JP2011173626A

JP2011173626A - 粉体微量充填装置

Info

Publication number: JP2011173626A
Application number: JP2010039620A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Suzuki; 弘充鈴木; Akihiko Ema; 秋彦江間
Original assignee: Nisshin Engineering Co Ltd
Current assignee: Nisshin Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-09-08

Abstract

【課題】微量の粉体を高精度で定量充填することができる粉体微量充填装置を提供する。
【解決手段】粉体を定量充填する粉体微量充填装置であって、前記粉体が供給される供給口１２ａ及び排出される排出口１２ｂを有する筒状通路１２と、前記筒状通路内に配置されるスクリュー２２と、前記スクリューの一端部に設けられ前記粉体が通過する複数の通過孔が形成された円板状部材２６と、前記スクリューの他端部に設けられた回転軸２４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、微量の粉体を定量充填する粉体微量充填装置に関するものである。

従来、粉体が供給される供給口及び排出される排出口を備える筒状通路内に配置されるスクリューフィーダーにより粉体を定量供給する粉体定量供給機が存在する（例えば、特許文献１参照）。この粉体定量供給機においては、スクリューフィーダーの先端部に放射状の針部材を螺旋状に配置したブラシを設けることによりスクリューフィーダーから粉体が塊状で排出されることを防止している。

特開平４−１００５２９号公報

ところで、医薬品に用いる粉体の充填を行う場合には、高精度な微量充填が要求されるが、上述の粉体定量供給機を医薬品用粉体の充填に用いると、医薬品用粉体がスクリューフィーダーに詰まったり、ブラシを構成する複数の針部材の隙間に詰まったりすることがあり、粉体の排出がスムーズに行えず微量の粉体を高精度で定量充填することが困難であった。ブラシ先端部に付着した粉体がボタ落ちすることがあり、特にこの現象が充填精度を悪くしていた。

本発明の目的は、微量の粉体を高精度で定量充填することができる粉体微量充填装置を提供することである。

本発明の粉体微量充填装置は、粉体を定量充填する粉体微量充填装置であって、前記粉体が供給される供給口及び排出される排出口を有する筒状通路と、前記筒状通路内に配置されるスクリューと、前記スクリューの一端部に設けられ前記粉体が通過する複数の通過孔が形成された円板状部材と、前記スクリューの他端部に設けられた回転軸とを備えることを特徴とする。

また、本発明の粉体微量充填装置は、前記スクリューがコイルバネ状であることを特徴とする。

また、本発明の粉体微量充填装置は、前記円板状部材が前記筒状通路内の前記排出口近傍に位置することを特徴とする。

また、本発明の粉体微量充填装置は、前記複数の通過孔が前記円板状部材に放射状に略等間隔で形成される切欠孔であることを特徴とする。

また、本発明の粉体微量充填装置は、前記複数の通過孔が前記円板状部材に放射状に略等間隔で形成される略扇形状の孔であることを特徴とする。

また、本発明の粉体微量充填装置は、前記筒状通路の前記排出口近傍に位置する除電器を備えることを特徴とする。

また、本発明の粉体微量充填装置は、前記除電器が前記筒状通路の前記排出口に向かってイオン搬送風を供給することを特徴とする。

また、本発明の粉体微量充填装置は、前記除電器に加え、さらに前記筒状通路に振動を与える手段及び／または前記筒状通路の前記排出口に向かって気流を発生させる手段を備えることを特徴とする。

また、本発明の粉体微量充填装置は、前記回転軸を回転駆動する駆動部と、前記排出口から排出された粉体を計量する計量部と、前記計量部による計量値に基づいて前記駆動部の回転数を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明の粉体微量充填装置によれば、微量の粉体を高精度で定量充填することができる。

本発明の実施の形態に係る粉体微量充填装置をスクリューの軸の側面側から視た概略図である。本発明の実施の形態に係る円板状部材の正面図である。本発明の実施の形態に係る粉体微量充填装置の粉体充填処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る粉体微量充填装置を用いて行った試験例のデータを示すグラフである。本発明の実施の形態に係る他の円板状部材の正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る粉体微量充填装置について説明する。図１は、粉体微量充填装置を後述するスクリューの軸の側面側から視た概略図である。図１に示すように、粉体微量充填装置２は、固定具により設置台４に取付けられるプレート６の上面に設けられている。粉体微量充填装置２には、粉体を貯槽する粉体貯槽８が設けられている。粉体貯槽８の上部を覆う上蓋８ａには、粉体を粉体貯槽８へ投入するための供給口１０が設けられている。また、図１における右側壁部８ｂの下部の開口には、粉体の供給が行われる供給口１２ａ及び排出が行われる排出口１２ｂを有する円筒状の筒状通路１２が接続されている。

また、図１における左側壁部８ｃの下部には、上下２つの開口が設けられており、この開口を介して後述する撹拌軸１４及び回転軸２４に動力を伝達する動力伝達部１６の駆動軸が粉体貯槽８内へ挿入されている。ここで、動力伝達部１６は、パルス信号の入力により、回転角度または回転数を制御することが可能なステッピングモータ１８を備えている。また、ステッピングモータ１８は、後述する計量器３２による計量値に基づいて、回転角度または回転数を制御する制御部２０に接続されている。

粉体貯槽８内には、水平方向に撹拌軸１４が設けられ、撹拌軸１４の一端部は動力伝達部１６の駆動軸に接続されている。ここで撹拌軸１４には、粉体を撹拌するためのプレート状の撹拌羽根１４ａが軸方向の複数の位置に設けられている。また撹拌軸１４の下部には、所定のピッチ幅のコイルバネ状のスクリュー２２が配置されている。スクリュー２２の一端部は、筒状通路１２内に挿入され排出口１２ｂの近傍まで延設されている。このスクリュー２２の一端部には、溶接により後述する円板状部材２６が接合されている。ここで円板状部材２６は、筒状通路１２の内径よりも若干小さい直径を有し筒状通路１２内の排出口１２ｂ近傍に位置している。なお、円板状部材２６の直径は、筒状通路１２の内径と同じでもよいし、若干大きくてもよい。また、スクリュー２２の他端部には、回転軸２４の一端部が接続されており、回転軸２４の他端部は、動力伝達部１６の駆動軸に接続されている。

筒状通路１２の排出口１２ｂの下部には、排出口１２ｂから排出される粉体を容器２８に確実に充填させるための漏斗状部材３０が設けられている。漏斗状部材３０の上方には、イオン搬送風を筒状通路１２の排出口１２ｂに向けて供給する除電器３４が設けられている。また漏斗状部材３０の下部の設置台４上には、計量器３２が設けられており、計量器３２上に載置された容器２８に充填された粉体の重量を計量する。なお、計量器３２及び除電器３４は制御部２０に接続されている。

図２は、円板状部材２６をスクリュー２２側から視た正面図である。円板状部材２６は所定の厚さを有する円板状の部材であって、図２に示すように粉体が通過する複数の所定の大きさの切欠孔２６ａが放射状に等間隔で形成されている。本実施の形態では、円板状部材２６には、放射角αが２２．５°の切欠孔２６ａが１６個形成されている。また、円板状部材２６の中心には、スクリュー２２の一端部が挿入され溶接される溶接孔２６ｂが形成されている。

次に、図３に示すフローチャートを参照して、本発明の実施の形態に係る粉体微量充填装置２の粉体充填処理について説明する。操作者により粉体微量充填装置２の運転開始を指示する図示しない運転開始ボタンが押下されると、制御部２０は、除電器３４により筒状通路１２の排出口１２ｂに向かって所定の流量を有するイオン搬送風を供給し、筒状通路１２の排出口１２ｂの近傍の除電を行う（ステップＳ１０）。そして制御部２０は、大投入モードに対応する所定の回転数でステッピングモータ１８を駆動させる（ステップＳ１１）。例えば、大投入モードにおけるスクリュー２２の所定の回転数を２５ｒｐｍとする。ここで、ステッピングモータ１８からの回転動力が動力伝達部１６の駆動軸を介して撹拌軸１４に伝達される。これにより撹拌軸１４が所定の回転数で駆動され粉体貯槽８内の粉体の密度を調整する。また、ステッピングモータ１８からの回転動力が動力伝達部１６の駆動軸を介して回転軸２４に伝達される。これにより回転軸２４が所定の回転数で駆動され、スクリュー２２により粉体貯槽８内の粉体が筒状通路１２の供給口１２ａから排出口１２ｂへ送給される。そして、円板状部材２６の切欠孔２６ａを介して排出口１２ｂから粉体が所定量づつ排出される。

制御部２０は、計量器３２から粉体の計量値の入力を受けると（ステップＳ１２）、容器に充填された粉体が大投入モードに対応する所定の計量値を超えたか否かを判別する（ステップＳ１３）。例えば、容器に充填する粉体の重量の目標値を１００ｍｇとした場合、大投入モードにより充填する粉体の重量を６０ｍｇまでとして、計量値が６０ｍｇを超えたか否かを判別する。計量値が６０ｍｇを超えた場合には（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、ステッピングモータ１８の回転数を中投入モードに対応する所定の回転数に変更する（ステップＳ１４）。例えば、中投入モードにおけるスクリュー２２の所定の回転数を１２．５ｒｐｍとする。一方、計量値が６０ｍｇを超えていない場合には（ステップＳ１３、Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻り粉体の充填を継続して行う。

次に中投入モードで粉体の充填を行いながら、計量器３２から計量値の入力を受け（ステップＳ１５）、計量値が中投入モードに対応する所定の計量値を超えたか否かを判別する（ステップＳ１６）。例えば、中投入モードにより充填する粉体の重量を９０ｍｇまでとして、計量値が９０ｍｇを超えたか否かを判別する。計量値が９０ｍｇを超えた場合には（ステップＳ１６、Ｙｅｓ）、ステッピングモータ１８の回転数を小投入モードに対応する所定の回転数に変更する（ステップＳ１７）。例えば、小投入モードにおけるスクリュー２２の所定の回転数を５ｒｐｍとする。一方、計量値が９０ｍｇを超えていない場合には（ステップＳ１６、Ｎｏ）、ステップＳ１５に戻り粉体の充填を継続して行う。

次に小投入モードで粉体の充填を行いながら、計量器３２から計量値の入力を受け（ステップＳ１８）、計量値が小投入モードに対応する所定の計量値を超えたか否かを判別する（ステップＳ１９）。例えば、小投入モードにより充填する粉体の重量を９７ｍｇまでとして、計量値が９７ｍｇを超えたか否かを判別する。９７ｍｇを超えた場合には（ステップＳ１９、Ｙｅｓ）、ステッピングモータ１８の回転数をインチングモードに対応する所定の回転数に変更する（ステップＳ２０）。例えば、インチングモードにおけるスクリュー２２の所定の回転数を１ｒｐｍとする。一方、計量値が９７ｍｇを超えていない場合には（ステップＳ１９、Ｎｏ）、ステップＳ１８に戻り粉体の充填を継続して行う。

次にインチングモードで粉体の充填を行いながら、計量器３２から計量値の入力を受け（ステップＳ２１）、計量された計量値が、目標値の許容範囲内か否かを判別する（ステップＳ２２）。例えば、目標値１００ｍｇに対して、許容範囲を目標値の±０．５％とした場合には、計量値が９９．５〜１００．５ｍｇの範囲内か否かを判別する。計量値が許容範囲内である場合には、粉体微量充填装置２の運転を停止する（ステップＳ２３）。一方、計量値が許容範囲に達していない場合には、ステップＳ２１に戻り粉体の充填を継続して行う。

図３のフローチャートに基づき、本発明の実施の形態に係る粉体微量充填装置を用いて粉体の充填を実施したデータを図４に示す。ここで図４（ａ）は、３９回行った充填試験における計測結果を示すものであり、図４（ｂ）は、計測結果をグラフで示したものである。この図４からも分かるように、極めて高い充填精度が得られている。

本発明の実施の形態に係る粉体微量充填装置によれば、粉体が通過する複数の通過孔が形成された円板状部材をスクリューの一端部に設け、この円板状部材により塊状の粉体の通過を防止するため微量の粉体を高精度で微量充填することができる。また、筒状通路の排出口の近傍に除電器を設け排出口の近傍の除電を行うため排出口の周辺部における粉体の付着を防止することができ、粉体の充填量を高精度に制御することができる。ここでインチングモードで微量の粉体の充填を行う場合には、排出口の近傍に付着した粉体の落下が高精度な粉体の微量充填に極めて大きな影響を与えることになるが、上述の実施の形態における粉体微量充填装置によれば排出口の近傍の除電により、排出口の周辺部における粉体の付着が確実に防止されているため、微量の粉体を高精度で充填することができる。さらには、バイブレーターを用いて筒状通路に振動を与えたり、ブロワにより筒状通路排出口の周辺部に排出口に向かって気流を発生させたりして、粉体の落下を助勢してもよい。

またスクリューの一端部に粉体が通過する複数の通過孔が形成された円板状部材を設けているため、筒状通路からスクリューを取外すことが容易であり、またスクリューの洗浄、特に複数の通過孔が形成された円板状部材の洗浄を容易かつ確実に行うことができる。

なお、上述の実施の形態においては、塊状の粉体の通過を防止し粉体を微量充填するために円板状部材２６を用いているが、図５に示す円板状部材３６を用いてもよい。ここで、図５は、円板状部材３６をスクリュー２２側から視た正面図である。図５に示すように、円板状部材３６には、粉体が通過する複数の所定の大きさを有する略扇形状の孔３６ａが、１６個等間隔に形成されている。また、円板状部材３６の中心には、スクリュー２２の一端部に溶接される溶接孔３６ｂが形成されている。この円板状部材３６をスクリューの一端部に取付けた場合においても塊状の粉体の通過を防止し粉体を高精度で定量充填することができる。また、この円板状部材３６は、円周状部３６ｃを有するため上述の円板状部材２６よりも高い強度を有する。

また、上述の実施の形態においては、除電器３４が筒状通路１２の排出口１２ｂに向かってイオン搬送風を供給しているが、筒状通路１２の排出口１２ｂに対して軟Ｘ線を照射してもよい。これにより、軟Ｘ線が照射された排出口１２ｂ近傍が除電されるため排出口１２ｂの周辺部に粉体が付着することを防止することができる。

また、上述の実施の形態においては、所定のピッチ幅のコイルバネ状のスクリュー２２を用いているが、円板状部材２６側のピッチを密及び回転軸２４側のピッチを疎とするピッチ幅のコイルバネ状のスクリューを用いてもよい。

また、上述の実施の形態においては、円板状部材２６に切欠孔２６ａが１６個形成され、円板状部材３６に略扇形状の孔３６ａが１６個形成されているが、その数及び大きさは適宜選択可能である。

２…粉体微量充填装置、１２…筒状通路、１２ａ…供給口、１２ｂ…排出口、１６…動力伝達部、１８…ステッピングモータ、２０…制御部、２２…スクリュー、２４…回転軸、２６…円板状部材、２６ａ…切欠孔、３２…計量器、３４…除電器

Claims

粉体を定量充填する粉体微量充填装置であって、
前記粉体が供給される供給口及び排出される排出口を有する筒状通路と、
前記筒状通路内に配置されるスクリューと、
前記スクリューの一端部に設けられ前記粉体が通過する複数の通過孔が形成された円板状部材と、
前記スクリューの他端部に設けられた回転軸と
を備えることを特徴とする粉体微量充填装置。
前記スクリューがコイルバネ状であることを特徴とする請求項１に記載の粉体微量充填装置。
前記円板状部材は、前記筒状通路内の前記排出口近傍に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の粉体微量充填装置。
前記複数の通過孔は、前記円板状部材に放射状に略等間隔で形成される切欠孔であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の粉体微量充填装置。
前記複数の通過孔は、前記円板状部材に放射状に略等間隔で形成される略扇形状の孔であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の粉体微量充填装置。
前記筒状通路の前記排出口近傍に位置する除電器を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の粉体微量充填装置。
前記除電器は、前記筒状通路の前記排出口に向かってイオン搬送風を供給することを特徴とする請求項６に記載の粉体微量充填装置。
前記除電器に加え、さらに前記筒状通路に振動を与える手段及び／または前記筒状通路の前記排出口に向かって気流を発生させる手段を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の粉体微量充填装置。
前記回転軸を回転駆動する駆動部と、
前記排出口から排出された粉体を計量する計量部と、
前記計量部による計量値に基づいて前記駆動部の回転数を制御する制御部と
を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の粉体微量充填装置。