JP2013049437A

JP2013049437A - 回転式の粉末充填装置

Info

Publication number: JP2013049437A
Application number: JP2011187223A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Nakada; 竜弘中田; Tetsuya Nishimura; 哲也西村
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-03-14

Abstract

【課題】ロードセルによって重量を計測する回転式の粉末充填装置で、充填作業中に粉末のかさ密度を増加させるためにタッピングを行う際に、ロードセルによる重量の計測に影響を与えないようにし、また、ロードセルを損傷しないようにする。
【解決手段】回転体の外周部に円周方向等間隔で複数の容器載置プレート１８が設けられ、各容器載置プレート１８にロードセル２２が連結されて重量の計測を行う。容器載置プレート１８には、容器２を把持するグリッパ２４が設けられており、さらにこのグリッパ２４にリフト機構が組み込まれている。グリッパ２４で容器２を把持し、リフト機構によりこの容器２を容器載置プレート１８から浮き上がらせた状態にして、タッピング手段５０によって容器２に振動を与える。
【選択図】図２

Description

本発明は容器内に粉末を充填する粉末充填装置に係り、特に、回転体の回転によって搬送されている容器に粉末を充填する回転式の粉末充填装置に関するものである。

容器内に粉末を充填する場合、特に、かさ密度が大きく変化する粉末を充填する場合には、規定量の粉末を容器から溢れさせることなく充填するために、充填中にタッピングを行うことによって容器に振動を与えてかさ密度を増加させる必要がある。ところが、充填重量を計測しながら充填を行う重量計測式充填装置では、容器を載せるびん台がロードセルに連結されており、びん台上の容器にタッピングを行うと、その振動がびん台からロードセルに伝わってロードセルを振動させることになり，重量の計測が正確に行えないという問題が発生する。また、場合によってはロードセルを破損してしまうおそれがあるという問題があった。なお、ここでいう「かさ密度」とは、体積既知の容器に粉体を一定方法で充填し、粒子間の空隙も含めた体積で、粉体の質量を除した値である。

そこで、粉末を充填する容器を計測器と切り離した状態で振動を与えるようにした粉末充填装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された粉末充填装置（発明の名称はフレコンバックの袋詰め装置）は、基台の上に計量器を載せ、その上に袋受け台を積み重ねるように載せ、また、計量器の上方にフレコンバックを吊り下げるフレームを支持させ、さらに、計量器から袋受け台を僅かに浮き上がらせて保持するリフトと、袋受け台をさらに持ち上げてリフトへ繰り返し落下させる激震装置とを基台に支持させて設けている。

特開平４−１８２０５号公報

前記特許文献１に記載された構成は、袋を持ち上げて計量器とのつながりを外した状態で大部分の粉粒体を充填し、タッピングを行ってかさ密度を増加させ、その後、袋を計量器に載置して重量を計測しながら充填を行うようにしている。この特許文献１に記載されたようにバッチ式の袋詰め装置はすでに知られているが、この発明の構成を回転式の充填装置に適用することはできない。

本発明は、回転式の充填装置に適用可能な粉末充填装置を提供することを目的とするものであり、回転体に複数設けられ、供給される容器を載置するプレートと、これら各プレートにそれぞれ連結されたロードセルと、前記プレート上の容器に粉末を充填する充填手段とを備え、容器に所定重量の粉末を充填する回転式の粉末充填装置において、前記プレート上の容器を把持するグリッパと、前記回転体によって搬送される容器に係合してこの容器に振動を付与するタッピング手段とを備え、前記グリッパに、容器を把持した状態でプレートの上方に持ち上げるリフト機構を設け、前記グリッパによって容器を把持して持ち上げている間に、前記タッピング手段によって容器に振動を付与することにより、容器内に充填された粉末のかさ密度を増加させた後、グリッパを開放して容器をプレート上に載置し、それから所定重量まで充填を行うことを特徴とするものである。

ロードセルに連結された容器載置プレート上の容器を把持するグリッパと、この容器に振動を与えるタッピング手段とを備え、さらに、前記グリッパに、容器を把持した状態でプレートの上方に持ち上げるリフト機構を設け、グリッパによって容器を持ち上げている間に前記タッピング手段によって容器に振動を付与するようにしたので、タッピングによる振動をロードセルに伝達することが無く、充填重量の正確な計測が可能であり、しかも、ロードセルを破損するおそれもない。

図１は回転式の粉末充填装置の全体の配置およびこの充填装置で順次行われる各工程を示す平面図である。（実施例１）図２は前記実施例装置の要部の縦断面図である。図３はグリッパおよびタッピング手段の平面図である。図４はグリッパに設けられたリフト機構の縦断面図である。

回転体の外周部に円周方向等間隔で複数の容器載置プレートが配置され、これら各容器載置プレートがそれぞれ回転体を貫通する連結ロッドを介して、回転体の下面に固定したロードセルに連結されており、容器載置プレート上に載せられて充填手段から粉末が充填される容器の重量を計測する。回転体の回転によって搬送されている容器に係合して、この容器に振動を付与するタッピング手段と、前記グリッパが把持している容器をプレートの上方に持ち上げるリフト機構を設け、グリッパによって容器を把持し、リフト機構によりプレート上に持ち上げている状態で、タッピング手段によって容器に振動を付与することにより容器内に充填された粉末のかさ密度を増加させ、その後、容器を載置プレート上に戻してロードセルによって重量を計測しつつ規定重量の粉末の充填を行うようにしたので、回転式の粉末充填装置で正確な充填重量の計測を可能とし、しかも、ロードセルに損傷等の影響を与えないようにするという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。容器２は供給コンベヤ４によって搬送され、インフィードスクリュー６により所定の間隔にピッチ切りされた後、入口スターホイール８を介して供給位置Ａで回転式の粉末充填装置１０に供給される。供給された容器２は、回転体１２の回転によって回転搬送される間に、規定重量の粉末の充填が行われ、その後、出口スターホイール１４を介して排出コンベヤ１６上に排出され、この排出コンベヤ１６によって搬送されて次の工程に送られる。

前記回転式の粉末充填装置１０には、回転体１２の外周部に円周方向等間隔で複数の容器載置プレート１８が配置されている。この容器載置プレート１８は、回転体１２を上下に貫通する縦方向の連結ロッド２０の上端に取り付けられている。この連結ロッド２０の下端部は、回転体１２の下面側に取り付けたロードセル２２に連結されており、前記容器載置プレート１８上に載せた容器２の重量をロードセル２２によって計測できるようになっている。

前記各容器載置プレート１８には、このプレート１８上に載置された容器２の胴部をグリップする容器グリッパ２４がそれぞれ設けられている。各容器グリッパ２４は、容器載置プレート１８の半径方向内方側（回転体１２の中心方向）に直立して配置された２本の支点ピン２６に取り付けられて回転可能な一対のアーム２８を備えている。これら両アーム２８の先端部にそれぞれグリップ部材３０が取り付けられている。前記２本の支点ピン２６の下端部にそれぞれギヤ３２が固定されて互いに噛み合っている。従って、一方の支点ピン２６およびアーム２８を回転させると、他方の支点ピン２６およびアーム２８が逆方向に同じ角度だけ回転する。一方の支点ピン２６に、アーム３４ａを介してカムフォロア３４が取り付けられており、回転体１２の上方に固定されたカム３６にこのカムフォロア３４が係合することにより、両アーム２８が接近する方向に回転して、両グリップ部材３０が容器２をグリップする。この実施例では、容器グリップ開始位置Ｄからアングリップ位置Ｇまでの間に亘ってカム３６が配置されている（図１参照）。

前記各グリッパ２４には容器２をグリップした際にこの容器２を持ち上げるリフト機構３８が設けられている。グリッパ２４の各アーム２８の先端に取り付けられているグリップ部材３０は、図４に示すように、断面がコ字状のケース４０を有しており、これらケース４０は、その開口側を互いに向かい合うようにして各アーム２８の先端に取り付けられている。このケース４０の上部壁面４０ａと下部壁面４０ｂとの間にガイドピン４２が固定されている。これらのガイドピン４２は、上端部を縦壁面４０ｃ側に寄せ、下端部を開口部側に接近させて傾斜した状態で固定されている。

各グリップ部材３０のケース４０内にパッド４４が収容されている。このパッド４４の高さは、ケース４０の上部壁面４０ａの下面と下部壁面４０ｂの上面との距離よりも小さく、パッド４４が上下方向に余裕を持った状態でケース４０内に収容されている。各パッド４４には前記ガイドピン４２の傾斜と同じ傾斜の貫通孔４４ａが形成されており、この貫通孔４４ａ内に前記ガイドピン４２が挿通されている。各パッド４４の上面の縦壁面４０ｃ寄りに傾斜面４４ｂが形成され、前記ガイドピン４２の上部にスプリング４６が嵌合されて前記パッド４４の傾斜面４４ｂに弾接しており、パッド４４を常時下方へ付勢している。図４の左側に示すように、グリップ部材３０のケース４０を容器２から離して、パッド４４を容器２に押し付けていない状態では、パッド４４はスプリング４６によって下方に押されて下部壁面４０ｂに接触した状態になっている。また、図４の右側に示すように、ケース４０を容器２に接近させてパッド４４を容器２に押し付けると、パッド４４はスプリング４６を撓めてガイドピン４２に沿って上昇する。また、前記パッド４４の前面４４ｃ（容器２を把持する面）は、容器２を確実にグリップするためにＶ字状の溝が形成されている（図３参照）。

容器載置プレート１８に載せられた容器２の上方に粉末充填手段４８が配置されている（図２参照）。この粉末充填手段４８は、ノズル４８ａの下端外周に容器２の上部を覆うフード４８ｂが取り付けられている。このフード４８ｂの上部に排気出口４８ｃが設けられている。また、この粉末充填手段４８は、図示はしないが流量を無段階に調節できる自動弁を備えており、充填流量を変更して充填を行うことができる。

この実施例に係る回転式の粉末充填装置１０は、大流量で短時間に大量の粉末の充填を行う大投充填と、容器２内に充填される規定量まで小流量で調整しつつ充填を行う小投充填の二段階の充填を行うようになっており、この大投充填と小投充填の間に容器２に振動を与えて粉末のかさ密度を増加させ、容器２から粉末が溢れ出ないようにしている。そこで、大投充填区間Ｃ〜Ｄと小投充填区間Ｈ〜Ｊの間にタッピング区間Ｅ〜Ｆを設置し、この区間の回転体１２の外周側に、タッピング手段５０を設けている。タッピング手段５０は、図２および図３に示すように、支柱５２上に固定された水平な取付プレート５４に、支持台５６を介して設置されたエアバイブレータ５８を備えている。このエアバイブレータ５８に振動片６０が取り付けられており、図示しないエア供給源から配管６２を介して供給されたエアによってエアバイブレータ５８が振動片６０を振動させるようになっている。振動片６０の前面側６０ａは、容器載置プレート１８上に載せられてグリッパ２４に把持されて回転移動される容器２の外周面に接触するように円弧状に形成されている（図３参照）。前記取付プレート５４上の先端部には、前記振動片６０を支持するベース６２が固定されており、振動片６０はこのベース６２上に載せられて移動可能な状態に支持されている。

前記構成の回転式の粉末充填装置１０の作動について説明する。供給コンベヤ４によって搬送されてきた容器２は、インフィードスクリュー６によってピッチ切りされ、入口スターホイール８を介して、回転体１２の容器載置プレート１８上に供給される（容器供給位置Ａ）。容器２の供給による振動が収まった後、風袋計測区間Ｂ〜Ｃで風袋（容器２の重量）の計測が行われる。風袋の計測が終了した後、充填開始位置Ｃで大投充填が開始される。この大投充填開始位置Ｃから回転体１２の約半周に亘る回転の間粉末充填手段４８から大投充填が行われ、大投充填終了位置Ｄで大投充填が終了する。この大投充填区間Ｃ〜Ｄで、容器２内に充填される規定の全重量のうちの大部分（例えば、８５％あるいは９０％）の粉末が充填される。

大投充填が終了した後、グリッパ２４により容器２を把持する（Ｄ位置でグリップを開始する）。大投充填終了位置Ｄから下流側に向けてカム３６が配置されており、このカム３６によりグリッパ２４に設けられているカムフォロア３４を押圧して両アーム２８を閉じる方向に回転させる。グリッパ２４の両アーム２８に設けられているグリップ部材３０が容器２に接近する。リフト機構３８を構成するグリップ部材３０が容器２に接近し、パッド４４が容器２の外面に接触した時点では、図４の左側に示すように、パッド４４がスプリング４６に押されてケース４０の下側壁面４０ｂに当たっている。両アーム２８をさらに接近させてパッド４４を容器２に押し付けていくと、パッド４４がケース４０の内部側に押し込まれる状態になり、スプリング４６を撓めて、ケース４０の上側壁面４０ａに当たる位置まで傾斜したガイドピン４２に沿って上昇する。パッド４４が容器２の外面に押し付けられた状態で上昇するので、両側のパッド４４に把持された容器２も、ケース４０内でのパッド４４の上昇量Ｌだけ上昇する（図４の右側に示す状態）。

大投充填が終了して所定量の粉末が充填された容器２をグリッパ２４で把持して上昇させると（容器２のグリップおよびリフト区間Ｄ〜Ｅでグリッパ２４により容器２を上昇させる）、容器２は容器載置プレート１８から離れるので、ロードセル２２から切り離されて容器２の振動がロードセル２２に伝わらない状態になる。このように容器２が持ち上げられた状態になった後、容器２はタッピング区間Ｅ〜Ｆに入る。タッピング区間Ｅ〜Ｆには、タッピング手段５０が配置されており、グリッパ２４に把持されて浮き上がった状態で搬送されている容器２が、タッピング手段５０の振動片６０に当接する。この振動片６０は、エアバイブレータ５８によって振動されており、接触している容器２に対しタッピングを行うことによって容器２内に充填された粉末のかさ密度を増加させ、残りの粉末を充填させる際に容器２から溢れないようにすることができる。

タッピングが終了した後（Ｆ位置）、容器２を把持して載置プレート１８上から浮き上がらせていたグリッパ２４を開放する。グリッパ２４の両アーム２８が次第に離れる方向に回転すると、両パッド４４が容器２を押し付けていた力が除かれ、パッド４４は傾斜したガイドピン４２に設けられているスプリング４６によって下降される。その後、両アーム２８が開放してパッド４４が容器２から離れて、ロードセル２２による重量の計測に影響を与えない状態にする（図１のＦ〜Ｇがグリッパ２４を開放して容器２を容器載置プレート１８上に降ろす容器下降およびアングリップ区間である）。

次の区間は容器２の安定待ちおよび計測区間Ｇ〜Ｈであり、容器載置プレート１８上に下ろされてグリッパ２４から解放された容器２が安定するのを待ってからロードセル２２によって容器２の重量の計測をする。その後、区間Ｈ〜Ｊで粉末充填手段４８により小投充填を行う。この小投充填区間Ｈ〜Ｊでは、設定された充填量になるように調整しつつ充填を行う。充填が終了した後、容器２の安定待ちおよび計測区間Ｊ〜Ｋで、容器２の安定を待った後、容器２への粉末の充填終了後の最終重量の計測を行う。その後、容器排出位置Ｍにおいて、出口スターホイール１４によって充填済みの容器２を取り出して排出コンベヤ１６上に排出する。この容器２は、排出コンベヤ１６によって搬送されて次の工程に送られる。なお、本実施例では、Ｃ〜Ｄの大投充填区間において重量を計測しながら充填を行う重量充填方式を採用しているが、必ずしも重量充填である必要はなく、決められた時間で充填するタイマー充填方式や枡などで計量された粉末を充填する定量充填方式などを採用してもよい。

２容器
１２回転体
１８プレート（容器載置プレート）
２２ロードセル
２４グリッパ
３８リフト機構
４８充填手段
５０タッピング手段

Claims

回転体に複数設けられ、供給される容器を載置するプレートと、これら各プレートにそれぞれ連結されたロードセルと、前記プレート上の容器に粉末を充填する充填手段とを備え、容器に所定重量の粉末を充填する回転式の粉末充填装置において、
前記プレート上の容器を把持するグリッパと、前記回転体によって搬送される容器に係合してこの容器に振動を付与するタッピング手段とを備え、
前記グリッパに、容器を把持した状態でプレートの上方に持ち上げるリフト機構を設け、前記グリッパによって容器を把持して持ち上げている間に、前記タッピング手段によって容器に振動を付与することにより、容器内に充填された粉末のかさ密度を増加させた後、グリッパを開放して容器をプレート上に載置し、それから所定重量まで充填を行うことを特徴とする回転式の粉末充填装置。