(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート部材を閉じて物品を下方へ落下しないよう保持し、前記ゲート部材を開放して前記保持した物品を下方に落下させて排出するホッパであって、
前記保持した物品を前記ゲート部材の開放によって下方へ落下させる際、その落下する速度を加速させる落下加速手段と、水平軸心周りに間欠的に回転駆動される回転ゲートと、を具備し、前記回転ゲートは、板羽根状に形成された複数枚の前記ゲート部材と、前記ゲート部材と共に回転する側板と、を有し、
一対の前記回転ゲートを対向配備するとともに、これら回転ゲートを同期させて互いに内向きに間欠回転させ、停止状態にある両回転ゲートにおける互いに突き合わせ対向されたゲート部材で物品を受け止め保持し、
各ゲート部材の遊端には、互いに突き合わせ対向されるゲート部材同士が交差する際に干渉しないようにスリットを形成し、
前記回転ゲートを、初期と終期が低速で中期が高速となるようにゼネバ機構を介して回転駆動する、
ことを特徴とするホッパ。
【請求項２】
前記落下加速手段が、前記落下する物品を下方移動する部材で上方からその自由落下速度よりも高速で下方へ押圧加速するものである請求項１に記載のホッパ。
【請求項３】
前記回転ゲートは、回転停止状態において前記ゲート部材で物品を受け止め保持し、回転に伴って物品を受け止め保持しているゲート部材を開放すると共に、その回転上手に位置するゲート部材で落下する物品を押圧加速する請求項２に記載のホッパ。
【請求項４】
前記請求項１ないし３のいずれかに記載のホッパを具備することを特徴とする計量装置。
【請求項５】
前記ホッパが、計量された物品を一旦保持した後、包装機へ落下排出する集合ホッパである請求項４に記載の計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品を受け止め保持した後、開放作動して、保持した物品を落下排出するホッパおよびそれを備えた計量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
計量装置の一例として、例えば、特許文献１に示されているように、菓子類等の被計量物である物品を所定重量範囲内になるように組合せ計量を行う組合せ秤が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９２３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記組合せ秤では、所定重量範囲内になるように組合せ計量された物品は、包装機へ投入されて包装されるのが一般的であり、組合せ秤では、計量処理された物品を、一旦集合ホッパに保持し、その後、包装機からの指令に基づいて集合ホッパを開いて物品を下方に排出し、排出した物品を包装機の包装袋に投入充填し、その包装袋を熱シール加工などの封止処理を施して包装が完了する。
【０００５】
この場合、計量包装機全体としての処理サイクルは、物品を計量して集合ホッパに一時保持するのに要する計量処理時間、集合ホッパを開放して保持した物品を包装袋に投入充填するのに要する充填処理時間、および、包装袋の封止処理時間を加算したものであり、計量処理と封止処理とは種々の開発によって高速化が図られている。
【０００６】
しかし、包装袋への充填処理は、集合ホッパから物品を自由落下させるものであるので、多少嵩があって密度の低い物品、例えば、マシュマロなどのような物品を処理対象とした場合、図１１に示すように、集合ホッパ４０に保持した多数の物品ｗを落下排出する際に、集合ホッパ４０を高速に開放作動させても物品ｗが空気抵抗などの影響で上下に長くばらけて落下することになり、その分、先頭から後尾までの全ての物品ｗが包装袋に充填されるのに時間がかかって、充填処理時間が長くなり、ひいては、計量包装機全体としての処理サイクルが長くなっていた。
【０００７】
また、従来のホッパは、対向配置された一対のゲート部材をリンク機構や復帰バネなどを利用した複雑な開閉駆動機構で同調駆動しており、作動調整が難しいのみならず運転を停止しての洗浄にも手間がかかるものであった。
【０００８】
本発明は、このような実情に着目してなされたものであって、一旦保持した物品を上下にバラけることが少なく排出することができるホッパ、および、これを利用した計量装置を提供することを主たる目的とする。また、ホッパの開閉を司る駆動機構を簡素化して作動調整や清掃を容易化することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前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。
【００１０】
（１）本発明のホッパは、ゲート部材を閉じて物品を下方へ落下しないよう保持し、前記ゲート部材を開放して前記保持した物品を下方に落下させて排出するホッパであって、
前記保持した物品を前記ゲート部材の開放によって下方へ落下させる際、その落下する速度を加速させる落下加速手段と、水平軸心周りに間欠的に回転駆動される回転ゲートと、を具備し、前記回転ゲートは、板羽根状に形成された複数枚の前記ゲート部材と、前記ゲート部材と共に回転する側板と、を有し、一対の前記回転ゲートを対向配備するとともに、これら回転ゲートを同期させて互いに内向きに間欠回転させ、停止状態にある両回転ゲートにおける互いに突き合わせ対向されたゲート部材で物品を受け止め保持し、各ゲート部材の遊端には、互いに突き合わせ対向されるゲート部材同士が交差する際に干渉しないようにスリットを形成し、前記回転ゲートを、初期と終期が低速で中期が高速となるようにゼネバ機構を介して回転駆動することを特徴とする。
【００１１】
本発明のホッパによると、前記ゲート部材の開放によって落下する物品は前記落下加速手段によって自由落下速度よりも高速となるように強制加速されるようになる結果、当該物品がその落下時に空気抵抗を受けやすい物品であっても上下に長くばらけるようなことが少なくなり、纏まって落下排出させることができるようになる。また、本発明によると、水平軸心周りに間欠的に回転駆動される回転ゲートを具備し、前記回転ゲートは、板羽根状に形成された複数枚の前記ゲート部材と、前記ゲート部材と共に回転する側板と、を有するので、ゲート部材と側板との間に物品が挟み込まれずに、円滑に物品を排出することができると共に、回転ゲートを構成するゲート部材と側板とを取り外して洗浄することが容易となり、その清掃性が向上する。また、一対の回転ゲートの間に、物品を受け止め保持する空間を形成するので、例えば、単一の回転ゲートだけを使用して同様な機能を発揮させる場合に比較して、物品保持空間の容積を十分確保しながら個々の回転ゲートを小さくすることができ、回転ゲートを空気抵抗少なく高速回転駆動することが容易となる。また、回転ゲートを、ゼネバ機構を介して回転駆動するので、高速域において物品に所望の加速を付与することができると共に、高い精度で基準待機位置に停止させることが容易となる。また、ゼネバ機構を利用するので、モータなどの駆動源を速度制御しなくても、容易に回転ゲートを間欠的に不等速回転させることができる。
【００１２】
（２）本発明のホッパの好ましい実施態様では、前記落下加速手段が、前記落下する物品を下方移動する部材で上方からその自由落下速度よりも高速で下方へ押圧加速するものである。
【００１３】
前記下方移動する部材は、落下する物品を押圧加速することができればよく、真下や斜め下方に移動するものであってもよいし、下方に回転移動するものであってもよい。
【００１４】
この実施態様によると、ゲート部材の開放によって落下する物品を高速で下方移動する部材によって強制的かつ的確に加速することができ、その落下時に空気抵抗を受けやすい物品であっても落下方向上下に長くばらけるようなことが少なくなり纏まって排出させることができる。
【００１５】
（３）上記（２）の実施態様では、回転停止状態においてゲート部材で物品を受け止め保持し、回転ゲートの回転に伴って物品を受け止め保持しているゲート部材を開放すると共に、その回転上手に位置するゲート部材で落下する物品を押圧加速するようにしてもよい。
【００１７】
この実施態様によると、回転ゲートを間欠的に回転駆動するだけでゲート部材の開閉と加速排出動作を行うので、ホッパの開閉駆動機構を、単に回転を伝達するだけの比較的簡素なものとすることができ、作動調整を単なる回転位相の調整程度の簡単なもので済ますことができるとともに、回転ゲートを取り外して洗浄することも容易となる。
【００１８】
また、ゲート部材が物品を受止め保持する部材と、物品を押圧加速する部材とに兼用されるので、例えば、物品を受止め保持するゲート部材と、物品を押圧加速する部材とを別個に備えて連動させる場合に比べて構造を簡素化することができる。
【００２３】
（４）本発明の計量装置は、本発明に係るホッパを具備している。
【００２４】
このホッパは、被計量物を一旦保持して排出する以外に、保持した被計量物を計量できるものであってもよい。
【００２５】
本発明の計量装置によると、落下時に空気抵抗を受けやすい物品群でも上下に長くばらけることが少なく纏まってホッパから排出することができる。
【００２６】
（５）本発明の計量装置の好ましい実施態様では、前記ホッパが、計量された物品を一旦保持した後、包装機へ落下排出する集合ホッパである。
【００２７】
この実施態様によると、落下時に空気抵抗を受けやすい物品群でも上下に長くばらけることが少なく纏まって排出することができ、その分、集合ホッパから排出される物品の包装機への充填処理時間が短くなり、その分、計量装置における計量から包装完了までの処理サイクルを短縮することができ、計量包装の高能率化に有効となる。
【発明の効果】
【００２８】
このように、本発明によれば、保持した物品を上下にばらけることが少なく短時間に排出することができるホッパ、および、かかるホッパを備えて高能率で処理することができる計量装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は計量包装機の正面図である。
【図２】図２は組合せ秤の斜視図である。
【図３】図３はホッパの横断平面図ある。
【図４】図４はホッパの縦断正面図である。
【図５】図５はホッパの斜視図である。
【図６】図６はホッパの作動説明図である。
【図７】図７は他のホッパの駆動機構を示す図である。
【図８】図８は本発明の実施形態のホッパを示す横断平面図である。
【図９】図９は図８のホッパの駆動機構を示す正面図である。
【図１０】図１０は図８のホッパの作動特性線図である。
【図１１】図１１は従来のホッパの作動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。ここで、本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の実施形態と主要な構成が共通する参考例について説明する。
【００３１】
（参考例）
図１に、本発明及び参考例を適用する計量包装機の全体正面図が、また、図２には、これに備えられる計量装置としての組合せ秤の斜視図がそれぞれ示されている。
【００３２】
この計量包装機は、例えば、菓子類などの被計量物としての物品を所定重量範囲内になるように組合せ計量を行って包装するものであって、作業者が上り下り可能な櫓状に組み上げ立設されたフレーム１の階上部に組合せ秤２が設置されるとともに、計量された被計量物を階下に設置した包装機３の供給シュート４に投入して袋詰めするよう構成されており、製造ラインなどから搬送されてきた物品が階下からバケットリフタ５で揚送されて組合せ秤２に上方から投入供給されるようになっている。
【００３３】
フレーム１の階上には、中央が開口された床部６が備えられており、その開口に臨むように組合せ秤２が床面上に設置されている。
【００３４】
組合せ秤２は、図２に示すように、その中央に略円柱形のセンター基体７が、基台８に取り付けられた４本の脚９によって支持されて配置され、その上部に、バケットリフタ５の終端から落下供給される物品を振動によって放射状に分散させる円錐形の分散フィーダ１０が設けられている。分散フィーダ１０の周囲には、分散移送された被計量物を振動によって各供給ホッパ１１に送り込む複数のリニアフィーダ１２が設けられている。各リニアフィーダ１２の下方には、供給ホッパ１１、計量ホッパ１３がそれぞれ対応して設けられ、複数の供給ホッパ１１および計量ホッパ１３はそれぞれセンター基体７の周囲に円状に配置されている。
【００３５】
分散フィーダ１０、リニアフィーダ１２、供給ホッパ１１、および、計量ホッパ１３はセンター基体７に取り付けられ、分散フィーダ１０およびリニアフィーダ１２の振動装置や、供給ホッパ１１および計量ホッパ１３のゲート開閉装置、等の駆動ユニットがセンター基体７内に収納されている。また、各計量ホッパ１３には、計量ホッパ１３内の被計量物の重量を計測するロードセルなどの重量センサ（図示せず）が備えられ、この重量センサもセンター基体７内に前記駆動ユニットと共に収納されている。
【００３６】
円状に配列された計量ホッパ１３の下方には、所定の重量範囲となるように組合された複数の計量ホッパ１３から排出される物品を集めるための集合シュート１４が配置され、さらに、集合シュート１４の下方には、集合シュート１４から滑落した物品を一旦受け止め貯留した後、包装機３のシュート４に向けて落下排出するための集合ホッパ１５が配置されている。
【００３７】
参考例のホッパは、上記集合ホッパ１５を以下のように構成したものである。
【００３８】
図３は集合ホッパ１５の横断平面図であり、図４は集合ホッパ１５の縦断正面図であり、図５は集合ホッパ１５の斜視図である。
【００３９】
この集合ホッパ１５は、水平軸心周りに回転可能に対向配備された左右一対の回転ゲート１６と、これらを回転駆動する駆動装置１７とを備えている。
【００４０】
各回転ゲート１６は、板羽根状に形成された複数枚（この実施例形態では３枚）のゲート部材１８が回転方向に等ピッチ（この例では１２０°ピッチ）で放射状に配備されるとともに、これらゲート部材１８の前後には、供給された被計量物である物品ｗが前後にこぼれるのを阻止する側板１９が配備された構造となっており、各回転ゲート１６が、駆動装置１７の前面の左右に突設された回転支軸２０に脱着可能に連結されている。
【００４１】
前記駆動装置１７は、図示しない制御装置によって一定方向に回転制御されるステッピングモータ２１の回転動力をギヤ伝動して各回転ゲート１６の回転支軸２０に伝達し、両回転ゲート１６を同期して互いに内向きに回転駆動するよう構成されている。詳述すると、ステッピングモータ２１の出力軸２２から取り出した動力を同径のギヤ２３，２４を介して一方の回転支軸２０に伝達するとともに、前記出力軸２２から分岐して取り出した動力を同径のギヤ２５，２６、および、逆転ギヤ２７を介して他方の回転支軸２０に逆向きに伝達するようになっている。
【００４２】
回転ゲート１６が停止している状態では、図４に示すように、両回転ゲート１６における一つのゲート部材１８が互いに内向きに突き合わせ対向する物品受け止め姿勢にあるとともに、その回転上手に位置するゲート部材１８がそれぞれ起立姿勢となり、また、残りのゲート部材１８が外向きの待機姿勢となり、これら突合わされた物品受け止め姿勢のゲート部材１８と起立姿勢のゲート部材１８との間に、上方の集合シュート１４から供給されてくる物品ｗを受け入れて下方へ落下しないよう保持するようになっている。
【００４３】
なお、各ゲート部材１８の遊端にはスリット２８が形成されて、突き合わせ対向するゲート部材１８同士が交差する際に干渉することが回避されるようになっている。このスリット２８の開口幅は、物品が下方へ落下しないように狭く設定されている。
【００４４】
組合せ計量されて集合ホッパ１５に一旦保持した物品を、包装機３へ排出するときには、図６（ａ）に示される上記停止状態からステッピングモータ２１が所定方向に回転起動される。ステッピングモータ２１の作動に伴って両回転ゲート１６は互いに内向きに回転され、物品ｗを下方へ落下しないよう受け止めて保持している一対のゲート部材１８がそれぞれ下方に開放作動して物品ｗが下方へ落下排出されるとともに、起立姿勢にあったゲート部材１８がそれぞれ内方下方に向けて移動する。
【００４５】
ステッピングモータ２１においては、図示しないロータリエンコーダなどを用いて出力軸２２の回転角度を検出するよう構成されており、出力軸２２が停止位相から１２０°回転したことが検出されるとその回転が停止制御され、これによって、物品受け止め姿勢にあったゲート部材１８が外向きの待機姿勢に切換わるとともに、起立姿勢にあったゲート部材１８が内向きに先下り傾斜した物品受け止め姿勢に切換わり、かつ、外向きの待機姿勢にあったゲート部材１９が起立姿勢となり、ステッピングモータ２１の所定角度（１２０°）ずつの間欠回転に伴ってゲート部材１８の位置が順次入れ替わるようになっている。なお、ステッピングモータ２１はパルス制御されて、回転初期および終期には低速で回転し、その間では高速で回転するように速度制御される。
【００４６】
ここで、ゲート部材１８における回転初期および終期を除く回転域での遊端部移動速度が物品ｗの自由落下速度よりも大きくなるようにステッピングモータ２１の回転速度が設定されており、これによって、図６（ｂ）に示すように、ゲート開放によって落下する物品ｗ群が、起立姿勢から下向きに回動するゲート部材１８によって自由落下速度よりも高速で下方へ強制押圧され、これにより物品ｗ群が上下に長くばらけるようなことが少なく纏まって下方へ排出される。このように落下する物品ｗ群を押圧加速するゲート部材１８は、落下加速手段を構成する。
【００４７】
なお、ゲート部材１８の回転軸心からの長さをｒ〔ｍ〕、ゲート部材１８の角速度をω〔ｒａｄ／ｓ〕とすると、ゲート部材１８先端の加速度ａ〔ｍ／ｓ２〕はａ＝ｒ・ω２  となる。この加速度ａの値が重力加速度ｇ＝９．８〔ｍ／ｓ２〕を上回ればゲート部材１８の下方回動によって物品ｗを押圧加速することが可能となる。
【００４８】
ここで、例えば、ゲート部材１８の長さをｒ＝０．０９〔ｍ〕とすると、ａ>ｇとなる角速度ωは、ω＞１０．４〔ｒａｄ／ｓ〕となり、これを実現するためには、ゲート部材１８を０．２〔ｓ〕で１２０°（＝２π／３〔ｒａｄ〕）回転させれば、ω＝１０．５〔ｒａｄ／ｓ〕となって、上記条件ａ＞ｇを満たすことができる。
【００４９】
上記条件で実際に運転すれば、回転開始域と回転停止域ではω＜１０．５〔ｒａｄ／ｓ〕、それ以外の回転域ではω≧１０．５〔ｒａｄ／ｓ〕となるので、物品ｗをゲート部材１８で押圧加速することが可能である。
【００５０】
このように、物品ｗを押圧加速して上下に長くばらけることが少なく落下排出することで、排出を開始して包装機２に充填し終わるまでの時間が、物品ｗが落下方向上下に長くばらけて自由落下排出されていた従来（図１１参照）に比べて短いものとなり、その分、計量包装機全体としての処理サイクルが短くなる。
【００５１】
上述の参考例では、ステッピングモータ２１の回転動力を、ギヤ機構を介して各回転ゲート１６の回転支軸２０に伝達したけれども、本発明の他の実施形態として、例えば、図７に示されるように、ステッピングモータ２１の出力軸２２に、歯付きのモータプーリ５０を固定し、このモータプーリ５０と、各回転ゲート１６の回転支軸２０の従動プーリ５１，５２との間に、歯付きベルト５３，５４を懸架し、ステッピングモータ２１の回転動力を、歯付きベルト５３，５４を介して各回転ゲート１６の回転支軸２０にそれぞれ伝達してもよい。なお、この場合、モータプーリ５０と、一方の回転ゲート１６の回転支軸２０の従動プーリ５２との間では、歯付きベルト５４をクロス掛け、すなわち、中央で交差するように歯付きベルトを捻って交差状に連結して逆方向に回転させるようにしている。
【００５２】
（実施形態）
図８〜図１０に、上記参考例の前記集合ホッパ１５の駆動装置１７を変形した本発明の実施形態が示されている。
【００５３】
この実施形態においては、ステッピングモータ２１の回転動力は先ず不等速伝動機構であるゼネバ機構３０に伝達され、その変速動力が上記実施形態と同様に、各回転支軸２０にギヤ２３，２４、ギヤ２５，２６、および、逆転ギヤ２７を介して伝達されるようになっている。
【００５４】
ゼネバ機構３０は、ステッピングモータ２１の出力軸（原動軸）２２に連結固定された原動ホイール３１と、別途配備した従動軸３２に連結固定されたゼネバホイール３３とで構成されている。ゼネバホイール３３には、４本の駆動溝３４が放射状に形成されるとともに、駆動溝３４の間において部分円弧状の凹部３５が形成され、他方、原動ホイール３１には、ホイール回動に伴って前記駆動溝３４に係脱する駆動ピン３６と、前記凹部３５に係合する円弧部３７が備えられており、ステッピングモータ２１が停止して駆動ピン３６が基準待機位置にある状態では、円弧部３７が凹部３５に係合して、駆動ピン３６が駆動溝３４から離脱した状態にある。
【００５５】
この基準待機状態からステッピングモータ２１が所定方向に回転起動されて原動ホイール３１が定速で回動すると、駆動ピン３６が駆動溝３４に係合するまでの所定角度位相（４５°）の間は、ゼネバホイール３３は一定姿勢に維持され、所定角度位相（４５°）を過ぎると駆動ピン３６が駆動溝３４に係合してゼネバホイール３３が従動して回動し始める。原動ホイール３１の回動が進むにつれて駆動ピン３６が駆動溝３４の内奥に移動して、原動ホイール３１とゼネバホイール３３との伝動比が変化し、原動ホイール３１が定速で回動するのに対してゼネバホイール３３は不等速で回動される。そして、原動ホイール３１が所定角度位相（１３５°）に到達すると、ゼネバホイール３３は９０°だけ回転されて駆動ピン３６が駆動溝３４から外れるとともに、円弧部３７が次の凹部３５に係合し始め、以降の原動ホイール３１の回動に対してゼネバホイール３３は再び停止状態に維持される。ゼネバホイール３３が停止した後も原動ホイール３１の回転は続行され、駆動ピン３６が元の基準位置に到達した時点でステッピングモータ２１が停止して前記基準待機状態に復帰し、次の作動に備える。
【００５６】
ここで、ゼネバホイール３３が回動される間、駆動ピン３６は駆動溝３４の外端から内奥に移動した後、再び外端に移動してゆくので、ゼネバホイール３３を備えた従動軸３２の角速度ωは、図１０に示す特性をもって変化することになり、ゼネバホイール３３は、初期には低速で回動し、中期には高速で回動し、終期には再び低速で回動することになり、ステッピングモータ２１を特に高速で回動させなくても、ゲート部材１９を物品ｗの自由落下速度よりも早く回動させることができる。また、上記実施形態に比べて、回転ゲート１６を停止して物品を保持している状態を確実に維持することができる。
【００５７】
なお、この例では、１回の作動によってゼネバホイール３３の従動軸３２が９０°回動されるのに対して回転支軸２０を１２０°回動させることになるので、従動軸３２の回転を増速して各回転支軸２０にギヤ伝動する必要がある。
【００５８】
（その他の実施形態）
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
【００５９】
（１）上記実施形態では、３枚のゲート部材１８を備えた一対の回転ゲート１６を互いに内向きに１２０°ずつ間欠回転させるようにしているが、２枚のゲート部材１８を対角位置に配備した回転ゲート１６を１８０°ずつ間欠回転させる形態で実施することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、各種装置のホッパに有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１５            集合ホッパ
１６            回転ゲート
１８            ゲート部材
３０            ゼネバ機構
ｗ              物品
【図１】
0005634719.tif 000002
【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】
0005634719.tif 000008
【図８】
0005634719.tif 000009
【図９】
0005634719.tif 000010
【図１０】
0005634719.tif 000011
【図１１】
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