JP5366136B2 - 粉粒体充填装置 - Google Patents

Description

この発明は、オーガ軸と称する螺旋状のフィンを有する軸の回転によって、小麦粉等の粉体や、大豆・コーヒー豆等の粒状体を包装容器へ充填する構成の粉粒体充填装置に関する。

この種の粉粒体充填装置は、例えば特許文献１に示すように、ホッパー（粉体供給用漏斗）内に充填した粉粒体を、オーガ軸（オーガスクリュー軸）の回転に伴い、ホッパーの下端開口部に連結した充填筒から排出する構成を備えている。
オーガ軸は、フィンのリード等が異なる各種仕様のものが複数本用意されており、ホッパー内に供給される粉粒体の種類等に応じて適宜交換して用いられる。このため、オーガ軸は、装置本体側に設けた駆動力伝達部材に対し、連結手段を介して着脱自在な構成となっている。

特許文献２には、駆動力伝達部材にオーガ軸を連結するための従来技術が開示されている。同文献２のスクリューフィーダは、スクリュー軸（２）を取り付ける駆動軸（１）を備え、この駆動軸（１）は、内部に連結杆（５）を上下往復動自在に設け、上端に連結杆（５）の上部外周面に螺合するナット（６）を設けている。連結杆（５）は、下端に凹部（５ａ）が形成してあり、この凹部（５ａ）にスクリュー軸（２）の基端が挿入される。駆動軸（１）とスクリュー軸（２）の連結は、ナット（６）を手動回転して連結杆（５）を上動させることで、凹部（５ａ）内を圧縮し、スクリュー軸（２）の基端を締めつけ保持することでなされる。なお、括弧内の符号は、特許文献２に付されたものである。

特開２００７−９１２４２号公報 特開平４−１２５２１７号公報

さて、粉粒体充填装置では、粉粒体を精度よく容器に充填するため粉粒体の種類に対応してオーガ軸を交換したり、メンテナンス等のためにオーガ軸を脱着する作業が行われている。そのため、オーガ軸の着脱作業を容易化することが望まれていた。
しかしながら、特許文献２に開示された駆動力伝達部材へのオーガ軸の連結機構は、部品点数が多く、構造が複雑であった。しかも、オーガ軸の連結作業において、仮止めの後、ナット（６）を手動にて回し、連結杆（５）を上動させるなどの煩雑な操作が要求される。このため、オーガ軸の着脱作業には大きな手間がかかり、装置全体の稼働効率を低下させる結果を招いていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、部品点数が少なく構造が簡単で、しかもオーガ軸の着脱作業が容易な粉粒体充填装置の提供を目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、ホッパー内に供給した粉粒体を、オーガ軸の回転に伴い、ホッパーの下端開口部に連結した充填筒から排出する構成の粉粒体充填装置において、
オーガ軸を回転駆動するための駆動源と、当該駆動源からの回転駆動力をオーガ軸に伝達する駆動力伝達部材とを備え、且つ当該駆動力伝達部材とオーガ軸との相互間に連結手段が形成してあり、
連結手段は、開口部から内方に向かって縮径していくテーパ状の連結穴と、この連結穴に嵌合するテーパ状の外周を有するテーパ部とを含み、駆動力伝達部材又はオーガ軸のいずれか一方に連結穴を形成するとともに、他方にテーパ部を形成してなり、オーガ軸の回転による粉粒体の排出に伴い当該オーガ軸を介して受ける粉粒体からの反力が、連結穴とテーパ部との間の嵌合状態を締め付ける方向に作用する構成であることを特徴とする。

かかる構成によれば、テーパ部と連結穴からなる連結手段によって、テーパ部と連結穴を嵌合するように押圧するだけでオーガ軸を駆動力伝達部材に連結することができ、またテーパ部と連結穴の嵌合を解除するように引っ張るだけで連結を外すことができる。したがって、オーガ軸を容易に着脱することが可能となり、交換作業やメンテナンス作業を含む装置全体の稼働効率を向上させることができる。
なお、粉粒体の充填においては、粉粒体の反力が連結手段の嵌合状態を締め付ける方向に作用するので、粉粒体の排出中に駆動力伝達部材に連結したオーガ軸が脱落することがない。よって、粉粒体の充填を良好に実施することができる。

また、粉粒体充填装置は上記の作用を具体的に実現する構成として、
駆動力伝達部材は、ホッパー内に配置してあり、
連結穴は、駆動力伝達部材の下端面に開口し、充填筒の同軸上に形成されており、一方、テーパ部は、オーガ軸の上端部に形成されており、
オーガ軸と一体のテーパ部は、充填筒の取り外されたホッパーの下端開口部から当該ホッパー内に挿入され、下方から連結穴に嵌め込まれる構成とすることができる。

このようにオーガ軸に形成されたテーパ部を、駆動力伝達部材に形成された連結穴に軸方向に嵌め込むことで、相互を容易に連結することができる。また連結手段は、部品点数が少なく簡単な構造であるため、製作コストも安価に抑えることができる。

また、連結穴の内底部とテーパ部の先端面との相互間には、テーパ部の嵌め込み操作に伴い互いに係合して相対回転を規制する凹凸形状の廻り止め手段を形成することが好ましい。この廻り止め手段は、駆動力伝達部材に連結したオーガ軸が、当該駆動力伝達部材の駆動によって回転したときに、オーガ軸の空回りを防止して確実に回転駆動力を伝達させることができる。

さらに、粉粒体充填装置は、オーガ軸の下端位置を調整するためのオーガ軸上下調整機構を設けることができる。その具体的構成として、例えば、オーガ軸は、連結手段を介して駆動力伝達部材に連結される基部と、外周に螺旋状のフィンが形成された本体軸部とに分割されており、
オーガ軸上下調整機構は、基部の下端面から軸方向内部に向かって形成した雌ねじ部と、本体軸部の上端部に形成され雌ねじ部と螺合する雄ねじ部と、当該雄ねじ部に螺合してある固定用ナットと、を含むことができる。

このようにオーガ軸上下調整機構を設けることで、オーガ軸の下端位置を容易に調整することができる。オーガ軸は、オーガ軸上下調整機構により、粉粒体の排出口に対するオーガ軸の下端位置を最適な位置に配置することで、粉粒体の粉だれや詰まりを抑止することができる。

以上、本発明によれば、テーパ部と連結穴からなる連結手段によって、駆動力伝達部材とオーガ軸を容易に連結することができ、その結果、オーガ軸を容易に着脱することが可能となり、交換作業やメンテナンス作業を含む装置全体の稼働効率を向上させることができる。

本実施形態に係る粉粒体充填装置を概略的に示す側面断面図である。 本実施形態に係る粉粒体充填装置の連結手段を拡大して示す側面断面図である。 本実施形態に係る粉粒体充填装置の駆動力伝達部材とオーガ軸の連結手順を示す側面断面図である。 本実施形態に係る粉粒体充填装置による実際の粉粒体の充填を概略的に示す側面断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る粉粒体充填装置を概略的に示す側面断面図である。
図１に示すように、本実施形態の粉粒体充填装置は、ホッパー１、充填筒２、駆動力伝達部材３、オーガ軸４を備え、ホッパー１内に供給した粉粒体を、オーガ軸４の回転に伴い、ホッパー１の下端開口部１ａに連結した充填筒２から排出する構成となっている。

ホッパー１は、逆円錐形状に形成されており、支持部材５を介して粉粒体充填装置に支持されている。このホッパー１の上端開口部の上方には、粉粒体供給用の供給源（図示せず）が設けられており、この供給源はホッパー１内に粉粒体を適宜供給する。また、逆円錐形状の下端頂部には、下端開口部１ａが形成されている。供給源から供給された粉粒体は、ホッパー１内周面の傾斜にしたがってこの下端開口部１ａに案内される。

ホッパー１の下端開口部１ａには、ホッパー１内に連通する充填筒２が連結される。充填筒２は、ホッパー１から下方に延びる円筒状の部材であり、その下端には粉粒体を排出する排出口２ａが形成されている。この充填筒２は、上面の接続部２ｂをホッパー１下面の接続係合部１ｂにねじ止めすることで装着され、充填筒２内と下端開口部１ａが連通するように構成されている。粉粒体は、ホッパー１内から充填筒２内を通って下方に搬送され、排出口２ａの直下に配置される容器Ａに充填される。

粉粒体充填装置の駆動力伝達部材３は、丸棒状に形成されており、ホッパー１の平面中心部を垂下するように、上端部が当該ホッパー１の上端開口部上方にあるプーリ６に取り付けられる。このプーリ６は、ベルト７を介して駆動源８に接続されており、取り付けた駆動力伝達部材３を回転させる。

また、駆動力伝達部材３の下端面には、連結手段となる連結穴１０が形成されている。連結穴１０は、充填筒２と同軸となるように下端面から上方に向かって形成されており、その内面は開口部から内方に向かって縮径していくテーパ状となっている。

粉粒体充填装置のオーガ軸４は、駆動力伝達部材３に連結することで充填筒２と同軸上に配置され、ホッパー１内の中空部から排出口２ａ近傍まで延びる部材である。

図２は、本実施形態に係る粉粒体充填装置の連結手段を拡大して示す側面断面図である。
オーガ軸４には、連結手段となるテーパ部２１が上部外周面に形成されており、このテーパ部２１は、連結穴１０に嵌合するテーパ状の外周を有している。図２に示すように、駆動力伝達部材３とオーガ軸４の連結は、連結穴１０とテーパ部２１の嵌合によってなされる。

駆動力伝達部材３にオーガ軸４を連結する場合は、下面に開口する連結穴１０に対して、テーパ部２１を下方向から押し込む。これにより連結穴１０のテーパ状の傾斜に沿うようにテーパ部２１が進入して嵌合する。その結果、連結穴１０の内周面とテーパ部２１の外周面とが密接に接触し、その間の摩擦抵抗によってテーパ部２１が駆動力伝達部材３に連結される。このようにして、オーガ軸４は駆動力伝達部材３の下端へ回転自在に連結支持される。

また、本実施形態の連結手段には、廻り止め手段が設けられている。具体的には、駆動力伝達部材３の連結穴１０の内底部に凹部１１が形成され、オーガ軸４のテーパ部２１の先端面にこの凹部１１と係合する凸部２２が形成されている。凹部１１と凸部２２は、連結穴１０内にテーパ部２１を押し込んだ際に相互に係合する状態となる。これら凹部１１と凸部２２との間の係合により、たとえ連結穴１０の内周面とテーパ部２１の内周面との間にすべりが生じても、テーパ部２１の相対回転が規制される。その結果、駆動力伝達部材３からの回転駆動力を、確実にオーガ軸４へと伝達してオーガ軸４を回転させることができる。

図１に示すように、オーガ軸４には、外周面に螺旋状のフィン３１が形成されている。このフィン３１の多くの部分は、充填筒２内へ同軸状に配置されており、かかるフィン３１が充填筒２内で回転することで、粉粒体を下方へ押し出していく。

本実施形態では、このオーガ軸４は、基部２０と本体軸部３０とに分割してあり、これら基部２０と本体軸部３０の相互間にオーガ軸上下調整機構９を設けた構成となっている。オーガ軸上下調整機構９は、基部２０の下端面から軸方向内部に向かって形成した雌ねじ部２３と、本体軸部３０の上端部に形成され雌ねじ部２３と螺合する雄ねじ部３２と、当該雄ねじ部３２に螺合してある固定用ナット３３と、を含む構成である。

このオーガ軸上下調整機構９は、オーガ軸４の下端位置を調整する機能を有している。オーガ軸４の下端位置の調整は、オーガ軸４の基端２０に対し本体軸部３０を回転することで、雌ねじ部２３に対する雄ねじ部３２のねじ込み量を変えて行う。このねじ込み量に応じて、オーガ軸４の下端の高さ位置が変化する。そして、調整終了後に、予め雄ねじ部３２に螺合しておいた固定用ナット３３を回して基部２０の下端面に押し付けることで、雌ねじ部２３と雄ねじ部３２との間のがたつきを抑えてねじ込み位置が強固に固定される。なお、雌ねじ部２３と雄ねじ部３２は、オーガ軸４が回転駆動したときに、雌ねじ部２３に対して雄ねじ部３２が締まる方向に形成されている。

例えば、粉粒体を排出する充填筒２の排出口２ａと、オーガ軸４の下端位置との間隔は、粉粒体をスムーズに排出できるように適宜調整されることが好ましい。すなわち、排出口２ａとオーガ軸４の下端位置との間隔が小さすぎる場合は、粉粒体の詰まり（粉粒体ブリッジともういう）が発生し易く、逆にその間隔が大きすぎる場合は、オーガ軸４の回転停止中に粉粒体の粉だれを起こす可能性がある。本実施形態では、オーガ軸上下調整機構９により、充填筒２の排出口２ａに対するオーガ軸４の下端位置を最適な位置に配置することで、粉粒体の粉だれや詰まりを抑止することができる。
なお、オーガ軸４の下端位置の調整は、オーガ軸４を駆動力伝達部材３に連結する前に実施することで、ホッパー１の外部で目視しながら所定長さに調整でき、効率的に作業することができる。

図３は、本実施形態に係る粉粒体充填装置の駆動力伝達部材とオーガ軸の連結手順を示す側面断面図である。
駆動力伝達部材３にオーガ軸４を連結する場合は、まずホッパー１から充填筒２を取り外して、ホッパー１の下端開口部１ａを露出する（図３（ａ）参照）。次に、基部２０と本体軸部３０を接続し、オーガ軸上下調整機構９により下端位置を調整したオーガ軸４を下端開口部１ａから挿入し（図３（ｂ）参照）、駆動力伝達部材３の連結穴１０にオーガ軸４のテーパ部２１を押し込む（図３（ｃ）参照）。これにより駆動力伝達部材３とオーガ軸４とが連結する。最後に、充填筒２をホッパー１に取り付けることで、粉粒体充填装置は稼働可能状態となる（図３（ｄ）参照）。

また、駆動力伝達部材３に連結したオーガ軸４を取り外す場合は、上記の手順と逆の手順を行い、連結穴１０とテーパ部２１の嵌合を解除するようにオーガ軸４を下方向に引っ張るだけで容易に取り外すことができる。

なお、連結穴１０とテーパ部２１が強固に嵌合していると、駆動力伝達部材３からオーガ軸４を取り外すのに、大きな引き抜き力が必要となる。そこで、本実施形態では、駆動力伝達部材３の側周面に取外用孔１２が穿設してある。この取外用孔１２は、凹部１１の形成位置と対応する位置に、側周面から凹部１１まで貫通するように形成されており、ドライバー等の工具を挿入できる寸法形状となっている。駆動力伝達部材３からオーガ軸４を取り外す場合は、取外用孔１２にドライバー等の工具を挿入し、凹部１１内に配置された凸部２２の端面を梃子の原理で押圧することで、わずかな力でテーパ部２１を連結穴１０から押し出すことができる。これにより、駆動力伝達部材３からオーガ軸４を容易に取り外すことができる。

このように、連結穴１０とテーパ部２１からなる連結手段によって、駆動力伝達部材３に対しオーガ軸４を容易に着脱することができる。したがって、粉粒体の種類に対応してのオーガ軸４の交換や、オーガ軸４のメンテナンスに際して、オーガ軸４の着脱作業を容易に実施することができ、装置全体の稼働効率を向上させることができる。また、連結手段が連結穴１０へテーパ部２１を嵌合させるだけの簡単な構造となっているので、部品点数を少なくすることができ、その結果、製品コストを安価に抑えることができる。

図４は、本実施形態に係る粉粒体充填装置による実際の粉粒体の充填を概略的に示す側面断面図である。
図４に示すように、粉粒体充填装置による粉粒体の充填は、駆動源８からの回転駆動力が駆動力伝達部材３を介してオーガ軸４に伝達され、このオーガ軸４の回転によりホッパー１内に供給された粉粒体を充填筒２の下方向に搬送し、排出口２ａから排出することでなされる。このとき、オーガ軸４のフィン３１に対して、充填筒２内の粉粒体から搬送方向（下方向）と逆向き（上方向）の反力が作用する。すなわち、粉粒体の充填中は、テーパ部２１に対して、それを押し上げて連結穴１０との嵌合状態をさらに締め付ける方向へその反力が作用するため、駆動力伝達部材３とオーガ軸４との間の連結状態が強固に保持される。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、オーガ軸上下調整機構は、駆動力伝達部材３に設けることもでき、またその具体的構造は雌ねじに対して雄ねじをねじ込む構造に限定されるものではない。

１：ホッパー、１ａ：下端開口部、１ｂ：接続係合部、２：充填筒、２ａ：排出口、２ｂ：接続部、３：駆動力伝達部材、４：オーガ軸、５：支持部材、６：プーリ、７：ベルト、８：駆動源、９：オーガ軸上下調整機構、
１０：連結穴、１１：凹部、１２：取外用孔、
２０：基部、２１：テーパ部、２２：凸部、２３：雌ねじ部、
３０：本体軸部、３１：フィン、３２：雄ねじ部、３３：固定用ナット
Ａ：容器

Claims (4)

1. ホッパー内に供給した粉粒体を、オーガ軸の回転に伴い、ホッパーの下端開口部に連結した充填筒から排出する構成の粉粒体充填装置において、
   前記オーガ軸を回転駆動するための駆動源と、当該駆動源からの回転駆動力を前記オーガ軸に伝達する駆動力伝達部材とを備え、且つ当該駆動力伝達部材と前記オーガ軸との相互間に連結手段が形成してあり、
   前記連結手段は、開口部から内方に向かって縮径していくテーパ状の連結穴と、この連結穴に嵌合するテーパ状の外周を有するテーパ部とを含み、前記駆動力伝達部材又は前記オーガ軸のいずれか一方に前記連結穴を形成するとともに、他方に前記テーパ部を形成してなり、前記オーガ軸の回転による粉粒体の排出に伴い当該オーガ軸を介して受ける粉粒体からの反力が、前記連結穴とテーパ部との間の嵌合状態を締め付ける方向に作用する構成であり、
   さらに、前記駆動力伝達部材は、前記ホッパー内に配置してあり、
   前記連結穴は、前記駆動力伝達部材の下端面に開口し、前記充填筒の同軸上に形成されており、一方、前記テーパ部は、前記オーガ軸の上端部に形成されており、
   前記オーガ軸と一体のテーパ部は、前記充填筒の取り外された前記ホッパーの下端開口部から当該ホッパー内に挿入され、下方から前記連結穴に嵌め込まれる構成であることを特徴とする粉粒体充填装置。
2. 前記連結穴の内底部と前記テーパ部の先端面との相互間に、前記テーパ部の嵌め込み操作に伴い互いに係合して相対回転を規制する凹凸形状の廻り止め手段を形成したことを特徴とする請求項１の粉粒体充填装置。
3. 前記オーガ軸の下端位置を調整するためのオーガ軸上下調整機構を設けたことを特徴とする請求項１又は２の粉粒体充填装置。
4. 前記オーガ軸は、前記連結手段を介して前記駆動力伝達部材に連結される基部と、外周に螺旋状のフィンが形成された本体軸部とに分割されており、
   前記オーガ軸上下調整機構は、前記基部の下端面から軸方向内部に向かって形成した雌ねじ部と、前記本体軸部の上端部に形成され前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部と、当該雄ねじ部に螺合してある固定用ナットと、を含む構成であることを特徴とする請求項３の粉粒体充填装置。

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