JP4624713B2 - 粉状物の充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、タンクに貯留する小麦粉のような微粒物を、オーガスクリュウでもつて容積計量しながら包袋内に充填する装置に関する。

下記の第１文献には、粉末貯留タンクから垂下する誘導筒内にオーガスクリュウを設置し、リフトの上昇でもつて容器を下方から前記誘導筒に被せ、前記オーガスクリュウの回転による前記容器内での粉末充填量の増加に合わせて前記容器を前記リフトでもって下降させ、前記容器内での粉末の高所からの落下を防止する装置を開示する。また前記リフトはロードセルつまり重量測定器を備え、このロードセルによる粉末充填測定値の増加に基づいて前記リフトによる前記容器の降下速度をコントロールし、前記容器への充填停止及び、前記容器の降下停止も前記ロードセルによる重量測定に基づき行なう構成である。

しかし使用する容器が平袋の場合は、袋底が絞られ狭い容積形状になるため、物理的にこの底部分では充填する粉末のレベルが急速に上昇することになるので、粉末の重量を基準にして容器を降下させるコントロールでは、前記タンクの誘導筒が増量する粉末に埋没し、誘導筒から押し出される粉末圧力により前記容器を、同容器を吊り下げるクランプから脱落させる結果が生ずる。従って、容器内では予め前記誘導筒を袋底からやや高く離反して配置しなければならず、必然的に前記の誘導筒と袋底との間の落差がそれだけ大きくなるので、充填する粉末が袋内で舞い上って袋口に付着し、事後の袋口の溶着シールに悪影響を及ぼすことがある。なお袋底への充填初期の粉末排出を微量に設定して前記のような粉末舞い上がり現象の発生を抑制できるが、これでは全体的に能率が低下するという問題がでるし、また、ロードセルによる測定は、袋内への粉末落下充填で生ずる振動余波で計測が落ち着くのに時間がかかり、かかる面でも能率的に難点がある。

能率的な袋の運搬装置として、円形ロータの周縁に多数組みのクランプを等間隔に配置し、前記各組それぞれ一対のクランプで袋の両側縁を順次、挟持懸垂して運搬する構成のものがある。この種の運搬機を、前記の第１文献の充填装置に組み合わせて粉末充填をロータリ方式で行う場合、各包袋を挟持する前記各一対のクランプは、袋口を開口するための接近作用及び、袋口を緊張閉鎖するための離反作用を行う構成を備えることになるので、更にこれらの各クランプを前記の粉末貯留タンクの下域で順次上下動させる構造を、前記各クランプに装備することは、包装機がそれだけ複雑で重装備化するという問題がある。

本発明は、包袋への粉末の初期充填能率及び、前記充填の終期測定能率を上げる目的のために、朝顔型ホッパー内から、同ホッパー下に垂下する誘導筒内にかけてオーガスクリュウを配置して形成した粉末貯留タンクを、リフト機構に支持した状態で、包袋の運搬軌道上に配置すると共に、前記オーガスクリュウの主軸を駆動するスクリュウモータの回転角（回転数）を制御器からの信号によりコントロールする充填装置であって、前記制御器は、インプット要素を通して同制御器に入力される前記包袋の横幅数値から同包袋の立体的形状を算出すると共に、この包袋の立体的形状と、前記スクリユーモータからのフイードバック回転角検出信号とから、前記包袋における充填粉末のレベル変化速度を検出する一方、前記の変化する充填粉末レベルと前記誘導筒との間の間隙を一定に保って同誘導筒が上昇するように、同制御器と、前記リフト機構の昇降用リフトモータとの間を、制御信号回路と、回転角検出フイードバック信号回路とで連結して構成する。

前記装置での作業に先立ち、使用する包袋の幅員値を制御器にインプット要素を通して入力すると、前記制御器は計算機能でもって前記の幅員値から包袋を開口したときの開口面積が算出され、使用する包袋の立体的形状を算出する。これは、横幅数値により包袋を開口したときの開口面積が算出され、包袋の立体的形状を算出するもので、このように割り出した包袋の受け入れ容積に基づき制御器は、この包袋の立体的形状と、前記スクリューモータからのフイードバック回転角検出信号とから、前記包袋における充填粉末のレベル変化速度を検出する。そして前記の変化する充填粉末レベルに合わせて、前記誘導筒の上昇速度が一致するように、同制御器と、前記リフト機構の昇降用リフトモータとの間に配置した制御信号回路と、回転角検出フイードバック信号回路とにより、前記のリフトモータをコントロールするのである。この結果、平袋底部に対する粉末充填においても誘導筒は、増量する粉末のレベルから離れず、また粉末に埋没しないように上昇し、包袋内での粉末の飛散を防止するのである。

能率的なロータリ袋詰め運搬機を使用しての粉末充填と、重量測定器を使用しない充填量の測定を、粉末貯留タンクの上下運動と、温度計及び湿度計を併用するスクリュウの回転制御により実現したものである。

図２に示すように、粉末貯留タンク１０を、上部の朝顔型ホッパー１１と同ホッパーから垂下する細長き円形誘導筒１２とにより形成し、前記タンク内に配置したスクリュウ１３の主軸１４の上端を、同タンクに固定したスクリュウモータ１５と連結する。前記スクリュウ１３はの下端は、前記誘導筒の下端開口部を塞ぎ且つ複数の連通穴を備える抵抗板１６の部分に達し、前記スクリュウモータ１５の回転動力は、タンク内の粉末をスクリュウ１３の回転角度と比例する量で排出することができる。この場合前記の抵抗板１６は、不必要な粉末の落下を防止し、スクリュウ１３の回転角に見合った量の粉末排出を許容するもので、前記タンクの蓋１７を貫くシュート１８を通して粉末補充を行うのである。

前図の平面である図３に示すように、前記粉末充填タンク１０の側面から突き出るブラケット２０を介して固定するスリーブ２１を、機台２２に立設する円柱形のガイド２３にスライド自在に支持する一方、前記スリーブ２１の両側に固定する一対の雌ねじ要素２４を、図２における上下の機台２２に支持したねじ棒２５に係合してリフト機構３０を構成する。前記機台２２の下面に固定したリフトモータ２９の動力で前記ねじ棒２５を回転することにより、前記粉末貯留タンク１０は上下動し、同時に前記誘導筒１２はロータリ３２に支持したクランプアーム３３で懸垂する包袋３４内を上下動するのである。

図１に示す粉末貯留タンク１０に設置するスクリュウモータ１５と、制御器４０とを制御信号回路４１を介して連結する一方、前記モータ１５の回転角を検出する回転角検出器４２と前記制御器４０とをフイードバック信号回路４３を介して連結する。また前記タンク１０のリフト機構であるねじ棒２５を操作するリフトモータ２９と、前記制御器４０とを制御信号回路４６介して連結する一方、前記モータ２９の回転角を検出する回転角検出器４５と前記制御器４０とをフイードバック信号回路４４を介して連結する。

図４に示す前記制御器４０に対し、キーボードのようなインプット要素４７から包装に使用する包袋の横幅数値を入力すると、メモリー４８が蓄積するデータに基づき、演算器４９はまず前記包袋の立体形状を算出する。つまり前記横幅数値により包袋を開口したときの開口面積が算出されるので、これに誘導筒からの粉末排出量とが適合するように、制御器４０はスクリューモータ１５の回転速度を決定し且つ同スクリューモータ１５が設定に基づく速度と回転角だけ運動するように制御信号を送信して、同モータをコントロールするのである。

また図１において算出された包袋３４全体の立体的形状と、スクリューモータ１５の回転角検出器４２から制御器４０へのフイードバック信号４３とに応じて前記制御器４０は、リフトモータ２９に対して制御信号を、回路４６を通して送信する。つまり包袋３４における粉末レベルの上昇状況は、スクリューモータ１５からフイードバックされるスクリュウーの回転角と、既に算出している包袋の立体的形状とでもって、制御機４０は読み取るので、制御回路４６を通してリフトモータ２９に送信する信号でもって、包袋底部での粉末レベルの上昇速度及び、その後の前記レベルの速度変化に対応して誘導筒１２の動きを一致させ、経時的に、前記粉末上面レベルと誘導筒１２の下面との間隙が一定であるように、サーボモータにより構成したリフトモータ２９の回転速度をコントロールする訳けである。

図５は、ホッパー５０から垂下する誘導筒５１を２分割し、前記の上部誘導筒５１の外に被さる下部の誘導筒５２をスライド自在に配置した構造で、ガイドねじ５５の上端を前記上部誘導筒５１の支持片５３に、また同下端を機台の支持片５４にそれぞれ回転自在に支持と共に、前記下部誘導筒５２の周りに固定した雌ねじ体５６を、前記各ガイドねじ５５に係合してリフト機構を形成する。

また前記下部誘導筒５２内においてはスクリュウ５７を筒状の軸５８の周り形成する一方、ホッパー５０内に配置したスクリュウ５９の軸６０に前記の筒状軸５８をスライド自在に嵌合し、上下のスクリュウ５７、５９間にスライド用のスペース６５を形成する。

上部のスクリュウ軸６０と、下部の筒状軸５８とはスプラインのような滑りキー６３を介して係合するから、前記スクリュウ軸６０を回転しなから、前記ガイドねじ５５の上端に固定するプーリ６１をベルト６２でもって操作して前記ガイドねじ５５を回転すると、下部誘導筒５２は前記スクリュウ５７でもって粉末を包袋６４内に排出しながら、上部誘導筒５１内のスペース６５を上昇して設定量の粉末を包袋６４に充填し且つ前記包袋６４の上域まで上昇して停止する。

その直後、前記包袋６４はクランプ６６でもってタンク下域から搬出され、後続の包袋が同エリアに搬入すると、下部誘導筒５２は同包袋内に下降する。この場合上部誘導筒５１内のスペース６５部分は空洞化するが、下部スクリュウ５７よりも、上部スクリュウ５９は面積的に搬送能力に優れるから、軸６０の再回転で包袋６４への粉末充填を開始すると、上部スペース６５の空洞部に粉末補充が行われる。

図６は、スクリュウの回転角と、粉末の排出量とを示すもので、粉末Yの排出量（充填量）を仮に５００ccに設定した場合、スクリュウ回転角をX度まで到達させ、前記設定量にサービス充填量例えば10ccをプラスする。この追加は、重量過不足を補うクッションを果たすものであり、包袋の搬送軌道に例えば重量計を設置し、当該重量計からのデータを制御器に送信して定期的に前記追加値の補正を行うのが望ましい。ただ環境温度の高温化と比例して粉末が膨張すると、充填量が設定通りであっても重量が設定値を下回ることになるので、図２のように誘導筒１２に設置した温度計７０を、図４のごとく制御器４０に接続し、制御器の計算能力により、温度値に対応してスクリュウモータ１５の回転角をコントロールする。

また環境湿度の変化は、粉末の容積と重量とのバランス関係を崩すので、図４のごとく湿度計７１を制御器４０に接続し、湿度に対応してスクリュウモータ１５の回転角をコントロールする。

図２の、タンク１１及びスクリユウモータ１５を一体に上下動させる構成が、重量的に問題がある場合は、図７のように、タンク１０とモータ１５とを切り離し、前記タンク１０のみを上下動させる構成が望ましい。当該構成は、スクリュウ軸１４に形成した滑りキー７５と、モータ１５を機台に固定するフレーム７６の軸受７７に支持した従動プーリ７８とを係合し、タイミングベルト７９を介して回転する前記従動プーリ７８に、前記軸１４をスライドさせ前記タンク１０の単独上下動を許容するものである。

本願明細書に記載するリフト機構として、図８のごとくモータ８０の回転動力を歯車８１で減速してチェン８２を駆動し、このチェン８２の運動で粉末貯留タンク１０を上下動させることが可能であり、また流体圧力で前記タンク１０或いは誘導筒を上下動させることもできるので、リフトモータなる定義は、これらの常識的に考え得る動力機を指すものである。

広く利用される一般的なロータリ包装機は、多数のクランプが包袋を挟持して水平円軌道を公転し、この公転軌道上で前記各包袋に被包装物を充填し且つ各包袋の袋口を順次加熱シールする構成である。かかる汎用包装機に対して、タンクその物が上下動する本願装置の利用は可能にである。

装置の簡略的な斜視図 前図の側面図 前図の平面図 装置の説明図 実施例２説明図 スクリュー回転角と粉末充填量との説明図 実施例４の説明図 実施例５の説明図

符号の説明

１０…粉末貯留タンク
１１、５０…朝顔型ホッパー
１２、５１，５２…誘導筒
１３、５７，５９…オーガスクリュー
１４、５８、６０…スクリュー軸
１５…スクリュモータ
２４…雌ねじ
２５、５５…ねじ棒
２９、８０…リフトモータ
３０…リフト機構
３４、６４…包袋
６６…クランプ
４０…制御器
４１，４６…制御回路
４３…回転角検出フイードバック回路
７０…温度計
７１…湿度計

Claims (4)

1. 朝顔型ホッパー内から、同ホッパー下に垂下する誘導筒内にかけてオーガスクリュウを配置して形成した粉末貯留タンクを、リフト機構に支持した状態で、包袋の運搬軌道上に配置すると共に、
   前記オーガスクリュウの主軸を駆動するスクリュウモータの回転角を制御器からの信号によりコントロールする充填装置であって、
   前記制御器は、
   同制御器に入力される前記包袋の横幅数値から包袋を開口したときの開口面積が算出され、同包袋の立体的形状を算出すると共に、
   前記開口面積に前記誘導筒からの粉末排出量とが適合するように、前記スクリュウモータの回転速度を決定すると共に、
   前記包袋の立体的形状と、前記スクリュウモータからのフイードバック回転角検出信号とから、前記包袋における粉末レベルの上昇速度を検出する一方、
   前記制御器は、
   前記上昇速度及び、その後の前記粉末レベルの速度変化に対応して前記誘導筒の動きを一致させ、経時的に、前記粉末レベルと前記誘導筒の下面との間隙を一定にして上昇するように、前記粉末貯留タンクを支持する前記リフト機構の昇降用リフトモータの回転速度を、同昇降用リフトモータと前記制御器とを連結する制御信号回路と、回転角検出フイードバック信号回路とを介してコントロールする
   充填装置。
2. 朝顔型ホッパーから垂下する誘導筒を伸縮自在な形状に形成すると共に、
   前記伸縮自在な誘導筒をリフト機構に支持し、
   前記朝顔型ホッパー及び前記誘導筒内それぞれに設置したオーガスクリュウの主軸を、前記誘導筒と同じように伸縮自在な形状に形成すると共に、
   前記オーガスクリュウの主軸をスクリュウモータに連結する一方、
   前記スクリュウモータによる前記スクリュウ主軸の回転角を、包袋の運搬軌道上において、制御器によりコントロールする充填装置であって、
   前記制御器は、
   同制御器に入力される前記包袋の横幅数値から包袋を開口したときの開口面積が算出され、同包袋の立体的形状を算出すると共に、
   前記開口面積に前記誘導筒からの粉末排出量とが適合するように、前記スクリュウモータの回転速度を決定すると共に、
   この包袋の立体的形状と、前記スクリュウモータからのフイードバック回転角検出信号とから、前記包袋における粉末レベルの上昇速度を検出する一方、
   前記制御器は、
   前記上昇速度及び、その後の前記粉末レベルの速度変化に対応して前記誘導筒の動きを一致させ、経時的に、前記粉末レベルと前記誘導筒の下面との間隙を一定にして上昇するように、前記の伸縮自在な誘導筒を支持する前記リフト機構の昇降用リフトモータの回転速度を、同昇降用リフトモータと前記制御器とを連結する制御信号回路と、回転角検出フイードバック信号回路とを介してコントロールする
   充填装置。
3. 制御器に入力する温度測定値に基づき、同制御器からスクリュウモータに、スクリュウ主軸回転角の既設定値を変更調整するように信号発信する請求項１又は２に記載の充填装置。
4. 制御器に入力する湿度測定値に基づき、同制御器からスクリュウモータに、スクリュウ主軸回転角の既設定値を変更調整するように信号発信する請求項１又は２に記載の充填装置。