ホッパの開閉機構
【課題】スプリングを利用することなく簡易な構成によりホッパのゲートを閉状態とすることができるホッパの開閉機構を提案する。
【解決手段】ホッパの開閉機構は、物品を排出する排出口が底面に形成された計量ホッパ本体部１４Ｂと、排出口の開閉を行なう、計量ホッパ本体部１４Ｂに回転自在に接合された排出ゲート１４Ａとを有する計量ホッパ１４において排出口を開くように排出ゲート１４Ａに力を作用させる駆動制御部３と、駆動制御部３から作用する力を受け回転するトグルアーム２５と、一端が排出ゲート１４Ａに回転自在に接合され、他端がトグルアーム２５と回転自在に接合され、トグルアーム２５から作用する力を排出ゲート１４Ａに伝達させるリンク２６とを備え、トグルアーム２５の自重により回転軸まわりに生じるトルクと、排出ゲートの自重により回転軸まわりに生じるトルクとによって、排出口を閉じるように排出ゲート１４Ａに力を作用させる。
【解決手段】ホッパの開閉機構は、物品を排出する排出口が底面に形成された計量ホッパ本体部１４Ｂと、排出口の開閉を行なう、計量ホッパ本体部１４Ｂに回転自在に接合された排出ゲート１４Ａとを有する計量ホッパ１４において排出口を開くように排出ゲート１４Ａに力を作用させる駆動制御部３と、駆動制御部３から作用する力を受け回転するトグルアーム２５と、一端が排出ゲート１４Ａに回転自在に接合され、他端がトグルアーム２５と回転自在に接合され、トグルアーム２５から作用する力を排出ゲート１４Ａに伝達させるリンク２６とを備え、トグルアーム２５の自重により回転軸まわりに生じるトルクと、排出ゲートの自重により回転軸まわりに生じるトルクとによって、排出口を閉じるように排出ゲート１４Ａに力を作用させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散供給された物品それぞれの重量に基づいて組合せ演算を行い、該物品の重量の合計が目標重量に対する許容範囲内の値になる組合せを求める組合せ秤に関する。特に、この組合せ秤において、供給された物品を保持するためにこの物品の供給先ごとに備えられているホッパの開閉機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の計量ホッパに被計量物を分散供給して、それぞれの重量値を計量し、この重量値の加算値が目標重量に最も近くなる組合せを求める組合せ秤が実用化されている。この組合せ秤は、目標重量に最も近い組合せとなる計量ホッパから被計量物を排出して集合させ、例えば、それらを袋詰めすることができるようになっている。
【０００３】
このような組合せ秤では、上下が開口したホッパ本体の下方の開口部が、ホッパ本体に回転自在に取り付けられたゲートによって開閉できるように構成されている。そして、ホッパ本体に取り付けられたゲートを開閉可能とするための開閉機構としては、例えば、図８に示すようにゲートＧ１がリンク１１４を介してＬ字状のアーム１１５と連結されたリンク機構１１０が用いられている。図８は従来の計量ホッパ１１１におけるゲートの開閉機構の構成を示す図である。
【０００４】
図８に示すように、計量ホッパ１１１のホッパ本体１１２の両側面それぞれには、組合せ秤の基体（本体）側に向かって延出した一対の連結フレーム１１３が固着されている。アーム１１５は、これら連結フレーム１１３のうちの一つにアーム結合部１１６によって回転自在に取り付けられている。なお、一対の連結フレーム１１３間では水平方向にバーが横架されている。そして、このバーを組合せ秤の基体側部に設けられたハンガーに引っ掛けることで、計量ホッパ１１１は組合せ秤の基体に対して着脱可能に取り付けることができる。
【０００５】
リンク１１４は一方の端部で第２リンク支点１１７ｂによってアーム１１５と回転自在に接合され、他方の端部で、第１リンク支点１１７ａによってゲートＧ１と回転自在に接合されている。そして、リンク１１４を介してアーム１１５とゲートＧ１とを連結することによって所謂、トグル機構を形成している。そして、計量ホッパ１１１においてゲートＧ１が閉じられた状態にあるとき、このトグル機構の働きによりゲートＧ１の閉状態が維持されるようになっている。
【０００６】
また、図９に示すように連結フレーム１１３とアーム１１５との間にスプリング１１９を設け、計量ホッパ１１１の閉時には、スプリング１１９の復元力によりゲートを閉じて、この閉状態を維持するように構成された計量ホッパも利用されている。図９は、従来技術に係る計量ホッパのゲートの開閉機構の構成を示す図である。
【０００７】
より具体的には、図９に示すようなスプリング付き計量ホッパでは、計量ホッパのゲートの開閉を不図示のアクチュエータユニットが備える駆動レバーにより行う。すなわち、この駆動レバーとアーム１１５とが係合しており、駆動レバーの回転運動に応じて、アーム１１５は、アーム結合部１１６の回転軸を中心に所定角度だけ回転する。
【０００８】
アーム結合部１１６の回転軸を中心に、アーム１１５の端部（リンクと接合されている側の端部）が下方位置から上方位置に右回り（時計回り）に移動すると、アーム１１５と接合されている側のリンク１１４の端部がこの移動に応じて上方に移動させられるとともに、ゲートと接合されている側のリンク端部も引き上げられる。これにより、ゲートはゲート結合部１１８の回転軸を中心に左回りに上方に向かって引き上げられ、ゲートが開かれる。また、このゲートの開時には連結フレーム１１３とアーム１１５との間に設けられたスプリング１１９が、アーム１１５の移動により力が加えられ変形している。
【０００９】
今度は逆に、アーム１１５がアーム結合部１１６の回転軸を中心に、その端部（リンクと接合されている側の端部）が上方位置から下方位置に左回り（反時計回り）に移動すると、アーム１１５と接合されている側のリンク１１４の端部がこの移動に応じて上方位置から下方位置に移動させられる。このようにアーム１１５と接合されている側のリンク１１４の端部が移動すると、ゲートと接合されている側のリンク１１４の端部も引き下げられる。これにより、ゲートはゲート結合部１１８の回転軸を中心に右回りに下方に向かって移動する。この移動には、アクチュエータユニットの駆動レバーにより及ぼされる力に加えて、ゲートの開時に変形されたスプリング１１９の復元力が作用する。また、ゲートが閉じた状態では、この復元力により閉状態が維持されるように力が作用するとともにリンク１１４とアーム１１５とによって形成したトグル機構によりゲートを閉じた状態で保持する。
【００１０】
このように、スプリング付き計量ホッパは、閉状態を維持する際もスプリング１１９の復元力を利用することができる。このため、ゲートが開かないようにアクチュエータユニットの駆動レバーから力を作用させておく必要がなく、計量ホッパの計量に係る計量系と、ゲートの開閉に携わる駆動系との縁を容易に切ることができる。また、スプリング１１９の復元力により速やかにゲートを閉じることも可能となる。
【００１１】
しかしながら、スプリング付き計量ホッパでは、駆動レバーの動作パターンはスプリング１１９によって制約を受けるため、その自由度が低くなるという問題がある。さらに、スプリング１１９による復元力によって高速でゲートが閉じるためゲート閉時の衝撃音が大きいという問題もある。また、スプリング付き計量ホッパは、スプリング１１９の金属疲労による破損などの問題もある。特に、スプリング１１９が破損して被計量物に混入すると非常に大きな問題となる。
【００１２】
そこで、計量ホッパに付属する構成部材にスプリング１１９を設けない組合せ秤が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示された組合せ秤は、供給ホッパ用駆動部と駆動レバーとの間に設けられ、これらを連結する計量ホッパ用駆動部側リンク機構に付勢ばねが設けられている。そして、この組合せ秤では、計量ホッパ用駆動部側リンク機構が備える被係合部と駆動部が備える係合部とが非係合状態から係合状態に移行するとき、係合部が被係合部と係合できるように、この被係合部を所定位置に向かう方向に付勢するように構成されている。また、この特許文献１に開示された組合せ秤では、トグル機構を利用してホッパのゲートを閉状態に維持することができるようにも構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−１６２７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述のような従来技術は、スプリングを利用することなく簡易な構成によりホッパのゲートを閉状態とすることができないという問題が生じる。
【００１５】
より具体的には、特許文献１では、ホッパに付属する構成にスプリングを用いない構成であるため、例えば、スプリングが破損して被計量物に混入するといった問題を防ぐことができる。しかしながら、駆動部と駆動レバーとの間に設けられたリンク機構（計量ホッパ用駆動部側リンク機構）の構造が複雑であり、例えば、小型な組合せ秤には適用することが困難である。
【００１６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スプリングを利用することなく簡易な構成によりホッパのゲートを閉状態とすることができるホッパの開閉機構を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明にホッパの開閉機構は、上記した課題を解決するために、分散供給された物品それぞれの重量に基づいて組合せ演算を行い、該物品の重量の合計が目標重量に対する許容範囲内の値になる組合せを求める組合せ秤において、供給された物品を保持するためにこの物品の供給先ごとに備えられているホッパの開閉機構であって、前記ホッパは、供給された物品を排出する排出口が底面に形成された収容部本体と、該排出口の開閉を行なう、収容部本体に回転自在に接合されたゲートとを有しており、前記排出口を開くように前記ゲートに力を作用させる駆動部と、前記駆動部から作用する力を受け回転するアーム部と、一端が前記ゲートに回転自在に接合され、他端が前記アーム部と回転自在に接合され、該アーム部から作用する力を該ゲートに伝達させるリンク部とを備え、前記アーム部の自重によりアーム部の回転軸まわりに生じるトルクと、前記ゲートの自重によりゲートの回転軸まわりに生じるトルクとによって、前記排出口を閉じるように前記ゲートに力を作用させるように構成されている。
【００１８】
ここで、前記組合せ秤において、供給された物品を保持するためにこの物品の供給先ごとに備えられているホッパとしては、例えば、分散供給された物品を収容し、物品それぞれの重量を計量するために用いられる計量ホッパが挙げられる。また、計量ホッパそれぞれに対応して設けられ、供給された物品を一時保持して、所望のタイミングで計量ホッパに物品を投入する供給ホッパなどが挙げられる。
【００１９】
上記した構成によると、ホッパは、収容本体部に回転自在に接合されたゲートが回転することによって該収容本体部の開閉を行なうことができる。
【００２０】
ここで、本発明に係るホッパの開閉機構は、駆動部、アーム部、およびリンク部を備えているため、排出口を開けるようにゲートを動作させる場合、駆動部から作用する力をアーム部で受け、リンク部を介してゲートに及ぼし、収容本体部の排出口を開けるようにゲートに力を与えることができる。すなわち、駆動部によってゲートが開くように動作するよう制御することができる。
【００２１】
また、排出口を閉じるようにゲートを動作させる場合、アーム部の自重により生じた回転軸回りのトルクと、ゲートの自重により生じた回転軸回りのトルクとによって、排出口を閉じるようにこのゲートに力を作用させることができる。このため、従来の組合せ秤のようにスプリングの復元力を利用することなく、また、ゲートの開閉動作を行なうリンク機構において別途新たに部材を設けるなど複雑な構成としたりすることなく、排出口を閉じるようにゲートを動作させることができる。
【００２２】
したがって、本発明に係るホッパの開閉機構は、スプリングを利用することなく簡易な構成によりホッパのゲートを閉状態とすることができるという効果を奏する。
【００２３】
本発明に係るホッパの開閉機構は、上記した構成において、前記ゲートおよび前記アーム部は、それぞれの重心が、該ゲートが排出口を閉じる方向に回転するように、それぞれの回転軸からずれた位置となるように構成されていてもよい。
【００２４】
上記した構成によると、ゲートの重心とゲートの回転軸とは一致せず、ずれている。また、アーム部の重心とアーム部の回転軸とは一致せず、ずれている。このようにゲートの回転軸、アーム部の回転軸と、ゲート、アーム部それぞれの重心位置とが一致せず、ずれているため、バランスがとれずゲートおよびアーム部それぞれの自重により、それぞれが回転してしまう。
【００２５】
また、排出口を閉じる方向にゲートが回転するように、該ゲートに力を及ぼすようにゲート、アーム部それぞれの重心の位置が決められている。このため、ゲート、アーム部それぞれが回転することでそれぞれの回転軸まわりにトルクが生じ、この生じたトルクによってゲートを、排出口を閉じる方向に回転させることができる。
【００２６】
本発明に係るホッパの開閉機構は、上記した構成において、前記ゲートには、該ゲートが閉じる方向に前記収容部本体に対して回転するように重心位置を調整するための第１重心調整部が設けられ、前記アーム部には、前記ゲートが閉じる方向に前記収容部本体に対して回転するよう力を作用させるようアーム部が回転するように重心位置を調整するための第２重心調整部が設けられていてもよい。
【００２７】
上記した構成によると、第１重心調整部を備えるため、適切な回転速度で適切な回転方向にゲートが回転できるようにゲートの重心位置を所望の位置に設定することができる。また、上記した構成によると、第２重心調整部を備えるため、適切な回転速度で適切な回転方向にアーム部が回転できるようにアーム部の重心位置を所望の位置に設定することができる。
【００２８】
本発明に係るホッパの開閉機構は、上記した構成において、前記ホッパは、物品の重量を計測するために該物品を保持するための計量ホッパであり、前記ゲートによって前記排出口が閉じられた状態にあるとき、前記駆動部とアーム部とが接触しないように構成されていてもよい。
【００２９】
ここで、ホッパが計量ホッパで、ゲートによって排出口が閉じられた状態とは、計量ホッパに収容した物品の重量を計量するタイミングである。
【００３０】
上記構成によると、ゲートにより排出口が閉じられた状態にあるとき、駆動部とアーム部とが接触しないように構成されている。このため、駆動部の動作に伴う振動などがアームを介して計量ホッパに伝わることを防ぐことができ適切な計量を行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、以上に説明した構成を有し、本発明に係るホッパの開閉機構は、スプリングを利用することなく簡易な構成によりホッパのゲートを閉状態とすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る組合せ秤の要部構成の一例を示す模式図である。
【図２】図１の組合せ秤が備えるアクチュエータユニットの構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示す組合せ秤における計量ホッパの構成の一例を示す側面図である。
【図４】図１に示す組合せ秤における計量ホッパの構成の一例を示す平面図である。
【図５】図１に示す組合せ秤の閉状態の構成の一例を示す側面図である。
【図６】図１に示す組合せ秤の開状態の構成の一例を示す側面図である。
【図７】図１に示す組合せ秤の有する開閉機構における各構成部材の重心位置の一例を説明するための模式図である。
【図８】従来技術に係る計量ホッパのゲートの開閉機構の構成を示す図である。
【図９】従来技術に係る計量ホッパのゲートの開閉機構の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００３４】
（組合せ秤の要部構成）
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る組合せ秤１の要部構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る組合せ秤１の要部構成の一例を示す模式図である。
【００３５】
組合せ秤１は、図１に示すように、その中央部に、例えば、４本の脚（図示せず）によって支持された、組合せ秤１の本体に相当するセンター基体１７が配設されている。
【００３６】
このセンター基体１７は、ここでは、下壁１７Ａ、上壁１７Ｂ、および側壁１７Ｃにより構成される実質的に逆多角錐台形の外観形状を有しているが、これに限らない。センター基体１７は、他の形状、例えば、円柱、あるいは正多角柱であってもよい。そして、センター基体１７の上壁１７Ｂ上には分散フィーダ１１および直進トラフ１２が配置され、その側壁１７Ｃの外側には供給ホッパ１３、および計量ホッパ１４等が配置されている。
【００３７】
次に、上述した外観形状を有する本実施の形態に係る組合せ秤１が有する各部の説明を行う。
【００３８】
分散フィーダ１１は、センター基体１７の上壁１７Ｂの中央に配置されており、外部の供給装置（図示せず）から供給される被計量物（物品）を振動によって放射状に分散させ、直進フィーダ２０に供給するものである。分散フィーダ１１は、放射状に被計量物を分散できるように円錐形状となっている。なお、分散フィーダ１１は、制御装置１８からの制御指示に応じて、被計量物を均一に分散させるように、振動幅と動作時間とを決定している。
【００３９】
直進トラフ１２は、分散フィーダ１１の下方で、かつその周囲に配置されており、分散フィーダ１１から送られてきた被計量物を、直進フィーダ２０から与えられた振動によって各供給ホッパ１３に送りこむものである。なお、直進フィーダ２０は、制御装置１８によって、振動幅、および動作時間が制御されている。この直進トラフ１２の下方には、供給ホッパ１３、および計量ホッパ１４がそれぞれ対応してセンター基体１７に設けられ、供給ホッパ１３と計量ホッパ１４との組がセンター基体１７の外周（側壁１７Ｃ）に沿って、所定の間隔を隔てて円状に配されている。
【００４０】
供給ホッパ１３は、自身よりも高い位置に配置された直進トラフ１２から送りこまれた被計量物を受け取るものであり、排出ゲート１３Ａおよび供給ホッパ本体部１３Ｂを備えてなる構成である。供給ホッパ１３は、直進トラフ１２から送りこまれた被計量物を一時保持し、その下方に配置された計量ホッパ１４へ被計量物を排出する。このため、供給ホッパ本体部１３Ｂは、上面と底面とが開口した筒形状をしている。つまり、供給ホッパ本体部１３Ｂは、直進トラフ１２から送り込まれた被計量物を受け取るために上面が開口しており、受け取った被計量物を計量ホッパ１４に送り込むために底面が開口している。供給ホッパ１３において被計量物を保持する際は、供給ホッパ本体部１３Ｂの底面における開口は排出ゲート１３Ａにより閉じられている。そして、計量ホッパ１４に被計量物を排出する際、所定のタイミングで排出ゲート１３Ａが開くようになっている。
【００４１】
計量ホッパ１４は、供給ホッパ１３から供給された被計量物の重量を、荷重検出器であるロードセル３２により読み取っている間、この被計量物を一時保持するものである。計量ホッパ１４は、排出ゲート１４Ａと計量ホッパ本体部１４Ｂとを備えてなる構成である。計量ホッパ本体部１４Ｂも、供給ホッパ本体部１３Ｂと同様に、上面と底面とが開口した形状となっている。そして、被計量物の計量中は、この底面の開口は排出ゲート１４Ａにより閉じられており、被計量物を集合シュート１６へ排出する際、所定のタイミングで排出ゲート１４Ａが開くようになっている。
【００４２】
センター基体１７の外周に円状に列設された計量ホッパ１４の下方には、略逆円錐台形状の集合シュート１６が配設され、排出組合せとして選択された計量ホッパ１４から排出された被計量物は集合シュート１６上を滑り落ちてその下部の排出口１６ａから例えば包装機（図示せず）へ排出される。
【００４３】
制御装置１８は、ＣＰＵと、このＣＰＵの動作プログラム及び動作パラメータ等が記憶されているＲＯＭ及びＲＡＭのメモリ等を備えたマイクロコントローラ等からなり、組合せ秤１における全体の動作の制御を行うものである。制御装置１８は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている動作プログラムを実行することにより、この組合せ秤１における全体の動作の制御を行うことができる。より具体的には、制御装置１８は、分散フィーダ１１および直進フィーダ２０に対して、振動、振幅、およびその動作時間についての制御指示を行う。また、制御装置１８は、供給ホッパ１３の排出ゲート１３Ａ、および計量ホッパ１４の排出ゲート１４Ａの開閉を行うようにステッピングモータ３０、３１を制御する。
【００４４】
また、制御装置１８は、計量ホッパ１４が取り付けられたロードセル３２から出力される荷重信号を入力とし、この荷重信号に基づいて計量ホッパ１４に保持されている被計量物の重量を算出する重量算出手段としても機能する。さらに、制御装置１８は、組合せ演算を行う組合せ手段としても機能する。この組合せ演算では、計量ホッパ１４が取り付けられたロードセル３２により算出した被計量物の重量に基づいて、被計量物の重量の合計が、予め定められた所定重量範囲（目標重量に対する許容範囲）内の値になる組合せを１つ求める。所定重量範囲内にある組合せが複数存在する場合には、被計量物の重量の合計と目標重量との差の絶対値が最も小さい組合せを１つ求める。そして、このようにして求めた組合せに対応する被計量物を保持している計量ホッパ１４の組合せを排出組合せとする。
【００４５】
そして制御装置１８は、排出組合せに選択されている計量ホッパ１４の排出ゲート１４Ａを所定のタイミングで開閉させるよう、開閉動作を行うステッピングモータ３１に指示する。この制御装置１８からの制御指示に基づき、ステッピングモータ３１は、駆動レバー３９を所定の速度で回転させる。これにより、駆動レバー３９は、自身の先端部に備えられている駆動ローラ４１をトグルアーム２５と係合させ、トグルアーム２５をトグルアーム結合部２７の回転軸を中心にして回転させる。このトグルアーム２５の回転運動に応じて、排出ゲート１４Ａと接合されている側のリンク２６の端部が移動し、排出ゲート１４Ａを開いたり、閉じたりする。このように排出ゲート１４Ａを開閉させることにより、計量ホッパ本体部１４Ｂから被計量物を排出させたり、計量ホッパ本体部１４Ｂ内に被計量物を保持したりすることができる。
【００４６】
また、被計量物を排出して空になった計量ホッパ１４へは、その上方の供給ホッパ１３の排出ゲート１３Ａを開いて、該供給ホッパ１３から被計量物を供給させる。また、空になった供給ホッパ１３へは、その上方の直進トラフ１２から被計量物を供給させる。すなわち、計量ホッパ１４の排出ゲート１４Ａの開閉、供給ホッパ１３の排出ゲート１３Ａの開閉、直進トラフ１２、分散フィーダ１１の振動はそれぞれ連動しており、これらの動作制御は、制御装置１８からの指示に応じて実行されている。
【００４７】
なお、制御装置１８は、必ずしも単独の制御装置で構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置されていて、それらが協働して組合せ秤１の動作を制御するよう構成されていてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態に係る組合せ秤１では、計量ホッパ本体部１４Ｂ内に一時保持した被計量物の重量を計量するロードセル３２を含む計量部４と、排出ゲート１３Ａおよび排出ゲート１３Ｂの開閉制御を行うためのステッピングモータ３０，３１、ステッピングモータ３０，３１によって回転する駆動レバー３８，３９、ならびに駆動レバー３８，３９の先端部に設けられた駆動ローラ４０，４１を含む開閉制御部（駆動部）３とがアクチュエータユニット１９として一体に形成されている。そして、このアクチュエータユニット１９は、センター基体１７に対して着脱可能に取りつけることができる。
【００４９】
（アクチュエータユニットの構成）
次に、上記したアクチュエータユニット１９の構成について詳細に説明する。まず、図２を参照して、アクチュエータユニット１９の構成について説明する。図２は、図１の組合せ秤１が備えるアクチュエータユニット１９の構成の一例を示す図である。
【００５０】
アクチュエータユニット１９は、センター基体１７に対して着脱可能となっている。また、取り付けボルト５１によってアクチュエータユニット１９をセンター基体１７に固定することができる。なお、アクチュエータユニット１９は、前板部１５によって覆われているが、説明の便宜上、計量部４（ロードセル３２等）が配置される部分については、前板部１５を取り除いた形で図示している。
【００５１】
上述したように組合せ秤１は、開閉制御部３として、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４それぞれの排出ゲート１３Ａ，１４Ａの開閉制御を行うためのステッピングモータ３０、３１を、計量部４としてロードセル３２を備えている。
【００５２】
ステッピングモータ３０、３１それぞれには、ステッピングモータ３０、３１の回転軸の回転運動に併せて回転する駆動レバー３８、３９が取り付けられている。駆動レバー３８、３９の先端部には、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４の開閉機構と係合するための駆動ローラ４０、４１がそれぞれ設けられている。ここで、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４の開閉機構（ホッパの開閉機構）とは、排出ゲートがリンクを介してＬ字状のトグルアームと連結されたリンク機構であり、その詳細は後述する。
【００５３】
なお、本明細書では、駆動ローラ４０、４１の位置が図２に示すように、駆動ローラ４０、４１が移動する円周上における真上方向（すなわち、１２時の方向）にあるときを駆動レバー３８、３９の原点位置とする。この駆動レバー３８、３９は、原点位置から３０°左回りに回転した位置で、駆動ローラ４０、４１が開閉機構と当接するように構成されている。
【００５４】
また、アクチュエータユニット１９は、図２に示すように、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４が配される側の側面に、これら供給ホッパ１３および計量ホッパ１４それぞれを取り付けるための一対のハンガー２３、２４が設けられている。
【００５５】
図２に示すように、一対のハンガー２３、２４は、細長い平板形状をしており、アクチュエータユニット１９の下端から計量ホッパ１４が取り付けられる側に向かって上方に傾斜して延設されている。
【００５６】
なお、図２では、説明の便宜上、ハンガー２３の対、ならびにハンガー２４の対のうちの紙面奥行き側に配されるハンガー２３、２４の図示は省略している。さらにまた、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４それぞれが取り外された状態で図示している。
【００５７】
ハンガー２３は、前板部１５でハンガー固定ボルト５２によって固定されている。
【００５８】
一方、ハンガー２４は、負荷側ブラケット５８とともにハンガー固定ボルト５３ａ，５３ｂによって固定されている。また、負荷側ブラケット５８は、ブラケット固定ボルト５４ａ、５４ｂによってロードセル３２の側部に固定されている。これにより、ハンガー２４とロードセル３２の一方の側部とが負荷側ブラケット５８を介して接合されることとなる。
【００５９】
また、ロードセル３２の他方の側部には、ブラケット５９がブラケット固定ボルト５６ａ，５６ｂによって取り付けられている。さらにこのブラケット５９は、ブラケット固定金具６０によって前板部１５に固定されるようにもなっている。また、ロードセル３２はこのブラケット５９側で固定されており、ハンガー２４を介して計量ホッパ２４からの重量負荷をロードセル３２の負荷側ブラケット５８が取り付けられている側で受けるようになっている。
【００６０】
より具体的には、ロードセル３２は、以下のようにして、計量ホッパ１４に供給された被計量物の重量負荷を計量するように構成されている。すなわち、ロードセル３２は、複数の歪みゲージ（不図示）を有している。ロードセル３２の一側面（ブラケット５９が取り付けられている側）は、アクチュエータユニット１９内において固定されている。また、ロードセル３２は、固定された側面とは反対側の側面（負荷側ブラケット５８が取り付けられている側）において計量ホッパ１４における被計量物の重量が、ハンガー２４を介して荷重として加えられる。この荷重によりロードセル３２の起歪体が歪み、この歪を歪ゲージによって検出する。このようにして、計量ホッパ１４に一時保持された被計量物の重量を検出することができる。なお、歪ゲージによって検出された歪は、電気信号として、ロードセル上にコネクタ固定金具５５によって固定された出力用コネクタ（不図示）から制御装置１８に出力されるように構成されている。
【００６１】
また、アクチュエータユニット１９の底部には、このアクチュエータユニット１９内を密閉するためのプレート６１が設けられており、このプレート６１は、プレート固定金具５７ａ、５７ｂによってこのアクチュエータユニット１９に固定されている。
【００６２】
なお、図２に示すように開閉制御部３と計量部４とは物理的に分離されるように配置されている。
【００６３】
（ホッパの構成）
次に、上記したアクチュエータユニット１９部分に取り付けられるホッパの構成について、図３および図４を参照して説明する。図３は、図１に示す組合せ秤１における計量ホッパ１４の構成の一例を示す側面図である。また、図４は、図１に示す組合せ秤１における計量ホッパ１４の構成の一例を示す平面図である。
【００６４】
なお、供給ホッパ１３と計量ホッパ１４とでは、後者の方が開閉制御部３との縁切りが必要となる点を除けば、同様な構成となる。このため、本明細書では計量ホッパ１４を例に挙げ、ホッパの構成について説明する。
【００６５】
図３および図４に示すように、計量ホッパ１４は、排出ゲート１４Ａ、計量ホッパ本体部１４Ｂ、および一対の連結フレーム１４Ｃを備えてなる構成である。排出ゲート１４Ａは、計量ホッパ本体部１４Ｂの下方に形成された開口部（排出口）の開閉を行うものである。計量ホッパ１４では、排出ゲート１４Ａはゲート結合部２８によって計量ホッパ本体部１４Ｂの側面に回転自在に接合される。
【００６６】
なお、計量ホッパ１４を上方から見て（計量ホッパ１４の平面図において）、該計量ホッパ１４がセンター基体１７に取り付けられる側の面を背面、背面と対向する位置に形成される面を正面とする。そして、背面および正面と隣り合う面であって、これら背面および正面とともに略直方体形状の筒を形成するように配された一対の面をそれぞれ側面と称する。
【００６７】
ここで、一対の連結フレーム１４Ｃそれぞれは、計量ホッパ本体部１４Ｂの一対の側面それぞれと平行した位置関係となる面を主面とする薄板であり、計量ホッパ本体部１４Ｂの側面にそれぞれ固着され、センター基体１７に向かって、上方から下方に延びるように突出している。連結フレーム１４Ｃの計量ホッパ本体部１４Ｂから突出した部分には、これら一対の連結フレーム１４Ｃ間を横架するように水平方向に延伸した一対のバー２９ａ，２９ｂが設けられている。これらバー２９ａ，２９ｂを計量ホッパ用のハンガー２４に掛止することで計量ホッパ１４をアクチュエータユニット１９に取り付けることができる。
【００６８】
また、図３および図４に示すように連結フレーム１４Ｃの突出部分の主面には薄板状のトグルアーム２５がトグルアーム結合部２７によって回転自在に取り付けられている。
また、この連結フレーム１４Ｃの計量ホッパ本体部１４Ｂとの接合部分には、排出ゲート１４Ａが、ゲート結合部２８によって計量ホッパ本体部１４Ｂに対して回転自在に取り付けられている。
【００６９】
また、これらトグルアーム２５と排出ゲート１４Ａとをリンク２６によって連結している。すなわち、両端が円形となった棒形状のリンク２６は、一端が第１リンク支点３３によって排出ゲート１４Ａと回転自在に接合され、他端が第２リンク支点３４によってトグルアーム２５と回転自在に接合されている。
【００７０】
このように、排出ゲート１４Ａ、トグルアーム２５、およびリンク２６によって排出ゲート１４Ａの開閉機構を形成する。ここで、この開閉機構についてより詳細に説明する。
【００７１】
（ホッパの開閉機構）
まず、排出ゲート１４Ａは、平板の両側部を略直角に折り曲げて形成されている。各側部面の形状は、図３に示すように計量ホッパ本体部１４Ｂとの接合部分となる一方の端部から計量ホッパ１４の底部に位置する他方の端部に向かって略テーパー状となっている。計量ホッパ本体部１４Ｂとの接合部分となる端部面の一部は円形となっており、この円形部分がゲート結合部２８との接触面となる。また、この円形部分にはゲート結合部２８のボルトを貫通させるための開口が形成されている。ゲート結合部２８は、ボルトを回転軸（回転中心Ａ）として排出ゲート１４Ａが回転するように、該排出ゲート１４Ａを計量ホッパ本体部１４Ｂに取り付ける。
【００７２】
また、排出ゲート１４Ａの一方の側部面には、さらに第１リンク支点３３によってリンク２６の一端が取り付けられる。第１リンク支点３３では、第１リンク支点３３のボルトを回転軸としてリンク２６が排出ゲート１４Ａに対して回転自在となっている。
【００７３】
排出ゲート１４Ａの主面、すなわち、計量ホッパ本体部１４Ｂの背面に沿った面であって、計量ホッパ１４の閉状態において上方側の端部近傍には、ゲート重心調整部２２が設けられている。ゲート重心調整部２２は、本体部１４Ｂに取り付けられた際の排出ゲート１４Ａの重心位置を調整するものである。本実施形態では、薄板状の金属製の錘がゲート重心調整部２２として排出ゲート１４Ａの主面に設けられている。
【００７４】
一対の連結フレーム１４Ｃはそれぞれ、図４に示すように計量ホッパ本体部１４Ｂの両側面に、固設され一部が計量ホッパ本体部１４Ｂから突出している。一対の連結フレーム１４Ｃは、例えば、板材を屈曲させて形成されていて、計量ホッパ本体部１４Ｂからセンター基体１７に向かって互いに平行となるように延出している。これら連結フレーム１４Ｃの突出部分は、計量ホッパ本体部１４Ｂの側面の上部位置から略水平方向に突出し、下部（底部）に向かって延設されるように屈曲した略Ｌ字形状をしている。
【００７５】
そして、一対の連結フレーム１４Ｃにおける突出部分の中程とその先端部には、一対の連結フレーム１４Ｃ間を水平方向に横架するようにバー２９ａ，２９ｂが設けられている。
【００７６】
また、連結フレーム１４Ｃにおいて下方に向かって屈曲する位置にトグルアーム結合部２７が設けられている。トグルアーム２５は、このトグルアーム結合部２７のボルトを回転軸として連結フレーム１４Ｃに対して回転自在に取り付けられる。また、連結フレーム１４Ｃの突出部の中ほどの、センター基体１７側の側部には、図３の紙面手前方向に突出した略矩形形状の係止部３５が設けられている。係止部３５は、トグルアーム２５の側部と当接してこのトグルアーム２５の左周りの回転運動の範囲を制限する。
【００７７】
なお、トグルアーム２５が右周りに回転した場合、このトグルアーム２５の右回りの回転運動に伴って排出ゲート１４Ａの主面が連結フレーム１４Ｃの突出部側に移動する。このため、トグルアーム２５が右回りに回転運動できる範囲は、最大でも排出ゲート１４Ａの主面と連結フレーム１４Ｃとが接触する位置までとなる。
【００７８】
トグルアーム２５は、駆動レバー３９から及ぼされた力によりトグルアーム結合部２７の回転軸を中心に回転することで、トグルアーム２５と排出ゲート１４Ａとを連結するリンク２６を介して排出ゲート１４Ａの開閉を制御することができる。トグルアーム２５は、略Ｌ字形状をした板状の部材であり、その端部に切り欠き部３６が形成されている。この切り欠き部３６には、図３の紙面奥側に突出したガイド部３７が形成されており、ステッピングモータ３１によって回転した駆動レバー３９の端部にある駆動ローラ４１を受け入れることができるようになっている。
【００７９】
また、トグルアーム２５では、切り欠き部３６が形成された端部とは反対側の端部には、第２リンク支点３４によりリンク２６の一端が回転自在に接合されている。また、トグルアーム２５の屈曲部分にはトグルアーム重心調整部２１が設けられている。トグルアーム重心調整部２１は、トグルアーム２５の重心が排出ゲート１４Ａ側となるように、重心を調整するものであり、例えば、金属性の錘をトグルアーム２５の屈曲部近傍の面に取りつけることで実現できる。
【００８０】
なお、本実施形態では、このトグルアーム重心調整部２１は、トグルアーム２５と連結フレーム１４Ｃとの間に形成された間隙に配されるように、トグルアーム２５の裏面、すなわち、トグルアーム２５における連結フレーム１４Ｃ側の面に設けられている。しかしながら、トグルアーム重心調整部２１が設けられる側の面は裏面に限定されるものではなく、表面であってもよい。
【００８１】
（計量ホッパの開閉動作）
以上のような構成を有する計量ホッパ１４の開閉機構は、以下のようにして、計量ホッパ１４の開閉を行うことができる。以下、計量ホッパ１４の開閉動作について図５および図６を参照して説明する。図５は、図１に示す組合せ秤１の閉状態の構成の一例を示す側面図である。また、図６は、図１に示す組合せ秤１の開状態の構成の一例を示す側面図である。
【００８２】
まず、図５に示す計量ホッパ１４が閉状態にある状態から排出ゲート１４Ａを移動させ、図６に示す開状態とするためには、以下のように開閉機構の各部が動作する。
【００８３】
すなわち、図６の側面図で示す状態において、駆動レバー３９が左回りに回転し、原点位置にあった駆動ローラ４１が切り欠き部３６のガイド部３７に接触し、トグルアーム２５と係合する。そして、駆動ローラ４１がさらに左回りに回転していくと、駆動ローラ４１を介して駆動レバー３９と係合しているトグルアーム２５は、トグルアーム結合部２７の回転軸を中心に右回りに回転する。このようにトグルアーム２５は、トグルアーム結合部２７の回転軸を中心に右回りに回転し、切り欠き部３６が形成されていない側の端部、つまりリンク２６が接合されている側の端部が上方に持ち上げられる。これによりリンク２６のトグルアーム２５と連結されている側の端部が上方に引き上げられ、リンク２６を介して排出ゲート１４Ａがトグルアーム２５側にひきつけられ、計量ホッパ１４は開状態となる。
【００８４】
なお、計量ホッパ１４が開状態の場合、駆動レバー３９は、駆動ローラ４１が図５に示す接触位置にある状態から１２８．５°回転している。この時、トグルアーム２５は、５３．５°回転し、排出ゲート１４Ａは４４°回転している。このため、各回転角度の比は、２．９：１．２：１である。これに対して従来利用されているスプリング付きホッパの場合、各回転角度の比は、２．２：１．１：１となる。
【００８５】
ここで、ステッピングモータ３１がどれだけ回転して、ゲート１４Ａがどれだけ回転するのかを示す、この両者の回転角度の比がステッピングモータ３１にかかる負荷の目安となる。本実施の形態に係る計量ホッパ１４では、上述した回転角度の比から、排出ゲート１４Ａを１°回転させるためのステッピングモータ３１の回転角度は、２．９°となる。一方、スプリング付きホッパの場合、排出ゲートを１°回転させるためのステッピングモータの回転角度は２．２°となる。
【００８６】
すなわち、後者の方が前者よりも同じ角度だけ排出ゲートを動かすために必要となるステッピングモータの回転角度が小さくなる。このように、小さい回転角度で排出ゲートを動かそうとすると、その分だけステッピングモータにエネルギーが必要となる。したがって、ステッピングモータが単位時間に必要とするエネルギーは、本実施の形態に係るステッピングモータ３１の方が、スプリング付きホッパのステッピングモータよりも小さくなる。つまり、本実施の形態に係る計量ホッパ１４の構成の方がステッピングモータにかかる負荷が小さくなり、ステッピングモータの脱調を防ぐことができる。
【００８７】
次に駆動ローラ４１が切り欠き部３６のガイド部３７に当接した状態で、逆に駆動レバー３９が右回りに回転すると、トグルアーム２５はトグルアーム結合部２７の回転軸を中心に左回りに回転し、リンク２６が接合されている側の端部が下方に移動する。これにより、リンク２６を介して排出ゲート１４Ａが計量ホッパ本体部１４Ｂ側に移動し、計量ホッパ１４は閉状態となる。さらに継続して駆動レバー３９が右回りに回転すると駆動ローラ４１は切り欠き部３６から抜け出し、原点位置に到達した時点で駆動レバー３９の回転運動は停止される。
【００８８】
なお、駆動ローラ４１が切り欠き部３６から抜け出す瞬間あるいは、切り欠き部３６に収容される瞬間では、駆動ローラ４１が動く軌跡（円周）の接線方向と切り欠き部３６のスリットの傾斜とが同じ方向となるようになっている。ここで、接線とは、切り欠き部３６から駆動ローラ４１が抜け出す際、あるいは駆動ローラ４１が収容される際の、ステッピングモータ３１の回転軸と駆動ローラ４１の中心点とを結んだ線に対して直角となる線である。
【００８９】
つまり、駆動ローラ４１が切り欠き部３６から抜け出す、あるいは収容される瞬間では、駆動ローラ４１の動きは接線方向に動く。このため、駆動ローラ４１の動く方向と切り欠き部３６のスリットの傾斜とが一致することとなり、駆動ローラ４１と切り欠き部３６とが接触して生じる振動を極力抑えることができる。
【００９０】
また、計量ホッパ１４の閉状態において、駆動ローラ４１が切り欠き部３６から抜け出し、駆動レバー３９とトグルアーム２５とは離れた状態となる。さらに、上述したように、アクチュエータユニット１９において開閉制御部３と計量部４とは物理的に分離されて配置されている。このため、計量ホッパ１４の閉状態、すなわち、計量ホッパ１４に収容した被計量物の重量を計量する際には、開閉制御部３と計量部４とを分断させた状態、言い換えると縁を切った状態とすることができる。したがって、計量ホッパ１４に収容した被計量物の重量の計量において開閉制御部３のステッピングモータ３１などから及ぼされる振動などの影響を防ぐことができる。
【００９１】
なお、本実施形態では、駆動レバー３９の右回りの回転運動から及ぼされた力の作用により、トグルアーム２５が左回りに回転し、排出ゲート１４Ａによって計量ホッパ本体部１４Ｂの下方に形成された開口部を閉じる構成であった。しかしながら、本実施の形態に係る開閉機構では、駆動レバー３９から力がトグルアーム２５に及ぼされることが無くても、排出ゲート１４Ａ、トグルアーム２５それぞれの自重により、該トグルアーム２５を左回りに回転させ、排出ゲート１４Ａによって計量ホッパ１４を閉状態とすることができるようになっている。ただし、開閉機構を構成するそれぞれの部材の自重だけではなく、駆動レバー３９から及ぼされた力も利用して排出ゲート１４Ａにより計量ホッパ１４を閉状態とする構成の方が、排出ゲート１４Ａの閉動作の速度やタイミングを容易に制御できるため好ましい。特に、計量ホッパ１４において排出ゲート１４Ａにより計量ホッパ本体部１４Ｂの開口部を閉じる手前で、この排出ゲート１４Ａの移動速度を落とすように構成することで排出ゲート１４Ａと本体部１４Ｂとの接触に伴い生じる衝撃音を低減させることができる。
【００９２】
なお、本実施の形態に係る計量ホッパを用いた組合せ秤１では、駆動ローラ４１と切り欠き部３６との接触位置から、排出ゲート１４Ａが全開位置となるまでステッピングモータ３１に与えられるパルス信号は１４２パルス（０．９deg／パルス換算）となる。これに対して、上述した従来のスプリング付きホッパを用いた組合せ秤１の構成では、１１５パルスとなる。このため、本実施の形態に係る計量ホッパを用いた組合せ秤１の方が、パルスパターンの自由度は、向上することとなる。
【００９３】
また、計量ホッパ１４が閉状態となると、本実施形態の開閉機構は所謂、トグル機構を形成し、排出ゲート１４Ａによって計量ホッパ本体部１４Ｂの開口部が閉じられた状態を保持することができるようになっている。また、上述したように開閉機構を構成する各部材の自重によって排出ゲート１４Ａが閉状態の位置となるように構成されている。このため、上述したトグル機構だけではなく、開閉機構の自重によっても排出ゲート１４Ａを閉状態に維持することができる。
【００９４】
ところで、計量ホッパ１４の閉状態において、排出ゲート１４Ａと計量ホッパ本体部１４Ｂとの間で被計量物をかみ込んでしまう場合がある。このような場合、トグルアーム２５、リンク２６、排出ゲート１４Ａの位置関係が、トグル機構により十分な力で排出ゲート１４Ａを保持できる位置関係とならないため、計量ホッパ１４を閉状態に保持する力が小さくなる。このような場合であっても、本実施形態の開閉機構では、この開閉機構の自重、特に排出ゲート１４Ａの重さによって排出ゲート１４Ａを閉状態に維持することができる。つまり、この開閉機構の自重により生じる回転軸まわりのトルク（排出ゲート１４Ａの回転軸およびトグルアーム２５の回転軸まわりで生じるトルク）の大きさが噛みこんだ被計量物の重さよりも大きくなる。このため、排出ゲート１４Ａを閉じようとする力がすべて噛みこんだ被計量物にかかり、この被計量物は計量ホッパ本体部１４Ｂに押し付けられる。このため、被計量物を噛みこんだ状態で排出ゲート１４Ａの閉状態を維持することができる。
【００９５】
（計量ホッパの閉動作を自重だけ実現する構成）
ここで、開閉機構を構成するそれぞれの部材の自重だけで計量ホッパ１４の閉動作を実現できる原理について図７を参照して説明する。図７は、図１に示す組合せ秤１の有する開閉機構における各構成部材の重心位置の一例を説明するための模式図である。
【００９６】
ここで、まず排出ゲート１４Ａの閉動作を考える。駆動レバー３９の駆動ローラ４１がトグルアーム２５の切り欠き部３６から離れた後は、排出ゲート１４Ａの閉動作は開閉機構の各部における慣性と重量とによって支配されることとなる。このため、排出ゲート１４Ａが閉まる方向に慣性が働き、かつ排出ゲート１４Ａが閉じる方向に力が作用するようにするためには、排出ゲート１４Ａの重心位置とゲート結合部２８との関係、ならびにトグルアーム２５の重心位置とトグルアーム結合部２７との関係が重要な要素となる。
【００９７】
つまり、排出ゲート１４Ａの重心位置をゲート結合部２８の回転中心Ａとずれる位置とすることで、バランスがくずれ排出ゲート１４Ａの自重によりこの排出ゲート１４Ａを回転させることができる。また、トグルアーム２５の重心位置をトグルアーム結合部２７の回転中心Ｂとずれる位置とすることで、バランスがくずれトグルアーム２５の自重によりこのトグルアーム２５を回転させることができる。
【００９８】
そこで、本施形態に係る開閉機構は、図７に示すように、計量ホッパ１４の閉状態において、排出ゲート１４Ａ、トグルアーム２５、およびリンク２６それぞれの重心の位置が以下の関係となるように設計されている。
【００９９】
すなわち、排出ゲート１４Ａの重心ｇ１の位置は、図７に示すように計量ホッパ１４の閉状態で計量ホッパ１４を側面からみて、ゲート結合部２８の回転中心Ａを通過し鉛直方向に延びた直線上または、その直線よりセンター基体１７側（図３の紙面右側）とする。本実施の形態にかかる開閉機構では排出ゲート１４Ａがこのような重心位置となるように、排出ゲート１４Ａの主面にゲート重心調整部２２が設けられている。
【０１００】
また、排出ゲート１４Ａの側面は上記したようにゲート結合部２８が設けられている側の端部から計量ホッパ１４の底部に向かって先細りになる形状をしている。これによっても、排出ゲート１４Ａの重心ｇ１の位置がゲート結合部２８の回転中心Ａを通過し鉛直方向に延びた直線より、センター基体１７側（図７の紙面右側）となるように調整されている。
【０１０１】
排出ゲート１４Ａの重心ｇ１の位置を上述した位置とすることで、計量ホッパ１４の開状態時の排出ゲート１４Ａの位置から計量ホッパ１４の閉状態時の排出ゲート１４Ａの位置に向かうように、排出ゲート１４Ａの自重により回転中心Ａを中心に排出ゲート１４Ａを右周りに回転させる力が働く。
【０１０２】
一方、トグルアーム２５の重心ｇ２の位置は、計量ホッパ１４の閉状態で計量ホッパ１４を側面からみて、トグルアーム結合部２７の回転中心Ｂを通過し、鉛直方向に延びた直線より、排出ゲート１４Ａが配される側（図７の紙面左側）となる。特に、計量ホッパ１４の閉状態で計量ホッパ１４を側面からみて、トグルアーム結合部２７の回転中心Ｂを通過し、鉛直方向に延びた直線より、排出ゲート１４Ａが配される側（図７の紙面左側）であって、回転中心Ｂを通過する水平方向に延びた直線上に重心ｇ２があることが好ましい。トグルアーム２５がこのような重心位置となるように、トグルアーム２５の裏面にトグルアーム重心調整部２１が設けられている。
【０１０３】
トグルアーム２５の重心ｇ２も位置を上述した位置とすることで、計量ホッパ１４の開状態時の排出ゲート１４Ａの位置から計量ホッパ１４の閉状態時の排出ゲート１４Ａの位置に向かうように、トグルアーム２５の自重により、回転中心Ｂを中心にトグルアーム２５を左回りに回転させる力が働く。
【０１０４】
したがって、排出ゲート１４Ａの重心ｇ１、およびトグルアーム２５の重心ｇ２を上述した位置とすることで駆動レバー３９からの力がトグルアーム２５に及ぼされることが無くても、トグルアーム２５を左回りに回転させ、排出ゲート１４Ａによって計量ホッパ１４を閉じる方向に動作させることができる。
【０１０５】
さらに、本実施の形態に係る開閉機構では、トグル機構により排出ゲート１４Ａの閉状態を保持する構成である。つまり、以上のように、排出ゲート１４Ａとトグルアーム２５のそれぞれの重心位置を調整することで、排出ゲート１４Ａおよびトグルアーム２５、リンク２６は以下のようにそれぞれが連動してトグル機構を働かせることができる。
【０１０６】
すなわち、本実施の形態に係る計量ホッパ１４の構造上、排出ゲート１４Ａの閉動作では、排出ゲート１４Ａが計量ホッパ本体部１４Ｂと当接し、排出ゲート１４Ａの運動速度が０となる。このとき、第１リンク支点３３を回転中心として第２リンク支点３４が慣性によって右回りに回転する。さらに、トグルアーム２５も上述したように、排出ゲート１４Ａが閉まる方向に運動しているため、開閉機構においてトグル機構が働いた瞬間から第２リンク支点３４にはトグルアーム２５からの回転トルクと、排出ゲート１４Ａおよびリンク２６からの回転トルクとの両方がかかることとなる。この両方から作用された回転トルクが、トグル機構を成立させるために必要なトルクを上回ったときにトルク機構が働くこととなる。
【０１０７】
またトグル機構が働くようにするために、トグルアーム２５と排出ゲート１４Ａとを連結するリンク２６の重心ｇ３を以下の位置とすることが好ましい。
【０１０８】
すなわち、リンク２６の重心ｇ３の位置は、計量ホッパ１４の閉状態で計量ホッパ１４を側面からみて、トグルアーム結合部２７の回転中心Ｂと第１リンク支点３３の回転中心Ｃとを結ぶ直線よりも下方、すなわち、第２リンク支点３４の回転中心Ｄ側であって、リンク２６の中点である。
【０１０９】
つまり、本実施の形態に係る開閉機構は、トグルアーム結合部２７と第２リンク支点３４との間をリンクα、第２リンク支点３４と第１リンク支点３３との間をリンクβとみなし、第２リンク支点３４を固定されていない関節とし、第１リンク支点３３をスライダーとみなしたトグル機構と考えることができる。ここで、リンク２６はリンクβに相当するものであるから、スライダーである第１リンク支点３３がスムーズに移動するにはリンク２６の中点に重心ｇ３があることが好ましい。
【０１１０】
なお、上記ではホッパの構成を、計量ホッパ１４を例に挙げて説明したが、供給ホッパ１３も同様な構成となる。ただし、供給ホッパ１３の場合、排出ゲートが閉状態にあるとき、トグルアームの切り欠き部と駆動レバーの駆動ローラとが係合したままで離れない点が計量ホッパ１４と異なる。
【０１１１】
これは、被計量物の供給元である直進トラフ１２から供給ホッパ１３までの落差が、供給ホッパ１３から計量ホッパ１４までの落差よりも大きく、計量ホッパ１４内よりも供給ホッパ１３内の方が大きな力がかかる。このため、この大きな力によって供給ホッパ１３の排出ゲートが開かないようにするため、トグルアームと駆動レバーとを係合させて駆動レバーによって排出ゲートを支持するように構成されている。
【０１１２】
なお、本実施の形態に係る組合せ秤１では、ステッピングモータ３０、３１それぞれの動作を検知する検知部（不図示）を設け、この検知部の検知結果から制御装置１８が供給ホッパ１３および計量ホッパ１４それぞれにおいて被計量物をかみ込んだ状態にあるか否か判定できるように構成されていてもよい。
【０１１３】
また、上記では、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４の裏面側にのみ排出ゲート１４Ａが設けられ、裏面側でのみ排出ゲート１４Ａが開閉する片開きの構成を例に挙げて説明した。しかしながら、このような片開きの構成に限定されるものではなく、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４の正面側にも排出ゲート１４Ａを備え、正面側および両面側の両方で一対の排出ゲート１４Ａが開閉する両開きの構成でも同様に利用できる。
【０１１４】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、スプリングを利用することなくホッパの排出ゲートをその開閉機構の自重により閉じるように構成することができる。よって、所望するタイミングで排出ゲートを開閉し、収容口から収容した物品をホッパに一時、保持したり、保持した物品を排出口から排出したりする計量秤に利用できる。
【符号の説明】
【０１１６】
１ 組合せ秤
３ 開閉制御部
４ 計量部
１１ 分散フィーダ
１２ 直進トラフ
１３ 供給ホッパ
１３Ａ 排出ゲート
１３Ｂ 供給ホッパ本体部
１４ 計量ホッパ
１４Ａ 排出ゲート
１４Ｂ 計量ホッパ本体部
１４Ｃ 連結フレーム
１６ 集合シュート
１７ センター基体
１８ 制御装置
１９ アクチュエータユニット
２１ トグルアーム重心調整部
２２ ゲート重心調整部
２３ ハンガー
２４ ハンガー
２５ トグルアーム
２６ リンク
２７ トグルアーム結合部
２８ ゲート結合部
２９ａ バー
２９ｂ バー
３０ ステッピングモータ
３１ ステッピングモータ
３２ ロードセル
３３ 第１リンク支点
３４ 第２リンク支点
３５ 係止部
３６ 切り欠き部
３７ ガイド部
３８ 駆動レバー
３９ 駆動レバー
４０ 駆動ローラ
４１ 駆動ローラ
５０ 締結部材
５８ 負荷側ブラケット
５９ ブラケット
Ａ 回転中心
Ｂ 回転中心
Ｃ 回転中心
Ｄ 回転中心
Ｇ１ ゲート
ｇ１ 重心
ｇ２ 重心
ｇ３ 重心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散供給された物品それぞれの重量に基づいて組合せ演算を行い、該物品の重量の合計が目標重量に対する許容範囲内の値になる組合せを求める組合せ秤に関する。特に、この組合せ秤において、供給された物品を保持するためにこの物品の供給先ごとに備えられているホッパの開閉機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の計量ホッパに被計量物を分散供給して、それぞれの重量値を計量し、この重量値の加算値が目標重量に最も近くなる組合せを求める組合せ秤が実用化されている。この組合せ秤は、目標重量に最も近い組合せとなる計量ホッパから被計量物を排出して集合させ、例えば、それらを袋詰めすることができるようになっている。
【０００３】
このような組合せ秤では、上下が開口したホッパ本体の下方の開口部が、ホッパ本体に回転自在に取り付けられたゲートによって開閉できるように構成されている。そして、ホッパ本体に取り付けられたゲートを開閉可能とするための開閉機構としては、例えば、図８に示すようにゲートＧ１がリンク１１４を介してＬ字状のアーム１１５と連結されたリンク機構１１０が用いられている。図８は従来の計量ホッパ１１１におけるゲートの開閉機構の構成を示す図である。
【０００４】
図８に示すように、計量ホッパ１１１のホッパ本体１１２の両側面それぞれには、組合せ秤の基体（本体）側に向かって延出した一対の連結フレーム１１３が固着されている。アーム１１５は、これら連結フレーム１１３のうちの一つにアーム結合部１１６によって回転自在に取り付けられている。なお、一対の連結フレーム１１３間では水平方向にバーが横架されている。そして、このバーを組合せ秤の基体側部に設けられたハンガーに引っ掛けることで、計量ホッパ１１１は組合せ秤の基体に対して着脱可能に取り付けることができる。
【０００５】
リンク１１４は一方の端部で第２リンク支点１１７ｂによってアーム１１５と回転自在に接合され、他方の端部で、第１リンク支点１１７ａによってゲートＧ１と回転自在に接合されている。そして、リンク１１４を介してアーム１１５とゲートＧ１とを連結することによって所謂、トグル機構を形成している。そして、計量ホッパ１１１においてゲートＧ１が閉じられた状態にあるとき、このトグル機構の働きによりゲートＧ１の閉状態が維持されるようになっている。
【０００６】
また、図９に示すように連結フレーム１１３とアーム１１５との間にスプリング１１９を設け、計量ホッパ１１１の閉時には、スプリング１１９の復元力によりゲートを閉じて、この閉状態を維持するように構成された計量ホッパも利用されている。図９は、従来技術に係る計量ホッパのゲートの開閉機構の構成を示す図である。
【０００７】
より具体的には、図９に示すようなスプリング付き計量ホッパでは、計量ホッパのゲートの開閉を不図示のアクチュエータユニットが備える駆動レバーにより行う。すなわち、この駆動レバーとアーム１１５とが係合しており、駆動レバーの回転運動に応じて、アーム１１５は、アーム結合部１１６の回転軸を中心に所定角度だけ回転する。
【０００８】
アーム結合部１１６の回転軸を中心に、アーム１１５の端部（リンクと接合されている側の端部）が下方位置から上方位置に右回り（時計回り）に移動すると、アーム１１５と接合されている側のリンク１１４の端部がこの移動に応じて上方に移動させられるとともに、ゲートと接合されている側のリンク端部も引き上げられる。これにより、ゲートはゲート結合部１１８の回転軸を中心に左回りに上方に向かって引き上げられ、ゲートが開かれる。また、このゲートの開時には連結フレーム１１３とアーム１１５との間に設けられたスプリング１１９が、アーム１１５の移動により力が加えられ変形している。
【０００９】
今度は逆に、アーム１１５がアーム結合部１１６の回転軸を中心に、その端部（リンクと接合されている側の端部）が上方位置から下方位置に左回り（反時計回り）に移動すると、アーム１１５と接合されている側のリンク１１４の端部がこの移動に応じて上方位置から下方位置に移動させられる。このようにアーム１１５と接合されている側のリンク１１４の端部が移動すると、ゲートと接合されている側のリンク１１４の端部も引き下げられる。これにより、ゲートはゲート結合部１１８の回転軸を中心に右回りに下方に向かって移動する。この移動には、アクチュエータユニットの駆動レバーにより及ぼされる力に加えて、ゲートの開時に変形されたスプリング１１９の復元力が作用する。また、ゲートが閉じた状態では、この復元力により閉状態が維持されるように力が作用するとともにリンク１１４とアーム１１５とによって形成したトグル機構によりゲートを閉じた状態で保持する。
【００１０】
このように、スプリング付き計量ホッパは、閉状態を維持する際もスプリング１１９の復元力を利用することができる。このため、ゲートが開かないようにアクチュエータユニットの駆動レバーから力を作用させておく必要がなく、計量ホッパの計量に係る計量系と、ゲートの開閉に携わる駆動系との縁を容易に切ることができる。また、スプリング１１９の復元力により速やかにゲートを閉じることも可能となる。
【００１１】
しかしながら、スプリング付き計量ホッパでは、駆動レバーの動作パターンはスプリング１１９によって制約を受けるため、その自由度が低くなるという問題がある。さらに、スプリング１１９による復元力によって高速でゲートが閉じるためゲート閉時の衝撃音が大きいという問題もある。また、スプリング付き計量ホッパは、スプリング１１９の金属疲労による破損などの問題もある。特に、スプリング１１９が破損して被計量物に混入すると非常に大きな問題となる。
【００１２】
そこで、計量ホッパに付属する構成部材にスプリング１１９を設けない組合せ秤が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示された組合せ秤は、供給ホッパ用駆動部と駆動レバーとの間に設けられ、これらを連結する計量ホッパ用駆動部側リンク機構に付勢ばねが設けられている。そして、この組合せ秤では、計量ホッパ用駆動部側リンク機構が備える被係合部と駆動部が備える係合部とが非係合状態から係合状態に移行するとき、係合部が被係合部と係合できるように、この被係合部を所定位置に向かう方向に付勢するように構成されている。また、この特許文献１に開示された組合せ秤では、トグル機構を利用してホッパのゲートを閉状態に維持することができるようにも構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平５−１６２７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述のような従来技術は、スプリングを利用することなく簡易な構成によりホッパのゲートを閉状態とすることができないという問題が生じる。
【００１５】
より具体的には、特許文献１では、ホッパに付属する構成にスプリングを用いない構成であるため、例えば、スプリングが破損して被計量物に混入するといった問題を防ぐことができる。しかしながら、駆動部と駆動レバーとの間に設けられたリンク機構（計量ホッパ用駆動部側リンク機構）の構造が複雑であり、例えば、小型な組合せ秤には適用することが困難である。
【００１６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スプリングを利用することなく簡易な構成によりホッパのゲートを閉状態とすることができるホッパの開閉機構を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明にホッパの開閉機構は、上記した課題を解決するために、分散供給された物品それぞれの重量に基づいて組合せ演算を行い、該物品の重量の合計が目標重量に対する許容範囲内の値になる組合せを求める組合せ秤において、供給された物品を保持するためにこの物品の供給先ごとに備えられているホッパの開閉機構であって、前記ホッパは、供給された物品を排出する排出口が底面に形成された収容部本体と、該排出口の開閉を行なう、収容部本体に回転自在に接合されたゲートとを有しており、前記排出口を開くように前記ゲートに力を作用させる駆動部と、前記駆動部から作用する力を受け回転するアーム部と、一端が前記ゲートに回転自在に接合され、他端が前記アーム部と回転自在に接合され、該アーム部から作用する力を該ゲートに伝達させるリンク部とを備え、前記アーム部の自重によりアーム部の回転軸まわりに生じるトルクと、前記ゲートの自重によりゲートの回転軸まわりに生じるトルクとによって、前記排出口を閉じるように前記ゲートに力を作用させるように構成されている。
【００１８】
ここで、前記組合せ秤において、供給された物品を保持するためにこの物品の供給先ごとに備えられているホッパとしては、例えば、分散供給された物品を収容し、物品それぞれの重量を計量するために用いられる計量ホッパが挙げられる。また、計量ホッパそれぞれに対応して設けられ、供給された物品を一時保持して、所望のタイミングで計量ホッパに物品を投入する供給ホッパなどが挙げられる。
【００１９】
上記した構成によると、ホッパは、収容本体部に回転自在に接合されたゲートが回転することによって該収容本体部の開閉を行なうことができる。
【００２０】
ここで、本発明に係るホッパの開閉機構は、駆動部、アーム部、およびリンク部を備えているため、排出口を開けるようにゲートを動作させる場合、駆動部から作用する力をアーム部で受け、リンク部を介してゲートに及ぼし、収容本体部の排出口を開けるようにゲートに力を与えることができる。すなわち、駆動部によってゲートが開くように動作するよう制御することができる。
【００２１】
また、排出口を閉じるようにゲートを動作させる場合、アーム部の自重により生じた回転軸回りのトルクと、ゲートの自重により生じた回転軸回りのトルクとによって、排出口を閉じるようにこのゲートに力を作用させることができる。このため、従来の組合せ秤のようにスプリングの復元力を利用することなく、また、ゲートの開閉動作を行なうリンク機構において別途新たに部材を設けるなど複雑な構成としたりすることなく、排出口を閉じるようにゲートを動作させることができる。
【００２２】
したがって、本発明に係るホッパの開閉機構は、スプリングを利用することなく簡易な構成によりホッパのゲートを閉状態とすることができるという効果を奏する。
【００２３】
本発明に係るホッパの開閉機構は、上記した構成において、前記ゲートおよび前記アーム部は、それぞれの重心が、該ゲートが排出口を閉じる方向に回転するように、それぞれの回転軸からずれた位置となるように構成されていてもよい。
【００２４】
上記した構成によると、ゲートの重心とゲートの回転軸とは一致せず、ずれている。また、アーム部の重心とアーム部の回転軸とは一致せず、ずれている。このようにゲートの回転軸、アーム部の回転軸と、ゲート、アーム部それぞれの重心位置とが一致せず、ずれているため、バランスがとれずゲートおよびアーム部それぞれの自重により、それぞれが回転してしまう。
【００２５】
また、排出口を閉じる方向にゲートが回転するように、該ゲートに力を及ぼすようにゲート、アーム部それぞれの重心の位置が決められている。このため、ゲート、アーム部それぞれが回転することでそれぞれの回転軸まわりにトルクが生じ、この生じたトルクによってゲートを、排出口を閉じる方向に回転させることができる。
【００２６】
本発明に係るホッパの開閉機構は、上記した構成において、前記ゲートには、該ゲートが閉じる方向に前記収容部本体に対して回転するように重心位置を調整するための第１重心調整部が設けられ、前記アーム部には、前記ゲートが閉じる方向に前記収容部本体に対して回転するよう力を作用させるようアーム部が回転するように重心位置を調整するための第２重心調整部が設けられていてもよい。
【００２７】
上記した構成によると、第１重心調整部を備えるため、適切な回転速度で適切な回転方向にゲートが回転できるようにゲートの重心位置を所望の位置に設定することができる。また、上記した構成によると、第２重心調整部を備えるため、適切な回転速度で適切な回転方向にアーム部が回転できるようにアーム部の重心位置を所望の位置に設定することができる。
【００２８】
本発明に係るホッパの開閉機構は、上記した構成において、前記ホッパは、物品の重量を計測するために該物品を保持するための計量ホッパであり、前記ゲートによって前記排出口が閉じられた状態にあるとき、前記駆動部とアーム部とが接触しないように構成されていてもよい。
【００２９】
ここで、ホッパが計量ホッパで、ゲートによって排出口が閉じられた状態とは、計量ホッパに収容した物品の重量を計量するタイミングである。
【００３０】
上記構成によると、ゲートにより排出口が閉じられた状態にあるとき、駆動部とアーム部とが接触しないように構成されている。このため、駆動部の動作に伴う振動などがアームを介して計量ホッパに伝わることを防ぐことができ適切な計量を行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、以上に説明した構成を有し、本発明に係るホッパの開閉機構は、スプリングを利用することなく簡易な構成によりホッパのゲートを閉状態とすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る組合せ秤の要部構成の一例を示す模式図である。
【図２】図１の組合せ秤が備えるアクチュエータユニットの構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示す組合せ秤における計量ホッパの構成の一例を示す側面図である。
【図４】図１に示す組合せ秤における計量ホッパの構成の一例を示す平面図である。
【図５】図１に示す組合せ秤の閉状態の構成の一例を示す側面図である。
【図６】図１に示す組合せ秤の開状態の構成の一例を示す側面図である。
【図７】図１に示す組合せ秤の有する開閉機構における各構成部材の重心位置の一例を説明するための模式図である。
【図８】従来技術に係る計量ホッパのゲートの開閉機構の構成を示す図である。
【図９】従来技術に係る計量ホッパのゲートの開閉機構の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００３４】
（組合せ秤の要部構成）
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る組合せ秤１の要部構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る組合せ秤１の要部構成の一例を示す模式図である。
【００３５】
組合せ秤１は、図１に示すように、その中央部に、例えば、４本の脚（図示せず）によって支持された、組合せ秤１の本体に相当するセンター基体１７が配設されている。
【００３６】
このセンター基体１７は、ここでは、下壁１７Ａ、上壁１７Ｂ、および側壁１７Ｃにより構成される実質的に逆多角錐台形の外観形状を有しているが、これに限らない。センター基体１７は、他の形状、例えば、円柱、あるいは正多角柱であってもよい。そして、センター基体１７の上壁１７Ｂ上には分散フィーダ１１および直進トラフ１２が配置され、その側壁１７Ｃの外側には供給ホッパ１３、および計量ホッパ１４等が配置されている。
【００３７】
次に、上述した外観形状を有する本実施の形態に係る組合せ秤１が有する各部の説明を行う。
【００３８】
分散フィーダ１１は、センター基体１７の上壁１７Ｂの中央に配置されており、外部の供給装置（図示せず）から供給される被計量物（物品）を振動によって放射状に分散させ、直進フィーダ２０に供給するものである。分散フィーダ１１は、放射状に被計量物を分散できるように円錐形状となっている。なお、分散フィーダ１１は、制御装置１８からの制御指示に応じて、被計量物を均一に分散させるように、振動幅と動作時間とを決定している。
【００３９】
直進トラフ１２は、分散フィーダ１１の下方で、かつその周囲に配置されており、分散フィーダ１１から送られてきた被計量物を、直進フィーダ２０から与えられた振動によって各供給ホッパ１３に送りこむものである。なお、直進フィーダ２０は、制御装置１８によって、振動幅、および動作時間が制御されている。この直進トラフ１２の下方には、供給ホッパ１３、および計量ホッパ１４がそれぞれ対応してセンター基体１７に設けられ、供給ホッパ１３と計量ホッパ１４との組がセンター基体１７の外周（側壁１７Ｃ）に沿って、所定の間隔を隔てて円状に配されている。
【００４０】
供給ホッパ１３は、自身よりも高い位置に配置された直進トラフ１２から送りこまれた被計量物を受け取るものであり、排出ゲート１３Ａおよび供給ホッパ本体部１３Ｂを備えてなる構成である。供給ホッパ１３は、直進トラフ１２から送りこまれた被計量物を一時保持し、その下方に配置された計量ホッパ１４へ被計量物を排出する。このため、供給ホッパ本体部１３Ｂは、上面と底面とが開口した筒形状をしている。つまり、供給ホッパ本体部１３Ｂは、直進トラフ１２から送り込まれた被計量物を受け取るために上面が開口しており、受け取った被計量物を計量ホッパ１４に送り込むために底面が開口している。供給ホッパ１３において被計量物を保持する際は、供給ホッパ本体部１３Ｂの底面における開口は排出ゲート１３Ａにより閉じられている。そして、計量ホッパ１４に被計量物を排出する際、所定のタイミングで排出ゲート１３Ａが開くようになっている。
【００４１】
計量ホッパ１４は、供給ホッパ１３から供給された被計量物の重量を、荷重検出器であるロードセル３２により読み取っている間、この被計量物を一時保持するものである。計量ホッパ１４は、排出ゲート１４Ａと計量ホッパ本体部１４Ｂとを備えてなる構成である。計量ホッパ本体部１４Ｂも、供給ホッパ本体部１３Ｂと同様に、上面と底面とが開口した形状となっている。そして、被計量物の計量中は、この底面の開口は排出ゲート１４Ａにより閉じられており、被計量物を集合シュート１６へ排出する際、所定のタイミングで排出ゲート１４Ａが開くようになっている。
【００４２】
センター基体１７の外周に円状に列設された計量ホッパ１４の下方には、略逆円錐台形状の集合シュート１６が配設され、排出組合せとして選択された計量ホッパ１４から排出された被計量物は集合シュート１６上を滑り落ちてその下部の排出口１６ａから例えば包装機（図示せず）へ排出される。
【００４３】
制御装置１８は、ＣＰＵと、このＣＰＵの動作プログラム及び動作パラメータ等が記憶されているＲＯＭ及びＲＡＭのメモリ等を備えたマイクロコントローラ等からなり、組合せ秤１における全体の動作の制御を行うものである。制御装置１８は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている動作プログラムを実行することにより、この組合せ秤１における全体の動作の制御を行うことができる。より具体的には、制御装置１８は、分散フィーダ１１および直進フィーダ２０に対して、振動、振幅、およびその動作時間についての制御指示を行う。また、制御装置１８は、供給ホッパ１３の排出ゲート１３Ａ、および計量ホッパ１４の排出ゲート１４Ａの開閉を行うようにステッピングモータ３０、３１を制御する。
【００４４】
また、制御装置１８は、計量ホッパ１４が取り付けられたロードセル３２から出力される荷重信号を入力とし、この荷重信号に基づいて計量ホッパ１４に保持されている被計量物の重量を算出する重量算出手段としても機能する。さらに、制御装置１８は、組合せ演算を行う組合せ手段としても機能する。この組合せ演算では、計量ホッパ１４が取り付けられたロードセル３２により算出した被計量物の重量に基づいて、被計量物の重量の合計が、予め定められた所定重量範囲（目標重量に対する許容範囲）内の値になる組合せを１つ求める。所定重量範囲内にある組合せが複数存在する場合には、被計量物の重量の合計と目標重量との差の絶対値が最も小さい組合せを１つ求める。そして、このようにして求めた組合せに対応する被計量物を保持している計量ホッパ１４の組合せを排出組合せとする。
【００４５】
そして制御装置１８は、排出組合せに選択されている計量ホッパ１４の排出ゲート１４Ａを所定のタイミングで開閉させるよう、開閉動作を行うステッピングモータ３１に指示する。この制御装置１８からの制御指示に基づき、ステッピングモータ３１は、駆動レバー３９を所定の速度で回転させる。これにより、駆動レバー３９は、自身の先端部に備えられている駆動ローラ４１をトグルアーム２５と係合させ、トグルアーム２５をトグルアーム結合部２７の回転軸を中心にして回転させる。このトグルアーム２５の回転運動に応じて、排出ゲート１４Ａと接合されている側のリンク２６の端部が移動し、排出ゲート１４Ａを開いたり、閉じたりする。このように排出ゲート１４Ａを開閉させることにより、計量ホッパ本体部１４Ｂから被計量物を排出させたり、計量ホッパ本体部１４Ｂ内に被計量物を保持したりすることができる。
【００４６】
また、被計量物を排出して空になった計量ホッパ１４へは、その上方の供給ホッパ１３の排出ゲート１３Ａを開いて、該供給ホッパ１３から被計量物を供給させる。また、空になった供給ホッパ１３へは、その上方の直進トラフ１２から被計量物を供給させる。すなわち、計量ホッパ１４の排出ゲート１４Ａの開閉、供給ホッパ１３の排出ゲート１３Ａの開閉、直進トラフ１２、分散フィーダ１１の振動はそれぞれ連動しており、これらの動作制御は、制御装置１８からの指示に応じて実行されている。
【００４７】
なお、制御装置１８は、必ずしも単独の制御装置で構成される必要はなく、複数の制御装置が分散配置されていて、それらが協働して組合せ秤１の動作を制御するよう構成されていてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態に係る組合せ秤１では、計量ホッパ本体部１４Ｂ内に一時保持した被計量物の重量を計量するロードセル３２を含む計量部４と、排出ゲート１３Ａおよび排出ゲート１３Ｂの開閉制御を行うためのステッピングモータ３０，３１、ステッピングモータ３０，３１によって回転する駆動レバー３８，３９、ならびに駆動レバー３８，３９の先端部に設けられた駆動ローラ４０，４１を含む開閉制御部（駆動部）３とがアクチュエータユニット１９として一体に形成されている。そして、このアクチュエータユニット１９は、センター基体１７に対して着脱可能に取りつけることができる。
【００４９】
（アクチュエータユニットの構成）
次に、上記したアクチュエータユニット１９の構成について詳細に説明する。まず、図２を参照して、アクチュエータユニット１９の構成について説明する。図２は、図１の組合せ秤１が備えるアクチュエータユニット１９の構成の一例を示す図である。
【００５０】
アクチュエータユニット１９は、センター基体１７に対して着脱可能となっている。また、取り付けボルト５１によってアクチュエータユニット１９をセンター基体１７に固定することができる。なお、アクチュエータユニット１９は、前板部１５によって覆われているが、説明の便宜上、計量部４（ロードセル３２等）が配置される部分については、前板部１５を取り除いた形で図示している。
【００５１】
上述したように組合せ秤１は、開閉制御部３として、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４それぞれの排出ゲート１３Ａ，１４Ａの開閉制御を行うためのステッピングモータ３０、３１を、計量部４としてロードセル３２を備えている。
【００５２】
ステッピングモータ３０、３１それぞれには、ステッピングモータ３０、３１の回転軸の回転運動に併せて回転する駆動レバー３８、３９が取り付けられている。駆動レバー３８、３９の先端部には、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４の開閉機構と係合するための駆動ローラ４０、４１がそれぞれ設けられている。ここで、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４の開閉機構（ホッパの開閉機構）とは、排出ゲートがリンクを介してＬ字状のトグルアームと連結されたリンク機構であり、その詳細は後述する。
【００５３】
なお、本明細書では、駆動ローラ４０、４１の位置が図２に示すように、駆動ローラ４０、４１が移動する円周上における真上方向（すなわち、１２時の方向）にあるときを駆動レバー３８、３９の原点位置とする。この駆動レバー３８、３９は、原点位置から３０°左回りに回転した位置で、駆動ローラ４０、４１が開閉機構と当接するように構成されている。
【００５４】
また、アクチュエータユニット１９は、図２に示すように、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４が配される側の側面に、これら供給ホッパ１３および計量ホッパ１４それぞれを取り付けるための一対のハンガー２３、２４が設けられている。
【００５５】
図２に示すように、一対のハンガー２３、２４は、細長い平板形状をしており、アクチュエータユニット１９の下端から計量ホッパ１４が取り付けられる側に向かって上方に傾斜して延設されている。
【００５６】
なお、図２では、説明の便宜上、ハンガー２３の対、ならびにハンガー２４の対のうちの紙面奥行き側に配されるハンガー２３、２４の図示は省略している。さらにまた、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４それぞれが取り外された状態で図示している。
【００５７】
ハンガー２３は、前板部１５でハンガー固定ボルト５２によって固定されている。
【００５８】
一方、ハンガー２４は、負荷側ブラケット５８とともにハンガー固定ボルト５３ａ，５３ｂによって固定されている。また、負荷側ブラケット５８は、ブラケット固定ボルト５４ａ、５４ｂによってロードセル３２の側部に固定されている。これにより、ハンガー２４とロードセル３２の一方の側部とが負荷側ブラケット５８を介して接合されることとなる。
【００５９】
また、ロードセル３２の他方の側部には、ブラケット５９がブラケット固定ボルト５６ａ，５６ｂによって取り付けられている。さらにこのブラケット５９は、ブラケット固定金具６０によって前板部１５に固定されるようにもなっている。また、ロードセル３２はこのブラケット５９側で固定されており、ハンガー２４を介して計量ホッパ２４からの重量負荷をロードセル３２の負荷側ブラケット５８が取り付けられている側で受けるようになっている。
【００６０】
より具体的には、ロードセル３２は、以下のようにして、計量ホッパ１４に供給された被計量物の重量負荷を計量するように構成されている。すなわち、ロードセル３２は、複数の歪みゲージ（不図示）を有している。ロードセル３２の一側面（ブラケット５９が取り付けられている側）は、アクチュエータユニット１９内において固定されている。また、ロードセル３２は、固定された側面とは反対側の側面（負荷側ブラケット５８が取り付けられている側）において計量ホッパ１４における被計量物の重量が、ハンガー２４を介して荷重として加えられる。この荷重によりロードセル３２の起歪体が歪み、この歪を歪ゲージによって検出する。このようにして、計量ホッパ１４に一時保持された被計量物の重量を検出することができる。なお、歪ゲージによって検出された歪は、電気信号として、ロードセル上にコネクタ固定金具５５によって固定された出力用コネクタ（不図示）から制御装置１８に出力されるように構成されている。
【００６１】
また、アクチュエータユニット１９の底部には、このアクチュエータユニット１９内を密閉するためのプレート６１が設けられており、このプレート６１は、プレート固定金具５７ａ、５７ｂによってこのアクチュエータユニット１９に固定されている。
【００６２】
なお、図２に示すように開閉制御部３と計量部４とは物理的に分離されるように配置されている。
【００６３】
（ホッパの構成）
次に、上記したアクチュエータユニット１９部分に取り付けられるホッパの構成について、図３および図４を参照して説明する。図３は、図１に示す組合せ秤１における計量ホッパ１４の構成の一例を示す側面図である。また、図４は、図１に示す組合せ秤１における計量ホッパ１４の構成の一例を示す平面図である。
【００６４】
なお、供給ホッパ１３と計量ホッパ１４とでは、後者の方が開閉制御部３との縁切りが必要となる点を除けば、同様な構成となる。このため、本明細書では計量ホッパ１４を例に挙げ、ホッパの構成について説明する。
【００６５】
図３および図４に示すように、計量ホッパ１４は、排出ゲート１４Ａ、計量ホッパ本体部１４Ｂ、および一対の連結フレーム１４Ｃを備えてなる構成である。排出ゲート１４Ａは、計量ホッパ本体部１４Ｂの下方に形成された開口部（排出口）の開閉を行うものである。計量ホッパ１４では、排出ゲート１４Ａはゲート結合部２８によって計量ホッパ本体部１４Ｂの側面に回転自在に接合される。
【００６６】
なお、計量ホッパ１４を上方から見て（計量ホッパ１４の平面図において）、該計量ホッパ１４がセンター基体１７に取り付けられる側の面を背面、背面と対向する位置に形成される面を正面とする。そして、背面および正面と隣り合う面であって、これら背面および正面とともに略直方体形状の筒を形成するように配された一対の面をそれぞれ側面と称する。
【００６７】
ここで、一対の連結フレーム１４Ｃそれぞれは、計量ホッパ本体部１４Ｂの一対の側面それぞれと平行した位置関係となる面を主面とする薄板であり、計量ホッパ本体部１４Ｂの側面にそれぞれ固着され、センター基体１７に向かって、上方から下方に延びるように突出している。連結フレーム１４Ｃの計量ホッパ本体部１４Ｂから突出した部分には、これら一対の連結フレーム１４Ｃ間を横架するように水平方向に延伸した一対のバー２９ａ，２９ｂが設けられている。これらバー２９ａ，２９ｂを計量ホッパ用のハンガー２４に掛止することで計量ホッパ１４をアクチュエータユニット１９に取り付けることができる。
【００６８】
また、図３および図４に示すように連結フレーム１４Ｃの突出部分の主面には薄板状のトグルアーム２５がトグルアーム結合部２７によって回転自在に取り付けられている。
また、この連結フレーム１４Ｃの計量ホッパ本体部１４Ｂとの接合部分には、排出ゲート１４Ａが、ゲート結合部２８によって計量ホッパ本体部１４Ｂに対して回転自在に取り付けられている。
【００６９】
また、これらトグルアーム２５と排出ゲート１４Ａとをリンク２６によって連結している。すなわち、両端が円形となった棒形状のリンク２６は、一端が第１リンク支点３３によって排出ゲート１４Ａと回転自在に接合され、他端が第２リンク支点３４によってトグルアーム２５と回転自在に接合されている。
【００７０】
このように、排出ゲート１４Ａ、トグルアーム２５、およびリンク２６によって排出ゲート１４Ａの開閉機構を形成する。ここで、この開閉機構についてより詳細に説明する。
【００７１】
（ホッパの開閉機構）
まず、排出ゲート１４Ａは、平板の両側部を略直角に折り曲げて形成されている。各側部面の形状は、図３に示すように計量ホッパ本体部１４Ｂとの接合部分となる一方の端部から計量ホッパ１４の底部に位置する他方の端部に向かって略テーパー状となっている。計量ホッパ本体部１４Ｂとの接合部分となる端部面の一部は円形となっており、この円形部分がゲート結合部２８との接触面となる。また、この円形部分にはゲート結合部２８のボルトを貫通させるための開口が形成されている。ゲート結合部２８は、ボルトを回転軸（回転中心Ａ）として排出ゲート１４Ａが回転するように、該排出ゲート１４Ａを計量ホッパ本体部１４Ｂに取り付ける。
【００７２】
また、排出ゲート１４Ａの一方の側部面には、さらに第１リンク支点３３によってリンク２６の一端が取り付けられる。第１リンク支点３３では、第１リンク支点３３のボルトを回転軸としてリンク２６が排出ゲート１４Ａに対して回転自在となっている。
【００７３】
排出ゲート１４Ａの主面、すなわち、計量ホッパ本体部１４Ｂの背面に沿った面であって、計量ホッパ１４の閉状態において上方側の端部近傍には、ゲート重心調整部２２が設けられている。ゲート重心調整部２２は、本体部１４Ｂに取り付けられた際の排出ゲート１４Ａの重心位置を調整するものである。本実施形態では、薄板状の金属製の錘がゲート重心調整部２２として排出ゲート１４Ａの主面に設けられている。
【００７４】
一対の連結フレーム１４Ｃはそれぞれ、図４に示すように計量ホッパ本体部１４Ｂの両側面に、固設され一部が計量ホッパ本体部１４Ｂから突出している。一対の連結フレーム１４Ｃは、例えば、板材を屈曲させて形成されていて、計量ホッパ本体部１４Ｂからセンター基体１７に向かって互いに平行となるように延出している。これら連結フレーム１４Ｃの突出部分は、計量ホッパ本体部１４Ｂの側面の上部位置から略水平方向に突出し、下部（底部）に向かって延設されるように屈曲した略Ｌ字形状をしている。
【００７５】
そして、一対の連結フレーム１４Ｃにおける突出部分の中程とその先端部には、一対の連結フレーム１４Ｃ間を水平方向に横架するようにバー２９ａ，２９ｂが設けられている。
【００７６】
また、連結フレーム１４Ｃにおいて下方に向かって屈曲する位置にトグルアーム結合部２７が設けられている。トグルアーム２５は、このトグルアーム結合部２７のボルトを回転軸として連結フレーム１４Ｃに対して回転自在に取り付けられる。また、連結フレーム１４Ｃの突出部の中ほどの、センター基体１７側の側部には、図３の紙面手前方向に突出した略矩形形状の係止部３５が設けられている。係止部３５は、トグルアーム２５の側部と当接してこのトグルアーム２５の左周りの回転運動の範囲を制限する。
【００７７】
なお、トグルアーム２５が右周りに回転した場合、このトグルアーム２５の右回りの回転運動に伴って排出ゲート１４Ａの主面が連結フレーム１４Ｃの突出部側に移動する。このため、トグルアーム２５が右回りに回転運動できる範囲は、最大でも排出ゲート１４Ａの主面と連結フレーム１４Ｃとが接触する位置までとなる。
【００７８】
トグルアーム２５は、駆動レバー３９から及ぼされた力によりトグルアーム結合部２７の回転軸を中心に回転することで、トグルアーム２５と排出ゲート１４Ａとを連結するリンク２６を介して排出ゲート１４Ａの開閉を制御することができる。トグルアーム２５は、略Ｌ字形状をした板状の部材であり、その端部に切り欠き部３６が形成されている。この切り欠き部３６には、図３の紙面奥側に突出したガイド部３７が形成されており、ステッピングモータ３１によって回転した駆動レバー３９の端部にある駆動ローラ４１を受け入れることができるようになっている。
【００７９】
また、トグルアーム２５では、切り欠き部３６が形成された端部とは反対側の端部には、第２リンク支点３４によりリンク２６の一端が回転自在に接合されている。また、トグルアーム２５の屈曲部分にはトグルアーム重心調整部２１が設けられている。トグルアーム重心調整部２１は、トグルアーム２５の重心が排出ゲート１４Ａ側となるように、重心を調整するものであり、例えば、金属性の錘をトグルアーム２５の屈曲部近傍の面に取りつけることで実現できる。
【００８０】
なお、本実施形態では、このトグルアーム重心調整部２１は、トグルアーム２５と連結フレーム１４Ｃとの間に形成された間隙に配されるように、トグルアーム２５の裏面、すなわち、トグルアーム２５における連結フレーム１４Ｃ側の面に設けられている。しかしながら、トグルアーム重心調整部２１が設けられる側の面は裏面に限定されるものではなく、表面であってもよい。
【００８１】
（計量ホッパの開閉動作）
以上のような構成を有する計量ホッパ１４の開閉機構は、以下のようにして、計量ホッパ１４の開閉を行うことができる。以下、計量ホッパ１４の開閉動作について図５および図６を参照して説明する。図５は、図１に示す組合せ秤１の閉状態の構成の一例を示す側面図である。また、図６は、図１に示す組合せ秤１の開状態の構成の一例を示す側面図である。
【００８２】
まず、図５に示す計量ホッパ１４が閉状態にある状態から排出ゲート１４Ａを移動させ、図６に示す開状態とするためには、以下のように開閉機構の各部が動作する。
【００８３】
すなわち、図６の側面図で示す状態において、駆動レバー３９が左回りに回転し、原点位置にあった駆動ローラ４１が切り欠き部３６のガイド部３７に接触し、トグルアーム２５と係合する。そして、駆動ローラ４１がさらに左回りに回転していくと、駆動ローラ４１を介して駆動レバー３９と係合しているトグルアーム２５は、トグルアーム結合部２７の回転軸を中心に右回りに回転する。このようにトグルアーム２５は、トグルアーム結合部２７の回転軸を中心に右回りに回転し、切り欠き部３６が形成されていない側の端部、つまりリンク２６が接合されている側の端部が上方に持ち上げられる。これによりリンク２６のトグルアーム２５と連結されている側の端部が上方に引き上げられ、リンク２６を介して排出ゲート１４Ａがトグルアーム２５側にひきつけられ、計量ホッパ１４は開状態となる。
【００８４】
なお、計量ホッパ１４が開状態の場合、駆動レバー３９は、駆動ローラ４１が図５に示す接触位置にある状態から１２８．５°回転している。この時、トグルアーム２５は、５３．５°回転し、排出ゲート１４Ａは４４°回転している。このため、各回転角度の比は、２．９：１．２：１である。これに対して従来利用されているスプリング付きホッパの場合、各回転角度の比は、２．２：１．１：１となる。
【００８５】
ここで、ステッピングモータ３１がどれだけ回転して、ゲート１４Ａがどれだけ回転するのかを示す、この両者の回転角度の比がステッピングモータ３１にかかる負荷の目安となる。本実施の形態に係る計量ホッパ１４では、上述した回転角度の比から、排出ゲート１４Ａを１°回転させるためのステッピングモータ３１の回転角度は、２．９°となる。一方、スプリング付きホッパの場合、排出ゲートを１°回転させるためのステッピングモータの回転角度は２．２°となる。
【００８６】
すなわち、後者の方が前者よりも同じ角度だけ排出ゲートを動かすために必要となるステッピングモータの回転角度が小さくなる。このように、小さい回転角度で排出ゲートを動かそうとすると、その分だけステッピングモータにエネルギーが必要となる。したがって、ステッピングモータが単位時間に必要とするエネルギーは、本実施の形態に係るステッピングモータ３１の方が、スプリング付きホッパのステッピングモータよりも小さくなる。つまり、本実施の形態に係る計量ホッパ１４の構成の方がステッピングモータにかかる負荷が小さくなり、ステッピングモータの脱調を防ぐことができる。
【００８７】
次に駆動ローラ４１が切り欠き部３６のガイド部３７に当接した状態で、逆に駆動レバー３９が右回りに回転すると、トグルアーム２５はトグルアーム結合部２７の回転軸を中心に左回りに回転し、リンク２６が接合されている側の端部が下方に移動する。これにより、リンク２６を介して排出ゲート１４Ａが計量ホッパ本体部１４Ｂ側に移動し、計量ホッパ１４は閉状態となる。さらに継続して駆動レバー３９が右回りに回転すると駆動ローラ４１は切り欠き部３６から抜け出し、原点位置に到達した時点で駆動レバー３９の回転運動は停止される。
【００８８】
なお、駆動ローラ４１が切り欠き部３６から抜け出す瞬間あるいは、切り欠き部３６に収容される瞬間では、駆動ローラ４１が動く軌跡（円周）の接線方向と切り欠き部３６のスリットの傾斜とが同じ方向となるようになっている。ここで、接線とは、切り欠き部３６から駆動ローラ４１が抜け出す際、あるいは駆動ローラ４１が収容される際の、ステッピングモータ３１の回転軸と駆動ローラ４１の中心点とを結んだ線に対して直角となる線である。
【００８９】
つまり、駆動ローラ４１が切り欠き部３６から抜け出す、あるいは収容される瞬間では、駆動ローラ４１の動きは接線方向に動く。このため、駆動ローラ４１の動く方向と切り欠き部３６のスリットの傾斜とが一致することとなり、駆動ローラ４１と切り欠き部３６とが接触して生じる振動を極力抑えることができる。
【００９０】
また、計量ホッパ１４の閉状態において、駆動ローラ４１が切り欠き部３６から抜け出し、駆動レバー３９とトグルアーム２５とは離れた状態となる。さらに、上述したように、アクチュエータユニット１９において開閉制御部３と計量部４とは物理的に分離されて配置されている。このため、計量ホッパ１４の閉状態、すなわち、計量ホッパ１４に収容した被計量物の重量を計量する際には、開閉制御部３と計量部４とを分断させた状態、言い換えると縁を切った状態とすることができる。したがって、計量ホッパ１４に収容した被計量物の重量の計量において開閉制御部３のステッピングモータ３１などから及ぼされる振動などの影響を防ぐことができる。
【００９１】
なお、本実施形態では、駆動レバー３９の右回りの回転運動から及ぼされた力の作用により、トグルアーム２５が左回りに回転し、排出ゲート１４Ａによって計量ホッパ本体部１４Ｂの下方に形成された開口部を閉じる構成であった。しかしながら、本実施の形態に係る開閉機構では、駆動レバー３９から力がトグルアーム２５に及ぼされることが無くても、排出ゲート１４Ａ、トグルアーム２５それぞれの自重により、該トグルアーム２５を左回りに回転させ、排出ゲート１４Ａによって計量ホッパ１４を閉状態とすることができるようになっている。ただし、開閉機構を構成するそれぞれの部材の自重だけではなく、駆動レバー３９から及ぼされた力も利用して排出ゲート１４Ａにより計量ホッパ１４を閉状態とする構成の方が、排出ゲート１４Ａの閉動作の速度やタイミングを容易に制御できるため好ましい。特に、計量ホッパ１４において排出ゲート１４Ａにより計量ホッパ本体部１４Ｂの開口部を閉じる手前で、この排出ゲート１４Ａの移動速度を落とすように構成することで排出ゲート１４Ａと本体部１４Ｂとの接触に伴い生じる衝撃音を低減させることができる。
【００９２】
なお、本実施の形態に係る計量ホッパを用いた組合せ秤１では、駆動ローラ４１と切り欠き部３６との接触位置から、排出ゲート１４Ａが全開位置となるまでステッピングモータ３１に与えられるパルス信号は１４２パルス（０．９deg／パルス換算）となる。これに対して、上述した従来のスプリング付きホッパを用いた組合せ秤１の構成では、１１５パルスとなる。このため、本実施の形態に係る計量ホッパを用いた組合せ秤１の方が、パルスパターンの自由度は、向上することとなる。
【００９３】
また、計量ホッパ１４が閉状態となると、本実施形態の開閉機構は所謂、トグル機構を形成し、排出ゲート１４Ａによって計量ホッパ本体部１４Ｂの開口部が閉じられた状態を保持することができるようになっている。また、上述したように開閉機構を構成する各部材の自重によって排出ゲート１４Ａが閉状態の位置となるように構成されている。このため、上述したトグル機構だけではなく、開閉機構の自重によっても排出ゲート１４Ａを閉状態に維持することができる。
【００９４】
ところで、計量ホッパ１４の閉状態において、排出ゲート１４Ａと計量ホッパ本体部１４Ｂとの間で被計量物をかみ込んでしまう場合がある。このような場合、トグルアーム２５、リンク２６、排出ゲート１４Ａの位置関係が、トグル機構により十分な力で排出ゲート１４Ａを保持できる位置関係とならないため、計量ホッパ１４を閉状態に保持する力が小さくなる。このような場合であっても、本実施形態の開閉機構では、この開閉機構の自重、特に排出ゲート１４Ａの重さによって排出ゲート１４Ａを閉状態に維持することができる。つまり、この開閉機構の自重により生じる回転軸まわりのトルク（排出ゲート１４Ａの回転軸およびトグルアーム２５の回転軸まわりで生じるトルク）の大きさが噛みこんだ被計量物の重さよりも大きくなる。このため、排出ゲート１４Ａを閉じようとする力がすべて噛みこんだ被計量物にかかり、この被計量物は計量ホッパ本体部１４Ｂに押し付けられる。このため、被計量物を噛みこんだ状態で排出ゲート１４Ａの閉状態を維持することができる。
【００９５】
（計量ホッパの閉動作を自重だけ実現する構成）
ここで、開閉機構を構成するそれぞれの部材の自重だけで計量ホッパ１４の閉動作を実現できる原理について図７を参照して説明する。図７は、図１に示す組合せ秤１の有する開閉機構における各構成部材の重心位置の一例を説明するための模式図である。
【００９６】
ここで、まず排出ゲート１４Ａの閉動作を考える。駆動レバー３９の駆動ローラ４１がトグルアーム２５の切り欠き部３６から離れた後は、排出ゲート１４Ａの閉動作は開閉機構の各部における慣性と重量とによって支配されることとなる。このため、排出ゲート１４Ａが閉まる方向に慣性が働き、かつ排出ゲート１４Ａが閉じる方向に力が作用するようにするためには、排出ゲート１４Ａの重心位置とゲート結合部２８との関係、ならびにトグルアーム２５の重心位置とトグルアーム結合部２７との関係が重要な要素となる。
【００９７】
つまり、排出ゲート１４Ａの重心位置をゲート結合部２８の回転中心Ａとずれる位置とすることで、バランスがくずれ排出ゲート１４Ａの自重によりこの排出ゲート１４Ａを回転させることができる。また、トグルアーム２５の重心位置をトグルアーム結合部２７の回転中心Ｂとずれる位置とすることで、バランスがくずれトグルアーム２５の自重によりこのトグルアーム２５を回転させることができる。
【００９８】
そこで、本施形態に係る開閉機構は、図７に示すように、計量ホッパ１４の閉状態において、排出ゲート１４Ａ、トグルアーム２５、およびリンク２６それぞれの重心の位置が以下の関係となるように設計されている。
【００９９】
すなわち、排出ゲート１４Ａの重心ｇ１の位置は、図７に示すように計量ホッパ１４の閉状態で計量ホッパ１４を側面からみて、ゲート結合部２８の回転中心Ａを通過し鉛直方向に延びた直線上または、その直線よりセンター基体１７側（図３の紙面右側）とする。本実施の形態にかかる開閉機構では排出ゲート１４Ａがこのような重心位置となるように、排出ゲート１４Ａの主面にゲート重心調整部２２が設けられている。
【０１００】
また、排出ゲート１４Ａの側面は上記したようにゲート結合部２８が設けられている側の端部から計量ホッパ１４の底部に向かって先細りになる形状をしている。これによっても、排出ゲート１４Ａの重心ｇ１の位置がゲート結合部２８の回転中心Ａを通過し鉛直方向に延びた直線より、センター基体１７側（図７の紙面右側）となるように調整されている。
【０１０１】
排出ゲート１４Ａの重心ｇ１の位置を上述した位置とすることで、計量ホッパ１４の開状態時の排出ゲート１４Ａの位置から計量ホッパ１４の閉状態時の排出ゲート１４Ａの位置に向かうように、排出ゲート１４Ａの自重により回転中心Ａを中心に排出ゲート１４Ａを右周りに回転させる力が働く。
【０１０２】
一方、トグルアーム２５の重心ｇ２の位置は、計量ホッパ１４の閉状態で計量ホッパ１４を側面からみて、トグルアーム結合部２７の回転中心Ｂを通過し、鉛直方向に延びた直線より、排出ゲート１４Ａが配される側（図７の紙面左側）となる。特に、計量ホッパ１４の閉状態で計量ホッパ１４を側面からみて、トグルアーム結合部２７の回転中心Ｂを通過し、鉛直方向に延びた直線より、排出ゲート１４Ａが配される側（図７の紙面左側）であって、回転中心Ｂを通過する水平方向に延びた直線上に重心ｇ２があることが好ましい。トグルアーム２５がこのような重心位置となるように、トグルアーム２５の裏面にトグルアーム重心調整部２１が設けられている。
【０１０３】
トグルアーム２５の重心ｇ２も位置を上述した位置とすることで、計量ホッパ１４の開状態時の排出ゲート１４Ａの位置から計量ホッパ１４の閉状態時の排出ゲート１４Ａの位置に向かうように、トグルアーム２５の自重により、回転中心Ｂを中心にトグルアーム２５を左回りに回転させる力が働く。
【０１０４】
したがって、排出ゲート１４Ａの重心ｇ１、およびトグルアーム２５の重心ｇ２を上述した位置とすることで駆動レバー３９からの力がトグルアーム２５に及ぼされることが無くても、トグルアーム２５を左回りに回転させ、排出ゲート１４Ａによって計量ホッパ１４を閉じる方向に動作させることができる。
【０１０５】
さらに、本実施の形態に係る開閉機構では、トグル機構により排出ゲート１４Ａの閉状態を保持する構成である。つまり、以上のように、排出ゲート１４Ａとトグルアーム２５のそれぞれの重心位置を調整することで、排出ゲート１４Ａおよびトグルアーム２５、リンク２６は以下のようにそれぞれが連動してトグル機構を働かせることができる。
【０１０６】
すなわち、本実施の形態に係る計量ホッパ１４の構造上、排出ゲート１４Ａの閉動作では、排出ゲート１４Ａが計量ホッパ本体部１４Ｂと当接し、排出ゲート１４Ａの運動速度が０となる。このとき、第１リンク支点３３を回転中心として第２リンク支点３４が慣性によって右回りに回転する。さらに、トグルアーム２５も上述したように、排出ゲート１４Ａが閉まる方向に運動しているため、開閉機構においてトグル機構が働いた瞬間から第２リンク支点３４にはトグルアーム２５からの回転トルクと、排出ゲート１４Ａおよびリンク２６からの回転トルクとの両方がかかることとなる。この両方から作用された回転トルクが、トグル機構を成立させるために必要なトルクを上回ったときにトルク機構が働くこととなる。
【０１０７】
またトグル機構が働くようにするために、トグルアーム２５と排出ゲート１４Ａとを連結するリンク２６の重心ｇ３を以下の位置とすることが好ましい。
【０１０８】
すなわち、リンク２６の重心ｇ３の位置は、計量ホッパ１４の閉状態で計量ホッパ１４を側面からみて、トグルアーム結合部２７の回転中心Ｂと第１リンク支点３３の回転中心Ｃとを結ぶ直線よりも下方、すなわち、第２リンク支点３４の回転中心Ｄ側であって、リンク２６の中点である。
【０１０９】
つまり、本実施の形態に係る開閉機構は、トグルアーム結合部２７と第２リンク支点３４との間をリンクα、第２リンク支点３４と第１リンク支点３３との間をリンクβとみなし、第２リンク支点３４を固定されていない関節とし、第１リンク支点３３をスライダーとみなしたトグル機構と考えることができる。ここで、リンク２６はリンクβに相当するものであるから、スライダーである第１リンク支点３３がスムーズに移動するにはリンク２６の中点に重心ｇ３があることが好ましい。
【０１１０】
なお、上記ではホッパの構成を、計量ホッパ１４を例に挙げて説明したが、供給ホッパ１３も同様な構成となる。ただし、供給ホッパ１３の場合、排出ゲートが閉状態にあるとき、トグルアームの切り欠き部と駆動レバーの駆動ローラとが係合したままで離れない点が計量ホッパ１４と異なる。
【０１１１】
これは、被計量物の供給元である直進トラフ１２から供給ホッパ１３までの落差が、供給ホッパ１３から計量ホッパ１４までの落差よりも大きく、計量ホッパ１４内よりも供給ホッパ１３内の方が大きな力がかかる。このため、この大きな力によって供給ホッパ１３の排出ゲートが開かないようにするため、トグルアームと駆動レバーとを係合させて駆動レバーによって排出ゲートを支持するように構成されている。
【０１１２】
なお、本実施の形態に係る組合せ秤１では、ステッピングモータ３０、３１それぞれの動作を検知する検知部（不図示）を設け、この検知部の検知結果から制御装置１８が供給ホッパ１３および計量ホッパ１４それぞれにおいて被計量物をかみ込んだ状態にあるか否か判定できるように構成されていてもよい。
【０１１３】
また、上記では、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４の裏面側にのみ排出ゲート１４Ａが設けられ、裏面側でのみ排出ゲート１４Ａが開閉する片開きの構成を例に挙げて説明した。しかしながら、このような片開きの構成に限定されるものではなく、供給ホッパ１３および計量ホッパ１４の正面側にも排出ゲート１４Ａを備え、正面側および両面側の両方で一対の排出ゲート１４Ａが開閉する両開きの構成でも同様に利用できる。
【０１１４】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、スプリングを利用することなくホッパの排出ゲートをその開閉機構の自重により閉じるように構成することができる。よって、所望するタイミングで排出ゲートを開閉し、収容口から収容した物品をホッパに一時、保持したり、保持した物品を排出口から排出したりする計量秤に利用できる。
【符号の説明】
【０１１６】
１ 組合せ秤
３ 開閉制御部
４ 計量部
１１ 分散フィーダ
１２ 直進トラフ
１３ 供給ホッパ
１３Ａ 排出ゲート
１３Ｂ 供給ホッパ本体部
１４ 計量ホッパ
１４Ａ 排出ゲート
１４Ｂ 計量ホッパ本体部
１４Ｃ 連結フレーム
１６ 集合シュート
１７ センター基体
１８ 制御装置
１９ アクチュエータユニット
２１ トグルアーム重心調整部
２２ ゲート重心調整部
２３ ハンガー
２４ ハンガー
２５ トグルアーム
２６ リンク
２７ トグルアーム結合部
２８ ゲート結合部
２９ａ バー
２９ｂ バー
３０ ステッピングモータ
３１ ステッピングモータ
３２ ロードセル
３３ 第１リンク支点
３４ 第２リンク支点
３５ 係止部
３６ 切り欠き部
３７ ガイド部
３８ 駆動レバー
３９ 駆動レバー
４０ 駆動ローラ
４１ 駆動ローラ
５０ 締結部材
５８ 負荷側ブラケット
５９ ブラケット
Ａ 回転中心
Ｂ 回転中心
Ｃ 回転中心
Ｄ 回転中心
Ｇ１ ゲート
ｇ１ 重心
ｇ２ 重心
ｇ３ 重心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散供給された物品それぞれの重量に基づいて組合せ演算を行い、該物品の重量の合計が目標重量に対する許容範囲内の値になる組合せを求める組合せ秤において、供給された物品を保持するためにこの物品の供給先ごとに備えられているホッパの開閉機構であって、
前記ホッパは、供給された物品を排出する排出口が底面に形成された収容部本体と、該排出口の開閉を行なう、収容部本体に回転自在に接合されたゲートとを有しており、
前記排出口を開くように前記ゲートに力を作用させる駆動部と、
前記駆動部から作用する力を受け回転するアーム部と、
一端が前記ゲートに回転自在に接合され、他端が前記アーム部と回転自在に接合され、該アーム部から作用する力を該ゲートに伝達させるリンク部とを備え、
前記アーム部の自重によりアーム部の回転軸まわりに生じるトルクと、前記ゲートの自重によりゲートの回転軸まわりに生じるトルクとによって、前記排出口を閉じるように前記ゲートに力を作用させるように構成されたホッパの開閉機構。
【請求項２】
前記ゲートおよび前記アーム部は、それぞれの重心が、該ゲートが排出口を閉じる方向に回転するように、それぞれの回転軸からずれた位置となるように構成されている請求項１に記載のホッパの開閉機構。
【請求項３】
前記ゲートには、該ゲートが閉じる方向に前記収容部本体に対して回転するように重心位置を調整するための第１重心調整部が設けられ、
前記アーム部には、前記ゲートが閉じる方向に前記収容部本体に対して回転するよう力を作用させるようアーム部が回転するように重心位置を調整するための第２重心調整部が設けられている請求項２に記載のホッパの開閉機構。
【請求項４】
前記ホッパは、物品の重量を計測するために該物品を保持するための計量ホッパであり、
前記ゲートによって前記排出口が閉じられた状態にあるとき、前記駆動部とアーム部とが接触しないように構成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のホッパの開閉機構。
【請求項１】
分散供給された物品それぞれの重量に基づいて組合せ演算を行い、該物品の重量の合計が目標重量に対する許容範囲内の値になる組合せを求める組合せ秤において、供給された物品を保持するためにこの物品の供給先ごとに備えられているホッパの開閉機構であって、
前記ホッパは、供給された物品を排出する排出口が底面に形成された収容部本体と、該排出口の開閉を行なう、収容部本体に回転自在に接合されたゲートとを有しており、
前記排出口を開くように前記ゲートに力を作用させる駆動部と、
前記駆動部から作用する力を受け回転するアーム部と、
一端が前記ゲートに回転自在に接合され、他端が前記アーム部と回転自在に接合され、該アーム部から作用する力を該ゲートに伝達させるリンク部とを備え、
前記アーム部の自重によりアーム部の回転軸まわりに生じるトルクと、前記ゲートの自重によりゲートの回転軸まわりに生じるトルクとによって、前記排出口を閉じるように前記ゲートに力を作用させるように構成されたホッパの開閉機構。
【請求項２】
前記ゲートおよび前記アーム部は、それぞれの重心が、該ゲートが排出口を閉じる方向に回転するように、それぞれの回転軸からずれた位置となるように構成されている請求項１に記載のホッパの開閉機構。
【請求項３】
前記ゲートには、該ゲートが閉じる方向に前記収容部本体に対して回転するように重心位置を調整するための第１重心調整部が設けられ、
前記アーム部には、前記ゲートが閉じる方向に前記収容部本体に対して回転するよう力を作用させるようアーム部が回転するように重心位置を調整するための第２重心調整部が設けられている請求項２に記載のホッパの開閉機構。
【請求項４】
前記ホッパは、物品の重量を計測するために該物品を保持するための計量ホッパであり、
前記ゲートによって前記排出口が閉じられた状態にあるとき、前記駆動部とアーム部とが接触しないように構成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のホッパの開閉機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９６７３８（Ｐ２０１３−９６７３８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３７１７３（Ｐ２０１１−２３７１７３）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００２０８４４４）大和製衡株式会社 (535)
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００２０８４４４）大和製衡株式会社 (535)
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