JP2008074415A - 粉体の充填方法、及び粉体の充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粒子径の異なる粉体であっても同一の充填装置で袋に対して充填作業を行うことができるようにする。
【解決手段】誘導筒３の先端部３ａのみにおいて脱気を行うことにより、適正な嵩密度で滞ることなく確実に充填することができる。その結果、粉体の粒子径に関らず同一装置で様々な粉体の充填を行うことができる。
【選択図】図１

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、袋内に空気が大量同伴しているため、袋の段積みが難しく、単位面積あ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。（特許文献１参照）
特開２００１−１５４４０２

しかしながら、上記従来の粉体の充填装置においては、通常、ある特定の粒子径（例えば、嵩密度（かさ比とする）０．３５、粉体体積平均粒子径５５μｍ）の粉体を対象としてしか用いることができないという問題がある。

すなわち、誘導筒の内周壁全体で脱気を行うと、通常より粒子系の大きいもの（例えば、嵩密度０．５５，粉体粒子径１００μｍ）では誘導筒の内部でさらにかさ比が増大し詰まり過ぎてしまいモータへの負荷が増大し、回転不能となってしまうためモータを大型化しなければならない。また、無理にモータを回転させると粉体が融溶してしまうという問題がある。しかしながら、モータへの負荷がかかった際に脱気及びスクリューを止めてしまうと、粒子径の大きいものは通常の粉体より嵩密度が大きく重いため、袋内に充填される粉体が所定量に達しても粉体が自然流出してしまい、正確に計量できないという問題がある。逆に、粒子径の小さいものは嵩密度が小さく軽いため、落下せず袋に所定量充填することが出来ないという問題がある。

そこで、本発明は粒子径の異なる粉体であっても同一の充填装置で袋に対して充填作業を行う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、袋内に誘導筒を挿入し、この誘導筒の内部に設けたスクリューにより圧送される粉体を前記袋内に計量しながら充填する粉体の充填方法において、前記誘導筒の先端部付近から真空脱気を行う工程を有すること特徴とする。

このような工程にすることで、誘導筒内において先端付近からある部分のみの粉体の嵩密度を高めるため、粉体の自然流出を防ぐとともに、誘導筒内全体を減圧脱気する場合と比較し、誘導筒の内部のスクリューにかかる抵抗を低減させることができる。

請求項２，３に記載した発明は、袋内に挿入され、粉体を前記袋内に供給する誘導筒と、この誘導筒の内部に設けた粉体圧送用のスクリューとを有する粉体の充填装置において、前記誘導筒に、該誘導筒の先端部付近の粉体を脱気する吸気部を配置したことを特徴とする。

このように構成することで、誘導筒の先端部付近に設けられた吸気部のみで脱気の調整を行うことができ、粒子径が大きな粉体を充填する際、粉体充填時の詰まりによるモータへの負荷を低減することができる。

請求項４に記載した発明は、前記袋内に充填される粉体の充填速度が一定以上となった場合に、前記真空脱気を行う工程において、真空脱気を断続運転で行って充填速度を一定に維持することを特徴とする。

このような充填方法にすることで、粒子径が大きな粉体を充填する際、誘導筒の先端部付近での真空脱気を断続的に行うようにして、誘導筒の先端部付近での嵩密度を充填速度に対応させて変化し、充填速度を一定に保つことができる。

請求項１に記載した発明によれば、誘導筒の先端部において、粉体の嵩密度の高い部分を形成し、これにより粉体の自然流出を防ぐとともに、誘導筒の内部のスクリューの先端部以外での抵抗を低減させることができるため、粒子径の小さい粉体に対しては嵩密度を上げて確実に充填することができ、粒子径の大きい粉体に対しては嵩密度を上げて自然流出を防ぎ、所望の充填作業を行うことができる。

請求項２，３に記載した発明によれば、粒子径が大きな粉体を充填する際、誘導筒の先端部付近に設けられた吸気部のみで脱気の調整を行うことができ、粉体充填時の詰まりによるモータへの負荷を低減することができるため、粉体の充填量を向上させ、粉体の自然流出を防ぎ、また嵩密度の異なる粒子径の粉体でも同一の充填装置で充填を行うことができる。

請求項４に記載した発明によれば、誘導筒の先端部付近での真空脱気を断続的に行うようにして、誘導筒の先端部付近での嵩密度を充填速度に対応させて変化し、充填速度を一定に保つことができるため、充填する粉体の種類を選ばず、どのような粉体に対しても使用可能となる。また、粉体の突出による袋の破袋や過充填を防ぎ、所定量を確実に充填することができる。

次に、本発明の第１実施形態を図面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を回転自在に駆動するモータ（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図示しない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、作用について説明する。図１に示すように、図示しない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。

したがって、本実施形態によれば誘導筒３の先端部３ａのみで脱気を行うため、ある程度の嵩密度の高い状態で粉体を供給できる。また、誘導筒３の先端部３ａ以外では粉体は真空脱気されていないため、粉体の粒子径が通常より大きいものに関して誘導筒３内で詰まることはなく、モータ（Ｍ）６にかかる負荷も低減でき、モータ（Ｍ）６の小型化ができる。さらに、モータ（Ｍ）６停止後における粉体の自然流出も誘導筒３の先端部３ａのみで脱気を行うことにより、ここに生じる嵩密度の高い部分が栓となって防ぐことができる。また、粉体の粒子径が小さい粉体においては、先端部３ａのみにおいて脱気を行うことにより、適正な嵩密度で滞ることなく確実に充填することができる。その結果、粉体の粒子径に関らず同一装置で様々な粉体の充填を行うことができる。

尚、上記実施形態においては、粉体の充填速度の制御をロードセル９に設けたセンサーＳ１を用い充填している場合のみを説明したが、前述の充填方法に加え更に、計量設備専用のホッパーを備え、（体積平均粒子径）×（嵩比重）の値によって、予めホッパー内に貯留される粉体の供給量を変化させ誘導筒３を圧送される粉体の嵩密度を制御させることも可能である。この時、（体積平均粒子径）×（嵩比重）の値が４０以上の場合は粉体下面で制御し、４０未満の場合は粉体上面で制御する。これにより、充填中の脱気時間が短縮できるため、充填装置のライン速度が向上することができる。そして、粉体はアクリル系樹脂の微粉体に限らずそれ以外のものにも適用できる。

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。

符号の説明

３…誘導筒
３ａ…先端部
５…スクリュー
７…袋
２２…吸気部

Claims (4)

1. 袋内に誘導筒を挿入し、この誘導筒の内部に設けたスクリューにより圧送される粉体を、前記袋内に計量しながら充填する粉体の充填方法において、前記誘導筒の先端部付近から真空脱気を行う工程を有すること特徴とする粉体の充填方法。
2. 袋内に挿入され、粉体を前記袋内に供給する誘導筒と、この誘導筒の内部に設けた粉体圧送用のスクリューとを有する粉体の充填装置において、前記誘導筒に、該誘導筒の先端部付近の粉体を脱気する吸気部を配置したことを特徴とする粉体の充填装置。
3. 前記吸気部は、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の範囲に設定されることを特徴とする請求項２に記載の粉体の充填装置。
4. 前記袋内に充填される粉体の充填速度が一定以上となった場合に、前記真空脱気を行う工程において、真空脱気を断続運転で行って充填速度を一定に維持することを特徴とする請求項１に記載の粉体の充填方法。

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