JP6637300B2 - 粉体送給装置 - Google Patents

Description

本発明は、薬品、食品、化粧品等の粉体を容器に送給するための送給装置の構造に関する。

一定量の薬品、食品、化粧品等の粉体を容器に送給する場合には、オーガスクリューを用いたスクリュー式の送給装置が用いられている。オーガスクリューを用いて粉体の定量送給を行う際には、複数回の送給で送給された粉体重量を計測し、その平均重量値と設定された目標値との偏差に基づいてオーガスクリューの回転を補正して粉体の供給量の精度を高める方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、オーガスクリューを用いて容器に粉体を送給しながら容器が受け入れた粉体の重量を計測し、目標重量の９０〜９５％に達するまでは、粉体を高速で供給し、当該重量に達した時に粉体の供給速度を高速から低速に切換えて残りの１０〜５％の粉体を低速で供給する二段供給方式も多く用いられている。この二段供給方式では、低速で粉体を供給する時間が短くなると粉体の計量値のばらつきが大きくなるので、低速供給期間と標準時間とを比較し、その偏差が所定範囲内に入るように高速供給から低速供給に切り替える際の重量設定値を調整して計量精度を保つ方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）

特開２００２−１０４３０２号公報 特許第３６２４１７７号公報

ところで、薬品、食品、化粧品等の粉体は、粒度偏析、供給環境（温度周湿度）の変化等による粉体物性の変化や、供給部への付着等による抵抗力の増減によって流動性が変化する。粉体供給中に粉体の流動性が低くなると、規定のオーガスクリューの回転数設定値では供給期間が長くなり、反対に粉体供給中に粉体の流動性が高くなると、規定のオーガスクリューの回転数設定値では供給期間が短くなる場合がある。このように、粉体の供給期間にバラつきが出ると、例えば、粉体が供給された容器の包装等の後工程にスムーズに移行できなくなり、製品の生産工程全体がスムーズに流れなくなってしまい、これを避けるために供給工程の間隔を長く設定することが必要となり製品の生産効率が低下してしまうという問題がある。

また、粉体供給中に粉体の流動性が高くなると、規定のオーガスクリューの回転数設定値では所定の目標値以上に粉体を供給してしまい、粉体の供給精度が低下してしまう場合がある。特に、特許文献２に記載された二段供給方式の場合には、粉体の流動性が高くなると、供給する粉体の重量を所定の目標値に制御することが困難な場合があった。

そこで、本発明は、粉体の流動性が変化した場合でも、粉体供給量の精度および粉体供給期間を安定させることを目的とする。

本発明の粉体送給装置は、粉体を貯留するホッパと、前記ホッパから前記粉体を送り出すオーガスクリューと、前記オーガスクリューによって送り出された前記粉体を受け入れる計量容器と、前記計量容器が受け入れた前記粉体の重量を計測する重量計と、前記オーガスクリューの回転速度を調節する制御部と、を備え、前記重量計で計測した前記粉体重量が大供給目標値になるまで前記オーガスクリューを大供給回転速度で回転させた後、前記重量計で計測した前記粉体重量が大供給目標値よりも大きい小供給目標値になるまで前記オーガスクリューを大供給回転速度より低い小供給回転速度で回転させ、前記重量計で計測した前記粉体重量が小供給目標値になったら前記オーガスクリューを停止する粉体送給装置であって、前記制御部は、前記オーガスクリューの回転開始から停止までの期間が所定の目標期間よりも長い場合には、前記粉体の送給速度が標準的な流動性を示す粉体を送給する場合の送給速度に近づくように前記大供給回転速度を増加させ、前記オーガスクリューの回転開始から停止までの期間が所定の目標期間よりも短い場合には、前記粉体の送給速度が標準的な流動性を示す粉体を送給する場合の送給速度に近づくように前記大供給回転速度を低減することを特徴とする。

また、本発明の粉体送給装置において、前記制御部は、前記オーガスクリューの回転開始から停止までの期間が所定の目標期間よりも長い場合には、前記大供給回転速度を増加させ、前記オーガスクリューの回転開始から停止までの期間が所定の目標期間よりも短い場合には、前記大供給回転速度を低減することとしても好適である。

これにより、本発明の粉体送給装置は、粉体供給中に粉体の流動性が変化した場合でも粉体供給期間のバラつきを抑制することができる。また、粉体供給中に粉体の流動性が変化した場合でも、供給する粉体の重量を所定の目標値に好適に制御することができる。

本発明の粉体送給装置において、前記制御部は、前記オーガスクリュー停止後に前記重量計で計測した前記粉体重量と、前記小供給目標値よりも大きい最終目標値との差分だけ前記小供給目標値を調整することとしても好適である。

また、本発明の粉体送給装置において、前記制御部は、前記オーガスクリュー停止後に前記重量計で計測した前記粉体重量と前記最終目標値との差分が所定の範囲内にある場合にのみ前記粉体重量と前記最終目標値との差分だけ前記小供給目標値を調整することとしても好適である。

これにより、本発明の粉体送給装置は、粉体供給中に粉体の流動性が変化した場合でも粉体供給量の精度を安定させることができる。

本発明は、粉体の流動性が変化した場合でも粉体供給量の精度および粉体供給期間を安定させることができる。

本発明の実施形態における粉体送給装置の構成を示す系統図である。 本発明の実施形態における粉体送給装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における粉体送給装置によって標準的な流動性の粉体を送給する場合の時間に対する送給粉体重量の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態における粉体送給装置によって標準よりも流動性が高い粉体を送給する場合の時間に対する送給粉体重量の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態における粉体送給装置によって標準よりも流動性が低い粉体を送給する場合の時間に対する送給粉体重量の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態における粉体送給装置におけるオーガスクリュー回転期間に対する大供給回転速度設定用マップである。 本発明の実施形態における粉体送給装置の他の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における粉体送給装置のもう一つの他の動作を示すフローチャートである。

＜粉体送給装置の構成＞
以下、図面を参照しながら本実施形態の粉体送給装置１００について説明する。図１に示すように、粉体８０を貯留するメインホッパ１１と、モータ２０で駆動されてメインホッパ１１の中の粉体８０を下方向に送り出すオーガスクリュー２３と、オーガスクリュー２３が送り出した粉体８０を受け入れる計量容器である計量ホッパ１６と、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量を計測する重量計であるロードセル３４と、モータ２０の回転速度（ｒｐｍ）を調整してオーガスクリュー２３の回転速度（ｒｐｍ）を調整する制御部７０と、を備えている。

図１に示すように、メインホッパ１１、サブホッパ１３はフレーム１０によって支持されている。また、メインホッパ１１とサブホッパ１３との間は、接続ダクト１２によって接続され、接続ダクト１２には、アクチュエータ１８で開閉するシャッタ１４が配置されている。

メインホッパ１１は、すり鉢状で、中央下部にはノズル１５が取り付けられており、オーガスクリュー２３はノズル１５の中で回転できるように構成されている。オーガスクリュー２３の回転軸２２は、メインホッパ１１の上方に向かって延びて、メインホッパ１１の上部でモータ２０の回転軸２１と接続されている。また、モータ２０には回転軸２１の回転速度（ｒｐｍ）を検出する回転数センサ２４が取り付けられている。ノズル１５の先端は、オーガスクリュー２３を囲みながら計量ホッパ１６の内部に延びている。オーガスクリュー２３の回転軸２２の先端には、オーガスクリュー２３によって送り出された粉体８０を受ける円板状の受皿２５が取り付けられている。受皿２５はノズル１５の先端よりも突出しており、図１中に矢印で示すように、オーガスクリュー２３で送り出された粉体８０は、受皿２５に当たった後、ノズル１５の先端と受皿２５の上面との間から計量ホッパ１６の中に落下していく。計量ホッパ１６の底部にはアクチュエータ１９で開閉するシャッタ１７が配置されており、シャッタ１７が閉の場合には、ノズル１５から計量ホッパ１６の内部に落下した粉体８０は、計量ホッパ１６の内部に溜まる。

シャッタ１７の側面には支持アーム３３が延び、フレーム１０と支持アーム３３との間には重量計であるロードセル３４が取り付けられている。ロードセル３４は計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷを計測する。シャッタ１７の下部にはフレーム１０に支持される円環のケーシング３２が配置された、その下部には、フレーム１０に支持されたロート状の充填ノズル４１が配置されている。ケーシング３２の下端３５の大きさは、充填ノズル４１の上端に開口４２よりも大きく、充填ノズル４１の下端４３の大きさは、充填容器６０の開口６１よりも小さくなっている。充填容器６０は、コンベア５０によって充填位置に移動し、充填が終わったらコンベア５０によって次の工程に送られる。

モータ２０、各アクチュエータ１８，１９は制御部７０に接続され、制御部７０の指令によって動作する。また、回転数センサ２４、ロードセル３４は制御部７０に接続され、回転数センサ２４、ロードセル３４の検出した各信号は、制御部７０に入力されるよう構成されている。制御部７０は、内部にＣＰＵと、メモリや制御データを格納するメモリと、を備えるコンピュータである。

＜粉体送給装置によって標準的な流動性の粉体を送給する場合の動作＞
図２、図３を参照しながら本実施形態の粉体送給装置１００によって標準的な流動性の粉体８０を送給する場合の動作について説明する。制御部７０は、アクチュエータ１８を開閉動作させて、所定量の粉体８０をサブホッパ１３からメインホッパ１１の中に落下させておく。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０１に示すように大供給回転速度、小供給回転速度、大供給目標値ＴＷ１、小供給目標値ＴＷ２、最終目標値ＴＷ３等の各設定値を確認する。最初、各設定値は、標準的な流動性の粉体８０を送給する場合の標準的な値である各初期設定値となっている。ここで、大供給目標値ＴＷ１は、モータ２０或いはオーガスクリュー２３を大供給回転速度（高速回転速度）から小供給回転速度（低速回転速度）に変更する際の計量ホッパ１６内の粉体８０の重量ＴＷであり、小供給目標値ＴＷ２は、モータ２０或いはオーガスクリュー２３の回転を停止する際の計量ホッパ１６内の粉体８０の重量ＴＷであり、最終目標値ＴＷ３は、充填容器６０に移送する粉体８０の重量ＴＷである。本実施形態では、大供給目標値ＴＷ１は、最終目標値ＴＷ３の１０％以上８０％未満、小供給目標値ＴＷ２は最終目標値ＴＷ３の８０％以上１００％未満であるとして説明するが、これに限定されるものではない。

制御部７０は、図２のステップＳ１０２に示すように、図３の時刻０にモータ２０を大供給回転速度（高速回転速度）で回転させる。すると、メインホッパ１１に貯留された粉体８０は、オーガスクリュー２３の回転によってノズル１５から計量ホッパ１６に送り出される。この際、計量ホッパ１６の下端のシャッタ１７は閉となっているので、計量ホッパ１６に送りだされた粉体８０は、計量ホッパ１６の内部に溜まっていく。計量ホッパ１６は、支持アーム３３を介してフレーム１０との間にロードセル３４が取り付けられているシャッタ１７の上に載置されているので、制御部７０は、ロードセル３４によって計測した重量信号に基づいて計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷを計測する。粉体８０の流動性が標準的な場合、計量ホッパ１６に受け入れられる粉体８０の重量ＴＷは、図３の実線ａに示すように上昇していく。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０３に示すように、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが大供給目標値ＴＷ１に達するまでモータ２０を大供給回転速度（高速回転速度）で回転させる。

図３の時刻ｔｓ１に計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが大供給目標値ＴＷ１に達したら、制御部７０は、図２のステップＳ１０４に進み、モータ２０の回転数を大供給回転速度（高速回転速度）よりも低い小供給回転速度（低速回転速度）に変更し、オーガスクリュー２３を低速回転速度で回転させる。時刻ｔｓ１にモータ２０の回転速度を大供給回転速度（高速回転速度）から小供給回転速度（低速回転速度）に変更しても、オーガスクリュー２３の回転慣性と、粉体８０がノズル１５から排出されて計量ホッパ１６に落下するまでの時間遅れにより、図３に示す時刻ｔｓ１から時刻ｔｓ１´までの少しの間、計量ホッパ１６には大供給回転速度（高速回転速度）の場合と同様の割合で粉体８０が送り出される。この間に重量ΔＷＦｓ１の粉体８０が計量ホッパ１６に送り出される。図３に示す時刻ｔｓ１´の後、計量ホッパ１６に送り出される粉体８０の重量ＴＷは、図３において＊を付した線ｂで示すように、小供給回転速度（低速回転速度）に応じた増加速度に低下し、ゆっくりと増加していく。図２のステップＳ１０５に示すように、制御部７０は、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷをロードセル３４で計測し、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが小供給目標値ＴＷ２に達するまでオーガスクリュー２３を小供給回転速度（低速回転速度）で回転させる。そして、図３の時刻ｔｓ２に計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが小供給目標値ＴＷ２に達すると、制御部７０は、図２のステップＳ１０６に進み、モータ２０を停止してオーガスクリュー２３の回転を停止する。

オーガスクリュー２３の回転が停止しても、ノズル１５から排出された粉体８０が遅れて計量ホッパ１６の中に落下してくる。このため、計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷは、図３の破線ｃに示すように、オーガスクリュー２３の停止後に小供給目標値ＴＷ２から充填容器６０に移送する粉体８０の目標重量である最終目標値ＴＷ３まで増加する。この増加量は、最終目標値ＴＷ３の２〜１５％程度である。

制御部７０は、その後、図２に示すステップＳ１０７に進み、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが第１下限目標重量ＴＷｓＬと第１上限目標重量ＴＷｓＨで規定される所定の目標重量範囲に入っているかどうか、つまり、ＴＷｓＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨとなっているかどうかを確認する。所定の目標重量範囲は充填する粉体８０によって自由に決めることができるが、例えば、最終目標値ＴＷ３±２〜３％の範囲であってもよい。そして、粉体８０の重量ＴＷが所定の目標重量範囲に入っていたら、制御部７０は、図２のステップＳ１０８に示すように、アクチュエータ１９を動作させて計量ホッパ１６のシャッタ１７を開とし、充填ノズル４１を通して計量ホッパ１６に溜まった粉体８０を充填容器６０に落下させ、充填容器６０に移送する。制御部７０は、充填容器６０に粉体８０を移送したら、コンベア５０によって充填容器６０を次の工程に送る。

制御部７０は、図２のステップＳ１０８で粉体８０を充填容器６０に移送したら、図２のステップＳ１０９に進み、モータ２０或いはオーガスクリュー２３が回転を開始してから回転を停止するまでの期間ΔＴＲ（図３に示す時刻０から時刻ｔｓ２までの期間、オーガスクリュー回転期間）が、下限目標期間ΔＴＲｓＬと上限目標期間ΔＴＲｓＨで規定される所定の目標期間の間に入っているか、つまり、ΔＴＲｓＬ≦ΔＴＲ≦ΔＴＲｓＨとなっているかどうかを確認する。図３に示すように、粉体８０の流動性が標準的な場合、時刻０から時刻ＴＳ２までのオーガスクリュー回転期間ΔＴＲは、下限目標期間ΔＴＲｓＬと上限目標期間ΔＴＲｓＨの間に入っているので、制御部７０は、図２のステップＳ１０９でＹＥＳと判断し、図２のステップＳ１１３からＳ１１６に示す大供給回転速度の調整を行わずに粉体８０の充填動作を終了する。この後、制御部７０は、ステップＳ１０１に戻って次の充填容器６０への粉体８０の充填動作を開始する。従って、次の充填容器６０への粉体８０の充填動作における図２に示すステップＳ１０２〜Ｓ１０６においては、前回の充填動作の際に用いられた各設定値と同様の設定値が用いられる。

＜粉体送給装置によって標準よりも流動性が高い粉体を送給する場合の動作＞
次に、図２、図４を参照しながら本実施形態の粉体送給装置１００によって標準よりも流動性が高い粉体８０を送給する場合の動作について説明する。先に、図２、図３を参照して説明した標準的な流動性の粉体８０を送給する際と同様の動作についての詳しい説明は省略する。

制御部７０は、図２のステップＳ１０１に示すように各設定値を確認したら、図２のステップＳ１０２に示すように、図４の時刻０にモータ２０を大供給回転速度（高速回転速度）で回転させる。すると、メインホッパ１１に貯留されている粉体８０は、オーガスクリュー２３の回転によってノズル１５から計量ホッパ１６に送り出され、計量ホッパ１６の中に溜まっていく。粉体８０は流動性が標準よりも高いので、モータ２０或いはオーガスクリュー２３の回転速度が図３を参照して説明した標準的な流動性の粉体８０を送給する場合と同様の速度であっても、図４の二点鎖線ｄに示すように単位時間当たりに計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷは多くなる。つまり、図４に示す二点鎖線ｄの傾きは図３に示す実線ａの傾きよりも大きくなる。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０３に示すように、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが大供給目標値ＴＷ１に達するまでモータ２０を大供給回転速度（高速回転速度）で回転させる。

図４の時刻ｔ１に計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが大供給目標値ＴＷ１に達したら、制御部７０は、図２のステップＳ１０４に進み、モータ２０の回転数を大供給回転速度（高速回転速度）よりも低い小供給回転速度（低速回転速度）に変更し、オーガスクリュー２３を低速回転速度で回転させる。先に図３を参照して説明したと同様、図４に示す時刻ｔ１に回転速度を変更した後も図４に示す時刻ｔ１´までの間、オーガスクリュー２３の回転慣性と、粉体８０がノズル１５から排出されて計量ホッパ１６に落下するまでの時間遅れにより計量ホッパ１６には大供給回転速度（高速回転速度）の場合と同様の割合で粉体８０が送り出される。先に説明したように、粉体８０の流動性が標準よりも高い場合には、図４に示すように単位時間当たりに計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷが図３に示す流動性が標準的な粉体８０を送給する場合よりも多くなるので、図４に示す時刻ｔ１からｔ１´までの間に計量ホッパ１６に送り出される粉体８０の重量ΔＷＦ１１も図３の時刻ｔｓ１から時刻ｔｓ１´までの間に計量ホッパ１６に送り出される粉体８０の重量ΔＷＦｓ１よりも大きくなる。図４に示す場合、重量ΔＷＦ１１は、小供給目標値ＴＷ２と大供給目標値ＴＷ１との差（ＴＷ２−ＴＷ１）の５０〜８０％程度となっている。

図４に示す時刻ｔ１´の後、計量ホッパ１６に送り出される粉体８０の重量ＴＷは、図４において＊を付した線ｅで示すように、小供給回転速度（低速回転速度）に応じた増加速度に低下し、ゆっくりと増加していく。図２のステップＳ１０５に示すように、制御部７０は、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷをロードセル３４で計測し、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが小供給目標値ＴＷ２に達するまでオーガスクリュー２３を小供給回転速度（低速回転速度）で回転させる。そして、図４の時刻ｔ２に計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが小供給目標値ＴＷ２に達すると、制御部７０は、図２のステップＳ１０６に進み、モータ２０を停止してオーガスクリュー２３の回転を停止する。

図３を参照して説明したと同様、オーガスクリュー２３の回転が停止しても、ノズル１５から排出された粉体８０が遅れて計量ホッパ１６の中に落下してくる。先に説明したオーガスクリュー２３の回転速度を変更した後の時刻ｔ１からｔ１´の間と同様、粉体８０の流動性が標準よりも高い場合にはオーガスクリュー２３の回転が停止した後に計量ホッパ１６に落下する粉体８０の重量は、図４の破線ｆに示すように、［（最終目標値ＴＷ３−小供給目標値ＴＷ２）＋ΔＷＦ１２］であり、図３を参照して説明した粉体８０の流動性が標準的な場合にオーガスクリュー２３の回転を停止した後に計量ホッパ１６に落下する粉体８０の重量（最終目標値ＴＷ３−小供給目標値ＴＷ２）よりも大きくなる。このため、図４に示すように、最終的に計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷは、充填容器６０に移送する粉体８０の目標重量である最終目標値ＴＷ３よりも重量ΔＷＦ１２だけ多くなってしまう。

制御部７０は、図２のステップＳ１０６でオーガスクリュー２３の回転を停止した後、図２のステップＳ１０７に進み、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが第１下限目標重量ＴＷｓＬと第１上限目標重量ＴＷｓＨで規定される所定の目標重量範囲に入っているかどうか、つまり、ＴＷｓＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨとなっているかどうかを確認する。

重量ΔＷＦ１２が第１上限目標重量ＴＷｓＨを超えている場合には、制御部７０は、図２のステップＳ１１０に示すように、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが第２下限目標重量ＴＷｓＬＬと第２上限目標重量ＴＷｓＨＨで規定される小供給目標値ＴＷ２の調整可能範囲にいるかどうか、つまり、ＴＷｓＬＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨＨとなっているかどうかを確認する。小供給目標値ＴＷ２の調整可能範囲は、粉体８０を充填容器６０に移送しうる最大重量範囲であり、且つ、小供給目標値ＴＷ２を調整することによって計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷを計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷに近づけることができる重量の範囲であり、たとえば、最終目標値ＴＷ３±４〜５％の範囲である。これ以上、重量ＴＷと最終目標値ＴＷ３との差異が大きい場合には、調整過剰となって逆に重量ＴＷと最終目標値ＴＷ３との差異が大きくなってしまう場合があるからである。ＴＷｓＬＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨＨの場合、制御部７０は、図２のステップＳ１１０でＹＥＳと判断し、図２のステップＳ１１１に進んで粉体８０を充填容器６０に移送し、図２のステップＳ１１２に進んで、重量ＴＷと最終目標値ＴＷ３との差分だけ小供給目標値ＴＷ２を増減し、図２のステップＳ１０９に進む。また、制御部７０は、図２のステップＳ１１０でＮＯと判断した場合には、図２のステップＳ１１７に進み、ＮＧ信号をディスプレイ等に表示し、計量ホッパ１６に溜まった粉体８０を廃棄する。粉体８０の破棄は、例えば、コンベア５０によって充填容器６０と形状の異なる廃棄容器を充填ノズル４１の下に移動させた状態で、計量ホッパ１６のシャッタ１７を開として計量ホッパ１６に溜まった粉体８０を廃棄容器に移送することとしてもよい。

図４に示す場合、重量ΔＷＦ１２は第１上限目標重量ＴＷｓＨを超えており、第２上限目標重量ＴＷｓＨＨよりも小さいので、制御部７０は、図２のステップＳ１０７でＮＯと判断し、図２のステップＳ１１０でＹＥＳと判断して粉体８０を充填容器６０に移送し、図２のステップＳ１１２で、小供給目標値ＴＷ２を初期設定値よりも重量ＴＷと最終目標値ＴＷ３との差分のΔＷＦ１２だけ小さいＴＷ２´（図４に示す）に変更して図２のステップＳ１０９に進む。

制御部７０は、図２のステップＳ１０９でモータ２０或いはオーガスクリュー２３が回転を開始してから回転を停止するまでのオーガスクリュー回転期間ΔＴＲ１（図４に示す時刻０から時刻ｔ２までの期間）が、下限目標期間ΔＴＲｓＬと上限目標期間ΔＴＲｓＨで規定される所定の目標期間の間に入っているか、つまり、ΔＴＲｓＬ≦ΔＴＲ１≦ΔＴＲｓＨとなっているかどうかを確認する。図４に示すように、オーガスクリュー回転期間ΔＴＲ１は下限目標期間ΔＴＲｓＬよりも短いので、制御部７０は、図２のステップＳ１０９、図２のステップＳ１１３でＮＯと判断し、図２のステップＳ１１５に進み、オーガスクリュー回転期間ΔＴＲ１が下限目標期間ΔＴＲｓＬよりも短いことを確認する。つまり、図４に示す二点鎖線ｄ，＊を付した線ｅ、破線ｆで示すように送給する粉体８０の重量が増加した場合には、オーガスクリュー回転期間ΔＴＲ１が所定の目標期間に対して短くなっており、モータ２０或いはオーガスクリュー２３の大供給回転速度を低減することが必要と判断する。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１１６に進み、大供給回転速度（高速回転速度）を低減する。

大供給回転速度（高速回転速度）の低減の方法は、さまざまな方法があるが、例えば、オーガスクリュー回転期間ΔＴＲ１と所定の目標期間の中央値であり、図３に示す標準的な流動性の粉体８０を送給した場合の標準的なオーガスクリュー回転期間ΔＴＲとの比率、（ΔＴＲ１／ΔＴＲ）を大供給回転速度（高速回転速度）の初期設定値に掛けたものとしてもよいし、例えば、実験によって図６に示すようなオーガスクリュー回転期間と大供給回転速度（高速回転速度）を変化させるマップを準備しておき、このマップに基づいて大供給回転速度（高速回転速度）を低減するようにしてもよい。或いは、オーガスクリュー回転期間ΔＴＲ１が標準的なオーガスクリュー回転期間ΔＴＲよりも短い場合の回転速度の低減量を予め決めておき、図２に示すフローチャートのステップＳ１０１からＳ１１６のループを複数回繰り返すことによって段階的に標準的なオーガスクリュー回転期間ΔＴＲに近づけるようにしてもよい。また、上記の低減量をオーガスクリュー回転期間ΔＴＲ１と標準的なオーガスクリュー回転期間ΔＴＲとの差が大きい場合には大きくし、差が小さい場合には小さくしてもよい。

制御部７０は、図２のステップＳ１１６で大供給回転速度（高速回転速度）を低減したら、粉体８０の充填動作と、小供給目標値ＴＷ２及び大供給回転速度の調整動作を終了する。そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０１に戻って、次の充填容器６０への粉体８０の充填動作を開始する。

制御部７０は、図２のステップＳ１０１で、各設定値の確認を行う。先に述べたように、前回の粉体８０の充填動作で、小供給目標値ＴＷ２は初期設定値からΔＷＦ１２だけ小さいＴＷ２´に変更されており、大供給回転速度は、初期設定値よりも遅い回転数に変更されているので、それぞれ変更後の目標値、回転速度で粉体送給装置１００が動作するように設定値を再セットする。

制御部７０は、図４に時刻０に、初期設定値よりも低減された大供給回転速度（高速回転速度）でモータ２０或いはオーガスクリュー２３を回転させる。大供給回転速度（高速回転速度）が低減されているので、単位時間当たりに計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷが少なくなるので、計量ホッパ１６が受け入れる粉体８０の重量ＴＷは、先に説明した図４の二点鎖線ｄよりも傾きが小さい図４の実線ｇに示すように増加していく。そして、時刻ｔ３に計量ホッパ１６に送給された粉体８０の重量ＴＷが大供給目標値ＴＷ１に到達したら、図２のステップＳ１０４に示すように、制御部７０は、モータ２０或いはオーガスクリュー２３の回転速度を大供給回転速度（高速回転速度）から小供給回転速度（低速回転速度）に変更する。大供給回転速度（高速回転速度）は初期設定値から低減されているので、オーガスクリュー２３の回転慣性と、粉体８０がノズル１５から排出されて計量ホッパ１６に落下するまでの時間遅れによって時刻ｔ３から時刻ｔ３´の間に計量ホッパ１６に入ってくる粉体８０の重量ＴＷは、先に説明した重量ΔＷＦ１１よりもずっと少ないΔＷＦ２１である。図４に示すように、ΔＷＦ２１は、小供給目標値ＴＷ２と大供給目標値ＴＷ１との差（ＴＷ２−ＴＷ１）の２０〜２５％程度となっている。

図４に示す時刻ｔ３´の後、計量ホッパ１６に送り出される粉体８０の重量ＴＷは、図４において＊を付した線ｈで示すように、小供給回転速度（低速回転速度）に応じた増加速度に低下し、ゆっくりと増加していく。図２のステップＳ１０５に示すように、制御部７０は、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷをロードセル３４で計測し、計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが変更後の小供給目標値ＴＷ２´に達するまでオーガスクリュー２３を小供給回転速度（低速回転速度）で回転させる。そして、図４の時刻ｔ４に計量ホッパ１６が受け入れた粉体８０の重量ＴＷが変更後の小供給目標値ＴＷ２´に達すると、制御部７０は、図２のステップＳ１０６に進み、モータ２０を停止してオーガスクリュー２３の回転を停止する。

時刻ｔ４にオーガスクリュー２３の回転を停止すると、先に説明したと同様、ノズル１５から排出された粉体８０が遅れて計量ホッパ１６の中に落下してくる。小供給回転速度（低速回転速度）は変更していないので、落下してくる粉体８０の重量ＴＷは、先に説明したと同様、図４の破線ｉに示すように、［（最終目標値ＴＷ３−変更前の小供給目標値ＴＷ２）＋ΔＷＦ１２］である。今、小供給目標値ＴＷ２は初期設定値のＴＷ２よりもΔＷＦ１２だけ小さいＴＷ２´に変更してあるから、遅れて粉体８０が落下した後の計量ホッパ１６内の粉体８０の重量ＴＷは、
［ＴＷ２´＋（最終目標値ＴＷ３−変更前の小供給目標値ＴＷ２）＋ΔＷＦ１２］
＝［（変更前の小供給目標値ＴＷ２−ΔＷＦ１２）＋（（最終目標値ＴＷ３−変更前の小供給目標値ＴＷ２）＋ΔＷＦ１２）］
＝最終目標値ＴＷ３
となる。つまり、計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷは、充填容器６０に移送する粉体８０の目標重量である最終目標値ＴＷ３に等しくなる。

また、図４の示すように、大供給回転速度（高速回転速度）を低減しているので、モータ２０或いはオーガスクリュー２３が回転を開始してから回転を停止するまでのオーガスクリュー回転期間ΔＴＲ２（図４に示す時刻０から時刻ｔ４までの期間）が、下限目標期間ΔＴＲｓＬと上限目標期間ΔＴＲｓＨで規定される所定の目標期間の間となっている。

従って、制御部７０は、図２に示すステップＳ１０７でＹＥＳと判断して図２のステップＳ１０８に進んで計量ホッパ１６の粉体８０を充填容器６０に移送し、図２のステップＳ１０９に進む。制御部７０は、図２のステップＳ１０９でもＹＥＳと判断し、小供給目標値ＴＷ２及び大供給回転速度（高速回転速度）の調整を行わずに粉体８０の充填動作を終了する。

そして、制御部７０は、図２のステップＳ１０１に戻って、次の充填容器６０への粉体８０の充填動作を開始する。制御部７０は、図２のステップＳ１０１で、各設定値の確認を行う。前回の充填動作では、前々回の粉体８０の充填動作変更した小供給目標値ＴＷ２´と変更した初期設定値よりも遅い大供給回転速度を用いて粉体送給装置１００を動作させた結果、計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷが充填容器６０に移送する粉体８０の目標重量である最終目標値ＴＷ３に等しくなったので、各設定値が前回の動作と同様の設定値となっていることを確認してからステップＳ１０２〜Ｓ１１６を実行する。

以上説明したように、本実施形態の粉体送給装置１００は、供給期間の大部分を占める大供給回転速度（高速回転速度）でモータ２０或いはオーガスクリュー２３を回転させる期間を調整することにより、粉体８０の流動性が標準よりも高くなり、粉体供給期間のバラツキが大きくなった場合でも、粉体供給期間のバラつきを好適に抑制することができる。

また、図４を参照して説明したように、粉体８０の流動性が標準よりも高い場合には、オーガスクリュー２３の回転慣性により計量ホッパ１６に送り出される粉体８０の重量と、ノズル１５から遅れて計量ホッパ１６に落下する粉体８０の重量とを合わせた重量ΔＷＦ１１が小供給目標値ＴＷ２と大供給目標値ＴＷ１との差（ＴＷ２−ＴＷ１）、つまり、オーガスクリュー２３が小供給回転速度（低回転速度）で動作する際に想定している粉体８０の供給量の７５〜８０％程度となってしまい、特許文献２に記載された従来技術のように、オーガスクリュー２３が小供給回転速度（低回転速度）で動作する時間等を調整するのみでは、計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷの調整を十分にできなくなってしまう。本実施形態の粉体送給装置１００では、粉体８０の流動性が標準よりも高い場合に、大供給回転速度（高速回転速度）を低減して大供給回転速度（高速回転速度）から小供給回転速度（低速回転速度）に回転速度を変更した際にオーガスクリュー２３の回転慣性と、ノズル１５からの粉体８０落下の遅れによって計量ホッパ１６に入ってくる粉体８０の重量を、例えば、小供給目標値ＴＷ２と大供給目標値ＴＷ１との差（ＴＷ２−ＴＷ１）の２０〜２５％程度まで低減し、更に、小供給目標値ＴＷ２を調整することによって計量ホッパ１６に送給する粉体８０の重量ＴＷを所定の重量範囲に調整するので、粉体８０の流動性が高くなり、従来技術のような小供給目標値ＴＷ２の調整のみでは計量ホッパ１６に送給する粉体８０の重量ＴＷを所定の重量範囲に調整することが難しくなる場合でも、計量ホッパ１６に送給する粉体８０の重量ＴＷを所定の目標値に好適に制御することができる。

＜粉体送給装置によって標準よりも流動性が低い粉体を送給する場合の動作＞
以上、粉体８０の流動性が標準よりも高くなった場合の動作について説明したが、粉体８０の流動性が標準よりも低い場合の動作について、図２、図５を参照しながら説明する。この際の動作は、基本的には図２、図４を参照して説明した粉体８０の流動性が標準よりも高い場合の動作と逆の動作となる。以下、簡単に説明する。

粉体８０の流動性が標準よりも低い場合、図５の時刻ｔ０に初期設定値の大供給回転速度（高速回転速度）でモータ２０或いはオーガスクリュー２３を回転させると、計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷは図５に示す二点鎖線ｕのように、図３に示す実線ａ（粉体８０の流動性が標準の場合の重量増加ライン）よりもゆっくりと上昇していく。そして、時刻ｔ５に小供給回転速度（低速回転速度）に切り替えた際、オーガスクリュー２３の回転慣性により計量ホッパ１６に送り出される粉体８０の重量と、ノズル１５から遅れて計量ホッパ１６に落下する粉体８０の重量とを合わせた重量ΔＷＦ３１（図５に示す時刻ｔ５〜時刻ｔ５´の間に計量ホッパ１６に落下する粉体８０の重量ＴＷ）は、図３に示すΔＷＦｓ１（粉体８０の流動性が標準の場合、図３に示す時刻ｔ１とｔ１´の間に計量ホッパ１６に落下する粉体８０の重量ＴＷ）よりも小さくなる。また、小供給回転速度（低速回転速度）でモータ２０或いはオーガスクリュー２３を回転させた際の計量ホッパ１６に溜まる粉体８０の重量ＴＷの増加速度（図５の＊を付した線ｖで示す）も粉体８０の流動性が標準の場合よりも遅く、オーガスクリュー２３を停止した後に計量ホッパ１６に落下する粉体８０の重量も流動性が標準の場合より小さくなり、図５に示す破線ｗのように、計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷは、充填容器６０に移送する粉体８０の目標重量である最終目標値ＴＷ３よりもΔＷＦ３２だけ少なくなる。また、図５に示すように、モータ２０或いはオーガスクリュー２３の回転を開始してから回転を停止するまでの期間ΔＴＲ３（図５に示す時刻０から時刻ｔ６までの期間）が上限目標期間ΔＴＲｓＨよりも長くなってしまう。

そこで、制御部７０は、先に図２、図４を参照して説明したのとは反対に、図２のステップＳ１１２で小供給目標値ＴＷ２をΔＷＦ３２だけ増加させて、図５に示すＴＷ２´´とする。また、図２のステップＳ１１３でＹＥＳと判断して図２のステップＳ１１４に進んで、先に図４を参照して説明したと反対に、例えば、図６に示すマップを参照する等により、大供給回転速度（高速回転速度）を増加させる。

これにより、すると、計量ホッパ１６に溜まる粉体８０の重量ＴＷの増加速度は、図５の実線ｐ，＊を付した線ｇ、破線ｒに示すように早くなり、モータ２０或いはオーガスクリュー２３の回転を開始してから回転を停止するまでのオーガスクリュー回転期間ＴＲ４（図５に示す時刻０から時刻ｔ８までの期間）が下限目標期間ΔＴＲｓＬと上限目標期間ΔＴＲｓＨで規定される所定の目標期間の間となる。

また、小供給回転速度（低速回転速度）は変更していないので、図５に示す時刻ｔ８にオーガスクリュー２３の回転を停止した後、ノズル１５から排出され、遅れて計量ホッパ１６の中に落下してくる粉体８０の重量ＴＷは、図５の破線ｗに示すように、［（最終目標値ＴＷ３−変更前の小供給目標値ＴＷ２）−ΔＷＦ３２］である。今、小供給目標値ＴＷ２は初期設定値のＴＷ２よりもΔＷＦ３２だけ大きいＴＷ２´´に変更してあるから、遅れて粉体８０が落下した後の計量ホッパ１６内の粉体８０の重量ＴＷは、
［ＴＷ２´´＋（最終目標値ＴＷ３−変更前の小供給目標値ＴＷ２）−ΔＷＦ３２］
＝［（変更前の小供給目標値ＴＷ２＋ΔＷＦ３２）＋（（最終目標値ＴＷ３−変更前の小供給目標値ＴＷ２）−ΔＷＦ３２）］
＝最終目標値ＴＷ３
となる。つまり、計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量ＴＷは、充填容器６０に移送する粉体８０の目標重量である最終目標値ＴＷ３に等しくなる。

このように、本実施形態の粉体送給装置１００は、供給期間の大部分を占める大供給回転速度（高速回転速度）でモータ２０或いはオーガスクリュー２３を回転させる期間を調整することにより、粉体８０の流動性が標準よりも低くなった場合でも粉体供給期間のバラつきを抑制することができる。また、粉体８０の流動性が標準よりも低い場合に、大供給回転速度（高速回転速度）を増加して大供給回転速度（高速回転速度）から小供給回転速度（低速回転速度）に回転速度を変更した際にオーガスクリュー２３の回転慣性により計量ホッパ１６に送給される粉体８０の重量と、ノズル１５から遅れて計量ホッパ１６に落下してくる粉体８０の重量とを増加させ、更に、小供給目標値ＴＷ２を調整することによって計量ホッパ１６に送給する粉体８０の重量ＴＷを所定の重量範囲に調整可能とするので、粉体８０の流動性が低下した場合でも計量ホッパ１６に送給する粉体８０の重量ＴＷを所定の目標値に好適に制御することができる。

以上説明したように、本実施形態の粉体送給装置１００は、粉体８０の流動性が変化した場合でも粉体供給量の精度および粉体供給期間を安定させることができる。

次に、図７を参照しながら、制御部７０の他の動作について説明する。先に図１〜図６を参照して説明した動作と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。

本動作では、図２のステップＳ１０７と同様、図７のステップＳ１０７でＴＷｓＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨとなっているかどうかを確認し、ＴＷｓＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨとなっていない場合、つまり、図７のステップＳ１０７でＮＯと判断した場合には、図７に示すように、ステップＳ１１７に進んで、ＮＧ信号をディスプレイ等に表示し、計量ホッパ１６に溜まった粉体８０を廃棄する。その後、図７に示すステップＳ１１０に進み、ＴＷｓＬＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨＨとなっているかどうかを確認し、ＴＷｓＬＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨＨの場合、図７のステップＳ１１０でＹＥＳと判断し、図７のステップＳ１１２に進んで、重量ＴＷと最終目標値ＴＷ３との差分だけ小供給目標値ＴＷ２を増減し、図７のステップＳ１０９に進む。

また、図７のステップＳ１０７でＹＥＳと判断した場合には、図７のステップＳ１０８で粉体８０を充填容器６０に移送した後、図７のステップＳ１１２に進んで、重量ＴＷと最終目標値ＴＷ３との差分だけ小供給目標値ＴＷ２を増減し、図７のステップＳ１０９に進む。

本動作は、図２を参照して説明した動作よりも粉体８０を充填容器６０に移送する重量範囲が狭く、更に、ＴＷｓＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨの場合でも、重量ＴＷと最終目標値ＴＷ３との差分だけ小供給目標値ＴＷ２を調整するようにしているので、粉体８０の流動性が変化した場合、図２を参照して説明した動作よりも精度よく粉体供給量および粉体供給期間を安定させることができる。

次に、図８を参照しながら、制御部７０のもう一つの他の動作について説明する。先に図１〜図６を参照して説明した動作と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図２を参照して説明した動作では、小供給目標値ＴＷ２の調整可能範囲を粉体８０を充填容器６０に移送しうる最大重量範囲であるＴＷｓＬＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨＨと同じ範囲としたが、本実施形態では、第１下限目標重量ＴＷｓＬと第２下限目標重量ＴＷｓＬＬとの間に第３下限目標重量ＴＷｓＬ１を、第１上限目標重量ＴＷｓＨと第２上限目標重量ＴＷｓＨＨとの間に第３上限目標重量ＴＷｓＨ１を設定し、ＴＷｓＬ１≦ＴＷ≦ＴＷｓＨ１の場合には重量ＴＷと最終目標値ＴＷ３との差分だけ小供給目標値ＴＷ２を増減し、重量ＴＷがＴＷｓＬ１≦ＴＷ≦ＴＷｓＨ１の範囲外の場合には、小供給目標値ＴＷ２の調整動作を行わないようにするものである。

本動作では、図２のステップＳ１０７と同様、図８のステップＳ１０７でＴＷｓＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨとなっているかどうかを確認し、ＴＷｓＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨとなっていない場合、つまり、図８のステップＳ１０７でＮＯと判断した場合には、図８のステップＳ１２０に進んで、ＴＷｓＬ１≦ＴＷ≦ＴＷｓＨ１かどうかを判断する。そして、図８のステップＳ１２０でＹＥＳと判断した場合には、図８のステップＳ１２１で粉体８０を充填容器６０に移送した後、図８のステップＳ１１２に進んで、重量ＴＷと最終目標値ＴＷ３との差分だけ小供給目標値ＴＷ２を増減し、図８のステップＳ１０９に進む。

一方、ステップＳ１２０でＮＯと判断した場合、つまり、重量ＴＷがＴＷｓＬ１≦ＴＷ≦ＴＷｓＨ１の範囲外の場合には、図８のステップＳ１１０に進み、ＴＷｓＬＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨＨとなっているかどうかを確認し、ＴＷｓＬＬ≦ＴＷ≦ＴＷｓＨＨの場合、図８のステップＳ１１０でＹＥＳと判断し、図８のステップＳ１１１で粉体８０を充填容器６０に移送した後、図８のステップＳ１０９に進む。この場合、小供給目標値ＴＷ２の増減は行わない。また、図８のステップＳ１１０でＮＯと判断した場合には、図８のステップＳ１１７に進み、ＮＧ信号をディスプレイ等に表示し、計量ホッパ１６に溜まった粉体８０を廃棄する。

本動作は、例えば、粉体８０の流動性のバラツキ等により一時的に重量ＴＷがＴＷｓＬ１≦ＴＷ≦ＴＷｓＨ１の範囲外となってしまうような場合に、小供給目標値ＴＷ２を増減しないので、小供給目標値ＴＷ２が調整過剰となってしまうことを抑制し、図２を参照して説明した動作よりも精度よく粉体供給量よび粉体供給期間を安定させることができる。

なお、本実施形態では、メインホッパ１１とサブホッパ１３の接続ダクト１２に、アクチュエータ１８で開閉するシャッタ１４が配置されていることとして説明したが、図２〜図８を参照して説明した粉体送給装置１００の動作は、シャッタ１４を備えていない粉体送給装置１００にも適用できる。

１０ フレーム、１１ メインホッパ、１２ 接続ダクト、１３ サブホッパ、１４，１７ シャッタ、１５ ノズル、１６ 計量ホッパ、１８，１９ アクチュエータ、２０ モータ、２１，２２ 回転軸、２３ オーガスクリュー、２４ 回転数センサ、３２ ケーシング、３３ 支持アーム、３４ ロードセル（重量計）、３５，４３ 下端、４１ 充填ノズル、４２ 開口、５０ コンベア、６０、充填容器、６１ 開口、７０ 制御部、８０ 粉体、１００ 粉体送給装置。

Claims (3)

1. 粉体を貯留するホッパと、
   前記ホッパから前記粉体を送り出すオーガスクリューと、
   前記オーガスクリューによって送り出された前記粉体を受け入れる計量容器と、
   前記計量容器が受け入れた前記粉体の重量を計測する重量計と、
   前記オーガスクリューの回転速度を調節する制御部と、を備え、
   前記重量計で計測した粉体重量が大供給目標値になるまで前記オーガスクリューを大供給回転速度で回転させた後、前記重量計で計測した前記粉体重量が大供給目標値よりも大きい小供給目標値になるまで前記オーガスクリューを大供給回転速度より低い小供給回転速度で回転させ、前記重量計で計測した前記粉体重量が小供給目標値になったら前記オーガスクリューを停止する粉体送給装置であって、
   前記制御部は、前記オーガスクリューの回転開始から停止までの期間が所定の目標期間よりも長い場合には、前記粉体の送給速度が標準的な流動性を示す粉体を送給する場合の送給速度に近づくように前記大供給回転速度を増加させ、前記オーガスクリューの回転開始から停止までの期間が所定の目標期間よりも短い場合には、前記粉体の送給速度が標準的な流動性を示す粉体を送給する場合の送給速度に近づくように前記大供給回転速度を低減すること、
   を特徴とする粉体送給装置。
2. 請求項１に記載の粉体送給装置であって、
   前記制御部は、前記オーガスクリュー停止後に前記重量計で計測した前記粉体重量と、前記小供給目標値よりも大きい最終目標値との差分だけ前記小供給目標値を調整する粉体送給装置。
3. 請求項２に記載の粉体送給装置であって、
   前記制御部は、前記オーガスクリュー停止後に前記重量計で計測した前記粉体重量と前記最終目標値との差分が所定の範囲内にある場合にのみ前記粉体重量と前記最終目標値との差分だけ前記小供給目標値を調整する粉体送給装置。

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