬等の粉粒体を所定
量計量し、この所定量計量した各散薬毎に分包すること
が日常的に行われている。

第４図は粉粒体（以下「粉体」として説明する）を所定
量分割計量する従来方法を示す。

図中符号１は振動フィーダであり、この振動フィーダ１
のトレー１ａの排出端の下部にはパケット２が配置しで
ある。このパケット２は秤量装置である電磁平衡式の秤
量装置（以下「電子天秤」と称する）３に取り付けであ
る。フィーダ１がら落下した秤量物が所定量に達した場
合、フィーダｌを停止し、かつパケット２の下部を解放
してこの計測した粉体を図示しない袋等にパックする。

この作動を繰り返すことにより粉体の所定量を次々と分
包する。然しこの装置にはその機構上次の欠点があり、
その改善が望まれている。

先ず、振動フィーダ１から排出された粉体が所定量に達
した際にこの振動フィーダを停止したのでは分包される
べき粉体の量は所定量よりも増加してしまう。即ち、ト
レー１ａの排出端からパケット２までの高低差りがある
ため、パケット２に落下した粉体の量が所定量に達した
状態でこの振動フィーダ１を停止したのではフィーダ１
停止後、この高低差り内にある粉体がパケット２内に更
に落下し、この分だけ所定量を逸脱することになる。

このため従来はパケット２内に落下した粉体が所定量に
達する時間を見込み、その見込み時間よりも一定時間（
Δｔ）前に制御部４から指令信号を発して振動フィーダ
１を停止する方法が採用されている。然しなからトレー
Ｉａ内の粉体の量により単位時間当たりの粉体落下量は
変化し、かつ粉体の吸湿量の変化等によってもその落下
量は変化してしまう。つまり振動フィーダの停止時間を
定量的に決定することは非常に困難であり、所定量の粉
体の重量を測定しかつこの所定量を排出する（以下「切
り出し」という）精度をあまり高くすることはできなか
った。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上の問題点の解決を目的として、特開昭５９−１３６
６２４号に次のような装置が開示されている。

この装置の基本構造は秤量装置である電子天秤に対して
振動フィーダ自体を載置し、振動フィーダから落下した
粉体の量を計測することにより、この粉体を所定量に分
割することにある。この構成は第３図に示した高低差り
を考慮する必要が無く、フ・イーダからの排出量が即ち
所期の計測量になるため、前述の如く不確定な先行制御
を行う必要がなくなり高い切り出し精度を確保すること
が原理的には可能である。

然しなからこの構成は基本的には良好な特性を有してい
る反面、振動フィーダや電子天秤の特性に付いては余り
考慮が払われておらず、実機を作動させた場合に幾つか
の問題が生じる可能性が強い。

先ず、振動フィーダを電磁式とした場合、このフィーダ
の磁束が電磁平衡式の秤量装置である電子天秤に悪影響
を与えるので、この問題を解決する必要がある。但し振
動フィーダは電磁式の装置以外に、偏心位置に配置した
重りを回転させる等の機械的方法により振動を発生させ
る装置もあるが、この構成では電子天秤に対して非常に
大きな応力が加わり、電子天秤の正確な作動は列置期待
できない。

また非常に高い測定精度を存する電子天秤に対して振動
源である振動フィーダを載置するので、その振動による
電子天秤に対する悪影響を防止する必要がある。然しな
からこの防止策として、振動フィーダと電子天秤との接
続部に対して防振部材を配置する程度の対策では不充分
であり、上記問題を抜本的に解決することはできない。

更に、電子天秤には特有の時定数があって、荷重の付加
に対して一定の応答後れがあるが、この応答遅れを考慮
して振動フィーダ側の０Ｎ−ＯＦＦ制御を行うと同時に
粉体の一定した流れを作るため、振動フィーダの振動モ
ードを安定化させる必要がある。

このため出願人は上記問題を解決するため、本件とは別
途に概路次のような技術内容を有する発明を提案してい
る。

即ちこの発明は、電子天秤上に振動フィーダを載置した
構成において、電子天秤と振動フィーダとの組み合わせ
により生じる上記問題点を解決する制御部を接続したも
のであり、その制御部に対しては次のような機能を持た
せるように構成したものである。

（ａ）電子天秤上に載置した振動フィーダの制御を、従
来の電圧による方式から、振動フィーダの振動周波数を
制御することにより行う方式として、磁束の変化によっ
て電子天秤に対して悪影響があるのを防止する。

（ｂ）振動周波数の制御域は制御すべき振幅の範囲内で
あれば振動フィーダの固有振動数よりも低い周波数域お
よび高い周波数域の何れでもよい。

（ｃ）粉体の排出の停止は振動フィーダを停止すること
により行うのではなく、振動フーイダの振動周波数を、
粉体の排出が行われない周波数域となるようよう制御す
ることにより行う。なお粉体の排出を停止する周波数域
は振動フィーダの固有振動数を境として、この固有振動
数よりも高い周波数域と低い周波数域の両方にあるが、
特にこの場合、固有振動数よりも高い周波数域側で制御
して粉体の排出を停止するようにする。これは固有振動
数よりも低い周波数域で排出の停止を行うと、排出停止
中のこの振動フィーダの振動が、固有振動数が低周波数
域にある電子天秤に対して悪影響を与える戊れがあると
考えられるためである。

以上の構成により別途提案している発明は従来の構成に
対して顕著な性能向上が認められた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように別途提案中の発明は所定の効果を発揮する
ものであるが、分割秤量の分野に於ける　　　　゛今後
の要求性能を考慮すれば必ずしも満足し得ない部分もあ
ることは否めない。

具体的には、この別途提案中の発明は振動フィーダの制
御を、このフィーダの固有振動数よりも低い周波数域に
おいて行うと、その制御自体が固有振動数の低い電子天
秤に対して悪影響を与える虞れがある。また粉体排出の
停止周波数は前記の理由により振動フィーダの固有振動
数よりも高い周波数域に設定した方が望ましいが、振動
フィーダ制御範囲をこの振動フィーダの固有振動数より
も低い範囲に設定しておくと粉体排出を停止する場合に
は振動フィーダの固有振動数を越えて周波数を高めるこ
とになる。この結果粉体排出を停止する際に、固有振動
数近傍に周波数が増加した時点において瞬間的に排出量
が増加し、定量排出の制御を困難にしている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の問題点に鑑み構成したものであり、出願
人が別途提案している発明に基づき、さらに上記の問題
点を除去すべく構成したものである。

具体的には、電子天秤に対して、振動周波数により粉体
等の排出量を制御する振動フィーダを載置した装置にお
いて、振動フィーダの粉体排出量及び排出の停止に関す
る制御を、この振動フィーダの固有振動数よりも高い周
波数域で制御し、上述した問題点を除去するよう構成し
た装置である。

〔作用〕

本発明は以上の構成となっているため、電子天秤に対す
る振動フィーダの悪影響をほぼ完全に除去することが可
能であり、常時高い秤量精度を確保することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例につき図面を用いて具体的に説明す
る。

第１図は本発明の実施例を示す装置の側面図である。

同図において、矢印１は振動フィーダを、矢印３は電子
天秤を示す。

先ず、電子天秤３の構造は以下のとおりである。

符号５は前部支持枠であり、この支持枠５に対しては秤
量皿６が接続している。７は後部支持枠であり、これら
前部及び後部支持枠５．７は板バネ８ａ、８ｂ、８ｃ、
８ｄを介して上下に配置したリンク９及び１０と接続し
、各支持枠５，７及び上下のリンク９．１０によりロバ
−パル機構を構成する。１１は板バネなどの接続部材１
２を介して前部支持枠５に一端が接続したアーム（竿）
であり、他端は電磁部１３に接続している。なお、２０
は電子天秤枠体とアームとの接続部であり、接続部材１
２を介してアーム１１に秤量物の荷重が加わった場合、
アームの作動の支点になる部分である。

一方秤量皿６に対しては振動フィーダ１が、防振部材１
４を介して載置しである。この防振部材としてはゴム等
の可撓性を有する材料が効果的であり、特にその形状は
球形とすると比較的良好な防振効果がある。但し前述の
如く振動フィーダによる電子天秤に対する振動の悪影響
をこの防振部材１４のみで解消することは事実上不可能
である。

但し、防振部材１４はあくまでも電子天秤に対する振動
伝達量を低減させるものであって、これを完全に阻止す
るものではない。

１５は振動フィーダ１に振動を与える励磁コイル、１６
は粉体等の秤量物を順次排出するトレー、１７はトレー
１６に連動して振動する部材に形成したスリット、１８
はこのスリット１７を通過する光に反応する差動型フォ
トセンサであり、トレー１６の振動の振幅を検知するも
のである。つまりこの差動型フォトセンサ１８は振幅検
知センナである。１９はこれら電子天秤３と振動フィー
ダ１との組み合わせからなる装置を制御する制御部であ
り、通常は電子天秤本体内に配置する等して装置本体と
一体化されている。この制御部１９は前記差動型フォト
センサ１８から振動フィーダ１の振幅の信号が入力され
、かつ電子天秤３からは秤量物の重量信号、より具体的
にはトレー１６から排出した秤量物の量を示す信号が入
力される。

また振動フィーダ１のコイル１５に対してはこの制御部
１９から制御信号が入力されるよう構成しである。さら
にこの制御部１９はコイル１５を介して振動フィーダに
対し、直接的には振動周波数を制御するよう構成しであ
る。

従来は、振動フィーダの制御はコイルに対する電圧を制
御することにより行っているが、電圧制御とすると振動
フィーダの固有振動の変化、コイルの発熱によるコイル
抵抗の増大により安定した加振力が得られないという問
題がある。

本発明はこのため振動フィーダの制御を振動周波数によ
り制御することを特徴の一つとする。

第２図おいて振動フィーダと電子天秤における振動の周
波数と振幅との関係及び振動フィーダの制御について示
す。

この図において、線図Ａは振動フィーダの周波数と振幅
との関係を、また線図Ｂは電子天秤における周波数と振
幅との関係を各々示す。

周波数■１は振動フィーダ１の固有振動数を示し、この
周波数■１の際に振動フィーダは最大振幅Ｗ、を示す。

図からも明らかなとおり、周波数を変化させれば振幅を
変化させることができる。

図中Ｗ２乃至Ｗ、は粉体排出作業を行っている場合の振
動フィーダ１を制御すべき振幅の範囲を示す。この振幅
の範囲は振動フィーダ１の固有振動数■、よりも低い場
合と、高い場合の２つの場合に生じるが、固有振動数Ｖ
、よりも低い場合にはその固有振動数が低い（例えば数
Ｈ２）電子天秤に対して悪影響を及ぼす可能性があり、
かつ前述の如く排出停止時に瞬間的に排出量が増大する
などの問題がある。このため本発明では固有周波数■１
よりも高い周波数域であるｖ２乃至■３において振幅制
御を行うことにしている。この場合周波数の制御は振動
フィーダのコイル１５に供給する交流電源の周波数を制
御することにより行うことができ、これにより事実上磁
束を変化させずに容易に振幅制御を行うことが可能とな
る。

以上の制御を行う場合において、振動フィーダの固有振
動数Ｖ、は本実施例では６０Ｈｚ程度である。また粉体
排出時の周波数制御域■２〜■３はこの場合７０Ｈｚ〜
７５Ｈｚ程度となる。このように粉体排出時に振動フィ
ーダの制御周波数を変化させるのは、トレーに残留する
粉体の量を始めとする各種の要因によって振動フィーダ
の振動特性は流動的であり、単位時間当たりの粉体排出
量を一定に保持するためにはこの特性に対応して周波数
制御を行う必要があるからである。

以上の構成において、振動フィーダ１のトレー１６上に
は切り出しを行う粉体が一定量供給されている。この状
態において制御部１９は振動フィーダ１のコイル１５に
対して所定の周波数■２〜■３内で振動するよう指令信
号を発する。この周波数によりトレー１６は所定の振幅
Ｗ２〜Ｗ、を以て振動する。この振動の振幅はスリット
１７と差動型フォトセンサ１８との組み合わせにより検
知され、この検知結果が制御部１９に入力されると共に
この検知結果に基づいて振幅のフィードバック制御が行
われる。このようにして振動フィーダ１はトレー１６上
の粉体を袋（図示しない）等の所定の収納物に排出する
。この基金粉体の排出と共に電子天秤３における測定量
は低減し、この測定量が制御部１９に入力される。制御
部１９はこの低減した量が所定の値に達したならば停止
信号を発し、振動フィーダに於ける粉体の排出を停止す
る。粉体の排出停止は振動フィーダの振動周波数を、粉
体の排出が停止する振幅Ｗ４以下となるよう周波数を高
めることにより行う。ｖ４はこの振幅Ｗ４以下となるべ
き周波数を示し、この周波数は実施例の散薬の場合には
約１２０Ｈｚ程度であるので、安全性を見込んで排出停
止を行う周波数を例えば約１５０Ｈｚとする。このよう
に粉体排出の停止のためには周波数を高めるが、粉体排
出中のフィーダ制御域Ｖ２〜Ｖ３が振動フィーダの固有
振動数よりも元々高い周波数域であるため、停止操作の
ため周波数を高めても振幅Ｗは一方的に減少するのみで
あり、排出停止に至るまでの粉体排出量は漸次低減し、
排出量の制御は容易である。また図中、Ｗ、は電子天秤
対して悪影響を与える振幅の境界を示すが、粉体排出停
止中の周波数■４はもとより、粉体排出中の制御範囲で
ある■２〜■３においても電子天秤の振幅はＷ、以下と
なり電子天秤に対しては悪影響が生じないこと　　　　
。

がわかる。前述の如く振動フィーダを停止して粉体の排
出停止をおこなうと、振動フィーダの０Ｎ−ＯＦＦ時に
このフィーダのコイル１５の磁束が変化し、この磁束の
変化が電子天秤に対して悪影響を与えるので、装置自体
の起動、停止時以外は原則として振動フィーダをＯＦＦ
　Ｌない。

なお振幅の制御はこの磁束の問題の外、電子天秤の応答
速度も考慮して決定される。即ち粉体の排出速度（単位
時間当たりの準出ｉりも考慮し、その速度が電子天秤の
応答速度内となるように制御される。このため極めて高
い切り出し精度を得ることができる。

粉体の排出停止に続いて次の排出に当たっては再び振動
フィーダ１の周波数を■４から上記■２〜Ｖ、の範囲に
低下させることによりその振幅Ｗを大きくし、これによ
り粉体の排出を再開して上述と同様の方法により切り出
しを行う。この作動を繰り返すことにより粉体の所定量
を順次切り出す。

第３図は制御装置１９の制御状態をより具体的に示した
図である。

先ず装置の操作者はキーボード２０により各分包の粉体
の量を中央処理装置（ＣＰＵ）２１に入力する。ＣＰＵ
２１はこの入力データ及び電子天秤３からのデータと比
較し、Ｄ／Ａ変換器２２において振動フィーダ１の振動
周波数、粉体排出停止時の周波数をセットする。Ｄ／Ａ
変換器２２はこれら振動周波数に対応する電圧２３をＶ
／Ｆ変換器２４に出力する。ここにおいて電圧は周波数
に変換され、交流成分として電磁コイル１５に出力する
。この周波数は後述するように振動フィーダ１の振動を
検知した結果に基づき調節され、振動フィーダ１に於け
る粉体の残量の変化等による振動フィーダの振動特性の
変化に対応して周波数制御を周波数Ｖ　＋　””　Ｖ　
３の範囲で変化させる。振動フィーダ１はこの周波数制
御に基づいて振動し、粉体を定量的に排出する。差動型
フォトセンサ等の検出器１８は振動フィーダ１の実際の
振幅を検知し、この検知結果を変位加速度変換回路２Ｓ
により加速度に変換して交流成分として整流回路２８に
出力する。整流回路２８はこれを整流してＶ／Ｆ変換器
２４に対して補正信号２・６として出力する。この様に
して一分包分の粉体が排出されるが、電子天秤３はこの
測定量をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１はこの測定
量を示す信号が予め設定した値となると同時にストップ
信号を上記した制御回路に出力する。これにより振動フ
ィーダ１の振動は瞬時に、例えば約１５０ｔ（ｚに上昇
し、粉体の排出は停止する。

粉体の分包が完了したならば分包完了信号２７がＣＰＵ
２　ｉに出力されて次の作業が開始され、上記の作動が
繰り返される。

〔効果〕

本発明は以上に示したように、電磁平衡式の秤量装置に
対して振動フィーダを載置した構造において、振動フィ
ーダの制御を直接的には振動周波数制御とし、かつその
粉体排出の停止を含めた周波数制御域を振動フィーダの
固有周波数よりも高い周波数域としたので、電子天秤に
対する振動フィーダの悪影響をほぼ完全に除去すること
が可能となり、常時高い切り出し精度を保持することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す分割秤量装置の側面図、
第２図は振動フィーダ及び電子天秤に於ける振動周波数
と振幅との関係を示す線図、第３図は振動フィーダの制
御状態を示す制御系統図、第４図は従来の分割秤量の方
法を示す概念図である。 １・・・振動フィーダ　　３・・・電子天秤１５・・・
コイル　　１６・・・トレー１７・・・スリット　　１
８・・・差動型フォトセンサ　　１９・・・制御部 ２１・・・中央処理装置（ＣＰ　Ｕ） ２２・・・Ｄ／Ａ変換器　　２３・・・電圧２４・・・
Ｖ／Ｆ変換器 ２５・・・変位加速度変換回路 ２６・・・補正信号　　２７・・・分包完了信号２８・
・・整流回路 、５ 第２回 ８波数　（Ｈｚ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電磁平衡式の秤量装置に対して振動フィーダを載
   置し、振動フィーダから排出された秤量物の重量を電子
   天秤で測定することにより所定の重量毎に秤量物を排出
   する装置において、この装置に対し、振動周波数を制御
   することにより粉体排出の停止を含む振動フィーダの粉
   体排出状態を制御する制御部を設け、かつこの制御は振
   動フィーダの固有振動数よりも高い振動周波数域で行う
   よう構成したことを特徴とする粉粒体分割秤量装置。
2. （２）前記制御部を、中央処理装置と、この中央処理装
   置から出力されたデータに基づいて振動周波数をセット
   するＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器から出力された電圧
   信号を周波数に変換するＶ／Ｆ変換器と、振動フィーダ
   の振幅を検出する振幅検出器から出力された交流成分た
   る信号を変位加速度変換した後整流し、この整流した信
   号をＶ／Ｆ変換器に補正値として出力する整流回路とか
   ら構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の粉粒体分割秤量装置。
3. （３）前記制御部による粉粒体排出時の振動フィーダの
   振動制御範囲を、振動フィーダの固有振動数付近とし、
   粉粒体排出停止時の振動フィーダの振動周波数をこの振
   動フィーダの固有振動数の約２倍としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の粉粒
   体分割秤量装置。
4. （４）振動フィーダの固有振動数が約６０Ｈｚであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の粉粒体
   分割秤量装置。
5. （５）振動フィーダを載置した電子天秤の固有振動数が
   約１０Ｈｚ以下であることを特徴とする特許請求の範囲
   第（４）項記載の粉粒体分割秤量装置。