JP2009029517A - 重量式充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計量精度が高く、かつ充填時間を短縮できる重量式充填装置を提供する。
【解決手段】一次充填装置２が、目標重量よりも少ない一次充填重量の物品を計量ホッパ１０に充填する。計量ホッパ１０に供給された物品の実際の重量と目標重量との差を二次充填重量として二次充填装置１８が、物品を計量ホッパ１０に充填する。二次充填装置１８は、計量コンベヤ２０の上方から移動中のベルトに、物品を直進フィーダ２４が供給する。ベルト上に二次充填重量の物品が貯留されて直進フィーダ２４からの物品供給が停止されたとき、ベルトの移動速度を物品供給時の速度よりも高速にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定重量の物品を例えば容器等の物品収容手段に充填する重量式充填装置に関する。

重量式充填装置は、物品を短時間のうちに所定重量だけ容器に充填するために使用されている。一般的な重量式充填装置の第１の例では、溜ホッパと計量ホッパとが使用される。溜ホッパは、その内部に物品が収容され、開口度が調整可能なゲートを備えている。溜ホッパの下方に、計量ホッパが設けられている。当初には溜ホッパのゲートの開口度を大きくして、大きな流量で物品を計量ホッパに充填し、計量ホッパでの計量値が、目標重量より幾分小さく設定した一次充填重量に到達したとき、ゲートの開口度を小さくして、小さな流量で物品を計量ホッパに充填し、落差量を見込んで一次充填重量よりも大きく、目標重量よりも小さく設定した二次充填重量に計量ホッパでの計量値が到達すると、ゲートを閉じる。ゲートを閉じた後に、落差量の物品が計量ホッパに落下するので、計量ホッパ内には目標重量の物品が充填される。その後、計量ホッパの下方にある容器に目標重量の物品が充填される。

この第１の例では、計量ホッパに１つの溜ホッパから流量を変化させて物品を供給しているので、充填に時間を要する。この点を改善したものとして、例えば、次のような第２の例もある。物品を体積供給可能な一次充填用ホッパと、小さな流量で物品を供給可能な二次充填用ホッパとが並べて設けられている。一次充填ホッパの下方から二次充填ホッパまでに容器を搬送可能にコンベヤを設け、二次充填ホッパの下方のコンベヤを計量コンベヤとする。一次充填ホッパの下方に通常のコンベヤによって容器を送り込み、一次充填ホッパによって容器に体積供給を行った後、二次充填ホッパの下方に配置された計量コンベヤに容器が送り込まれる。軽量コンベヤでは、一次充填された重量が計量され、この計量値と目標重量値との差及び落差量を見込んで二次充填重量が決定され、二次充填ホッパから物品が容器に充填される。

この第２の例では、二次充填が行われている際に、別の容器に対して一次充填を行うことができるので、充填時間を短縮することができる。しかし、計量コンベヤには、一次充填された容器が乗り込むので、計量コンベヤでの計量値に振動が生じ、その収束を待たないと正確な二次充填が行えない。

この点を改善したものとして、例えば特開平７−５５５４２号公報には、溜ホッパの下方に計量ホッパを設け、溜ホッパを一次充填用とし、これに加えて、二次充填するために、ロスインウエイト（排出計量）方式の計量装置が設けられている重量式充填装置が開示されている。この充填装置では、ほぼ一次充填重量（目標重量よりも幾分小さい重量）の物品が計量ホッパに溜ホッパから充填される。溜ホッパのゲートを閉じた後に、計量ホッパで計量が行われ、実際の計量値と目標重量との差が求められ、これをロスインウエイト方式の計量装置の二次充填重量とする。計量ホッパとロスインウエイト方式の計量装置とから容器に物品が供給される。この方式は、二次充填装置をロスインウエイト方式の計量装置としているので、落差量を見込む必要が無い上に、落差量のバラツキによる誤差が発生しにくい。しかも、計量ホッパとロスインウエイト方式の計量装置とから同時に容器に物品を充填するので、充填時間を短くすることができる。

第１及び第２の例では、溜ホッパはゲート付きのホッパであり、第１の例では計量ホッパが溜ホッパから物品が充填され、第２の例では容器が溜ホッパから物品が充填される。ホッパや容器は、上部から大量の物品を受け取るため、底の浅い構造となっているので、物品が大きな供給量で供給されると、ホッパまたは容器内において、物品の性質に応じた安息角をとって山形となる。しかし、物品が供給されるごとに、必ずしも一定の高さの一定の形状の山形にならないので、溜ホッパのゲートから物品上面までの落差量を一定に保つことができない。また、山の高さも一定しないので、溜ホッパのゲートからホッパまたは容器内の物品の上面までの距離が或る程度大きくなるように、溜ホッパのゲートと下方のホッパまたは容器との距離を大きくとる必要がある。

物品が充填されるホッパや容器内の物品の上面の形状や高さが充填の度に異なれば、毎回落差量が異なり、計量精度を高くすることができない。また、溜ホッパのゲートと下方のホッパまたは容器との距離を大きくとると、物品の供給流量を少なくしても、振動外乱が計量値に発生し、誤差が大きくなる。

特開平７−５５５４２号においては、これらの問題は生じない。しかし、物品がブリッジしたり、絡んだりしやすい性質のものであれば、ロスインウエイト方式の計量装置に自然落下方式によって物品を充填するものを使用することができないし、物品が粒体で壊れやすいものであれば、スクリュー式の供給装置をロスインウエイト方式の計量装置に使用することができない。

二次充填装置がロスインウエイト計量方式の計量装置であっても、二次充填重量だけ供給されたと判断されて、物品の供給が停止されるまで、物品の供給量の変化は極めて大きく、流れ方が不安定となり、その間に補正不可能なバラツキの大きい物品が容器内に加わる可能性がある。またロスインウエイト方式による二次充填装置では、高精度に充填するためには、一次充填による物品の充填重量が確定しなければ、二次充填重量が決定出来ないので、一次充填の計量値が確定した後でなければ、二次充填を開始することができず、充填時間を短くすることができない。一次充填が完了する前に、或いは一次充填の計量値が確定する前に、二次充填を開始させることも可能であるが、一次充填重量が確定した時点で、二次充填中の物品重量と一次充填重量との合計値が目標重量を超えてはならない。従って、この場合には、一次充填重量を比較的少なめに設定する必要があり、その分だけ、二次充填が長くなるので、確実な充填時間の短縮には至らない。

本発明は、計量精度の高い重量式充填装置を提供することを目的とする。また、本発明は、計量精度が高く、かつ充填時間を短縮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。

本発明による重量式充填装置は、目標重量よりも少ない一次充填重量の物品を物品収容手段に供給する一次充填手段と、前記物品収容手段に供給された前記物品の実際の重量と前記目標重量との差を二次充填重量として前記物品を前記物品収容手段に充填する二次充填手段とを、具備している。前記二次充填手段が、物品を貯留可能でかつ移動する物品貯留面を有し、この物品貯留面上の物品を計量する物品貯留計量手段と、前記物品貯留面の上方から、移動中の前記物品貯留面上に前記物品を供給する供給部を有し、この供給部から前記物品貯留面上の異なる位置に前記物品を供給するように、移動している前記物品貯留計量手段に対して固定されている物品供給手段と、前記物品貯留面上に前記二次充填重量の前記物品が貯留されて前記物品供給手段からの物品供給が停止されたとき、前記物品貯留面の移動速度を前記物品供給時の速度よりも高速にして前記物品貯留面上の前記物品を前記物品収容手段に充填させる制御手段とを、具備している。

以上のように、本発明によれば、物品貯留面に分布するように物品を供給することができるので、物品の落差を小さくすることができ、また衝撃荷重を小さくすることができる。従って、充填用の物品を高精度に測定することができる。更に、二次充填装置として使用した場合、充填に要する時間を短縮することができる。

本発明の第１の参考例の重量式充填装置は、図１に示すように、一次充填手段、例えば一次充填装置２を有している。一次充填装置２は、溜ホッパ４を備えている。溜ホッパ４は、その内部に物品を収容している。物品としては、ブリッジを形成しやすいか、互いに絡みやすい物品を使用することもできる。或いは、壊れやすい物品、例えば粒体を使用することもできる。溜ホッパ４の下部には排出口が形成されている。これを開閉するように物品排出手段、例えば排出ゲート６が取り付けられている。この排出ゲート６は、駆動手段、例えば駆動用モータ８によって開閉制御される。排出ゲート６が開放時には、大流量で物品が、溜ホッパ４の下方に配置されている計量ホッパ１０に充填される。

計量ホッパ１０は、計量手段、例えばロードセル１２を有し、これによって計量ホッパ１０内に充填された物品の計量値を表すアナログ計量信号を生成する。計量ホッパ１０の下部にも排出口が設けられている。この排出口を開閉するように排出手段、例えば排出ゲート１４が取り付けられている。この排出ゲート１４は、駆動手段、例えば駆動用電磁弁１６によって駆動される。排出ゲート１４が開かれると、計量ホッパ１０の下方に配置された物品収容手段、例えば包装容器（図示せず）に計量ホッパ１０内の物品が充填される。

この重量式充填装置は、一次充填装置２の他に、二次充填手段、例えば二次充填装置１８も有している。この二次充填装置１８は、物品貯留計量手段、例えば計量コンベヤ２０を有している。この計量コンベヤ２０は、コンベヤ２０ａを有している。このコンベヤ２０ａは、その物品貯留面、例えば上面で物品を支持して、その搬入側から搬出側に物品を搬送するように、駆動手段、例えばモータ２２によって駆動される。このコンベヤ２０ａの搬出側が、計量ホッパ１０の上部の投入口に位置している。コンベヤ２０ａは、ほぼ水平に配置されている。このコンベヤ２０の下部の中央に、計量手段、例えばロードセル２０ｂが設けられており、コンベヤ２０ａの上面に載置された物品の重量を表すアナログ計量信号を発生する。

二次充填装置１８は、更に物品供給手段、例えば直進フィーダ２４も有している。この直進フィーダ２４は、振動源２６を有し、この振動源２６が振動することによって、その後端部のホッパ２８から供給された物品（これは溜ホッパ２に充填されている物品と同一の物品である。）を、直進フィーダ２４に沿って前方に進行させ、その先端の供給部２４ａから排出させるものである。この排出量は、ほぼ一定である。この供給部２４ａが、計量コンベヤ２０ａにおける上面の搬入側の所定位置に位置している。この供給部２４ａとベルトコンベヤ２０ａの上面とは、非常に接近して配置されている。

また、ベルトコンベヤ２０ａの上面の所定位置の上方には、図２（ａ）、（ｂ）に拡大して示すように、仕切り手段、例えば仕切りゲート３０が配置されている。仕切りゲート３０は、ベルトコンベヤ２０ａの幅寸法以上の幅寸法を有し、図１に示す駆動手段、例えばゲート昇降用電磁弁３２によって、ベルトコンベヤ２０の上面に接して、仕切りゲート３０の前後において物品を遮断する状態と、上面よりも上方の位置にある状態とのいずれかをとる。なお、図２（ａ）に示すように、仕切りゲート３０がベルトコンベヤ３０のベルトに接触したときに、ベルトが沈むことを防止するためにベルトコンベヤ２０ａ内には支持板３４が設けられている。

溜ホッパ２の排出ゲート６、計量ホッパ１２の排出ゲート１４、計量コンベヤ２０のモータ２２、直進フィーダ２４の振動源２６、仕切りゲート３０の制御は、制御手段、例えば制御装置３６が行う。制御装置３６は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）３８と記憶手段、例えばメモリ４０と入出力装置（Ｉ／Ｏ）４２とを有している。ＣＰＵ３８が制御を行うために、ロードセル１２、２０ｂのアナログ計量信号は、増幅器４４ａ、４４ｂによって増幅された後、フィルタ４６ａ、４６ｂによって不要な雑音成分が除去された後、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）変換器４８ａ、４８ｂによってデジタル計量信号に変換される。この変換は、クロック発生器５０がサンプリングクロックを発生するごとに行われ、Ｉ／Ｏ４２を介してＣＰＵ３８に対して割り込みがかけられ、ＣＰＵ３８に取り込まれる。

また、制御を行うために、ベルトコンベヤ２０ａが予め定めた距離ΔＬだけ走行するごとにパルス信号を発生するパルス発生器５２がモータ２２に取り付けられている。このパルス発生器５２からのパルス信号も、Ｉ／Ｏ４２を介してＣＰＵ３８に取り込まれる。さらに、包装容器に充填すべき物品の重量である目標重量や、溜ホッパ２から計量ホッパ１０に一次充填すべき物品の重量である一次充填重量Ｗ１が、操作子、例えばキー５４によって設定され、Ｉ／Ｏ４２を介してＣＰＵ３８に取り込まれる。また、この重量式充填装置によって包装容器に充填された重量がＣＰＵ３８によって確認されると、これを表示するため表示装置５６にＩ／Ｏ４２を介して表示データが供給される。

以下、図３に示すシーケンス図を参照しながら、この重量式充填装置の動作を説明する。まず、キー５４によって目標重量と一次充填重量Ｗ１とを設定する。次に溜ホッパ２の排出ゲート６を開いて、計量ホッパ１０に物品の充填を開始する。ロードセル１２によって計量されている計量ホッパ１０内の物品の重量が一次充填重量Ｗ１に到達すると、排出ゲート６が閉じられる。このとき、計量コンベヤ２０ａは走行を開始しており、その速度は、物品の計量精度、二次充填に必要と目される物品の重量、直進フィーダ２４からの物品の供給流量、コンベヤ２０ａの長さ等を考慮して選択されている。この速度が標準回転速度である。

一次充填が終了すると、安定待ち時間の経過を待って、計量ホッパ１０内の物品の重量（実際に行われた一次充填重量）Ｗｘを測定する。この後、二次充填重量が（Ｗ２−Ｗｘ）と演算されて、ＣＰＵ３８に設定される。但し、Ｗ２は目標重量である。

直進フィーダ２４が起動されて、直進フィーダ２４の先端の供給部２４ａから物品がほぼ一定の供給量でベルトコンベヤ２０ａの上面に供給される。ベルトコンベヤ２０ａが走行しているので、ベルトコンベヤ２０ａ上での物品の供給位置は、順に変更されていく。このとき、物品は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように帯状となる。ロードセル２０ｂからの計量信号Ｗｎは、ベルトコンベヤ２０ａ上に物品が供給されていくに従って、図４（ａ）に示すように増加していく。

そして、ロードセル２０ｂからの計量信号ＷｎがＷ２−Ｗｘ以上になった時刻ｔｐにおいて、ＣＰＵ３８は、図４（ｂ）に示すように、パルス発生器５２からのパルスのカウントをＣＰＵ３８において開始する。このカウント値をＣａとする。同時に、直進フィーダ２４を停止させ、物品のコンベヤ２０ａ上への供給を停止する。また、同時にコンベヤ２０ａの速度を低下させて、低速運転を開始する。

時刻ｔｐにおいて、直進フィーダ２４の供給部２４ａの真下にある部分から物品の搬出側の先頭にある部分までが、Ｗ２−Ｗｘの重量の物品である。この供給部２４ａの真下の部分から仕切りゲート３０が設置されている位置までの距離をＬとし（図２（ａ）参照）、クロック発生器５０が１パルス発生する間にベルトコンベヤ２０ａが走行する距離をΔＬであるとすると、カウント値ＣａがＬ／ΔＬに等しくなったとき、仕切りゲート３０の真下に、Ｗ２−Ｗｘの重量の物品の最終端が位置することになる。このとき、ＣＰＵ３８は、コンベヤ２０ａを停止させる。このようなカウント値Ｃａ及びＬ／ΔＬを用いたＷ２−Ｗｘの物品の最終端の検出手段を所定領域記憶手段と称する。

一方、コンベヤ２０ａの低速運転の開始から安定時間の経過を待って、計量コンベヤ２０ａ上にある全ての物品の重量Ｗｔを測定する。重量Ｗｔの測定が終了し、かつコンベヤ２０ａが停止していることを条件として、ＣＰＵ３８は、仕切りゲート３０を降下させて、Ｗ２−Ｗｘの物品とそれ以後の物品とを仕切る。仕切りゲート３０の下降端は、細く尖っていて、コンベヤ２０ａのベルト上の物品を搬送方向に関して、ゲート３０の下降端を境界として、前後に正確に二分する。二分された物品のうち搬出端側にある部分には、直進フィーダ２４を停止させたときの供給流量の変化によるバラツキは含まれていない。バラツキは、仕切りゲート３０の搬入端側にある。

仕切りが終了すると、コンベヤ２０ａを高速で走行させる。なお、仕切りゲート３０を降下させるための時間ｔｇの経過を待った後に、コンベヤ２０ａを高速走行させる。高速走行によって、仕切りゲート３０よりも前方にある物品が計量ホッパ１０に充填される。仕切りゲート３０よりも後ろ側の物品は仕切りゲート３０によってせき止められて、計量ホッパ１０内には充填されない。計量ホッパ１０内の物品は、Ｗｘの測定が完了した後であって、コンベヤ２０ａの高速走行による二次充填物の排出完了までの適切なタイミングで、排出ゲート１４を開いて、下部の包装容器に排出され、そのまま排出ゲート１４を開いたままとして、二次充填物も包装容器に排出する。

コンベヤ２０ａの仕切りゲート３０よりも前方の物品が全て計量ホッパ１０に排出されると、ＣＰＵ３８は、コンベヤ２０ａを停止し、仕切りゲート３０を上昇させる。この時点で、計量コンベヤ２０条にある物品の重量Ｗｓを測定する。先に測定したＷｔとＷｓとの差を求めることによって、実際に二次充填された物品の重量が判明する。

以下、同様に、２サイクル目の充填が開始されるが、このとき、計量ホッパ１０への溜ホッパ２からの物品の供給を行うと同時に、ベルトコンベヤ２０ａを高速運転させ、ベルトコンベヤ２０ａ上に残留している重量Ｗｓの物品も計量ホッパ１０に充填する。この残留物品の排出が完了すると、ベルトコンベヤ２０ａは再び標準走行を行う。

なお、先にＷｔ−Ｗｓの演算を行い、実際の二次充填重量を求めたが、これと先の二次重点目標重量（Ｗ２−Ｗｘ）との差である補正量Ｗｃを求め、これを利用して、直進フィーダ２４の応答遅れやフィルタ４６ｂの応答遅れを補正することができる。即ち、次回の重点に置いて、二次充填重量（Ｗ２−Ｗｘ）にＷｃを加算することによって二次充填重量を補正し、この補正値にロードセル２０ｂの計量信号が到達した時刻ｔｐからパルス発生器５２からのパルス信号のカウントを開始すればよい。

なお、毎回、補正量Ｗｃを変更すると、充填重量が振動的発振をする場合には、複数回の補正量の平均値で補正を行う等の統計的、傾向的に偏差を制御すればよい。

或いは、テスト運転を行う際に、二次充填重量を定めて二次充填のみを行い、実際の二次充填重量Ｗｕを測定し、Ｗｕと二次充填重量との偏差Ｗｅを求めて、固定の補正値としてＷｅを用いて、本運転では、Ｗｅによって二次充填重量を補正してもよい。

この重量式充填装置の二次充填装置１８では、物品がベルトコンベヤ２０ａの一カ所に堆積しないので、直進フィーダ２４の供給部２４ａとベルトコンベヤ２０ａの上面との距離を小さくとることができる。従って、直進フィーダ２４からベルトコンベヤ２０ａの上面に物品が落下するときの落差量が極めて小さく、落下時の衝撃荷重が小さい。また、落差量も一定である。従って、ロスインウエイト方式の二次充填装置を使用したのと同等の効果が得られ、二次充填計量の誤差を小さくすることができる。

ロスインウエイト方式の二次充填装置では、溜ホッパから物品を計量しながら、供給口へ物品を切り出す構造であるので、切り出しのための供給装置の駆動が振動源を用いたものを使用出来ない。従って、自然落下、或いはスクリューによる切り出しを行うことになるが、自然落下方式では、ブリッジを形成しやすい物品や、絡みやすい物品を扱うことは不可能であるし、スクリュー方式であれば、物品がすり潰されやすい粒体を扱うことは不可能である。しかし、この重量式充填装置では、振動源を用いた直進フィーダ２４によって物品をコンベヤ２０ａ上に供給するものであるので、上記のような物品であっても扱うことができる。

しかも、この重量式充填装置では、仕切りゲート３０を設けて、これによってコンベヤ２０ａ上の二次充填用の物品とそれ以外の物品とを仕切るように構成しているので、直進フィーダ２４の停止時に物品の供給量が不安定になっても、その影響によって二次充填重量がばらつくことを防止できる。しかも、二次充填重量の物品とそれ以外の物品との境界位置を記憶し、その位置が仕切りゲート３０の設置位置に到達したときに、仕切りゲート３０によって仕切るように構成しているので、バラツキ成分は完全に除去されている。

本発明の１実施形態の重量式充填装置について説明する。この重量式充填装置では、第１の参考例の重量式充填装置から、仕切りゲート３０及びそのゲート昇降用電磁弁３２を除去したものである。このため、二次充填重量分の物品の末端の検出も不要であるので、パルス発生器５２も除去されている。他の構成は、第１の参考例の重量式充填装置と同様である。

この場合、二次充填重量（Ｗ２−Ｗｘ）が設定されて、ロードセル２０ｂからの計量信号Ｗｎが（Ｗ２−Ｗｘ）以上に到達した時点ｔｐで、振動源２６を停止させて、直進フィーダ２４からの物品の供給を停止する。同時にコンベヤ２０ａは低速運転とし、安定時間が経過した時点で、そのときのコンベヤ２０ａ上の物品の重量Ｗｔを測定すると共に、コンベヤ２０ａを停止させる。この後、コンベヤ２０ａ上の物品を全て二次充填物として、計量ホッパ１０に排出するように、コンベヤ２０ａを高速運転する。

この実施の形態では、仕切りゲート３０を用いていないので、直進フィーダ２４を停止させる際に、直進フィーダ２４からの物品の供給流量が変化して、コンベヤ２０ａ上にある二次充填物の重量にバラツキが生じる。従って、第１の参考例の重量式充填装置に比較して、二次充填の精度が低下する。しかし、第１の参考例に関連して述べたように、直進フィーダ２４からコンベヤ２０ａ上への物品の落差量が小さく、直進フィーダ２４からコンベヤ２０ａ上に物品が供給される際の衝撃荷重が小さいという利点は、有している。また、直進フィーダ２４のような、振動式の物品供給手段を使用可能であるので、ブリッジを形成しやすい物品や、絡まりやすい物品に対応することができるし、壊れやすい物品に対しても対応できる。

この実施の形態の重量式充填装置においても、テスト運転を行い、コンベヤ２０ａ上に実際に供給された物品の重量Ｗｔと、二次充填重量（Ｗ２−Ｗｘ）との偏差Ｗｕを求め、本運転において、この偏差Ｗｕによって二次充填重量（Ｗ２−Ｗｘ）を補正することができる。或いは、本運転において、コンベヤ２０ａ上の二次充填物の実際の重量Ｗｔを測定し、これと二次充填重量（Ｗ２−Ｗｘ）との偏差を毎回求め、これによって毎回、二次充填重量を補正するか、或いはこれらの平均値を用いた傾向制御を行うこともできる。

本発明の第２の参考例の重量式充填装置について説明する。この重量式充填装置は、一次充填の計量値Ｗｘが確定する前に、二次充填を開始し、全体の充填時間を短縮するものである。

上述した従来の装置では、二次充填装置で計量される物品は、全て二次充填物として包装容器に充填される構成であるので、一次充填された重量Ｗｘが確定する前に二次充填を開始する二次充填装置であっても、一次充填された重量Ｗｘが確定した時点での二次充填中の重量と重量Ｗｘとの合計値が目標重量を超えないようにする必要がある。そのため、二次充填は、一次充填の確定の直前にしか開始することができず、充填時間の短縮を充分に図ることができなかった。

この実施の形態の重量式充填装置では、第１の参考例の重量式充填装置に関連して説明したように、仕切りゲート３０を有しているので、一次充填された重量Ｗｘが確定した時点では、コンベヤ２０ａ上に二次充填重量（Ｗ２−Ｗｘ）を超える量の物品が存在していても、図５に符号ｄで示すように、（W２−Ｗｘ)の物品の末端の位置が仕切りゲート３０の位置に達していなければ、仕切りゲート３０によって（Ｗ２−Ｗｘ）分だけ切り分けて、包装容器に物品を充填することができる。従って、実際に一次充填された重量Ｗｘが確定していない間に二次充填を開始させることが可能になり、Ｗｘがまだ未確定な領域での二次充填の充填動作を実現することができる。そのため、実際に一次充填された重量Ｗｘが確定したとき、コンベヤ２０上の物品が既に二次充填重量（Ｗ２−Ｗｘ）に到達していた位置を認識するための充填所定量位置認識手段が設けられている。

即ち、この重量式充填装置でも、パルス発生器５２は所定距離ΔＬだけベルトコンベヤ２０ａが走行すると、１パルスを発生する。直進フィーダ２４の供給口２４ａと仕切りゲート３０との距離はＬである。コンベヤ２０ａがＬだけ移動する間に、パルス発生器５２が発生するパルス数Ｃａは、Ｃａ＝Ｌ／ΔＬである。

コンベヤ２０ａ上に分布する物品の１パルス（ΔＬ）当たりの重量を正確に求めるため、目標重量から、一次充填重量Ｗ１の約１／２の値を減算した値に相当するＷｒがＣＰＵ３８に設定されている。

充填時間の短縮を図るため、一次充填によって実際に充填された重量Ｗｘが確定する前に、直進フィーダ２４の駆動を開始して、二次充填を開始する。図６に示すように、ロードセル２０ｂの計量信号ＷｎがＷｒに到達した時点から、ＣＰＵ３８はカウンタＣ１によってパルス発生器５２からのパルス信号のカウントを開始する。

ＣＰＵ３８は、コンベヤ２０ａ上の物品の重量を表しているロードセル２０ｂの計量信号Ｗｎを読みとりながら、計量ホッパ１０に現在充填されている物品の重量を表しているロードセル１２の計量信号を監視し、これが一次充填重量Ｗ１以上となって、一次充填が停止し、実際の一次充填重量Ｗｘが確定した時点でのロードセル２０ｂからの計量信号Ｗｎ（コンベヤ２０ａ上にある物品の全重量を表す）を取得する。

そして、Ｗｎが二次充填重量よりも小さい場合、コンベヤ２０ａ上の物品は（Ｗ２−Ｗｘ）に到達していないので、第１の参考例の重量式充填装置と同様に、Ｗｎが（Ｗ２−Ｗｘ）以上になるまで直進フィーダ２４による物品の供給を継続させ、Ｗｎが（Ｗ２−Ｗｘ）以上になると、直進フィーダ２４の駆動を停止し、物品の供給を停止させる。ＣＰＵ３８は、カウンタＣ２によってパルス発生器５２からのパルス信号のカウントを開始し、コンベヤ２０ａの速度を低速にする。そして、カウンタＣ２の値がＬ／ΔＬに等しくなった時点で、コンベヤ２０ａを停止させ、仕切りゲート３０を降下させる。即ち、第１の参考例と同様に動作する。以下の動作も同様である。この場合、カウンタＣ１の値は、リセットされる。

実際の一次充填重量Ｗｘが確定されたとき、Ｗｎが（Ｗ２−Ｗｘ）以上であると、既に二次充填重量（Ｗ２−Ｗｘ）以上の物品が計量コンベヤ２０ａ上にある。この状態を図５に示す。図５において、符号ａで示すのが仕切りゲート３０の位置で、符号ｄで示すのが二次充填重量（Ｗ２−Ｗｘ）の末端の位置である。

実際に一次充填された重量Ｗｘが確定した時点で、直ちに直進フィーダ２４からの物品供給を停止し、カウンタＣ１のカウント値Ｃｒを読みとる。カウンタＣ１は重量ＷｒからＷｎになるまで、パルス発生器５２が発生したパルス信号の数をカウントしているので、１パルス当たりの重量ｗｐは、
ｗｐ＝｛（Ｗｎ−Ｗｒ）／Ｃｒ｝
と求められる。また、図５におけるｃ−ｄ間にある物品の重量は（Ｗｎ−（Ｗ２−Ｗｘ））であるので、ｃ−ｂ間に分布する重量をパルス数Ｃｂに換算すると、
Ｃｂ＝｛Ｗｎ−（Ｗ２−Ｗｘ）｝／ｗｐ
で求めることができる。コンベヤ２０ｂ上の符号ｄで示す位置が仕切りゲート３０の真下に来たときに、仕切りゲート３０を降下させればよいので、Ｌ／ΔＬに相当するカウント値ＣａからＣｂを減算して、（Ｗ２−Ｗｘ）の物品の末端の位置が仕切りゲート３０の下方に到達するための移動距離に相当するパルス数Ｃｃを求める。そして、Ｗｘが確定した時点でコンベヤ２０ａの低速運転を開始させ、カウンタＣ２においてパルス発生器５２からのパルス信号をカウントし、そのカウント値がＣｃに到達したとき、コンベヤ２０ａを停止させて、仕切りゲート３０を降下させれば、仕切りゲート３０からコンベヤ２０ａの搬出端側にある物品が（Ｗ２−Ｗｘ）の物品となる。このように（Ｗ２−Ｗｘ）の物品の末端の位置を検出し、その位置が仕切りゲート３０の下方に到達したとき、仕切りゲート３０を降下させる手段を充填所定量位置認識手段と称する。

上記の方法は、１パルス当たりの重量を、Ｗｒから（Ｗ２−Ｗｘ）まで物品がコンベヤ２０ａ上に供給された期間の平均によって求めている。直進フィーダ２４からの物品の供給量が常に均等に分布するとは限らないので、誤差が生じる可能性がある。そこで、より正確に１パルス当たりの重量を求める方法としては、例えば次のようなものもある。

コンベヤ２０ａ上に供給される物品が、Ｗｒからｑｇ、例えば１０ｇ増加するごとに、そのときのカウンタＣ１のカウント値をＣＰＵ３８が記憶する。計量ホッパ１０の計量値（実際に一次充填された物品の重量）Ｗｘが確定した時点ｔｐにおいて、カウンタＣ１のカウント値Ｃｒを読みとる。そして、カウンタＣ２のカウントを開始させると同時に、直進フィーダ２４による物品の供給を停止する。また、Ｗｘを読み込み、（Ｗ２−Ｗｘ）を確定する。

（Ｗ２−Ｗｘ）がＷｒ＋ｍｑとＷｒ＋（ｍ＋１）ｑとの間にあることをＣＰＵ３８が演算し、Ｗｒ＋ｍｑとＷｒ＋（ｍ＋１）ｑとに対応するカウンタＣ１のカウント値の記憶値を補間して、Ｗ２−Ｗｘに対応するカウンタＣ１のカウント値Ｃｘを算出する。

図５に示すように、ｃからｂに至るまでのパルス数、即ちコンベヤ２０ａ上の物品が（Ｗ２−Ｗｘ）に到達してから物品の供給が停止されるまでの間にパルス発生器５２が発生したパルス数Ｃｂは、Ｃｒ−Ｃｘで求められる。従って、仕切りゲート３０から物品の供給が停止された符号ｃで示す位置までの距離はＬであり、これに対応するパルス数はＣａであるので、（Ｗ２−Ｗｘ）の末端の位置が仕切りゲート３０の下方に到達するためのパルス数Ｃｃは、Ｃａ−Ｃｂで求められ、直進フィーダ２４を停止させたときからカウントを開始しているカウンタＣ２のカウント値がＣｃに等しくなったとき、コンベヤ２０ａを停止させ、かつ仕切りゲート３０を降下させる。

ｑｇの値を計量精度に合わせて小さくしておけば、Ｃｂの精度、即ち物品の重量に対する（Ｗ２−Ｗｘ）の末端の位置精度を高めることができる。

この実施の形態の重量式充填装置において、二次充填の開始時間をどの程度短縮することができるかを図７を基に説明する。図７（ａ）乃至（ｄ）は、実際の一次充填重量Ｗｘが確定した時点におけるコンベヤ２０ａ上の物品の分布状況を表している。第１の実施の形態では、Ｗｘが確定してから二次充填を開始しているので、図７（ａ）に相当する。第３の実施の形態では、図７（ａ）の他に、同図（ｂ）乃至（ｄ）の状態が考えられる。即ち、同図（ｂ）では、コンベヤ２０ａ上への物品の供給量がＷｎ＜Ｗ２−Ｗｘであるので、（Ｗ２−Ｗｘ）の末端に当たる部分はまだコンベヤ２０ａ上には現れていない。同図（ｃ）では、Ｗｘが確定したとき既にＷｎ＞（Ｗ２−Ｗｘ）であって、（Ｗ２−Ｗｘ）の末端である点ｂが仕切りゲート３０の位置ａと供給口２４ａの位置ｃとの間にある。同図（ｄ）では、正常に動作可能な限界であって、Ｗｘが確定したとき、Ｗ２−Ｗｘの末端の位置ｂが仕切りゲート３０の真下にあり、直ちにコンベヤ２０ａを停止させて、仕切りゲート３０を下降させる必要がある場合である。

図７（ｄ）において、（Ｗ２−Ｗｘ）の重量に相当するコンベヤ２０ａのベルト上の距離は、１パルス当たりの重量値ｗｐを適用して、（Ｗ２−Ｗｘ）分だけベルトが移動したときに生じるパルス数Ｃｍは、
Ｃｍ＝（Ｗ２−Ｗｘ）／Ｗｐ
と求められるので、１パルス当たりのベルト移動距離ΔＬから、Ｃｍ発のパルス信号が発生する間の移動距離Ｌｙは
Ｌｙ＝ΔＬ＊Ｃｍ
である。ベルト速度をＶとすると、充填を速めることのできる最大時間Ｔｍは、図７（ｄ）のようにベルトの上面全てに物品が分布している状態になる時間であるので、仕切りゲート３０から物品供給口２４ａまでの距離Ｌを考慮して、
Ｔｍ＝（Ｌ＋Ｌｙ）／Ｖ
となる。

一次充填によって容器への目標重量を超えるような充填があっては、一次及び二次に分けて充填する意味が無いので、一次充填による充填重量がばらついたとしても、実際の一次充填重量Ｗｘが目標重量Ｗｘを超えることが無いように一次充填重量Ｗ１は設定されている。従って、Ｌｙの時間分だけ二次充填を速めるには、一次充填におけるバラツキを見込んで最大充填重量をＷｏと予測し、（Ｗ２−Ｗｏ）の値からＬｙを求め、Ｔｍに代入すればよい。

第３の参考例の重量式充填装置を図８に示す。この重量式充填装置では、仕切りゲート３０ａの構成が相違する以外、第１または第２の参考例と同様に構成されている。即ち、第１及び第２の参考例の重量式充填装置では、仕切りゲート３０は、昇降するものであったが、第３の参考例では、仕切りゲート３０ａは、ベルトコンベヤ２０ａの幅方向の両側にそれぞれ設けられ、ベルトコンベヤ２０ａの中央に向かってそれぞれが進退する構成である。符号３２ａで示すのは、仕切りゲート３０ａ、３０ｂの駆動用の電磁弁である。

第４の参考例の重量式充填装置では、図９、図１０に示すように、二次充填装置がターンテーブル式に構成されている。即ち、ロードセル６０がターンテーブル６２を支持する。ターンテーブル６２は、駆動手段、例えばモータ６４と駆動伝達機構６６によって、その中心を回転中心として回転するように構成されている。物品は直進フィーダ２４からターンテーブル６２上の同心円ＣＣ上に供給されながら、計量される。従って、物品は同心円ＣＣに沿って帯状に分布しながら計量される。物品を（Ｗ２−Ｗｘ）の末端で仕切るための仕切りゲート６８は、ターンテーブル６２の上方から下降する。直進フィーダ２４の供給口２４ａと仕切りゲート６８との角度はＡであり、これが、第１及び第３の実施の形態の重量式充填装置におけるＬに相当する。物品のターンテーブル６２上での移動距離の検出法及び（Ｗ２−Ｗｘ）の物品の末端の位置を認識し、その位置が仕切りゲート６８に対応する位置まで移動したときに、仕切りゲート６８で仕切るための構成は、第１及び第２の参考例の重量式充填装置と同様である。

ターンテーブル６２上の物品は、ターンテーブル６２を回転させただけでは一次充填装置や包装容器に排出することができないので、物品掻き取り装置７０がターンテーブル６２上に設けられている。仕切りゲート６８によって（Ｗ２−Ｗｘ）の物品の末端の位置が仕切られると（このときターンテーブル６２は停止している。）、掻き取り装置７０がターンテーブル６２の外方の待機位置から、同心円ＣＣ上の掻き取り位置に、その内部に物品を収容可能に移動する。その後、ターンテーブル６２が高速回転し、（Ｗ２−Ｗｘ）の物品が掻き取り装置７０内に集められる。掻き取り装置７０が、排出シュート７２の位置まで移動し、排出シュート７２内に落とす。この排出シュート７２は、一次充填装置に通じている。掻き取り装置７０は、その後に掻き取り位置に戻り、残った物品を集め、次の一次充填の際に、排出シュート７２を介して一次充填装置に供給される。その後、待機位置に掻き取り装置７０は戻る。

第５の参考例の重量式充填装置において使用する二次充填装置を図１１に示す。この二次充填装置では、ロードセル７４によって溜容器７６を支持して物品貯留計量手段を構成している。この溜容器７６に直進フィーダ２４によって物品が供給されるが、直進フィーダ２４と溜容器７６との間に、溜容器７６と一体に物品分布手段、例えば物品受け機構７８が設けられている。これは、傾斜面を有し、この傾斜面の上部に直進フィーダ２４から供給された物品を、この系や面を滑落移動させて、溜容器７６の物品収容面、例えば底面の異なる位置に物品を分布させる。なお、符号８０で示すのは、溜容器７６の底面を兼ねる排出ゲートである。

この二次充填装置では、物品受け機構７８によって物品が底面の異なる位置に分布するので、物品の堆積を回避することができ、落差量を小さくすることができる。さらに、全く駆動装置を使用していないので、構成を簡略化することができる。

上記の各参考例及び実施の形態では、二次充填装置から一次充填装置を介して物品を包装容器に充填したが、直接に包装容器に充填することもできる。

また、上記の各参考例では、二次充填装置における物品貯留供給手段を移動させ、物品供給手段を固定したが、逆に、物品供給手段を移動させてもよい。例えば、物品貯留計量手段として、高さ寸法が短く、底面の面積が広く、上部投入口の開口面積が広い溜容器を用い、その溜容器の上部投入口の周りを移動しながら、直進フィーダが物品を供給するように構成してもよい。無論、溜容器には計量手段が設けられている。

本発明の第１の参考例の重量式充填装置のブロック図である。 図１の重量式充填装置において使用する二次充填装置の拡大側面図及び平面図である。 図１の重量式充填装置のシーケンス図である。 図１の重量式充填装置の二次充填装置の計量信号とコンベヤの駆動に伴うパルス信号の変化を示す図である。 本発明の第２の参考例の重量式充填装置の二次充填装置の拡大側面図である。 図５の二次充填装置における計量信号の変化を示す図である。 本発明の第２の参考例の重量式充填装置において一次充填が終了した時点における種々の状態の二次充填装置を示す図である。 本発明の第３の参考例の重量式充填装置の二次充填装置の平面図である。 本発明の第４の参考例の重量式充填装置において使用する二次充填装置の平面図である。 図９の二次充填装置の側面図である。 本発明の第５の参考例の重量式充填装置において使用する二次充填装置の側面図である。

符号の説明

２ 一次充填装置（一次充填手段）
１８ 二次充填装置
２０ 計量コンベヤ（物品貯留計量手段）
２４ 直進フィーダ（物品供給手段）
３６ 制御装置（制御手段）

Claims (1)

1. 目標重量よりも少ない一次充填重量の物品を物品収容手段に供給する一次充填手段と、
   前記物品収容手段に供給された前記物品の実際の重量と前記目標重量との差を二次充填重量として前記物品を前記物品収容手段に充填する二次充填手段とを、
   具備し、前記二次充填手段が、
   物品を貯留可能でかつ移動する物品貯留面を有し、この物品貯留面上の物品を計量する物品貯留計量手段と、
   前記物品貯留面の上方から、移動中の前記物品貯留面上に前記物品を供給する供給部を有し、この供給部から移動している前記物品貯留面上の異なる位置に前記物品を供給するように、前記物品貯留計量手段に対して固定されている物品供給手段と、
   前記物品貯留面上に前記二次充填重量の前記物品が貯留されて前記物品供給手段からの物品供給が停止されたとき、前記物品貯留面の移動速度を前記物品供給時の速度よりも高速にして前記物品貯留面上の前記物品を前記物品収容手段に充填させる制御手段とを、
   具備する重量式充填装置。
   

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