(57)【要約】【課題】微小な粉末成形品の重量を高精度に一品ごとに高速で測定可能とする。【解決手段】斜面（シューター１８）上を降下している物品（成形品８）の重量を測定するための重量測定装置であって、前記斜面の少なくとも一部を構成する斜面部２１と、該斜面部上の物品を下方から吸着するための、オンオフ可能な吸着手段（電磁石２４）と、該吸着手段に吸着された物品の重量を検出するための重量センサ（ロードセル２６）と、物品が吸着手段の位置に来た時に、該吸着手段をオンとして物品を吸着し、物品の重量を検出した後に、該吸着手段をオフとして物品を再び降下させるための吸着制御手段（表示・制御部３０）と、を備える。【選択図】図１
2011117763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面上を降下している物品の重量を測定するための重量測定装置であって、
前記斜面の少なくとも一部を構成する斜面部と、
該斜面部上の物品を下方から吸着するための、オンオフ可能な吸着手段と、
該吸着手段に吸着された物品の重量を検出するための重量センサと、
物品が吸着手段の位置に来た時に、該吸着手段をオンとして物品を吸着し、物品の重量を検出した後に、該吸着手段をオフとして物品を再び降下させるための吸着制御手段と、
を備えたことを特徴とする斜面降下中の物品の重量測定装置。
【請求項２】
前記吸着手段の斜面部より上流側に、斜面を降下している物品の速度を低下させるための減速手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の斜面降下中の物品の重量測定装置。
【請求項３】
前記吸着手段の斜面部上流側に物品が到達したことを検出するための物品センサを設け、該物品センサで物品が検知された時に前記重量センサのゼロ点を調整するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の斜面降下中の物品の重量測定装置。
【請求項４】
前記重量センサが、物品吸着後の振動のピークが過ぎてから、物品の重量を所定時間検出し、その平均値を物品の重量として出力するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の斜面降下中の物品の重量測定装置。
【請求項５】
前記斜面部の角度や高さを斜面に合わせて調整するための調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の斜面降下中の物品の重量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜面上を降下している物品の重量を測定するための重量測定装置に係り、特に、プレス成形後、焼結前の、磁性体でなる粉末成形品の重量を全品計測する際に用いるのに好適な、斜面降下中の物品の重量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複雑な形状の部品を、粉末からプレスにより成形した後、焼結により製造する技術が広く使われるようになってきている。プレス後、焼結前の粉末成形品の重量を測定することが可能であれば、すが入ったままの粉末成形品を焼結前に取り除いて、プレスし直すことにより再利用できるため、資源の有効利用ができる。しかしながら、プレスで成形しただけの粉末成形品は軟らかいため、測定は容易でなく、特に重量が１グラム程度の微小部品については、一品ごとの検査が困難で、例えば１０個または数十個単位でまとめて検査するのがやっとであり、全品の計測は困難であった。
【０００３】
一方、ベルトコンベア上を搬送されている物品の重量を測定する重量測定装置としては、例えば、特許文献１乃至５に記載されているような、コンベアベルトの下側にロードセルを設けて、ベルトごと重量を測定する所謂計量コンベアが知られている。
【０００４】
しかしながら、コンベアベルトの下側から物品の重量を検出するのでは、ベルトの振動や張力の影響を受けるため、特に微小部品の重量を正確に測定するのは困難であった。更に、専用の計量コンベアが必要であり、高価となるだけでなく、既存のコンベアに後から付加するのは困難であるという問題点も有してきた。
【０００５】
一方、粉末プレス機には、特許文献６に例示されるように、加圧成形された成形品を、自重で滑るように自然降下させて排出するための傾斜板（シューターとも称する）が設けられているので、このシューター上で成形品の重量を測定することが考えられる。
【０００６】
斜面上の物品の重量を測定する技術としては、特許文献７に、重量測定対象物を、水平面に対して所定の角度を出す傾斜面上に引き上げるに要する、実質的に水平方向の引張力を測定し、その水平方向の引張力に基づいて、重量測定対象物の傾斜面上での鉛直方向分力を演算する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２６８０６８号公報
【特許文献２】特開２００８−１９５４９０号公報
【特許文献３】特開２００８−１４５１２２号公報
【特許文献４】特開２００７−１０８０６８号公報
【特許文献５】特開２０００−５２５号公報
【特許文献６】特開平６−２００３号公報
【特許文献７】特開平９−１０１１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来は、シューターのような斜面を降下中の物品の重量を測定する技術は考案されていなかった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、斜面上を降下している物品の重量を、微小部品であっても、一品ごとに高速度で高精度に測定することが可能であり、更に、安価な重量測定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】
【００１０】
本発明は、斜面上を降下している物品の重量を測定するための重量測定装置であって、前記斜面の少なくとも一部を構成する斜面部と、該斜面部上の物品を下方から吸着するための、オンオフ可能な吸着手段と、該吸着手段に吸着された物品の重量を検出するための重量センサと、物品が吸着手段の位置に来た時に、該吸着手段をオンとして物品を吸着し、物品の重量を検出した後に、該吸着手段をオフとして物品を再び降下させるための吸着制御手段と、を備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
ここで、前記吸着手段の斜面部より上流側に、斜面を降下している物品の速度を低下させるための減速手段を設けて、物品の降下速度を、吸着に適した速度まで減速させることができる。
【００１２】
又、前記吸着手段の斜面部上流側に物品が到達したことを検出するための物品センサを設け、該物品センサで物品が検知された時に前記重量センサのゼロ点を調整するようにして、周囲温度の変化によるドリフトや、ほこりの影響を取り除くようにすることができる。
【００１３】
又、前記重量センサが、物品吸着後の振動のピークが過ぎてから、物品の重量を所定時間検出し、その平均値を物品の重量として出力するようして、吸着時の振動の影響を取り除くようにすることができる。
【００１４】
又、前記斜面部の角度や高さを斜面に合わせて調節するための調節手段を設けて、斜面と斜面部の位置合わせを容易とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、斜面上を降下している物品を下方から吸着して、重量を測定するようにしたので、微小物品であっても、高精度に一品ごとに重量を高速で測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態が配設されたラインの全体構成を示す正面図
【図２】同じく光センサ部分の詳細を示す側面図
【図３】本発明にかかる重量測定装置の第１実施形態の吸着・測定部の詳細を示す（Ａ）上面図（Ｂ）正面図及び（Ｃ）側面図
【図４】同じく表示・制御部の詳細を示すブロック図
【図５】同じく処理手順を示す流れ図
【図６】同じく各信号のタイミングと波形の例を示すタイムチャート
【図７】電磁石に印加する電位の変形例を示すタイムチャート
【図８】本発明にかかる重量測定装置の第２実施形態の要部を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
本実施形態は、図１に全体構成を示す如く、粉末プレス機１０で加圧成形された成形品８をベルトコンベア５０へ排出する傾斜板であるシューター１８の途中に、本発明にかかる重量測定装置２０の第１実施形態を設けて、シューター１８上を自重により滑るように自然降下中の成形品８の重量を測定するようにしたものである。
【００１９】
前記粉末プレス機１０は、ダイ１２と、該ダイ１２内で上下動する下金型パンチ１４及び上側で上下動する上金型パンチ１６を備えており、該上下の金型パンチ１４及び１６で成形された粉末成形品８をシューター１８に送るようにされている。
【００２０】
前記シューター１８の途中、例えば下端近傍には、シューター１８の一部を構成する斜面部２１と、該斜面部２１上の成形品８を下方から磁力により吸着するための、オンオフ可能な吸着手段である電磁石２４、及び、該電磁石２４に吸着された成形品８の重量を検出するための重量センサであるロードセル２６が収容された吸着・測定部２２と、該吸着・測定部２２を介して斜面部２１の角度及び高さを、シューター１８の斜面に合わせて調整するための調整手段である角度調整器２７及びＺ軸ステージ２８と、表示・制御部３０と、を備えている。
【００２１】
前記シューター１８の、重量測定装置斜面部２１より上流側には、シューター１８を降下している成形品８を、例えば磁力により吸引して、その速度を低下させるための減速器（例えば電磁石）４０が設けられている。
【００２２】
前記シューター１８には、更に、減速器４０をオンとして減速を開始するのに適した位置に成形品８が到達したことを検出するための物品センサである第１の光センサ４２と、重量測定装置２０の指示値のゼロ調整をするのに適した斜面部２１上流側の所定位置に成形品８が到達したことを検出するための物品センサである第２の光センサ４４と、電磁石２４をオンとして吸着を開始するのに適した位置に成形品８が到達したことを検出するための第３の物品センサである第３の光センサ４６が設けられている。
【００２３】
該第１〜第３の光センサ４２、４４、４６は、図２に光センサ４２について例示する如く、いずれも各一対の投光部４２Ａと受光部４２Ｂを備えた透過型の光センサとされている。
【００２４】
前記吸着・測定部２２は、図３（Ａ）（上面図）（Ｂ）（正面図）及び（Ｃ）（側面図）に詳細に示す如く構成されており、この吸着・測定部２２が、蝶番２７Ａを中心に角度調整可能とされ、蝶ねじ２７Ｂにより角度固定可能とされた角度調整器２７を介して、高さ調整可能とされたＺ軸ステージ２８（図１参照）に支持されて、シューター１８の斜面と斜面部２１の位置合わせが可能とされている。
【００２５】
前記電磁石２４は、コア２４Ａと、該コア２４Ａに巻回されたコイル２４Ｂと、ロードセル２６への取付板２４Ｃを有する。この電磁石２４の上側には、例えば磁性体でなる前記斜面部２１が取り付けられている。
【００２６】
前記ロードセル２６は、例えば略平行四辺形状の変形フレーム２６Ａと、その変形部分の上下に貼付された、例えば一対の歪みゲージ２６Ｂを有する。このロードセル２６は、風や温度による影響を防ぐため、吸着・測定部２２のケース内に収容されている。図において、２６Ｃは、ロードセル２６の最大許容荷重付近でロックして、ロードセル２６のオーバーロードを防止するためのねじロックである。
【００２７】
前記表示・制御部３０は、前記第１の光センサ４２の出力に基づき、成形品８が減速すべき位置にきたときに、減速器４０に通電し、オンとして成形品８を吸引して減速すると共に、前記第２の光センサ４４の出力に基づき、前記重量測定装置２０の指示値をゼロ調整し、更に前記第３の光センサ４６の出力に基づき、電磁石２４に通電し、オンとして成形品８を吸着し、ロードセル２６で成形品８の重量を検出した後に、該電磁石２４への通電を解除し、オフとして成形品８を再び降下させ、例えばベルトコンベア５０上に移載させるための吸着制御手段を含む。
【００２８】
この表示・制御部３０は、図４に詳細に示す如く、前記第１〜第３の光センサ４２、４４、４６の出力に応じて、後出荷重指示計３０Ｂの指示値をゼロ調整すると共に、前記減速器４０及び電磁石２４のオンオフ状態を制御するための制御回路３０Ａと、前記ロードセル２６の出力に応じて成形品８の重量を表示するための荷重指示計３０Ｂと、該荷重指示計３０Ｂの出力に応じて、成形品８の重量が許容範囲内にあるか否か判定する判定回路３０Ｃとを有する。
【００２９】
次に、作用を説明する。
【００３０】
まず、計測前に次の調整を行う。
【００３１】
（１）斜面部２１の角度、高さを、シューター１８の斜面に合わせて、角度調整器２７、Ｚ軸ステージ２８で調整する。
【００３２】
（２）基準分銅等により荷重指示計３０Ｂのスパンを調整する。
【００３３】
このように、重量測定装置２０が、角度調整器２７、Ｚ軸ステージ２８でシューター１８の位置調整を行った後に、基準分銅等により荷重指示計のスパン調整を行うのは、ロードセル計測角度が変わった場合、例えば０°（水平）から４５°に変化させると、指示値が１００％から約７０％に減少するためである。例えば、角度約２０°付近であれば、その値で校正を加えれば正確に計測できる。
【００３４】
（３）減速器４０、表示・制御部３０内のタイミング等を調整して、成形品８の降下速度を調整する。
【００３５】
（４）吸着・測定部２２、表示・制御部３０内のタイミング等を調整する。
【００３６】
次に、図５のフローチャート及び図６のタイムチャートを参照して、計測時の作用を説明する。
【００３７】
まず、計測に際しては、粉末プレス機１０で成形品８が押し出され、シューター１８に導かれる。次いで、成形品８がシューター１８を、自然落下で加速度を付け降下してくる。
【００３８】
そして、成形品８により投光部４２Ａから受光部４２Ｂに至る光線が遮られて第１の光センサ４２がオンとなった時点（ステップ１００の判定結果Ｙｅｓ）で、減速器４０をオンとし、例えば磁力により吸引して、シューター１８の中間部で成形品８を減速する（ステップ１１０）。
【００３９】
次いで、成形品８により第２の光センサ４４がオンとなった時点（図５のステップ１２０の判定結果Ｙｅｓ）でゼロ信号を発生して、計測直前に荷重指示計３０Ｂの指示値をゼロにする（ステップ１３０）。これにより、斜面部２１と電磁石２４の重さによるオフセット分を除去すると共に、周囲温度の変化によるドリフトや、ほこりの影響を取り除くことができる。
【００４０】
次いで、成形品８により第３の光センサ４６がオンとなった時点（ステップ１４０の判定結果Ｙｅｓ）で、電磁石２４に通電し、成形品８を磁力により下方に吸着し、ロードセル２６上で停止させる（ステップ１５０）。吸着信号をオンとする時間Ｔ１（図６参照）は、例えば、タイマにより設定可能である。
【００４１】
そして、吸着後、図６に示す如く、所定時間が経過するのを待って（ステップ１６０の判定結果Ｙｅｓ）判定開始信号を出力し、吸着による振動の最初のピーク値を除く。判定開始信号が入力されてから、ロードセル２６で測定した値を平均し、平均化指示値を表示する（ステップ１７０）。この区間平均化により、精度を向上することができる。この平均化区間も、例えばタイマにより設定可能である。
【００４２】
次いで、平均化指示値を設定値（例えば図６のＨＩ設定値及びＬＯ設定値）と比較して、成形品重量が、例えばＨＩ設定値とＬＯ設定値の間のＯＫ範囲と、それ以外のＮＧ範囲のいずれにあるか判定し（ステップ１８０）、図６に示す判定結果出力信号を出力すると共に、電磁石２４をオフとして吸着を解除し（ステップ１９０）、成形品８を解放して再び降下させ、測定を終了する。
【００４３】
ここで、ＨＩ設定値より高いＨＨ設定値、及び、ＬＯ設定値より低いＬＬ設定値を設けているのは、ＨＩ設定値とＨＨ設定値の間、又は、ＬＯ設定値とＬＬ設定値の間に、それぞれ測定値が入る回数を計数して、所定回数続いたときにプレスを修正する傾向制御を行うためである。なお、傾向制御を行う必要が無い場合は、ＨＨ設定値やＬＬ設定値を省略することも可能である。
【００４４】
前記ステップ１８０での可否判定により不良と判断されたときには、表示・制御部３０で例えばＮＧ信号をＬＥＤ表示すると共に、判定結果を外部出力して、例えばベルトコンベア５０上に別に設けたエアシリンダなどを駆動して不良製品を排除できるようにすることができる。
【００４５】
又、前記ステップ１９０における吸着解除に際しては、単に電位をゼロにするのではなく、図７に例示する様な、逆方向にも電位が変化する振動電圧を印加して、残留磁気の大きな、安価なコアを使用した電磁石であっても、吸着解除が円滑に行われるようにすることができる。なお、リレー用の電磁石のように、残留磁気が少ないコアを使用した高級な（高価な）電磁石の場合には、図７のような制御は不要である。
【００４６】
本実施形態においては、減速器４０を設けているので、シューター１８上を降下している成形品８の降下速度を制御して、電磁石２４で確実に吸着できるようにすることができる。なお、成形品８の降下速度が低い場合などは、減速器４０を省略することもできる。減速器４０の構成も、電磁石を用いるものに限定されない。
【００４７】
又、本実施形態においては、電磁石２４とロードセル２６を一体型とし、ケースに収容したので、振動、風、加速度等の計測時の影響を減少することができる。
【００４８】
更に、本実施形態においては、成形品８が磁性体であったため、吸着手段として電磁石２４を用いており、簡単・軽量・安価に吸着手段を構成することができる。なお、成形品８は円盤状の磁性体に限定されず、吸着手段も、成形品８の材質や形状、大きさに合わせて、真空吸着等、他の吸着手段を用いることも可能である。
【００４９】
又、重量測定装置２０の構成も、第１実施形態に限定されず、図８に示す第２実施形態のように、三角形状の斜面部２１′を用いて、ロードセル２６を水平に配置することも可能である。又、重量センサもロードセル２６に限定されず、他の重量測定手段を用いることも可能である。
【００５０】
又、斜面部２１とシューター１８の位置合わせが不要である場合には、角度調整器２７やＺ軸ステージ２８による調整機能を省略することも可能である。
【００５１】
又、重量センサ（ロードセル２６）の出力が安定している場合には、第２の光センサ４４出力によるゼロ調整を省略することもできる。
【００５２】
又、光センサ４２、４４、４６も、各一対の投光部と受光部を備えた透過型に限定されず、反射型や、他の方式による物品センサを用いることもできる。
【００５３】
又、表示・制御部３０の構成も、実施形態に限定されない。
【００５４】
本発明は、微小な粉末成形品の重量測定に好適なものであるが、本発明の測定対象は、これに限定されず、大きな一般物品の測定も可能である。測定位置も、粉末プレス機１０とベルトコンベア５０の間のシューターに限定されず、一般の斜面上を降下している物品の重量測定に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
８…成形品
１０…粉末プレス機
２０…重量測定装置
２１、２１′…斜面部
２２…吸着・測定部
２４…電磁石
２４Ａ…コア
２４Ｂ…コイル
２６…ロードセル
２６Ａ…変形フレーム
２６Ｂ…歪みゲージ
２７…角度調整器
２８…Ｚ軸ステージ
３０…表示・制御部
４０…減速器
４２、４４、４６…光センサ
５０…ベルトコンベア
【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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