充填装置
【課題】構成が比較的簡素で、かつ、充填能力の高い充填装置が望まれている。
【解決手段】充填装置は、ホッパの充填口４から充填・計量した被充填物を投下口１４に運んで投入する装置であって、旋回体１６が枢支軸１７を中心として旋回自在に本体フレームに支持され、旋回体１６に１対のスライダ部材２５Ａ，２５Ｂが進退自在に並列に配備され、旋回体１６の旋回動作により一方のスライダ部材２５Ｂを前進させると同時に他方のスライダ部材２５Ａを後退させる交互移動機構を備え、旋回体１６の旋回と交互移動機構との協働により、一方のスライダ部材２５Ａの計量カップ部１５Ａがホッパの充填口４の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材２５Ｂの計量カップ部１５Ｂが投下口１４の直上位置にくるように構成されている。
【解決手段】充填装置は、ホッパの充填口４から充填・計量した被充填物を投下口１４に運んで投入する装置であって、旋回体１６が枢支軸１７を中心として旋回自在に本体フレームに支持され、旋回体１６に１対のスライダ部材２５Ａ，２５Ｂが進退自在に並列に配備され、旋回体１６の旋回動作により一方のスライダ部材２５Ｂを前進させると同時に他方のスライダ部材２５Ａを後退させる交互移動機構を備え、旋回体１６の旋回と交互移動機構との協働により、一方のスライダ部材２５Ａの計量カップ部１５Ａがホッパの充填口４の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材２５Ｂの計量カップ部１５Ｂが投下口１４の直上位置にくるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばキムチ、福神漬け、しば漬け、きざみ漬物などの漬物、豆類、わらび餅など食品の充填に好適な充填装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の充填装置を図８に示す（下記特許文献１参照）。文献１開示の充填装置５１は一連式と称されるもので、下端に充填口４を有して被充填物Ｍを貯留するホッパ３と、ホッパ３の下方に配備されて基盤１３上を摺動するスライダ部材２５と、スライダ部材２５に設けられてホッパ３の充填口４からの被充填物Ｍを一定量収容する計量カップ部１５を備えている。ホッパ３内には、中空軸７に連結された撹拌羽根６と、中空軸７に通される回転軸８に連結されたスクリュー式の押出し機５が配備されている。この充填装置では、エアシリンダ４５と連結された駆動用ロッド２６の駆動によるスライダ部材２５の摺動によって、計量カップ部１５を充填口４から投下口１４の直上位置まで移動させ、エアシリンダ２１の駆動により押出しロッド２０を計量カップ部１５内に挿入して被充填物Ｍを投下口１４に投入し、受口１８を経て容器１９Ａに収容するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６０−１０２６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、１つの充填口４、１つの投下口１４、および１つの計量カップ部１５を備える一連式の充填装置５１では、計量カップ部１５の１回の往復による充填・投下動作に約２秒間かかる。そのため、例えば１回３００ｇ充填（例えばキムチ）で１分間に３０個ぶんの計量カップ部しか充填できなかった。
【０００５】
一方で、高い充填能力を必要とするときは、複数の充填口と複数の投下口を備える多連式の充填装置が使用される。この多連式充填装置は分解洗浄が容易であるという利点を持つ反面、ホッパの形状が楕円形状とならざるを得ないので、スクリュー式押出し機の使用ができず、そのぶん充填速度を稼げていない。加えて、前記のようにホッパの充填口が複数必要となり充填容器も一度に複数用意する必要があるので、多連式充填装置は構成が複雑になり、複数の充填容器の取替を一度に行なわなければならないことから作業が煩雑になるという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、構成が比較的簡素で、かつ、充填能力の高い充填装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る充填装置は、本体フレームに配備されて下端に充填口を有するホッパと、ホッパの下方に配備された基盤の上方を水平方向に移動するスライダ部材と、ホッパの充填口からの被充填物を一定量収容して前記基盤上を摺動するようにスライダ部材に設けられた計量カップ部とを備えてなり、スライダ部材の移動により、ホッパの充填口の直下位置から水平方向に離間配置された投下口の直上位置まで計量カップ部を移動させて計量カップ部内の被充填物を投下口に投入する充填装置において、投下口とホッパの充填口とを結ぶ直線の中間点を旋回中心として前記直線の両側に所定角度旋回自在の旋回体が本体フレームに支持され、前記旋回体に、計量カップ部をそれぞれ有する１対のスライダ部材が進退自在に並列に配備され、旋回体の旋回動作により一方のスライダ部材を前進させると同時に他方のスライダ部材を後退させる交互移動機構が旋回体に設けられ、旋回体と交互移動機構との協働により、一方のスライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材の計量カップ部が投下口の直上位置にくるように構成されているものである。
【０００８】
また、前記構成において、スライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口または投下口に近づくにつれて計量カップ部の移動速度を遅くする減速機構を備えているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る充填装置は、充填口との投下口がそれぞれ１つずつしかなく計量カップ部も２つを備えているだけなので、比較的簡素かつ安価な構成により提供され得る。また、旋回体の旋回動作と交互移動機構によるスライダ部材の交互移動動作により、一方のスライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材の計量カップ部が投下口の直上位置にくるようにされているので、被充填物の充填と投下を別々の計量カップ部で同時期に行なうことができる。これによって、１つの充填口と１つの投下口を持つ充填装置の充填能力向上化を図ることができる。
【００１０】
また、減速機構を備えているものでは、計量カップ部がホッパの充填口または投下口に近づくにつれて、減速機構によりスライダ部材の移動速度が遅くされる。これにより、充填口または投下口に対し計量カップ部のいわゆるソフトスタートおよびソフトストップを行なうことができ、旋回体などにかかる衝撃を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る充填装置の一部断面を含む側面構成図である。
【図２】前記充填装置の旋回体を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｄ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図３】前記充填装置の旋回駆動機構を示すもので、（ａ）は旋回体が一方向に所定角度旋回した状態を示す平面図、（ｂ）は旋回体が反対方向に所定角度旋回した状態を示す平面図である。
【図４】前記充填装置の交互移動機構を示す平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は前記充填装置の旋回体およびスライダ部材の動きを順次示す動作説明図、（ｈ）は１対の計量カップ部の移動軌跡を示す動作説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は前記充填装置の交互移動機構および減速機構による動作を説明する動作説明図、（ｅ）は旋回駆動機構のモータ駆動軸の回転角度とスライダ部材の移動距離（変位）との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の別の実施形態に係る充填装置の旋回体を示す平面図である。
【図８】従来の充填装置の一部断面を含む側面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。また、図８に示した従来の充填装置と同一の構成要素には同一の符号を付すとともにその詳細な説明を省略することがある。
図１〜４に示すように、この実施形態に係る充填装置１は、本体フレーム２の上下ほぼ中央部に被充填物Ｍを貯留するホッパ３が設置されている。ホッパ３は下部が先細のテーパ状に形成されていて、その下端は被充填物Ｍを送り出す充填口４として開口している。ホッパ３内のテーパ面近傍には、被充填物Ｍをかき混ぜる撹拌羽根６が配備されている。この撹拌羽根６と連結されている中空軸７は、歯車１２，１１を介して、本体フレーム２の上部に設置されたモータ１０と駆動連結されている。ホッパ３内の充填口４近傍には、被充填物Ｍを充填口４から押出す螺旋状の押出し機５が配備されている。この押出し機５が取り付けられている回転軸８は中空軸７内を通されて、本体フレーム２の上部に設置されたモータ９と駆動連結されている。
【００１３】
ホッパ３の下方位置の本体フレーム２には、基盤１３が配備されている。ホッパ３の充填口４から水平方向に離間した位置の基盤１３には、投下口１４が上下貫通して形成されている。そして、投下口１４と充填口４とを結ぶ直線Ｌの中間点となる位置の本体フレーム２の基台５０に、枢支軸１７が設けられている。枢支軸１７には、この枢支軸１７を旋回中心として直線Ｌをはさんだ両側に所定角度α度ぶん水平旋回する旋回体１６が回動自在に軸支されている。旋回体１６は、３条のフレーム体が左右方向に離間して平行配置され、各フレーム体の後端が基板４９に固設されてなるフレーム部材２３を備えている。フレーム部材２３の２つのフレーム体間には、スライダ部材２５Ａとスライダ部材２５Ｂとが前後進退自在に並列配備されている。スライダ部材２５Ａ，２５Ｂの前部には、それぞれ上下貫通した円筒状の計量カップ部１５Ａ，１５Ｂが垂設されている。これらの計量カップ部１５Ａ，１５Ｂは、ホッパ３の充填口４からの被充填物Ｍを一定量収容し、ホッパ３の下方に配備された基盤１３上を摺動するようになっている。
【００１４】
スライダ部材２５Ａ，２５Ｂの後端面には駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂが後向きに突設され、これらの駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂは基板４９に立設された壁体２２を貫通し摺動自在に支持されている。枢支軸１７を通る旋回体１６の軸心線上の基板４９には枢支軸３９が水平回りに回動自在に枢支され、枢支軸３９に主歯車３８が固設されている。主歯車３８と壁体２２との間の基板４９上には、左右１対のピニオン４１Ａ，４１Ｂが回動自在に枢支されている。これらのピニオン４１Ａ，４１Ｂは主歯車３８と噛合するとともに、駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂの内側面に形成されたラック４０Ａ，４０Ｂとも噛合するようになっている。
【００１５】
図３に示すように、旋回体１６のフレーム部材２３の前右側部に設けられた枢支軸２７に、クランク軸３６の一端が水平揺動自在に軸支され、クランク軸３６の他端は枢支軸３５を介してクランク軸３３の一端に水平揺動自在に軸支されている。クランク軸３３の他端は本体フレーム２に設けられた枢支軸３４に水平揺動自在に軸支されており、クランク軸３３の途中には枢支軸３２が設けられている。そして、本体フレーム２の後部にはモータ４６が配備されている。モータ４６のモータ駆動軸２９には円板２８が固設されている。円板２８の外周部に設けられた枢支軸３０にはクランク軸３１の一端が水平揺動自在に軸支されている。クランク軸３１の他端は、前記したクランク軸３３の枢支軸３２に水平揺動自在に軸支されている。これら、枢支軸２７，３５，３２，３４，３０と、クランク軸３６，３３，３１と、円板２８と、モータ駆動軸２９と、モータ４６とから、後で動作を詳述する旋回駆動機構４７が構成される。
【００１６】
図１および図４に示すように、本体フレーム２上に水平回動自在に設けられた枢支軸４４の上端には、横円筒状のスライド受部材４３が固設されている。このスライド受部材４３の筒内にはスライドロッド４２が水平方向摺動自在に挿通されている。スライドロッド４２の一端には、前記した枢支軸３９が固設されている。すなわち、前記した、駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂのラック４０Ａ，４０Ｂ、ピニオン４１Ａ，４１Ｂ、主歯車３８、枢支軸３９、スライドロッド４２、スライド受部材４３、および枢支軸４４から、後で動作を詳述する交互移動機構３７が構成される。
【００１７】
そして、投下口１４の上方位置には、図１に示すように、計量カップ部１５Ａ，１５Ｂ内の被充填物Ｍを投下口１４に投入する押出しロッド２０が配備されている。この押出しロッド２０は上下駆動するエアシリンダ２１と連結され、計量カップ部１５Ａ，１５Ｂに出入り自在に設けられている。投下口１４下方の本体フレーム２には、投下口１４からの被充填物Ｍを受ける筒状の受口１８が配備されている。受口１８の下方には、受口１８から落下した被充填物Ｍを収受する容器１９が設置される。
【００１８】
上記のように構成された充填装置１の作用を次に説明する。
まず、スライダ部材２５Ａが旋回体１６内の最後部位置にあり、スライダ部材２５Ｂが旋回体１６内の最前部位置にある状態（図３（ａ）、図５（ａ）および図６（ａ）の状態）から説明する。この場合、旋回体１６は、充填口４と投下口１４とを結ぶ直線Ｌから右寄りに所定角度α傾いている。このとき、スライダ部材２５Ａの計量カップ部１５Ａの上縁がホッパ３の充填口４の直下位置にあって充填口４を密封状に封止した状態にあり、スライダ部材２５Ｂの計量カップ部１５Ｂの下縁が基盤１３の投下口１４の直上位置にあって投下口１４を密閉状に封止した状態にある。そして、エアシリンダ２１の作動により押出しロッド２０が計量カップ部１５Ｂ内に挿入されて被充填物Ｍを押し出し、受口１８から容器１９上に落下させる状態になっている（図１の状態）。このとき同時に、押出し機５の駆動によりホッパ３の被充填物Ｍが充填口４から計量カップ部１５Ａに一定量充填されるようになっている。
【００１９】
そこで、モータ４６の駆動により円板２８が回転すると、旋回駆動機構４７のクランク軸３１，３３，３６がモータ駆動軸２９に近づくように水平揺動する。これにより、旋回体１６が枢支軸１７を旋回中心として徐々に図中時計回り方向に水平旋回し始める。同時に、スライドロッド４２がスライド受部材４３に対してスライドしながら、スライドロッド４２先端の主歯車３８を旋回体１６に対し反時計回り方向（図６中の矢印参照）に相対回転させる。この主歯車３８の回転は左右のピニオン４１Ａ，４１Ｂに伝達され、更にピニオン４１Ａ，４１Ｂから駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂのラック４０Ａ，４０Ｂに伝達される。これにより、スライダ部材２５Ａおよび駆動用ロッド２６Ａが旋回体１６のフレーム部材２３内で後退（図中の矢印Ｆ方向）し、同時にスライダ部材２５Ｂおよび駆動用ロッド２６Ｂがフレーム部材２３内で前進（図中の矢印Ｆの反対方向）する（図５（ｂ）、（ｃ）および図６（ｂ））。
【００２０】
このとき、計量カップ部１５Ａ，１５Ｂはいずれも前記直線Ｌから離れるように図中反時計回りに移動する。これにより、計量カップ部１５Ａ内の被充填物Ｍは充填口４の開口縁で擦り切られて一定量が計量される。この場合、移動する計量カップ部１５Ａと計量カップ部１５Ｂは互いに離れるので接触干渉しない。これらの計量カップ部１５Ａ，１５Ｂは、図５（ｈ）に示すように、平面視でほぼ楕円形の軌跡で移動する。すなわち、旋回体１６の旋回動作により駆動される交互移動機構３７の機能によって、一方のスライダ部材を前進させると同時に他方のスライダ部材を後退させるのである。
【００２１】
そして、旋回体１６の前後軸心が直線Ｌと重なったとき（図５（ｄ））、スライダ部材２５Ａとスライダ部材２５Ｂとが、または計量カップ部１５Ａと計量カップ部１５Ｂとが左右横並びとなる。後で詳述するが、このあたりのスライダ部材２５Ａとスライダ部材２５Ｂの移動速度が最も速い。更に、旋回体１６は旋回を続け、その後部が直線Ｌの左側に移動する（図５（ｅ）、（ｆ）および図６（ｃ））。そのうち、スライダ部材２５Ｂが旋回体１６内の最後部位置にあり、スライダ部材２５Ａが旋回体１６内の最前部位置にある状態（図３（ｂ）、図５（ｇ）および図６（ｄ）の状態）に至る。この場合、旋回体１６の軸心は直線Ｌから左寄りに所定角度α傾いている。このとき、計量カップ部１５Ｂの上縁が充填口４の直下位置にあって充填口４を密封状に封止した状態にあり、計量カップ部１５Ａの上縁が基盤１３の投下口１４の直上位置にあって投下口１４を密閉状に封止した状態にある。そして、エアシリンダ２１の駆動により押出しロッド２０が計量カップ部１５Ａ内に挿入されて被充填物Ｍを容器１９上に落下させる。同時に、押出し機５の駆動によりホッパ３の被充填物Ｍが充填口４から計量カップ部１５Ｂに一定量充填されるのである。
【００２２】
この充填装置１では、旋回体１６の旋回動作と交互移動機構３７によるスライダ部材２５Ａ，２５Ｂの交互移動動作により、一方のスライダ部材２５Ａ（または２５Ｂ）の計量カップ部１５Ａ（または１５Ｂ）がホッパ３の充填口４の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材２５Ｂ（または２５Ａ）の計量カップ部１５Ｂ（または１５Ａ）が投下口１４の直上位置にくるようになっている。
すなわち、本実施形態の充填装置１によれば、１つの充填口４と１つの投下口１４しか備えていないにも拘わらず、２つの計量カップ部１５Ａ，１５Ｂを同時に用いて、被充填物Ｍの充填と投下を同時期に行なうことで、１分間に４５個の計量カップ部への充填と投下を行なえるようになった。すなわち、１つの充填口、１つの投下口および１つの計量カップ部を備える従来の充填装置と比べ、１．５倍の充填能力アップを達成できたのである。また、充填口４を１つにしていることで、ホッパ３内にスクリュー式の押出し機５を配備できることから、スクリュー式押出し機を用いた被充填物Ｍの押出しが可能であり、このことも充填速度の向上化に寄与している。そして、スライド受部材４３からスライドロッド４２を抜き取ったのち、枢支軸１７から旋回体１６を容易に取り外しできるので、旋回体１６の計量カップ部１５Ａ，１５Ｂ他、ホッパ３の充填口４および基盤１３の投下口１４に係る分解洗浄を容易に行なうことができる。
【００２３】
更に、ここで、円板２８の回転角度θと、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂの進退移動方向の変位ｙとの関係を図６（ｅ）のグラフを用いて説明する。グラフ中の曲線Ｒは円板２８を時計回りに回転させた場合の変位曲線を示し、曲線Ｓは円板２８を反時計回りに回転させた場合の変位曲線を示している。これらの曲線Ｒ，Ｓは正弦曲線であり、回転方向の違いによりクランク軸にかかるモーメント腕の長さが幾分異なることにより幾分異なっているが、大きな作用の違いはない。このグラフから明らかなように、円板２８の回転角度θが３００〜３６０（０）〜６０度のとき、すなわち、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂの計量カップ部１５Ａ，１５Ｂがホッパ３の充填口４または充填口１４と近い位置になるにつれて計量カップ部１５Ａ，１５Ｂの移動速度が遅くなっていることがわかる。このような機能は旋回体１６に配備された減速機構４８によるものである。すなわち、減速機構４８は旋回駆動機構４７の構成と交互移動機構３７の構成を組み合わせたものであり、図６（ｅ）中に示した正弦曲線Ｒと正弦曲線Ｓで表される、円板２８の回転角度θとスライダ部材２５Ａ，２５Ｂの進退移動方向の変位ｙとの関係を規定している。
【００２４】
この減速機構４８の機能により計量カップ部１５Ａ，１５Ｂのソフトスタートおよびソフトストップを行なえることから、旋回体１６、旋回駆動機構４７、交互移動機構３７、本体フレーム２などにかかる衝撃を抑えることができる。また、計量カップ部１５Ａ，１５Ｂを充填口４の直下位置または投下口１４の直上位置に精度よく位置決め停止させることができる。
【００２５】
尚、上記の実施形態では、主歯車３８、ピニオン４１Ａ，４１Ｂ、ラック４０Ａ，４０Ｂその他からなる交互移動機構３７を用いて、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂを交互に前後移動させるようにしたが、本発明はそれに限定されるものでなく、例えば、図７に示すような旋回体１６ａも本発明に含まれる。この旋回体１６ａは、フレーム部材２３の後面に１組のエアシリンダ４５Ａ，４５Ｂを取り付け、スライダ部材２５Ａに突設した駆動用ロッド２６Ｃをエアシリンダ４５Ａのピストン連結軸（図示省略）につなげ、スライダ部材２５Ｂに突設した駆動用ロッド２６Ｄをエアシリンダ４５Ｂのピストン連結軸（図示省略）につなげた構成を採用している。かかる構成では、旋回体１６ａの旋回角度に応じて、エアシリンダ４５Ａ，４５Ｂへのエアーの給排気量を制御することにより、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂに対し上記の交互移動機構３７に似た動作をさせることもできる。あるいは、旋回体１６ａが左右の所定角度αまで旋回したときに、エアシリンダ４５Ａ，４５Ｂに給排気を行なって、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂを互いに異なる方向に相対移動させるようにしても構わない。
【符号の説明】
【００２６】
１ 充填装置
２ 本体フレーム
３ ホッパ
４ 充填口
１３ 基盤
１４ 投下口
１５Ａ，１５Ｂ 計量カップ部
１６，１６ａ 旋回体
１７ 枢支軸
２５Ａ，２５Ｂ スライダ部材
３７ 交互移動機構
３８ 主歯車
４０Ａ，４０Ｂ ラック
４１Ａ，４１Ｂ ピニオン
４５Ａ，４５Ｂ エアシリンダ
４７ 旋回駆動機構
４８ 減速機構
Ｆ 矢印
Ｌ 直線
Ｍ 被充填物
α 所定角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばキムチ、福神漬け、しば漬け、きざみ漬物などの漬物、豆類、わらび餅など食品の充填に好適な充填装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の充填装置を図８に示す（下記特許文献１参照）。文献１開示の充填装置５１は一連式と称されるもので、下端に充填口４を有して被充填物Ｍを貯留するホッパ３と、ホッパ３の下方に配備されて基盤１３上を摺動するスライダ部材２５と、スライダ部材２５に設けられてホッパ３の充填口４からの被充填物Ｍを一定量収容する計量カップ部１５を備えている。ホッパ３内には、中空軸７に連結された撹拌羽根６と、中空軸７に通される回転軸８に連結されたスクリュー式の押出し機５が配備されている。この充填装置では、エアシリンダ４５と連結された駆動用ロッド２６の駆動によるスライダ部材２５の摺動によって、計量カップ部１５を充填口４から投下口１４の直上位置まで移動させ、エアシリンダ２１の駆動により押出しロッド２０を計量カップ部１５内に挿入して被充填物Ｍを投下口１４に投入し、受口１８を経て容器１９Ａに収容するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６０−１０２６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、１つの充填口４、１つの投下口１４、および１つの計量カップ部１５を備える一連式の充填装置５１では、計量カップ部１５の１回の往復による充填・投下動作に約２秒間かかる。そのため、例えば１回３００ｇ充填（例えばキムチ）で１分間に３０個ぶんの計量カップ部しか充填できなかった。
【０００５】
一方で、高い充填能力を必要とするときは、複数の充填口と複数の投下口を備える多連式の充填装置が使用される。この多連式充填装置は分解洗浄が容易であるという利点を持つ反面、ホッパの形状が楕円形状とならざるを得ないので、スクリュー式押出し機の使用ができず、そのぶん充填速度を稼げていない。加えて、前記のようにホッパの充填口が複数必要となり充填容器も一度に複数用意する必要があるので、多連式充填装置は構成が複雑になり、複数の充填容器の取替を一度に行なわなければならないことから作業が煩雑になるという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、構成が比較的簡素で、かつ、充填能力の高い充填装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る充填装置は、本体フレームに配備されて下端に充填口を有するホッパと、ホッパの下方に配備された基盤の上方を水平方向に移動するスライダ部材と、ホッパの充填口からの被充填物を一定量収容して前記基盤上を摺動するようにスライダ部材に設けられた計量カップ部とを備えてなり、スライダ部材の移動により、ホッパの充填口の直下位置から水平方向に離間配置された投下口の直上位置まで計量カップ部を移動させて計量カップ部内の被充填物を投下口に投入する充填装置において、投下口とホッパの充填口とを結ぶ直線の中間点を旋回中心として前記直線の両側に所定角度旋回自在の旋回体が本体フレームに支持され、前記旋回体に、計量カップ部をそれぞれ有する１対のスライダ部材が進退自在に並列に配備され、旋回体の旋回動作により一方のスライダ部材を前進させると同時に他方のスライダ部材を後退させる交互移動機構が旋回体に設けられ、旋回体と交互移動機構との協働により、一方のスライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材の計量カップ部が投下口の直上位置にくるように構成されているものである。
【０００８】
また、前記構成において、スライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口または投下口に近づくにつれて計量カップ部の移動速度を遅くする減速機構を備えているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る充填装置は、充填口との投下口がそれぞれ１つずつしかなく計量カップ部も２つを備えているだけなので、比較的簡素かつ安価な構成により提供され得る。また、旋回体の旋回動作と交互移動機構によるスライダ部材の交互移動動作により、一方のスライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材の計量カップ部が投下口の直上位置にくるようにされているので、被充填物の充填と投下を別々の計量カップ部で同時期に行なうことができる。これによって、１つの充填口と１つの投下口を持つ充填装置の充填能力向上化を図ることができる。
【００１０】
また、減速機構を備えているものでは、計量カップ部がホッパの充填口または投下口に近づくにつれて、減速機構によりスライダ部材の移動速度が遅くされる。これにより、充填口または投下口に対し計量カップ部のいわゆるソフトスタートおよびソフトストップを行なうことができ、旋回体などにかかる衝撃を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る充填装置の一部断面を含む側面構成図である。
【図２】前記充填装置の旋回体を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｄ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図３】前記充填装置の旋回駆動機構を示すもので、（ａ）は旋回体が一方向に所定角度旋回した状態を示す平面図、（ｂ）は旋回体が反対方向に所定角度旋回した状態を示す平面図である。
【図４】前記充填装置の交互移動機構を示す平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は前記充填装置の旋回体およびスライダ部材の動きを順次示す動作説明図、（ｈ）は１対の計量カップ部の移動軌跡を示す動作説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は前記充填装置の交互移動機構および減速機構による動作を説明する動作説明図、（ｅ）は旋回駆動機構のモータ駆動軸の回転角度とスライダ部材の移動距離（変位）との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の別の実施形態に係る充填装置の旋回体を示す平面図である。
【図８】従来の充填装置の一部断面を含む側面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。また、図８に示した従来の充填装置と同一の構成要素には同一の符号を付すとともにその詳細な説明を省略することがある。
図１〜４に示すように、この実施形態に係る充填装置１は、本体フレーム２の上下ほぼ中央部に被充填物Ｍを貯留するホッパ３が設置されている。ホッパ３は下部が先細のテーパ状に形成されていて、その下端は被充填物Ｍを送り出す充填口４として開口している。ホッパ３内のテーパ面近傍には、被充填物Ｍをかき混ぜる撹拌羽根６が配備されている。この撹拌羽根６と連結されている中空軸７は、歯車１２，１１を介して、本体フレーム２の上部に設置されたモータ１０と駆動連結されている。ホッパ３内の充填口４近傍には、被充填物Ｍを充填口４から押出す螺旋状の押出し機５が配備されている。この押出し機５が取り付けられている回転軸８は中空軸７内を通されて、本体フレーム２の上部に設置されたモータ９と駆動連結されている。
【００１３】
ホッパ３の下方位置の本体フレーム２には、基盤１３が配備されている。ホッパ３の充填口４から水平方向に離間した位置の基盤１３には、投下口１４が上下貫通して形成されている。そして、投下口１４と充填口４とを結ぶ直線Ｌの中間点となる位置の本体フレーム２の基台５０に、枢支軸１７が設けられている。枢支軸１７には、この枢支軸１７を旋回中心として直線Ｌをはさんだ両側に所定角度α度ぶん水平旋回する旋回体１６が回動自在に軸支されている。旋回体１６は、３条のフレーム体が左右方向に離間して平行配置され、各フレーム体の後端が基板４９に固設されてなるフレーム部材２３を備えている。フレーム部材２３の２つのフレーム体間には、スライダ部材２５Ａとスライダ部材２５Ｂとが前後進退自在に並列配備されている。スライダ部材２５Ａ，２５Ｂの前部には、それぞれ上下貫通した円筒状の計量カップ部１５Ａ，１５Ｂが垂設されている。これらの計量カップ部１５Ａ，１５Ｂは、ホッパ３の充填口４からの被充填物Ｍを一定量収容し、ホッパ３の下方に配備された基盤１３上を摺動するようになっている。
【００１４】
スライダ部材２５Ａ，２５Ｂの後端面には駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂが後向きに突設され、これらの駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂは基板４９に立設された壁体２２を貫通し摺動自在に支持されている。枢支軸１７を通る旋回体１６の軸心線上の基板４９には枢支軸３９が水平回りに回動自在に枢支され、枢支軸３９に主歯車３８が固設されている。主歯車３８と壁体２２との間の基板４９上には、左右１対のピニオン４１Ａ，４１Ｂが回動自在に枢支されている。これらのピニオン４１Ａ，４１Ｂは主歯車３８と噛合するとともに、駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂの内側面に形成されたラック４０Ａ，４０Ｂとも噛合するようになっている。
【００１５】
図３に示すように、旋回体１６のフレーム部材２３の前右側部に設けられた枢支軸２７に、クランク軸３６の一端が水平揺動自在に軸支され、クランク軸３６の他端は枢支軸３５を介してクランク軸３３の一端に水平揺動自在に軸支されている。クランク軸３３の他端は本体フレーム２に設けられた枢支軸３４に水平揺動自在に軸支されており、クランク軸３３の途中には枢支軸３２が設けられている。そして、本体フレーム２の後部にはモータ４６が配備されている。モータ４６のモータ駆動軸２９には円板２８が固設されている。円板２８の外周部に設けられた枢支軸３０にはクランク軸３１の一端が水平揺動自在に軸支されている。クランク軸３１の他端は、前記したクランク軸３３の枢支軸３２に水平揺動自在に軸支されている。これら、枢支軸２７，３５，３２，３４，３０と、クランク軸３６，３３，３１と、円板２８と、モータ駆動軸２９と、モータ４６とから、後で動作を詳述する旋回駆動機構４７が構成される。
【００１６】
図１および図４に示すように、本体フレーム２上に水平回動自在に設けられた枢支軸４４の上端には、横円筒状のスライド受部材４３が固設されている。このスライド受部材４３の筒内にはスライドロッド４２が水平方向摺動自在に挿通されている。スライドロッド４２の一端には、前記した枢支軸３９が固設されている。すなわち、前記した、駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂのラック４０Ａ，４０Ｂ、ピニオン４１Ａ，４１Ｂ、主歯車３８、枢支軸３９、スライドロッド４２、スライド受部材４３、および枢支軸４４から、後で動作を詳述する交互移動機構３７が構成される。
【００１７】
そして、投下口１４の上方位置には、図１に示すように、計量カップ部１５Ａ，１５Ｂ内の被充填物Ｍを投下口１４に投入する押出しロッド２０が配備されている。この押出しロッド２０は上下駆動するエアシリンダ２１と連結され、計量カップ部１５Ａ，１５Ｂに出入り自在に設けられている。投下口１４下方の本体フレーム２には、投下口１４からの被充填物Ｍを受ける筒状の受口１８が配備されている。受口１８の下方には、受口１８から落下した被充填物Ｍを収受する容器１９が設置される。
【００１８】
上記のように構成された充填装置１の作用を次に説明する。
まず、スライダ部材２５Ａが旋回体１６内の最後部位置にあり、スライダ部材２５Ｂが旋回体１６内の最前部位置にある状態（図３（ａ）、図５（ａ）および図６（ａ）の状態）から説明する。この場合、旋回体１６は、充填口４と投下口１４とを結ぶ直線Ｌから右寄りに所定角度α傾いている。このとき、スライダ部材２５Ａの計量カップ部１５Ａの上縁がホッパ３の充填口４の直下位置にあって充填口４を密封状に封止した状態にあり、スライダ部材２５Ｂの計量カップ部１５Ｂの下縁が基盤１３の投下口１４の直上位置にあって投下口１４を密閉状に封止した状態にある。そして、エアシリンダ２１の作動により押出しロッド２０が計量カップ部１５Ｂ内に挿入されて被充填物Ｍを押し出し、受口１８から容器１９上に落下させる状態になっている（図１の状態）。このとき同時に、押出し機５の駆動によりホッパ３の被充填物Ｍが充填口４から計量カップ部１５Ａに一定量充填されるようになっている。
【００１９】
そこで、モータ４６の駆動により円板２８が回転すると、旋回駆動機構４７のクランク軸３１，３３，３６がモータ駆動軸２９に近づくように水平揺動する。これにより、旋回体１６が枢支軸１７を旋回中心として徐々に図中時計回り方向に水平旋回し始める。同時に、スライドロッド４２がスライド受部材４３に対してスライドしながら、スライドロッド４２先端の主歯車３８を旋回体１６に対し反時計回り方向（図６中の矢印参照）に相対回転させる。この主歯車３８の回転は左右のピニオン４１Ａ，４１Ｂに伝達され、更にピニオン４１Ａ，４１Ｂから駆動用ロッド２６Ａ，２６Ｂのラック４０Ａ，４０Ｂに伝達される。これにより、スライダ部材２５Ａおよび駆動用ロッド２６Ａが旋回体１６のフレーム部材２３内で後退（図中の矢印Ｆ方向）し、同時にスライダ部材２５Ｂおよび駆動用ロッド２６Ｂがフレーム部材２３内で前進（図中の矢印Ｆの反対方向）する（図５（ｂ）、（ｃ）および図６（ｂ））。
【００２０】
このとき、計量カップ部１５Ａ，１５Ｂはいずれも前記直線Ｌから離れるように図中反時計回りに移動する。これにより、計量カップ部１５Ａ内の被充填物Ｍは充填口４の開口縁で擦り切られて一定量が計量される。この場合、移動する計量カップ部１５Ａと計量カップ部１５Ｂは互いに離れるので接触干渉しない。これらの計量カップ部１５Ａ，１５Ｂは、図５（ｈ）に示すように、平面視でほぼ楕円形の軌跡で移動する。すなわち、旋回体１６の旋回動作により駆動される交互移動機構３７の機能によって、一方のスライダ部材を前進させると同時に他方のスライダ部材を後退させるのである。
【００２１】
そして、旋回体１６の前後軸心が直線Ｌと重なったとき（図５（ｄ））、スライダ部材２５Ａとスライダ部材２５Ｂとが、または計量カップ部１５Ａと計量カップ部１５Ｂとが左右横並びとなる。後で詳述するが、このあたりのスライダ部材２５Ａとスライダ部材２５Ｂの移動速度が最も速い。更に、旋回体１６は旋回を続け、その後部が直線Ｌの左側に移動する（図５（ｅ）、（ｆ）および図６（ｃ））。そのうち、スライダ部材２５Ｂが旋回体１６内の最後部位置にあり、スライダ部材２５Ａが旋回体１６内の最前部位置にある状態（図３（ｂ）、図５（ｇ）および図６（ｄ）の状態）に至る。この場合、旋回体１６の軸心は直線Ｌから左寄りに所定角度α傾いている。このとき、計量カップ部１５Ｂの上縁が充填口４の直下位置にあって充填口４を密封状に封止した状態にあり、計量カップ部１５Ａの上縁が基盤１３の投下口１４の直上位置にあって投下口１４を密閉状に封止した状態にある。そして、エアシリンダ２１の駆動により押出しロッド２０が計量カップ部１５Ａ内に挿入されて被充填物Ｍを容器１９上に落下させる。同時に、押出し機５の駆動によりホッパ３の被充填物Ｍが充填口４から計量カップ部１５Ｂに一定量充填されるのである。
【００２２】
この充填装置１では、旋回体１６の旋回動作と交互移動機構３７によるスライダ部材２５Ａ，２５Ｂの交互移動動作により、一方のスライダ部材２５Ａ（または２５Ｂ）の計量カップ部１５Ａ（または１５Ｂ）がホッパ３の充填口４の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材２５Ｂ（または２５Ａ）の計量カップ部１５Ｂ（または１５Ａ）が投下口１４の直上位置にくるようになっている。
すなわち、本実施形態の充填装置１によれば、１つの充填口４と１つの投下口１４しか備えていないにも拘わらず、２つの計量カップ部１５Ａ，１５Ｂを同時に用いて、被充填物Ｍの充填と投下を同時期に行なうことで、１分間に４５個の計量カップ部への充填と投下を行なえるようになった。すなわち、１つの充填口、１つの投下口および１つの計量カップ部を備える従来の充填装置と比べ、１．５倍の充填能力アップを達成できたのである。また、充填口４を１つにしていることで、ホッパ３内にスクリュー式の押出し機５を配備できることから、スクリュー式押出し機を用いた被充填物Ｍの押出しが可能であり、このことも充填速度の向上化に寄与している。そして、スライド受部材４３からスライドロッド４２を抜き取ったのち、枢支軸１７から旋回体１６を容易に取り外しできるので、旋回体１６の計量カップ部１５Ａ，１５Ｂ他、ホッパ３の充填口４および基盤１３の投下口１４に係る分解洗浄を容易に行なうことができる。
【００２３】
更に、ここで、円板２８の回転角度θと、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂの進退移動方向の変位ｙとの関係を図６（ｅ）のグラフを用いて説明する。グラフ中の曲線Ｒは円板２８を時計回りに回転させた場合の変位曲線を示し、曲線Ｓは円板２８を反時計回りに回転させた場合の変位曲線を示している。これらの曲線Ｒ，Ｓは正弦曲線であり、回転方向の違いによりクランク軸にかかるモーメント腕の長さが幾分異なることにより幾分異なっているが、大きな作用の違いはない。このグラフから明らかなように、円板２８の回転角度θが３００〜３６０（０）〜６０度のとき、すなわち、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂの計量カップ部１５Ａ，１５Ｂがホッパ３の充填口４または充填口１４と近い位置になるにつれて計量カップ部１５Ａ，１５Ｂの移動速度が遅くなっていることがわかる。このような機能は旋回体１６に配備された減速機構４８によるものである。すなわち、減速機構４８は旋回駆動機構４７の構成と交互移動機構３７の構成を組み合わせたものであり、図６（ｅ）中に示した正弦曲線Ｒと正弦曲線Ｓで表される、円板２８の回転角度θとスライダ部材２５Ａ，２５Ｂの進退移動方向の変位ｙとの関係を規定している。
【００２４】
この減速機構４８の機能により計量カップ部１５Ａ，１５Ｂのソフトスタートおよびソフトストップを行なえることから、旋回体１６、旋回駆動機構４７、交互移動機構３７、本体フレーム２などにかかる衝撃を抑えることができる。また、計量カップ部１５Ａ，１５Ｂを充填口４の直下位置または投下口１４の直上位置に精度よく位置決め停止させることができる。
【００２５】
尚、上記の実施形態では、主歯車３８、ピニオン４１Ａ，４１Ｂ、ラック４０Ａ，４０Ｂその他からなる交互移動機構３７を用いて、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂを交互に前後移動させるようにしたが、本発明はそれに限定されるものでなく、例えば、図７に示すような旋回体１６ａも本発明に含まれる。この旋回体１６ａは、フレーム部材２３の後面に１組のエアシリンダ４５Ａ，４５Ｂを取り付け、スライダ部材２５Ａに突設した駆動用ロッド２６Ｃをエアシリンダ４５Ａのピストン連結軸（図示省略）につなげ、スライダ部材２５Ｂに突設した駆動用ロッド２６Ｄをエアシリンダ４５Ｂのピストン連結軸（図示省略）につなげた構成を採用している。かかる構成では、旋回体１６ａの旋回角度に応じて、エアシリンダ４５Ａ，４５Ｂへのエアーの給排気量を制御することにより、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂに対し上記の交互移動機構３７に似た動作をさせることもできる。あるいは、旋回体１６ａが左右の所定角度αまで旋回したときに、エアシリンダ４５Ａ，４５Ｂに給排気を行なって、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂを互いに異なる方向に相対移動させるようにしても構わない。
【符号の説明】
【００２６】
１ 充填装置
２ 本体フレーム
３ ホッパ
４ 充填口
１３ 基盤
１４ 投下口
１５Ａ，１５Ｂ 計量カップ部
１６，１６ａ 旋回体
１７ 枢支軸
２５Ａ，２５Ｂ スライダ部材
３７ 交互移動機構
３８ 主歯車
４０Ａ，４０Ｂ ラック
４１Ａ，４１Ｂ ピニオン
４５Ａ，４５Ｂ エアシリンダ
４７ 旋回駆動機構
４８ 減速機構
Ｆ 矢印
Ｌ 直線
Ｍ 被充填物
α 所定角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体フレームに配備されて下端に充填口を有するホッパと、ホッパの下方に配備された基盤の上方を水平方向に移動するスライダ部材と、ホッパの充填口からの被充填物を一定量収容して前記基盤上を摺動するようにスライダ部材に設けられた計量カップ部とを備えてなり、スライダ部材の移動により、ホッパの充填口の直下位置から水平方向に離間配置された投下口の直上位置まで計量カップ部を移動させて計量カップ部内の被充填物を投下口に投入する充填装置において、
投下口とホッパの充填口とを結ぶ直線の中間点を旋回中心として前記直線の両側に所定角度旋回自在の旋回体が本体フレームに支持され、
前記旋回体に、計量カップ部をそれぞれ有する１対のスライダ部材が進退自在に並列に配備され、
旋回体の旋回動作により一方のスライダ部材を前進させると同時に他方のスライダ部材を後退させる交互移動機構が旋回体に設けられ、
旋回体と交互移動機構との協働により、一方のスライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材の計量カップ部が投下口の直上位置にくるように構成されていることを特徴とする充填装置。
【請求項２】
スライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口または投下口に近づくにつれて計量カップ部の移動速度を遅くする減速機構を備えている請求項１に記載の充填装置。
【請求項１】
本体フレームに配備されて下端に充填口を有するホッパと、ホッパの下方に配備された基盤の上方を水平方向に移動するスライダ部材と、ホッパの充填口からの被充填物を一定量収容して前記基盤上を摺動するようにスライダ部材に設けられた計量カップ部とを備えてなり、スライダ部材の移動により、ホッパの充填口の直下位置から水平方向に離間配置された投下口の直上位置まで計量カップ部を移動させて計量カップ部内の被充填物を投下口に投入する充填装置において、
投下口とホッパの充填口とを結ぶ直線の中間点を旋回中心として前記直線の両側に所定角度旋回自在の旋回体が本体フレームに支持され、
前記旋回体に、計量カップ部をそれぞれ有する１対のスライダ部材が進退自在に並列に配備され、
旋回体の旋回動作により一方のスライダ部材を前進させると同時に他方のスライダ部材を後退させる交互移動機構が旋回体に設けられ、
旋回体と交互移動機構との協働により、一方のスライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口の直下位置にきたとき、他方のスライダ部材の計量カップ部が投下口の直上位置にくるように構成されていることを特徴とする充填装置。
【請求項２】
スライダ部材の計量カップ部がホッパの充填口または投下口に近づくにつれて計量カップ部の移動速度を遅くする減速機構を備えている請求項１に記載の充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２１５２５７（Ｐ２０１０−２１５２５７Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２５３５（Ｐ２００９−６２５３５）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（５９１２４９５５２）株式会社メイワ (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（５９１２４９５５２）株式会社メイワ (12)
【Ｆターム（参考）】
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