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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022166666
(43)【公開日】2022-11-02
(54)【発明の名称】計量装置
(51)【国際特許分類】
G01G 13/00 20060101AFI20221026BHJP
【ＦＩ】
G01G13/00 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021072028
(22)【出願日】2021-04-21
(71)【出願人】
【識別番号】000001812
【氏名又は名称】株式会社サタケ
(74)【代理人】
【識別番号】110003052
【氏名又は名称】特許業務法人勇智国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西村 和博
【テーマコード（参考）】
2F046
【Ｆターム（参考）】
2F046AA01
2F046BA02
2F046CA01
2F046DA06
2F046FA10
(57)【要約】
【課題】 計量装置の処理能力を向上させる。
【解決手段】 計量装置は、被計量物を貯留するための貯留槽であって、下部に開口が形成された貯留槽と、開口を開閉するための供給ゲートと、貯留槽よりも下方に設けられ、貯留槽から開口を介して供給された被計量物を貯留するための計量槽と、計量槽を支持し、計量槽内の被計量物の重量を表す重量信号を出力するように構成されたロードセルと、計量装置の動作を制御するコントローラと、を備えている。供給ゲートの開閉動作時における供給ゲートの下面の移動軌跡は、少なくとも開口の直下の領域において計量槽の内部に位置するように設定される。コントローラは、貯留槽から計量槽へ供給される被計量物の流量が所定の程度低下する時点である第１の時点を検出し、第１の時点以降に供給ゲートを閉め、その後にロードセルによる計量を行うように、計量装置の動作を制御するように構成される。
【選択図】図５
【解決手段】 計量装置は、被計量物を貯留するための貯留槽であって、下部に開口が形成された貯留槽と、開口を開閉するための供給ゲートと、貯留槽よりも下方に設けられ、貯留槽から開口を介して供給された被計量物を貯留するための計量槽と、計量槽を支持し、計量槽内の被計量物の重量を表す重量信号を出力するように構成されたロードセルと、計量装置の動作を制御するコントローラと、を備えている。供給ゲートの開閉動作時における供給ゲートの下面の移動軌跡は、少なくとも開口の直下の領域において計量槽の内部に位置するように設定される。コントローラは、貯留槽から計量槽へ供給される被計量物の流量が所定の程度低下する時点である第１の時点を検出し、第１の時点以降に供給ゲートを閉め、その後にロードセルによる計量を行うように、計量装置の動作を制御するように構成される。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
計量装置であって、
被計量物を貯留するための貯留槽であって、下部に開口が形成された貯留槽と、
前記開口を開閉するための供給ゲートと、
前記貯留槽よりも下方に設けられ、前記貯留槽から前記開口を介して供給された前記被計量物を貯留するための計量槽と、
前記計量槽を支持し、前記計量槽内の前記被計量物の重量を表す重量信号を出力するように構成されたロードセルと、
前記計量装置の動作を制御するコントローラと
を備え、
前記供給ゲートの開閉動作時における前記供給ゲートの下面の移動軌跡は、少なくとも前記開口の直下の領域において前記計量槽の内部に位置するように設定され、
前記コントローラは、前記貯留槽から前記計量槽へ供給される前記被計量物の流量が所定の程度低下する時点である第１の時点を検出し、前記第１の時点以降に前記供給ゲートを閉め、その後に前記ロードセルによる計量を行うように、前記計量装置の前記動作を制御するように構成された
計量装置。
被計量物を貯留するための貯留槽であって、下部に開口が形成された貯留槽と、
前記開口を開閉するための供給ゲートと、
前記貯留槽よりも下方に設けられ、前記貯留槽から前記開口を介して供給された前記被計量物を貯留するための計量槽と、
前記計量槽を支持し、前記計量槽内の前記被計量物の重量を表す重量信号を出力するように構成されたロードセルと、
前記計量装置の動作を制御するコントローラと
を備え、
前記供給ゲートの開閉動作時における前記供給ゲートの下面の移動軌跡は、少なくとも前記開口の直下の領域において前記計量槽の内部に位置するように設定され、
前記コントローラは、前記貯留槽から前記計量槽へ供給される前記被計量物の流量が所定の程度低下する時点である第１の時点を検出し、前記第１の時点以降に前記供給ゲートを閉め、その後に前記ロードセルによる計量を行うように、前記計量装置の前記動作を制御するように構成された
計量装置。
【請求項2】
計量装置であって、
被計量物を貯留するための貯留槽であって、下部に開口が形成された貯留槽と、
前記開口を開閉するための供給ゲートと、
前記貯留槽よりも下方に設けられ、前記貯留槽から前記開口を介して供給された前記被計量物を貯留するための計量槽と、
前記計量槽を支持し、前記計量槽内の前記被計量物の重量を表す重量信号を出力するように構成されたロードセルと、
前記計量装置の動作を制御するコントローラと
を備え、
前記供給ゲートの開閉動作時における前記供給ゲートの下面の移動軌跡は、少なくとも前記開口の直下の領域において前記計量槽の内部に位置するように設定され、
前記コントローラは、前記被計量物によって前記開口が閉塞し始める時点である第１の時点を検出し、前記第１の時点以降に前記供給ゲートを閉め、その後に前記ロードセルによる計量を行うように、前記計量装置の前記動作を制御するように構成された
計量装置。
被計量物を貯留するための貯留槽であって、下部に開口が形成された貯留槽と、
前記開口を開閉するための供給ゲートと、
前記貯留槽よりも下方に設けられ、前記貯留槽から前記開口を介して供給された前記被計量物を貯留するための計量槽と、
前記計量槽を支持し、前記計量槽内の前記被計量物の重量を表す重量信号を出力するように構成されたロードセルと、
前記計量装置の動作を制御するコントローラと
を備え、
前記供給ゲートの開閉動作時における前記供給ゲートの下面の移動軌跡は、少なくとも前記開口の直下の領域において前記計量槽の内部に位置するように設定され、
前記コントローラは、前記被計量物によって前記開口が閉塞し始める時点である第１の時点を検出し、前記第１の時点以降に前記供給ゲートを閉め、その後に前記ロードセルによる計量を行うように、前記計量装置の前記動作を制御するように構成された
計量装置。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の計量装置であって、
前記コントローラは、前記重量信号に基づいて前記被計量物の流量を算出するように構成されるとともに、少なくとも前記算出された流量に基づく第１の条件を満たした時点を前記第１の時点として検出するように構成された
計量装置。
前記コントローラは、前記重量信号に基づいて前記被計量物の流量を算出するように構成されるとともに、少なくとも前記算出された流量に基づく第１の条件を満たした時点を前記第１の時点として検出するように構成された
計量装置。
【請求項4】
請求項３に記載の計量装置であって、
前記第１の条件は、前記流量が正の値であり、かつ、前記流量の変化率が負の値であり、かつ、前記変化率の絶対値が第１の閾値以上であることを含む
計量装置。
前記第１の条件は、前記流量が正の値であり、かつ、前記流量の変化率が負の値であり、かつ、前記変化率の絶対値が第１の閾値以上であることを含む
計量装置。
【請求項5】
請求項３または請求項４に記載の計量装置であって、
前記第１の条件は、前記重量信号が表す前記被計量物の重量が第２の閾値以上であることを含む
計量装置。
前記第１の条件は、前記重量信号が表す前記被計量物の重量が第２の閾値以上であることを含む
計量装置。
【請求項6】
請求項５に記載の計量装置であって、
前記コントローラは、第２の条件を満たしたときは、前記第１の時点が検出されていなくても、前記供給ゲートを閉め、その後に前記ロードセルによる計量を行うように構成され、
前記第２の条件は、前記重量信号に基づいて決定される現在の重量が前記第２の閾値以上であり、かつ、前記流量がゼロであることを含む
計量装置。
前記コントローラは、第２の条件を満たしたときは、前記第１の時点が検出されていなくても、前記供給ゲートを閉め、その後に前記ロードセルによる計量を行うように構成され、
前記第２の条件は、前記重量信号に基づいて決定される現在の重量が前記第２の閾値以上であり、かつ、前記流量がゼロであることを含む
計量装置。
【請求項7】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の計量装置であって、
前記コントローラは、第１のモードで前記計量装置を制御可能に構成され、
前記第１のモードでは、前記コントローラは、
前記第１の時点における重量を前記重量信号に基づいて決定し、
現在の重量を前記重量信号に基づいて決定し、
前記被計量物によって前記開口が完全に閉塞する時点である第２の時点での重量として予め定められた閉塞時重量と、前記第１の時点における重量と、前記現在の重量と、に基づいて、前記開口の閉塞率を算出し、
前記供給ゲートを閉じるタイミングを前記閉塞率に基づいて決定する
計量装置。
前記コントローラは、第１のモードで前記計量装置を制御可能に構成され、
前記第１のモードでは、前記コントローラは、
前記第１の時点における重量を前記重量信号に基づいて決定し、
現在の重量を前記重量信号に基づいて決定し、
前記被計量物によって前記開口が完全に閉塞する時点である第２の時点での重量として予め定められた閉塞時重量と、前記第１の時点における重量と、前記現在の重量と、に基づいて、前記開口の閉塞率を算出し、
前記供給ゲートを閉じるタイミングを前記閉塞率に基づいて決定する
計量装置。
【請求項8】
請求項７に記載の計量装置であって、
前記コントローラは、第３の条件を満たした時点を前記第２の時点として検出し、前記第２の時点以降に前記供給ゲートを閉め、その後に前記ロードセルによる計量を行う第２のモードで前記計量装置を制御可能に構成され、
前記第３の条件は、前記重量信号に基づいて算出される流量がゼロであり、かつ、前記流量の変化率が負の値であり、かつ、前記変化率の絶対値が第３の閾値以上であることを含み、
前記コントローラは、さらに、
前記第２のモードで検出した前記第２の時点における重量を前記重量信号に基づいて決定して記憶するように構成されるとともに、
前記第１のモードにおいて、前記記憶された重量を前記予め定められた閉塞時重量として使用するように構成された
計量装置。
前記コントローラは、第３の条件を満たした時点を前記第２の時点として検出し、前記第２の時点以降に前記供給ゲートを閉め、その後に前記ロードセルによる計量を行う第２のモードで前記計量装置を制御可能に構成され、
前記第３の条件は、前記重量信号に基づいて算出される流量がゼロであり、かつ、前記流量の変化率が負の値であり、かつ、前記変化率の絶対値が第３の閾値以上であることを含み、
前記コントローラは、さらに、
前記第２のモードで検出した前記第２の時点における重量を前記重量信号に基づいて決定して記憶するように構成されるとともに、
前記第１のモードにおいて、前記記憶された重量を前記予め定められた閉塞時重量として使用するように構成された
計量装置。
【請求項9】
請求項７または請求項８に記載の計量装置であって、
前記コントローラは、前記閉塞率が第４の閾値に達したときに前記供給ゲートを閉じるように構成されるとともに、前記重量信号の波形の振幅に応じて前記第４の閾値を動的に設定するように構成された
計量装置。
前記コントローラは、前記閉塞率が第４の閾値に達したときに前記供給ゲートを閉じるように構成されるとともに、前記重量信号の波形の振幅に応じて前記第４の閾値を動的に設定するように構成された
計量装置。
【請求項10】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の計量装置であって、
前記計量槽に前記被計量物が充填された状態で前記供給ゲートが閉じたときに、前記供給ゲートと、前記計量槽に貯留された前記被計量物と、の間に隙間を形成するための隙間形成手段を備える
計量装置。
前記計量槽に前記被計量物が充填された状態で前記供給ゲートが閉じたときに、前記供給ゲートと、前記計量槽に貯留された前記被計量物と、の間に隙間を形成するための隙間形成手段を備える
計量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は計量装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、貯留槽に貯留された被計量物（例えば、穀類）を、その下方に配置された計量槽に供給し、ロードセルによって計量する計量装置が知られている。この種の計量装置では、貯留槽内の被計量物は、貯留槽の下部に配置された供給ゲートを開けた際に重力によって落下することによって計量槽に供給される。このような計量装置では、被計量物が計量槽内に落下するときの衝撃によって振動が発生する。この振動は、計量精度の低下を招くので、通常、振動が減衰するまで待機した後に計測が行われる。しかしながら、この待機時間（供給ゲートを閉めてから、計測を開始するまでの待機時間であり、以下、計測待機時間とも呼ぶ）が長くなると、計量の１サイクルに要する時間が長くなり、その結果、計量装置の処理能力（例えば、時間当たりの処理量）の低下を招くことになる。
【0003】
このようなことから、計測待機時間を低減できる計量装置が開発されている。例えば、下記の特許文献１が開示する計量装置は、以下の手順で計量処理を行う。まず、貯留槽に所定量（計量槽を満杯に充填可能な量）の被計量物が貯留されていることがレベル計によって検知されると、供給ゲートが開けられる。次いで、計量槽内の被計量物が満杯に充填されて、貯留槽内の被計量物と計量槽内の被計量物とが連続した状態になると、供給ゲートが閉じられる。その後、ロードセルによる計量が行われる。この計量装置では、供給ゲートの閉動作前に、計量槽内の被計量物と連続する貯留槽内の被計量物の重量によって、計量槽内の被計量物（ひいては、計量槽）が押さえつけられる。このため、貯留槽から計量槽に被計量物が供給される際に生じる計量槽の振動を早期に減衰させることができる。したがって、供給ゲートを閉じてから計量を行うまでの計測待機時間を低減できるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－１４１６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１の計量装置は、処理能力の向上に関して改善の余地を残している。具体的には、計測待機時間は低減できるものの、供給ゲートを閉じるタイミング（換言すれば、計量槽内の被計量物が満杯に充填されたと決定するタイミング）をタイマー制御によって決定すると、供給ゲートを開けてから閉じるまでに比較的長時間を要することになる。より詳細には、供給ゲートを開けてから閉じるまでの待機時間（以下、閉待機時間とも呼ぶ）を短く設定すると、貯留槽内の被計量物と計量槽内の被計量物とが連続する前に供給ゲートが閉じられてしまうおそれがある。そのような事象が発生すると、振動が十分に減衰せず、計量精度が悪化してしまう。あるいは、振動が減衰するまでの計測待機時間が長くなり、処理能力が低下してしまう。一方、そのような事象が発生しないようにするために、閉待機時間を、余裕を持った長い時間で設定すると、供給ゲートを閉じるタイミングが、必要以上に遅くなり、処理能力の低下を招くことになる。しかも、貯留槽から計量槽へ供給される被計量物の供給速度（以下、流量と呼ぶ）は、原料条件（例えば、原料の種類、水分、摩擦など）によって変動する。このため、あらゆる原料条件に対して適切な閉待機時間を予め設定することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【0007】
本発明の第１の形態によれば、計量装置が提供される。この計量装置は、被計量物を貯留するための貯留槽であって、下部に開口が形成された貯留槽と、開口を開閉するための供給ゲートと、貯留槽よりも下方に設けられ、貯留槽から開口を介して供給された被計量物を貯留するための計量槽と、計量槽を支持し、計量槽内の被計量物の重量を表す重量信号を出力するように構成されたロードセルと、計量装置の動作を制御するコントローラと、を備えている。供給ゲートの開閉動作時における供給ゲートの下面の移動軌跡は、少なくとも開口の直下の領域において計量槽の内部に位置するように設定される。コントローラは、貯留槽から計量槽へ供給される被計量物の流量が所定の程度低下する時点である第１の時点を検出し、第１の時点以降に供給ゲートを閉め、その後にロードセルによる計量を行うように、計量装置の動作を制御するように構成される。
【0008】
被計量物の流量が所定の程度低下する時点である「第１の時点」とは、実質的には、貯留槽内の被計量物と計量槽内の被計量物とが連続し始める時点、換言すれば、貯留槽の開口が被計量物によって部分的に閉塞し始める時点を意味している。貯留槽の開口が部分的に閉塞すると、貯留槽から計量槽内への落下可能断面積が減少し、被計量物の流量が大きく低下するからである。第１の時点の検出は、流量を監視する直接的な手法によって行われてもよい。ただし、第１の時点の検出は、貯留槽の開口付近における被計量物の堆積状況をレベル計やカメラを使用して監視することによって行われてもよい。つまり、貯留槽内の被計量物と計量槽内の被計量物とが連続し始めたことがレベル計やカメラを使用して検出された時点が、第１の時点として検出されてもよい。
【0009】
この計量装置によれば、第１の時点、すなわち、貯留槽内の被計量物と計量槽内の被計量物とが連続し始める時点を検出し、その後に供給ゲートが閉められるので、貯留槽内の被計量物と計量槽内の被計量物とが連続する前に供給ゲートが閉じられる事象の発生を抑制できる。このため、計量精度の低下を抑制できる。あるいは、計測待機時間が長くなることに起因する処理能力の低下を抑制できる。さらに、第１の時点を実際に検出するので、必要以上に長い閉待機時間を設定する必要が無い。このため、無駄な待機時間を省くことができ、処理能力を向上できる。また、第１の時点を実際に検出するので、原料条件の変化が生じても、適切なタイミングで供給ゲートを閉じることができる。
【0010】
本発明の第２の形態によれば、計量装置が提供される。この計量装置は、被計量物を貯留するための貯留槽であって、下部に開口が形成された貯留槽と、開口を開閉するための供給ゲートと、貯留槽よりも下方に設けられ、貯留槽から開口を介して供給された被計量物を貯留するための計量槽と、計量槽を支持し、計量槽内の被計量物の重量を表す重量信号を出力するように構成されたロードセルと、計量装置の動作を制御するコントローラと、を備えている。供給ゲートの開閉動作時における供給ゲートの下面の移動軌跡は、少なくとも開口の直下の領域において計量槽の内部に位置するように設定される。コントローラは、被計量物によって開口が閉塞し始める時点である第１の時点を検出し、第１の時点以降に供給ゲートを閉め、その後にロードセルによる計量を行うように、計量装置の動作を制御するように構成される。この計量装置によれば、第１の形態と同様の効果が得られる。
【0011】
本発明の第３の形態によれば、第１または第２の形態において、コントローラは、重量信号に基づいて被計量物の流量を算出するように構成されるとともに、少なくとも算出された流量に基づく第１の条件を満たした時点を第１の時点として検出するように構成される。この形態によれば、計量装置がもともと備えているロードセルからの出力信号を利用して第１の時点を検出できるので、第１の時点を検出するための追加的な装置（例えば、レベル計やカメラ）を必要としない。したがって、計量装置の構造を簡素化できるとともに低コスト化できる。「算出された流量に基づく」第１の条件とは、算出された流量そのものに関する条件であってもよいし、算出された流量から算出される他のパラメータに関する条件であってもよいし、それらの両方であってもよい。
【0012】
本発明の第４の形態によれば、第３の形態において、第１の条件は、流量が正の値であり、かつ、流量の変化率が負の値であり、かつ、変化率の絶対値が第１の閾値以上であることを含む。この形態によれば、第１の時点を容易かつ正確に検出できる。
【0013】
本発明の第５の形態によれば、第３または第４の形態において、第１の条件は、重量信号が表す被計量物の重量が第２の閾値以上であることを含む。貯留槽に十分な量（計量槽を満杯に充填可能な量）の被計量物が貯留されていないときに供給ゲートが開けられると、貯留槽の開口が部分的に閉塞し始める前に、流量が、急激に低下し、開口が部分的に閉塞していない状態でゼロになる事象（以下、不足事象と呼ぶ）が発生し得る。このような事象が発生すると、貯留槽の開口が部分的に閉塞していないにもかかわらず、第１の時点が検出されるおそれがある。そのような意図しない第１の時点の検出（以下、誤検出とも呼ぶ）は、貯留槽にレベル計を設け、貯留槽に所定量以上の被計量物が貯留されていることを、供給ゲートが開けられる条件の一つとすれば、抑制できる。あるいは、計量槽にレベル計を設け、計量槽内の貯留レベルが閾値以上であることを第１の条件の一つとすれば、誤検出は抑制できる。一方、本形態によれば、例えば、貯留槽の開口が部分的に閉塞し始める時点の重量を予め実験的に予測し、当該重量を第２の閾値として設定しておけば、貯留槽または計量槽にレベル計を設けなくても、誤検出を抑制できる。したがって、装置構成を簡素化できるとともに、低コスト化できる。
【0014】
本発明の第６の形態によれば、第５の形態において、コントローラは、第２の条件を満たしたときは、第１の時点が検出されていなくても、供給ゲートを閉め、その後にロードセルによる計量を行うように構成される。第２の条件は、重量信号に基づいて決定される現在の重量が第２の閾値以上であり、かつ、流量がゼロであることを含む。不足事象が発生すると、重量信号が表す被計量物の重量が第２の閾値以上であるとの第１の条件を満たさないことに起因して第１の時点を検出できない場合があり得る。そのような場合には、被計量物の断続的な供給、または、連続的な少量供給によって第２の閾値以上まで被計量物が貯留されたとしても、コントローラは、供給ゲートを閉じるタイミングを決定できない。あるいは、この種の計量装置には、通常、タイマー制御による最大待機時間が設定されているので、最大待機時間まで待ってから供給ゲートが閉じられることになる。一方、本態様によれば、被計量物の重量が第２の閾値以上になり、かつ、被計量物の供給が途絶えるか、または、貯留槽の開口が完全に閉塞した時点で、最大待機時間まで待つことなく、供給ゲートを閉じることができる。このとき、被計量物の重量は第２の閾値以上であるから、開口は少なくとも部分的に閉塞しており、第１の態様と同様の振動減衰効果が得られる。さらに、ロードセルは、時間が経過するに従って計測値が増大していく特性を有しているが、本形態によれば、最大待機時間まで待つ場合と比べて、早期に計測処理（被計量物の重量を決定する処理）を行って、正確な計測値を得ることができる。
【0015】
本発明の第７の形態によれば、第１ないし第６のいずれかの形態において、コントローラは、第１のモードで計量装置を制御可能に構成される。第１のモードでは、コントローラは、第１の時点における重量を重量信号に基づいて決定し、現在の重量を重量信号に基づいて決定し、被計量物によって開口が完全に閉塞する時点である第２の時点での重量として予め定められた閉塞時重量と、第１の時点における重量と、現在の重量と、に基づいて、開口の閉塞率を算出し、供給ゲートを閉じるタイミングを閉塞率に基づいて決定する。この形態によれば、処理能力を向上できる最適なタイミングで供給ゲートを閉じることができる。具体的には、第２の時点、すなわち、開口が完全に閉塞した時点で供給ゲートを閉めた場合、振動が大幅に減衰するので、計測待機時間を大幅に短縮できる。しかしながら、第１の時点以降は、流量が低下するので、充填効率（単位供給時間当たりの充填量）が悪くなる。このため、第２の時点で供給ゲートを閉じることは、処理能力向上の観点において最適であるとは限らない。一方、第１の時点、すなわち、開口が部分的に閉塞し始める時点で供給ゲートを閉めた場合、充填効率は良いが、振動の減衰が不十分となって計測待機時間を大幅に短縮できないおそれがある。つまり、供給ゲートを閉じるタイミングに関して、計測待機時間の短縮と充填効率とを両立できる最適点は、第１の時点と第２の時点との間に存在する場合が多い。本形態によれば、そのような最適点で、供給ゲートを閉じることができるのである。
【0016】
本発明の第８の形態によれば、第７の形態において、コントローラは、第３の条件を満たした時点を第２の時点として検出し、第２の時点以降に供給ゲートを閉め、その後にロードセルによる計量を行う第２のモードで計量装置を制御可能に構成される。第３の条件は、重量信号に基づいて算出される流量がゼロであり、かつ、流量の変化率が負の値であり、かつ、変化率の絶対値が第３の閾値以上であることを含む。コントローラは、さらに、第２のモードで検出した第２の時点における重量を重量信号に基づいて決定して記憶するように構成されるとともに、第１のモードにおいて、記憶された重量を予め定められた閉塞時重量として使用するように構成される。この形態によれば、これから計量処理しようとしている被計量物に基づいて閉塞時重量が実測されるので、当該被計量物の原料条件に応じた適切な閉塞時重量を設定できる。その結果、第７の形態による制御をより正確に行うことができる。
【0017】
本発明の第９の形態によれば、第７または第８の形態において、コントローラは、閉塞率が第４の閾値に達したときに供給ゲートを閉じるように構成されるとともに、重量信号の波形の振幅に応じて第４の閾値を動的に設定するように構成される。重量信号に重畳する振動の振幅は原料条件によって異なるので、正確な計量を行うための（あるいは、計測待機時間を最小限に留めるための）、貯留槽の開口が部分的に閉塞した状態によって振動を減衰させるべき適切な期間は、原料条件によって異なる。本形態によれば、原料条件が変動しても、上記の振動を減衰させるべき期間を過不足無く設定できる。したがって、処理能力をいっそう向上できる。
【0018】
本発明の第１０の形態によれば、第１ないし第９のいずれかの形態において、計量装置は、計量槽に被計量物が充填された状態で供給ゲートが閉じたときに、供給ゲートと、計量槽に貯留された被計量物と、の間に隙間を形成するための隙間形成手段を備えている。この形態によれば、ロードセルによる計量時に、供給ゲートと計量槽内の被計量物とが接触することがないので、計量精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の第１実施形態による計量装置の概略構成を示す模式図である。
【図2】貯留槽から計量槽への被計量物の供給が開始された直後の計量装置の状態を示す模式図である。
【図3】貯留槽から計量槽へ被計量物が供給され、貯留槽の開口が部分的に閉塞し始めた時点の計量装置の状態を示す模式図である。
【図4】貯留槽から計量槽へ被計量物が供給され、貯留槽の開口が完全に閉塞した時点の計量装置の状態を示す模式図である。
【図5】供給ゲートが閉じられた時点の計量装置の状態を示す模式図である。
【図6】供給ゲートを開けた後の重量、流量および流量変化率の推移を示すグラフである。
【図7】第１のモードでの計量処理の流れを示すフローチャートである。
【図8】閉塞開始点検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】第２実施形態による第１のモードでの計量処理の流れを示すフローチャートである。
【図10】第２実施形態による閉塞開始点検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図11】第３実施形態による第２のモードでの計量処理の流れを示すフローチャートである。
【図12】閉塞完了点検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図13】第４実施形態による第２のモードでの計量処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
図１は、本発明の第１実施形態による計量装置２０の概略構成を示す模式図である。計量装置２０は、本実施形態では、穀類の重量を測定する装置である。ただし、計量装置２０は、任意の粒状または粉体状の物質を計量するために使用することができる。図示するように、計量装置２０は、貯留槽３０と供給ゲート４０と計量槽５０とロードセル５２と排出ゲート６０とレベル計７０とコントローラ８０とを備えている。
【0021】
貯留槽３０は、その上部において供給ライン（図示せず）に接続されている。被計量物９０（以下、穀物９０とも呼ぶ）は、この供給ラインから連続的または間欠的に貯留槽３０に供給され、貯留槽３０内で一時的に貯留される。貯留槽３０の容量は、後述する計量槽５０の容量よりも十分に大きく（例えば、１．５倍以上に）設定されている。貯留槽３０の下部には、開口３１が形成されている。貯留槽３０は、開口３１の付近において、開口３１に向けて横断面が徐々に小さくなるように形成されている。開口３１の付近には、開口３１を開閉するために供給ゲート４０が設けられている。供給ゲート４０は、本実施形態では、支点を中心に枢動するように構成されている。供給ゲート４０は、任意のアクチュエータ（例えば、エアシリンダ）によって作動される。また、供給ゲート４０は、その枢動方向に沿った縦断面で見て、円弧形状の下面を有している。供給ゲート４０の下面には、当該下面から下方に突出するように突出部４１が設けられている。より具体的には、突出部４１は、供給ゲート４０の下面の、供給ゲート４０の閉動作時における進行方向前方端側（本実施形態では、進行方向前方端部）に設けられている。本実施形態では、供給ゲート４０は、その枢動方向に沿った縦断面で見て、突出部４１が設けられた箇所を除き、一定の半径を有している。
【0022】
計量槽５０は、上方が開放されており、貯留槽３０よりも下方に設けられている。鉛直方向に見て、貯留槽３０は、計量槽５０の略中央に配置されている。計量槽５０は、貯留槽３０から開口３１を介して供給される被計量物９０を一時的に貯留する。開口３１は、計量槽５０の内部に配置されている。この計量槽５０は、ロードセル５２によって支持されている。ロードセル５２は、貯留槽３０内の穀物９０の重量を表す重量信号をコントローラ８０へ出力する。
【0023】
計量槽５０の下部には、排出口５１が形成されている。また、排出口５１の付近には、排出口５１を開閉するための排出ゲート６０が設けられている。計量槽５０に貯留された穀物９０は、計量された後、後段の設備（例えば、貯留槽、コンベアなど）に排出される。
【0024】
レベル計７０は、貯留槽３０の上部に配置されている。レベル計７０は、貯留槽３０に所定量以上の穀物９０が貯留されているか否かを検出する。コントローラ８０は、ＣＰＵおよびメモリを備えており、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによって計量装置２０の動作全体を制御する。
【0025】
計量装置２０において、供給ゲート４０の開閉動作時における供給ゲート４０の下面の移動軌跡は、少なくとも開口３１の直下の領域において計量槽５０の内部に位置するように設定されている。図１では、供給ゲート４０の下面の軌跡として、供給ゲート４０に形成された突出部４１の下面の移動軌跡３５を示している。
【0026】
計量装置２０を用いて計量を行う場合、まず、供給ゲート４０が閉位置にある状態で、貯留槽３０に穀物９０が貯留される。次いで、供給ゲート４０が開けられると、貯留槽３０内の穀物９０が重力によって計量槽５０内に落下する。そして、供給ゲート４０が閉じられた後、計測処理（計量槽５０内の穀物９０の重量を決定する処理）が行われる。計測処理が終了すると、排出ゲート６０が開けられ、計量槽５０内の穀物９０が排出され、その後、排出ゲート６０が閉じられる。計量装置２０は、このようなサイクルを繰り返して、順次、計量を行う。このような計量装置２０において、供給ゲート４０を開けたとき、穀物９０は、計量槽５０の底面に衝突するので、その衝突力によって計量槽５０は振動する。この振動は、ロードセル５２から出力される重量信号に重畳するので、正確な計測処理を行うためには、この振動の減衰を待ってから計測処理を行う必要がある。計量装置２０は、この振動を効率的に減衰させる機能を有している。以下、そのような構成について説明する。
【0027】
図２は、供給ゲート４０が開かれ、貯留槽３０から計量槽５０への穀物９０の供給が開始された直後の計量装置２０の状態を示している。図２では、貯留槽３０から計量槽５０へ落下中の穀物９０は図示を省略しており、貯留槽３０に貯留中の穀物９０と、計量槽５０に堆積済みの穀物９０と、だけを示している。貯留槽３０の開口３１は、鉛直方向に見て、計量槽５０の中央に配置されているので、図２に示すとおり、計量槽５０内では、穀物９０は、開口３１の直下の領域において最も高く堆積し、開口３１の直下から離れるほど、堆積高さは低くなる。
【0028】
そして、穀物９０の供給が進むと、計量槽５０における穀物９０の堆積高さが増していき、貯留槽３０内の穀物９０と、計量槽５０内に堆積した穀物９０と、が連続し始める。具体的には、図３（落下中の穀物９０は図示省略）に示すように、計量槽５０内の穀物９０は、最も堆積高さが高い中央領域でのみ、貯留槽３０内の穀物９０と連続した状態になる。換言すれば、開口３１は部分的に閉塞した状態になる。このように、開口３１が部分的に閉塞を開始する時点を閉塞開始点とも呼ぶ。閉塞開始点に達すると、貯留槽３０から計量槽５０内への穀物９０の落下可能断面積が減少する（より具体的には、開口３１の断面積のうちの、閉塞した領域分の断面積が減少する）ので、それ以降は、開口３１のうちの、閉塞していない領域のみから、穀物９０が貯留槽３０から計量槽５０へ供給されることになる。以下では、貯留槽３０内の穀物９０と、計量槽５０内に堆積した穀物９０と、が連続した状態を連続状態とも呼ぶ。
【0029】
図３に示すように貯留槽３０内の穀物９０と、計量槽５０内に堆積した穀物９０と、が連続すると、貯留槽３０内の穀物９０の重量によって、計量槽５０内に堆積した穀物９０、ひいては、計量槽５０が押さえつけられる。このため、ロードセル５２から出力される重量信号に重畳する振動成分を効率的に減衰させることができる。
【0030】
そして、貯留槽３０から計量槽５０への穀物９０の供給が更に進むと、図４に示すように、開口３１の断面積の全てが閉塞し（つまり、完全に閉塞し）、貯留槽３０から計量槽５０への穀物９０の供給が止まる。このように、開口３１が完全に閉塞する時点を閉塞完了点とも呼ぶ。閉塞完了点に達すると、計量槽５０内に堆積した穀物９０へ下向きの力を作用させる貯留槽３０内の穀物９０の量が増加し、振動減衰効果がさらに高まる。
【0031】
図３または図４に示す状態において、供給ゲート４０が矢印Ａ１（図５参照）の方向に枢動して、供給ゲート４０が閉められると、図５に示すように、被計量物９０の表面（上端部分）は、突出部４１によって、供給ゲート４０の進行方向前方に向けて掻き出される。その結果、供給ゲート４０と、計量槽５０に貯留された被計量物９０と、の間には、隙間９１が形成される。つまり、突出部４１は隙間形成手段として機能する。突出部４１によれば、計測処理時に、供給ゲート４０と計量槽５０内の被計量物９０とが接触することがないので、計量精度を向上できる。
【0032】
ところで、閉塞完了点に達してから、供給ゲート４０を閉めた場合、上述の通り振動が大幅に減衰するので、計測待機時間を大幅に短縮できる。しかしながら、閉塞開始点以降は、貯留槽３０から計量槽５０への穀物９０の流量が低下するので、充填効率（単位供給時間当たりの充填量）が悪くなる。このため、閉塞完了点以降に供給ゲート４０を閉じることは、処理能力向上の観点において最適であるとは限らない。一方、閉塞開始点で供給ゲート４０を閉めた場合、流量が低下することはないので、充填効率は良い。一方で、上述の通り振動減衰効果は得られるものの、振動の減衰が不十分となるおそれがある。振動の減衰が不十分である場合には、計測待機時間を大幅に短縮できない。つまり、供給ゲート４０を閉じるタイミングに関して、計測待機時間の短縮と充填効率とを両立できる（換言すれば、トータルとして処理能力が最も向上する）最適点は、閉塞開始点と閉塞完了点との間に存在することが多い。本実施形態では、計量装置２０は、そのような最適点で供給ゲート４０を閉じることができる構成を備えている。以下、そのような構成について説明する。
【0033】
本実施形態では、コントローラ８０は、第１のモードで計量装置２０の動作を制御して、穀物９０の計量処理を行う。図７は、第１のモードでの計量処理の流れを示すフローチャートである。計量処理は、供給ゲート４０が閉じられた状態で開始される。計量処理が開始されると、コントローラ８０は、まず、貯留槽３０内に所定量以上の穀物９０が貯留されているか否かを判断する（ステップＳ１１０）。この判断は、レベル計７０による検出結果を用いて行われる。所定量は、貯留槽３０の開口３１を完全に閉塞できる状態（図４参照）を実現可能となるように予め設定される。
【0034】
判断の結果、穀物９０が所定量以上貯留されていない場合には、コントローラ８０は、穀物９０が所定量以上貯留されるまで待機する（ステップＳ１１０：ＮＯ）。一方、穀物９０が所定量以上貯留されている場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、コントローラ８０は、供給ゲート４０を開けて、貯留槽３０から計量槽５０への穀物９０の供給を開始する（ステップＳ１２０）。
【0035】
次いで、コントローラ８０は、閉塞開始点検出処理を実行する（ステップＳ１３０）。図８は、閉塞開始点検出処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態の閉塞開始点検出処理では、ロードセル５２から出力される重量信号に基づいて、閉塞開始点が検出される。具体的には、閉塞開始点は、穀物９０の流量（質量流量であり、単位はｋｇ／ｓ）と流量の変化率（以下、流量変化率と呼ぶ。単位はｋｇ／ｓ２）とに基づいて検出される。まず、図６を参照して、穀物９０の供給に伴う重量、流量および流量変化率の推移について説明する。図６において、左側の縦軸は、重量信号に基づく重量Ｗを表し、右側の縦軸は、流量Ｆ（重量を時間で一階微分した値）および流量変化率Ａ（重量を時間で二階微分した値）を示している。実際には、重量信号には、振動成分が重畳する。振動成分には、上述した穀物９０の計量槽５０への衝突による振動のほか、伝導ノイズ、放射ノイズといった電子機器の高周波ノイズが含まれる。ただし、図６では、単純化のために、そのような振動成分の図示を省略している（下記の時点Ｔ１から時点Ｔ２の期間は除く）。
【0036】
時点Ｔ１で穀物９０の供給が開始されると、重量Ｗは、急激に上昇した後、急激に低下する。これは、穀物９０が計量槽５０に衝突する力によって、実際よりも大きな重量が検出され、やがて振動が減衰して、重量信号の強度が実際の重量に近づくことに起因している。時点Ｔ１から、重量が安定する（つまり、重量信号が実際の重量を表す）時点Ｔ２までの期間は、例えば、数十ｍｓ程度である。時点Ｔ２以降は、重量Ｗは、ほぼ直線的に増加する。このため、流量Ｆは、ほぼ一定の値で推移する（流量変化率Ａはゼロ付近の値である）。そして、時点Ｔ３で、流量Ｆが瞬間的に低下する。この時点では、流量Ｆはゼロよりも大きい値をとる。流量変化率Ａは、流量Ｆの瞬間的な低下に伴い、瞬間的に絶対値が大きな負の値をとり、また、ゼロ付近の値に戻る。この時点Ｔ３での変化は、貯留槽３０の開口３１が部分的に閉塞したことに起因している。このため、流量Ｆおよび流量変化率Ａを監視することによって、時点Ｔ３を閉塞開始点Ｐ１として特定できる。
【0037】
時点Ｔ３以降は、重量Ｗは、時点Ｔ２から時点Ｔ３までよりも緩やかな傾きで、ほぼ直線的に増加する。つまり、流量Ｆは、時点Ｔ３で低下した後、ほぼ一定の値で推移する（流量変化率Ａはゼロ付近の値である）。そして、時点Ｔ４では、重量Ｗの増加が止まる。つまり、流量Ｆはゼロになり、その後、ゼロのまま推移する。流量変化率Ａは、重量Ｗの増加が止まることで、瞬間的に絶対値が大きな負の値をとり、その後、ゼロになる。この時点Ｔ４での変化は、貯留槽３０の開口３１が完全に閉塞したことに起因している。このため、流量Ｆおよび流量変化率Ａを監視することによって、時点Ｔ４を閉塞完了点Ｐ２として特定できる。
【0038】
閉塞開始点検出処理では、このような原理を利用して閉塞開始点Ｐ１が検出される。そのために、コントローラ８０は、上記のような挙動を示す重量Ｗ、流量Ｆおよび流量変化率Ａを監視する。具体的には、コントローラ８０は、ロードセル５２から出力される重量信号を所定のサンプリング周期でサンプリングする。サンプリング周期は、求められる計量精度に応じて適宜、設定され得る。本実施形態では、サンプリング周期は１ｍｓである。本実施形態では、コントローラ８０は、サンプリング周期ごとに得られるサンプリング値をローパスフィルタ処理した値（以下、処理値とも呼ぶ）を重量Ｗとして取得する。ただし、ノイズが大きい場合には、処理値に対して公知の任意のノイズ除去手法（例えば、デジタルフィルタ、移動平均法、最小二乗法）をさらに適用することによって、重量Ｗが取得されてもよい。また、コントローラ８０は、直近の所定期間（高周波成分を除去可能な期間として予め定められる。例えば、２０～５０ｍｓ）の重量Ｗ（つまり、複数の処理値）に対して最小二乗法を適用して回帰直線を取得し、その傾きを流量Ｆとしてサンプリング周期ごとに取得する。また、コントローラ８０は、複数の流量Ｆに対して最小二乗法を適用して回帰直線を取得し、その傾きを流量変化率Ａとしてサンプリング周期ごとに取得する。流量変化率Ａを算出するための基礎となる流量Ｆの数は２以上の任意の数とすることができ、例えば、重量Ｗの算出のための上記の直近の所定期間と同程度の期間で取得される全ての流量Ｆに対して最小二乗法が適用されてもよい。
【0039】
ここで説明を図８に戻す。図示するように、この処理では、コントローラ８０は、まず、所定条件（流量Ｆがゼロよりも大きく、かつ、流量変化率Ａが負の値であり、かつ、流量変化率Ａの絶対値が第１の閾値ＴＨ１以上であること）を満たすか否かを判断する（ステップＳ１３１）。この判断は、流量Ｆおよび流量変化率Ａが算出されるたび（すなわち、サンプリング周期ごと）に行われる。ステップＳ１３１での条件は、図６に示す上述した各パラメータの挙動から明らかなように、閉塞開始点Ｐ１で満たされる条件である。この条件は、図６に示した各パラメータの挙動を的確に反映しているので、閉塞開始点Ｐ１を容易かつ正確に検出できる。第１の閾値ＴＨ１は、ノイズによる流量Ｆや流量変化率Ａの変動によって閉塞開始点Ｐ１が誤検出されないようにするために、実験等によって予め設定され得る。第１の閾値ＴＨ１を適切に設定することによって、流量Ｆが、所定の程度以上に低下したこと（貯留槽３０の開口３１の閉塞開始によって生じ得る程度の、ノイズによる変動よりも大きな低下）を精度良く検出できる。
【0040】
なお、閉塞開始点検出処理（ステップＳ１３０）は、供給ゲート４０が開けられた後、所定期間の経過後に実行される。この所定期間は、図６に示した時点Ｔ１から時点Ｔ２までの期間よりも長くなるように、実験等によって予め設定される。こうすれば、時点Ｔ１から時点Ｔ２の初期振動によってステップＳ１３１の条件が満たされて、閉塞開始点Ｐ１が誤検出されることがない。
【0041】
判断の結果、条件を満たさなければ、貯留槽３０の開口３１は全く閉塞していないということであり、コントローラ８０は、条件を満たすまで待機する（ステップＳ１３１：ＮＯ）。一方、条件を満たせば（ステップＳ１３１：ＹＥＳ）、閉塞開始点Ｐ１が検出されたということであり、コントローラ８０は、閉塞開始点Ｐ１が検出された時点（図６では、時点Ｔ３）における重量Ｗを決定する（ステップＳ１３２）。こうして、閉塞開始点検出処理は終了となる。
【0042】
ここで、説明を図７に戻す。閉塞開始点Ｐ１を検出すると、次いで、コントローラ８０は、閉塞率の算出を開始する（ステップＳ１４０）。閉塞率とは、貯留槽３０の開口３１がどの程度閉塞しているかを示す指標値であり、本実施形態では、現在の重量Ｗ（重量Ｗ_currentとも呼ぶ）と、閉塞開始点Ｐ１における重量Ｗ（重量Ｗ_p1とも呼ぶ）と、閉塞完了点Ｐ２における重量Ｗ（重量Ｗ_p2とも呼ぶ）と、を用いて、以下の式（１）によって算出される。
閉塞率（％）＝（Ｗ_current－Ｗ_p1）／（Ｗ_p2－Ｗ_p1）×１００ ・・・（１）
閉塞率（％）＝（Ｗ_current－Ｗ_p1）／（Ｗ_p2－Ｗ_p1）×１００ ・・・（１）
【0043】
閉塞率の算出において、重量Ｗ_p1には、上記ステップＳ１３２で決定された値が使用される。重量Ｗ_p2には、本実施形態では、実験等によって予め定められた値が使用される。重量Ｗ_currentは、サンプリング周期ごとに得られるので、閉塞率もサンプリング周期ごとに算出される。
【0044】
次いで、コントローラ８０は、最新の閉塞率が閾値ＴＨ４以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５０）。判断の結果、閉塞率が第４の閾値ＴＨ４未満であれば、コントローラ８０は、閉塞率が閾値ＴＨ４以上になるまで待機する（ステップＳ１５０：ＮＯ）。一方、閉塞率が第４の閾値ＴＨ４以上であれば（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、コントローラ８０は、供給ゲート４０を閉じる（ステップＳ１６０）。第４の閾値ＴＨ４（％）は、０よりも大きく、１００よりも小さい任意の値に設定され得る。本実施形態では、第４の閾値ＴＨ４は、上記の最適点で供給ゲート４０が完全に閉じるように、供給ゲート４０の閉動作速度を考慮して、実験等によって予め定められる。コントローラ８０は、ユーザインタフェースを介してユーザから原料条件の入力を受け付けて、当該原料条件に応じて第４の閾値ＴＨ４を決定するように構成されてもよい。穀物９０が計量槽５０へ衝突することに起因する振動の大きさ（振幅）は、原料条件によって異なるので、上記の最適点も、原料条件によって異なる。このため、原料条件に応じて第４の閾値ＴＨ４を変更できる構成とすれば、処理能力をいっそう向上できる。
【0045】
このようにして供給ゲート４０が閉じられると、コントローラ８０は、計測処理を実行する（ステップＳ１７０）。この計測処理は、所定の計測待機時間の経過後に、計量槽５０内の穀物９０の重量を決定する処理である。重量の決定は、重量信号に基づいて、公知の任意の手法によって行われ得る。その際、ノイズ除去手法として、デジタルフィルタ、移動平均法、最小二乗法などが使用されてもよい。図示は省略するが、計測処理が完了すると、コントローラ８０は、排出ゲート６０を開けて、穀物９０を排出した後、排出ゲート６０を閉める。これによって、計量処理は終了となる。
【0046】
上述した計量装置２０によれば、重量信号に基づいて閉塞開始点Ｐ１を実際に検出し、その後に供給ゲート４０が閉められる。つまり、貯留槽３０内の穀物９０と、計量槽５０内の穀物９０と、が実際に連続し始めたことを検出した後に、供給ゲート４０が閉められる。このため、連続状態が発生する前に供給ゲート４０が閉じられて、振動が十分に減衰しないとった事象の発生を抑制できる。その結果、計量精度の低下、または、計測待機時間の長時間化を抑制できる。また、連続状態が確実に発生するように安全を見込んで必要以上に長い閉待機時間を設定する必要が無い。したがって、計量装置２０の処理能力を向上できる。また、閉塞開始点Ｐ１を実際に検出するので、原料条件の変化が生じても、適切なタイミングで供給ゲート４０を閉じることができる。
【0047】
さらに、計量装置２０によれば、重量信号に基づいて流量Ｆが算出され、流量Ｆに基づく条件（上述のステップＳ１３１の条件）を満たした時点を、閉塞開始点Ｐ１として検出する。つまり、計量装置２０がもともと備えているロードセル５２からの出力信号を利用して閉塞開始点Ｐ１を検出する。このため、閉塞開始点Ｐ１を検出するための追加的な装置（例えば、レベル計やカメラ）を必要としない。したがって、計量装置２０の構造を簡素化できるとともに低コスト化できる。
【0048】
さらに、計量装置２０によれば、閉塞率に基づいて、供給ゲート４０を閉めるタイミングが決定される。このため、閉塞開始点Ｐ１と閉塞完了点Ｐ２との間（つまり、計測待機時間の短縮と充填効率とを両立できる最適点）で供給ゲート４０を閉じることができる。
【0049】
以下、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態による計量装置２０は、構造的には、レベル計７０を備えていない点のみが第１実施形態と異なっている。また、その点に起因して、第１のモードによる計量処理の内容が第１実施形態と異なっている。以下、第２実施形態について、図９および図１０を参照して、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。図９および図１０において、第１実施形態（図７および図８）と同一内容の処理については、第１実施形態と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【0050】
図９は、第２実施形態による第１のモードでの計量処理の流れを示すフローチャートである。第２実施形態では、計量処理は、初回の計量処理（つまり、繰り返し実行される計量サイクルのうちの初回のサイクル）以降は、計量槽５０内の穀物９０が排出された後、排出ゲート６０が閉じられることを契機として開始される。計量処理が開始されると、コントローラ８０は、まず、供給ゲート４０を開けて、貯留槽３０から計量槽５０への穀物９０の供給を開始する（ステップＳ１２０）。第２実施形態では、貯留槽３０にレベル計７０は設けられていないので、供給ゲート４０は、貯留槽３０の貯留レベルに関係なく、開けられる。
【0051】
次いで、コントローラ８０は、閉塞開始点検出処理を実行する（ステップＳ２３０）。図１０は、第２実施形態による閉塞開始点検出処理の流れを示すフローチャートである。この処理では、コントローラ８０は、まず、所定条件（流量Ｆがゼロよりも大きく、かつ、流量変化率Ａが負の値であり、かつ、流量変化率Ａの絶対値が第１の閾値ＴＨ１以上であり、かつ、重量が第２の閾値ＴＨ２以上であること）を満たすか否かを判断する（ステップＳ２３１）。ステップＳ２３１では、第１実施形態のステップＳ１３１（図８参照）と比べて、重量が第２の閾値ＴＨ２以上であるとの条件（以下、重量条件とも呼ぶ）が追加されている。第２の閾値ＴＨ２は、貯留槽３０の開口３１が部分的に閉塞し始める時点の想定重量として、実験等によって予め定められる。ステップＳ２３１での条件は、閉塞開始点Ｐ１（図６参照）が満たす条件である。
【0052】
本実施形態では、レベル計７０が設けられていないので、供給ゲート４０を開けたときに連続状態が必ず生じるとは限らない。このため、連続状態が生じているか否かを確実に判断するために、ステップＳ２３１での条件に重量条件が付加されている。貯留槽３０に十分な量の穀物９０が貯留されていないときに供給ゲート４０が開けられると、貯留槽３０の開口３１が部分的に閉塞し始める前に、流量が急激に低下してゼロになる不足事象が発生し得る。ステップＳ１３１の所定条件では、このときの流量の急激な低下によって、閉塞開始点Ｐ１が誤検出される恐れがある。しかしながら、ステップＳ２３１では、重量条件が付加されているので、そのような誤検出を抑制できる。
【0053】
判断の結果、ステップＳ２３１の条件を満たしていれば（ステップＳ２３１：ＹＥＳ）、閉塞開始点Ｐ１が検出されたということであり、コントローラ８０は、閉塞開始点Ｐ１が検出された時点における重量Ｗを決定し（ステップＳ１３２）、閉塞開始点検出処理を終了して、処理をステップＳ１４０（図９参照）に進める。その後の処理は、第１実施形態と同じである。
【0054】
一方、ステップＳ２３１の条件を満たしていなければ（ステップＳ２３１：ＮＯ）、コントローラ８０は、所定条件（重量が第２の閾値ＴＨ２以上であり、かつ、流量がゼロであること）を満たすか否かを判断する（ステップＳ２３３）。判断の結果、所定条件を満たさなければ（ステップＳ２３３：ＮＯ）、コントローラ８０は、処理をステップＳ２３１に戻す。一方、所定条件を満たしていれば（ステップＳ２３３：ＹＥＳ）、コントローラ８０は、処理をステップＳ１６０（図９参照）に進めて、供給ゲート４０を閉じる。
【0055】
例えば、計量装置２０の前工程に、間欠運転を行う装置やレベル計による運転のオン／オフ制御がなされる装置（例えば、選別装置）が設置されている場合には、不足事象が発生しても、その後、貯留槽３０への穀物９０の供給が再開され、連続状態が実現される可能性がある。しかしながら、そのようにして連続状態が実現される場合には、閉塞開始点Ｐ１が検出されず、コントローラ８０が供給ゲート４０を閉じるタイミングの判断をできない事象が発生し得る。そのような場合には、タイマー制御によるタイムアウト（最大待機時間の経過）後に、供給ゲート４０が閉じられることになる。一方、ステップＳ２３３によれば、タイマー制御によるタイムアウトを待つことなく、連続状態で（つまり、閉塞開始点Ｐ１以降に）供給ゲート４０を閉じることができる。ロードセルは、時間が経過するに従って計測値が増大していく特性を有しているが、ステップＳ２３３によれば、タイムアウト後に供給ゲート４０を閉じる構成と比べて、早期に計測処理（図９のＳ１７０）を行って、正確な計測値を得ることができる。
【0056】
上述した第２実施形態によれば、貯留槽３０にレベル計７０を設けなくても、閉塞開始点Ｐ１の誤検出を抑制して、閉塞開始点Ｐ１を正確に検出できる。また、連続状態の検出用にレベル計やカメラを計量槽５０に設ける必要も無い。したがって、装置構成を簡素化できるとともに、低コスト化できる。
【0057】
以下、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態による計量装置２０は、構造的には、第１実施形態と同一である。ただし、コントローラ８０が第２のモードでの計量処理を実施可能である点が第１実施形態と異なっている。以下、第３実施形態について、図１１および図１２を参照して、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。図１１において、第１実施形態（図７）と同一内容の処理については、第１実施形態と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【0058】
本実施形態では、第２モードでの計量処理は、初回の計量処理でのみ実施され、２回目以降の計量処理では、上述の第１のモードでの計量処理が実行される。ただし、第２モードでの計量処理は、定期的に（例えば、所定回数の計量サイクルが実行されるたびに）実行されてもよい。第２モードは、第１実施形態では閉塞率の算出に使用するために実験等によって予め定められていた閉塞完了点Ｐ２での重量を実際に計測するための処理である。
【0059】
図１１は、第２のモードでの計量処理の流れを示すフローチャートである。第２モードでの計量処理が開始されると、コントローラ８０は、まず、ステップＳ１１０，Ｓ１２０を実行する。ステップＳ１２０によって供給ゲート４０を開けると、コントローラ８０は、次いで、閉塞終了点検出処理を実行する（ステップＳ３１０）。
【0060】
図１２は、閉塞終了点検出処理の流れを示すフローチャートである。この処理では閉塞完了点Ｐ２が実際に検出される。具体的には、コントローラ８０は、まず、所定条件（流量Ｆがゼロであり、かつ、流量変化率Ａが負の値であり、かつ、流量変化率Ａの絶対値が第３の閾値ＴＨ３以上であること）を満たすか否かを判断する（ステップＳ３１１）。この判断は、流量Ｆおよび流量変化率Ａが算出されるたび（すなわち、サンプリング周期ごと）に行われる。ステップＳ３１１の条件は、図６に示す上述した各パラメータの挙動から明らかなように、閉塞完了点Ｐ２で満たされる条件である。この条件は、図６に示した各パラメータの挙動を的確に反映しているので、閉塞完了点Ｐ２を容易かつ正確に検出できる。
【0061】
判断の結果、条件を満たさなければ、貯留槽３０の開口３１は完全には閉塞していないということであり、コントローラ８０は、条件を満たすまで待機する（ステップＳ３１１：ＮＯ）。一方、条件を満たせば（ステップＳ３１１：ＹＥＳ）、閉塞完了点Ｐ２が検出されたということであり、コントローラ８０は、閉塞完了点Ｐ２が検出された時点（図６では、時点Ｔ４）における重量Ｗ（Ｗ_p2）を決定し、不揮発性メモリに記憶する（ステップＳ３１２）。こうして、閉塞完了点検出処理は終了となる。
【0062】
ここで説明を図１１に戻す。閉塞完了点Ｐ２を検出すると、次いで、コントローラ８０は、供給ゲート４０を閉じて（ステップＳ１６０）、計測処理を実行する（ステップＳ１７０）。このようにして第２のモードでの計量処理が実行され、重量Ｗ_p2が記憶されると、以降、コントローラ８０は、上述した第１のモードでの計量処理を繰り返し実行する。その際、コントローラ８０は、閉塞率の算出（図７のステップＳ１４０）において、ステップＳ３１２で記憶した重量Ｗ_p2を使用する。
【0063】
上述した第３実施形態によれば、閉塞完了点Ｐ２における重量Ｗ_p2が実測されるので、穀物９０の原料条件に応じて、正確な閉塞率を算出できる。したがって、第１のモードにおいて、供給ゲート４０を閉じるタイミングをより精度良く（つまり、上述の最適点に近づくように）決定することができる。
【0064】
以下、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態による計量装置２０は、構造的には、第２実施形態と同一である。つまり、貯留槽３０には、レベル計７０が設置されていない。また、第４実施形態は、コントローラ８０が第２のモードでの計量処理を実施可能である点が第２実施形態と異なっている。以下、第４実施形態について、図１３を参照して、上述の他の実施形態と異なる点についてのみ説明する。図１３において、第１実施形態（図７）および第３実施形態（図１１）と同一内容の処理については、第１実施形態および第３実施形態と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【0065】
図１３は、第４実施形態による第２のモードでの計量処理の流れを示すフローチャートである。第２モードでの計量処理が開始されると、コントローラ８０は、まず、供給ゲート４０を開け（ステップＳ１２０）、閉塞開始点検出処理を実行して、閉塞開始点Ｐ１を検出する（ステップＳ２３０）。次いで、コントローラ８０は、次いで、閉塞終了点検出処理を実行し、閉塞完了点Ｐ２を検出して、重量Ｗ_p2を記憶する（ステップＳ３１０）。次いで、コントローラ８０は、供給ゲート４０を閉じて（ステップＳ１６０）、計測処理を実行する（ステップＳ１７０）。以降、コントローラ８０は、上述した第２実施形態による第１のモードでの計量処理を繰り返し実行する。その際、コントローラ８０は、閉塞率の算出（図９のステップＳ１４０）において、ステップＳ３１０で記憶した重量Ｗ_p2を使用する。
【0066】
第３実施形態では、貯留槽３０に所定量以上の穀物９０が貯留されている場合に限り、供給ゲート４０が開けられるので、閉塞完了点Ｐ２が検出されることが確実であり、そのため、ステップＳ２３０（閉塞開始点検出処理）は省略される。一方、本実施形態では、上述の不足事象による閉塞完了点Ｐ２の誤検出が発生し得るので、ステップＳ３１０（閉塞完了点検出処理）の前にステップＳ２３０（閉塞開始点検出処理）が設定され、誤検出を防いでいる。代替実施形態では、ステップＳ２３０（閉塞開始点検出処理）が省略され、その代わりに、ステップＳ３１１（図１２参照）において、図１０のステップＳ２３１と同様の重量条件が付加されてもよい。
【0067】
上述した第４実施形態によれば、閉塞完了点Ｐ２における重量Ｗ_p2が実測されるので、第３実施形態と同様の効果が得られる。
【0068】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、任意の省略が可能である。
【0069】
例えば、上述したフローチャートは、一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、フローチャートを構成する各処理は、処理順序の変更や、等価な処理への変更が可能である。
【0070】
さらに、コントローラ８０は、ステップＳ１５０（図７および図９参照）で使用する第４の閾値ＴＨ４を、重量信号の波形の振幅（つまり、振動成分の振幅）に応じて動的に設定してもよい。具体的には、振幅が大きいほど第４の閾値ＴＨ４が大きくなるように（つまり、閉塞完了点Ｐ２により近いタイミングで供給ゲート４０が閉じられるように）、第４の閾値ＴＨ４が設定されてもよい。この場合、第４の閾値ＴＨ４は、段階的に予め定められた複数の数値のいずれかに設定されてもよいし、関数を用いて、振幅に応じて第４の閾値ＴＨ４が線形的に変化するように設定されてもよい。第４の閾値ＴＨ４を動的に設定する基礎となる振幅は、閉塞開始点Ｐ１以前の重量信号から検出されてもよいし、閉塞開始点Ｐ１と閉塞完了点Ｐ２との間の重量信号から検出されてもよい。この構成によれば、原料条件（つまり、振動の大きさ）が変動しても、正確な計量を行うため（あるいは、計測待機時間を最小限に留めるための）に必要な振動減衰期間を過不足無く設定できる。したがって、計量装置２０の処理能力をいっそう向上できる。
【0071】
さらに、閉塞率の算出は省略されてもよい。この場合、コントローラ８０は、閉塞開始点Ｐ１が検出されてから所定時間の経過後に、供給ゲート４０を閉じてもよい。この場合、所定時間は、供給ゲート４０を閉じるタイミングが、閉塞開始点Ｐ１と閉塞完了点Ｐ２との間になるように、実験等で予め定められてもよい。あるいは、コントローラ８０は、閉塞開始点Ｐ１が検出された時点で供給ゲート４０を閉じてもよい。あるいは、コントローラ８０は、閉塞完了点Ｐ２が検出された時点で供給ゲート４０を閉めてもよい。
【0072】
さらに、第１実施形態のステップＳ１３１（図８参照）において、閉塞開始点Ｐ１は、少なくとも流量Ｆに基づく任意の条件で検出され得る。例えば、流量Ｆの大きさのみに基づいて閉塞開始点Ｐ１が検出されてもよい。つまり、流量Ｆが所定値以上であることのみを所定条件としてステップＳ１３１が実行されてもよい。
【0073】
さらに、閉塞開始点Ｐ１および／または閉塞完了点Ｐ２は、重量信号に基づいて検出されることに限らず、計量槽５０内に追加的に設置されたレベル計またはカメラによって検出されてもよい。
【0074】
さらに、供給ゲート４０を閉じた際に供給ゲート４０と、計量槽５０内の穀物９０と、の間に隙間９１を形成するための隙間形成手段は、突出部４１に限らず、公知の任意の態様で実現可能である。例えば、供給ゲートは、支点を中心に枢動するように構成され、供給ゲートの下面の、枢動方向に沿った縦断面は、円弧形状であってもよい。この場合、円弧形状は、供給ゲートの閉動作時の進行方向前方側の半径が後方側の半径よりも大きくなるように設定されてもよい。この場合、供給ゲートが閉動作を行うときに、供給ゲートの進行方向前方側の部分によって被計量物が掻き出されるので、半径の差分に応じた隙間が形成される。つまり、供給ゲートの円弧形状が隙間形成手段として機能してもよい。あるいは、供給ゲートの閉動作時における進行方向前方端に下方に向けて突出する突出部が形成されたスライド式の供給ゲートが使用されてもよい。この場合、供給ゲートが閉動作を行うときに、突出部によって被計量物が掻き出されるので、突出部の高さに応じた隙間が形成される。あるいは、隙間形成手段は、供給ゲート４０を閉じた後に供給ゲート４０の下面に沿ってエアを吹き込む手段であってもよい。
【符号の説明】
【0075】
２０...計量装置
３０...貯留槽
３１...開口
３５...移動軌跡
４０...供給ゲート
４１...突出部
５０...計量槽
５１...排出口
５２...ロードセル
６０...排出ゲート
７０...レベル計
８０...コントローラ
９０...被計量物（穀物）
９１...隙間
３０...貯留槽
３１...開口
３５...移動軌跡
４０...供給ゲート
４１...突出部
５０...計量槽
５１...排出口
５２...ロードセル
６０...排出ゲート
７０...レベル計
８０...コントローラ
９０...被計量物（穀物）
９１...隙間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】