JP3655368B2 - 大型袋への充填装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２０〜４０Ｋｇ等の大重量の内容物を大型袋に充填する充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
緑茶、紅茶、ウーロン茶等の茶葉、コーヒー粉或いは削り節等の粉状調味料などの加工食料品を出荷する場合には、２０Ｋｇ、３０Ｋｇ等の大重量を袋体内に充填し、この袋体を段ボール箱等の箱体に梱包している。このような大重量の内容物の梱包は、袋体への内容物の充填→袋体内のガス置換或いは空気抜き→袋体の袋口のシール→箱体への袋体の収容の順で行われている。これらの作業は従来、全て作業者による人力で行われており、大型袋への内容物の充填、箱体への大型袋への梱包を自動化する装置は、未だ開発されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した大重量の内容物の充填作業は、作業者に多大の労力を要求すると共に、この充填後におけるシール、箱体への梱包についても大重量を運搬する労力を要求する。従って、これらを全て、自動化できる装置を開発することは労力の軽減、省力化の観点から好ましいものである。また大重量の内容物の充填においては、袋体の不用意による転倒等によって内容物の周囲への飛散が起こり易く、これにより周囲の清掃が必要となる作業上の煩雑さを有している。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、大型袋への内容物の充填、袋体内のガス置換、袋口のシール、袋体の箱体への収容の全てを自動的に行うことが可能で、しかも内容物の周囲への飛散を防止することが可能な大型袋への充填装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の大型袋への充填装置は、折り畳み状態で積み重ねられた大型の袋体を１枚づつ吸着して取り出すピックアップ装置と、このピックアップ装置により取り出された袋体の袋口部分を挟持した状態で回動して袋体下部を箱体内に差し入れるハンド装置と、このハンド装置が挟持している袋体の袋口部分に対して外側から吸引によって吸着する吸着部材と、この吸着部材の吸引力を検出する吸引力検出部と、この吸引力検出部の検出値を設定値と比較し、検出値が設定値以下のとき吸引部材による袋口部分の吸着を解除する判定制御部とを有する制御手段と、相互に接近及び離反可能な一対の開口板及びそれぞれの開口板に当接することにより開口板と共に袋体の袋口を掴むチャック爪を備え、前記吸引力検出部の検出値が設定値以上と判定制御部が判断したとき、袋体の袋口部分の掴持状態で一対の開口板が離隔作動して袋口を開口する開口装置と、この開口状態の袋体に内容物を所定量投入する投入装置と、内容物が投入された袋体を箱体と共に、密閉空間内に収容して密閉空間内の空気抜きを行うチャンバー装置と、このチャンバー装置内に設けられ、袋体の袋口を封鎖するシール装置と、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
この装置では、袋体の袋口の開口、袋体内への内容物の充填、袋体内の空気抜き、袋口のシールの全てが自動的に行われる。また、これらの処理の間、袋体は箱体と共に搬送され、これにより、大型袋に対する充填、シール、箱体への梱包の全てを自動化することができ、省力化が可能となる。
【０００７】
さらに、制御手段は吸着部材の吸引力を検出して、所定の設定値と比較し、所定値以下の場合は、袋口の吸着を解除する。吸着部材の吸引力が設定値以下の状態で大重量の内容物を袋体内に投入すると、内容物の重量に耐えることができず、袋体が吸着から脱落して落下するためである。この場合には、制御手段は内容物の投入の前に袋体の吸着を解除して、袋体を空のまま落下させる。これにより内容物の充填時における吸着力不足に起因した袋体の脱落がなく、落下に起因した内容物の周囲への飛散を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明の実施の形態の全体構成を示す。この装置は図１に示すように、ローラが多数配設されることにより構成された搬送路１に対し、その上流側に袋体の供給部２及び箱体８の供給部３が直交するように配置されており、これに続いて充填部４、チャンバー部５が搬送路１に沿って順に配置され、排出路６が下流側に位置している。袋体は茶葉、コーヒー粉その他の内容物が２０〜３０ｋｇの大重量で充填されるものであり、このため大型となっている。又、袋体はプラスチックシートにアルミニウム箔が積層されることにより、非通気性を有した包材が使用される。この袋体は対向する一対の側面に内側への折り込み線が形成されたガゼット袋が使用される。袋体はその袋口が開放され、他の周囲がシールされた状態で供給部２にセットされる。箱体８は内容物が充填され、袋口がシールされた袋体を梱包するものであり、段ボール箱等が使用される。この箱体は上面が開放された組み立て状態で箱体の供給部３に並べられる。
【０００９】
図３及び図４は袋体の供給部２及び箱体８の供給部３を示す。袋体の供給部２は折り畳まれた複数の袋体７が積み重ねられて載置される載置台２０と、この載置台２０の上方に配置されたピックアップ装置２１とを備えている。載置台２０はモータ２２に連結されており、モータ２２の駆動により昇降する。この載置台２０に対して、袋体７は袋口が前側（図４において右側）に位置するように載置される。
【００１０】
ピックアップ装置２１は袋体７の袋口部分を減圧によって吸着する吸着ヘッド２３と、この吸着ヘッド２３が取り付けられ、同ヘッド２３を搬送路１方向に進退させるスライド部材２４と、このスライド部材２４を昇降させる昇降用シリンダ２５とを備えている。この場合、スライド部材２４はモータ及びモータの回転軸にピニオンギヤを介して連結されたラックギヤ２６を備えており、モータが駆動することにより吸着ヘッド２３を緩速度でスライド移動させる。
【００１１】
かかる袋体の供給部２は載置台２０の下降位置で袋体７が同台２０上に積み重ねられ、この載置台２０が上昇した後、吸着ヘッド２３が下降して最上部の袋体７の袋口部分を吸着する。そして、スライド部材２４がスライド前進して袋体７を引き出し、その引き出し先端で後述するハンド装置３１のチャックハンド３２に引き渡す。図４において、２７は引き出された袋体７の先端を検出する光センサ等の先端検出センサである。この先端検出センサ２７の検出信号によりハンド装置３１への袋体の引き渡しが行われる。
【００１２】
箱体の供給部３は図１に示すように、上述した袋体の供給部２と平行に設けられている。箱体８は上面が開放され、底面及び側面が閉鎖された組み立て状態でこの供給部３に並べられ、先端側から順次、搬送路１に送り出される。この送り出しを行なうため、図２及び図３に示すように、搬送路１方向に進退する押し出しプレート３０が設けられており、この押し出しプレート３０の進出により箱体８は１個づつ袋体の供給部２の前方に送り込まれる。
【００１３】
図５は搬送路１の始端部分を示し、この部分にはハンド装置３１が設けられている。このハンド装置３１は袋体の供給部２における吸着ヘッド２３から袋体７を受け取るチャックハンド３２と、このチャックハンド３２を開閉させるチャック用シリンダ３３と、チャックハンド３２及びチャック用シリンダ３３が取り付けられた回動ロッド３４とを備えている。回動ロッド３４は装置全体の骨格を構成するフレーム３６に基部が枢支された回動用シリンダ３５に枢着構造で連結されており、回動用シリンダ３５の伸縮により図示のように９０度の範囲で回動する。
【００１４】
このハンド装置３１においては、上述した先端検出センサ２７による袋体７の先端部分検出信号の入力に基づいて、回動ロッド３４が鉛直位置まで回動する。そして、チャック用シリンダ３３が作動して、チャックハンド３２が閉じ、袋体７の袋口を挟持する。その後、回動ロッド３４が水平位置まで回動して袋体７を垂れ下がり状態とする。この水平位置への回動に先立って箱体８はチャックハンド３２の真下に供給されており、回動ロッド３４の水平回動により袋体７はその下部が箱体８の中に差し入れられた状態で吊り下がる。そして、これ以降、袋体７は箱体８上に吊り下がった状態で、箱体８と共に搬送路１上を搬送される。
【００１５】
図６及び図７は内容物の充填部４及びその周辺部位の構成を示す。充填部４は内容物が投入されるホッパー４０と、このホッパー４０下端部に上下動自在に取り付けられ、内容物を袋体７に投下するシュータ４１とを備えている。このホッパー４０及びシュータ４１は２０〜３０ｋｇの所定量の内容物を袋体７に投入する投入装置を構成する。図６において、３９はシュータ４１を上下動させる上下動用シリンダであり、その作動によりシュータ４１は袋体７の袋口から、その内部に進入する。
【００１６】
この投入装置の下方には袋体の袋口を開口する開口装置９及び袋体７をガゼット形態とするための折り込み装置１０が配置されている。開口装置９は搬送路１に沿って延びるようにフレーム３６に支持されたガイドプレート４２に取り付けられた移動部材４３と、この移動部材４３を水平方向に往復移動させる移動用シリンダ４４とを備えている。この移動部材４３には相互に接近及び離反する一対の開口板４５が対向するように取り付けられている。又、開口板４５の横方向のそれぞれの両端部には減圧吸引により袋体７の袋口を吸着する吸着部材４６と、この吸着部材４６によって吸着された袋体７の袋口を掴むチャック爪４７とが設けられている。
【００１７】
一の開口板４５における吸着部材４６は袋体７の袋口の両端部に対応するように配置されていると共に、チャック爪４７はこの吸着部材４６と対向するように配置され、これにより、１組の吸着部材４６及びチャック爪４７が袋体７の袋口の各端部に対向している。図７において、４８は袋体の袋口を掴むため、チャック爪４７を開口板４５に当接させる掴み用シリンダである。
【００１８】
各開口板４５の両端部に設けられた吸着部材４６は袋体の袋口を開口する開口装置９の構成部材であると共に、後述するように袋体の吸引状態を検出して、袋体の吸着を制御する制御手段の構成部材となっている。この吸着部材４６には、図６に示すように、吸引孔８０が貫通している。吸引孔８０は吸着部材４６を支持する開口板４５を貫通しており、その貫通端にホース８１が連結されている。ホース８１は図８に示すように、開口板４５の裏側に延びており、その延出端部に吸引力検出部８２及び吸引手段としてのポンプ８３が連結されている。これらの吸引孔８０、ホース８１、吸引力検出部８２及びポンプ８３は制御手段の構成部材となっている。
【００１９】
図９及び図１０はこの制御手段の構成を示す。図９に示すように、吸着部材４６の吸引孔８０は開口板４５（図示省略）を貫通しており、この貫通端部にホース８１が連結されている。このホース８１には吸引力検出部８２が連結され、この吸引力検出部８２にポンプ８３が連結されている。これによりポンプ８３が駆動することで吸引孔８０内が減圧状態となり、吸着部材４６が袋体７の袋口を吸引により吸着する。吸引力検出部８２はこの吸着部材４６の吸引力を検出する。この吸引力検出部８２には、判定制御部８５が接続されており、検出した吸引力の検出値が判定制御部８５に出力される。この判定制御部８５には図１０に示すように、停止制御部８６が接続されており、判定制御部８５の判定結果が同制御部８６に出力される。
【００２０】
図１１は以上の制御手段の作動のフローチャートを示し、同図及び図１０を参照して制御手段の作動を説明する。吸引力検出部８２が吸着部材４６の吸引力を検出すると、その検出値が判定制御部８５に出力される（ステップＳ１）。判定制御部８５には所定の設定値が設定されており、吸引力検出部８２から入力された検出値と設定値との比較が行われる（ステップＳ２）。判定制御部８５内の設定値は袋体７に投入される内容物の重量で袋体７が吸着から脱落しないような最低の吸引力が設定されるものである。判定制御部８５は検出値がこの設定値よりも小さい場合、停止制御部８６に停止信号を出力する。
【００２１】
停止制御部８６はこの停止信号の入力により、ポンプ８３（図９参照）の駆動を停止する。或いはホース８１にバルブ（図示省略）を設けている場合は、このバルブを閉鎖する。これにより吸着部材４６の吸引力がなくなり、吸着部材４６に吸引されている吊り下げ状態の袋体７が自重で落下する。停止制御部８６はこの制御と同時に、開口装置９、折り込み装置１０、投入装置の上下動用シリンダ３９、チャンバー装置５０の作動を停止し、さらにはピックアップ装置２１、ハンド装置３１の作動を停止する。これにより、充填装置全体の作動が異常停止する（ステップＳ４）。この異常停止状態では、落下した袋体７は下方の箱体と共に、手動或いは自動で搬送路１上を移動して搬出路６（図１参照）から搬出される。そして、この搬出の後、充填装置全体の起動を行うことで、再稼動を開始する。
【００２２】
このような制御装置を有する構成では、袋体７への内容物投入前に、袋体７の吸引力不足を検出して袋体７を落下させるため、袋体７への内容物投入時における袋体７の脱落がなくなる。このため内容物の投入の際に、袋体７の不用意の落下がなく、袋体７の落下に起因した内容物の周囲への飛散がなくなって、作業環境を悪化させることがない。なお、判定制御部８５において、検出値が判定値よりも大きい場合には、吸着部材４６の吸引力が充分であり、この場合、判定制御部８５は開口装置９及び開口装置９以降の各装置に作動信号を出力して、通常作動を続行する（ステップＳ３）。
【００２３】
上述した制御装置では、吸引力の検出値が設定値より小さい場合、充填装置全体の作動を異常停止しているが、本発明ではこれに限らず、投入装置の作動だけを停止させても良い。この投入装置だけの停止によっても、内容物の周囲への飛散を防止できるため、作業環境の悪化を防止することができる。
【００２４】
折り込み装置１０は図６に示すように、投入装置のシュータ４１の両側に配置された一対の折り込みロッド７０と、この折り込みロッド７０を上下動させる上下動部材７１とを備えている。この上下動部材７１には折り込みロッド７０の上端部が取り付けられて１８０度回転する回動ブラケット７２が設けられている。折り込みロッド７０は上部が屈曲された状態で回動ブラケット７２に取り付けられており、回動ブラケット７２の回転で鎖線で示す相互の離隔状態から実線で示す接近状態となり、これにより、袋体７の一対の両側面に外方から当接し、この当接で一対の両側面に折り込みを形成する。
【００２５】
図６において、７５はシュータ４１の真下に位置するように配置された振動装置であり、箱体８が載置される上下動可能な振動板７６と、この振動板７６を上下動させるシリンダ７７とを備えている。又、振動板７６はその下部が振動体７８に連結されている。この振動体７８はシュータ４１からの袋体内への内容物の投入時に作動して、振動板７６を振動させる。これにより、箱体８及び袋体７が振動するため、袋体７内に充填される内容物の架橋を防止できる。
【００２６】
次に、以上の開口装置９及び折り込み装置１０の作動を説明する。ハンド装置３１のチャックハンド３２が袋体７の袋口を挟持している状態で移動部材４３が袋体７まで移動する。そして、開口板４５が袋体７の袋口に対して両側から接近し、吸着部材４６が袋体７の袋口を外側から吸着する。これと同時に、掴み用シリンダ４８が作動してチャック爪４７が開口板４５に当接し、袋体７の袋口の四隅部を開口板４５とによって掴持する。そして、開口板４５が相互に離隔移動して袋体７の袋口を開口する。
【００２７】
その後、移動部材４３は開口した袋体７を掴持した状態で箱体８と共に、充填部４まで移動する。箱体８が充填部４下方の振動板７６に移動した時、振動板７６が上昇する。この振動板７６の上昇と連動して折り込みロッド７０が図６の鎖線位置から実線位置まで下降すると共に、回動ブラケット７２が回動し、折り込みロッド７０が相互に接近する。
【００２８】
図８はかかる状態を示しており、袋体７は袋口の四隅部分がチャック爪４７及び開口板４０に掴持されて開口されている。一方、折り込みロッド７０が袋体７の対向する側面に外側から当接してその側面に折り込みを形成している。この状態の袋体７に対し、シュータ４１が下降して袋口内に進入し、振動板７６の振動と共に、内容物を所定量投入する。このような開口装置９及び折り込み装置１０では、内容物の投入と共に側面が折り込まれたガゼット袋を形成できるため、ガゼット袋を迅速に、しかも確実に成形することができる。
【００２９】
図１２、図１３、図１４はチャンバー部５に配置されたチャンバー装置５０を示す。このチャンバー装置５０は図１に示すように、搬送路１の両側に配置され、交互に作動することにより袋体７内の空気抜きを行なう。各チャンバー装置５０は図１２に示すように、内部が空胴となっているボックス５１と、このボックス５１に対して進退移動する蓋体５２とを備えている。この蓋体５２は搬送路１に沿って移動するようになっており、これにより内容物が充填された袋体７を開口板４５から受け取ってボックス５１との対向位置まで搬送する。
【００３０】
蓋体５２はボックス５１方向に延びるアングルアーム５４と、このアングルアーム５４にＴ字形のブラケットアーム５５を介して取り付けられる一対のクリップ５３と、このクリップ５３の上方に位置するように設けられたシール装置５６と、窒素ガス等の不活性ガスを噴射するガスノズル５７とを備えている。クリップ５３は開口板４５に挟持されている袋体７の袋口部分を両側から挟んで挟持するものである。シール装置５６は蓋体５２に設けられたガイド部材５８（図１３参照）に沿って走行し、袋体７の袋口をシールする。
【００３１】
かかるチャンバー装置５０は蓋体５２が充填部４まで移動して開口装置９の開口板４５から袋体７を受け取る。この受け取りはクリップ５３が袋体７の袋口を挟持することにより行なう。そして、蓋体５２がボックス５１との対向位置まで移動することにより、袋体７を搬送する。この袋体７の搬送にあっては、箱体８も搬送路１上を一緒に移動する。その後、蓋体５２がボックス５１に突き合うまで進出し、これにより図１４に示すように、箱体８及び袋体７をボックス５１内に移送する。
【００３２】
蓋体５２の突き合わせにより、チャンバー装置５０は密閉され、この状態で内部の空気抜きが行われる。この空気抜きの後、ガスノズル５７から不活性ガスを袋体７に吹き込み、その後、再度、空気抜きを行なう。その後、ガスノズル５７が袋体７から抜け出て、シール装置５６が走行し、袋口のシールを行なう。これにより、袋体７は不活性ガス置換された後、内部が真空状態となるため、内容物の酸化、放香を防止できる。そして、チャンバー装置５０内に空気を導入し、蓋体５２が退出することにより、袋体７及び箱体８の取り出しが行なわれる。この袋体７及び箱体８はその後、搬出路６に運び出される。
【００３３】
図１において、６１は箱体８の側面に当接して、箱体８に吸着する吸着パット６２を有した引寄せシリンダ、６３は箱体８を搬出路６に送り出す押出しシリンダである。これらのシリンダ６１、６３によって袋体７は箱体８と共に、搬出路６に送り出され、その後、箱体８の上部のフラップ（図示省略）を折り曲げて袋体７を収納することにより、梱包が終了する。
【００３４】
以上の構成の装置では、袋体の取り出し、袋体の袋口の開口、内容物の充填、袋体内の空気抜き及び袋口の封鎖が全て自動的に行なわれるため、作業者が不要となり、省力化ができる。又、袋体の取り出し後においては、袋体は箱体と共に、搬送されて上述した処理が行なわれる。このため、箱体への収容作業も不要となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、大型の袋体の袋口の開口、袋体内への内容物の充填、袋体内の空気抜き、袋口のシールの全てが自動的に行われると共に、これらの処理の間、袋体は箱体と共に搬送され、これにより、大型袋に対する充填、シール、箱体への梱包の全てを自動化することができ、省力化が可能となる。
【００３６】
また、制御手段は吸着部材の吸引力を検出して、所定の設定値と比較し、所定値以下の場合は、袋口の吸着を解除し、内容物の投入以前に袋体を落下させるため、内容物充填時における吸着力不足に起因した袋体の脱落がなく、落下に起因した内容物の周囲への飛散を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における概略平面図である。
【図２】実施の形態の全体正面図である。
【図３】ピックアップ装置の正面図である。
【図４】ピックアップ装置の側面図である。
【図５】ハンド装置の側面図である。
【図６】投入装置及び折り込み装置部分の側面図である。
【図７】開口装置の側面図である。
【図８】開口装置及び折り込み装置の作用を示す斜視図である。
【図９】制御手段を示す断面図である。
【図１０】制御手段の構成を示すブロック図である。
【図１１】制御手段の制御のフローチャートである。
【図１２】チャンバー装置の側面図である。
【図１３】チャンバー装置の蓋体の正面図である。
【図１４】チャンバー装置の作動時の側面図である。
【符号の説明】
１ 搬送路
２ 袋体の供給部
３ 箱体の供給部
４ 充填部
５ チャンバー部
６ 搬出路
７ 袋体
８ 箱体
９ 開口装置
１０ 折り込み装置
１１ ピックアップ装置
２７ 先端検出センサ
３１ ハンド装置
４６ 吸着部材
５０ チャンバー装置
５６ シール装置
８２ 吸引力検出部
８５ 判定制御部
８６ 停止制御部

Claims (3)

1. 折り畳み状態で積み重ねられた大型の袋体を１枚づつ吸着して取り出すピックアップ装置と、
   このピックアップ装置により取り出された袋体の袋口部分を挟持した状態で回動して袋体下部を箱体内に差し入れるハンド装置と、
   このハンド装置が挟持している袋体の袋口部分に対して外側から吸引によって吸着する吸着部材と、この吸着部材の吸引力を検出する吸引力検出部と、この吸引力検出部の検出値を設定値と比較し、検出値が設定値以下のとき吸引部材による袋口部分の吸着を解除する判定制御部とを有する制御手段と、
   相互に接近及び離反可能な一対の開口板及びそれぞれの開口板に当接することにより開口板と共に袋体の袋口を掴むチャック爪を備え、前記吸引力検出部の検出値が設定値以上と判定制御部が判断したとき、袋体の袋口部分の掴持状態で一対の開口板が離隔作動して袋口を開口する開口装置と、
   この開口状態の袋体に内容物を所定量投入する投入装置と、
   内容物が投入された袋体を箱体と共に、密閉空間内に収容して密閉空間内の空気抜きを行うチャンバー装置と、
   このチャンバー装置内に設けられ、袋体の袋口を封鎖するシール装置と、を備えていることを特徴とする大型袋への充填装置。
2. 前記制御手段は前記吸引力検出部の検出値が設定値以下と判定制御部が判断したとき、少なくとも前記投入装置の作動を停止する停止制御部を有していることを特徴とする請求項１記載の大型袋への充填装置。
3. 前記袋体及び箱体を搬送する搬送路に対し、前記ピックアップ装置及びハンド装置が上流側に配置され、前記投入装置がその下流側に配置され、前記チャンバー装置がさらに下流側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の大型袋への充填装置。

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