JP4898493B2 - 計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線を照射したときのＸ線透過量から物体の質量を計量する技術を用いて、不定形の塊状となって搬送されている被計量物から所定量ずつ取り分けるための計量装置に関する。

例えば、小麦粉などの粉体、又はコーヒー豆などの粒体状の被計量物を計量する計量装置１００は、図８に示すように、フィーダ１０２と、計量機能を有するホッパ１０３とを備え、前記粉体又は粒体状の被計量物１０１をフィーダ１０２から計量ホッパ１０３へ供給し、計量ホッパ１０３による計量値が所定値に達した時にフィーダ１０２からの供給を停止するとともに、計量ホッパ１０３から落下させて所定量を取り分けるものである。

また、下記特許文献１には、自由流動生成物（ばら材料）を搬送しながら重量計測を行うための装置が開示されている。この装置は、計測装置を用いて、ばら材料の連続重量計測を行い、質量流量を決定するための装置である。ここでは、図９に示すように、前記計測装置（計測ベルト秤量供給手段）２００は、ばら材料２０１の重量計測をロードセル２０２により行っている。
特表２００６−５１８８４２号公報

しかしながら、上述したような従来の計量装置１００では、図８に示すように、被計量物１０１をフィーダ１０２から計量ホッパ１０３に供給し、更に計量ホッパ１０３に被計量物１０１を溜めながら計量することから、被計量物１０１を所定量だけ取り分けるために６秒程度の時間を要していた。ところが、これでは時間がかかり過ぎるため、高速化を図るためにも計量装置１００を複数台並べる必要があったが、部品点数が増えてコストが嵩むとともに、装置が大型化するという問題があった。

また、上記特許文献１に開示される計測装置２００（図９参照）は、ロードセル２０２によって重量測定を行うことで、搬送中のばら材料２０１全体の重量を連続的に測定することができるが、その中から所定量を取り分けることは非常に難しい。

そこで本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、Ｘ線透過量から物体の質量を計量する技術を用いて、不定形の塊状となって搬送されている被計量物を計量し、且つ搬送手段を制御することによって所定量を取り分けることで高速化を図り、簡素で小型に構成される計量装置を提供することを目的としている。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明の請求項１記載の計量装置は、不定形の塊状となった被計量物２を搬送方向Ｙに一定の速度で搬送する搬送手段３と、
前記搬送手段３により搬送されている前記被計量物２に対して所定のＸ線照射位置でＸ線を照射するＸ線発生源１１と、
前記Ｘ線発生源１１と対向配置され、前記Ｘ線発生源１１から照射され前記被計量物２を透過したＸ線を検出するＸ線センサ１２と、
前記Ｘ線センサ１２によって検出されたＸ線透過量に基づいて前記被計量物２の質量を連続的に計量し、該計量値が所定値に達したところで前記搬送手段３を停止制御して前記計量後の被計量物２を前記搬送手段３の搬送終端部から落下させ、前記被計量物２から計量後の被計量物２を取り分けた後に前記搬送手段３を逆転制御して該搬送手段３上に残された前記被計量物２の分離端部を前記Ｘ線照射位置まで戻す分離手段と、
を具備することを特徴としている。

請求項２記載の計量装置は、前記分離手段は、前記Ｘ線センサ１２により検出された前記Ｘ線透過量と所定の閾値とを比較し、前記透過量が前記閾値よりも小さくなるまで逆転制御することを特徴としている。

請求項３記載の計量装置は、前記分離手段は、更に、前記被計量物２（２０）から所定値に達した前記計量後の被計量物２０を取り分けるためのカッター３０を備えることを特徴としている。

請求項４記載の計量装置は、前記Ｘ線発生源１１と前記Ｘ線センサ１２とは、前記Ｘ線センサ１２が前記Ｘ線発生源１１を基準として前記搬送方向Ｙの下流側に位置して対向配置されることを特徴としている。

請求項５記載の計量装置は、前記請求項１〜４記載の計量装置１は、互いに独立した複数の前記搬送手段３と、１つの前記Ｘ線発生源１１とを備えることを特徴としている。

本発明による計量装置によれば、Ｘ線センサを用いて不定形の塊状となって搬送されている被計量物の質量を計量し、且つ搬送手段を搬送制御することで所定量を取り分けることから、被計量物の計量と、計量後に所定量を取り分けることを一連の搬送動作の中で行うことができるようになり、高速処理が可能となる。例えば、従来は被計量物を所定量だけ取り分けるために６秒程度の処理時間が必要だったものが、この計量装置によれば１秒程度に短縮される。また、部品点数が少ないためコストも嵩まず、装置全体を簡素で小型に構成することができる。

また、例えば、被計量物が小麦粉などの粉体、又はコーヒー豆などの粒体である場合、Ｘ線センサによる計量値が所定値に達した時に搬送手段を停止させるだけで搬送中の被計量物から所定量だけ取り分けることができる。

その後、搬送手段を逆転させることで搬送手段に残された被計量物がＸ線照射位置まで戻り、この結果、次の計量を再びゼロから始めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１は本発明による計量装置の第１の実施の形態を示す概略的な斜視図、図２は同実施の形態における被計量物の質量を計量する原理を説明するための平面図、図３（ａ）〜（ｄ）は同実施の形態の分離手段による分離動作を示す側面図である。

この第１の実施の形態の計量装置は、例えば、小麦粉などの粉体、又はコーヒー豆などの粒体状の被計量物２を所定量ずつ取り分けるために計量する装置であり、図１に示すように、搬送手段３と、Ｘ線発生源１１と、Ｘ線センサ１２と、分離手段とを備え、粉体又は粒体状の被計量物２が塊状となって、後述する搬送手段３によって所定の搬送方向Ｙに一定の速度で搬送される。

図１に示すように、前述した搬送手段３には、搬送方向Ｙに並んで配置された２つのローラ４，４間に搬送ベルト５が掛け回されたコンベア（ベルトコンベア）が採用されている。ベルトコンベア３は、いずれかのローラ４が図示しない駆動モータによって回転されることで、搬送ベルト５を搬送方向Ｙに一定の速度で進行させる。また、搬送ベルト５は、被計量物２を搬送方向Ｙに搬送するための搬送面５ａを形成している。

Ｘ線発生源１１は、ベルトコンベア３の搬送終端部の上方に設置されている。このようなＸ線発生源１１は、図示しないが、一般的に金属製の箱内にＸ線を発生させるＸ線管が絶縁油に浸漬されており、Ｘ線を下方（所定のＸ線照射位置）に向けて照射させる。なお、このＸ線発生源１１から照射されるＸ線の態様は、ベルトコンベア３の搬送方向Ｙと直交する面状となり、その面は下向きに広がる略三角形状をなしている。

Ｘ線センサ１２は、複数（２００個程度）の検出素子１３がベルトコンベア３の搬送方向Ｙと直交する方向に直線状に配列されて形成されている（図２参照）。Ｘ線センサ１２は、Ｘ線発生源１１と対向配置されるとともに、本実施の形態では、ベルトコンベア３の搬送面５ａの下方に設置されている。また、各検出素子１３は、図示しないが、フォトダイオードと、フォトダイオード上に配設されているシンチレータとから構成されている。このＸ線センサ１２は、更に、各検出素子１３からの出力信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換を行うアナログ処理器と、アナログ処理器からの出力信号に基づいて後述する計量演算を行うマイクロコンピュータ（共に不図示）とを備えている。

なお、図示しないが、Ｘ線発生源１１と、Ｘ線センサ１２とを含むＸ線照射位置は、Ｘ線の漏洩を防ぐために遮蔽されている。

上述したようなＸ線発生源１１と、Ｘ線センサ１２とは、ベルトコンベア３の搬送面５ａ上を搬送されている被計量物２が搬送終端部のＸ線照射位置に位置すると、被計量物２に対してＸ線発生源１１からＸ線が照射され、被計量物２を透過したＸ線はＸ線センサ１２のシンチレータで光に変換され、そして、シンチレータで変換された光はフォトダイオードで受光され、更に電気信号に変換されて出力される。

図２に示すように、例えば、搬送面５ａ上を搬送されている被計量物２がＸ線センサ１２の上にある場合、Ｘ線センサ１２の両端の検出素子１３ａ，１３ｃの上には被計量物２は存在しないためＸ線透過量は大きく、中央付近の検出素子１３ｂの上には被計量物２が存在するためＸ線透過量は小さい。このとき、検出素子１３ａ，１３ｃのＸ線検出量は大きく、これに対応するアナログ処理器からの出力は大きい。また、検出素子１３ｂによるＸ線検出量は小さく、これに対応するアナログ処理器からの出力は小さい。したがって、被計量物２として判別するＸ線透過量の最大値を閾値として設定し、この閾値よりもＸ線検出量が小さいときに被計量物２が存在することになる。

また、図２において、検出素子１３ａはＸ線透過量が閾値より大きく、検出素子１３ｂはＸ線透過量が閾値より小さく、さらに、検出素子１３ｃはＸ線透過量が閾値より大きい。この結果、Ｘ線センサ１２の各検出素子１３ａ〜１３ｃの出力により、図中の被計量物２の存在箇所を認識することができる。

以上説明したように、ベルトコンベア３によって一定の速度で搬送されている被計量物２に、連続的にＸ線センサ１２の各検出素子１３ａ〜１３ｃに対応したアナログ処理器からの出力信号をマイクロコンピュータで処理することで、被計量物２の搬送方向Ｙ及び搬送方向Ｙと直交する方向における連続的な検出素子１３ごとの出力信号が得られる。そして、これらの出力信号は、後述する分離手段に設けられた図示しない制御部に送信され、制御部において前記閾値と比較され、被計量物２の形状情報が得られる。さらに、制御部では、これらの値から演算により被計量物２の径や面積などの外観情報が得られ、また、被計量物２の質量をも得ることができる。

次に、Ｘ線透過量に基づいて被計量物２の質量を計量する方法例について説明する。
一般に、Ｘ線透過量はＸ線透過した物体の質量に依存している。ベルトコンベア３の搬送面５ａ上において、被計量物２が存在しないときのＸ線透過量をＩ₀ 、被計量物２が存在するときのＸ線透過量をＩ、質量をＭとすると下記式（１）が成立する。
Ｉ＝Ｉ₀ ｅｘｐ（−ＣＭ）…（１）
（∵Ｃは透過定数）

したがって、質量Ｍは下記式（２）によって得られる。
Ｍ＝（１／Ｃ）ｌｏｇ（Ｉ₀ ／Ｉ）…（２）

この結果、上述した外観情報の検出において、被計量物２の位置に対応する全部の出力信号のうち閾値より小さい出力信号からそれぞれの積分値によって被計量物２のＸ線透過量が得られ、さらに、Ｘ線の減衰量（Ｉ₀ ／Ｉ）より被計量物２の質量Ｍが得られる。

また、前述した分離手段は、前記制御部を備えるとともに、前記ベルトコンベア３の搬送制御によって構成されている。以下、図３を参照して本実施の形態における分離手段としてのベルトコンベア３による分離動作を説明する。

図３（ａ）に示すように、ベルトコンベア３は、不定形の塊状となった被計量物２を搬送方向Ｙに一定の速度で搬送している。このとき、被計量物２はＸ線照射位置を順次通過する。また、Ｘ線照射位置では、Ｘ線センサ１２による被計量物２の質量計量が連続的に行われる（ダイナミック計量）。

次に、図３（ｂ）に示すように、ベルトコンベア３は、被計量物２をそのまま搬送方向Ｙに搬送し、Ｘ線照射位置でＸ線センサ１２による計量を終えた被計量物２をコンベア３の搬送終端部から順次落下させる。このとき、被計量物２の落下地点には、例えば収容容器などが設置され、落下してきた被計量物２を収容する。その後、ベルトコンベア３は、Ｘ線センサ１２による計量値が所定値に達したところで停止制御される。

次に、図３（ｃ）に示すように、ベルトコンベア３は、所定量の被計量物２が搬送終端部から落下すると、逆転制御される。これにより、ベルトコンベア３の搬送面５ａが搬送方向Ｙと逆方向に所定量（時間又は距離）だけ移動する。

そして、図３（ｄ）に示すように、ベルトコンベア３は、再び搬送方向Ｙに向けて搬送面５ａ上に残された被計量物２の搬送を始める。
なお、上述したようなベルトコンベア３の搬送動作を連続して行うことにより、被計量物２から所定量ずつを取り分けることができる。

この第１の実施の形態によれば、Ｘ線センサ１２を用いて、不定形の塊状となって搬送されている粉体又は粒体状の被計量物２の質量を計量し、且つベルトコンベア３を停止制御することで所定量を取り分けることから、被計量物２の計量と、計量後に所定量を取り分けることを一連の搬送動作の中で行うことができるようになり、高速処理が可能となる。

また、所定量を取り分けると、ベルトコンベア３を逆転させて搬送面５ａ上に残された被計量物２の分離端部がＸ線照射位置の手前まで戻る。この結果、次の計量を再びゼロから始めることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図４は本発明による計量装置の第２の実施の形態を示す概略的な斜視図、図２（ａ）〜（ｄ）は同実施の形態の分離手段による分離動作を示す側面図である。
なお、以下で説明する第２の実施の形態において、上述した第１の実施の形態と同等あるいは同一箇所には同一の符号を付し、その説明を省略する。

この第２の実施の形態の計量装置は、例えば、チーズなどの固形塊状の被計量物２（２０）を所定量ずつ取り分けるために計量する装置である。

分離手段は、第１の実施の形態で説明したベルトコンベア３の搬送制御に加えて、カッター３０（図４参照）を備えている。以下、図５を参照して分離手段による分離動作を説明する。

図５（ａ）に示すように、ベルトコンベア３は、搬送方向Ｙに長い不定形の塊状となった被計量物２０を搬送方向Ｙに一定の速度で搬送している。このとき、被計量物２０はＸ線照射位置を順次通過する。また、Ｘ線照射位置では、Ｘ線センサ１２による被計量物２０の質量計量が連続的に行われる（ダイナミック計量）。

次に、図５（ｂ）に示すように、ベルトコンベア３は、被計量物２０をそのまま搬送方向Ｙに搬送し、Ｘ線照射位置でＸ線センサ１２による計量を終えた被計量物２の計量値が所定値に達したところで停止制御されるとともに、カッター３０により切り分けられる。なお、切り分けられた被計量物の落下地点には、例えば収容容器などが設置されている。

次に、図５（ｃ）に示すように、ベルトコンベア３は、所定量の被計量物２０が搬送終端部から落下すると、逆転制御される。これにより、ベルトコンベア３の搬送面５ａが搬送方向Ｙと逆方向に所定量（時間又は距離）だけ移動する。

そして、図３（ｄ）に示すように、ベルトコンベア３は、再び搬送方向Ｙに向けて搬送面５ａ上に残された被計量物２０の搬送を始める。
なお、上述したようなベルトコンベア３の搬送動作、及びカッター３０による切り分けを連続して行うことにより、被計量物２０の塊の中から所定量ずつを取り分けることができる。

この第２の実施の形態によれば、Ｘ線センサ１２を用いて、搬送方向Ｙに長い不定形の塊状となって搬送されている被計量物２０の質量を計量し、且つベルトコンベア３を停止制御すると同時にカッター３０で切り分けることで所定量を取り分けることから、上述した第１の実施の形態と同様に、被計量物２０の計量と、計量後に所定量を取り分けることを一連の搬送動作の中で行うことができるようになり、高速処理が可能となる。

また、所定量を取り分けると、ベルトコンベア３を逆転させて搬送面５ａ上に残された被計量物２０の分離端部がＸ線照射位置の手前まで戻る。この結果、次の計量を再びゼロから始めることができる。

なお、図６に示すように、本発明の計量装置１（ベルトコンベア３）を搬送方向Ｙと直交する方向に複数台並べて使用することで、更に高速化を図ることができる。このとき、Ｘ線発生源１１は１つだけあればよく、互いに独立して動く全部のベルトコンベア３に搬送されている被計量物２に対して過不足なくＸ線を照射することができ、コストの削減にもなる。

また、図７に示すように、Ｘ線センサ１２が、Ｘ線発生源１１を基準として搬送方向Ｙにおける下流側に設けられてもよい。この結果、Ｘ線発生源１１と、Ｘ線センサ１２とは斜めに対向配置されるようになり、Ｘ線発生源１１から照射されるＸ線は垂直よりやや搬送方向Ｙに傾斜する。これにより、図示のように被計量物２の分離端部の傾斜面に沿ってＸ線照射することが可能となり、上述したようにベルトコンベア３を逆転制御しなくても、次の計量をゼロから始めることができるようになる。

本発明による計量装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。 同実施の形態における被計量物を計量する原理を説明するための平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は同実施の形態の分離手段による分離動作を示す側面図である。 本発明による計量装置の第２の実施の形態を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は同実施の形態の分離手段による分離動作を示す側面図である。 他の実施の形態を示す斜視図である。 他の実施の形態を示す一部側面図である。 従来の計量装置を示す斜視図である。 従来の計量装置を示す側面図である。

符号の説明

１…計量装置
２…被計量物
３…搬送手段としてのベルトコンベア
１１…Ｘ線発生源
１２…Ｘ線センサ
３０…カッター
Ｙ…搬送方向

Claims (5)

1. 不定形の塊状となった被計量物（２）を搬送方向（Ｙ）に一定の速度で搬送する搬送手段（３）と、
   前記搬送手段により搬送されている前記被計量物に対して所定のＸ線照射位置でＸ線を照射するＸ線発生源（１１）と、
   前記Ｘ線発生源と対向配置され、前記Ｘ線発生源から照射され前記被計量物を透過したＸ線を検出するＸ線センサ（１２）と、
   前記Ｘ線センサによって検出されたＸ線透過量に基づいて前記被計量物の質量を連続的に計量し、該計量値が所定値に達したところで前記搬送手段を停止制御して前記計量後の被計量物を前記搬送手段の搬送終端部から落下させ、前記被計量物から計量後の被計量物を取り分けた後に前記搬送手段を逆転制御して該搬送手段上に残された前記被計量物の分離端部を前記Ｘ線照射位置まで戻す分離手段と、
   を具備することを特徴とする計量装置。
2. 前記分離手段は、前記Ｘ線センサ（１２）により検出された前記Ｘ線透過量と所定の閾値とを比較し、前記透過量が前記閾値よりも小さくなるまで逆転制御することを特徴とする請求項１記載の計量装置。
3. 前記分離手段は、更に、前記被計量物（２）から所定値に達した前記計量後の被計量物を取り分けるためのカッター（３０）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の計量装置。
4. 前記Ｘ線発生源（１１）と前記Ｘ線センサ（１２）とは、前記Ｘ線センサが前記Ｘ線発生源を基準として前記搬送方向（Ｙ）の下流側に位置して対向配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の計量装置。
5. 前記請求項１〜４記載の計量装置（１）は、互いに独立した複数の前記搬送手段（３）と、１つの前記Ｘ線発生源（１１）とを備えることを特徴とする計量装置。

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