JP2020152408A - 多列充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多列に並設した充填パイプにおける撹拌動作を個別に制御する。【解決手段】ホッパーの底面に設けられた複数の充填パイプの各々に挿通した回転軸において、複数のスクリューはホッパー内の材料を押し出す。複数の撹拌部材は、複数のスクリューの各々に対して設けられて、材料を撹拌する。撹拌モーターは、複数の撹拌部材に対して、撹拌動作のための駆動力を供給する。複数の伝達制御部は、複数の撹拌部材の各々に対して設けられて、撹拌モーターから供給された駆動力の伝達を個別に制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、多列充填装置に関し、特に、多列に並設した充填パイプから材料を供給する多列充填装置に関する。

複数の容器や包装などに対して材料を並列に充填するために充填パイプを多列に並設した充填装置は、オーガー式充填装置と呼ばれる。このオーガー式充填装置においては、充填パイプ内にオーガースクリューを設けることにより材料を押し出す方式が採られることがあるが、その場合、材料が固まって空洞が生じることがある。そのため、オーガースクリューとは別に撹拌翼を設けて、材料を回転撹拌する多列充填装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−０１８９０２号公報

上述の従来技術では、撹拌翼を設けることにより材料を回転撹拌するため、多列に並設した充填パイプに対して均一に材料を充填供給することができる。このような多列充填装置では、充填対象において事前に不良が検知されると充填動作が停止するが、その際に回転撹拌を継続していると、材料が押し固められた状態になって、その後の充填動作が適正に行われなくなるおそれがある。一方で、充填用のオーガースクリューとは異なり、回転撹拌には高い精度は要求されないため、高出力のモーターから複数の撹拌翼に対して駆動を分配して伝達することが好適と考えられる。したがって、そのような分配駆動を想定すると、一部の充填パイプの充填動作の停止に合わせて回転撹拌のためのモーターを停止させてしまうと、充填動作を継続している他の充填パイプに影響を与えてしまい、材料が適正に充填されなくなるおそれがある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、多列に並設した充填パイプにおける撹拌動作を個別に制御することを目的とする。

本発明は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、ホッパーの底面に設けられた複数の充填パイプの各々に挿通した回転軸において上記ホッパー内の材料を押し出す複数のスクリューと、上記複数のスクリューの各々に対して設けられて上記材料を撹拌する複数の撹拌部材と、上記複数の撹拌部材に対して撹拌動作のための駆動力を供給する撹拌モーターと、上記複数の撹拌部材の各々に対して設けられて上記撹拌モーターから供給された駆動力の伝達を個別に制御する複数の伝達制御部とを具備する多列充填装置である。これにより、撹拌モーターの動作を停止することなく、撹拌モーターから供給された駆動力の伝達を個別に制御するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、複数の充填パイプの各々に対して設けられてその充填対象における状態を検知する複数のセンサーをさらに具備し、上記複数の伝達制御部の各々は、上記複数のセンサーのうち対応するセンサーによってその充填対象における不良が検知されると上記撹拌モーターから供給された駆動力の伝達を停止するようにしてもよい。これにより、対応するセンサーにより不良が検知された際に、撹拌モーターから供給された駆動力の伝達を個別に停止するという作用をもたらす。

この場合において、上記複数のセンサーの各々は、その充填対象が存在しない場合に不良が発生したものとして検知してもよい。また、上記複数のセンサーの各々は、その充填対象において前提となる内容物が存在しない場合に不良が発生したものとして検知してもよい。また、上記複数のセンサーの各々は、その充填対象において前提となる内容物以外の異物が存在する場合に不良が発生したものとして検知してもよい。

また、この第１の側面において、上記複数の伝達制御部の各々は、上記複数のセンサーのうち対応するセンサーからの信号によって制御される電磁クラッチを備えるようにしてもよい。これにより、対応するセンサーからの信号によって、撹拌モーターから供給された駆動力の伝達を個別に停止するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記複数の撹拌部材の各々は、上記複数のスクリューのうち対応するスクリューの回転軸とは逆方向に回転して撹拌動作を行うことが望ましい。これにより、撹拌動作を効率よく実行するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記複数のスクリューの各々から押し出された材料を袋状に包装する包装部をさらに具備するようにしてもよい。この場合、包装部において必要としない材料供給を複数のスクリューの各々において個別に停止してもよく、その際には撹拌部材による撹拌動作も停止される。

また、この第１の側面において、前記複数の伝達制御部とは独立したタイミングで前記複数のスクリューの各々の回転を制御する複数のスクリュー駆動モーターをさらに具備してもよい。これにより、スクリューの回転開始または回転停止と、撹拌部材の動作開始または動作停止のタイミングを、自在に設定するという作用をもたらす。

本発明によれば、多列に並設した充填パイプにおける撹拌動作を個別に制御することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００および容器搬送装置２００を備える全体システムの一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００および容器搬送装置２００を備える全体システムの一例を示す上面図である。 本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００および容器搬送装置２００を備える全体システムの一例を示す側面図である。 本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００の一例を示す側面図である。 本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００の一例を示す上面図である。 本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００の動作例を示す図である。 本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００を包装装置５００に適用した例を示す図である。

［全体システム］
図１は、本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００および容器搬送装置２００を備える全体システムの一例を示す正面図である。

この全体システムは、容器３００を搬送する容器搬送装置２００と、搬送された容器３００の各々に材料を充填する多列オーガー充填装置１００とを備える。以下の例では、容器搬送装置２００によって容器３００が１０個ずつ並列に搬送される。この正面図において、容器３００は奥から手前に向けて順次搬送される。

多列オーガー充填装置１００は、１０個の容器３００に対応して１０個の充填パイプ１６１を備える。これにより、１０個の充填パイプ１６１によって１０個の容器３００に同時に材料が充填される。

充填パイプ１６１によって容器３００に充填される材料としては、固まり易い微粉末や油分を含む粉末材料が想定される。微粉末としては、例えば、粉状の青汁や片栗粉などが挙げられる。また、油分を含む粉末材料としては、例えば、粉末状のラーメンスープなどが挙げられる。

図２は、本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００および容器搬送装置２００を備える全体システムの一例を示す上面図である。

容器３００は、この上面図における上側から下側に向けて順次搬送される。１０個の容器３００の横方向の並びを行として、縦方向の並びを列とすると、１０列分の容器３００が多列オーガー充填装置１００に順次搬送されることになる。

多列オーガー充填装置１００によって１０個の容器３００に材料が充填されると、１０個の充填済容器３０１が順次得られる。充填済容器３０１は、その後、蓋が貼り付けられるなどの工程を経て完成品となる。

図３は、本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００および容器搬送装置２００を備える全体システムの一例を示す側面図である。

容器３００は、この側面図における左側から右側に向けて順次搬送される。充填パイプ１６１の各々には、充填対象における状態を検知する不良検知センサー１７０が設けられる。各列の容器３００は、充填パイプ１６１によって充填される直前の段階において、不良検知センサー１７０によってその状態が検知される。この不良検知センサー１７０によって不良が発生したものと検知されると、後述するように、対応する充填パイプ１６１における充填動作および撹拌動作が停止する。

不良検知センサー１７０は、その充填対象である容器３００が存在しない場合に不良が発生したものとして検知してもよい。また、不良検知センサー１７０は、その充填対象である容器３００において、前提となる内容物が存在しない場合に不良が発生したものとして検知してもよい。例えば、麺の上に粉末状のスープを充填する場合、容器３００に麺が入っていないことを検知してもよい。また、不良検知センサー１７０は、その充填対象である容器３００において、前提となる内容物以外の異物が存在する場合に不良が発生したものとして検知してもよい。例えば、容器３００に虫などが混入していることを検知してもよい。

［多列オーガー充填装置］
図４は、本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００の一例を示す正面図である。

多列オーガー充填装置１００は、材料を蓄えるホッパー１４１を備える。ホッパー１４１は、１０個の充填パイプ１６１に共有されて、貯留している材料を供給する。ホッパー１４１の底面には充填パイプ１６１が設けられており、充填パイプ１６１のそれぞれに対応してサブホッパー１４２が設けられている。また、ホッパー１４１の上方には、材料を投入するための投入口が設けられている。

多列オーガー充填装置１００の上方には、１０個の充填パイプ１６１の各々に対応して、オーガー駆動モーター１１１が設けられる。オーガー駆動モーター１１１にはオーガー駆動伝達軸１１２が回転自在に挿通される。オーガー駆動伝達軸１１２は、オーガー駆動モーター１１１の駆動に従って回転する。これにより、オーガー駆動伝達軸１１２においてオーガースクリュー１５３が回転して、ホッパー１４１およびサブホッパー１４２に蓄えられている材料を下方に押し出して、充填パイプ１６１から容器３００に充填させる。

オーガー駆動伝達軸１１２の外側には、撹拌駆動伝達筒１５１がベアリングを介して回転自在に設けられる。オーガー駆動伝達軸１１２の回転方向と撹拌駆動伝達筒１５１の回転方向とは互いに逆方向になるよう回転駆動される。撹拌駆動伝達筒１５１には撹拌部材１５２が固定されており、撹拌駆動伝達筒１５１の回転によってオーガー駆動伝達軸１１２を中心として撹拌部材１５２が回転する。この撹拌部材１５２の回転動作により、ホッパー１４１およびサブホッパー１４２内の材料が撹拌される。

撹拌部材１５２の形状は棒状のものが想定される。その際、強度を考慮して、根本が板状で、先が丸い棒としてもよい。

図５は、本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００の一例を示す側面図である。

多列オーガー充填装置１００は、撹拌駆動伝達筒１５１を駆動するための撹拌モーター１２１を備える。すなわち、撹拌モーター１２１は、複数の撹拌部材１５２に対して撹拌動作のための駆動力を供給する。上述のように、この撹拌モーター１２１は、オーガー駆動モーター１１１に対して逆転駆動する。この撹拌モーター１２１により供給された駆動力は、撹拌駆動伝達部１２２によって撹拌駆動伝達筒１５１に伝達される。ただし、撹拌駆動伝達筒１５１には撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２が設けられており、撹拌モーター１２１から供給された駆動力を伝達するか否かを制御可能になっている。

撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１は、撹拌駆動伝達部１２２により伝達された駆動力に従って撹拌駆動伝達筒１５１の外側においてベアリングを介して自在に回転する。撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２は、キー部材やネジなどの接続部１３３により撹拌駆動伝達筒１５１に接続されており、撹拌駆動伝達筒１５１の回転に従って回転する。

撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２には、対応する不良検知センサー１７０からの信号が供給される。不良検知センサー１７０によって不良が検知されていない状態では、撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２が接続され、撹拌モーター１２１から供給された駆動力が撹拌駆動伝達筒１５１に伝達される。一方、不良検知センサー１７０によって不良が検知された場合には、撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２が切断され、撹拌モーター１２１から供給された駆動力は撹拌駆動伝達筒１５１に伝達されない。なお、撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２としては、例えば、電磁力クラッチが想定される。

容器３００が複数列の容器輸送コンベア２５０によって搬送される際、不良検知センサー１７０によってその状態が検知される。この例では、容器３００には事前に固形内容物３１０が充填されていることを前提とする。不良検知センサー１７０は、容器３００に固形内容物３１０が存在することを確認する。固形内容物３１０が存在する場合には、ホッパー１４１およびサブホッパー１４２に蓄えられている材料２０が充填パイプ１６１から吐出されて、容器３００に材料３２０として充填される。

一方、固形内容物３１０が存在しない場合には、その容器３００への材料の充填を行わないように、対応するオーガー駆動モーター１１１を停止させることによりオーガースクリュー１５３の回転を停止させる。それと同時に、撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２を切断させることにより撹拌駆動伝達筒１５１への駆動力の伝達を停止して、撹拌部材１５２の回転を停止させる。

図６は、本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００の一例を示す上面図である。

この例では、１０個の充填パイプ１６１の各々に対応して設けられた１０個の撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１に対して、２個の撹拌モーター１２１が設けられており、それぞれの撹拌モーター１２１は５個の撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１に駆動力を供給する。ここで、オーガー駆動モーター１１１については充填のための精度が必要であり、駆動を分配することに適していないため、オーガー駆動モーター１１１は充填パイプ１６１毎に設けられている。一方、この撹拌モーター１２１については精度が要求されないため、コストなどの観点から複数の充填パイプ１６１において駆動を分配しても問題ない。そのため、この例では、１個の撹拌モーター１２１によって５個の撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１を駆動する構成を採用している。

撹拌モーター１２１からの駆動力は、撹拌駆動伝達部１２２を介して５個の撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１に分配される。撹拌駆動伝達部１２２は、例えば、チェーンにより実現される。また、駆動経路を調整するためにスプロケット１２３を用いてもよい。この撹拌駆動伝達部１２２により、撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１の各々は撹拌モーター１２１からの駆動に連動して常に回転する。一方、撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２は、接続部１３３により撹拌駆動伝達筒１５１に接続されており、撹拌駆動伝達筒１５１の回転に従って回転する。

したがって、撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２が接続されている状態では、撹拌モーター１２１からの駆動に従って撹拌部材１５２が回転する。一方、撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２が切断されている状態では、撹拌モーター１２１からの駆動力は撹拌駆動伝達筒１５１に伝達されず、撹拌部材１５２は回転しない。このようにして、充填パイプ１６１の各々に対応する撹拌部材１５２は、個別に制御することができる。

［動作］
図７は、本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００の動作例を示す図である。この例では、１０列からなる容器搬送装置２００の１列分に着目しており、同図において容器が左側から右側に向けて順次搬送される。

容器Ａに材料が充填された後、容器搬送装置２００によって容器が１個分搬送される。そして、図７（ａ）に示す状態で、容器搬送装置２００による容器の搬送が停止する。このとき、充填パイプ１６１の直下には容器Ｂが配置されている。オーガースクリュー１５３が回転して、容器Ｂに材料を充填する。また、撹拌モーター１２１は回転駆動し、撹拌部材１５２は攪拌回転する。また、不良検知センサー１７０は、容器Ｃに固形内容物が存在するか否かを判定し、その結果、良品であると判定する。

その後、容器搬送装置２００によって容器が１個分搬送される。このとき、オーガースクリュー１５３、撹拌モーター１２１および撹拌部材１５２は、その動作を停止している。

その後、図７（ｂ）に示す状態で、容器搬送装置２００による容器の搬送が停止する。このとき、充填パイプ１６１の直下には容器Ｃが配置されている。オーガースクリュー１５３が回転して、容器Ｃに材料を充填する。また、撹拌モーター１２１は回転駆動し、撹拌部材１５２は攪拌回転する。また、不良検知センサー１７０は、容器Ｄに固形内容物が存在するか否かを判定し、その結果、不良を検知する。

その後、容器搬送装置２００によって容器が１個分搬送される。このとき、オーガースクリュー１５３、撹拌モーター１２１および撹拌部材１５２は、その動作を停止している。

その後、図７（ｃ）に示す状態で、容器搬送装置２００による容器の搬送が停止する。このとき、充填パイプ１６１の直下には容器Ｄが配置されている。容器Ｄについては前の段階で不良検知センサー１７０によって不良が検知されているため、オーガースクリュー１５３による充填動作は停止する。また、撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２が切断され、撹拌部材１５２による攪拌動作も停止する。ただし、撹拌モーター１２１は、他の列のために回転駆動を行う。また、不良検知センサー１７０は、容器Ｅに固形内容物が存在するか否かを判定し、その結果、良品であると判定する。

その後、容器搬送装置２００によって容器が１個分搬送される。このとき、オーガースクリュー１５３、撹拌モーター１２１および撹拌部材１５２は、その動作を停止している。

その後、図７（ｄ）に示す状態で、容器搬送装置２００による容器の搬送が停止する。このとき、充填パイプ１６１の直下には容器Ｅが配置されている。オーガースクリュー１５３が回転して、容器Ｅに材料を充填する。また、撹拌モーター１２１は回転駆動し、撹拌部材１５２は攪拌回転する。また、不良検知センサー１７０は、容器Ｆに固形内容物が存在するか否かを判定し、その結果、良品であると判定する。

その後、容器搬送装置２００によって容器が１個分搬送される。このとき、オーガースクリュー１５３、撹拌モーター１２１および撹拌部材１５２は、その動作を停止している。なお、材料が充填されなかった容器Ｄについては、後工程において不良品として搬出される。

このように、本発明の実施の形態によれば、多列に並設した充填パイプ１６１における撹拌部材１５２による撹拌動作を個別に制御することができる。

［適用例］
図８は、本発明の実施の形態における多列オーガー充填装置１００を包装装置５００に適用した例を示す図である。
包装装置５００は、多列オーガー充填装置１００を用いて包装フィルムをシールして包装袋を形成する縦型多列自動充填包装機である。この包装装置５００において、包装フィルムロールから引き出された長尺の包装フィルムが連続的に搬送され、この長尺の包装フィルムが筒状にされ、シール装置により袋部分（長尺の包装フィルムが袋形状とされたもの）が形成される。

フォーマーにより二つに折り曲げられた包装フィルムを縦シール装置が挟み込むことにより縦ヒートシールが形成される。また、フォーマーにより二つに折り曲げられ、縦シール装置により縦ヒートシールが形成された包装フィルムに、横シール装置が横ヒートシールを施して袋形状が形成される。すなわち、二つに折り曲げられた包装フィルムは、下部および側部がシールされ、上側が空いた袋形状（長尺の包装フィルムが袋形状とされたもの）になる。

そして、上側が空いた袋形状になった包装フィルム内に、充填パイプ１６１の排出口から排出される材料が投入された後に、横シール装置により投入口に横ヒートシールが施されて封止される。これにより、材料が充填された袋部分の上部が密閉されて、上側が空いた袋形状の包装フィルムが袋状となるとともに、次の袋形状が形成される。

そして、縦シール装置、横シール装置によりシールされた包装フィルムが、カッター装置により１袋分ごとに切断される。切断されて個別の包装形態となった包装袋は、ベルトコンベアなどの搬送部により搬送されて、箱詰めされる。

このような包装装置５００に多列オーガー充填装置１００を組み合わせる場合、特定の充填パイプ１６１からの排出を停止したいことがある。例えば、１０個の充填パイプ１６１のうち、８個だけを用いて包装したい場合、残る２個の充填パイプ１６１のオーガースクリュー１５３、撹拌モーター１２１および撹拌部材１５２は、その動作を停止する。この動作停止については、上述の実施の形態と同様の制御により行うことができる。

［変形例］
上述の実施の形態において、オーガースクリュー１５３の回転と、撹拌部材１５２の回転とは独立に制御することが可能である。すなわち、オーガースクリュー１５３の回転は、対応するオーガー駆動モーター１１１の動作により制御される。一方、撹拌部材１５２の回転は、撹拌駆動伝達クラッチＡ１３１および撹拌駆動伝達クラッチＢ１３２の動作により制御される。

したがって、例えば、オーガースクリュー１５３の回転開始タイミングを基準として、撹拌部材１５２の回転開始タイミングを前後自在に設定するようにしてもよい。また、オーガースクリュー１５３の回転停止タイミングを基準として、撹拌部材１５２の回転停止タイミングを前後自在に設定するようにしてもよい。

なお、上述の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

１００ 多列オーガー充填装置
１１１ オーガー駆動モーター
１１２ オーガー駆動伝達軸
１２１ 撹拌モーター
１２２ 撹拌駆動伝達部
１２３ スプロケット
１３１ 撹拌駆動伝達クラッチＡ
１３２ 撹拌駆動伝達クラッチＢ
１３３ 接続部
１４１ ホッパー
１４２ サブホッパー
１５１ 撹拌駆動伝達筒
１５２ 撹拌部材
１５３ オーガースクリュー
１６１ 充填パイプ
１７０ 不良検知センサー
２００ 容器搬送装置
２５０ 容器輸送コンベア
３００ 容器
５００ 包装装置

Claims (9)

1. ホッパーの底面に設けられた複数の充填パイプの各々に挿通した回転軸において前記ホッパー内の材料を押し出す複数のスクリューと、
   前記複数のスクリューの各々に対して設けられて前記材料を撹拌する複数の撹拌部材と、
   前記複数の撹拌部材に対して撹拌動作のための駆動力を供給する撹拌モーターと、
   前記複数の撹拌部材の各々に対して設けられて前記撹拌モーターから供給された駆動力の伝達を個別に制御する複数の伝達制御部と
   を具備する多列充填装置。
2. 複数の充填パイプの各々に対して設けられてその充填対象における状態を検知する複数のセンサーをさらに具備し、
   前記複数の伝達制御部の各々は、前記複数のセンサーのうち対応するセンサーによってその充填対象における不良が検知されると前記撹拌モーターから供給された駆動力の伝達を停止する
   請求項１記載の多列充填装置。
3. 前記複数のセンサーの各々は、その充填対象が存在しない場合に不良が発生したものとして検知する
   請求項２記載の多列充填装置。
4. 前記複数のセンサーの各々は、その充填対象において前提となる内容物が存在しない場合に不良が発生したものとして検知する
   請求項２記載の多列充填装置。
5. 前記複数のセンサーの各々は、その充填対象において前提となる内容物以外の異物が存在する場合に不良が発生したものとして検知する
   請求項２記載の多列充填装置。
6. 前記複数の伝達制御部の各々は、前記複数のセンサーのうち対応するセンサーからの信号によって制御される電磁クラッチを備える
   請求項１記載の多列充填装置。
7. 前記複数の撹拌部材の各々は、前記複数のスクリューのうち対応するスクリューの回転軸とは逆方向に回転して撹拌動作を行う
   請求項１記載の多列充填装置。
8. 前記複数のスクリューの各々から押し出された材料を袋状に包装する包装部をさらに具備する請求項１記載の多列充填装置。
9. 前記複数の伝達制御部とは独立したタイミングで前記複数のスクリューの各々の回転を制御する複数のスクリュー駆動モーターをさらに具備する請求項１記載の多列充填装置。

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