JPH0473734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粉体等の秤量物の重量を測定し、かつ
その一定量を供給する装置に係り、特に電磁平衡
式の秤量装置に対して振動フイーダを取りつけた
装置において電子天秤に対する振動フイーダの影
響を極力低減するよう構成した装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば製薬会社や病院においては散薬等の粉粒
体を所定量計量し、この所定量計量した各散薬毎
に分包することが日常的に行われている。

第４図は粉粒体（以下「粉体」として説明す
る）を所定量分割計量する従来方法を示す。

図中符号１は振動フイーダであり、この振動フ
イーダ１のトレー１ａの排出端の下部にはバケツ
ト２が配置してある。このバケツト２は秤量装置
である電磁平衡式の秤量装置（以下「電子天秤」
と称する）３に取り付けてある。フイーダ１から
落下した秤量物が所定量に達した場合、フイーダ
１を停止し、かつバケツト２の下部を解放してこ
の計測した粉体を図示しない袋等にパツクする。
この作動を繰り返すことにより粉体の所定量を
次々と分包する。然しこの装置にはその機構上次
の欠点があり、その改善が望まれている。

先ず、振動フイーダ１から排出された粉体が所
定量に達した際にこの振動フイーダを停止したの
では分包されるべき粉体の量は所定量よりも増加
してしまう。即ち、トレー１ａの排出端からバケ
ツト２までの高低差ｈがあるため、バケツト２に
落下した粉体の量が所定量に達した状態でこの振
動フイーダ１を停止したのではフイーダ１停止
後、この高低差ｈ内にある粉体がバケツト２内に
更に落下し、この分だけ所定量を逸脱することに
なる。このため従来はバケツト２内に落下した粉
体が所定量に達する時間を見込み、その見込み時
間よりも一定時間（△ｔ）前に制御部４から指令
信号を発して振動フイーダ１を停止する方法が採
用されている。然しながらトレー１ａ内の粉体の
量により単位時間当たりの粉体落下量は変化し、
かつ粉体の吸湿量の変化等によつてもその落下量
は変化してしまう。つまり振動フイーダの停止時
間を定量的に決定することは非常に困難であり、
所定量の粉体の重量を測定しかつこの所定量を排
出する（以下「切り出し」という）精度をあまり
高くすることはできなかつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の問題点の解決を目的として、特開昭59−
136624号に次のような装置が開示されている。

この装置の基本構造は秤量装置である電子天秤
に対して振動フイーダ自体を載置し、振動フイー
ダから落下した粉体の量を計測することにより、
この粉体を所定量に分割することにある。この構
成は第３図に示した高低差ｈを考慮する必要が無
く、フイーダからの排出量が即ち所期の計測量に
なるため、前述の如く不確定な先行制御を行う必
要がなくなり高い切り出し精度を確保することが
原理的には可能である。

然しながらこの構成は基本的には良好な特性を
有している反面、振動フイーダや電子天秤の特性
に付いては余り考慮が払われておらず、実機を作
動させた場合に幾つかの問題が生じる可能性が強
い。

先ず、振動フイーダを電磁式とした場合、この
フイーダの磁束が電磁平衡式の秤量装置である電
子天秤に悪影響を与えるので、この問題を解決す
る必要がある。但し振動フイーダは電磁式の装置
以外に、偏心位置に配置した重りを回転させる等
の機械的方法により振動を発生させる装置もある
が、この構成では電子天秤に対して非常に大きな
応力が加わり、電子天秤の正確な作動は到底期待
できない。

また非常に高い測定精度を有する電子天秤に対
して振動源である振動フイーダを載置するので、
その振動による電子天秤に対する悪影響を防止す
る必要がある。然しながらこの防止策として、振
動フイーダと電子天秤との接続部に対して防振部
材を配置する程度の対策では不充分であり、上記
問題を抜本的に解決することはできない。

更に、電子天秤には特有の時定数があつて、荷
重の付加に対して一定の応答後れがあるが、この
応答遅れを考慮して振動フイーダ側のON−OFF
制御を行うと同時に粉体の一定した流れを作るた
め、振動フイーダの振動モードを安定化させる必
要がある。

このため出願人は上記問題を解決するため、本
件とは別途に概略次のような技術内容を有する発
明を提案している。

即ちこの発明は、電子天秤上に振動フイーダを
載置した構成において、電子天秤と振動フイーダ
との組み合わせにより生じる上記問題点を解決す
る制御部を接続したものであり、その制御部に対
しては次のような機能を持たせるように構成した
ものである。

(a) 電子天秤上に載置した振動フイーダの制御
を、従来の電圧による方式から、振動フイーダ
の振動周波数を制御することにより行う方式と
して、磁束の変化によつて電子天秤に対して悪
影響があるのを防止する。

(b) 振動周波数の制御域は制御すべき振幅の範囲
内であれば振動フイーダの固有振動数よりも低
い周波数域および高い周波数域の何れでもよ
い。

(c) 粉体の排出の停止は振動フイーダを停止する
ことにより行うのではなく、振動フイーダの振
動周波数を、粉体の排出が行われない周波数域
となるようよう制御することにより行う。なお
粉体の排出を停止する周波数域は振動フイーダ
の固有振動数を境として、この固有振動数より
も高い周波数域と低い周波数域の両方にある
が、特にこの場合、固有振動数よりも高い周波
数域側で制御して粉体の排出を停止するように
する。これは固有振動数よりも低い周波数域で
排出の停止を行うと、排出停止中のこの振動フ
イーダの振動が、固有振動数が低周波数域にあ
る電子天秤に対して悪影響を与える虞れがある
と考えられるためである。

以上の構成により別途提案している発明は従来
の構成に対して顕著な性能向上が認められた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように別途提案中の発明は所定の効果を
発揮するものであるが、分割秤量の分野に於ける
今後の要求性能を考慮すれば必ずしも満足し得な
い部分もあることは否めない。

具体的には、この別途提案中の発明は振動フイ
ーダの制御を、このフイーダの固有振動数よりも
低い周波数域において行うと、その制御自体が固
有振動数の低い電子天秤に対して悪影響を与える
虞れがある。また粉体排出の停止周波数は前記の
理由により振動フイーダの固有振動数よりも高い
周波数域に設定した方が望ましいが、振動フイー
ダ制御範囲をこの振動フイーダの固有振動数より
も低い範囲に設定しておくと粉体排出を停止する
場合には振動フイーダの固有振動数を越えて周波
数を高めることになる。この結果粉体排出を停止
する際に、固有振動数近傍に周波数が増加した時
点において瞬間的に排出量が増加し、定量排出の
制御を困難にしている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の問題点に鑑み構成したものであ
り、出願人が別途提案している発明に基づき、さ
らに上記の問題点を除去すべく構成したものであ
る。

具体的には、電子天秤に対して、振動周波数に
より粉体等の排出量を制御する振動フイーダを載
置した装置において、振動フイーダの粉体排出量
及び排出の停止に関する制御を、この振動フイー
ダの固有振動数よりも高い周波数域で制御し、上
述した問題点を除去するよう構成した装置であ
る。

〔作用〕

本発明は以上の構成となつているため、電子天
秤に対する振動フイーダの悪影響をほぼ完全に除
去することが可能であり、常時高い秤量精度を確
保することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例につき図面を用いて具体的
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す装置の側面図で
ある。

同図において、矢印１は振動フイーダを、矢印
３は電子天秤を示す。

先ず、電子天秤３の構造は以下のとおりであ
る。符号５は前部支持枠であり、この支持枠５に
対しては秤量皿６が接続している。７は後部支持
枠であり、これら前部及び後部支持枠５，７は板
バネ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを介して上下に配置
したリンク９及び１０と接続し、各支持枠５，７
及び上下のリンク９，１０によりロバーバル機構
を構成する。１１は板バネなどの接続部材１２を
介して前部支持枠５に一端が接続したアーム
（竿）であり、他端は電磁部１３に接続している。
なお、２０は電子天秤枠体とアームとの接続部で
あり、接続部材１２を介してアーム１１に秤量物
の荷重が加わつた場合、アームの作動の支点にな
る部分である。

一方秤量皿６に対しては振動フイーダ１が、防
振部材１４を介して載置してある。この防振部材
としてはゴム等の可撓性を有する材料が効果的で
あり、特にその形状は球形とすると比較的良好な
防振効果がある。但し前述の如く振動フイーダに
よる電子天秤に対する振動の悪影響をこの防振部
材１４のみで解消することは事実上不可能であ
る。但し、防振部材１４はあくまでも電子天秤に
対する振動伝達量を低減させるものであつて、こ
れを完全に阻止するものではない。

１５は振動フイーダ１に振動を与える励磁コイ
ル、１６は粉体等の秤量物を順次排出するトレ
ー、１７はトレー１６に連動して振動する部材に
形成したスリツト、１８はこのスリツト１７を通
過する光に反応する差動型フオトセンサであり、
トレー１６の振動の振幅を検知するものである。
つまりこの差動型フオトセンサ１８は振幅検知セ
ンサである。１９はこれら電子天秤３と振動フイ
ーダ１との組み合わせからなる装置を制御する制
御部であり、通常は電子天秤本体内に配置する等
して装置本体と一体化されている。この制御部１
９は前記差動型フオトセンサ１８から振動フイー
ダ１の振幅の信号が入力され、かつ電子天秤３か
らは秤量物の重量信号、より具体的にはトレー１
６から排出した秤量物の量を示す信号が入力され
る。また振動フイーダ１のコイル１５に対しては
この制御部１９から制御信号が入力されるよう構
成してある。さらにこの制御部１９はコイル１５
を介して振動フイーダに対し、直接的には振動周
波数を制御するよう構成してある。

従来は、振動フイーダの制御はコイルに対する
電圧を制御することにより行つているが、電圧制
御とすると振動フイーダの固有振動の変化、コイ
ルの発熱によるコイル抵抗の増大により安定した
加振力が得られないという問題がある。

本発明はこのため振動フイーダの制御を振動周
波数により制御することを特徴の一つとする。

第２図において振動フイーダと電子天秤におけ
る振動の周波数と振幅との関係及び振動フイーダ
の制御について示す。

この図において、線図Ａは振動フイーダの周波
数と振幅との関係を、また線図Ｂは電子天秤にお
ける周波数と振幅との関係を各々示す。

周波数V₁は振動フイーダ１の固有振動数を示
し、この周波数V₁の際に振動フイーダは最大振
幅W₁を示す。図からも明らかなとおり、周波数
を変化させれば振幅を変化させることができる。
図中W₂乃至W₃は粉体排出作業を行つている場合
の振動フイーダ１を制御すべき振幅の範囲を示
す。この振幅の範囲は振動フイーダ１の固有振動
数V₁よりも低い場合と、高い場合の２つの場合
に生じるが、固有振動数V₁よりも低い場合には
その固有振動数が低い（例えば数Hz）電子天秤に
対して悪影響を及ぼす可能性があり、かつ前述の
如く排出停止時に瞬間的に排出量を増大するなど
の問題がある。このため本発明では固有周波数
V₁よりも高い周波数域であるV₂乃至V₃において
振幅制御を行うことにしている。この場合周波数
の制御は振動フイーダのコイル１５に供給する交
流電源の周波数を制御することにより行うことが
でき、これにより事実上磁束を変化させずに容易
に振幅制御を行うことが可能となる。

以上の制御を行う場合において、振動フイーダ
の固有振動数V₁は本実施例では60Hz程度である。
また粉体排出時の周波数制御域V₂〜V₃はこの場
合70Hz〜75Hz程度となる。このように粉体排出時
に振動フイーダの制御周波数を変化させるのは、
トレーに残留する粉体の量を始めとする各種の要
因によつて振動フイーダの振動特性は流動的であ
り、単位時間当たりの粉体排出量を一定に保持す
るためにはこの特性に対応して周波数制御を行う
必要があるからである。

以上の構成において、振動フイーダ１のトレー
１６上には切り出しを行う粉体が一定量供給され
ている。この状態において制御部１９は振動フイ
ーダ１のコイル１５に対して所定の周波数V₂〜
V₃内で振動するよう指令信号を発する。この周
波数によりトレー１６は所定の振幅W₂〜W₃を以
て振動する。この振動の振幅はスリツト１７と差
動型フオトセンサ１８との組み合わせにより検知
され、この検知結果が制御部１９に入力されると
共にこの検知結果に基づいて振幅のフイードバツ
ク制御が行われる。このようにして振動フイーダ
１はトレー１６上の粉体を袋（図示しない）等の
所定の収納物に排出する。この場合粉体の排出と
共に電子天秤３における測定量は低減し、この測
定量が制御１９に入力される。制御部１９はこの
低減した量が所定の値に達したならば停止信号を
発し、振動フイーダに於ける粉体の排出を停止す
る。粉体の排出停止は振動フイーダの振動周波数
を、粉体の排出が停止する振幅W₄以下となるよ
う周波数を高めることにより行う。V₄はこの振
幅W₄以下となるべき周波数を示し、この周波数
は実施例の散薬の場合には約120Hz程度であるの
で、安全性を見込んで排出停止を行う周波数を例
えば約150Hzとする。このように粉体排出の停止
のためには周波数を高めるが、粉体排出中のフイ
ーダ制御域V₂〜V₃が振動フイーダの固有振動数
よりも元々高い周波数域であるため、停止操作の
ため周波数を高めても振幅Ｗは一方的に減少する
のみであり、排出停止に至るまでの粉体排出量は
漸次低減し、排出量の制御は容易である。また図
中、W₅は電子天秤対して悪影響を与える振幅の
境界を示すが、粉体排出停止中の周波数V₄はも
とより、粉体排出中の制御範囲であるV₂〜V₃に
おいても電子天秤の振幅はW₅以下となり電子天
秤に対しては悪影響が生じないことがわかる。前
述の如く振動フイーダを停止して粉体の排出停止
をおこなうと、振動フイーダのON−OFF時にこ
のフイーダのコイル１５の磁束が変化し、この磁
束の変化が電子天秤に対して悪影響を与えるの
で、装置自体の起動、停止時以外は原則として振
動フイーダをOFFしない。

なお振幅の制御はこの磁束の問題の外、電子天
秤の応答速度も考慮して決定される。即ち粉体の
排出速度（単位時間当たりの排出量）も考慮し、
その速度が電子天秤の応答速度内となるように制
御される。このため極めて高い切り出し精度を得
ることができる。

粉体の排出停止に続いて次の排出に当たつては
再び振動フイーダ１の周波数をV₄から上記V₂〜
V₃の範囲に低下させることによりその振幅Ｗを
大きくし、これにより粉体の排出を再開して上述
と同様の方法により切り出しを行う。この作動を
繰り返すことにより粉体の所定量を順次切り出
す。

第３図は制御装置１９の制御状態をより具体的
に示した図である。

先ず装置の操作者はキーボード２０により各分
包の粉体の量を中央処理装置（CPU）２１に入
力する。CPU２１はこの入力データ及び電子天
秤３からのデータと比較し、Ｄ／Ａ変換器２２に
おいて振動フイーダ１の振動周波数、粉体排出停
止時の周波数をセツトする。Ｄ／Ａ変換器２２は
これら振動周波数に対応する電圧２３をＶ／Ｆ変
換器２４に出力する。ここにおいて電圧は周波数
に変換され、交流成分として電磁コイル１５に出
力する。この周波数は後述するように振動フイー
ダ１の振動を検知した結果に基づき調節され、振
動フイーダ１に於ける粉体の残量の変化等による
振動フイーダの振動特性の変化に対応して周波数
制御を周波数V₁〜V₃の範囲で変化させる。振動
フイーダ１はこの周波数制御に基づいて振動し、
粉体を定量的に排出する。差動型フオトセンサ等
の検出器１８は振動フイーダ１の実際の振幅を検
知し、この検知結果に変位加速度変換回路２５に
より加速度に変換して交流成分として整流回路２
８に出力する。整流回路２８はこれを整流して
Ｖ／Ｆ変換器２４に対して補正信号２６として出
力する。この様にして一分包分の粉体が排出され
るが、電子天秤３はこの測定量をCPU２１に出
力する。CPU２１はこの測定量を示す信号が予
め設定した値となると同時にストツプ信号を上記
した制御回路に出力する。これにより振動フイー
ダ１の振動は瞬時に、例えば約150Hzに上昇し、
粉体の排出を停止する。

粉体の分包が完了したならば分包完了信号２７
がCPU２１に出力されて次の作業が開始され、
上記の作動が繰り返される。

〔効果〕

本発明は以上に示したように、電磁平衡式の秤
量装置に対して振動フイーダを載置した構造にお
いて、振動フイーダの制御を直接的には始動周波
数制御とし、かつその粉体排出の停止を含めた周
波数制御域を振動フイーダの固有周波数よりも高
い周波数域としたので、電子天秤に対する振動フ
イーダの悪影響をほぼ完全に除去することが可能
となり、常時高い切り出し精度を保持することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す分割秤量装置の
側面図、第２図は振動フイーダ及び電子天秤に於
ける振動周波数と振幅との関係を示す線図、第３
図は振動フイーダの制御状態を示す制御系統図、
第４図は従来の分割秤量の方法を示す概念図であ
る。 １……振動フイーダ、３……電子天秤、１５…
…コイル、１６……トレー、１７……スリツト、
１８……差動型フオトセンサ、１９……制御部、
２１……中央処理装置（CPU）、２２……Ｄ／Ａ
変換器、２３……電圧、２４……Ｖ／Ｆ変換器、
２５……変位加速度変換回路、２６……補正信
号、２７……分包完了信号、２８……整流回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電磁平衡式の秤量装置に対して振動フイーダ
   を載置し、振動フイーダから排出された秤量物の
   重量を電子天秤で測定することにより所定の重量
   毎に秤量物を排出する装置において、この装置に
   対し、振動周波数を制御することにより粉体排出
   の停止を含む振動フイーダの粉体排出状態を制御
   する制御部を設け、かつこの制御は振動フイーダ
   の固有振動数よりも高い振動周波数域で行うよう
   構成したことを特徴とする粉粒体分割秤量装置。 ２ 前記制御部を、中央処理装置と、この中央処
   理装置から出力されたデータに基づいて振動周波
   数をセツトするＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器か
   ら出力された電圧信号を周波数に変換するＶ／Ｆ
   変換器と、振動フイーダの振幅を検出する振幅検
   出器から出力された交流成分たる信号を変位加速
   度変換した後整流し、この整流した信号をＶ／Ｆ
   変換器に補正値として出力する整流回路とから構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の粉粒体分割秤量装置。 ３ 前記制御部による粉粒体排出時の振動フイー
   ダの振動制御範囲を、振動フイーダの固有振動数
   付近とし、粉粒体排出停止時の振動フイーダの振
   動周波数をこの振動フイーダの固有振動数の約２
   倍としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の粉粒体分割秤量装置。 ４ 振動フイーダの固有振動数が約60Hzであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の粉粒
   体分割秤量装置。 ５ 振動フイーダを載置した電子天秤の固有振動
   数が約10Hz以下であることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の粉粒体分割秤量装置。