JP6521240B2 - 重量流量測定装置及び定量供給装置 - Google Patents

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Description

本発明は、連続する粉粒体等の物品を搬送コンベヤ上に供給し、搬送コンベヤによって搬送される物品の重量流量を測定する重量流量測定装置、及び、この重量流量測定装置を備えて、物品を連続的に定量供給する定量供給装置に関する。
粉粒体等の物品が連続的に繋がった状態で搬送コンベヤ上を搬送されるときに、物品の重量流量、すなわち、単位時間当たりに連続的に搬送される物品の流量を測定する装置として、例えば、特許文献1,2に示される装置がある。
特許文献1では、物品の搬送方向に沿う前後方向に長い搬送コンベヤの複数箇所をキャリヤローラで支持し、更にこれらのキャリヤローラには、搬送コンベヤを荷重センサで支持する計量用のキャリヤローラを設け、この計量用のキャリヤローラ付近の搬送コンベヤ上に存在する物品の重量を、搬送コンベヤと共に、荷重センサによって測定している。
特許文献2では、物品の搬送方向に沿う前後方向に長い搬送コンベヤの複数箇所を、支持用のキャリヤローラ及び計量台である担架部で支持し、担架部上の搬送コンベヤ上に存在する物品の重量を搬送コンベヤと共に測定している。
上記特許文献1,2のいずれも計量用のキャリヤローラや担架部を計量部とし、物品の搬送方向に沿う前後方向に長い搬送コンベヤを、計量部の前後、すなわち、物品の搬送方向の下流側である前方側、及び、物品の搬送方向の上流側である後方側にそれぞれ設けられた複数の支持用のキャリヤローラによって、長い距離に亘って複数箇所でそれぞれ支持している。
特開昭59−32935号公報 特開昭59−180438号公報
計量用のキャリヤローラや担架部といった計量部上を通過する搬送コンベヤが、物品の搬送方向に沿う前後方向に長い距離をなしているので、多量の物品が搬送コンベヤ上に載置されて搬送されることになる。
したがって、搬送コンベヤ上の物品の重量は大きく、重量分布もその時々で種々であるので、搬送コンベヤのベルトに作用する張力が大きく、張力の変動量も大きくなる。
このような搬送コンベヤのベルトの張力の変動は、計量部を通過する搬送コンベヤのベルト上の物品の重量を測定する際に、零点変動となり、重量測定値が変動する。
また、計量部とその前後に隣合う支持用のキャリヤローラとの間隔、すなわち、計量部とその前方側(物品の搬送方向の下流側)の支持用のキャリヤローラとの間隔、及び、計量部とその後方側(物品の搬送方向の上流側)の支持用キャリヤローラとの間隔が、それぞれ長いので、この間隔内に位置する搬送コンベヤのベルト上の物品は、搬送コンベヤのベルトによってのみ支持されることになり、物品の重量によって搬送コンベヤのベルトが鉛直下方へ撓むことによって下向きの張力が生じると共に、その張力が変動する。
このように従来例では、物品の搬送方向に沿う前後方向に長い距離に亘って物品を搬送コンベヤによって搬送するために、計量部で物品の重量を測定する場合に、計量部のキャリヤローラにおける搬送コンベヤの張力変動等による大きな零点変動が生じ、重量を精確に測定するのが困難である。
測定される重量が精確でなければ、重量流量、すなわち単位時間当たりに搬送される物品の流量を精確に測定することはできない。したがって、物品の重量流量を測定する重量流量測定装置の前段に、物品を供給する物品供給装置を設け、測定した重量流量に基づいて所定の重量流量になるように物品供給装置を制御する、すなわち、定量供給を行おうとしても精確な定量供給を行うのが困難である。
本発明は、上記のような点に鑑みて為されたものであって、搬送コンベヤによって搬送される物品の重量流量を測定する場合の零点変動を抑制して、物品の重量流量の測定精度を高めることを目的とし、更には、物品の定量供給の精度を高めることを目的とする。
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)本発明の重量流量測定装置は、物品を支持して搬送する無端走行体を有する搬送コンベヤを備え、前記搬送コンベヤによって連続的に搬送される前記物品の重量流量を測定する重量流量測定装置であって、
前記物品の搬送方向へ走行する前記無端走行体を支持する計量台と、該計量台の、前記搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ近接して配置されて、前記無端走行体が周回すると共に、前記無端走行体の走行方向を変更する上流側及び下流側の周回具と、前記搬送方向へ走行する前記無端走行体上に、前記物品を連続的に落下供給する物品供給手段と、前記計量台を支持する荷重センサと、前記荷重センサからの荷重信号と前記搬送コンベヤの搬送速度とに基づいて、前記搬送コンベヤによって搬送される前記物品の重量流量を算出する重量流量算出手段とを備え、前記物品を、前記上流側の周回具、前記計量台、及び、前記下流側の周回具に亘って前記搬送方向へ走行する前記無端走行体によって搬送するものであり、前記搬送コンベヤによって前記物品を所要期間搬送したときに、前記重量流量算出手段で算出される物品の重量流量に基づく積算重量と、前記所要期間に搬送された前記物品の重量の実測値とに基づいて、前記無端走行体上の前記物品の荷重を前記荷重センサによって検出できる前記無端走行体の長さである働長を算出する働長算出手段を備える。
本発明によれば、物品を支持して搬送するコンベヤベルト等の無端走行体は、物品の搬送方向の上流側(後方側)の周回具、計量台、及び、下流側(前方側)の周回具に亘って、前記搬送方向へ走行して物品を搬送し、上流側及び下流側の各周回具では、無端走行体の走行方向がそれぞれ変更されるので、物品は、上流側の周回具、計量台、及び、下流側の周回具の上を走行する無端走行体上だけに存在することになり、また、上流側及び下流側の各周回具は、計量台にそれぞれ近接して配置されるので、物体が、搬送コンベヤの無端走行体上に存在する距離は、比較的短い距離となる。
したがって、従来例のように、物品の搬送方向に沿って、計量台の上流側(後方側)と下流側(前方側)との長い距離に亘って物品を搬送コンベヤに支持して搬送する必要がなく、無端走行体に作用する張力を小さくして、その変動を低減することができ、重量流量の測定精度を高めることができる。
また、本発明によれば、物品を実際に所要期間に亘って搬送し、重量流量算出手段で算出される重量流量に基づく物品の積算重量と、実際に搬送された物品の重量の実測値とに基づいて、無端走行体上の物品の重量を荷重センサで検出できる無端走行体の長さである働長を算出するので、物品を実際に搬送したときの搬送コンベヤの無端搬送体の張力変動を考慮した適切な働長を算出することができる。
(5)本発明の定量供給装置は、本発明に係る重量流量測定装置を備え、前記物品供給手段は、前記物品が収容された貯留槽前記物品を、前記無端走行体上に供給するものであり、前記重量流量算出手段で算出される物品の重量流量が、設定される設定重量流量に一致するように、前記物品供給手段による物品の供給量を制御する重量流量制御手段を備える。
本発明によると、重量流量測定装置によって、物品の重量流量を精確に測定できるので、この測定される重量流量が、設定される設定重量流量に一致するように、重量流量制御手段によって制御することにより、高い精度で物品を定量供給することができる。
本発明によれば、物品を支持して搬送する無端走行体は、物品の搬送方向の上流側の周回具、計量台、及び、下流側の周回具に亘って、前記搬送方向へ走行して物品を搬送し、計量台に近接配置される上流側及び下流側の各周回具では、無端走行体の走行方向がそれぞれ変更されるので、物品は、上流側の周回具、計量台、及び、下流側の周回具の上を走行する無端走行体上だけに存在することになり、従来例のように、物品の搬送方向に沿って、計量台の上流側(後方側)と下流側(前方側)との長い距離に亘って物品を搬送コンベヤに支持して搬送する必要がなく、無端走行体に作用する張力を小さくして、その変動を低減することができ、重量流量の測定精度を高めることができる。
本発明の一実施形態に係る定量供給装置の概略構成図である。 図1の制御装置17の構成を示す図1に対応する図である。 図1の搬送コンベヤ8の働長を説明するための図である。 図1におけるフィードバック制御を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態の図1に対応する概略構成図である。 本発明の更に他の実施形態の図1に対応する概略構成図である。 図6の搬送コンベヤ25の働長を説明するための図である。 本発明の他の実施形態の図1に対応する概略構成図である。 本発明の更に他の実施形態の図1に対応する概略構成図である。 本発明の他の実施形態の図1に対応する概略構成図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の一実施形態に係る定量供給装置の概略構成図である。
この実施形態の定量供給装置55は、貯留槽1に収容された粉粒体等の物品16を、供給フィーダ5及び搬送コンベヤ8を介して連続的に定量供給するものである。この定量供給装置55は、本発明の一実施形態に係る重量流量測定装置を備えており、この重量流量測定装置によって後述のように測定される物品16の重量流量が、設定される設定重量流量に一致するように供給フィーダ5による物品16の供給量を制御するものである。
貯留槽1は、例えば、化学品、食品等の原料である粉粒体等の物品16を収容貯留するものであり、この貯留槽1は、貯留槽支持具2を介して基礎台に支持されている。この貯留槽1内の物品16の量は、上方に設置された光電センサ等からなるレベルセンサ4によって検出され、物品16の量が下限レベルになると、補給装置3が駆動されて、物品16が貯留槽1に補給され、物品16の量が上限レベルになると、補給装置3の駆動が停止されて物品16の補給を停止する。このレベルセンサ4の検出出力に基づく、補給装置3の駆動制御は、制御装置17によって行われる。
貯留槽1の底部には、物品供給手段としてのスクリュー式の供給フィーダ5が設けられている。この供給フィーダ5は、供給フィーダ駆動用モータ6によって駆動され、搬送コンベヤ8上に物品16を連続的に供給する。供給フィーダ駆動用モータ6は、制御装置17によって制御される。
供給フィーダ5の供給口12は、搬送コンベヤ8のベルト8a上に、非接触で、可及的に低い位置に設置されるのが好ましい。これによって、供給フィーダ5の供給口12から物品16を、搬送コンベヤ8のベルト8a上に落下供給する際の衝撃荷重を小さくすることができる。
搬送コンベヤ8は、供給される物品16を、矢符Dで示される物品の搬送方向(図1の左方向)へ搬送するものであり、無端走行体としてのベルト8aは、平ベルトである。搬送コンベヤ8のベルト8aは、搬送方向Dに沿って延びる計量台7を挟んで、搬送方向Dの上流側(後方側)及び下流側(前方側)にそれぞれ近接して配置された周回具としてのローラ状のプーリ14,15間を周回する。各プーリ14,15は、計量台7の前記搬送方向Dの上流側及び下流側に、計量台7との間隙を可及的に小さくして近接配置されるのが好ましい。
計量台7は、物品の搬送方向Dに所定の長さ延伸した上面が平面の台であって、搬送方向Dの両端部に、上記プーリ14,15が連結されている。
この計量台7は、そのフレーム部7aが、可動側支持具10を介してロードセル等からなる荷重センサ9の可動端に結合され、荷重センサ9の固定端は、固定側支持具11を介して基礎台に支持されている。荷重センサ9からの荷重信号は、制御装置17に与えられる。
搬送コンベヤ8を駆動する搬送コンベヤ駆動用モータ13も、各プーリ14,15が連結された計量台7と共に、荷重センサ9によって支持されている。搬送コンベヤ駆動用モータ13の駆動力は、計量台7の上流側のプーリ14に伝達される。この搬送コンベヤ駆動用モータ13は、制御装置17によって制御される。
搬送コンベヤ8の搬送速度Vは、供給フィーダ5の中で物品16が搬送される速度より速くすることによって、供給フィーダ5の供給口12付近で物品16が堆積しないようにすることが好ましい。
制御装置17は、搬送コンベヤ8上の物品16の重量流量の測定、補給装置3、供給フィーダ5及び搬送コンベヤ8の制御などを行う。この制御装置17は、計量台7上を走行する搬送コンベヤ8のベルト8a上の物品16の重量流量を測定し、測定した重量流量が、設定される設定重量流量に一致するように供給フィーダ5の駆動を制御して物品16を定量供給するものである。
この実施形態では、荷重センサ9によって、計量台7、搬送コンベヤ8、プーリ14,15、及び、搬送コンベヤ駆動用モータ13を支持してそれらの重量を一体として検出するので、計量台7のみを支持して重量を検出する場合に比べて、搬送コンベヤ8のベルト8aに発生する張力の変動等の影響を受けることなく、荷重を精確に検出することができる。
荷重センサ9からの荷重信号が与えられる制御装置17では、計量台7、搬送コンベヤ8、プーリ14,15、及び、搬送コンベヤ駆動用モータ13の重量が初期荷重として既知であるので、荷重センサ9からの荷重信号及び搬送コンベヤ8の搬送速度に基づいて、連続的に繋がった状態で搬送コンベヤ8によって搬送される物品16の重量を精確に測定することができる。
物品16は、搬送コンベヤ8のベルト8a上に、非接触で至近距離に設けられた供給フィーダ5の供給口12から供給され、プーリ14、計量台7及びプーリ15に亘って物品の搬送方向Dへ走行する搬送コンベヤ8のベルト8aによって搬送される。
このように物品16は、計量台7及びその両側のプーリ14,15に亘って物品の搬送方向Dへ走行する搬送コンベヤ8のベルト8a上にのみ存在するので、物品16が搬送コンベヤ8のベルト8a上に存在する距離は短く、従来例の搬送コンベヤのように、計量部及び物品の搬送方向に沿って長い距離に亘って物品を支持して搬送する必要がない。これによって、搬送コンベヤ8のベルト8aに作用する張力を小さくし、その変動を低減することができ、重量流量の測定精度を高めることができる。
また、物品16の重量を計量する計量部は、両端にプーリ14,15が連結された計量台7のみで構成されるので、装置構成がコンパクトになる。
図2は、制御装置17の主要構成を示す図1に対応する図である。
制御装置17は、荷重センサ9からのアナログ荷重信号を増幅する増幅器42と、増幅器42からのアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換するA/D変換器43と、A/D変換器43からのデジタル荷重信号に含まれる振動ノイズ等を減衰させるためのフィルタ処理を行なって物品の重量値及び重量流量等を演算すると共に、フィーダ用及びコンベヤ用の各モータコントローラ44,45を介して供給用フィーダ5及び搬送コンベヤ8の駆動を制御する演算制御部46と、各種の設定などのために操作される操作キーを有する操作設定部47と、重量流量等を表示する表示部48とを備えている。操作設定部47及び表示部48は、それらを一体化したタッチパネルで構成してもよい。
操作設定部47には、供給フィーダ5の駆動、停止、及び、供給速度設定スイッチが設けられると共に、搬送コンベヤ8の駆動、停止、及び、搬送速度設定スイッチが設けられる。速度の設定は、いずれも、数値キーと各速度設定スイッチによって行う。
操作設定部47には、供給フィーダ5から供給される物品16の重量流量を設定する重量流量値設定スイッチが設けられる。
また、搬送コンベヤ8上に物品16が存在しない状態で、表示部48による重量表示値が「0」でない場合などに零点調整を行うための零点調整スイッチが設けられている。更に、後述の零点調整時の操作スイッチとして、初期荷重記憶スイッチ、スパン係数記憶スイッチ、及び、基準重量設定操作スイッチが設けられる。
演算制御部46は、荷重センサ9からの荷重信号と搬送コンベヤ8の搬送速度とに基づいて、搬送コンベヤ8によって搬送される物品16の重量流量を算出する重量流量算出手段としての機能を有すると共に、後述のように、搬送コンベヤ8のベルト8a上の物品16の荷重を、荷重センサ9によって検出可能なベルト8aの長さである働長を算出する働長算出手段としての機能を有する。
更に、演算制御部46は、算出される物品16の重量流量が、設定される設定重量流量に一致するように、供給フィーダ5による物品16の供給量を制御する重量流量制御手段としての機能を有する。
ここで、標準仕様として制御装置17に備えられる零点調整機能について、説明する。
上記A/D変換器43は、例えば△t=5msec間隔で連続的にアナログ荷重信号をデジタル荷重信号に変換し、フィルタ演算もこの時間間隔以内に実施し、5msecの間隔でフィルタリングされた荷重信号Wadを得るようにする。
先ず、停止状態の搬送コンベヤ8のベルト8a上に物品16が存在しない状態で、初期荷重記憶スイッチを操作して、荷重センサ9に搬送コンベヤ8、搬送コンベヤ駆動用モータ13、プーリ14,15及び計量台7などの初期荷重Wiのみが加わった状態における荷重信号Wadを、初期荷重Wiとして演算制御部46内のメモリに記憶させる。
初期荷重Wiを記憶させると、計量台7上の重量表示値として、Wad−Wi=0を表示させる。
次に既知の重量Mを持つ基準物品(分銅など)を用いてスパン係数Kを定める。
スパン係数Kのデフォルト値であるK=1が演算制御部46に設定されている。
重量Mの値を数値キーで設定し、基準重量設定操作スイッチを操作して演算制御部46に記憶させる。
計量台7上の物品の重量をWnとすると、Wnは、
Wn=K・(Wad−Wi)
と表される。
重量値Mの基準物品を、停止状態の搬送コンベヤ8のベルト8a上に載置する。そのとき、
Wn=K・(Wad−Wi)=M
であるから、Wnの値がMになるようにK=M/(Wad−Wi)として、スパン係数Kを定める。
また、荷重センサ9などは運転中に零点変動するので、零点変動量の累積値Wzを記憶させるメモリを設け、
Wn=K・(Wad−Wi)−Wz
とする。
もし、搬送コンベヤ8上に物品16が存在しない状態で、表示部48に表示された重量表示値Wn≠0であるとき、すなわち零点が変動しているときには、零点調整スイッチを操作すると、
Wn+Wz→Wz
と演算されて零点変動量の累積値Wzが更新され、Wn=0にする。すなわち、零点調整が行われる。
次に、この実施形態の物品16の重量流量の測定について説明する。
ここで、重量流量とは、多くの場合は、物品が連続的に繋がった状態で、搬送コンベヤ上を単位時間当たりに搬送される物品の重量を意味する。
この実施形態では、搬送コンベヤ8によって搬送される物品16は、粉粒体であり、殆どの場合切れ目が無く連続的に繋がって計量台7上を搬送されるので、単位時間当たりの重量である重量流量として測定する。
物品16は、計量台7上を走行する搬送コンベヤ8のベルト8a上に帯状に連続して存在し、荷重センサ9に荷重を印加する物品16の搬送方向の長さ、すなわち、搬送コンベヤ8のベルト8a上の物品16の荷重を、荷重センサ9によって検出できるベルト8aの長さを働長Lp(m)と定義する。
働長Lp(m)の区間に物品16が存在し、検出された物品16の重量をW(g)とすると、物品16の単位長さ当たりの重量は、W/Lp(g/m)である。
この荷重印加状態で搬送コンベヤ8が、搬送速度V(m/sec)で走行しているとすると、重量流量Qは
Q=(W/Lp)・V (g/sec)
と求まる。
より好ましくは、働長上の荷重は、搬送される物品16の分布状態や、上記の構成によって張力変動が縮小されたとはいえ、搬送コンベヤ8のベルト8aの搬送に伴う振動的な外乱力が荷重センサ9に作用するので、短い時間間隔△t毎に重量W(t)を測定し、Tsec間に得たN個分の最新の重量W(t)の平均値をWaとすると、Tsec間における平均重量流量Qaを
Qa=(Wa/Lp)・V (g/sec)・・・(1)
として求める。
但し、働長Lpは、次のようにして求める。
働長Lp(m)は、直接測定して求める方法と、実際に物品16を搬送コンベヤ8で搬送し、重量流量の測定結果として求める方法とがある。
(1)先ず、参考例として、働長Lpを直接測定して求める方法について説明する。
この実施形態では、例えば、図3に示すように、供給フィーダ5の供給口12の位置から、計量台7の、物品の搬送方向Dの下流側のプーリ15の外径先端部に接する鉛直線aまでの寸法Lp、または、下流側のプーリ15の回転中心Oを通る鉛直線bまでの寸法Lp´を測定し、そのいずれかの寸法Lp,Lp´を、働長として採用し、制御装置17の操作設定部47を操作して設定する。
しかし、この方法では、目測のために精確にどの長さ範囲の物品16の重量が荷重センサ9に印加されているか明確でなく、誤差が生じ、またその長さ範囲も稼働運転中にわずかに長短変動するので、働長を精確に定めることは難しい。
(2)次に、働長Lpを、実際に物品16を搬送して得られる物品16の積算重量の実測値によって求める方法について説明する。
制御装置17の操作設定部47には、働長測定開始スイッチ、働長測定停止スイッチ、及び、実際に搬送した物品16の重量の実測値を設定するための収容重量値設定スイッチが設けられる。働長測定終了スイッチは、搬送コンベヤ8及び供給フィーダ5の駆動を同時に停止させて働長測定を終了するためのスイッチである。
図2に示される搬送コンベヤ8の下流側の搬出端から落下する物品16を収容するための収容容器(図示せず)を、前記搬出端の下方に配置する。
操作設定部47を操作して、搬送コンベヤ8の搬送速度を設定し、制御装置17によるオープンループ制御を行い、搬送コンベヤ8を、設定した所定の搬送速度V(m/sec)で駆動させる。
または、搬送コンベヤ8の回転軸に速度検出器を設け、制御装置17が、速度検出器で検出される搬送コンベヤ8の搬送速度が、設定した所定の搬送速度に一致するように、搬送コンベヤ駆動用モータ13を制御するフィードバック制御を行ってもよい。
操作設定部17を操作して、供給フィーダ5の供給速度を所定の供給速度に設定し、供給フィーダ5の駆動スイッチを操作して貯留槽1から物品16を搬送コンベヤ8のベルト8a上に供給し始める。
供給フィーダ5の供給速度は、稼働運転時に必要とされる物品の重量流量が得られる、おおよその値を設定する。
目視にて、供給フィーダ5から搬送コンベヤ8に供給された物品16が、計量台7上を通過して搬送コンベヤ8の搬送終端のベルト8aから落下する直前にて働長測定開始スイッチを操作する。
稼動運転時の演算として、アナログ荷重信号は、例えば、△t=5msecごとにA/D変換されて演算制御部46へ読み込まれ、フィルタによってフィルタリングされ、△t=5msecごとの荷重信号Wn(t)が出力される。Wn(t)は、働長の上にある物品16の重量値である。
働長測定開始スイッチが操作された以降で、フィルタによってフィルタリングされた荷重信号W(t)は、表示用重量値Wn(t)に変換され、荷重信号Wn(t)を△t=5msecごとに累積加算する。
所要時間が経過して、適当な量の物品16が、収容容器に収容された時点で働長測定終了スイッチを操作し、制御装置17は、荷重信号の累積加算、時間カウントを停止すると共に、搬送コンベヤ8及び供給フィーダ5を同時に停止させる。
今、働長をLx(m)とすると、表示用重量値、すなわち、搬送コンベヤ8上で働長の区間に存在する物品の重量値Wn(t)は、働長Lx(m)の区間に滞在する物品重量値であるから、物品16の単位長さ当たりの重量は、Wn(t)/Lx(g/m)である。働長測定開始スイッチが操作された時点から働長測定終了スイッチが操作された時点までの所要期間中に測定された物品16の単位長さ当たりの重量の累積加算値は、ΣWn(t)であり、Wn(t)の測定回数である加算回数=Nであった
とすると、
測定した所要期間中における物品16の単位長さ当たりの平均重量は、
(ΣWn(t)/N)/Lx(g/m)である。
一方、測定した所要期間Tは、T=N・△t=0.05・N(sec)である。
搬送コンベヤ速度がV(m/sec)、所要期間T(sec)であるとすると、所要期間T中に走行した搬送コンベヤ8の距離は、V・T=0.05・N・V(m)である。
収容容器に累積収容された物品は、その物品が、単位長さ当たりの平均重量(ΣW
n(t)/N)/Lxでもって、距離V・T(m)の長さだけ連続したものと考えられるので、その区間の物品重量は
{(ΣWn(t)/N)/Lx}V・T
={(ΣWn(t)/N)/Lx}0.05・N・V
=0.05・V{ΣWn(t)/Lx}(g)
である。
一方、収容容器に収容された物品重量を、本装置の搬送コンベヤ8のベルト8a上に載置するか、他の静止計量器によって測定し、実際の物品重量Wqを得る。
搬送コンベヤ8上に載置して計量する場合は、搬送コンベヤ8を停止させ、静止計量することによって高い計量精度を得る。
予め収容容器の重量を風袋引きしておけば、物品16の収容された収容容器を搬送コンベヤ8上に載置し、操作設定部47に設けたテスト物品重量記憶スイッチを押すだけで、計量された物品重量Wqから働長Lxを次のようにして求めることができる。
Wq=0.05・V{ΣWn(t)/Lx}
より、
働長Lx=Lp={0.05・V・ΣWn(t)}/Wq (m)
・・・(2)
が得られる。この働長Lxは、計量動作中に変動する働長の平均的な値を表すものである。
働長測定開始スイッチをONした時点で、既に物品16が搬送コンベヤ8の搬出端から落下し始めて収容容器に収容されていても、その収容された物品重量に比べて、十分多くの物品が収容容器に堆積するに十分長い時間を所要期間とし、この所要期間に亘って物品16を搬送して測定すれば、先に収容された物品重量分は無視することができる。
稼働運転時には、上記(1)式によって物品16の重量流量値を算出するときに、上記(2)式で求めた働長Lpを使用する。
この実施形態では、上記にように、供給フィーダ5の供給口12を搬送コンベヤ8のベルト8aに近接して設けるので、物品16が供給口12から搬送コンベヤ8のベルト8a上に落下する際の衝撃荷重の影響は極めて小さい。
しかし、衝撃荷重の影響が小さいと雖も、この影響を低減して精確に重量流量を求められなければならない。
これらは、重量流量の測定にとってはノイズの一種である外乱荷重信号であり、外乱荷重信号の大きさを低減するように重量流量を求めることが望ましい。
上記の衝撃荷重などの成分は、重量値Wn(t)に含まれるが、上記(2)式によって、実際の稼働運転時の状態に基づいて、この衝撃荷重などの成分を含むように働長が求まるので、このようにして求めた働長を使用して重量流量を算出すれば、外乱荷重信号が考慮された精確な重量流量を算出することができる。
また、実際に物品16が搬送された状態で荷重センサ9に印加される物品16の長さに応じた働長が求まるので、物品16の搬送状態に応じて精確に働長を求めることができる。
この実施形態では、上記のようにして物品16の重量流量を測定し、測定した重量流量が、設定される設定重量流量に一致するように制御するものである。
次に、この重量流量の制御方法について説明する。ここでは、オープンループ制御とフィードバック制御について説明する。
(1)先ず、重量流量のオープンループ制御について説明する。
制御装置17によって、供給フィーダ5から供給される物品16の重量流量を上記のように測定して表示部48に表示させ、オペレータは、重量流量の表示をモニタリングしながら手動で操作設定部47を操作して重量流量を増減させる。すなわち、重量流量の表示値が所定の値になるように供給フィーダ5の供給速度を増減調節させるものである。
(2)次にフィードバック制御について説明する。
このフィードバック制御では、供給フィーダ5から供給される物品16の重量流量が目標とする所定の値になるように供給フィーダ5をフィードバック制御するものである。
目標とする重量流量値を、上記図2に示される制御装置17の操作設定部47を操作して設定し、搬送コンベヤ8にて搬送される物品16が、目標とする重量流量値に等しくなるようにフィードバック制御する。
図4は、図2におけるフィードバック制御の構成を示すブロック図である。
制御装置17の操作設定部47に設定される重量流量である目標値Qtと、重量流量測定手段を構成する制御装置17の演算制御部46で上記のようにして算出される重量流量Qaとの制御偏差ε(=Qt−Qa)を算出し、PID演算手段50としての演算制御部46によってPID演算を行って操作量uを算出する。算出した操作量uを、制御対象としての供給フィーダ5を駆動する供給フィーダ駆動用モータ51に駆動信号として出力する。供給フィーダ5によって搬送コンベヤ8へ供給される物品16の重量流量が、重量流量測定手段49で測定されてフィードバック量として重量流量Qaがフィードバックされる。
この実施形態によれば、重量流量が精確に測定できるので、所望の重量流量を目標値Qtとして、制御装置17の操作設定部47に設定すれば、精確に所望の重量流量を得ることができ、精確な定量供給を行うことができる。
(実施形態2)
図5は、本発明の他の実施形態の定量供給装置56の概略構成図であり、図1の実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
この実施形態では、搬送コンベヤ25上の物品16の重量を計量する計量台20は、物品の搬送方向Dに沿って所定の長さ延伸した上面が平面の台である。この計量台20は、可動側支持具10を介して、荷重センサ9の可動端に結合され、荷重センサ9の固定端は、固定側支持具11を介して、基礎台に支持されている。
この計量台20の物品の搬送方向Dの上流側(後方側)には、計量台20に極めて短い間隙dをおいて非接触に、周回具としての送込み台21が近接して設置される。この送込み台21は、物品16の搬送方向Dに所定の長さ延伸した上面が平面であって、搬送方向Dの上流側の端部が半円状に屈曲された台であり、送込み台支持具22を介して基礎台に支持される。
計量台20の物品の搬送方向Dの下流側(前方側)には、計量台20に極めて短い間隙dをおいて非接触に、周回具としての送出し台23が近接して設置される。この送出し台23は、物品16の搬送方向Dに所定の長さ延伸した上面が平面であって、搬送方向Dの下流側の端部が半円状に屈曲された台であり、送出し台支持具24を介して基礎台に支持される。
このように送込み台21及び送出し台23を、計量台20の上流側及び下流側に間隙dを小さくして近接設置する。
計量台20の下方位置には、ローラ状の駆動用のプーリ18及びその前後に一対のプーリ28,29が設けられ、搬送コンベヤ駆動用モータ13の駆動力は、駆動用のプーリ18に伝達される。これら駆動用のプーリ18等は、搬送コンベヤベルト駆動装置支持具27を介して基礎台に支持される。
搬送コンベヤ25は、送込み台21、計量台20、送出し台23、及び、駆動用プーリ18との間を略逆三角形状に周回する平ベルトからなるベルト25aを有する。
計量台20の、物品16の搬送方向Dの上流側及び下流側に、搬送コンベヤ25のベルト25aの走行方向を変更する周回具である送込み台21及び送出し台23をそれぞれ設置することによって、ベルト25aの周回を円滑にすると共に、基礎台に支持された搬送コンベヤ25の駆動用のプーリ18が搬送コンベヤ25のベルト25aを回転駆動させるときに、基礎台から鉛直方向に作用する分力を、送込み台21及び送出し台23によって吸収し、計量台20に伝達しないようにしている。
供給フィーダ5の供給口12は、送込み台21上を走行する搬送コンベヤ25のベルト25a上に非接触で、可及的に低い高さに設置される。送込み台21は、計量台20とは非接触であるので、送込み台21への物品16の供給による衝撃荷重が生じても荷重センサ9に影響を与えない。
送込み台21及び送出し台23の物品16の搬送方向Dの寸法を、好ましくは計量台20の同方向の寸法より短くし、物品16が搬送コンベヤ25のベルト25a上に載置される区間を短くすることによって、物品16の重量の搬送コンベヤ25のベルト25aに与える張力や張力変動を小さくし、零点重量に与える影響を小さくすることができる。
また、計量台20と、その上流側及び下流側に近接する送込み台21及び送出し台23との間隙dを、極めて短くすることによって、その間隙dの部分に連続的に繋がった状態で存在する物品16の重量によって搬送コンベヤ25のベルト25aが撓むことはなく、鉛直方向に張力を発生させない。
したがって、連続的に繋がった状態で搬送コンベヤ25のベルト25aによって搬送される物品16の重量を精確に測定できる。
このように送込み台21及び送出し台23の物品16の搬送方向Dの寸法について、送込み台21は、供給フィーダ5の供給口12から落下する物品を受け止める部位が必要であるのと、送込み台21及び送出し台23は、基礎台に支持された駆動用のプーリ18によって搬送コンベヤ25を回転駆動させるとき、基礎台から鉛直方向に作用する力を計量台20に伝達しないようにするだけであるから短くてよく、装置の構成をコンパクトにすることができる。
この実施形態では、物品16は、供給フィーダ5の供給口12から送込み台21を走行する搬送コンベヤ25のベルト25a上に供給され、送込み台21、計量台20及び送出し台23を走行するベルト25a上のみに存在するので、従来例の計量台上を通過する搬送コンベヤのように、計量台から、物品の搬送方向に沿う前後方向に長い距離に亘って物品を支持して搬送する必要がなく、搬送コンベヤ25が物品16によって大きい張力と大きい張力変動を受けることなく、重量流量を精確に測定できる。
なお、この実施形態では、働長Lpを直接測定して設定する場合には、図5に示すように、計量台20と送込み台21との間隙dの中間位置から、計量台20と送出し台23との間隙dの中間位置までの距離を測定して設定する。
その他の構成及び作用効果は、上記図1の実施形態と同様である。
(実施形態3)
図6は、本発明の更に他の実施形態の定量供給装置57の概略構成図であり、図5の実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
この実施形態では、送込み台21及び送出し台23に代えて、ローラ状の送込みプーリ31及び送出しプーリ33を設けている。各プーリ31,33は、各プーリ支持具32,34によって基礎台にそれぞれ支持されている。
計量台30は、物品の搬送方向Dに所定の長さ延伸した上面が平面の台である。
送込みプーリ31及び送出しプーリ33は、計量台30の、物品16の搬送方向Dの上流側及び下流側に、計量台30に極めて短い間隙をおいて非接触に近接して設置される。
計量台30の上流側及び下流側に、送込みプーリ31及び送出しプーリ33をそれぞれ設置することによって、ベルト25aの周回を円滑にすると共に、基礎台に支持された駆動用のプーリ18が搬送コンベヤ25のベルト25aを回転駆動させるときに、基礎台から鉛直方向に作用する分力を、送込みプーリ31及び送出しプーリ33によって吸収し、計量台30に伝達しないようにしている。
装置の構成は、計量台30の上流側及び下流側にそれぞれ送込みプーリ31と送出しプーリ33を近接配置する構造であるからコンパクトである。
物品16は、供給フィーダ5の供給口12から送込みプーリ31を走行する搬送コンベヤ25のベルト25a上に供給され、送込みプーリ31、計量台30及び送出しプーリ33を走行するベルト25a上のみに存在するので、従来例の計量台上を通過する搬送コンベヤのように、計量台から、物品の搬送方向に沿って前後方向に長い距離に亘って物品を支持して搬送する必要がなく、搬送コンベヤ25が物品16によって大きい張力と大きい張力変動を受けることがなく、重量流量を精確に測定できる。
なお、この実施形態において、働長Lpを直接測定して設定する場合には、図7に示すように、計量台30の上面の上流側の端部である搬入端を鉛直に通るラインeと送込みプーリ31の中心を鉛直に通るラインfとの中間を鉛直に通るラインgから、計量台30の上面の下流側の端部である搬出端側における搬入端側と対称なラインまでの距離を測定して設定する。
その他の構成及び作用効果は、上記図1の実施形態と同様である。
(その他の実施形態)
図8は、本発明の他の実施形態の図1に対応する概略構成図であり、図1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
この実施形態では、スクリュー式の供給フィーダ5に代えて、貯留槽1の底部から物品16を、コンベヤ駆動用モータ38で駆動されるベルトコンベヤ40によって引き出し、計量台7上を走行する搬送コンベヤ8のベルト8a上に落下供給させるものである。
上記図5及び図6の実施形態にも適用できるものである。
図9は、本発明の更に他の実施形態の図1に対応する概略構成図であり、図1に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
この実施形態では、長い供給コンベヤ41によって搬送されて来た物品16を、計量台7上を走行する搬送コンベヤ8のベルト8aの上に落下供給するものである。
上記図5及び図6の実施形態にも適用できるものである。
上記図8及び図9のいずれの実施形態も搬送コンベヤ8のベルト8a上には、少量の物品16しか載置されないようにし、搬送コンベヤ8のベルト8aに物品16の重量による大きい張力を発生させないようにしている。
上記図1の実施形態では、計量台7と共に、各プーリ14,15、搬送コンベヤ8及び搬送コンベヤ駆動用モータ13を荷重センサ9で一体に支持したけれども、本発明の他の実施形態として、図10の定量供給装置55´に示すように、計量台7とは別に、各プーリ14,15及び搬送コンベヤ駆動モータ13を基礎台にそれぞれ個別に支持してもよい。
上記各実施形態では、搬送コンベヤ8,25上には、横型スクリューの供給フィーダ5によって横方向から物品16を排出して落下供給したけれども、本発明の他の実施形態として、オーガー(縦型スクリュー)によって、上方に配置した貯留槽から下方の搬送コンベヤ8,25上へ物品16を落下供給してもよい。
上記各実施形態の上流側及び下流側の各周回具を、個別に組合せてもよい。
荷重センサは、歪みゲージ式に限らず、フォースバランス式など他の種類のセンサを用いてもよい。
搬送コンベヤは、ベルトコンベヤに限らず、チェーンコンベヤ等であってもよい。
搬送する物品は、粉粒体に限らず、塊状物等の物品であってもよい。
1 貯留槽
3 補給装置
5 供給フィーダ
6 供給フィーダ駆動用モータ
7,20,30 計量台
8,25 搬送コンベヤ
9 荷重センサ
13 搬送コンベヤ駆動用モータ
14,15,18 プーリ
17 制御装置
21 送込み台
23 送出し台
31 送込みプーリ
33 送出しプーリ
46 演算制御部
55,55´,56,57 定量供給装置

Claims (2)

  1. 物品を支持して搬送する無端走行体を有する搬送コンベヤを備え、前記搬送コンベヤによって連続的に搬送される前記物品の重量流量を測定する重量流量測定装置であって、
    前記物品の搬送方向へ走行する前記無端走行体を支持する計量台と、
    該計量台の、前記搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ近接して配置されて、前記無端走行体が周回すると共に、前記無端走行体の走行方向を変更する上流側及び下流側の周回具と、
    前記搬送方向へ走行する前記無端走行体上に、前記物品を連続的に落下供給する物品供給手段と、
    前記計量台を支持する荷重センサと、
    前記荷重センサからの荷重信号と前記搬送コンベヤの搬送速度とに基づいて、前記搬送コンベヤによって搬送される前記物品の重量流量を算出する重量流量算出手段とを備え、
    前記物品を、前記上流側の周回具、前記計量台、及び、前記下流側の周回具に亘って前記搬送方向へ走行する前記無端走行体によって搬送するものであり、
    前記搬送コンベヤによって前記物品を所要期間搬送したときに、前記重量流量算出手段で算出される物品の重量流量に基づく積算重量と、前記所要期間に搬送された前記物品の重量の実測値とに基づいて、前記無端走行体上の前記物品の荷重を前記荷重センサによって検出できる前記無端走行体の長さである働長を算出する働長算出手段を備える、
    ことを特徴とする重量流量測定装置。
  2. 前記請求項1に記載の重量流量測定装置を備え、
    前記物品供給手段は、前記物品が収容された貯留槽の前記物品を、前記無端走行体上に供給するものであり、
    前記重量流量算出手段で算出される物品の重量流量が、設定される設定重量流量に一致するように、前記物品供給手段による物品の供給量を制御する重量流量制御手段を備える、
    ことを特徴とする定量供給装置。
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