JP6642852B2 - 粉末供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、収容袋体に粉末を好適に供給することができる粉末供給装置に関する。

従来から、粉末を収容袋体に供給し、収容袋体を封止する粉末供給装置が利用されている。このような粉末供給装置は、上部の粉末の供給口から下部の排出口まで粉末を案内する内筒と、内筒内に回転自在に配置され、粉末を排出口に搬送するオーガーと、脱気空間を形成するように内筒を覆う外筒と、を備えている。内筒の排出口近傍には、内筒内と脱気空間とを連通する筒状の脱気網が配置されている。

粉末を収容袋体に供給する際には、オーガーを回転させることにより、内筒内の粉末を排出口まで案内し、排出口からその下方に配置された収容袋体に粉末を供給する。粉末の供給を開始してから一定時間経過後に、脱気網を介して内筒内の粉末を吸引し、内筒の排出口からの粉末の排出を停止する。このタイミングで、収容袋体の上部をシール（封止）し、この上部近傍を切断する。これにより、１つの独立した収容袋体内に粉末を封止することができる。

このような粉末の断続的な供給と、供給後の収容袋体の封止・切断を繰り返し行うと、脱気網に粉末が目詰まりすることがある。このような点を鑑みて、例えば、特許文献１には、脱気空間にパルスエアなどのエアを圧送することにより、脱気網をエアブローする粉末供給装置が提案されている（例えば、特許文献１または２参照）。

特開２０００−２４７４４５号公報 実開平０５−１６６０１号公報

しかしながら、上述した装置において、脱気網にエアブローを行った際には、その直後に、排出口から収容袋体に供給される粉末の供給量（量目）が、一時的に増加することがあった。発明者らが、この原因を確認したところ、内筒内のオーガーにより粉末を供給すると、オーガーと内筒の間のクリアランスが形成された空間において、内筒の内壁面にやや圧縮された粉末が付着していることが分かった。そして、脱気網を一定時間連続してエアブローすると、内筒の内壁面に付着した粉末が、この内壁面から剥離し、オーガーで供給された粉末とともに内筒内および収容袋体に飛散することがあった。

特に、圧送するエアにパルスエアを用いた場合には、サージ圧を利用して瞬間的に高圧のエアを脱気網に吹き付けるため、脱気網の目詰まりを即時に解消することができるが、この高圧のエアは内筒の内壁面にも流れるため、上述した現象はより顕著になる。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脱気網をエアブローした後も、所定量の粉末を収容袋体に安定して供給することができる粉末供給装置を提供することにある。

このような点を鑑みて、本発明に係る粉末供給装置は、上部に粉末を供給する供給口が形成され、下部に粉末を排出する排出口が形成され、前記供給口から前記排出口まで粉末を案内する内筒と、前記内筒内に回転自在に配置され、前記内筒内の粉末を前記供給口から前記排出口まで搬送する螺旋状の羽根を有したオーガーと、前記内筒との間に脱気空間を形成するように、前記内筒を覆う外筒と、前記内筒の前記排出口の近傍に取り付けられ、前記内筒内と前記脱気空間とを連通する筒状の脱気網と、前記脱気空間のエアを脱気することにより、前記脱気網を介して前記内筒内の粉末を吸引し、前記内筒の排出口からの前記粉末の排出を停止する排出停止部と、前記脱気空間にエアを圧送することにより、前記脱気網にエアをブローするエアブロー部と、前記排出停止部によるエアの脱気と、前記エアブロー部によるエアの圧送と、前記オーガーの回転と、を制御する制御部と、を少なくとも備え、前記内筒の前記排出口の下方に配置した収容袋体に、前記排出口から粉末を供給する粉末供給装置であって、前記制御部は、前記排出口から１つの前記収容袋体あたりに供給される粉末の供給量を制御するように、前記排出停止部によるエアの脱気を、一定タイミングで断続的に制御する脱気制御部と、前記エアブロー部によるエアの圧送時間と、前記圧送時間よりも長いエアの圧送停止時間となるように、前記エアブロー部によるエアの圧送とエアの圧送停止とを繰り返し制御する圧送制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、制御部が、エアブロー部を制御することで、脱気空間へエア圧送を繰り返し断続的に行うことで、脱気網をエアブローすることができる。これにより、粉末による脱気網の目詰まりを抑え、排出停止部のエアの脱気による粉末の吸引不良を防止することができる。

さらに、エアの圧送停止時間をエアの圧送時間よりも長くして、エアの圧送と、エアの圧送の停止とを繰り返すので、内筒内への過剰なエアの侵入を低減することができる。これにより、オーガーと内筒の間のクリアランスが形成された空間において、内筒の壁面に付着したやや圧縮された状態の粉末が剥離し飛散することを抑えることができる。このような結果、排出口から収容袋体に供給される粉末の供給量を一定量に制御しやすい。

より好ましい態様としては、前記制御部は、前記エアブロー部によるエアの圧送が完了した後、前記排出口から前記収容袋体に供給される粉末の供給量が一定量となるように、前記オーガーの回転速度を変更する。

この態様によれば、内筒内にエアが侵入し、内筒の壁面に付着したやや圧縮された状態の粉末が僅かに飛散したとしても、オーガーの回転速度を調整することにより、排出口から一定量の粉末を排出することができる。

より好ましい態様としては、前記圧送制御部は、前記オーガーの回転回数または前記排出停止部によるエアの脱気回数に基づいて、前記エアブロー部によるエアの圧送開始タイミングを制御する。

発明者らの実験によれば、粉末による脱気網の目詰まりは、オーガーの回転回数またはエアの脱気回数が、所定の回数に達したときに発生することが分かった。これにより、この態様によれば、これらの回数に基づいてエアブロー部によるエアの圧送開始タイミングを制御することで、より効率良いタイミングで、脱気網の目詰まりを未然に防止することができる。

さらに別の好ましい態様としては、前記粉末供給装置は、前記制御部を介して前記エアブロー部によるエアの圧送の開始を操作する操作部と、前記オーガーの回転回数または前記排出停止部によるエアの脱気回数が所定の回数に達したことを報知する報知部と、をさらに備える。

この態様も、上述した発明者らの実験から得られた知見によるものであり、報知部でこれらの回数に達したことを報知することにより、粉末による脱気網の目詰まりを事前に知ることができる。この結果、作業者は、操作部による操作で、エアブロー部のエアの圧送開始を決定することができる。

本発明によれば、脱気網をエアブローした後も、所定量の粉末を収容袋体に安定して供給することができる。

図１は、粉末供給装置の模式的概念図である。 図１に示す、粉末供給装置の要部斜視図である。 （ａ）は、図１に示す粉末供給装置で収容袋体に粉末を供給する状態を示した図であり、（ｂ）は、図１に示す粉末供給装置で収容袋体への粉末の供給を停止した状態を示した図である。 オーガーの回転回数と脱気回数との関係を示した図である。 図１に示す粉末供給装置で脱気網にエアをブローする状態を示した図である。 エアブロー部による圧送制御を説明するための図である。 オーガーの回転速度の制御を説明するための図である。 （ａ）は、図１に示す粉末供給装置の変形例を示した模式的概念図であり、（ｂ）は、（ａ）の他の変形例を示した模式的概念図である。

以下に本発明の実施形態に係る粉末供給装置１について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る粉末供給装置１は、連続して収容袋体Ｂに粉末Ｐを袋詰めする装置である。具体的には、粉末供給装置１は、ホッパー６から供給した粉末Ｐを、オーガー３の回転により、内筒２からその下方に配置された収容袋体Ｂに所定の量目の粉末Ｐを供給し、供給後の収容袋体Ｂを封止・切断する動作を繰り返す装置である。

粉末供給装置１は、上部の粉末Ｐの供給口２１から下部の排出口２２まで粉末Ｐを案内する内筒２と、内筒２内に回転自在に配置され、粉末Ｐを排出口２２に搬送するオーガー３と、後述する脱気空間Ｓを形成するように内筒２を覆う外筒４と、を備えている。

内筒２の供給口２１の上部には、供給口２１に粉末Ｐを投入するためのホッパー６が配置されている。オーガー３は、モータ７１に接続されており、モータ７１の回転により回転するように内筒２内に回転自在に配置されている。オーガー３には、回転軸（軸方向）に沿って、螺旋状の羽根３１が形成されており、オーガー３が回転することにより、内筒２内の粉末Ｐを供給口２１から排出口２２まで搬送することができる。

図２に示すように、内筒２の排出口２２の近傍の周壁２４には、複数の貫通孔２５が形成されており、周壁２４を覆うように筒状の脱気網５が取り付けられている。これにより、内筒２の排出口２２近傍において、脱気網５は、貫通孔２５を介して、内筒２内と脱気空間Ｓとを連通することができる。

脱気網５の周面には、粉末Ｐの粒径よりも細かいメッシュとなる網状部５１が形成されている。このような網状部５１を設けることにより、脱気空間Ｓの脱気時に、網状部５１に粉末Ｐが通過することを防止することができる。

さらに、脱気網５の先端縁には鍔部５３が形成されており、鍔部５３は、脱気網５を内筒２に取付けた状態で外筒４の端面４１に当接する。これにより、外筒４の下方は封止され、内筒２と外筒４との間に脱気空間Ｓを形成することができる。なお、図１、図３（ａ），（ｂ）および図５では、内筒２と脱気網５との取付け状態を簡略化して示している。

外筒４は、その上部において、エンドプレート４３により封止するようにこれに取付けられており、その上部近傍には、脱気空間Ｓにエアを供給または脱気するための管状の接続部４４が形成されている。

外筒４の接続部４４は、電磁弁１２を介して、脱気空間Ｓのエアを脱気する吸引ポンプ１１に接続されるとともに、電磁弁１３を介して、脱気空間Ｓにブロー用のエアを圧送するエア供給源１４に接続されている。電磁弁１２，１３は、制御部６０に電気的に接続されており、制御部６０からの制御信号により開弁および閉弁の制御がされる。

ここで、吸引ポンプ１１を駆動し、電磁弁１３を閉弁した状態で、電磁弁１２を開弁することにより、接続部４４を介して脱気空間Ｓのエアを脱気することができる。これにより、脱気網５を介して内筒２内の粉末Ｐを吸引し、内筒２の排出口２２からの粉末Ｐの排出を停止することができる。なお、本実施形態の吸引ポンプ１１と電磁弁１２が、本発明でいう「排出停止部」に相当する。

また、電磁弁１２を閉弁した状態で、電磁弁１３を開弁することにより接続部４４を介してエア供給源１４のエアを、脱気空間Ｓに圧送することができる。これにより、脱気網５にエアをブローすることができる（例えば図５参照）。なお、本実施形態のエア供給源１４と電磁弁１３が、本発明でいう「エアブロー部」に相当する。

さらに、制御部６０は、モータ７１およびカッター７２を制御可能なように、これらに電気的に接続されている。カッター７２は、内筒２の排出口２２の下方に配置されており、収容袋体Ｂに所定量の粉末Ｐが収容されたタイミングで、制御部６０からの制御信号により、収容袋体Ｂの上部を熱圧することで収容袋体Ｂを封止し、これを個別の袋体となるように切断する装置である。切断後には、ガイド７３に沿って下方に収容袋体Ｂの素材となるシート材ｂが送られるとともに、内筒２の排出口２２の下方にシート材ｂと連続した収容袋体Ｂが成形される。なお、収容袋体Ｂの成形等を行う機構は、一般的な機構であるのでその詳細な説明は省略する。

制御部６０は、ハードウエアとして、ＣＰＵおよびＲＡＭ等で構成されている。制御部６０は、タイマーおよびモータ７１の回転速度等の情報に基づいて、ＣＰＵ等で演算した所定のタイミングで制御信号を出力することにより、電磁弁１２、１３の開弁・閉弁の制御、モータ７１の回転制御、カッター７２の制御等を行うことができる。

制御部６０は、ソフトウエアとして、回転制御部６１、脱気制御部６２、および圧送制御部６３を備えている。回転制御部６１は、図示しない操作パネルからの信号に基づいて、モータ７１の回転開始およびその停止の制御を行う。さらに、後述するように、回転制御部６１は、エアブロー部によるエアの圧送が完了した後（すなわち、電磁弁１３が開弁状態から閉弁されて所定時間経過後に）、内筒２の排出口２２から収容袋体Ｂに供給される粉末Ｐの供給量が一定量となるように、モータ７１（オーガー３）の回転速度を変更する。

脱気制御部６２は、電磁弁１２の開弁・閉弁を制御することにより、電磁弁１２（排出停止部）によるエアの脱気を制御する。具体的には、脱気制御部６２は、収容袋体Ｂに順次粉末Ｐを排出すべく、電磁弁１２（排出停止部）によるエアの脱気を一定タイミングで断続的に行う。これにより、脱気のタイミングでは、粉末Ｐは排出口２２から排出されないので、排出口２２から１つの収容袋体Ｂあたりに供給される粉末の供給量（量目）を制御することができる。

具体的には、回転制御部６１と脱気制御部６２による制御により、図３（ａ）に示すように、一定の回転速度（図７の回転速度ｒ１）でオーガー３を回転させ、内筒２内の粉末Ｐを排出口２２まで搬送し、収容袋体Ｂに粉末Ｐを供給する。収容袋体Ｂへの粉末Ｐの供給量が一定量となった時点で（具体的には一定時間経過後）、脱気制御部６２は、電磁弁１２を開弁制御する。

これにより、図３（ｂ）に示すように、脱気空間Ｓのエアが脱気され、脱気網５および内筒２に形成された貫通孔２５を介して内筒２内の粉末Ｐを吸引し、内筒２の排出口２２からの粉末Ｐの排出を停止することができる。このような結果、収容袋体Ｂに供給される粉末の供給量を所定の量目に制御することができる。

ここで、脱気制御部６２による脱気の制御を繰り返すと、発明者らの実験によれば、図４に示すように、脱気回数が所定の回数Ｎ回まで脱気を行った際（時刻ｔ１）に、粉末による脱気網５の目詰まりが発生することが分かった。この目詰まりが発生すると、脱気制御部６２により内筒２の排出口２２からの粉末Ｐの排出を停止しているにも拘わらず、粉末Ｐが収容袋体Ｂに落下することがある。これにより、収容袋体Ｂの粉末の量目が増加するばかりでなく、収容袋体Ｂを封止する部分に粉末Ｐが噛み込み、収容袋体Ｂをシールできないことがある。

そこで、本実施形態では、制御部６０に圧送制御部６３を設けている。圧送制御部６３は、脱気回数が所定の回数Ｎ回まで達した時点で、モータ７１を停止し、電磁弁１２の閉弁状態を維持した状態で、以下に示す電磁弁１３の開弁および閉弁の制御（圧送開始タイミングの制御）を行う。これにより、圧送制御部は、より効率良い圧送開始タイミングで、脱気空間Ｓにエアを圧送し、脱気網５の網状部５１の目詰まりを未然に防止することができる。

具体的には、図６に示すように、エアの圧送時間（電磁弁１３の開弁時間）Ｔ１と、圧送時間Ｔ１よりも長いエアの圧送停止時間（電磁弁１３の閉弁時間）Ｔ２となるように、脱気空間Ｓへのエアの圧送とエアの圧送停止とを繰り返し制御する。

これにより、図５に示すように、制御部６０が、脱気空間Ｓへエアを繰り返し断続的に圧送することにより、圧送されたエアは、脱気網５の網状部５１を通過し、内筒２の貫通孔２５から内筒２の内部に送られる。このような結果、脱気網５の網状部５１は、繰り返しエアブローされるので、粉末Ｐによる脱気網５の網状部５１の目詰まりを抑え、エアの脱気による粉末Ｐの吸引不良を防止することができる。

さらに、エアの圧送停止時間Ｔ２をエアの圧送時間Ｔ１よりも長くして、エアの圧送と、エアの圧送の停止とを繰り返すので、内筒２内に過剰なエアが侵入することを低減することができる。これにより、オーガー３と内筒２の間のクリアランスが形成された空間において、内筒２の壁面に付着した、やや圧縮された状態の粉末Ｐａが飛散することを抑えることができる。このような結果、排出口２２から収容袋体Ｂに供給される粉末Ｐの供給量を一定量に制御することができる。

なお、本実施形態で圧送するエアは、パルスエアとは異なり、サージ圧を利用して瞬間的に高圧のエアを脱気網５に吹き付けるものではない。すなわち、本実施形態では、サージ圧が発生しないように圧力を設定するまたは電磁弁１３の開弁速度を調整している。この他にも、低いサージ圧が発生しても、その後、圧力が安定するまでの時間を圧送時間Ｔ１として、エアを脱気網５に吹き付けてもよい。これにより、内筒２の壁面に付着したやや圧縮された状態の粉末Ｐａの剥離・飛散を抑えることができるエア圧で、脱気網５をエアブローし、網状部５１の目詰まりを防止することができる。

本実施形態では、圧送制御部６３は、脱気回数が所定の回数Ｎ回まで達した時点で、電磁弁１３（エアブロー部）の制御を行った。しかしながら、例えば、図４からも明らかなように、脱気回数と、モータ７１（オーガー３）の回転回数は、比例関係にあることから、圧送制御部６３は、オーガー３の回転回数に基づいて（回転回数が所定の回数ｎ回に達したときに）、電磁弁１３（エアブロー部）の制御を行ってもよい。

ここで、図７に示すように、粉末Ｐの供給量（排出量）が一定となるように、モータ７１（オーガー３）の回転速度は、粉末を供給する時刻ｔ１までは、予め設定された回転速度ｒ１で一定となっている。その後、圧送制御部６３により、電磁弁１３（エアブロー部）の制御を行う間（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）、オーガー３の回転を停止させる。

本実施形態では、さらに、回転制御部６１は、脱気空間Ｓへのエアの圧送が完了した後（時刻ｔ２）、排出口２２から収容袋体Ｂに供給される粉末Ｐの供給量が一定量となるように、オーガー３の回転速度を変更する。具体的には、時刻ｔ２〜ｔ３までは、初期の回転速度ｒ１よりも低い回転速度ｒ２でオーガー３を回転させ、時刻ｔ３以降は、回転速度ｒ１に変更する。ここでの回転速度ｒ２およびこの回転速度ｒ２を維持する時間（時刻ｔ２〜ｔ３までの時間）は、実験的に求めることができる。

このような制御を行うことにより、脱気空間Ｓへのエアの圧送時に、内筒２内にエアが侵入し、内筒２の壁面に付着したやや圧縮された状態の粉末Ｐａが飛散したとしても、その直後は、オーガー３を回転速度ｒ２で回転させるので、収容袋体Ｂに供給される粉末Ｐの量目（供給量）が、所望の量よりも増量されることを抑えることができる。粉末Ｐａの飛散の影響がない時刻ｔ３後は、オーガー３を回転速度ｒ１で回転させているので、所望の量の粉末Ｐを収容袋体Ｂに供給することができる。このようにして、内筒２の排出口２２から一定量の粉末Ｐを排出し、安定した量目の粉末Ｐを収容袋体Ｂに供給することができる。

上述した実施形態では、圧送制御部６３による圧送制御の開始タイミングを、脱気回数またはモータ７１（オーガー３）の回転回数に基づいて設定した。しかしながら、例えば、図８（ａ），（ｂ）のように、圧送制御部６３による制御を、操作部６４を介して、作業者が開始してもよい。

図８（ａ）に示す変形例に係る粉末供給装置１は、制御部６０を介し脱気空間Ｓへのエアの圧送の開始を操作する操作部６４と、オーガー３の回転回数が所定の回数ｎ回に達したことを、ランプ点滅またはブザーなどで報知する報知部６５Ａをさらに備えている。

これにより、報知部６５Ａが、オーガー３の回転回数が所定の回数ｎ回に達したことを報知することにより、作業者は、脱気網５に目詰まりが発生することを未然に知ることができる。そして、作業者は、脱気網５にエアブローが必要であることを判断でき、操作部６４による操作で、圧送制御部６３により脱気空間Ｓにエアの圧送開始を行うことができる。

また、別の変形例として、図８（ｂ）に示すように、エアの脱気回数が所定の回数Ｎ回に達したことを報知する報知部６５Ｂを設けてもよい。この場合も同様に、作業者は、脱気網５の目詰まり発生を未然に知り、操作部６４による操作で、脱気網５をエアブローすることができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

本実施形態では、図７に示すように、エアブロー直後に、オーガーを、回転速度ｒ２から回転速度ｒ１に、ステップ的に増加させた（変更した）。しかしながら、一定の量目の粉末を収容袋体に供給することができるのであれば、オーガーの回転速度を回転速度ｒ１まで傾斜的に増加させてもよい。

１：粉末供給装置、２：内筒、３：オーガー、４：外筒、５：脱気網、６：ホッパー、１１：吸引ポンプ（排出停止部）、１２：電磁弁（排出停止部）、１３：電磁弁（エアブロー部）、１４：エア供給源（エアブロー部）、２１：供給口、２２：排出口、２４：周壁、２５：貫通孔、４３：エンドプレート、４４：接続部、５１：網状部、５３：鍔部、６０：制御部、６１：回転制御部、６２：脱気制御部、６３：圧送制御部、６４：操作部、６５Ａ，６５Ｂ：報知部、７１：モータ、７２：カッター、７３：ガイド、Ｂ：収容袋体、Ｓ：脱気空間、Ｐ：粉末

Claims (2)

1. 上部に粉末を供給する供給口が形成され、下部に粉末を排出する排出口が形成され、前記供給口から前記排出口まで粉末を案内する内筒と、
   前記内筒内に回転自在に配置され、前記内筒内の粉末を前記供給口から前記排出口まで搬送する螺旋状の羽根を有したオーガーと、
   前記内筒との間に脱気空間を形成するように、前記内筒を覆う外筒と、
   前記内筒の前記排出口の近傍に取り付けられ、前記内筒内と前記脱気空間とを連通する筒状の脱気網と、
   前記脱気空間のエアを脱気することにより、前記脱気網を介して前記内筒内の粉末を吸引し、前記内筒の排出口からの前記粉末の排出を停止する排出停止部と、
   前記脱気空間にエアを圧送することにより、前記脱気網にエアをブローするエアブロー部と、
   前記排出停止部によるエアの脱気と、前記エアブロー部によるエアの圧送と、前記オーガーの回転と、を制御する制御部と、を少なくとも備え、
   前記内筒の前記排出口の下方に配置した収容袋体に、前記排出口から粉末を供給する粉末供給装置であって、
   前記制御部は、前記排出口から１つの前記収容袋体あたりに供給される粉末の供給量を制御するように、前記排出停止部によるエアの脱気を、一定タイミングで断続的に制御する脱気制御部と、前記エアブロー部によるエアの圧送時間と、前記圧送時間よりも長いエアの圧送停止時間となるように、前記エアブロー部によるエアの圧送とエアの圧送停止とを繰り返し制御する圧送制御部と、前記オーガーの回転を制御する回転制御部と、を備え、
   前記圧送制御部は、前記オーガーの回転回数または前記排出停止部によるエアの脱気回数に基づいて、前記エアブロー部によるエアの圧送開始タイミングを制御するものであり、
   前記回転制御部は、前記エアブロー部によるエアの前記圧送開始タイミング前までは、一定の回転速度で前記オーガーを回転させ、前記エアブロー部によるエアの圧送が完了した後、前記排出口から前記収容袋体に供給される粉末の供給量が一定量となるように、所定の期間、前記一定の回転速度よりも低い回転速度で回転させ、所定の期間経過後、前記一定の回転速度で前記オーガーを回転させることを特徴とする粉末供給装置。
2. 前記エアブロー部は、前記脱気空間に供給されるエアにサージ圧が発生しないようにして、前記脱気空間にエアを圧送することを特徴とする請求項１に記載の粉末供給装置。

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