JP2013018558A - 被計量物供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被計量物の排出時間の短縮を図り、かつ定量性の向上を図ることができる計量装置の被計量物供給装置を提供する。
【解決手段】 上下方向に延在するように設けられた円筒状の筒体１と、筒体１の下端の開口部１ａの開閉に用いる一対のカットゲート２、３と、一対のカットゲート２、３を開閉駆動するためのサーボモータ１０と、一方のカットゲート２の両外側に一端が固定され、他端が回動自在に支持される第１軸２ａ及び第２軸２ｂと、他方のカットゲート３の両外側に一端が固定され、他端が回動自在に支持される第３軸３ａ及び第４軸３ｂと、互いに逆方向に回動するように第１軸２ａと第３軸３ａとを連結する第１連結部４ａと、互いに逆方向に回動するように第２軸２ｂと第４軸３ｂとを連結する第２連結部４ｂとを備え、サーボモータ１０によって第１軸２ａを回動することにより一対のカットゲート２、３の開閉動作を行うように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粉体あるいは粒体状の被計量物（樹脂ペレット、穀物、肥料等）を計量ホッパあるいは袋等の容器に供給する被計量物供給装置に関する。

従来、粉体あるいは粒体からなる被計量物を袋等の容器に充填する装置として、パッカースケールと呼ばれる計量装置がある。この種の計量装置では、被計量物の種類や使用目的等によって、様々な方式のものが提案されている。

このような計量装置では、計量ホッパあるいは袋に被計量物が供給されて、その被計量物の重量が計量される。この計量ホッパあるいは袋へ被計量物を供給するための供給装置として、例えば、上端開口部から被計量物が供給される筒状シュート（筒体）の下端開口部にカットゲートを設けた構成の供給装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１には、計量ホッパの上方に配置され、一対のカットゲートを有し、各々のカットゲートには駆動用のシリンダが個別に取り付けられた構成の供給装置（投入ホッパ）が記載されている。

また、特許文献２には、計量ホッパの上方に配置され、サーボモータで駆動される１つのカットゲート（供給ゲート）が設けられた構成の供給装置が記載されている。

実開昭４８−１１１１６６号公報 特開２００４−８５２８２号公報

上記従来の計量装置では、供給装置のカットゲートが開かれている間、筒状シュート内の被計量物が自重によって落下し排出される。計量装置において、計量速度のより高速化を図る上で、供給装置の被計量物の排出時間の短縮が望まれている。

上記の特許文献１の構成では、一対のカットゲートを各々のシリンダで開閉駆動するようにしているが、シリンダは動作速度が遅いため、所定量の被計量物を排出するために要する排出時間の短縮を図ることができない。

また、特許文献２の構成では、１つのカットゲートを開閉駆動するため、カットゲートを開閉するのに要する時間が長くなり、所定量の被計量物を排出するために要する排出時間の短縮を図ることができない。また、カットゲートを開くときには、そのカットゲートを開きはじめる片側の方から被計量物が徐々に排出されはじめ、また、カットゲートを閉じるときには開き始めたときの片側の方からの被計量物の排出が最後まで続き、良好な定量性が得られない。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、被計量物の排出時間の短縮を図ることができ、かつ定量性の向上を図ることができる計量装置の被計量物供給装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある形態（aspect）に係る被計量物供給装置は、上下方向に延在するように設けられ、内部に粉粒体からなる被計量物が充填される円筒状の筒体と、前記筒体の下端の開口部の開閉に用いられ、前記開口部を開いたときに前記筒体内に充填されている被計量物を前記開口部から連続して落下させ、前記開口部を閉じるときに前記連続して落下している被計量物の流れを両側から横断するようにして断ち切って前記開口部を閉じるための一対のカットゲートと、前記一対のカットゲートを開閉駆動するためのモータと、前記一対のうちの一方のカットゲートの両外側にそれぞれの一端が固定されるとともに、それぞれの他端が回動自在に支持され、第１の水平軸上に配置される第１軸及び第２軸と、前記一対のうちの他方のカットゲートの両外側にそれぞれの一端が固定されるとともに、それぞれの他端が回動自在に支持され、前記第１の水平軸と平行な第２の水平軸上に配置される第３軸及び第４軸と、互いに逆方向に回動するように前記第１軸と前記第３軸とを連結する第１連結部と、互いに逆方向に回動するように前記第２軸と前記第４軸とを連結する第２連結部とを備え、前記第１軸〜第４軸のうちのいずれか１つの軸が前記モータに連結され、前記モータによって前記連結された軸が一方向に回動されることにより前記一対のカットゲートが前記開口部を開き、前記連結された軸が前記一方向とは逆方向に回動されることにより前記一対のカットゲートが前記開口部を閉じるように構成されている。

この構成によれば、被計量物の排出口となる筒体の下端の開口部を一対のカットゲートにより開閉することにより、１個のカットゲートのみで構成される場合に比べて、各カットゲートの開閉動作範囲を小さくすることができる。さらに、一対のカットゲートをモータによって開閉駆動するようにしているので、カットゲートの開閉動作を高速で行うことができる。以上のように、各カットゲートの開閉動作範囲を小さくし、かつモータによって高速に開閉動作させることにより、所定量の被計量物を排出するために要する排出時間を大幅に短縮することが可能になる。また、一対のカットゲートを用い、かつ、それをモータによって高速に開閉動作させることによって、筒体内において粉粒体面が均等に降下するマスフローで排出することが可能となり、定量性の向上を図ることができる。

さらに、一対のカットゲートの両外側に配置される第１連結部及び第２連結部の２つの連結部によって一対のカットゲートがそれぞれ逆方向に回動するように連結されているため、一対の各々のカットゲートの全体の開閉を正確かつスムーズに行うことができるとともに、単一のモータによって一対のカットゲートの開閉を同時に行うことができる。

また、前記第１連結部及び前記第２連結部は、それぞれリンク機構によって構成されていてもよい。

この構成によれば、例えば第１連結部及び第２連結部を歯車で構成した場合における、歯車の摩耗や、粉・埃などの歯車への噛み込み等の問題を無くすことができる。

また、前記一対のカットゲートを開き始めてから全開状態を経て閉じ終わるまでの間に、前記筒体内の被計量物がマスフローで排出されるように前記一対のカットゲートの開閉動作を行わせるよう構成されるとともに、所望の排出量に応じて前記一対のカットゲートを開き始めてから全開状態を経て閉じ終わるまでの時間（開閉時間）を設定するように構成されていてもよい。

このように、筒体内の被計量物がマスフローで排出されるので、定量性が良好であり、カットゲートの開閉時間を設定することによって所望の排出量を排出することができる。

また、前記一方のカットゲートから離れて、前記第１軸を回動自在に支持する第１軸受部と、前記一方のカットゲートから離れて、前記第２軸を回動自在に支持する第２軸受部と、前記他方のカットゲートから離れて、前記第３軸を回動自在に支持する第３軸受部と、前記他方のカットゲートから離れて、前記第４軸を回動自在に支持する第４軸受部とを有するように構成され、前記筒体及び前記一対のカットゲートの周囲を囲み、かつ複数の貫通孔が形成された隔壁をさらに備え、前記隔壁の外側の領域には、前記第１軸受部、前記第２軸受部、前記第３軸受部、前記第４軸受部、前記第１連結部、前記第２連結部及び前記モータが配置されており、前記隔壁に形成された各貫通孔には、前記第１〜第４軸が非接触状態で貫通するよう構成されていてもよい。

この構成によれば、被計量物が充填される筒体及び被計量物を排出させる一対のカットゲートを隔壁で囲み、隔壁の外側の領域に、第１軸受部、第２軸受部、第３軸受部、第４軸受部、第１連結部、第２連結部及びモータが配置されているため、第１軸受部、第２軸受部、第３軸受部、第４軸受部、第１連結部、第２連結部等から生じる異物（摩耗粉など）が被計量物へ混入するのを防止することができる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、被計量物の排出時間の短縮を図ることができ、かつ定量性の向上を図ることができる計量装置の被計量物供給装置を提供することができるという効果を奏する。

（ａ）は、本発明の実施形態の一構成例の被計量物供給装置を用いた計量装置において同被計量物供給装置を正面から見た概略図であり、（ｂ）は、同被計量物供給装置を側面から見た概略図であり、（ｃ）は、同被計量物供給装置を上方から見た概略図であり、（ｄ）は、同被計量物供給装置の一部分の概略図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態）
図１（ａ）は、本発明の実施形態の一構成例の被計量物供給装置を正面から見た概略図であり、図１（ｂ）は、同被計量物供給装置を側面から見た概略図であり、図１（ｃ）は、同被計量物供給装置を上方から見た概略図であり、図１（ｄ）は、同被計量物供給装置の一部分の概略図である。なお、以下では、説明の便宜上、例えば図１（ｃ）に示すように、「前」、「後」、「左」及び「右」を決めている。

この被計量物供給装置は、鉛直方向（上下方向）に立設する円筒状の筒体１と、この筒体１の下端の開口部１ａを開閉するための一対のカットゲート２、３と、一対のカットゲート２、３をギヤボックス９等を介して開閉駆動するためのサーボモータ（例えばＡＣサーボモータ）１０と、サーボモータ１０を制御する制御器１１等を備えている。

ここでは、筒体１の上端には、さらに上部筒体５０が接続されており、上部筒体５０の上方から供給される被計量物が上部筒体５０及び筒体１内に充填される。また、この被計量物供給装置の下方には、被計量物供給装置から供給される被計量物の重量を計量した後、排出するための計量ホッパ５１が配設される。被計量物は、例えば、樹脂ペレット、穀物等の粒体（粒状物）あるいは粉体である。

カットゲート２、３は、筒体１の下端の開口部１ａを開閉可能なように配設されている。筒体１の下端の開口部１ａは、閉じた状態のときのカットゲート２、３の形状に合わせて、被計量物がこぼれないように形成されている。このカットゲート２、３は、開いたときに筒体１内に充填されている被計量物を下端開口部１ａから連続して落下させ、閉じるときに連続して落下している被計量物の流れを両側から横断するようにして断ち切って下端開口部１ａを閉じるための部材である。

一方のカットゲート２は、前後方向の断面が円弧状の底部２１と、底部２１の右端縁部に接続されるとともに上方へ延びて第１軸２ａの一端に接続される側板部２２ａと、底部２１の左端縁部に接続されるとともに上方へ延びて第２軸２ｂの一端に接続される側板部２２ｂとを有している。第１軸２ａ及び第２軸２ｂのそれぞれの他端は、第１軸受部５ａ、第２軸受部５ｂによって回動自在に支持されている。ここで、第１、第２軸受部５ａ、５ｂは、カットゲート２から離れて第１、第２軸２ａ、２ｂを回動自在に支持し、第１、第２軸受部５ａ、５ｂとカットゲート２との間に隔壁１２が設けられている。

同様に、他方のカットゲート３も、前後方向の断面が円弧状の底部３１と、底部３１の右端縁部に接続されるとともに上方へ延びて第３軸３ａの一端に接続される側板部３２ａと、底部３１の左端縁部に接続されるとともに上方へ延びて第４軸３ｂの一端に接続される側板部３２ｂとを有している。第３軸３ａ及び第４軸３ｂのそれぞれの他端は、第３軸受部６ａ、第４軸受部６ｂによって回動自在に支持されている。ここで、第３、第４軸受部６ａ、６ｂは、カットゲート３から離れて第３、第４軸３ａ、３ｂを回動自在に支持し、第３、第４軸受部６ａ、６ｂとカットゲート３との間に隔壁１２が設けられている。

なお、第１軸２ａ及び第２軸２ｂは同一の第１の水平軸上に配置され、第３軸３ａ及び第４軸３ｂは第１の水平軸と平行な第２の水平軸上に配置される。第１〜第４軸受部５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂは、それぞれベアリングによって構成されている。

一方のカットゲート２の右側の第１軸２ａと、他方のカットゲート３の右側の第３軸３ａとは、リンク機構で構成される第１連結部４ａによって互いに逆方向に回動するように連結されている。また、一方のカットゲート２の左側の第２軸２ｂと、他方のカットゲート３の左側の第４軸３ｂとは、リンク機構で構成される第２連結部４ｂによって互いに逆方向に回動するように連結されている。

具体的には、図１（ｄ）に示すように、第２連結部４ｂは、一端が第２軸２ｂに固定された第１リンク４１と、一端が第４軸３ｂに固定された第２リンク４２と、一端が第１リンク４１の他端と回動自在に連結され、他端が第２リンク４２の他端と回動自在に連結された第３リンク４３とによって構成されている。この第２連結部４ｂの第３リンク４３は、第２軸２ｂと第４軸３ｂとが逆方向に回動するように第１リンク４１及び第２リンク４２と連結されている。同様に、第１連結部４ａは、一端が第１軸２ａに固定された第１リンク４１と、一端が第３軸３ａに固定された第２リンク４２と、一端が第１リンク４１の他端と回動自在に連結され、他端が第２リンク４２の他端と回動自在に連結された第３リンク４３とによって構成されている。この第１連結部４ａの第３リンク４３は、第１軸２ａと第３軸３ａとが逆方向に回動するように第１リンク４１及び第２リンク４２と連結されている。なお、図１（ｄ）は、第２軸２ｂ及び第４軸３ｂと第２連結部４ｂとを図１（ａ）における左側から見た図である。この図１（ｄ）において、第１軸２ａ及び第３軸３ａと第１連結部４ａとに対応する部分を括弧書きの符号で記載しているが、これらを図１（ａ）における右側から見た場合には、図１（ｄ）とは左右が逆の位置関係になる。

また、第１軸２ａは、第１連結部４ａからさらに右側に延伸され、カップリング７を介して駆動軸８に接続されている。なお、本例では、第１軸２ａを駆動軸８に接続するようにしているが、第１〜第４軸２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂのうちのいずれか１つの軸を駆動軸８に接続するように構成されていればよい。また、駆動軸８は、本例では、ギヤボックス９を介してサーボモータ１０に接続されているが、サーボモータ１０のモータ軸に直結されるように構成されていてもよい。

また、筒体１及び一対のカットゲート２、３の周囲を囲み、かつ複数の貫通孔Ｈ１〜Ｈ４が形成された隔壁１２が配設されている。すなわち、隔壁１２によってその内側と外側の領域に区画されている。そして、隔壁１２の内側の領域には、筒体１及び一対のカットゲート２、３が配置され、隔壁１２の外側の領域には、第１軸受部５ａ、第２軸受部５ｂ、第３軸受部６ａ、第４軸受部６ｂ、第１連結部４ａ、第２連結部４ｂ、ギヤボックス９、サーボモータ１０及び制御器１１等が配置されている。また、隔壁１２に形成された各貫通孔Ｈ１〜Ｈ４は、第１〜第４軸２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂが非接触状態で貫通するよう構成されている。

第１〜第４軸受部５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂと、ギヤボックス９及びサーボモータ１０と、隔壁１２とは、水平板１４上に固定されている。また、水平板１４の下方には、計量ホッパ５１の本体の周囲を囲むように隔壁１３が設けられている。

以上の構成により、駆動軸８の回動によって、図１（ｂ）に示すカットゲート２の第１軸２ａが例えば右回りに所定角度回動することにより、カットゲート２が矢印ａの方向へ回動してカットゲート２が開かれる。また、このとき同時に、第１軸２ａに接続される第１連結部４ａによってカットゲート３の第３軸３ａが左回りに所定角度回動することにより、カットゲート３が矢印ｂの方向へ回動してカットゲート３が開かれる。さらに、このとき同時に、カットゲート２、３とともに第２、第４軸２ｂ、３ｂが回動する。カットゲート２、３が閉じられる場合は、駆動軸８が上記の場合とは逆に回動することにより、逆の動作が行われる。制御器１１により、カットゲート２、３を開くあるいは閉じるようにサーボモータ１０が制御されており、それに応じて駆動軸８が駆動される。

すなわち、カットゲート２、３は、それぞれの底部２１、３１が円弧を描くように揺動し、開いた状態から閉じた状態となるときには、２つの底部２１、３１が筒体６２内から自重落下する被計量物の流れを両側から横断するようにして断ち切って、下端開口部１ａを閉じる（下端開口部１ａに蓋をする）。カットゲート２、３が閉じた状態のときには筒体１の下端開口部１ａは塞がれて筒体１内の被計量物は排出されず、開いた状態のときに筒体１の下端開口部１ａが開放され、この開放されている間、筒体１内の被計量物が下方へ排出される。

この被計量物供給装置のカットゲート２、３の下方には、筒体１から排出される被計量物を受け取る計量ホッパ５１が配設されている。計量ホッパ５１は、筒体１から供給される被計量物を一時保持し、その被計量物の重量を計量した後、同被計量物を下方へ排出するように構成されている。計量ホッパ５１から排出される被計量物は例えば包装機（図示せず）へ供給されて袋詰めされる。

カットゲート２、３の開閉動作は、前述のように制御器１１によって制御される。制御器１１では、予め設定された第１の所定時間の間、カットゲート２、３を開いて筒体１内の被計量物を排出して計量ホッパ５１へ供給する。すなわち、カットゲート２、３が開かれている間、筒体１内の被計量物は下部のものから自重のみによって自然に落下して排出される。

本実施形態では、筒体１の下端開口部１ａの開閉手段を一対のカットゲート２、３で構成したことにより、１個のカットゲートのみで構成される場合に比べて、下端開口部１ａを開閉するための各カットゲート２、３の開閉動作範囲を小さくすることができる。そしてさらに、一対のカットゲート２、３をサーボモータ１０によって開閉駆動するようにしているので、カットゲート２、３の開閉動作を高速で行うことができる。以上のように、各カットゲート２、３の開閉動作範囲を小さくし、かつサーボモータ１０によって高速に開閉動作させることにより、所定量の被計量物を排出するために要する排出時間を大幅に短縮することが可能になる。例えば、筒体１の直径を３００ｍｍとし、被計量物として樹脂ペレットを筒体１内に充填している状態のときに、約２５ｋｇの樹脂ペレットを排出させる場合に、カットゲート２、３の開閉時間（開きはじめてから全開状態を経て閉じ終わるまでの時間）が約０．４秒という非常に短い時間で排出させることができる。

また、一対のカットゲート２、３を用い、かつ、それをサーボモータ１０によって高速に開閉動作させることによって、筒体１内において粉粒体面が均等に降下する状態となるマスフローで排出することが可能となり、定量性の向上を図ることができる。したがって、所望の排出量に応じて一対のカットゲート２、３を開き始めてから全開状態を経て閉じ終わるまでの時間を、予め制御器１１に設定しておくことで、所望の排出量を排出することができる。

また、カットゲート２、３の右外側面に固定された第１軸２ａと第３軸３ａとが第１連結部４ａによって互いに逆方向に回動するように連結され、カットゲート２、３の左外側面に固定された第２軸２ｂと第４軸３ｂとが第２連結部４ｂによって互いに逆方向に回動するように連結されていることにより、各カットゲート２、３の全体の開閉を正確かつスムーズに行うことができるとともに、単一のサーボモータ１０によって一対のカットゲート２、３の開閉を同時に行うことができる。

また、第１連結部４ａ及び第２連結部４ｂのそれぞれを歯車等で構成することも可能であるが、本実施形態のようにリンク機構によって構成することにより、例えば歯車で構成した場合に比べ、歯車の摩耗や、粉・埃などの歯車への噛み込み等の問題を無くすことができる。

また、被計量物が充填される筒体１及び被計量物を排出させる一対のカットゲート２、３を隔壁１２で囲み、隔壁１２の外側の領域に、第１〜第４軸受部５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂと、第１、第２連結部４ａ、４ｂと、ギヤボックス９及びサーボモータ１０等が配置されているため、第１〜第４軸受部５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ及び第１、第２連結部４ａ、４ｂ等から生じる異物（摩耗粉など）が被計量物へ混入するのを防止することができる。

また、本実施形態では、被計量物供給装置から排出される被計量物が、計量ホッパ５１へ供給されるように構成したが、これに限られない。例えば、被計量物供給装置から排出される被計量物が、ファネルを介して袋へ供給されるように構成されていてもよい。この場合、例えば、袋を支持してその袋に供給される被計量物の重量を計量する計量手段が設けられてあってもよい。

本発明は、被計量物の排出時間の短縮を図ることができ、かつ定量性の向上を図ることができる計量装置の被計量物供給装置等として有用である。

１ 筒体
１ａ 筒体の下端の開口部
２，３ カットゲート
１０ サーボモータ
１１ 制御器
１２ 隔壁
２ａ 第１軸
２ｂ 第２軸
３ａ 第３軸
３ｂ 第４軸
４ａ 第１連結部
４ｂ 第２連結部
５ａ 第１軸受部
５ｂ 第２軸受部
６ａ 第３軸受部
６ｂ 第４軸受部
Ｈ１〜Ｈ４ 貫通孔

Claims (4)

1. 上下方向に延在するように設けられ、内部に粉粒体からなる被計量物が充填される円筒状の筒体と、
   前記筒体の下端の開口部の開閉に用いられ、前記開口部を開いたときに前記筒体内に充填されている被計量物を前記開口部から連続して落下させ、前記開口部を閉じるときに前記連続して落下している被計量物の流れを両側から横断するようにして断ち切って前記開口部を閉じるための一対のカットゲートと、
   前記一対のカットゲートを開閉駆動するためのモータと、
   前記一対のうちの一方のカットゲートの両外側にそれぞれの一端が固定されるとともに、それぞれの他端が回動自在に支持され、第１の水平軸上に配置される第１軸及び第２軸と、
   前記一対のうちの他方のカットゲートの両外側にそれぞれの一端が固定されるとともに、それぞれの他端が回動自在に支持され、前記第１の水平軸と平行な第２の水平軸上に配置される第３軸及び第４軸と、
   互いに逆方向に回動するように前記第１軸と前記第３軸とを連結する第１連結部と、
   互いに逆方向に回動するように前記第２軸と前記第４軸とを連結する第２連結部とを備え、
   前記第１軸〜第４軸のうちのいずれか１つの軸が前記モータに連結され、前記モータによって前記連結された軸が一方向に回動されることにより前記一対のカットゲートが前記開口部を開き、前記連結された軸が前記一方向とは逆方向に回動されることにより前記一対のカットゲートが前記開口部を閉じるように構成された、
   被計量物供給装置。
2. 前記第１連結部及び前記第２連結部は、それぞれリンク機構によって構成された、
   請求項１に記載の被計量物供給装置。
3. 前記一対のカットゲートを開き始めてから全開状態を経て閉じ終わるまでの間に、前記筒体内の被計量物がマスフローで排出されるように前記一対のカットゲートの開閉動作を行わせるよう構成されるとともに、所望の排出量に応じて前記一対のカットゲートを開き始めてから全開状態を経て閉じ終わるまでの時間を設定するように構成された、
   請求項１または２に記載の被計量物供給装置。
4. 前記一方のカットゲートから離れて、前記第１軸を回動自在に支持する第１軸受部と、
   前記一方のカットゲートから離れて、前記第２軸を回動自在に支持する第２軸受部と、
   前記他方のカットゲートから離れて、前記第３軸を回動自在に支持する第３軸受部と、
   前記他方のカットゲートから離れて、前記第４軸を回動自在に支持する第４軸受部とを有するように構成され、
   前記筒体及び前記一対のカットゲートの周囲を囲み、かつ複数の貫通孔が形成された隔壁をさらに備え、
   前記隔壁の外側の領域には、前記第１軸受部、前記第２軸受部、前記第３軸受部、前記第４軸受部、前記第１連結部、前記第２連結部及び前記モータが配置されており、
   前記隔壁に形成された各貫通孔には、前記第１〜第４軸が非接触状態で貫通するよう構成されている、
   請求項１〜３のいずれかに記載の被計量物供給装置。

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