特許 7628376 定量供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-31

(45)【発行日】2025-02-10

(54)【発明の名称】定量供給装置

(51)【国際特許分類】

   G01G 13/00 20060101AFI20250203BHJP

   G01G 13/06 20060101ALI20250203BHJP

【ＦＩ】

G01G13/00 P

G01G13/06 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021125465

(22)【出願日】2021-07-30

(65)【公開番号】P2023020210

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2024-04-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000208444

【氏名又は名称】大和製衡株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086737

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 和秀

(72)【発明者】

【氏名】藤原 伸一郎

【審査官】榮永 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２３０９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４８－９５２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平３－２４８０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２８８５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１２７１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０６１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２７９１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－５６１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１９９３２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第６５０２０１３（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｇ １３／００ － １３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被計量物を貯留して下部の排出口から前記被計量物を排出して計量ホッパへ投入する溜めホッパと、該溜めホッパから投入される前記被計量物を貯留して計量する前記計量ホッパと、前記溜めホッパから前記計量ホッパへ投入される前記被計量物の投入量を制御する制御手段とを備える定量供給装置であって、
前記溜めホッパの前記排出口に設けられたカットゲートと、該カットゲートを駆動するステッピングモータとを備え、
前記制御手段は、前記ステッピングモータを制御することによって、前記カットゲートの開度を調整して、前記溜めホッパから前記計量ホッパへ投入される前記被計量物の投入量を制御するものであり、
前記制御手段は、前記カットゲートの開度を第１設定開度に維持して、前記溜めホッパから前記計量ホッパへ投入されて計量される前記被計量物の投入重量が第１設定重量になるまで前記被計量物を投入する第１投入段階と、前記カットゲートの開度を、予め設定された設定時間で、前記第１設定開度から第２設定開度まで小さくしながら前記被計量物を投入するという設定時間に基づく投入量制御を行う第２投入段階と、前記カットゲートの開度を、前記第２設定開度に維持して、前記被計量物の前記投入重量が、前記第１設定重量より大きな第２設定重量になるまで前記被計量物を投入する第３投入段階とに切換える、
ことを特徴とする定量供給装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動する、
請求項１に記載の定量供給装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記第２投入段階では、前記設定時間に基づく投入量制御に代えて、前記計量ホッパへ投入されて計量される前記被計量物の前記投入重量に基づいて、前記カットゲートの開度を小さくしながら前記被計量物を投入するという投入重量に基づく投入量制御に切換え選択可能であり、
前記制御手段は、前記投入重量に基づく投入量制御では、前記カットゲートの開度を、前記第１設定開度から、前記被計量物の前記投入重量が前記第２設定重量より小さな第３設定重量になるまで小さくしながら前記被計量物を投入する、
請求項１または２に記載の定量供給装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記第２投入段階の前記設定時間に基づく投入量制御では、前記カットゲートの開度が、前記設定時間で、前記第１設定開度から第２設定開度になるように前記ステッピングモータを一定速度で駆動する、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の定量供給装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記設定時間、前記第１設定重量、前記第２設定重量、前記第１設定開度、及び、前記第２設定開度が設定されると共に、その設定内容が表示される設定表示部を備える、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の定量供給装置。

【請求項6】

前記設定表示部には、前記第２投入段階の前記設定時間に基づく投入量制御で、前記カットゲートの開度を、前記第１設定開度から第２設定開度まで小さくするための前記ステッピングモータのパラメータが設定されると共に、その設定内容が表示される、
請求項５に記載の定量供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被計量物を定量供給する定量供給装置に関し、特に、粉粒体の定量供給に好適な定量供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

定量供給装置として、例えば、特許文献１には、自動供給装置のカットゲートが開示されている。この特許文献１では、多量の被計量物が収容されたホッパの出口にカットゲート(電動シャッタ）を開閉自在に装備し、前記出口の下方に計量バケットを配置し、ロードセルによって検出した計量バケットの被計量物の重量に基づいて、カットゲートの開度を制御することによって、計量バケットに所定量の被計量物を投入し、この計量バケットから所定量の被計量物を供給するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭６２－１８６２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１では、カットゲートの開度を位置検出器で検出し、カットゲートを駆動するサーボモータをフィードバック制御するという、サーボ機構を採用している。

【0005】

このようなサーボ機構では、構成が複雑となって、コストが高くつくという課題がある。

【0006】

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、定量供給装置のコストを低減することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明では次のように構成している。

【0008】

（１）本発明に係る定量供給装置は、被計量物を貯留して下部の排出口から前記被計量物を排出して計量ホッパへ投入する溜めホッパと、該溜めホッパから投入される前記被計量物を貯留して計量する前記計量ホッパと、前記溜めホッパから前記計量ホッパへ投入される前記被計量物の投入量を制御する制御手段とを備える定量供給装置であって、
前記溜めホッパの前記排出口に設けられたカットゲートと、該カットゲートを駆動するステッピングモータとを備え、前記制御手段は、前記ステッピングモータを制御することによって、前記カットゲートの開度を調整して、前記溜めホッパから前記計量ホッパへ投入される前記被計量物の投入量を制御するものであり、前記制御手段は、前記カットゲートの開度を第１設定開度に維持して、前記溜めホッパから前記計量ホッパへ投入されて計量される前記被計量物の投入重量が第１設定重量になるまで前記被計量物を投入する第１投入段階と、前記カットゲートの開度を、予め設定された設定時間で、前記第１設定開度から第２設定開度まで小さくしながら前記被計量物を投入するという設定時間に基づく投入量制御を行う第２投入段階と、前記カットゲートの開度を、前記第２設定開度に維持して、前記被計量物の前記投入重量が、前記第１設定重量より大きな第２設定重量になるまで前記被計量物を投入する第３投入段階とに切換える。

【0009】

本発明に係る定量供給装置によると、溜めホッパの排出口に設けられたカットゲートを、ステッピングモータによって駆動するので、サーボ機構によってカットゲートを駆動する従来例に比べて、構成が簡素化されて、コストを低減することができる。

【0010】

サーボモータに比べて出力トルクが小さいステッピングモータによってカットゲートを駆動すると、カットゲートの開度を切換えて被計量物を計量ホッパに投入する際に、切換わりの前後の投入量の差などに起因して、計量ホッパに投入されて計量される被計量物の投入重量に、波打つような振動成分が生じる場合がある。

【0011】

本発明によれば、比較的大きな開度の第１設定開度で被計量物を投入する第１投入段階から移行する第２投入段階では、カットゲートの開度を、予め設定された設定時間で、第１設定開度から第２設定開度まで小さくしながら被計量物を投入するという設定時間に基づく投入量制御を行うので、溜めホッパから計量ホッパへ投入されて計量される被計量物の投入重量に基づいて、カットゲートの開度を制御する場合のように、溜めホッパから計量ホッパへ投入される被計量物の投入重量に振動成分が含まれていてもその影響を受けることがなく、精度の高い計量が可能となる。

【0012】

（２）本発明の好ましい実施態様では、前記制御手段は、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動する。

【0013】

この実施態様によると、マイクロステップ駆動によって、細かいステップ角でステッピングモータを回転させることができ、振動を低減して精度の高い計量を行うことができる。

【0014】

（３）本発明の一実施態様では、前記制御手段は、前記第２投入段階では、前記設定時間に基づく投入量制御に代えて、前記計量ホッパへ投入されて計量される前記被計量物の前記投入重量に基づいて、前記カットゲートの開度を小さくしながら前記被計量物を投入するという投入重量に基づく投入量制御に切換え選択可能であり、前記制御手段は、前記投入重量に基づく投入量制御では、前記カットゲートの開度を、前記第１設定開度から、前記被計量物の前記投入重量が前記第２設定重量より小さな第３設定重量になるまで小さくしながら前記被計量物を投入する。

【0015】

この実施形態によると、第２投入段階では、設定時間に基づく投入量制御に代えて、被計量物の投入重量に基づいて、カットゲートの開度を小さくしながら被計量物を投入するという投入重量に基づく投入量制御を、切換え選択可能であるので、例えば、被計量物の性状や設定開度の大きさ等に応じて、設定時間に基づく投入量制御、又は、投入重量に基づく投入量制御のいずれかを選択することができる。

【0016】

（４）本発明の好ましい実施態様では、前記制御手段は、前記第２投入段階の前記設定時間に基づく投入量制御では、前記カットゲートの開度が、前記設定時間で、前記第１設定開度から第２設定開度になるように前記ステッピングモータを一定速度で駆動する。

【0017】

この実施態様によると、ステッピングモータを一定速度で駆動することによって、設定された時間で、カットゲートの開度を、第１設定開度から第２設定開度にすることができる。

【0018】

（５）本発明の他の実施態様では、前記制御手段は、前記設定時間、前記第１設定重量、前記第２設定重量、前記第１設定開度、及び、前記第２設定開度が設定されると共に、その設定内容が表示される設定表示部を備える。

【0019】

この実施態様によると、各投入段階の切換えに必要な設定を、設定表示部を操作して行うことができる。

【0020】

(６)本発明の更に他の実施態様では、前記設定表示部には、前記第２投入段階の前記設定時間に基づく投入量制御で、前記カットゲートの開度を、前記第１設定開度から第２設定開度まで小さくするための前記ステッピングモータのパラメータが設定されると共に、その設定内容が表示される。

【0021】

この実施態様によると、設定時間に基づく投入量制御のカットゲートの開度の調整に必要なステッピングモータのパラメータの設定を、設定表示部を操作して行うことができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、溜めホッパの排出口に設けられたカットゲートを、ステッピングモータによって駆動するので、サーボ機構を用いることなく、簡単かつ安価な構成で被計量物の定量供給を行うことができる。

【0023】

更に、第２投入段階では、カットゲートの開度を、予め設定された設定時間で、第１設定開度から第２設定開度まで小さくしながら被計量物を投入するという設定時間に基づく投入量制御を行うので、溜めホッパから計量ホッパへ投入されて計量される被計量物の投入重量に基づいて、カットゲートの開度を制御する場合のように、溜めホッパから計量ホッパへ投入される被計量物の投入重量に振動成分が含まれていてもその影響を受けることなく、精度の高い計量が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は本発明の一実施形態に係る定量供給装置の概略構成図である。

【図2】図２は設定時間に基づく投入量制御を説明するための大投入、中投入及び小投入の時間経過による推移の一例を示す図であり、図２(ａ)は計量ホッパで計量される被計量物の投入重量、図２(ｂ)はカットゲートの開度、図２(ｃ)は排出ゲートの開度をそれぞれ示している。

【図3】図３は投入重量に基づく投入量制御を説明するための大投入、中投入及び小投入の時間経過による推移の一例を示す図であり、図３(ａ)は計量ホッパで計量される被計量物の投入重量、図３(ｂ)はカットゲートの開度、図３(ｃ)は排出ゲートの開度をそれぞれ示している。

【図4】図４は第１の設定表示画面を示す図である。

【図5】図５は第２の設定表示画面を示す図である。

【図6】図６は動作説明に供するフローチャートである。

【図7】図７は動作説明に供する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、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0026】

図１は、本発明の一実施形態の定量供給装置の概略構成図である。

【0027】

この実施形態の定量供給装置１は、樹脂ペレット、精米、飼料などの粉粒体の被計量物を所定重量ずつ供給するのに好適である。

【0028】

この定量供給装置１は、粉粒体の被計量物２が収容された溜めホッパ３と、この溜めホッパ３の下方に配置されて、溜めホッパ３から排出される被計量物２が投入される計量ホッパ４とを備えている。

【0029】

角筒状の溜めホッパ３には、図示されていない上方の大型の貯留ホッパから供給シュートを介して被計量物２が常時落下供給されている。溜めホッパ３の下部の排出口には、カットゲート５が、水平支点５ａ周りに正逆回動可能に設けられている。このカットゲート５を回動させて、溜めホッパ３の下部の排出口の開度を調整することによって、当該溜めホッパ３から排出されて計量ホッパ４へ投入される被計量物２の投入量が制御される。

【0030】

この実施形態では、サーボ機構を用いる従来例に比べて、構成を簡素化してコストを低減するために、カットゲート５は、カットゲート用ステッピングモータ１０によって、図示しないリンク機構を介して回動駆動される。

【0031】

図１では、計量ホッパ４へ被計量物２を投入していない状態、すなわち、カットゲート５が閉鎖されている状態が示されていると共に、仮想線によって、カットゲート５が、前記水平支点５ａ周りに反時計方向に回動して、被計量物２が計量ホッパ４へ投入されている状態を示している。

【0032】

計量ホッパ４は、その下部に、同時に開閉作動する一対の排出ゲート４ａ，４ｂを備えている。この一対の排出ゲート４ａ，４ｂを閉じている状態では、計量ホッパ４は、溜めホッパ３から投入される被計量物を貯留し、排出ゲート４ａ，４ｂを開くことによって貯留している所定量の被計量物２を下方へ排出することができる。この排出ゲート４ａ，４ｂは、図示しないリンク機構を介して排出ゲート用ステッピングモータ１１によって、開閉駆動される。

【0033】

計量ホッパ４は、溜めホッパ３から排出されて、当該計量ホッパ４へ投入される被計量物の重量である投入重量を計測する荷重センサとしてのロードセル６を備えている。このロードセル６からの荷重信号が、制御手段１５の制御部７に入力される。制御手段１５は、後述の設定時間、設定重量、設定開度、あるいは、モータパラメータ等の各種の設定を行うと共に、その設定内容が表示される設定表示部８を備えている。この設定表示部８は、例えば、タッチパネルで構成され、制御部７に接続されている。この制御部７は、設定時間等を計測するタイマ機能を内蔵している。

【0034】

制御部７は、第１ドライバ９を介してカットゲート用ステッピングモータ１０を制御することによって、当該ステッピングモータ１０で回動駆動されるカットゲート５の開度を調整して、溜めホッパ３から計量ホッパ４へ投入される被計量物２の投入量を制御する。

【0035】

カットゲート５の開度が大きいほど、被計量物２の計量ホッパ４への投入量は大きくなり、カットゲート５の開度が小さいほど、被計量物２の計量ホッパ４への投入量は小さくなる。そして、カットゲート５が閉鎖されることで、溜めホッパ３から計量ホッパ４への被計量物２の投入が停止される。

【0036】

制御部７は、第２ドライバ１２を介して排出ゲート用ステッピングモータ１１を制御して、計量ホッパ４の排出ゲート４ａ，４ｂの開閉を制御する。制御部７は、計量ホッパ４へ投入された被計量物２の投入重量が、所定量になると、排出ゲート４ａ，４ｂを開放して、所定量の被計量物２を排出する。

【0037】

この実施形態では、制御部７は、溜めホッパ３から計量ホッパ４への被計量物２の投入量の制御を、大きく３段階に切換えて行う。

【0038】

すなわち、溜めホッパ３から計量ホッパ４へ被計量物２の投入を開始した当初は、カットゲート５の開度を比較的大きな開度にして大きな投入量で被計量物２を計量ホッパ４に投入する第１投入段階としての大投入、カットゲート５の開度を小さくしながら被計量物２を中程度の投入量で計量ホッパ４へ投入する第２投入段階としての中投入、及び、中投入で小さくしたカットゲート５の開度のまま少ない投入量で被計量物２を計量ホッパ４へ投入する第３投入段階としての小投入の３段階に切換えて行う。

【0039】

この実施形態では、上記のように、構成を簡素化してコストを低減するために、サーボ機構を用いることなく、カットゲート用のステッピングモータ１０によってカットゲート５を駆動するようにしている。

【0040】

しかしながら、サーボモータに比べて出力トルクが小さく、ステップ角が粗いステッピングモータでは、カットゲート５の開度を切換えて被計量物２を計量ホッパ４へ投入する際に、切換わりの前後の投入量の差や被計量物の性状などに起因して、計量ホッパ４に投入されて計量される被計量物の投入重量に、波打つような振動成分が生じる場合がある。

【0041】

このため、この実施形態では、計量ホッパ４に投入されて計量される被計量物の投入重量に、振動成分が含まれていても、その影響を受けることなく、精度の高い計量を行えるように、次のように構成している。

【0042】

すなわち、大きな投入量で被計量物２を計量ホッパ４へ投入する大投入の次の中投入においては、溜めホッパ３から計量ホッパ４へ投入する被計量物２の投入量の制御として、設定時間に基づく投入量制御を行えるようにしている。

【0043】

この設定時間に基づく投入量制御は、予め設定された設定時間でカットゲート５の開度を、予め設定された第１設定開度から第２設定開度へ小さくしながら、被計量物２を計量ホッパ４へ投入する制御である。

【0044】

図２は、この設定時間に基づく投入量制御を説明するための大投入(大投)、中投入(中投)及び小投入(小投)の時間経過による推移の一例を示す図であり、図２(ａ)は計量ホッパ４で計量される被計量物２の測定重量である投入重量Ｗｘ、図２(ｂ)はカットゲート５の開度、図２(ｃ)は排出ゲート４ａ，４ｂの開度をそれぞれ示している。

【0045】

この実施形態では、図２（ｂ）に示すように、時点ｔ０からカットゲート５が開かれ始めて、予め設定された大投入の開度（大投開度）である第１設定開度ＡＰ１に維持され、溜めホッパ３から計量ホッパ４へ被計量物２が投入されるので、図２(ａ)に示すように、計量ホッパ４で計量される被計量物２の投入重量Ｗｘが増加する。

【0046】

この第１設定開度ＡＰ１は、比較的大きな値に設定されており、大投入では、比較的大きな投入量で溜めホッパ３から計量ホッパ４へ被計量物２が投入される。

【0047】

この大投入によって計量ホッパ４に投入された被計量物２の投入重量Ｗｘが、図２(ａ)に示すように、予め設定された大投入量である第１設定重量Ｗ１に達すると、その時点ｔ１で、大投入から中投入へと切換る。

【0048】

この中投入において、設定時間に基づく投入量制御が行われる。設定時間に基づく投入量制御では、カットゲート５の開度を、図２(ｂ)に示すように、設定時間Ｔ１で、上記の第１設定開度(大投開度)ＡＰ１から予め設定されている小投入の開度（小投開度）である第２設定開度ＡＰ２まで小さくする。このとき、カットゲート用ステッピングモータ１０は、一定速度で等速駆動される。

【0049】

このカットゲート用ステッピングモータ１０の一定速度は、後述のようにして、設定表示部８によって予め設定される大投入の第１設定開度ＡＰ１と小投入の第２設定開度ＡＰ２と中投入の設定時間Ｔ１とによって算出される。

【0050】

この設定時間に基づく投入量制御では、時点ｔ１で大投入の第１設定開度ＡＰ１で中投入を開始してから中投入の設定時間Ｔ１が経過した時点ｔ２では、カットゲート５の開度が小投入の第２設定開度ＡＰ２となる。これによって、中投入では、時間の経過と共に小さくなるカットゲート５の開度に伴って、図２(ａ)に示されるように被計量物２の投入重量Ｗｘの増大速度も低下する。

【0051】

そして、中投入の設定時間Ｔ１が経過して、カットゲート５の開度が、小投入の開度である第２設定開度ＡＰ２になると、その時点ｔ２で、中投入から小投入に切り換わり、小投入では、カットゲート５の開度が、図２(ｂ)に示すように第２設定開度ＡＰ２に維持される。

【0052】

これに伴い、被計量物２の投入量は、第２設定開度ＡＰ２に応じた比較的小さな一定値となり、投入重量Ｗｘの増大速度は、図２(ａ)に示すように、更に低下する。

【0053】

カットゲート５が閉鎖されても、その後、溜めホッパ３から計量ホッパ４への落差に相当する落差量Ｗｄ分だけ投入重量Ｗｘは、増大し続ける。

【0054】

このため、小投入においては、図２(ａ)に示すように、投入重量Ｗｘが、目標重量である所定量Ｗｐより落差分Ｗｄを差し引いた重量である第２設定重量Ｗ２(＝Ｗｐ－Ｗｄ)に到達すると、その時点ｔ３で、被計量物２の投入を停止するために、カットゲート５の開度が小さくされて閉鎖される。

【0055】

そして、最終的に、図２(ａ)に示すように、安定タイマによって計測された安定時間Ｔ２が経過した時点ｔ４では、投入重量Ｗｘは、目標重量値である所定量Ｗｐに近い値に収束する。この所定量Ｗｐが得られると、計量ホッパ４の排出ゲート４ａ，４ｂが、図２（ｃ）に示すように排出タイマによって計測された排出時間Ｔ３に亘って開閉され、計量ホッパ４に供給された所定量の被計量物２は、当該計量ホッパ４から排出される。これによって、１回の定量供給が終了する。

【0056】

上記のように、中投入では、溜めホッパ３から計量ホッパ４へ投入する被計量物２の投入量の制御として、計量ホッパ４に投入されて計量される被計量物２の投入重量Ｗｘを用いることなく、設定時間に基づく投入量制御を行うので、カットゲート５の開度の切換わりの前後の投入量の差や被計量物の性状などに起因して、計量ホッパ４に投入されて計量される被計量物の投入重量Ｗｘに、振動成分が生じても、その影響を受けることなく、精度の高い計量を行うことができる。

【0057】

更に、この実施形態では、制御手段１５は、細かいステップ角でカットゲート用ステッピングモータ１０を回転させることができるように、カットゲート用ステッピングモータ１０を、マイクロステップ駆動している。基本のステップ角を、１／４～１／８程度に細かくするのが好ましく、この実施形態では、例えば、１ステップ１．８°を、その１／８、すなわち、０．２２５°で回転させるようにしている
このようにカットゲート用ステッピングモータ１０を、マイクロステップ駆動することによって、振動を低減して一層精度の高い計量を行うことができる。

【0058】

計量ホッパ４に投入されて計量される被計量物の投入重量Ｗｘに振動成分が生じるような場合には、上記の設定時間に基づく投入量制御によれば、投入重量Ｗｘの振動成分の影響を受けることがなく、適切な制御ができるのであるが、例えば、被計量物の性状や設定開度の大きさ等によっては、投入重量Ｗｘに振動成分が生じることがなく、設定時間に基づく投入量制御ではなく、投入重量Ｗｘに基づく投入量制御を行うのが好ましいこともある。

【0059】

そこで、この実施形態の中投入では、上記の設定時間に基づく投入量制御に代えて、被計量物の投入重量Ｗｘに基づいて、カットゲート５の開度を小さくしながら被計量物２を投入するという投入重量に基づく投入量制御を切換え選択できるようにしている。この切換え選択は、設定表示部８の設定操作によって行うことかできる。

【0060】

この投入重量Ｗｘに基づく制御は、溜めホッパ３から計量ホッパ４へ投入されて計量ホッパ４で計量される被計量物２の測定重量である投入重量Ｗｘに基づいて、カットゲート５の開度を小さくしながら被計量物２を計量ホッパ４へ投入する制御である。

【0061】

図３は、この投入重量Ｗｘに基づく投入量制御を説明するための大投入(大投)、中投入(中投)及び小投入(小投)の時間経過による推移の一例を示す図であり、図３(ａ)は計量ホッパ４で計測される被計量物２の測定重量である投入重量Ｗｘ、図３(ｂ)はカットゲート５の開度、図３(ｃ)は排出ゲート４ａ，４ｂの開度をそれぞれ示している。

【0062】

大投入及び小投入以降は、上記図２と同様であるので、投入重量Ｗｘに基づく投入量制御を行う中投入について説明する。

【0063】

大投入によって計量ホッパ３に投入されて計量された被計量物２の投入重量Ｗｘが、図３(ａ)に示すように、第１設定重量Ｗ１に達すると、その時点ｔ１で、大投入から中投入へと切換る。

【0064】

この中投入では、カットゲート５の開度ＡＰが、計量ホッパ４で計量される投入重量Ｗｘが増大するに連れて、小さくされ、具体的には、カットゲート５の開度ＡＰは、次の数１に基づいて算出された開度に制御される。

【0065】

【数1】

この数１において、Ｗ３は、予め設定された第３設定重量であり、この第３設定重量Ｗ３は、上記の第１設定重量Ｗ１より大きく、小投入の投入を停止する上記の第２設定重量Ｗ２(＝Ｗｐ－Ｗｄ)より小さい（Ｗ１＜Ｗ３＜Ｗ２）。また、冪指数αは、０．３≦α≦０．７を満足する任意の値であり、この実施形態では、α＝０．５である。なお、ＡＰ１及びＡＰ２は、上記の大投入の第１設定開度ＡＰ１及び小投入の第２設定開度ＡＰ２である。

【0066】

この投入重量Ｗｘに基づく投入量制御を行う中投入においては、時間ｔの経過と共にカットゲート５の開度ＡＰが、上記数１に従って小さくなるのに伴って、被計量物２の投入量が徐々に低減されるので、投入重量Ｗｘの増大速度もまた徐々に低下する。

【0067】

そして、投入重量Ｗｘが第３設定重量Ｗ３に到達すると（Ｗｘ＝Ｗ３）、その時点ｔ２で、中投入から小投入に切り換わる。

【0068】

なお、この中投入から小投入に切り換わる時点ｔ２でのカットゲート開度ＡＰは、上記数１からも分かるように、第２設定開度ＡＰ２となる。以降は、上記図２と同様である。

【0069】

次に、上記の大投入、中投入及び小投入の制御を行うために必要な設定操作について説明する。

【0070】

図４は、設定表示部８による設定表示画面の一例である第１の設定表示画面を示す図であり、図５は、第２の設定表示画面を示す図である。

【0071】

図４に示すように、計量ホッパ４から排出される被計量物２の目標重量である上記の所定量Ｗｐ、重量の上限、重量の下限、上記の安定タイマ時間、排出タイマ時間及び排出後の待機時間等が設定される。

【0072】

また、図５に示すように、投入重量Ｗｘに基づく制御において、中投入から小投入に切換える上記の第３設定重量Ｗ３である所定量前、大投入から中投入に切換える上記の第１設定重量Ｗ１である大投入量、小投入を停止する重量である上記の第２設定重量Ｗ２(＝Ｗｐ－Ｗｄ)を算出するのに必要な落差量Ｗｄ、上記の第１設定開度ＡＰ１である大投開度、上記の第２設定開度ＡＰ２である小投開度、設定時間に基づく投入量制御または投入重量に基づく投入量制御を切換え選択すると共に、設定時間に基づく投入量制御を選択したときに、上記の設定時間Ｔ１である中投時間を設定する中投入時間等が設定される。

【0073】

中投時間に、「０．００」が設定されると、投入重量に基づく投入量制御が選択され、「０．００」以外の数値が設定されると、設定時間に基づく投入量制御が選択されると共に、設定された数値の中投時間(設定時間Ｔ１)が設定されることになる。

【0074】

また、図５に示すように、カットゲート用ステッピングモータ１０の駆動を制御するために、モータの開始速度、終了速度、モータ最高速度、モータ加速度、モータ減速オフセット等のモータパラメータが、大投入、小投入について設定される。

【0075】

ここで、上記の設定時間に基づく投入量制御におけるカットゲート用ステッピングモータ１０の速度の算出について説明する。

【0076】

この設定時間に基づく投入量制御では、大投開度である第１設定開度ＡＰ１、小投開度である第２設定開度ＡＰ２、及び、設定時間Ｔ１である中投時間から必要なカットゲート用ステッピングモータ１０の速度を算出する。

【0077】

カットゲート用ステッピングモータ１０の速度Ｖ（Ｈｚ）は、第１設定開度ＡＰ１、第２設定開度ＡＰ２の各パルス数Ａ，Ｂに対して、中投入の設定時間Ｔ１とすると、次式で算出される。

【0078】

Ｖ＝（Ａ－Ｂ）／Ｔ１
例えば、図５の例では、１周３６０°で通常１ステップ１．８°であるが、上記のようにマイクロステップ駆動によって、１ステップを１／８に細分化しているので、１周のモータ駆動パルス数は、１６００ｐｌｓ（＝３６０*８/１．８）となる。

【0079】

カットゲート５の全開度を、例えば５０％に設定した場合には、カットゲート５を全開した時のパルス数は、８００ｐｌｓとなる。

【0080】

大投開度である第１設定開度ＡＰ１を、図５に示すように、例えば、２９％とすると、第１設定開度ＡＰ１のパルス数Ａは、
Ａ＝８００×０２９＝２３２
また、小投開度である第２設定開度ＡＰ２を、図５に示すように、例えば、１４％とすると、
第２設定開度ＡＰ２のパルス数Ｂは、
Ｂ＝８００×０．１４＝１１２
となる。

【0081】

中投時間である設定時間Ｔ１として、例えば、０．５secを設定したとすると、カットゲート用ステッピングモータ１０のモータ速度Ｖは、
モータ速度Ｖ＝（２３２－１１２）／０．５＝２４０(Hz)となり、カットゲート用ステッピングモータ１０の駆動設定は、下記のようになる。

【0082】

モータ開始 終了速度 ２４０(Hz)
モータ最高速度 ２４０(Hz)
モータ加速度 ０(Hz)
モータ減速オフセット ０step
この算出した速度で、カットゲート用ステッピングモータ１０を駆動することによって、設定時間Ｔ１で、カットゲート５の開度を、第１設定開度ＡＰ１から第２設定開度ＡＰ２まで小さくする。

【0083】

図６及び図７は、上記実施形態の動作説明に供するフローチャートである。

【0084】

先ず、図６において、投入を開始し(ステップＳ１)、後述の図７の投入シーケンス処理に移行し(ステップＳ２)、例えば、緊急停止等のシーケンスリセット要求があるか否かを判断する(ステップＳ３)。シーケンスリセット要求がないときには、例えば、投入重量が、重量の上限を超える等によって警報の発生があるか否かを判断し(ステップＳ４)、警報の発生がないときには、シーケンスが完了したか否かを判断し(ステップＳ５)、完了したときには、１０ｍｓ毎に起動されるシーケンスであるので、１０ｍｓのスリープに移行する(ステップｓ６)。上記ステップＳ３で、シーケンスリセット要求がないとき、及び、ステップＳ４で、警報の発生がないときには、シーケンスリセット処理に移行し(ステップＳ７)、更にステップＳ６に移行する。上記ステップＳ５で、シーケンスが完了していないときには、ステップの進行があるか否かを判断し(ステップＳ８)、ステップの進行があるときには、ステップＳ２に戻り、ステップの進行がないときには、１０ｍｓのスリープに移行する(ステップＳ９)。

【0085】

投入シーケンス処理では、図７に示すように、投入の開始であるか、あるいは、投入量が目標に到達したか否かを判断する(ステップＳ１０)。具体的には、
大投入の開始、中投入の開始、小投入の開始、あるいは、投入の完了であるか否かを判断する。

【0086】

投入の開始、あるいは、投入量が目標に到達したときには、パラメータを、次の投入に対応するパラメータに書き換える(ステップＳ１５)。具体的には、投入の開度、及び、開始・終了速度、最高速度、加速度、減速オフセット等のモータのパラメータを、次の投入に対応するパラメータに書き換える。

【0087】

上記ステップＳ１０で、投入の開始でなく、投入量が目標に到達していないときには、中投入中であるか否かを判断し(ステップＳ１１)、中投入中でなときには、大投入中または小投入であるとして、現在の開度を維持する(ステップＳ１６)。

【0088】

ステップＳ１１で中投入であるときには、中投入時間が設定されているか否かを判断し(ステップＳ１２)、中投入時間が設定されていないときには、開度を、投入重量に応じた開度に更新し(ステップＳ１３)、中投時間が設定されているときには、開度を投入時間に基づく値に更新する(ステップＳ１４)。

【0089】

以上のように、本実施形態によれば、溜めホッパ３の排出口に設けられたカットゲート５を、カットゲート用ステッピングモータ１０によって駆動するので、サーボ機構を用いることなく、簡単かつ安価な構成で被計量物の定量供給を行うことができる。

【0090】

更に、中投入では、カットゲート５の開度を、予め設定された設定時間で、第１設定開度ＡＰ１から第２設定開度ＡＰ２まで小さくしながら被計量物を投入するという設定時間に基づく投入量制御を行うので、溜めホッパ３から計量ホッパ４へ投入されて計量される被計量物の投入重量に基づいて、カットゲート５の開度を制御する場合のように、溜めホッパ３から計量ホッパ４へ投入される被計量物の投入重量に振動成分が含まれていてもその影響を受けることなく、精度の高い計量が可能となる。

【0091】

上記実施形態では、計量ホッパ４の排出ゲート４ａ，４ｂの開閉は、ステッピングモータによって行ったが、エアシリンダ等で行ってもよい。

【符号の説明】

【0092】

１ 定量供給装置
３ 溜めホッパ
４ 計量ホッパ
５ カットゲート
６ ロードセル
７ 制御部
８ 設定表示部
１０ カットゲート用ステッピングモータ
１５ 制御手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】