JPS6375522A - 検量供給装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は損失重量を検量し供給する装置であり、該装置
はそのような装置に影響を与える外部の妨害すなわち外
乱を検出し、供給速度に有害に作用するのを防ぐもので
ある。本発明は本出願人の幾つかの特許において、開示
されている発明と同じ結果を成し遂げるための異なる装
置であり、その幾つかの特許は例えば米国再発行特許第
３０，９６７号、第３２．１０１号及び第３２．１０２
号である。

〔発明の背景〕

材料衆計別− 固体及び液体の正確な計測あるいは供給は、多くの産業
過程において遭遇する仕事である。材料が生産ラインに
幾つかの種類の供給容器から連続的に供給されていると
ころではどこでも、また製造されている生産品が薬剤、
爆薬、食品、プラスチック等何であろうとも、材料が供
給される速度は制御されなければならない。連続計測装
置のたくさんの違ったタイプがずいぶん前から知られて
いる。基本的６弔２つのタイプがあって、体積測定供給
装置と重量測定供給装置である。

体積ｍバ竹装置 体積測定装置は名前が意味するように体積により材料を
分与するものである。体積測定装置はあるセント速度で
動作する幾つかの種類の移動機構（例えば、供給装置が
下方に配置され、一定の毎分回転数で回転しているスク
リュもしくはポンプ）を使用しており、その移動機構は
一回転光り一定の材料の体積を分与する。体積測定供給
装置は実際の供給速度を監視せず、実際の供給速度を所
望の供給速度と比較もしない。更に、どんな速度差が２
つの値の間にあったとしても、補正するいかなるフィー
ドバック装置も有しない。供給される材料の密度がもし
一定に維持されていて、該材料が構成要素に決して固着
せず、常に自由に移動し、他のいかなる流れも取り扱い
」二の問題が無ければ、体積計測供給装置は妥当な正確
さを提供することができる。しかしながら、もし実際の
条件が、理想条件に近接していなければ体積計測供給装
置が良好な結果をもたらすことはあてにできない。更に
、体積供給装置は供給速度を検出しないため、幾つかの
理由で作動供給速度が要求されるような状況においては
不適切である。

重量片ｌ上片装置 高い正確さが要求される場合、フィードバック制御の幾
つかの形を使用する装置が要求されることになる。自身
の供給能力を監視し、所望の能力から変化に対して自動
的に補正する装置が重量計測又は検量供給装置と呼ばれ
ている。重量計測装置は重量により材料の供給を制御し
、それによって密度の変化及び不良生産品流れ特性（例
えば固着、凝集等）を補正する。そのため、該重量計測
供給装置は体積計測供給装置より非常に高い正確さを提
供できる。重量計測供給装置は３つの一般的タイブがあ
って、それはベルト検量式、スクリュ検量式、損失土量
式である。

典型的なベルト検量式とスクリュ検量式の重量計測供給
装置は、作動中ベルトを横切って、もしくはスクリュを
介して流れているものの重量を測定するが、すなわち、
それは供給している材料であって、更に所望の重量もし
くはセット重量と材料の重量を比較し、その比較には２
つの重量差を使用し制御信号を発生する。そのような装
置は多くの使用に対し良好な正確さを提供してはいるも
のの、材料はしばしばベルトやスクリュ及び他の検量機
構の構成要素上に蓄積し、それによって「ばか」になっ
た制御装置は不適切に供給速度を低下せしめる。自明で
はあるが、この問題はもしこの蓄積が断続的に作られヘ
ルド上に落下するなら、いっそう悪いことになる。要す
るに、このタイプの重量計測装置は幾つかの制御を提供
すべくフィードバック原理を用いていると同時に、装置
の正確な生産能力をひどく損いうる実質的な制限を有し
ている。

他のタイプの重量計測供給装置は損失重量式装置である
。損失重量式装置は下記に示すような検量供給装置であ
り、すなわち供給容器から一定の材料の放出によって起
こるような装置の重量における漸次減少が監視され、能
力を評価すべく所望の重量減少と比較されるような装置
である。ベルト検量式とスクリュ検量式の重量計測装置
と違って、損失重量式装置はホッパや供給スクリュに付
着する材料によって、影響を与えられることがない。と
いうのは、装置全体を連続して検量しているからである
。損失重量式装置において、制御装置が頻繁にもしくは
非常に度々、供給容器及び連結した供給機構の減少する
重量を示す信号を監視し、時間にわたって重量損失速度
さえも維持するように供給速度すなわち流れ速度を調整
する。例えば、損失重量式装置が１時間当り６０ボンド
の材料を供給するようになっているとしたら、１分当り
１ボンドすなわち１秒当り７．５６グラムの速度で重量
を失うはずである。もし所与の時間にわたり重量損失量
が制御装置によって感知された時、期待値よりも大きか
ったならば、該制御装置は供給装置に速度を落とすよう
指示する。同様に、検出された重量が高すぎたならば、
すなわち、重量損失が期待値よりも小さかったなら、制
御装置は供給装置を期待速度に追いつかせるように材料
の流れ速度を上げるよう指示する。

更に、重量損失式検量供給装置は流れ速度が長い時間に
わたって平均された時にではな（、短い時間にわたって
正確に材料を分与するので、実質的に連続な正確性が主
要となる。もし１分間に１ボンドを必要とするならば、
５９秒間は材料を分与せず、最後の１秒間で１杯の１ボ
ンドの検量する材料を分与することは不満足である。

Ｌ−漬り 理想的な条件下で広範囲の固体及び液体材料を正確に分
与するための損失重量式装置の能力は長い間高く評価さ
れているが、上述に記載の特許にて開示された発明以前
には、外乱の処理がうまくいかず、そのためこの装置の
有用性がひどく制限されていた。

工場設立時、様々なタイプの物理的な力が供給装置に影
響を与える。例えば、作業者は偶然に供給装置にぶつか
り、また供給装置にはしごをかけたり、その供給装置上
に工具を落としたりする。

工場のドアを通り抜けて吹く風が供給装置に向かって急
に吹きつけたり、隣接道路を車が通過することにより供
給装置は振動させられ、またまわりの装置を運転するこ
とにより、供給装置は振動させられる。を置火重量式装
置が連続的に重量を監視するので及び供給装置のこれら
の外乱の全ては違った重量として現われるので、旧式の
損失重量式装置における制御装置ばそのような外乱に対
して供給装置を補正するようにした。これらの情実な外
乱は、しかしながら重量変化の真実の指示ではなく、供
給速度を制御すべく秤もしくはそのような外乱を含む重
量信号を使用するようにした時、その装置はとっぴなふ
るまいをすることになる。

例えば、もし旧式の損失重量式供給装置の収納容器上に
工具が落とされたならば、供給装置は通常の動作によっ
て引き起こされるであろう、安定した重量の減少の代わ
りに、突然重量の増加を検出したものである。装置は更
に材料を取り出すごとにより、認識した問題に対処する
よ・う試みて、装置の重量をプログラムされた段階まで
下げろようにした。もちろん、外乱は実際的には不適切
な供給速度として現われなかったので、制御装置による
いわゆる「補正」は実際的には適正値から程遠い供給速
度で動かすこととなった。

このタイプの外乱により引き起こされた混乱すなわちタ
イミングを予知することはできないが現実には必ず起こ
るこの種の混乱は容易に想像できる。外乱により引き起
こされる制御の問題は、例えば、米国再発行特許第３０
　、９６７号、第３２．１０１号及び第３２．１０２号
に開示されているような発明以前にも認識されていた。

しかし、以前のやり方では効果が無かった。一般的に次
の３つの形があった。

（１）物理的遮蔽（金属板とガード）。

衝撃から供給装置を切り離すかゴム製遮断体上に供給装
置を配置するもの。

（２）緩慢作動制御装置： 鈍感に設計されているため、急激な外乱は感知しないも
の （３）　　工場職員の教育努カニ 機械の混乱を避ける必要性を職員に教え込む。

これらの手続がそのような外乱によって引き起こされた
制御の問題を減少させたが、彼らは問題の木質を理解し
ないばかりか、問題を解決しなかった。そのような外乱
に効果的に対処することができなかったため損失重量式
装置は長年商業的重要性がなかった。

上述の特許発明以前に使用されていた２、３の損失重量
式装置は、当業界で偏差警報装置として呼ばれている流
れ速度監視装置のあるタイプを含んでいる。そのような
警報装置は、例えば１９５１年のハーケンリデールの特
許第２．５４．４，１５５号もしくは１９６９年のマル
ホールの特許第３．８，１１，５０９号に開示されてい
るか、突然の外乱が発生した時にその外乱を検出せず、
しばしばその結果さえも検出しない。それよりも偏差警
報装置は（なくなってしまった供給容器内の材料がなく
なるごとによって引き起こされるような）流れ速度にお
ける長期間の偏差を監視する。そのような警報装置は流
れ速度の偏差が発生した後だり、従って材料がしばしば
工程上重要な影響を伴うような不適切な速度で分与され
てしまった後に運転者に１ｌｌｌ報することになる。

」戊肥旦切り↓ｐ稍Ｖ決汰 本発明の出願人の従業員が初めて１９７３年頃に外乱の
問題の解決法を開発した。その解決法ばＡ’ＣＲＩＬＯ
Ｋ技術と呼ばれる。その技術によれば、外乱の重量信号
の効果により検出され、その効果は外乱とは独立の値で
流れ速度を保持するだめの機構をトリガするために使用
される。ＡＣＲＩＬＯＫ技術は重量信号に頼っていて、
同信号は流れ速度を制御するため損失重量装置にて使用
されている。しかしながら、ＡＣＲＩＬＯＭ技術すま重
要であるにもかかわらず今だかつて解かれたことのない
長年にわたる問題を解くために、重量信号を今だかつて
使用したことのない方法で使用する。

米国再発行特許第３０，９６７号には重量信号を監視す
るだめのアナログ回路が開示されており、この回路は供
給装置の排出速度を乱す前に、（すなわち、流れ速度が
重量信号に対して外乱を補正するような見当違いの対処
に調整される前に）その外乱がおさまるまで外乱に独立
した値で流れ速度を固定化するためにその外乱を検出す
る。この時宜を得た検出と固定はその特許発明によれば
時間に関する重量信号の監視と所与の限界値よりも大き
い値を有する信号の増加が検出された時、流れ速度を固
定化することから成される。本発明の出願人の他の特許
と同様に米国再発行特許第３２．　ｉｏ１号と第３２，
１０２号は、他のアナログ及びディジタル損失検量式供
給装置を開示しており、その装置は重量信号の増加を検
出して、外乱が流れ速度の出力能力もしくは出力の正確
さに影響を与えることを防止するための様々な特殊手段
を使用する。

光訃９斐絢 本発明は損失重量式検量供給装置ではあるが、例えば米
国再発行特許第３０．９６７号、第３２．１０１号及び
第３２．１．０２号に開示されている装置と反対に、重
量信号が外乱を検出するために監視されることはない。

その代わり、本発明においては別の手段が外乱を示して
いる装置の加速度を検出するために及び流れ速度の固定
化もしくは他の所定の制御を開始するために使用される
。本発明による装置ば何らかの理由から、重量信号の使
用をすることができず、もしくは望めないものである場
合にはいっでも、上述の特許に開示された装置の代わり
に使用されても良い。上述の特許とは本発明の出願人に
譲られたものである。本発明による装置は重量信号の監
視をせずに外乱を検出する。

本発明の好適な実施例において、加速度計が上方もしく
は下方のどちらかを向いている検量装置の垂直方向加速
度を検出するのに適する方向にて、損失重量秤上に設置
されている。他の実施例においては、検量装置が垂直方
向に移動しない場合に検出する重量がどのような方向で
あっても、装置の異常な加速度を検出するように加速度
計が設けである。そのような加速度が発生する時、加速
度計の出力はすばやく応答して変化し、その出力変化が
検出され、流れ速度の固定化もしくは特殊な制御をトリ
ガするように使用される。

天１列− 第１図は損失重量式検量供給装置を概略的に示す図であ
り、該装置は米国特許第４，４４９，５９７号に開示さ
れているように、たわみ検量装置２０　ｌｘに配置され
たスクリュ形の供給機構１０から成っている。供給機構
１０は下方に接続された供給チャンバ１２に導入するよ
うになっているトライソリソトポソバ１】から成ってい
て、ドライソリッドホッパ１１はその下方に接続された
供給チャンバ１２につながり、排出シリンダ１４が供給
チャンバ１２と連結しており、更にモータ１５により駆
動される供給スクリュ１３が排出シリンダ１４中に存在
している。制御された仕方で検量されるような材料がホ
ッパ１１内に置かれる。重力もしくは機械的振動により
助力された重力の影響下で材料は供給チャンバ１２に流
れる。モータ１５が運転中ばスクリュ１３が回転してい
るため、材料は供給チャンバ１２から排出シリンダ１４
を通って、その端部から押し出される。自明であるがホ
ッパと供給装置は重量検出装置もしくは秤２０（ｊ二ご
ではスプリットビーム形のたわみ基礎装置であるが）−
トに固定スタッド２４を介して全゛ζ固定される。

米国特許第４，４４９，５９７号に開示されているよう
に、モータ１５が付勢されている時は、材料は、供給装
置１０の内容物の総重量を減少させている排出シリンダ
１４の端部で排出する。重量検出装置２０は該装置上に
置かれた総重量を監視し、その重量を示す電気的信号を
発生ずる。本明細書において上述した幾つかの特許（本
出願人の両＃１・許と第３者の特許〉に記載されている
ように、該信号はセット点信号と比較して所望の流れ速
度からの任意の偏差から供給装置を元に戻す制御信号を
発生ずるのに使用しても良い。

この実施例において、検量装置２０が米国特許第４，４
４９，５９７号に開示した装置のようないわゆるスプリ
ットビーム形のたわみ秤装置である。該特許の第３図か
ら引用された第２図に示すように、検量装置２０ば」一
方及び下方ビーム３１と３２から成るバランス組立体３
０を有していて、」三方及び下方ビーム３１．３２はた
わみリンク組立体４０により結合されている。上方ビー
Ｊ、　３１は２５　ｔ、Ｊで概略的に示されたたわみ部
によって装置の骨組に連結されていて、たわみ部は支点
の作用をする。下方ビーム３２も同様に２５１．で概略
的に示されたたわみ部によって装置の骨組に連結されて
いて、やはりたわみ部は支点の作用をする。

押上の重量は第１図に示されているスタンド２４により
ビームに伝達され、スタンド２４は２６．Ｕで示されて
いるたわみ部を介してビーム３１と及び２６■７で示さ
れているたわみ部を介してビーム３２に連結されている
。たわみ検量装置における耐荷重ビート３１．３２の連
結端は重量が装置に適用されると上がり、重量が除去し
た時下がるようになっており、該特許に詳細が記載され
ているようにビーム３１の上下の移動は該特許にまた記
載されているように重量センサ７０で検出される。

もし加速度計５０が、示されているようにビーム３２上
に配置されていれば、加速度計５０は外乱によって引き
起こされるビームの任意の垂直方向加速度を検出するこ
とになる。例えば米国再発行特許第３０，９６７号、第
３２．ＩＱＩ号及び第３２．１０２号に開示されている
ようなＡＣＲＩＬＯＫ技術は、外乱を検出し損失重量式
装置の流れ速度出力を外乱が混乱させるのを防ぐよう働
くが、それは重量信号の監視により成されるものである
。そのような目的のための重量信号の使用がどんな理由
でもすることができず望めない時に、損、失重量式装置
ばそのような外乱に対して無防備であることになる。本
発明はそのような状況において代案を提供する。

本発明において、加速度計５０は上方もしくは下方のど
ちらかに向いている装置の垂直方向加速度を検出するの
に通ずる方向において、押上に配置されている。加速度
計５０からの出力信号は通常混乱のない作動において期
待されている限界を超えて偏差に対してアナログ又はデ
ィジタルのどららかの仕方でも作動できる検出器／制御
器６０により監視される。そのような偏差が発生した時
、。

上方又は下方のどちらかにおける装置の異常な加速度が
示され、検出器／制御器６０がモータ１５の速度を固定
し、流れ速度の出力を固定するようトリガする。

本発明はスブリソ］・ビーム形のたわめ秤装置以外の他
の検量装置においても利用でき、例えば、米国特許第４
，０４２，０５１号に開示されているたわと装置と共に
使用することができる。該特許においては、重量センサ
が供給容器から隔置した、ビームの一端付近に取り付け
られた変位形検出装置である。

幾つかの条件は任意の押装置と共に外乱を検出するこの
方法の最適使用に対し満足させなくてはならないものに
違いない。大部分の加速度計は線形の装置であり、すな
わち、特定の軸に沿って加速度を検出するものである。

加速度計は重量検出装置と同じ軸に沿った外乱の成分を
効率的に検出するよう選択配置することが重要である。

すなわち、そのような外乱の成分は検知される重量に影
響を与えるからである。そこで本発明の実施例において
、加速度計は本実施例において使用されている重量検出
装置の軸である垂直軸に沿って外乱を検出するように配
置されるが、他の軸を使用しても良い。重力に対して加
速度計をバイアスするか又はこうしない場合には外乱は
上向きか下向きのいずれかであるのだから、加速度の向
きを検出するよう調整することが重要である。最後に加
速度計が主支点から十分に隔置した重量検出装置りに配
置されている場合には、与えられた外乱から比較的大き
な加速度を検出でき性能が向上するが、あまり隔置して
ないと配置点において装置の動きが検量装置の幾つかの
タイプによっては孤を描く形となり、加速度計の動作を
じゃますることになる。第２図に示すような実施例にお
いて、加速度計５０は重量センサ７０の位置に近接して
、ビーム上に配置されている。

数多くの市販されている加速度計においてはここに記載
の目的を満足することができるが、本実施例ではシェビ
ノツ（Ｓｃｈａｅｖｉｔｚ）　Ｌ　Ｓ　Ｂ線形加速度計
を使用している。該加速度計は２０℃において、上１゜
Ｏｇのレンジと、１００Ｈｚの公称固有振動数と５キロ
オームの公称出力インピーダンスの性能を有している。

上述したように該加速度計は１−ｇのバイアスがあるの
で、」−述の特定の検量装置に必要な上方もしくは下方
へのどちらかを向く力を検出することができる。この装
置の全範囲開回路出力電圧は、】０ボルトの範囲内で与
えられる±５．０直流ボルトである。本実施例において
、限界水準は全範囲電圧の上２゜５％に七ノトシた時最
も満足できることが判明した。いいかえれば、装置は正
常な水準から±０．２５ボルト未満の出力電圧の変動が
流れ速度を固定しないよう調整される。

本発明における装置の検出器／制御器６０の作用が第３
図に示されている。そこで示されているように、加速度
計５０からの出力はアナログ・ディジタル変換器（ＡＤ
Ｃ）によってまずディジタル形式に変換される。それか
ら、変換されたディジタル信号は、所与の士限界に対し
て比較される。

もし該信号が限界値内にあれば、装置は連続すべく流れ
速度の通常のフィードハック制御を行う。

しかしながら、もし該信号が限界値より外にあったら、
モータのフィードバック制御は停止し、従って供給速度
が固定する。この固定された状態を所与の限界と加速度
計の信号とを比較して、加速変針の信号が減少して限界
値を下回るまで続ける。

その時点で検出器／制御器６０の内蔵する据付タイマが
スタートする。タイマが所定の時間だり計時した時、加
速度計の信号が所与の限界値内にとどまっていた場合、
モータのフィードバック制御は再び開始され、重量計測
式供給速度制御が再開する。もし加速度計の出力がタイ
マ作動中に一］二昇して所与の限界を上回ったら、タイ
マは加速度が再び下がって、限界値を下回るまでゼロに
リセットされる。

重力の方向と平行である垂直方向の加速度を検出するよ
うに配置された単一の加速度計がここに述べたように作
用するが、１つ以上の方向に沿って加速度を検出できる
１つ以上の加速度計もしくは１つの機構を使用すること
も本発明の範囲内である。適当に組合わされる出力信号
を有する、３つの加速度計を直交配置して制御用ムこ使
われる重量信号に影響を与える外乱を示す方向を含む任
意の方向における加速度を検出するようにしても良い。

更に一般に加速度計と呼ばれる装置を説明してきたが、
本明細書中、とりわ＆Ｊ特許請求の範囲中においては重
量検出手段に接続されていない加速度を検出するための
他の手段をも包含するものである。−・例として、検量
供給装置と関連したレーザビームを装置から分離した１
つもしくはそれ以上の反射面に照射し、反射された光を
監視して加速度計を検出するようにすることもできる。

最後に、ここに述べた実施例は外乱がある間は一定値に
流れ速度を固定るすものであるが、これとは異なる所与
の制御をする他の形態のものも本発明の精神と範囲内に
ある限り可能であることか明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による損失重量式検量供給装置の概略の
形を示す図であり、 第２図は本発明の好ましい実施例において、スプリット
ビーム形の検量装置の概略斜視図であり、２本のビーム
に対して加速度計の位置を示している。 第３図は加速度計がり（乱のために装置を監視して、外
乱が検出された時に流れ速度を固定するということを示
すフローチャート図である。 １０−−−スクリュ形供給装置 １１　−ドライソリッドホッパ １２　−供給チャンハ １３−−供給スクリュ １４−−−排出シリンダ １５−−一−モータ ２０＝−重量検出装置 ５０−−−−一加速度計 ６０−−検出器／制御器 手続補正書 昭和６２年ｉｏ月１５目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）供給する多量の内容物を保持する容器と； （ｂ）制御自在な供給速度で該容器から該内容物を排出
   する手段と； （ｃ）該容器の少くとも内容物の重量を検知し、該重量
   に応じた第１信号を発生する手段と； （ｄ）該第１信号に応じて制御信号を発生する手段と； （ｅ）所望の供給速度で該容器からの該内容物の供給を
   維持するように該制御信号に応じて、該排出手段を制御
   する制御手段と； （ｆ）少くとも該重量検知手段の加速度に応じて、該第
   １信号とは別の加速度信号を発生する加速度検出手段と
   ； （ｇ）所定の限界値と該加速度信号とを比較する手段と
   ； （ｈ）比較して差が所定値以下だった時、上記制御信号
   が上記制御手段への作用を阻止する手段と； から成っている検量供給装置。 ２、上記加速度検出手段は、該重量検出手段が重量を検
   出するのと同方向の加速度を検出する方向に向けるよう
   にして、上記重量検出手段上に設けられた少くとも１つ
   の加速度計から成っていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の検量供給装置。 ３、上記加速度検出手段は、該重量検出手段が重量を検
   出するのと同方向の加速度を検出する方向に向けるよう
   にして、上記重量検出手段上に設けられた主として１つ
   の加速度計から成っていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の検量供給装置。 ４、上記重量検出手段は相互連結されたビームの各々が
   たわみリンクによってフレームに連結されているような
   スプリットビームであって、上記加速度計がたわみリン
   クから離隔して、ビームの１つに設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の検量供給装置
   。