JP2018065619A - 粉粒体充填システム - Google Patents

Abstract

【課題】粉粒体充填システムの全体構成を小型化し、工場等における省スペース化を実現する。【解決手段】粉粒体充填システム１は、容器２に粉粒体を充填する充填装置５と、容器２を移動させる搬送装置４と、容器２に蓋６ａ，６ｂを取り付ける施蓋装置７ａ，７ｂと、容器２を格納する保管棚３ａ，３ｂとを備える。搬送装置４は、容器２を移動させるロボットアーム１１を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス粉等の粉粒体を容器に充填するシステムに関する。

一般に、粉粒体を容器に充填する粉粒体充填システムでは、容器の搬送手段としてベルトコンベアが使用される。例えば、特許文献１には、セメント、穀物等の粉粒体が袋詰めされた粉粒体袋の開口縁部のヒートシール部をベルトコンベア上で粘着密封するようにした粉粒体袋封止機が開示されている。特許文献２には、栽培・耕作用の土壌や砂等の粉粒体をトレーに充填する充填装置が開示されている。この充填装置は、電気モータにより駆動される第一のドラムと、このドラムから所定距離隔てられた位置に設けられる第二のドラムと、両ドラムの間にかけられたコンベアベルトとを備えている。

特開２００８−４４６３７号公報 特開平６−９８６４０号公報

上記のように、セメント、穀物、土壌といった粉粒体を搬送する場合には、容器が大型化する傾向にあり、多数の容器を搬送するためにベルトコンベアが採用される。これにより、充填システムは、必然的に大型化する。

しかしながら、例えばガラス粉末を含む粉粒体を容器に充填するような場合には、容器はそれほど大型化することはない。この場合には、ベルトコンベアを使用することなく、充填システムの構成を可及的に小型化することが望まれる。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、粉粒体充填システムの全体構成を小型化し、工場等における省スペース化を実現することを技術的課題とする。

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、容器に粉粒体を充填する粉粒体充填システムであって、前記容器に粉粒体を充填する充填装置と、前記容器を移動させる搬送装置と、前記容器に蓋を取り付ける施蓋装置と、前記容器を格納する保管棚と、を備え、前記搬送装置は、前記容器を移動させるロボットアームを備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、搬送装置をロボットアームにより構成することで、従来のようなベルトコンベア式の充填システムと比較して、システム全体の構成を小型化できる。これにより、工場等におけるシステムの省スペース化を実現できる。また、多数の容器を保管棚に格納することにより、システム全体の構成をより一層小型化することが可能になる。

また、上記構成の粉粒体充填システムにおいて、前記ロボットアームは、前記保管棚に格納される前記容器を前記充填装置に搬送し、前記充填装置により前記粉粒体が充填された前記容器を前記施蓋装置に搬送し、前記施蓋装置により前記蓋が取り付けられた前記容器を前記保管棚に搬送するように構成されることが望ましい。このように、ロボットアームにより容器の搬送処理の全てを行うことで、充填、施蓋及び保管に係る一連の工程を効率良く実行するとともに、充填装置、施蓋装置及び保管棚のレイアウトを自由に設定することが可能になる。

上記構成の粉粒体充填システムにおいて、前記充填装置は、前記容器の重量を計測する計量器と、前記粉粒体を前記容器に充填させるスクリューフィーダとを備え、前記容器の重量を前記計量器により計測しながら前記スクリューフィーダにより前記粉粒体を前記容器に充填するように構成されることが望ましい。このように、計量器によって容器の重量を計測しながら、そのフィードバック制御により粉粒体の充填を行うことで、容器に正確な量の粉粒体を充填することができる。

上記構成の粉粒体充填システムにおいて、前記スクリューフィーダは、前記粉粒体を収容する筒部と、前記筒部内に配置されるスクリューと、前記筒部の端部に形成される、前記粉粒体の吐出口とを備え、前記吐出口は、前記粉粒体の吐出量を規制するフィルタを備えることが望ましい。吐出口にフィルタを設けることにより、吐出口から少量の粉粒体を吐出させることができる。また、このフィルタを設けることで、吐出口から粉粒体が不測にこぼれ落ちることを防止できる。これにより、容器に正確な量の粉粒体を充填することが可能になる。この場合において、前記粉粒体は、１〜４μｍの粒径を有することが好ましい。また、前記フィルタは格子状に構成されるとともに、５〜１５ｍｍ角の開口部を有することが望ましい。

上記構成の粉粒体充填システムにおいて、前記保管棚は、前記搬送装置により前記容器を搬入又は搬出するための搬入・搬出部と、格納している前記容器を前記搬入・搬出部に向かって滑動させる棚板とを備えることが望ましい。かかる構成によれば、搬入・搬出部から容器を取り出すと、残りの容器が棚板上を滑動し、搬入・搬出部側に移動することになり、容器を同じ位置から取り出すことができる。また、搬入・搬出部から棚板に容器を載せる場合には、新たな容器を既に格納されている容器に押し当て、両者を棚板上で滑動させるだけで、容易に保管棚内に格納することができる。したがって、容器の搬入・搬出に係るロボットアームの動作を単純化することができ、これによって設備コストを可及的に低減できる。

上記構成の粉粒体充填システムにおいて、前記施蓋装置は、前記容器内に中蓋を取り付ける中蓋施蓋装置と、前記容器に外蓋を取り付ける外蓋施蓋装置とを備えることが望ましい。このように、容器に中蓋と外蓋とを取り付けることにより、粉粒体を容器に確実に封入して、粉粒体の劣化を防止できる。

上記構成の粉粒体充填システムにおいて、前記中蓋施蓋装置は、前記中蓋を前記容器の口部に案内する位置決め部材を備えることが望ましい。これにより、中蓋の施蓋不良を可及的に低減できる。

上記構成の粉粒体充填システムにおいて、前記外蓋施蓋装置は、前記外蓋を保持するチャックと、前記チャックによる前記外蓋の保持姿勢を矯正する姿勢調整部とを備えることが望ましい。姿勢調整部により外蓋の姿勢を矯正することで、当該外蓋の施蓋不良を可及的に低減できる。

上記構成の粉粒体充填システムにおいて、前記外蓋施蓋装置は、前記中蓋の施蓋不良を検出するセンサを備えることが望ましい。かかる構成によれば、外蓋の施蓋を実行する前に中蓋の施蓋不良を検出することができる。外蓋を施蓋する前に、施蓋不良の容器を排除することにより、容器の製造効率を向上させることが可能になる。

本発明によれば、粉粒体充填システムの全体構成を小型化し、工場等における省スペース化を実現できる。

粉粒体充填システムの平面図である。 保管棚の側面図である。 搬送装置のロボットアームを示す平面図である。 充填装置の側面図である。 充填装置の一部を示す正面図である。 中蓋施蓋装置の側面図である。 中蓋施蓋装置における中蓋保管部の平面図である。 外蓋施蓋装置の側面図である。 中蓋施蓋装置の他の実施形態を示す側面図である。 中蓋施蓋装置の位置決め部を示す斜視図である。 中蓋施蓋装置の動作態様を示す平面図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。 中蓋施蓋装置の動作態様を示す平面図である。 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。 中蓋施蓋装置の動作態様を示す平面図である。 図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。 中蓋施蓋装置の動作態様を示す平面図である。 図１７のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。 中蓋施蓋装置の動作態様を示す平面図である。 図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。 外蓋施蓋装置の他の実施形態を示す側面図である。 外蓋施蓋装置の要部を示す側面図である。 外蓋施蓋装置におけるセンサの動作態様を示す側面図である。 外蓋施蓋装置の動作態様を示す側面図である。 外蓋施蓋装置の動作態様を示す側面図である。 外蓋施蓋装置の動作態様を示す側面図である。 外蓋施蓋装置の動作態様を示す側面図である。 外蓋施蓋装置の動作態様を示す側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図８は、本発明に係る粉粒体充填システム（以下、単に「充填システム」と称する）の一実施形態を示す。図１に示すように、充填システム１は、容器２を格納する保管棚３ａ，３ｂと、容器２を移動させる搬送装置４と、容器２に粉粒体を充填する充填装置５と、粉粒体が充填された容器２に蓋６ａ，６ｂを取り付ける施蓋装置７ａ，７ｂと、各装置４，５，７ａ，７ｂの制御を実行する制御盤８とを備える。

容器２は、プラスチック製のものが主に使用されるが、金属製のものであってもよい。容器２の寸法は、例えば直径が５０〜２００ｍｍ、高さが５０ｍｍ〜３００ｍｍとされるが、これに限定されない。容器２に充填される粉粒体としては、ガラス粉末、プラスチック粉末、又は金属粉末が使用され、或いはこれらのうち少なくとも二種の粉末を混合したものが含まれる。粉粒体の粒径は、１〜４μｍとされるが、これに限定されない。

図１に示すように、充填システム１は、工場等の設置スペースにおける第一の設置エリアＡ１に充填装置５と制御盤８とが並設され、第二の設置エリアＡ２に搬送装置４が配置され、第三の設置エリアＡ３に保管棚３ａ，３ｂと施蓋装置７ａ，７ｂとが並設されてなる。

図１に示すように、保管棚３ａ，３ｂは、粉粒体を充填する前の空の容器２を格納する第一保管棚３ａと、粉粒体が充填された後の容器２を保管する第二保管棚３ｂとを備える。第一保管棚３ａと第二保管棚３ｂは、同型のものが使用されるが、異なる構成のものを用いてもよい。図２に示すように、各保管棚３ａ，３ｂは、容器２を搬入又は搬出するための搬入・搬出部９と、容器２を滑動可能に支持する複数の棚板１０とを備える。また、各保管棚３ａ，３ｂは、その下部にキャスタ３ｃを有する。

各棚板１０は、複数の容器２を複行複列に整列して支持するように構成される（図１参照）。各棚板１０は、上下方向において一定の間隔をおいて配置される。また、各棚板１０は、各保管棚３ａ，３ｂの後側（奥側）から前側の搬入・搬出部９に向かうにつれて下方に傾斜するように配置される（図２参照）。このように棚板１０を傾斜させることで、棚板１０に載置される容器２は、その自重により、搬入・搬出部９に向かって滑動し易くなる。

例えば、第一保管棚３ａの搬入・搬出部９から容器２を取り出すと、その後方に位置する容器２が、前方に滑動し、最前部である搬入・搬出部９に位置することになる。これにより、容器２の搬出を効率良く行うことができる。また、第二保管棚３ｂの搬入・搬出部９に充填済みの容器２を搬入する場合には、既に搬入・搬出部９に容器２が存在していたとしても、新たに格納すべき容器２を、既存の容器２に当接させて押し込むことにより、両者を棚板１０上で滑動させて、共に棚板１０に載せることができる。

上記のように、各保管棚３ａ，３ｂは、同じ位置（搬入・搬出部９）から容器２の搬入又は搬出を行うことができる。これにより、第一保管棚３ａ及び第二保管棚３ｂは、容器２の搬入用と搬出用とに共用できる。本実施形態では、第一保管棚３ａを空の容器２の保管用（搬出用）とし、第二保管棚３ｂを充填済みの容器２の保管用（搬入用）としているが、これに限定されない。例えば第一保管棚３ａのみを使用して、空の容器２と、充填済みの容器２と別々の棚板１０に載置してもよい。これにより、保管棚３ａ，３ｂの数を最小化し、設置の際の省スペース化を可能にする。また、搬送装置４による容器２の搬入・搬出に係る動作をほぼ共通化できるため、その制御を簡略化して設備コストを低減できる。

図１に示すように、搬送装置４は、容器２を把持するとともに、所定の方向に移動させるロボットアーム１１と、このロボットアーム１１を所定の方向に案内するガイド機構１２とを有する。図３に示すように、ロボットアーム１１は、一対のアーム部材１３ａ，１３ｂを有する。各アーム部材１３ａ，１３ｂは、互いに接近・離反するように構成される。アーム部材１３ａ，１３ｂは、容器２を把持するための凹部１３ｃを有する。ガイド機構１２は、ロボットアーム１１を上下方向及び水平方向に移動させ、あるいは、ロボットアーム１１を鉛直方向に沿う軸心廻りに回転又は回動させるように構成される。なお、ロボットアーム１１の数は特に限定されないが、設備コストを低減する観点から一個のロボットアーム１１を有する搬送装置４が例示される。

上記の構成により、ロボットアーム１１は、第一保管棚３ａから充填装置５へ、充填装置５から施蓋装置７ａ，７ｂへ、施蓋装置７ａ，７ｂから第二保管棚３ｂへ、そして第二保管棚３ｂから第一保管棚３ａへと移動するように構成される。搬送装置４は、ロボットアーム１１を制御する制御部（図示せず）を有する。制御部は、制御盤８に接続されており、制御盤８からの制御信号に基づき、ロボットアーム１１の動作に係る制御を実行する。

図４に示すように、充填装置５は、粉粒体を移送するスクリューフィーダ１４と、容器２の重量を計測する計量器１５とを備える。スクリューフィーダ１４は、ホッパ１６と、ホッパ１６に連結される筒部１７と、筒部１７内に配置されるスクリュー１８と、スクリュー１８を回転させるモータ１９と、筒部１７の端部の下方位置に配置されるシャッタ２０とを備える。

ホッパ１６は、筒部１７の上方に配置されており、内部に貯留する粉粒体を筒部１７へと供給する。筒部１７は水平方向に沿って配置されており、その一方の端部がホッパ１６に連結されている。筒部１７の他方の端部には、粉粒体の吐出口１７ａが形成されている。図５に示すように、吐出口１７ａには、網状のフィルタ１７ｂが設けられている。フィルタ１７ｂの材質は、鉄やステンレスが好ましいが、他の金属でもあってもよい。フィルタ１７ｂは、粉粒体の吐出量を微調整するとともに、筒部１７内の粉粒体が不測に容器２内へとこぼれ落ちることを防止する。フィルタ１７ｂは、格子形状を呈し、複数の開口部１７ｃを有する。開口部１７ｃの寸法は、５〜１５ｍｍ角とされるが、これに限定されず、粉粒体の種別や粒径に応じて適宜設定され得る。

スクリュー１８は、螺旋状の羽根を有する。スクリュー１８は、筒部１７内において、当該筒部１７と同心状に配置されている。スクリュー１８の一端部は、モータ１９の回転軸に連結されている。モータ１９は、ホッパ１６の一部に支持されている。モータ１９は、制御盤８に接続されている。モータ１９の回転数は、制御盤８からの制御信号により制御される。

シャッタ２０は、支持部材２１を介して所定の方向に移動可能に構成される。支持部材２１は、シャッタ２０を、筒部１７の吐出口１７ａから吐出された粉粒体が容器２に入らないようにその落下を阻止する遮断位置と、吐出口１７ａから離れて吐出口１７ａからの粉粒体の落下を許容する待機位置とに移動させる。支持部材２１は、アクチュエータ（図示せず）に連結されている。アクチュエータの動作は、制御盤８によって制御される。なお、シャッタ２０の動作については、旋回式が採用されるが、これに限定されず、直動式であってもよい。

計量器１５は、その上部に、容器２が載置される計量台１５ａを有する。計量器１５は、スクリューフィーダ１４の近傍位置に配置される支持台２２に載置される。支持台２２は、キャスタ２２ａを有しており、移動可能に構成される。計量器１５は、制御盤８に接続されており、容器２の測定値（重量）を制御盤８へと随時送信する。

施蓋装置７ａ，７ｂは、容器２内に中蓋６ａを挿入する中蓋施蓋装置７ａと、容器２に外蓋６ｂを取り付ける外蓋施蓋装置７ｂとを含む。

図６に示すように、中蓋施蓋装置７ａは、未使用の中蓋６ａを積層状に格納する中蓋保管部２３と、中蓋保管部２３から中蓋６ａを取り出して移送する中蓋取出部２４と、中蓋６ａを容器２内へと挿入する中蓋挿入部２５と、容器２を支持する支持部２６とを備える。中蓋施蓋装置７ａは制御盤８に接続されており、制御盤８からの信号により、中蓋保管部２３、中蓋取出部２４、中蓋挿入部２５の動作が制御される。なお、中蓋６ａは、円形状に構成されるとともに、その周縁部に、厚さ方向に突出する環状の突出部を有する。

中蓋保管部２３は、図６、図７に示すように、中蓋６ａを積層した状態で収容する複数の中蓋収容部２７と、中蓋６ａを積層してなる積層体６Ａを下側から押し上げる支持体２８とを備える。

各中蓋収容部２７は、基板２７ａに複数の棒材２９を環状に立設してなり、この環の内側に中蓋６ａを積層して収容する。基板２７ａには、当該基板２７ａを回転させる駆動軸２７ｂが連結されている。駆動軸２７ｂは、モータ等の駆動源(図示せず)に接続されており、基板２７ａを回転させることにより、中蓋収容部２７の位置を変更する。中蓋収容部２７内で積層される中蓋６ａは、中蓋取出部２４により、上側から一枚ずつ取り出される。

支持体２８は、上下方向に移動可能に構成される。支持体２８は、中蓋６ａを積層してなる積層体６Ａの下部に接触することにより、当該積層体６Ａを支持する。支持体２８は、中蓋６ａが取り出される度に所定のピッチで上昇し、中蓋取出部２４により最上部の中蓋６ａを取り出すことができるように、積層体６Ａを上方に押し上げる。

中蓋取出部２４は、上下方向及び水平方向に移動可能に構成される。中蓋取出部２４は、中蓋６ａを保持可能なチャック機構２４ａを有する。中蓋取出部２４は、中蓋保管部２３の中蓋収容部２７の上方位置に移動し、さらに下降して中蓋６ａを中蓋収容部２７から取り出すように構成される。また、中蓋取出部２４は、中蓋収容部２７から取り出した中蓋６ａを保持したまま、支持部２６の上方位置に移動し、支持部２６に支持される容器２の上部（口部）に当該中蓋６ａを載置するように構成される。

中蓋挿入部２５は、上下方向に移動可能に構成される。中蓋挿入部２５は、その下部に中蓋６ａを押圧するためのプッシャ３０を備える。プッシャ３０は、中蓋６ａの突出部に当接するように、円環状に構成される。中蓋挿入部２５は、支持部２６の上方に配置されている。中蓋挿入部２５は、図６に示す待機位置と、待機位置から下降して、中蓋６ａを容器２内に挿入する挿入位置とに位置変更可能に構成される。

支持部２６は、上下方向に長い長尺状に構成されており、その上部に容器２を支持する支持面２６ａを有する。また、支持部２６は、支持面２６ａに載置された容器２の位置決めを行う位置決め部（位置決めチャック）３１を有する。位置決め部３１は、容器２が支持面２６ａに載置された後に、当該容器２を中蓋挿入部２５のプッシャ３０と同軸状となるように移動させる。

図８に示すように、外蓋施蓋装置７ｂは、未使用の外蓋６ｂを積層状に保管する外蓋保管部３２と、外蓋６ｂを保持して移動させる外蓋取出部３３と、容器２を支持する支持部３４と、支持部３４を回転させる駆動部３５とを備える。なお、外蓋６ｂは、平面視円形状に構成されるとともに、容器２に係合する雌ねじ部を有する。また、容器２の口部における外周面には、この雌ねじ部に係合する雄ねじ部が形成されている。

外蓋保管部３２は、外蓋６ｂを積層状に格納する外蓋収容部３６と、外蓋６ｂを積層してなる積層体６Ｂを下側から押し上げる支持体３７とを備える。外蓋収容部３６及び支持体３７は、中蓋保管部２３の中蓋収容部２７及び支持体２８と同じ構成である。すなわち、外蓋収容部３６は、基板３６ａ、駆動軸３６ｂ、及び複数の棒材２９により構成される。

外蓋収容部３６内で積層される外蓋６ｂは、外蓋取出部３３により、上側から一枚ずつ取り出される。支持体３７は、外蓋６ｂが取り出される度に所定のピッチで上昇し、外蓋取出部３３により最上部の外蓋６ｂを取り出すことができるように、積層体６Ｂを上方に移動させる。

外蓋取出部３３は、上下方向及び水平方向に移動可能に構成される。外蓋取出部３３は、外蓋６ｂを保持可能なエアチャック３３ａを有する。外蓋取出部３３は、外蓋保管部３２の外蓋収容部３６の上方に移動した後、下降して積層体６Ｂの上部の外蓋６ｂを保持する。外蓋取出部３３は、外蓋６ｂを保持したまま、支持部３４に載置された容器２の上方に移動した後、下降して当該外蓋６ｂを容器２の口部に接触させることができる。

支持部３４は、容器２を支持する支持軸部３８を備える。支持軸部３８は、支持台３９により回転可能に支持されている。支持軸部３８は、その上端部に容器２を把持する容器把持部４０を有する。容器把持部４０は、容器２を把持可能なエアチャック４０ａと、このエアチャック４０ａに接続されるとともに、エアを供給するエアホース４０ｂとを有する。また、支持軸部３８は、トルクリミッタ（摩擦版）４１と、トルクリミッタ４１の下方に配置されるロータリジョイント４２とを有する。容器把持部４０のエアホース４０ｂは、ロータリジョイント４２に接続されている。

駆動部３５は、支持軸部３８の近傍位置に配置されるモータ４３と、支持軸部３８の中途部に形成されたプーリ４４と、駆動ベルト４５とを有する。モータ４３は、その回転軸４３ａにプーリ４３ｂを備える。駆動ベルト４５は、支持軸部３８のプーリ４４と、モータ４３のプーリ４３ｂに巻き掛けられる。駆動部３５は、モータ４３の動力を、駆動ベルト４５を介してプーリ４４に伝達し、支持軸部３８を回転させる。

制御盤８は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、モニタ、入力インタフェース等の各種ハードウェアを実装し得る。制御盤８は、ＣＰＵにより構成される演算処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等により構成される記憶部と、搬送装置４を制御する第一の制御部と、充填装置５を制御する第二の制御部と、施蓋装置７ａ，７ｂを制御する第三の制御部とを備える（いずれも図示せず）。制御盤８は、搬送装置４におけるロボットアーム１１の移動、アーム部材１３ａ，１３ｂの動作、充填装置５におけるモータ１９及びシャッタ２０の動作、及び施蓋装置７ａ，７ｂの各部の動作に係る制御を実行する。

以下、上記構成の充填システム１を用いて容器２に粉粒体を充填する方法（粉粒体内蔵容器の製造方法）について説明する。本方法は、充填装置５により粉粒体を容器２に充填する工程（充填工程）と、各施蓋装置７ａ，７ｂにより容器２に蓋６ａ，６ｂを取り付ける工程（中蓋施蓋工程、外蓋施蓋工程）とを主に備える。また、本方法は、搬送装置４により容器２を各工程に搬送する工程（搬送工程）を備える。以下、各工程の詳細について説明する。

本方法では、まず搬送装置４のロボットアーム１１により、第一保管棚３ａから空の容器２を取り出し、充填装置５へと移動させる。搬送装置４は、容器２を充填装置５の計量器１５（計量台１５ａ）に載置する。このとき、シャッタ２０は、遮断位置にあってスクリューフィーダ１４の吐出口１７ａから粉粒体が容器２に落下することを防止する。制御盤８から送信される、充填開始の制御信号により、シャッタ２０は待機位置へと移動する。

充填装置５は、計量器１５により容器２の重量を測定しながら、モータ１９によりスクリュー１８を回転させる。制御盤８は、計量器１５の重量に係るデータを随時受信するとともに、そのデータに応じてスクリュー１８の回転数を制御する。スクリュー１８の回転により、筒部１７内の粉粒体が吐出口１７ａから押し出される。押し出された粉粒体は、吐出口１７ａの下方に位置する容器２内に落下する。スクリュー１８は、充填開始時から充填終了間際まで高速で回転するが、充填の最終段階において低速回転に切り替えられる。

すなわち、充填装置５は、計量器１５にて容器２に入った重量を測定していることから、制御盤８の制御により、その充填率が８０％〜９５％程度になった場合に、スクリュー１８の回転を高速から低速へと切り替える。例えば、粉粒体の充填量が１０００ｇであり、充填率が９０％となったときにスクリュー１８の回転速度を切り替える場合、制御盤８は、計量器１５から送信される重量値が９００ｇに達したときに、スクリュー１８の回転数を高速から低速に切り替える旨の制御信号をモータ１９に送信する。このようなフィードバック制御により、容器２に対して粉粒体を正確に充填することが可能になる。充填が終了すると、待機位置にあるシャッタ２０は、遮断位置へと移動する。

次に、制御盤８の制御により、搬送装置４のロボットアーム１１は、容器２を再び把持し、当該容器２を中蓋施蓋装置７ａへと移動させる。ロボットアーム１１は、中蓋施蓋装置７ａにおける支持部２６の支持面２６ａに容器２を載置し、中蓋施蓋装置７ａから離れる。その後、容器２は、位置決め部３１により支持面２６ａ上の所定位置に固定される。

中蓋施蓋装置７ａでは、中蓋取出部２４が中蓋保管部２３から中蓋６ａを取り出し、支持部２６に向かって移動する。中蓋取出部２４は、待機位置にある中蓋挿入部２５と、支持部２６に支持される容器２との間の位置に移動する。この位置に移動すると、中蓋取出部２４は、さらに下降して容器２に接近した後、保持している中蓋６ａを離して容器２の上部に載せる。その後、中蓋取出部２４は、この位置から退避する。次に、中蓋挿入部２５が下降し、挿入位置へと移動する。このとき、プッシャ３０は、中蓋６ａの突出部に当接し、容器２内に押し込む。その後、中蓋挿入部２５は待機位置へと戻る。

中蓋６ａの挿入が完了すると、搬送装置４のロボットアーム１１は、容器２を把持し、当該容器２を外蓋施蓋装置７ｂに移動させる。ロボットアーム１１は、外蓋施蓋装置７ｂの容器把持部４０に容器２を載置する。その後、制御盤８の制御により、容器把持部４０は、エアチャック４０ａにより容器２を把持する。一方、外蓋施蓋装置７ｂの外蓋取出部３３は、外蓋保管部３２から外蓋６ｂを取り出して、容器２の上方位置まで移動する。

その後、外蓋取出部３３は、容器２に向かって外蓋６ｂを下降させ、この容器２の口部に外蓋６ｂを接触させる。その後、駆動部３５は、支持軸部３８を回転させる。これに伴い、容器把持部４０に保持されている容器２も回転する。これにより、容器２の口部に形成される雄ねじ部が外蓋６ｂの雌ねじ部に嵌め込まれる。この場合において、支持部３４のトルクリミッタ４１は、容器把持部４０に保持される容器２に過剰なトルクが作用することを防止する。

外蓋６ｂの取り付けが完了すると、容器把持部４０のエアチャック４０ａによる容器２の保持が解除される。その後、搬送装置４のロボットアーム１１は、容器２を把持するとともに第二保管棚３ｂに当該容器２を格納する。

上記の工程を繰り返すことにより、多数の容器２に粉粒体を連続的に充填することが可能である。この場合、搬送装置４のロボットアーム１１は、以下のように動作する。上記の工程のうち、最も時間を要するのは、充填装置５により粉粒体を容器２に充填する工程である。このため、充填装置５が粉粒体を容器２に充填している間、搬送装置４は、下流の工程における容器２の搬送処理を実行する。

すなわち、搬送装置４は、外蓋施蓋装置７ｂによって外蓋６ｂが取り付けられた容器２を第二保管棚３ｂに搬送する処理、中蓋施蓋装置７ａによって中蓋６ａが取り付けられた容器２を外蓋施蓋装置７ｂに搬送する処理をこの順に実行する。その後、搬送装置４は、充填が完了した容器２を中蓋施蓋装置７ａに搬送する処理を実行し、最後に、第一保管棚３ａから充填装置５へと空の容器２を搬送する処理を実行する。このように、充填工程の実行中に、下流の工程における容器２の搬送処理を順次実行することにより、充填システム１は、少数（少なくとも一個）のロボットアーム１１によって効率良く作業を行うことができ、したがってタクトタイムを可及的に低減できる。

以上説明した本実施形態に係る充填システム１によれば、搬送装置４をロボットアーム１１により構成することで、従来のベルトコンベア式の充填システムと比較して、システム全体の構成を小型化できる。これにより、工場等における充填システム１の省スペース化を実現できる。また、ロボットアーム１１により、容器２の搬送処理の全てを行うことで、充填及び施蓋に係る一連の工程を効率良く実行するとともに、充填装置５、施蓋装置７ａ，７ｂ及び保管棚３ａ，３ｂのレイアウトも自由に設定できる。

また、充填装置５は、計量器１５によって容器２の重量を測定しながら、フィードバック制御により充填工程を実行することで、粉粒体を容器２に対して正確に充填できる。また、充填装置５における筒部１７の吐出口１７ａにフィルタ１７ｂを設けることで、吐出口１７ａから少量の粉粒体を吐出させることができ、吐出口１７ａからこぼれ落ちる粉粒体が容器２に入ることを防止できる。

図９乃至図２０は、充填システムにおける中蓋施蓋装置の他の実施形態を示す。

図９及び図１０に示すように、中蓋施蓋装置７ａの位置決め部３１は、容器２の側部を把持する第一把持部（第一チャック）３１ａ及び第二把持部（第二チャック）３１ｂを備える。各把持部３１ａ，３１ｂは、エアチャックにより構成されるが、これに限定されるものではない。各把持部３１ａ，３１ｂは、上下方向に間隔をおいて配置される。第一把持部３１ａは、容器２の側部における下側の部分を把持し、第二把持部３１ｂは、容器２の側部における上側の部分を把持する。各把持部３１ａ，３１ｂは、一対のアーム部４６，４７を有する。アーム部４６，４７は、互いに接近・離反するように構成される。アーム部４６，４７は、その中途部が屈曲しており、容器２の複数箇所に接触するように構成される。各アーム部４６，４７は、容器２の側部に接触する第一接触部４６ａ，４７ａ，及び第二接触部４６ｂ，４７ｂを有する。

第二把持部３１ｂは、中蓋６ａの位置決め部材４８を備える。位置決め部材４８は、第二把持部３１ｂの中途部から上方に突出する金属製の板状部材であるが、合成樹脂その他の素材により形成されてもよい。本実施形態において、位置決め部材４８は、板ばねにより構成されるが、この構成に限定されない。位置決め部材４８は、第二把持部３１ｂの各アーム部４６，４７の複数箇所（図例では四箇所）に設けられる。具体的には、位置決め部材４８は、アーム部４６，４７の各接触部４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂに対応する位置に設けられる。位置決め部材４８は、中蓋６ａに接触可能なガイド部４９と、第二把持部３１ｂのアーム部４６，４７に取り付けられる固定部５０と、ガイド部４９と固定部５０とを繋ぐ中間部５１とを有する。

ガイド部４９は、上下方向に沿う板状の部分である。ガイド部４９は、中蓋６ａに接触するガイド面４９ａを有する。固定部５０は、ねじ、ボルト等の固定手段により、アーム部４６，４７において、各接触部４６ａ，４６ｂ、４７ａ，４７ｂとは反対側の面に固定される。中間部５１は、ガイド部４９と固定部５０とを位置決め部材４８の板厚方向及び長手方向に離間する。中間部５１は、ガイド部４９及び固定部５０の各々に対して所定の角度で傾斜した姿勢で、ガイド部４９と固定部５０とを連結する。上記の構成により、位置決め部材４８は、容器２に接触することなく、中蓋６ａのみに接触し得る。

以下、上記構成の中蓋施蓋装置７ａの動作態様（中蓋施蓋工程）を説明する。充填システム１は、粉粒体の充填が完了した容器２を、中蓋施蓋装置７ａへと移動させる。ロボットアーム１１は、中蓋施蓋装置７ａにおける支持部２６の支持面２６ａに容器２を載置し、中蓋施蓋装置７ａから離れる。

支持部２６の上方において、位置決め部３１（第一把持部３１ａ，第二把持部３１ｂ）のアーム部４６，４７は、待機位置にある。図１１及び図１２に示すように、容器２は、アーム部４６，４７に接触しないように、一方のアーム部４６と他方のアーム部４７との間に配置される。

容器２が支持部２６に載置されると、第一把持部３１ａが作動し、そのアーム部４６，４７を相互に接近させる。図１３及び図１４に示すように、各アーム部４６，４７は、各接触部４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂが容器２の側部の下側の部分に接触させ、当該容器２を把持する。容器２は、アーム部４６，４７に把持された状態で、支持面２６ａ上において所期の位置に固定される。

一方、中蓋取出部２４は、中蓋保管部２３から中蓋６ａを取り出し、支持部２６に向かって移動する。中蓋取出部２４は、待機位置にある中蓋挿入部２５と、支持部２６に支持される容器２との間の位置に移動した後、一時停止して待機する。

第一把持部３１ａによる容器２の固定が終了すると、待機していた中蓋取出部２４は、容器２に向かって下降する。

位置決め部３１の第二把持部３１ｂは、中蓋取出部２４の動作に連動して、そのアーム部４６，４７を相互に接近させる。中蓋取出部２４によって保持される中蓋６ａの位置が容器２の口部２ａからずれている場合（図１５、図１６において二点鎖線で示す）、アーム部４６，４７が容器２に接触する前に、位置決め部材４８のガイド部４９（ガイド面４９ａ）が中蓋６ａの周縁部に接触する（図１７、図１８参照）。この動作態様に限らず、位置決め部材４６は、第二把持部３１ｂのアーム部４６，４７が容器２に接触するタイミングとほぼ同時に中蓋６ａに接触し、且つ位置規制を行うことができる。なお、ガイド部４９が中蓋６ａに接触する際、中蓋６ａへ過剰な押圧力が作用しないように、ガイド部４９又は中間部５１が弾性変形する場合がある。

第二把持部３１ｂのアーム部４６，４７は、さらに相互に接近するように移動する。各アーム部４６，４７は、各接触部４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂが容器２の側部の上側の部分に接触させ、当該容器２を把持する。位置決め部材４８は、アーム部４６，４７とともに、容器２に向かって移動する。これにより、中蓋６ａは、容器２の直上位置へと案内される。

中蓋取出部２４は、容器２の上方における所定位置で停止し、中蓋６ａの保持を解除する。これにより、中蓋６ａは、容器２の口部２ａに正確に載置される（図１９参照）。中蓋取出部２４は、次の中蓋６ａを保持すべく、中蓋保管部２３へと移動する（図示略）。

その後、図２０に示すように、中蓋挿入部２５のプッシャ３０が下降し、中蓋６ａを容器２の口部２ａへと押し込む。以上により、中蓋施蓋工程（一工程）が終了する。

以上説明した本実施形態に係る中蓋施蓋装置７ａは、第二把持部３１ｂのアーム部４６，４７に、中蓋６ａを容器２の口部２ａに案内する位置決め部材４８を設けることにより、中蓋６ａを精度良く口部２ａへと配置できる。また、第二把持部３１ｂは、位置決め部材４８による中蓋６ａの位置決めと、アーム部４６，４７による容器２の位置決めとの同時に行うことができる。したがって、中蓋６ａの施蓋不良を可及的に低減するとともに、容器２の製造効率を一層向上させることが可能になる。

図２１乃至図２８は、充填システムに係る外蓋施蓋装置の他の実施形態を示す。本実施形態に係る外蓋施蓋装置７ｂは、図８の実施形態と同じ構成に加え、中蓋６ａの施蓋不良を検出するセンサ５２と、外蓋取出部３３に保持される外蓋６ｂの姿勢を矯正する姿勢調整部５３とを有する。

センサ５２としては、回帰反射型光学式センサが使用されるが、これに限らず、透過型光学式センサその他の各種センサが使用され得る。また、センサ５２としてレーザセンサを例示するが、光電センサその他のセンサが使用され得る。図２１及び図２２に示すように、センサ５２は、投受光部５４と、反射ミラー５５とを備える。投受光部５４と反射ミラー５５とは、各々の間に容器２が位置するように、所定の間隔をおいて配置される。投受光部５４は、レーザ光Ｌを反射ミラー５５に投射する投光部と、反射ミラー５５に反射したレーザ光Ｌを受光する受光部とを有する。センサ５２は、制御盤８に接続されており、中蓋６ａの施蓋不良を検出すると、検出信号を制御盤８に送信する。

図２１及び図２２に示すように、姿勢調整部５３は、外蓋６ｂを受ける支持部材５６を有する。支持部材５６は、金属製で平板状に構成される。支持部材５６は、水平姿勢が維持された状態で、水平方向及び上下方向に移動可能に構成される。

以下、上記構成の外蓋施蓋装置７ｂの動作態様（外蓋施蓋工程）について説明する。

中蓋施蓋工程終了後、中蓋６ａを有する容器２は、ロボットアーム１１によって搬送され、外蓋施蓋装置７ｂの容器把持部４０に載置される。容器把持部４０は、エアチャック４０ａによって容器２の下部を固定する。これにより容器２は、外蓋６ｂを施蓋可能な位置に設置される。

容器２が容器把持部４０によって位置決めされると、センサ５２による検査工程が実行される。検査工程では、駆動部３５によって容器把持部４０を回転させつつ、センサ５２の投受光部５４からレーザ光Ｌを反射ミラー５５に投射する。中蓋６ａが容器２の口部２ａに正常に挿入されている場合、レーザ光Ｌは、中蓋６ａの上方を通過して反射ミラー５５へと到達する（図２２参照）。さらにレーザ光Ｌは、反射ミラー５５に反射して投受光部５４に到達する。このように、センサ５２が反射ミラー５５に反射したレーザ光Ｌを受光する場合に、中蓋６ａが正常に施蓋されていると見做される。

一方、中蓋６ａが容器２の口部２ａに正しく挿入されていない場合、図２３に示すように、中蓋６ａは、その一部が正常な位置よりも上方に浮いた状態となる。このような施蓋不良が存在する場合、投受光部５４から投射されたレーザ光Ｌは、中蓋６ａに遮られて反射ミラー５５に到達しない。センサ５２は、投受光部５４から投射したレーザ光Ｌを受光しない場合に、中蓋６ａの施蓋不良を検出する。センサ５２は、施蓋不良に係る検出信号を制御盤８に送信する。施蓋不良とされた容器２は、外蓋６ｂが施蓋されることなく、制御盤８の制御されるロボットアーム１１によって外蓋施蓋装置７ｂから排出される。

外蓋施蓋装置７ｂの外蓋取出部３３は、外蓋保管部３２から外蓋６ｂを取出した後、容器２の上方位置で一時停止する（図２２参照）。このとき、姿勢調整部５３は、支持部材５６を待機位置にて待機させている。

検査工程の終了後、又は検査工程と並行して、外蓋取出部３３が保持する外蓋６ｂの姿勢を調整する工程（姿勢調整工程）が実行される。図２４に示すように、外蓋施蓋装置７ｂは、支持部材５６を待機位置（二点鎖線で示す位置）から水平方向に移動させ、外蓋取出部３３の下方位置（一点鎖線で示す位置）で一時停止させる。その後、外蓋施蓋装置７ｂは、支持部材５６を水平移動の際の速度よりも低速で上昇させ、外蓋６ｂを受け取り可能な位置（実線で示す位置）で停止させる。

外蓋施蓋装置７ｂは、停止させていた外蓋取出部３３を下方に移動させる。外蓋取出部３３は、所定位置で停止するとともに、チャック３３ａによる外蓋６ｂの保持を解除する。

図２５に示すように、支持部材５６は、外蓋取出部３３から解放された外蓋６ｂを受ける。支持部材５６が水平姿勢を維持していることから、支持部材５６に載置された外蓋６ｂは、水平姿勢となって当該支持部材５６に支持される。その後、外蓋取出部３３は、支持部材５６に支持される外蓋６ｂを再び保持する。これにより、外蓋６ｂは、正常な姿勢で外蓋取出部３３に保持される。その後、姿勢調整部５３は、図２６に示すように、支持部材５６を待機位置へと移動させ、次回の動作まで待機させる。

図２７に示すように、外蓋取出部３３は、容器２に向かって外蓋６ｂを下降させ、この容器２の口部２ａに外蓋６ｂを接触させる。駆動部３５は、支持軸部３８を回転させ、これに伴い、容器把持部４０に保持されている容器２も回転する。これにより、容器２の口部２ａに形成される雄ねじ部２ｂに外蓋６ｂの雌ねじ部６ｃが嵌め込まれる。

容器２の回転による施蓋が進むにつれて、外蓋６ｂは、徐々に下降する。外蓋取出部３３は、外蓋６ｂの保持を維持しながら、外蓋６ｂに追従して下降する。

外蓋６ｂの施蓋が終了すると、外蓋取出部３３は、チャック３３ａによる外蓋６ｂの保持を解除する（図２８参照）。その後、外蓋取出部３３は、次の外蓋６ｂを保持すべく、外蓋保管部３２へと移動する。

以上説明した本実施形態に係る外蓋施蓋装置７ｂによれば、中蓋６ａの施蓋不良を検出するセンサ５２を備えることで、外蓋６ｂの施蓋を実行する前に中蓋６ａの施蓋不良を検出することができる。また、このセンサ５２による検査工程は、容器２を回転させながら行われるため、容器２の一部に存在する施蓋不良を確実に検出できる。これにより、外蓋６ｂを施蓋する前に施蓋不良を有する容器２を排除でき、容器２の製造効率を向上させることができる。また、外蓋施蓋装置７ｂは、姿勢調整部５３によって外蓋６ｂの姿勢を正常化できることから、当該外蓋６ｂの施蓋不良を可及的に低減できる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態では、中蓋施蓋装置７ａ及び外蓋施蓋装置７ｂを備えた充填システム１を例示したが、これに限定されず、充填システム１は、中蓋施蓋装置７ａのみ、あるいは外蓋施蓋装置７ｂのみを備えるものであってもよい。

上記の実施形態では、容器２、中蓋６ａ及び外蓋６ｂを把持する手段としてエアチャックを例示したが、これに限定されず、電磁式チャック、サーボチャックその他の各種チャック機構を使用することができる。

１ 粉粒体充填システム
２ 容器
３ａ 保管棚（第一保管棚）
３ｂ 保管棚（第二保管棚）
４ 搬送装置
５ 充填装置
６ａ 蓋（中蓋）
６ｂ 蓋（外蓋）
７ａ 施蓋装置（中蓋施蓋装置）
７ｂ 施蓋装置（外蓋施蓋装置）
９ 搬入・搬出部
１０ 棚板
１１ ロボットアーム
１４ スクリューフィーダ
１５ 計量器
１７ 筒部
１７ａ 吐出口
１７ｂ フィルタ
１８ スクリュー
３３ａ チャック
４８ 位置決め部材
５２ センサ
５３ 姿勢調整部

Claims (10)

1. 容器に粉粒体を充填する粉粒体充填システムであって、
   前記容器に前記粉粒体を充填する充填装置と、
   前記容器を移動させる搬送装置と、
   前記容器に蓋を取り付ける施蓋装置と、
   前記容器を格納する保管棚と、を備え、
   前記搬送装置は、前記容器を移動させるロボットアームを備えることを特徴とする、粉粒体充填システム。
2. 前記ロボットアームは、前記保管棚に格納される前記容器を前記充填装置に搬送し、前記充填装置により前記粉粒体が充填された前記容器を前記施蓋装置に搬送し、前記施蓋装置により前記蓋が取り付けられた前記容器を前記保管棚に搬送するように構成される、請求項１に記載の粉粒体充填システム。
3. 前記充填装置は、前記容器の重量を計測する計量器と、前記粉粒体を前記容器に充填させるスクリューフィーダとを備え、前記容器の重量を前記計量器により計測しながら前記スクリューフィーダにより前記粉粒体を前記容器に充填するように構成されてなる、請求項１又は２に記載の粉粒体充填システム。
4. 前記スクリューフィーダは、前記粉粒体を収容する筒部と、前記筒部内に配置されるスクリューと、前記筒部の端部に形成される、前記粉粒体の吐出口とを備え、
   前記吐出口は、前記粉粒体の吐出量を規制するフィルタを備える、請求項３に記載の粉粒体充填システム。
5. 前記粉粒体は、１〜４μｍの粒径を有しており、
   前記フィルタは、格子状に構成されるとともに、５〜１５ｍｍ角の開口部を有する、請求項４に記載の粉粒体充填システム。
6. 前記保管棚は、前記搬送装置により前記容器を搬入又は搬出するための搬入・搬出部と、格納している前記容器を前記搬入・搬出部に向かって滑動させる棚板とを備える、請求項１から５の何れか一項に記載の粉粒体充填システム。
7. 前記施蓋装置は、前記容器内に中蓋を取り付ける中蓋施蓋装置と、前記容器に外蓋を取り付ける外蓋施蓋装置とを備える、請求項１から６の何れか一項に記載の粉粒体充填システム。
8. 前記中蓋施蓋装置は、前記中蓋を前記容器の口部に案内する位置決め部材を備える、請求項７に記載の粉粒体充填システム。
9. 前記外蓋施蓋装置は、前記外蓋を保持するチャックと、前記チャックによる前記外蓋の保持姿勢を矯正する姿勢調整部とを備える、請求項７又は８に記載の粉粒体充填システム。
10. 前記外蓋施蓋装置は、前記中蓋の施蓋不良を検出するセンサを備える、請求項７から９のいずれか一項に記載の粉粒体充填システム。
    

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