JP5996417B2

JP5996417B2 - 容器への粉体充填装置

Info

Publication number: JP5996417B2
Application number: JP2012277800A
Authority: JP
Inventors: 学森野
Original assignee: 東洋自動機株式会社
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: JP2014122042A

Description

本願発明は、袋等の容器へ被包装物である粉体を充填する粉体充填装置に関する。

実公平２−１２０４号公報、特許第３５４７７３０号公報、特開２００４−５９０６９号公報、特許第４４０２９１９号公報には、袋等の容器へ粉体を充填する粉体充填装置が開示されている。これらの公報に開示された粉体充填装置はいずれも、粉体を貯留可能なホッパーと、該ホッパー内に昇降自在に配置され、ホッパー内の粉体充填通路を開閉する開閉弁とを備えている点で共通している。ところが、これらいずれの粉体充填装置も、開閉弁を昇降させる駆動源であるエアーシリンダーが平面視でホッパーの中心に配置されているため、以下のような問題があった。

（１）ホッパーに粉体を供給する粉体供給装置をホッパーの上方へ配置するとともに、その供給口を平面視でホッパーの中心に臨むように配置した場合、エアーシリンダー自体が粉体供給の邪魔になる。
（２）実公平２−１２０４号公報に開示された粉体充填装置では、エアーシリンダーに粉体が直接接触するため、付着した粉体によってエアーシリンダーが動作不良を起す場合がある。
（３）エアーシリンダーに粉体が直接接触しない構造であっても、ロッドの摺動部を囲繞して気密を保つために配置されるパッキンがロッドの摺動に伴って磨耗して、その摩耗片が異物としてホッパー内の粉体に混入する惧れがある。

上記（１）の問題は、特許第３５４７７３０号公報、特開２００４−５９０６９号公報、特許第４４０２９１９号公報に開示された粉体充填装置のように、粉体供給装置の供給口を平面視でホッパーの中心からずれた位置に、或いはホッパーの側面に臨ませることで解決できるが、粉体供給装置のレイアウトの自由度が制限されることは避けられない。ホッパーの中心からずれた位置に臨ませると、ホッパーの上端の径を大きくせざるを得ず、さらにホッパーの高さに制約を受ける場合には、加えてホッパーの傾斜面をゆるくせざるを得ず、充填に時間がかかる。また、ホッパーの側面に臨ませた場合には，供給自体に時間が掛かる。さらに、ホッパー内に供給された粉体は片側に偏った状態で貯留されるため、開閉弁を開いて容器内へ粉体を充填した際に、同じ充填量であったとしても、充填時間にバラツキが生じ、高速化の妨げとなる。

上記（３）の問題については、いずれの粉体充填装置もエアーシリンダーのロッドの先端に開閉弁を直接連結する構造になっているため、パッキンの磨耗による異物混入の惧れを回避することができない。

実公平２−１２０４号公報特許第３５４７７３０号公報特開２００４−５９０６９号公報特許第４４０２９１９号公報

本願発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、粉体供給装置のレイアウトの自由度を増すことができると共に、異物の混入も確実に防止できる粉体充填装置を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するために本願発明は以下の構成の粉体充填装置を提供する。即ちその粉体充填装置は、
略逆截頭円錐体の形をしたホッパー上部と、該ホッパー上部の下端から下方へ延びる筒状のホッパー下部とを備え、内部に上方から下方へと粉体が流れる粉体流路を備えた下側ホッパー本体と、該下側ホッパー本体の外周面から側方へ延びる取付け部を備え、該取付け部において駆動源に連結されて昇降する下側ホッパーと、前記下側ホッパーの前記取付け部に固定され、垂直へ延びるロッドを備えたエアーシリンダーと、前記下側ホッパーの上方に配置され、略逆截頭円錐体の形をした上側ホッパー本体と、該上側ホッパー本体の外周面から側方へ延びる取付け部とを供え、該取付け部において前記エアーシリンダーのロッドの先端に取付けられた上側ホッパーと、前記上側ホッパーに取付けられ、前記上側ホッパーの下側開口を通って下方へ延びる軸部と、該軸部の下端に設けられた弁体とを備え、前記下側ホッパーの前記粉体流路を開閉する開閉弁とを備えている。また、前記下側ホッパー、前記エアーシリンダー、前記上側ホッパー及び前記開閉弁は、前記駆動源によって一緒に昇降可能に構成され、前記上側ホッパー及び前記開閉弁は、前記エアーシリンダーの作動によって前記下側ホッパーに対して昇降可能に構成され、前記エアーシリンダーの作動による前記上側ホッパー及び前記開閉弁の前記下側ホッパーに対しての昇降に応じて、前記開閉弁の前記弁体が前記粉体流路を開閉する。
さらに本願発明は、上記の粉体充填装置を備えた間欠回転式ロータリー型袋詰め包装機を提供する。

上記のとおり、本願発明の粉体充填装置では、ホッパーを上側ホッパーと下側ホッパーの２分割で構成するとともに、上側ホッパーに下側ホッパーの粉体流路を開閉する開閉弁を設け、さらに前記上側ホッパーの外側方に前記開閉弁を昇降させるエアーシリンダーを配置したため、従来に比して粉体供給装置のレイアウトの自由度を増大することができる。また、エアーシリンダーのロッドを囲繞して配置されるパッキンが磨耗しても、その摩耗片がホッパー内の粉体に異物として混入することが防止される。

本願発明の粉体充填装置を使用した間欠回転式ロータリ型袋詰め包装機の概略構成を示す全体斜視図である。本願発明の実施の形態に係る粉体充填装置の正面断面図である。図２の粉体充填装置の平面図である。粉体受入れ工程を示す断面図である。充填前の袋移送工程を示す断面図である。ホッパー下降工程を示す断面図である。粉体充填工程を示す断面図である。ホッパー上昇工程を示す断面図である。充填後の袋移送工程を示す断面図である。

以下、図面を参照して本願発明の粉体充填装置について説明する。図１は本願発明の粉体充填装置を備えた袋詰め包装機の構成を示す図である。なお、以下においては袋を把持するグリッパが間欠回転するテーブルに取付けられた間欠回転式ロータリー型袋詰め包装機を例として説明するが、本発明の適用はそれに限定されず、グリッパの軌道は円形のみではなく、直線状或いはレーストラック型でもよい。

図において、符合１は間欠回転式ロータリ型袋詰め包装機（以下では単に「包装機」という。）であり、図中矢印方向に間欠回転するロータリテーブル２（以下では単に「テーブル２」という。）を備えている。テーブル２には左右一対のグリッパG、Gが複数組円周方向に沿って所定の間隔で設けられ、このグリッパG、Gにより袋Ｈの両側縁部を挟持して袋Ｈを袋口を上向きにして吊下げ状態に保持し、テーブル２の回転に伴って円軌道に沿って移送するようになっており、テーブル２の周囲の所定位置に設定されたステーションに適宜設けられた各種装置により各種の袋詰め作業が行われる。

ステーションIでは給袋工程が実施される。袋Hはこの例では所謂平袋であるが、これに限定されるものではなく、例えば所謂自立袋でもよい。符合３はコンベアマガジンであり、このコンベアマガジン３から一対の吸盤４を供えた給袋装置により袋Hを順次グリッパG、Gに引渡す。ステーションIIでは印字工程が実施され、印字器５を用いて製造年月日等の印字が行われる。ステーションIIIでは袋口開口工程が実施される。このステーションには袋口開口用の吸盤６、６を備えた開口装置が配置されている。一対の吸盤６、６は袋Hを挟んで位置し、それぞれ袋Hの両側のシートに吸着した後互いに遠ざかることにより袋Hの袋口を開くが、その際には左右のグリッパG、Gが互いに所定の距離だけ接近して、以後、吸盤６、６が袋Hへの吸着を止めて袋Hから離れても、袋口を開いた状態に維持する。ステーションIVでは本願発明にかかる粉体充填装置２１を使用して粉体の充填工程が実施されるが、これについては後述する。ステーションVは空いており、格別の処理は実施されないが、ここで左右一対のグリッパG、Gが互いに離反して袋口を緊張させる。ステーションVIでは一対の熱板７、７を用いて袋口の一次シールが行われ、ステーションVIIでは一対の熱板８、８を用いて二次シールが行われ、ステーションVIIIでは冷却放出工程が実施され、一対の冷却板９、９を用いて袋口の冷却を行った後、製品としての袋Hをシュート１０へ放出する。上記のうち、ステーションIVでの粉体充填工程を除いてはそれぞれ公知の装置を使用できるので、これ以上の詳細な説明は省略する。

次に本願発明に係る粉体充填装置（以下単に「充填装置」という。）について、図２以下を参照して詳細に説明する。図２は本願発明の実施の形態に係る充填装置２１の正面断面図であり、図３は平面図である。

図において符合２３は下側ホッパーであり、下側ホッパー本体２５を備え、その下側ホッパー本体２５は、略逆截頭円錐体の形状をしたホッパー上部２７と、ホッパー上部２７の下端から下方へ延びる筒状のホッパー下部２９とを備えている。下側ホッパー本体２５の上下端は開口しており、内部には、この下側ホッパー２３に投入される粉体が上側から下側へと流れる流路３１が形成されている。

ホッパー上部２７の上端部近くには、その外周から側方へ延びる取付け部材３３が設けられており、この取付け部材３３はその長さ方向の中間位置において、下部が図示しない駆動源に連結されて昇降移動する昇降軸３５に固定されている。また、取付け部材３３の先端近くには、エアーシリンダー３７が固定して取付けられ、そのロッド３９が上向きに伸びている。従って、昇降軸３５の昇降に伴って下側ホッパー２３とエアーシリンダー３７とは一体的に昇降移動する。

符号４１は下側ホッパー２３の上方に配置された上側ホッパーであり、略逆截頭円錐体の形をした上側ホッパー本体４３と、上側ホッパー本体４３の上端部近くで、その外周から側方へ延びる取付け部材４５を備えている。取付け部材４５の長さ方向の略中間位置には孔４７が形成され、前述の昇降軸３５が摺動可能に嵌っている。そして取付け部材４５の先端部近くには、エアーシリンダー３７のロッド３９の先端が連結されている。従って、上側ホッパー４１は、昇降軸３５の昇降に伴って下側ホッパー２３と一緒に昇降移動するとともに、エアーシリンダー３７が作動することにより、下側ホッパー２３に対して昇降移動することとなる。

符号４９は下側ホッパー２３の流路３１、より具体的にはホッパー上部２７とホッパー下部２９とが繋がる部分である弁体着座部３２を開閉する開閉弁であり、上下に延びる弁軸５１とその下端に形成された弁体５３とを備える。そして、上側ホッパー４１の平面視で略中央に位置する円環状のハブ５７と、ハブ５７の外周から円周方向１２０度間隔で水平方向外方へ延び、その外端部において上側ホッパー４１の内周に結合された３本のスポーク５９とからなる弁支持体５５が設けられ、このハブ５７の中心孔に弁軸５１が嵌って固定されている。従って、開閉弁４９は上側ホッパー４１と一体的に昇降移動する。図示の状態は、エアーシリンダー３７のロッド３９が引き込まれた状態であり、弁体５３が下側ホッパー２３の弁体着座部３２を閉じている。図示のとおり、弁体５３の下側部分は（半）球状に形成されている。また、ハブ５７、スポーク５９は上側ホッパー４１の高さ方向で略真ん中に設けられている。これにより、上側ホッパー４１の上方に通常配置され、被包装物である粉体を供給する粉体供給装置（図示せず）、例えばオーガの下部の吐出口或いは計量機に取り付けられる供給ホッパーの吐出口の下端側が上側ホッパー４１内へ進入できようになっている。これにより、それら吐出口と上側ホッパー４１との間の隙間を小さくでき、粉体を供給する時に粉体が飛散するのを防止できる。

次に図４以下を参照して充填装置２１の動作について説明する。図４は粉体受入れ工程を示し、昇降軸３５が所定距離だけ上側に移動し、下側ホッパー２３は上昇端位置にある。一方上側ホッパー４１は下側ホッパー２３と共に上昇端位置に位置すると共に、エアーシリンダー３７のロッド３９が引き込まれて下側ホッパー２３に対しては下降した下降端位置にある。この状態において、開閉弁４９の弁体５３は下側ホッパー２３の弁体着座部３２を閉じている。そして、この工程において、上側ホッパー４１の上方に配置された粉体供給装置即ち計量機（図示せず）から、それに取付けられた供給ホッパー６１を介して上側ホッパー４１内へ所定の量の粉体Pが供給され、その粉体Pは上側ホッパー４１内を通過して下側ホッパー２３内に貯留される。なお、この工程は、袋の移送中に行われるので、袋が粉体充填ステーションIVに移送されると、直ちに粉体充填工程を実施できる。また、前述したとおり、計量機の供給ホッパー６１の下側の部分は上側ホッパー４１の中に入り込んで上側ホッパー４１との間の隙間を小さくして、供給した粉体が飛散するのを防止している。

図５は袋移送工程を示し、袋Hが両側縁部を一対のグリッパG、Gにより把持されて充填ステーションIVに移送されて停止した状態を示している。袋Hの袋口は開かれている。

図６はホッパー下降工程を示し、図示しない駆動源が動作することにより昇降軸３５が下降し、上側ホッパー４１、下側ホッパー２３が一緒に下降端位置へ移動する。この間、エアーシリンダー３７は作動しないので、下側ホッパー２３に対する上側ホッパー４１の相対位置に変化は無く、開閉弁４９により下側ホッパー２３の弁体着座部３２は閉じられたままである。この状態で、下側ホッパー２３のホッパー下部２９の下端の開口部３０が袋H内に進入している。

図７は充填工程を示している。即ち、エアーシリンダー３７が作動し、そのロッド３９が上方へ所定の距離だけ伸び、それにより下側ホッパー２３に対して上側ホッパー４１と開閉弁４９とが上方へ移動し、下側ホッパー２３の弁体着座部３２が開かれ、粉体Pが袋H内へ充填される。なお、図７においては上側ホッパー４１の下端が下側ホッパー２３から抜け出ているが、これは必須ではない。開閉弁４９が弁体着座部３２、即ち流路３１を十分に開いて粉体Pの充填が速やかに行われればよい。

図８はホッパー上昇工程である。粉体Pの充填の終わる間際或いは終了後に、駆動源が作動して下側ホッパー２３と、開閉弁４９を含めた上側ホッパー４１とが下降端位置から上昇端位置へ上昇する。その上昇と同時に或いは所定の時間だけ遅れてエアーシリンダー３７が作動し、上側ホッパー４１が下側ホッパー２３に対して下降して、上側ホッパー４１の下端開口が下側ホッパー２３内へ進入し、開閉弁４９が下側ホッパー２３の弁体着座部３２を再び閉鎖する。

図９は袋移送工程を示しており、粉体Pが充填された袋Hが次のステーションVへ移送されると共に、次回の粉体受入れ工程が実施される。

なお、上記実施の形態においては図１、２に示されるように、弁軸５１の頭部５２を円錐形状にしてハブ５７の上側を覆い、スポーク５９の上側略半分の部分６０を断面山形にしてあるので、上方の粉体供給装置から供給される粉体が弁軸５１、ハブ５７、スポーク５９に乗って止まることはなく、傾斜に沿って滑り落ちるので、好都合である。

Claims

略逆截頭円錐体の形をしたホッパー上部と、該ホッパー上部の下端から下方へ延びる筒状のホッパー下部とを備え、内部に上方から下方へと粉体が流れる粉体流路を備えた下側ホッパー本体と、該下側ホッパー本体の外周面から側方へ延びる取付け部を備え、該取付け部において駆動源に連結されて昇降する下側ホッパーと、
前記下側ホッパーの前記取付け部に固定され、垂直へ延びるロッドを備えたエアーシリンダーと、
前記下側ホッパーの上方に配置され、略逆截頭円錐体の形をした上側ホッパー本体と、該上側ホッパー本体の外周面から側方へ延びる取付け部とを供え、該取付け部において前記エアーシリンダーのロッドの先端に取付けられた上側ホッパーと、
前記上側ホッパーに取付けられ、前記上側ホッパーの下側開口を通って下方へ延びる軸部と、該軸部の下端に設けられた弁体とを備え、前記下側ホッパーの前記粉体流路を開閉する開閉弁と、
を備え、
前記下側ホッパー、前記エアーシリンダー、前記上側ホッパー及び前記開閉弁は、前記駆動源によって一緒に昇降可能に構成され、
前記上側ホッパー及び前記開閉弁は、前記エアーシリンダーの作動によって前記下側ホッパーに対して昇降可能に構成され、
前記エアーシリンダーの作動による前記上側ホッパー及び前記開閉弁の前記下側ホッパーに対しての昇降に応じて、前記開閉弁の前記弁体が前記粉体流路を開閉することを特徴とする、粉体充填装置。
請求項１記載の粉体充填装置において、前記弁体は下側が略球面状に形成されていることを特徴とする、粉体充填装置。
間欠回転式ロータリー型袋詰め包装機において、請求項１または２に記載の粉体充填装置を備えたことを特徴とする、袋詰め包装機。