JP2003137201A - 包装体への流動物の充填方法および充填装置 - Google Patents
包装体への流動物の充填方法および充填装置Info
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Abstract
流動体を包装体へ充填する場合に、低速充填時間を常に
適切に管理し、高い計量精度を保ちつつ時間の無駄を少
なくすることができる方法を提供する。 【解決手段】 包装袋へ粉粒体を高速で充填しつつ充填
重量をロードセル66で計測し、充填重量が速度切替え
設定値W1に達した時に充填速度を低速に切り替え、引
き続き低速で充填を行いつつ充填重量を計測し、充填重
量が目標設定値W 2に達した時に充填動作を停止する。
タイマー78により、充填重量が速度切替え設定値に達
した時点から目標設定値に達する時点までの低速充填時
間T2を計測し、演算回路80で低速充填時間の計測値
と予め設定された標準値とを比較し、その偏差が所定範
囲内に入るように速度切替え設定値を調整する。
Description
物を包装袋等の包装体に充填する充填方法および充填装
置に関する。
装袋に充填する場合、包装袋へ粉粒体を充填しつつ、包
装袋内の粉粒体の充填重量を計測する。そして、作業効
率を向上させるとともに計量精度を高めるために、目標
重量の90%〜95%程度の充填重量に達するまでは、
包装袋へ粉粒体を高速で充填し、当該重量に達した時に
粉粒体の充填速度を高速から低速へ切り替えて、残りの
10%〜5%程度の重量分の粉粒体を低速で充填する2
段階充填方式が一般的に行われている。
て粉粒体を包装袋へ充填する送給装置を制御するための
制御系において、粉粒体の高速充填から低速充填へ切り
替える充填重量値、および、粉粒体の低速充填を停止さ
せて充填操作を終了させる充填重量値がそれぞれ設定さ
れる。このとき、充填速度の切替えを行う設定値と充填
操作を終了させる設定値との差が小さいと、低速充填時
間が短くなって、各包装袋間での計量値のばらつきが大
きくなる。一方、両設定値間の差が大きいと、低速充填
時間が長くなって、計量精度は良好であっても作業効率
が悪くなり時間の無駄を生じる。したがって、高い計量
精度を維持しながら時間の無駄を出来るだけ少なくする
ためには、低速充填時間を適切に保つ必要がある。そし
て、そのためには、充填速度の切替えを行う充填重量の
設定値を適切に設定しなければならない。
填開始からの経過時間)と包装袋内の粉粒体の充填重量
との関係を示す図である。図6において実線Aで示すよ
うに、粉粒体の高速充填により、充填開始から時間Ta
が経過した時に充填重量が第1の設定値(速度切替え設
定値)W1に達し、制御系からの指令によって充填速度
が高速から低速へ切り替えられる。なお、制御系から速
度切替え信号が出力されても、惰性により瞬時には低速
充填に切り替わらず、図に示したように多少の応答遅れ
を生じるのが普通である。そして、低速充填により、充
填開始から時間Tbが経過した時に充填重量が第2の設
定値(目標設定値)W2に達し、制御系からの指令によ
って充填動作が停止させられ、1つの包装袋への粉粒体
の充填操作が終了する。この場合の低速充填時間T
2は、時間Tbと時間Taとの差(T 2=Tb−Ta)
である。
有量、嵩密度、締まり具合など)が変化する充填物で
は、充填速度が変化し易く、このため、図6において破
線Bで示すように、低速充填時間T2’が標準の低速充
填時間T2よりも長くなることがある。また、場合によ
っては、図6において一点鎖線Cで示すように、低速充
填時間T2”が標準の低速充填時間T2よりも短くなる
こともあり、実際の充填状況は、実線Aを中心として破
線Bと一点鎖線Cとの間で変動するのが普通である。
計量精度を保ちながら時間の無駄を少なくするために
は、低速充填時間T2を適切に保持する必要があるが、
そのためには、高速充填から低速充填へ切り替える時の
速度切替え設定値W1を状況に応じて設定し直さなけれ
ばならない。ところが、従来、この操作は、作業者に任
されており、このため、充填状態が常に最適に調整され
ているとは言えず、低速充填時間T2が長すぎて時間の
無駄があったり、低速充填時間T2が短すぎて計量精度
が犠牲にされていたりして、問題であった。
されたものであり、2段階充填方式において低速充填時
間を常に適切に管理して、高い計量精度を保ちながら時
間の無駄を少なくすることができる包装体への流動物の
充填方法を提供すること、ならびに、その方法を好適に
実施することができる包装体への流動物の充填装置を提
供することを目的とする。
包装体へ流動物を高速で充填しつつ、包装体内の流動物
の充填重量を計測し、充填重量が速度切替え設定値に達
した時に包装体への流動物の充填速度を低速に切り替え
て、引き続き包装体へ流動物を低速で充填しつつ、包装
体内の流動物の充填重量を計測し、充填重量が目標設定
値に達した時に包装体への流動物の充填動作を停止す
る、包装体への流動物の充填方法において、充填重量が
前記速度切替え設定値に達した時点から充填重量が前記
目標設定値に達する時点までの低速充填時間を計測し、
その計測値と予め設定された標準値とを比較して、その
偏差が所定範囲内に入るように前記速度切替え設定値を
調整することを特徴とする。
填方法において、包装体が包装袋であり、流動物が粉粒
体であることを特徴とする。
流動物を包装体へ充填する送給手段と、この送給手段を
高速で駆動させる高速駆動手段と、前記送給手段を低速
で駆動させる低速駆動手段と、包装体内の流動物の充填
重量を計測する計量手段と、この計量手段による計測値
に基づいて、充填重量が速度切替え設定値に達するまで
前記高速駆動手段を作動させ、充填重量が速度切替え設
定値に達した時に前記高速駆動手段を停止させて前記低
速駆動手段を作動させ、充填重量が目標設定値に達した
時に前記低速駆動手段を停止させるように制御する制御
手段と、を備えた、包装体への流動物の充填装置におい
て、充填重量が前記速度切替え設定値に達した時点から
充填重量が前記目標設定値に達する時点までの低速充填
時間を計測する計時手段と、この計時手段による計測値
と予め設定された標準値とを比較して、その偏差が所定
範囲内に入るように前記速度切替え設定値を調整する設
定値調整手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
填装置において、包装体が包装袋であり、流動物が粉粒
体であることを特徴とする。
充填重量が速度切替え設定値に達した時点から充填重量
が目標設定値に達する時点までの低速充填時間が計測さ
れ、その計測値と予め設定された標準値とが比較され、
その偏差が所定範囲内に入るように速度切替え設定値が
調整される。すなわち、計測値が標準値に比べて短すぎ
るときは、速度切替え設定値が小さくされ、逆に計測値
が標準値に比べて長すぎるときは、速度切替え設定値が
大きくされる。そして、その調整後に、次の包装体への
流動物の充填操作が行われるので、低速充填時間が常に
適切に保持される。この結果、高い計量精度を保ちなが
ら時間の無駄を少なくすることが可能になる。
袋への粉粒体の充填操作において、低速充填時間が常に
適切に保持される。
は、まず、高速駆動手段によって送給手段が高速で駆動
させられ、包装体へ流動物が高速で充填されつつ、計量
手段によって包装体内の流動物の充填重量が計測され
る。計量手段によって計測された充填重量が速度切替え
設定値に達すると、制御手段により高速駆動手段が停止
させられて低速駆動手段が作動させられ、低速駆動手段
によって送給手段が低速で駆動させられ、包装体へ流動
物が低速で充填されつつ、計量手段によって包装体内の
流動物の充填重量が計測される。そして、計量手段によ
って計測された充填重量が目標設定値に達すると、制御
手段により低速駆動手段が停止させられて包装体への流
動物の充填操作が終了する。この充填操作の間に、計時
手段により、充填重量が速度切替え設定値に達した時点
から充填重量が目標設定値に達する時点までの低速充填
時間が計測される。そして、設定値調整手段により、計
測値と予め設定された標準値とが比較され、その偏差が
所定範囲内に入るように速度切替え設定値が調整され
る。すなわち、計測値が標準値に比べて短すぎるとき
は、速度切替え設定値が小さくされ、逆に計測値が標準
値に比べて長すぎるときは、速度切替え設定値が大きく
される。この調整後に、次の包装体への流動物の充填操
作が行われる。したがって、低速充填時間が常に適切に
保持され、この結果、高い計量精度を保ちながら時間の
無駄を少なくすることが可能になる。
袋への粉粒体の充填操作において、低速充填時間が常に
適切に保持される。
について図1ないし図5を参照しながら説明する。
への流動物の充填方法、例えば弁付きの包装袋への粉粒
体の充填方法を実施するために使用される充填装置の構
成の1例を示し、図1は、充填装置の駆動制御系の構成
を示すブロック図であり、図2は、充填装置の概略構成
を示す模式図である。最初に、図2に基づいて充填装置
の構成について説明する。
体送給部12および粉粒体充填部14から構成されてい
る。粉粒体供給部10は、ホッパー16、粉粒体供給用
スクリューコンベア18およびこのスクリューコンベア
18を回転駆動させる粉粒体供給用駆動モータ20から
構成されている。そして、ホッパー16から投入された
粉粒体が、スクリューコンベア18の後端部に落下し、
スクリューコンベア18によって水平方向における前方
へ移送され、スクリューコンベア18の前端部分で粉粒
体送給部12に供給されるようになっている。
ューコンベア22を備えている。スクリューコンベア2
2の回転軸24の後端側は、軸受ユニット26によって
回転自在に支持されており、回転軸24の後端部にプー
リ28が固着されている。プーリ28は、ベルト30、
プーリ32およびクラッチ34を介し、さらにプーリ3
6、ベルト38プーリ40を介して、粉粒体送給用主駆
動モータ42(以下、「高速駆動モータ42」という)
の回転軸に機構的に連結されているとともに、プーリ4
4、ベルト46およびプーリ48を介して、粉粒体送給
用の減速機付き駆動モータ50(以下、「低速駆動モー
タ50」という)の回転軸に機構的に連結されている。
また、図示していないが、粉粒体送給用スクリューコン
ベア22の回転軸24の軸心部には、その軸線方向に圧
縮空気の供給路が形成されており、圧縮空気の供給路
は、スクリューコンベア22の前端部に形設された噴出
ノズルに連通するとともに、圧縮空気源に流路接続され
ている。
からその後端部分に供給されてくる粉粒体が、スクリュ
ーコンベア22によって水平方向における前方へ移送さ
れ、送給口金52の方へ圧送されるとともに、圧縮空気
源からスクリューコンベア22の軸心部の供給路を通っ
て供給されスクリューコンベア22の前端部の噴出ノズ
ルから噴出する圧縮空気により、送給口金52の前方へ
送り出されるようになっている。なお、スクリューコン
ベア22によって圧送される粉粒体をスクリューコンベ
ア22の前端部から送給口金52の前方へ送り出すの
に、圧縮空気を用いない構成を採用してもよい。例え
ば、スクリューコンベア22の回転軸の軸心部に貫通中
空部を形成し、その貫通中空部に回転軸を挿通させ、そ
の回転軸の先端部をスクリューコンベア22の前端面か
ら突出させて送給口金52の前方まで延設し、その回転
軸の延設部にスクリュー羽根を固着して、回転軸を高速
で回転させることにより、送給口金52の前方へ粉粒体
を送り出すような構成としてもよい。
先端部が挿入される粉粒体充填管54が配設され、粉粒
体充填管54は、可撓管継手56を介して送給口金52
に連接されている。粉粒体充填管54の先端部が弁口に
挿入された包装袋1は、袋受け台58上に支持されてい
る。袋受け台58は、本体フレーム60に板ばね62を
介して取り付けられた計量フレーム64に連結されてお
り、本体フレーム60に設けられたロードセル66によ
り、袋受け台58上に支持された包装袋1内への粉粒体
の充填重量が時々刻々自動的に計測される構成を有して
いる。
/D変換器68を経て第1の比較器70および第2の比
較器72にそれぞれ接続されており、ロードセル66か
らの計量信号が各比較器70、72にそれぞれ入力され
るようになっている。また、第1の比較器70および第
2の比較器72には、設定器74が接続されており、設
定器74からは、高速充填から低速充填へ切り替える時
の充填重量の設定値(速度切替え設定値)W1の信号お
よび低速充填を停止して充填操作を終了する時の充填重
量の設定値(目標設定値)W2の信号がそれぞれ出力さ
れ、速度切替え設定値W1の信号が第1の比較器70に
入力され、目標設定値W2の信号が第2の比較器72に
入力される。そして、第1の比較器70では、ロードセ
ル66によって計測される充填重量と速度切替え設定値
W1とが比較され、その比較結果に応じた信号が出力さ
れる。また、第2の比較器72では、ロードセル66に
よって計測される充填重量と目標設定値W2とが比較さ
れ、その比較結果に応じた信号が出力される。
からそれぞれ出力される信号は、コントローラ76およ
びタイマー78にそれぞれ入力されるようになってい
る。コントローラ76は、高速駆動モータ42および低
速駆動モータ50へそれぞれ制御信号を送って粉粒体送
給用スクリューコンベア22の回転動作を制御する。ま
た、タイマー78は、ロードセル66によって計測され
た充填重量が速度切替え設定値W1に達したことを示す
信号が第1の比較器70から出力された時点から、ロー
ドセル66によって計測された充填重量が目標設定値W
2に達したことを示す信号が第2の比較器72から出力
される時点までの時間(低速充填時間)が計測される。
タイマー78から出力される信号は、演算回路80に入
力され、演算回路80では、後述するような演算処理が
行われる。そして、演算回路80から設定器74へ、速
度切替え設定値W1を設定し直すための調整信号が送ら
れるようになっている。
して行われる粉粒体の充填操作の例について説明する。
て包装袋1の弁口に粉粒体充填管54が挿入されると、
粉粒体供給用駆動モータ20によって粉粒体供給用スク
リューコンベア18が駆動させられるとともに、まず、
コントローラ76からの制御信号により高速駆動モータ
42が駆動させられる。この時、クラッチ34は、スク
リューコンベア22の回転軸24と高速駆動モータ42
の回転軸とを機構的に連結しており、高速駆動モータ4
2によって粉粒体送給用スクリューコンベア22が高速
で駆動させられる。これにより、ホッパー16に投入さ
れている粉粒体が、粉粒体供給用スクリューコンベア1
8の後端部に落下し、スクリューコンベア18によって
水平方向へ移送され、粉粒体送給用スクリューコンベア
22の後端付近に供給される。スクリューコンベア22
の後端付近に供給された粉粒体は、スクリューコンベア
22により送給口金52の方に向かって水平方向へ圧送
され、スクリューコンベア22の前端部の噴出ノズルか
ら噴出する圧縮空気によって送給口金52の前方へ送り
出される。そして、粉粒体は、送給口金52から粉粒体
充填管54を通って包装袋1内へ高速で充填される。
内の粉粒体の充填重量が連続的に計測されている。ロー
ドセル66によって計測された充填重量が、例えば目標
とする充填重量の90%〜95%に予め設定されている
速度切替え設定値W1に達すると、第1の比較器70に
よりそれが検出されて、その信号がコントローラ76お
よびタイマー78にそれぞれ入力される。そして、コン
トローラ76から高速駆動モータ42および低速駆動モ
ータ50へ制御信号が送られ、高速駆動モータ42が停
止させられるとともに低速駆動モータ50が駆動させら
れる。これと同時に、クラッチ34がスクリューコンベ
ア22の回転軸24と低速駆動モータ50の回転軸とを
機構的に連結するように切り替わり、低速駆動モータ5
0によって粉粒体送給用スクリューコンベア22が低速
で駆動させられ、粉粒体が包装袋1内へ低速で充填され
る。また、第1の比較器70からの信号によってタイマ
ー78が始動する。
って包装袋1内の粉粒体の充填重量が連続的に計測され
ており、ロードセル66によって計測された充填重量が
目標設定値W2に達すると、第2の比較器72によりそ
れが検出されて、その信号がコントローラ76およびタ
イマー78にそれぞれ入力される。そして、コントロー
ラ76から低速駆動モータ50へ制御信号が送られ、低
速駆動モータ50が停止させられて1つの包装袋1への
粉粒体の充填操作が終了する。また、第2の比較器72
からの信号によりタイマー78が停止して、タイマー7
8が作動していた時間、すなわち、包装袋1内の粉粒体
の充填重量が速度切替え設定値W1に達した時点から充
填重量が目標設定値W2に達した時点までの低速充填時
間T2が計測される。そして、タイマー78から低速充
填時間T2を示す信号が演算回路80へ送られる。
計測された低速充填時間T2と予め設定された標準値T
sとが比較され、その偏差が所定範囲内に入るように、
速度切替え設定値W1の修正値が算出される。例えば、
計測された低速充填時間T2が標準値Tsに比べて長い
(T2>Ts)ときは、速度切替え設定値W1をdWだ
け大きくしてW1+dWとし、逆に計測された低速充填
時間T2が標準値Tsに比べて短い(T2<Ts)とき
は、速度切替え設定値W1をdWだけ小さくしてW1−
dWとし、計測された低速充填時間T2が標準値Tsと
等しい(T2=Ts)ときは、速度切替え設定値W1を
修正しない。標準値TsおよびdWは、予めメモリに記
憶させておく。
は、演算回路80から設定器74へフィードバックさ
れ、設定器74における速度切替え設定値W1が変更さ
れる。そして、変更された速度切替え設定値W1を使用
して、次の包装袋1への粉粒体の充填操作が行われる。
正する方法では、低速充填時間T2が標準値Tsと等し
くなる(T2=Ts)ことはほとんど起こらないため、
ほぼ毎回、速度切替え設定値W1が変更されることにな
る。このような無駄を省くためには、速度切替え設定値
W1の変更を行わない標準値Tsに対し時間幅dtを設
定しておけばよい。そして、計測された低速充填時間T
2が標準値Ts+dtに比べて長い(T2>Ts+d
t)ときは、速度切替え設定値W1をdWだけ大きくし
てW1+dWとし、計測された低速充填時間T2が標準
値Ts+dtと等しいかそれより短く、標準値Ts−d
tと等しいかそれより長い(Ts+dt≧T2≧Ts−
dt)ときは、速度切替え設定値W1を変更せず、計測
された低速充填時間T2が標準値Ts−dtより短い
(T2<Ts−dt)ときは、速度切替え設定値W1を
dWだけ小さくしてW1−dWとする。
充填時間T2と標準値Tsとの偏差が大きいと、低速充
填時間T2が標準値に直ぐには近付かないことがある。
そこで、標準値への収束を速めるためには、偏差に応じ
て速度切替え設定値W1の変更量も大きくすることが望
ましい。このような方法の1例について説明すると、 計測された低速充填時間T2が標準値Ts+3dtに
比べて長い(T2>Ts+3dt)ときは、速度切替え
設定値W1を3dWだけ大きくしてW1+3dWとす
る。計測された低速充填時間T2が標準値Ts+3d
tと等しいかそれより短く、標準値Ts+2dtより長
い(Ts+3dt≧T2>Ts+2dt)ときは、速度
切替え設定値W1を2dWだけ大きくしてW1+2dW
とする。計測された低速充填時間T2が標準値Ts+
2dtと等しいかそれより短く、標準値Ts+dtより
長い(Ts+2dt≧T2>Ts+dt)ときは、速度
切替え設定値W1をdWだけ大きくしてW1+dWとす
る。計測された低速充填時間T2が標準値Ts+dt
と等しいかそれより短く、標準値Ts−dtと等しいか
それより長い(Ts+dt≧T2≧Ts−dt)とき
は、速度切替え設定値W1を変更しない。計測された
低速充填時間T2が標準値Ts−dtより短く、標準値
Ts−2dtと等しいかそれより長い(Ts−dt>T
2≧Ts−2dt)ときは、速度切替え設定値W1をd
Wだけ小さくしてW1−dWとする。計測された低速
充填時間T2が標準値Ts−2dtより短く、標準値T
s−3dtと等しいかそれより長い(Ts−2dt>T
2≧Ts−3dt)ときは、速度切替え設定値W1を2
dWだけ小さくしてW1−2dWとする。計測された
低速充填時間T2が標準値Ts−3dtより短い(T2
<Ts−3dt)ときは、速度切替え設定値W1を3d
Wだけ小さくしてW1−3dWとする。以上の関係をま
とめたものを図3に示す。また、この処理のフローチャ
ートを図4および図5に示す。
体の充填操作を行うごとに速度切替え設定値W1の調整
を行うようにしているが、例えば、包装袋への粉粒体の
充填操作を複数回行うごとに低速充填時間T2の平均値
を求め、その平均値を用いて複数回の充填操作を行うご
とに速度切替え設定値W1の調整を行うようにしてもよ
い。また、複数回の充填操作における低速充填時間T2
の移動平均値を求め、複数回の充填操作における充填状
況を取り入れながら、充填操作ごとに毎回、速度切替え
設定値W1の調整を行うようにしてもよい。どのような
頻度で速度切替え設定値W1の調整を行うかは、製品の
状態や充填状況などに応じて適宜決定すればよい。
と、包装体への流動物の充填状況が変動する場合でも、
作業者の熟練度や繁忙度などに拘わらず、低速充填時間
を常に適切に保持することができるので、高い計量精度
を保ちながら時間の無駄を少なくすることができる。
袋への粉粒体の充填操作において、高い計量精度を保ち
ながら時間の無駄を少なくすることができる。
と、請求項1に係る発明を好適に実施することができ
て、包装体への流動物の充填状況が変動する場合でも、
作業者の熟練度や繁忙度などに拘わらず、低速充填時間
を常に適切に保持することができるので、高い計量精度
を保ちながら時間の無駄を少なくすることができる。
袋への粉粒体の充填操作において、高い計量精度を保ち
ながら時間の無駄を少なくすることができる。
実施するために使用される充填装置の構成の1例を示
し、充填装置の駆動制御系の構成を示すブロック図であ
る。
る。
おいて、計測された低速充填時間と標準値との偏差に応
じて速度切替え設定値の変更量を決める方法の1例につ
いて説明するための図である。
1例を示すフローチャートである。
填方法の1例を示すフローチャートである。
体の充填重量との関係を示す図である。
モータ) 52 送給口金 54 粉粒体充填管 58 袋受け台 64 計量フレーム 66 ロードセル 68 A/D変換器 70、72 比較器 74 設定器 76 コントローラ 78 タイマー 80 演算回路
Claims (4)
- 【請求項1】 包装体へ流動物を高速で充填しつつ、包
装体内の流動物の充填重量を計測し、充填重量が速度切
替え設定値に達した時に包装体への流動物の充填速度を
低速に切り替えて、引き続き包装体へ流動物を低速で充
填しつつ、包装体内の流動物の充填重量を計測し、充填
重量が目標設定値に達した時に包装体への流動物の充填
動作を停止する、包装体への流動物の充填方法におい
て、 充填重量が前記速度切替え設定値に達した時点から充填
重量が前記目標設定値に達する時点までの低速充填時間
を計測し、その計測値と予め設定された標準値とを比較
して、その偏差が所定範囲内に入るように前記速度切替
え設定値を調整することを特徴とする、包装体への流動
物の充填方法。 - 【請求項2】 包装体が包装袋であり、流動物が粉粒体
である請求項1記載の、包装体への流動物の充填方法。 - 【請求項3】 流動物を送給して流動物を包装体へ充填
する送給手段と、 この送給手段を高速で駆動させる高速駆動手段と、 前記送給手段を低速で駆動させる低速駆動手段と、 包装体内の流動物の充填重量を計測する計量手段と、 この計量手段による計測値に基づいて、充填重量が速度
切替え設定値に達するまで前記高速駆動手段を作動さ
せ、充填重量が速度切替え設定値に達した時に前記高速
駆動手段を停止させて前記低速駆動手段を作動させ、充
填重量が目標設定値に達した時に前記低速駆動手段を停
止させるように制御する制御手段と、 を備えた、包装体への流動物の充填装置において、 充填重量が前記速度切替え設定値に達した時点から充填
重量が前記目標設定値に達する時点までの低速充填時間
を計測する計時手段と、 この計時手段による計測値と予め設定された標準値とを
比較して、その偏差が所定範囲内に入るように前記速度
切替え設定値を調整する設定値調整手段と、をさらに備
えたことを特徴とする、包装体への流動物の充填装置。 - 【請求項4】 包装体が包装袋であり、流動物が粉粒体
である請求項1記載の、包装体への流動物の充填装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001333812A JP3624177B2 (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 包装体への流動物の充填方法および充填装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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