JP4021933B2 - 組合せ計量・計数装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばポテトチップスやキャンデーなどの物品の重量または個数を組合せて、許容範囲内となる物品の組合せを選択する組合せ計量・計数装置に関するものである。

従来、この種の組合せ計量・計数装置は、物品を計量する複数のホッパと、下端の排出口に向かって傾斜する滑走面を有する漏斗状の集合シュートを備えている。物品は、各ホッパに投入されて個々に計量され、この計量値が組合せ演算され、許容範囲内の重量または個数となる組合せ計量１回分の物品が、ホッパから集合シュートに投入される。集合シュートに投入された物品は、集合シュートの滑走面を滑走しながら排出口へと送られ、この排出口から排出されて、下方の包装機による袋詰め作業が行われる（特許文献１）。
特開平８ー１９３８７１号公報

ところで、物品の包装作業は、コスト低減を図るため、できるだけ高速化することが要求されている。しかし、以上の装置では、前記ホッパからの物品が集合シュートの滑走面上を滑走しながら下端の排出口に送られるので、滑走面との摩擦抵抗により個々の物品の滑走速度に差が生じ易い。その結果、組合せ計量１回分の物品が長い列となって排出口に送られるので、全ての物品が排出口を通過し終わるまでの時間が長くなる。このように、組合せ計量１回分の物品が排出口を通過するまでの時間が長くなると、次回のホッパを開放するタイミングおよび包装機により包装袋の開口を封止するタイミングが遅れることになる。このことが計量・計数作業および包装作業の高速化を妨げる要因となっている。

本発明は、集合シュートに投入された組合せ計量１回分の物品を、速度差を生じさせることなく塊りの状態で速やかに排出口へ送り、この塊り状態の物品を排出口からまとめて一挙に排出して、計量・計数作業の高速化を行うことができる組合せ計量・計数装置を提供することを目的としている。

上記目的を達するため、本発明は、複数のホッパと、各ホッパに投入された物品の重量または個数を組合せて、許容範囲内となる物品の組合せを選択する組合せ計量・計数装置であって、
前記ホッパから排出された物品を集合して下端の排出口から排出する経路が集合シュートの壁面のみから構成され、前記集合シュートが、上段シュート部と下段シュート部とからなり、
前記上段シュート部が、傾斜角度θ１の直線状の傾斜面Ａを有しており、
前記下段シュート部が、上下に配置された２つの内壁面ＢおよびＣを有し、前記内壁面ＢおよびＣは、それぞれ互いに異なる傾斜角度θ３、θ４を有して直線状に傾斜しており、
それぞれの傾斜角度の大きさは、θ４＞θ３＞θ１の関係にあり、
前記内壁面ＢおよびＣの上下両端が、物品の自然落下の経路となる放物線の径方向外側近傍に位置することにより、
前記上段シュート部から排出された物品が、放物線を描いて前記排出口に達することを特徴とする。

以上の構成によれば、各ホッパから組合せ計量１回分の物品が集合シュートの上段シュート部に投入され、この上段シュート部の排出端から、一まとめにされた集合物となって、集合シュートの排出口に向かって放物線を描きながら自然落下する。このため、集合シュートの上段シュート部を出た個々の物品は、集合シュートの他の部分にほとんど接触することなく、つまり集合シュートによる摩擦抵抗をさほど受けることなく、塊り状態で排出口に速やかに集められる。これによって、次回のホッパを開放するタイミングを早くすることができて、計量・計数作業の高速化が可能となる。

また、本発明では、前記上段シュート部におけるホッパの下方位置に、ホッパから排出された物品が集合シュートの周方向に拡散するのを阻止する仕切り部材を設けることが好ましい。このようにすれば、ホッパから上段シュート部への投入時に跳ね返って飛び散り易い、例えばキャンデーなどの物品であっても、前記仕切り部材により物品が上段シュート部上で周方向に広がろうとするのが阻止される。これにより、物品は排出口に最短距離で到達する結果、上下に長い列とならずに、塊り状態となって排出口を通過するので、計数・計量作業の一層の高速化が可能となる。

さらに、本発明では、前記集合シュートが、前記上段シュート部と、その下方に配置された下段シュート部とを有し、前記両シュート部のうち少なくとも下段シュート部が、上下に配置された複数の内壁面を有し、各内壁面が、互いに異なる傾斜角度を持って直線状に傾斜しており、かつ、上下両端が、物品の自然落下の経路となる放物線の径方向外側近傍に位置していることが好ましい。このようにすれば、少なくとも下段シュート部は、その内壁面が直線的な傾斜面で形成されているから、板材の曲げ加工によって容易に得られ、製造コストも低減する。

本発明の一実施形態では、前記ホッパの径方向外方の外壁が、前記上段シュート部の内底面となす角度が小さくなるように傾斜しており、ホッパ内の物品の排出を制御するゲートが、ホッパの径方向内側に位置する水平な支持軸心の回りに回動自在に取り付けられている。

このように、前記ホッパの径方向外方の外壁を上段シュート部の内底面に対する角度が小となるように傾斜させることにより、物品が上段シュート部と衝突する角度が浅くなって衝撃力が小さくなるので、例えばポテトチップスのような破損し易い物品であっても、これの破損を招くことなくスムーズにホッパから上段シュート部に投入できる。また、前記ゲートは、ホッパの径方向内側に設けた水平な支持軸心を中心に回動するので、上記のようにホッパの外壁を傾斜させても、このホッパと上段シュート部との間に大きな空間を設けることなく、これら両者を近付けた状態でゲートを大きく開放させることができる。

このように、ホッパと上段シュート部を近付けて配置したことにより、これら両者間の物品の投下距離を小として、物品の上段シュートに対する衝突速度を小さくできる。このため、ホッパからの物品を、破損を抑制しながら、上段シュート部に投下させ、また上段シュート部上で物品が上段シュートに衝突して周方向に拡散するのを抑制して、個々の物品を塊り状態で速やかに排出口に送ることができる。さらに、物品が、上部シュート部に投入される直前までホッパにより案内されるので、物品の落下運動を所望の方向に方向付けできる。

ここで、仮に両者を近付けた状態でゲートをホッパの径方向外側の支持軸心に支持させると、前記ゲートが開くとき、その先端が上段シュート部の内底面に接触するので、ゲートを大きく開放することができない。これに対し、ゲートをホッパの径方向内側の支持軸心に支持させると、ゲートは上段シュート部の内底面とは反対方向に向かって開かれるので、前記両者を近付けた状態でもゲートを大きく開放させることができ、これにより、ホッパからの物品を上段シュート部上にまとめて一挙に投下できる。

本発明の他の実施形態では、前記ホッパに、ホッパ内の物品の排出を制御するゲートが設けられ、ホッパにおけるゲートの閉止位置よりも下方に、ゲートが開くときに物品が周方向に拡散するのを阻止する第１仕切り部を、ホッパ側壁に延設している。さらに他の実施形態では、前記ゲートに、これが開くときに物品が周方向に拡散するのを阻止する第２仕切り部を直接設けている。

このようにすれば、前記ゲートを開いてホッパ内の物品を上段シュート部に投下するとき、この物品の周方向への拡散が前記第１または第２仕切り部により抑制される。これにより、個々の物品が塊り状態で速やかに上段シュート部に送られる。

本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付のクレーム（請求の範囲）によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品符号は同一部分を示す。

以下、本発明を添付の図面に従って詳細に説明する。
図１の組合せ計量・計数装置は、床に設置された基台１上に複数の支持脚１０を介して支持ケース２が取り付けられ、この支持ケース２の上部中央には、加振器３１を備えた偏平な円錐状の振動式分散フィーダ３が配置されている。この分散フィーダ３の外周の下方には、それぞれ加振器４１を備えた複数の振動式フィーダ４が放射状に配置されている。

前記各フィーダ４の先端下方には、これら各フィーダ４に個々に対応する複数のプールホッパ５が、同一水平面内で周方向に円形状に配置されている。

この各プールホッパ５の下端には、それぞれ内部に収容された物品Ｍを排出する排出口５１が設けられており、この排出口５１は、径方向内方側が高く、径方向外方側が低くなるように傾斜させている。この排出口５１には、これを開閉して物品Ｍの排出を制御する第１ゲート５２が斜め方向に取り付けられている。この第１ゲート５２は、前記プールホッパ５の径方向内方側に位置する水平な支持軸５３に支持部材５４を介して回動可能に支持され、また、前記ゲート５２には操作用突杆５５が設けられ、この突杆５５を複数の操作アーム５６を介して回動操作することにより、同図実線の閉鎖位置から仮想線で示すほぼ垂直姿勢となる開放位置の範囲で開閉される。

さらに、前記各プールホッパ５の下方で支持ケース２の外周部には、ロードセルを有する計量部６０を備えた複数の計量ホッパ６が、前記各プールホッパ５に個々に対応させて、同一水平面内で周方向に円形状に配置されている。

前記各計量ホッパ６の下端には、前記プールホッパ５の場合と同様に、内部に収容された物品Ｍを排出する排出口６１が設けられており、この排出口６１は、径方向内方側が高く、径方向外方側が低くなるように傾斜して、径方向内方寄りに斜め下方に向かって開口している。この排出口６１には、これを開閉して物品Ｍの排出を制御する第２ゲート６２が設けられている。この第２ゲート６２は、前記計量ホッパ６の径方向内方側に位置する水平な支持軸６３に支持部材６４を介して回動可能に支持され、また、前記ゲート６２には操作用突杆６５が設けられ、この突杆６５を複数の操作アーム６６を介して回動操作することにより、同図実線の閉鎖位置から仮想線で示すほぼ垂直姿勢となる開放位置の範囲で開閉される。なお、前記支持ケース２の内部には、前記第１および第２ゲート５２，６２を駆動する駆動装置などが収容されている。

前記計量ホッパ６の下方には、これから排出された物品Ｍを集合させて下端の排出口７０から排出するほぼ漏斗状の集合シュート７が設けられている。この集合シュート７は、計量ホッパ６の真下に位置する逆裁頭円錐形状の上段シュート部７１と、その下方に配置された同形状で小形の下段シュート部７７とを備えている。

前記上段シュート部７１は、前記計量ホッパ６から排出された物品Ｍを受け止め、その内底面７１ａに沿って矢印Ｓで示すように下方に滑走させ、上段シュート部７１の排出端７１ｂから排出される物品Ｍが、一まとめにされた集合物となって、放物線Ｐを描きながら自然落下して下端の排出口７０に達するような形状および傾斜角度に設定されている。このとき、前記内底面７１ａを直線状に傾斜する面で形成し、その水平面に対する傾斜角度θ１を例えば４８〜５３°に設定すると、前記計量ホッパ６から上段シュート部７１に供給された組合せ計量１回分の物品Ｍが、上段シュート部７１の下端の排出端７１ｂから上下に短い塊り状の集合物となって排出口７０に達する。

前記計量ホッパ６の径方向外方の外壁６ａは、これから上段シュート部７１に物品Ｍをスムーズに投入するため、このシュート部７１の内底面７１ａとなす角度θ２ができるだけ小さくなるように傾斜している。

前記上段シュート部７１における計量ホッパ６の下方位置には、これから排出される物品Ｍが周方向に拡散するのを阻止する複数の仕切り部材７２が設けられている。前記上段シュート部７１は、図２Ａに示すように、周方向に分割された複数の分割体７３により形成して、各分割体７３を周方向に配置し、全体を逆裁頭円錐に近似した形状にしている。この分割体７３は、扇状の板部材からなり、図２Ｂに示すように、これを折り曲げ加工することにより板部材に複数の皺状の突部を一体に形成して、この突部を前記仕切り部材７２としている。分割体７３の内底面７１ａも、放射方向に延びる曲折ライン７６に沿って、このライン７６が径方向外方へ凸となるように曲折されて、物品Ｍを放射方向に沿って真っ直ぐ下方にガイドするようになっている。同図中、７４は分割体７３を外面および両端のフランジ７５で支持する支持部材で、この支持部材７４は、図示しない取付フレームを介して支持脚１０に支持されている。
なお、前記仕切り部材７２は別部材で作成して、上部シュート部７１に取り付けてもよい。

図１に示すように、下段シュート部７７は上下２つに分割されていて、その第１および第２の分割体７８，７９はそれぞれ、逆裁頭円錐形状の板材で形成されている。したがって、第１および第２の分割体７８，７９は、その第１および第２の内壁面７８ａ，７９ａが、集合シュート７の中心軸Ｃを含む鉛直断面において直線状に傾斜している。さらに、各内壁面７８ａ，７９ａの傾斜角度θ３，θ４は、互いに異なり、かつ、後者θ４が前者θ３よりも大きく設定されている。こうして、両内壁面７８ａ，７９ａが上段シュート部７１の内底面７１ａから斜め下方に延びる放物線Ｐにほぼ沿うように配置されている。つまり、放物線Ｐに対し、各内壁面７８ａ，７９ａの下端が放物線Ｐ上に位置し、上端が放物線Ｐの径方向外側の近傍に位置するように配置されている。第１の分割体７８の下端部７８ｂは第２の分割体７９の上端部７９ｕの内側に嵌まり込む形で、上下方向に若干重合している。このようにすれば、前記下段シュート部７７が、複数の単純な円錐形の分割体７８，７９により容易に得られる。

例えば、前記上段シュート部７１の内底面７１ａの水平面に対する傾斜角度θ１を約４８°に設定する場合、前記第１の分割体７８の内壁面７８ａの水平面に対する傾斜角度θ３は約５４°に、また第２の分割体７９の内壁面７９ａの水平面に対する傾斜角度θ４は約６６°に、それぞれ設定する。このように設定すれば、前記上段シュート部７１の排出端７１ｂを出た物品Ｍは、各分割体７８，７９の内壁面７８ａ，７９ａにほとんど接触することなく、つまり各分割体７８，７９による摩擦抵抗をほとんど受けることなく、放物線Ｐを描きながら下端の排出口７０に向かって自然落下する。前記上段シュート部７１および下段シュート部７７の各分割体７８，７９は、図示しない支持部材を介して前記本体フレーム１に支持されている。
なお、この下段シュート部７７の場合と同様に、前記上段シュート部７１を上下複数の分割体で形成してもよい。

図１の実施形態では、前記分散フィーダ３の上部側に複数の支柱８１と支持フレーム８２を介して投入シュート８を設け、これの上部側には投入シュート８に物品Ｍを供給する搬送コンベア９を配設している。また、前記下段シュート７７の下部側には排出シュート１１を設けて、これの下方に包装機１２を配置している。同図中、１３は前記排出シュート１１の中途に設けた金属検出器で、物品Ｍに混入する金属を検出するためのものである。１４は排出シュート１１の支持フレームである。

つぎに、以上の構成とした組合せ計量・計数装置の作用について説明する。
まず、搬送コンベア９で搬送されて投入シュート８から投入された物品Ｍは、振動する分散フイーダにより周方向に分散されながら、振動するフィーダ４に送られ、ここから各プールホッパ５に送られ、ここで一時的にプールされる。この後、物品Ｍは，第１ゲート５２の開動作により各プールホッパ５の排出口５１から排出されて各計量ホッパ６に投入される。ここで、計量ホッパ６に連結されたロードセルを含む計量部６０が、投入された物品Ｍの重量を計量する。この計量部６０での計量値は、図示しないマイクロコンピュータからなる制御装置に送られ、これにより物品Ｍの合計重量（組合せ重量）または合計個数（組合せ個数）が許容範囲内に入る計量ホッパ６が組合せ選択される。この許容範囲は、例えば、目標値を下限値とし、これよりも若干大きい値を許容上限値とする範囲に設定される。

計量ホッパ６が組合せ選択されると、制御装置からの制御信号により計量ホッパ６に設けた第２ゲート６２が開かれて、組合せ計量１回分の物品Ｍが、集合シュート７の上段シュート部７１に投入され、その内底面７１ａに沿って矢印Ｓの方向に下方へ滑走し、排出端７１ｂから放物線Ｐに沿って自然落下して排出口７０に達する。このとき、下段シュート７５の分割体７８，７９の内壁面７８ａ，７９ａは放物線Ｐ上の折れ線にほぼ沿った形状であるから、上段シュート部７１の排出端７１ｂを出た物品Ｍは、前記各分割体７８，７９にほとんど接触することなく、そのまま放物線Ｐを描いて排出口７０に到達する。したがって、下段シュート部７７による摩擦抵抗によって個々の物品Ｍの滑走速度および滑走時間（排出時間）に差が生じるのが抑制されるので、物品Ｍは、下方の排出口７０に塊りの状態で集められる。

また、前記上段シュート部７１には、複数の仕切り部材７２が形成されているので、計量ホッパ６から投入された物品Ｍが、上段シュート部７１上で散らばって周方向に広がりながら落下しようとしても、これが仕切り部材７２により阻止される。このため、上段シュート部７１への投入時に跳ね返って両側方に跳び散り易い、例えばキャンデーなどのような物品Ｍであっても、この物品Ｍの跳び散りが仕切り部材７２により抑制されて、物品Ｍは排出口７０に最短距離で到達する結果、上下に長い列とならずに、塊りの状態で速やかに集められる。

さらに、前記計量ホッパ６の径方向外方の外壁６ａは、上段シュート部７１の内底面７１ａとなす角度θ２が小さくなるように傾斜しているので、例えばポテトチップスのような破損し易い物品Ｍであっても、破損を招くことなくスムーズに計量ホッパ６から上段シュート部７１に投下される。また、前記計量ホッパ６の排出口６１に設ける第２ゲート６２は、計量ホッパ６の径方向内方側に位置する水平な支持軸６３を中心に回動するので、以上のように、前記角度θ２が小さくなるように設定した場合でも、前記第２ゲート６２を開閉するために計量ホッパ６と上段シュート部７１との間に大きな空間を設けることなく、これら両者を互いに近付けた配置としながら、第２ゲート６２を大きく開放させられる。

つまり、図１のように、両者を近付けて配置しても、第２ゲート６２は計量ホッパ６の径方向内方側の支持軸６３を中心に上段シュート部７１の内底面７１ａから離れる方向に向かって開かれるので、この内底面７１ａに阻害されることなく、第２ゲート６２を同図仮想線で示す垂直姿勢となるように大きく開放させることができる。このため、計量ホッパ６から上段シュート部７１に物品Ｍをまとめて一挙に投下させられる。

また、計量ホッパ６と上段シュート部７１を近付けて配置することにより、これら両者間の物品Ｍの投下距離が小となり、物品Ｍの上段シュート７１に対する衝突速度が小となる。このため、計量ホッパ６から物品Ｍを、破損することなく上段シュート部７１に投下させ、また上段シュート部７１上で物品Ｍが周方向に拡散するのを抑制して、個々の物品Ｍを塊り状態として速やかに排出口７０に送れる。

前記排出口７０に集められた物品Ｍは、塊り状態でまとめて排出シュート１１から下方の包装機１２に速やかに投入される。これにより、次回の計量ホッパ６を開放するタイミングおよび包装機１２により包装袋の開口を封止するタイミングを早くすることができて、計量・計数作業および包装作業の高速化が可能となる。

なお、下段シュート部７７は、図３に示すように、上下に複数の直線状に傾斜した内壁面を有する一体物で形成してもよい。この場合、複数の円錐体７８Ａ，７９Ａを上下に並べて、溶接で接合すれば、製造が容易になる。また、下段シュート部７７は横断面円形の円錐体でなく、横断面多角形の複数の角錐体を上下に配置したものでもよい。

つぎに、図４の第２実施形態では、前記計量ホッパ６に、その第２ゲート６２の実線で示した閉止位置よりも下方に突出する第１仕切り部６６を一体に延設している。この第１仕切り部６６は、計量ホッパ６の外壁から延びる底壁６６ａと、計量ホッパ６の両側壁６ｂから延びて、底壁６６ａの両側に位置する側壁６６ｂとで概略コ字形状に形成されている。

さらに、図５の第３実施形態では、前記第２ゲート６２の両側部に、これの閉止時に計量ホッパ６の外側方に位置する平行な２枚の側板６７ａからなる第２仕切り部６７を設けている。

図４および図５において、二点鎖線で示すように前記第２ゲート６２を開いて計量ホッパ６内の物品Ｍを上段シュート部７１に投入するとき、この物品Ｍの周方向への拡散が前記第１または第２仕切り部６６，６７により抑制される。これにより計量ホッパ６からの個々の物品Ｍが、塊り状態で速やかに上段シュート部７１に送られる。なお、前記第１仕切り部６６は、第２仕切り部６７と同様に、底壁６６ａのない２枚の側板で形成してもよい。

以上のとおり図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求の範囲から定まる本発明の範囲内のものと解釈される。

本発明の第１実施形態にかかる組合せ計量・計数装置を一部切り欠いて示す概略的な正面図である。 同装置に用いられる集合シュートの上段シュート部を示す平面図である。 図２ＡのII−II線断面図である。 同装置の下段シュート部の変形例である。 本発明の第２実施形態を示す計量ホッパと上段シュート部の一部切欠いた側面図である。 同じく第３実施形態を示す計量ホッパと上段シュート部の一部切欠いた側面図である。

Claims (7)

1. 複数のホッパと、各ホッパに投入された物品の重量または個数を組合せて、許容範囲内となる物品の組合せを選択する組合せ計量・計数装置であって、
   前記ホッパから排出された物品を集合して下端の排出口から排出する経路が集合シュートの壁面のみから構成され、前記集合シュートが、上段シュート部と下段シュート部とからなり、
   前記上段シュート部が、傾斜角度θ１の直線状の傾斜面Ａを有しており、
   前記下段シュート部が、上下に配置された２つの内壁面ＢおよびＣを有し、前記内壁面ＢおよびＣは、それぞれ互いに異なる傾斜角度θ３、θ４を有して直線状に傾斜しており、
   それぞれの傾斜角度の大きさは、θ４＞θ３＞θ１の関係にあり、
   前記内壁面ＢおよびＣの上下両端が、物品の自然落下の経路となる放物線の径方向外側近傍に位置することにより、
   前記上段シュート部から排出された物品が、放物線を描いて前記排出口に達することを特徴とする、組合せ計量・計数装置。
2. 請求項１において、前記上段シュート部におけるホッパの下方位置に、ホッパから排出された物品が集合シュートの周方向に拡散するのを阻止する仕切り部材が設けられている組合せ計量・計数装置。
3. 請求項２において、前記仕切り部材は前記上段シュート部に折り曲げ加工で一体形成されている組合せ計量・計数装置。
4. 請求項１において、前記下段シュート部は、上下複数に分割され、各分割体が円錐体の一部を構成する板材で形成されている組合せ計量・計数装置。
5. 請求項１において、前記ホッパの径方向外方の外壁が、前記上段シュート部の内底面となす角度が小さくなるように傾斜しており、ホッパ内の物品の排出を制御するゲートが、ホッパの径方向内側に位置する水平な支持軸心の回りに回動自在に取り付けられている組合せ計量・計数装置。
6. 請求項１において、前記ホッパに、ホッパ内の物品の排出を制御するゲートが設けられ、ホッパにおけるゲートの閉止位置よりも下方に、ゲートが開くときに物品が周方向に拡散するのを阻止する第１仕切り部がホッパ側壁に延設されている組合せ計量・計数装置。
7. 請求項１において、前記ホッパに、ホッパ内の物品の排出を制御するゲートが設けられ、前記ゲートに、ゲートが開くときに物品が周方向に拡散するのを阻止する第２仕切り部が設けられている組合せ計量・計数装置。

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