(57)【要約】【課題】充填に要する時間を短縮しながら、高精度に物品を容器等に充填する。【解決手段】それぞれに物品が収容される計量ホッパ１０の物品をロードセル１２が計量する。制御部２４が、これら物品の重量を種々に組合せ、これら組合せの中から、予め定めた組合せ目標重量に等しいか、これよりも小さくて最も近い合計重量である選択合計重量を持つ選択組合せを選択し、選択された組合せを構成する物品である選択組合せ物品を計量ホッパ１０から集合シュート１６に向けて排出させる。排出計量装置１８が、選択合計重量と、これよりも大きく予め設定されている充填目標重量との偏差に相当する重量の物品を計量して、前記選択組合せ物品の排出時に、集合シュート１６に向けて排出する。【選択図】        図１
2004163357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに物品が収容される複数の物品収容手段と、
これら物品収容手段に収容される物品を計量する計量手段と、
これら物品の重量を種々に組合せ、これら組合せの中から、予め定めた組合せ目標重量に等しいか、これよりも小さくて近い合計重量である選択合計重量を持つ選択組合せを選択する組合せ演算手段と、
選択された組合せを構成する物品である選択組合せ物品を前記物品収容手段から物品収集位置に向けて排出させる排出制御手段と、
前記選択合計重量と、これよりも大きく予め設定されている充填目標重量との偏差に相当する重量の物品を計量して、前記選択組合せ物品の排出時に、前記物品収集位置に向けて供給する物品供給計量手段とを、
具備する重量式充填装置。
【請求項２】
それぞれに物品が収容される複数の物品収容手段と、
これら物品収容手段に収容される物品を計量する計量手段と、
物品を計量しながら、物品収集位置に向けて供給する物品供給計量手段と、
この物品供給計量手段の作動開始時から所定時間後に、前記各物品の重量を種々に組合せ、これら組合せの中から、充填目標重量よりも小さく予め定めた組合せ目標重量に等しいか、これよりも小さくて近い合計重量である選択合計重量を持つ選択組合せを選択する組合せ演算手段と、
前記選択組合せを構成する前記物品を、前記物品収容手段から前記物品収集位置に向けて排出させる排出制御手段と、
前記選択合計重量と前記所定時間後の前記物品供給計量手段の計量値との合計値の前記充填目標重量に対する偏差に相当する重量の物品を、前記物品供給計量手段が前記収集位置に向けて供給したとき、前記物品供給計量手段を停止させる制御手段とを、
具備し、前記物品供給計量手段の供給流量と前記所定時間とは、前記所定時間後の前記物品供給計量手段の供給重量が、前記充填目標重量と前記組合せ目標重量との偏差以下になるように、設定されている重量式充填装置。
【請求項３】
それぞれに物品が収容される複数の物品収容手段と、
これら物品収容手段に収容される物品を計量する計量手段と、
物品を計量しながら、物品収集位置に向けて供給する物品供給計量手段と、
この物品供給計量手段の作動開始時から所定時間後に、このときの前記物品供給計量手段による計量値と充填目標重量との偏差に等しいか、この偏差よりも小さくて近い重量である選択合計重量を持つ前記物品の組合せである選択組合せを、前記物品を種々に組み合わせて、各組合せの中から選択する組合せ演算手段と、
前記選択組合せを構成する前記物品を、前記物品収容手段から前記物品収集位置に向けて排出させる排出制御手段と、
前記選択合計重量と前記所定時間後の前記物品供給計量手段の計量値との合計値の充填目標重量に対する偏差に相当する重量の物品を、前記物品供給計量手段が前記収集位置に向けて供給したとき、前記物品供給計量手段を停止させる制御手段とを、
具備する重量式充填装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の重量式充填装置において、前記組合せ目標重量が、前記充填目標重量よりもわずかに小さく設定されている重量式充填装置。
【請求項５】
請求項１、２または３記載の重量式充填装置において、前記各物品収容手段は、物品を中央から周縁部に向けて供給する物品供給手段の前記周縁部に配置され、前記物品供給計量手段は、前記各物品収容手段のうち１台から物品が供給される重量式充填装置。
【請求項６】
請求項２または３記載の重量式充填装置において、前記物品供給計量手段から前記物品収集位置に向けて供給された物品を一時的に貯留する一時貯留手段を設け、前記排出制御手段によって前記選択組合せ物品が前記物品収容手段から前記物品収集位置に向けて排出されたとき、前記一時貯留手段から前記物品を前記物品収集位置に向けて排出させる手段を設けた重量式充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め定めた充填目標重量の物品を容器等に充填する重量式充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物品を所定量だけ充填する重量式充填装置の一例として、例えば特許文献１に開示されているものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−５５５４２号公報
【０００４】
この装置では、計量ホッパに物品が大供給流量で投入される。即ち、一次充填が行われる。計量ホッパへの物品の供給量が予め定めた一次充填重量にほぼ等しくなると、そのときまでの計量ホッパへの物品供給重量を計量する。この計量値と目標充填重量との差を二次充填重量として算出する。そして、計量ホッパから物品を包装容器等に向けて計量ホッパから物品を排出するのと並行して、上記二次充填重量だけ排出計量方式の充填装置から包装容器等に向けて物品を排出する。即ち、二次充填が行われる。この二次充填での供給流量は、計量ホッパへの供給流量よりも小さく設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この装置では、計量ホッパから包装容器等への物品の排出と、排出計量方式の充填装置から包装容器等への物品の排出とが並行して行われているので、充填に要する時間を短くすることができる。しかし、この装置では、計量ホッパに供給する物品の重量が大きいので、計量ホッパへ一次充填重量に近い物品を供給するのに時間がかかる。さらに、計量ホッパへの物品供給は投入によって行われているので、計量ホッパが備える計量器の計量信号には外乱が発生しやすい。この外乱を押さえながら計量ホッパに物品を供給しようとすると、計量ホッパへの供給流量を少なくする必要があり、物品の供給に更に多くの時間がかかる。また、計量ホッパの計量器によって大きい重量（一次充填重量）の物品を計量している。そのため、計量器の質量が大きくなるので、計量器の計量信号に含まれる固有振動の周期が長くなる。これを除去するために計量信号を通過させるフィルタの時定数を大きくする必要がある。そのため、計量ホッパによる計量に要する時間が益々長くなる。
【０００６】
仮に、計量ホッパへの物品供給流量を多くした場合、物品が粉体や粒体のような粉粒体の場合、物品の密度のバラツキが大きくなったり、計量器に与えられる振動が大きくなったりする。そのため、計量ホッパへの物品の供給精度が低くなり、二次充填重量のバラツキが大きくなる。このバラツキを考慮して、一次充填重量を目標充填重量よりもかなり小さい値に設定する必要がある。その結果、二次充填による充填量が多くなり、小流量である二次充填に長い時間を要する。結果として、一次及び二次充填動作を通じて、余り大きな充填時間の短縮が実際には望めない。さらに、一次充填の完了後に、計量ホッパの計量器の計量信号が安定した後でなければ、正確な一次充填重量が決定されず、そのため、二次充填重量も計量信号の安定後でなければ決定されない。この点からも充填時間の短縮には、未だ解決すべき問題がある。
【０００７】
本発明は、充填に要する時間を短縮しながら、高精度に充填重量の物品を容器等に充填することができる重量式充填装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様による重量式充填装置は、それぞれに物品が収容される複数の物品収容手段を有している。これら物品収容手段に収容される物品を計量手段が計量する。各物品収容手段に計量手段を設けることもできるし、計量手段を備えた物品収容手段に物品を供給して、計量した後に、計量手段を備えていない物品収容手段に計量済みの物品を供給することもできる。物品としては、例えば粒や粉の集合体を使用することができる。組合せ演算手段が、これら物品の重量を種々に組合せ、これら組合せの中から、予め定めた組合せ目標重量に等しいか、これよりも小さくて近い合計重量である選択合計重量を持つ選択組合せを選択する。選択された組合せを構成する物品である選択組合せ物品を各物品収容手段から物品収集位置に向けて排出制御手段が排出する。前記選択合計重量と、これよりも大きく予め設定されている充填目標重量との偏差に相当する重量の物品を、物品供給計量手段が計量して、前記選択組合せ物品の排出時に、前記物品収集位置に向けて供給する。物品供給計量手段としては、例えば投入計量方式（投入された物品を計量する方式）でも、排出計量方式（投入された残りの物品を計量する方式）でも、使用することができる。なお、物品収容手段には、組合せ目標重量を予め定めた個数（例えば、物品収容手段の台数の約１／２の台数）で除算した値にほぼ等しい重量の物品を収容することが望ましい。
【０００９】
上記の態様において、物品収容手段、計量手段、組合せ演算手段及び排出制御手段からなる構成は、いわゆる組合せ秤として公知のものである。この組合せ秤では、高速に物品を包装容器等に充填することができる。しかし、組合せの対象となる物品がコーヒー豆やグラニュー糖のように１粒の重量が、充填目標重量に対して求められている精度に比べて小さいものであると、１粒の物品の重量は、上記精度の達成には影響を与えない。この場合、組合せ演算手段によって選択された選択合計重量の精度が、充填目標重量に対する精度を決定する。選択合計重量の精度を向上させようとすると、組合せの数を増加させる必要があり、物品収容手段の数を増加させる必要が生じる。しかし、この様な物品収容手段の数を増加させることはコストアップを招き、好ましくない。ところで、小流量で物品を供給しながら、その供給量を測定し、その供給量が所定値に達したときに物品の供給を停止する方式では、静止秤における測定精度に近い充填精度を得ることができ、高精度に物品を充填することができる。そこで、本態様では、組合せ演算によって選択された選択合計重量を一次充填重量として、物品を物品収集位置に排出するのと並行して、物品供給計量手段によって、一次充填重量と充填目標重量との偏差分の重量の物品を物品収集位置に向けて供給する。これによって、組合せ演算による高速性と物品供給計量手段による高精度計量とを満足させることができる。しかも、選択合計物品重量の排出と物品供給計量手段による充填とを並行させているので、充填に要する全体の時間も短縮することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、上記の態様と同様に、複数の物品収容手段と、計量手段と、物品供給計量手段とを備えている。この物品供給計量手段の作動開始時から所定時間後に、組合せ演算手段が、前記各物品の重量を種々に組合せ、これら組合せの中から、充填目標重量よりも小さく予め定めた組合せ目標重量に等しいか、これよりも小さくて近い合計重量である選択合計重量を持つ選択組合せを選択する。選択組合せを構成する前記物品を、物品収容手段から物品収集位置に向けて、排出制御手段が排出させる。選択合計重量と所定時間後の物品供給計量手段の計量値との合計値の充填目標重量に対する偏差に相当する重量の物品を、物品供給計量手段が前記収集位置に向けて供給したとき、制御手段が前記物品供給計量手段を停止させる。物品供給計量手段の供給流量と前記所定時間とは、所定時間後の前記物品供給計量手段の供給重量が、前記充填目標重量と前記組合せ目標重量との偏差以下になるように、設定されている。
【００１１】
本発明の第３の態様では、上記の両態様と同様に、複数の物品収容手段と、計量手段と、物品供給計量手段とを備えている。物品供給計量手段が、物品収集位置に向けて物品を計量しながら供給を開始したときから所定時間後に、組合せ演算手段が、このときの前記物品供給計量手段による計量値と充填目標重量との偏差に等しいか、この偏差よりも小さくて近い重量である選択合計重量を持つ前記物品の組合せである選択組合せを選択する。選択組合せを構成する物品が、排出制御手段によって、物品収容手段から物品収集位置に向けて排出される。選択合計重量と前記所定時間後の前記物品供給計量手段の計量値との合計値の充填目標重量に対する偏差に相当する重量の物品を、物品供給計量手段が収集位置に向けて供給したとき、制御手段が、物品供給計量手段を停止させる。
【００１２】
先に述べた第１の態様では、選択合計重量の物品の排出と、物品供給計量手段による物品の供給とが並行して行われているが、物品供給計量手段による物品供給の方が、選択合計重量の物品の排出よりも長い時間を要する可能性がある。そこで、第２及び第３の態様では、物品供給計量手段による物品の供給を、組合せ演算手段による選択合計重量の決定の開始よりも先行させてある。従って、重量式充填装置の全体の作動時間を短縮することができる。
【００１３】
上記の各態様のいずれかにおいて、組合せ目標重量を、充填目標重量よりもわずかに小さく設定することができる。このように構成した場合、組合せ合計重量が充填目標重量に非常に近い値となるので、物品供給計量手段によって供給される物品の重量は小さくなり、物品供給計量手段による物品の充填に要する時間を短縮することができるし、物品供給計量手段からの流量を小さく設定することができ、物品供給計量手段の計量精度を高めることができる。
【００１４】
上記各態様のいずれかにおいて、各物品収容手段を、物品を中央から周縁部に向けて供給する物品供給手段の前記周縁部に配置することが可能である。この場合、物品供給計量手段は、各物品収容手段のうち１台から物品が供給される。
【００１５】
物品供給計量手段には物品の供給が必要である。この供給を専用の供給装置によって行うことが可能である。しかし、その場合、供給装置を設置する分だけコストが増大する。各物品収容手段に物品を供給している物品供給手段から物品供給計量手段へ供給することも考えられる。但し、物品供給計量手段からの物品供給流量は小さいので、物品供給計量手段に物品が供給される頻度は、物品収容手段に物品が供給される頻度よりも小さい。従って、周縁部に向けて物品を供給する物品供給手段によって、物品収容手段及び物品供給計量手段に物品を供給すると、物品供給計量手段に対応する物品供給手段の位置から余り物品が供給されず、この位置に物品が偏在する可能性が高い。そこで、物品収容手段から物品供給計量手段に物品を供給するように構成してある。
【００１６】
本発明の第２または第３の態様において、物品供給計量手段から物品収集位置に向けて供給された物品を一時的に貯留する一時貯留手段を設けることができる。排出制御手段によって選択組合せ物品が前記物品収容手段から物品収集位置に向けて排出されたとき、一時貯留手段から物品を物品収集位置に向けて排出させる手段が設けられている。
【００１７】
このように構成した場合、物品収容手段及び一時貯留手段から物品収集位置にほぼ同時に物品を集めることができる。物品収集位置には、袋等に物品を包装する包装装置が設けられることがあり、この装置には、包装されるべき物品がいっときに供給されることが望ましい。従って、一時貯留手段が設けられている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態の重量式充填装置は、図１に示すように、組合せ秤２を有している。
【００１９】
この組合せ秤２は、物品供給手段、例えば分散フィーダ４を備えている。分散フィーダ４は、円錐状部４ａをその中心軸の周囲に、振動源４ｂによって往復旋回させて、円錐状部４ａの周縁部に、物品、例えば粉粒体、具体的にはコーヒー豆やグラニュー糖を供給するものである。円錐状部４ａの周縁部には、複数台の直進フィーダ６が、円錐状部４ａの中心から放射状に配置されている（図２参照）。直進フィーダ６は、トラフ６ａを振動源６ｂによって振動させて、トラフ６ａに分散フィーダ４から供給された物品を、トラフ６ａの先端側に搬送するものである。
【００２０】
各トラフ６ａの先端側には、複数台の供給ホッパ８が環状に配置されている。これら供給ホッパ８は、直進フィーダ６から供給された物品を貯留するためのものである。これら供給ホッパ８の下方には、これらに対応して物品収容手段、例えば計量ホッパ１０が配置されている。供給ホッパ８は、２つのゲート８ａを開いて、物品を計量ホッパ１０に供給する。計量ホッパ１０に直進フィーダ４から直接に物品を供給すると時間がかかるので、これを短縮するために供給ホッパ８が設けられている。
【００２１】
各計量ホッパ１０には計量手段、例えばロードセル１２が設けられている。このロードセル１２によって、計量ホッパ１０内に収容された物品が計量される。各計量ホッパ１０には、排出ゲート１０ａ、１０ｂが設けられている。これら排出ゲート１０ａ、１０ｂは、独立して開閉可能に形成されている。排出ゲート１０ｂが開かれたとき、計量ホッパ１０内の物品は、計量ホッパ用排出シュート１４を介して物品収集位置にある集合シュート１６に排出される。集合シュート１６の下方には、図示していないが、包装機が配置されている。
【００２２】
各計量ホッパ１０のうち、１台の計量ホッパ１０の排出ゲート１０ａの下方に、物品供給計量手段、例えば排出計量装置１８が設けられている。この排出計量装置１８は、排出ゲート１０ａから物品の供給を受ける溜ホッパ１８ａを備えている。この溜ホッパ１８ａには計量手段、例えばロードセル１８ｂが設けられている。このロードセル１８ｂは、溜ホッパ１８ａ内の物品を計量している。溜ホッパ１８ａには、図２に示すように、物品供給手段、例えばスクリューフィーダ１８ｃが設けられている。このスクリューフィーダ１８ｃを駆動することによって、溜ホッパ１８ａ内の物品が排出計量器用排出シュート２０を介して集合シュート１６に排出される。スクリューフィーダ１８ｃが駆動されているとき、ロードセル１８ｂは、溜ホッパ１８ａ内の物品を計量しており、スクリューフィーダ起動開始時の溜ホッパ１８ａ内の物品の重量と現在の溜ホッパ１８ａ内の物品の重量との差を算出することによって、スクリューフィーダ１８ｃによって供給された物品の重量を検出することができる。
【００２３】
各計量ホッパ１０の各ロードセル１２からの計量信号は、図３に示すように、各制御部２２に供給される。制御部２２では、計量信号は、増幅器２２ａによって所定の利得で増幅される。増幅計量信号は、フィルタ２２ｂによって不要なノイズ成分が除去され、Ａ／Ｄ変換器２２ｃによってディジタル計量信号に変換される。ディジタル計量信号は、入出力装置２２ｄを介して制御手段、例えばＣＰＵ２２ｅに供給される。ＣＰＵ２２ｅは、メモリ２２ｆを備え、これに記憶されているプログラムに従って、ディジタル計量信号を処理する。
【００２４】
排出計量装置１８のロードセル１８ｂからの計量信号は、制御部２４に供給される。制御部２４も、制御部２２と同様に、増幅器２４ａ、フィルタ２４ｂ、Ａ／Ｄ変換器２４ｃ、入出力装置２４ｄ、ＣＰＵ２４ｅ、メモリ２４ｆを備えている。ＣＰＵ２４ｅは、ロードセル１８ｂからの計量信号をディジタル化したディジタル計量信号に基づいて、スクリューフィーダ１８ｃを制御する。
【００２５】
さらに、制御部２４には、通信回路を介して各制御部２２からディジタル計量信号（各ロードセル１２からの計量信号をディジタル化したもの）が供給され、これらに基づいて、物品を排出させる計量ホッパ１０を決定し、その計量ホッパ１０の排出ゲート１０ｂを開いて、物品を排出させる。
【００２６】
制御部２４には、データ入力キー２６や、表示装置２８が接続されている。キー２６は、この重量式充填装置によって、包装容器（図示せず）に充填しようとする重量を表す充填目標重量Ｗｔや、この充填目標重量に対する精度許容値ｅ等を設定するために使用される。また、表示装置２８は、実際に充填された物品の重量や、計量ホッパ１０から排出された物品の合計重量である選択合計重量等を表示するために使用される。
【００２７】
この重量式充填装置は、以下のように動作する。まず、前提として、分散フィーダ４には、それの上方から物品が供給され、分散フィーダ４の往復旋回運動によって各直進フィーダ６に物品が分散供給され、直進フィーダ６の振動によって各供給ホッパ８には物品が供給され、更に計量ホッパ１０にも物品が供給されているとする。また、既に充填目標重量Ｗｔはキー２６の操作によって設定されているとする。この充填目標重量Ｗｔの設定に伴い、充填目標重量Ｗｔよりも小さくて、これに近い値の組合せ目標重量Ｗｕが制御部２４のＣＰＵ２４ｅによって自動的に設定されているとする。各供給ホッパ８及び計量ホッパ１０に供給されている物品の重量は、組合せ目標重量Ｗｕを所定の数、例えば計量ホッパ１０の台数の約１／２の値で除算した値にほぼ等しくなるように、分散フィーダ４及び直進フィーダ６が設定されているとする。計量ホッパ１０等への物品の供給量を上記のように設定するのは、後述する組合せ演算において、計量ホッパ１０に対する全ての組合せのうち、計量ホッパ１０の約１／２の台数の計量ホッパ１０からなる組合せの数が最も多いからである。これによって、組合せ目標重量Ｗｕに合計値が近い組合せが多く形成されるので、これら組合せの中から選択すると、組合せ目標重量に最も近い組合せが得られる確率が向上する。また、各計量ホッパ１０の物品は、ロードセル１２によって計量され、その計量信号は制御部２２によってディジタル化され、制御部２４に伝送されているとする。
【００２８】
この状態において、制御部２４のＣＰＵ２４ｅにおいて、図４に示すように、ディジタル計量信号の組合せが作成される（ステップＳ２）。即ち、全てのディジタル計量信号の種々の組合せの合計重量と、これら組合せを構成する計量ホッパとが、メモリ２４ｆに記憶される。
【００２９】
組合せの合計重量Ｗａが、充填目標重量Ｗｔの上下に設定した許容範囲Ｗｔ＋ｅとＷｔ−ｅとの間に位置するものが存在するか、ＣＰＵ２４ｅが判断する（ステップＳ４）。この判断の答えがイエスの場合、この合計重量Ｗａの組合せを構成している物品が収容されている計量ホッパ１０の排出ゲート１０ｂを、ＣＰＵ２４ｅが開いて、計量ホッパ用排出シュート１４、集合シュート１６を介して包装機に物品を排出し（ステップＳ６）、この処理を終了する。
【００３０】
図示していないが、空になった計量ホッパ１０には、その上方の供給ホッパ８から物品が供給される。所定時間（供給ホッパ８から空の計量ホッパ１０へ物品が供給され、その物品が計量され、ディジタル化されるのに要する時間）の経過後に、再びステップＳ２から処理が実行される。
【００３１】
ステップＳ４において、組合せの合計重量Ｗａが、許容範囲Ｗｔ＋ｅとＷｔ−ｅとの間に位置するものが存在しないと判断されると、ＣＰＵ２４ｅは、先に作成された各組合せの中から、合計重量Ｗａが組合せ目標重量Ｗｕよりも小さくて、これに最も近い組合せ、即ち選択組合せを選択する（ステップＳ８）。このときの合計重量Ｗａを選択合計重量と称する。
【００３２】
選択組合せを構成する物品が収容されている計量ホッパ１０の排出ゲート１０ｂがＣＰＵ２４ｅによって開かれて、これら計量ホッパ１０から物品が集合シュート１６に向かって排出される（ステップＳ１０）。
【００３３】
これとほぼ同時に、ＣＰＵ２４ｅは、排出計量器１８のスクリューフィーダ１８ｃを起動し、溜ホッパ１８ａから物品の排出を開始させる（ステップＳ１２）。
【００３４】
スクリューフィーダ１８ｃの起動前の溜ホッパ１８ａ内の物品重量Ｗｓは、予めメモリ２４ｆに記憶されている。そして、フィーダ１８ｃの起動と同時にＣＰＵ２４ｅは、動的計量測定モードとなり、短いサンプリング周期で、Ａ／Ｄ変換器２４ｃからディジタル計量信号Ｗｘを入力する。ＣＰＵ２４ｅは、Ｗｘが得られるごとに、Ｗｐ＝Ｗｓ−Ｗｘの演算を行い（ステップＳ１４）、溜ホッパ１８ａから排出された物品の重量、即ち排出重量Ｗｐを求める。そして、選択合計重量Ｗａと排出重量Ｗｐとの合計値（Ｗａ＋Ｗｐ）が、目標充填重量（Ｗｔ）以上であるか、ＣＰＵ２４ｅが判断する（ステップＳ１６）。この判断の答えがイエスになるまで、ステップＳ１４、Ｓ１６を繰り返す。この判断の答えがイエスになると、スクリューフィーダ１８ｃを停止させる（ステップＳ１８）。なお、厳密な動作を行う場合には、フィーダ１８ｃを停止させてから実際に物品の落下が停止するまでに僅かな重量分（落差分）Ｗｆの物品が落下するので、これを見込んで、Ｗａ＋Ｗｐ−ＷｆがＷｔ以上であるかの判断を、ステップＳ１６において行う。
【００３５】
この場合でも、空になった計量ホッパ１０には、それの上方の供給ホッパ８から物品が供給され、計量が行われる。この計量が終了した後、即ち、所定時間の経過後には、再びステップＳ２から、処理が行われる。
【００３６】
この重量式充填装置では、一次充填として組合せ秤２において充填目標重量に近い重量Ｗａの物品が排出され、続いて排出計量器１８からＷｐまたはＷｐ−Ｗｆの物品が排出され、目標充填重量の物品が包装機に充填される。ＷｕをＷｔよりもわずかに小さい値に設定してあるので、ＷｐまたはＷｐ−Ｗｆは、ごく少量である。従って、スクリューフィーダ１８ｃからの供給流量はごく少量に設定される。ＷｐまたはＷｐ−Ｗｆを決定するためのＡ／Ｄ変換器２４ｃのサンプリング周期は短く設定されている。これらが相まって二次充填重量であるＷｐまたはＷｐ−Ｗｆは、極めて高精度に計量でき、しかも短時間で二次充填重量の物品を包装機に充填することができる。従って、計量ホッパ１０から物品が排出されてから、ごく僅かな時間の経過後には二次充填が終了しており、一次充填と二次充填との間に大きな時間遅れはない。
【００３７】
従来の組合せ秤では、組合せ演算の組合せ精度のみによって充填精度が決定されていたが、この重量式充填装置では、組合せ秤だけでは残存するバラツキ分を計量精度の限界まで補正しているので、更なる精度改善を実現している。しかも一次充填重量は組合せ演算によって決定されているので、組合せ目標重量Ｗｕを充填目標重量Ｗｔに非常に近い値に設定することができ、確率的にも組合せ目標重量Ｗｕに非常に近い一次充填重量が得られ、これは、充填目標重量Ｗｔに非常に近い値である。従って、二次充填重量ＷｐまたはＷｐ−Ｗｆは非常に小さい値とすることができ、二次充填に要する時間は短い。従って、計量ホッパ１０から排出された全ての物品が集合シュート１６の下部に到達するころには、二次充填された物品もほぼ集合シュート１６の下部に到達する。従って、組合せ秤が持つ高速性をそのまま維持することができる。
【００３８】
排出計量器１８の溜ホッパ１８ａにも物品の供給が必要である。しかし、溜ホッパ１８ａに必要な供給量は、溜ホッパ１８ａからの排出流量が少量であるので、減少量も少なく、計量ホッパ１０への供給される量から比べると非常に少ない。従って、溜ホッパ１８への物品供給経路を分散フィーダ４の周縁部の一部から取ると、物品の性状にもよるが、この供給経路が設けられた部分での物品の流れが供給ホッパ８への供給経路への流れと比較して悪く、分散フィーダ４上での物品の均等分布性が崩れ、他の供給ホッパ８、ひいては計量ホッパ１０への物品の供給量の定量性が失われる。そこで、物品の供給源から分散フィーダ４への搬送経路とは別に、溜ホッパ１８用の供給経路を設けることも考えられる。しかし、これでは設備が過大になる。
【００３９】
この重量式充填装置では、計量ホッパ１０に独立して駆動可能な２枚の排出ゲート１０ａ、１０ｂを設け、排出計量器１８の溜ホッパ１８ａの上部にある計量ホッパ１０では、これが組合せに参加したときには、ゲート１０ｂを開く。溜ホッパ１８ａ内の物品が不足してきたことを、ロードセル１８ｂの計量信号に基づいてＣＰＵ２４ｅが検出したとき、この計量ホッパ１０が組合せに参加していないときに、排出ゲート１０ａを開いて、物品を溜ホッパ１８ａに供給している。無論、空になった計量ホッパ１０には、その上方の供給ホッパ８から物品が供給される。さらに、供給ホッパ８には分散フィーダ４及び直進フィーダ６によって物品が供給される。溜ホッパ１８ａからの物品の供給量は少量であるので、頻繁に溜ホッパ１８ａが不足することがないので、溜ホッパ１８に頻繁に計量ホッパ１０から物品を供給する必要はなく、計量ホッパ１０から溜ホッパ１８ａに物品を供給するように構成しても、各計量ホッパに供給される物品の定量性に影響を与えることはない。なお、溜ホッパ１８ａが下方に設けられていない計量ホッパでは、物品を排出するとき、ゲート１０ａ、１０ｂを同時に開く。
【００４０】
第１の実施の形態では、排出計量装置１８を使用している。しかし、計量対象の物品の性質によって、排出計量装置１８のスクリューフィーダ１８ｃによって物品の供給を行うと、物品が破壊されて、商品価値を失うことがある。このような物品に対しては、電磁フィーダ、圧電フィーダ等の振動式供給装置の使用が好ましい。しかし、振動式の供給装置を計量部に載置して、二次充填重量を測定しようとした場合、振動の影響を受けて、高精度に少量の物品を計量することができない。
【００４１】
そこで、第２の実施の形態では、排出計量装置１８に代えて、以下に示すような構成の投入計量装置３０が使用されている。他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、同等部分には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００４２】
投入計量装置３０は、図５に示すように、計量ホッパ１０のゲート１０ａを介して物品が供給される投入計量用溜ホッパ３０ａを有している。この溜ホッパ３０ａには、これの内部からの物品の排出を滑らかに行うための振動器３０ｂが設けられている。この溜ホッパ３０ａの下方には、溜ホッパ３０ａから排出された物品を搬送するための振動式フィーダ、例えば直進フィーダ３０ｃが設けられている。この直進フィーダ３０ｃは、第１の実施の形態において使用した直進フィーダ６と同様なものである。この直進フィーダ３０ｃでの振動の影響を受けずに、物品を搬送しながら計量するために、計量コンベヤが使用されている。即ち、直進フィーダ３０ｃからの物品を上面で支持して搬送する、ベルトコンベヤやチェーンコンベヤのようなコンベヤ３０ｄに、計量手段、例えばロードセル３０ｅが結合されている。コンベヤ３０ｄにおける物品の供給位置は、コンベヤ３０ｄにおける物品搬送距離を長くするように、基端に近い位置に選択されている。コンベヤ３０ｄは、物品を排出計量器用排出シュート２０ａを介して集合シュート１６に供給する。また、コンベヤ３０ｄの搬送速度は高速及び低速の２段階に変更可能に構成されている。
【００４３】
一般的なホッパ等を備えた投入計量装置を使用した場合、組合せ秤による一次充填が終了した後に、一次充填の不足分を投入計量装置３０による二次充填で補うのが通常である。しかし、この構成では、二次充填された物品の排出タイミングが遅れる。この点を改善するために、第２の実施の形態では、投入計量装置３０に計量コンベヤを有するものを使用している。即ち、組合せ秤において組合せ演算が開始されるよりも予め定めた時間だけ先にコンベヤ３０ｄ上への物品の供給を開始しておく。コンベヤ３０ｄの先端から物品が集合シュート１６へ供給されるよりも前に、組合せ演算が完了するように、コンベヤ３０ｄの長さ及び速度が調整されている。組合せ演算が完了した時点以降、コンベヤ３０ｄ上の物品重量と組合せ演算によって選択された選択合計重量との合計値が求められ、この合計値が目標重量以上になるまで物品をコンベヤ３０ｄ上にさらに供給する。また、組合せ演算が完了した時点で、計量ホッパ１０から物品が集合シュート１６に排出されるが、このとき同時にコンベヤ３０ｄの搬送速度が高速にされ、コンベヤ３０ｄ上の物品も集合シュート１６に排出される。従って、投入計量装置３０からの物品の供給と組合せ秤からの物品の供給とは、ほぼ同期している。また、投入計量装置３０によって計量すべき物品の重量は元々少ないので、選択合計重量が決定された以降、上記目標重量に等しい合計重量になるように計量するための時間も短く、二次充填に要する時間が長くなることはない。
【００４４】
振動フィーダ３０ｃからの物品の供給は小流量であり、しかも、この物品の供給先はコンベヤ３０ｄであるので、物品が振動フィーダ３０ｃの直下に堆積しない。従って、振動フィーダ３０とコンベヤ３０ｄとは接近させることができるので、コンベヤ３０ｄには物品の供給の際に大きな衝撃が発生することはなく、落差量も少ない。従って、投入計量装置３０において、精度の高い計量が行え、投入計量でありながら、静止計量値を正確に予測することができ、集合シュート１６に二次充填物品を供給する前に静止計量する必要はなく、二次充填のタイミングが一次充填のタイミングからずれることはない。
【００４５】
しかも、コンベヤ３０ｄは、組合せ秤からの一次充填が開始されるまで、二次充填物品の一時滞留装置としても機能している。
【００４６】
上記のように組合せ秤２及び投入計量装置３０を動作させるために、まず組合せ秤２が所定時間Ｔごとに組合せ演算を実行すると仮定する。また、各計量ホッパ１０、供給ホッパ８、直進フィーダ６等の動作条件等は第１の実施の形態と同様と仮定する。
【００４７】
組合せ演算のタイミングよりも予め定めた時間ｔ０だけ先行して、図６に示すように、直進フィーダ３０ｃが起動され、かつコンベヤ３０ｄが低速運転を開始する（ステップＳ２０）。次に、所定時間ｔ０の経過を待つ（ステップＳ２２）。
【００４８】
所定時間ｔ０後に、第１の実施の形態と同様に、制御部２４において組合せ演算が実行され、選択合計重量Ｗａが決定され、計量ホッパ１０から物品が排出される（ステップＳ２４）。そして、ロードセル３０ｅから、現在の二次充填重量、即ちコンベヤ３０ｄ上の物品の重量Ｗｐが制御部２４に入力される（ステップＳ２６）。選択合計重量Ｗａと二次充填重量Ｗｐとの合計値から落差分Ｗｆ（振動フィーダ３０ｃとコンベヤ３０ｄとの間の落差分）を減算した値が、目標重量Ｗｔよりも小さいか判断する（ステップＳ２８）。この判断の答えがイエスであると、この判断の答えがイエスになるまで待つ。この間に直進フィーダ３０ｃからコンベヤ３０ｄへの物品の供給が継続され、その結果、時々刻々と変化している二次充填重量Ｗｐが所定時間ごとに制御部２４に供給され、やがてステップＳ２８の判断の答えがイエスになる。これに続いて、直進フィーダ３０ｃが停止され、かつコンベヤ３０ｄが高速運転される。なお、所定時間ｔ０だけコンベヤ１０ｄ上への物品の供給が先行して行われているので、ステップＳ２８の判断の答えがイエスになるまでに要する時間は非常に短時間であり、ステップＳ２４とステップＳ３０との時間差はごく僅かである。なお、所定時間ｔ０は、コンベヤ３０ｄの搬送速度、コンベヤ３０ｄの搬送距離等を基に決定されている。所定時間ｔ０と計量ホッパ１０からの物品排出流量とは、所定時間ｔ０後の二次充填重量Ｗｆが、目標重量Ｗｔと組合せ目標重量Ｗｕとの偏差よりも小さくなるように設定されている。
【００４９】
第２の実施の形態では、投入計量装置３０を用いて、二次充填を先行させたが、第１の実施の形態で使用した排出計量装置１８を用いても、二次充填を先行させることができる。その場合、例えば排出計量器用排出シュート２０の物品滑走面の適所に、物品を一時的に滞留させる一時滞留手段、例えば開閉可能なゲートを設け、排出計量装置１８から先行二次充填が開始されてから、組合せ秤２における選択合計重量が決定されるまで、ゲートを閉じておく。その後にゲートを開く。
【００５０】
上記の両実施の形態では、計量ホッパ１０内の物品を対象として組合せ演算を行ったが、計量ホッパ１０以外に、各計量ホッパ１０に対応させてメモリホッパを設け、各計量ホッパで物品を計量した後、計量ホッパの物品を対応するメモリホッパに移し、空になった計量ホッパには新たに物品を供給して、計量することによって、組合せ演算の対象となる物品の数を増加させることも可能である。
【００５１】
第１の実施の形態では、排出計量装置１８はスクリューフィーダ１８ｃを備えたものを示したが、これに限ったものではなく、テーブルフィーダ等の他の供給手段を使用することもできる。
【００５２】
第２の実施の形態では、供給計量装置３０には、コンベヤ３０ｄとロードセル３０ｅとからなる計量コンベヤを有するものを使用したが、これに限ったものではなく、一時的に物品を貯留しながら計量することができるもの、例えば計量ホッパを使用することもできる。第２の実施の形態では、所定時間ｔ０後に、充填目標重量より予め小さく定めた組合せ目標重量Ｗｕに等しいか近い合計重量を持つ組合せを選択し、Ｗａと二次充填重量Ｗｐとの合計値から落差分Ｗｆを減算した値が目標重量Ｗｔに等しくなるまで、二次充填を行ったが、所定時間ｔ０後に、そのときの二次充填重量Ｗｐと目標重量Ｗｔとの偏差に等しいか近い合計重量Ｗａを持つ組合せを選択し、Ｗａと二次充填重量Ｗｐとの合計値から落差分Ｗｆを減算した値が目標重量Ｗｔに等しくなるまで二次充填を行うようにすることもできる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、一次充填には組合せ秤を使用しているので、一時充填の計量時間を短縮することができる上に、一次充填重量を目標重量に近い値とすることができ、従来の重量充填装置よりも二次充填重量を極めて小さくすることができる。その結果、二次充填に要する時間も非常に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の重量式充填装置の概略構成図である。
【図２】図１の重量式充填装置の一部の拡大平面図である。
【図３】図１の重量式充填装置のブロック図である。
【図４】図１の重量式充填装置の動作フローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態の重量式充填装置の概略構成図である。
【図６】図５の重量式充填装置の動作フローチャートである。
【符号の説明】
１０  計量ホッパ（物品収容手段）
１２  ロードセル（計量手段）
１８  排出計量装置（物品供給計量手段）
２４  制御部（組合せ演算手段、排出制御手段）
【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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