振動搬送装置及びそれを用いた組合せ秤
【課題】 ロードセル等の重量センサを用いることなく載荷されている物品の重量を求めることができるとともに消費電力を低減することができる振動搬送装置を提供する。
【解決手段】 電磁石２４に間欠的な通電が行われることにより物品載荷部を振動させる振動動作を行うように構成された振動装置部とを有した振動フィーダ１２と、駆動電圧パルスを振動フィーダ１２の固有振動数に相当する周波数で電磁石２４に繰り返し印加し、物品載荷部の振動振幅が目標振幅となるよう駆動電圧パルスのパルス幅を制御するフィーダ主制御手段１９１と、物品載荷部の振動振幅を検出する振幅検出手段３０と、検出される振動振幅が目標振幅であるときに直近に印加された駆動電圧パルスのパルス幅に基づいて物品載荷部上の物品の重量を算出する重量算出手段１９１とを備えている。
【解決手段】 電磁石２４に間欠的な通電が行われることにより物品載荷部を振動させる振動動作を行うように構成された振動装置部とを有した振動フィーダ１２と、駆動電圧パルスを振動フィーダ１２の固有振動数に相当する周波数で電磁石２４に繰り返し印加し、物品載荷部の振動振幅が目標振幅となるよう駆動電圧パルスのパルス幅を制御するフィーダ主制御手段１９１と、物品載荷部の振動振幅を検出する振幅検出手段３０と、検出される振動振幅が目標振幅であるときに直近に印加された駆動電圧パルスのパルス幅に基づいて物品載荷部上の物品の重量を算出する重量算出手段１９１とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁石の吸引力とばねの復元力とを利用してトラフ（物品載荷部）を振動させてトラフ上の物品を搬送する振動搬送装置及びそれを用いた組合せ秤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、組合せ秤は、トラフを振動させて物品を搬送する直進フィーダを、複数個用いている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
組合せ秤では、例えば、中央の上部に分散フィーダが配設され、分散フィーダの周辺に複数の直進フィーダが放射状に配置され、各々の直進フィーダの下方には供給ホッパ、さらにその下方に計量ホッパが配設され、計量ホッパの下方に集合シュートが配設されている。例えば、外部の供給装置から分散フィーダの中央部に物品が供給され、分散フィーダでは振動によって物品をその周縁部方向に送り出すことによって直進フィーダへ物品を搬送する。各々の直進フィーダはトラフを振動させることにより物品を搬送して供給ホッパに搬送する。各供給ホッパでは一時的に物品を保持し、その下方に配設された計量ホッパに物品を供給する。各計量ホッパでは供給された物品の重量が計量される。この計量値に基づいて組合せ演算を行うことにより、計量値の合計が目標組合せ重量と一致するか最も近い計量ホッパの組合せを求め、この組合せに選択されている計量ホッパから物品を排出する。この排出された物品は、集合シュート上を滑落して例えば包装機に投入される。
【０００４】
上記のような組合せ秤において、組合せ計量精度を向上させるためには、周知のように、組合せ演算に参加する計量ホッパへ供給される物品の重量が、組合せの数が多くなる重量となるように、直進フィーダから供給ホッパに搬送される物品の重量を制御する必要がある。
【０００５】
直進フィーダから供給ホッパに搬送される物品の重量は、直進フィーダに載っている物品の重量、直進フィーダの振動振幅、及び直進フィーダの振動時間（動作時間）などに依存する。直進フィーダに載っている物品の重量を検知するために、直進フィーダ自体をロードセル等の重量センサの上に載せて直進フィーダのトラフ上の物品の重量を検知する方法が知られているが、直進フィーダ自体の重量がかなり重いので大型の重量センサが必要であり、重量センサのコストも高くなる。そのため、重量センサを含めた振動搬送装置が大型化及び高コスト化する。
【０００６】
一方、特許文献１には、直進フィーダのばね部材に歪みゲージを装着し、この歪みゲージの電気的出力に基づいてトラフ上の物品の重量とトラフの振幅とを検出し、この検出した重量と振幅とから単位時間当たりの搬送量を算出し、この搬送量に基づいて搬送装置を制御する構成が開示されている。また、この構成の場合、直進フィーダの固有振動数が電源周波数に近い周波数となるように設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１―１９３００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように、直進フィーダ自体を重量センサの上に載せて直進フィーダ上の物品の重量を検知する場合には、重量センサを含めた振動搬送装置が大型化及び高コスト化する。また、特許文献１に開示された構成の場合、高価で大型の重量センサを用いないですむが、直進フィーダの固有振動数が電源周波数に近い周波数となるように設定されているため、固有振動数と駆動周波数（＝電源周波数）とが若干異なり、共振振動に比べて消費電力は大きくなる。
【０００９】
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、ロードセル等の重量センサを用いることなく載荷されている物品の重量を求めることができるとともに消費電力を低減することができる振動搬送装置及びそれを用いた組合せ秤を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の振動搬送装置は、物品が載荷され、振動させられることにより物品を一方向へ搬送するための物品載荷部と、前記物品載荷部を支持し、電磁石に間欠的な通電が行われることにより前記物品載荷部を振動させる振動動作を行うように構成された振動装置部とを有した振動フィーダと、駆動電圧パルスを前記振動フィーダの固有振動数に相当する予め定められた周波数で前記電磁石に繰り返し印加し、前記物品載荷部の振動振幅が予め設定された目標振幅となるよう前記駆動電圧パルスのパルス幅を制御する電圧印加制御手段と、前記物品載荷部の振動振幅を検出する振幅検出手段と、前記振幅検出手段によって検出される振動振幅が前記目標振幅であるときに直近に印加された前記駆動電圧パルスのパルス幅に基づいて前記物品載荷部上の物品の重量を算出する重量算出手段とを備えている。
【００１１】
この構成によれば、重量センサを用いることなく、物品載荷部上の物品の重量を算出することができる。また、駆動電圧パルスを振動フィーダの固有振動数に相当する周波数で電磁石に印加するようにしているため、共振振動させることができ、消費電力を低減することができる。
【００１２】
また、前記重量算出手段は、前記物品載荷部の複数の振動振幅の各々に対応して予め定められている、前記駆動電圧パルスのパルス幅と前記物品載荷部上の物品の重量との関係を示すパルス幅重量情報のなかの、前記目標振幅に対応するパルス幅重量情報を用いて直近に印加された前記駆動電圧パルスのパルス幅から前記物品載荷部上の物品の重量を算出するように構成されていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、各々のパルス幅重量情報に対応する複数の振動振幅のなかから１つを選択して目標振幅に設定することができる。
【００１４】
また、本発明の組合せ秤は、上記構成の振動搬送装置を複数備えるとともに、各々の前記振動搬送装置に対応して設けられ、前記振動搬送装置の物品載荷部から排出された物品が供給され、供給された物品の重量を計量する重量センサが取り付けられた複数の計量ホッパと、前記重量センサにより計量された物品の重量に基づいて組合せ演算を行い、物品の重量の合計が所定重量範囲内になる組合せを求める組合せ演算手段と、前記計量ホッパへ供給される物品の目標供給重量に対する、前記振動搬送装置に対応する前記計量ホッパに取り付けられた重量センサにより計量された物品の重量の比率を求める比率算出手段とを備え、前記振動搬送装置の前記重量算出手段は、前記比率算出手段により前記比率が求められた後に求める前記物品載荷部上の物品の重量を前記比率を用いて補正するように構成され、前記振動搬送装置の電圧印加制御手段は、前記目標供給重量と前記重量算出手段により算出される前記物品載荷部上の物品の重量とに基づいて前記物品載荷部から排出される物品の重量を前記目標供給重量と等しくするために印加するべき前記駆動パルスの総数を算出し、この総数に等しい数の前記駆動電圧パルスを印加すると前記駆動電圧パルスの印加を終了するように構成されている。
【００１５】
この構成によれば、重量センサを用いることなく、振動搬送装置の物品載荷部上の物品の重量を算出することができる。重量センサを用いないため、振動搬送装置の大型化及び高コスト化を招くこともなく、組合せ秤の大型化及び高コスト化を招くこともない。また、物品載荷部上の物品の重量を上記比率を用いて補正することにより、振動搬送装置の電磁石の温度変化等による誤差が生じた場合においても物品の重量を正確に求めることができる。そして、その正確な物品載荷部上の物品の重量と計量ホッパの目標供給重量とに基づいて駆動電圧パルスの印加総数を算出し、その総数に等しい数の駆動電圧パルスを印加すると駆動電圧パルスの印加を終了することにより、計量ホッパへの物品の供給量の精度を向上でき、組合せ計量精度の向上を図ることができる。
【００１６】
なお、特許請求の範囲及び本明細書において記載されている「振動振幅」あるいは「振幅」は、振動の幅（ピーク・トゥ・ピーク値）を意味する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上に説明した構成を有し、ロードセル等の重量センサを用いることなく載荷されている物品の重量を求めることができるとともに消費電力を低減することができる振動搬送装置及びそれを用いた組合せ秤を提供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】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態における振動搬送装置が備えられた組合せ秤の一例の概略構成を側方から見た断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態における振動搬送装置を構成する直進フィーダの一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、同直進フィーダの側面図である。
【図３】本発明の実施形態における任意の１つの振動搬送装置についての制御系統の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の振動搬送装置の電磁石に印加する駆動電圧波形と、そのときの物品載荷部（トラフ）の振動変位とを示す図である。
【図５】駆動パルスの印加期間中における駆動パルスと、電磁石のコイルに流れる電流と、トラフの振動変位とを示す図である。
【図６】複数の所定振幅のそれぞれに対応する物品重量とパルス幅との関係の一例を示す図である。
【図７】本実施形態における任意の１つの振動搬送装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００２０】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態における振動搬送装置が備えられた組合せ秤の一例の概略構成を側方から見た断面図である。
【００２１】
この組合せ秤には、装置中央に配設されたセンター基体（ボディ）１の上部に、外部の供給装置１０から供給される物品を振動によって放射状に分散させる円錐形の分散フィーダ１１が設けられている。分散フィーダ１１は、物品が載せられる円錐形の分散テーブル１１ａと、分散テーブル１１ａを振動させる振動装置１１ｂとを備え、供給装置１０からその中央部に供給される物品を振動によってその周縁部方向へ送り出す。分散フィーダ１１の周囲には、分散フィーダ１１から送られてきた物品を振動によって搬送し各供給ホッパ１３へ送りこむための複数の直進フィーダ１２が放射状に設けられている。各直進フィーダ１２には、物品を載せて搬送するためのトラフ１２ａと、トラフ１２ａを振動させる振動装置１２ｂとが備えられている。各直進フィーダ１２の下方には、供給ホッパ１３及び計量ホッパ１４がそれぞれ対応して設けられ、それぞれ円状に配設されている。供給ホッパ１３は直進フィーダ１２から送りこまれた物品を受け取り、その下方に配置された計量ホッパ１４が空になると排出ゲート１３ｇを開いて計量ホッパ１４へ物品を投入する。各計量ホッパ１４にはロードセル等の重量センサ１５が取り付けられており、この重量センサ１５により計量ホッパ１４内の物品の重量が計測される。各重量センサ１５の計測値は制御装置１９へ出力される。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、集合シュート１６の下方にはファネル状の排出シュート１７が設けられている。制御装置１９によって後述の排出組合せに選択された計量ホッパ１４はその排出ゲート１４ｇを開いて物品を排出し、その排出された物品は集合シュート１６上を滑り落ち、排出シュート１７を介して例えば包装機（図示せず）へ排出される。
【００２２】
また、分散フィーダ１１上の物品の量を検出するためのレベル検出器１８が設けられている。このレベル検出器１８には、例えば超音波センサが用いられ、分散フィーダ１１上の物品の層厚が検出され、その検出信号は制御装置１９へ出力される。制御装置１９では、レベル検出器１８によって検出される分散フィーダ１１上の物品の層厚を基に、分散フィーダ１１上の物品を一定量に保つように、供給装置１０を制御する。
【００２３】
制御装置１９は、例えば、演算制御部１９ａ及び記憶部１９ｂを有するマイクロコンピュータ等によって構成されている。演算制御部１９ａには、例えば、このマイクロコンピュータのＣＰＵが用いられる。記憶部１９ｂには制御プログラムが格納され、さらに、各種データが記憶される。また、演算制御部１９ａのＣＰＵが記憶部１９ｂに格納されている制御プログラムを実行することにより、制御装置１９は供給装置１０及び組合せ秤の全体の動作の制御を行うとともに後述の組合せ処理等を行う。
【００２４】
すなわち、制御装置１９は、供給装置１０の制御、分散フィーダ１１の振動装置１１ｂの制御、各直進フィーダ１２の振動装置１２ｂの制御、供給ホッパ１３及び計量ホッパ１４の排出ゲートの開閉制御等を行う。また、組合せ処理では、それぞれの重量センサ１５により計測される物品の重量値に基づいて組合せ演算を行い、複数の計量ホッパ１４の中から、供給されている物品の重量値の合計が、予め定められた所定重量範囲（目標組合せ重量に対する許容範囲）内になる計量ホッパ１４の組合せを１つ求め、その組合せを物品を排出すべき計量ホッパ１４の組合せ（排出組合せ）とする。
【００２５】
なお、制御装置１９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及び供給装置１０の制御等を行うよう構成されていてもよい。
【００２６】
操作表示器２０は、例えばタッチスクリーン式のディスプレイ画面を備え、組合せ秤の操作およびその動作パラメータの設定等を行うための入力手段としての機能を有する。
【００２７】
この組合せ秤には、直進フィーダ１２、供給ホッパ１３、計量ホッパ１４および重量センサ１５を一組とする計量ユニットが複数組設けられている。
【００２８】
図２（ａ）は、本発明の実施形態における直進フィーダ１２の一例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、同直進フィーダの側面図である。
【００２９】
この直進フィーダ１２は、物品載荷部であるトラフ１２ａと、トラフ１２ａを振動させる振動装置（振動装置部）１２ｂとを備えている。このトラフ１２ａの基端部（後部）に物品が供給され、トラフ１２ａを振動させることにより物品は前方向へ搬送され、トラフ１２ａの先端部から排出される。
【００３０】
振動装置１２ｂは、固定フレーム２１に、例えばカーボン製の板ばねからなる弾性部材２３ａ、２３ｂを介して揺動可能に可動板２２が取り付けられている。弾性部材２３ａ、２３ｂは、その上端部側が後方側に傾斜するように固定フレーム２１と可動板２２との間に取り付けられている。
【００３１】
固定フレーム２１には、電磁石２４が水平面に対して所定角度を有するように固定され、可動板２２には、電磁石２４と所定間隔を有して対向するように、被吸着部材（アーマチュア）２５が取り付けられている。固定フレーム２１は、防振ばね２６を介してセンター基体１（図１）に取り付けられている。
【００３２】
振動装置１２ｂの可動板２２の上面には取付け部２７が固着され、トラフ１２ａは、その下面に設けられた取付金具２８によって、取付け部２７に着脱自在に取り付けられている。
【００３３】
この直進フィーダ１２の振動機構について説明する。なお、以降の説明において、電磁石に電圧を印加することは、電磁石のコイルに電圧を印加することである。
【００３４】
電磁石２４に電圧を印加すると、電磁石２４が可動板２２に固定された被吸着部材２５を吸引する。このとき、可動板２２は、可動板２２と固定フレーム２１を連結している弾性部材２３ａ、２３ｂが弾性変形することによって、電磁石２４側、すなわち後方斜め下方向へ移動する。次に、電磁石２４への電圧の印加を停止させると、電磁石２４に生じる吸引力が解除され、弾性部材２３ａ、２３ｂの弾性反発力によって可動板２２が前方斜め上方向に移動する。トラフ１２ａは可動板２２とともに移動するので、上記動作を繰り返すことによって、トラフ１２ａが振動し、トラフ１２ａ上の物品が前方へ搬送される。
【００３５】
なお、振動装置１２ｂを構成する、固定フレーム２１、可動板２２、弾性部材２３ａ、２３ｂ、電磁石２４及び被吸着部材２５の形状及び配置は、図２に示すものに限らず、周知の種々の構成を用いることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、弾性部材２３ａ、２３ｂのいずれか一方（この例では弾性部材２３ａ）に振幅検出部２９が設けられている。この振幅検出部２９は、例えば、弾性部材２３ａに貼着されたピエゾフィルム等の圧電素子により構成されている。振幅検出部２９は、弾性部材２３ａの弾性変形に応じて歪むことにより、当該歪みに応じた出力を制御装置１９（図１）へ出力する。
【００３７】
図３は、任意の１つの直進フィーダ１２に関する制御系統の構成を示すブロック図である。この構成は、組合せ秤に備えられる個々の直進フィーダ１２について同様である。
【００３８】
すなわち、複数の各直進フィーダ１２に対応して直進フィーダ制御手段１９０Ｂが設けられている。これら複数の直進フィーダ制御手段１９０Ｂは、本実施形態では制御装置１９の機能によって実現されるが、制御装置１９とは別に設けられてあってもよい。秤制御手段１９０Ａは、制御装置１９において、複数の直進フィーダ制御手段１９０Ｂ以外の機能を実現する手段である。すなわち、制御装置１９は、秤制御手段１９０Ａと複数の直進フィーダ制御手段１９０Ｂとを有している。
【００３９】
本実施形態の振動搬送装置は、直進フィーダ１２と直進フィーダ制御手段１９０Ｂとによって構成されている。直進フィーダ制御手段１９０Ｂは、フィーダ主制御手段１９１と振幅演算手段１９２と重量算出手段１９３とを有している。フィーダ主制御手段１９１は、電圧印加制御手段としての機能も有する。
【００４０】
フィーダ主制御手段１９１は、駆動期間内において、電磁石２４のコイルに、後述の図４に示す初期吸引パルスＰｏ及び駆動パルス（駆動電圧パルス）Ｐｓ（Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ３，・・・）等の矩形波電圧を印加するように構成されている。また、フィーダ主制御手段１９１は、トラフ１２ａの振幅が目標振幅となるように駆動パルスＰｓのパルス幅（Ｔ１〜Ｔ４等）を制御する。そのため、駆動期間中に、振幅演算手段１９２によって算出されるトラフ１２ａの振動振幅が目標振幅以外の振幅になったときに次に印加する駆動パルスＰｓのパルス幅の変更を行うように構成されている。
【００４１】
振幅演算手段１９２は、振幅検出部２９の出力電圧を入力し、その出力電圧に基づいてトラフ１２ａの振動振幅を算出し、フィーダ主制御手段１９１へ提供する。これら振幅検出部２９及び振幅演算手段１９２によってトラフ１２ａの振動振幅を検出する振幅検出手段３０が構成されている。
【００４２】
なお、予め実験等により、振幅検出部２９の出力電圧とトラフ１２ａの振動振幅との関係を示す情報（例えば、上記関係を示す近似式）を求めて記憶部１９ｂに記憶しておき、その情報に基づいて振幅演算手段１９２が振幅検出部２９の出力電圧からトラフ１２ａの振動振幅を算出するように構成されている。
【００４３】
なお、弾性部材２３ａ、２３ｂの両方に振幅検出部２９を設け、その２つの振幅検出部２９の出力電圧を振幅演算手段１９２へ入力し、振幅演算手段１９２は、その２つの振幅検出部２９の出力電圧の平均値を算出し、その平均値に基づいて、トラフ１２ａの振動振幅を算出するようにしてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、振幅検出部２９にピエゾフィルムを用いて振幅検出手段３０を構成しているが、振幅検出部２９にストレインゲージ等を用いて振幅検出手段３０を構成してもよい。
【００４５】
重量算出手段１９３は、駆動期間中に、振幅演算手段１９２によって算出されるトラフ１２ａの振動振幅が目標振幅であるときに、フィーダ主制御手段１９１からの指示により、目標振幅と駆動パルスＰｓのパルス幅とに基づいてトラフ１２ａ上の物品重量を算出し、算出した物品重量をフィーダ主制御手段１９１へ提供するように構成されている。
【００４６】
なお、フィーダ主制御手段１９１では、例えば秤制御手段１９０Ａからの指示に基づいて直進フィーダ１２を駆動する。ここで、秤制御手段１９０Ａは、各直進フィーダ制御手段１９０Ｂを制御し、例えば、各々の直進フィーダ１２の駆動の開始を指示するように構成されている。
【００４７】
図４は、本実施形態の振動搬送装置の電磁石２４に印加する駆動電圧波形と、そのときのトラフ１２ａの振動変位とを示す図である。
【００４８】
本実施形態では、駆動開始時に、電圧Ｖａ、パルス幅（印加時間）Ｔｐの初期吸引パルスＰｏを印加し、その後、時間Ｔｓ経過後から駆動終了時までの間に、電圧Ｖａの駆動パルスＰｓ（Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ３，・・・）を周期Ｔ（駆動周波数ｆ＝１／Ｔ）で印加するようにしている。ここで、電磁石２４に初期吸引パルスＰｏを印加することにより、トラフ１２ａが目標振幅（目標とする振動の幅）Ａｔに対応する振動変位となるように印加時間Ｔｐが設定されている。すなわち、パルス幅Ｔｐの初期吸引パルスＰｏを印加することにより、トラフ１２ａの位置が目標振幅Ａｔに対応する位置になり、非常に優れた振幅の立ち上がり特性が得られる。目標振幅Ａｔに対応する位置とは、トラフ１２ａが目標振幅Ａｔで振動する場合の振動の下端位置に相当する。なお、目標振幅Ａｔは、トラフ１２の振動振幅の目標値であり、搬送物品の種類、搬送量等を勘案して設定されている。
【００４９】
電圧Ｖａは、予め駆動電圧として定められた所定電圧であり、例えば電磁石２４の定格電圧としてもよい。
【００５０】
また、初期吸引パルスＰｏのパルス幅Ｔｐ、時間Ｔｏ，Ｔｓ、駆動パルスＰｓの周波数ｆ及び周期Ｔ、駆動パルスＰｓの標準パルス幅Ｔａは、実験結果等から次のようにして決められている。
【００５１】
まず、初期吸引パルスＰｏのパルス幅（印加時間）Ｔｐを決める。例えば、所定点数の電圧印加時間（電圧Ｖａを印加する時間）のそれぞれについて、電磁石２４に電圧Ｖａを印加する実験を行い、トラフ１２ａの振幅を測定する。ここでは電圧印加によりトラフ１２ａが振動したときのトラフ１２ａの位置が最も高い位置と最も低い位置との差をトラフ１２ａの振幅として、例えばレーザ変位計を用いて測定する。この測定結果に基づいて電圧印加時間と振幅との関係式を求め、この関係式を用いて目標振幅Ａｔに対応する電圧印加時間を求め、その時間を時間Ｔｐに決める。
【００５２】
次に、駆動パルスＰｓの繰り返し周波数（駆動周波数）ｆ及び周期Ｔを決める。この駆動周波数ｆは、直進フィーダ１２の固有振動数を求め、それと等しい周波数に決定する。例えば、電磁石２４に電圧Ｖａを上記で決めた電圧印加時間Ｔｐのみ印加して、トラフ１２ａの振動変位の時間的変化を例えばレーザ変位計を用いて測定し、この測定データをＦＦＴ解析することにより直進フィーダ１２の固有振動数を求める。この固有振動数を駆動周波数ｆに決定し、駆動パルスの周期Ｔを１／ｆとして求める。また、上記測定時に、電圧Ｖａの印加終了時点からトラフ１２ａの振動変位が２回目に０になる時点までの時間を測定し、その時間をＴｏとする。
【００５３】
次に、駆動パルスＰｓの標準パルス幅Ｔａを決める。例えば、所定点数のパルス幅のそれぞれについて、電圧Ｖａのパルスを駆動周波数ｆで印加したときのトラフ１２ａの振幅を例えばレーザ変位計を用いて測定し、その測定結果に基づいてパルス幅と振幅との関係式を求め、その関係式を用いて目標振幅Ａｔに対応するパルス幅を求め、これを駆動パルスＰｓの標準パルス幅Ｔａに決める。
【００５４】
次に、先に求めた時間Ｔｏから標準パルス幅Ｔａを減算し、その減算結果を、初期吸引パルスＰｏの電圧印加終了時点から最初の駆動パルスＰｓ１の印加開始時点までの時間Ｔｓに決める。この場合、最初の駆動パルスＰｓ１は標準パルス幅Ｔａのパルスである。
【００５５】
なお、上記では、トラフ１２ａの振幅及び振動変位を測定する際、鉛直方向（上下方向）におけるトラフ１２ａの振幅及び振動変位を測定するようにしたが、例えば、トラフ１２ａの物品の搬送方向（前後方向）における振幅及び振動変位を測定するようにしてもよい。また、被吸着部材２５の電磁石２４と対向する方向における振幅及び振動変位を測定し、それをトラフ１２ａの振幅及び振動変位としてもよい。また、レーザ変位計を用いてトラフ１２ａの振幅及び振動変位を測定するようにしたが、振幅検出部２９の出力からそれらを算出するようにしてもよい。また、トラフ１２ａの振幅及び振動変位の測定時には、稼働時にトラフ１２ａ上に載っていると予想される平均量の物品を載せた状態で測定するようにしたほうが好ましい。
【００５６】
本実施形態では、以上のようにして決定した時間Ｔｐ、Ｔｏ、Ｔｓ、Ｔａ及び周期Ｔ等に基づいて、駆動期間内において初期吸引パルスＰｏ及び駆動パルスＰｓを例えば図４のように印加する。
【００５７】
なお、本実施形態では、駆動開始時に、１つの初期吸引パルスＰｏを印加することにより、物品載荷部（トラフ１２ａ）を目標振幅Ａｔに対応する位置へ変移させるようにしたが、物品載荷部が振動動作の開始前の位置（すなわち、振動変位が０である静止位置）から、この振動動作開始前の位置に戻ることなく目標振幅Ａｔに対応する位置へ変移するように電磁石に電圧を印加するようにすればよい。例えば、図４の鎖線で示すように、１つの初期吸引パルスＰｏに代えて、２つの初期吸引パルスＰｏ１、Ｐｏ２を印加するようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、図４に示すように、駆動パルスＰｓの立ち下がり時点（印加終了時点）が、振動変位が０（静止時における位置）になる時点と一致するようにしている。このことは、駆動パルスＰｓのパルス幅が変更されても同様であり、駆動パルスＰｓはその立ち下がり時点が一定間隔（周期Ｔ）となるように印加される。これについて図５を参照しながら説明する。
【００５９】
図５は、駆動パルスＰｓの印加期間中における駆動パルスＰｓと、その期間中における電磁石２４のコイルに流れる電流（励磁電流）Ｉと、トラフ１２ａの振動変位Ａｗとを示す図である。
【００６０】
駆動パルスＰｓは、電磁石２４の吸引力が最も効率よく振幅に反映されるタイミングとなるように印加されることが望ましい。すなわち、振動変位Ａｗが最大値ＡＨから最小値ＡＬになるまでの間に電磁石２４の吸引力が生じるように駆動パルスＰｓを印加することが消費電力を削減する上で望ましい。さらには、電磁石２４の最大吸引力が振動変位Ａｗが０から最小値ＡＬになるまでの間に生じるように駆動パルスＰｓを印加することが望ましい。
【００６１】
電磁石の吸引力Ｆは、電流Ｉの２乗に比例し、電流Ｉが大きいほど大きくなる。図５のように、電流Ｉは、駆動パルスＰｓの立ち上がり時点から流れはじめ、駆動パルスＰｓの立ち下がり時点から所定時間後に最大となる。本実施形態では、駆動パルスＰｓの立ち下がり時点を振動変位Ａｗが０になる時点と一致するようにしている。すなわち、ここでは、駆動パルスＰｓをトラフ１２ａが振動の上端位置（振動変位Ａｗが最大値ＡＨ）から静止位置（振動変位Ａｗが０）へ変移するまでの間に印加し、かつ、トラフ１２ａが静止位置を通過するときに駆動パルスＰｓが立ち下がり時点（印加終了時点）となるように駆動パルスＰｓを印加するようにしている。このようにすれば、電磁石２４の吸引力が振動変位Ａｗが最大値ＡＨから最小値ＡＬになるまでの間で生じ、かつその最大吸引力が振動変位Ａｗが０から最小値ＡＬになるまでの間で生じるようにできる。
【００６２】
そして、本実施形態では、振幅検出手段３０及び重量算出手段１９３（図３）を備え、駆動期間中のトラフ１２ａの振幅の一定化を図るとともにトラフ１２ａ上の物品重量及び搬送重量を算出するように構成されている。以下、これについて説明する。
【００６３】
駆動期間中に、振幅検出手段３０は、駆動パルスＰｓが印加されるたびにトラフ１２ａの振幅Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・（図４参照）を順次検出する。
【００６４】
フィーダ主制御手段１９１は、駆動期間中、振幅検出手段３０で検出される振幅に基づいて、目標振幅Ａｔとなるようパルス幅を調整し、駆動パルスＰｓを印加する。フィーダ主制御手段１９１は、駆動パルスＰｓのパルス幅の値を重量算出手段１９３へ提供する。
【００６５】
重量算出手段１９３は、振幅検出手段３０で検出された振幅が目標振幅Ａｔであるときに、その直近に印加された駆動パルスＰｓのパルス幅と目標振幅Ａｔとに基づいて、トラフ１２ａ上の物品重量を算出する。この重量算出手段１９３による物品重量の算出方法の一例を説明する。
【００６６】
まず、複数の振動振幅の各々に対して、パルス幅と物品の重量との関係を示す情報（例えば、後述のパルス幅・重量関係式）を予め作成し、記憶部１９ｂに記憶しておく。この情報は、例えば、トラフ１２ａ上に所定重量の物品を載せ、電圧Ｖａの駆動パルスＰｓを駆動周波数ｆで印加し、トラフ１２ａの振幅を例えばレーザ変位計を用いて測定しながら、駆動パルスＰｓのパルス幅を調整し、トラフ１２ａの振幅が所定振幅となるパルス幅を求める。同様にして、トラフ１２ａ上に上記とは異なる重量の物品を載せ、電圧Ｖａの駆動パルスＰｓを駆動周波数ｆで印加し、トラフ１２ａの振幅が上記所定振幅となるパルス幅を求める。このようにしてトラフ１２ａの振幅が所定振幅となる場合の物品の重量及びパルス幅の測定データを数点得て、それらの測定データに基づいて、例えば最小２乗法によりトラフ１２ａ上の物品の重量とパルス幅との関係を示す近似式を求め、この近似式をパルス幅・重量関係式とする。このようなパルス幅・重量関係式を、複数の所定振幅の各々について求め、求められた複数のパルス幅・重量関係式が予め記憶部１９ｂに記憶されている。
【００６７】
図６は、複数の物品重量の各々について、電圧Ｖａの駆動パルスＰｓを駆動周波数ｆで印加し、トラフ１２ａの振幅が所定振幅となるようにパルス幅を調整して測定した場合の測定結果に基づいたもので、所定振幅が２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍのそれぞれの場合に対応する物品重量とパルス幅との関係の一例を示す図である。このような物品重量とパルス幅との関係を示す情報（以下、「パルス幅重量情報」という）を複数の所定振幅の各々に対して予め求めて記憶しておく。
【００６８】
すなわち、トラフ１２ａの複数の所定振幅の各々に対応して予め定められているパルス幅重量情報（例えば前述のパルス幅・重量関係式）が記憶部１９ｂに記憶されている。前記複数の所定振幅とは、目標振幅として設定することができる振幅であり、本実施形態の組合せ秤では、例えば運転開始前に、操作表示器２０を操作して１つの目標振幅Ａｔが設定され、記憶部１９ｂに記憶されている。そして、重量算出手段１９３は、記憶部１９ｂに記憶されている複数のパルス幅重量情報のなかから、振幅検出手段３０で検出される振幅が目標振幅Ａｔになったときにその目標振幅Ａｔに対応するパルス幅重量情報を用いて、直近に印加された駆動パルスＰｓのパルス幅からトラフ１２ａ上の物品重量を算出するように構成されている。フィーダ主制御手段１９１は、振幅検出手段３０で検出される振幅が目標振幅Ａｔになったときに、そのことを重量算出手段１９３へ提供する。
【００６９】
図７は、本実施形態の任意の１つの振動搬送装置の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、制御装置１９の直進フィーダ制御手段１９０Ｂの動作によって遂行される。制御装置１９の記憶部１９ｂには、直進フィーダを駆動するために必要な情報が全て記憶されている。例えば、初期吸引パルスＰｏのパルス幅（印加時間）Ｔｐ、初期吸引パルス印加終了時点から１回目の駆動パルスＰｓ１の印加開始時点までの時間Ｔｓ、初期吸引パルス印加終了時点から１回目の駆動パルスＰｓ１の印加終了時点までの時間Ｔｏ、駆動パルスＰｓの周期Ｔ、標準パルス幅Ｔａの他、目標振幅Ａｔ、パルス幅・重量関係式等が記憶されている。
【００７０】
ここで、本実施形態における組合せ秤では、分散フィーダ１１と直進フィーダ１２とは同期して駆動するように構成されており、直進フィーダ１２を駆動して直進フィーダ１２から空の供給ホッパ１３へ物品を供給している間は、分散フィーダ１１から駆動中の直進フィーダ１２へ物品が供給されるため、分散フィーダ１１上に物品が無いなどの異常な場合を除いて、正常な運転状態の場合は直進フィーダ１２上には略一定量の物品が載荷されている。また、直進フィーダ１２から排出された物品は、その下方の供給ホッパ１３で一時保持された後、計量ホッパ１４へ供給され、その物品の重量値が重量センサ１５により計測される。
【００７１】
直進フィーダ制御手段１９０Ｂは、例えば、秤制御手段１９０Ａからの駆動開始の指示により、図７に示すフローチャートの動作を実行する。
【００７２】
まず、ステップＳ１で、駆動パルスの出力数を計数するためのカウンタ値Ｃｔに０をセットし、電圧Ｖａ、パルス幅Ｔｐの初期吸引パルスＰｏを印加する（ステップＳ２）。
【００７３】
次に、ステップＳ３で、駆動パルスＰｓの印加タイミングになると、電圧Ｖａ、設定パルス幅の駆動パルスＰｓを１つ印加し（ステップＳ４）、駆動パルスＰｓの印加済み数を計数するためのカウンタ値Ｃｔの値を１つ増やす（ステップＳ５）。前述のステップＳ４で、駆動パルスＰｓの設定パルス幅とは、最初は標準パルス幅Ｔａに設定されているが、後述のステップＳ９、Ｓ１０によって変更されたときはその変更されたパルス幅である。
【００７４】
次に、ステップＳ６では、振幅演算手段１９２がトラフ１２ａの振幅を検出する。
【００７５】
次に、ステップＳ７では、ステップＳ６で検出した振幅（検出振幅値）と目標振幅Ａｔとを比較し、検出振幅値が目標振幅Ａｔと等しい場合にはステップＳ１１へ進み、等しくない場合にはステップＳ８へ進む。ここで、検出振幅値が目標振幅Ａｔに対して±ｅの範囲内（ｅは、予め設定されている許容される検出誤差）にあれば検出振幅値が目標振幅Ａｔと等しいとみなしてもよい。
【００７６】
そして、ステップＳ８では、検出振幅値と目標振幅Ａｔとを比較し、検出振幅値が目標振幅Ａｔより小さい場合にはステップＳ９へ進み、ステップＳ４で直前に印加した駆動パルスＰｓより大きいパルス幅に設定パルス幅を変更する。ステップＳ８で、検検出振幅値が目標振幅Ａｔより小さくない場合（すなわち大きい場合）には、ステップＳ１０へ進み、ステップＳ３で直前に印加した駆動パルスＰｓより大きいパルス幅に設定パルス幅を変更する。より具体的な一例を示せば、検出振幅値が目標振幅Ａｔより小さい場合には、直前に印加した駆動パルスＰｓのパルス幅の１．１倍のパルス幅に設定パルス幅を変更し、目標振幅Ａｔより大きい場合には、直前に印加した駆動パルスＰｓのパルス幅の０．９倍のパルス幅に設定パルス幅を変更する。このステップＳ９、Ｓ１０では、トラフ１２ａの振幅が目標振幅Ａｔとなるように（すなわち目標振幅Ａｔとの差が小さくなるように）、駆動パルスＰｓの設定パルス幅を変更し、ステップＳ３へ戻る。
【００７７】
また、ステップＳ７で、検出振幅値が目標振幅Ａｔと等しい場合にはステップＳ１１へ進み、ステップＳ４で直前に印加した駆動パルスＰｓのパルス幅と目標振幅Ａｔとに基づいて、重量算出手段１９３が前述の方法によりトラフ１２ａ上の物品重量Ｗｃを算出する。
【００７８】
次に、ステップＳ１２では、ステップＳ１１で算出された物品重量Ｗｃと計量ホッパの目標供給重量Ｒとに基づいて、駆動パルスＰｓの印加総数Ｎを次式により算出する。
【００７９】
Ｎ＝ｕ×Ｒ／Ｗｃ
ここで、ｕ、Ｒの値は記憶部１９ｂに予め記憶されている。計量ホッパの目標供給重量Ｒは、直進フィーダ１２の１回の駆動によって直進フィーダ１２から排出される物品の目標搬送重量であり、本実施形態では、各計量ホッパ１４へ供給する物品の目標重量、すなわち組合せ演算において組合せの数が多くなるように設定された重量である。また、ｕは、予め実験等によって求められた値であり、トラフ１２ａ上の物品重量がＷｃで、目標振幅Ａｔで振動させるように駆動パルスＰｓのパルス幅を調整し、その駆動パルスＰｓをＮ回印加したときに、トラフ１２ａから排出される物品の搬送重量が計量ホッパの目標供給重量Ｒとなるように、定められた値である。すなわち、駆動パルスＰｓの印加総数Ｎは、直進フィーダ１２から排出される物品重量（搬送重量）を目標供給重量Ｒと等しくするために印加するべき駆動パルスＰｓの総数として算出される。
【００８０】
次に、ステップＳ１３では、駆動パルスＰｓの残りの印加数ｎを、印加総数Ｎからカウンタ値Ｃｔを減算することにより算出する。
【００８１】
その後、残りの印加数ｎの駆動パルスＰｓを順次その印加タイミングになったときに印加する（ステップＳ１４）。以上によって、直進フィーダ１２の１回の駆動が終了する。
【００８２】
以上の動作において、ステップＳ６は振幅演算手段１９２によって行われ、ステップＳ１１は重量算出手段１９３によって行われる。これ以外の図７の処理は、フィーダ主制御手段１９１により行われる。また、フィーダ主制御手段１９１は、計時機能を有し、ステップＳ４で印加する１回目の駆動パルスＰｓ（図４のＰｓ１）の印加は、初期吸引パルスＰｏの印加終了時から時間Ｔｓ（図４）の経過後に行う。また、ステップＳ４及びステップＳ１４で印加する２回目以降の駆動パルスＰｓの印加は、直前に印加された駆動パルスＰｓの印加終了時から時間（Ｔ−Ｔｎ）の経過後に行う。ここで、Ｔは図４に示すように駆動パルスＰｓの周期であり、Ｔｎは次に印加予定の駆動パルスＰｓのパルス幅である。
【００８３】
なお、フィーダ主制御手段１９１及び重量算出手段１９３は、互いに必要な情報、例えばステップＳ７の判定結果や物品重量Ｗｃ等の情報を相互に授受するように構成されている。
【００８４】
また、上記のステップＳ１４の処理が行われている期間中も、振幅演算手段１９２は、駆動パルスＰｓが印加されるたびに、トラフ１２ａの振幅を検出し、フィーダ主制御手段１９１は、その振幅演算手段１９２の検出振幅値に基づいて、ステップＳ８〜Ｓ１０と同様の処理を行うように構成されている。
【００８５】
また、本実施形態において、対応して設けられている直進フィーダ１２、供給ホッパ１３、計量ホッパ１４及び重量センサ１５からなる各々の計量ユニットにおいて、重量センサ１５によって計測された計量ホッパ１４内の物品の重量の計測値に基づいて、ステップＳ１１において求める物品重量Ｗｃの補正を行うようにしてもよい。
【００８６】
この場合、補正後の物品重量をＷｃｃとすれば、Ｗｃｃ＝ｋ×Ｗｃとして算出する。ここで、ｋは補正比率である。この補正比率ｋは、組合せ秤の運転開始時に初期値として１が設定され、計量ホッパ１４に物品が新たに供給され、かつその重量が重量センサ１５により計測されるたびに、下記の式により算出されて更新される。
【００８７】
ｋ＝Ｚ／Ｒ
Ｒは、前述のように計量ホッパの目標供給重量（目標搬送重量）であり、Ｚは、計量ホッパ１４にて重量センサ１５によって計測された物品重量の計測値である。
【００８８】
この場合、ステップＳ１１において、重量算出手段１９３は、前述のようにして物品重量Ｗｃを求め、さらに補正比率ｋを乗算した物品重量Ｗｃｃを求めるようにし、ステップＳ１２において、フィーダ主制御手段１９１は、物品重量Ｗｃｃを用いて、駆動パルスＰｓの印加総数Ｎを、Ｎ＝ｕ×Ｒ／Ｗｃｃとして算出するようにすればよい。
【００８９】
このように、上記補正比率ｋを乗じてトラフ１２上の物品重量Ｗｃｃを算出することで、直進フィーダ１２の電磁石の温度変化等による誤差が生じた場合においてもトラフ１２上に載荷されている正確な物品重量を求めることができ、直進フィーダ１２の１回の駆動による搬送重量を計量ホッパの目標供給重量Ｒにより近づけることができ、計量ホッパ１４への物品の供給量の精度をより向上できる。
【００９０】
なお、上記補正比率ｋの算出は、例えば、各直進フィーダ制御手段１９０Ｂのフィーダ主制御手段１９１が行うようにしてもよいし、秤制御手段１９０Ａが行うようにしてもよい。補正比率ｋの算出に必要な情報は、各直進フィーダ制御手段１９０Ｂのフィーダ主制御手段１９１と秤制御手段１９０Ａとの間で授受される。
【００９１】
本実施形態では、重量センサを用いることなく、トラフ１２上の物品重量を算出することができる。高価な重量センサを用いないため、振動搬送装置の大型化及び高コスト化を招くこともない。そのため、複数の振動搬送装置を用いた組合せ秤の大型化及び高コスト化を招くこともない。
【００９２】
また、本実施形態では、直進フィーダ１２の固有振動数を駆動周波数ｆとして駆動パルスＰｓを印加して共振振動させるようにしているので、消費電力の低減を図ることが可能になる。組合せ秤では、直進フィーダ１２が複数用いられているので消費電力の低減効果はより大きいものとなる。
【００９３】
また、本実施形態では、算出したトラフ１２上の物品重量と計量ホッパの目標供給重量Ｒとに基づいて駆動パルスＰｓの印加総数を決め、その総数に等しい駆動パルスＰｓを印加すると駆動を終了するようにしているので、１回の駆動による搬送重量すなわち計量ホッパ１４への物品の供給量の精度を向上でき、組合せ計量精度の向上を図ることができる。また、前述のように補正比率ｋを用いて物品重量Ｗｃｃを算出することにより、振動搬送装置の電磁石の温度変化等による誤差が生じた場合においても正確な物品重量Ｗｃｃを求めることができ、計量ホッパ１４への物品の供給量の精度をより向上でき、組合せ計量精度の向上をより図ることができる。
【００９４】
なお、本発明が適用される組合せ秤は、直進フィーダ１２を用いた組合せ秤である限り、図１に示す組合せ秤に限られない。例えば、本実施形態で示した組合せ秤は、複数の計量ホッパ１４等が円状に配置されているが、他の態様（楕円状、直線状等）に配置されていても構わない。また、本実施形態では、供給されている物品の重量が組合せ演算に用いられるホッパとして、計量ホッパ１４のみが用いられる組合せ秤の一例を示したが、このような例に限られるものではない。例えば、各計量ホッパの斜め下方に計量ホッパから供給される物品を一時保持して集合シュートへ排出可能なメモリホッパを配設し、計量ホッパ及びメモリホッパの各々に保持している物品の重量が組合せ演算に用いられるように構成してもよい。これ以外にも、ホッパ構成等を種々変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、物品の載荷重量を算出することができる振動搬送装置及びそれを用いた組合せ秤等として有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ 分散フィーダ
１１ａ 分散テーブル
１１ｂ 振動装置
１２ 直進フィーダ
１２ａ トラフ
１２ｂ 振動装置
１３ 供給ホッパ
１４ 計量ホッパ
１５ 重量センサ
１９ 制御装置
２４ 電磁石
２９ 振幅検出部
３０ 振幅検出手段
１９０Ａ 秤制御手段
１９０Ｂ 直進フィーダ制御手段
１９１ フィーダ主制御手段
１９２ 振幅演算手段
１９３ 重量算出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁石の吸引力とばねの復元力とを利用してトラフ（物品載荷部）を振動させてトラフ上の物品を搬送する振動搬送装置及びそれを用いた組合せ秤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、組合せ秤は、トラフを振動させて物品を搬送する直進フィーダを、複数個用いている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
組合せ秤では、例えば、中央の上部に分散フィーダが配設され、分散フィーダの周辺に複数の直進フィーダが放射状に配置され、各々の直進フィーダの下方には供給ホッパ、さらにその下方に計量ホッパが配設され、計量ホッパの下方に集合シュートが配設されている。例えば、外部の供給装置から分散フィーダの中央部に物品が供給され、分散フィーダでは振動によって物品をその周縁部方向に送り出すことによって直進フィーダへ物品を搬送する。各々の直進フィーダはトラフを振動させることにより物品を搬送して供給ホッパに搬送する。各供給ホッパでは一時的に物品を保持し、その下方に配設された計量ホッパに物品を供給する。各計量ホッパでは供給された物品の重量が計量される。この計量値に基づいて組合せ演算を行うことにより、計量値の合計が目標組合せ重量と一致するか最も近い計量ホッパの組合せを求め、この組合せに選択されている計量ホッパから物品を排出する。この排出された物品は、集合シュート上を滑落して例えば包装機に投入される。
【０００４】
上記のような組合せ秤において、組合せ計量精度を向上させるためには、周知のように、組合せ演算に参加する計量ホッパへ供給される物品の重量が、組合せの数が多くなる重量となるように、直進フィーダから供給ホッパに搬送される物品の重量を制御する必要がある。
【０００５】
直進フィーダから供給ホッパに搬送される物品の重量は、直進フィーダに載っている物品の重量、直進フィーダの振動振幅、及び直進フィーダの振動時間（動作時間）などに依存する。直進フィーダに載っている物品の重量を検知するために、直進フィーダ自体をロードセル等の重量センサの上に載せて直進フィーダのトラフ上の物品の重量を検知する方法が知られているが、直進フィーダ自体の重量がかなり重いので大型の重量センサが必要であり、重量センサのコストも高くなる。そのため、重量センサを含めた振動搬送装置が大型化及び高コスト化する。
【０００６】
一方、特許文献１には、直進フィーダのばね部材に歪みゲージを装着し、この歪みゲージの電気的出力に基づいてトラフ上の物品の重量とトラフの振幅とを検出し、この検出した重量と振幅とから単位時間当たりの搬送量を算出し、この搬送量に基づいて搬送装置を制御する構成が開示されている。また、この構成の場合、直進フィーダの固有振動数が電源周波数に近い周波数となるように設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１―１９３００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように、直進フィーダ自体を重量センサの上に載せて直進フィーダ上の物品の重量を検知する場合には、重量センサを含めた振動搬送装置が大型化及び高コスト化する。また、特許文献１に開示された構成の場合、高価で大型の重量センサを用いないですむが、直進フィーダの固有振動数が電源周波数に近い周波数となるように設定されているため、固有振動数と駆動周波数（＝電源周波数）とが若干異なり、共振振動に比べて消費電力は大きくなる。
【０００９】
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、ロードセル等の重量センサを用いることなく載荷されている物品の重量を求めることができるとともに消費電力を低減することができる振動搬送装置及びそれを用いた組合せ秤を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の振動搬送装置は、物品が載荷され、振動させられることにより物品を一方向へ搬送するための物品載荷部と、前記物品載荷部を支持し、電磁石に間欠的な通電が行われることにより前記物品載荷部を振動させる振動動作を行うように構成された振動装置部とを有した振動フィーダと、駆動電圧パルスを前記振動フィーダの固有振動数に相当する予め定められた周波数で前記電磁石に繰り返し印加し、前記物品載荷部の振動振幅が予め設定された目標振幅となるよう前記駆動電圧パルスのパルス幅を制御する電圧印加制御手段と、前記物品載荷部の振動振幅を検出する振幅検出手段と、前記振幅検出手段によって検出される振動振幅が前記目標振幅であるときに直近に印加された前記駆動電圧パルスのパルス幅に基づいて前記物品載荷部上の物品の重量を算出する重量算出手段とを備えている。
【００１１】
この構成によれば、重量センサを用いることなく、物品載荷部上の物品の重量を算出することができる。また、駆動電圧パルスを振動フィーダの固有振動数に相当する周波数で電磁石に印加するようにしているため、共振振動させることができ、消費電力を低減することができる。
【００１２】
また、前記重量算出手段は、前記物品載荷部の複数の振動振幅の各々に対応して予め定められている、前記駆動電圧パルスのパルス幅と前記物品載荷部上の物品の重量との関係を示すパルス幅重量情報のなかの、前記目標振幅に対応するパルス幅重量情報を用いて直近に印加された前記駆動電圧パルスのパルス幅から前記物品載荷部上の物品の重量を算出するように構成されていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、各々のパルス幅重量情報に対応する複数の振動振幅のなかから１つを選択して目標振幅に設定することができる。
【００１４】
また、本発明の組合せ秤は、上記構成の振動搬送装置を複数備えるとともに、各々の前記振動搬送装置に対応して設けられ、前記振動搬送装置の物品載荷部から排出された物品が供給され、供給された物品の重量を計量する重量センサが取り付けられた複数の計量ホッパと、前記重量センサにより計量された物品の重量に基づいて組合せ演算を行い、物品の重量の合計が所定重量範囲内になる組合せを求める組合せ演算手段と、前記計量ホッパへ供給される物品の目標供給重量に対する、前記振動搬送装置に対応する前記計量ホッパに取り付けられた重量センサにより計量された物品の重量の比率を求める比率算出手段とを備え、前記振動搬送装置の前記重量算出手段は、前記比率算出手段により前記比率が求められた後に求める前記物品載荷部上の物品の重量を前記比率を用いて補正するように構成され、前記振動搬送装置の電圧印加制御手段は、前記目標供給重量と前記重量算出手段により算出される前記物品載荷部上の物品の重量とに基づいて前記物品載荷部から排出される物品の重量を前記目標供給重量と等しくするために印加するべき前記駆動パルスの総数を算出し、この総数に等しい数の前記駆動電圧パルスを印加すると前記駆動電圧パルスの印加を終了するように構成されている。
【００１５】
この構成によれば、重量センサを用いることなく、振動搬送装置の物品載荷部上の物品の重量を算出することができる。重量センサを用いないため、振動搬送装置の大型化及び高コスト化を招くこともなく、組合せ秤の大型化及び高コスト化を招くこともない。また、物品載荷部上の物品の重量を上記比率を用いて補正することにより、振動搬送装置の電磁石の温度変化等による誤差が生じた場合においても物品の重量を正確に求めることができる。そして、その正確な物品載荷部上の物品の重量と計量ホッパの目標供給重量とに基づいて駆動電圧パルスの印加総数を算出し、その総数に等しい数の駆動電圧パルスを印加すると駆動電圧パルスの印加を終了することにより、計量ホッパへの物品の供給量の精度を向上でき、組合せ計量精度の向上を図ることができる。
【００１６】
なお、特許請求の範囲及び本明細書において記載されている「振動振幅」あるいは「振幅」は、振動の幅（ピーク・トゥ・ピーク値）を意味する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上に説明した構成を有し、ロードセル等の重量センサを用いることなく載荷されている物品の重量を求めることができるとともに消費電力を低減することができる振動搬送装置及びそれを用いた組合せ秤を提供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】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態における振動搬送装置が備えられた組合せ秤の一例の概略構成を側方から見た断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態における振動搬送装置を構成する直進フィーダの一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、同直進フィーダの側面図である。
【図３】本発明の実施形態における任意の１つの振動搬送装置についての制御系統の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の振動搬送装置の電磁石に印加する駆動電圧波形と、そのときの物品載荷部（トラフ）の振動変位とを示す図である。
【図５】駆動パルスの印加期間中における駆動パルスと、電磁石のコイルに流れる電流と、トラフの振動変位とを示す図である。
【図６】複数の所定振幅のそれぞれに対応する物品重量とパルス幅との関係の一例を示す図である。
【図７】本実施形態における任意の１つの振動搬送装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００２０】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態における振動搬送装置が備えられた組合せ秤の一例の概略構成を側方から見た断面図である。
【００２１】
この組合せ秤には、装置中央に配設されたセンター基体（ボディ）１の上部に、外部の供給装置１０から供給される物品を振動によって放射状に分散させる円錐形の分散フィーダ１１が設けられている。分散フィーダ１１は、物品が載せられる円錐形の分散テーブル１１ａと、分散テーブル１１ａを振動させる振動装置１１ｂとを備え、供給装置１０からその中央部に供給される物品を振動によってその周縁部方向へ送り出す。分散フィーダ１１の周囲には、分散フィーダ１１から送られてきた物品を振動によって搬送し各供給ホッパ１３へ送りこむための複数の直進フィーダ１２が放射状に設けられている。各直進フィーダ１２には、物品を載せて搬送するためのトラフ１２ａと、トラフ１２ａを振動させる振動装置１２ｂとが備えられている。各直進フィーダ１２の下方には、供給ホッパ１３及び計量ホッパ１４がそれぞれ対応して設けられ、それぞれ円状に配設されている。供給ホッパ１３は直進フィーダ１２から送りこまれた物品を受け取り、その下方に配置された計量ホッパ１４が空になると排出ゲート１３ｇを開いて計量ホッパ１４へ物品を投入する。各計量ホッパ１４にはロードセル等の重量センサ１５が取り付けられており、この重量センサ１５により計量ホッパ１４内の物品の重量が計測される。各重量センサ１５の計測値は制御装置１９へ出力される。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、集合シュート１６の下方にはファネル状の排出シュート１７が設けられている。制御装置１９によって後述の排出組合せに選択された計量ホッパ１４はその排出ゲート１４ｇを開いて物品を排出し、その排出された物品は集合シュート１６上を滑り落ち、排出シュート１７を介して例えば包装機（図示せず）へ排出される。
【００２２】
また、分散フィーダ１１上の物品の量を検出するためのレベル検出器１８が設けられている。このレベル検出器１８には、例えば超音波センサが用いられ、分散フィーダ１１上の物品の層厚が検出され、その検出信号は制御装置１９へ出力される。制御装置１９では、レベル検出器１８によって検出される分散フィーダ１１上の物品の層厚を基に、分散フィーダ１１上の物品を一定量に保つように、供給装置１０を制御する。
【００２３】
制御装置１９は、例えば、演算制御部１９ａ及び記憶部１９ｂを有するマイクロコンピュータ等によって構成されている。演算制御部１９ａには、例えば、このマイクロコンピュータのＣＰＵが用いられる。記憶部１９ｂには制御プログラムが格納され、さらに、各種データが記憶される。また、演算制御部１９ａのＣＰＵが記憶部１９ｂに格納されている制御プログラムを実行することにより、制御装置１９は供給装置１０及び組合せ秤の全体の動作の制御を行うとともに後述の組合せ処理等を行う。
【００２４】
すなわち、制御装置１９は、供給装置１０の制御、分散フィーダ１１の振動装置１１ｂの制御、各直進フィーダ１２の振動装置１２ｂの制御、供給ホッパ１３及び計量ホッパ１４の排出ゲートの開閉制御等を行う。また、組合せ処理では、それぞれの重量センサ１５により計測される物品の重量値に基づいて組合せ演算を行い、複数の計量ホッパ１４の中から、供給されている物品の重量値の合計が、予め定められた所定重量範囲（目標組合せ重量に対する許容範囲）内になる計量ホッパ１４の組合せを１つ求め、その組合せを物品を排出すべき計量ホッパ１４の組合せ（排出組合せ）とする。
【００２５】
なお、制御装置１９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及び供給装置１０の制御等を行うよう構成されていてもよい。
【００２６】
操作表示器２０は、例えばタッチスクリーン式のディスプレイ画面を備え、組合せ秤の操作およびその動作パラメータの設定等を行うための入力手段としての機能を有する。
【００２７】
この組合せ秤には、直進フィーダ１２、供給ホッパ１３、計量ホッパ１４および重量センサ１５を一組とする計量ユニットが複数組設けられている。
【００２８】
図２（ａ）は、本発明の実施形態における直進フィーダ１２の一例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、同直進フィーダの側面図である。
【００２９】
この直進フィーダ１２は、物品載荷部であるトラフ１２ａと、トラフ１２ａを振動させる振動装置（振動装置部）１２ｂとを備えている。このトラフ１２ａの基端部（後部）に物品が供給され、トラフ１２ａを振動させることにより物品は前方向へ搬送され、トラフ１２ａの先端部から排出される。
【００３０】
振動装置１２ｂは、固定フレーム２１に、例えばカーボン製の板ばねからなる弾性部材２３ａ、２３ｂを介して揺動可能に可動板２２が取り付けられている。弾性部材２３ａ、２３ｂは、その上端部側が後方側に傾斜するように固定フレーム２１と可動板２２との間に取り付けられている。
【００３１】
固定フレーム２１には、電磁石２４が水平面に対して所定角度を有するように固定され、可動板２２には、電磁石２４と所定間隔を有して対向するように、被吸着部材（アーマチュア）２５が取り付けられている。固定フレーム２１は、防振ばね２６を介してセンター基体１（図１）に取り付けられている。
【００３２】
振動装置１２ｂの可動板２２の上面には取付け部２７が固着され、トラフ１２ａは、その下面に設けられた取付金具２８によって、取付け部２７に着脱自在に取り付けられている。
【００３３】
この直進フィーダ１２の振動機構について説明する。なお、以降の説明において、電磁石に電圧を印加することは、電磁石のコイルに電圧を印加することである。
【００３４】
電磁石２４に電圧を印加すると、電磁石２４が可動板２２に固定された被吸着部材２５を吸引する。このとき、可動板２２は、可動板２２と固定フレーム２１を連結している弾性部材２３ａ、２３ｂが弾性変形することによって、電磁石２４側、すなわち後方斜め下方向へ移動する。次に、電磁石２４への電圧の印加を停止させると、電磁石２４に生じる吸引力が解除され、弾性部材２３ａ、２３ｂの弾性反発力によって可動板２２が前方斜め上方向に移動する。トラフ１２ａは可動板２２とともに移動するので、上記動作を繰り返すことによって、トラフ１２ａが振動し、トラフ１２ａ上の物品が前方へ搬送される。
【００３５】
なお、振動装置１２ｂを構成する、固定フレーム２１、可動板２２、弾性部材２３ａ、２３ｂ、電磁石２４及び被吸着部材２５の形状及び配置は、図２に示すものに限らず、周知の種々の構成を用いることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、弾性部材２３ａ、２３ｂのいずれか一方（この例では弾性部材２３ａ）に振幅検出部２９が設けられている。この振幅検出部２９は、例えば、弾性部材２３ａに貼着されたピエゾフィルム等の圧電素子により構成されている。振幅検出部２９は、弾性部材２３ａの弾性変形に応じて歪むことにより、当該歪みに応じた出力を制御装置１９（図１）へ出力する。
【００３７】
図３は、任意の１つの直進フィーダ１２に関する制御系統の構成を示すブロック図である。この構成は、組合せ秤に備えられる個々の直進フィーダ１２について同様である。
【００３８】
すなわち、複数の各直進フィーダ１２に対応して直進フィーダ制御手段１９０Ｂが設けられている。これら複数の直進フィーダ制御手段１９０Ｂは、本実施形態では制御装置１９の機能によって実現されるが、制御装置１９とは別に設けられてあってもよい。秤制御手段１９０Ａは、制御装置１９において、複数の直進フィーダ制御手段１９０Ｂ以外の機能を実現する手段である。すなわち、制御装置１９は、秤制御手段１９０Ａと複数の直進フィーダ制御手段１９０Ｂとを有している。
【００３９】
本実施形態の振動搬送装置は、直進フィーダ１２と直進フィーダ制御手段１９０Ｂとによって構成されている。直進フィーダ制御手段１９０Ｂは、フィーダ主制御手段１９１と振幅演算手段１９２と重量算出手段１９３とを有している。フィーダ主制御手段１９１は、電圧印加制御手段としての機能も有する。
【００４０】
フィーダ主制御手段１９１は、駆動期間内において、電磁石２４のコイルに、後述の図４に示す初期吸引パルスＰｏ及び駆動パルス（駆動電圧パルス）Ｐｓ（Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ３，・・・）等の矩形波電圧を印加するように構成されている。また、フィーダ主制御手段１９１は、トラフ１２ａの振幅が目標振幅となるように駆動パルスＰｓのパルス幅（Ｔ１〜Ｔ４等）を制御する。そのため、駆動期間中に、振幅演算手段１９２によって算出されるトラフ１２ａの振動振幅が目標振幅以外の振幅になったときに次に印加する駆動パルスＰｓのパルス幅の変更を行うように構成されている。
【００４１】
振幅演算手段１９２は、振幅検出部２９の出力電圧を入力し、その出力電圧に基づいてトラフ１２ａの振動振幅を算出し、フィーダ主制御手段１９１へ提供する。これら振幅検出部２９及び振幅演算手段１９２によってトラフ１２ａの振動振幅を検出する振幅検出手段３０が構成されている。
【００４２】
なお、予め実験等により、振幅検出部２９の出力電圧とトラフ１２ａの振動振幅との関係を示す情報（例えば、上記関係を示す近似式）を求めて記憶部１９ｂに記憶しておき、その情報に基づいて振幅演算手段１９２が振幅検出部２９の出力電圧からトラフ１２ａの振動振幅を算出するように構成されている。
【００４３】
なお、弾性部材２３ａ、２３ｂの両方に振幅検出部２９を設け、その２つの振幅検出部２９の出力電圧を振幅演算手段１９２へ入力し、振幅演算手段１９２は、その２つの振幅検出部２９の出力電圧の平均値を算出し、その平均値に基づいて、トラフ１２ａの振動振幅を算出するようにしてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、振幅検出部２９にピエゾフィルムを用いて振幅検出手段３０を構成しているが、振幅検出部２９にストレインゲージ等を用いて振幅検出手段３０を構成してもよい。
【００４５】
重量算出手段１９３は、駆動期間中に、振幅演算手段１９２によって算出されるトラフ１２ａの振動振幅が目標振幅であるときに、フィーダ主制御手段１９１からの指示により、目標振幅と駆動パルスＰｓのパルス幅とに基づいてトラフ１２ａ上の物品重量を算出し、算出した物品重量をフィーダ主制御手段１９１へ提供するように構成されている。
【００４６】
なお、フィーダ主制御手段１９１では、例えば秤制御手段１９０Ａからの指示に基づいて直進フィーダ１２を駆動する。ここで、秤制御手段１９０Ａは、各直進フィーダ制御手段１９０Ｂを制御し、例えば、各々の直進フィーダ１２の駆動の開始を指示するように構成されている。
【００４７】
図４は、本実施形態の振動搬送装置の電磁石２４に印加する駆動電圧波形と、そのときのトラフ１２ａの振動変位とを示す図である。
【００４８】
本実施形態では、駆動開始時に、電圧Ｖａ、パルス幅（印加時間）Ｔｐの初期吸引パルスＰｏを印加し、その後、時間Ｔｓ経過後から駆動終了時までの間に、電圧Ｖａの駆動パルスＰｓ（Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｓ３，・・・）を周期Ｔ（駆動周波数ｆ＝１／Ｔ）で印加するようにしている。ここで、電磁石２４に初期吸引パルスＰｏを印加することにより、トラフ１２ａが目標振幅（目標とする振動の幅）Ａｔに対応する振動変位となるように印加時間Ｔｐが設定されている。すなわち、パルス幅Ｔｐの初期吸引パルスＰｏを印加することにより、トラフ１２ａの位置が目標振幅Ａｔに対応する位置になり、非常に優れた振幅の立ち上がり特性が得られる。目標振幅Ａｔに対応する位置とは、トラフ１２ａが目標振幅Ａｔで振動する場合の振動の下端位置に相当する。なお、目標振幅Ａｔは、トラフ１２の振動振幅の目標値であり、搬送物品の種類、搬送量等を勘案して設定されている。
【００４９】
電圧Ｖａは、予め駆動電圧として定められた所定電圧であり、例えば電磁石２４の定格電圧としてもよい。
【００５０】
また、初期吸引パルスＰｏのパルス幅Ｔｐ、時間Ｔｏ，Ｔｓ、駆動パルスＰｓの周波数ｆ及び周期Ｔ、駆動パルスＰｓの標準パルス幅Ｔａは、実験結果等から次のようにして決められている。
【００５１】
まず、初期吸引パルスＰｏのパルス幅（印加時間）Ｔｐを決める。例えば、所定点数の電圧印加時間（電圧Ｖａを印加する時間）のそれぞれについて、電磁石２４に電圧Ｖａを印加する実験を行い、トラフ１２ａの振幅を測定する。ここでは電圧印加によりトラフ１２ａが振動したときのトラフ１２ａの位置が最も高い位置と最も低い位置との差をトラフ１２ａの振幅として、例えばレーザ変位計を用いて測定する。この測定結果に基づいて電圧印加時間と振幅との関係式を求め、この関係式を用いて目標振幅Ａｔに対応する電圧印加時間を求め、その時間を時間Ｔｐに決める。
【００５２】
次に、駆動パルスＰｓの繰り返し周波数（駆動周波数）ｆ及び周期Ｔを決める。この駆動周波数ｆは、直進フィーダ１２の固有振動数を求め、それと等しい周波数に決定する。例えば、電磁石２４に電圧Ｖａを上記で決めた電圧印加時間Ｔｐのみ印加して、トラフ１２ａの振動変位の時間的変化を例えばレーザ変位計を用いて測定し、この測定データをＦＦＴ解析することにより直進フィーダ１２の固有振動数を求める。この固有振動数を駆動周波数ｆに決定し、駆動パルスの周期Ｔを１／ｆとして求める。また、上記測定時に、電圧Ｖａの印加終了時点からトラフ１２ａの振動変位が２回目に０になる時点までの時間を測定し、その時間をＴｏとする。
【００５３】
次に、駆動パルスＰｓの標準パルス幅Ｔａを決める。例えば、所定点数のパルス幅のそれぞれについて、電圧Ｖａのパルスを駆動周波数ｆで印加したときのトラフ１２ａの振幅を例えばレーザ変位計を用いて測定し、その測定結果に基づいてパルス幅と振幅との関係式を求め、その関係式を用いて目標振幅Ａｔに対応するパルス幅を求め、これを駆動パルスＰｓの標準パルス幅Ｔａに決める。
【００５４】
次に、先に求めた時間Ｔｏから標準パルス幅Ｔａを減算し、その減算結果を、初期吸引パルスＰｏの電圧印加終了時点から最初の駆動パルスＰｓ１の印加開始時点までの時間Ｔｓに決める。この場合、最初の駆動パルスＰｓ１は標準パルス幅Ｔａのパルスである。
【００５５】
なお、上記では、トラフ１２ａの振幅及び振動変位を測定する際、鉛直方向（上下方向）におけるトラフ１２ａの振幅及び振動変位を測定するようにしたが、例えば、トラフ１２ａの物品の搬送方向（前後方向）における振幅及び振動変位を測定するようにしてもよい。また、被吸着部材２５の電磁石２４と対向する方向における振幅及び振動変位を測定し、それをトラフ１２ａの振幅及び振動変位としてもよい。また、レーザ変位計を用いてトラフ１２ａの振幅及び振動変位を測定するようにしたが、振幅検出部２９の出力からそれらを算出するようにしてもよい。また、トラフ１２ａの振幅及び振動変位の測定時には、稼働時にトラフ１２ａ上に載っていると予想される平均量の物品を載せた状態で測定するようにしたほうが好ましい。
【００５６】
本実施形態では、以上のようにして決定した時間Ｔｐ、Ｔｏ、Ｔｓ、Ｔａ及び周期Ｔ等に基づいて、駆動期間内において初期吸引パルスＰｏ及び駆動パルスＰｓを例えば図４のように印加する。
【００５７】
なお、本実施形態では、駆動開始時に、１つの初期吸引パルスＰｏを印加することにより、物品載荷部（トラフ１２ａ）を目標振幅Ａｔに対応する位置へ変移させるようにしたが、物品載荷部が振動動作の開始前の位置（すなわち、振動変位が０である静止位置）から、この振動動作開始前の位置に戻ることなく目標振幅Ａｔに対応する位置へ変移するように電磁石に電圧を印加するようにすればよい。例えば、図４の鎖線で示すように、１つの初期吸引パルスＰｏに代えて、２つの初期吸引パルスＰｏ１、Ｐｏ２を印加するようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、図４に示すように、駆動パルスＰｓの立ち下がり時点（印加終了時点）が、振動変位が０（静止時における位置）になる時点と一致するようにしている。このことは、駆動パルスＰｓのパルス幅が変更されても同様であり、駆動パルスＰｓはその立ち下がり時点が一定間隔（周期Ｔ）となるように印加される。これについて図５を参照しながら説明する。
【００５９】
図５は、駆動パルスＰｓの印加期間中における駆動パルスＰｓと、その期間中における電磁石２４のコイルに流れる電流（励磁電流）Ｉと、トラフ１２ａの振動変位Ａｗとを示す図である。
【００６０】
駆動パルスＰｓは、電磁石２４の吸引力が最も効率よく振幅に反映されるタイミングとなるように印加されることが望ましい。すなわち、振動変位Ａｗが最大値ＡＨから最小値ＡＬになるまでの間に電磁石２４の吸引力が生じるように駆動パルスＰｓを印加することが消費電力を削減する上で望ましい。さらには、電磁石２４の最大吸引力が振動変位Ａｗが０から最小値ＡＬになるまでの間に生じるように駆動パルスＰｓを印加することが望ましい。
【００６１】
電磁石の吸引力Ｆは、電流Ｉの２乗に比例し、電流Ｉが大きいほど大きくなる。図５のように、電流Ｉは、駆動パルスＰｓの立ち上がり時点から流れはじめ、駆動パルスＰｓの立ち下がり時点から所定時間後に最大となる。本実施形態では、駆動パルスＰｓの立ち下がり時点を振動変位Ａｗが０になる時点と一致するようにしている。すなわち、ここでは、駆動パルスＰｓをトラフ１２ａが振動の上端位置（振動変位Ａｗが最大値ＡＨ）から静止位置（振動変位Ａｗが０）へ変移するまでの間に印加し、かつ、トラフ１２ａが静止位置を通過するときに駆動パルスＰｓが立ち下がり時点（印加終了時点）となるように駆動パルスＰｓを印加するようにしている。このようにすれば、電磁石２４の吸引力が振動変位Ａｗが最大値ＡＨから最小値ＡＬになるまでの間で生じ、かつその最大吸引力が振動変位Ａｗが０から最小値ＡＬになるまでの間で生じるようにできる。
【００６２】
そして、本実施形態では、振幅検出手段３０及び重量算出手段１９３（図３）を備え、駆動期間中のトラフ１２ａの振幅の一定化を図るとともにトラフ１２ａ上の物品重量及び搬送重量を算出するように構成されている。以下、これについて説明する。
【００６３】
駆動期間中に、振幅検出手段３０は、駆動パルスＰｓが印加されるたびにトラフ１２ａの振幅Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・（図４参照）を順次検出する。
【００６４】
フィーダ主制御手段１９１は、駆動期間中、振幅検出手段３０で検出される振幅に基づいて、目標振幅Ａｔとなるようパルス幅を調整し、駆動パルスＰｓを印加する。フィーダ主制御手段１９１は、駆動パルスＰｓのパルス幅の値を重量算出手段１９３へ提供する。
【００６５】
重量算出手段１９３は、振幅検出手段３０で検出された振幅が目標振幅Ａｔであるときに、その直近に印加された駆動パルスＰｓのパルス幅と目標振幅Ａｔとに基づいて、トラフ１２ａ上の物品重量を算出する。この重量算出手段１９３による物品重量の算出方法の一例を説明する。
【００６６】
まず、複数の振動振幅の各々に対して、パルス幅と物品の重量との関係を示す情報（例えば、後述のパルス幅・重量関係式）を予め作成し、記憶部１９ｂに記憶しておく。この情報は、例えば、トラフ１２ａ上に所定重量の物品を載せ、電圧Ｖａの駆動パルスＰｓを駆動周波数ｆで印加し、トラフ１２ａの振幅を例えばレーザ変位計を用いて測定しながら、駆動パルスＰｓのパルス幅を調整し、トラフ１２ａの振幅が所定振幅となるパルス幅を求める。同様にして、トラフ１２ａ上に上記とは異なる重量の物品を載せ、電圧Ｖａの駆動パルスＰｓを駆動周波数ｆで印加し、トラフ１２ａの振幅が上記所定振幅となるパルス幅を求める。このようにしてトラフ１２ａの振幅が所定振幅となる場合の物品の重量及びパルス幅の測定データを数点得て、それらの測定データに基づいて、例えば最小２乗法によりトラフ１２ａ上の物品の重量とパルス幅との関係を示す近似式を求め、この近似式をパルス幅・重量関係式とする。このようなパルス幅・重量関係式を、複数の所定振幅の各々について求め、求められた複数のパルス幅・重量関係式が予め記憶部１９ｂに記憶されている。
【００６７】
図６は、複数の物品重量の各々について、電圧Ｖａの駆動パルスＰｓを駆動周波数ｆで印加し、トラフ１２ａの振幅が所定振幅となるようにパルス幅を調整して測定した場合の測定結果に基づいたもので、所定振幅が２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍのそれぞれの場合に対応する物品重量とパルス幅との関係の一例を示す図である。このような物品重量とパルス幅との関係を示す情報（以下、「パルス幅重量情報」という）を複数の所定振幅の各々に対して予め求めて記憶しておく。
【００６８】
すなわち、トラフ１２ａの複数の所定振幅の各々に対応して予め定められているパルス幅重量情報（例えば前述のパルス幅・重量関係式）が記憶部１９ｂに記憶されている。前記複数の所定振幅とは、目標振幅として設定することができる振幅であり、本実施形態の組合せ秤では、例えば運転開始前に、操作表示器２０を操作して１つの目標振幅Ａｔが設定され、記憶部１９ｂに記憶されている。そして、重量算出手段１９３は、記憶部１９ｂに記憶されている複数のパルス幅重量情報のなかから、振幅検出手段３０で検出される振幅が目標振幅Ａｔになったときにその目標振幅Ａｔに対応するパルス幅重量情報を用いて、直近に印加された駆動パルスＰｓのパルス幅からトラフ１２ａ上の物品重量を算出するように構成されている。フィーダ主制御手段１９１は、振幅検出手段３０で検出される振幅が目標振幅Ａｔになったときに、そのことを重量算出手段１９３へ提供する。
【００６９】
図７は、本実施形態の任意の１つの振動搬送装置の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、制御装置１９の直進フィーダ制御手段１９０Ｂの動作によって遂行される。制御装置１９の記憶部１９ｂには、直進フィーダを駆動するために必要な情報が全て記憶されている。例えば、初期吸引パルスＰｏのパルス幅（印加時間）Ｔｐ、初期吸引パルス印加終了時点から１回目の駆動パルスＰｓ１の印加開始時点までの時間Ｔｓ、初期吸引パルス印加終了時点から１回目の駆動パルスＰｓ１の印加終了時点までの時間Ｔｏ、駆動パルスＰｓの周期Ｔ、標準パルス幅Ｔａの他、目標振幅Ａｔ、パルス幅・重量関係式等が記憶されている。
【００７０】
ここで、本実施形態における組合せ秤では、分散フィーダ１１と直進フィーダ１２とは同期して駆動するように構成されており、直進フィーダ１２を駆動して直進フィーダ１２から空の供給ホッパ１３へ物品を供給している間は、分散フィーダ１１から駆動中の直進フィーダ１２へ物品が供給されるため、分散フィーダ１１上に物品が無いなどの異常な場合を除いて、正常な運転状態の場合は直進フィーダ１２上には略一定量の物品が載荷されている。また、直進フィーダ１２から排出された物品は、その下方の供給ホッパ１３で一時保持された後、計量ホッパ１４へ供給され、その物品の重量値が重量センサ１５により計測される。
【００７１】
直進フィーダ制御手段１９０Ｂは、例えば、秤制御手段１９０Ａからの駆動開始の指示により、図７に示すフローチャートの動作を実行する。
【００７２】
まず、ステップＳ１で、駆動パルスの出力数を計数するためのカウンタ値Ｃｔに０をセットし、電圧Ｖａ、パルス幅Ｔｐの初期吸引パルスＰｏを印加する（ステップＳ２）。
【００７３】
次に、ステップＳ３で、駆動パルスＰｓの印加タイミングになると、電圧Ｖａ、設定パルス幅の駆動パルスＰｓを１つ印加し（ステップＳ４）、駆動パルスＰｓの印加済み数を計数するためのカウンタ値Ｃｔの値を１つ増やす（ステップＳ５）。前述のステップＳ４で、駆動パルスＰｓの設定パルス幅とは、最初は標準パルス幅Ｔａに設定されているが、後述のステップＳ９、Ｓ１０によって変更されたときはその変更されたパルス幅である。
【００７４】
次に、ステップＳ６では、振幅演算手段１９２がトラフ１２ａの振幅を検出する。
【００７５】
次に、ステップＳ７では、ステップＳ６で検出した振幅（検出振幅値）と目標振幅Ａｔとを比較し、検出振幅値が目標振幅Ａｔと等しい場合にはステップＳ１１へ進み、等しくない場合にはステップＳ８へ進む。ここで、検出振幅値が目標振幅Ａｔに対して±ｅの範囲内（ｅは、予め設定されている許容される検出誤差）にあれば検出振幅値が目標振幅Ａｔと等しいとみなしてもよい。
【００７６】
そして、ステップＳ８では、検出振幅値と目標振幅Ａｔとを比較し、検出振幅値が目標振幅Ａｔより小さい場合にはステップＳ９へ進み、ステップＳ４で直前に印加した駆動パルスＰｓより大きいパルス幅に設定パルス幅を変更する。ステップＳ８で、検検出振幅値が目標振幅Ａｔより小さくない場合（すなわち大きい場合）には、ステップＳ１０へ進み、ステップＳ３で直前に印加した駆動パルスＰｓより大きいパルス幅に設定パルス幅を変更する。より具体的な一例を示せば、検出振幅値が目標振幅Ａｔより小さい場合には、直前に印加した駆動パルスＰｓのパルス幅の１．１倍のパルス幅に設定パルス幅を変更し、目標振幅Ａｔより大きい場合には、直前に印加した駆動パルスＰｓのパルス幅の０．９倍のパルス幅に設定パルス幅を変更する。このステップＳ９、Ｓ１０では、トラフ１２ａの振幅が目標振幅Ａｔとなるように（すなわち目標振幅Ａｔとの差が小さくなるように）、駆動パルスＰｓの設定パルス幅を変更し、ステップＳ３へ戻る。
【００７７】
また、ステップＳ７で、検出振幅値が目標振幅Ａｔと等しい場合にはステップＳ１１へ進み、ステップＳ４で直前に印加した駆動パルスＰｓのパルス幅と目標振幅Ａｔとに基づいて、重量算出手段１９３が前述の方法によりトラフ１２ａ上の物品重量Ｗｃを算出する。
【００７８】
次に、ステップＳ１２では、ステップＳ１１で算出された物品重量Ｗｃと計量ホッパの目標供給重量Ｒとに基づいて、駆動パルスＰｓの印加総数Ｎを次式により算出する。
【００７９】
Ｎ＝ｕ×Ｒ／Ｗｃ
ここで、ｕ、Ｒの値は記憶部１９ｂに予め記憶されている。計量ホッパの目標供給重量Ｒは、直進フィーダ１２の１回の駆動によって直進フィーダ１２から排出される物品の目標搬送重量であり、本実施形態では、各計量ホッパ１４へ供給する物品の目標重量、すなわち組合せ演算において組合せの数が多くなるように設定された重量である。また、ｕは、予め実験等によって求められた値であり、トラフ１２ａ上の物品重量がＷｃで、目標振幅Ａｔで振動させるように駆動パルスＰｓのパルス幅を調整し、その駆動パルスＰｓをＮ回印加したときに、トラフ１２ａから排出される物品の搬送重量が計量ホッパの目標供給重量Ｒとなるように、定められた値である。すなわち、駆動パルスＰｓの印加総数Ｎは、直進フィーダ１２から排出される物品重量（搬送重量）を目標供給重量Ｒと等しくするために印加するべき駆動パルスＰｓの総数として算出される。
【００８０】
次に、ステップＳ１３では、駆動パルスＰｓの残りの印加数ｎを、印加総数Ｎからカウンタ値Ｃｔを減算することにより算出する。
【００８１】
その後、残りの印加数ｎの駆動パルスＰｓを順次その印加タイミングになったときに印加する（ステップＳ１４）。以上によって、直進フィーダ１２の１回の駆動が終了する。
【００８２】
以上の動作において、ステップＳ６は振幅演算手段１９２によって行われ、ステップＳ１１は重量算出手段１９３によって行われる。これ以外の図７の処理は、フィーダ主制御手段１９１により行われる。また、フィーダ主制御手段１９１は、計時機能を有し、ステップＳ４で印加する１回目の駆動パルスＰｓ（図４のＰｓ１）の印加は、初期吸引パルスＰｏの印加終了時から時間Ｔｓ（図４）の経過後に行う。また、ステップＳ４及びステップＳ１４で印加する２回目以降の駆動パルスＰｓの印加は、直前に印加された駆動パルスＰｓの印加終了時から時間（Ｔ−Ｔｎ）の経過後に行う。ここで、Ｔは図４に示すように駆動パルスＰｓの周期であり、Ｔｎは次に印加予定の駆動パルスＰｓのパルス幅である。
【００８３】
なお、フィーダ主制御手段１９１及び重量算出手段１９３は、互いに必要な情報、例えばステップＳ７の判定結果や物品重量Ｗｃ等の情報を相互に授受するように構成されている。
【００８４】
また、上記のステップＳ１４の処理が行われている期間中も、振幅演算手段１９２は、駆動パルスＰｓが印加されるたびに、トラフ１２ａの振幅を検出し、フィーダ主制御手段１９１は、その振幅演算手段１９２の検出振幅値に基づいて、ステップＳ８〜Ｓ１０と同様の処理を行うように構成されている。
【００８５】
また、本実施形態において、対応して設けられている直進フィーダ１２、供給ホッパ１３、計量ホッパ１４及び重量センサ１５からなる各々の計量ユニットにおいて、重量センサ１５によって計測された計量ホッパ１４内の物品の重量の計測値に基づいて、ステップＳ１１において求める物品重量Ｗｃの補正を行うようにしてもよい。
【００８６】
この場合、補正後の物品重量をＷｃｃとすれば、Ｗｃｃ＝ｋ×Ｗｃとして算出する。ここで、ｋは補正比率である。この補正比率ｋは、組合せ秤の運転開始時に初期値として１が設定され、計量ホッパ１４に物品が新たに供給され、かつその重量が重量センサ１５により計測されるたびに、下記の式により算出されて更新される。
【００８７】
ｋ＝Ｚ／Ｒ
Ｒは、前述のように計量ホッパの目標供給重量（目標搬送重量）であり、Ｚは、計量ホッパ１４にて重量センサ１５によって計測された物品重量の計測値である。
【００８８】
この場合、ステップＳ１１において、重量算出手段１９３は、前述のようにして物品重量Ｗｃを求め、さらに補正比率ｋを乗算した物品重量Ｗｃｃを求めるようにし、ステップＳ１２において、フィーダ主制御手段１９１は、物品重量Ｗｃｃを用いて、駆動パルスＰｓの印加総数Ｎを、Ｎ＝ｕ×Ｒ／Ｗｃｃとして算出するようにすればよい。
【００８９】
このように、上記補正比率ｋを乗じてトラフ１２上の物品重量Ｗｃｃを算出することで、直進フィーダ１２の電磁石の温度変化等による誤差が生じた場合においてもトラフ１２上に載荷されている正確な物品重量を求めることができ、直進フィーダ１２の１回の駆動による搬送重量を計量ホッパの目標供給重量Ｒにより近づけることができ、計量ホッパ１４への物品の供給量の精度をより向上できる。
【００９０】
なお、上記補正比率ｋの算出は、例えば、各直進フィーダ制御手段１９０Ｂのフィーダ主制御手段１９１が行うようにしてもよいし、秤制御手段１９０Ａが行うようにしてもよい。補正比率ｋの算出に必要な情報は、各直進フィーダ制御手段１９０Ｂのフィーダ主制御手段１９１と秤制御手段１９０Ａとの間で授受される。
【００９１】
本実施形態では、重量センサを用いることなく、トラフ１２上の物品重量を算出することができる。高価な重量センサを用いないため、振動搬送装置の大型化及び高コスト化を招くこともない。そのため、複数の振動搬送装置を用いた組合せ秤の大型化及び高コスト化を招くこともない。
【００９２】
また、本実施形態では、直進フィーダ１２の固有振動数を駆動周波数ｆとして駆動パルスＰｓを印加して共振振動させるようにしているので、消費電力の低減を図ることが可能になる。組合せ秤では、直進フィーダ１２が複数用いられているので消費電力の低減効果はより大きいものとなる。
【００９３】
また、本実施形態では、算出したトラフ１２上の物品重量と計量ホッパの目標供給重量Ｒとに基づいて駆動パルスＰｓの印加総数を決め、その総数に等しい駆動パルスＰｓを印加すると駆動を終了するようにしているので、１回の駆動による搬送重量すなわち計量ホッパ１４への物品の供給量の精度を向上でき、組合せ計量精度の向上を図ることができる。また、前述のように補正比率ｋを用いて物品重量Ｗｃｃを算出することにより、振動搬送装置の電磁石の温度変化等による誤差が生じた場合においても正確な物品重量Ｗｃｃを求めることができ、計量ホッパ１４への物品の供給量の精度をより向上でき、組合せ計量精度の向上をより図ることができる。
【００９４】
なお、本発明が適用される組合せ秤は、直進フィーダ１２を用いた組合せ秤である限り、図１に示す組合せ秤に限られない。例えば、本実施形態で示した組合せ秤は、複数の計量ホッパ１４等が円状に配置されているが、他の態様（楕円状、直線状等）に配置されていても構わない。また、本実施形態では、供給されている物品の重量が組合せ演算に用いられるホッパとして、計量ホッパ１４のみが用いられる組合せ秤の一例を示したが、このような例に限られるものではない。例えば、各計量ホッパの斜め下方に計量ホッパから供給される物品を一時保持して集合シュートへ排出可能なメモリホッパを配設し、計量ホッパ及びメモリホッパの各々に保持している物品の重量が組合せ演算に用いられるように構成してもよい。これ以外にも、ホッパ構成等を種々変更してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、物品の載荷重量を算出することができる振動搬送装置及びそれを用いた組合せ秤等として有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ 分散フィーダ
１１ａ 分散テーブル
１１ｂ 振動装置
１２ 直進フィーダ
１２ａ トラフ
１２ｂ 振動装置
１３ 供給ホッパ
１４ 計量ホッパ
１５ 重量センサ
１９ 制御装置
２４ 電磁石
２９ 振幅検出部
３０ 振幅検出手段
１９０Ａ 秤制御手段
１９０Ｂ 直進フィーダ制御手段
１９１ フィーダ主制御手段
１９２ 振幅演算手段
１９３ 重量算出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品が載荷され、振動させられることにより物品を一方向へ搬送するための物品載荷部と、前記物品載荷部を支持し、電磁石に間欠的な通電が行われることにより前記物品載荷部を振動させる振動動作を行うように構成された振動装置部とを有した振動フィーダと、
駆動電圧パルスを前記振動フィーダの固有振動数に相当する予め定められた周波数で前記電磁石に繰り返し印加し、前記物品載荷部の振動振幅が予め設定された目標振幅となるよう前記駆動電圧パルスのパルス幅を制御する電圧印加制御手段と、
前記物品載荷部の振動振幅を検出する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段によって検出される振動振幅が前記目標振幅であるときに直近に印加された前記駆動電圧パルスのパルス幅に基づいて前記物品載荷部上の物品の重量を算出する重量算出手段とを備えた、振動搬送装置。
【請求項２】
前記重量算出手段は、
前記物品載荷部の複数の振動振幅の各々に対応して予め定められている、前記駆動電圧パルスのパルス幅と前記物品載荷部上の物品の重量との関係を示すパルス幅重量情報のなかの、前記目標振幅に対応するパルス幅重量情報を用いて直近に印加された前記駆動電圧パルスのパルス幅から前記物品載荷部上の物品の重量を算出するように構成された、請求項１に記載の振動搬送装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動搬送装置を複数備えるとともに、
各々の前記振動搬送装置に対応して設けられ、前記振動搬送装置の物品載荷部から排出された物品が供給され、供給された物品の重量を計量する重量センサが取り付けられた複数の計量ホッパと、
前記重量センサにより計量された物品の重量に基づいて組合せ演算を行い、物品の重量の合計が所定重量範囲内になる組合せを求める組合せ演算手段と、
前記計量ホッパへ供給される物品の目標供給重量に対する、前記振動搬送装置に対応する前記計量ホッパに取り付けられた重量センサにより計量された物品の重量の比率を求める比率算出手段とを備え、
前記振動搬送装置の前記重量算出手段は、前記比率算出手段により前記比率が求められた後に求める前記物品載荷部上の物品の重量を前記比率を用いて補正するように構成され、
前記振動搬送装置の電圧印加制御手段は、前記目標供給重量と前記重量算出手段により算出される前記物品載荷部上の物品の重量とに基づいて前記物品載荷部から排出される物品の重量を前記目標供給重量と等しくするために印加するべき前記駆動パルスの総数を算出し、この総数に等しい数の前記駆動電圧パルスを印加すると前記駆動電圧パルスの印加を終了するように構成された、組合せ秤。
【請求項１】
物品が載荷され、振動させられることにより物品を一方向へ搬送するための物品載荷部と、前記物品載荷部を支持し、電磁石に間欠的な通電が行われることにより前記物品載荷部を振動させる振動動作を行うように構成された振動装置部とを有した振動フィーダと、
駆動電圧パルスを前記振動フィーダの固有振動数に相当する予め定められた周波数で前記電磁石に繰り返し印加し、前記物品載荷部の振動振幅が予め設定された目標振幅となるよう前記駆動電圧パルスのパルス幅を制御する電圧印加制御手段と、
前記物品載荷部の振動振幅を検出する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段によって検出される振動振幅が前記目標振幅であるときに直近に印加された前記駆動電圧パルスのパルス幅に基づいて前記物品載荷部上の物品の重量を算出する重量算出手段とを備えた、振動搬送装置。
【請求項２】
前記重量算出手段は、
前記物品載荷部の複数の振動振幅の各々に対応して予め定められている、前記駆動電圧パルスのパルス幅と前記物品載荷部上の物品の重量との関係を示すパルス幅重量情報のなかの、前記目標振幅に対応するパルス幅重量情報を用いて直近に印加された前記駆動電圧パルスのパルス幅から前記物品載荷部上の物品の重量を算出するように構成された、請求項１に記載の振動搬送装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動搬送装置を複数備えるとともに、
各々の前記振動搬送装置に対応して設けられ、前記振動搬送装置の物品載荷部から排出された物品が供給され、供給された物品の重量を計量する重量センサが取り付けられた複数の計量ホッパと、
前記重量センサにより計量された物品の重量に基づいて組合せ演算を行い、物品の重量の合計が所定重量範囲内になる組合せを求める組合せ演算手段と、
前記計量ホッパへ供給される物品の目標供給重量に対する、前記振動搬送装置に対応する前記計量ホッパに取り付けられた重量センサにより計量された物品の重量の比率を求める比率算出手段とを備え、
前記振動搬送装置の前記重量算出手段は、前記比率算出手段により前記比率が求められた後に求める前記物品載荷部上の物品の重量を前記比率を用いて補正するように構成され、
前記振動搬送装置の電圧印加制御手段は、前記目標供給重量と前記重量算出手段により算出される前記物品載荷部上の物品の重量とに基づいて前記物品載荷部から排出される物品の重量を前記目標供給重量と等しくするために印加するべき前記駆動パルスの総数を算出し、この総数に等しい数の前記駆動電圧パルスを印加すると前記駆動電圧パルスの印加を終了するように構成された、組合せ秤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１１２３８６（Ｐ２０１１−１１２３８６Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６６５６４（Ｐ２００９−２６６５６４）
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【出願人】（０００２０８４４４）大和製衡株式会社 (535)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【出願人】（０００２０８４４４）大和製衡株式会社 (535)
【Ｆターム（参考）】
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