(57)【要約】【課題】  単一の集合シュートを用いて容器に粉粒体を充填する２連式定量充填装置において、集合シュート内での粉粒体の滞留を有効に防止し、高い処理能力を発揮させる。【解決手段】  被計量物である粉粒体を計量する計量ホッパが２個並列して配置され、その下方に、各計量ホッパから排出される被計量物を上側で受け取って流下させる単一の集合シュート３１が配置されている。集合シュート３１には、内壁面が傾斜面となっている集合部３７ａが含まれ、この集合部３７ａの内部に、被計量物の流路に沿って流量調整板３３が配置されている。この流量調整板３３は、前記流路に沿った方向に固定位置が変更できるように、固定部材３９で集合シュート３１に対して固定されている。【選択図】  図２
2010271128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計量物である粉粒体を内部に収容し、当該粉粒体の重量を計量して下側に排出する複数の計量ホッパと、
前記各計量ホッパから排出される前記被計量物を上側で受け取って流下させる流路が形成されている単一の集合シュートと、
当該集合シュート内において、当該集合シュートの延伸方向に延伸するように配置されている板部材と、
当該板部材を前記集合シュートに対して固定する固定部材と、を備え、
複数の前記計量ホッパは、前記集合シュートに対して被計量物を排出する位置が異なるように並列して配置され、
前記板部材は、前記集合シュート内の空間を、複数の前記計量ホッパにそれぞれ対応する複数の副流路に分割するように、前記集合シュート内に配置されているとともに、前記集合シュートの延伸方向に固定位置が変更可能なように、前記固定部材で固定されている、定量充填装置。
【請求項２】
前記集合シュートには、その内壁面が、前記集合シュートの延伸方向に対して当該集合シュートの内側に傾斜する傾斜面となっている集合部が含まれ、
前記板部材は、前記集合部の内部に配置されている、請求項１に記載の定量充填装置。
【請求項３】
前記複数の前記計量ホッパは、前記集合シュートに対して交互に被計量物を排出するよう構成されている、請求項１または２に記載の定量充填装置。
【請求項４】
前記集合部には、前記流路を挟んで対向するスリット状の板部材挿入孔が形成され、
前記板部材は、前記集合部を貫通するように一対の前記板部材挿入孔に挿入されていることで前記流路を前記副流路に分割している、請求項２または３に記載の定量充填装置。
【請求項５】
前記板部材は、前記板部材挿入孔に挿入された状態で、前記集合部の外側に一部が露出しており、
前記固定部材は、前記板部材の露出部位を前記集合部に対して固定するよう構成されている、請求項４に記載の定量充填装置。
【請求項６】
前記集合部には、前記板部材挿入孔の長手方向に沿って外部に張り出すよう設けられる、板状の板部材支持部が形成され、
前記固定部材は、前記板部材支持部に対して前記板部材の露出部位を固定するよう構成されている、請求項５に記載の定量充填装置。
【請求項７】
前記板部材支持部および前記板部材の露出部位には、それぞれ貫通孔が形成され、
前記固定部材は、前記貫通孔を貫通するボルト部材またはピン部材となっている、請求項６に記載の定量充填装置。
【請求項８】
前記計量ホッパに前記被計量物を供給する被計量物供給部を、さらに備えている、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の定量充填装置。
【請求項９】
前記被計量物供給部は、前記計量ホッパの上側に配置され、その内部に前記被計量物を貯留し、下方の前記計量ホッパに前記被計量物を投入する貯留槽であり、
前記貯留槽および前記計量ホッパから少なくとも構成される計量部が、２組並列して前記集合シュートの上側に配置されている、請求項８に記載の定量充填装置。
【請求項１０】
制御部をさらに備え、
当該制御部は、前記貯留槽から前記計量ホッパへの前記被計量物の投入動作、および、前記計量ホッパから前記集合シュートへの前記被計量物の排出動作を、２組の前記計量部において交互に行うように、前記貯留槽および前記計量ホッパを制御するよう構成されている、請求項９に記載の定量充填装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の定量充填装置と、
当該定量充填装置の前記集合シュートから流下される被計量物を容器に充填して包装する包装装置と、から少なくとも構成され、
前記定量充填装置および前記包装装置の動作は、互いに連係している、定量包装システム。
【請求項１２】
一方向に延伸し、粉粒体を上側で受け取って流下させる空間である流路が内部に形成されている本体部と、
前記流路に沿った方向に配置される板部材と、
当該板部材を本体部に固定する固定部材と、を備え、
前記本体部には、その内壁面が、前記延伸方向に対して当該本体部の内側に傾斜する傾斜面となっている集合部が含まれ、
前記板部材は、前記集合部の内部において、前記流路を複数の副流路に分割するように配置されているとともに、前記延伸方向に固定位置が変更されるように、前記固定部材で固定されている、集合シュート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体または粒体等のような流動性を有する被計量物を所定量毎に容器に充填する定量充填装置と、この定量充填装置を含む定量包装システムと、これらに用いられる集合シュートに関し、特に、被計量物を計量する計量ホッパが複数並列して配置されている構成の定量充填装置と、この定量充填装置を含む定量包装システムと、これらに用いられる集合シュートとに関する。
【背景技術】
【０００２】
定量充填装置は、粉体または粒体（まとめて粉粒体という）を計量し、所定量毎に容器に充填するものであり、粉粒体、容器の種類等に応じてさまざまな種類のものが提案され、実用化されている。定量充填装置の代表的な例として、図９に示すように、貯留槽１１０、計量ホッパ１２０、集合シュート１３０、および制御部１４０を備えている構成の定量充填装置１００が挙げられる。この計量充填機１０は、制御上、包装装置（包装機）２００と連動するように構成されている。
【０００３】
貯留槽１１０は、計量および充填の対象となる粉粒体を被計量物として貯留する。貯留槽１１０の上端には径の大きな開口が形成されるとともに、狭まった下端には径の小さな開口が形成されている。この下端の開口には、投入ゲート開閉駆動部１１２により開閉駆動される投入ゲート１１１が設けられている。投入ゲート開閉駆動部１１２は、制御部１４０により制御される。
【０００４】
投入ゲート１１１の下側には計量ホッパ１２０が位置し、この計量ホッパ１２０を支持するように重量検出器１２１が設けられている。重量検出器１２１は、計量ホッパ１２０の重量変化を電気信号として検出し、制御部１４０に出力するよう構成されている。計量ホッパ１２０の上端は開口となっており、投入ゲート１１１が開いて貯留槽１１０の下端の開口から落下する被計量物を受けるように構成されている。計量ホッパ１２０の下端は、排出ゲート駆動モータ１２３により開閉駆動される排出ゲート１２２となっており、排出ゲート駆動モータ１２３は制御部１４０により制御される。
【０００５】
排出ゲート１２２の下側には集合シュート１３０が位置している。集合シュート１３０の上端には径の大きな開口が形成され、狭まった下端にも径の小さな開口が形成され、当該下端の開口にも、充填ゲート開閉駆動部１２３により開閉駆動される充填ゲート１３１が設けられている。集合シュート１３０は、計量ホッパ１２０から上端の開口に排出される被計量物を集合して下端の開口から排出する。
【０００６】
集合シュート１３０の下側には、包装装置２００が位置している。包装装置２００は、無端ベルト形状のコンベヤ２１１および包装装置制御部２１２等を備えている。コンベヤ２１１は、その上面に複数の充填袋３００を載置し、所定方向（図中向かって左から右側）に搬送する。充填袋３００は、上側が開いた状態でコンベヤ２１１の上面に載置されて搬送される。コンベヤ２１１による充填袋３００の搬送は、包装装置制御部２１２により制御される。
【０００７】
包装装置制御部２１２は、定量充填装置１００の制御部１４０に制御信号を出力するよう構成され、定量充填装置１００の動作制御と包装装置２００との動作制御が連動するようになっている。また、包装装置制御部２１２は、集合シュート１３０の充填ゲート開閉駆動部１３２にも制御信号を出力するよう構成され、充填ゲート１３１の直下に空の充填袋３００が位置したときに当該充填ゲート１３１を開き、充填ゲート１３１の直下から充填袋３００が外れているときには当該充填ゲート１３１を閉じるよう、充填ゲート開閉駆動部１３２の動作を制御する。
【０００８】
前記構成の定量充填装置１００および包装装置２００の動作について説明する。初期状態として、貯留槽１１０には被計量物が十分に貯留され、計量ホッパ１２０内には被計量物が収容されておらず空の状態であるとする。
【０００９】
まず、包装装置制御部２１２から運転開始指令の制御信号が定量充填装置１００の制御部１４０に出力され、制御部１４０は、投入ゲート開閉駆動部１１２を駆動して投入ゲート１１１を開き、貯留槽１１０から計量ホッパ１２０に対して被計量物を投入する。計量ホッパ１２０においては、排出ゲート１２２は閉じている状態にあるため、当該計量ホッパ１２０内に被計量物が徐々に蓄積されていく。そして、重量検出器１２１により計量ホッパ１２０の重量変化が検出され制御部１４０に出力される。制御部１４０は、重量検出器１２１による重量変化の検出値が所定値に達して安定すれば、計量ホッパ１２０内に所定量の被計量物が収容されて計量が完了したと判断し、投入ゲート開閉駆動部１１２を制御して投入ゲート１１１を閉じるよう駆動させる。
【００１０】
ここで、包装装置２００では、定量充填装置１００の動作と並行してコンベヤ２１１が充填袋３００を搬送しており、図示されないセンサによって、充填袋充填ゲート１３１の直下まで空の充填袋３００が搬送されたことを検知すると、包装装置制御部２１２はコンベヤ２１１の搬送動作を一時停止させるとともに、制御部１４０に排出指令の制御信号を出力する。制御部１４０は、包装装置制御部２１２からの制御信号に基づき、排出ゲート駆動モータ１２３を駆動させ、排出ゲート１２２を開く。これにより、計量ホッパ１２０内に収容されている所定量の被計量物が集合シュート１３０内に排出される。また、包装装置制御部２１２は、充填ゲート開閉駆動部１３２を制御し、充填ゲート１３１を開くよう駆動する。これにより、集合シュート１３０内に排出された被計量物は、当該集合シュート１３０を通過する間にその流れが整えられて集合され、充填袋３００内に投下される。
【００１１】
全ての被計量物が充填袋３００内に充填されれば、包装装置制御部２１２は、コンベヤ２１１による搬送動作を再開させるとともに、充填ゲート１３１を閉じるよう充填ゲート開閉駆動部１３２を制御し、さらに、制御部１４０にも制御信号を出力する。制御部１４０は、包装装置２００側で充填袋３００が搬送されている間、次の充填袋３００への被計量物の充填に備えて計量ホッパ１２０による被計量物の計量を行わせるよう、投入ゲート開閉駆動部１１２、重量検出器１２１等を制御する。
【００１２】
前記のような定量充填装置においては、計量および充填の対象となる物品（被計量物）が粉粒体であることから、独特の問題が生じるため、従来から、定量充填装置の具体的構成を改良する技術が種々提案されている。
【００１３】
例えば、特許文献１には、外部筐体、第１ホッパ、第２ホッパおよび重量検出器を備える定量充填装置において、粉粒体に異物が混入したり、逆に粉粒体から発生する粉塵が前記定量充填装置内の一部に侵入したりすることを防止する技術が開示されている。具体的には、同文献に開示される定量充填装置は、上面に投入口が構成されている外部筐体、投入口の下方に配設された第１ホッパ、第１ホッパの下方に配設された第２ホッパ、および、第２ホッパの重量変化を検出する重量検出器を備え、外部筐体と第１ホッパ及び第２ホッパとの間の空間を区画して１以上の防塵空間を形成する隔壁を設ける構成となっている。
【００１４】
前記構成の定量充填装置では、カバーで覆われたホッパの軸受部および関節部の摩擦面で摩耗粉が発生し、この摩耗粉がカバー内に堆積するため、保守点検時に摩耗粉が被計量物に混入するおそれがある。また、ホッパ内で粉粒体から発生した粉塵は、カバーの取り付け具合によってはカバー内に侵入するおそれもある。つまり、小さい固形物の集団である粉粒体には異物が混入しやすく、また、粉粒体同士の摩擦、あるいは、計量機構または充填機構の壁面との摩擦等から、粉粒体の種類によっては粉塵が発生しやすくなり、これが定量充填装置そのものに影響を及ぼすおそれがある。そこで、この技術では、前記隔壁を設けることで、摩耗粉の被計量物への混入を防止し、かつ被計量物の粉塵のカバー内への侵入をより確実に防止するようになっている。
【００１５】
ところで、定量充填装置に用いられる集合シュートと同様の構成は、他の計量装置や秤でも広く用いられている。例えば、特許文献２には、略逆円錐状で内部が仕切り壁で４つに仕切られて構成された集合シュートを備えている組合せ秤が開示されている。この技術では、組合せ用ホッパ列が区分された基本グループ、集合シュートおよび集合ホッパがそれぞれ対応して複数備えられているため、組合せ計量および排出が高速化でき、それゆえ高速運転の包装装置に対応することが可能となっている。
【００１６】
前記組合せ秤は、高速運転の包装装置に対応するよう構成されているので、組合せ計量および排出動作も高い処理能力を発揮できるようになっている。同様に、前記定量充填装置においても、近年では、高速運転の包装装置に対応できるよう、被計量物の計量および充填動作について高い処理能力が要求されている。そこで、例えば、前記貯留槽および計量ホッパを２組、集合シュートを１個備え、各計量ホッパは並列に配置され、その下側に共用の集合シュートが１個配置される構成の定量充填装置（２連式定量充填装置）が提案されている。各計量ホッパに対してそれぞれ集合シュートを配置させる構成も考えられるが、計量ホッパの下側に１個の集合シュートの容積を確保しなければならないので、定量充填装置が大型化し、かつ、部材点数も増加するためコストも増大する。それゆえ、集合シュートは共用することが望ましい。
【００１７】
この２連式定量充填装置では、各計量ホッパで交互に被計量物が計量されて排出される。すなわち、一方の計量ホッパで計量が完了して集合シュートに排出している間に、他方の計量ホッパでは貯留槽から被計量物が投入されて計量中となっているので、それぞれの計量ホッパにおける計量排出動作は、通常、半サイクル程度ずれることになる。このような構成とすれば、貯留槽および計量ホッパが１組しかない１連式定量充填装置に比べて、被計量物の計量排出動作の時間的損失が少なくなるので、処理能力を高めることができ、高速運転の包装装置にも対応可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００９−０２９４９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１４５３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、本発明者らが前記２連式定量充填装置について検討したところ、被計量物が集合シュート内を円滑に流れて排出されず、当該集合シュート内で滞留する場合があることが明らかとなった。
【００２０】
すなわち、前記集合シュートの機能の一つに、上側から排出される被計量物（粉粒体）が下方に落下するときに、当該粉粒体の流れを調整する働きがあるが、粉粒体の形状または材質等によっては、粉粒体同士の摩擦が大きくなり集合シュートの途中で塊状に集まって滞留してしまう。この状態では、集合シュート内に被計量物（粉粒体）が詰まることになるため、計量充填動作そのものが停止してしまう。
【００２１】
集合シュート内で被計量物が滞留することを防ぐためには、当該集合シュートのサイズを大きくすることが考えられる。ところが、集合シュートのサイズは、計量ホッパ、容器または包装装置の種類、サイズ、形状等に影響を受け、さらには、対応する包装装置の構成あるいは定量充填装置を設置する現場のレイアウト等にも影響を受ける。それゆえ、集合シュートを単純に大きくして被計量物の流通性を高めることは、現実的でない。
【００２２】
また、前記の通り、各計量ホッパに対して１個の集合シュートが設けられる構成は、構造面やコスト面からも現実的でない。さらには、集合シュート内に仕切りを設け、１個の集合シュートを２個並列させる構成とすることも考えられるが、このような構成は、結局、集合シュートのサイズを大きくすることと同様である。しかも、仕切りによって内部が２分割される構成は、小さな集合シュートが２個並列配置される構成と同等となってしまい、集合シュートのサイズをより一層大きくしない限りは、粉粒体の滞留を有効に防止することはできない。
【００２３】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、単一の集合シュートを用いて容器に粉粒体を充填する２連式定量充填装置において、集合シュート内での粉粒体の滞留を有効に防止し、高い処理能力を発揮させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明者らは、前記課題に鑑み鋭意検討した結果、集合シュート内に単に仕切りを設けるのではなく、仕切りを移動可能に取り付けることで、粉粒体（被計量物）の種類に応じて、粉粒体が流れやすいように仕切りを移動させることができ、粉粒体の滞留を有効に防止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２５】
すなわち、本発明に係る定量充填装置は、前記の課題を解決するために、被計量物である粉粒体を内部に収容し、当該粉粒体の重量を計量して下側に排出する複数の計量ホッパと、前記各計量ホッパから排出される前記被計量物を上側で受け取って流下させる流路が形成されている単一の集合シュートと、当該集合シュート内において、当該集合シュートの延伸方向に延伸するように配置されている板部材と、当該板部材を前記集合シュートに対して固定する固定部材と、を備え、複数の前記計量ホッパは、前記集合シュートに対して被計量物を排出する位置が異なるように並列して配置され、前記板部材は、前記集合シュート内の空間を、複数の前記計量ホッパにそれぞれ対応する複数の副流路に分割するように、前記集合シュート内に配置されているとともに、前記集合シュートの延伸方向に固定位置が変更可能なように、前記固定部材で固定されている構成である。
【００２６】
前記構成により、被計量物である粉粒体の種類に応じて、板部材の下方と集合シュートの内壁面との間で形成される開口（流下開口領域）の大きさを調整することができる。この流下開口領域は、被計量物が集合シュートを流下するときのボトルネックとなる部位であって、被計量物の摩擦係数等の条件に応じて適切な面積としなければ、この流下開口領域の近傍で被計量物が滞留したり詰まったりする。本発明では、板部材の位置を変えることで、流下開口領域の面積を変えることができるので、被計量物を円滑に下方に流下させることができ、集合シュートの被計量物によって閉塞したり、所定量の被計量物の流下時間が遅延したりすることを有効に抑えることができる。
【００２７】
前記構成においては、前記集合シュートには、その内壁面が、前記集合シュートの延伸方向に対して当該集合シュートの内側に傾斜する傾斜面となっている集合部が含まれ、前記板部材は、前記集合部の内部に配置されていることが好ましい。前記板部材は、集合シュート内のどのような位置に設けられてもよいが、前記傾斜面を有する集合部内に設けられることにより、流下開口領域での被計量物の滞留や詰まりを有効に抑えることができる。
【００２８】
前記構成においては、前記複数の前記計量ホッパは、前記集合シュートに対して交互に被計量物を排出するよう構成されている、ことがより好ましい。交互に被計量物を計量して集合シュートに排出することで、被計量物の計量速度を向上させることができるとともに、集合シュート内での被計量物の滞留や詰まりが有効に抑えられるので、集合シュートから流下した被計量物を容器等に充填する充填速度の低下も抑えることができる。その結果、定量充填装置の処理能力を向上することができる。なお、前記交互排出は、オペレータの操作で行われてもよいし、後述するように制御部によって自動的に行われるよう制御されてもよい。
【００２９】
前記構成においては、前記集合部には、前記流路を挟んで対向するスリット状の板部材挿入孔が形成され、前記板部材は、前記集合部を貫通するように一対の前記板部材挿入孔に挿入されていることで前記流路を前記副流路に分割していることが好ましく、前記板部材は、前記板部材挿入孔に挿入された状態で、前記集合部の外側に一部が露出しており、前記固定部材は、前記板部材の露出部位を前記集合部に対して固定するよう構成されていることがより好ましい。例えば、集合部の特に好ましい構成としては、前記集合部には、前記板部材挿入孔の長手方向に沿って外部に張り出すよう設けられる、板状の板部材支持部が形成され、前記固定部材は、前記板部材支持部に対して前記板部材の露出部位を固定する構成が挙げられる。また、固定部材の特に好ましい構成としては、前記板部材支持部および前記板部材の露出部位には、それぞれ貫通孔が形成され、前記固定部材は、前記貫通孔を貫通するボルト部材またはピン部材となっている構成が挙げられる。これら構成例により、複雑な固定手法を用いることなく、板部材を集合部に固定させることができる。
【００３０】
前記構成においては、前記計量ホッパに前記被計量物を供給する被計量物供給部を、さらに備えていることが好ましい。被計量物供給部の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、前記被計量物供給部は、前記計量ホッパの上側に配置され、その内部に前記被計量物を貯留し、下方の前記計量ホッパに前記被計量物を投入する貯留槽である構成をあげることができる。このとき、前記貯留槽および前記計量ホッパから少なくとも構成される計量部が、２組並列して前記集合シュートの上側に配置されている構成であることがより好ましく、制御部をさらに備え、当該制御部は、前記貯留槽から前記計量ホッパへの前記被計量物の投入動作、および、前記計量ホッパから前記集合シュートへの前記被計量物の排出動作を、２組の前記計量部において交互に行うように、前記貯留槽および前記計量ホッパを制御するよう構成されていることがさらに好ましい。
【００３１】
本発明には、前記構成の定量充填装置と、当該定量充填装置の前記集合シュートから流下される被計量物を容器に充填して包装する包装装置と、から少なくとも構成され、前記定量充填装置および前記包装装置の動作は、互いに連係している、定量包装システムも含まれる。本発明の定量充填装置または定量包装システムの構成によれば、その処理能力を従来構成よりも一層向上させることができる。
【００３２】
また、本発明には、前記定量充填装置または前記定量包装システムに用いられる集合シュートも含まれる。具体的には、一方向に延伸し、粉粒体を上側で受け取って流下させる空間である流路が内部に形成されている本体部と、前記流路に沿った方向に配置される板部材と、当該板部材を本体部に固定する固定部材と、を備え、前記本体部には、その内壁面が、前記延伸方向に対して当該本体部の内側に傾斜する傾斜面となっている集合部が含まれ、前記板部材は、前記集合部の内部において、前記流路を複数の副流路に分割するように配置されているとともに、前記延伸方向に固定位置が変更されるように、前記固定部材で固定されている構成が挙げられる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明では、２連式定量充填装置が単一の集合シュートを備えている構成であっても、集光シュート内での被計量物（粉粒体）の滞留を有効に防止することができ、それゆえ高い処理能力が発揮できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る二連式の定量充填装置および定量包装システムの構成の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示す定量充填装置が備える集合シュートの具体的な構成の一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示す集合シュートにおける流量調整板を固定する構成の一例を示す側方図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図２および図３に示す集合シュートにおいて、流量調整板を固定する具体的な構成を示す模式図である。
【図５】図１に示す定量充填装置が備える２つの計量部において、単一の計量部による計量および排出動作を説明するタイムチャートである。
【図６】図１に示す定量充填装置が備える２つの計量部がそれぞれ交互に動作する状況を説明するタイムチャートである。
【図７】（ａ）は、図２に示す集合シュートにおいて、図１に示す定量充填装置が備える２つの計量部から排出される被計量物の流れを模式的に示す図であり、（ｂ）は、集合シュートにおいて第二計量部から排出された被計量物が層状の流れを形成するように挙動する状態をモデル化して示す図である。
【図８】図２に示す集合シュートにおける流量調整板の位置を、縦方向の位置を基準として設定する場合と、前記流下開口部の径または面積を基準として設定する場合とについて説明する模式図である。
【図９】従来の一連式の定量充填装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００３６】
［定量充填装置の基本構成］
図１は本発明の実施の形態に係る定量充填装置１０およびこれを含む定量包装システムの一例を示す模式図である。図１に示すように、定量充填装置１０は、貯留槽部１１、計量ホッパ２１、集合シュート３１、制御部４１を備えており、定量充填装置１０の下方には、包装装置５０が配置されている。後述するように、定量充填装置１０および包装装置５０は、互いの動作が連係するように構成されている。また、包装装置５０で用いられる容器（あるいは包装材）は充填袋３００であって、この充填袋３００に被計量物が所定重量ずつ充填されるように構成されている。
【００３７】
定量充填装置１０が備える貯留槽部１１は、計量および充填の対象となる粉粒体を被計量物として貯留する。本実施の形態では、貯留槽部１１は、２個の貯留槽１１ａ（図中左側）および１１ｂ（図中右側）が横に並行配置されて一体化された構成となっており、個々の貯留槽１１ａおよび１１ｂは、例えば錐形状（円錐や角錐等）の頂点が下側に配置するような形状となっている。貯留槽１１ａおよび１１ｂの上端は径の大きな開口が形成されるとともに、狭まった下端には径の小さな開口が形成されている。貯留槽１１ａおよび１１ｂの下端の開口には、それぞれ開閉可能な投入ゲート１２ａおよび１２ｂが設けられている。
【００３８】
投入ゲート１２ａおよび１２ｂは、投入ゲート開閉駆動部１３により駆動されることで開閉し、投入ゲート開閉駆動部１３は、制御部４１により制御される。なお、図１においては、図示の便宜上、投入ゲート開閉駆動部１３は、貯留槽１１ｂの投入ゲート１２ｂを開閉駆動するもののみ図示している。
【００３９】
本実施の形態では、貯留槽部１１は、錐形状の貯留槽１１ａおよび１１ｂが並列して単一の槽として一体化している構成となっているが、それぞれ独立した構成であってもよい。投入ゲート１２ａおよび１２ｂは、カットゲートとして構成され、投入ゲート開閉駆動部１３は、当該カットゲートを駆動する公知のモータ駆動機構により構成されるが、これらに限定されない。
【００４０】
投入ゲート１２ａおよび１２ｂの下側には、それぞれ計量ホッパ２１ａおよび２１ｂが位置し、各計量ホッパ２１ａまたは２１ｂを支持するように重量検出器２２ａまたは２２ｂがそれぞれ設けられている。重量検出器２２ａおよび２２ｂは、それぞれが支持している計量ホッパ２２ａまたは２２ｂの重量変化を電気信号として検出し、制御部４１に出力するよう構成されている。各計量ホッパ２１ａまたは２１ｂの上端は開口となっており、投入ゲート１２ａまたは１２ｂが開いて貯留槽１１ａまたは１１ｂの下端の開口から落下する被計量物を受けるように構成されている。
【００４１】
ここで、計量ホッパ２１ａおよび２１ｂのそれぞれの下端の開口には、開閉可能な排出ゲート２３ａおよび２３ｂが設けられており、これら排出ゲート２３ａおよび２３ｂは、それぞれ排出ゲート駆動モータ２４ａおよび２４ｂによって開閉される。排出ゲート駆動モータ２４ａおよび２４ｂはいずれも制御部４１により制御される。なお、図１においては、図示の便宜上、制御部４１による制御を示す矢印は、計量ホッパ２１ｂの排出ゲート２３ｂを開閉する排出ゲート駆動モータ２４ｂのみ付されている。
【００４２】
計量ホッパ２１ａおよび２１ｂの外形状は、本実施の形態では、貯留槽１１ａおよび１１ｂのような錐形状ではなく柱形状（管状）であり、その内径は、上側の開口の内径も含め、投入ゲート１２ａおよび１２ｂから投入される被計量物を確実に受けられるサイズとなっている。重量検出器２２ａおよび２２ｂは、本実施の形態では、ロードセル（図中「ＬＣ」として表示）が用いられている。重量検出器２２ａまたは２２ｂによる計量ホッパ２１ａまたは２１ｂを支持する構成は公知の構成が採用される。排出ゲート２３ａおよび２３ｂは、柱状の計量ホッパ２１ａおよび２１ｂにおいて下側に向かって開く扉状ゲートとなっており、本実施の形態では、被計量物を下方に排出しやすくするために、扉同士の接触部は下側に突出するように位置している。また、本実施の形態では、排出ゲート駆動モータ２４ａおよび２４ｂとしてステッピングモータが用いられている。
【００４３】
本実施の形態では、貯留槽部１１から排出ゲート２３ａまたは２３ｂまでの被計量物の流れを見れば、貯留槽１１ａ、投入ゲート１２ａ、計量ホッパ２１ａ、および排出ゲート２３ａという第一の流れと、貯留槽１１ｂ、投入ゲート１２ｂ、計量ホッパ２１ｂ、および排出ゲート２３ｂという第二の流れとが存在する。後述するように、被計量物の第一の流れと第二の流れとを交互に運用することで、効率的な被計量物の計量および排出が可能になる。本実施の形態では、第一の流れを形成（実現）する貯留槽１１ａおよび計量ホッパ２１ａは、第一計量部を構成し、第二の流れを形成（実現）する貯留槽１１ｂおよび計量ホッパ２１ｂは、第二計量部を構成しているものとする。そして、本実施の形態に係る定量充填装置１０は、これら第一計量部および第二計量部が並列して備えられる２連式となっている。
【００４４】
排出ゲート２３ａおよび２３ｂの下側には、集合シュート３１が位置している、この集合シュート３１は、貯留槽部１１を構成する貯留槽１１ａまたは１１ｂと同様に、錐の頂点が下側に配置しているような形状であって、その上端には径の大きな開口が形成され、狭まった下端にも径の小さな開口が形成され、当該下端の開口には開閉可能な充填ゲート３２が設けられている。言い換えれば、集合シュート３１は、一方向に延伸し、内部に流路となる空間が形成されている略逆錐形状を有している。充填ゲート３２は、充填ゲート開閉駆動部３４により開閉駆動され、充填ゲート開閉駆動部３４は、後述する包装装置制御部５２により制御される。本実施の形態では、充填ゲート３２は投入ゲート１２ａおよび１２ｂと同様にカットゲートであり、充填ゲート開閉駆動部３４は、投入ゲート開閉駆動部１３と同様に、公知のモータ駆動機構が採用されている。
【００４５】
また、集合シュート３１は、径の大きな開口が形成されている上側の集合部３７ａと、この集合部３７ａの下側に接続され径の小さな開口が形成されている充填ノズル部３７ｂと、により構成されている。さらに、集合部３７ａの上側（径の大きな開口側）には、管状部３７ｃが取り付けられている。管状部３７ｃは、排出ゲート２３ａおよび２３ｂ近傍の計量ホッパ２１ａおよび２１ｂの下方を覆うように構成されている。さらに本実施の形態では、集合シュート３１の内部には、被計量物の流路の延伸方向（被計量物が全体として流れる方向）に固定位置を変えることができる流量調整板３３が設けられている。集合シュート３１の具体的な構成については後述する。
【００４６】
制御部４１は、少なくとも、重量検出器２２ａおよび２２ｂによる計量ホッパ２１ａおよび２１ｂの検出結果と、後述する包装装置制御部５２からの制御信号とに基づいて、投入ゲート開閉駆動部１３および排出ゲート駆動モータ２４ａおよび２４ｂを制御する。制御部４１は、公知のマイクロコンピュータのＣＰＵで構成されている。
【００４７】
集合シュート３１の下側には、包装装置５０が位置している。包装装置５０は、コンベヤ５１および包装装置制御部５２等を備えており、コンベヤ５１は、本実施の形態では、無端状ベルトであって、その上面に複数の充填袋３００を載置し、所定方向（図中向かって左から右側）に搬送する。充填袋３００は、上側が開いた状態でコンベヤ５１の上面に載置されて搬送される。コンベヤ５１による充填袋３００の搬送は、包装装置制御部５２により制御される。
【００４８】
包装装置制御部５２は、定量充填装置１０の制御部４１に制御信号を出力するよう構成され、定量充填装置１０の動作制御と包装装置５０との動作制御が連動するようになっている。また、包装装置制御部５２は、集合シュート３１の充填ゲート開閉駆動部３４にも制御信号を出力するよう構成され、充填ゲート３２の直下に空の充填袋３００が位置したときに当該充填ゲート３２を開き、充填ゲート３２の直下から充填袋３００が外れているときには当該充填ゲート３２を閉じるよう、充填ゲート開閉駆動部３４の動作を制御する。包装装置制御部５２は、定量充填装置１０の制御部４１と同様、マイクロコンピュータのＣＰＵで構成されている。なお、包装装置５０には、コンベヤ５１および包装装置制御部５２以外に、公知の構成が備えられているが、ここでは説明を省略する。
【００４９】
［集合シュートの構成］
次に、集合シュート３１のより具体的な構成の一例について、図２、図３、図４（ａ）および（ｂ）に基づいて説明する。図２は、図１に示す定量充填装置１０が備える集合シュート３１の具体的な構成の一例を示す斜視図である。図３は、図２に示す集合シュート３１において流量調整板３３を固定する構成の一例を示す側方図であり、図４（ａ）および（ｂ）は、図２および図３に示す集合シュート３１において、流量調整板３３を固定する具体的な構成を示す模式図である。
【００５０】
図２に示すように、本実施の形態に係る集合シュート３１は、四角錐状となっており、上側には、排出ゲート２３ａおよび２３ｂから排出された被計量物を受ける導入開口３５となっている。導入開口３５の周囲には縁部３６が形成され、この縁部３５に対して、図２には図示されない管状部３７ｃが取り付けられる。導入開口３５は、排出ゲート２３ａおよび２３ｂが開いた状態で、計量ホッパ２１ａおよび２１ｂの下側の開口に対応する大きさとして形成されていればよく、この導入開口３５の上側に排出ゲート２３ａおよび２３ｂの双方が位置していればよい。ただし、被計量物である粉粒体は、集合体としてみれば流動性を有するように振舞うので、粉粒体（被計量物）が導入開口３４から漏れ出さず、適切に集合シュート３１内に導入されるように、前記管状部３７ｃを、集合シュート３１の上側の縁部３６に取り付けることが好ましい。これにより、排出ゲート２３ａおよび２３ｂ近傍が管状部３７ｃにより覆われるので、粉粒体（被計量物）が集合シュート３１に導かれずに漏出する事態を回避することができる。
【００５１】
集合シュート３１本体は、上側の集合部３７ａと下側の充填ノズル部３７ｂとに分けられる。集合部３７ａは、その上端に導入開口３５が形成され、下端に充填ノズル部３７ｂが接続されている。集合部３７ａは、内部が被計量物の流路であって上端から下端に向かって流路の内径が小さくなるよう構成されている。この構成では、集合部３７ａの内壁面は、流路の延伸方向（ここでは、集合部３７ａの中心軸の延伸方向）３０に対して傾斜する傾斜面となっている。それゆえ、面積の大きい導入開口３５に広がって排出された被計量物（粉粒体）は集合部３７ａの内部（流路）を流れるに伴って傾斜面によりガイドされて充填ノズル部３７ｂに集合されていく。
【００５２】
充填ノズル部３７ｂは、上端が集合部３７ａに接続され、下端には被計量物を吐出する開口（吐出口）が形成されている。下端の開口には、図２には図示されない充填ゲート３２が設けられている。充填ノズル部３７ｂも、集合部３７ａと同様に内部が被計量物の流路であって、集合部３７ａと同様に、上端から下端に向かって流路の内径が小さくなるよう構成されているが、集合部３７ａの傾斜面に比べて、流路の延伸方向３０に垂直な方向（ここでは水平方向）に対する傾斜角度は急峻となっている。これは、充填ノズル部３７ｂの機能は、集合部３７ａのように、拡散するように排出された粉粒体（被計量物）を集合させるのではなく、集合部３７ａで集合された粉粒体を充填の対象である容器（本実施の形態では、充填袋３００）に充填するためである。それゆえ、内径が徐々に小さくなる程度は、集合部３７ａに比べると緩やかなものとなっている。
【００５３】
集合部３７ａおよび充填ノズル部３７ｂの具体的な形状やサイズは特に限定されず、種々の条件により適切な形状やサイズに設定されればよい。図２に示す構成では、集合部３７ａの断面形状は方形であるが、充填ノズル部３７ｂの断面形状は略円形となっている。また、集合部３７ａのサイズは、上端（導入開口３５）側については計量ホッパ２１ａおよび２１ｂの大きさに対応したものであればよく、下端側は充填ノズル部３７ｂのサイズに対応したものであればよい。同様に充填ノズル部３７ｂのサイズも、被計量物を収容する容器の種類に合わせて、適切な径の吐出口が下端に形成されるようになっていればよい。また、容器の種類に応じて、吐出口の大きさを変更できるように、充填ノズル部３７ｂは集合部３７ａに対して着脱可能な構成となっていてもよい。
【００５４】
集合シュート３１の集合部３７ａには、図１および図２に示すように、流量調整板３３が固定配置されている。流量調整板３３は、図２に示すように、集合部３７ａの一方の側面から他方の側面に向かって当該集合部３７ａを貫通するように設けられ、図１に示すように、集合部３７ａ内の流路を副流路３１ａおよび３１ｂに２分割している。分割された各副流路３１ａおよび３１ｂは、集合シュート３１の上側に位置する計量ホッパ２１ａおよび２１ｂの排出ゲート２３ａおよび２３ｂに対応している。すなわち、計量ホッパ２１ａを含む第一計量部の排出ゲート２３ａから排出された被計量物は、集合部３７ａ内の副流路３１ａを経由して充填ノズル部３７ｂに達し、計量ホッパ２１ｂを含む第一計量部の排出ゲート２３ｂから排出された被計量部は、集合部３７ｂ内の副流路３１ｂを経由して充填ノズル部３７ｂに達する。
【００５５】
流量調整板３３は、集合部３７ａの流路を２つの副流路３１ａおよび３１ｂに分割するように集合部３７ａの中央部に固定されていればよいが、さらに、流路の延伸方向（ここでは集合シュート３１の中心軸の延伸方向）３０、すなわち集合シュート３１における被計量物の全体として流れる方向（縦方向）に沿って位置が変更可能となるように固定されている。図２に示す構成では、集合部３７ａの側面に、内部の流路を２分割するように、流路を挟んで互いに対向してスリット状の調整板挿入孔３８ａ・３８ａが形成されており、流量調整板３３は、集合部３７ａを貫通するように、これら調整板挿入孔３８ａ・３８ａに挿入されることで、内部の流路を副流路に２分割するように構成されている。
【００５６】
流量調整板３３は、調整板挿入孔３８ａ・３８ａに挿入された状態で、集合部３７ａの外側に一部が露出するように、その大きさが設計されている。また、調整板挿入孔３８ａの長手方向に沿って集合部３７ａの内側から外側に突出して、一対の板状の調整板支持部３８ｂが形成され、この調整板支持部３８ｂおよび流量調整板３３の露出部分を貫通するように、ボルト−ナット等の固定部材３９を取り付けることで、流量調整板３３は集合部３７ａに固定されている。
【００５７】
ここで、一対の調整板挿入孔３８ａ・３８ａは、流量調整板３３の縦方向（被計量物の全体として流れる方向）のサイズよりも大きいものとして形成されている。これは、調整板挿入孔３８ａ・３８ａに挿入されて固定される流量調整板３３が縦方向に沿って固定位置が変更可能に支持されるためである。例えば、図３に示すように、図中斜線のハッチングで示される流量調整板３３は、調整板挿入孔３８ａに挿入されて固定された状態では、当該調整板挿入孔３８ａの上端または下端に対してそれぞれマージンＭ１およびＭ２が生ずる程度に、その縦方向の長さが、調整板挿入孔３８ａの長さよりも短いものとなっている。図３に示す例では、流量調整板３３の長さをＰとすれば、調整板挿入孔３８ａの長さＳは、Ｓ＝Ｍ１＋Ｐ＋Ｍ２となっている。
【００５８】
また、固定部材３９は、調整板支持部３８ｂおよび流量調整板３３を貫通することで、流量調整板３３を集合部３７ａに固定しているが、図４（ａ）または（ｂ）に示すように、調整板支持部３８ｂには、流量調整板３３の固定位置を変更できるように、縦長の形状を有する長型貫通孔３８ｃ、または、縦方向に複数の貫通孔が並ぶ円形貫通孔３８ｅが貫通孔群３８ｆを構成するように形成されている。なお、図４（ａ）および（ｂ）のいずれにおいても、説明の便宜上、集合部３７ａ本体については記載せず調整板支持部３８ｂのみを模式的に示している。また、図中の破線で示す右側の大きな円は、左側の小さな円で囲った部位の拡大図（図４（ａ）の場合）または断面図（図４（ｂ）の場合）に相当する。
【００５９】
具体的には、図４（ａ）に示すように、長型貫通孔３８ｃは、調整板支持部３８ｂの上側および下側の２箇所の固定領域に形成されている。ここで、図３に示すように、調整板支持部３８ｂは、流量調整板３３を挟持するように互いに対向する位置に設けられているので、双方の調整板支持部３８ｂのいずれにも長型貫通孔３８ｃが形成されている。また、図４（ａ）には図示しないが、流量調整板３３にも固定部材３９が貫通する貫通孔が形成されている。そこで、前後の調整板支持部３８ｂに形成されている長型貫通孔３８ｃおよび流量調整板３３の貫通孔に、固定部材３９である例えばボルトを貫通させ、その先端を蝶ナット３９−１で締め付けることにより、流量調整板３３を集合部３７ａに固定することができる。しかも、調整板支持部３８ｂに形成されている長型貫通孔３８ｃは、縦方向に延びる形状となっているので、縦方向での固定位置を変更することで、流量調整板３３の固定位置を上下に変更することができる。
【００６０】
このとき、図４（ａ）に示すように、長型貫通孔３８ｃの長手方向の側部には、位置設定目盛り３８ｄを付しておくと好ましい。後述するように、流量調整板３３は、粉粒体が集合シュート３１内で滞留しないように円滑に流れるようにするものであり、後述するように、粉粒体の種類に応じて流量調整板３３の縦方向の固定位置を変更することで、粉粒体の滞留を有効に回避することができる。そこで、粉粒体の種類に対応する流量調整板３３の固定位置を予め設定しておき、当該位置を位置設定目盛り３８ｄとして長型貫通孔３８ｃの側部に記載しておけば、被計量物である粉粒体の種類を変更する度に位置を調整する必要がなく、流量調整板３３の位置を容易に設定することができる。なお、図４（ａ）に示す例では、位置設定目盛り３８ｄとして７段階の目盛りを付し、各目盛りに下からＡ〜Ｇのアルファベットを記載している。これら各アルファベットについて、別紙あるいは図示されない操作表示部等において対応する粉粒体の種類を設定しておけばよい。粉粒体の種類がある程度特定されているのであれば、Ａ〜Ｇのアルファベットの代わりに、実際の粉粒体の名称等を記載してもよい。
【００６１】
あるいは、図４（ｂ）に示すように、貫通孔群３８ｆが形成されている場合には、縦方向に配列している各位置の円形貫通孔３８ｅに対して、どのような種類の粉粒体が対応するかを予め設定しておけば、同様に、流量調整板３３の位置を容易に設定することができる。なお、図４（ｂ）に示す貫通孔群３８ｆの場合においては、調整板支持部３８ｂの上下の固定領域とも貫通孔群３８ｆとして形成してよいが、下側の固定領域は、図４（ａ）に示す長型貫通孔３８ｃを形成してもよい。下側のみを長型貫通孔３８ｃとすることで、流量調整板３３の位置の設定に際して、当該流量調整板３３または調整板支持部３８ｂの膨張や収縮、あるいは変形等によって、上下の固定領域で、固定部材３９を良好に貫通させることができないような事態にも対応することができる。
【００６２】
また、貫通孔群３８ｆが形成されている場合、固定部材３９としてボルト−蝶ナット３９−１等のように、支持部３８および流量調整板３３を締め付けることで、当該流量調整板３３を固定する構成を採用してもよいが、図４（ｂ）に示すように、固定ピン３９−２で係止する構成であってもよい。長型貫通孔３８ｃの場合、ボルト−ナットによる締め付けを行うことで、縦方向への位置ずれが防止されるが、貫通孔群３８ｆの場合、固定部材３９は、流量調整板３３を固定しうる強度の棒状の部材であれば、必ずしも締め付けなくてもよい。したがって、図４（ｂ）に示すように、固定ピン３９−２を各貫通孔に外れないよう挿入するのみで、流量調整板３３を適切な位置に固定することができる。
【００６３】
なお、図４（ａ）に示す長型貫通孔３８ｃおよび図４（ｂ）に示す貫通孔群３７ｆのいずれが好ましいかについては、定量充填装置１０の使用状況や使用環境により異なる。例えば、多くの種類の粉粒体を定量充填する場合には、長型貫通孔３８ｃの方が微調整を行いやすいという利点がある。一方、粉粒体の種類が少ない場合や、定量充填装置１０の設置場所等により流量調整板３３の調整がしにくい場合等には、固定ピン３９−２を貫通させるだけで位置の変更ができる貫通孔群３７ｆの方が好ましくなる。
【００６４】
集合部３７ａ内における流量調整板３３の位置は、被計量物の種類に応じて適宜設定されることになる。そこで、本実施の形態では、被計量物の種類に対する流量調整板３３の好適な位置を、代表的な条件に基づいて予め決定しておく。この代表的な条件としては、被計量物と集合シュート３１の内壁面（特に集合部３７ａの内面）との摩擦係数が挙げられる。摩擦係数の違いによって集合シュート３１内での被計量物の流通性が大きく異なってくるためである。このような、被計量物と摩擦係数との対応は、被計量物の種類に応じて摩擦係数を予め測定してテーブルとしてまとめておけばよい（後述の表１参照）。そして、定量充填装置１０が図４（ａ）または（ｂ）に示すような位置変更機構を備えている場合には、手動で流量調整板３３の位置を変えればよいし、例えば、定量充填装置１０が公知の移動機構を備えている場合には、当該移動機構を制御部４１で制御し、図示されない操作部から被計量物の種類を入力することにより、流量調整板３３を自動に上限移動させるように構成してもよい。なお、流量調整板３３の位置の変更に関しては、集合シュート内における被計量物の流れの挙動と合わせて、後に詳述する。
【００６５】
［定量充填装置の動作］
次に、前記構成の定量充填装置１０および包装装置５０の動作について、図１を参照して説明する。なお、以下の説明では、２つの計量部による動作、すなわち貯留槽１１ａまたは１１ｂから投入された被計量物が計量ホッパ２１ａまたは２１ｂで所定量となるよう計量され、集合シュート３１に排出されるまでの動作を、説明の便宜上、「計量排出動作」と称する。
【００６６】
まず、初期状態として、貯留槽１１ａおよび１１ｂには被計量物が十分に貯留され、計量ホッパ２１ａおよび２１ｂ内には被計量物が収容されておらず空の状態であるとする。図示されない操作部から運転開始指令の制御信号が定量充填装置１０の制御部４１に出力されると、制御部４１は、貯留槽１１ａおよび１１ｂのうち、投入ゲート開閉駆動部１３を制御して投入ゲート１２ａを開き、貯留槽１１ａから計量ホッパ２１ａに対して被計量物を投入する。計量ホッパ２１ａにおいては、排出ゲート２３ａは閉じている状態にあるため、当該計量ホッパ２１ａ内に被計量物が徐々に蓄積されていく。そして、重量検出器２２ａにより計量ホッパ２１ａの重量変化が検出され制御部４１に出力される。制御部４１は、重量検出器２２ａによる重量変化の検出値が所定値に達して安定すれば、計量ホッパ２１ａ内に所定量の被計量物が収容されて計量が完了したと判断し、投入ゲート開閉駆動部１３を制御して投入ゲート１２ａを閉じるよう駆動させる。
【００６７】
ここで、包装装置５０では、定量充填装置１０の動作と並行してコンベヤ５１が充填袋３００を搬送しており、図示されないセンサによって、充填袋充填ゲート３２の直下まで空の充填袋３００が搬送されたことを検知すると、包装装置制御部５２はコンベヤ５１の搬送動作を停止させるとともに、制御部４１に排出指令の制御信号を出力する。制御部４１は、包装装置制御部５２からの制御信号に基づき、排出ゲート駆動モータ２４ａを駆動させ、排出ゲート２３ａを開く。これにより、計量ホッパ２１ａ内に収容されている所定量の被計量物が集合シュート３１内に排出される。これにより第一計量部の１回の計量排出動作が終了する。
【００６８】
また、包装装置制御部５２は、被計量物の排出に対応して、充填ゲート３２を開くよう充填ゲート開閉駆動部３４を制御する。これにより、集合シュート３１内に排出された被計量物は、当該集合シュート３１を通過する間にその流れが整えられて集合され、充填袋３００内に投下される。
【００６９】
さらに、制御部４１は、計量ホッパ２１ａでの被計量物の計量が完了した後には、貯留槽１１ｂの投入ゲート１２ｂを開閉させるゲート開閉駆動部１３を制御して投入ゲート１２ｂを開き、貯留槽１１ｂから計量ホッパ２１ｂに対して被計量物を投入する。この計量ホッパ２１ｂへの被計量物の投入の間、計量ホッパ２１ａにおいては、前記の通り、包装装置制御部５２からの排出指令に基づき、排出ゲート２３ａが開かれ、集合シュート３１を介して充填袋３００内に被計量物が投下されていることになる。
【００７０】
計量ホッパ２１ａ内に収容された全ての被計量物が充填袋３００内に充填されれば、包装装置制御部５２は、コンベヤ５１による搬送動作を再開させるとともに、充填ゲート３２を閉じるよう充填ゲート開閉駆動部３４を制御する。コンベヤ５１によって次の充填袋３００が充填ゲート３２の直下に搬送されるまでの間、前記の通り、定量充填装置１０では、貯留槽１１ｂから計量ホッパ２１ｂに対して被計量物が投入されているので、制御部４１は、重量検出器２２ｂの検出結果から、計量ホッパ２１ｂ内に所定量の被計量物が収容されて計量が完了したと判断すれば、投入ゲート開閉駆動部１３を制御して投入ゲート１２ａを閉じ、かつ、包装装置制御部５２から排出信号が出力されるまで排出ゲート２３ｂを開かせる動作を待機させる。
【００７１】
このように、本実施の形態では、定量充填装置１０において第一計量部および第二計量部が、被計量物の計量排出動作を交互に行うように構成されている。そして、包装装置５０におけるコンベヤ５１での充填袋３００の搬送時間に合わせて、第一計量部および第二計量部により交互に行われる計量排出動作が効率的に行われるよう、制御部４１にて計量排出動作が制御される。
【００７２】
［２つの計量部による交互の計量および排出動作］
前記の通り、定量充填装置１０は、第一計量部および第二計量部を備える２連式の構成となっており、各計量部による計量排出動作は交互に行われる。ここで、包装装置５０が高速運転するものであれば、各計量部による交互の計量排出動作は、できる限り時間のロスが少なくなるように連係させることになる。そこで、各計量部による交互の計量排出動作について、図５および図６に基づいて説明する。
【００７３】
図５は、図１に示す定量充填装置１０が備える２つの計量部において、単一の計量部による計量および排出動作を説明するタイムチャートであり、図６は、２つの計量部がそれぞれ交互に動作する状況を説明するタイムチャートである。なお、単一の計量部による計量および排出動作については、２つの計量部のうち第一計量部を例示して説明する。
【００７４】
図１には図示されない操作部から運転開始指令が制御部４１に出力されると、制御部４１は、投入ゲート１１ａを開くよう投入ゲート開閉駆動部１３を制御する。これにより投入ゲート１１ａがほぼ全開となり、貯留槽１１ａ内の被計量物は、計量ホッパ２１ａに投入される。このように、投入ゲート１１ａをほぼ全開として被計量物を計量ホッパ２１ａに投入する投入動作を「大投入」と定義する。
【００７５】
次に、制御部４１は、重量検出器２２ａからの検出値に基づき、計量ホッパ２１ａ内の被計量物の重量が、予め設定された計量の目標重量（所定量）の凡そ８割に達したか否か判定する。８割に達していなければ大投入の動作を継続するが、８割に達していれば、投入ゲート１１ａの開度が全開から狭くなるよう投入ゲート開閉駆動部１３を制御し、貯留槽１１ａからの単位時間当たりの被計量物の投入量を減少させる。このときの投入ゲート１１ａの開度は特に限定されず、計量ホッパ２１ａで計量される所定量、投入ゲート１１ａを構成する貯留槽１１ａにおける下端の開口のサイズ等の諸条件により適宜設定することができる。このように、大投入よりも投入量を減少させた投入動作を「中投入」と定義する。
【００７６】
制御部４１により、計量ホッパ２１ａへの被計量物の投入動作が中投入に切り換わると、投入される被計量物から重量検出器２２ａに与えられる衝撃すなわち被計量物の落下による外力が小さくなる。すなわち、重量検出器２２ａは計量ホッパ２１ａを支持することで、当該計量ホッパ２２ａの重量変化を検出するよう構成されているので、大投入が行われている間は、被計量物の落下により重量検出器２２ａに与えられる外力も大きいものとなる。被計量物が所定量に達したか否かを判定するときには、投入に伴う衝撃も考慮しなければならず、それゆえ、重量検出器２２ａによる検出値が単に所定量に達していることを判定するのではなく、検出値が所定量に達して安定したことを判定しなければならない。したがって、計量ホッパ２１ａへの被計量物の投入動作においては、所定量に近づくに伴って単位時間当たりの投入量を減少させることが好ましい。
【００７７】
次に、制御部４１は、重量検出器２２ａからの検出値に基づき、計量ホッパ２１ａ内の被計量物の重量が所定量の凡そ９割を超えたか否かを判定し、９割を超えていれば、投入ゲート１１ａの開度がさらに狭くなるよう投入ゲート開閉駆動部１３を制御し、貯留槽１１ａからの単位時間当たりの被計量物の投入量をさらに減少させる。このように、中投入よりも投入量を減少させた投入動作を「小投入」と定義する。小投入を継続するとともに重量検出器２２ａからの検出値が安定して所定量を示すようになれば、制御部４１は、所定量の被計量物が計量されたと判断して、投入ゲート１１ａが完全に閉じるよう投入ゲート開閉駆動部１３を制御する。
【００７８】
その後、包装装置制御部５２から排出信号が出力されれば、制御部４１は、計量ホッパ２１ａの排出ゲート２３ａが全開となるよう排出ゲート駆動モータ２４ａを制御し、計量ホッパ２１ａから集合シュート３１へ被計量物を排出する。
【００７９】
計量ホッパ２１ａへの被計量物の投入開始から排出まで動作すなわち１回の計量排出動作について、被計量物の重量の割合と経過時間との関係を見れば、例えば、図５に示すようなタイムチャートとなる。図５の縦軸は被計量物の重量であって、計量ホッパ２１ａで計量される目標重量（所定量）を１００％としてパーセンテージで示す。また、図５の横軸は、計量から排出に至るまでの時間であって、単位は秒である。
【００８０】
図５に示す具体例では、被計量物が樹脂ペレットであり、被計量物の目標重量（所定量）が２５ｋｇであり、大投入から中投入へ切り換わる時点の閾値が所定量の８０％として設定され、中投入から小投入へ切り換わる時点の閾値が所定量の９５％として設定される条件となっている。このとき、図５に示すように、大投入、中投入、小投入の各動作はそれぞれ０．８秒で行われ、小投入の後０．２秒の安定時間が確保され、その後に、排出動作が０．４秒で行われる。この場合、１回の計量排出動作の時間は３秒となる。
【００８１】
これに加えて、排出ゲート２３ａから排出された被計量物が集合シュート３１を経由して充填袋３００に到達するまでの時間、すなわち集合シュート３１内を被計量物が流れている時間は、この例では１秒となる。それゆえ、被計量物の計量から包装までの動作１回にかかる時間は４秒となる。したがって、定量充填装置１０および包装装置５０による計量から包装までの動作においては、１サイクル（１バッチ）の時間が４秒となる。なお、定量充填装置１０による計量排出動作と、その後に行われる包装装置５０による包装動作を、説明の便宜上、まとめて「計量包装動作」と称し、前記「計量排出動作」とは区別する。一般に、定量充填装置の分野では、計量から包装までの処理能力を１時間当たりで評価する。この例では、１回の計量包装動作が４秒であるため、処理能力は９００バッチ／時間となる。
【００８２】
計量部が１つのみである一連式の定量充填装置（図９に示す従来構成の定量充填装置１００を参照。）では、その処理能力が、９００バッチ／時間であるとすれば、本実施の形態における二連式の定量充填装置１０では、第一計量部および第二計量部が交互に計量排出動作を行うため、その処理能力は理論上、２倍の１８００バッチ／時間となる。ただし、各計量部による計量排出動作は、効率的に行われなければ、時間のロスが生じる。そこで、図６に示すように、本実施の形態では、第一計量部および第二計量部の計量排出動作のタイミングを、充填時間を基準として交互に行われるよう調整する。
【００８３】
図６に示すタイムチャートでは、定量充填装置１０の計量排出動作と包装装置５０の包装動作とが実行されるタイミングが示されている。図６の上段は、定量充填装置１０の第一計量部における計量排出動作に関するタイムチャートを示し、中段が定量充填装置１０の第二計量部における計量排出動作についてのタイムチャートを示し、下段が包装装置５０による充填袋の搬送動作についてのタイムチャートを示す。なお、横軸は、時間を示し、単位は秒（図中sec）である。
【００８４】
第一計量部における計量排出動作に関するタイムチャートは、重量検出器２２ａで検出される被計量物の重量の変化（上側）と、排出ゲート２３ａを開かせる開信号の出力（下側）との連係を示し、第二計量部における計量排出動作に関するタイムチャートは、重量検出器２２ｂで検出される被計量物の重量の変化（上側）と、排出ゲート２３ｂを開かせる開信号（下側）との連係を示す。いずれの計量部においても、重量検出器２２ａまたは２２ｂで検出される被計量物の重量の変化としては、図５に示す１回の計量排出動作における重量変化のタイムチャートが繰り返されようになっており、排出ゲート２３ａまたは２３ｂを開かせる開信号は、図５に示す安定の時期を過ぎてから全ての被計量物が集合シュート３１に排出されるまでの一定時間、制御部４１から排出ゲート駆動モータ２４ａまたは２４ｂに出力されるようになっている。
【００８５】
ここで、前記の通り、集合シュート３１内を被計量物が流れる時間、すなわち被計量物の充填時間は１秒であり、１回の計量排出動作の時間は４秒であるので、各計量部による充填時間が１秒置きとなるように、各計量部の計量排出動作を設定する。具体的には、図６に示す例では、まず、第一計量部において、時間０秒で計量ホッパ２１ａへの貯留槽１１ａからの被計量物の投入が開始されたとすると、計量ホッパ２１ａでは、図５に示す大投入、中投入、小投入、安定および充填に対応する重量変化が重量検出器２１ａで検出される。一方、第二計量部においては、第一計量部における小投入の段階で、貯留槽１１ｂからの被計量物の投入が開始され、図５に示す重量変化が重量検出器２１ｂで検出される。
【００８６】
第一計量部では、図５に示す安定の時期が経過したタイミングで、制御部４１から出力された開信号に基づき排出ゲート２３ａが開き、排出動作が実行される。このとき、第二計量部では、大投入から中投入に移行する時期である。そして、第一計量部で排出動作が完了して充填が行われている間、第二計量部では、中投入から小投入に切り換わる。その後、第二計量部で小投入から安定期間に切り換わる時期に、第一計量部では、再び貯留槽１１ａから被計量物が大投入動作で投入される。さらにその後、第一計量部で大投入から中投入に切り換わるころに、第二計量部においては、制御部４１から出力された開信号に基づき排出ゲート２３ｂが開き、排出動作が行われる。
【００８７】
このような第一計量部および第二計量部での計量排出動作が交互に行われることで、各計量部から排出された被計量物の充填は１秒空けて繰り返される。
【００８８】
そこで、包装装置５０においては、図６の下段に示すように、コンベヤ５１による充填袋３００の移動および停止を１秒ごとに繰り返すよう、包装装置制御部５２で制御すればよい。これにより、充填時期には、集合シュート３１の充填ゲート３２の直下に充填袋３００が位置して停止していることになる。
【００８９】
［集合シュート内における被計量物の流れの挙動］
本実施の形態では、前述した交互の計量排出動作を行う二連式の定量充填装置１０において、被計量物の種類等に応じて、集合シュート３１内で流量調整板３３の位置を設定する。ここで、流量調整板３３が設けられない場合に生じる主な問題と、この問題に対処するための流量調整板３３の位置の変更について、図７（ａ）および（ｂ）に基づいて説明する。図７（ａ）は、図２に示す集合シュート３１において、第一計量部および第二計量部から排出される被計量物の流れを模式的に示す図であり、図７（ｂ）は、集合シュート３１において第二計量部から排出された被計量物が層状の流れを形成するように挙動する状態をモデル化して示す図である。
【００９０】
前述したとおり、第一計量部および第二計量部において計量排出動作を交互に繰り返すことで、１秒の間隔を空けていずれかの計量部から被計量物が排出される（図６参照）ので、理想的には、１秒置きに被計量物を充填袋３００に充填することができる。ところが、実際には、排出ゲート２３ａまたは２３ｂを全開して被計量物を一度に排出すると、集合シュート３１の内部に被計量物が滞留し、状況によっては、集合シュート３１の内部で被計量物が詰まってしまう。このような被計量物の滞留または詰まりは、単に円滑な充填ができなくなるだけでなく、被計量物の排出時間の遅延につながるため、包装装置５０との連係を乱してしまう。例えば、図６に示すタイムチャートにおいて、定量充填装置１０による充填時間が長くなれば、充填袋３００の停止時間が長くなり、結果として包装装置５０の処理能力を十分生かすことができなくなる。
【００９１】
本実施の形態における二連式の定量充填装置１０では、集合シュート３１の内部で被計量物が滞留しやすいが、その主たる理由としては、（１）排出された被計量物が集合シュート３１の内壁面へ接触する位置が偏ることに由来する問題と、（２）排出された被計量物が複数の層状の流れを形成しやすいという問題と、が挙げられる。
【００９２】
まず、前者の（１）の問題について説明する。二連式の定量充填装置１０においては、高い処理能力を確保すべく、並列配置された第一計量部および第二計量部で交互の計量排出動作を行っている。そのため、図７（ａ）に示すように、第一計量部（図中破線で示す計量ホッパ２１ａの排出ゲート２３ａ）から排出される被計量物も、第二計量部（図中破線で示す計量ホッパ２１ｂの排出ゲート２３ｂ）から排出される被計量物も、集合部３７ａの傾斜面に接触してから、充填ノズル部３７ｂの上側開口３７ｂ−１に到達する。つまり、並列配置する２つの計量部に対して、集合シュート３１は１つのみ設けられているため、各計量部の排出ゲート２３ａまたは２３ｂの位置は、充填ノズル部３７ｂの上側開口３７ｂ−１から見て偏った位置となる。それゆえ、第一計量部から排出された被計量物の流れＦａ（図中矢印で図示）、および、第二計量部から排出された被計量物の流れＦｂ（図中矢印で図示）のいずれも、集合部３７ａの傾斜面に落下してから、同傾斜面に沿って滑落し、その後、充填ノズル部３７ｂ内を鉛直方向に落下するという経路をとる。
【００９３】
前記流れＦａおよびＦｂは、理想的には、上側開口３７ｂ−１に達した時点でそのまま充填ノズル部３７ｂの内部に進むべきであるが、実際には、傾斜面での被計量物の移動速度（ここでは、傾斜面に沿って被計量物が滑落していると見なせるので滑落速度という。）がある程度大きくなることから、滑落方向にそのまま直進する。その結果、被計量物は、上側開口３７ｂ−１から充填ノズル部３７ｂ内にそのまま落下せずに、流れの延長線上にある充填ノズル部３７ｂの内壁面に衝突してから落下する（図中矢印）。内壁面への衝突は粉粒体（被計量物）を散乱させて下方への流れに沿わない状態としてしまい、さらには衝突の程度によっては被計量物を飛散（飛び跳ね）させることにもなる。そのため、被計量物の流れのまとまりが悪くなり、被計量物の「流動性」の低下を招く。その結果、上側開口３７ｂ−１の近傍で、被計量物が滞留することになる。
【００９４】
しかも、内壁面への衝突は、一方向だけでなく交差する方向に生じる。つまり、図７（ａ）に示す例では、第一計量部から排出された被計量物は、流れＦａとして示すように、集合部３７ａの図中左側の傾斜面に落下し同傾斜面に沿って滑落するので、上側開口３７ｂ−１近傍では、充填ノズル部３７ｂにおける滑落方向に対向する内壁面、すなわち図中右側の内壁面に衝突する。一方、第二計量部から排出された被計量物は、流れＦｂとして示すように、右側の傾斜面に沿って滑落し、充填ノズル部３７ｂの図中左側の内壁面に衝突する。このように、充填ノズル部３７ｂの内壁面に被計量物が衝突する現象が、交互に衝突方向を変えながら連続して発生するので、被計量物の滞留がさらに起こりやすくなる。
【００９５】
加えて、被計量物が傾斜面を滑落するときの滑落速度は、被計量物の種類、傾斜面の状態等の諸条件によって大きく異なる。それゆえ、被計量物の散乱や飛散の程度も被計量物の種類によって異なってくる。つまり、傾斜面の状態が常に同じであっても、被計量物の材質、被計量物である粉粒体の粒度分布、個々の被計量物の形状および形状の均一性等の条件が異なれば、被計量物と傾斜面との摩擦係数が異なってくるので、被計量物の種類によって滑落速度も異なってくる。それゆえ、ある種類の粉粒体であれば内壁面への衝突はあまり生じないが、別の種類の粉粒体であれば激しく内壁面へ衝突することになる。
【００９６】
次に、後者の（２）の問題について説明する。図７（ｂ）に示すように、例えば、第二計量部（図中破線の計量ホッパ２１ｂ）から被計量物が排出されるとき、排出ゲート２３ｂが全開されると、被計量物は広がりをもって集合部３７ａの傾斜面に落下する。ここで、集合部３７ａ内での被計量物全体の流動性は一様ではなく、同種の粉粒体からなっていても、集合部３７ａ内の位置の違いによって、被計量物同士の接触状態はそれぞれ異なったものとなる。それゆえ、被計量物の移動速度にばらつきが生じやすくなる。このような移動速度のばらつきは、被計量物が樹脂ペレット等であれば、より生じやすくなる傾向にある。
【００９７】
この移動速度の違いについて、被計量物の流れを簡略化し、図７（ｂ）に示すように、３つの流れＦ１、Ｆ２、およびＦ３（図中矢印）が、集合部３７ａの中心から外側に向かってこの順で形成されているとモデル化して説明する。最も中心から離れている流れＦ３は、集合部３７ａの傾斜面に直接接触する状態で形成されるので、傾斜面から最も大きな影響を受ける。傾斜面を滑落する被計量物は、傾斜面の状態や材質等の条件に応じて傾斜面との摩擦係数が異なってくるため、この摩擦係数の違いに応じて被計量物の滑落速度も異なるためである。
【００９８】
一方、流れＦ２は、流れＦ３の上側に形成されるので、流れＦ２を形成する被計量物の移動速度は、被計量物同士の摩擦係数に影響を受ける。この点は流れＦ１も同様であるが、最も中心に近い流れＦ１および中間の流れＦ２は、それぞれの流れの傾斜角度が異なっている。一般に、粉粒体を滑落させるシュートにおいては、水平面に対する傾斜面の角度が小さい（ゆるい）ほど滑落する速度にばらつきが生じやすいことが知られている。それゆえ、傾斜角度が相対的に大きくなる流れＦ１は、被計量物の移動速度に比較的ばらつきが少ない状態で上側開口３７ｂ−１から充填ノズル部３７ｂ内に流れていくが、これよりも傾斜角度が小さい流れＦ２は、流れＦ１に比べて被計量物の移動速度にばらつきが生じやすくなる。さらに傾斜角度が小さい流れＦ３に至っては、傾斜角度の影響だけでなく前記傾斜面からの影響も受けるので、滑落速度にさらにばらつきが生じる。
【００９９】
被計量物の排出量が少なければ、このような複数の流れはごく短時間しか発生しないが、被計量物の排出量が多くなればなるほど、排出そのものが一定時間持続するので、一定時間安定した複数の流れが形成される。その結果、各計量部から排出された被計量物は、集合シュート３１内で複数の層状の流れ（層流）を形成しやすくなる。複数の層流が形成されるということは、被計量物全体の流れとして見れば、集合シュート３１内の位置によって流れの速度にばらつきが生じることになる。それゆえ、集合シュート３１において被計量物の流れのボトルネックとなる上側開口３７ｂ−１近傍で、速度のばらつきに起因する被計量物の滞留が起こりやすくなる。
【０１００】
ここで、前記（１）の問題に起因する影響は、流れＦａおよび流れＦｂを適切に区分できるように、集合部３７ａ内に仕切りが設置されることで対応可能である。しかしながら、前記（２）の問題である層流の形成については、仕切りの設置では有効に対処することができない。層流の形成に対しては、集合シュート３１の傾斜面の傾斜角度を大きくする対処が挙げられるが、傾斜角度を大きくするということは、集合シュート３１が長くなるため、定量充填装置１０そのものが大型化してしまう。このように、集合部３７ａ内に単に仕切りが設置されるだけでは、前記（１）および（２）の問題について十分に対処できない。
【０１０１】
そこで、本実施の形態では、集合部３７ａ内で縦方向の位置を変更できる流量調整板３３が設けられている。流量調整板３３は、図７（ａ）において破線で示すように、被計量物の流れＦａおよびＦｂを区分し、上側開口３７ｂ−１の近傍で被計量物の散乱または飛散を抑えることができる。また、流量調整板３３は、図７（ｂ）でモデル化した複数の層流のうち、最も中心に近い流れＦ１に接触することになる。それゆえ、３つの層流のうち、流れＦ３は集合部３７ａの傾斜面によってガイドされ、流れＦ１は流量調整板３３によってガイドされるので、その間に挟まれる流れＦ２もこれら流れＦ１およびＦ２に影響を受ける。その結果、被計量物の移動速度が全体的に安定化し、実質的に層流の発生を抑えることができる。
【０１０２】
ここで、図７（ｂ）に破線で示すように、流量調整板３３が上側開口３７ｂ−１により近接する位置となれば、流れＦ１ないしＦ３が上側開口３７ｂ−１の近傍で集中するため、ここで被計量物が滞留するおそれがある。そこで、流量調整板３３の位置を上側に変えることで（図７（ｂ）では実線で図示）、被計量物が詰まらない程度に、流量調整板３３の下端部と上側開口３７ｂ−１との間隔を調整することができる。
【０１０３】
ただし、流量調整板３３を上側に移動させ過ぎると、流れＦａおよびＦｂを区分する効果が低下する。実際、流量調整板３３の位置を上側に高くし過ぎると、被計量物の滞留や詰まりが発生する。単純に考えれば、図７（ｂ）に実線で示す流量調整板３３は、破線で示す流量調整板３３に比べて、上側開口３７ｂ−１と流量調整板３３との間隔が広がるために被計量物は迅速に流下するはずである。ところが、前記のとおり、流れＦａおよびＦｂの区分ができなくなるため、結果として被計量物の滞留が生じる。
【０１０４】
したがって、本実施の形態では、前記（１）および（２）の問題のいずれにも適切に対応できるように、被計量物に対する流量調整板３３の好適な位置を設定するよう構成されている。流量調整板３３の好適な位置を設定することで、異なる種類の被計量物であっても、集合シュート３１内を流通して充填袋３００に充填されるまでの時間（充填時間）をほぼ一定にすることができる。例えば、図６に示す例では、充填時間を１秒とすることで包装装置５０の処理能力を最大に生かせるように構成されているが、定量充填装置１０が流量調整板３３を備えることで、被計量物の種類が変わっても常に１秒の充填時間を維持することができ、それゆえ、効率的な計量充填動作が可能となる。
【０１０５】
ここで、集合シュート３１内では、前記問題（１）および（２）のいずれにおいても、集合シュート３１の内壁面（特に集合部３７ａの傾斜面）を滑落するときの影響が大きくなる。そこで、流量調整板３３の位置設定においては、集合部３７ａの傾斜面に対する被計量物の摩擦係数と、この摩擦係数に影響を与える条件とを予め測定し、位置の設定に利用することができる。
【０１０６】
例えば、流量調整板３３の位置変更機構として、図４（ａ）に示すような長型貫通孔３８ｃに固定部材を貫通させる構成であって、長型貫通孔３８ｃに沿って位置設定目盛り３８ｄが付されている構成が用いられる場合には、次の表１に示すように、被計量物の種類、摩擦係数、並びに、形状および粒度に対して位置設定目盛り３８ｄのＡ〜Ｆの位置を予め設定しておくことができる。
【０１０７】
【表１】
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【０１０８】
このように流量調整板３３は、単なる集合シュート３１内の仕切りではなく、前述した問題に対応できるように、集合シュート３１内のボトルネックとなる充填ノズル部３７ｂの上側開口３７ｂ−１近傍で、被計量物が滞留しないようにその流量を調整する部材として機能する。それゆえ、交互の計量排出動作を行う二連式の定量充填装置１０においても被計量物の流動性が良好なものとなり、集合シュート３１内で被計量物が散乱したり移動速度がばらついて層状の流れを形成したりすることが抑えられ、集合シュート３１内で被計量物の滞留等を回避できる。その結果、集合シュート３１内での被計量物の単位時間当たりの流量を好適化することができるので、被計量物の充填時間をより一層短くすることができ、処理能力の高い包装装置５０と定量充填装置１０とを有効に連係させることができる。
【０１０９】
また、流量調整板３３は、その位置を適宜調整することができるので、被計量物の種類が異なっても、被計量物の種類や諸条件に応じて、流量調整板３３の好適な位置を決定することができる。それゆえ、被計量物の滞留を有効に回避することができ、汎用性を高めることができる。
【０１１０】
［流量調整板の位置の変更の基準］
本実施の形態では、流量調整板３３の位置の変更は、集合シュート３１内における被計量物の全体として流れる方向、すなわち立設する集合シュート３１の縦方向における位置に基づいて行う構成について具体的に説明したが、本実施の形態はこれに限定されず、例えば、流量調整板３３の下端と集合部３７ａの傾斜面との間に形成される領域を「流下開口領域」と定義すれば、この流下開口領域の径または面積に基づいて流量調整板３３の位置を変更するよう構成されてもよい。図８は、流量調整板３３の位置を、縦方向の位置を基準として設定する場合と、前記流下開口部の径または面積を基準として設定する場合とについて説明する模式図である。
【０１１１】
集合シュート３１の縦方向の位置を基準とする場合では、図８の左側に示すように、集合部３７ａと充填ノズル部３７ｂとの境界となる位置（上側開口３７ｂ−１の位置）を基準位置とし、この基準位置から見て、流量調整板３３の下端までの高さをＨとして、この高さＨを適切な値に設定すればよい。
【０１１２】
一方、前記流下開口領域の径または面積を基準とする場合については、図８の右側に示すように、まず、流量調整板３３の下端と集合部３７ａの傾斜面との間には、間隔Ｒが常に確保される。この間隔Ｒが最も小さくなるのは、前記基準位置である。そして、例えば、図８に示すように、基準位置から間隔Ｈを確保するように流量調整板３３の位置を固定すれば、間隔Ｒは基準位置のＲ＝Ｒ０からＲ１に広がることになる。このときの集合部３７ａの断面を右下の破線の円内に示すと、流量調整板３３の下端と、この下端に対して水平な位置となる集合部３７ａの内壁面（傾斜面）とにより、図中斜線で示す領域である流下開口領域３７ｄが形成される。
【０１１３】
この流下開口領域３７ｄは、被計量物が集合部３７ａから充填ノズル部３７ｂに流下するときの入口に相当し、流量調整板３３が最も下方に位置する場合には、充填ノズル部３７ｂの上側開口３７ｂ−１の半分に一致する。したがって、流下開口領域３７ｄは、集合シュート３１内での被計量物の流れのボトルネックに相当する。また、この流下開口領域３７ｄの面積Ａｒとすれば、同面積Ａｒは、間隔Ｒと同様に、流量調整板３３の位置を上下に変更するに伴って変動する。
【０１１４】
そこで、流量調整板３３の位置は、高さＨを基準として設定してもよいし、前記間隔Ｒまたは前記面積Ａｒを基準として設定してもよい。例えば、集合シュート３１内での被計量物の挙動が明らかでないときには、高さＨを適宜調整することで、好適な位置を設定することができるが、被計量物の形状や摩擦係数等から、好ましい間隔Ｒまたは面積Ａｒの概要がすでに判明していれば、これを基準として、流量調整板３３の位置を調整することもできる。特に、流量調整板３３の位置が公知の移動機構によって自動的に変更できるような構成となっていれば、当該移動機構を制御するパラメータとして間隔Ｒや前記面積を利用することができる。
【０１１５】
間隔Ｒまたは面積Ａｒを基準として流量調整板３３を移動させる場合について、次に模擬実験例を説明する。この模擬実験例では、定量充填装置１０の排出ゲート２３ａまたは２３ｂを開けてから集合シュート３１の下側の開口まで、排出された被計量物が到達するときに、この到達時間を、被計量物の摩擦係数μに依存する「充填時間Ｔμ」と定義する。
【０１１６】
まず、被計量物が樹脂ペレットであり、そのかさ密度γがγ＝０．５であるとすれば、充填量が２５ｋｇのときの樹脂ペレットの体積Ｖ＝５０リットルとなる。また、集合シュート３１において、基準位置における流下開口領域の間隔ＲをＲ＝１６ｃｍとすれば、基準位置での流下開口領域３７ｄの面積Ａｒは約４００ｃｍ2 となる。
【０１１７】
また、被計量物である樹脂ペレットが全て流下開口領域を通過するときに、当該樹脂ペレットが柱状物として流下開口領域３７ｄを通過すると仮定し、この仮想柱状物の長さを流下長Ｌｐと定義すれば、流下長Ｌｐは、体積Ｖを面積Ａｒで除算した値に、開口形状係数ηを乗算したものとなる（Ｌｐ＝η×（Ｖ／Ａｒ））。係数ηは、流下開口領域の形状が円形であれば１．０〜２．０の範囲内となり、本模擬実験例ではη＝１．０であるとすれば、Ｌｐ＝１２５ｃｍとなる。
【０１１８】
ここで、集合シュート３１の傾斜面の角度（傾斜角度）が６０°であれば、本模擬実験例では、滑落方向の加速度α＝９８０（sin６０°−μ cos６０°）となるので、樹脂ペレットの充填時間Ｔμは、Ｌｐの倍数をαで除算した値の平方根となる（Ｔμ＝（２Ｌｐ／α）1/2 ）。
【０１１９】
そこで、摩擦係数がμ＝０．１の樹脂ペレットＩと、摩擦係数がμ＝０．５の樹脂ペレットＩＩそれぞれについて、２５ｋｇの充填時間を計算すれば、樹脂ペレットＩの充填時間は、α＝８００となるので、Ｔμ＝Ｔ（０．１）＝０．５６秒となるのに対して、２５ｋｇの樹脂ペレットＩＩの充填時間は、α＝６０４となるので、Ｔμ＝Ｔ（０．５）＝０．６４秒となる。
【０１２０】
このように、摩擦係数μが小さければ充填時間Ｔμは短くなるので、樹脂ペレットＩＩの充填時間を樹脂ペレットＩの充填時間と同じとするには、流下開口領域３７ｄの面積Ａｒを拡大するか、間隔Ｒを拡大することになる。本模擬実験例では、Ｔμ＝Ｔ（０．５）＝０．５６秒となるように、面積Ａｒまたは間隔Ｒを逆算すればよい。
【０１２１】
樹脂ペレットＩＩの流下長ＬｐをＴμで示せば、Ｌｐ＝（１／２）×α×Ｔμ2 となり、α＝６０４であるので、樹脂ペレットＩＩの流下長Ｌｐは、Ｌｐ＝９４．７ｃｍとなる。ここで、Ｌｐ＝Ｖ／Ａｒであるので、面積Ａｒは、体積Ｖを流下長Ｌｐで除算した値となる。それゆえ、樹脂ペレットＩＩの充填時間を０．５６秒まで短縮するには、流下開口領域の面積ＡｒをＡｒ＝５２８ｃｍ2 まで拡大すればよいことになる。また、流下開口領域３７ｄは円形であるので、間隔ＲはＲ＝１８．３ｃｍとなる。
【０１２２】
なお、滑落方向の加速度αは次の式で定義される。すなわち、質量ｍの物品が傾斜角θの斜面を滑落する力をＦ、重力加速度をｇ、滑落方向の加速度をα、摩擦係数をμと定義すれば、次の式が成立するため、αが次のように定義される。
【０１２３】
ｍα＝ｍｇ sinθ−μｍｇ cosθ＝Ｆ
α＝ｇ（ sinθ−μ cosθ）
このとき、ｍｇは重力であって地球の中心に向かう垂直な力であり、ｍｇ sinθは傾斜角θの斜面を滑落する力であり、ｍｇ cosθは同斜面に対して垂直な力であり、μｍｇ cosθは摩擦係数μにより滑落を阻止しようとする力である。したがって、ｍｇ sinθ＞μｍｇ cosθとなれば物品は斜面を滑落することになる。それゆえ、樹脂ペレットの充填時間を検討する場合、滑落方向の加速度αが重要となる。
【０１２４】
［変形例］
本実施の形態では、定量充填装置は、２個の計量ホッパ２２ａおよび２２ｂを備えている構成であるが、もちろんこれに限定されず、３個以上の計量ホッパを備えてもよい。この場合、集合シュート３１は、３個以上の計量ホッパから排出される被計量物を受け取るような形状に構成されていればよい。
【０１２５】
また、本実施の形態では、集合シュート３１は、集合部３７ａ内に流量調整板３３が設けられているが、これに限定されず、例えば、集合部３７ａの上側に接続される管状部３７ｃに達していてもよい。つまり、本発明では、流量調整板３３の下端と集合シュート３１の内壁面とで形成される流下開口領域３７ｄを、被計量物の種類に応じて好適な面積に調整できるようになっていれば、流量調整板３３は、必ずしも集合部３７ａ内にのみ配置されなくてもよい。本実施の形態では、集合シュート３１は、上から順に、筒状または柱状の管状部３７ｃ、傾斜角度が大きい集合部３７ａ、および傾斜角度が小さい充填ノズル部３７ｂの順で構成されているが、これは飽くまで一例であって、集合部３７ａと充填ノズル部３７ｂとの境界が明確でないような形状の集合シュートであってよく、この場合、流量調整板３３の配設位置は、被計量物の滞留等を有効に抑えることができる位置に適宜設定することができる。
【０１２６】
なお、集合部３７ａは、集合シュート３１全体において、流路に対する傾斜角度が最も大きい部位（水平方向を基準とすれば傾斜角度が最も小さくなる部位）として定義することができる。これは、集合部３７ａの機能が、上側から投入された被計量物を傾斜面でガイドして集合させて下方に流下させることにあるためである。したがって、集合部３７ａは、部材として充填ノズル部３７ｂまたは管状部３７ｃから分離できるように構成されている必要はない。
【０１２７】
ここで、本実施の形態では、集合部３７ａの傾斜面の傾斜角度は、水平面に対して６０°（流路の延伸方向３０に対して３０°）であり、集合部３７ａの断面は方形状であるが、もちろんこれに限定されず、定量充填装置１０の全体構成、排出ゲート２３ａおよび２３ｂの面積、集合シュート３１の高さ等の諸条件に応じて、好適な傾斜角度、断面形状が設定されればよい。なお、集合シュート３１の構成にもよるが、傾斜角度は、水平面に対して４５°以上（流路に対して４５°以下）であることが好ましい。
【０１２８】
また、流量調整板３３を集合部３７ａまたは集合シュート３１に固定する構成については、図２、図３、図４（ａ）または（ｂ）に示すような構成に限定されない。例えば、固定部材としては、流量調整板３３の露出部位を固定するのではなく、集合部３７ａ内で固定するように構成されてもよい。あるいは、本実施の形態では、調整板支持部３８ｂは、調整板挿入孔３８ａの長手方向の両側部に設けられているが、一方の側部にのみ設けられてもよいし、固定部材の構成に応じて、板状でなく突起等の形状であってもよい。あるいは、本実施の形態では、固定部材３９として、ボルト−蝶ナットまたはピンが用いられているが、これに限定されず、例えば、流量調整板３３の露出部位と調整板支持部３８ｂを外部から挟み込んで固定するクリップ状の構成が用いられても良い。
【０１２９】
また、本実施の形態では、貯留槽部１１が、２個の貯留槽１１ａおよび１１ｂから構成されているが、これに限定されず、１個の貯留槽のみで形成され、かつ、投入ゲート１２ａおよび１２ｂのみが、各計量ホッパ２２ａおよび２２ｂの位置に合わせて設けられる構成であってもよい。あるいは、貯留槽のような被計量物を一時的に貯留する構成ではなく、定量充填装置１０とは別に被計量物の貯蔵装置が設けられ、この貯蔵装置に接続され、被計量物を導出させる配管が定量充填装置１０に接続され、この配管が定量充填装置１０の被計量物供給部となっている構成であってもよい。また、本実施の形態では、貯留槽１１ａおよび計量ホッパ２１ａで第一計量部が構成され、貯留槽１１ｂおよび計量ホッパ２１ｂで第二計量部が構成されているが、各計量部は他の部材や機構を含んでもよい。
【０１３０】
また、本実施の形態では、前述した定量充填装置１０、あるいは、この定量充填装置１０と包装装置５０とから少なくとも構成される定量包装システムを例示して、本発明を具体的に説明したが、本発明はこれに限定されず、他の装置と組み合わせたシステムとして構成されてもよいし、定量充填装置１０の要部を「定量充填部」として含む別の装置として構成されてもよい。
【０１３１】
ここで、包装装置５０において、被計量物を充填、包装する容器は、本実施の形態では、充填袋３００が用いられているが、もちろんこれに限定されず、被計量物の種類に応じた公知の他の容器を用いることができる。また、包装装置５０が備える容器搬送機構は、本実施の形態では、無端状のコンベヤ５１であるが、容器の種類によっては公知の他の容器搬送機構を好適に用いることができる。
【０１３２】
なお、本発明は前記の実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、複数の変形例等にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、包装装置と連係して用いられる二連式の定量充填装置の分野に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１３４】
１１    貯留槽部（被計量物供給部）
１１ａ  貯留槽（被計量物供給部）
１１ｂ  貯留槽（被計量物供給部）
２２ａ  計量ホッパ
２２ｂ  計量ホッパ
３１    集合シュート（本体部）
３１ａ  副流路
３１ｂ  副流路
３３    流量調整板（板部材）
３７ａ  集合部
３７ｂ  充填ノズル部
３８ａ  調整板挿入孔（板部材挿入孔）
３８ｂ  調整板支持部（板部材支持部）
３８ｃ  長型貫通孔
３８ｅ  円形貫通孔
３８ｆ  貫通孔群
３９    固定部材
４１    制御部
５０    包装装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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