JP4336546B2 - 粉体試料充填方法 - Google Patents

Description

本発明はトナー、化粧品、薬剤、健康食品などの粉体試料の所定量を充填容器に充填し計量する粉体試料充填装置に関する。

複写機、プリンタに使用されるトナー、化粧品、薬剤、健康食品などの粉体試料は、それぞれ使用に便利な所定量を充填容器に充填した状態で、流通市場に供給されている。このために、この種の粉体試料に対しては、充填容器に所定の基準量の粉体試料を正確に充填し、正味充填量を計量確認する粉体試料充填装置が要求される。
この場合、粉体試料の充填容器への充填を、高速度で且つ高密度に行なうことが、高品質の商品を製造コストを低減させて製造するために必要であり、このことを実現するために、後記する特許文献１には、充填容器内の粉体試料の充填量に対応して、充填容器内の粉体試料中に挿入したエア吸引管を、充填試料の底部から表面方向に移動させながら、粉体試料中のエアを吸引することにより、充填容器への粉体試料の充填を高速に高密度で行なう粉体充填装置が開示されている。
また、粉体試料のホッパー内やロート内での滞留流落による嵩密度の不均一性に基因する充填時間の増加を防止するために、後記する特許文献２には、ホッパーの底部の排出口の近傍に設けた通気境壁から、粉体試料中に空気を吹き出して、滞留流下する粉体試料の嵩密度を均一化し、計量精度を向上させる粉体充填装置が開示されている。

ところで、従来のこの種の粉体試料充填装置は、図４に示すように構成されており、上面を解放面とする筐体３６の底面に、粉体試料が充填される充填容器２が配設され、筐体３６の上縁面上にスプリング３５を介してホッパー支持台２４が配設され、ホッパー支持台２４の中央に形成された開口３９に、粉体試料６の供給に使用されるホッパー１の先端部が挿通されて、ホッパー支持台２４上にホッパー１が配設されている。
また、筐体３６の上縁面の一端に一体形成された取付片３６ａに回転軸３７が取り付けられ、この回転軸３７に回動自在に、一端部がホッパー支持台２４上に対接配置されるレバー３８が取り付けられ、レバー３８を操作しない平常状態では、スプリング３５のばね力によって、充填容器２とホッパー１とは非接触状態になっている。

この従来の粉体試料充填装置において、充填容器２に対して粉体試料の充填を行なう場合には、オペレータが、レバー３８を矢印θ方向にスプリング３５のばね力に抗して回動させると、レバー３８の一端部が、ホッパー支持台２４を矢印Ｙ方向に押し下げるので、ホッパー支持台２４の開口３９に挿通支持されているホッパー１が、充填容器２に近付く方向に移動し、最終的にはホッパー１の先端部が、充填容器２の口部２ａに挿入されて、充填容器２にホッパー１が装着され、この状態で図示せぬロック手段によって、ホッパー支持台２４がロックされ、充填容器２とホッパー１が装着状態でロック保持される。
そして、この装着状態で、ホッパー１に図示せぬ粉体試料供給部から粉体試料６が供給され、供給された粉体試料６はホッパー１内を落下して、口部２ａから充填容器２に充填される。
特開平８−１９８２０３号公報 特開平８−１９８２０２号公報

図４に示す従来の粉体試料充填装置では、レバー３８の回動操作を行うオペレータに操作上の負担がかかり、試料充填処理時間が手動操作により延長されるという問題がある。

本発明はこのような従来の粉体試料充填装置の粉体試料充填動作の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、オペレータに操作上の負担を与えずに、粉体試料の高精度の充填及び計量を、粉体試料の損失なく効率的に行なうことが可能な粉体試料充填方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、粉体試料供給部からホッパーを介して、充填容器に予め設定した所定量の粉体試料を充填する粉体試料充填方法であり、固定配設される前記ホッパーに対して、駆動手段によって前記充填容器を垂直方向に上下動させることにより、基準位置と前記ホッパーへの着座位置間を移動させる移動工程と、前記ホッパーと前記充填容器との着座前に、前記充填容器の第１の風袋状態で得られる第１の風袋データを記憶し、前記ホッパーと前記充填容器との着座後に、前記ホッパー重量が重畳された前記充填容器の第２の風袋状態で得られる第２の風袋データを記憶し、粉体試料吐出量を前記第２の風袋データを基準に計量し、前記充填容器の前記基準位置への復帰後に、前記第１の風袋データを基準に前記充填容器への前記粉体試料の充填量を計量することで計量制御する計量制御工程と、を備えることを特徴とするものである。

このような手段によると、粉体試料供給部からホッパーを介して、充填容器に予め設定した所定量の粉体試料が充填されるが、この充填動作時には、固定配設されるホッパーに対して、駆動手段によって、充填容器が基準位置とホッパーへの着座位置間を垂直方向に上下動され、基準位置にある充填容器がホッパーに迅速且つ高精度に着座され、この着座位置において、充填容器の口部とホッパー先端部間が密着状態となり、この密着状態で粉体試料の漏出なしに粉体試料の充填容器への充填が行なわれる。
またこれに加えて、計量制御工程によって、ホッパーと充填容器との着座前に、充填容器の第１の風袋状態で得られる第１の風袋データが記憶され、ホッパーと充填容器との着座後に、ホッパー重量が重畳された充填容器の第２の風袋状態で得られる第２の風袋データが記憶され、粉体試料吐出量が第２の風袋データを基準に計量され、充填容器の基準位置への復帰後に、第１の風袋データを基準に充填容器への粉体試料の充填量が計量される。

同様に前記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、前記移動工程は、充填開始釦によってオペレータにより操作自在で前記駆動手段を起動させることを特徴とするものである。

このような手段によると、請求項１記載の発明での作用に加えて、オペレータが充填開始釦を操作することにより、生産工程に組み込まれない状態でも充填容器に粉体試料の充填が行なわれる。

同様に前記目的を達成するために、請求項３記載の発明は、充填容器とホッパーとの水平状態での着座を検出する着座検出工程が、請求項１または請求項２記載の粉体試料充填方法にさらに設けられていることを特徴とするものである。

このような手段によると、請求項１または請求項２記載の発明での作用に加えて、着座検出手段によって、充填容器とホッパーとの着座が、充填容器とホッパーとの水平状態で精度よく検出される。

請求項１記載の発明によると、粉体試料供給部からホッパーを介して、充填容器に予め設定した所定量の粉体試料が充填されるが、この充填動作時には、固定配設されるホッパーに対して、充填容器が駆動手段によって、基準位置とホッパーへの着座位置間を垂直方向に上下動され、充填容器がホッパーに迅速且つ高精度に着座され、この着座位置では充填容器の口部とホッパー先端部間が密着状態となり、粉体試料の漏出なしに粉体試料の充填容器への充填が行なわれるので、オペレータの操作負担なしに、充填容器の口部とホッパー先端部間を迅速に密着状態にして、充填機器に粉体試料を高充填精度で充填することが可能になる。
また請求項１記載の発明によると、計量制御工程によって、ホッパーと充填容器との着座前に、充填容器の第１の風袋状態で得られる第１の風袋データが記憶され、ホッパーと充填容器との着座後に、ホッパー重量が重畳された充填容器の第２の風袋状態で得られる第２の風袋データが記憶され、粉体試料吐出量が第２の風袋データを基準に計量され、充填容器の基準位置への復帰後に、第１の風袋データを基準に充填容器への粉体試料の充填量が計量されるので、第２の風袋データの減算及び第１の風袋データの減算を介して、粉体試料の充填量の高精度の充填と計量とが可能になる。

請求項２記載の発明によると、請求項１記載の発明で得られる効果に加えて、オペレータが充填開始釦を操作することにより、生産工程に組み込まれない状態でも充填容器に粉体試料の充填を行なうことが可能になる。

請求項３記載の発明によると、請求項１または請求項２記載の発明で得られる効果に加えて、着座検出工程によって、充填容器とホッパーとの着座を、充填容器とホッパーとの水平状態で高精度に検出することが可能になる。

オペレータに操作上の負担を与えずに、粉体試料の高精度の充填及び計量を、粉体試料の損失なしに効率的に行う粉体試料充填装置を、ホッパーと充填容器を自動的に密着着座させる手段と、着座前の空の充填容器単独の計量で得られる第１の風袋データと、着座後の空の充填容器にホッパーが重畳された計量で得られる第２の風袋データとに基づく演算により、粉体試料の供給量と正味充填量とを計量制御する手段とを含む形態として実現した。

本発明の一実施例を図１ないし図３を参照して説明する。
図１は本実施例のホッパーと充填容器の着座前の構成を示す説明図、図２は本実施例のホッパーと充填容器の着座後の構成を示す説明図、図３は本実施の形態の動作を示す説明図である。

本実施例では、図１に示すように、固定配置されるホッパー支持台２４の開口３９にホッパー１の先端部が軸芯を一致させて挿通固定され、このホッパー支持台２４の下方に、基台２５が、ホッパー支持台２４と板面を互いに平行に維持した状態で、ホッパー支持台２４に対して近付き或いは離れるように垂直方向に移動自在に配設されている。この平行維持移動を行わせるために、基台２５の両側辺近傍に、ずれ防止バー２７ａ、２７ｂが板面に直角に突設されており、ホッパー支持台２４に形成されたガイド孔４０ａ、４０ｂに、ずれ防止バー２７ａ、２７ｂがそれぞれ移動自在に挿通されている。

一方、基台２５の中心位置には開口２６が形成され、口部に鍔部３２が固定された充填容器２が、鍔部３２を開口２６の周辺に対接させて開口２６に係止配設されている。この基台２５のずれ防止バー２７ａ側の側面には、粉体試料の計量を行う計量器７が、基台２５と一体に垂直方向に移動自在に固定配設されており、計量器７の下方には駆動器２１が固定配設され、駆動器２１のシリンダ２２によって、計量器７が垂直方向に駆動移動され、計量器７の移動で基台２５が計量器７と一体に垂直方向に移動するように構成されている。

また、本実施例には、全体の動作を制御する制御回路３０が設けられ、制御回路３０には、充填動作時と計量動作時の演算を行う演算回路３３が接続され、演算回路３３には計測データの表示を行う表示器３４が接続され、さらに制御回路３０には、駆動器２１と計量器７が接続され、スイッチ３１を介して電源４１が接続されている。
そして、ホッパー支持台２４のガイド孔４０ａ、４０ｂ側の側面近傍において、基台２５方向に位置をずらして、水平状態での着座の検出を行う発光器２０ａと、発光器２０ａからの検出光を受光する受光器２０ｂとがそれぞれ配設されている。

このような構成の本実施例の動作を説明する。
本実施例では動作開始前には、図１に示すようにスイッチ３１はＯＦＦで、基台２５にセットされる充填容器２は基準位置にあり、充填容器２のホッパーへの着座は行われていない。
図３（ａ）の段階で、基台２５の開口２６に鍔部３２によって充填容器２がセットされ、スイッチ３１がＯＮ状態になると、制御回路３０の指令によって、計量器７が作動することにより、粉体試料が充填されていない空の充填容器２に対して、第１の風袋状態での計量が行われ、得られる第１の風袋データが制御回路３０のメモリに格納される。

次いで、同図（ｂ）の段階に進み、制御回路３０の指令によって駆動器２１が駆動され、シリンダ２２の突出移動によって、計量器７と計量器７に固定された基台２５とが一体的に垂直方向に移動するので、基台２５に係止固定されている充填容器２が、ホッパー１に近付く方向に垂直に移動する。この移動の過程では、ずれ防止バー２７ａ、２７ｂが、それぞれホッパー支持台２４のガイド孔４０ａ、４０ｂに挿通案内されて基台２５が移動するので、基台２５の表面は常に水平面に一致し、充填容器２は軸芯を常に垂直軸に一致した状態で、充填容器２は垂直方向にホッパー１に近付いて行く。
そして、充填容器２の口部２ａにホッパー１の先端部が挿入され、この先端部の周面が口部２ａの内周面に密着対接して、図２に示すように着座状態になり、この着座が水平状態で確実に行われたことが、発光器２０ａと受光器２０ｂ間で光学的に検出されると、着座信号が制御回路３０に入力され、制御回路３０の指令によって駆動器２１の動作が停止する。
この状態で、制御回路３０の指令によって、計量器７が作動することにより、粉体試料が充填されていない空の充填容器２とホッパー１に対して、空の充填容器２にホッパー１の重量が重畳された第２の風袋状態での計量が行われ、得られる第２の風袋データが制御回路３０のメモリに格納される。

次いで、図３（ｃ）の段階に進み、粉体試料ボトル２９からホッパー１を介して、充填容器２に粉体試料の供給が開始され、図３（ｄ）の段階に進んで、制御回路３０の指令によって、計量器７が作動して計量動作が行われ、同時に演算回路３３によって、計量データに第２の風袋データに基づく演算処理が施され、演算データが表示器３４に表示され、目的とする基準量の粉体試料が充填容器２に充填されたと判定されると、粉体状試料の供給が停止される。

この状態から、同図（ｅ）の段階に進み、制御回路３０の指令によって、補助ノズル２８が下降移動して充填容器２に充填された粉体試料中に挿入され、補助ノズル２８に接続されている図示せぬ減圧源が駆動されることにより、補助ノズル２８によって充填容器２の粉体試料内に存在する残存空気を吸引除去する脱気処理が行われる。この脱気処理によって、充填容器２には粉体試料が、残存空気のない高い嵩密度で均一に高密度で充填されることになる。
補助ノズル２８による脱気処理の終了後は、同図（ｆ）に進んで、制御回路３０の指令によって補助ノズル２８が上昇駆動されて充填容器２から取り出される。

次いで、同図（ｇ）に進み、制御回路３０の指令によって、駆動器２１が作動しシリンダ２２が縮んで計量器７と充填容器２が装着された基台２５とが一体に下降移動し、充填容器２は基準位置に復帰する。
そして、制御回路３０の指令によって演算回路３３が作動し、演算回路３３により充填容器２に充填された粉体試料に対して、すでに取得記憶されている第１の風袋データに基づく演算処理が施され、空の充填容器２の重量を減算して得られる正味の粉体試料の計量値が表示器３４に表示され、予め設定される正味計量許容範囲外の不足計量値、或いは過剰計量値の粉体試料が充填された充填容器２は除去処理される。

以上に説明したように、本実施例によると、固定配設されるホッパー１に対して、充填容器２が駆動器２１により基準位置とホッパー１への着座位置間を垂直方向に上下動され、充填容器２がホッパー１に迅速且つ高精度に着座され、着座位置では充填容器２の口部２ａとホッパー１先端部間が密着状態となるので、粉体試料の漏出なしに充填容器２に粉体試料の充填が行われ、生産工程への組込状態では、オペレータの操作負担なしに、充填容器２の口部２ａとホッパー１先端部間を迅速に密着状態にして、充填容器２に粉体試料を高充填精度で充填することが可能になる。また、着座前に充填容器２の第１の風袋状態で得られる第１の風袋データと、着座後にホッパー１が重畳された充填容器２の第２の風袋状態で得られる第２の風袋データとが取得され、粉体試料吐出量が第２の風袋データを基準に計量され、充填容器の基準位置への復帰後に、第１の風袋データを基準に充填容器への粉体試料の充填量が計量されるので、粉体試料の高精度の充填と計量が可能になる。

なお、本発明は以上に説明した実施例に限定されるものではなく、例えば、充填容器２とホッパー１との着座の検出に、光学検出手段に代えて近接スイッチを使用することが可能であり、粉体試料がトナーなどの磁性粉体の場合には、補助ノズルでの脱気に加えて、或いは補助ノズルでの脱気に代えて、マグネット棒を充填容器２内の磁性粉体中で上下動させて、磁気的に嵩密度を均一にすることも可能である。

本発明によると、各種の粉体試料を、所定充填容量の充填容器にオペレータの負担なしに、高充填精度で迅速且つ効率的に充填し高精度計量することにより、画像形成装置、薬品、化粧品、健康食品などの各産業分野での利用が可能である。

本発明の一実施例のホッパーと充填容器の着座前の構成を示す説明図である。 同実施例のホッパーと充填容器の着座後の構成を示す説明図である。 同実施例の動作を示す説明図である。 従来の粉体試料充填装置の要部の構成を示す説明図である。

符号の説明

１ ホッパー
２ 充填容器
６ 粉体試料
７ 計量器
２１ 駆動器
２４ ホッパー支持台
２５ 基台
２７ａ、２７ｂ ぶれ防止バー
２８ 補助ノズル
２９ 粉体試料ボトル
３０ 制御回路
３３ 演算回路

Claims (3)

1. 粉体試料供給部からホッパーを介して、充填容器に予め設定した所定量の粉体試料を充填する粉体試料充填方法であり、
   固定配設される前記ホッパーに対して、駆動手段によって前記充填容器を垂直方向に上下動させることにより、基準位置と前記ホッパーへの着座位置間を移動させる移動工程と、
   前記ホッパーと前記充填容器との着座前に、前記充填容器の第１の風袋状態で得られる第１の風袋データを記憶し、前記ホッパーと前記充填容器との着座後に、前記ホッパー重量が重畳された前記充填容器の第２の風袋状態で得られる第２の風袋データを記憶し、粉体試料吐出量を前記第２の風袋データを基準に計量し、前記充填容器の前記基準位置への復帰後に、前記第１の風袋データを基準に前記充填容器への前記粉体試料の充填量を計量することで計量制御する計量制御工程と、を備えることを特徴とする粉体試料充填方法。
2. 前記移動工程は、充填開始釦によってオペレータにより操作自在で前記駆動手段を起動させることを特徴とする請求項１記載の粉体試料充填方法。
3. 充填容器とホッパーとの水平状態での着座を検出する着座検出工程がさらに設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の粉体試料充填方法。

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