(57)【要約】【課題】本発明では、少量の原料であっても、原料を計量しながらカップ内に供給することができる原料計量システムを提供することを課題とする。【解決手段】原料計量システムＳは、カップＣ内に粉末原料Ｐを供給する原料供給装置１と、この原料供給装置１の下部に形成される排出口１１ｃを開閉する開閉蓋１４と、カップＣが載置され、かつカップＣ内の粉末原料Ｐを計量する計量秤２とを備えている。さらに、この原料計量システムＳは、計量秤２から出力される計量データが所定値になると開閉蓋１４を閉じる制御装置４と、計量秤２を上下に移動させる搬送装置３とを備えている。【選択図】        図１
2004251683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ内に原料を供給する原料供給装置と、
この原料供給装置の下部に形成される排出口を開閉する開閉蓋と、
前記カップが載置され、かつ前記カップ内の原料を計量する原料計量手段とを備える原料計量システムであって、
前記原料計量手段から出力される計量データが所定値になると前記開閉蓋を閉じる制御装置と、
計量時に前記原料供給装置と原料計量手段が近づくように、前記原料供給装置と原料計量手段の少なくとも一方を上下に移動させる搬送装置とを備えることを特徴とする原料計量システム。
【請求項２】
前記原料供給装置の下部が前記カップ内に挿入可能な大きさで形成されることを特徴とする請求項１に記載の原料計量システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料をカップ内に定量供給するための原料計量システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カップ式自動販売機において、カップ内に一定量の飲料原料（コーヒー豆、茶葉、パウダーなど）を精度良く供給するために、原料計量システムを備えるものがある。この原料計量システムとしては、原料計量手段で計量した所定時間当りに供給された原料の量に基づいて単位時間当りの原料の供給量を算出し、この単位時間当りの原料の供給量に基づいて算出される駆動時間で原料供給装置を動作させることで、一定量の原料供給を可能にするものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１４３７５６号公報（段落番号〔００１５〕〜〔００２０〕、図１，２）
【０００４】
ところで、この原料計量システムは、一つ前のカップに供給された原料の量に基づいて算出する駆動時間で原料供給装置を動作させることにより、次にセットされるカップ内に一定量となる原料を供給している。すなわち、この原料計量システムにおいては、最初のカップに供給される原料の量は必ずしも一定量ではないので、その最初に供給された原料を供給ラインから除去している。そのため、近年ではこのような除去作業の無駄を無くすために、カップ内に供給中の原料を原料計量手段で常時計量させ、その量が所定値になったら原料供給装置を止める原料計量システムが考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記原料計量システムのようにカップ内の原料の量が所定値になってから原料供給装置を止めたのでは、原料供給装置の排出口とカップ底面との間で落下中の原料がその後カップ底面に到達するとカップ内の原料が前記所定値よりも多くなるといった問題があった。この問題を解決するためには、カップ内の原料の量が所定値になる前に原料供給装置を止めればよいが、たとえばインスタントコーヒーなどの少量の原料では、原料供給装置の排出口とカップ底面との間に存在する落下中の原料の量がカップ内に供給すべき量よりも多いため、原料計量手段で原料を検知する前に装置を止めなければならないという問題があった。そのため、少量の原料を供給する際には、原料を計量しながら供給することができなくなるため、精度の良い定量供給を行うことが困難となっていた。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、少量の原料であっても、原料を計量しながらカップ内に供給することができる原料計量システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載の発明は、カップ内に原料を供給する原料供給装置と、この原料供給装置の下部に形成される排出口を開閉する開閉蓋と、前記カップが載置され、かつ前記カップ内の原料を計量する原料計量手段とを備える原料計量システムであって、前記原料計量手段から出力される計量データが所定値になると前記開閉蓋を閉じる制御装置と、計量時に前記原料供給装置と原料計量手段が近づくように、前記原料供給装置と原料計量手段の少なくとも一方を上下に移動させる搬送装置とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、少量の原料をカップ内に供給する場合には、たとえばカップを載せた原料計量手段を搬送装置により上方に移動させ、原料供給装置の排出口とカップ底面との距離を縮ませる。その後、開閉蓋を開けて原料の供給を開始し、カップ底面に到達した原料を原料供給手段で計量する。この原料供給手段で検知した計量データは制御装置に常時出力され、この制御装置は計量データが所定値になると開閉蓋を閉じる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記原料供給装置の下部が前記カップ内に挿入可能な大きさで形成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用に加え、極めて少量の原料を供給する場合には、たとえばカップを載せた原料計量手段を搬送装置により上方に移動させていくと、原料供給装置の下部がカップ内に挿入されていき、排出口近傍にカップ底面が近づくこととなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る原料計量システムの詳細について説明する。参照する図面において、図１は本発明に係る原料計量システムを示す全体斜視図、図２は図１の原料供給部を示す要部拡大斜視図、図３は開閉蓋の他の実施形態を示す要部拡大斜視図である。
【００１２】
図１に示すように、原料計量システムＳは、カップＣ内に粉末原料Ｐを供給する原料供給装置１と、カップＣが載置される計量秤（原料計量手段）２と、この計量秤２を上下に移動させる搬送装置３とを主に備えている。また、この原料計量システムＳには、原料供給装置１や搬送装置３を適宜制御する制御装置４が設けられている。
【００１３】
原料供給装置１は、粉末原料Ｐを貯蔵しておくキャニスタ１１と、このキャニスタ１１内の粉末原料Ｐを外部に送り出すオーガ１２（図２参照）と、このオーガ１２を回転させるオーガモータ１３とを主に備えている。キャニスタ１１は、下部に行くにつれて細くなっていく形状となっており、その下端に略円筒状の原料供給部１１ａが形成されている。原料供給部１１ａは、その軸心が上下方向に沿うように形成され、その外径がカップＣの最も小さい内径よりも小さく（カップＣ内に挿入可能な大きさで）形成されている。また、原料供給部１１ａの下部には、図２に示すように、傾斜した底面１１ｂが形成されるとともに、この底面１１ｂの下端近傍に粉末原料Ｐを外部に排出するための排出口１１ｃが形成されている。
【００１４】
また、原料供給部１１ａには、その内部に螺旋状の前記オーガ１２が設けられるとともに、その上端に前記オーガモータ１３が設けられている。さらに、この原料供給部１１ａには、その排出口１１ｃを開閉する開閉蓋１４が設けられるとともに、この開閉蓋１４を開位置と閉位置との間で動かすためのソレノイド１５が設けられている。具体的に、この開閉蓋１４は、ばね１６により常時閉方向に付勢されており、ソレノイド１５がＯＮになることで付勢力に抗して上方に引っ張られる構造となっている。また、開閉蓋１４は、薄い板状に形成されるとともに、上下方向にスライド移動可能な状態で排出口１１ｃの近傍に支持されている。
【００１５】
なお、開閉蓋１４の移動方向は、上下方向よりも若干傾斜した方向に設定されるのが望ましい。このように移動方向を設定するには、たとえば図３に示すように、排出口１１ｃが形成される面１１ｄを上下方向に対して傾斜させて形成するとともに、その面１１ｄの上部に外面が緩やかに湾曲する肉厚部１１ｅを設け、さらに、この面１１ｄと肉厚部１１ｅに開閉蓋１４と開閉蓋１４からソレノイド１５に向かって延びる延出部１４ａをガイドするガイド部Ｇを設ける構造にすればよい。このような構造によれば、排出口１１ｃから流れ出す粉末原料Ｐを斜めに切断するように開閉蓋１４を閉じることができる。
【００１６】
計量秤２は、カップＣ内に供給される粉末原料Ｐを計量するものである。具体的に、計量秤２は、重さを検知するものであり、最初にカップＣの重さを検知し、その後このカップＣ内に供給される粉末原料Ｐの重さを検知している。そして、この計量秤２は、このように検知した信号を制御装置４に出力している。
【００１７】
搬送装置３は、計量時に原料供給装置１と計量秤２とを近づけるために、内部に備えた図示しないボールネジを介して計量秤２を昇降自在に支持する装置である。具体的に、この搬送装置３は、制御装置４から受ける信号に基づいて計量秤２を下方の搬送位置から上方の供給位置へ、または、供給位置から搬送位置へと移動させるものである。また、この搬送装置３は、搬送位置または供給位置への移動が完了すると、この移動完了を示す信号を制御装置４に出力するようになっている。ここで、「搬送位置」とは、前工程から搬送されてくるカップＣを受ける位置や、粉末原料Ｐが供給されたカップＣを後工程に搬送するための位置をいう。また、「供給位置」とは、原料供給装置１がカップＣ内へ粉末原料Ｐを供給するときの位置をいう。
【００１８】
制御装置４は、計量秤２から出力されるカップＣの重さを示す信号を受け取ると、計量秤２を供給位置に上昇させる信号を搬送装置３に出力し、この搬送装置３から出力される供給位置への移動完了を示す信号を受け取ると、ソレノイド１５およびオーガモータ１３を駆動させる信号を出力する。また、制御装置４は、計量秤２から出力されるカップＣ内の粉末原料Ｐの重さ（計量データ）が所定値となったことを示す信号を受け取ると、ソレノイド１５およびオーガモータ１３を停止させる信号を出力し、その後搬送装置３に計量秤２を搬送位置に戻す信号を出力する。
【００１９】
なお、前記供給位置や開閉蓋１４を閉じるための粉末原料Ｐの重さ（所定値）は、粉末原料Ｐの種類により（カップＣ内に供給すべき量により）適宜設定されるものである。以下に、この供給位置（排出口１１ｃからカップ底面までの距離）や前記所定値を選定する方法について表１〜３を参照して説明する。
【００２０】
【表１】
2004251683.tif 000003
【００２１】
【表２】
2004251683.tif 000004
【００２２】
【表３】
2004251683.tif 000005
【００２３】
表１は、計量秤２において粉末原料Ｐの量が所定値になったことが検出されたときから、開閉蓋１４が閉じた後に排出口１１ｃからカップ底面までの間に残存する粉末原料Ｐが落下するまでの遅れ時間を算出する表である。表１において、落差は排出口１１ｃからカップ底面までの距離を示し、通信時間は計量秤２で粉末原料Ｐの量が所定値になったと検知されてからソレノイド１５が作動するまでの信号伝達時間を示している。また、機構動作時間は開閉蓋１４が開位置から閉位置まで移動したときにかかる時間を示し、落下時間は開閉蓋１４が閉じた後に空中にある残りの粉末原料Ｐが落下するまでの時間を示している。この表１によれば、落差が大きくなるにつれて、遅れ時間が大きくなることが分かる。
【００２４】
表２は、計量秤２で測定した粉末原料Ｐの量が所定値となった後に加わる粉末原料Ｐの量を示す表である。表２において、吐出速度は、排出口１１ｃから流れ出す粉末原料Ｐの単位時間当りに供給される量を示しており、これは排出口１１ｃの大きさなどにより決定される。この表２によれば、落差や吐出速度が大きくなるにつれて、粉末原料Ｐの量が所定値となった後に加わる残りの粉末原料Ｐの量が大きくなることが分かる。
【００２５】
表３は、８種類の粉末原料ＰについてのカップＣ内に供給すべき量と、許容される誤差（表の括弧内に示す数字）を示すとともに、各粉末原料Ｐを供給するのに望ましい吐出速度を示す表である。具体的に原料Ｐ１の粉について説明すると、その供給すべき量（質量）は１．４ｇ、その許容誤差は±０．０７ｇとなっており、すなわちカップＣ内に供給される量が１．３３ｇ〜１．４７ｇの範囲に収まっていればよいことが分かる。また、この原料Ｐ１の吐出速度は、１ｇ／ｓｅｃにするのが望ましいことが分かる。
【００２６】
このような表１〜表３を利用することにより、供給位置（排出口１１ｃからカップ底面までの距離）や前記所定値を選定することができる。たとえば、１ｇ／ｓｅｃの吐出速度で供給される極めて少量の原料Ｐ２において、供給位置を落差３ｃｍのところに設定した場合は、表２より原料Ｐ２の量が所定値となった後に０．０９ｇの原料Ｐ２が供給されるので、カップＣ内に実際に供給される量を１．０４５ｇ〜１．１５５ｇの範囲内に収めるためには、所定値を０．９５５ｇ〜１．０６５ｇの範囲内で設定すればよい。
【００２７】
次に、この原料計量システムＳの動作について説明する。
まず、前工程から搬送されてくるカップＣが搬送位置にある計量秤２に載置されると、この計量秤２でカップＣの重さが検知され、その信号が制御装置４に出力される。制御装置４は、この信号を受け取ると、計量秤２を供給位置へ上昇させるように搬送装置３を制御する。このように計量秤２が供給位置へと上昇していくと、カップＣ内に原料供給部１１ａが挿入されていき、排出口１１ｃとカップ底面との距離が縮まっていく。
【００２８】
計量秤２が供給位置に到達すると、搬送装置３から移動完了を示す信号が制御装置４に出力される。制御装置４は、この信号を受け取ると、原料供給装置１のソレノイド１５とオーガモータ１３を駆動させる。このようにソレノイド１５とオーガモータ１３が駆動すると、開閉蓋１４が開くとともに、オーガ１２が回転し、粉末原料ＰがカップＣ内に供給されることとなる。ここで、オーガ１２から送り出される粉末原料Ｐは、原料供給部１１ａの傾斜した底面１１ｂに一度ぶつかった後排出口１１ｃから排出されるので、仮に粉末原料Ｐが固まっていた場合であってもその粉末原料Ｐを確実に粉砕して供給することができる。
【００２９】
そして、カップＣ内に供給される粉末原料Ｐは、計量秤２により計量され、その計量データが常時制御装置４に出力される。制御装置４は、計量データが所定値になったと判断すると、ソレノイド１５とオーガモータ１３を停止させる。このようにソレノイド１５とオーガモータ１３が停止すると、開閉蓋１４が閉じるとともに、オーガ１２が停止し、粉末原料Ｐの供給が停止することとなる。
【００３０】
開閉蓋１４を閉じてから空中に残っている粉末原料Ｐが落ちるまでに要する時間を考慮した所定時間が経過すると、制御装置４は計量秤２を搬送位置へ下降させるように搬送装置３を制御する。そして、搬送位置に搬送されたカップＣは後工程へ搬送される。
【００３１】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
搬送装置３により排出口１１ｃとカップ底面との距離を縮ませることができるので、排出口１１ｃとカップ底面との間で落下中の粉末原料Ｐの量を任意に変更できる。そのため、少量の粉末原料Ｐであっても、排出口１１ｃとカップ底面との間にある粉末原料Ｐの量がカップＣ内に供給すべき量よりも多くなることを防止することができ、粉末原料Ｐを計量しながらカップＣ内に定量供給することが可能となる。
【００３２】
以上、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、カップＣ内に供給する原料として粉末原料Ｐを採用したが、本発明はこれに限定されず、原料としてはコーヒー豆や液体原料などであってもよい。
【００３３】
本実施形態では、計量秤２を上下に移動させるようにしたが、本発明はこれに限定されず、原料供給装置１を上下に移動させるようにしてもよい。この場合では、原料供給装置１の一部である原料供給部１１ａを上下に移動させるのが望ましい。ここで、原料供給部１１ａの上下動を可能にする構造としては、原料供給部１１ａの一部に伸び縮みする蛇腹状のフレキシブルホースを設ける構造や、径の異なる２つの円筒状の部材をその内面と外面とが摺動自在となるように組み合わせる構造などを採用することができる。さらに、原料供給装置１と計量秤２の両方を同時に移動させてもよい。これによれば、飲料の提供を早く行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、排出口とカップ底面との距離を縮ませることができるので、排出口とカップ底面との間で落下中の原料の量を任意に変更できる。そのため、少量の原料であっても、排出口とカップ底面との間にある原料の量がカップ内に供給すべき量よりも多くなることを防止することができ、原料を計量しながらカップ内に定量供給することが可能となる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加え、原料供給装置の下部がカップ内に挿入可能な大きさで形成されることで、排出口近傍にカップ底面を近づけることができるので、極めて少量な原料であっても、原料を計量しながらカップ内に定量供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る原料計量システムを示す全体斜視図である。
【図２】図１の原料供給部を示す要部拡大斜視図である。
【図３】開閉蓋の他の実施形態を示す要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ              原料計量システム
Ｃ              カップ
Ｐ              粉末原料
１              原料供給装置
１１            キャニスタ
１１ａ          原料供給部
１１ｂ          底面
１１ｃ          排出口
１２            オーガ
１３            オーガモータ
１４            開閉蓋
１５            ソレノイド
１６            ばね
２              計量秤（原料計量手段）
３              搬送装置
４              制御装置
【図１】
2004251683.tif 000006
【図２】
2004251683.tif 000007
【図３】
2004251683.tif 000008