(57)【要約】【課題】計量精度を維持しつつ、省電力化を図ることのできるホッパ装置とそれを搭載した組合せ計量装置を提供する。【解決手段】被計量物を貯留して排出するホッパ本体Ｈと、ホッパ本体Ｈの排出口を開閉するゲートＧと、ゲートＧを開閉方向に揺動させるレバーＬＥ１と、レバーＬＥ１を揺動させるリンク機構ＬＭ１とを備え、リンク機構ＬＭ１は、１つの関節Ｃで連結された２つのリンクＬ１，Ｌ２を有し、それらのリンクＬ１，Ｌ２が一直線に延びた時点でゲートＧが閉鎖される位置関係にレバーＬＥ１とリンク機構ＬＭ１とが位置決めされ、且つ、リンク機構ＬＭ１とフレームＦ１との間には、２つのリンクＬ１，Ｌ２が一直線に延びた状態でリンク機構ＬＭ１を前記フレームに吸引保持する磁石Ｍを設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計量物を貯留して排出するホッパ本体と、前記ホッパ本体の排出口を開閉するゲートと、前記ゲートを開閉方向に揺動させるレバーと、前記レバーを揺動させるリンク機構とを備え、前記リンク機構は、１つの関節で連結された２つのリンクを有し、それらのリンクが一直線に延びた時点で前記ゲートが閉鎖される位置関係に前記レバーと前記リンク機構とが位置決めされ、且つ、前記リンク機構とフレームとの間には、前記２つのリンクが一直線に延びた状態で前記リンク機構を前記フレームに吸引保持する磁石が設けられているホッパ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホッパ装置であって、
前記フレームがロードセルに負荷された可動フレームとされ、その可動フレームに前記ホッパ本体と前記レバーと前記リンク機構と前記磁石とが取り付けられ、装置フレームに取り付けられた駆動モータと、前記可動フレームに取り付けられた前記リンク機構とが、係合離脱が可能なカム・リンク機構を介して連結されている計量ホッパ。
【請求項３】
請求項１と請求項２に記載の各ホッパ装置を搭載してなる組合せ計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホッパ装置を多数使用する組合せ計量装置とそのホッパの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
組合せ計量装置は、上段に複数のプールホッパが、下段に同数の計量ホッパが、さらにその下段にブースタホッパやタイミングホッパが配置されるので、１台の組合せ計量装置には、少なくとも１６個〜４０個のホッパが使用される。これらのホッパには、制御の利便性からステッピングモータが多用され、毎回の計量に際しては、１／３から１／４のホッパが１分間に６０回〜１８０回の時間間隔で駆動される。そのため、ステッピングモータで消費される電力が無視できない量となることから、ステッピングモータの消費電力を低減させる目的で下記特許文献１、２の発明が提案されている。
【０００３】
特許文献１の発明は、ステッピングモータの駆動電流をゲートの開閉工程に応じて切り替えるもので、特に、トルクを要しないゲート開放状態のときの駆動電流を抑えようとするものである。また、特許文献２の発明は、複数のステッピンモータの駆動タイミングをずらすことによって、複数のモータが一斉に動作するときのピーク電力を抑えようとするものである。
【０００４】
しかし、これらに開示された省電力化技術では、効果を十分発揮するまでには至っていない。それは、ホッパゲートを開閉させるリンク機構には、強力なスプリングが組み込まれており、ステッピングモータは、それに抗してゲートを開閉させる必要があるため、ステッピングモータには、常に大きな負荷が掛かっているからである。
【０００５】
そこで、下記特許文献３では、ゲートの開閉リンク機構からスプリングを排除するために、ゲートの開閉運動に伴って近接・離反する一対の磁石をリンク機構に設けて、それらの磁石の反発力によって、開放されたゲートを閉じるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１２０３５３号公報
【特許文献２】特開２００９−２７６１７５号公報
【特許文献３】特開平９−１５９５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この特許文献３の発明では、ゲートが閉じてしまうと、後は、リンクの自重とリンクのトグル機構とでホッパゲートを閉じた姿勢に保持するので、リンク機構が甘くなると、閉じたゲートがガタついて隙間から被計量物の屑がこぼれ落ちる問題がある。この屑が上段のプールホッパから下段の計量ホッパに落ちても、また、計量ホッパからこぼれ落ちても計量誤差となるので、スプリングを排除して省電力化が図れたとしても、計量精度は却って悪くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、この問題を解決しようとするもので、計量精度を維持しつつ、省電力化を図ることのできるホッパ装置とそれを搭載した組合せ計量装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るホッパ装置は、被計量物を貯留して排出するホッパ本体と、前記ホッパ本体の排出口を開閉するゲートと、前記ゲートを開閉方向に揺動させるレバーと、前記レバーを揺動させるリンク機構とを備え、前記リンク機構は、１つの関節で連結された２つのリンクを有し、それらのリンクが一直線に延びた時点で前記ゲートが閉鎖される位置関係に前記レバーと前記リンク機構とが位置決めされ、且つ、前記リンク機構とフレームとの間には、前記２つのリンクが一直線に延びた状態で前記リンク機構を前記フレームに吸引保持する磁石が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、フレームとは、装置に固定された装置フレームと、ロードセルの自由端に取り付けられた可動フレームとを含む概念で、後者の可動フレームは、風袋としてロードセルに負荷されるものである。
【００１１】
本発明に係るホッパ装置の概要を、図２に示すプールホッパの一実施形態に基づいて概説すると、プールホッパＰＨは、被計量物を貯留して排出するホッパ本体Ｈと、このホッパ本体Ｈの排出口を開閉するゲートＧと、そのゲートＧを開閉方向に揺動させるレバーＬＥ１と、そのレバーＬＥ１を揺動させるリンク機構ＬＭ１とを備えている。リンク機構ＬＭ１は、１つの関節Ｃで連結された２つのリンクＬ１，Ｌ２を有し、それらのリンクＬ１，Ｌ２が一直線に延びた時点でゲートＧが閉鎖される位置関係にレバーＬＥ１とリンク機構ＬＭ１とが位置決めされている。そして、これらのリンクＬ１，Ｌ２が図２に示すような一直線に延びた状態でリンク機構ＬＭ１をフレームＦ１に吸引保持する磁石Ｍが一方のリンクＬ１（Ｌ２）に設けられている。
【００１２】
したがって、図２のように、２つのリンクＬ１，Ｌ２が一直線に延びた状態で、一方のリンクＬ１が磁石Ｍによって装置フレームＦ１に吸引保持されると、２つのリンクＬ１，Ｌ２には、トグルが効いてゲートＧは、閉鎖状態に保持される。そのため、ホッパ本体Ｈに被計量物が供給されても、ゲートＧは、その衝撃に耐えて閉鎖状態を維持する。
【００１３】
この状態から、装置フレームＦ１に取り付けられた駆動モータＤＭを回転させてリンクＬ２に回転力を付与すると、磁石Ｍに吸引保持されていたリンクＬ１は、磁石Ｍの吸引力の限界を超えて磁石Ｍから離反する。すると、その直後から抵抗なくリンクＬ１，Ｌ２が回動してゲートＧが開閉される。そして、リンク機構ＬＭ１の２つのリンクＬ１，Ｌ２が再び一直線上に戻ると、一方のリンクＬ１が磁石Ｍに吸引保持されるから、ゲートＧは、再び閉鎖状態に保持される。
【００１４】
一方、本発明に係るホッパ装置を計量ホッパＷＨに適用した場合の概要を、図３に基づいて概説すると、この計量ホッパＷＨもプールホッパＰＨと同様に、被計量物を貯留して排出するホッパ本体Ｈと、このホッパ本体Ｈの排出口を開閉するゲートＧと、そのゲートＧを開閉方向に揺動させるレバーＬＥ２と、そのレバーＬＥ２を揺動させるリンク機構ＬＭ２とを備えている。
【００１５】
ただし、計量ホッパＷＨの場合には、ホッパ本体Ｈが可動フレームＦ２を介してロードセルＬＣに負荷されるから、ゲートＧを開閉方向に揺動させるレバーＬＥ２や、そのレバーＬＥ２を揺動させるリンク機構ＬＭ２も同様にロードセルＬＣに負荷する必要がある。そうしなければ、ロードセルＬＣが装置フレームＦ１に拘束されて計量不能に陥るからである。それを避けるために、駆動モータＤＭをロードセルＬＣに負荷してもよいが、そうすると、ロードセルＬＣに負荷される風袋重量が被計量物の重量に比して相対的に大きくなるから、ロードセルＬＣの検出感度は悪くなる。
【００１６】
そこで、本発明を計量ホッパＷＨに適用する場合には、駆動モータＤＭをホッパ本体Ｈやリンク機構ＬＭ２とは分離して、装置フレームＦ１に取り付け、駆動モータＤＭとリンク機構ＬＭ２との間には、係合離脱が可能なカム・リンク機構ＣＬを介在させる。そして、計量時には、駆動モータＤＭとリンク機構ＬＭ２とを分離させて計量し、計量が終了して計量ホッパＷＨのゲートＧを開閉させるときは、駆動モータＤＭとリンク機構ＬＭ２とを係合させて、駆動モータＤＭの回転力をリンク機構ＬＭ２に伝達する。これにより、ロードセルＬＣに付加される風袋重量を減らして、計量精度を向上させることができる。
【００１７】
カム・リンク機構としては、例えば、図３に示すように、駆動モータＤＭの回転軸Ｓに取り付けられた確動カムＣＣと、ロードセルＬＣに負荷される可動フレームＦ２に取り付けられたレバーＬＥ３とで構成することができる。図３では、駆動モータＤＭを装置フレームＦ１に取り付け、ロードセルＬＣの自由端に取り付けられる可動フレームＦ２には、計量ホッパＷＨと、そのゲートＧを開閉させるレバーＬＥ２と、レバーＬＥ２に連結されたリンク機構ＬＭ２と、そのリンク機構ＬＭ２にトグルを働かせる磁石Ｍとを取り付けている。
【００１８】
そして、この計量ホッパＷＨにおいても、２つのリンクＬ３，Ｌ４が一直線に延びた時点でゲートＧが閉鎖される位置関係にレバーＬＥ２とリンク機構ＬＭ２とが位置決めされているから、２つのリンクＬ３，Ｌ４が一直線に延びた状態で、一方のリンクＬ３が磁石Ｍによって可動フレームＦ２に吸引保持されると、２つのリンクＬ３，Ｌ４には、トグルが効いてゲートＧは、閉鎖状態に保持される。したがって、ホッパ本体Ｈに被計量物が供給されても、ゲートＧは、その衝撃に耐えて閉鎖状態を保持することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ゲートを閉鎖状態に保持する手段として、トグル機構と磁石とを用いてリンク機構からスプリングを排除しているので、リンクを磁石から離すときには、大きな回転力を必要とするが、リンクが磁石から離れてしまうと、極めて軽い力でゲートを開閉することができる。したがって、開閉中における駆動モータの消費電力を効果的に減らすことができる。しかも、ゲートの閉鎖状態を磁石で保持しているので、ゲートの閉まりが甘くなって隙間から被計量物の屑等がこぼれ落ちることもないから、計量誤差を生じさせない。加えて、計量ホッパの場合には、駆動モータをロードセルに負荷しない構成を採ることができるから、計量精度を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るホッパ装置が搭載された組合せ計量装置の一実施形態の外観斜視図
【図２】本発明に係るホッパ装置をプールホッパに適用した場合の開閉機構の概略図
【図３】本発明に係るホッパ装置を計量ホッパに適用した場合の開閉機構の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るホッパ装置の実施形態と、それを搭載した組合せ計量装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１において、組合せ計量装置１００は、装置中央上部に配置された分散フィーダＤＦと、その周囲を取り囲むように一定ピッチで配列された複数の放射フィーダＲＦと、各放射フィーダＲＦの排出端に設けられて、放射フィーダＲＦから排出される被計量物を受け取って排出する複数のプールホッパＰＨと、その下段に配置されて、プールホッパＰＨから排出される被計量物を受け取って計量する同数の計量ホッパＷＨと、その下方に配置されて、組合せ選択された複数の計量ホッパＷＨから排出される被計量物を収集する三段重ねの集合シュート２００と、装置１００全体を支持する支持脚３００と、支持脚３００を支持するとともに、電気系統の制御ボックスが収納された本体４００とを備えている。こうした構造は、何れも周知であるから、ホッパ以外の各部の詳細については、省略する。
【００２３】
＜プールホッパ＞
図２において、プールホッパＰＨは、角筒状のホッパ本体Ｈと、ホッパ本体Ｈの下部排出口に設けられた両開き式のゲートＧと、ホッパ本体Ｈを装置フレームＦ１に取り付ける支持ブラケットＢを備えている。
【００２４】
ホッパ本体Ｈの対向する両側面には、固定軸１，２が取り付けられ、それらの固定軸１，２にレバー３，４が回動自在に取り付けられている。各レバー３，４には、排出口を開閉するゲートＧがそれぞれ取り付けられ、これらのゲートＧは、各先端部が排出口の下部中央でＶ字状に合わさって排出口を閉じるようになっている。また、各レバー３，４の後端部は、リンク５を介して互いに連結されて、一方のレバー４が固定軸２を中心に矢印方向に回動すると、他方のレバー３もそれに連動して固定軸１の回りに逆方向に回動するようになっている。
【００２５】
一方のレバー４には、レバーＬＥ１と係合するコロ６が取り付けられ、そのコロ６がレバーＬＥ１の揺動によって矢印方向に跳ね上げられると、一対のゲートＧが開放され、反対方向に押し下げられると、一対のゲートＧが閉じるようになっている。
【００２６】
ホッパ本体Ｈを支持する支持ブラケットＢは、ホッパ本体Ｈの側面に取り付けられて、装置フレームＦ１に着脱自在に装着できるようになっているが、その構造は周知であるため、ここでは省略して、支持ブラケットＢのホッパ取り付け部分だけを図示している。
【００２７】
レバーＬＥ１の先端部は、蟹挟み状に二股に別れ、そこに形成されたＵ字状のノッチに前述のコロ６を挟んでいる。また、レバーＬＥ１の後端部は、装置フレームＦ１に固定された固定軸７に回動自在に取り付けられて、固定軸７の回りに矢印方向に揺動するようになっている。また、レバーＬＥ１の後端部には、横に張り出す補助レバー８が設けられ、その補助レバー８の端部に第１リンクＬ１の一端が回転軸９を介して回動自在に連結されている。
【００２８】
リンク機構ＬＭ１は、第１リンクＬ１と、第２リンクＬ２とで構成され、それらのリンクＬ１，Ｌ２は、関節Ｃとなる回転軸１０を介して連結されている。第１リンクＬ１の他方の先端部は、前述の補助レバー８に連結されているが、第２リンクＬ２は、駆動モータＤＭの回転軸Ｓに取り付けられて回動するようになっている。したがって、回転軸Ｓの回転によってリンクＬ２が矢印方向に回動すると、各節（回転軸９，１０）もそれに伴って矢印方向に回動する。なお、一点鎖線は、各回転軸９，１０の回動後の仮想位置を示している。
【００２９】
これらの第１リンクＬ１と第２リンクＬ２は、一直線に延びた状態でゲートＧが閉鎖するように、リンク機構ＬＭ１とレバーＬＥ１の位置関係が規定されているが、その状態を維持するために、第１リンクＬ１には、鉄等からなる磁性体ｍが取り付けられ、装置フレームＦ１には、磁石Ｍが取り付けられて、２つのリンクＬ１，Ｌ２が一直線に延びた状態で、磁性体ｍが磁石Ｍに吸引保持されるようになっている。ただし、これに限定されるものではなく、第２リンクＬ２側に磁性体ｍを取り付け、それと対応する位置に磁石Ｍを取り付けても良い。
【００３０】
駆動モータＤＭは、第１リンクＬ１と第２リンクＬ２が一直線に延びた状態で停止するように設定されているから、そこが駆動モータＤＭやリンク機構ＬＭ１の原点となる。そして、電源が切られて駆動モータＤＭに通電されなくなっても、磁石Ｍが第１リンクＬ１を保持しているから、レバーＬＥ１は、下死点で待機状態を維持する。
【００３１】
そして、プールホッパＰＨを装着するときは、レバーＬＥ１は、下死点で待機しているから、ゲートＧを押さえながら、支持ブラケットＢを装置本体に引っ掛け、そのままホッパ本体Ｈを時計方向に引き下げると、コロ６がレバーＬＥ１のＵ字状のノッチに嵌まり込んで装着される。そして、運転が開始されると、駆動モータＤＭが時計方向に回動してゲートＧを開放し、そこで所定時間停止してから逆方向回動して原点に戻る。すると、磁石Ｍが第１リンクＬ１を吸引保持して、ゲートＧが閉鎖状態に保持される。
【００３２】
＜計量ホッパ＞
図３において、計量ホッパＷＨは、角筒状のホッパ本体Ｈと、ホッパ本体Ｈの下部排出口に設けられたゲートＧと、ホッパ本体Ｈを可動フレームＦ２に取り付ける支持ブラケットＢを備えている。
【００３３】
ホッパ本体Ｈの両側面には、固定軸１１が取り付けられ、その固定軸１１にレバー１２が回動自在に取り付けられ、そのレバー１２に排出口を開閉するゲートＧが取り付けられている。また、ゲートＧの外面中央には、ブラケット１３が取り付けられ、そのブラケット１３の端部にコロ１４が回転自在に取り付けられている。このコロ１４は、レバーＬＥ２のＵ字状のノッチと係合し、そのレバーＬＥ２が回動してコロ１４が矢印方向に跳ね上げられると、ゲートＧは、固定軸１１を中心として矢印方向に回動する。
【００３４】
レバーＬＥ２も前記レバーＬＥ１とほぼ同じ構造であって、先端部には、Ｕ字状のノッチが形成され、そこにコロ１４が挟まれている。また、レバーＬＥ２の後端部は、可動フレームＦ２に固定された固定軸１５に回動自在に取り付けられて、固定軸１５の回りに矢印方向に回動するようになっている。また、固定軸１５の近くには、リンク機構ＬＭ２の第２リンクＬ４の一端が回転軸１６を介して連結されている。また、他方の端部には、第１リンクＬ３の一端が回転軸１７を介して連結されている。
【００３５】
さらに、その回転軸１７には、レバー１８が回動自在に連結され、そのレバー１８の一端は、可動フレームＦ２に固定された固定軸１９に回動自在に取り付けられて、矢印方向に回動するようになっている。
【００３６】
また、第１リンクＬ３の他端は、回転軸２０を介してレバーＬＥ３と連結されている。このレバーＬＥ３は、係合離脱が可能なカム・リンク機構ＣＬの一部を構成するもので、その一端は、可動フレームＦ２に固定された固定軸２１に回動自在に取り付けられて、矢印方向に回動するようになっている。また、このレバーＬＥ３には、補助レバー２２が設けられ、その補助レバー２２の先端にコロ２３が取り付けられている。
【００３７】
カム・リンク機構ＣＬは、このレバーＬＥ３と確動カムＣＣとで構成されている。確動カムＣＣは、駆動モータＤＭの回転軸Ｓに固定された板カム２４と、その板カム２４のカム曲線に沿って形成された案内溝２５とで構成されている。前記駆動モータＤＭは、ロードセルＬＣが固定される装置フレームＦ１に固定されるが、レバーＬＥ３と、それと連結されるリンク機構ＬＭ２、並びに、ゲートＧを開閉させるレバーＬＥ２は、ホッパ本体Ｈとともに可動フレームＦ２に取り付けられて、ロードセルＬＣの風袋として負荷される。したがって、確動カムＣＣは、計量時には、コロ２３と接触しない位置まで回転して待機し、ゲートＧを開閉するときは、確動カムＣＣが矢印方向に回動して、コロ２３を案内溝２５に挟み込みながら、レバーＬＥ３を矢印方向に回動させる。したがって、リンク機構ＬＭ２も矢印方向に回動して、第１リンクＬ３に取り付けられた磁性体ｍを可動フレームＦ２に取り付けられた磁石Ｍから引き離して第１リンクＬ３と第２リンクＬ４を回動させ、それに伴って、レバーＬＥ２を上下方向に揺動させるようになっている。
【００３８】
計量ホッパＷＨ用の駆動モータＤＭも、前述同様、第１リンクＬ３と第２リンクＬ４が一直線に延びた状態で停止するように設定されているから、そこが駆動モータＤＭやリンク機構ＬＭ２の原点となる。したがって、通電されなくなっても、磁石Ｍが第１リンクＬ３を保持しているから、レバーＬＥ２は、下死点で待機状態を維持する。
【００３９】
そして、計量ホッパＷＨを装着するときは、レバーＬＥ２は、下死点で待機しているから、ゲートＧを押さえながら、支持ブラケットＢを可動フレームＦ２の所定の場所に引っ掛け、そのままホッパ本体Ｈを時計方向に引き下げると、コロ１４がレバーＬＥ２のＵ字状のノッチに嵌まり込んで装着される。そして、運転が開始されると、駆動モータＤＭが反時計方向に回動してゲートＧを開放し、そこで所定時間停止してから逆方向回動して原点に戻る。すると、磁石Ｍが第１リンクＬ３を吸引保持して、ゲートＧが閉鎖状態に保持される。
【００４０】
図３では、磁性体ｍを第１リンクＬ３に取り付けているが、これに限定されるものではなく、例えば、第２リンクＬ４側に取り付けても良い。さらに、図２、図３において、磁性体ｍと磁石Ｍの位置を逆にして取り付けることもできる。
【００４１】
磁石Ｍと磁性体ｍとが密着するときの吸引力は、ゲートＧが自重で開こうとする力に打ち勝ち、かつ、そのゲートＧに被計量物が落下してきたり、外乱の影響で衝撃が加わったりしても、ゲートＧがそれに耐えて開かない吸引力に設定されている。そして、この磁石Ｍによる吸引力は、磁石Ｍと磁性体ｍとの距離の２乗に反比例するから、両者が離れるまでは、強い力で第１リンクＬ１，Ｌ３を保持しているが、一旦離れてしまうと、急激に吸引力は小さくなっていくから、駆動モータＤＭを始動させた直後は、大きな電流が消費されるが、それ以後は、軽い力でゲートＧを開閉することができるから、消費電力を低減することができる。
【００４２】
以上、本発明に係るホッパ装置をプールホッパと計量ホッパに適用した場合の実施形態について説明したが、これらに限定されるものではなく、その他の形態も採用可能である。例えば、計量ホッパＷＨのゲートＧをプールホッパＰＨのように両開き式にしても良いし、或いは、両開き式ゲートの各々を個別に駆動して、交互に開閉させるようにすることもできる。さらには、計量ホッパＷＨの下段に配置されるブースタホッパやタイミングホッパにも同様に適用することができる。
【００４３】
また、以上の実施形態では、ゲートＧを開閉させるリンク機構をモータが搭載された装置側に設けているが、これに代えて、リンク機構をホッパ本体Ｈ側に設け、磁石Ｍや磁性体ｍもホッパ本体Ｈ側に設けるようにしても良い。この場合にも、リンク機構からスプリングを排除することができるから、同様に消費電力を低減することができる。
【符号の説明】
【００４４】
Ｈ    ホッパ本体
Ｇ    ゲート
ＬＥ１    レバー
ＬＥ２    レバー
ＬＭ１    リンク機構
ＬＭ２    リンク機構
Ｌ１    第１リンク
Ｌ３    第１リンク
Ｌ２    第２リンク
Ｌ４    第２リンク
Ｃ    関節
１０    関節
Ｆ１    フレーム（装置フレーム）
Ｆ２    フレーム（可動フレーム）
Ｍ    磁石
ＬＣ    ロードセル
ＣＬ    カム・リンク機構
１００    組合せ計量装置
ＰＨ    プールホッパ（ホッパ装置）
ＷＨ    計量ホッパ（ホッパ装置）
【図１】
2014182030.tif 000003
【図２】
2014182030.tif 000004
【図３】
2014182030.tif 000005