JP2015202885A - 粉剤供給装置及び該粉剤供給装置を備えた充填包装機 - Google Patents

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Toshio Masai
敏夫 正井
伸治 米井
Shinji Yonei
伸治 米井
田中 達也
Tatsuya Tanaka
達也 田中
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Abstract

【課題】粉剤がシャッタにはじかれて周囲に飛散することがなく、充填時間が長くとれるので、高速化に対応した包装充填機用粉剤供給装置を提供する。
【解決手段】包装充填機用粉剤供給装置は、 鉛直軸Z’を中心に回転可能に支持されるとともに、鉛直軸を中心とする円周に沿って一定の間隔をあけて形成された複数の粉剤落下孔59を有する回転テーブル54と、複数の粉剤落下孔にそれぞれ対応して回転テーブルの下面に沿って鉛直軸の放射方向に向けて直線状に移動可能に配置され、対応する粉剤落下孔を閉鎖する閉鎖位置と対応する粉剤落下孔を開放する開放位置との間を移動する複数のシャッタ61を備えている。
【選択図】図5

Description

本発明は、充填包装機に組み込まれる粉剤供給装置に関する。本発明はまた、この粉剤供給装置を含む充填包装機に関する。
特許文献1には、長尺の熱可塑性樹脂フィルムに多数の袋部を連続に形成し、各袋部に所定量の粉剤を充填し、各袋部を熱シールにより密封して、粉剤を包装する水平ロータリー型の粉剤充填包装機が開示されている。この粉剤充填包装機は、鉛直軸を中心に回転する粉剤供給テーブルを有する。粉剤供給テーブルは、鉛直軸を中心とする円周上に等間隔に形成された複数の粉剤落下孔を備えている。また、粉剤供給テーブルの下面には、各粉剤落下孔に対応してシャッタが設けられており、このシャッタによって粉剤落下孔を開閉するようにしている。
特開2004−99136号公報
しかしながら、この種の従来の粉剤供給装置では、各シャッタは、例えば、粉剤落下口の内側(すなわち、鉛直軸側)に設けた旋回支軸を中心に旋回(ピボット回転)可能に支持され、この旋回支軸を中心にカム機構で旋回するように構成されている。そのため、シャッタは短いサイクルで高速で旋回させざるを得ない、その結果、粉剤落下孔に位置する粉剤が高速シャッタによってはじかれ、周囲に巻き散らかされるという問題があった。また、短いサイクルと横側から開くため、粉剤落下孔と、下側にあるシュート上部の受け口とが、完全に重なり合っている個所しか粉剤を落下させることができないという問題があった。
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、その一実施形態である粉剤供給装置(18)及び粉剤充填包装機(10)は、鉛直軸(Z’)を中心に回転可能に支持されるとともに、前記鉛直軸を中心とする円周に沿って一定の間隔をあけて形成された複数の粉剤落下孔(59)を有する回転テーブル(54)と、前記複数の粉剤落下孔にそれぞれ対応して前記回転テーブルの下面に沿って前記鉛直軸の放射方向に向けて直線状に移動可能に配置され、対応する前記粉剤落下孔を閉鎖する閉鎖位置と対応する前記粉剤落下孔を開放する開放位置との間を移動する複数のシャッタ(61)を備えたことを特徴とする。
本発明に係る粉剤供給装置及び該粉剤供給装置を備えた充填包装機によれば、各シャッタは回転テーブルの回転中心から放射方向に直線状に移動可能に支持されているため、従来の旋回式シャッタに比べて、隣接するシャッタとの間に必要な干渉空間は相当小さくなるし、シャッタの移動速度を遅くしても、限られた領域の中で進出位置から退避位置又その逆に移動させることができる。そのため、粉剤がシャッタにはじかれて周囲に飛散することがなくなり、充填包装機を清潔に保つことができる。また、前方から開くので粉剤落下孔と充填シュート15の上部34の受け口とが、最初に重なり合った位置から粉剤の落下が始まるので、充填時間を長くとれ、その分高速化に対応できることとなる。
本発明に係る充填包装機の正面図。 図1に示す充填包装機の充填装置を示す断面図。 図1に示す充填包装機の充填装置を示す斜視図。 図1に示す充填包装機の粉剤供給装置の断面図。 図4に示す粉剤供給装置の構成と動作の説明図。 図4,5に示す粉剤供給装置のシャッタの平面図。 図5に示すガイド部材の平面図。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、本発明は、添付図面を参照して説明する具体的な充填包装機に限定されるものでなく、連続的に送り出される長尺の包装材から充填物充填袋を連続的に形成するあらゆる形式の充填包装機に適用可能であり、そのような充填包装機は本発明の技術的範囲に属するものと理解すべきである。
図1〜図3は、本発明の一実施例である、水平ロータリー式の粉剤充填包装機10を示す。充填包装機10は、機械本体(筐体)11の下部に、長尺の包装材(以下、「フィルム」という。)12を巻回したフィルムコイル13を支持する。充填包装機10はまた、上部に、多数のシール部14とそれに対応した多数のシュート15を周囲に備えた回転板(回転体)16を含む充填装置17と、粉剤を定量供給する粉剤供給装置18と、充填装置17を通過したフィルム12の上縁をシールする上縁シール機構19と、幅シール部を切断又はミシン目入れをするカッター機構20を備えている。
図2を参照すると、充填装置17は、垂直軸Zを中心として基板21上に立設された縦型の固定筒体(本体)22と、固定筒体22の上部に軸受23を介して同心的に且つ軸Zを中心に回転可能に支持された回転筒体24と、回転筒体24の上端に固定された回転板16または回転テーブルを有する。回転板16の周縁部には、軸Zを中心とする半径rの円周上に一定の間隔をあけて複数のシール部14が固定されており、周方向に隣り合うシール部14の中間にシュート15が配置されている。回転筒体24は、その外周に固定したギア49を介して、モータ(図示せず)を含む回転駆動系26に連結されており、回転駆動系26からギヤ49に伝達される回転に基づいて、複数のシール部14とシュート15が周回する。
各シール部14は、固定バー(固定シールバー)27と可動バー(可動シールバー)28を有する。固定バー27は、電熱ヒータ(加熱源)を内蔵した垂直シール面27aを有し、該垂直シール面27aが軸Zを中心とする半径rの円周上またはその近傍に位置するように配置されて回転板16に固定されている。可動バー28は、固定バー27のシール面27aに接離可能な押さえ面28aを有し、対をなす固定バー27に対して軸Zを中心とする径方向外側に配置されており、該押さえ面28aがシール面27aに接触する垂直位置(シール位置:図2の右側に示す位置)と該押さえ面28aがシール面27aから離間した水平位置(第1の非シール位置:図2の左側に示す位置)との間を移動できるように、水平軸30を介して回転板16に揺動可能に連結されている。また、可動バー28は、押さえ面28aに対してほぼ垂直な方向に、水平軸30に支持されている基端部から伸びるバー駆動棹29を備えており、該バー駆動棹29の先端に回転子31が設けてある。
充填装置17の回りには回転子31を案内するレール32が配置されている。レール32は、シール部14の周回角度に応じて回転子31を上下に案内するように、周回角度に応じて上下方向のレベルが決められている。その結果、回転板16の回転に従って回転子31が水平軸30の周りを回転しながら、可動バー28が垂直固定バー27に接離する。
シュート15は、図3に示すように、上下方向に連続した粉剤落下路を形成した漏斗状の案内管で、横断面が楕円形のシュート下部33と、シュート下部33の上端から上方に向かって次第に内径を拡大したシュート上部34と、シュート下部33の上部又はシュート上部34の下部から横方向に伸びる水平アーム部35を有する。このように構成されたシュート15は、図2に示すように、水平アーム部35の先端をシュート昇降軸36の上端部固定具37に連結して固定される。シュート昇降軸36は、回転板16を貫通して、回転筒体24の外側で上下方向に伸びており、下端部に、金具38と、金具38に支持されたカムフォロア39を備えている。カムフォロア39は、固定筒体22の中心に向けて伸びており、固定筒体22の下部に外装されて固定された固定スリーブ40の外周に連続して刻設されたカム溝41に収容させてある。カム溝41は、スリーブ40の外周で周回角度に応じて上下方向のレベルが決まるように設定されている。したがって、回転板16の回転に応じて、シュート15は、図2の右側に示すように、シュート下部33が二つ折りフィルム12の袋部中に挿入された下降位置と、図2の左側に示すように、シュート下部33が二つ折りフィルム12の上方に位置する上昇位置との間を移動する。
図3は、充填装置17の回転板16及びシール部14(図2参照)と、該シール部14に対応するシュート15との位置関係を示している。充填包装機10の動作中、回転板16は定速で回転する。長尺フィルム12はフィルムコイル13から連続的に供給され、回転板16の直前に配置したフィルムガイド42により二つ折りにされる。フィルムガイド42の出口では、そこに回転して接近してくるシュート15のシュート下部33が、二つ折りにされたフィルム12の間に挿入される。フィルム12は、各シュート15の両側において、シール部14の垂直固定バー27によって一面(内面)が支持される。また、可動バー28が水平位置から垂直位置に立ち上がり、垂直固定バー27と密着し、該密着位置でフィルム12を加熱して幅方向シール43を形成し、これにより隣接する幅方向シール43の間に独立した袋部44を形成する。各袋部44には、粉剤供給装置18からシュート15を介して粉剤が落下供給されて充填される。
粉剤の充填が終了すると、可動バー28が垂直位置から水平位置に戻る。また、シュート15は下降位置から上昇位置に戻る。これにより、粉剤を充填した各袋部44を連続的に備えたフィルム12が、充填装置17から取り出される。その後、図1に示すように、フィルム12は、上縁(袋部44の袋口)が上縁シール機構19でシールされる。また、カッター機構20で、各幅シール部で幅方向シール43に切断、又はミシン目が入れられた後、図示しない排出装置に排出される。なお、カッター機構20は、フィルム12を切断する装置であってもよい。
粉剤供給装置18の構成と動作を説明する。図2に示すように、粉剤供給装置18は、軸Zと水平方向に所定距離を隔てた鉛直軸Z’を中心とするシャフト51を有する。
シャフト51は、回転駆動系52に連結されている。シャフト51の上端には、粉剤を収容する回転容器53が固定されている。回転容器53は、鉛直軸Z’を中心とする円盤状の回転テーブル54と、回転テーブル54の縁に沿って連続的に設けられた周壁55を有する。図4に示すように、回転テーブル54は、シャフト51に固定された環状フランジ56と該環状フランジ56に固定された円盤部材57を介してシャフト51に固定されている。
回転テーブル54は、鉛直軸Z’を中心とする所定半径r’の円58(図4参照)上に所定の間隔をあけて、該回転テーブル54を上下方向に貫通する複数の貫通孔(以下、「粉剤落下孔」という。)59が形成されている。周方向に隣接する粉剤落下孔59の距離と該粉剤落下孔59の周方向移動速度(回転テーブル54の回転速度)は、図5に示すように、粉剤供給装置18から充填装置17の各シュート15に粉剤を落下供給する領域(粉剤供給領域92)において、各粉剤落下孔59が対応するシュート15の上に位置しながら該シュート15と実質的に同じ速度で移動するように決められている。
図4に示すように、回転テーブル54の下には、各粉剤落下孔59をその下端開口で開閉する開閉機構60が配置されている。本実施形態の開閉機構60は、各粉剤落下孔59に対応して該粉剤落下孔59を開閉する複数の部材(以下、「シャッタ」という。)61を備えている。シャッタ61は、図6に示すように、長手方向の軸62と、軸62に沿って伸びる棒状部材(以下、「ロッド」という。)63、ロッド63の一端に固定されたシャッタプレート64を有する。図4に示すように、シャッタ61は、円盤部材57の外周面に、周方向に所定の間隔をあけて鉛直軸Z’を中心に放射方向に形成されたガイド穴65にロッド基端側(シャフト寄りの部分)を挿入するとともに、回転テーブル54の下面に固定されたシャッタガイド66にロッド末端側(シャッタプレート寄りの部分)を保持させて、長手方向の軸62に沿って、径方向に移動可能に支持されている。
図7に示すように、シャッタガイド66は、長手方向(シャッタガイド66とシャッタ61を組み合わせた状態で軸62に一致する。)のガイドスロット67と、長手方向に関してガイドスロット67の両側にあって該長手方向に貫通するガイド孔68が形成されており、これらのガイド孔68にロッド63がその長手方向に移動可能に挿入されている。
図4に示すように、ガイドスロット67に表れるロッド部分には被ガイド部69が固定されており、シャッタ61は被ガイド部69がガイドスロット67の径方向外側端部に規制された位置(進出位置又は閉鎖位置):図4の左側に示すシャッタ)と被ガイド部69がガイドスロット67の径方向内側端部に規制された位置(退避位置又は開放位置):図4の右側に示すシャッタ)との間を移動可能である。また、シャッタ61の大きさ及び形状は、進出位置においてシャッタプレート64が対応する粉剤落下孔59の下端開口を閉鎖し、退避位置においてシャッタ61はそのシャッタプレート64が対応する粉剤落下孔59の下端開口から径方向内側に待避して粉剤落下孔59を完全に開放するように決められている。
開閉機構60は、シャッタ61を進出位置と待避位置との間で移動させるもので、充填装置17の固定筒体22に固定された固定支持部71を有する。固定支持部71は、鉛直方向に伸びる旋回シャフト72を支持している。旋回シャフト72は、該旋回シャフト72を中心に旋回する旋回プレート73を支持している。旋回プレート73は、回転テーブル54の回転とともに鉛直軸Z’を中心に移動するシャッタ61の被ガイド部69に接触してシャッタ61を進出位置と退避位置との間で移動させる第1ガイド部74を支持している。旋回プレート73はまた、モータ又はシリンダ75などの駆動部を介して固定支持部71に連結されており、シリンダ75の駆動に基づいて、第1ガイド部74と共に、実線で示す位置(非作動位置)と一点鎖線で示す位置(作動位置)との間を移動するようになっている。図5において、旋回プレート、第1ガイド部、シリンダについては、実線で示す位置(非作動位置)を符号73,74、75で示し、一点鎖線で示す位置(作動位置)を符号73’、74’、75’で示す。
第1ガイド部74の他に、回転テーブル54の回転方向70(図5の反時計回り方向)に関して第1ガイド部74の下流側には、第2ガイド部76と第3ガイド部77が設けてある。図示しないが、第2ガイド部76と第3ガイド部77は、固定支持部71に固定されている。第2ガイド部76は、回転テーブル54の回転に基づいて第1ガイド部74を通過したシャッタ61を進出位置又は退避位置に保持するように構成されている。第3ガイド部77は、回転テーブル54の回転に基づいて第2ガイド部76を通過したシャッタ61を該シャッタ61が進出位置に保持されていればそのまま進出位置に保持する一方で該シャッタ61が退避位置に保持されていれば退避位置から進出位置に移動させるように構成されている。
このように構成された粉剤供給装置18によれば、回転容器53の回転テーブル54上に供給された粉剤(図示せず)は、図示しない粉剤ガイドによって回転テーブル54の外周領域に送られ、粉剤落下孔59に入る。回転テーブル54の上にはすり切り板(図示せず)が設けてあり、粉剤落下孔59からあふれた粉剤が該すり切り板で除去され、粉剤落下孔に一定量の粉剤が充填される。
粉剤の非充填時、シリンダ75、旋回プレート73、及び第1ガイド部74は非作動位置(実線位置)をとる。そのため、回転テーブル54の回転と共に移動する各シャッタ61は進出位置に留まった状態で旋回し、被ガイド部69が図5に二点鎖線で示す移動経路78に沿って第2ガイド部76と第3ガイド部77の外側を移動する。したがって、この状態では、各粉剤落下孔59の下端開口はシャッタ61によって閉鎖されており、シュート15に粉剤が供給されることがない。
粉剤の充填時、シリンダ75が駆動する。これにより、旋回プレート73と第1ガイド部74は旋回シャフト72の周りを旋回し、非作動位置(実線位置)(73、74)から作動位置(一点鎖線位置)(73’、74’)に移動する。これにより、回転テーブル54の回転と共にシャッタ61は進出位置から退避位置に向かって漸次移動し、その移動量に応じて粉剤落下孔59が開放していく。具体的に、シャッタ61の被ガイド部69が第1ガイド部74に接触し始める位置(第1ガイド部接触開始位置81)から被ガイド部69が第1ガイド部74との接触を終える位置(第1ガイド部接触終了位置82)まで、粉剤落下孔59の開口率は漸次上昇していく(以下、第1ガイド部接触開始位置81から第1ガイド部接触終了位置82までの領域を「漸次開放領域83」という。)。より具体的には、粉剤落下孔59は、第1ガイド部接触開始位置81からテーブル回転方向(矢印70方向)下流側に所定量移動した位置(以下、この位置を「開放開始位置」という。)84から開き始め、また、第1ガイド部接触終了位置82からテーブル回転方向上流側に所定量移動した位置で完全に開放されている。
次に、漸次開放領域83を通過したシャッタ61の被ガイド部69は第2ガイド部76の内側縁に案内されながら移動し、被ガイド部69と第2ガイド部76の接触が終了するまで、シャッタ61は退避位置に保持される。具体的に、被ガイド部69が第2ガイド部76と接触し始める位置(第2ガイド部接触開始位置85。実質的に第1ガイド部接触終了位置82に相当する。)から被ガイド部69が第2ガイド部76との接触を終える位置(第2ガイド部接触終了位置86)までの領域では、粉剤落下孔59は完全に開放された状態を維持する。以下、第2ガイド部接触開始位置85から第2ガイド部接触終了位置86までの領域を「完全開放領域87」という。
続いて、完全開放領域87を通過したシャッタ61の被ガイド部69は第3ガイド部77の外側縁に案内されながら移動し、被ガイド部69と第3ガイド部77の接触が終了するまで、シャッタ61は退避位置から進出位置に向かって漸次移動し、その移動量に応じて粉剤落下孔59が閉鎖していく。具体的に、シャッタ61の被ガイド部69が第3ガイド部77に接触し始める位置(第3ガイド部接触開始位置88。実質的に、第2ガイド部接触終了位置86に相当する。)から被ガイド部69が第3ガイド部77との接触を終える位置(第3ガイド部接触終了位置89)まで間に粉剤落下孔59の開口率が漸次減少していく(以下、第3ガイド部接触開始位置88から第3ガイド部接触終了位置89までの領域を「漸次閉鎖領域90」という。)。より具体的には、粉剤落下孔59は、第3ガイド部接触開始位置88からテーブル回転方向(矢印70方向)下流側に所定量移動した位置から閉じ始め、また、第3ガイド部接触終了位置89からテーブル回転方向上流側に所定量移動した位置(以下、この位置を「開放終了位置91」という。))で完全に閉鎖される。
そして、以上のようにして開閉される粉剤落下孔59から粉剤が落下する。落下した粉剤は、図5に示すように、上方からみた状態で、開放開始位置84から開放終了位置91に至るまでの領域(以下、「粉剤供給領域92」という。)でシュート15に落下供給される。シュート15は、少なくとも粉剤供給領域92において下降位置に保持されている。したがって、シュート15に供給された粉剤は、該シュート15を介して袋部44に充填される。
このように、本発明に係る粉剤供給装置18及び該粉剤供給装置18を備えた充填包装機10によれば、各シャッタ61は回転テーブル54の回転中心から放射方向に移動可能に支持されているため、従来の旋回式シャッタに比べて、隣接するシャッタとの間に必要な干渉空間は相当小さくなるし、シャッタの移動速度を遅くしても、限られた領域(例えば、上述の漸次開放領域83及び漸次閉鎖領域87)の中で進出位置から退避位置又その逆に移動させることができる。そのため、粉剤がシャッタにはじかれて周囲に飛散することがなくなり、充填包装機を清潔に保つことができる。また、シャッタ61は進出位置から退避位置に向って漸次移動するが、それは粉剤落下孔59の先端から徐々に時間をかけて開放されていくので、粉剤落下孔59の外縁がシュート15と重なった時点から粉剤の充填が始まる。したがって、その分充填時間が長くとれ、充填速度の高速化に対応できることとなる。
10:充填包装機
18:粉剤供給装置
22:本体
Z’:鉛直軸
51:シャフト
52:回転駆動系
53:回転容器
54:回転テーブル
55:周壁
56:環状フランジ
57:円盤部材
58:円
59:粉剤落下口
60:開閉機構
61:シャッタ
62:長手方向の軸
63:ロッド
64:シャッタプレート
65:ガイド穴
66:シャッタガイド
67:ガイドスロット
68:ガイド孔
69:被ガイド部
71:固定支持部
72:旋回シャフト
73:旋回プレート
74:第1ガイド部
75:シリンダ
76:第2ガイド部
77:第3ガイド部
78:移動経路(二点鎖線)
81:第1ガイド部接触開始位置
82:第1ガイド部接触終了位置
83:漸次開放領域
84:開放開始位置
85:第2ガイド部接触開始位置
86:第2ガイド部接触終了位置
87:完全開放領域
88:第3ガイド部接触開始位置
89:第3ガイド部接触終了位置
90:漸次閉鎖領域
91:開放終了位置
92:粉剤供給領域

Claims (6)

  1. 鉛直軸(Z’)を中心に回転可能に支持されるとともに、前記鉛直軸を中心とする円周に沿って一定の間隔をあけて形成された複数の粉剤落下孔(59)を有する回転テーブル(54)と、
    前記複数の粉剤落下孔にそれぞれ対応して前記回転テーブルの下面に沿って前記鉛直軸の放射方向に向けて直線状に移動可能に配置され、対応する前記粉剤落下孔を閉鎖する閉鎖位置と対応する前記粉剤落下孔を開放する開放位置との間を移動する複数のシャッタ(61)を備えたことを特徴とする包装充填機用粉剤供給装置。
  2. 前記鉛直軸を中心とする前記円周上の一部であって前記シャッタが対応する前記粉剤落下孔を開放する開放領域は、前記シャッタが対応する前記粉剤落下孔を完全に開放する完全開放領域(87)と、前記回転テーブルの回転方向に関して前記完全開放領域の上流側にあって前記シャッタが対応する前記粉剤落下孔を次第に開放していく漸次開放領域(83)と、前記回転テーブルの回転方向に関して前記完全開放領域の下流側にあって前記シャッタが対応する前記粉剤落下孔を次第に閉鎖していく漸次閉鎖領域(90)を含むことを特徴とする請求項1の包装充填機用粉剤供給装置。
  3. 前記複数のシャッタはそれぞれ被ガイド部(69)を備えており、
    前記粉剤供給装置はさらに、
    前記漸次開放領域を前記完全開放領域に向けて移動する前記シャッタの被ガイド部に接触して、前記シャッタを前記閉鎖位置から前記開放位置に漸次移動させる作動位置と、前記漸次開放領域を前記完全開放領域に向けて移動する前記シャッタの被ガイド部に接触せず、前記閉鎖位置にある前記シャッタを前記閉鎖位置に維持する非作動位置との間を移動可能に支持された第1ガイド部(74)と、
    前記第1ガイド部を前記作動位置と前記非作動位置の間で移動させる駆動部(75)とを備えていることを特徴とする請求項2の包装充填機用粉剤供給装置。
  4. 前記粉剤供給装置はさらに、
    前記第1ガイド部によって前記漸次開放領域で前記閉鎖位置から前記開放位置に移動された前記シャッタが前記完全開放領域を移動する間、前記開放位置に維持しながら案内する第2ガイド部(76)を有することを特徴とする請求項3の包装充填機用粉剤供給装置。
  5. 前記粉剤供給装置はさらに、
    前記第2ガイド部によって前記完全開放領域で前記開放位置に維持されている前記シャッタが前記漸次閉鎖領域を移動する間、前記開放位置から前記閉鎖位置に向けて移動させる第3ガイド部(77)を有することを特徴とする請求項4の包装充填機用粉剤供給装置。
  6. 請求項1〜5のいずれかの包装充填機用粉剤供給装置を備えた包装充填機。
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