(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標重量Ｗｏ  より小さく且つ該目標重量Ｗｏ  に近い重量の大投入用の被計量物を貯溜する大投入貯槽と、
加算投入用の被計量物を貯溜する所定容積の複数の加算貯槽と、
前記大投入貯槽に投入された被計量物の重量を大投入重量Ｗａ  として計量する計量手段と、
前記目標重量Ｗｏ  と前記大投入重量Ｗａ  との差Ｗｏ  −Ｗａ  を不足重量Ｗｂ  として求め、該不足重量Ｗｂ  と被計量物のかさ密度から求めた全加算貯槽内の被計量物の合計の重量Ｗｃ  とに対して、前記加算貯槽の全てによる加算投入の回数ｎ（≧０）と該ｎ回の全加算貯槽による加算投入後の新たな不足重量Ｗｄ  とが、
【数１】
0003571798.tif 000004
の関係にある場合に、被計量物のかさ密度から求めた各加算貯槽内の被計量物の重量に基づいて前記不足重量Ｗｄ  に最も近くなる前記加算貯槽の組み合わせを選択して、前記大投入貯槽内の被計量物の排出と、前記加算貯槽の全てからの前記ｎ回の被計量物の排出と、更に前記選択された加算貯槽からの被計量物の排出とを制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする定量充填装置。
【請求項２】
前記加算貯槽のうちの少なくとも一部の加算貯槽の容積が同じである請求項１記載の被計量物の定量充填装置。
【請求項３】
前記加算貯槽のうちの少なくとも一部の加算貯槽の容積の比が、
【数２】
0003571798.tif 000005
であることを特徴とする請求項１記載の被計量物の定量充填装置。
【請求項４】
前記正の実数ｓ＝２である請求項３記載の被計量物の定量充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、広範囲の被計量物の重量調節が可能な定量充填装置に関し、より詳細には、大投入用の被計量物を貯溜する大投入貯槽と、不足重量を補うための複数の加算投入用の貯槽とを設けることにより、重量の広範囲の調節及び微調節を可能とした定量充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉粒体の定量充填は古くから行われており、その中で、升はかり、即ち容積計量は以前から広く採用されている。しかし、容積計量は後に重量による計量に変わってきた。その大きな理由は、より正確に計量する必要が生じてきたためである。例えば化学合成物などがその代表である。昔から、米、むぎ等の農産物の計量ではそれほど重要視されなかった問題である。現在主に実施されている粉粒体の定量充填装置の代表例を図３に示す。
【０００３】
図３の定量充填装置では、目標重量を１００％設定器５１で設定し、目標重量の９０％をカット値としてカット値設定器５２で設定して、計量ホッパ５３に被計量物を計量しながら投入する。この装置では、計量時間をできるだけ短くするために、所定量の９０％までは投入用フィーダ５５の振幅を大きくして搬送能力を上げて所謂大投入（大投入、９０％投入等とも称している）を行う。そして、充填量が約９０％に達すると、制御装置５６により投入フィーダ５５の振幅を小さくし、残りの１０％の微量投入を行い、１００％に達すれば投入を停止する。
【０００４】
この微量投入のことを小投入ともいう。投入が完了すると、計量ホッパ５３の下部から容器（図示せず）に被計量物が充填される。このタイプの定量充填装置は投入しながらの計量を行うものであり、充填速度を大きくすることができないという問題点がある。
【０００５】
この問題点を解決するために、充填速度の向上を図った定量充填装置が例えば特開昭５０−１２０６６０号公報に開示されている。このタイプの定量充填装置では、目標重量より小さく且つ目標重量に近い重量の被計量物が大投入用の貯槽に貯溜されるとともに、目標重量に満たない不足分を補うための容積の異なる複数の補助槽（副定量装置）が設けられる。そして、この装置では、目標重量から大投入貯槽内の被計量物の重量を差し引いた不足重量が求められ、この不足重量に最も近い一の補助槽が選択される。このような補助槽を設けることにより、目標重量に近い重量の被計量物の充填が可能となっている。また、この定量充填装置では投入しながらの計量が行われないため、充填速度を大きくすることが可能となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載のタイプの定量充填装置では、大投入用の貯槽内に投入される被計量物の重量にある程度以上のバラツキが生じる場合、何れの補助槽を選択しても不足重量を補うことができない場合が生じる。この問題点を解決するために、複数の補助槽を用いて不足重量を補うことが考えられる。しかし、大投入用の貯槽内に投入される被計量物の重量のバラツキが大きい場合、全ての補助槽を選択しても不足重量を補うことができない場合が生じ得る。この問題点を解決するために、例えば補助槽の大きさを大きくすることが考えられる。
【０００７】
しかし、この場合には、どのような補助槽の組合せを選択しても目標重量に対する許容範囲内の重量を得ることができない、即ち、重量の微調整ができないという問題点が生じる。
【０００８】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、被計量物の広範囲の重量調節と微調整が可能な定量充填装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の定量充填装置は、目標重量Ｗｏ  より小さく且つ該目標重量Ｗｏ  に近い重量の大投入用の被計量物を貯溜する大投入貯槽と、加算投入用の被計量物を貯溜する所定容積の複数の加算貯槽と、前記大投入貯槽に投入された被計量物の重量を大投入重量Ｗａ  として計量する計量手段と、前記目標重量Ｗｏ  と前記大投入重量Ｗａ  との差Ｗｏ  −Ｗａ  を不足重量Ｗｂ  として求め、該不足重量Ｗｂ  と被計量物のかさ密度から求めた全加算貯槽内の被計量物の合計の重量Ｗｃ  とに対して、前記加算貯槽の全てによる加算投入の回数ｎ（≧０）と該ｎ回の全加算貯槽による加算投入後の新たな不足重量Ｗｄ  とが、Ｗｄ  ＝Ｗｂ  −ｎ×Ｗｃ  、及び０≦Ｗｄ  ＜Ｗｃ  の関係にある場合に、被計量物のかさ密度から求めた各加算貯槽内の被計量物の重量に基づいて前記不足重量Ｗｄ  に最も近くなる前記加算貯槽の組み合わせを選択して、前記大投入貯槽内の被計量物の排出と、前記加算貯槽の全てからの前記ｎ回の被計量物の排出と、更に前記選択された加算貯槽からの被計量物の排出とを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記加算貯槽のうちの少なくとも一部の加算貯槽の容積が同じである構成とすることができる。
【００１１】
また、前記加算貯槽のうちの少なくとも一部の加算貯槽の容積の比が、
【００１２】
【数３】
0003571798.tif 000002
【００１３】
である構成とすることができる。
【００１４】
更に、前記正の実数ｓ＝２である構成とすることができる。
【００１５】
【作用】
本発明の定量充填装置では、大投入を行う大投入貯槽と、この大投入を補うための加算投入を行う複数の加算貯槽とが設けられている。大投入貯槽の容積は、目標重量Ｗｏ  より小さく且つこの目標重量Ｗｏ  に近い重量の被計量物を貯溜し得るように設定されている。また、加算貯槽は加算投入用の被計量物を複数に分割して貯溜するために設けられている。大投入貯槽及び各加算貯槽への被計量物の投入は、ほぼ同時に行うことができる。大投入貯槽に投入された被計量物の重量は、計量手段によって大投入重量Ｗａ  として計量される。各加算貯槽には計量手段は設けられていない。
【００１６】
制御手段は、目標重量Ｗｏ  から計量手段によって計量された大投入重量Ｗａ  を差し引いたＷｏ  −Ｗａ  を不足重量Ｗｂ  として求める。大投入貯槽の容積は目標重量Ｗｏ  より小さい重量の被計量物が貯溜されるように設定されているので、この不足重量Ｗｂ  の値は常に正の値となる。本発明の定量充填装置では、この不足重量Ｗｂ  に対し、全加算貯槽から被計量物をｎ回（≧０の整数）投入する大まかな加算投入と、このｎ回の加算投入によっては補充することができない比較的少量の加算投入とが行われる。即ち、大まかな加算投入では、被計量物のかさ密度から求めた全加算貯槽内の被計量物の合計の重量Ｗｃ  とすると、全加算貯槽によるｎ回の投入によってｎ×Ｗｃ  の被計量物が加算される。この整数ｎは、ｎ回の大まかな加算投入後の新たな不足重量Ｗｄ  ＝Ｗｂ  −ｎ×Ｗｃ  が、全加算貯槽内の被計量物の合計の重量Ｗｃ  より小さい正の値となるように、即ち、０≦Ｗｄ  ＜Ｗｃ  を満たすように決められる。
【００１７】
大まかな加算投入を補う少量の加算投入は、不足重量Ｗｄ  に最も近くなる加算貯槽の組み合わせを選択して排出することにより行われる。各加算貯槽内の被計量物の重量は、各加算貯槽の容積と被計量物のかさ密度とから求めることができる。加算貯槽内の被計量物の重量を求めるために使用するかさ密度の値は、計量の度に大投入重量Ｗａ  を大投入貯槽の容積で除算して求めてもよく、また、予め測定した値をもとに固定した値を用いてもよい。
【００１８】
本発明では、大投入貯槽からの被計量物の排出と、全加算貯槽からのｎ回の被計量物の排出と、不足重量Ｗｄ  に最も近くなる加算貯槽の組み合わせの選択と、選択された加算貯槽からの被計量物の排出とは、制御手段によって制御されている。これらの制御は、コンピュータ等を使用すれば即座に行うことができるので、本発明の充填装置を用いれば高速の充填が可能である。
【００１９】
上記の構成においては、加算貯槽のうち、少なくとも一部が同じ容積を有するように構成してもよく、また、加算貯槽のうちの少なくともｍ個（ｍ＝加算貯槽の数）の加算貯槽の容積の比が、下記の一般式となるように構成してもよい。
【００２０】
【数４】
0003571798.tif 000003
【００２１】
ここで、ｓは正の実数、０＜ｋ≦ｍである。
【００２２】
上記の数２において、ｓは正数であれば整数であっても小数であってもよいが、ｓ＝２とすると、加算貯槽の容積の比は、１：２：４：８…となり、広範囲かつ微量の重量調節が可能となる。
【００２３】
【実施例】
本発明の実施例について、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施例に係る定量充填装置の概略構成を示している。本実施例の定量充填装置は、目標重量Ｗｏ  の被計量物を箱、袋等の所定の容器に充填するために使用されるものであり、大投入を行う大投入貯槽１と、加算投入を行う４つの加算貯槽４ａ，４ｂ，４ｃ及び４ｄとを有している。大投入貯槽１の容積は、目標重量Ｗｏ  より小さく且つ目標重量Ｗｏ  に近い重量の被計量物を貯溜し得るように設定されている。大投入貯槽１と４つの加算貯槽４ａ〜４ｄには、投入装置１１から被計量物が、例えば擦り切りによりほぼ同時に投入される。大投入貯槽１にはロードセル７が設けられており、大投入貯槽１に投入される大投入用の被計量物の重量は、このロードセル７により計量される。４つの加算貯槽４ａ〜４ｄにはロードセルは設けられていない。ロードセル７からの出力は、制御装置（図示せず）に入力される。
【００２５】
大投入貯槽１の底部には被計量物を排出するためのゲート８が設けられており、また、加算貯槽４ａ〜４ｄにもそれぞれ独立に開閉する４つのゲート６が設けられている。大投入貯槽１及び加算貯槽４ａ〜４ｄ内の被計量物は、シュート９を通じて箱、袋等の容器１０に排出される。上述のゲート８及び４つのゲート６の開閉は、前述の制御装置の制御により行われる。
【００２６】
加算貯槽４ａ〜４ｄの容積比は、ｓｋ−１  （ｓは正の実数、ｋ≦ｍ、ｍ＝加算貯槽の数）の式に於いて、ｓ＝２及びｍ＝４とした比、即ち、１：２：４：８となっている。
【００２７】
本実施例の装置では、図２のフローチャートに従って定量充填が行われる。まず、ステップ２１でシュート９の下部に容器１０がセットされ、ステップ２２で大投入貯槽１及び４つの加算貯槽４ａ〜４ｄに投入装置１１から被計量物が投入される。大投入貯槽１に投入された被計量物の重量は、大投入重量Ｗａ  としてロードセル７により計量される。
【００２８】
次に、ステップ２３で不足重量Ｗｂ  ＝大投入重量Ｗａ  −目標重量Ｗｏ  が求められ、この不足重量Ｗｂ  に最も近い加算貯槽の組合せが選択される。ステップ２４では選択された加算貯槽内の被計量物により不足重量Ｗｂ  を補うことができるか否か、換言すれば、選択された加算貯槽内の被計量物の重量が不足重量Ｗｂ  に達しているか否かが調べられる。そして、選択された加算貯槽内の被計量物の重量が不足重量Ｗｂ  に達した場合には、ステップ２５に進んで大投入貯槽１と選択された加算貯槽内の被計量物が排出される。この被計量物の排出は、前述の制御装置によるゲート８及び４つのゲート６の開閉の制御により行われる。
【００２９】
また、ステップ２３で全ての加算貯槽４ａ〜４ｄを選択しても不足重量Ｗｂ  に達しない場合には、ステップ２７に進んで大投入貯槽１及び全加算貯槽４ａ〜４ｄ内の被計量物を排出するとともに、新たな不足重量Ｗｄ  ＝Ｗｂ  −Ｗｃ  が求められる。ここでＷｃ  は、全加算貯槽４ａ〜４ｄ内の被計量物の合計の重量であり、被計量物のかさ密度と加算貯槽４ａ〜４ｄの全容積とによって求められる。被計量物のかさ密度は、大投入重量Ｗａ  を大投入貯槽１の容積で除算することによって計量の度に求めてもよく、また、予め測定した値をもとに固定した値を用いてもよい。
【００３０】
次に、ステップ２８では加算貯槽４ａ〜４ｄのみに被計量物が投入され、ステップ２９で新たな不足重量Ｗｄ  に最も近い加算貯槽の組合せが選択される。ステップ３０では選択された加算貯槽内の被計量物の重量が不足重量Ｗｄ  に達しているか否かが調べられる。そして、選択された加算貯槽内の被計量物の重量が不足重量Ｗｄ  に達している場合には、ステップ３１に進んで選択された加算貯槽内の被計量物が排出される。
【００３１】
また、ステップ３０で全ての加算貯槽４ａ〜４ｄを選択しても不足重量Ｗｄ  に達しない場合には、ステップ３２に進んで全加算貯槽４ａ〜４ｄ内の被計量物を排出するとともに、ステップ３３で更に新たな不足重量Ｗｄ  ＝Ｗｄ  −Ｗｃ  が求められる。そして、再びステップ２８に進んで加算貯槽４ａ〜４ｄのみに被計量物が投入され、ステップ２９で新たな不足重量Ｗｄ  に最も近い加算貯槽の組合せが選択される。更に、ステップ３０で、選択された加算貯槽内の被計量物の重量が不足重量Ｗｄ  に達しているか否かが調べられ、その結果によって、前述と同様にステップ３１又はステップ３２に進んで処理が行われる。このように、選択された加算貯槽によって不足重量Ｗｄ  の補充が完全に行えるまでステップ３０，３２，３３，２８，２９が繰り返される。ステップ２５で大投入貯槽１及び選択された加算貯槽内の被計量物が排出され、又はステップ３１で選択された加算貯槽内の被計量物が排出されると、ステップ２６で空の容器に取り替えられる。以上のようにして１回の定量充填が完了すると、ステップ２２に進んで次の定量充填操作が開始される。
【００３２】
本実施例の定量充填装置では、加算貯槽４ａ〜４ｄの容積比が１：２：４：８となっているので、最小の加算貯槽４ａに貯溜されている被計量物の重量の１〜１５倍の加算用の被計量物を準備したことになる。また、これらの加算貯槽４ａ〜４ｄによる加算投入は目標重量Ｗｏ  に達するまで繰り返し行うことができるので、加算投入される被計量物の重量の制限はない。従って、被計量物の重量を広い範囲で調節することができ、しかも、最も容積の小さい加算貯槽４ａ内の被計量物を最小単位とする重量の微調節が可能となっている。また、不足重量Ｗｂ  及びＷｄ  を求める演算と、不足重量Ｗｂ  及び不足重量Ｗｄ  に最も近くなる加算貯槽の組合せの選択は、コンピュータ等を用いた制御装置に於いて高速に行われるので、充填速度が非常に高速となっている。
【００３３】
なお、上記実施例では加算貯槽を４つ設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、任意の数とすることができる。また、上記各実施例では正の整数ｓを２とした場合について説明したがこれに限定されるものではなく、これ以外の整数でも、また、小数であってもよく、一部又は全ての加算貯槽の容積が同じであってもよい。更に、本実施例では大投入貯槽１からの大投入は、加算貯槽４ａ〜４ｄからの最初の排出の際、即ちステップ２５又はステップ２７に於いて行う構成について説明したが、この大投入は大投入貯槽１内の被計量物の計量後、即ちステップ２３以降であれば、図２のフローチャートの何れの時点に於いて行ってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の定量充填装置では複数の加算貯槽が設けられており、これらの加算貯槽による加算投入は目標重量に達するまで繰り返し行うことができるので、原理的に加算投入される被計量物の重量の制限はなくなり、被計量物の重量を広い範囲で調節できる。しかも、最小容積の加算貯槽内の被計量物を最小単位とする重量の微調節が可能となっている。また、不足重量を求める演算と、不足重量に最も近くなる加算貯槽の組合せの選択は、コンピュータ等を用いた制御装置に於いて高速に行われるので、充填速度が非常に高速となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る定量充填装置の概略構成図である。
【図２】図１の充填装置で実施される定量充填方法を示すフローチャートである。
【図３】振動フィーダを備えた従来の定量充填装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１    大投入貯槽
４ａ〜４ｄ    加算貯槽
６，８    ゲート
７    ロードセル
９    シュート
１０    容器
１１    投入装置
【図１】
0003571798.tif 000006
【図２】
0003571798.tif 000007
【図３】
0003571798.tif 000008