JP2001324376A

JP2001324376A - 計量装置及び組合せ計量装置

Info

Publication number: JP2001324376A
Application number: JP2000141890A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Takada; 良光高田
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2001-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】被計量物の種類の変更に容易に対応でき装置
各部の設定変更が容易に行え、また、包装装置を含めた
生産ラインの効率化を図ることができること。【解決手段】比容積設定手段２２は、入力手段２１か
ら包装材の大きさが操作入力されると、この包装材の大
きさと、設定されている包装材に収容する被計量物の内
容量及び内容積比に基づいて被計量物の比容積を算出し
設定する。動作制御手段２４は、この比容積に基づき、
分散供給部２への被計量物を投入する投入手段１３の投
入時期制御、分散供給部２の搬送部４の搬送制御、計量
ホッパ８、メモリホッパ９、排出ホッパ１１の排出扉８
ｂ、９ｂ、１１ｂの開閉時間制御、後段の包装装置に対
する被計量物の排出タイミングの制御等を実行する。こ
れらはいずれも被計量物の種別毎に異なり設定された比
容積と、被計量物の計量値に基づき検出した計量値から
被計量物の容積を判断して実行するため、適切な制御が
行えるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投入された被計量
物を計量する計量装置に係り、被計量物の種類、特に重
量と容積に対応して最適となるよう動作制御できる組合
せ計量装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に食品生産ラインの包装工程では、
被計量物を計量する計量装置が用いられる。被計量物と
して塊の単位が細かな食品の袋詰め時には、被計量物を
所定質量ずつ計量する組合せ計量装置が用いられる。図
９に示す組合せ計量装置は、被計量物が供給され放射状
に分散させる供給部５１と、周状に配置された複数のス
トックホッパ５２と、ストックホッパ５２下部に設けら
れる複数の計量ホッパ５３と、計量ホッパ５３の下部に
設けられた漏斗形の集合シュート５４を有している。

【０００３】被計量物は供給部５１に投入されると分散
部５１ａで放射状に分散され、搬送部５１ｂのトラフ５
１ｃ上でストックホッパ５２部分まで搬送された後、ス
トックホッパ５２を介して概ね同量ずつ各計量ホッパ５
３に落とし込まれ、それぞれ質量が計測される。複数の
計量ホッパ５３での計量値には通常ある程度のばらつき
があるため、複数の計量ホッパ５３で得られた複数の計
量値を適宜に組合せて所望の質量値を満たす計量ホッパ
５３を選択的に作動させて被計量物を集合シュート５４
に落下させる。集合シュート５４の最低部には排出ホッ
パ（不図示）が設けられ、複数の計量ホッパ５３から落
下した被計量物はここに集合したタイミングで包装装置
に落下され、被計量物を一定質量単位で袋詰できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】被計量物は、種類によ
り単位質量あたりの容積、即ち比容積が異なる。例えば
菓子類ではポテトチップスは比容積が大きい値であり、
ピーナッツは比容積が小さな値である。被計量物の種類
別に比容積が異なると、上記の分散供給部での分散及び
搬送の状態が異なり、各ホッパでは被計量物が占める容
積が異なるため、装置各部の制御を変更する必要があ
る。しかしながら、従来装置では、被計量物の種類が異
なる都度、実際に被計量物を用いた計量動作を行いなが
ら各部の動作を調整していたため、多大な手間がかかっ
た。

【０００５】また、包装装置は、被計量物の種類に対応
して予め定められた袋寸法（幅、長さ、奥行き）の袋を
用いる。従来の計量装置は、単に目標重量の被計量物を
包装装置に排出するだけの構成であり、排出側の包装装
置との間で被計量物の種類別の包装内容（設定内容）に
関する情報の送受は何ら行われていない。このため、被
計量物の種類が変更される都度、計量装置と包装装置は
個別化して上記のような設定調整を行わねばならず、生
産ラインの効率化を図ることができなかった。

【０００６】上述した問題は、被計量物Ｗの種類の変更
に伴い発生するものであり、発明者等は被計量物の種類
を比容積を用いて定量化できる点を発見した。即ち、比
容積を用いることによって、装置の計量値と包装時の容
積を互いに関連付けできるため、装置各部における被計
量物の状態をより具体的に表すことができ、比容積を用
いて装置各部の設定を具体的な数値を用いて設定可能に
なると判断した。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、被計量物の種類の変更に容易に対応で
き装置各部の設定変更が容易に行え、また、包装装置を
含めた生産ラインの効率化を図ることができる計量装置
及び組合せ計量装置の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の計量装置は、被計量物を計
量ホッパの上部位置に搬送する搬送部を備え、被計量物
の計量値を得る計量装置において、被計量物の包装寸法
が入力される入力手段と、予め設定される包装材に収容
される被計量物の質量及び内容積比と、前記入力された
包装寸法とに基づき被計量物の比容積を求める比容積設
定手段と、前記設定された比容積により前記搬送部上で
被計量物を搬送する動作距離を重量値から求めて該搬送
部の駆動手段を制御する制御手段と、を備えたことを特
徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の計量装置は、被計量
物の収容体である計量ホッパを備えた計量装置におい
て、被計量物の包装寸法が入力される入力手段と、予め
設定される包装材に収容される被計量物の質量及び内容
積比と、前記入力された包装寸法とに基づき被計量物の
比容積を求める比容積設定手段と、前記計量ホッパに収
容される被計量物の質量を検出する計量手段と、前記設
定された比容積と、前記計量ホッパの容積及び計量手段
の計量値に基づき前記計量ホッパに収容された被計量物
の収容高さを求め、該収容高さに応じて計量ホッパの排
出扉の開閉時間を制御する制御手段と、を備えたことを
特徴とする。

【００１０】本発明の組合せ計量装置は、請求項３記載
のように、投入された被計量物を周囲に分散させる分散
部と、分散部の周囲に周状に放射状に複数配置され被計
量物を計量ホッパの上部位置に搬送する搬送部と、前記
分散部上に被計量物を投入する投入手段とを備え、各計
量ホッパの計量値に基づき、複数の計量ホッパの被計量
物を組み合わせて所定重量の被計量物を得る組合せ計量
装置において、被計量物の包装寸法が入力される入力手
段と、予め設定される包装材に収容される被計量物の質
量及び内容積比と、前記入力された包装寸法とに基づき
被計量物の比容積を求める比容積設定手段と、前記分散
部上に積載される被計量物の重量を検出する計量手段
と、前記設定された比容積と、前記計量手段が検出する
前記分散部上の被計量物の重量値に基づき前記投入手段
による被計量物の投入を制御する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする。

【００１１】また、請求項４記載のように、前記制御手
段は、前記分散部上における被計量物の種類別に設定さ
れる積載高さの上限指定位置及び下限指定位置、あるい
は単一の高さ指定位置と、前記分散部による被計量物の
分散量と、投入手段による被計量物の供給量と、該投入
手段が保有する供給、停止の遅れ特性と、被計量物の比
容積と、前記計量手段が検出する重量値に基づき、前記
投入手段による被計量物の供給開始重量及び供給停止重
量を算出し、該投入手段による被計量物の投入、及び停
止を制御する構成としても良い。

【００１２】また、請求項５記載のように、前記入力手
段には、前記組合せ計量装置の後段側に設けられる包装
装置から前記包装寸法と、内容積比あるいは包装内容積
のいずれか、及び該包装材に収容される被計量物の質量
に関する各データが入力され、前記比容積設定手段に出
力するインターフェースを備えた構成にもできる。

【００１３】また、請求項６記載の組合せ計量装置は、
投入された被計量物を複数の計量ホッパに振り分けて各
計量ホッパ計量値を組合せて所定重量の被計量物を得る
組合せ計量装置において、前記各計量ホッパで計量され
た被計量物のうち前記選択された計量ホッパに収容され
た被計量物を集合させるための集合シュートと、前記集
合シュートの下端部に設けられた排出ホッパと、被計量
物の包装寸法が入力される入力手段と、予め設定される
包装材に収容される被計量物の質量及び内容積比と、前
記入力された包装寸法とに基づき被計量物の比容積を求
める比容積設定手段と、前記計量ホッパに収容される被
計量物の質量を検出する計量手段と、前記設定された比
容積と、計量手段の計量値、及び被計量物が上部のホッ
パから排出後、前記集合シュートを滑降して排出ホッパ
に全て収容されるまでの投入時間を求めて、該投入時間
に基づき排出ホッパの排出扉の開閉タイミングを制御す
る制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１４】また、請求項７記載のように、前記制御手
段は、前記投入時間に基づき排出ホッパに設けられた排
出扉の開閉周期を求め、後段装置とのタイミングを同期
制御する構成にもできる。

【００１５】また、上記の計量装置は請求項８記載のよ
うに、前記制御手段は、被計量物の制御にかかる算出値
を該被計量物の種類別に比容積とともに記憶手段に記憶
し、必要時に読み出し再設定可能に構成してもよい。

【００１６】また、上記の組合せ計量装置は請求項９記
載のように、前記制御手段は、被計量物の制御にかかる
算出値を該被計量物の種類別に比容積とともに記憶手段
に記憶し、必要時に読み出し再設定可能に構成してもよ
い。

【００１７】上記構成によれば、操作者が包装材の大き
さを入力するだけで被計量物の比容積が求められ簡単に
設定することができる。この比容積と被計量物の計量値
に基づき装置各部における被計量物の容積を判断できる
ようになる。制御手段は、この容積に基づいて装置各部
の計量動作を制御する。例えば、被計量物の比容積に基
づき、分散部上の被計量物の積載高さを重量値で制御し
て分散部上での被計量物を常時最適な積載状態に維持す
る。また、搬送部において常時安定した搬送制御を行
う。また、被計量物Ｗの比容積に基づき、計量ホッパ内
での被計量物Ｗの積載高さから排出扉の開閉時間を制御
する。また、排出ホッパの排出扉の開閉タイミングを後
段の包装装置の排出要求に合わせて制御する。これによ
り、各種の被計量物Ｗ別の動作設定を容易化できるとと
もに、装置各部の動作を安定化でき、計量精度を維持し
て効率的な計量が行えるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の計量装置の構成を示すブロック図である。図示の制
御手段２０は、装置全体の動作を制御するものであり、
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等と、ＣＰＵを実行制御する動
作制御プログラムからなる。図示の制御手段２０は、本
発明の要部である比容積の設定、及び設定した比容積に
基づき各機構の動作を制御する。

【００１９】この制御手段２０には、入力手段２１を介
して設定用の入力データが入力される。入力手段２１
は、操作入力用のキーボードで構成される他、後段装置
である包装装置１３から出力されるデータを受けるＩ／
Ｆ部を備えた構成にもできる。表示手段２６は、ＣＲ
Ｔ、ＬＣＤ等で構成され、上記比容積等の各種設定画面
や稼働状況等が表示される。また、制御手段２０には、
後述する計量センサ３ｆ、計量手段８ａの計量信号が入
力される。制御手段２０の後述する制御により計量装置
の各部が動作制御される。動作制御のための設定パラメ
ータは、記憶手段２９に格納することができる。

【００２０】比容積設定手段２２は、入力データに基づ
き被計量物Ｗの比容積を演算し設定保持する。図２は、
表示手段２６に表示される比容積の設定画面３０を示す
図である。入力手段２１を操作して画面上の袋寸法設定
項目３１ａを選択して包装形状の幅、長さ、奥行の各寸
法(mm)、及び内容積比(%) が設定でき、項目３１ｂに表
示する。また、内容量の設定項目３２を選択して内容量
(g) を設定すると、項目３１ｃに表示する。この内容量
は袋内に収容される被計量物Ｗの質量であり、計量装置
の基準となる計量値を示す。

【００２１】比容積設定手段２２は、上記設定により、
袋寸法(mm)／内容積比(%) を演算して包装内容積(ml)を
求め、包装内容積の項目３１ｄに表示する。次に、比容
積設定手段２２は、包装内容積(ml)／内容量(g) に基づ
き、容積比を演算し項目３１ｅに表示する。上記袋寸
法、内容積比あるいは包装内容積の各値については、包
装装置１３からＩ／Ｆを介して入力されることもある。
これら袋寸法、内容積比あるいは包装内容積の各値が装
置に設定された状態であれば、操作者が入力手段２１か
ら袋寸法を入力するだけで比容積が求められ、簡単に設
定できる。

【００２２】動作制御手段２４は、比容積設定手段２２
で設定された比容積に基づき、装置の各部の動作パラメ
ータを設定しこの動作パラメータに基づき動作制御す
る。例えば、後述する如く、計量ホッパ８の開閉時間
や、排出ホッパ１１の排出時間やタイミング等を後述の
如く制御する。

【００２３】比容積は、被計量物Ｗの記憶手段２９に
は、被計量物Ｗの種別毎に上記求められた開閉時間や、
後述するタイミング設定にかかる設定パラメータを記憶
しておくことができ、被計量物Ｗの種別を入力すれば対
応する設定パラメータを呼び出し設定（プリセット機
能）できるようになっている。

【００２４】以下、計量装置として組合せ計量装置の例
を用いて説明する。図３は組合せ計量装置を示す平面
図、図４は同側面図である。組合せ計量装置１の上部中
央で且つ被計量物Ｗの投入箇所直下位置には分散供給部
２が設けられる。分散供給部２の上部位置にはバケット
コンベアなどの投入手段１３が設けられている。この投
入手段１３は、後述する組合せ計量装置１の制御手段２
０の制御信号に基づき投入動作が制御され、分散供給部
２に被計量物Ｗを投入、供給する。図示の例では複数の
バケット１３ａに収容された被計量物Ｗをこのバケット
１３ａ単位で分散供給部２上に投入する。

【００２５】分散供給部２は、分散部３と、搬送部４で
概略構成されている。分散部３は、中央が上に向けて突
出した平たい円錐状に形成された分散テーブル３ａとこ
の分散テーブル３ａを回転させる駆動手段３ｂとを備え
ている。

【００２６】投入手段１３が分散部３の上に被計量物Ｗ
を供給することにより、分散部３上は多数の被計量物Ｗ
が所定の安息角を有して常時積み重なった状態となり、
分散テーブル３ａの回転によって被計量物Ｗは周囲に均
等にこぼれ落ちて供給される。この分散テーブル３ａに
積載される被計量物Ｗの重量はロードセル等の計量セン
サ３ｆによって検出される。なお、計量センサ３ｆから
出力される計量値のうち分散テーブル３ａ及び駆動手段
３ｂの重量分は電気的に相殺され被計量物Ｗのみの計量
値が出力されるようになっている。

【００２７】分散テーブル３ａの周囲には、複数基の搬
送部４が放射状の配置で設けられている。各搬送部４
は、断面略Ｖ字形の直線的な搬送路であるトラフ５と、
トラフ５を搬送方向に往復して直動させる駆動手段６と
を備えている。各搬送部４のトラフ５は、分散供給部２
を中心として周方向について等角度間隔で放射状に配置
されている。従って、各搬送部４のトラフ５に供給され
た被計量物Ｗは、駆動手段６によるトラフ５の動きによ
って配置の外側に向けて搬送されていく。

【００２８】各トラフ５の外側の外端部は開放された状
態にあり、ここから被計量物Ｗが落下する。各トラフ５
の外端部の下方には、ストックホッパ７がそれぞれ配置
されている。即ち、トラフ５と同数の複数のストックホ
ッパ７が、周状に等間隔で配置されている。各ストック
ホッパ７は上面が開口した箱体であり、下面には開閉可
能な排出扉が取り付けられている。

【００２９】各ストックホッパ７の下方には、それぞれ
計量ホッパ８が配置されている。即ち、ストックホッパ
７と同数の複数の計量ホッパ８が、周状に等間隔で配置
されている。計量ホッパ８は上面が開口した箱体であ
り、下面には開閉可能な排出扉が取り付けられている。
この計量ホッパ８にはロードセル等の計量手段８ａが設
けられており、その内部に収納された被計量物Ｗの質量
を計る。計量手段８ａから出力される計量値のうち計量
ホッパ８等の重量分は電気的に相殺され被計量物Ｗのみ
の計量値が出力されるようになっている。

【００３０】各計量ホッパ８の下方には、それぞれメモ
リホッパ９が配置されている。即ち、計量ホッパ８と同
数の複数のメモリホッパ９が、周状に等間隔で配置され
ている。メモリホッパ９は上面が開口した箱体であり、
下面には開閉可能な排出扉が取り付けられている。計量
ホッパ８で計量された被計量物Ｗはメモリホッパ９に収
納保持される。メモリホッパ９に収納された被計量物Ｗ
の質量は、本装置の制御手段で保持される。

【００３１】ストックホッパ７と計量ホッパ８とメモリ
ホッパ９は、この順に上から下に向けて縦に並んでお
り、かつ上から下に向かうにつれて装置の内側に配置さ
れるとともに、被計量物Ｗの排出方向の傾斜が緩やかに
なるように配置されている。最終段のメモリホッパ９に
収納された被計量物Ｗは、底面の排出扉を開くことによ
って落下排出される。このメモリホッパ９には、計量ホ
ッパ８で計量された被計量物Ｗが収容される。制御手段
は、計量後、各メモリホッパ９に収容されている被計量
物Ｗの計量値を選択的に組合せ、目標質量を満足するメ
モリホッパ９の組合せを選び出す。選び出されたメモリ
ホッパ９は排出扉を開くことことにより、集合シュート
１０に排出される。

【００３２】本発明では、上記のようなメモリホッパ９
を設け、計量ホッパ８での計量結果を一時記憶してお
き、上部位置にある計量ホッパ８と、下部のメモリホッ
パ９の各計量値を選択的に組合せることにより、選択組
合せ数を増加させている。そして、制御手段は、目標質
量を満足する計量ホッパ８、メモリホッパ９の組合せを
選び出す。選び出された計量ホッパ８、メモリホッパ９
の排出扉を開くことことにより、被計量物は集合シュー
ト１０に排出される。

【００３３】円周状に配置された複数のメモリホッパ９
の下方には、漏斗形の集合シュート１０が設けられてい
る。本例の集合シュート１０は、上面の投入口が相対的
に大きく下面に排出口が相対的に小さい中空円錐台形で
ある。この集合シュート１０は、選択されたメモリホッ
パ９から排出された被計量物Ｗを集合させる。

【００３４】集合シュート１の下面には、排出ホッパ１
１が設けられる。排出ホッパ１１には目標質量の被計量
物Ｗが収容され、下部の排出扉を開くことにより、包装
装置１３に落下排出される。

【００３５】包装装置１３は、排出ホッパ１１から排出
された目標質量の被計量物Ｗを包装する。例えば縦ピロ
ー包装型のものが用いられ、側部及び底部を閉じた袋を
形成して被計量物を収容した後、上部を閉じた後に排出
する。この包装装置１３は、被計量物Ｗを包装するタイ
ミングで排出ホッパ１１の排出扉を開放させる排出要求
を制御手段に出力する。この排出要求は包装動作のタイ
ミングに沿った所定の周期で連続的に出力される。

【００３６】次に、上記構成による被計量物の供給制御
の内容を図５の概略図を用いて説明する。（１）分散部３への投入制御（投入手段１３の供給制
御）制御手段２０の動作制御手段２４は、分散部３における
被計量物の重量値に基づき投入手段１３の供給を制御す
る。

【００３７】先ず、分散部３における被計量物の消費量
（後段への排出能力）と、供給量をそれぞれ下式に基づ
き求める。消費量Ｙ＝Ａｔ（Ａ：単位時間当たり消費量、ｔ：時間）この消費量は組み合わせ計量装置１全体における計量能
力(kg/min)の値に相当する。供給量Ｚ＝Ｂ（ｔ−ｄ＋ｅ）（Ｂ：単位時間当たり供給量、ｔ：時間、ｄ：制御開始
遅れ時間、ｅ：制御停止遅れ時間）供給量は、投入手段１３を構成するコンベアの供給能力
に相当するもので、バケットコンベアを用いる場合に
は、各バケットによる供給を間欠動作させるために上記
遅れ時間を考慮する。この供給量は、消費しない（分散
部３からの排出を止めた）状態で投入手段１３からの物
品供給によって得ることもできる。

【００３８】次に、制御開始重量と、制御停止重量を算
出する。図６は制御重量を示す図である。図６（ａ）に
示すように、被計量物は分散部３上部に積載され、この
積載量に対し上限指定位置と下限指定位置（いずれも高
さ位置）が予め設定される。下限指定位置は、物品の積
載位置がこれより下回ると分散部３の分散が不安定にな
る位置であり、上限指定位置はこれより上回ると被計量
物が溢れたり絡まったりする位置として指定される。こ
れら上下限の指定位置は、被計量物の種別によって異な
る値が設定される。設定値は、外部からデータ入力され
る構成にもできる。

【００３９】そして、動作制御手段２４は、投入手段１
３から投入される被計量物が常時これら上下限の指定位
置の間となるよう、制御停止重量と、制御開始重量をそ
れぞれ下式に基づき算出する。制御開始重量Ｍについて下限指定位置における被計量物の容積×比容積によって
被計量物の重量Ｌが得られる。Ｍ−Ｌ＝Ａ（ｔ＋ｄ）から、Ｍ＝Ａ（ｔ＋ｄ）ーＬこれにより、投入手段１３の制御開始遅れを考慮した制
御開始位置（即ち、被計量物の下限位置）を重量で設定
することができる。

【００４０】制御停止重量Ｏについて上限指定位置における被計量物の容積×比容積によって
被計量物の重量Ｎが得られる。ＮーＯ＝（ＡーＢ）ｅから、Ｏ＝Ｎ（ＡーＢ）ｅこれにより、投入手段１３の制御停止遅れを考慮した制
御停止位置（即ち、被計量物の上限位置）を重量で設定
することができる。

【００４１】上記算出された制御開始位置及び制御停止
位置それぞれの重量値は、被計量物の比容積を考慮した
値である。これら制御開始位置及び制御停止位置それぞ
れの重量値を範囲として投入手段１３からの被計量物の
供給、投入を制御する。具体的には、計量センサ３ｆの
計量値を取り込み、この計量値が制御開始位置重量Ｍま
で低下したら投入手段１３から被計量物を投入制御す
る。一方、計量センサ３ｆの計量値が制御停止位置重量
Ｏまで増えたら、投入手段１３による被計量物の投入を
停止制御する。これにより、図６（ｂ）のタイムチャー
トに示すように、分散部３上の被計量物の積載量は、供
給開始の制御遅れ（ｔ１）が生じたとしても下限指定位
置を下回ることなく、また、供給停止の制御遅れが生じ
ても上限指定位置を上回ることなく、被計量物の積載量
をこれら上下限指定位置の範囲内に納めることができ、
常時安定した分散を行えるようになる。

【００４２】また、上記の上限指定位置及び下限指定位
置の２つの設定に変えて単一の高さ指定位置を設定する
構成にもできる。上記の上限指定位置と下限指定位置の
中間に単一の高さ指定位置を設定して対応する重量値を
換算する。そして、分散部３上における被計量物の計量
値がこの高さ指定位置に対応する重量値に達したら一定
時間後に投入停止を要求する。また、被計量物の計量値
がこの高さ指定位置に対応する重量値を下回ったら一定
時間後に投入開始を要求する。

【００４３】（２）搬送部４の搬送制御次に、上記構成による搬送部４の被計量物搬送制御の内
容を説明する。動作制御手段２４は、被計量物の搬送を
搬送部４を振動させる駆動手段６の動作時間で制御す
る。

【００４４】先ず、搬送部４の動作距離を求める。図７
は搬送部４を構成するトラフ５を示す図であり、（ａ）
は側面図、（ｂ）は平面図である。このトラフ５は分散
部３によって分散された被計量物を長手方向に搬送し、
下部に設けられる駆動手段６はこの長手方向にトラフ５
を振動させる。トラフ５の動作距離を下式によって算出
する。トラフ動作距離＝１ヘッドの制御目標重量×比容積／ト
ラフ幅／層厚（１ヘッド：トラフ５から供給される１個のストックホ
ッパ７を指す。本実施形態のこの組合せ計量装置１では
計８分散（８ヘッド）のストックホッパ７を有してい
る。１ヘッドの制御目標重量＝目標重量／選択ホッパ数であ
る。選択ホッパ数：装置１が組み合わせ計量時に選択するホ
ッパ数であり、上記８ヘッドにおいては通常３〜４に設
定されている。目標重量：１ヘッド当たりの計量の目標にする重量）

【００４５】ところで、上記の層厚は前段の分散部３の
分散によって得られる所定の安息角を有する被計量物の
麓部分の高さである。層厚はこのような自然の積載状態
で得るに限らず、図７記載のように、分散部３の上部位
置に中空円筒状の層厚可変リング１４を設けて固定値を
得る構成にもできる。層厚可変リング１４は上下移動調
整可能であり、上下移動量を検知することにより、トラ
フ５の搬送面から層厚可変リング１４下端部までの距離
の層厚を作り出すことができる。

【００４６】次に、得られたトラフ動作距離に基づき、
駆動手段６の動作時間を下式により算出する。動作時間＝必要動作距離／（トラフ振幅×振動数）（動作時間：上記１ヘッドの制御目標重量分の被計量物
を搬送させるに必要な駆動手段６の動作時間を指す。駆
動手段６は所定周波数の電源供給により所定の振幅を有
してトラフ５を振動させる。なお、（トラフ振幅×振動
数）は駆動手段６の能力に相当し固定値とする。）

【００４７】具体例で説明すると、例えば、１ヘッドの
制御目標重量が３０g 、比容積が１０ml/gのとき、トラ
フ５上の容積は３００mlとなる（被計量物がポテトチッ
プスのとき）。トラフ５の幅Ｌ１が１２cm、層厚Ｈ１が
３cmであるとき、トラフ動作距離は、３００ml／１２cm
／３cm＝８．４cmとなる。この被計量物を最適に搬送す
るための動作時間は、８．４cm／（０．２cm×５０Hz）
＝０．８４sec となる。また、１ヘッドの制御目標重量
が３０g 、比容積が２ml/gのとき、トラフ５上の容積は
６０mlとなる（被計量物がキャンディのとき）。トラフ
５の幅Ｌ１が１２cm、層厚Ｈ１が３cmであるとき、トラ
フ動作距離は、６０ml／１２cm／３cm＝１．６８cmとな
る。この被計量物を最適に搬送するための動作時間は、
１．６８cm／（０．２cm×５０Hz）＝０．１６８sec と
なる。このように駆動手段６を動作させるための動作時
間は、被計量物の比容積を考慮して算出することができ
る。動作制御手段２４は、トラフ５の駆動手段６に対
し、上記のようにこの被計量物の種類に適合した動作時
間で駆動制御する。

【００４８】また、駆動手段６の動作時間を一定値とし
て、このときに必要な層厚を得る構成にもできる。層厚＝１ヘッドの制御目標重量×比容積／トラフ幅／ト
ラフ動作距離算出された層厚となるよう、層厚可変リング１４を上下
移動させればよい。

【００４９】また、上記トラフ５の駆動時間を連続さ
せ、計量ホッパ８での計量値を得ることにより、固定値
である（振幅と振動数）駆動手段６の値とトラフ５の幅
Ｌ１に基づき被計量物の層厚の値を求めることもでき、
層厚の変化も得ることができる。

【００５０】（３）各ホッパの動作制御次に、計量ホッパ８の排出扉の開閉制御の内容を図５を
参照して説明する。動作制御手段２４は、比容積算出手
段２１で算出された被計量物Ｗの比容積を参照して計量
ホッパ８に貯留した被計量物Ｗの容積を下式により求め
る。計量ホッパ８に貯留した被計量物Ｗの容積Ａ＝計量値×
比容積上記の計量値は、計量ホッパ８内の被計量物Ｗの質量を
計量する計量手段８ａの出力値である。

【００５１】次に、計量ホッパ８に貯留した被計量物Ｗ
の高さを下式により求める。計量ホッパ８に貯留した被計量物Ｗの高さＬ＝容積Ａ／
底面積

【００５２】計量ホッパ８の排出扉８ｂの開閉時間は、
前記被計量物Ｗの高さに基づき下記式を用いて算出す
る。すなわち、計量ホッパ８に貯留されている被計量物
Ｗの最上部が計量ホッパ８の下端部（排出扉８ｂ）から
排出し終えると同時に、排出扉８ｂを閉める。被計量物Ｗの高さＬ＝１／２ｇｔ²より開閉時間ｔを求
める。

【００５３】例えば、計量ホッパ８に貯留した被計量物
Ｗの計量値が３０(g) であり、比容積が１０(ml/g)とす
ると、容積は３００(ml)となる。計量ホッパ８の容積が
３００(ml)で、底面積が１５０(cm²) であると、被計量
物Ｗの高さＬは２(cm)となる。これにより、開閉時間ｔ
が６４(ms)であると算出される。また、被計量物Ｗの種
類（比容積）が異なり、高さＬが８(cm)の場合には、開
閉時間ｔは１３０(ms)となる。この開閉時間ｔは、排出
扉８ｂを開けてから閉じるまでの期間である。

【００５４】上記のように、被計量物Ｗの種類（比容
積）が異なり高さが高い程、計量ホッパ８の開閉時間が
長くなるよう設定される。これにより、被計量物Ｗの種
類（比容積）に対応して計量ホッパ８の開閉時間が最適
となるように制御できるようになる。即ち、計量ホッパ
８の排出扉８ｂを開けて被計量物Ｗを排出し始め、計量
ホッパ８に貯留されていた被計量物Ｗの最上部が排出さ
れるとほぼ同時に排出扉８ｂが閉じるよう制御される。

【００５５】上記演算は、便宜的に計量ホッパ８が直方
体形状であることを前提として被計量物Ｗの高さＬを求
めるものである。計量ホッパ８において、底面積に相当
する部分が傾斜している場合には、予め計量物の種類
（比容積）別に重量と高さを関連づけたテーブルを参照
して被計量物Ｗの高さＬを求める。また、計量ホッパ８
の形状に基づき被計量物Ｗの重量に基づき、かさ比容積
のテーブルを参照して被計量物Ｗの高さＬを求める構成
にもできる。

【００５６】上記説明では、計量ホッパ８について排出
扉８ｂの開閉時間を制御する構成を説明したが、被計量
物Ｗを計量後に貯留するメモリホッパ９に対しても同様
の手法で比容積を用いて排出扉８ｂの開閉時間が最適と
なるよう制御することができる。この場合、制御手段２
０は、メモリホッパ９の上部に設けられこのメモリホッ
パ９に被計量物Ｗを排出する計量ホッパ８での算出結果
を用いてメモりホッパ９の排出扉９ｂの開閉時間を制御
する。ここで、制御手段２０は、計量ホッパ８とメモリ
ホッパ９の容積（底面積等）が同一であれば計量ホッパ
８の算出結果をそのまま援用する。容積が異なる場合
は、このメモリホッパ９の容積に合わせて計量ホッパ８
で得られた算出結果を修正して用いる。

【００５７】（４）包装装置１５への排出タイミングの
制御動作制御手段２４は、組合せ計量装置１から被計量物Ｗ
を包装装置１５へ排出する排出タイミングを制御する。
まず、動作制御手段２４は、上記同様に被計量物Ｗの比
容積と、排出ホッパ１１の容積（底面積）、及び計量手
段８ａの計量値に基づき排出ホッパ１１の開閉時間を求
める。ここで、排出ホッパ１１には複数の計量ホッパ８
（メモリホッパ９）から排出された被計量物Ｗが集合さ
れるから、計量値は、各排出した計量ホッパ１１の計量
値の加算値となる。

【００５８】この動作制御手段２４は、比容積設定手段
２２に設定された比容積に基づき排出ホッパ１１の開閉
時間を求める。排出ホッパ１１には、各計量ホッパ８で
計量後、目標質量分に相当する複数の計量ホッパ８（メ
モリホッパ９）に貯留されていた被計量物Ｗが集合シュ
ート１０で集合後貯留するため、計量ホッパ８に比して
容積（底面積）が大きい。この容積（底面積）の項につ
いて排出ホッパ１１に沿った値を設定することにより、
上記同様に被計量物Ｗの高さを求めた後、この排出ホッ
パ１１の排出扉１１ｂの開閉時間ｔを求める。

【００５９】次に、包装装置１５に排出する開閉周期を
求め制御する。図８は、排出ホッパ１１の開閉タイミン
グを示すタイミングチャートである。排出ホッパ１１の
排出扉１１ｂは、図８（ａ）に示すように、包装装置１
５からの排出要求時Ｔ１時に開かれ、所定の開閉時間ｔ
１経過後に閉じられる。したがって、動作制御手段２４
は、排出ホッパ１１に対して被計量物Ｗが投入開始され
るタイミングとして、排出扉１１ｂが閉じた直後、即
ち、開閉時間ｔ１経過時（時期Ｔ２）を設定する。

【００６０】そして、動作制御手段２４は、排出ホッパ
１１の投入時間ｔ２を求める。この投入時間ｔ２は、被
計量物Ｗの先端Ｗｓが上部のメモリホッパ９から排出さ
れ、集合シュート１０を滑降してから、被計量物Ｗの後
端Ｗｅが排出ホッパ１１に全て収容されるまでの期間で
ある。この投入時間ｔ２の算出には、図５の概略図に示
すように、メモリホッパ９から集合シュート１０を介し
て排出ホッパに至るまでの距離、集合シュート１０上で
の被計量物Ｗのワーク長Ｗａ（Ｗａ＝先端Ｗｓから後端
Ｗｅまでの間の長さ）、集合シュート１０の傾斜角度が
算出用項目として設定される。また、このワーク長Ｗａ
は、被計量物Ｗの種類（比容積）に関係して変化するた
め、算出には比容積を用いる。この他、集合シュート１
０上における被計量物Ｗの種類別の摩擦係数等が設定さ
れる。

【００６１】次に、動作制御手段２４は、排出ホッパ１
１の開閉周期ｔ０を求める。開閉周期ｔ０は、図８
（ａ）記載のように、前記開閉時間ｔ１と、投入時間ｔ
２の和である。これにより、排出ホッパ１１は、被計量
物Ｗを開閉周期ｔ０の間隔で順次包装装置１５に排出す
ることができる。なお、被計量物Ｗは、次に排出ホッパ
１１の排出扉１１ｂが開いたとき（時期Ｔ３）に包装装
置１５へ排出される。

【００６２】次に、動作制御手段２４は、組合せ計量装
置１からの被計量物の排出タイミングを、包装装置１５
の包装動作に同期させる設定を行う。即ち、包装装置１
５は、被計量物の供給後、トレイへの収容動作、及び包
装動作をほぼ一定な周期で実行し、図８（ｂ）に示す所
定の周期ｔｘで排出要求を出力する。ここで、組合せ計
量装置１は、少なくとも包装装置１５の排出要求の周期
ｔｘより短い周期で順次被計量物を排出するよう設定す
る必要がある。実際には、この動作周期の設定は、組合
せ計量装置１側、及び包装装置１５側の能力に合わせて
双方で設定することになる。

【００６３】そして、動作制御手段２４は、図８（ｃ）
に示すように、包装装置１５の排出要求の周期ｔｘに対
し、排出ホッパ１１の開閉周期ｔ０が短い場合には、余
剰時間ｔｒを求める。余剰時間ｔｒは、排出要求の周期
ｔｘー投入時間ｔ２である。そしてこの余剰時間ｔｒを
所定比で投入時間ｔ２の前後に割り当てる。図８（ｃ）
記載の例では、投入時間ｔ２の前後に同比率となるよう
それぞれ余剰時間ｔｒ１，ｔｒ２を割り当てている（ｔ
ｒ＝ｔｒ１＋ｔｒ２、ｔｒ１＝ｔｒ２）。この割り当て
により、排出ホッパ１１の新たな開閉周期ｔ０’（図示
の例ではｔ０’＝Ｔｘ）が設定され、被計量物Ｗは、包
装装置１５での動作周期に対し余裕を持って安定した状
態で排出ホッパ１１内に貯留しておくことができる。即
ち、メモリホッパ９から排出され集合シュート１０を通
過して排出ホッパ１１に収容されるまでの期間に余裕を
持たせることができ、被計量物Ｗの種類による集合シュ
ート１０部分での滑降状態の変動等に対応できるように
なる。

【００６４】次に、動作制御手段２４は、上記算出され
た排出ホッパ１１の排出扉１１ｂの投入時間ｔ２に基づ
き、メモリホッパ９の開閉時期を設定する。上記余剰時
間ｔｒを割り当て設定した後、投入時間ｔ２だけ前の時
期Ｔ４が排出ホッパ１１内に被計量物Ｗの先端Ｗｓが投
入開始される時期となる。動作制御手段２４は、図８
（ｄ）に示すように、この投入時間ｔ２（メモリホッパ
９から集合シュート１０を介して排出ホッパ１１に収容
されるまでの時間）に基づき、メモリホッパ９の排出扉
９ｂを開く時期Ｔ４を求める。この時期Ｔ４により、排
出要求が時期Ｔ５に出力されてからメモリホッパ９の排
出扉９ｂを開放させるまでの期間ｔ３を得ることができ
る。即ち、排出要求のタイミングに対するメモりホッパ
９の動作タイミングが設定できる。

【００６５】以上の設定により、排出ホッパ１１から排
出された被計量物Ｗを包装装置１５の動作タイミングに
同期させ、同時にメモリホッパ９の開閉時期を設定でき
るようになる。

【００６６】上記実施の形態では、組合せ計量装置に設
けられる各部の動作制御例を説明したが、これに限ら
ず、被計量物Ｗを計量し排出する計量装置全般に適用し
て、被計量物Ｗの種類が異なっても比容積を算出して装
置各部の動作制御を適切に制御できるようになる。

【００６７】

【発明の効果】本発明の請求項１の計量装置によれば、
計量装置の搬送部の搬送状態を、計量しようとする被計
量物の比容積を考慮して制御する構成であるため、搬送
部における被計量物の搬送状態を被計量物の種類に対応
して最適な状態で搬送することができ、被計量物の種類
が異なってもこれに対応することができるようになる。
搬送部での搬送状態を安定化できるため被計量物の搬送
量の不足や過多を防止できる。請求項２の計量装置によ
れば、計量装置の計量ホッパの排出扉の開閉時間を、計
量しようとする被計量物の比容積を考慮して制御する構
成であるため、被計量物の種類が異なってもこれに対応
した開閉時間を設定きるようになる。計量ホッパの排出
扉の開閉時間を適切化できるため、排出扉による被計量
物の挟み込みや無駄な時間の発生を防止できる。

【００６８】本発明の請求項３の組合せ計量装置によれ
ば、包装材の大きさにより比容積を求め設定して、計量
装置の分散部上での被計量物の積載状態を、計量しよう
とする被計量物の比容積を考慮して制御することができ
るようになり、分散部上での被計量物の積載状態を被計
量物の種類別に最適な状態にすることができ、被計量物
の種類が異なってもこれに対応することができるように
なる。分散部上での積載状態を安定化できるため、被計
量物の分散不足や過多を防止し、装置の動作効率の向上
が図れるようになる。また、請求項４によれば、投入手
段による被計量物の投入、停止の制御遅れを考慮した上
で被計量物の比容積が異なっても分散部上での被計量物
の積載状態が常に最適な状態となるよう制御できるよう
になる。また、請求項５のように、前記被計量物の排出
側に設けられる包装装置から包装寸法と、内容積比ある
いは包装内容積のいずれか、及び該包装材に収容される
被計量物の質量に関する各データが入力されるインター
フェースを設けた構成とすれば、計量装置と後段の包装
装置との間で包装作業の連携を図ることができ、計量装
置の設定作業を簡単に行え、また計量装置および包装装
置からなる生産ラインの効率化を図れる。

【００６９】本発明の請求項６の組合せ計量装置によれ
ば、計量装置の排出ホッパに設けられた排出扉の開閉タ
イミングを、上部のホッパから排出後、集合シュートを
滑降して収容するまでの投入時間を求めて制御し、この
制御に被計量物の比容積を考慮した構成である。これに
より、排出ホッパの開閉タイミングを被計量物Ｗの種類
に対応して最適な状態で取ることができ、被計量物の種
類が異なってもこれに対応することができるようにな
る。請求項７によれば、上記の投入時間に基づいて後段
装置とのタイミングを同期制御するため、排出ホッパか
ら排出後の被計量物を安定して後段装置に供給すること
ができるようになる。また、請求項８、９記載のよう
に、制御手段が算出した値を記憶手段に記憶させておけ
ば、被計量物の種類別の制御に必要な値を一括して設定
でき、被計量物の種類の変更時の操作を簡単かつ適切に
行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の計量装置の構成を示すブロック図。

【図２】比容積の設定画面を示す図。

【図３】組合せ計量装置を示す平面図。

【図４】同装置の側面図。

【図５】被計量物の流れを示す図。

【図６】分散部への供給制御を説明するための図。

【図７】搬送部の搬送制御を示す図。

【図８】排出ホッパの開閉時間とタイミングを説明する
ための図。

【図９】従来の組合せ計量装置を示す側面図。

【符号の説明】

１…組合せ計量装置、２…分散供給部、３…分散部、３
ａ…分散テーブル、３ｆ…計量センサ、４…搬送部、５
…トラフ、６…駆動手段、７…ストックホッパ、７ｂ，
８ｂ，９ｂ，１１ｂ…排出扉、８…計量ホッパ、８ａ…
計量手段、９…メモリホッパ、１０…集合シュート、１
１…排出ホッパ、１３…投入手段、１５…包装装置、２
０…制御手段、２１…入力手段、２２…比容積設定手
段、２４…動作制御手段、２９…記憶手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被計量物を計量ホッパの上部位置に搬送
する搬送部を備え、被計量物の計量値を得る計量装置に
おいて、被計量物の包装寸法が入力される入力手段と、予め設定される包装材に収容される被計量物の質量及び
内容積比と、前記入力された包装寸法とに基づき被計量
物の比容積を求める比容積設定手段と、前記設定された比容積により前記搬送部上で被計量物を
搬送する動作距離を重量値から求めて該搬送部の駆動手
段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする計
量装置。
【請求項２】被計量物の収容体である計量ホッパを備
えた計量装置において、被計量物の包装寸法が入力される入力手段と、予め設定される包装材に収容される被計量物の質量及び
内容積比と、前記入力された包装寸法とに基づき被計量
物の比容積を求める比容積設定手段と、前記計量ホッパに収容される被計量物の質量を検出する
計量手段と、前記設定された比容積と、前記計量ホッパの容積及び計
量手段の計量値に基づき前記計量ホッパに収容された被
計量物の収容高さを求め、該収容高さに応じて計量ホッ
パの排出扉の開閉時間を制御する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする計量装置。
【請求項３】投入された被計量物を周囲に分散させる
分散部と、分散部の周囲に周状に放射状に複数配置され
被計量物を計量ホッパの上部位置に搬送する搬送部と、
前記分散部上に被計量物を投入する投入手段とを備え、
各計量ホッパの計量値に基づき、複数の計量ホッパの被
計量物を組み合わせて所定重量の被計量物を得る組合せ
計量装置において、被計量物の包装寸法が入力される入力手段と、予め設定される包装材に収容される被計量物の質量及び
内容積比と、前記入力された包装寸法とに基づき被計量
物の比容積を求める比容積設定手段と、前記分散部上に積載される被計量物の重量を検出する計
量手段と、前記設定された比容積と、前記計量手段が検出する前記
分散部上の被計量物の重量値に基づき前記投入手段によ
る被計量物の投入を制御する制御手段と、を備えたこと
を特徴とする組合せ計量装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記分散部上における
被計量物の種類別に設定される積載高さの上限指定位置
及び下限指定位置、あるいは単一の高さ指定位置と、前
記分散部による被計量物の分散量と、投入手段による被
計量物の供給量と、該投入手段が保有する供給、停止の
遅れ特性と、被計量物の比容積と、前記計量手段が検出
する重量値に基づき、前記投入手段による被計量物の供
給開始重量及び供給停止重量を算出し、該投入手段によ
る被計量物の投入、及び停止を制御する請求項３記載の
組合せ計量装置。
【請求項５】前記入力手段には、前記組合せ計量装置
の後段側に設けられる包装装置から前記包装寸法と、内
容積比あるいは包装内容積のいずれか、及び該包装材に
収容される被計量物の質量に関する各データが入力さ
れ、前記比容積設定手段に出力するインターフェースを
備えた請求項３記載の組合せ計量装置。
【請求項６】投入された被計量物を複数の計量ホッパ
に振り分けて各計量ホッパ計量値を組合せて所定重量の
被計量物を得る組合せ計量装置において、前記各計量ホッパで計量された被計量物のうち前記選択
された計量ホッパに収容された被計量物を集合させるた
めの集合シュートと、前記集合シュートの下端部に設けられた排出ホッパと、被計量物の包装寸法が入力される入力手段と、予め設定される包装材に収容される被計量物の質量及び
内容積比と、前記入力された包装寸法とに基づき被計量
物の比容積を求める比容積設定手段と、前記計量ホッパに収容される被計量物の質量を検出する
計量手段と、前記設定された比容積と、計量手段の計量値、及び被計
量物が上部のホッパから排出後、前記集合シュートを滑
降して排出ホッパに全て収容されるまでの投入時間を求
めて、該投入時間に基づき排出ホッパの排出扉の開閉タ
イミングを制御する制御手段と、を備えたことを特徴と
する組合せ計量装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記投入時間に基づき
排出ホッパに設けられた排出扉の開閉周期を求め、後段
装置とのタイミングを同期制御する請求項６記載の組合
せ計量装置。
【請求項８】前記制御手段は、被計量物の制御にかか
る算出値を該被計量物の種類別に比容積とともに記憶手
段に記憶し、必要時に読み出し再設定可能に構成した請
求項１、２のいずれかに記載の計量装置。
【請求項９】前記制御手段は、被計量物の制御にかか
る算出値を該被計量物の種類別に比容積とともに記憶手
段に記憶し、必要時に読み出し再設定可能に構成した請
求項３〜７のいずれかに記載の組合せ計量装置。