(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートを回動機構を介して回転させてホッパ本体の排出口を開閉するホッパ装置であって、
前記ホッパ本体に回転可能に取り付けられ前記ゲートと一体に回動して前記ゲートを開閉するアームと、
前記ゲートの閉状態において前記アームの回動を阻止するセルフロック機構と、
前記ゲートを閉状態から開き始める際に、前記セルフロック機構のロックを解除した後に前記ゲートを開くために前記アームに回転力を入力する入力部とを備え、
前記セルフロック機構には第１の被係合部が設けられ、
前記アームには第２の被係合部が設けられ、
前記入力部には、前記第１の被係合部に係合する第１の係合部と前記第２の被係合部に係合する第２の係合部が設けられ、
前記入力部は、駆動部材および従動部材と、前記駆動部材の駆動力を前記従動部材に伝達するエラストマーとを備え、
前記第１の係合部は前記駆動部材に一体的に設けられ、
前記第２の係合部は前記従動部材に設けられ、
前記駆動部材が回転することで前記エラストマーが変形して前記従動部材に駆動力が伝達されるようにしたホッパ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ゲートの閉状態から前記入力部が回転すると、前記入力部の第１の係合部が前記第１の被係合部に係合して前記セルフロック機構のロックを解除した後に、前記入力部の第２の係合部が前記第２の被係合部に係合して前記アームが回動するようにしたホッパ装置。
【請求項３】
請求項１もしくは２において、
前記駆動部材は有底円筒形で、その円筒部に前記第１の係合部を構成する第１の爪が一体的に設けられ、
前記従動部材は円板形で、その外周部に前記第２の係合部を構成する第２の爪が設けられているホッパ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のホッパ装置と、
前記ホッパ装置の入力部に駆動力を付与する駆動源と、
前記ホッパ装置および駆動源の重量が付加される重量検出器とを備えた計量装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホッパ装置および該ホッパ装置を備えた計量装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】
従来、ホッパのゲートを開閉させる機構としては、実公平６−３２５８５号のように、ホッパからリンク部材を介して遠隔操作的に開閉動作を行わせることが一般に用いられている。しかし、昨今の計量の高速化に伴い、長尺なリンク部材を介してホッパのゲートを開閉させると以下の問題点がある。
１）ホッパの脱着を可能とするために、リンク部材を動かす駆動部分とリンク部材との間にクリアランスを設けており、該クリアランスにより応答遅れが生じる。
２）長尺なリンク部材を介して開閉動作を行わせるので、リンク部材の途中の支点の遊びや摩耗によって、同じく応答遅れが生じ、さらに部材が多点数であるために調整の困難性が生じる。
【０００３】
前記問題点を解決するために、特開平１１−１１８５８５号の装置が提案されている。この装置は、ゲートの開閉をホッパに隣接させたリンク部材に駆動源を直接接続し、この駆動源からの駆動力でゲートを開閉させる。このため、前記のようにゲートを遠隔操作的ではなく、かつ、駆動源にリンク部材が直接連設されているため、前記の応答遅れ等が回避され、部品点数も少ないので調整等も容易になる。
【０００４】
しかし、特開平１１−１１８５８５号の装置では以下の問題点がある。
１）駆動源にリンク部材が直接連設されているため、駆動源から発生する振動が直接ホッパに伝達される。この装置では駆動源の制御によって、その振動を抑えることが開示されているが、駆動源の駆動による振動を完全に抑制することはできない。特に、ステッピングモータの場合にはリンギングが発生するため、駆動源の制御では振動を完全に抑制することが困難である。更に、ホッパが計量ホッパである場合にはホッパがロードセル等の重量検出器に荷重されているため、計量の際に計量誤差の原因にもなる。
２）ゲートを閉じた状態を保持するためのトグルジョイント機構を設ける必要があるが、該トグルジョイント機構のロックを解除する時には駆動機構に多大な負荷がかかる。そのため、ロック解除用に、別途ソレノイド等を設ける必要がある。
３）特開平１１−１１８５８５号では、ホッパを駆動源と共に脱着させるが、ホッパの清掃の際は水洗いすることが多いため、駆動源とホッパを分離させるのが通常である。しかし、前記装置ではリンクに駆動軸等を直接連結させているために、取り付けの際、たとえばクリアランスの小さいキーを嵌合させなければならず、取り付けが非常に煩わしい。
【０００５】
本発明の目的は、前記の従来の問題点を解消して、ゲートの駆動応答を早くした上で、駆動源からの振動をも軽減し、かつ、脱着の容易なホッパおよびそれを用いた計量装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のホッパ装置は、ゲートを回動機構を介して回転させてホッパ本体の排出口を開閉するホッパ装置であって、前記ホッパ本体に回転可能に取り付けられ前記ゲートと一体に回動して前記ゲートを開閉するアームと、前記ゲートの閉状態において前記アームの回動を阻止するセルフロック機構と、前記ゲートを閉状態から開き始める際に、前記セルフロック機構のロックを解除した後に前記ゲートを開くために前記アームに回転力を入力する入力部とを備え、前記セルフロック機構には第１の被係合部が設けられ、前記アームには第２の被係合部が設けられ、前記入力部には、前記第１の被係合部に係合する第１の係合部と前記第２の被係合部に係合する第２の係合部が設けられ、前記入力部は、駆動部材および従動部材と、前記駆動部材の駆動力を前記従動部材に伝達するエラストマーとを備え、前記第１の係合部は前記駆動部材に一体的に設けられ、前記第２の係合部は前記従動部材に設けられ、前記駆動部材が回転することで前記エラストマーが変形して前記従動部材に駆動力が伝達されるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
ゲートが閉じている状態において、入力部が回転すると、まず、セルフロック機構のロックが解除され、ついで、アームが回転する。そのため、トグルジョイント機構などで閉状態を保持していても、アームを回転し始める際の負荷が著しく小さくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を組合せ計量装置を例にとって説明する。
概略構成：
まず、組合せ計量装置の一般的な機能および動作について説明する。
図１に示すように、搬送コンベヤ１００は、被計量物である内容物Ｍを組合せ計量装置１の分散フィーダ２の中央部に落下させる。なお、内容物Ｍは数個ないし多数個が集められて後に袋詰めされて商品になる。
【０００９】
前記分散フィーダ２および各供給トラフ３ｉはそれぞれ加振装置の駆動により振動することで、分散フィーダ２上の内容物Ｍを、各供給トラフ３ｉの下流に設けられた多数のプールホッパ（ホッパ装置）４ｉに供給する。これら各プールホッパ４ｉには、ゲート５ｉが設けられ、前記各供給トラフ３ｉから供給されて受け取った内容物Ｍを一時的に収容して貯留する。前記各プールホッパ４ｉの下流には計量ホッパ（ホッパ装置）６ｉが設けられている。これら各計量ホッパ６ｉには、前記プールホッパ４ｉから該計量ホッパ６ｉに投入された内容物Ｍの重量を検出する重量検出器７ｉを備えた計量ヘッドおよびゲート８ｉが設けられている。ゲート８ｉの下方には大きな集合排出シュート９が設けられており、前記各重量検出器７ｉで検出された内容物Ｍの重量を組み合わせることで、内容物Ｍを一まとめにして目標値もしくは目標値に近い値とし、下流の製袋包装機（図示せず）等に内容物Ｍを落下させる。
【００１０】
ホッパの概略構造：
図２に示すように、前記各ホッパ６ｉ（４ｉ）は、それぞれ、ホッパ本体６０、ゲート８ｉ（５ｉ）、第１および第２リンク３１，３５、回動部３２およびアーム３３を備えている。なお、以下の説明では計量ホッパ６ｉを例にとって説明する。
【００１１】
図３はゲート８ｉの回動機構３０を示す正面図である。
図３（ａ）に示す前記回動部３２はアーム３３に固定されており、回転中心Ａを中心として、アーム３３と共にホッパ本体６０（図２）に対して回動自在に取り付けられている。アーム３３の端部にはゲート８ｉが固着されている。回動部３２およびアーム３３は、後述するように、図２に示すゲート８ｉと共に回転し、この回動によりゲート８ｉがホッパ本体６０の排出口６１を開閉する。
後述するように、リンク３１，３５およびアーム３３は、ゲート８ｉの閉状態において、ゲート８ｉが開く方向にアーム３３が回動するのを阻止するセルフロック機構を構成している。
【００１２】
前記ホッパ６ｉは、ブラケット６６を介して図４の組合せ計量装置の本体７０に取り付けられる。図４に示すように、組合せ計量装置の本体７０側には、ステッピングモータ（駆動源）Ｍと、該モータＭの駆動力を前記回動部３２およびアーム３３に入力（伝達）する入力部（動力伝達装置）１０が設けられている。
【００１３】
図９に示すホッパ本体６０は、組合せ計量装置の本体７０に着脱自在に取り付けられる。図１０に示すように、本体７０側のブラケットには、第１バー７１および第２ハンガー部７４が複数箇所に設けられている。一方、図１１に示すように、前記ホッパ本体６０には各第１バー７１および第２ハンガー部７４に係合する第１ハンガー部６６ａおよび第２バー６６ｂがそれぞれ設けられている。本体７０にはホッパ本体６０側の第２バー６６ｂを固定するためのフック７２が設けられており、第１バー７１を第１ハンガー部６６ａに係合させると共に、第２ハンガー部７４に第２バー６６ｂを係合させると、フック７２が第２バー６６ｂに掛かり、ホッパ本体６０を本体７０に固定することができる。なお、ホッパ本体６０を本体７０から取り外すには、解除レバー７３を押してフック７２と第２バー６６ｂとの係合を解除した後、ホッパ本体６０を本体７０から水平方向に引き出す。
【００１４】
入力部：
図５に示すように、前記入力部１０は、駆動部材１１、従動部材１２および後述するエラストマーＥを備えている。駆動側の駆動部材１１には、止ネジ１９（図４）を介して、前記モータＭの出力軸Ｍａが固定されている。したがって、駆動部材１１は前記出力軸Ｍａと共に回転駆動される。
前記駆動部材１１は有底円筒形に形成されており、その円筒部には、後述するセルフロック機構を解除するための第１の爪（第１の係合部）１１ａが一体的に設けられている。一方、従動部材１２は円板形で、その外周部には、後述するようにアーム３３を回動させるための第２の爪（第２の係合部）１２ａが設けられている。図２に示すように、前記第１の爪１１ａおよび第２の爪１２ａは、入力部１０が回動部３２に対面する側に複数個設けられている。
前記回動部３２の外周部には、前記第２の爪１２ａに係合する係合溝（第２の被係合部）３２ａが設けられている。
【００１５】
セルフロック機構
図３（ａ）に示す前記２本のリンク３１，３５の端部同士は、回転中心（連結ピン）Ｃを中心として互いに回動自在に結合されている。第１のリンク３１の上端は回転中心Ｄを中心として前記ホッパ本体６０に対して回動自在に取り付けられていると共に、第２のリンク３５の下端は前記アーム３３に対して回動自在に設けられている。したがって、図６〜図８に示すように、前記リンク３１，３５、アーム３３およびホッパ本体６０（図２）は固定中心Ａ，Ｄと、移動中心Ｂ，Ｃを有する四節回転連鎖を構成している。
【００１６】
前記リンク３１，３５は、図３（ａ）に示すゲート８ｉの閉状態において、ゲート８ｉが閉じる閉方向Ｓに「く」の字状に若干曲がっており、移動中心Ｃがリンク３１，３５の思案点Ｃｄよりも閉方向Ｓに位置していることで、ゲート８ｉが閉状態でロックされている。
【００１７】
第２のリンク３５には被係合突部（第１の被係合部）３５ａが固定されている。ここで、前記駆動部材１１が前記モータＭによって反時計回りに若干回転すると、図３（ｂ）に示すように、前記第１の爪１１ａが前記被係合突部３５ａに係合して第２のリンク３５をゲート８ｉが開く開方向Ｏにハネ上げる。したがって、前記「く」の字状に曲がった一対のリンク３１，３５が、逆方向に曲がり移動中心Ｃが思案点Ｃｄよりも開方向Ｏに移動することで、アーム３３およびゲート８ｉのロックが解除される。
なお、ゲート８ｉの閉状態において、前記被係合突部３５ａを回動部３２に当接させることで、第１および第２リンク３１，３５を前記閉方向Ｓに必要以上に「く」の字状に曲げないようにしている。
【００１８】
図５に示す前記駆動部材１１と従動部材１２との間には低硬度エラストマーＥが設けられている。前記駆動部材１１内には低硬度エラストマーＥを保形するための保形凹所１５が形成されており、ドーナッツ型の低硬度エラストマーＥが、当該保形凹所１５に装填されている。
前記駆動部材１１の中央には、前記出力軸Ｍａの軸方向にピン部１３が一体に突設されている。前記ピン部１３は、従動部材１２に穿孔された貫通孔１７を貫通し、その先端部にＣリング２０が装着され、低硬度エラストマーＥの反発弾性によって前記駆動部材１１が従動部材１２に固定されている。
【００１９】
前記駆動部材１１および従動部材１２には、第１および第２係合ピン１４，１６がそれぞれ３本ずつ固定されている。一方、前記低硬度エラストマーＥには、係合ピン１４，１６に係合する係合孔Ｅｈが形成されており、係合ピン１４，１６は前記係合孔Ｅｈに差し込まれている。したがって、各係合ピン１４，１６が低硬度エラストマーＥに対して駆動部材１１の回転方向に係合していることにより、前記駆動部材１１からの駆動力は低硬度エラストマーＥを介して従動部材１２に伝達される。
このように、低硬度エラストマーＥが介挿されていることで、駆動部材１１の回転に対し、従動部材１２の回転に遅れが生じるようになっている。
なお、ゲート８ｉの閉状態において、前記第１の爪１１ａを被係合突部３５ａに当接させると共に、第１の爪１１ａと被係合突部３５ａとの当接面を平滑にすることで、ラストマーＥの圧縮によって駆動部材１１の回転に対し、従動部材１２の回転に遅れが生じる程度の小さい力で、前記ゲート８ｉの解除が行えるように設定している。
【００２０】
ゲートの開閉動作
図６に示す前記ゲート８ｉの閉状態から、前記モータＭ（図４）の回転によって、図２の前記駆動部材１１が反時計回りに回転すると、図７に示すように、前記第１の爪１１ａが被係合突部３５ａに係合して第２リンク３５を開方向Ｏに押し上げ、前記セルフロック機構が解除される。この際、駆動部材１１の回転により、図４の低硬度エラストマーＥが周方向に圧縮されて従動部材１２の回転が遅れる。このわずかな回転のズレでロックを解除し、その後、従動部材１２が反時計方向に回転し始めると、前記第２の爪１２ａが係合溝３２ａに係合した状態で回転し、図８に示すように、前記回動部３２、アーム３３およびゲート８ｉが一体に回動してゲート８ｉが開く。
【００２１】
このように、図４のモータＭの出力軸Ｍａを入力部１０に固定し、図２に示す該入力部１０の第２の爪１２ａが係合溝３２ａに係合してアーム３３およびゲート８ｉを直接回動させるようにしたので、モータＭの回転が直接、ゲート８ｉの回転として伝達されるから、つまり、リンクの連結ピンなどが中間に介挿されていないので、ゲート８ｉの開閉の応答遅れを防止することができる。
また、前述のように、ゲート８ｉの閉状態において、被係合突部３５ａを回動部３２に当接させると共に、第１の爪１１ａを差後被係合突部３５ａに当接させることで、できるだけ小さな力で前記ロック機構の解除が行えるようにしているので、前記エラストマーＥの圧縮による駆動部材１１に対する従動部材１２の回転の僅かなズレで、ロック機構を解除することができる。したがって、モータの負荷を著しく低減することができる。また、ロック機構を解除するためのソレノイド等を別途設ける必要がない。
【００２２】
さらに、図５に示すように、駆動側の駆動部材１１からの駆動力を低硬度エラストマーＥを介して従動部材１２に伝達するので、装置全体の振動や騒音が低減される。
また、前記低硬度エラストマーＥによって装置の振動が小さくなるので、秤が安定するまでの時間が短くなり、計量サイクルの短縮化を図ることができる。
さらに、低硬度エラストマーＥによってゲートの開閉時の衝撃が吸収されるため、駆動源に衝撃が伝達されないので装置の耐久性が向上する。
【００２３】
また、前記入力部１０と回動部３２とは、図３に示す回転中心Ａから離れた位置の第２の爪１２ａと係合溝３２ａによって係合しているため、駆動力を確実に伝達できる。
【００２４】
なお、ゲート８ｉを閉じる際には、モータＭ（図４）を逆回転させて前記第２の爪１２ａが回動部３２を回転させることで、アーム３３を時計回りに回転させる。この回転で、図３（ａ）に示すように、前記移動中心Ｃが思案点Ｃｄよりも閉方向に移動して、一対のリンク３１，３５が「く」の字状に若干曲がりアーム３３およびゲート８ｉがロックされる。したがって、モータの回転が停止した後もゲート８ｉが閉状態でロックされる。
【００２５】
図２に示す前記ホッパ本体６０を計量装置本体から取り外すには、前記解除レバー７３を押しながら、該ホッパ本体６０を装置側とは逆方向Ｆに引き出すと、フック７２が第２バー６６ｂから外れてホッパ本体６０が取り外される。
一方、前記ホッパ本体６０を装置本体に取り付けるには、本体７０方向にホッパ本体６０を押し込み、前記各第１バー７１および第２ハンガー部７４にホッパ本体６０の第１ハンガー部６６ａおよび第２バー６６ｂをそれぞれ係合させると、前記フック７２が第２バー６６ｂに掛かりホッパ本体６０が本体７０に固定される。したがって、取り付けや取り外しが著しく容易になる。
なお、回動部３２と入力部１０とを磁力で互いに吸着させるようにしてもよい。
【００２６】
ところで、図３の前記リンク３１，３５にスプリングを設け、該スプリングのバネ力によって、リンク３１，３５を閉方向Ｓに常時付勢してもよい。これにより、セルフロック機構の作動が安定化する。
【００２７】
なお、図１２に示すように、係合孔Ｅｈの回りにエラストマー本体Ｅ１とは硬度の異なる第２エラストマーＥ２を設けてもよい。たとえば、前記第２エラストマーＥ２をエラストマー本体Ｅ１よりも柔らかいエラストマーを用いることで、更に振動や騒音を低減させることができる。
また、前記実施形態において、第１および第２係合ピン１４，１６をそれぞれ３本づつとしたが、該係合ピンの本数は、エラストマーに係合し得る本数であればよく、たとえば、２本づつや３本づつであってもよい。
【００２８】
また、本明細書において、「エラストマー」とは、常温において弾性の顕著な高分子物質であって、外力で容易に変形し、かつ、外力を除くと直ちに元の形状に復元する物質をいう。すなわち、粘弾性を有する（弾性の他に粘性を合せもった）高分子からなる固体をいう。
【００２９】
前記エラストマーは低硬度エラストマーが好ましい。前記低硬度エラストマーは、硬度が小さい（ヤング率が小さい）ため、小さな外力で容易に変形する。そして、ステッピングモータのジテント（「リンギング」とも云われている。）に起因する振動が発生すると、この振動を非弾性変形による内部分子間の摩擦力で吸収して、振動を防止するものと推測される。また、ゲート等が衝突する際に、衝突の衝撃力を小さくさせる。
【００３０】
前記低硬度エラストマーとしてはゴム弾性を持った高分子物質のうち、一般に「ゲル」と呼ばれている物質を用いることができる。より具体的には、たとえばシリコーンやポリエチレンを主成分とするゲルを用いることができる。シリコーンゲルとしては、たとえばα・β・γ・θゲル（株式会社シーゲル製）のうちθゲルを特に好適に用いることができる。一方、ポリエチレンのゲルとしては、コスモゲル（株式会社コスモ計器製）を用いることができる。
なお、前記「ゲル」とは、ゲルと自ら称して販売されているものを含む。
【００３１】
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。
たとえば、前記実施形態では、組合せ計量装置を例示して説明したが、計量装置としては、１つのホッパ装置を備えた計量装置についても適用できる。また、計量ホッパではなく、プールホッパなどのホッパ装置についても本発明を適用し得る。
また、被係合突部３５ａは第２リンク３５に一体に形成してもよい。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる本発明の範囲内のものと解釈される。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ゲートと一体に回動してゲートを開閉するアームに、リンク部材を介挿することなく回転力を入力するので、クリアランスや支点の遊びによる応答の遅れを防止することができる。しかもセルフロック機構を解除する際には、セルフロックを行っているリンクに入力部から回転力を付与した後に、前記入力部からアームに回転力を付与するので、ロック解除時の負荷が著しく小さくなる。また、該ロック解除時の負荷が問題にならなくなるので、ロック解除用のソレノイド等を別途設ける必要がない。
【００３３】
また、入力部の駆動部材と従動部材との間にエラストマーを介挿したので、ゲート開閉時の衝撃をエラストマーが吸収するので、振動や騒音の低減を図り得ると共に、駆動源に衝撃が伝達されにくいから、耐久性が向上する。
【００３４】
なお、請求項３の発明によれば、回転中心から離れた部位で係合しているので、駆動を確実に伝達することができると共に、キーなどの嵌合と異なり、係合部分に隙間を設けることができるので、取り外しが容易になる。
【００３５】
なお、エラストマーにより振動が小さくなれば、秤が安定するまでの時間が短くなるので、計量装置の計量サイクルを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる組合せ計量装置の機能を示す概念図である。
【図２】ホッパ装置を示す斜視図である。
【図３】ゲートの回動機構を示す正面図である。
【図４】入力部を含む動力伝達の機構を示す断面図である。
【図５】入力部を示す分解斜視図である。
【図６】閉状態におけるホッパ装置の正面図である。
【図７】開き始めた状態のホッパ装置の正面図である。
【図８】開状態のホッパ装置の正面図である。
【図９】本体に装着状態のホッパ装置を示す斜視図である。
【図１０】本体側の機構を示す斜視図である。
【図１１】ホッパ装置の装着方法を示す斜視図である。
【図１２】エラストマーの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
５ｉ，８ｉ：ゲート
７ｉ：重量検出器
１０：入力部
１１：駆動部材
１１ａ：第１の爪（第１の係合部）
１２：従動部材
１２ａ：第２の爪（第２の係合部）
３１，３５：リンク（セルフロック機構）
３２：回動部（回動機構，セルフロック機構）
３２ａ：係合溝（第２の被係合部）
３３：アーム（回動機構，セルフロック機構）
３５ａ：被係合突部（第１の被係合部）
６０：ホッパ本体
６１：排出口
Ｅ，Ｅ１，Ｅ２：エラストマー
Ｍ：ステッピングモータ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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