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JP4069112B2 - 組合せ秤 - Google Patents

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Description

本発明は、計量した被計量物を包装機等へ投入する組合せ秤に関する。
組合せ秤で計量されて所定重量とされた菓子類等の被計量物は、包装機によって袋詰めされるのが一般的である。このような被計量物を計量して袋詰めを行うシステムの概略構成を図1に示す。
図1に示すシステムは、組合せ秤の下方に包装機21が設置されている。組合せ秤は、制御部10によって組合せ秤全体の動作が制御される。この組合せ秤は、複数の計量ホッパ1が円状に配置され、複数の計量ホッパ1の下方に集合シュート3が設けられ、集合シュート3の排出口に集合ホッパ4が設けられている。各計量ホッパ1には、その上方に配設された供給ホッパ等(図示せず)から被計量物が供給される。また、各計量ホッパ1にはロードセル等の重量センサ(図示せず)が取り付けられており、この重量センサによって計量ホッパ1内の被計量物の重量が計測され、その計量値は制御部10へ送られる。制御部10では複数の計量ホッパ1の計量値に基づいて組合せ演算を行い、複数の計量ホッパ1の中から排出すべきホッパの組合せを求め、その組合せに該当する計量ホッパ1のゲート2を開閉する。これにより計量ホッパ1から被計量物が排出される。計量ホッパ1から排出された被計量物は、集合シュート3上を滑り、集合シュート3の下部に設けられている排出口を通り、集合ホッパ4で一旦溜められた後、制御部10の制御によって集合ホッパ4のゲート5が開閉され、包装機21に送出される。
包装機21は、袋を製造しながら、この袋に組合せ秤から排出されてきた被計量物を充填して包装する。この包装機21では、包材のロール26から引き出されたシート状の包材27が、フォーミングチューブ23に巻かれて筒状に成形され、プルダウンベルト機(図示せず)により吸着されて下方に送られ、筒状にされた包材の重ねられた縦の縁が縦シール機24によりシール(溶着による封止)される。そして、組合せ秤で計量された被計量物は、包装機のファネル22へ落下しフォーミングチューブ23内を通って先行する袋28内に充填され、フォーミングチューブ23の下方に配置される横シール機25により先行する袋28の上端と後続の袋の下端とにまたがって横方向のシール(溶着による封止)が行われる。この横方向のシールが行われることにより、先行する袋28は、前回での横方向のシールにより下端は封止されているので上下がシールされた完全な袋となる。そして、横シール機25に内蔵されているカッターにより横方向のシール部分の中央が切断されて、先行する袋と後続の袋とが分離される。
上記の構成において、組合せ秤に集合ホッパ4を設けていない場合の組合せ秤と包装機の動作を示すタイミングチャートを図5に示す。図5において、T1は組合せ秤の排出サイクル時間であり、T2は包装機21の横シール機25の停止時間Tcと作動時間(シール時間)Tdとからなる包装サイクル時間である。組合せ秤と包装機とは連携して動作するので、T1とT2は等しい時間となる。また、Taは計量ホッパ1のゲート開時間であり、Tbは組合せ秤から排出された被計量物の先端から終端までが包装機21の袋28内に収容されるのに要する袋収容時間である。
この場合、集合ホッパ4が無いので、計量ホッパ1から排出された被計量物は、集合シュート3上を滑り、集合シュート3の排出口から直接、包装機21のファネル22へ落下する。このとき、被計量物の集合シュート3上での跳ね返りや回り込み、あるいは集合シュート3と被計量物間の摩擦の不均一さによって、集合シュート3の排出口への到着時間にばらつきが生じ、集合シュート3の排出口から排出される被計量物の先端から終端までの長さが長くなり、被計量物が落下して袋28内に完全に収まるまでの時間が長くなる。図5に示すように、計量ホッパ1のゲート2は時間Taの間、開かれ、この時間Ta内に計量ホッパ1から被計量物が全て排出されるが、包装機21の袋28内に被計量物の先端から終端までが収容されるのに要する袋収容時間Tbは計量ホッパ1のゲート開時間Taより長くなる。そして、近年の包装機の高速化に伴い、横シール機25の停止時間Tcが短縮され、図5のように、袋収容時間Tbが横シール機25の停止時間Tcより長くなると、横シール機25の動作中に被計量物が到着し、横シール機25での被計量物の噛み込みが生じる。これにより、不完全な包装袋が発生するばかりでなく、横シール機25が損傷することもある。
そこで、従来は、集合ホッパ4を設け、計量ホッパ1から排出された被計量物を一旦、集合ホッパ4に溜めた後、包装機21に排出するようにしている。この場合の組合せ秤と包装機の動作を示すタイミングチャートを図6に示す。図6において、Teは集合ホッパ4のゲート開時間、Tfはゲート閉時間であり、Tgは計量ホッパ1から排出された被計量物の全部が集合ホッパ4内に収容されるのに要する時間である。
この場合、計量ホッパ1から排出された全ての被計量物を一旦、集合ホッパ4に溜めた後、包装機21へ排出するので、包装機21での被計量物の袋収容時間Tbが短くなり、横シール機25の停止時間Tc中に被計量物が袋に完全に収容される。
実開昭62−143601号公報 特許第3028384号公報 特開平10−77002号公報
しかしながら、前述のように集合ホッパ4を設け、計量ホッパ1から排出された被計量物を一旦、集合ホッパ4に溜めた後、包装機21に排出するように構成した場合、ポテトチップスのように嵩の高い(嵩密度が小さい)被計量物では、集合ホッパ4内で被計量物が絡み合ってゲート5が開かれても落下しなかったり、また、集合ホッパ4内に溜められた被計量物が一度に包装機へ排出されるので、包装機21の入り口のファネル22及びフォーミングチューブ23内や包装袋28の入り口で被計量物が絡み合って落下せず、被計量物が正しく包装袋28に入らないことがあるという問題があった。
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、高速運転される包装機での被計量物の噛み込みを防止できるとともに、集合ホッパ等で被計量物が絡み合って落下しない現象を防止できる組合せ秤を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明の組合せ秤は、被計量物が投入される複数の組合せ用ホッパと、前記複数の組合せ用ホッパの下方に配設され、前記組合せ用ホッパから排出される被計量物を集合させて下部に設けられた排出口から排出させるための集合シュートと、前記集合シュートの排出口に設けられ、下部に設けられたゲートを閉じた状態で前記集合シュートの排出口から排出される被計量物を受け止め、前記ゲートを開いた状態で前記被計量物を包装機で製袋される袋の中へ落下させるための集合ホッパと、前記複数の組合せ用ホッパの中から被計量物を排出すべき前記組合せ用ホッパの組合せを決定し、前記決定した組合せの前記組合せ用ホッパから被計量物を排出させるとともに、前記集合ホッパのゲートの開閉を制御する制御手段とを備え、前記包装機で前記袋が順次製袋される際の任意の1つの前記袋の下端の封止の終了後から前記袋の上端の封止が開始されるまでの封止停止時間と比べて、前記集合ホッパのゲートを常時開いた状態として前記組合せ用ホッパから排出される被計量物を前記集合ホッパを通過させた場合に、前記集合ホッパから落下する前記被計量物の先端が前記袋に収容されてから前記被計量物の終端が前記袋に収容されるまでに要する袋収容時間の方が長いという関係を、前記包装機との間に有し、前記制御手段は、遅くとも前記組合せ用ホッパから排出された前記被計量物の任意の一部が前記集合ホッパに到着する直前に前記集合ホッパのゲートを閉じ、前記被計量物の全部が前記集合ホッパに到着するより前であってかつ前記集合ホッパのゲートを閉じてから一定時間後に前記集合ホッパのゲートを開くように制御し、前記一定時間の間、前記集合ホッパのゲートを閉じておくことにより前記袋収容時間を前記包装機の前記封止停止時間以内に短縮するようにした構成である。
この構成によれば、組合せ用ホッパから排出された被計量物の一部が集合ホッパに到着するより前から一定時間の間、集合ホッパのゲートを閉じておくことにより、袋収容時間を包装機の封止停止時間以内に短縮するので、包装機での被計量物の噛み込みを防止でき、被計量物の先端から終端までの全部を袋に正常に収容することができる。さらに、被計量物の全部が集合ホッパに到着するより前に集合ホッパのゲートを開く、すなわち、組合せ用ホッパから排出された被計量物の全てが集合ホッパに溜まる前にゲートを開いて排出させることにより、被計量物を集合ホッパから袋内へスムースに落下させることができ、集合ホッパ内や包装機の袋の入り口等での被計量物の絡み合いを防止し、正しく袋に収容することができる。
本発明において、前記組合せ用ホッパは、投入される被計量物の重量を計量する計量ホッパである構成としてもよい。
また、前記組合せ用ホッパのそれぞれに対応してそれぞれの上方に、投入される被計量物の重量を計量する計量ホッパが配設され、前記組合せ用ホッパは、前記計量ホッパで計量された被計量物が投入されるメモリホッパである構成としてもよい。
また、前記複数の組合せ用ホッパが上下2列に配設され、上の列の前記組合せ用ホッパは、投入される被計量物の重量を計量する計量ホッパであり、下の列の前記組合せ用ホッパは、それぞれ前記計量ホッパと対応して設けられ前記計量ホッパで計量された被計量物が投入されるメモリホッパであり、前記計量ホッパは対応する前記メモリホッパと前記集合シュートへ選択的に被計量物を排出可能な構成であるものとしてもよい。
本発明は、以上に説明した構成を有し、組合せ秤において、高速運転される包装機での被計量物の噛み込みを防止できるとともに、集合ホッパ等で被計量物が絡み合って落下しない現象を防止できるという効果を奏する。
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。
本発明の実施の形態の組合せ秤と包装機とからなるシステムの概略構成は、従来例と同じ図1で示され、包装機の詳細な説明については従来例で述べているので省略する。
本実施の形態の組合せ秤は、制御部10によって組合せ秤全体の動作が制御される。この組合せ秤は、複数の計量ホッパ1が円状に配置され、複数の計量ホッパ1の下方に集合シュート3が設けられ、集合シュート3の下部の排出口に集合ホッパ4が設けられている。各計量ホッパ1には、その上方に配設された供給ホッパ等(図示せず)から被計量物が供給される。また、各計量ホッパ1にはロードセル等の重量センサ(図示せず)が取り付けられており、この重量センサによって計量ホッパ1内の被計量物の重量が計測され、その計量値は制御部10へ送られる。制御部10では、複数の計量ホッパ1の計量値に基づいて組合せ演算を行い、複数の計量ホッパ1の中から被計量物の合計重量が目標重量に対して許容範囲内となるホッパの組合せを1つ求める。制御部10は、求めた組合せに該当する計量ホッパ1のゲート2を開閉し、これにより計量ホッパ1から被計量物が排出される。計量ホッパ1から排出された被計量物は、集合シュート3上を滑り、集合シュート3の下部に設けられている排出口から集合ホッパ4へ送られ、集合ホッパ4のゲート5が開いているときに、包装機21へ送出される。
図2は、本発明の実施の形態の組合せ秤と包装機の動作を示すタイミングチャートである。図2において、T1は組合せ秤の排出サイクル時間であり、T2は包装機21の横シール機25の停止時間Tcと作動時間(シール時間)Tdとからなる包装サイクル時間である。組合せ秤と包装機とは連携して動作するので、T1とT2は等しい時間となる。また、Taは計量ホッパ1のゲート開時間であり、Tbは組合せ秤から排出された被計量物の先端から終端までが包装機21の袋28内に収容されるのに要する袋収容時間である。Teは集合ホッパ4のゲート開時間、Tfは集合ホッパ4のゲート閉時間である。また、包装機21の横シール機25の作動時間Tdは、横シール機25が、先行する袋28の上端と次に後続する袋の下端とを同時にシール(溶着による封止)を行う横シール機25による封止期間の時間である。横シール機25の停止時間Tcは、順次袋が製袋される際のある封止期間と次の封止期間との間の封止停止期間の時間であり、ある1つの袋に着目して考えると、袋28の下端の封止の終了直後から、その袋28の上端の封止を開始するまでの時間であり、この時間内に、組合せ秤から排出された1回の被計量物の全部を袋28内に収容できれば、横シール機25での被計量物の噛み込みは生じない。
本実施の形態の場合の図2のタイミングチャートと従来例の図6のタイミングチャートとでは、制御部10により制御される集合ホッパ4のゲート5の開閉のタイミングが異なる。
また、図5に示すタイミングチャートは、集合ホッパ4が無い構成の場合であるが、この場合、組合せ秤から排出された被計量物の先端から終端までが包装機21の袋28内に収容されるのに要する袋収容時間Tbが、包装機21の横シール機25の停止時間Tcより長いため、横シール機25の動作中に被計量物が到着して被計量物の噛み込みが生じることになる。同様に、図1の構成において、集合ホッパ4のゲート5を閉じずに常時開いた状態とした場合には、計量ホッパ1から排出される被計量物が集合ホッパ4を通過して袋28に収容されるが、このときの袋収容時間Tbも横シール機25の停止時間Tcより長くなり、横シール機25での被計量物の噛み込みが生じることになる。袋収容時間Tbが横シール機25の停止時間Tc以内であれば、被計量物の噛み込みを生じないようにできる。しかし、図6に示すタイミングチャートのように、排出された全ての被計量物を一旦集合ホッパ4に貯留する場合には、集合ホッパ4等で被計量物が絡み合って落下しにくくなる。この現象は特に嵩の高い(嵩密度の小さい)被計量物の場合に顕著になる。
そこで、本実施の形態では、制御部10が、計量ホッパ1から排出された被計量物の任意の一部(集合ホッパ4へ最先着する部分)が集合ホッパ4に到着する前に集合ホッパ4のゲート5を閉じ、計量ホッパ1から排出された被計量物の全部が集合ホッパ4に到着する前であってかつ集合ホッパ4のゲート5を閉じてから一定時間Tf後に集合ホッパ4のゲート5を開くように制御する。集合ホッパ4のゲート5を、被計量物が集合ホッパ4に到着する前から一定時間Tf閉じておくことにより、袋収容時間Tbを横シール機25の停止時間Tc以内に短縮し、横シール機25での被計量物の噛み込みを防止できる。さらに、被計量物の全部が集合ホッパ4に到着するより前に集合ホッパ4のゲート5を開く、すなわち、計量ホッパ1から排出された被計量物の全てが集合ホッパ4に溜まる前にゲート5を開いて排出させることにより、被計量物を集合ホッパ4から袋28内へスムースに落下させることができ、集合ホッパ4内や、包装機21の入り口のファネル22及びフォーミングチューブ23内、包装袋28の入り口での被計量物の絡み合いを防止し、正しく包装袋28に収容することができる。
なお、集合ホッパ4のゲート5を閉じるタイミングは、計量ホッパ1から排出された被計量物の最先着部分が集合ホッパ4に到着する前であればよく、直前(前回)のサイクルにおいて集合ホッパ4から被計量物が包装機へ排出されて集合ホッパ4が空になったときから、現在(今回)のサイクルで計量ホッパ1から排出された被計量物の最先着部分が集合ホッパ4に到着する直前までの間は、集合ホッパ4のゲート5は閉じてあっても開いてあってもよい。遅くとも被計量物の最先着部分が集合ホッパ4に到着する直前にゲート5を閉じてあればよい。
また、集合ホッパ4のゲート5を開くタイミングは、計量ホッパ1から排出された被計量物の最先着部分が集合ホッパ4に到着した後、できるだけ早く開いた方が被計量物のブリッジの発生を防止する点からは好ましい。例えば、組合せに選択された計量ホッパ1から排出された被計量物の総量の約半分(あるいは目標重量の約半分)の量が集合ホッパ4に溜まる前にゲート5を開くようにする。但し、袋収容時間Tbが横シール機25の停止時間Tc以内となるようにしなければならない。したがって、袋収容時間Tbが、横シール機25の停止時間Tc以内であって、かつ停止時間Tcと略同等となるように、集合ホッパ4のゲート5を開くようにすることが好ましい。
本実施の形態における制御部10による計量ホッパ1及び集合ホッパ4の具体的なゲート開閉の制御例について、説明する。
まず、第1の制御例では、例えば、包装機21が、その横シール機25のシール動作の開始時刻t1に、排出要求信号を組合せ秤の制御部10へ出力するものとする。制御部10は、排出要求信号を受け、所定の遅延時間T3後に、集合ホッパ4のゲート5を開き、所定のゲート開時間Te後にそのゲート5を閉じる。また、集合ホッパ4のゲート5を開いてから、所定の遅延時間T4後に、計量ホッパ1のゲート2を開き、所定のゲート開時間Ta後にそのゲート2を閉じる。この場合、排出サイクル時間T1から集合ホッパ4の所定のゲート開時間Teを減算した時間が、集合ホッパ4のゲート5を閉じておく一定時間Tfとなる。
次に、第2の制御例では、例えば、包装機21が、その横シール機25のシール動作の終了時刻t2に、排出要求信号を組合せ秤の制御部10へ出力するものとする。制御部10は、排出要求信号を受け、所定の遅延時間T5後に、計量ホッパ1のゲート2を開き、所定のゲート開時間Ta後にそのゲート2を閉じる。また、計量ホッパ1のゲート2を開いてから、所定の遅延時間T6後に、集合ホッパ4のゲート5を閉じ、所定のゲート閉時間Tf後にそのゲート5を開く。
いずれの例の場合も、包装機21から排出要求信号が出力されるタイミングは、シール機25のシール動作の開始時刻t1あるいは終了時刻t2に限られるものではなく、そのサイクル時間T2内で所定のタイミングに決められてあればよく、そのタイミングに合わせて遅延時間を変更して図2のような動作を実現させればよい。さらに、上記の第1、第2の制御例はそれぞれ一例であり、図2のような動作を実現できれば、他の制御方法でもよい。
また、本実施の形態では、組合せに参加するホッパが計量ホッパ1である場合を説明したが、図3に示すように各計量ホッパ1と対応させて各々の直下にメモリホッパ6を設け、メモリホッパ6を組合せに参加させるようにしてもよい。この場合、計量ホッパ1は組合せに参加せず、メモリホッパ6は空になると計量ホッパ1から被計量物が投入される。制御部10による組合せ演算により、複数のメモリホッパ6の中から被計量物の合計重量が目標重量に対して許容範囲内となるホッパの組合せが1つ求められ、その組合せに該当するホッパから被計量物が集合シュート3上へ排出される。組合せ演算において用いられるメモリホッパ6内の被計量物の重量は、その上方の計量ホッパ1において計量されたときの重量が用いられる。この場合、図2における計量ホッパのゲート開閉のタイミングが、図3で組合せに選択されたメモリホッパ6のゲート7の開閉のタイミングになる。なお、この図3の構成において、計量ホッパ1とそれに対応するメモリホッパ6とが同時に選択される組合せのみ有効として、計量ホッパ1を組合せに参加させることもできる。例えば、対応する計量ホッパ1とメモリホッパ6とが同時に選択された場合、計量ホッパ1の被計量物はメモリホッパ6を通過して集合シュート3上へ排出される。この場合、図2における計量ホッパのゲート開閉のタイミングが、組合せに選択された計量ホッパ1及びメモリホッパ6のゲート開閉のタイミングになる。
また、本実施の形態では、組合せに参加するホッパとして計量ホッパ1のみの場合を説明したが、さらに図4に示すように各計量ホッパ1と対応させて各々の斜め下方にメモリホッパ6を設け、計量ホッパ1とメモリホッパ6の両方を組合せに参加させるようにしてもよい。この場合、計量ホッパ1は集合シュート3とメモリホッパ6へ選択的に被計量物を排出可能な構成である。メモリホッパ6は空になると計量ホッパ1から被計量物が投入される。制御部10による組合せ演算により、複数の計量ホッパ1およびメモリホッパ6の中から被計量物の合計重量が目標重量に対して許容範囲内となるホッパの組合せが1つ求められ、その組合せに該当するホッパから被計量物が集合シュート3上へ排出される。組合せ演算において用いられる各メモリホッパ6内の被計量物の重量は、その上方の計量ホッパ1において計量されたときの重量が用いられる。この場合、図2における計量ホッパのゲート開閉のタイミングが図4で組合せに選択された計量ホッパ1及びメモリホッパ6のゲート開閉のタイミングになる。また、この場合、図1のように組合せに参加するホッパとして計量ホッパ1のみを設けた場合とほぼ同等の性能を持たせるためには、計量ホッパ1とメモリホッパ6を合わせて図1の構成における計量ホッパ1の個数分備えればよく、計量ホッパ1に取り付けられている高価な重量センサ(図示せず)が半分の個数で済む。
本発明は、嵩の高い(嵩密度の小さい)被計量物を対象とする組合せ秤等に有用である。
本発明の実施の形態における組合せ秤と包装機とで構成されるシステムの構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態における組合せ秤と包装機の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態における組合せ秤の他の例の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態における組合せ秤の別の他の例の構成を示す概略図である。 集合ホッパを設けていない従来の組合せ秤と包装機の動作を示すタイミングチャートである。 集合ホッパを設けている従来の組合せ秤と包装機の動作を示すタイミングチャートである。
符号の説明
1 計量ホッパ
2 計量ホッパのゲート
3 集合シュート
4 集合ホッパ
5 集合ホッパのゲート
6 メモリホッパ
7 メモリホッパのゲート
10 制御部
21 包装機
25 横シール機
28 袋

Claims (4)

  1. 被計量物が投入される複数の組合せ用ホッパと、
    前記複数の組合せ用ホッパの下方に配設され、前記組合せ用ホッパから排出される被計量物を集合させて下部に設けられた排出口から排出させるための集合シュートと、
    前記集合シュートの排出口に設けられ、下部に設けられたゲートを閉じた状態で前記集合シュートの排出口から排出される被計量物を受け止め、前記ゲートを開いた状態で前記被計量物を包装機で製袋される袋の中へ落下させるための集合ホッパと、
    前記複数の組合せ用ホッパの中から被計量物を排出すべき前記組合せ用ホッパの組合せを決定し、前記決定した組合せの前記組合せ用ホッパから被計量物を排出させるとともに、前記集合ホッパのゲートの開閉を制御する制御手段とを備え、
    前記包装機で前記袋が順次製袋される際の任意の1つの前記袋の下端の封止の終了後から前記袋の上端の封止が開始されるまでの封止停止時間と比べて、前記集合ホッパのゲートを常時開いた状態として前記組合せ用ホッパから排出される被計量物を前記集合ホッパを通過させた場合に、前記集合ホッパから落下する前記被計量物の先端が前記袋に収容されてから前記被計量物の終端が前記袋に収容されるまでに要する袋収容時間の方が長いという関係を、前記包装機との間に有し、
    前記制御手段は、遅くとも前記組合せ用ホッパから排出された前記被計量物の任意の一部が前記集合ホッパに到着する直前に前記集合ホッパのゲートを閉じ、前記被計量物の全部が前記集合ホッパに到着するより前であってかつ前記集合ホッパのゲートを閉じてから一定時間後に前記集合ホッパのゲートを開くように制御し、前記一定時間の間、前記集合ホッパのゲートを閉じておくことにより前記袋収容時間を前記包装機の前記封止停止時間以内に短縮するようにした組合せ秤。
  2. 前記組合せ用ホッパは、投入される被計量物の重量を計量する計量ホッパである請求項1記載の組合せ秤。
  3. 前記組合せ用ホッパのそれぞれに対応してそれぞれの上方に、投入される被計量物の重量を計量する計量ホッパが配設され、
    前記組合せ用ホッパは、前記計量ホッパで計量された被計量物が投入されるメモリホッパである請求項1記載の組合せ秤。
  4. 前記複数の組合せ用ホッパが上下2列に配設され、上の列の前記組合せ用ホッパは、投入される被計量物の重量を計量する計量ホッパであり、下の列の前記組合せ用ホッパは、それぞれ前記計量ホッパと対応して設けられ前記計量ホッパで計量された被計量物が投入されるメモリホッパであり、前記計量ホッパは対応する前記メモリホッパと前記集合シュートへ選択的に被計量物を排出可能な構成である請求項1記載の組合せ秤。
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