JP2008062940A - 粉体の充填方法、及び粉体の充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体の充填方法、及び粉体の充填装置において、確実に袋が保持されていることを確認するとともに、袋の上部を完全に開口させることができ、確実に粉体を所定量充填することができるようにする。
【解決手段】袋の保持が確実に行われているかどうかを吸着盤の圧力を計測することにより確認できるため、その後の粉体の充填を確実に行うことができる。また、この場合、袋が適正に開口されたかどうかを特定の位置でサブシリンダに当接させて確認できるため、より確実に吸着盤の圧力計測を行うことができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、粉体の充填方法、及び粉体の充填装置に関する。

従来から粉体を袋に自動的に充填するために、粉体の充填装置が知られている。この粉体の充填装置は上部にホッパーを備えた粉体供給部と、粉体供給部の下部に配置され粉体を袋に充填する誘導筒を設けている。誘導筒の内部にはスクリューがモータにより回転自在に支持されており、このモータの駆動により粉体供給部に供給された粉体がスクリューの回転に沿って誘導筒の下部まで圧送され、袋内に挿入した誘導筒から粉体を所定量充填するようにしている。

ところが、粉体は粒子径が小さく非常に軽い粉末のため嵩密度が低く、したがって、粉体充填時に空気が多量に混入されてしまい充填量が減少してしまう。また、粉体充填後、袋を段積み保管する際、袋内に空気が多量同伴しているため、袋の段積みが難しく、単位面積当たりの積載量が低下するため、保管効率の低下や輸送コスト増大を招く。さらに、下段の袋の破裂等が生じてしまう。

そのため、粉体の充填装置の誘導筒の内周壁全体で減圧脱気を行い、粉体供給部から供給された粉体を誘導筒の上部から下部に向けて減圧脱気しながら、嵩密度を徐々に上げて回転するスクリューにより誘導筒から袋内に粉体を圧送させるような提案がされている。ここで、粉体充填時に粉体が袋以外に飛散することを防止し、粉体を確実に所定量充填するために、充填開始時には誘導筒を下降して袋開口部フランジに密着させるようにしている。また、ノズルから気体を噴射させる動作と排気する動作とを繰返す振落し工程を有し口綴じ時の粉体飛散を防いでいる。（特許文献１参照）
特開２００１−１５４４０２

しかしながら、前述した従来技術においては、粉体を充填する袋が、粉体を充填する所定位置で正常に開口していることを前提にしているが、袋が確実に開口していない状態で袋を粉体の充填を行う所定位置まで移動してしまうと、袋の先端部が閉じた状態や、袋が下側で湾曲している状態で充填を開始してしまう問題がある。

すなわち、袋が確実に開口していない状態で、粉体の充填を行う所定位置まで移動させてしまうと、袋の上部と粉体の供給部との間に干渉が生じて袋が破袋してしまう。また、袋に粉体を充填するにあたっては、袋の下側が閉じた状態、湾曲している状態で充填を開始してしまうと、湾曲部に粉体が充填されないため、粉体を所定量充填することができず、粉体が周囲に飛散してしまうという問題がある。

そこで本発明は確実に袋が保持されていることを確認するとともに、袋の上部を完全に開口させることができ、確実に粉体を所定量充填することができる粉体の充填方法、及び粉体の充填装置を提供する。

上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、先端部に吸着部を備えた少なくとも一対の対向するシリンダの各吸着部により袋を吸引保持し、シリンダを縮退駆動させて前記袋の上部開口部を開口し、袋上方の誘導筒を挿入して袋内に粉体を計量しながら充填する粉体の充填方法において、前記シリンダの縮退動作の際にシリンダの駆動を一時停止し、前記袋の保持確認を行うことを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記袋の保持確認は、前記シリンダの各々に併設されたサブシリンダに対して、前記シリンダの縮退駆動により上部が開口する袋の外面が当接して、各シリンダの縮退動作の停止を確認することにより行われることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記袋上部の開口初期に、前記袋に対してエアーを吹出すことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、前記袋上部を開口させた後に、粉体を充填する前に予め少量の粉体を供給することを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、粉体を供給する供給装置と、前記供給装置の下方に配置され袋を保持すると共に、袋の上部開口部を開口して供給装置からの粉体を袋内に導かせる袋保持装置を備えた粉体の充填装置であって、前記袋保持装置が先端部に吸着部を備え、各吸着部により袋を吸引保持する少なくとも一対の対向するシリンダと、各シリンダに併設され、前記シリンダの縮退駆動により上部が開口する袋の外面の当接を検知して各シリンダを一時停止させるサブシリンダとを備えたことを特徴とする。

このような構成にすることで、シリンダを縮退動作させる際に、このシリンダの吸着部によって完全に袋の外面が吸着された状態で、袋の上部が開口することをサブシリンダによって検知して袋の保持確認を確実に行うことができる。

請求項１に記載した発明によれば、シリンダの駆動を一時停止させて、袋を完全に保持したことを検知した後に充填開始するため、誘導筒挿入時における破袋を防ぎ、袋を確実に吸着した状態で充填を開始することができる。

請求項２に記載した発明によれば、シリンダの駆動を一時停止させて、袋を完全に保持したことをサブシリンダを利用して検知した後に充填開始するため、誘導筒挿入時における破袋を防ぎ、袋を確実に吸着した状態で充填を開始することができる。

請求項３に記載した発明によれば、袋が適正な形状になっていない場合であっても、袋の上部を、開口初期にエアーの供給によって粉体を供給するための最適な形状に保持させることができるため、誘導筒挿入時における破袋を防ぎ、粉体を確実に充填することができる。

請求項４に記載した発明によれば、袋の下部の形状が湾曲した状態においても、予め少量の粉体を充填することで袋を適正な形状に保持させることができるため、誘導筒挿入時における破袋を防ぎ、粉体を確実に充填することができる。

請求項５に記載した発明によれば、シリンダを縮退動作させる際に、このシリンダの吸着部によって、完全に袋の上部開口部の外面が吸着された状態で、袋の上部開口部が開口することをサブシリンダによって検知させ袋の保持確認を確実に行うことができるため、粉体を確実に充填することができる。

次に、本発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態の粉体の充填装置の全体説明図である。この粉体の充填装置は、供給装置１と袋保持装置３０を備えている。この供給装置１はメインホッパー２と、このメインホッパー２の下部に下方向に延出する筒状の誘導筒３とを備えている。メインホッパー２の上部には、サブホッパー４が設けられ、サブホッパー４内へも粉体を充填しておくことで粉体の充填圧の微調整を行えるものである。

誘導筒３の内部には、螺旋状に形成されたスクリュー５が設けられ、このスクリュー５はメインホッパー２内に充填された粉体を下方へ圧送させるものである。スクリュー５の上部には、スクリュー５を回転自在に駆動させるモータ（Ｍ）６が設けられている。また、誘導筒３に隣接して、後述する袋７の上部をエアーの噴出によって開口するためのエアー噴出パイプ８が隣接配置されている。尚、本実施形態における粉体として、アクリル系樹脂の微粉体を用い充填を行う。

７は袋を示し、紙製のもので外周部分を筒状に形成し、その筒状物の下部を縫製等により閉塞したものである。尚、本実施形態において、この袋７は充填容量が２０ｋｇのものを用いる。袋７の上部開口部７ａの両側には、センサーＳ１を備えたロードセル９が取り付けられ、袋７内に充填された粉体の重量を連続的に計測して図示しないコントローラに信号を送るものである。つまり、これにより単位時間における充填量である充填速度が計測できることとなる。そして、この袋７は図示しない積載部に貯留された状態で後述するクリップによって挟まれ、前述した誘導筒３の下側に配置されるもので、誘導筒３の下方に搬送された際には畳まれた状態で上部開口部７ａが綴じられたこの袋７は、後述する一対のメインシリンダ１０によって吸着され上部を開放し、メインシリンダ１０の脇に設けられたサブシリンダ１１によって開放状態を確認して粉体を充填するようになっている。

ここで、図２に示すのは、前述した誘導筒３のＡ部拡大断面図である。誘導筒３は円筒状の筒本体２０の内部に、前述したスクリュー５（スクリューは模式的に記載する）が回転自在に支持されたもので、この誘導筒３の先端部３ａには、ホルダ２１が差し込み固定されている。そして、このホルダ２１と筒本体２０の先端部２０ａとの間が吸気部２２として開口形成されている。この吸気部２２には、網あるいはフィルター等から成るメッシュ材が設けられていて、前述した筒本体２０内の粉体が外部に流出しないようになっている。ホルダ２１は、下部が先細り形状で筒本体２０と同様の内径に形成され、上部は筒本体２０とややラップするようにして筒本体２０を囲むように配置されている。

この筒本体２０とホルダ２１の上部との間には周囲に複数の吸引用のホース２３が配索され、このホース２３が図示しない負圧源に接続されている。したがって、図２に示すように、ホルダ２１と筒本体２０との間に形成された吸気部２２により脱気を行って粉体を嵩密度が高い状態にすることができる。ここで図１に示すように、誘導筒３の先端部３ａの吸気部２２は、誘導筒外径をφ、誘導筒長さをＬとする時、φ／Ｌが０．５〜６．０の範囲（例えば、φ＝１２０ｍｍ、Ｌ＝３０ｍｍ，６０ｍｍ，１００ｍｍの時、φ／Ｌ＝１．２，２．０，１．２となる）の範囲に設定されている。

次に図３に基づいて袋保持装置３０の構成を説明する。図３に示すように、袋７の両側縁部分７ｂにはクリップ３１が各々配置され、図示しない袋の積載部から袋７をクランプして前述した供給装置１の下方で保持するようになっている。袋７の上部開口部７ａの外面７ｃに対応する部位には各々先端部１０ａに吸着盤３８を備えた一対のメインシリンダ１０が対向配置されている。吸着盤３８は、袋７の上部開口部７ａを開口するためのものであって、メインシリンダ１０のシリンダロッド３２の先端に取り付けた金具３３にゴム製の吸着盤３８が取り付けられたもので、金具３３には吸引ポート３４が接続され、この吸引ポート３４に図示しない負圧源に供給されたチューブ３５が接続されている。吸引ポート３４には吸着盤３８内部の圧力を検出する負圧センサーＳ２が設けられている。

一方、メインシリンダ１０のシリンダ本体３６にはシリンダロッド３２のシリンダ本体３６に対する移動状態を検出するストロークセンサーＳ３が設けられている。尚、前述したロードセル９に備えられたセンサーＳ１、負圧センサーＳ２、及びストロークセンサーＳ３はともに図示しないコントローラに接続されている。

メインシリンダ１０の両脇には、各々サブシリンダ１１が取り付けられている。サブシリンダ１１は先端部分に出没自在のピストン３７が備えられ、前述したメインシリンダ１０によって吸着された袋７の上部開口部７ａが、メインシリンダ１０の縮退駆動により徐々に開いていくと、この袋７の外面７ｃにサブシリンダ１１のピストン３７が当接して袋７のそれ以上の開口動作を規制するものである。尚、このサブシリンダ１１は袋７が更に開いて行くと後退して袋７の開口動作に影響を与えないようになっている。

次に、作用について説明する。図１に示すように、前述したクリップによって袋７を挟みこんだ状態で、袋７を誘導筒３の下方に案内する。その後、メインシリンダ１０によって袋７の上部開口部７ａを広げ、サブシリンダ１１により袋７の開口状態を確認した後、袋７を上昇させて供給装置１の誘導筒３の先端部３ａが袋７の内部に臨まされるような位置まで袋７を案内する。これにより、誘導筒３が袋７内に挿入されることとなる。

次に、アクリル系樹脂の微粉体が予め供給されたメインホッパー２内でモータ（Ｍ）６によりスクリュー５を回転させると徐々にスクリュー５により粉体が下方に圧送され、袋７の上部開口部７ａを支持しているロードセル９によって重量を計測しながら充填を開始する。そして、袋７内の粉体が所定量になると、この袋７を先程とは逆の操作で下方に下降し、袋７の上部開口部７ａを閉塞して充填作業を終了する。

ここで、誘導筒３から供給される粉体の充填速度を、ロードセル９に備えられたセンサーＳ１からの信号に基づいて、図示しないコントローラによって監視している際、充填速度が一定以上となった場合には、吸気部２２からの真空脱気操作を断続的に行う断続運転により、図２に示すように、嵩密度の高い部分２４を断続的に形成して落下を抑え、粉体の充填速度を適正な状態に維持する。よって、充填された袋７内の粉体はどの袋７のものでも均一な重量増加で充填されることとなる。

次に、図１０のフローチャートに基づいて袋保持装置３０の作用について説明する。ステップＳ１において、クリップ３１によって所定の位置まで運ばれた袋７に対してメインシリンダ１０が伸張駆動する。これにより、メインシリンダ１０の先端の吸着盤３８は袋７の上部開口部７ａの外面７ｃに当接し、ステップＳ２において、メインシリンダ１０を停止させる。ステップＳ３において、吸着盤３８に図示しない負圧源からエアーを吸引して吸着盤３８に負圧を印加させる。これによって、袋７の上部開口部７ａの外面７ｃは吸着盤３８によって吸着される状態となる（図３参照）。そして、ステップＳ４において、メインシリンダ１０を縮退駆動させる。この間、メインシリンダ１０が縮退していることをストロークセンサーＳ３により検出する。

そして、徐々に袋７の上部開口部７ａが広がっていき、袋７の外面７ｃの両脇部分がサブシリンダ１１のピストン３７に当接すると、メインシリンダ１０は移動を規制されるため、ストロークセンサーＳ３がこれを検出してメインシリンダ１０が停止しているか否かを判定する（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ５において、メインシリンダ１０が停止したことが検知された場合には、ステップＳ６において、吸着盤３８の圧力を負圧センサーＳ２により計測する（図４参照）。ステップＳ５でメインシリンダ１０が停止していないと判定された場合には、ステップＳ４に戻りメインシリンダ１０の縮退駆動を継続する。

ステップＳ６で吸着盤３８の圧力を計測した結果、その圧力が所定の圧力Ｐより小さい場合（例えば、Ｐ＝−４０ｋｐａ）には、吸着盤３８は確実に袋７を吸着していると判定されたことを意味しているため、袋７の保持が確認されるのでステップＳ８において、袋７を全開位置まで開くべくメインシリンダ１０の縮退駆動を継続させる（図５参照）。その後、所定の位置でステップＳ９において、供給装置１のモータ（Ｍ）６を駆動し、スクリュー５を回転させて誘導筒３から粉体の充填を開始する。充填時にはロードセル９とセンサーＳ１とによって重量を計測しながら所定量（本実施形態においては２０ｋｇ）になった時点で供給を停止して処理を終了する。そして、袋７の上部開口部７ａを閉塞する工程に移行する。一方、ステップＳ７で、一定の負圧が得られていないと判定された場合には、吸着盤３８によって袋７が確実に吸着されていないことを意味しているため、吸着盤３８の保持が適正になされていない。したがって、この場合、このままでは粉体供給ができないため、ステップＳ１０において、吸着盤３８の負圧を全て解除して処理を終了する。これにより袋７は吸着盤３８の拘束から開放され、粉体の充填は行われない。

したがって、本実施形態によれば、袋７の保持が確実に行われているかどうかを吸着盤３８の圧力を計測することにより確認できるため、その後の粉体の充填を確実に行うことができる。また、この場合、袋７が適正に開口されたかどうかを特定の位置でサブシリンダ１１に当接させて確認できるため、より確実に吸着盤３８の圧力計測を行うことができる。

次に、図６，７に基づいて本発明の第２実施形態を前述実施形態の主として図３〜図５を援用して説明する。本実施形態では、袋７の上部開口部７ａの開口初期に、袋７の下側が何らかの原因で確実に開いた状態でない場合に粉体を充填すると、適正な量の粉体の充填が行えない場合があるため、これを改善するためになされたものである。本実施形態では、メインシリンダ１０を縮退駆動させてサブシリンダ１１に袋７の上部開口部７ａの外面７ｃを当接させた状態で、袋７の上部開口部７ａから供給装置１の誘導筒３に併設されたエアー噴出パイプ８によってエアーを噴出させ、図６に示すように、下側が先細りになっていた袋７を、図７に示すように、確実に開口させるものである。つまり、図４に示す状態でエアー噴出パイプ８によりエアーを噴出させるものである。尚、他の構成，作用については第１実施形態と同様であるので同一部材に同一符号を付して説明は省略する。

本実施形態によれば、本来ならば袋７の下側が完全に開いていない状態で所定の粉体を供給すると、所定量充填できずに袋７の上部開口部７ａから溢れてしまうようなことが生じるが、このようにエアーを供給することで袋７を完全に開口させ、粉体を所定量確実に充填することができる。尚、本実施形態では、前述実施形態の図４に示す状態、すなわちメインシリンダ１０を縮退駆動させてサブシリンダ１１に袋７の上部開口部７ａの外面７ｃを当接させた状態でエアー噴出パイプ８よりエアーを噴出させていたが、これに限らず袋７の上部開口部７ａの外面７ｃがサブシリンダ１１に当接する以前にエアーを噴出させることも可能である。

次に、図８，９に基づいて本発明の第３実施形態を前述実施形態の主として図３〜図５を援用して説明する。本実施形態では、前述実施形態においてエアー噴出パイプ８を用いることで袋７の下側を広げるようにしたが、本実施形態ではメインシリンダ１０の縮退駆動により袋７の上部開口部７ａを開口後、粉体を充填する前に予め少量の粉体を誘導筒３から袋７内に供給することで、その粉体の重量によって、図８に示すように袋７の下側が先細りしていたものが粉体を供給した瞬間に、図９に示すように広がるようにしたものである。ここで、この場合には図８，９における、エアー噴出パイプ８は省略してもよい。尚、他の構成，作用については第１実施形態と同様であるので同一部材に同一符号を付して説明は省略する。

本実施形態によれば、前述実施形態同様に本来ならば袋７の下側が完全に開いていない状態で所定の粉体を供給すると、所定量充填できずに袋７の上部開口部７ａから溢れてしまうようなことが生じるが、このように予め少量の粉体を供給することで、袋７を完全に開口させ、粉体を所定量確実に充填することができる。また、予め供給する粉体を有効利用して袋７を開口するため、その後に供給装置１から供給される粉体の量をその分だけ少なくすることができると共に、充填時間を短縮することができる。

尚、本実施形態では、一対のメインシリンダ１０を設け、その両側にサブシリンダ１１を設けた場合について説明したが、２対のメインシリンダを設け、片側のメインシリンダの１つにサブシリンダを１体で取り付けた格好としても良い。

本発明の実施形態における粉体の充填装置の全体図である。 本発明の実施形態における粉体の充填装置のＡ部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態における袋保持装置の袋の保持工程を示す。 本発明の第１実施形態における袋保持装置の袋の保持工程を示す。 本発明の第１実施形態における袋保持装置の袋の保持工程を示す。 本発明の第２実施形態における袋の開口手段を示す。 本発明の第２実施形態における袋の開口手段を示す。 本発明の第３実施形態における袋の開口手段を示す。 本発明の第３実施形態における袋の開口手段を示す。 本発明の第１実施形態における袋の保持確認工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１…供給装置
３…誘導筒
３ａ…先端部
７…袋
７ａ…上部開口部
７ｃ…外面
１０…シリンダ（メインシリンダ）
１１…サブシリンダ
３０…袋保持装置
３８…吸着部（吸着盤）

Claims (5)

1. 先端部に吸着部を備えた少なくとも一対の対向するシリンダの各吸着部により袋を吸引保持し、シリンダを縮退駆動させて前記袋の上部開口部を開口し、袋上方の誘導筒を挿入して袋内に粉体を計量しながら充填する粉体の充填方法において、前記シリンダの縮退動作の際にシリンダの駆動を一時停止し、前記袋の保持確認を行うことを特徴とする粉体の充填方法。
2. 前記袋の保持確認は、前記シリンダの各々に併設されたサブシリンダに対して、前記シリンダの縮退駆動により上部が開口する袋の外面が当接して、各シリンダの縮退動作の停止を確認することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の粉体の充填方法。
3. 前記袋上部の開口初期に、前記袋に対してエアーを吹出すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉体の充填方法。
4. 前記袋上部を開口させた後に、粉体を充填する前に予め少量の粉体を供給することを特徴とする請求項２に記載の粉体の充填方法。
5. 粉体を供給する供給装置と、前記供給装置の下方に配置され袋を保持すると共に、袋の上部開口部を開口して供給装置からの粉体を袋内に導かせる袋保持装置を備えた粉体の充填装置であって、前記袋保持装置が先端部に吸着部を備え、各吸着部により袋を吸引保持する少なくとも一対の対向するシリンダと、各シリンダに併設され、前記シリンダの縮退駆動により上部が開口する袋の外面の当接を検知して各シリンダを一時停止させるサブシリンダとを備えたことを特徴とする粉体の充填装置。

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