JP2002059902A - 粉粒体充填機の充填制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性の低下を招くことなく粉粒体の定量充
填を可能とする粉粒体充填機の充填制御装置を提供す
る。 【解決手段】 粉粒体充填機の充填制御装置は、粉粒体
の目標充填重量と平均実充填重量と間の偏差に基づいて
粉粒体の充填をフィードバック制御するにあたり、オー
ガの動作時間を一定に維持した状態で、加速モード、定
速モード及び減速モードからなるオーガの動作パターン
を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオーガスクリューを
備えた粉粒体充填機に係わり、より詳しくは、そのオー
ガスクリューの動作パターンを制御する充填制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のオーガ式粉粒体充填機はファネ
ル内のオーガスクリュー（以下、単にオーガと称する）
を所定の動作パターンに従い回転させて、ファネル下端
の吐出口から粉粒体を定量充填するものである。より詳
しくは、オーガの動作パターンは加速モード、定速モー
ド及び減速モードから規定され、粉粒体の充填量はその
動作パターン中でのオーガの回転回数により決定され
る。

【０００３】しかしながら、ファネルに供給される粉粒
体はその粒度、つまり、その見掛け比重が均一ではない
ので、オーガが一定の回転回数だけ回転されても、粉粒
体の充填重量を目標充填重量に一致させることはできな
い。このため、この種の充填機は充填制御装置を備え、
この充填制御装置は粉粒体の実充填重量を測定し、そし
て、その実充填重量と目標充填重量との間の偏差に基づ
きオーガの回転回数をフィードバック制御し、その充填
量を増減するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】具体的には、従来の充
填制御装置はオーガの動作パターン中、加速度、減速度
及び定速度を固定し、その定速モードの期間を増減する
ことで、オーガの回転回数を可変している。このため、
オーガの１動作パターンの期間に変動が発生することか
ら、この変動を考慮して充填機全体の各部の動作タイミ
ングを決定する必要がある。

【０００５】しかしながら、オーガにおける動作パター
ンの許容変動幅を大きく確保すると、１充填動作サイク
ルが長くなるため、充填機の生産性が低下し、好ましい
ものではない。一方、上記許容変動幅を小さくすると、
例えば製袋充填機にあっては粉粒体の充填が完了する前
にその横シーラが作動してしまい、その横シール部に粉
粒体が噛み込み、シール不良を発生させてしまう。

【０００６】本発明は上述の事情に基づいてなされたも
ので、その目的とするところは、粉粒体充填機の生産性
の低下させることなく、粉粒体の定量充填を安定して実
施可能な粉粒体充填機の充填制御装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明における粉粒体充填機の充填制御装置（請求
項１）は、粉粒体の充填重量を実測し、実充填重量を出
力する測定手段と、粉粒体の目標充填重量と実充填重量
との間の偏差に基づいてオーガの加速度、減速度及び定
速度の全部若しくは幾部かを変更し、オーガの１充填動
作時間当たりのオーガ回転回数を増減させて制御手段と
を備えている。

【０００８】上述の充填制御装置によれば、目標充填重
量と実充填重量との間に偏差が生じると、制御手段はそ
のオーガの偏差に基づきオーガの加速度、減速度及び定
速度の全部若しくは幾部かを変更する。したがって、オ
ーガの１充填動作時間当たりにおけるオーガ回転回数が
増減され、１充填動作時間を一定に維持した状態で、粉
粒体の実充填重量が目標充填重量に一致される。この結
果、このような充填重量のフィードバック制御が実行さ
れても、粉粒体充填機の他の部位の動作タイミングに何
等影響が及ぶことはない。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、粉粒体の製袋
充填機は垂直な製袋チューブ２を備え、製袋チューブ２
内には、長尺な円筒部６を有するファネル４が設けられ
ている。ファネル４内にはオーガ８が回転自在に収容さ
れ、オーガ８の上端はファネル４から突出し、サーボモ
ータ１２に連結されたプーリ軸１０に回転自在に取付け
られている。したがって、サーボモータ１２によりオー
ガ８は一方向に回転される。オーガ８の回転に伴い、フ
ァネル４内の粉粒体はファネル４の下端の環状の吐出口
１４に向けて送出され、そして、吐出口１４から吐出さ
れる。また、ファネル４はその上部にサブホッパ１５を
備え、このサブホッパ１５はファネル４内に粉粒体を供
給する。

【００１０】一方、製袋チューブ２の上部にはその外側
にフォーマ１６が取付けられ、このフォーマ１６にフィ
ルムロールＲから繰出された熱溶着性のフィルムＦが導
かれている。フォーマ１６を通過したフィルムＦはその
両側縁が所定の形態で重ね合わされた状態で、製袋チュ
ーブ２の外側を囲む円筒状に成形され、そして、製袋チ
ューブ２に沿って下方に引出されている。

【００１１】フォーマ１６の下側には製袋チューブ２を
両側から挟むようにして一対のフィーダユニット１８が
配置されており、これらフィーダユニット１８はサクシ
ョンベルト（図示しない）を備え、そのサクションベル
トに円筒状フィルムＦを吸着しながら、フィルムＦを所
定の動作パターンで繰出すことができる。さらに、製袋
チューブ２の近傍には縦シーラ２０が配置され、この縦
シーラ２０は円筒状フィルムＦが通過する際、フィルム
Ｆの両側縁をそのヒータブロック（図示しない）により
ヒートシール、つまり縦シールし、フィルムＦを完全な
円筒状に成形する。

【００１２】一方、製袋チューブ２の下方には横シーラ
２２が配置されており、この横シーラ２２は互いに接離
する方向に運動する一対のヒータブロック２４を備えて
いる。これらヒータブロック２４は製袋チューブ２の下
方に繰出されたフィルムＦを挟持することができ、この
際、フィルムＦを横シールする。また、一方のヒータブ
ロック２４には切断ナイフ（図示しない）が突没可能に
内蔵され、その他方のヒータブロック２４には切断ナイ
フを受入れる溝が形成されている。したがって、横シー
ルの完了後、切断ナイフが一方のヒータブロック２４か
ら突出することで、円筒状フィルムＦを個々のパックＰ
に切断することができる。

【００１３】ここで、横シーラ２２によるフィルムＦの
横シール及び切断は前述した粉粒体の吐出、つまり充填
及びフィルムＦの繰出しと交互に実施され、これによ
り、パックＰ内に所定量の粉粒体が収容されることにな
る。横シーラ２２から落下するパックＰはシュート２６
を介してベルトコンベア２８に受取られ、このベルトコ
ンベア２８はパックＰを測定装置３０に供給する。測定
装置３０はベルトコンベア２８からパックＰを受取り可
能な秤台３２を有し、この秤台３２上のパックＰの重
量、つまり、パックＰ内に充填された粉粒体の実充填重
量を測定し、その測定結果である実充填重量をコントロ
ーラ３４に供給する。なお、図示されているように秤台
３２はベルトコンベアからなり、ベルトコンベア２８か
らパックＰを順次受取り、そして、測定後、パックＰを
梱包機に向けて排出する。

【００１４】コントローラ３４はマイクロプロセッサ
や、ＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ、そして、入出力インタ
フェース等を備えたマイクロコンピュータから構成され
ていいる。具体的には、コントローラ３４はバッファ処
理部３６、充填重量演算処理部３８および充填動作演算
処理部４０等を備えており、バッファ処理部３６は前記
測定装置３０に電気的に接続され、測定装置３０から実
充填重量を受取ることができる。

【００１５】一方、コントローラ３４は外部の入力装置
４２に電気的に接続され、そして、モータ制御ドライバ
４４を介して前述したサーボモータ１２に電気的に接続
されている。入力装置４２はパックＰに収容すべき粉粒
体の目標充填重量ＷOや前述した製袋充填包装機の充填
包装速度Ｖを設定し、その目標充填重量ＷOを充填重量
演算処理部３８に供給するとともに充填包装速度Ｖを充
填動作演算処理部４０に供給する。なお、充填包装速度
Ｖは製袋充填包装機における単位時間当たりのパックＰ
の製造個数を示す。

【００１６】また、充電動作演算処理部４０は製袋充填
包装機からの充填要求信号を受取ることができる。な
お、充填要求信号は横シーラ２２の作動が完了した時点
で、製袋充填包装機から出力される。製袋充填包装機の
運転が開始されると、コントローラ３４は図２に示すメ
インルーチン、つまり、実充填重量のバッファ処理ルー
チンＳ１０、充填重量演算処理ルーチンＳ２０及び充填
動作処理ルーチンＳ３０を繰返して実行し、これらルー
チンＳ１０，Ｓ２０．Ｓ３０の詳細は図３〜図５にそれ
ぞれ示されている。

【００１７】図３に示されているようにバッファ処理ル
ーチンＳ１０では測定装置３０から実充填重量が入力さ
れたか否かが判別され（ステップＳ１１）、その判別結
果が真（Yes）の場合にはその実充填重量がメモリに記
憶されて（ステップＳ１１）、この処理ルーチンから次
の処理ルーチンＳ２０が実行される。これに対し、ステ
ップＳ１１の判別結果が偽（No）の場合にはステップＳ
１２を実施することなく、この処理ルーチンから次の処
理ルーチンＳ２０が実行される。

【００１８】すなわち、バッファ処理ルーチンＳ１０は
前述した製袋充填包装機にて製造され、そして、製造さ
れたパックＰが測定装置３０にて測定される度に、その
測定結果、つまり、パックＰの実充填重量をメモリに個
々に記憶する。図４に示されるように充填重量演算処理
ルーチンＳ２０では先ず、包装の運転開始時であるか、
または目標充填重量ＷOが変更された否かが判別され
（ステップＳ２１）、ここでの判別結果が真の場合には
設定又は変更された目標充填重量ＷOに基づいて基本オ
ーガ回転回数が演算され（ステップＳ２２）、次のステ
ップＳ２３が実行される。

【００１９】ここで、ファネル４の吐出口１４から吐出
される粉粒体の吐出量、つまり、その充填量はオーガ８
の回転回数により決定されることから、目標充填重量Ｗ
Oが決定されると、この目標充填重量ＷOに基づきオーガ
８に要求される基本オーガ回転回数を演算して求めるこ
とができる。一方、ステップＳ２１の判別結果が偽の場
合、つまり、包装機が既に運転中にあるか、または目標
充填重量ＷOに変更が無い場合、ステップＳ２２はバイ
パスされ、次のステップＳ２３が実行される。したがっ
て、基本オーガ回転回数は包装機の運転開始時又はその
目標充填重量ＷOが変更されたときにのみ演算される。

【００２０】ステップＳ２３で、前述のバッファ処理に
て記憶した実充填重量が所定のサンプル数に達したか否
かが判別され、ここでの判別結果が偽の場合にはこの処
理ルーチンを終了し、次の充填動作演算処理ルーチンＳ
３０に進む。ここでの処理ルーチンＳ２０が繰返して実
行され、この後、ステップＳ２３の判別結果が真にとな
ると、バッファ処理にて収集した実充填重量の平均値Ｗ
Aが演算され（ステップＳ２４）、そして、この平均値
ＷAが前述の目標充填重量ＷO、すなわち、その許容範囲
（ＷO＋αとＷO−αとの間、αは所定値）内にあるか否
かが判別される（ステップＳ２５）。

【００２１】ステップＳ２５での判別結果が偽の場合、
つまり、粉粒体の見掛け比重が変化し、実充填重量の平
均値ＷOが目標充填重量Ｗoに対する許容範囲から外れて
いる場合には、平均値ＷOと目標充填重量Ｗoとの間の偏
差に基づき充填重量の増減処理が設定されて（ステップ
Ｓ２６）、次の充填動作演算処理ルーチンＳ３０が実行
される。これに対し、ステップＳ２５の判別結果が真の
場合にはステップＳ２６をバイパスし、充填動作演算処
理ルーチンＳ３０が実行される。

【００２２】図５に示されるように充填動作演算処理ル
ーチンＳ３０では先ず、包装機の運転開始時であるか又
は充填包装速度Ｖが変更されたか否かが判別され（ステ
ップＳ３１）、ここでの判別結果が真の場合、次のステ
ップＳ３２にて、オーガ８の動作期間配分及び動作パタ
ーンが演算されて次のステップＳ３３が実行される。こ
れに対し、ステップＳ３１の判別結果が偽の場合にはス
テップＳ３２をバイパスしてステップＳ３３が実行され
る。したがって、ステップＳ３２は包装機の運転開始時
又は充填包装速度Ｖが変更されたときにのみ実行され
る。

【００２３】具体的には、ステップＳ３２では先ず、充
填包装速度Ｖに基づき１個当たりのパックＰの製造に要
する１充填包装サイクル時間が演算される。そして、図
６を参照すれば明かなように、１充填包装サイクル時間
から前述した横シーラ２２の動作に要する時間、つま
り、充填不可時間Ｔを差引いた時間がオーガ８による粉
粒体の充填可能時間となる。

【００２４】ここで、充填可能時間とはファネル４の吐
出口１４から粉粒体が実際に吐出されている時間、つま
り、オーガ８の動作停止後における粉粒体の最大粉ダレ
時間をも含んでいる。したがって、充填可能時間から最
大粉ダレ時間を差引いた残りの時間がオーガ動作時間と
して求められる。この後、オーガ動作時間は所定の比率
でもって、加速モードでの加速時間、定速モードでの定
速時間、そして、減速モードでの減速時間に区分され、
これにより、オーガ８の動作期間配分が決定される。

【００２５】このようにしてオーガ８の動作期間配分が
決定されると、次に、加速時間及び減速時間のそれぞれ
にて前述した基本オーガ回転回数の１／４ずつ、そし
て、定速時間にて基本オーガ回転回数の１／２が達成さ
れるべく、加速時間でのオーガ８の加速度、定速時間で
のオーガ８の定速回転速度、そして、減速時間でのオー
ガ８の減速度がそれぞれ演算され、これより、オーガ８
の動作パターンが決定される。

【００２６】この後、次のステップＳ３３では、前述の
充填重量演算処理ルーチンＳ２０の実行結果に基づき、
充填重量の増減を実行すべきか否かが判別され（ステッ
プＳ３３）、ここでの判別結果が真の場合には、オーガ
８の動作パターンが充填重量の偏差に基づいて補正され
（ステップＳ３４）、これに対し、その判別結果が偽の
場合、ステップＳ３４ばバイパスされる。

【００２７】具体的には、ステップＳ３４では充填重量
の偏差をオーガ８の回転回数に換算して基本オーガ回転
回数を補正し、この補正後の基本オーガ回転回数に基づ
き、前述のステップＳ３２での場合と同様に加速時間、
定速時間及び減速時間でのオーガ８の加速度、定速回転
速度及び減速度がそれぞれ改めて決定され、オーガ８の
動作パターンが補正される。このような補正が実行され
ると、図６中実線で示されているオーガ８の動作パター
ンはオーガの動作時間を一定に維持した状態で、破線で
示されるように上下に変化する。

【００２８】この後、次のステップＳ３５では、前述し
た充填要求信号の供給を受けた否かが判別され、ここで
の判別結果が真になって初めて、つまり、所定のタイミ
ングにてコントローラ３４からモータ制御ドライバ４４
にオーガ８の動作パターンに基づく指令が出力され、こ
れにより、モータ制御ドライバ４４は動作パターンに従
い、オーガ８の回転を制御する（ステップＳ３６）。こ
の結果、ファネル４の吐出口１４から粉粒体が円筒状フ
ィルムＦ内に充填される。

【００２９】上述したように実充填重量と目標充填重量
ＷOとの間の偏差に基づき、吐出口１４からの粉粒体の
充填量がフィードバック制御されるので、粉粒体の見掛
け比重が変化しても、ファネル４の吐出口１４から吐出
される粉粒体の実充填粒量はその目標充填重量に高精度
に維持される。そして、上述のフィードバック制御はオ
ーガ８の動作時間を変更することなく実行されるので、
包装機における充填包装速度Ｖは維持され、その生産性
の低下を招くこともない。

【００３０】また、本発明の充填制御装置が製袋充填包
装機に適用された場合には、粉粒体の充填可能時間（図
６参照）が長くなって、図７に示されるように横シール
時に粉粒体が噛み込むようなこともなく、その横シール
時には図８に示されるように粉粒体の充填を完了させる
ことができ、横シール不良を招くこともない。本発明は
上述の一実施形態に制約されるものではなく、種々の変
形が可能である。たとえば一実施形態では、オーガ動作
時間における加速時間、定速時間及び減速時間の配分を
一定にして、オーガ８の加速度、定速回転速度及び減速
度をそれぞれ変更するようにしているが、オーガ動作時
間を一定にした状態で、図９中(ａ)に示されるように定
速度のみ、（ｂ）に示されるように加速度のみ、（ｃ）
に示されるように減速度のみを変更するようにしてもよ
いし、さらには図９（ｄ）に示されるように加速度及び
減速度を変更させるようにしてよく、要は、オーガ８の
動作時間を一定に維持した状態で、オーガ８の動作パタ
ーンを変更して充填重量の増減が可能であればよい。

【００３１】また、本発明は製袋充填包装機に限らず、
他のタイプの充填機にも同様にして適用可能であること
は言うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明しように本発明の粉粒体充填機
の充填制御装置（請求項１）によれば、充填重量のフィ
ードバック制御にあたり、オーガスクリューの動作時間
を一定に維持した状態で、その加速度及び減速度の少な
くも一方、つまり、その動作パターンを変更するように
したので、粉粒体充填機の生産性を低下させることな
く、粉粒体の定量充填を高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】製袋充填包装機に適用した充填制御装置の概略
構成図である。

【図２】図１のコントローラにて実行されるメインルー
チンを示したフローチャートである。

【図３】図２中のバッファ処理ルーチンの詳細を示した
フローチャートである。

【図４】図２中の充填重量演算処理ルーチンの詳細を示
したフローチャートである。

【図５】図２中の充填動作演算処理ルーチンの詳細を示
したフローチャートである。

【図６】オーガの動作期間配分及び動作パターンを示し
たグラフである。

【図７】横シール時の粉粒体の噛み込みを示した図であ
る。

【図８】正常な横シールを示した図である。

【図９】オーガ動作パターンの他の変更例を示したグラ
フである。

【符号の説明】

４ ファネル ８ オーガ １２ サーボモータ １４ 吐出口 ３０ 測定装置 ３４ コントローラ ４２ 入力装置 ４４ モータ制御ドライバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファネル内に配置されたオーガスクリュ
   ーの回転回数に基づき、前記ファネルの吐出口から粉粒
   体を定量充填する粉粒体充填機において、 粉粒体の充填重量を実測し、実充填重量を出力する測定
   手段と、 粉粒体の目標充填重量と前記実充填重量との間の偏差に
   基づいて前記オーガスクリューの加速度、減速度及び定
   速度の全部若しくは幾部かを変更し、前記オーガスクリ
   ューの１充填動作時間当たりにおける前記オーガスクリ
   ューの回転回数を増減させる制御手段とを備えたことを
   特徴とする粉粒体充填機の充填制御装置。