粉粒体充填装置及び製袋充填機
【課題】構造が簡単で充填時に粉粒体の飛散を抑制できる。
【解決手段】粉粒体を収容するホッパの先端側にファネルチューブ３を設ける。ファネルチューブ３の内部にオーガスクリュー４を設け、その先端にコーン部材１１を設ける。コーン部材１１はテーパ部１２と逆テーパ部１３とで略算盤玉形状に形成した。ファネルチューブ３の外周にはシールドブッシュ１６を介してシャッタスリーブ１５を着脱可能に設ける。シャッタスリーブ１５は進退することで、逆テーパ部１３との間の開口部１７を開閉する。逆テーパ部１３の傾斜角γよりノズル部１５ｂの傾斜角βを大きくした。開口部１７の閉塞時にはノズル部１５ｂの先端縁が逆テーパ部１３に当接する。開口部１７の開放時には粉粒体はノズル部１５ｂによって拡散を抑えられて落下する。
【解決手段】粉粒体を収容するホッパの先端側にファネルチューブ３を設ける。ファネルチューブ３の内部にオーガスクリュー４を設け、その先端にコーン部材１１を設ける。コーン部材１１はテーパ部１２と逆テーパ部１３とで略算盤玉形状に形成した。ファネルチューブ３の外周にはシールドブッシュ１６を介してシャッタスリーブ１５を着脱可能に設ける。シャッタスリーブ１５は進退することで、逆テーパ部１３との間の開口部１７を開閉する。逆テーパ部１３の傾斜角γよりノズル部１５ｂの傾斜角βを大きくした。開口部１７の閉塞時にはノズル部１５ｂの先端縁が逆テーパ部１３に当接する。開口部１７の開放時には粉粒体はノズル部１５ｂによって拡散を抑えられて落下する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体や粒体等を含む粉粒体を計量して容器や袋等に充填するための粉粒体充填装置と製袋充填機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の粉粒体充填装置として、例えば下記特許文献１、２、３に記載されたものがある。特許文献１に記載された粉体充填装置では、粉体を貯留するホッパ下部にオーガースクリューを内部に有するファネルチューブを設け、ファネルチューブの外周に内接して上下動するスリーブにファネルチューブの開口に対向して円錐コーンを設けている。そしてファネルチューブの外周でスリーブに連結したスプリングによって円錐コーンを開口から離間させて粉体を開口から吐出して容器や袋内に充填し、エアの吸引によってスプリングを圧縮させることで円錐コーンで開口を閉塞させるようにしている。
また、特許文献２では、トナーを容器に充填するためのスリーブのノズルを容器に合わせて縮径させ、しかもノズルを多孔質の素材で構成している。そして、ノズルに対してエアを供給及び排気することでトナーの充填と停止を制御している。
また、特許文献３では、粉粒体を供給する筒状のノズル部内にオーガスクリューを設け、オーガスクリューの下端にテーパ状に広がる円錐コーンを設けている。そしてオーガスクリューを上下動させることで、ノズル部に対して円錐コーンの斜面を昇降させて離間または当接させる。これによって、開口を開閉させて粉粒体の充填と停止を制御している。
【特許文献１】特開平１０−２７８９０１号公報
【特許文献２】特開２０００−３３５５１９号公報
【特許文献３】特開２００４−１８０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の粉粒体充填装置のうち特許文献１及び３に記載のものは、ファネルチューブやノズル部の開口と当接または離間して開閉するための円錐コーンの斜面が上方から下方に向けて広がる構造であるため、充填時に粉粒体は円錐コーンの斜面に沿って流れ落ちることになり、粉粒体は傘状に拡散して容器内に詰めこまれる。そのため、容器内部で粉粒体が飛散してしまい、沈殿するまでに時間がかかるという欠点がある。
更に特許文献３の粉粒体充填装置では、オーガスクリューを引き揚げてノズル部の開口を閉塞する際に、ノズル部内に粉粒体が詰まっているために引き揚げ抵抗が大きく、オーガスクリュー上下動のために大掛かりな装置が必要になる欠点がある。
また、特許文献２に記載の粉粒体充填装置では、粉粒体の制御のために空気の給排のための脱気と圧空を必要とするため、コンプレッサや吸気装置等、大がかりな設備を必要とするという欠点がある。
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みて、構造が簡単で充填時に粉粒体の飛散を抑制できるようにした粉粒体充填装置及び製袋充填機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による粉粒体充填装置は、粉粒体を収容するホッパの先端側に筒状部を設け、この筒状部の内部にオーガスクリューを配設し、該オーガスクリューの回転によって粉粒体を筒状部の開口から吐出するようにした粉粒体充填装置において、オーガスクリューの先端に設けられていて先端側に向けて拡径するテーパ部及び縮径する逆テーパ部を形成したコーン部材と、筒状部の開口付近に設けられていてコーン部材に対して進退可能な先細状のノズル部とを備え、該ノズル部は進出位置ではコーン部材の逆テーパ部との間に粉粒体を吐出させるための開口部を形成し、後退位置では逆テーパ部に当接して開口部を閉塞させるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、粉粒体を充填するための開口部について、オーガスクリューに連結されたコーン部材を移動させずにノズル部を進退させることで開閉を行うことができる。しかも、閉塞時においては先細状のノズル部をコーン部材の逆テーパ部に当接させて閉塞するから周囲の粉粒体は落下し易く、テーパ部で当接させるよりも粉粒体の付着が少なく粉切れがよい。しかも、充填時には、先細状のノズル部によって落下する粉粒体の飛散を小さく抑制できて容器や袋内等で沈殿するまでの時間が短い。
【０００６】
また、ノズル部の傾斜角βはコーン部材の逆テーパ部の傾斜角γよりも大きくすることが好ましい。
ノズル部の先端縁がコーン部材の逆テーパ部に当接するために円形の線接触をすることになり、粉粒体の付着が少なく粉切れがよい。
また、コーン部材とノズル部は異なるものにそれぞれ交換可能とすることが好ましい。
粉粒体はその種類や特性によって流動性、圧縮性、ブリッジ性等の性状に差異があり、例えば流動性等の良い粉粒体はコーン部材のテーパ部の傾斜角αやノズル部の傾斜角βを大きく設定し、流動性の悪い粉粒体はコーン部材のテーパ部の傾斜角αやノズル部の傾斜角βを小さく設定して流動性を制御したり、開口部の開閉タイミングを変更調整できる。そのため、粉粒体の種類や特性によらず、充填詰まりや粉粒体の後ダレがなく、充填速度を制御して１回当たりの充填量を均等に設定でき、品質劣化や不良品発生を生じない。
【０００７】
本発明による製袋充填機は、製袋ガイドと製袋チューブとの間に帯状の包材を挿入して製袋し、請求項１または２に記載の粉粒体充填装置を用いて製袋した袋内に粉粒体を充填するようにした製袋充填機であって、ノズル部は筒状部と製袋チューブとの間に索状部材を通して駆動機構に連結され、該駆動機構によってコーン部材に対してノズル部を進退させるようにしたことを特徴とする。
本発明によっても、製袋した袋内に粉粒体を充填する際に、駆動手段によって索状部材を進退させることでノズル部を進退作動させることができ、しかも袋の製造を邪魔しない。そして、上述した粉粒体充填装置と同様に、ノズル部を進退させることで開閉を行うことができ、充填時に粉粒体を拡散させない。また、閉塞時においては先細状のノズル部をコーン部材の逆テーパ部に当接させるから、粉粒体の付着が少なく粉切れがよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による粉粒体充填装置及び製袋充填機によれば、オーガスクリューに連結されたコーン部材を移動させることなく、ノズル部を進退させることでコーン部材との開口部の開閉を行うことができて構造を簡単にできる。また、先細状のノズル部をコーン部材の逆テーパ部に当接させて閉塞するから粉粒体の付着が少なく粉切れがよく、しかも、ノズル部が先細状なので充填時の粉粒体の飛散を小さく抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態による粉粒体充填装置を図１及び図２により説明する。
図１は粉粒体充填装置の概略構成図、図２は図１に示す粉粒体充填装置の開閉部分の拡大図である。
図１において、本実施の形態による粉粒体充填装置１は、例えば中挽きコーヒー粉等の粉粒体を収容するホッパ２の先端（図中では下端）に例えば略円筒状のファネルチューブ３（筒状部）が連結されている。ホッパ２からファネルチューブ３の先端開口３ａにかけて略同軸に、スクリュ翼４ａを有するオーガスクリュー４が回転可能に収容されている。オーガスクリュー４の基端側はカップリング５を介してオーガ駆動軸６に連結されている。
またオーガ駆動軸６はサーボモータからなるオーガ軸モータＭ１に連結されている。オーガ駆動軸６と同軸をなす円環状の支持部７にはアジテータ８が取付けられ、支持部７は図示しないアジテータモータに連結されている。アジテータモータによってアジテータ８を支持部９を介してオーガ駆動軸６とは独立して且つ同軸に旋回させる。これによってアジテータ８はホッパ２内の粉粒体Ｆを適宜かき混ぜることができて見かけ比重の増大を抑制できる。
【００１０】
図１及び図２に示すファネルチューブ３の先端開口３ａにおいて、オーガスクリュー４の先端から略算盤玉形状のコーン部材１１が先端開口３ａから突出している。オーガスクリュー４の回転軸をＯとして、このコーン部材１１はオーガスクリュー４の先端から回転軸Ｏ方向先端側（下方側）に順次拡径する略円錐台形状のテーパ部１２と、このテーパ部１２の最大外径をなす稜線部１２ａから更に回転軸Ｏ方向に順次縮径する略円錐台形状の逆テーパ部１３とで形成されている。
そしてテーパ部１２は回転軸Ｏに対して傾斜角αをなしており、逆テーパ部１３は回転軸Ｏに対してαとは逆方向に傾斜角γをなしている。テーパ部１２の回転軸Ｏ方向長さは逆テーパ部１３よりも長く設定されている。しかも、コーン部材１１の最大外径をなす円形の稜線部１２ａはファネルチューブ３の内径よりも小さく設定されている。そのため、オーガスクリュー４によって吐出される粉粒体Ｆはテーパ部１２に沿って流れ、あまり拡散しない。
【００１１】
また、開口３ａ付近のファネルチューブ３の外周面からコーン部材１１にかけて、シャッタスリーブ１５がシールドブッシュ１６を介して後退位置Ｐ１と進出位置Ｐ２との間で進退可能に設けられている。シャッタスリーブ１５はファネルチューブ３の外周面上に位置する略円筒状のスリーブ部１５ａと開口３ａよりも先端側に位置していて傾斜角βをもって次第に縮径するテーパ状または先細形状のノズル部１５ｂとで構成されている。ファネルチューブ３とスリーブ部１５ａとの間に円筒状のシールドブッシュ１６を介在させることで、シャッタスリーブ１５の進退に関わらず粉粒体Ｆを咬み込むことを防止できる。
シャッタスリーブ１５について、ノズル部１５ｂは回転軸Ｏに対する傾斜角βが、逆テーパ部１３の傾斜角γより大きく設定されている。そして、図２で二点鎖線で示すようにシャッタスリーブ１５がファネルチューブ３の下方に降下した進出位置Ｐ２で、ノズル部１５ｂとコーン部材１１との間に間隙が形成されて粉粒体Ｆの開口部１７を形成する。また、図２で実線で示すようにシャッタスリーブ１５がファネルチューブ３の上方に上昇した後退位置Ｐ１で、ノズル部１５ｂはコーン部材１１の逆テーパ部１３に当接して開口部１７を閉塞する。
シャッタスリーブ１５の進出位置Ｐ２においてノズル部１５ｂを先細状に形成したことで、テーパ部１２に沿って流れる粉粒体Ｆの飛散を抑制することができ、回転軸Ｏに近い領域で容器Ａや袋Ｂ内に落下して沈殿するまでの時間が短くなる。
【００１２】
シャッタスリーブ１５のスリーブ部１５ａには例えば水平方向に突出するアーム部１８が連結され、アーム部１８の自由端部１８ａは粉粒体充填装置１の固定フレーム１９に設けた回転軸Ｏと略平行なガイド溝２０に上下動可能に嵌合されている。また、固定フレーム１９にはサーボモータからなるスリーブモータＭ２が取付けられ、その出力軸に連結された雄ねじ部２１が下方に垂下してアーム部１８に穿孔されたネジ穴１８ｂに螺合している。そのため、スリーブモータＭ２によって雄ねじ部２１を正逆回転させることでアーム部１８を介してシャッタスリーブ１５を上下方向に進退させることになる。
しかも、オーガ軸モータＭ１とスリーブモータＭ２は電気的に制御部２３に接続されている。制御部２３では、オーガ軸モータＭ１の回転による粉粒体Ｆの吐出量を設定すると共に、スリーブモータＭ２の上下動範囲を上述した進出位置Ｐ２と後退位置Ｐ１との間の距離Ｌに制御することも行っている。
【００１３】
ここで、充填すべき粉粒体Ｆはその種類、性状によって流動性やブリッジ性、圧縮性等が異なる。そのため、種類と性状に応じてテーパ部１２を流れる際の流動性やブリッジ性や拡散性などに相違があり、これに応じてコーン部材１１とシャッタスリーブ１５の傾斜角α、γ、βや、開口部１７の開口面積を調整する必要がある。そのため、コーン部材１１とシャッタスリーブ１５を着脱交換可能とし、充填すべき粉粒体Ｆに応じて複数種類のコーン部材１１とシャッタスリーブ１５をそれぞれ交換可能としている。これによって選択した粉粒体Ｆに最適なコーン部材１１とシャッタスリーブ１５の装着配置が可能になる。
しかも選択したコーン部材１１とシャッタスリーブ１５に応じて、制御部２３によって後退位置Ｐ１、進出位置Ｐ２、距離Ｌを調整できる。
【００１４】
本実施の形態による粉粒体充填装置１は上述の構成を有しており、次にその作用について説明する。
図１及び図２に示す粉粒体充填装置１において、ホッパ２内に粉粒体Ｆが収容された状態でオーガスクリュー４の先端に取り付けたコーン部材１１に対してシャッタスリーブ１５は後退位置Ｐ１にあり、ノズル部１５ｂはコーン部材１１の逆テーパ部１３に円形に線接触してファネルチューブ３との開口部１７を閉塞している。
この状態から制御部２３から開放信号を出力してスリーブモータＭ２とオーガ軸モータＭ１とを駆動させる。すると雄ねじ部２１が回転して螺合する雌ねじ部１８ｂを介してアーム部１８が降下し、シャッタスリーブ１５が後退位置Ｐ１から進出位置Ｐ２まで距離Ｌだけ移動する。これによって、コーン部材１１の逆テーパ部１３からシャッタスリーブ１５のノズル部１５ｂが離間し、開口部１７を開口する。
これと同時に、オーガ軸モータＭ１の駆動によってオーガ駆動軸６を介してオーガスクリュー４が中心軸Ｏ周りに回転する。そのため、ファネルチューブ３とオーガスクリュー４のスクリュー翼４ａとの間に充填されている粉粒体はオーガスクリュー４の回転に伴うらせん運動を描いて、ファネルチューブ３の開口３ａから計量された粉粒体Ｆが落下する。
【００１５】
すると、落下する粉粒体の中心側の一部はコーン部材１１のテーパ部１２に衝突して傾斜角αのテーパ面に沿って流れ落ちる。テーパ部１２で飛散する粉粒体Ｆはファネルチューブ３内の外周側の粉粒体Ｆと共にノズル部１５ｂのテーパ状の内周面に衝突してこれに沿って内側に流れる。そのため、開口部１７から容器Ａ内に落下する粉粒体Ｆは周囲に広く傘状に拡散することなくオーガスクリュー４の回転軸Ｏに近い周辺内を流れて堆積する。
そのため、容器内に充填される粉粒体Ｆは吐出による飛散が少なく短い時間で容器内に沈殿し堆積する。
【００１６】
そして、容器内への粉粒体Ｆの充填が終了すると、制御部２３によってオーガスクリュー４を停止させると共に、スリーブモータＭ２を逆回転させる。これによって雄ねじ部２１とアーム部１８を介してシャッタスリーブ１５は進出位置Ｐ２から後退位置Ｐ１まで移動し、ノズル部１５ｂの先端縁が逆テーパ部１３の全周に線接触する。
このとき、逆テーパ部１３は下端側に向けて縮径する方向に傾斜しているため、そのテーパ面に付着する粉粒体Ｆは容易に容器内に落下し、付着残りがほとんどない。そのため逆テーパ部１３のテーパ面にノズル部１５ｂの先端縁が当接する際に付着する粉粒体Ｆを咬み込むことはなく、閉塞できる。しかも、逆テーパ部１３の傾斜角γよりもノズル部１５ｂの傾斜角βの方が大きく設定されているから、全周に亘って線接触し、閉塞をより確実にできる。
制御部２３による作動制御に関して、好ましくはオーガスクリュー４が停止する直前にノズル部１５ｂが逆テーパ部１３に当接するように制御する。これによってノズル部１５ｂが逆テーパ部１３に当接しながら相対回転するため、粉粒体Ｆをすり切りできる。
【００１７】
上述のように本実施の形態の粉粒体充填装置１によれば、粉粒体Ｆの吐出充填時には、先細状に傾斜するノズル部１５ｂによって粉粒体Ｆの周囲への飛散を抑制でき、容器内で短時間で沈殿できる。また、開口部１７の閉塞に際してノズル部１５ｂはコーン部材１１の逆テーパ部１３に円形に線接触するために付着が少なく粉切れが良い上に咬み込みを抑制できる。
更に、コーン部材１１とシャッタスリーブ１５を交換可能としたので、粉粒体Ｆの種類や性状に応じて最適なものを取付けでき、制御部２３によって開閉タイミングと開閉のための進退距離Ｌを変更調整できるため、粉粒体Ｆの充填詰まりや後垂れを防いで、充填量の計量誤差などがなく不良品を発生させないという利点もある。
【００１８】
次に本発明の第二の実施の形態について図３により説明する。
図３は本第二の実施の形態による製袋充填機３０を示すものであり、この製袋充填機３０には上述した第一の実施の形態による粉粒体充填装置１を含んでいるが、アーム部１８、雄ねじ部２１、スリーブモータＭ２等からなるシャッタスリーブ１５の駆動機構は含まれていない。
本実施の形態による製袋充填機３０において、粉粒体充填装置１のファネルチューブ３及びシャッタスリーブ１５の外周側に筒状の製袋チューブ３１が配設されており、更に製袋チューブ３１にはその上部外周側に製袋ガイド３２が設けられている。そのため、図示しないロールから繰り出された帯状のフィルム（包材）は製袋ガイド３２によって筒状に成形されて、製袋ガイド３２と製袋チューブ３１との間の略円筒状の空間内に挿入される。
その後のフィルムの製袋のために周知の製袋機構２９を採用しているものとする。製袋機構２９は（図では省略されている）、製袋ガイド３２の下側に、筒状フィルムの幅方向の合わせ目をシールする縦シール、筒状フィルムを下方に繰り出す送りローラ、筒状フィルムを横方向にシールする横シーラ、横シール部の中間を切断して下方側の袋の上端シール部と次の袋の底部シール部に分けるカッタとを備えている。そして、底部をシールされた次の袋Ｂの上部開口内に粉粒体充填装置１のシャッタスリーブ１５を挿入した状態となる。
【００１９】
そのため、図３ではシャッタスリーブ１５は製袋チューブ３１の先端開口よりも下方に突出している。
そして、シャッタスリーブ１５のスリーブ１５ａの基端部（上端部）にはワイヤ３３（索状部材）が連結されている。このワイヤ３３は製袋チューブ３１とその内側のファネルチューブ３との間の空間３４を通って製袋チューブ３１の上端の更に上側に位置するプーリ３５に巻回された後に横方向外側に延びてドラム３６に連結されている。ドラム３６は例えばサーボモータからなる駆動モータＭ３の出力軸に連結されて例えば正逆回転可能とされている。これらは駆動手段３８を構成する。
そのため、シャッタスリーブ１５を後退位置Ｐ１に上昇させるためには、駆動モータＭ３を駆動させてドラム３６でワイヤ３３を進出位置Ｐ２から距離Ｌだけ巻き上げる。また、シャッタスリーブ１５を後退位置Ｐ１から進出位置Ｐ２に降下させるには、駆動モータＭをワイヤ３３の距離Ｌだけ逆回転させると、シャッタスリーブ１５内には粉粒体が充填されているために自重で降下し、ワイヤ３３はドラム３６から繰り出される。
【００２０】
そのため、シャッタスリーブ１５を進出位置Ｐ２に降下させると共にオーガファネルチューブ４を回転させることで、袋内に粉粒体Ｆを所定量だけ充填できる。粉粒体Ｆを袋内に充填する際の作用は上述した第一の形態による粉粒体充填装置１と同一である。そして、充填後に、上述した横シーラで袋Ｂの上端をシールすることになる。
【００２１】
上述のように本実施の形態による製袋充填機３０においても第一の形態による粉粒体充填装置１を同様の効果を得られる。
【００２２】
なお、上述の実施の形態では、シャッタスリーブ１５のノズル部１５ｂの傾斜角βに対して逆テーパ部１３の傾斜角γを小さく形成したが、傾斜角βより傾斜角γの方が大きくてもよく、この場合には稜線部１２ａでノズル部１５ｂが線接触して開口部１７を閉塞する。傾斜角β＝γの場合、逆テーパ部１３とノズル部１５ｂとが面接触することになるため、粉粒体Ｆを咬み込み易くあまり好ましくない。いずれにしても、ノズル部１５ｂが逆テーパ部１３の円錐台（円錐形状でもよい）周面上のいずれかで全周に亘って接触して開口部１７を閉塞すればよい。
また、索状部材としてワイヤ３３に限定されることなく、チェーン、ロープ等を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一の実施の形態による粉粒体充填装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す粉粒体充填装置の先端側部分の拡大図である。
【図３】第一の実施の形態による粉粒体充填装置を含む製袋充填機の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ 粉粒体充填装置
３ ファネルチューブ（筒状部）
４ オーガスクリュー
１１ コーン部材
１２ テーパ部
１３ 逆テーパ部
１５ シャッタスリーブ
１５ａ スリーブ部
１５ｂ ノズル部
１７ 開口部
３６ ドラム
３８ 駆動手段
Ｍ２ スリーブモータ
Ｍ３ 駆動モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体や粒体等を含む粉粒体を計量して容器や袋等に充填するための粉粒体充填装置と製袋充填機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の粉粒体充填装置として、例えば下記特許文献１、２、３に記載されたものがある。特許文献１に記載された粉体充填装置では、粉体を貯留するホッパ下部にオーガースクリューを内部に有するファネルチューブを設け、ファネルチューブの外周に内接して上下動するスリーブにファネルチューブの開口に対向して円錐コーンを設けている。そしてファネルチューブの外周でスリーブに連結したスプリングによって円錐コーンを開口から離間させて粉体を開口から吐出して容器や袋内に充填し、エアの吸引によってスプリングを圧縮させることで円錐コーンで開口を閉塞させるようにしている。
また、特許文献２では、トナーを容器に充填するためのスリーブのノズルを容器に合わせて縮径させ、しかもノズルを多孔質の素材で構成している。そして、ノズルに対してエアを供給及び排気することでトナーの充填と停止を制御している。
また、特許文献３では、粉粒体を供給する筒状のノズル部内にオーガスクリューを設け、オーガスクリューの下端にテーパ状に広がる円錐コーンを設けている。そしてオーガスクリューを上下動させることで、ノズル部に対して円錐コーンの斜面を昇降させて離間または当接させる。これによって、開口を開閉させて粉粒体の充填と停止を制御している。
【特許文献１】特開平１０−２７８９０１号公報
【特許文献２】特開２０００−３３５５１９号公報
【特許文献３】特開２００４−１８０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の粉粒体充填装置のうち特許文献１及び３に記載のものは、ファネルチューブやノズル部の開口と当接または離間して開閉するための円錐コーンの斜面が上方から下方に向けて広がる構造であるため、充填時に粉粒体は円錐コーンの斜面に沿って流れ落ちることになり、粉粒体は傘状に拡散して容器内に詰めこまれる。そのため、容器内部で粉粒体が飛散してしまい、沈殿するまでに時間がかかるという欠点がある。
更に特許文献３の粉粒体充填装置では、オーガスクリューを引き揚げてノズル部の開口を閉塞する際に、ノズル部内に粉粒体が詰まっているために引き揚げ抵抗が大きく、オーガスクリュー上下動のために大掛かりな装置が必要になる欠点がある。
また、特許文献２に記載の粉粒体充填装置では、粉粒体の制御のために空気の給排のための脱気と圧空を必要とするため、コンプレッサや吸気装置等、大がかりな設備を必要とするという欠点がある。
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みて、構造が簡単で充填時に粉粒体の飛散を抑制できるようにした粉粒体充填装置及び製袋充填機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による粉粒体充填装置は、粉粒体を収容するホッパの先端側に筒状部を設け、この筒状部の内部にオーガスクリューを配設し、該オーガスクリューの回転によって粉粒体を筒状部の開口から吐出するようにした粉粒体充填装置において、オーガスクリューの先端に設けられていて先端側に向けて拡径するテーパ部及び縮径する逆テーパ部を形成したコーン部材と、筒状部の開口付近に設けられていてコーン部材に対して進退可能な先細状のノズル部とを備え、該ノズル部は進出位置ではコーン部材の逆テーパ部との間に粉粒体を吐出させるための開口部を形成し、後退位置では逆テーパ部に当接して開口部を閉塞させるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、粉粒体を充填するための開口部について、オーガスクリューに連結されたコーン部材を移動させずにノズル部を進退させることで開閉を行うことができる。しかも、閉塞時においては先細状のノズル部をコーン部材の逆テーパ部に当接させて閉塞するから周囲の粉粒体は落下し易く、テーパ部で当接させるよりも粉粒体の付着が少なく粉切れがよい。しかも、充填時には、先細状のノズル部によって落下する粉粒体の飛散を小さく抑制できて容器や袋内等で沈殿するまでの時間が短い。
【０００６】
また、ノズル部の傾斜角βはコーン部材の逆テーパ部の傾斜角γよりも大きくすることが好ましい。
ノズル部の先端縁がコーン部材の逆テーパ部に当接するために円形の線接触をすることになり、粉粒体の付着が少なく粉切れがよい。
また、コーン部材とノズル部は異なるものにそれぞれ交換可能とすることが好ましい。
粉粒体はその種類や特性によって流動性、圧縮性、ブリッジ性等の性状に差異があり、例えば流動性等の良い粉粒体はコーン部材のテーパ部の傾斜角αやノズル部の傾斜角βを大きく設定し、流動性の悪い粉粒体はコーン部材のテーパ部の傾斜角αやノズル部の傾斜角βを小さく設定して流動性を制御したり、開口部の開閉タイミングを変更調整できる。そのため、粉粒体の種類や特性によらず、充填詰まりや粉粒体の後ダレがなく、充填速度を制御して１回当たりの充填量を均等に設定でき、品質劣化や不良品発生を生じない。
【０００７】
本発明による製袋充填機は、製袋ガイドと製袋チューブとの間に帯状の包材を挿入して製袋し、請求項１または２に記載の粉粒体充填装置を用いて製袋した袋内に粉粒体を充填するようにした製袋充填機であって、ノズル部は筒状部と製袋チューブとの間に索状部材を通して駆動機構に連結され、該駆動機構によってコーン部材に対してノズル部を進退させるようにしたことを特徴とする。
本発明によっても、製袋した袋内に粉粒体を充填する際に、駆動手段によって索状部材を進退させることでノズル部を進退作動させることができ、しかも袋の製造を邪魔しない。そして、上述した粉粒体充填装置と同様に、ノズル部を進退させることで開閉を行うことができ、充填時に粉粒体を拡散させない。また、閉塞時においては先細状のノズル部をコーン部材の逆テーパ部に当接させるから、粉粒体の付着が少なく粉切れがよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による粉粒体充填装置及び製袋充填機によれば、オーガスクリューに連結されたコーン部材を移動させることなく、ノズル部を進退させることでコーン部材との開口部の開閉を行うことができて構造を簡単にできる。また、先細状のノズル部をコーン部材の逆テーパ部に当接させて閉塞するから粉粒体の付着が少なく粉切れがよく、しかも、ノズル部が先細状なので充填時の粉粒体の飛散を小さく抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態による粉粒体充填装置を図１及び図２により説明する。
図１は粉粒体充填装置の概略構成図、図２は図１に示す粉粒体充填装置の開閉部分の拡大図である。
図１において、本実施の形態による粉粒体充填装置１は、例えば中挽きコーヒー粉等の粉粒体を収容するホッパ２の先端（図中では下端）に例えば略円筒状のファネルチューブ３（筒状部）が連結されている。ホッパ２からファネルチューブ３の先端開口３ａにかけて略同軸に、スクリュ翼４ａを有するオーガスクリュー４が回転可能に収容されている。オーガスクリュー４の基端側はカップリング５を介してオーガ駆動軸６に連結されている。
またオーガ駆動軸６はサーボモータからなるオーガ軸モータＭ１に連結されている。オーガ駆動軸６と同軸をなす円環状の支持部７にはアジテータ８が取付けられ、支持部７は図示しないアジテータモータに連結されている。アジテータモータによってアジテータ８を支持部９を介してオーガ駆動軸６とは独立して且つ同軸に旋回させる。これによってアジテータ８はホッパ２内の粉粒体Ｆを適宜かき混ぜることができて見かけ比重の増大を抑制できる。
【００１０】
図１及び図２に示すファネルチューブ３の先端開口３ａにおいて、オーガスクリュー４の先端から略算盤玉形状のコーン部材１１が先端開口３ａから突出している。オーガスクリュー４の回転軸をＯとして、このコーン部材１１はオーガスクリュー４の先端から回転軸Ｏ方向先端側（下方側）に順次拡径する略円錐台形状のテーパ部１２と、このテーパ部１２の最大外径をなす稜線部１２ａから更に回転軸Ｏ方向に順次縮径する略円錐台形状の逆テーパ部１３とで形成されている。
そしてテーパ部１２は回転軸Ｏに対して傾斜角αをなしており、逆テーパ部１３は回転軸Ｏに対してαとは逆方向に傾斜角γをなしている。テーパ部１２の回転軸Ｏ方向長さは逆テーパ部１３よりも長く設定されている。しかも、コーン部材１１の最大外径をなす円形の稜線部１２ａはファネルチューブ３の内径よりも小さく設定されている。そのため、オーガスクリュー４によって吐出される粉粒体Ｆはテーパ部１２に沿って流れ、あまり拡散しない。
【００１１】
また、開口３ａ付近のファネルチューブ３の外周面からコーン部材１１にかけて、シャッタスリーブ１５がシールドブッシュ１６を介して後退位置Ｐ１と進出位置Ｐ２との間で進退可能に設けられている。シャッタスリーブ１５はファネルチューブ３の外周面上に位置する略円筒状のスリーブ部１５ａと開口３ａよりも先端側に位置していて傾斜角βをもって次第に縮径するテーパ状または先細形状のノズル部１５ｂとで構成されている。ファネルチューブ３とスリーブ部１５ａとの間に円筒状のシールドブッシュ１６を介在させることで、シャッタスリーブ１５の進退に関わらず粉粒体Ｆを咬み込むことを防止できる。
シャッタスリーブ１５について、ノズル部１５ｂは回転軸Ｏに対する傾斜角βが、逆テーパ部１３の傾斜角γより大きく設定されている。そして、図２で二点鎖線で示すようにシャッタスリーブ１５がファネルチューブ３の下方に降下した進出位置Ｐ２で、ノズル部１５ｂとコーン部材１１との間に間隙が形成されて粉粒体Ｆの開口部１７を形成する。また、図２で実線で示すようにシャッタスリーブ１５がファネルチューブ３の上方に上昇した後退位置Ｐ１で、ノズル部１５ｂはコーン部材１１の逆テーパ部１３に当接して開口部１７を閉塞する。
シャッタスリーブ１５の進出位置Ｐ２においてノズル部１５ｂを先細状に形成したことで、テーパ部１２に沿って流れる粉粒体Ｆの飛散を抑制することができ、回転軸Ｏに近い領域で容器Ａや袋Ｂ内に落下して沈殿するまでの時間が短くなる。
【００１２】
シャッタスリーブ１５のスリーブ部１５ａには例えば水平方向に突出するアーム部１８が連結され、アーム部１８の自由端部１８ａは粉粒体充填装置１の固定フレーム１９に設けた回転軸Ｏと略平行なガイド溝２０に上下動可能に嵌合されている。また、固定フレーム１９にはサーボモータからなるスリーブモータＭ２が取付けられ、その出力軸に連結された雄ねじ部２１が下方に垂下してアーム部１８に穿孔されたネジ穴１８ｂに螺合している。そのため、スリーブモータＭ２によって雄ねじ部２１を正逆回転させることでアーム部１８を介してシャッタスリーブ１５を上下方向に進退させることになる。
しかも、オーガ軸モータＭ１とスリーブモータＭ２は電気的に制御部２３に接続されている。制御部２３では、オーガ軸モータＭ１の回転による粉粒体Ｆの吐出量を設定すると共に、スリーブモータＭ２の上下動範囲を上述した進出位置Ｐ２と後退位置Ｐ１との間の距離Ｌに制御することも行っている。
【００１３】
ここで、充填すべき粉粒体Ｆはその種類、性状によって流動性やブリッジ性、圧縮性等が異なる。そのため、種類と性状に応じてテーパ部１２を流れる際の流動性やブリッジ性や拡散性などに相違があり、これに応じてコーン部材１１とシャッタスリーブ１５の傾斜角α、γ、βや、開口部１７の開口面積を調整する必要がある。そのため、コーン部材１１とシャッタスリーブ１５を着脱交換可能とし、充填すべき粉粒体Ｆに応じて複数種類のコーン部材１１とシャッタスリーブ１５をそれぞれ交換可能としている。これによって選択した粉粒体Ｆに最適なコーン部材１１とシャッタスリーブ１５の装着配置が可能になる。
しかも選択したコーン部材１１とシャッタスリーブ１５に応じて、制御部２３によって後退位置Ｐ１、進出位置Ｐ２、距離Ｌを調整できる。
【００１４】
本実施の形態による粉粒体充填装置１は上述の構成を有しており、次にその作用について説明する。
図１及び図２に示す粉粒体充填装置１において、ホッパ２内に粉粒体Ｆが収容された状態でオーガスクリュー４の先端に取り付けたコーン部材１１に対してシャッタスリーブ１５は後退位置Ｐ１にあり、ノズル部１５ｂはコーン部材１１の逆テーパ部１３に円形に線接触してファネルチューブ３との開口部１７を閉塞している。
この状態から制御部２３から開放信号を出力してスリーブモータＭ２とオーガ軸モータＭ１とを駆動させる。すると雄ねじ部２１が回転して螺合する雌ねじ部１８ｂを介してアーム部１８が降下し、シャッタスリーブ１５が後退位置Ｐ１から進出位置Ｐ２まで距離Ｌだけ移動する。これによって、コーン部材１１の逆テーパ部１３からシャッタスリーブ１５のノズル部１５ｂが離間し、開口部１７を開口する。
これと同時に、オーガ軸モータＭ１の駆動によってオーガ駆動軸６を介してオーガスクリュー４が中心軸Ｏ周りに回転する。そのため、ファネルチューブ３とオーガスクリュー４のスクリュー翼４ａとの間に充填されている粉粒体はオーガスクリュー４の回転に伴うらせん運動を描いて、ファネルチューブ３の開口３ａから計量された粉粒体Ｆが落下する。
【００１５】
すると、落下する粉粒体の中心側の一部はコーン部材１１のテーパ部１２に衝突して傾斜角αのテーパ面に沿って流れ落ちる。テーパ部１２で飛散する粉粒体Ｆはファネルチューブ３内の外周側の粉粒体Ｆと共にノズル部１５ｂのテーパ状の内周面に衝突してこれに沿って内側に流れる。そのため、開口部１７から容器Ａ内に落下する粉粒体Ｆは周囲に広く傘状に拡散することなくオーガスクリュー４の回転軸Ｏに近い周辺内を流れて堆積する。
そのため、容器内に充填される粉粒体Ｆは吐出による飛散が少なく短い時間で容器内に沈殿し堆積する。
【００１６】
そして、容器内への粉粒体Ｆの充填が終了すると、制御部２３によってオーガスクリュー４を停止させると共に、スリーブモータＭ２を逆回転させる。これによって雄ねじ部２１とアーム部１８を介してシャッタスリーブ１５は進出位置Ｐ２から後退位置Ｐ１まで移動し、ノズル部１５ｂの先端縁が逆テーパ部１３の全周に線接触する。
このとき、逆テーパ部１３は下端側に向けて縮径する方向に傾斜しているため、そのテーパ面に付着する粉粒体Ｆは容易に容器内に落下し、付着残りがほとんどない。そのため逆テーパ部１３のテーパ面にノズル部１５ｂの先端縁が当接する際に付着する粉粒体Ｆを咬み込むことはなく、閉塞できる。しかも、逆テーパ部１３の傾斜角γよりもノズル部１５ｂの傾斜角βの方が大きく設定されているから、全周に亘って線接触し、閉塞をより確実にできる。
制御部２３による作動制御に関して、好ましくはオーガスクリュー４が停止する直前にノズル部１５ｂが逆テーパ部１３に当接するように制御する。これによってノズル部１５ｂが逆テーパ部１３に当接しながら相対回転するため、粉粒体Ｆをすり切りできる。
【００１７】
上述のように本実施の形態の粉粒体充填装置１によれば、粉粒体Ｆの吐出充填時には、先細状に傾斜するノズル部１５ｂによって粉粒体Ｆの周囲への飛散を抑制でき、容器内で短時間で沈殿できる。また、開口部１７の閉塞に際してノズル部１５ｂはコーン部材１１の逆テーパ部１３に円形に線接触するために付着が少なく粉切れが良い上に咬み込みを抑制できる。
更に、コーン部材１１とシャッタスリーブ１５を交換可能としたので、粉粒体Ｆの種類や性状に応じて最適なものを取付けでき、制御部２３によって開閉タイミングと開閉のための進退距離Ｌを変更調整できるため、粉粒体Ｆの充填詰まりや後垂れを防いで、充填量の計量誤差などがなく不良品を発生させないという利点もある。
【００１８】
次に本発明の第二の実施の形態について図３により説明する。
図３は本第二の実施の形態による製袋充填機３０を示すものであり、この製袋充填機３０には上述した第一の実施の形態による粉粒体充填装置１を含んでいるが、アーム部１８、雄ねじ部２１、スリーブモータＭ２等からなるシャッタスリーブ１５の駆動機構は含まれていない。
本実施の形態による製袋充填機３０において、粉粒体充填装置１のファネルチューブ３及びシャッタスリーブ１５の外周側に筒状の製袋チューブ３１が配設されており、更に製袋チューブ３１にはその上部外周側に製袋ガイド３２が設けられている。そのため、図示しないロールから繰り出された帯状のフィルム（包材）は製袋ガイド３２によって筒状に成形されて、製袋ガイド３２と製袋チューブ３１との間の略円筒状の空間内に挿入される。
その後のフィルムの製袋のために周知の製袋機構２９を採用しているものとする。製袋機構２９は（図では省略されている）、製袋ガイド３２の下側に、筒状フィルムの幅方向の合わせ目をシールする縦シール、筒状フィルムを下方に繰り出す送りローラ、筒状フィルムを横方向にシールする横シーラ、横シール部の中間を切断して下方側の袋の上端シール部と次の袋の底部シール部に分けるカッタとを備えている。そして、底部をシールされた次の袋Ｂの上部開口内に粉粒体充填装置１のシャッタスリーブ１５を挿入した状態となる。
【００１９】
そのため、図３ではシャッタスリーブ１５は製袋チューブ３１の先端開口よりも下方に突出している。
そして、シャッタスリーブ１５のスリーブ１５ａの基端部（上端部）にはワイヤ３３（索状部材）が連結されている。このワイヤ３３は製袋チューブ３１とその内側のファネルチューブ３との間の空間３４を通って製袋チューブ３１の上端の更に上側に位置するプーリ３５に巻回された後に横方向外側に延びてドラム３６に連結されている。ドラム３６は例えばサーボモータからなる駆動モータＭ３の出力軸に連結されて例えば正逆回転可能とされている。これらは駆動手段３８を構成する。
そのため、シャッタスリーブ１５を後退位置Ｐ１に上昇させるためには、駆動モータＭ３を駆動させてドラム３６でワイヤ３３を進出位置Ｐ２から距離Ｌだけ巻き上げる。また、シャッタスリーブ１５を後退位置Ｐ１から進出位置Ｐ２に降下させるには、駆動モータＭをワイヤ３３の距離Ｌだけ逆回転させると、シャッタスリーブ１５内には粉粒体が充填されているために自重で降下し、ワイヤ３３はドラム３６から繰り出される。
【００２０】
そのため、シャッタスリーブ１５を進出位置Ｐ２に降下させると共にオーガファネルチューブ４を回転させることで、袋内に粉粒体Ｆを所定量だけ充填できる。粉粒体Ｆを袋内に充填する際の作用は上述した第一の形態による粉粒体充填装置１と同一である。そして、充填後に、上述した横シーラで袋Ｂの上端をシールすることになる。
【００２１】
上述のように本実施の形態による製袋充填機３０においても第一の形態による粉粒体充填装置１を同様の効果を得られる。
【００２２】
なお、上述の実施の形態では、シャッタスリーブ１５のノズル部１５ｂの傾斜角βに対して逆テーパ部１３の傾斜角γを小さく形成したが、傾斜角βより傾斜角γの方が大きくてもよく、この場合には稜線部１２ａでノズル部１５ｂが線接触して開口部１７を閉塞する。傾斜角β＝γの場合、逆テーパ部１３とノズル部１５ｂとが面接触することになるため、粉粒体Ｆを咬み込み易くあまり好ましくない。いずれにしても、ノズル部１５ｂが逆テーパ部１３の円錐台（円錐形状でもよい）周面上のいずれかで全周に亘って接触して開口部１７を閉塞すればよい。
また、索状部材としてワイヤ３３に限定されることなく、チェーン、ロープ等を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一の実施の形態による粉粒体充填装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す粉粒体充填装置の先端側部分の拡大図である。
【図３】第一の実施の形態による粉粒体充填装置を含む製袋充填機の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ 粉粒体充填装置
３ ファネルチューブ（筒状部）
４ オーガスクリュー
１１ コーン部材
１２ テーパ部
１３ 逆テーパ部
１５ シャッタスリーブ
１５ａ スリーブ部
１５ｂ ノズル部
１７ 開口部
３６ ドラム
３８ 駆動手段
Ｍ２ スリーブモータ
Ｍ３ 駆動モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体を収容するホッパの先端側に筒状部を設け、この筒状部の内部にオーガスクリューを配設し、該オーガスクリューの回転によって粉粒体を筒状部の開口から吐出するようにした粉粒体充填装置において、
前記オーガスクリューの先端に設けられていて先端側に向けて拡径するテーパ部及び縮径する逆テーパ部を形成したコーン部材と、
前記筒状部の開口付近に設けられていて前記コーン部材に対して進退可能な先細状のノズル部とを備え、
該ノズル部は、進出位置では前記コーン部材の逆テーパ部との間に粉粒体を吐出させるための開口部を形成し、後退位置では逆テーパ部に当接して前記開口部を閉塞させるようにしたことを特徴とする粉粒体供給装置。
【請求項２】
前記ノズル部の傾斜角はコーン部材の逆テーパ部の傾斜角よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の粉粒体充填装置。
【請求項３】
前記コーン部材とノズル部は異なるものにそれぞれ交換可能としたことを特徴とする請求項１または２記載の粉粒体充填装置。
【請求項４】
製袋ガイドと製袋チューブとの間に帯状の包材を挿入して製袋機構によって製袋し、請求項１乃至３のいずれかに記載の粉粒体充填装置を用いて製袋チューブの内側に前記筒状部を配設して製袋した袋内に粉粒体を充填するようにした製袋充填機であって、
前記ノズル部は筒状部と製袋チューブとの空間に索状部材を通して駆動手段に連結され、該駆動手段によって前記コーン部材に対してノズル部を進退させるようにしたことを特徴とする製袋充填機。
【請求項１】
粉粒体を収容するホッパの先端側に筒状部を設け、この筒状部の内部にオーガスクリューを配設し、該オーガスクリューの回転によって粉粒体を筒状部の開口から吐出するようにした粉粒体充填装置において、
前記オーガスクリューの先端に設けられていて先端側に向けて拡径するテーパ部及び縮径する逆テーパ部を形成したコーン部材と、
前記筒状部の開口付近に設けられていて前記コーン部材に対して進退可能な先細状のノズル部とを備え、
該ノズル部は、進出位置では前記コーン部材の逆テーパ部との間に粉粒体を吐出させるための開口部を形成し、後退位置では逆テーパ部に当接して前記開口部を閉塞させるようにしたことを特徴とする粉粒体供給装置。
【請求項２】
前記ノズル部の傾斜角はコーン部材の逆テーパ部の傾斜角よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の粉粒体充填装置。
【請求項３】
前記コーン部材とノズル部は異なるものにそれぞれ交換可能としたことを特徴とする請求項１または２記載の粉粒体充填装置。
【請求項４】
製袋ガイドと製袋チューブとの間に帯状の包材を挿入して製袋機構によって製袋し、請求項１乃至３のいずれかに記載の粉粒体充填装置を用いて製袋チューブの内側に前記筒状部を配設して製袋した袋内に粉粒体を充填するようにした製袋充填機であって、
前記ノズル部は筒状部と製袋チューブとの空間に索状部材を通して駆動手段に連結され、該駆動手段によって前記コーン部材に対してノズル部を進退させるようにしたことを特徴とする製袋充填機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１３１２４５（Ｐ２００６−１３１２４５Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２０４０４（Ｐ２００４−３２０４０４）
【出願日】平成１６年１１月４日（２００４．１１．４）
【出願人】（０００１５１４６１）株式会社東京自働機械製作所 (106)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月４日（２００４．１１．４）
【出願人】（０００１５１４６１）株式会社東京自働機械製作所 (106)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]