JPS5948329B2 - 回転中の計量ヘッド内でばら材料の分配重量を制御しかつ調節するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、入れ子式容積計量部材を有する回転計量ヘツ
ド内でばら材料の分配重量を制御かつ調節するための装
置に関する。

大量生産方式にて自動的に包装を行なう上記のような製
品に密度を一定にしなければならない家庭用洗剤がある
。

この製品が、上記計量ヘツドに供給されると、比較的短
時間のうちにもかなわの密度変化が生じる。コンテナー
内に所望重量の分配材料を放出するには、密度の変化す
る製品の容積計量を行う入れ子式部材の容量を製品の密
度変化の逆関係として変えなければならない。従つて公
知のように計量ヘツドに制御ヘツドを取付けて、この制
御へツドも回転させ、計量ヘツドの主移送ダクトから分
枝ラインを介して製品をサンプル用入れ子式部材に移送
している。

このサンプル用入れ子式部材によつて与えられる分配材
料は、周期的に秤りに放出され、ここでこの分配材料の
重量と対応する基準重量とを比較し、次にこの分配材料
を除去するようになつている。

重量測定ごとに、秤りと連動する１組の電気接点が、実
際の重量が基準重量よりもずれているかどうかをまず最
初に検出し、このずれがかなクの大きさである場合は、
上記電気接点が作動して基準重量よりも材料の重量のほ
うが大きいのか小さいのか（すなわちずれの方向）を判
断し、更にこの偏差量が所定絶対値より小さいのが大き
いのかを判定する。

更に入れ子式計量部材とサンプル用入れ子式部材の双方
の容積を調節するよう制御組立体が電気接点と連動する
。

この連動操作は、材料の密度が増減する際に、調節部材
のカツトイン操作が検出された偏差をなくするよう、す
なわち、入れ子式部材の容積を増減するようプログラム
制御されるようになつている。調節部材の方向は、偏差
方向によつて決定され、それに対応する大小の調節量も
偏差が上記所定量よりも大きいか小さいかに依存するは
ずである。現在の制御兼調節部材では、密度の変わるば
ら材料の包装技術の条件を満足するには、充分に効果的
でもなくまた正確でもない。

本発明の装置は、上記欠点を克服することを目的とし、
特に制御中の生成材料の相対的密度変化に関する情報を
階段状でなく連続的に得ることを目的とし、かつこの情
報を利用して制御中の材料の密度に等しい密度を有する
材料を入れ子式部材に送る際に、入れ子式部材の容量を
連続的に調節することを目的とする。

これらの目的は、１組のサンプル用入れ子式容積計量部
材を有する回転制御ヘツドと、上記計量へツドにばら材
料を送る主ダクトと、主ダクトから分枝しており上記制
御へツドにばら材料を送る第２ダクトと、制御ヘツドの
入れ子部材によつて提供される個々のサンプル用分配材
料を受けかつこの分配材料の重量測定が完了した後にこ
の分配材料を放出するよう作動する秤りと、秤りの基準
値に対する重量測定済みの材料の重量偏差に応じて計量
ヘツドおよび制御ヘツドの入れ子式部材の容積を同時に
比例させて調節する制御組立体とから成る、周辺に入れ
子式容積計量部材を分布させた回転計量ヘツド中でばら
材料の分配物重量を制御かつ調節する装置であつて、上
記サンプル用分配材料の重量測定ごとに秤りの基準重量
とのサンプル用分配材料の重量偏差に応じて振幅と方向
が変化する出力信号を発生する電磁トランスデユーサと
上記秤りが連動し、かつ電子計算器が上記トランスデユ
ーサと上記制御組立体との間に接続されており、トラン
スデユーサからの上記信号を組立体附勢信号に変換し、
計量ヘツドと制御へツドの入れ子式部材の容量を調節し
かつ供給された分配物の上記偏差を解消し、したがつて
秤ク上で測定された密度に等しい材料を導入する直前に
完了すべき計量ヘツドの入れ子式部材の調節とこの調節
を終了させるため制御へ．ツドのＲｐｍｎど計量ヘツド
のＲｐｍＮの比がＶがひとつの計量ヘツドの入れ子式部
材の容積で、Ｂが計量ヘッドの入れ子式部材の数で、 ｖがひとつの制御ヘツドの入れ子式部材の容積で、ｍが
第２ダクトと制御ヘツド内にある材料の体積で、Ｍが主
ダクトと計量ヘツド内にある材料の体積である式−×−
× − にほぼ等しくしてあるこ ＶｂＭ＋ｍ とを特徴とする装置によつて達成される。

添附図面を参照する以下の好ましい実施例の詳細な説明
から上記以外の特徴が明らかとなろう。

第１図および第１ａ図を参照する。粉状または粒状のば
ら材料用の計量ヘツド１と処理中の材料５の密度のバラ
ツキを制御する制御ヘツド２とが垂直シヤフト３と同軸
状に取付られており、このシヤフトの下部に歯付きプー
リ４が係止されており、このプーリのまわりを走行する
ベルト５が分配材料を受けるようになつているコンテナ
−６を搬送１するよう作動する。シヤフト３は、変速機
を介してモータによつて回転駆動されるので、シヤフト
３の回転速度は、ステツプ状に変化することができる。

シヤフト３の頂部には、計量ヘツド１のパン用のカバー
７が１設けてあり、このカバーは固定ガイド１０と係合
している外部シユ一９のために、垂直方向だけに摺動で
きるようになつている。このカバー７の垂直方向の摺動
運動のために、カバーの・・ブ部分は、シヤフト３に枢
着されているスリーブ１１のねじ２切りした部分と噛合
する雌ねじ部を形成しており、スリーブ１１は、シヤフ
ト３と整合してこの上方に延長する制御シヤフト１２の
底部端に固定されている。パン８は、シヤフト３と同じ
速度にて回転し、カバーｒの垂直方向の摺動運動に従動
する。乏このパン８は、スリーブ１３にキー止めさへ
このスリーブにはシヤフト３内の溝と係合するキー１４
が設けてあり、パン８はシヤフト３によつて回転駆動さ
れる一方、シヤフト３に対して摺動できるようになつて
いる。スリーブ７ａ内に設けてごあつて、硬質でシヤフ
ト３と同軸状のシヨルダ一が、スリーブ１３とパン８の
ハブ部分との間の介在スラストベアリングを介して係合
している。シヤフト３に取付けられたデイスク１８とパ
ン８との間の弾性懸架装置１５は、パン８を支持するの
−に寄与しているので、スリーブ７ａとカバー７の負荷
をやわらげている。コンテナ−６に送られる所定重量の
材料が、カバー７内で終端している本発明に係る剛体ダ
クト１７を通つてパン８に達する。パン８の底部には、
１組のプツシング１８のｊ頂部が開口しており、これら
ブツシング１８はパンのまわりに均一に分布し、その底
部端がデイスク１６を貫通するよう取付けられた各々の
プツシング１９の頂部に貫入されている。垂直方向に移
動自在で垂直方向に取付けられているブツシング１９お
よび１８は、ツーピース式入れ子部材を構成し、この部
材は、各々のじようご２０を介してコンテナ−６に供給
すべき体積の分配物を形成する。これらじようご２０は
、デイスク１６の下に取付けられており、放出口を有し
、プーリ４と連動する各々のコンテナ−６が同期してこ
の放出口の下に位置するようになつている。分配材料を
形成するために、特別に設けられたドアによつてブツシ
ング１９の底部が閉じられている間、ブツシング１８の
入口での分配材料の高さを定める特別なレベラーのため
に、パン８内に工夫がされており、次にブツシング１９
の底部が開いて投与物を送り出すようになつている。（
ここでレベラー、ドアおよび開閉機構については、すべ
て公知であるので省略してある。）チユーブ２１は、シ
ヤフト１２Ｖｃ枢着されており、このチユーブ２１の下
端は、ベベルギア輪２２ＶＣキー止めされており、この
ベベルギアは、モータ組立体２７によつて設けられてい
る駆動体によつて駆動されるギア２５−２６を介して被
動シヤフト２４上のピニオン２３と噛合している。

シヤフト２４上にはキー止めされた２つのギア２８およ
び２９が設けられており、これらギアは、各々のギア３
０および３１に運動を伝え、このうちのひとつは直接係
合し、他方のギアはアイドラー（図示せず）を介して係
合するようになつている。これらギア３０および３１は
、シヤフト３２上に遊嵌されており、シヤフト３２は、
このシヤフトにキー止めされた２つの電磁クラツチ３３
および３４を枢支している。クラツチ３３が附勢される
と、ギア３０がこのクラツチと連結されるので、シヤフ
ト３２が一方向に回転するが、クラツチ３４が附勢され
ると、ギア３１が連結されてシヤフト３２が逆方向に回
転する。したがつて、シヤフト３２のピニオン３５が駆
動シヤフト１２にキー止めされたベベルギア３６と噛合
すると、シヤフト１２が１方向に回転される。制御ヘツ
ド２のパン３８のカバー３７は、垂直方向に移動するだ
けである力＼ この垂直方向への運動は、カバーのハブ
３７ａ内に形成された雌ねじ部と係合するシヤフト１２
のねじ切り部分によつて決定される。

パン３８は、スリーブ３９上にキー止めされ、このスリ
ーブ３９にはキーが設けてあり、チユーブ２１に沿つて
軸方向に摺動し回転駆動されるようになつている。パン
３８は、カバー３Ｔと係合しているため、カバー３１内
のシヨルダ一３Ｔｂによつてスラストベアリングを介し
てカパ一３Ｔの垂直方向の摺動運動に従動する。チユー
プ２１にキー上めされたデイスク４０の上に担持された
弾性懸架装置１１５は、パン３８の支持に役立つている
。生成物は、ダクトＩＴの上方部分から分枝して第２ダ
クト４１から制御ヘツド２のパン３８に達する。サンプ
ル用入れ子部材（通常２個）は、パン３８から外方へ突
出するブツシング４２から成り、このブツシング４２は
、デイスク４０から上方へ延長する対応するプツシング
４３に貫入し、この底部に開閉自在なドアが設けられて
いる。入れ子式部材４２−４３によつて形成されるサン
プル分配材料は、開閉自在な底部を取付けた秤り４５の
ホツパ一に周期的に放出される。この秤り４５には装着
体が取付けてあるがこれについては後に説明する。プツ
シング４３にあるデイスク４０の下にあるじようご４６
が、固定されたじようご４Ｔと重なり合つたときに分配
材料の放出が行なわれる。制御ヘツド２のサイクルは、
シヤフト４９にキー止めされた１組のカム４８に従動さ
れる。

シヤフト４９は、ギア５０−５１を介してシヤフト５２
の運動を受ける。シヤフト５２のピニオンは、ベベルギ
ア２２と噛合し、このベベルギア２２は、チユープ２１
、従つて制御ヘツド２を回転駆動する。カム４８のうち
のひとつは、秤り４５がサンプル分配材料の重量を測定
した後にホツパ一４４・の開口部を決定する。この重量
測定の完了したサンプル分配材料は、じようご５４を介
して計量ヘツド１のパン８内に放出される。本発明によ
れば、シヤフト１２のねじ切り部分１２ａのピツチは、
スリープ１１のねじのピツチと同じであるので、 ・’
シヤフト１２によつて一方向またはこれと逆方向に回転
すると、入れ子式部材１８−１９と部材４２−４３の双
方の深さが等しく増加または減少する。ダクトＩＴに取
付けられた第２ダクト４１は、制御ヘツド２のカバーに
も取付けられているので、 ・ダクト４１および１γは
、カバー３ＴおよびＴの等しい垂直運動に従動する。水
平部分Ｉｌａにて、ダクトＩＴから第２ダクト４１が分
枝しており、固定ホツパ一にはチユーブＩＴが接続され
て、２つのヘツド１および２に生成物を送るようになつ
ている。このような接続は、ダクトＩＴおよび４１をＴ
および３Ｔの垂直運動に従動させる軸方向に変形自在な
部分によつて可能となつている。ホツポ一からダクトＩ
Ｔ〜４１への生成物の搬送は、常時ダクトが少なくとも
１Ｔａ部分まで満されるように行なわれる。上記の制御
兼調節装置で満足されな，ければならない第１条件は、
式（１）によつて表わされる。

ここで、ｎは、制御ヘツド２（部品３８−４０）の単位
時間内の回転数、Ｎは、計量へツド１（部品８−１６）
の単位時間内の回転数であり、Ｂは、計量ヘツド１内の
入れ子部材１８〜１９の数であり、ｂは、制御ヘツド２
のうちの入れ子部材４２〜４３の数であり、Ｖは、１つ
の入れ子部材１８−１９の平均容積であり、ｖは、１つ
のサンプル用入れ子式部材４２−４３の平均容積であり
、ｍは、部分１Ｔａとブツシング４２の入口の高さとの
間に入るべき作動中のサンプル用入れ子式部材に向う材
料の体積であり、Ｍ＋ＢＶは、作動中の入れ子式部材１
８−１９に向つている際中の材料であつて部分１Ｔａと
ブツシング１８の入口の高さとの間に入るべき材料の体
積である。

既に述べたように、秤ク４５が入れ子式部材４２−４３
によつて秤りに供給された分配材料の重量と基準重量と
を比較して間接的に分配材料の密度が変化したかどうか
を検出すると、部材４２−４３および部材１８−１９の
双方の深さすなわち容積を同時に対応させて調節し、前
者の部材の新しい容積が基準重量に等しいサンプル分配
材料に対応し、後者の部材の新しい容積がコンテナ−６
に送、る面重量を有する分配量に対応することになる。

次に条帽１）が満足されて同一密度の材料がブッシング
１８−１９によつて計量される点にある時、秤り４５が
材料の密麻変化を檜出するふ、プッシりによつて調節さ
れる。実際、計量ヘツド１が１回転する間に、サンプル
用入れ子式部材４２一４３がＶｂｎ／ＮＶＣ等しい体積
の材料をダクト４１から引出し、入れ子式部材１８−１
９がＶＢ一（Ｖｂｎ／Ｎ）に等しい体積、すなわちヘツ
ド２か 、らヘツド１へ通過する材料の体積だけ小さな
体積の材料をダクト１７から引出す。従つて計量ヘツド
１がＭｙｖｂｎに等しい数だけ回転した後に、部分１７
ａ内に存留している材料は、ブツシング４２−４３の入
口部のレベルまで達する。これに対して、計量ヘツドが
Ｍ：（ＶＢ−ＶｂνＮ）に等しい数だけ回転すると、部
分１７ａからの材料はダクト１７ＶＣ沿つてパン８の内
部に達するので、計量ヘツドが更に回転した後ブツシン
グ１８一１９への入口の前方まで達する。したがつて、
正しい時間内に秤りで調節を行なうには、上で述べた２
つの回転数を互いに等しくする必要があるので次の等式
ｍよ▼▲ ？＝ ？ から １−一
▼▼Ｋｕ式（１）が得られる。

ある包装装置に特定の仕事を行なわせるようセツトする
場合、コンテナ−６の寸法、入れ子式部材の数ｂおよび
Ｂ１容積ｖおよびＶに基づいて計量ヘツド１の速度Ｎだ
けでなく、体積ｍおよびＭを決定する。条件（）を満足
するには、制御ヘツド２の速度の値ｎを調節するだけで
よく、これを行うには、本発明に従つてモータ組立体２
７を機械式連続可変機と連動する３相非同期モータか可
変速ＤＣモータから構成し、この組立体に速度指示装置
又はゲージを設け、制御ダイオード作動器を介して制御
するのが便利である。更に本発明に係る装置では、次の
式虹も満足しなければならない。ここで、Ｄｌ，Ｄ２，
Ｄ８およびＤ４はそれぞれ円筒ブツシング４２，４３，
１８および１９の直径である。

Ｈをブツシング４２および１８の等しい幅で、ｈをブツ
シング４２−４３の底部ベース間およびブツシング１８
−１９の底部ベース間の双方の距離にすると、材料の比
重の偏差Ｄ７ＶＣ対して、ｈの偏差は−Ｄｈとなるので
、入れ子部材４２−４３が収容する生成物の重量は、変
化しなく、入れ子部材１８−１９が収容する材料の重量
も変化しない。偏差ｄγおよび−Ｄｎが発生し、次の式
ノ つ が成立する力ｓ式中のＤ１およびＤ２をＤｓおよびＤ４
で置換した同様な式が成立すれば、すなわち移項と置換
を簡単に行つて式虹が成立すれば入れ子部材４２−４３
と１８−１９内の材料重量は、変わらない。

次に第２図の略図を参照すると、電磁秤り４５は固定支
点５７のまわりで揺動するヨーク５６を有している。

このヨークの第一端には、開閉自在な底部を有するホツ
パ一４４が接触しており、第２端には電磁式の電気一機
械位置トランスデユーサ５８が接続されている。ホツパ
一４４が重量γｖすなわち基準重量の材料を収容してい
ると、このホツパ一は上記第２端と固定点との間に設け
られているスプリング５９と調節自在な重りによつてバ
ランスがとられている。実際に、ホツパ一４４が入れ子
部材４２−４３からサンプル分配材料を受ける時と、こ
のホツパ一が開いて分配材料をじようご５４内に流す時
、ホツパ一の運動とヨーク５６の振動が、効果的に防市
され、カム４８のうちのひとつによつて特別な支持体が
作動点に位置し、次に秤り４５が重量測定する時に上記
カムがこの支持体を除去する。トランスデユーサ５８の
セル６１の出力端には、前置増幅器６２、次に増幅器６
３が接続されている。まず最初にホツパ一４４内に重量
γｖの材料を入れた状態で秤り４５が校正され、ボタン
６４が押されて増幅器６３の後方に位置するゲージ６５
がセル６１からの信号を検出するまで重り６０が調節さ
れる。

γに対する偏差Δγの最大絶対値が決まれば、ホツパ一
４４内に重量（γ±Δγ）ｖの材料を入れたまま本装置
が作動し、電圧計６７を接続した場合にこの電圧計が増
幅器からのプラスまたはマイナスの最大作動出力信号を
示すよう増幅器６３のボデンシヨメータ６６が調節され
る。増幅器の出力信号は、この作動レンジ内で、サンプ
ル分配材料の実際の重量の基準重量からの偏差に比例し
て振幅と方向を変える。包装操作中においては、秤り４
５がサンプル分配材料を受けて解放状態になつて平衡位
置に到達することが可能になるように、一定時間経過後
のみマイクロスイツチ６９を閉じるセツト４８のカム４
８ａによる一致後、増幅器の出力信号が電子計算機６８
（第３図）に入る。

ユニツトＴＯは、秤りからの数種の信号の平均を取る計
算器６８の−部を形成しており、このようなユニツトは
、切換スイツチＴ１によつて接続が可能なバイパス回路
によつてバイパスされるユニツト？０内のセレクタ７２
を調節すると、平均すべき多数の信号がセツトされる。

この信号の数はＮｂ／Ｎすなわぢ計量へツド１が一回転
するうちに秤りから送られる信号数に等しい。負の信号
が秤りによつて送られる場合すなわちサンプル分配材料
の重量が不十分である場合、入れ子部材の深さを増加す
るクラツチ３３を作動させるため、計算器は、パルス発
生器γ４の入力端に出力端が接続されている信号反転ブ
ロツクＴ３とパルス発生器の出力信号を増幅する電力増
幅器とを含み、正の信号を受けた場合、入れ子部材の深
さを減少させるクラツチ３４を作動するために計算器は
、前記Ｔ４およびＴ５と同じようなパルス発生器Ｔ６と
増幅器ＴＴとを含んでいる。パルス発生器Ｔ４およびＴ
６の出力パルスは、方形波であつて、そのパルス幅（す
なわち入れ子部材の深度調節の時間）は、比例係数がＫ
で受信した信号の振幅に比．゜例する。この２つの発生
器の粗調節と微調節用ポテンシヨメータＴＴおよびＴ８
は、トランスデユーサ６８の増幅器６３によつて送られ
る最大絶対信号の振幅に対するＫの値を固定するよう調
節される。この最大絶対信号は、入れ子式部材の調節の
最大時間幅に対応しており、この最大時間幅は、入れ子
式部材の寸法によつてシヤフト３２を通るモータ組立体
２Ｔとハプ体３Ｔａとの間の駆動トレインの比と回転数
ｎの関数として計算される。増幅器Ｔ５およびＴＴは、
トランジスタ化されたユニツトでもよいし、制御ダイオ
ードユニツトにし、パルス発生器Ｔ４およびＴ６のパル
スと同じ幅の方形波を発生させ、これをクラツチ３３お
よび３４の作動電圧にする。各々のマイクロスイツチＴ
９および８０が走行つめ８１および８２の各各の端によ
つて開にされる時、クラツチ３３および３４は、作動で
きず、つめ８１および８２は、ヘツド１および２の垂直
可動部品に接続されており、入れ子式部材の最大および
最小安全深度に達しているかどうかをモニターするよう
になつている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、計量へツドおよび制御ヘツドを軸方向に切断
した垂直断面図である。 第１ａ図は、第１図に示したへツドの詳細図である。第
２図は、トランスデユーサの出力信号用のトランスデユ
ーサおよび増幅回路と連動する重量％エツク秤りの略図
である。第３図は、計算器の略図である。１ ・・・計
量ヘツド、２・・・制御へツド、６・・・コンテナ一、
ＩＴ・・・ダクト、１８−１９，４２− ４３・・・入
れ子式部材、４５・・・秤り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １組のサンプル用入れ子式容積計量部材を有する回
   転制御ヘッドと、計量ヘッドにばら材料を送る主ダクト
   と、主ダクトから分枝しており、上記制御ヘッドにばら
   材料を送る第２ダクトと、制御ヘッドの入れ子部材によ
   つて与えられる個々のサンプル用分配材料を受けかつこ
   の分配材料の重量測定が完了した後にこの分配材料を計
   量ヘッドに放出するよう作動する秤りと、秤りの基準値
   に対する重量測定済みの材料の重量偏差を応じて計量ヘ
   ッドおよび制御ヘッドの入れ子式部材の容積を同時に比
   例させて調節する制御組立体とから成る、周辺に入れ子
   式容積計量部材を分布させた回転計量ヘッド中でばら材
   料の分配材料の重量を制御かつ調節する装置であつて、
   上記サンプル用分配材料の重量測定ごとに秤りの基準重
   量とサンプル用分配材料の重量偏差に応じて振幅と方向
   が変化する出力信号を発生する電磁トランスデューサに
   上記秤りが連動し、かつ電子計算機を上記トランスデュ
   ーサと上記制御組立体との間に接続させ、該電子計算機
   によつてトランスデューサからの上記信号を組立体附勢
   信号に変換せしめて、計量ヘッドと制御ヘッドの入れ子
   式部材の容量を調節し、かつ供給された分配材料の上記
   偏差を解消するものにしてかつ秤り上で測定された密度
   に等しい材料を導入する直前に完了すべき計量ヘッドの
   入れ子式部材の調節とこの調節を終了させるため制御ヘ
   ッドの回転数ｎと計量ヘッドの回転数Ｎの比ｎ／Ｎが、
   Ｖがひとつの計量ヘッドの入れ子式部材の容積で、Ｂが
   計量ヘッドの入れ子式部材の数で、 ｖがひとつの制御ヘッドの入れ子式部材の容積で、ｂが
   制御ヘッドの入れ子式部材の数で、 ｍが第２ダクトと制御ヘッド内にある材料の体積で、Ｍ
   が主ダクトと計量ヘッド内にある材料の体積である式（
   Ｖ／ｖ）×（Ｂ／ｂ）×｛ｍ／（Ｍ＋ｍ）｝にほぼ等し
   くしてあることを特徴とする装置。 ２ 上記計算器が上記トランスデューサからの数個の出
   力信号の平均を計算するようになつており、かつ平均化
   する信号の数を選択するセレクタが設けられているユニ
   ットから成り、上記平均化すべき信号の数が上記計量ヘ
   ッドの一回転する間に得られる信号の数にほぼ等しいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。