JP2013049469A

JP2013049469A - 粉末充填装置

Info

Publication number: JP2013049469A
Application number: JP2011188734A
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: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-03-14

Abstract

【課題】容器を載置台から切り離すようにして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たので、構造、機構が複雑になるという問題があり、重量を計測しつつ充填を行う粉末充填装置を提供する。
【解決手段】供給された容器２を支持するプレート１８と、ベース（回転体）１２の下面に取り付けたロードセル２２とをベース１２を貫通する連結部材２０で連結し、粉末充填手段４８によって粉末を充填しつつロードセル２２によりその重量を計測する。前記連結部材２０をロックするロック手段２４と、容器２をグリップしてバイブレータ５６により振動を付与するタッピング手段５０を設け、ロック状態でタッピングを行った後、ロックを解除して、ロードセル２２で計測しつつさらに充填を行う。
【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、ロードセルによって重量を計測して充填を行う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に記載された発明の構成は、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（激震装置によって繰り返し落下させる）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。このように袋を持ち上げて計量器から切り離すようにしているので、構造、機構が複雑になるという問題があった。

本発明は、供給された容器を支持するプレートと、ベースの下方に固定されたロードセルと、ベースを貫通し、ベース上方の前記プレートとベース下方の前記ロードセルとを連結する連結部材と、容器に粉末を充填する充填手段とを備え、前記プレート上の容器に所定重量の粉末を充填する粉末充填装置において、前記ベースに設けられ、前記連結部材に干渉しないアンロック位置と、前記連結部材を把持するロック位置とに切り換え可能なロック手段と、前記プレート上の容器に振動を付与するタッピング手段とを設け、前記ロック手段をロック位置に切り換えてから、タッピング手段を作動させ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、ロック手段をアンロック位置に切り換えて、ロードセルにより重量を計測しつつ充填を行うことを特徴とするものである。

容器を載置するプレートと、ロードセルとを連結部材で連結し、粉末充填手段から容器内に粉末を充填しつつロードセルにより計測を行う粉末充填装置に、プレート上の容器に振動を与えるタッピング手段と、前記連結部材をロックするロック手段を設け、連結部材をロックした状態で容器に対しタッピングを行うようにしたので、ロードセルによる重量の計測に影響を与えることがなく、また、ロードセルを損傷するおそれもない。

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（ａ）は前記実施例装置の要部の縦断面図、図２（ｂ）は被ロック部材の平面図である。である。図３はタッピングを行うバイブレータおよびグリッパを示す平面図、

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て、回転体を上下に貫通する連結ロッドの上端に連結され、また、回転体の下面にロードセルが固定されて、前記連結ロッドの下端に連結されており、容器載置プレート上に載置されている容器に、粉末充填手段から規定量の粉末を充填する。前記ベースには、前記連結部材に干渉しないアンロック位置と、連結部材を把持するロック位置とに切り換え可能なロック手段と、前記プレート上の容器に振動を付与するタッピング手段とを設け、前記ロック手段をロック位置に切り換えてから、タッピング手段を作動させ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、ロック手段を前記ロック位置からアンロック位置に切り換えて、ロードセルによって容器への充填量を計測しつつ充填を行うことにより、タッピングによる振動によってロードセルに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。

前記粉末充填装置１０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部材（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。なお、回転体１２が請求項１に記載したベースである。

前記回転体１２の上面の連結ロッド２０が貫通している部分の周囲に、前記容器載置プレート１８とロードセル２２とを連結する連結ロッド２０をロックして容器載置プレート１８の振動をロードセル２２に伝達しないロック位置と、ロックを解除して容器載置プレート１８上の容器２の重量をロードセル２２が計測可能なアンロック位置とに切り換え可能なロック手段２４が設けられている。この実施例では、前記連結ロッド２０の外周面に被ロック部材２６が設けられており、ロック手段２４は、前記回転体１２の上面に固定され、連結ロッド２０の周囲を囲むケース２８内に収容されて、前記被ロック部材２６を上下から把持して押圧するロック位置と、上下に離隔して前記被ロック部材２６に干渉しないアンロック位置とに切り換えられるようになっている。

被ロック部材２６は、連結ロッド２０の外周部に形成したやや小径の部分２０ａ（図２（ｂ）参照）の周囲に冠着された変形可能な弾性体からなっている。この被ロック部材２６は、全体としてほぼ球形をしており、上下方向の中央部２６ｂが最も大径で、この中央部に向かって上下に傾斜面２６ａ、２６ｃが形成されている。この上下の傾斜面２６ａ、２６ｃに、連結ロッド２０の軸線に対して傾斜した方向の溝２６ｄが形成されている。

一方、ロック手段２４は、前記ケース２８内に収容された上下２つのピストン３０、３２を備えている。ケース２８は、回転体１２の上面に形成された凹部１２ａ内に気密を保持して固定された底面部３４と、円筒部３６ａと天面部３６ｂとを有し、円筒部３６ａの下端に形成されたフランジ３６ｃが回転体１２の上面に固定されたカップ状部３６とを有している。

カップ状部３６の天面３６ｂの内周側に、連結ロッド２０の外周面に沿って下方へ延びるパイプ状部３６ｄが形成され、また、下方の底面部３４の内周側にも、連結ロッド２０の外周面に沿って上方へ延びるパイプ状部３４ａが形成されている。カップ状部３６の円筒部３６ａの内周面と前記上下のパイプ状部３６ｄ、３４ａとの間に、上下２個のピストン３０、３２が摺動可能に嵌合している。これら上下のピストン３０、３２間にスプリング３８が介装されて、上下のピストン３０、３２をそれぞれ上方と下方に付勢している。上下のピストン３０、３２の内周面および外周面にそれぞれシールリング（符号は省略）が嵌着されて気密を保持している。上方ピストン３０の下面内周部と，下方ピストン３２の上面内周部に、それぞれ前記被ロック部材２６の傾斜面２６ａ、２６ｃに密着する傾斜面３０ａ、３２ａが形成されている。また、上方ピストン３０の上面外周部と、下方ピストン３２の下面外周部にそれぞれ環状の溝が形成されてケース２８との間に上下の圧力室４０、４２が形成されている。これら上下の圧力室４０、４２には、図示しないエア供給源からエアを給排できるようになっており、両圧力室４０、４２にエアを導入すると、上方のピストン３０が下降するとともに、下方のピストン３２が上昇して上下から前記被ロック部材２６に圧着されて前記連結ロッド２０をロックする。なお、上下の圧力室４０、４２にエアを導入していない場合、上下のピストン３０、３２は前記被ロック部材２６と接触しない。

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Ｅ〜Ｆで、各容器載置プレート１８に対応して設けたタッピング手段５０によってタッピングを行う。

タッピング手段５０は、図２および図３に示すように、容器載置プレート１８上に載せられている容器２をグリップするグリッパ５２と、図示しないエア供給源から配管５４を通して送られたエアによって前記グリッパ５２を振動させ、このグリッパ５２の振動を容器２に伝達してタッピングを行うエアバイブレータ５６を備えている。前記グリッパ５２は、エアバイブレータ５６に取り付けられたグリッパ開閉用シリンダ５８によって開閉されるようになっており、開放した状態で移動してきたグリッパ５２を、図１のロードセルロック区間Ｄ〜Ｅ内で、グリッパ開閉用シリンダ５８の作動によって閉じて容器２を把持させ、次のタッピング区間Ｅ〜Ｆでタッピングを行い、その後、ロードセルアンロック区間Ｆ〜Ｇ内でグリッパ５２を開放して容器２を離すようになっている。前記グリッパ５２の容器２を把持する面５２ａは、容器２を両側から確実に把持できるようにＶ字状の把持面が形成されている。また、前記容器載置プレート１８の、回転体１２の半径方向内方側の端部に、支持体６２（図２参照）が固定されており、タッピング手段５０はこの支持体６２上に載せられて振動による移動が許容されるようになっている。

前記構成の粉末充填装置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、大投充填開始位置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、次のロードセルロック区間Ｄ〜Ｅで、ロック手段２４によってロードセル２２をロックする。ロック手段２４のケース２８内に形成されている上下の圧力室４０、４２に圧縮エアを導入する。両圧力室４０、４２にエアが導入されると、上方のピストン３０が下降するとともに下方のピストン３２が上昇し、これら両ピストン３０、３２が連結ロッド２０の外面に設けられている被ロック部材２６の上下の傾斜面２６ａ、２６ｃに圧接され、被ロック部材２６を強固に把持することにより連結ロッド２０をロックする。このように連結ロッド２０をロックすることにより容器載置プレート１８上の容器２の振動を被ロック部材２６や上下のピストン３０、３２やケース２８などを介して回転体１２に伝達されることになり、ロードセル２２への振動の影響を受けにくくすることができる。

ロードセル２２をロックした後、グリッパ開閉用シリンダ５８の作動によってグリッパ５２を閉じて容器２をグリップする。容器２をグリップすると直ちにエア供給源からエアバイブレータ５６にエアを送ってグリッパ５２を振動させる。ロードセルロック区間Ｄ〜Ｅの次がタッピング区間Ｅ〜Ｆになっており、この区間Ｅ〜Ｆで、大投充填によって所定量の粉末が充填された容器２を、グリッパ５２を介して振動させることによりタッピングを行う。容器載置プレート１８上に載せられた容器２を振動させても、連結ロッド２０がロック手段２４によってロックされているので、ロードセル２２にはこの振動が直接伝達されることはなく、ロードセル２２に悪影響を及ぼすことはない。

タッピング区間Ｅ〜Ｆが終了すると、次が、ロードセルのアンロック区間Ｆ〜Ｇであり、グリッパ開閉用シリンダ５８によってグリッパ５２を開放して容器２を離すとともに、ロック手段２４によるロック状態を解除して容器載置プレート１８上の容器２の重量をロードセル２２により計測可能な状態にする。

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上でグリッパ５２から解放された容器２が安定するのを待ってから重量の計測をする。その後、小投充填区間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で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。また、前記ロック手段も一例であり、例えば、回転体１２に連結ロッド２０を把持可能な機構を配置して連結ロッド２０を把持することによりロックする構成としても本実施例と同様の効果を得ることができる。

２容器
１２ベース（回転体）
１８プレート（容器載置プレート）
２０連結部材（連結ロッド）
２２ロードセル
２４ロック手段
４８充填手段
５０タッピング手段

Claims

供給された容器を支持するプレートと、ベースの下方に固定されたロードセルと、ベースを貫通し、ベース上方の前記プレートとベース下方の前記ロードセルとを連結する連結部材と、容器に粉末を充填する充填手段とを備え、前記プレート上の容器に所定重量の粉末を充填する粉末充填装置において、
前記ベースに設けられ、前記連結部材に干渉しないアンロック位置と、前記連結部材を把持するロック位置とに切り換え可能なロック手段と、前記プレート上の容器に振動を付与するタッピング手段とを設け、
前記ロック手段をロック位置に切り換えてから、タッピング手段を作動させ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、ロック手段をアンロック位置に切り換えて、ロードセルにより重量を計測しつつ充填を行うことを特徴とする粉末充填装置。