(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に延在するように設けられ、上方開口から被計量物が供給されるホッパ本体と、前記ホッパ本体の下方開口に配されたカットゲートと、制御器と、を備える計量装置用のコーンバルブ式計量ユニットであって、
前記カットゲートの上方の前記ホッパ本体内に配されたコーンバルブを備え、
前記コーンバルブは、前記ホッパ本体の内壁面に対置された弁座と、前記弁座に当接する弁体と、前記弁体から前記上下方向に沿って前記ホッパ本体の外部にまで延びる弁軸と、を備え、
前記コーンバルブと前記カットゲートとの間のホッパ本体の部分が前記被計量物のボリューム計量部に用いられ、
前記ボリューム計量部の壁部を振動させる振動子が設けられ、
前記コーンバルブは、前記ボリューム計量部内のエアーを外部に導くエアー排気手段を更に備え、前記弁軸が上下動することにより、前記弁座および前記弁体を用いて開閉し、
前記弁体は、前記弁軸が回動することにより、前記弁軸を用いて回転し、
前記制御器は、前記コーンバルブを開け、かつ、前記カットゲートを閉めた状態で、前記弁体を回転させるとともに、前記振動子を用いて前記ボリューム計量部の壁部を振動させる、コーンバルブ式計量ユニット。
【請求項２】
前記コーンバルブは、前記内壁面に沿って上下動可能に構成されている、請求項１に記載のコーンバルブ式計量ユニット。
【請求項３】
前記エアー排気手段は、前記弁体に設けられた開口と、前記弁体の中空構造と、前記弁軸の中空構造と、によって構成されている、請求項１に記載のコーンバルブ式計量ユニット。
【請求項４】
前記弁軸を回動させる第１駆動装置と、前記第１駆動装置と前記弁軸とを連結させる第１連結部材と、を備え、
第２駆動装置の駆動力を用いて前記第１連結部材が上下動するとき、前記弁軸および前記弁体が上下動する、請求項２に記載のコーンバルブ式計量ユニット。
【請求項５】
前記第２駆動装置と前記弁座とを連結させる第２連結部材と、を備え、
第３駆動装置の駆動力を用いて前記第２連結部材が上下動するとき、前記弁座が上下動する、請求項４に記載のコーンバルブ式計量ユニット。
【請求項６】
前記第１連結部材と、前記第２連結部材と、が、前記第２駆動装置を介して連結されており、
前記第３駆動装置の駆動力を用いて前記第１連結部材が上下動するとき、前記弁軸および前記弁体が上下動する、請求項５に記載のコーンバルブ式計量ユニット。
【請求項７】
前記ホッパ本体の上端部に配された軸受けボックスを備え、
前記弁軸が、前記軸受けボックス内を通過することにより、前記ホッパ本体外に延びており、前記軸受けボックスが前記第２連結部材を構成している、請求項５に記載のコーンバルブ式計量ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーンバルブ式計量ユニットに関する。特に、本発明は、粉体（洗剤、肥料等）あるいは粒体（樹脂ペレット、穀物、飼料等）等の被計量物を計量する計量装置に配されたコーンバルブ式計量ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粉体あるいは粒体からなる被計量物を袋等の容器に充填する装置として、パッカースケールと呼ばれる計量装置が知られている。この種の計量装置では、被計量物の種類や使用目的等によって、様々な方式のものが提案されている。
【０００３】
例えば、上方開口から被計量物が供給されるホッパ本体の下方開口にコーンバルブを設けた装置が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００４】
また、ホッパ本体内に、複数の開口が形成された一対の仕切板を設けた装置も提案されている（特許文献４参照）。この特許文献４では、仕切板の上下動によりホッパ本体の内容量を調整できることが記載されている。また、仕切板同士の相対的な回動により、仕切板同士の開口の重なり具合に基づいて、仕切板を通過する被計量物の量を調整できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２０７９１５号公報
【特許文献２】実開昭５２−１２７４６１号公報
【特許文献３】実開昭５４−９０１６７号公報
【特許文献４】特開昭４８−１２０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本件発明者等は、パッカースケールに、コーンバルブ式計量ユニットを組み込むことにより、コーンバルブ式計量ユニットによる被計量物の排出時間の短縮を行い、ひいては、被計量物の高速計量を実現することを目指している。しかし、この開発の過程において、特許文献１〜３に例示されるコーンバルブあるいは特許文献４の仕切板の単なる設計変更では、被計量物の排出時間の短縮に、一定の限界があることが次第に分かってきた。このため、パッカースケールによる被計量物の高速計量の格段の向上には、従来例の構造上の抜本的な見直しが不可欠であるとの結論に至った。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、被計量物の排出時間を従来例よりも短縮できるコーンバルブ式計量ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のある形態（aspect）は、上下方向に延在するように設けられ、上方開口から被計量物が供給されるホッパ本体と、前記ホッパ本体の下方開口に配されたカットゲートと、を備える計量装置用のコーンバルブ式計量ユニットであって、前記カットゲートの上方の前記ホッパ本体内に配されたコーンバルブを備え、前記コーンバルブは、前記ホッパ本体の内壁面に対置された弁座と、前記弁座に当接する弁体と、前記弁体から前記上下方向に沿って前記ホッパ本体の外部にまで延びる弁軸と、を備え、前記コーンバルブは、前記弁軸が上下動することにより、前記弁座および前記弁体を用いて開閉し、前記弁体は、前記弁軸が回動することにより、前記弁軸を用いて回転する、コーンバルブ式計量ユニットを提供する。
【０００９】
かかる構成により、本発明のある形態のコーンバルブ式計量ユニットでは、コーンバルブの弁体を回転させることにより、コーンバルブの弁体と弁座との間を流れる被計量物に遠心力を作用できる。よって、ホッパ本体からの被計量物の排出時間を従来例よりも短縮できる。
【００１０】
また、本発明のある形態のコーンバルブ式計量ユニットでは、前記コーンバルブを、前記内壁面に沿って上下動可能に構成してもよい。
【００１１】
かかる構成により、例えば、被計量物の嵩密度が変化した場合は、コーンバルブ（弁座、弁体および弁軸）を上下動させることにより、カットゲートとコーンバルブとの間のホッパ本体の部分の内容積を適切に調整することができる。
【００１２】
また、本発明のある形態のコーンバルブ式計量ユニットでは、前記コーンバルブと前記カットゲートとの間のホッパ本体の部分を前記被計量物のボリューム計量部に用いてもよい。
【００１３】
かかる構成により、ボリューム計量部の内容積をほぼ一定に設定できるので、ボリューム計量部に用いてホッパ本体からの被計量物の排出重量を粗計量できる。つまり、被計量物の嵩密度が一定である場合、ボリューム計量部内に被計量物が完全に満たされると、ボリューム計量部の内容積に基づいて、ボリューム計量部内の被計量物の重量を把握することができる。
【００１４】
また、本発明のある形態のコーンバルブ式計量ユニットでは、前記ボリューム計量部の壁部を振動させる振動子を備えてもよい。
【００１５】
かかる構成により、被計量物をボリューム計量部に投入するとき、振動子によってボリューム計量部の壁部を振動させることができる。よって、ボリューム計量部からの被計量物の排出時間を従来例よりも短縮できる。また、かかる振動の付与により、ボリューム計量部内における被計量物の嵩密度の変化を抑制できるので、ボリューム計量部から排出される被計量物の重量の変動を抑制できる。
【００１６】
また、本発明のある形態のコーンバルブ式計量ユニットでは、前記コーンバルブは、前記ボリューム計量部内のエアーを外部に導くエアー排気手段を備えてもよい。
【００１７】
また、本発明のある形態のコーンバルブ式計量ユニットでは、前記エアー排気手段を、前記弁体に設けられた開口と、前記弁体の中空構造と、前記弁軸の中空構造と、によって構成してもよい。
【００１８】
かかる構成により、ボリューム計量部内のエアーを外部に効率的に導くことができる。よって、ボリューム計量部からの被計量物の排出時間を従来例よりも短縮できる。また、かかる効率的な空気排気により、ボリューム計量部内における被計量物の嵩密度の変化を抑制できるので、ボリューム計量部から排出される被計量物の重量の変動を抑制できる。
【００１９】
また、本発明のある形態のコーンバルブ式計量ユニットでは、前記弁軸を回動させる第１駆動装置と、前記第１駆動装置と前記弁軸とを連結させる第１連結部材と、を備えてもよく、第２駆動装置の駆動力を用いて前記第１連結部材が上下動するとき、前記弁軸および前記弁体が上下動してもよい。
【００２０】
また、本発明のある形態のコーンバルブ式計量ユニットでは、前記第２駆動装置と前記弁座とを連結させる第２連結部材と、を備えてもよく、第３駆動装置の駆動力を用いて前記第２連結部材が上下動するとき、前記弁座が上下動してもよい。
【００２１】
前記第１連結部材と、前記第２連結部材と、が、前記第２駆動装置を介して連結してもよく、前記第３駆動装置の駆動力を用いて前記第１連結部材が上下動するとき、前記弁軸および前記弁体が上下動してもよい。
【００２２】
また、本発明のある形態のコーンバルブ式計量ユニットでは、前記ホッパ本体の上端部に配された軸受けボックスを備えてもよく、前記弁軸が前記軸受けボックス内を通過することにより、前記ホッパ本体外に延び、前記軸受けボックスが前記第２連結部材を構成してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被計量物の排出時間を従来例よりも短縮できるコーンバルブ式計量ユニットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施形態によるコーンバルブ式計量ユニットが配された計量装置（パッカースケール）の正面図である。
【図２】図２は、図１のパッカースケールの上面図である。
【図３】図３は、図１のパッカースケールの側面図である。
【図４】図４は、図１のコーンバルブ式計量ユニットの一例を示した図である。（ａ）は、コーンバルブ式計量ユニットをＡ−Ａ視した図である。（ｂ）は、コーンバルブ式計量ユニットをＢ−Ｂ視した図である。
【図５】図５は、図１のコーンバルブ式計量ユニットのコーンバルブの上下動の説明に用いる図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態によるコーンバルブ式計量ユニットの被計量物の排出動作の一例を示したフローチャートである。
【図７】図７は、図１のコーンバルブ式計量ユニットにおけるボリューム計量部の内容積の制御の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態によるコーンバルブ式計量ユニットの具体的な構成例について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
なお、以下では、全ての図面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場合がある。
【００２７】
また、以下の具体的な説明は、上記コーンバルブ式計量ユニットの特徴を例示しているに過ぎない。例えば、上記コーンバルブ式計量ユニットを特定した用語と同じ用語或いは相当する用語に適宜の参照符号を付して以下の具体例を説明する場合、当該具体的な構成要素は、これに対応する上記コーンバルブ式計量ユニットの構成要素の一例である。
【００２８】
従って、上記コーンバルブ式計量ユニットの特徴は、以下の具体的な説明によって限定されない。
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態によるコーンバルブ式計量ユニットが組み込まれた計量装置（パッカースケール）の正面図である。図２は、同パッカースケールの上面図である。図３は、同パッカースケールの側面図である。図４は、図１のコーンバルブ式計量ユニットの一例を示した図である。図４（ａ）は、コーンバルブ式計量ユニットをＡ−Ａ視した図であり、図４（ｂ）は、コーンバルブ式計量ユニットをＢ−Ｂ視した図である。図５は、図１のコーンバルブ式計量ユニットのコーンバルブの上下動の説明に用いる図である。
【００２９】
なお、以下の説明の便宜上、重力が作用する方向を鉛直方向（図示せず）として、「上方」（図示せず）から「下方」（図示せず）に重力が作用するものとし、この鉛直方向を上下方向と言い換える場合がある。また、図２および図３では、パッカースケール１００の構成を理解し易くする趣旨で、ホッパ本体１０の内部の図示を省略している。
＜ホッパ本体＞
まず、パッカースケール１００のホッパ本体１０について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１に示すように、パッカースケール１００のホッパ本体１０は、鉛直方向（上下方向）に立設しており、上端部１１と、下端部（図示せず）と、を備える。
【００３１】
ホッパ本体１０の上端部１１には、図２に示すように、被計量物供給用の供給口１２（上方開口）および３個のメッシュ部１３が形成されている。供給口１２を用いて被計量物が、ホッパ本体１０内に投入される。
【００３２】
ホッパ本体１０の供給口１２から被計量物を投入する場合、被計量物がエアーを抱き込むことがある。そこで、本実施形態では、ホッパ本体１０のボリューム投入部１０Ａ内のエアーを、メッシュ部１３を用いて外部に排気できるように構成されている。
【００３３】
一方、ホッパ本体１０の下端部では、この下端部の排出口（下方開口；図示せず）を開閉する一対のカットゲート１５Ａ、１５Ｂ（開閉手段）が配されている。
【００３４】
これにより、図１の二点鎖線で示す如く、カットゲート１５Ａ、１５Ｂを用いて上記排出口を開放すると、被計量物が、本排出口からホッパ本体１０外（ここでは、計量ホッパ２１内）に排出される。
【００３５】
但し、ホッパ本体１０の排出口から被計量物を排出しない場合（ホッパ本体１０内に被計量物を一時保持する場合）、この排出口を、図１の実線で示す如く、ホッパ本体１０の下端部に配された一対のカットゲート１５Ａ、１５Ｂを用いて塞ぐことができる。なお、カットゲート１５Ａ、１５Ｂは、計量ホッパ２１の真上に配されている。
【００３６】
詳しくは、カットゲート１５Ａ、１５Ｂはそれぞれ、図１に示す如く、サーボモータ１４の駆動力を用いて回転軸１６Ａ、１６Ｂのそれぞれを中心に回動するように構成されている。つまり、カットゲート１５Ａ、１５Ｂはそれぞれ、実線で示す閉じた状態から、回転軸１６Ａ、１６Ｂが、矢印ａ、ｂの方向に回動されることにより二点鎖線で示す開いた状態となる。この状態から閉じた状態に戻る場合には、回転軸１６Ａ、１６Ｂが逆方向に回動される。
【００３７】
なお、サーボモータ１４の駆動（カットゲート１５Ａ、１５Ｂの開度調整）は、ロータリエンコーダ（図示せず）を用いて、制御器７０により制御されている。
＜計量ホッパおよび計量ホッパゲート＞
次に、パッカースケール１００の計量ホッパ２１および計量ホッパゲート２１Ａ、２１Ｂについて図面を参照しながら説明する。
【００３８】
パッカースケール１００は、図１に示すように、ホッパ本体１０のボリューム計量部１０Ｂ（詳細は後述）から供給された被計量物を一時保持し、その下方に配置されたシュート（図示せず）へ被計量物を排出するための計量ホッパ２１および一対の計量ホッパゲート２１Ａ、２１Ｂを備える。
【００３９】
計量ホッパ２１は、複数（例えば、４個）のロードセル２２により支持され、ロードセル２２は、パッカースケール１００の架台（図示せず）に固定されている。ロードセル２２から出力される荷重信号（電気信号）は、周知の信号処理回路（Ａ／Ｄ変換器、アンプ、フィルタ等、いずれも図示せず）を経て制御器７０に入力される。
【００４０】
計量ホッパ２１の被計量物は、所定のタイミングで計量ホッパゲート２１Ａ、２１Ｂが、ロータリアクチュエータ１７の駆動力を用いて矢印ｃ、ｄの方向へ回動し、計量ホッパゲート２１Ａ、２１Ｂが開くと、シュートを介して、その下部の排出口（図示せず）から、例えば、包装機（図示せず）に送られる。なお、ロータリアクチュエータ１７の駆動は、制御器７０により制御されている。
【００４１】
このようにして、本実施形態では、制御器７０は、計量ホッパ２１内の被計量物の重量をロードセル２２からの荷重信号に基づいて計量し、例えば、包装機からの被計量物の排出許可信号を受け取った場合、計量ホッパ２１の排出口が、計量ホッパゲート２１Ａ、２１Ｂによって開放され、計量後の被計量物が、シュートに送られる。
＜コーンバルブ式計量ユニット＞
次に、パッカースケール１００の特徴部であるコーンバルブ式計量ユニット２００について図面を参照しながら詳しく説明する。
【００４２】
図１に示すように、パッカースケール１００は、コーンバルブ式計量ユニット２００を備える。
【００４３】
このコーンバルブ式計量ユニット２００は、コーンバルブ５０と、コーンバルブ５０を駆動するための複数の駆動系と、コーンバルブ５０と駆動系とを連結するための複数の連結部材と、ボリューム計量部１０Ｂの壁部を振動させるエアーバイブレータ６０（振動子）と、備える。
【００４４】
図１に示すように、コーンバルブ５０の主要部は、カットゲート１５Ａ、１５Ｂの真上のホッパ本体１０内に配され、コーンバルブ５０の駆動系は、ホッパ本体１０外に配されている。また、エアーバイブレータ６０の駆動は、制御器７０により制御されている。なお、ここでは、振動子として、エアーバイブレータ６０を例示しているが、これに限らない。エアーバイブレータに代えて、例えば、圧電振動素子を用いてもよい。
【００４５】
まず、コーンバルブ５０およびその周辺構造の構成について説明する。
【００４６】
コーンバルブ５０は、図１および図４に示す如く、中空構造のディスク状の弁体５２と、弁座５１と、弁体５２から鉛直方向（上下方向）に延在する中空構造の棒状の弁軸５３と、を備える。
【００４７】
弁軸５３は、ホッパ本体１０の上端部の軸受けボックス４０に支持されている。これにより、弁軸５３は、ホッパ本体１０内から軸受けボックス４０を通ってホッパ本体１０外に延びることができ、上下動および回動できるように構成されている。なお、軸受けボックス４０も、ホッパ本体１０の上端部１１において上下に摺動可能に支持されている。
【００４８】
図１および図４に示すように、弁体５２の上コーン面および下コーン面はいずれも、円錐状に形成されている。そして、弁体５２の下コーン面には、多数の小さな開口５２Ａ（図４（ｂ）の拡大図参照）が形成され、これにより、弁体５２の内外が連通可能に構成されている。
【００４９】
また、図４に示すように、弁座５１は、鉛直方向（上下方向）に立設する円筒状の側壁部５１Ａと、側壁部５１Ａの上端部に接続し、受部５１Ｂが先端に形成された上傾斜部５１Ｃと、側壁部５１Ａの下端部に接続し、上傾斜部５１Ｃを先端で支持する下傾斜部５１Ｄと、を備える。
【００５０】
詳しくは、側壁部５１Ａは、ホッパ本体１０の内壁面と僅かの隙間（例えば、１ｍｍ程度）を隔てて対置されている。上傾斜部５１Ｃは、側壁部５１Ａの上端部から弁座５１の内側に向かって斜め下方に延在し、下傾斜部５１Ｄは、側壁部５１Ａの下端部から弁座５１の内側に向かって斜め上方に延在している。そして、受部５１Ｂが、上傾斜部５１Ｃおよび下傾斜部５１Ｄ同士の接触部から鉛直方向（上下方向）に、弁体５２の上コーン面の周縁部近傍に当接できるように立設している。
【００５１】
つまり、図４に示すように、側壁部５１Ａと、上傾斜部５１Ｃと、下傾斜部５１Ｄと、によって、断面が三角形の（つまり、内部が中空構造の）円環状枠体が構成されており、この円環状枠体の内側の角部に上記受部５１Ｂが設けられている。
【００５２】
また、弁座５１の円環状枠体の上端部には、３本の棒状の支持部材４２が、この円環状枠体の周方向に等間隔（つまり、１２０°毎隔てて）に配されている（図４（ａ）参照）。これらの支持部材４２は、この円環状枠体の上端部から弁座５１の中心に向かって斜め上方に延びており、弁軸５３の外側に設けられた円筒体４１に固定されている。そして、この円筒体４１は、図１および図４に示す如く、軸受けボックス４０の下端部に固定されている。
【００５３】
かかる構成により、図１および図４に示すように、駆動系（詳細は後述）の駆動力を用いて弁軸５３が鉛直方向に上下動するとき、弁体５２のリフト量を調整することができる。すると、弁体５２の上コーン面と弁座５１の受部５１Ｂとの接触により、コーンバルブ５０を閉めることができる（図１の実線参照）。一方、上記接触の解除により、コーンバルブ５０を開くことができる（図１の二点鎖線および図４（ｂ）参照）。つまり、コーンバルブ５０は、弁軸５３が鉛直方向に上下動することにより、弁座５１および弁体５２を用いて開閉できる。
【００５４】
また、図４に示すように、コーンバルブ５０を開くときに、駆動系（詳細は後述）の駆動力を用いて弁軸５３がその中心軸の中心に回動することにより、弁体５２は、弁軸５３を用いて回転できる。
【００５５】
更に、図１、図４および図５に示すように、駆動系（詳細は後述）の駆動力を用いて、軸受けボックス４０および円筒体４１が、鉛直方向に上下動し、かつ、弁軸５３が鉛直方向に上下動するとき、コーンバルブ５０（弁座５１、弁体５２および弁軸５３全体）をホッパ本体１０の内壁面に沿って上下動でき、その結果、ボリューム計量部１０Ｂの内容積を自在に変更できる。
【００５６】
このようなコーンバルブ式計量ユニット２００を用いることにより、パッカースケール１００は、以下の様々な作用や効果を奏することができる。
【００５７】
第１に、カットゲート１５Ａ、１５Ｂを閉め、コーンバルブ５０を開くと、ボリューム投入部１０Ａ内の被計量物が、重力の作用により、弁体５２と弁座５１との隙間から落下し、コーンバルブ５０とカットゲート１５Ａ、１５Ｂとの間のホッパ本体１０のボリューム計量部１０Ｂ内に、被計量物が堆積する。このとき、ボリューム計量部１０Ｂの内容積をほぼ一定に設定できるので、ボリューム計量部１０Ｂに用いてホッパ本体１０からの被計量物の排出重量を粗計量できる。つまり、被計量物の嵩密度が一定である場合、ボリューム計量部１０Ｂ内に被計量物が完全に満たされると、ボリューム計量部１０Ｂの内容積に基づいて、ボリューム計量部１０Ｂ内の被計量物の重量を把握することができる。
【００５８】
第２に、ボリューム計量部１０Ｂ内に、ボリューム投入部１０Ａから被計量物を投入するとき、ボリューム計量部１０Ｂ内の空気を効率的に排気することが、被計量物がボリューム計量部１０Ｂに落下する速度の促進、ひいては、ボリューム計量部１０Ｂからの被計量物の排出時間の短縮にとって有効である。
【００５９】
そこで、本実施形態のコーンバルブ式計量ユニット２００は、図１および図４に示す如く、ボリューム計量部１０Ｂ内に、ボリューム投入部１０Ａから被計量物を投入するとき、ボリューム計量部１０Ｂ内のエアーを外部に導くことができるエアー排気手段を備える。
【００６０】
本エアー排気手段は、弁体５２の下コーン面に設けられた上記の開口５２Ａと、弁体５２の中空構造と、弁軸５３の中空構造と、により構成されている。つまり、被計量物が、ボリューム投入部１０Ａからボリューム計量部１０Ｂに落下すると、ボリューム計量部１０Ｂ内のエアーが、図１および図４の点線矢印で示す如く、弁体５２の下コーン面の開口５２Ａから弁体５２の中空領域に導かれる。そして、このエアーは、弁軸５３の中空領域を経て外部に効率的に排気される。
【００６１】
なお、かかる効率的な空気排気により、ボリューム計量部１０Ｂ内における被計量物の嵩密度の変化を抑制できるので、ボリューム計量部１０Ｂから排出される被計量物の重量の変動を抑制できる。一方、被計量物の嵩密度が変化した場合は、上述のとおり、コーンバルブ５０（弁座５１、弁体５２および弁軸５３全体）をホッパ本体１０の内壁面に沿って上下動させることにより、ボリューム計量部１０Ｂの内容積を適切に調整することができる。
【００６２】
第３に、ボリューム計量部１０Ｂ内に、ボリューム投入部１０Ａから被計量物を投入するとき、弁体５２と弁座５１との間を流れる被計量物に遠心力を作用させることが、被計量物がボリューム計量部１０Ｂに落下する速度の促進、ひいては、ボリューム計量部１０Ｂからの被計量物の排出時間の短縮にとって有効である。
【００６３】
そこで、本実施形態のコーンバルブ式計量ユニット２００では、図４に示す如く、弁軸５３がその中心軸を中心に回動することにより、弁軸５３を用いて弁体５２を回転させることができる。
【００６４】
これにより、弁体５２と弁座５１との間を流れる被計量物に対して、上記回転による遠心力を適切に作用させることができる。
【００６５】
第４に、ボリューム計量部１０Ｂ内に、ボリューム投入部１０Ａから被計量物を投入するとき、ボリューム計量部１０Ｂの壁部に振動を付与することが、被計量物がボリューム計量部１０Ｂに落下する速度の促進、ひいては、ボリューム計量部１０Ｂからの被計量物の排出時間の短縮にとって有効である。
【００６６】
そこで、本実施形態のコーンバルブ式計量ユニット２００では、ボリューム投入部１０Ａの被計量物をボリューム計量部１０Ｂに投入するとき、エアーバイブレータ６０によってボリューム計量部１０Ｂの壁部を振動させることができる。
【００６７】
なお、かかる振動の付与により、ボリューム計量部１０Ｂ内における被計量物の嵩密度の変化を抑制できるので、ボリューム計量部１０Ｂから排出される被計量物の重量の変動を抑制できる。一方、被計量物の嵩密度が変化した場合は、上述のとおり、コーンバルブ５０（弁座５１、弁体５２および弁軸５３全体）をホッパ本体１０の内壁面に沿って上下動させることにより、ボリューム計量部１０Ｂの内容積を適切に調整することができる。
【００６８】
次に、弁体５２を上下動および回転させるためのコーンバルブ式計量ユニット２００の駆動系について説明する。
【００６９】
図１および図３に示すように、かかる駆動系は、一対のエアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂと、サーボモータ３４と、を備える。なお、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂおよびサーボモータ３４の駆動は、制御器７０により制御されている。
【００７０】
図１、図２および図３に示すように、サーボモータ３４と弁軸５３との連結に用いる固定金具３５が、エアーシリンダ３２Ａのピストンロッド３３Ａ、３３Ｂおよびエアーシリンダ３２Ｂのピストンロッド３３Ｃ、３３Ｄにより支持されている。つまり、固定金具３５は、図１に示す如く、ホッパ本体１０の外部において、弁軸５３と連結し、サーボモータ３４とも連結している。
【００７１】
よって、本実施形態では、固定金具３５が、サーボモータ３４と弁軸５３とを連結させる連結部材を構成している。
【００７２】
また、弁軸５３の上端部には、一対のプーリ３６Ａ、３６Ｂの一方のプーリ３６Ｂが設けられ、上記サーボモータ３４の回転軸には、他方のプーリ３６Ａが設けられている。そして、これらのプーリ３６Ａ、３６Ｂには、タイミングベルト３７が架けられている。
【００７３】
以上により、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂのそれぞれのピストンロッド３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄのストロークが縮むと、固定金具３５が下方に移動する。すると、固定金具３５に連結された部材（具体的には、サーボモータ３４および弁軸５３）が下方に移動する。その結果、図１の二点鎖線に示す如く、弁体５２も下方に移動し、これにより、コーンバルブ５０が開く。
【００７４】
一方、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂのそれぞれのピストンロッド３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄのストロークが伸びると、固定金具３５が上方に移動する。すると、固定金具３５に連結された部材（具体的には、サーボモータ３４および弁軸５３）が上方に移動する。その結果、図１の実線に示す如く、コーンバルブ５０の弁体５２も上方に移動し、弁体５２が弁座５１の受部５１Ｂ（図４（ｂ）参照）に接触したとき、コーンバルブ５０は閉まる。
【００７５】
このようにして、本実施形態のコーンバルブ式計量ユニット２００は、弁体５２を上下動できるように構成されている（つまり、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂの駆動力に基づいて、弁体５２のリフト量を調整できるように構成されている）。
【００７６】
一方、サーボモータ３４の回転軸が回転すると、この回転動力は、一対のプーリ３６Ａ、３６Ｂおよびタイミングベルト３７を介して弁軸５３に伝わる。すると、弁軸５３が、その中心軸を中心に回動するので、図４に示す如く、弁軸５３を用いて弁体５２を回転させることができる。
【００７７】
このようにして、本実施形態のコーンバルブ式計量ユニット２００は、コーンバルブ５０の弁体５２を回転できるように構成されている（つまり、サーボモータ３４の駆動力に基づいて、弁体５２と弁座５２との間を流れる被計量物に遠心力を作用できるように構成されている）。
【００７８】
次に、コーンバルブ５０（弁座５１、弁体５２および弁軸５３全体）を上下動させるためのコーンバルブ式計量ユニット２００の駆動系について説明する。
【００７９】
図１に示すように、かかる駆動系は、サーボモータ３０Ａ付きのＬＭ（Linear Motion）ガイドアクチュエータ３０を備える。なお、サーボモータ３０Ａの駆動は、制御器７０により制御されている。
【００８０】
図１に示すように、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂは、ＬＭガイドアクチュエータ３０のスライドベース３０Ｂに、固定金具３１を用いて支持されている。ＬＭガイドアクチュエータ３０のスライドベース３０Ｂは、図１および図３に示す如く、ホッパ本体１０の外壁面に固定されている。また、固定金具３１は、図１に示す如く、軸受けボックス４０に固定されている。更に、軸受けボックス４０は、図１および図４に示す如く、円筒体４１および支持部材４２を介して弁座５１の円環状枠体を支持している。
【００８１】
よって、本実施形態では、固定金具３１と、軸受けボックス４０と、円筒体４１と、支持部材４２と、からなる部材が、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂと弁座５１とを連結させる連結部材を構成している。
【００８２】
また、本実施形態では、固定金具３５と固定金具３１とが、図１に示す如く、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂを介して連結されている。
【００８３】
以上により、ＬＭガイドアクチュエータ３０のスライドベース３０Ｂ上を固定金具３１が上方に移動すると、固定金具３１に連結された部材（例えば、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂおよび軸受けボックス４０等）も上方に移動する。
【００８４】
その結果、円筒体４１および支持部材４２を介して軸受けボックス４０に弁座５１が支持されているので、軸受けボックス４０の上方への摺動により、図５（ｂ）に示す如く、弁座５１が上方に移動する。また、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂのそれぞれのピストンロッド３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄに固定金具３５を介して弁軸５３および弁体５２が支持されているので、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂの上方へのスライド移動により、図５（ｂ）に示す如く、弁軸５３および弁体５２も、弁座５１と同様に上方に移動する。
【００８５】
これにより、図５（ｂ）のボリューム計量部１０Ｂ’の内容積は、図５（ａ）のボリューム計量部１０Ｂの内容積よりも多くなる。
【００８６】
一方、ＬＭガイドアクチュエータ３０のスライドベース３０Ｂ上を固定金具３１が下方に移動すると、固定金具３１に連結された部材（具体的には、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂおよび軸受けボックス４０）も下方に移動する。
【００８７】
その結果、円筒体４１および支持部材４２を介して軸受けボックス４０に弁座５１が支持されているので、軸受けボックス４０の下方への摺動により、図５（ｃ）に示す如く、弁座５１が下方に移動する。また、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂのそれぞれのピストンロッド３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄに固定金具３５を介して弁軸５３および弁体５２が支持されているので、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂの下方へのスライド移動により、図５（ｃ）に示す如く、弁軸５３および弁体５２も、弁座５１と同様に下方に移動する。
【００８８】
これにより、図５（ｃ）のボリューム計量部１０Ｂ”の内容積は、図５（ｂ）のボリューム計量部１０Ｂの内容積よりも少なくなる。
【００８９】
このようにして、本実施形態のコーンバルブ式計量ユニット２００は、コーンバルブ５０（弁座５１、弁体５２および弁軸５３全体）をホッパ本体１０の内壁面に沿って上下動できるように構成されており、その結果、ボリューム計量部１０Ｂの内容積を自在に変更できる。
＜制御器＞
制御器７０は、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等からなる演算部（図示せず）と、ＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ部（図示せず）と、重量表示部やメッセージ表示部等からなる表示部（図示せず）と、作業者が様々なデータを入力できる入力部（図示せず）と、により構成することができる。なお、制御器７０は、単独でも複数でもよい。
【００９０】
制御器７０は、上述の如く、カットゲート１５Ａ、１５Ｂおよび計量ホッパゲート２１Ａ、２１Ｂを開閉するためのアクチュエータ（サーボモータ１４およびロータリアクチュエータ１７）の動作を制御し、コーンバルブ式計量ユニット２００の駆動系（エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂ、サーボモータ３４およびサーボモータ３０Ａ）の動作を制御し、エアーバイブレータ６０の動作を制御する。また、制御器７０は、上述の如く、計量ホッパ２１を支持するロードセル２２からの荷重信号を受け取り、この荷重信号に基づいて計量ホッパ２２に保持されている被計量物の重量を算出する重量算出手段としても機能する。
【００９１】
そして、制御器７０は、パッカースケール１００の運転時に、コーンバルブ式計量ユニット２００の各部の動作を実行するための制御プログラムに基づいて、以下の動作をコーンバルブ式計量ユニット２００の各部を制御しながら実行する。
＜コーンバルブ式計量ユニット２００による被計量物の排出動作の一例＞
図６は、本発明の実施形態によるコーンバルブ式計量ユニットの被計量物の排出動作の一例を示したフローチャートである。
【００９２】
まず、コーンバルブ式計量ユニット２００による被計量物の排出動作の準備作業として、作業者は、制御器７０の入力部のボタン操作によりコーンバルブ式計量ユニット２００のコーンバルブ５０を上下動させ、ボリューム計量部１０Ｂの内容積を適量に調整する。なお、この内容積は、被計量物の嵩密度の予測値と目標排出重量とに基づいて設定するとよい。
【００９３】
上記準備作業が終了したら、作業者は、制御器７０の入力部のスタートボタン（図示せず）を押す。すると、パッカースケール１００は、図６の処理を開始する。なお、この段階では、コーンバルブ式計量ユニット２００のコーンバルブ５０およびパッカースケール１００のカットゲート１５Ａ、１５Ｂはいずれも、閉まっているものとする。
【００９４】
制御器７０は、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂを用いてコーンバルブ５０を開ける（ステップＳ６０１）。このとき、制御器７０は、サーボモータ３４を用いてコーンバルブ５０の弁体５２を回転させるとともに、エアーバイブレータ６０を用いてボリューム計量部１０Ｂの壁部を振動させる（ステップＳ６０２）。
【００９５】
次いで、制御器７０は、所定のタイマー時間の経過後（ステップＳ６０３において「Ｙｅｓ」の場合）、コーンバルブ５０の弁体５２の回転を停止させるとともに、ボリューム計量部１０Ｂの壁部の振動を停止させる（ステップＳ６０４）。なお、ステップＳ６０３の「タイマー時間」は、ボリューム計量部１０Ｂ内に被計量物を完全に充填するのに必要な最小時間のことを指し、この「タイマー時間」は、例えば、被計量物のボリューム計量部１０Ｂへの充填実験等で求めて予め設定するとよい。
【００９６】
次いで、制御器７０は、エアーシリンダ３２Ａ、３２Ｂを用いてコーンバルブ５０を閉める（ステップＳ６０５）。
【００９７】
次いで、制御器７０は、サーボモータ１４を用いてカットゲート１５Ａ、１５Ｂを開閉することにより（ステップＳ６０６）、ボリューム計量部１０Ｂ内の適量の被計量物を計量ホッパ２１に排出させる。そして、ステップＳ６０１に戻り、以上の一連の動作が再び行われる。
【００９８】
以上により、本実施形態では、コーンバルブ式計量ユニット２００のボリューム計量部１０Ｂへの被計量物の落下速度を格段に促進でき、その結果、コーンバルブ式計量ユニット２００による被計量物の排出時間を従来例よりも短縮できる。
＜ボリューム計量部の内容積の制御例＞
被計量物の嵩密度は、周辺環境の変動等の外乱により変化する場合がある。この場合、コーンバルブ式計量ユニット２００から排出される被計量物の排出重量のバラツキが顕著になると考えられる。
【００９９】
そこで、本実施形態では、かかる被計量物の排出重量のバラツキを抑制できるよう、以下に示す如く、ボリューム計量部１０Ｂの内容積を制御している。
【０１００】
図７は、図１のコーンバルブ式計量ユニットにおけるボリューム計量部の内容積の制御の一例を示したフローチャートである。
【０１０１】
制御器７０は、ロードセル２２からの荷重信号を用いて、被計量物の排出重量を監視し、この排出重量が、目標排出重量を基準にして所定量以上、変化しているか否かを判定する（ステップＳ７０１）。
【０１０２】
被計量物の排出重量の変化が所定量を超える場合（ステップＳ７０１において「Ｙｅｓ」の場合）、被計量物の嵩密度が、何等かの外乱により変化したと考えられる。
【０１０３】
この場合、制御器７０は、被計量物の排出重量の変化量を用いて、被計量物の嵩密度の変化量を取得（演算）し、被計量物の嵩密度の演算値と目標排出重量とに基づいて、ボリューム計量部１０Ｂの内容積を再設定する（ステップＳ７０２）。
【０１０４】
次いで、制御器７０は、ボリューム計量部１０Ｂの内容積が、ステップＳ７０２の再設定値になるよう、サーボモータ３０Ａを用いてボリューム計量部１０Ｂの内容積を微調整する（ステップＳ７０３）。
【０１０５】
以上により、本実施形態では、被計量物の嵩密度が何等かの外乱により変化しても、ロードセル２２の荷重信号を用いて被計量物の排出重量を制御器７０にフィードバックすることにより、ボリューム計量部１０Ｂの内容積を適切に自動調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明のコーンバルブ式計量ユニットは、被計量物の排出時間の短縮を図ることができる。よって、本発明は、例えば、コーンバルブ式の被計量物の計量装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  ホッパ本体
１０Ａ  ボリューム投入部
１０Ｂ  ボリューム計量部
１１  上端部
１２  供給口
１３  メッシュ部
１４  サーボモータ
１５Ａ、１５Ｂ  カットゲート
１６Ａ、１６Ｂ  回転軸
１７  ロータリアクチュエータ
２１  計量ホッパ
２１Ａ、２１Ｂ  計量ホッパゲート
２２  ロードセル
３０  ＬＭガイドアクチュエータ
３０Ａ  サーボモータ
３０Ｂ  スライドベース
３１  固定金具
３２Ａ、３２Ｂ  エアーシリンダ
３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ  ピストンロッド
３４  サーボモータ
３５  固定金具
３６Ａ、３６Ｂ  プーリ
３７  タイミングベルト
４０  軸受けボックス
４１  円筒体
４２  支持部材
５０  コーンバルブ
５１  弁座
５１Ａ  側壁部
５１Ｂ  受部
５１Ｃ  上傾斜部
５１Ｄ  下傾斜部
５２  弁体
５２Ａ  開口
５３  弁軸
６０  エアーバイブレータ
７０  制御器
１００  パッカースケール
２００  コーンバルブ式計量ユニット
【図１】
0005713796.tif 000002
【図２】
0005713796.tif 000003
【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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