JP2016061726A - 組合せ計量機 - Google Patents

Abstract

【課題】被計量物が接する表面のすべりを良くした組合せ計量機の提供。
【解決手段】供給された被計量物を分散させる分散テーブル、前記分散テーブルから被計量物を計量ホッパに供給するための、前記分散テーブルの周囲に放射状に配置された複数の供給トラフ、前記供給トラフからの被計量物を受け入れ計量する複数の計量ホッパ、
前記計量ホッパの中で、組合せ選択された計量ホッパから排出される被計量物を集合排出する集合シュートから構成された組合せ計量機において、前記分散テーブル、前記供給トラフおよび前記集合シュートの少なくとも一つは、被計量物が接する表面が、末端にフッ素を含有する有機分子からなる単分子膜により被覆されていることを特徴とする組合せ計量機。
【選択図】なし

Description

本発明は、被計量物が分散テーブルに投入され、振動フィーダトラフ、計量ホッパ、集合シュートを経て、排出ゲートから計量・排出される過程において、被計量物の接する表面における摩擦抵抗が少なく移動が容易なように、被計量物が接する表面が表面処理された組合せ計量機に関する。

従来から組合せ計量機において被計量物が、摩擦抵抗をできるだけ受けないように、被計量物の接する表面がテフロン（登録商標）加工などにより表面処理することは知られていた（特許文献１）。

特開２００５−２１２８３０号公報

従来のテフロン（登録商標）加工では、表面処理しない場合よりも被計量物は滑落しやすくなっているが、摩擦抵抗は依然として高く、そのため、被計量物を分散テーブルから振動トラフ上を移動して計量ホッパへ落下させるためには、振動トラフの振動数は高く、そのように振動数が高いと、塩、砂糖、香辛料などの調味料により味付けされたポテトチップスなどの被計量物では、味付けのために添加されている塩、砂糖、香辛料などが装置表面に付着するので、それを取り除くために清掃をしばしばしなければならないという問題があった。

本発明者らは、組合せ計量機における上記の問題点を解決すべく、鋭意検討を行った結果、組合せ計量機の被計量物が接する表面を、末端にフッ素を含有する有機分子からなる単分子膜により被覆すると、摩擦抵抗が大幅に低下して被計量物の計量機表面を滑りやすくなり、被計量物に強い振動を与える必要がなく、このため、被計量物からの砂糖、塩、香辛料などの添加物の装置表面への付着が防がれることを見出し、本発明に到達した。

本発明は、供給された被計量物を分散させる分散テーブル、前記分散テーブルから被計量物を計量ホッパに供給するための、前記分散テーブルの周囲に放射状に配置された複数の供給トラフ、前記供給トラフからの被計量物を受け入れ計量する複数の計量ホッパ、
前記計量ホッパの中で、組合せ選択された計量ホッパから排出される被計量物を集合排出する集合シュート、から構成された組合せ計量機において、
前記分散テーブル、前記供給トラフおよび前記集合シュートの少なくとも一つは、被計量物が接する表面が末端にフッ素を含有する有機分子からなる単分子膜により被覆されていることを特徴とする組合せ計量機である。

前記組合せ計量機において、前記末端にフッ素を含有する有機分子が、末端にフッ素を含有する有機シラン分子であることが好ましい。

前記組合せ計量機において、前記単分子膜は、被計量物が接する表面が前処理された後に形成されていることが好ましい。

本発明は、上記のように、組合せ計量機において、被計量物が接する分散テーブル、供給トラフ、集合シュートの少なくとも一つの被計量物が接する表面が、末端にフッ素を含有する有機分子からなる単分子膜により被覆されているので、摩擦抵抗が大幅に低下して被計量物の移動は容易となる。このため、被計量物を移動させるために分散テーブルや供給トラフの振動を強くしたりする必要がなく、また、集合シュートから排出ゲートを介して排出するときのつまりの問題もなくなり、被計量物の取り扱いが容易となる。

さらに、摩擦抵抗が低下して被計量物が滑りやすくなっているため、分散テーブルや供給トラフの振動を高める必要がなくなり、そのため、被計量物に添加されている添加物（砂糖、塩、香辛料）が粉状になって計量機の各部に付着して、これを除くために頻繁に清掃する必要もなくなり、計量機の運転率の向上が図られる。

組合せ計量機の構成の概要を示す概略図である。 単分子膜を構成する有機分子の一例を示す概略図である。 単分子膜被覆を行った、組合せ計量機の供給トラフ面にスナック菓子を、3時間供給した後の供給トラフ面を写真撮影した図である。 単分子膜被覆を行っていない、組合せ計量機の供給トラフ面にスナック菓子を、３時間供給した後の供給トラフ面を写真撮影した図である。

本発明は、上記のように、組合せ計量機における被計量物が接する面の摩擦抵抗を少なくするために、末端にフッ素を含有する有機分子からなる単分子膜により被覆することを特徴としている。

（組合せ計量機）
本発明の一実施形態に係る、組合せ計量包装システム１０を構成する組合せ計量装置１は、図１に示すように、複数の計量ホッパ５において貯留されている被計量物の重量値を用いて、被計量物の集合体が所定重量あるいは所定数量になるように組合せ計量を行う装置である。

組合せ計量装置１は、主として、前段に配置された供給コンベア装置４０が被計量物（以下、物品と記す）を落下させる位置の真下に配置される円錐状の分散テーブル２と、分散テーブル２の周囲に複数配置された供給トラフ（供給フィーダ）３と、供給トラフ３の下流側に配置された複数のプールホッパ４および計量ホッパ５と、集合シュート７と、を備えている。集合シュート７から排出される所定の計量値を有する物品は、通常、包装機９に供給され、フィルムＦから作られる袋内に充填包装される。

分散テーブル２は、傘状の円形板であって、電磁加振装置(図示せず)によって振動させられる。分散テーブル２の上面に供給された物品は、振動によって円形板の外周側へ分散しながら移動し、分散テーブル２の外周に沿って配置された供給トラフ３上へ落下する。
供給トラフ３は、電磁加振装置によって振動させられ、分散テーブル２から供給された物品を振動によって外方へ移動させてプールホッパ４に送出する。

プールホッパ４は、供給トラフ３から物品を受け取って一時的にプールする。また、その下部には、物品を下流側に配置された計量ホッパ５に投下するためのゲート４１が設けられている。ゲート４１は、図示しない制御部からの指令によって開放されて、計量ホッパ５に物品を供給する。計量ホッパ５は、プールホッパ４の下流側に設けられている。プールホッパ４、計量ホッパ５は、各供給トラフ３に１対１に対応して、周方向に沿って複数配置されている。それぞれの計量ホッパ５は、ホッパ内の物品の重量を計測するためのロードセルを有している。また、その下部には、物品を下流側に配置された集合シュート（集合排出シュート）７に対して排出するためのゲート５１が設けられている。ゲート５１は、図示しない制御部からの指令によって開放される。

集合シュート７は、各計量ホッパ５から投下された物品を集合させた後、包装機９等の後段に配置された装置に対して物品を落下させる。

上述したプールホッパ４と計量ホッパ５とが縦方向に直列的に配置されて構成されるヘッド８が、複数の供給トラフ３に対応して、複数並列配置されている。そして、計量ホッパ５に貯留されている計量済みの物品の重量値を用いて組合せ演算を行い、組合せ演算の結果、選択された各計量ホッパ５から集合シュート７に対して物品を排出する。

組合せ計量包装システム１０が備えている包装機９は、フォーマ（投入口）９ａを有しており、側方から送られてくるシート状のフィルムＦを包帯状にして、組合せ計量機１から排出される物品を包装する。

上記のように、物品は、分散テーブル２、供給トラフ３、プールホッパ４、計量ホッパ５、集合シュート７へと移動する過程において計量され、所定の重量に計量された物品が集合シュート７に集められ排出されるか、直接、次工程(包装機)９に移動する。

上記の物品の処理において、物品は、主として分散テーブルの表面、供給トラフの表面、ホッパゲートの表面、集合シュートの表面（以下、これらの表面を総称して滑落面と称することがある）に接する。これらの表面はステンレス鋼製であるが、この表面における摩擦抵抗が問題となる。

（表面処理）
本発明においては、上記の物品が接する表面の摩擦抵抗を少なくするために、前記表面を末端にフッ素を含有する有機分子からなる単分子膜［自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）］により被覆することにより、表面の摩擦抵抗を下げ、物品を滑落しやすくし、物品を高速で移動させながら、集合シュートから排出することができる。
表面処理される滑落面としては、分散テーブルの表面、供給トラフの表面、ホッパゲートの表面、集合シュートの表面の少なくとも一つ表面が挙げられ、好ましくは、これらの全ての表面が表面処理される。

（前処理）
ここに開示される方法を適用して滑落面上に単分子膜を形成するにあたっては、滑落面に所定の前処理を行ってから単分子膜を形成することが好ましい。その前処理は、例えば、滑落面に水酸基を導入する処理を含み得る。かかる前処理が施された滑落面を用いることにより、該滑落面上に高品質の（例えば高配向の）単分子膜をより適切に作製することができる。前処理層の厚みはマイクロオーダーであってもよい。

前記単分子膜は、洗浄、脱脂等行ったステンレス鋼表面に直接被覆することもできるが、電気化学的な陽極酸化、又は化学的な酸化により不動態酸化皮膜を形成するのが好ましい。また、ジメチルジメトキシシラン等により下地層を形した後、フッ素を含有する有機分子からなる単分子膜を形成してもよい。このように下地処理した後、単分子膜を形成した方が、ステンレス鋼表面の不動態酸化皮膜、又は下地層に水酸基が含まれ、フッ素含有分子と結合しやすくなるためと考えられる。未処理のステンレス鋼基材表面にも、不動態皮膜が自然に生成することはあるが、前記の処理によりより多くの水酸基を含有する不動態酸化皮膜が形成されるので好ましい。

（単分子膜形成）
本発明においては、かかる滑落面に末端にフッ素を含有する有機分子からなる単分子膜を形成する。このことにより、滑落面の表面自由エネルギーが極めて減少し、これによって前記滑落面の表面の滑落性が著しく改善する。用いられる末端にフッ素を含有する有機分子としては、滑落面表面に有機シラン単分子膜が形成され、これによって前記滑落面の表面の表面自由エネルギーが減少し、摩擦特性を改善できるものであれば特に限定されるものではない。しかしながら、前記長分子鎖の長さの下限は１ｎｍであることが好ましい。これによって、有機シラン単分子膜による前記滑落面の表面の被覆率がさらに増すとともに、分子配列の乱れを小さくすることができるので、部材としての摩耗特性をさらに向上させることができる。前記長分子鎖の上限についても特には限定されないが、５ｎｍであることが好ましく、さらには２ｎｍであることが好ましい。長分子鎖の長さが上記値よりも大きくなると、均一な単分子膜を形成することが困難となり、滑落面表面の表面自由エネルギーを十分低くすることができなくなってしまう場合が生じる。したがって、摩擦特性に優れた高潤滑表面部材を得ることができない場合が生じる。

（末端にフッ素を含有する有機分子）
有機シランの種類についても、上記のような長分子鎖を有し、本発明にしたがって滑落面の表面に摩擦特性に優れた長分子鎖を有する有機シラン単分子膜を形成することができれば、特に限定されるものではない。
本発明において、末端にフッ素を有する化合物の中でも、特に末端にフッ素を有するシラン系化合物は、滑落面との安定な化学結合を付与する上で好ましい。かかるシラン化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルトリアルコキシシラン、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のフルオロアルキルシラン（以下、「ＦＡＳ」という）等のフッ素鎖を有するシラン系化合物を挙げることができる。特にフルオロアルキルシラン（ＦＡＳ）を用いた場合には、膜の表面にフルオロアルキル基が位置するように各化合物が配向されて自己組織化膜が形成されるので、膜の表面に均一な撥水性が付与される。使用に際しては、一つの化合物を単独で用いるのも好ましいが、２種以上の化合物を組み合わせて使用しても、本発明の効果を損なわない限り制限されない。

滑落面表面と有機シランとの化学反応についても、前記滑落面の表面と有機シランとが強固に結合するものであれば、特に限定されない。しかしながら、この化学反応は、脱水縮合反応であることが好ましい。すなわち、前記滑落面を構成する物質と有機シランの水酸基とが化学的に反応して結合することが好ましい。このような脱水縮合反応によって、本発明における有機シランのような場合、水酸基を通じて他の物質と極めて強固に結合する傾向があるため、滑落面表面に形成された有機シラン単分子膜の摩耗による剥離や破壊をより効果的に低減させることができる。

単分子膜を構成する分子の化学構造の概略図を図２に示す。図２に示すように、滑落面に隣接する単分子膜の分子、すなわち、単分子膜のうち滑落面に隣接する部分は、滑落面の表面上のＯＨ基と結合することで、単分子膜を形成する。また、Ｓｉ原子の残りの結合手は、隣接するケイ素化合物のＳｉと結びついた酸素原子、もしくはＯＨ基、またはそれらの両方と結合することができる。

滑落表面が末端にフッ素を含有する有機分子からなる単分子膜により被覆されている場合には、スナック菓子を計量した場合、１分間あたりの計量回数１００回換算で３０時間以上、味付け剤の付着が起こらない結果を得ており、このような処理をしていない場合には１〜２時間で味付け剤の付着が確認されることと対比して、本発明に係る単分子膜被覆を行った滑落面の場合、著しい効果を確認することができた。

図３に、フッ素を含有する有機分子からなる単分子膜被覆を行った、組合せ計量機の供給トラフ面にスナック菓子を、3時間供給した後の供給トラフ面を写真撮影した図を示した。また、図４に単分子膜被覆を行っていない、組合せ計量機の供給トラフ面にスナック菓子を、３時間供給した後の供給トラフ面を写真撮影した図を示した。いずれも組合せ計量機の一分間あたりの計量回数を１５０回として行ったものであるが、単分子膜被覆を行った供給トラフの振幅は、被覆を行っていない供給トラフの振幅よりも約３割小さくして行った。
図３では、表面処理を行ったトラフ面にスナック菓子の粉末が付着することなく、わずかに残存しているのが認められるだけであり、図４に示されているように、表面処理を行っていないトラフ面では、スナック菓子の粉末がトラフ面全体にわたって付着しているのが認められ、両者の差は歴然としているのがわかる。（なお、図3の写真において、トラフ面に波状の模様があるように見えるが、トラフ面の上部にある装置の影が映っているものであり、また、図３の写真の右上方に粉末が付着したトラフが見えるが、これは未処理トラフ面である。）

本発明に係る組合せ計量機は、分散テーブル、供給トラフ、集合シュートなどの滑落面における物品の滑落時間が短縮されると共に、被計量物品に付着している味付け用調味料が装置表面に付着しにくくなり、計量機の洗浄頻度が少なくなるなどの効果を奏することから、産業上の利用可能性を有する。

以上のとおり、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１： 組合せ計量機
２： 分散テーブル
３： 供給トラフ
４： プールホッパ
５： 計量ホッパ
７： 集合シュート
８： ヘッド
９： 包装機
９ａ： フォーマ(投入口)
１０： 組合せ計量システム
４０： 供給コンベア装置
４１： ゲート
５１： ゲート
Ｆ： フィルム

Claims (3)

1. 供給された被計量物を分散させる分散テーブル、
   前記分散テーブルから被計量物を計量ホッパに供給するための、前記分散テーブルの周囲に放射状に配置された複数の供給トラフ、
   前記供給トラフからの被計量物を受け入れ計量する複数の計量ホッパ、
   前記計量ホッパの中で、組合せ選択された計量ホッパから排出される被計量物を集合排出する集合シュート、から構成された組合せ計量機において、
   前記分散テーブル、前記供給トラフおよび前記集合シュートの少なくとも一つは、被計量物が接する表面が、末端にフッ素を含有する有機分子からなる単分子膜により被覆されていることを特徴とする組合せ計量機。
2. 前記末端にフッ素を含有する有機分子が、末端にフッ素を含有する有機シラン分子である、請求項１に記載の組合せ計量機。
3. 前記単分子膜は、被計量物が接する表面が前処理された後に、前記表面上に形成されている、請求項１または２に記載の組合せ計量機。