JP5844090B2 - 振動搬送装置およびそれを用いた組合せ秤 - Google Patents

Description

本発明は、マグネットコイルの吸引力とばねの復元力とによる振動を利用して、物品を搬送する振動搬送装置およびそれを用いた組合せ秤に関する。

一般に、組合せ秤は、円錐形状の分散フィーダと、前記分散フィーダの周囲に放射状に設けられた複数の直進フィーダとを具備し、この直進フィーダによって、分散フィーダから供給される、計量すべき物品である被計量物を下方の供給ホッパに供給し、更に、供給ホッパから計量ホッパへ供給するようにしている。直進フィーダは、振動搬送装置によって構成され、被計量物が載荷されるトラフを振動させることによって被計量物を搬送して供給ホッパへ供給する（例えば、特許文献１参照）。

かかる組合せ秤においては、直進フィーダによって被計量物が供給ホッパへ供給され、更に、計量ホッパへ供給されて計量され、この計量値に基づいて組合せ演算を行うことによって、計量値を組合せた組合せ重量が、目標組合せ重量と一致するか最も近い計量ホッパの組合せを選択し、この選択された計量ホッパから被計量物を排出する。この排出された被計量物は、集合シュートを介して例えば包装機に投入されて包装される。

上記のような組合せ秤においては、直進フィーダの振動の振幅や振動時間を制御することによって、供給ホッパへ搬送する被計量物の搬送量を制御している。

図７は、直進フィーダのトラフを振動させるための振動装置の従来例の回路構成図である。

直進フィーダのトラフを振動させる振動装置は、電源装置１と、マグネットコイル駆動部２₁とを有する。電源装置１に対して、マグネットコイル駆動部２₁は、駆動電源線３とコモン電源線５で接続される。電源装置１は、電圧制御部１ｂを有し、この電圧制御部１ｂから駆動電源線３にマグネットコイル駆動電圧を出力する。

マグネットコイル駆動部２₁は、駆動電源線３とコモン電源線５との間に、第１スイッチング素子ＳＷ１、マグネットコイルＬ１、第２スイッチング素子ＳＷ２を直列に接続してなる駆動電圧経路と、第２ダイオードＤ２、マグネットコイルＬ１、第１ダイオードＤ１を直列に接続してなる逆起電力経路とを有する。

動作を説明すると、電源装置１の電圧制御部１ｂから駆動電源線３を介してマグネットコイル駆動部２₁に一定の大きさの駆動電圧を出力する。マグネットコイル駆動部２₁では、両スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を同時にオンして駆動電圧経路Ｐ３を形成し、駆動電源線３から入力される駆動電圧を、マグネットコイルＬ１に印加する。これにより、トラフが取付けられる被振動体がマグネットコイルＬ１に吸引される。

次に、マグネットコイルＬ１への被振動体の吸引を解除してバネで復帰させるため、両スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を同時にオフしてマグネットコイルＬ１への駆動電圧の印加を遮断する。これにより被振動体は、バネの復元力で復帰する。この場合、駆動電圧が一定であると、被振動体の振動も一定となる。

こうしてマグネットコイルＬ１の磁力の吸引と、バネの復元力による復帰で被振動体は振動し、この振動は直進フィーダのトラフに伝達されて被計量物が搬送される。

この振動装置では、マグネットコイルＬ１への被振動体の吸引を解除させるべく、駆動電圧を立ち下がらせると、マグネットコイルＬ１に逆起電力が発生するが、従来では、この逆起電力を、逆起電力経路Ｐ４から駆動電源線３を経由させ、電源装置１の電圧制御部１ｂに戻していた。

特開２００６−２０１０９９号公報

組合せ秤では、複数の直進フィーダを振動させる必要があるので、複数の各マグネットコイル駆動部２₁，２₂…２ｎは、例えば、図８に示すように、駆動電源線３を介して、電源装置１に共通に接続することになる。このため、各マグネットコイル駆動部２₁，２₂…２ｎそれぞれのマグネットコイルＬ１に発生する逆起電力は、駆動電源線３に共通に印加されることになる。

各直進フィーダは、個別に駆動されるので、各マグネットコイル駆動部２₁，２₂…２ｎのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のオンオフタイミングが一致せず、このため、或るマグネットコイル駆動部２₁のマグネットコイルＬ１に発生した逆起電力Ｖ１が、他のマグネットコイル駆動部２₂…２ｎのマグネットコイルＬ１の駆動電圧に印加され、該他のマグネットコイル駆動部２₂…２ｎの駆動電圧が変化してしまう。このため、マグネットコイルＬ１の磁力で振動する被振動体の振動振幅が安定しなくなり、直進フィーダにおける被計量物の搬送量に影響を及ぼすという課題がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、逆起電力に影響されず、安定した振動によって物品を搬送できる振動搬送装置およびそれを用いた組合せ秤を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明では、次のように構成している。

(１) 本発明の振動搬送装置は、電源装置と、内部にマグネットコイルをそれぞれ備える複数のマグネットコイル駆動部と、を有し、前記電源装置は、前記マグネットコイルの一端側に駆動電圧を印加する電圧制御部と、前記駆動電圧の印加の遮断時に前記マグネットコイルの他端側に発生する逆起電力を回生する電力回生部と、を有し、前記複数のマグネットコイル駆動部は、それぞれの前記マグネットコイルの前記一端側に、前記電源装置内の前記電圧制御部からの同一の駆動電源線を介して前記駆動電圧が印加される構成を備える一方、それぞれの前記マグネットコイルの前記一端側に対する前記駆動電圧の印加の遮断に伴い、それぞれの前記マグネットコイルの前記他端側に発生する前記逆起電力が前記駆動電源線とはそれぞれ別の配線である逆起電力線を介して前記電源装置内の前記電力回生部に導入されるようにしたことを特徴とする。

本発明によると、マグネットコイルに発生した逆起電力は、駆動電源線とは別の配線である逆起電力線を介して電源装置に戻されるので、或るマグネットコイル駆動部で発生した逆起電力によって、他のマグネットコイル駆動部における駆動電圧が影響されてしまうことがなくなり、一定の駆動電圧でマグネットコイルを駆動することができる。これによって、マグネットコイルに吸引されて振動する被振動体の振動の振幅を安定化させて、物品の搬送量を安定化することができる。

(２) 本発明の振動搬送装置の好ましい実施態様では、前記各マグネットコイル駆動部は、前記電源装置内の前記電圧制御部からの前記駆動電源線に、第１スイッチング素子と、前記マグネットコイルと、第２スイッチング素子とをこの順で直列に接続してなる第１経路を備えると共に、前記第１経路内の前記両スイッチング素子のオンオフにより前記駆動電源線を介して前記マグネットコイルの前記一端側に対する前記駆動電圧の印加とその遮断が制御されるようになっている。

この実施態様によると、前記第１，第２スイッチング素子のオンオフを制御することで前記マグネットコイルに対する駆動電圧の印加とその遮断とを制御することができる。

(３) 本発明の振動搬送装置の他の実施態様では、前記各マグネットコイル駆動部は、前記電源装置内の前記電力回生部への前記逆起電力線に第１ダイオードのカソードが接続され、該第１ダイオードのアノードが前記マグネットコイルの一端側に接続され、該マグネットコイルの他端側が第２ダイオードのカソードに接続されてなる第２経路を備えると共に、前記第２経路は、前記マグネットコイルに前記逆起電力が発生した際に、前記両ダイオードが導通することで、前記発生した前記逆起電力を、前記逆起電力線を介して前記電源装置内の前記電力回生部に導入する経路を形成するようになっている。

この実施態様によると、マグネットコイルに発生した逆起電力を、駆動電源線以外の配線である逆起電力線を介して電源装置に導入することができる。

（４）本発明の組合せ秤は、被計量物を周縁部方向へ分散させる分散フィーダと、該分散フィーダの周囲に放射状に設けられて、分散フィーダからの被計量物をそれぞれ搬送する複数の直進フィーダと、各直進フィーダに対応して設けられて、各直進フィーダからの被計量物をそれぞれ保持して下方へ排出する複数の供給ホッパと、各供給ホッパに対応して設けられると共に、各供給ホッパから供給される被計量物をそれぞれ保持し、該保持した被計量物を計量する複数の計量ホッパとを備える組合せ秤において、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の振動搬送装置を備え、前記複数の各直進フィーダは、前記振動搬送装置の各マグネット駆動部によって駆動される。

本発明の組合せ秤によると、各直進フィーダのマグネットコイルに発生した逆起電力は、駆動電源線とは別の逆起電力線を介して電源装置に戻されるので、或る直進フィーダのマグネットコイル駆動部で発生した逆起電力に、他の直進フィーダのマグネットコイル駆動部における駆動電圧が影響されなくなり、一定の駆動電圧で直進フィーダのマグネットコイルを駆動することができる。これによって、マグネットコイルに吸引されて振動する被振動体の振動の振幅が安定する、すなわち、直進フィーダのトラフの振動の振幅が安定し、被計量物の搬送量が安定することになる。

本発明によると、マグネットコイルに発生した逆起電力は、駆動電源線とは別の逆起電力線を介して電源装置に戻されるので、或るマグネットコイル駆動部で発生した逆起電力に、他のマグネットコイル駆動部における駆動電圧が影響されなくなり、一定の駆動電圧でマグネットコイルを駆動することができる。これによって、マグネットコイルに吸引されて振動する被振動体の振動の振幅が安定し、物品の搬送量が安定する。

図１は本発明の一実施形態に係る組合せ秤の概略構成を示す模式図である。 図２は図１の直進フィーダの構成を示す図である。 図３は図１の直進フィーダの振動搬送装置の要部の回路構成図である。 図４は図３の駆動パルスおよび印加電圧を示す図である。 図５は駆動電圧印加時の状態を示す図３に対応する図である。 図６は逆起電力発生時の状態を示す図３に対応する図である。 図７は従来例の一部の構成を示す図である。 図８は従来例の構成を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態の組合せ秤の概略構成を示す模式図である。この実施形態の組合せ秤は、その装置上部の中央に、供給装置１０から供給される被計量物１１を振動によって放射状に分散させる円錐形のトップコーン１２及びトップコーン１２を振動させる振動装置１３からなる分散フィーダ１４が設けられている。

供給装置１０は、図示しないベルトコンベアから供給される被計量物１１を振動によって搬送してトップコーン１２の中央部へ供給する。トップコーン１２では、供給装置１０からその中央部に供給される被計量物１１を振動によってその周縁部方向へ搬送する。トップコーン１２の周辺には、トップコーン１２から送られてきた被計量物１１を複数の各供給ホッパ１５に搬送する振動搬送装置としての複数の直進フィーダ１６が放射状に設けられている。各直線フィーダ１６は、被計量物１１が載荷されるトラフ１７及びトラフ１７をそれぞれ振動させる振動装置１８からなる。

トラフ１７の周縁部下方には、複数の供給ホッパ１５、計量ホッパ１９がそれぞれ対応して設けられ、円周状に配置されている。

供給ホッパ１５及び計量ホッパ１９の下部には、開閉可能な排出用のゲート２０及びゲート２１がそれぞれ設けられている。

供給ホッパ１５は、トラフ１７によって搬送される被計量物１１を受け取り、その下方に配置された計量ホッパ１９が空になると排出用のゲート２０を開いて計量ホッパ１９へ被計量物１１を投入する。また、各計量ホッパ１９には、計量ホッパ１９内の被計量物１１の重量を計測するロードセル等の重量センサ２２が取り付けられ、各重量センサ２２による計量値は制御装置２３へ出力される。

制御装置２３による組合せ演算によって複数の計量ホッパ１９の中から被計量物１１を排出すべき計量ホッパ１９の組合せが求められ、図示しない包装機から排出要求信号の入力があると、その組合せに該当する計量ホッパ１９から被計量物１１が集合シュート２４へ排出され、更にその下方の排出シュート２５を介して包装機（図示せず）へと排出される。

トップコーン１２の上方には、被計量物１１の量を検出する、例えば超音波式のレベル検出器２６が設けられている。このレベル検出器２６によって、トップコーン１２上の被計量物の層厚が検出され、その検出出力が制御装置２３に与えられる。制御装置２３では、レベル検出器２６によって検出されるトップコーン１２上の被計量物１１の層厚に基づいて、トップコーン１２上の被計量物１１を一定量に保つように、供給装置１０を制御する。

操作設定表示器２７は、例えばタッチパネル等を用いて構成され、組合せ秤の操作およびその動作パラメータの設定等を行うと共に、運転速度、組合せ計量値等を画面に表示する。

制御装置２３では、供給装置１０の動作制御および組合せ秤の全体の動作制御を行うと共に、組合せ演算を行う。組合せ演算では、複数の計量ホッパ１９の中から、被計量物１１の計量値の合計である組合せ重量が組合せ目標重量に対して許容範囲となる計量ホッパ１９の組合せが１つ選択され、この選択された計量ホッパ１９から被計量物１１を排出し、上述のように集合シュート２４及び排出シュート２５を介して包装機に投入して包装される。

図２は、図１の直進フィーダ１６を示す図である。

この直進フィーダ１６は、被計量物１１が載荷されるトラフ１７と、このトラフ１７を振動させることで被計量物１１を搬送する振動装置１８とを備えている。

振動装置１８は、架台２８に複数の防振用の弾性体２９を介して取り付けられたベース３０を備えており、このベース３０には、板ばねからなる弾性部材３１ａ、３１ｂを介して揺動可能に振動部材３２が取り付けられており、この振動部材３２には、可動鉄心３４が取付けられている。ベース３０には、可動鉄心３４と間隔を空けて対向するように電磁石３３が取付けられている。

電磁石３３への電圧の印加およびその解除によって、弾性部材３１ａ，３１ｂを介して振動板３２を振動させることにより、トラフ１７に載せられた被計量物が、トラフ１７の基端（図２の右）側からトラフ１７の先端（図２の左）側へ矢符Ａで示されるように搬送され、先端から排出される。

図３は、この実施形態の振動搬送装置の回路構成を示す図である。同図を参照して、この実施形態の振動搬送装置は、電源装置１と、複数の各直進フィーダ１６のマグネットコイル駆動部２₁，２₂，…，２ｎとを有する。電源装置１は、複数の直進フィーダ１６に電源を供給するものであり、各マグネットコイル駆動部２₁，２₂，…，２ｎが、各直進フィーダ１６の振動装置１８にそれぞれ対応する。

各マグネットコイル駆動部２₁，２₂，…，２ｎは、電源装置１に対して、駆動電源線３、逆起電力線４、およびコモン電源線５を介して接続される。

電源装置１は、主要な構成として、電力回生部１ａと、電圧制御部１ｂとを備える。電力回生部１ａは、電源電圧を入力する。電力回生部１ａには、逆起電力線４が接続され、この逆起電力線４を介してマグネットコイル駆動部２₁，２₂，…，２ｎから逆起電力が入力される。電圧制御部１ｂは、電力回生部１ａから電圧が供給され、駆動電源線４を介して駆動電圧をマグネットコイル駆動部２₁，２₂，…，２ｎに供給する。

マグネットコイル駆動部２₁，２₂，…，２ｎは、いずれも同じ構成であり、代表してマグネットコイル駆動部２₁の構成を説明すると、このマグネットコイル駆動部２₁は、例えばＦＥＴからなる第１、第２スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２と、上述の図２の電磁石３３に対応するマグネットコイルＬ１と、第１、第２ダイオードＤ１，Ｄ２とを備える。

第１スイッチング素子ＳＷ１、マグネットコイルＬ１、第２スイッチング素子ＳＷ２は、駆動電源線３とコモン電源線５との間で、この順で直列に接続されて、後述のマグネットコイルＬ１への駆動電圧経路を構成する。

第２ダイオードＤ２、マグネットコイルＬ１、第１ダイオードＤ１は、コモン電源線５と逆起電力線４との間で、この順で直列に接続されて、後述のマグネットコイルＬ１で発生した逆起電力を逆起電力線４へ導入する逆起電力経路を構成する。

スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、図４（ａ）で示す駆動信号Ｓ１に同期してオンオフする。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が同時にオンすると、図４（ｂ）に示す駆動電圧Ｖ０がマグネットコイルＬ１にパルス状に印加される。スイッチＳＷ１，ＳＷ２が同時にオフすると、マグネットコイルＬ１の駆動電圧Ｖ０が遮断されて立ち下がる。駆動電圧Ｖ０が立ち下がると、マグネットコイルの性質により、マグネットコイルＬ１には、駆動電圧Ｖ０とは逆極性の逆起電力Ｖ１が発生する。

次に、図５、図６を参照して動作を説明する。なお、各マグネットコイル駆動部２₁，２₂，…，２ｎは同一構成であるので、マグネットコイル駆動部２の動作を中心にして説明する。

図５に示すように、マグネットコイル駆動部２₁において、駆動信号Ｓ１により第１、第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２が共にオンすると、電源装置１から駆動電源線３を介して、第１スイッチング素子ＳＷ１→マグネットコイルＬ１→第２スイッチング素子ＳＷ２の第１経路としての駆動電圧経路Ｐ１で駆動電圧がパルス状にマグネットコイルＬ１に印加される。

これにより、マグネットコイルＬ１には駆動電圧Ｖ０が印加され、この印加に対応して電流が流れて、マグネットコイルＬ１に磁力が発生して、被振動体が吸引される。

次に、図６に示すように、駆動信号Ｓ１により、第１、第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフにされると、駆動電圧Ｖ０の印加が遮断され、駆動電圧Ｖ０が立下るので、マグネットコイルＬ１には、逆起電力Ｖ１が発生する。この逆起電力Ｖ１が発生すると、第１、第２ダイオードＤ１，Ｄ２が導通するので、マグネットコイル駆動部２内には、第２経路として逆起電力経路Ｐ２が形成され、この逆起電力Ｖ１は、逆起電力経路Ｐ２から逆起電力線４を通って、電源装置１の電力回生部１ａに入力される。電力回生部１ａに入力された逆起電力Ｖ１は、ここで回生処理される。この回生処理の詳細な説明は略するが、逆起電力を、電源装置１の電力回生部１ａに戻して回生して電力を有効利用することができる。

このように実施形態では、マグネットコイルＬ１に発生した逆起電力Ｖ１は、従来のように駆動電源線３に戻すのではなく、この駆動電源線３とは別の配線である逆起電力線を介して電力回生部１ａに戻すようにしたので、例えば任意の直進フィーダ１６のマグネットコイル駆動部２₁で発生した逆起電力Ｖ１により、他の直進フィーダ１６のマグネットコイル駆動部２₂，…，２ｎにおける駆動電圧Ｖ０が影響されるようなことがなくなり、一定の駆動電圧Ｖ０で各マグネットコイル駆動部２₂，…，２ｎそれぞれのマグネットコイルＬ１を駆動することができる。これにより、各マグネットコイル駆動部２₁，…，２ｎでのマグネットコイルＬ１の磁力の大きさが一定化し、これに吸引されて振動する被振動体の振動の振幅、すなわち、トラフ１７の振動の振幅が安定し、被計量物１１の搬送量を安定化させることができる。

また、この実施形態では、複数の直進フィーダ１６を１台の電源装置１によって駆動するので、直進フィーダ１６毎に電源装置を設ける構成に比べて、コストを低減することができる。

なお、実施形態では、各マグネットコイル駆動部２₂，…，２ｎのマグネットコイルＬ１に発生した逆起電力は、駆動電源線３とは別の配線である逆起電力線４を介して、電源装置１の電力回生部１ａに戻していたが、この逆起電力を電力回生しない場合には、前記逆起電力は、電源装置１内における電力回生部１ａ以外の回路部に逆起電力線を介して戻すようにしてもよい。

１ 電源装置
２₁，２₂，…２ｎ マグネットコイル駆動部
３ 駆動電源線
４ 逆起電力線
１４ 分散フィーダ
１５ 供給ホッパ
１６ 直進フィーダ
１７ トラフ
１８ 振動搬送装置

Claims (4)

1. 電源装置と、
   内部にマグネットコイルをそれぞれ備える複数のマグネットコイル駆動部と、
   を有し、
   前記電源装置は、前記マグネットコイルの一端側に駆動電圧を印加する電圧制御部と、前記駆動電圧の印加の遮断時に前記マグネットコイルの他端側に発生する逆起電力を回生する電力回生部と、を有し、
   前記複数のマグネットコイル駆動部は、それぞれの前記マグネットコイルの前記一端側に、前記電源装置内の前記電圧制御部からの同一の駆動電源線を介して前記駆動電圧が印加される構成を備える一方、それぞれの前記マグネットコイルの前記一端側に対する前記駆動電圧の印加の遮断に伴い、それぞれの前記マグネットコイルの前記他端側に発生する前記逆起電力が前記駆動電源線とはそれぞれ別の配線である逆起電力線を介して前記電源装置内の前記電力回生部に導入される、ことを特徴とする振動搬送装置。
2. 前記各マグネットコイル駆動部は、前記電源装置内の前記電圧制御部からの前記駆動電源線に、第１スイッチング素子と、前記マグネットコイルと、第２スイッチング素子とをこの順で直列に接続してなる第１経路を備えると共に、前記第１経路内の前記両スイッチング素子のオンオフにより前記駆動電源線を介して前記マグネットコイルの前記一端側に対する前記駆動電圧の印加とその遮断が制御されるようになっている、
   請求項１に記載の振動搬送装置。
3. 前記各マグネットコイル駆動部は、前記電源装置内の前記電力回生部への前記逆起電力線に第１ダイオードのカソードが接続され、該第１ダイオードのアノードが前記マグネットコイルの一端側に接続され、該マグネットコイルの他端側が第２ダイオードのカソードに接続されてなる第２経路を備えると共に、前記第２経路は、前記マグネットコイルに前記逆起電力が発生した際に、前記両ダイオードが導通することで、前記発生した前記逆起電力を、前記逆起電力線を介して前記電源装置内の前記電力回生部に導入する経路を形成するようになっている、
   請求項１または２に記載の振動搬送装置。
4. 被計量物を周縁部方向へ分散させる分散フィーダと、該分散フィーダの周囲に放射状に設けられて、分散フィーダからの被計量物をそれぞれ搬送する複数の直進フィーダと、各直進フィーダに対応して設けられて、各直進フィーダからの被計量物をそれぞれ保持して下方へ排出する複数の供給ホッパと、各供給ホッパに対応して設けられると共に、各供給ホッパから供給される被計量物をそれぞれ保持し、該保持した被計量物を計量する複数の計量ホッパとを備える組合せ秤において、
   前記請求項１ないし３のいずれかに記載の振動搬送装置を備え、
   前記複数の各直進フィーダは、前記振動搬送装置の各マグネット駆動部によって駆動される、
   ことを特徴とする組合せ秤。

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