JP5869766B2 - 粉粒体小分け計量装置および粉粒体小分け計量方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉粒体を袋等の容器に小分け計量し排出する粉粒体小分け計量装置、特に、小麦粉等の食品、化学品、薬品の粉体を排出する粉粒体小分け計量装置に関する。

粉粒体小分け計量装置には粉粒体の切り出し手段であるスクリューを垂直に設けるものと水平に設けるものとがある。スクリューを垂直に設けるものとして特許文献１が挙げられ、スクリューを水平に設けるものとして特許文献２が挙げられる。

特許文献１に記載の発明は、吐出口からの粉粒体の吐出効率を高め、高速且つ高精度にして粉粒体の定量充填が可能な粉粒体の充填装置を提供することを課題とし、上端にホッパ４を有し、下端に吐出口２４を有したファネル２と、ファネル２内に回転可能に収容され、拡径スクリュー部１４がホッパ４に突出したオーガスクリュー１０とを備え、拡径スクリュー部１４の上端とホッパ４の内周面との間には所定の隙間Ｇが確保されていることを特徴としたものである。

特許文献２に記載の発明は、粉粒体を一定重量ずつ袋詰めする粉粒体充填装置において、運転条件を決定するパラメータを自動的に最適なものに変更し、袋に充填する量を目標量に精度よく近づけながら充填にかかる時間をより短縮することができる粉粒体充填装置を提供することを課題とし、スクリューフィーダをモータによって回転させ、前記スクリューフィーダにより粉粒体を押し出すことによって該粉粒体を充填袋に充填する粉粒体充填装置において、充填の際に、始めに大出しを行い、充填すべき粉粒体のうち充填未完了分の重量が無段階制御量に達したならば、大出しから無段階減速へと移行する無段階制御方式の制御を行い、停止直前流量に基づいて前記無段階制御量を調整する制御手段を備えたことを特徴とするものである。

特開２００２−０１９７２９ 特開２００２−１６６９０２

しかし、特許文献１のような垂直に縦置きするスクリューを用いるものでは、垂直に大型となるため高さに制約のある場所では使用できなかった。また、特許文献２のようなスクリューを水平にして横置きする従来の粉粒体充填装置は、計量終盤で充填駆動部の回転数を減少させることにより送出量を調整しているが、このような駆動部の回転数をインバータ制御により変化させる方法では、充填駆動部の回転数を無段階に調節できるとしても、その充填駆動部が大口径の一軸のスクリューに依存するため、計量精度に限界があった。一方、充填駆動部を小口径のものとして計量精度を向上させようとすると粉粒体の充填に時間がかかり過ぎてしまうという問題がある。上記のように充填駆動部を大口径のスクリューの一軸をもって粉粒体の充填を行い、精度を高めるべくインバータ制御を用いたとしても、実用的な充填速度の下では切り出し誤差があり、要求される精度を十分に満たすことはできなかった。

そこで上記課題に鑑み、本発明は、粉粒体小分け計量装置の省スペース化を図り、粉粒体の排出速度を保ちつつ、切り出し精度を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、粉粒体充填室を覆う充填カバーと、太径の片持ち支持された回転軸と、スクリュー羽根と、前記回転軸の一端を支持する軸受と、前記回転軸の他端に設けられ粉粒体の送り出し口である大吐出口と、大吐出口を開閉するシャッターと、シャッターを自動的に開閉動作させるアクチュエータと、を有し、前記大吐出口が前記充填カバーの側面に設けられ、粉粒体を横方向に移送し、前記大吐出口から前記粉粒体充填室に送り出す大型スクリューフィーダと、前記太径の回転軸より径の小さな小径の片持ち支持された回転軸と、スクリュー羽根と、前記回転軸の一端を支持する軸受と、前記回転軸の他端に設けられ粉粒体の送り出し口である、シャッターを設けない小吐出口と、を備え、前記大型スクリューフィーダの下にバイパスを介して連通して併設される、前記大型スクリューフィーダよりも長さが短かく、口径が小さく、粉粒体を横方向に移送し、前記小吐出口から前記粉粒体充填室に送り出す小型スクリューフィーダと、前記大吐出口と小吐出口から、それぞれ、前記粉粒体充填室を経て下方に排出される粉粒体を小分け計量する計量部と、を備え、前記大型スクリューフィーダの口径は呼び径で６５〜１００Ａ、前記小型スクリューフィーダの口径が呼び径で３２〜５０Ａであることを特徴とする粉粒体小分け計量装置である。

また本発明は、アクチュエータでシャッターを駆動し、自動的に大吐出口を開き、大型スクリューフィーダの片持ち支持された回転軸を回転させることにより、前記大吐出口から粉粒体を充填カバーの側面から大量に切り出して排出し、これと同時に下方に排出された該粉粒体を計量するステップと、目標とする前記粉粒体の排出量に近づいたら、前記大型スクリューフィーダの大吐出口からの粉粒体の切り出しを停止し、前記アクチュエータでシャッターを駆動し、自動的に大吐出口を閉じるステップと、前記大型スクリューフィーダの下にバイパスを介して連通して併設される、前記大型スクリューフィーダよりも長さが短かく、口径が小さい小型スクリューフィーダの片持ち支持された回転軸を回転させることにより、シャッターを設けない小吐出口から前記粉粒体を前記充填カバーの側面から少量に切り出して排出し、これと同時に下方に排出された該粉粒体を計量するステップと、目標とする前記粉粒体の排出量に達したら前記小型スクリューフィーダの回転を止め、前記粉粒体の排出を終了するステップと、からなり、前記大型スクリューフィーダの口径は呼び径で６５〜１００Ａ、前記小型スクリューフィーダの口径が呼び径で３２〜５０Ａであることを特徴とする粉粒体小分け計量方法である。

本発明において、前記充填カバーに吸引管を備え、前記粉粒体充填室のフィルタリングを行うことが好ましい。

本発明は、粉粒体を製品袋、ペール缶、一斗缶等に充填する際に用いられるが、これに限らず、粉粒体を計量して、開放型の容器に移し替える際に用いてもよい。

本発明によれば、大型スクリューフィーダにより粉粒体充填の大出しができる一方、小型スクリューフィーダに切り替えることにより小出しもできるため、粉粒体計量の精度が向上する。また、本発明は、既存の大型スクリューフィーダに小型スクリューフィーダを後付けすることによっても利用可能であるため、要求精度に応じて適宜、計量誤差を少なく変更することができ、コストパフォーマンスに優れる。

本発明実施形態の実施例１の粉粒体小分け計量装置１の正面図である。 同装置１の右側面図である。 同装置１の平面図である。 同装置１の攪拌部３および充填部４の内部を示す部分断面図（正面）である。 同装置１の攪拌部３および充填部４の左側面図である。

以下、本発明の実施形態である粉粒体小分け計量装置１の構成について図１〜図５を参照して説明する。粉粒体小分け計量装置１は、粉粒体を貯留し給送する貯留部２と、貯留部２から給送される粉粒体を篩い、磁性異物を除去する攪拌部３と、篩いにかけられた粉粒体を切り出して充填する充填部４と、から構成される。

貯留部２は、図１、２に示すように、内部の気密を保つケーシング２１と、ケーシング２１と一体的に設けられ粉粒体を一時的に貯留するホッパ２２と、空気輸送されてくる粉気混相流を受け入れて粉粒体と空気とに分離して空気を排出するフィルタ２３と、ホッパ２２に貯留される粉粒体を下方に供給するロータリーバルブ２４と粉粒体の投入口２７を備える。

ケーシング２１は開放して内部を点検・清掃できる点検扉２２１を有する。ホッパ２２は内部を覗ける点検窓２２１と静電容量式のレベル計２２２とホッパ２２内に付着した粉粒体を払い落す噴射ノズル２２３とを有する。その他、貯留部２には、攪拌部３および充填部４で発生する粉塵を集塵するために、これらとケーシング２１内のフィルタ２３の付近とを連通する吸引管２６が設けられる。吸引管２６は自動ダンパー２６１と開閉バルブ２６２を有する。フィルタ２３の詳細な構造は、特許第２６３４０４２号公報を参照されたい。

攪拌部３は、図４に示すように、粉粒体を篩ってダマ取りや異物除去を行うロータリーシフタ３１と、ロータリーシフタ３１の直下に配置されて金属破片等の磁性異物を除去するロータリーマグネット３３とを備える。

ロータリーシフタ３１は、図４に示すように、長手方向が水平に配置されたものであり、長手方向に横架される攪拌軸３１１と、攪拌軸３１１を回転自在に支持する軸受け３１２と、貯留部２のロータリーバルブ２４から流下する粉粒体を受け入れる受入室３１３と、受入室３１３内において攪拌軸３１１に形成される送出翼３１４と、受入室３１３に連通する篩室３１５と、篩室３１５内で攪拌軸３１１の周囲に設置されたシーブ３１６と、シーブ３１６の内側において攪拌軸３１１から半径方向に延び出す羽根形状のビーター３１７と、攪拌軸３１１を駆動するモータ３１８と、モータ３１８の回転力を伝えるモータプーリ３１９、伝達ベルト３２０、攪拌軸プーリ３２１と、内部を点検・清掃するための点検扉３２２と、を有している。篩室３１５内の上部には吸引管２６（図１参照）が接続される。ロータリーシフタ３１の詳細な構造は、特開昭６３−６９５７７号公報、特開平１１−２４４７８４号公報、また、シーブ３１６の詳細な構造は、国際公開番号ＷＯ０２／３８２９０Ａ１公報、ＷＯ２００４／０６０５８４Ａ１公報、および、ＷＯ２００５／１０２５４３Ａ１号公報に示すので、参照されたい。

ロータリーマグネット３３は、図４に示すように、篩室３１５の直下に連通した磁性異物除去室３３１でシーブ３１６を通過した粉粒体に混入している金属破片等の磁性異物を除去するものである。ロータリーマグネット３３は、攪拌軸３１１の下側領域に横架される磁石回転軸３３２と、磁石回転軸３３２を支持する軸受け３３３と、磁石回転軸３３２を回転駆動するモータ３３４と、磁石回転軸３３２の周囲に脱着可能に取り付けられ磁石回転軸３３２と一体的に回転する棒状の回転磁石３３５とを有している。

充填部４は、図１、４に示すように、磁性異物除去室３２１の直下に連通した粉粒体送出室４０と、粉粒体の大切り出しを行う大型スクリューフィーダ４１と、粉粒体の小切り出しを行う小型スクリューフィーダ４２と、大型スクリューフィーダ４１と小型スクリューフィーダ４２とを連通するバイパス４３と、粉粒体充填室４４とを備えている。

大型スクリューフィーダ４１は、図４に示すように、粉粒体送出室４０において重力により落下してくる粉粒体を横方向に送出して粉粒体充填室４４に大量の定量切り出しを行うものである。大型スクリューフィーダ４１は、粉粒体送出室４０に横架される回転軸４１１と、回転軸４１１を支持する軸受け４１２と、回転軸４１１を回転駆動するモータ４１３と、粉粒体送出室４０内で回転軸４１１に一体的に形成され粉粒体を粉粒体充填室４４に送出するスクリュー羽根４１４と、粉粒体の送出口となる大吐出口４１５と、大吐出口４１５の開閉弁であるシャッター４１６と、シャッター４１６を開閉作動させるアクチュエータ４１７とを有している。

小型スクリューフィーダ４２は、図４に示すように、バイパス４３を通じて落下してくる粉粒体を横方向に送出して粉粒体充填室４４に少量の定量切り出しを行うものである。小型スクリューフィーダ４２は、回転軸４１１に併設される回転軸４２１と、回転軸４２１を支持する軸受け４２２と、回転軸４２１を回転駆動するモータ４２３と、回転軸４２１に一体的に形成され粉粒体を粉粒体充填室４４に送出するスクリュー羽根４２４と、粉粒体の送出口となる小吐出口４２５とを有している。

バイパス４３は、図４に示すように、大型スクリューフィーダ４１の下流側から小型スクリューフィーダ４２に連通して設けられる。大型スクリューフィーダ４１の管下部と小型スクリューフィーダ４２の管上部とが連通することが好ましい。

大型スクリューフィーダ４１の口径は呼び径で８０Ａであり、大型スクリューフィーダ４１の口径は４０Ａである。それぞれの口径は例えば、大型スクリューフィーダの口径が呼び径で６５〜１００Ａ程度が好ましく、小型スクリューフィーダの口径が呼び径で３２〜５０Ａ程度が好ましい。断面積でいえば、小型スクリューフィーダの断面積は大型スクリューフィーダの断面積の３分の１以下となることが好ましい。

大吐出口４１５および小吐出口４２５に連通する粉粒体充填室４４は充填カバー４５により覆われ、その上部に吸引管２６が接続され、下部には充填口４６が形成される。

粉粒体小分け計量装置１は、その他、充填量の設定等のための操作パネルを有する操作盤５１、各駆動部を制御する制御盤５２、粉粒体の充填量を計測する計量部５３を備える。計量部５３はスケール台が例示される。

粉粒体小分け計量装置１の動作を説明する。まず粉粒体の充填前に計量部５３に充填袋５４を開口させて置く。起動スイッチ（図示略）を押すことにより粉粒体小分け計量装置１が起動される。起動した粉粒体小分け計量装置１の制御盤５２には計量開始の信号が送られ、計量部５３に置かれた充填袋５４を含めて風袋引きを行う。引き続き、粉粒体充填の大出しを行うために、モータ３１８、モータ３３４、モータ４１３、およびロータリーバルブ２４の回転が開始され、これにより、攪拌軸３１１、磁石回転軸３３２、回転軸４１１が駆動される。貯留室２０内の粉粒体は、ロータリーバルブ２４により一定量ずつ攪拌部３のロータリーシフタ３１に供給される。その粉粒体は、ロータリーシフタ３１内において受入室３１３に供給され、送出翼３１４により篩室３１５に送り出され、シーブ３１６により篩いにかけられる。シーブ３１６を通過した粉粒体は、充填前処理室３３１においてロータリーマグネット３３により混入した磁性異物が除去され、重力により落下して粉体送出室４０に至る。粉体送出室４０において粉粒体は、大型スクリューフィーダ４１により横方向に移動して大吐出口４１５から粉体充填室４４に入り、充填口４６から落下して、計量部５３に置かれた充填袋５４に充填される。また、上記では粉粒体の大出し工程の際には小型スクリューフィーダ４２を停止しているが、この間に小型スクリューフィーダ４２を作動させ続けてもよい。

大型スクリューフィーダ４１の駆動により粉粒体が充填された充填袋５４の重量が目標値である定量に近づくと、制御盤５２に定量前信号が出され、アクチュエータ４１７が作動し、自動的にシャッター４１６を閉じられて大吐出口４１５が閉鎖され、モータ４１３の回転が止まり、大型スクリューフィーダ４１が停止する。これに伴いモータ４２３が回転を開始し、小型スクリューフィーダ４２が駆動する。小型スクリューフィーダ４２内には、作動していた大型スクリューフィーダ４１からバイパス４３を通じて粉粒体が既に供給されているので、その小型スクリューフィーダ４２内の粉粒体が小吐出口４２５から切り出され、少量ずつ充填袋５４に充填されることとなる。計量部５３が計測する重量が定量に達すると、制御盤５２に計量完了信号が出され、モータ４２３および小型スクリューフィーダ４２が停止され、計量が完了する。なお、計量完了信号は実際の定量よりも小さな値として落差補正を含めておくとよい。

一度、起動スイッチを押し、粉粒体小分け計量装置１を起動させると上記の工程が自動で行われるため、充填済みの充填袋５４を交換して、起動スイッチを押すことを繰り返すことで粉粒体の充填小分け計量を連続的に行うことができる。なお、粉粒体充填の定量値や大出しと小出しを切り替える定量前信号を発する際の重量等は操作盤５１により行う。

粉粒体の充填計量を連続的に行うと、貯留室２０内の粉粒体の量が減ることとなるので、粉粒体小分け計量装置１への粉粒体の供給は随時行われる。粉粒体を投入口２７から投入すると、粉粒体は貯留室２０に一時的に貯留され、粉粒体の計量充填とともにロータリーバルブ２４からロータリーシフタ３１に供給されていく。貯留室２０内の粉粒体の貯留量は上下異なる高さに設けられた２つのレベル計２２２により監視されるため、計量充填速度に合わせて粉粒体を投入口２７から投入することにより、貯留量は常に一定の範囲内にあることとなる。

上記工程と並行してフィルタ２３がフィルタリングを行う。フィルタ２３は、ケーシング２１内で舞い上がった粉粒体をフィルタ２３内部の濾布（図示略）に吸着し、また、篩室３１５内で舞い上がった粉粒体を含む空気と、充填口４６から舞い落ちようとする粉粒体を含む空気とを同時に吸引管２６を介して貯留室２０に吸引し、濾布（図示略）に吸着する。つまり、フィルタ２３が貯留室２０と、篩室３１５と、粉体充填室４４のフィルタリングを同時に行う。

以上説明した本発明の実施形態によれば、次の効果がある。すなわち、粉体充填装置１は、小型スクリューフィーダを設けて粉粒体充填の大出しと小出しを使い分けるため、充填の定量の手前までは既存の大型スクリューフィーダ４１により迅速に充填を行う一方、定量前の一定値に達したらフィーダ４２により慎重に充填を行うことで、充填速度と充填精度の両立を高度に実現することができる。充填精度は、従来の大型スクリューフィーダのみにより充填する場合と比較しておよそ±５０ｇから±１０ｇ程度に向上する。また、定量前信号の設定値や小型スクリューフィーダ４２の回転速度の設定値を変更することにより、所望の精度と充填速度のバランスをとることも容易である。また、粉粒体の充填を小出ししているときは大型スクリューフィーダ４１の大吐出口４１５をシャッター４１６で閉鎖するため、大型スクリューフィーダ４１の方から粉粒体が供給されて精度が低下する心配はなくなる。

本発明の実施形態は、既存の粉体充填装置のスクリューフィーダの下に小型スクリューフィーダ４２を後付けすることによっても利用可能である。その際にも小型スクリューフィーダ４２とバイパス４３とシャッター４１６とを付加するのみで足りるため、非常に低コストで利用可能である。従来の充填精度のみで足りる粉体充填装置を製造するに際しても部品のほとんどが共通であるため、製造コストも低く抑えることができる。

軸を水平とするスクリューフィーダ４１，４２を用いるため、粉粒体小分け計量装置１の設置は高さ方向にコンパクトなものとなり、大型スクリューフィーダ４１と小型スクリューフィーダ４２とを上下方向に併設して重力を利用することにより、小型スクリューフィーダ４２に粉粒体を供給することが可能となる。また、大型スクリューフィーダ４１の直下に小型スクリューフィーダ４２を配置し、バイパス４３により連通することとしているため、篩い処理した粉粒体の重力を利用して効率的に送り出すことができる。さらに、充填口４６における大吐出口４１５と小吐出口４２５を効率的に配置でき、排出作業を効率化することができる。

バイパス４３を大型スクリューフィーダ４１の下流側に設けることにより、小型スクリューフィーダ４２の小型化を図ることができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることが出来るものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。充填袋５４に代えて、一斗缶、ペール缶に粉粒体を充填してもよいし、開放容器に粉粒体を排出してもよい。

１…粉粒体小分け計量装置 ２…貯留部
２０…貯留室 ２１…ケーシング
２１１…点検扉 ２２…ホッパ
２２１…点検窓 ２２２…レベル計
２２３…噴射ノズル ２３…フィルタ
２４…ロータリーバルブ ２６…吸引管
２６１…自動ダンパー ２６２…開閉バルブ
２７…投入口
３…攪拌部 ３１…ロータリーシフタ ３１１…攪拌軸
３１２…軸受け ３１３…受入室 ３１４…送出翼
３１５…篩室 ３１６…シーブ ３１７…ビーター
３１８…モータ ３１９…モータプーリ
３２０…伝達ベルト ３２１…攪拌軸プーリ
３２２…点検扉
３２…ロータリーマグネット ３２１…充填前処理室
３２２…磁石回転軸 ３２３…軸受け ３２４…モータ
３２５…棒状の回転磁石
４…充填部 ４０…粉体送出室
４１…大型スクリューフィーダ ４１１…回転軸
４１２…軸受け ４１３…モータ
４１４…スクリュー羽根 ４１５…大吐出口
４１６…シャッター ４１７…アクチュエータ
４２…小型スクリューフィーダ ４２１…回転軸
４２２…軸受け ４２３…モータ
４２４…スクリュー羽根 ４２５…小吐出口
４３…バイパス ４４…粉体充填室
４５…充填カバー ４６…充填口
５１…操作盤 ５２…制御盤
５３…計量部 ５４…充填袋

Claims (3)

1. 粉粒体充填室を覆う充填カバーと、
   太径の片持ち支持された回転軸と、スクリュー羽根と、前記回転軸の一端を支持する軸受と、前記回転軸の他端に設けられ粉粒体の送り出し口である大吐出口と、大吐出口を開閉するシャッターと、シャッターを自動的に開閉動作させるアクチュエータと、を有し、前記大吐出口が前記充填カバーの側面に設けられ、粉粒体を横方向に移送し、前記大吐出口から前記粉粒体充填室に送り出す大型スクリューフィーダと、
   前記太径の回転軸より径の小さな小径の片持ち支持された回転軸と、スクリュー羽根と、前記回転軸の一端を支持する軸受と、前記回転軸の他端に設けられ粉粒体の送り出し口である、シャッターを設けない小吐出口と、を備え、前記大型スクリューフィーダの下にバイパスを介して連通して併設される、前記大型スクリューフィーダよりも長さが短かく、口径が小さく、粉粒体を横方向に移送し、前記小吐出口から前記粉粒体充填室に送り出す小型スクリューフィーダと、
   前記大吐出口と小吐出口から、それぞれ、前記粉粒体充填室を経て下方に排出される粉粒体を小分け計量する計量部と、
   を備え、
   前記大型スクリューフィーダの口径は呼び径で６５〜１００Ａ、前記小型スクリューフィーダの口径が呼び径で３２〜５０Ａであることを特徴とする粉粒体小分け計量装置。
2. 前記充填カバーに吸引管を備え、前記粉粒体充填室のフィルタリングを行うことを特徴とする請求項１に記載の粉粒体小分け計量装置。
3. アクチュエータでシャッターを駆動し、自動的に大吐出口を開き、大型スクリューフィーダの片持ち支持された回転軸を回転させることにより、前記大吐出口から粉粒体を充填カバーの側面から大量に切り出して排出し、これと同時に下方に排出された該粉粒体を計量するステップと、
   目標とする前記粉粒体の排出量に近づいたら、前記大型スクリューフィーダの大吐出口からの粉粒体の切り出しを停止し、前記アクチュエータでシャッターを駆動し、自動的に大吐出口を閉じるステップと、
   前記大型スクリューフィーダの下にバイパスを介して連通して併設される、前記大型スクリューフィーダよりも長さが短かく、口径が小さい小型スクリューフィーダの片持ち支持された回転軸を回転させることにより、シャッターを設けない小吐出口から前記粉粒体を前記充填カバーの側面から少量に切り出して排出し、これと同時に下方に排出された該粉粒体を計量するステップと、
   目標とする前記粉粒体の排出量に達したら前記小型スクリューフィーダの回転を止め、前記粉粒体の排出を終了するステップと、からなり、
   前記大型スクリューフィーダの口径は呼び径で６５〜１００Ａ、前記小型スクリューフィーダの口径が呼び径で３２〜５０Ａであることを特徴とする粉粒体小分け計量方法。

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