JP5656355B2 - 粉体充填装置および粉体充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、小口径の容器に対する粉体充填に適した粉体充填装置および粉体充填方法に関する。

一般に、粉末化粧料や粉末薬品といった粉体を容器内に充填する充填工程では、生産効率の向上を図るべく、特許文献１に開示されているようなオーガーを用いた自動充填が行われている。

実開平５−５１８２７号公報

しかしながら、充填対象となる容器が小口径なものになると、オーガーによる自動充填を適切に行うことが困難になる。なぜなら、容器の口径がオーガーの吐出口より小さいと、吐出口より吐出された粉体が容器外にこぼれてしまい、容器内への定量充填が困難になるからである。そのため、従来、小口径のものに対する充填は、規定量の粉体を計量し、治具を使用した手作業で行っていた。一方、このような作業を自動化すべく、小口径専用のオーガーを新たに導入するという対策も考えられるが、単に吐出口の径を小さくしただけでは、吐出口近傍で粉体が詰まってしまうといった問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、小口径の容器であっても、粉体充填の自動化を可能にすることである。

かかる課題を解決すべく、第１の発明は、小口径の開口部を有する容器内に粉末化粧料の粉体を充填する粉体充填装置を提供する。この粉体充填装置は、ホッパー内に収容された粉体を吐出口より吐出するオーガーと、吐出口と対向した投入口が頂部に設けられているとともに、容器の開口部と離間して対向し、容器の開口部よりも小さく、投入口よりも小さな口径を有する排出口が底部に設けられた逆円錐状のガイドノズルと、ガイドノズルを鉛直方向に振動させるバイブレータとを有する。排出口は、バイブレータの振動によってガイドノズルが鉛直下方に変位した状態においても容器の開口部に対して鉛直方向に離間するように配置される。

ここで、第１の発明において、上記バイブレータは、ガイドノズルを垂直方向および水平方向の少なくとも一方に振動させることが好ましい。また、ガイドノズルの投入口は、オーガーの吐出口よりも大きいことが好ましい。また、ガイドノズルの排出口は、下端が非直線状に変化する端部形状を有していてもよい。

第２の発明は、小口径の開口部を有する容器内に粉末化粧料の粉体を充填する粉体充填方法を提供する。この粉体充填方法は、投入口が頂部に設けられているとともに、容器の開口部と離間して対向し、容器の開口部よりも小さく、この投入口よりも小さな口径を有する排出口が底部に設けられた逆円錐状のガイドノズルを鉛直方向に振動させる第１のステップと、投入口に粉体を投入する第２のステップと、投入口より投入された粉体を、ガイドノズルの内面に沿って、排出口に導く第３のステップと、排出口に導かれた粉体を排出口より落下させ、容器内に粉体を充填する第４のステップとを有する。排出口は、バイブレータの振動によってガイドノズルが鉛直下方に変位した状態においても容器の開口部に対して鉛直方向に離間するように配置される。

ここで、第２の発明において、上記第２のステップは、容器内に充填すべき規定量の粉体を複数回に分けて投入するステップであってもよい。

本発明によれば、オーガーの吐出口と容器の開口部との間にガイドノズルを介在させ、吐出口より吐出された粉体をガイドノズルによって容器側へと導く。このガイドノズルは、バイブレータによって振動しているため、ガイドノズル内における粉体の流動性が確保される。したがって、小口径の容器に対応して排出口を小さくした場合であっても、ガイドノズル内に粉体が詰まることなく、また、排出口から容器外にこぼれてしまうこともないので、容器内に規定量通りの粉体を有効に充填することができる。その結果、既存の設備に対する簡易な改良のみで、小口径の容器に対する粉体充填を適切に自動化することができる。

図１は、粉体充填装置の全体構成図である。この粉体充填装置１は、ホッパー２と、オーガー３と、ガイドノズル４と、振動機構５とを主体に構成されており、粉体化粧料や粉末薬品といった粉体を容器６内に自動的に定量充填する。容器６は、有底筒状のボトル形状を有し、その頂部に設けられた開口部６ａは、オーガー３の吐出口３ｂよりも小さくなっている。

ホッパー２内には、容器６に充填すべき粉体が収容されている。オーガー３は、図示しない動力源（モータ等）によってスクリュー３ａを回転させ、ホッパー２内に収容された粉体を下方の吐出口３ｂへと導く。そして、吐出口３ｂに導かれた粉体は、スクリュー３ａの回転に応じた速さで下方に吐出される。なお、吐出口３ｂからの粉体の吐出量は、スクリュー３ａの回転量によって決定される。

ガイドノズル４は、オーガー３の吐出口３ｂより吐出された粉体を容器６側に導くガイド機能を担っている。このガイドノズル４は、上下が開口した逆円錐形状を有し、その頂部には投入口４ａが、その底部には排出口４ｂがそれぞれ設けられている。投入口４ａは、オーガー３の吐出口３ｂと若干離間して対向しており、その口径は、投入口４ａ外への粉体のこぼれを防止すべく、吐出口３ｂのそれよりも大きくなっている。また、排出口４ｂは、容器６の開口部６ａと若干離間しており、その口径は、開口部６ａ外への粉体のこぼれを防止すべく、開口部６ａのそれよりも小さくなっている。排出口４ｂは、図２の破線で示すように、下端を直線状とした端部形状にしてもよいが、ガイドノズル４内における粉体の詰まりを有効に防止すべく、同図の実線で示すように、下端が非直線状に変化する端部形状にしてもよい。具体的には、湾曲した波状、或いは、のこぎり状といった如くである。ガイドノズル４は、振動機構５によって支持されており、これにより、オーガー３と容器６との間に安定して介在する。

振動機構５は、支持台５ａと、アーム５ｂと、バイブレータ５ｃとによって構成されている。具体的には、水平面上に置かれた支持台５ａは垂直上方に延在しており、これに平板状のアーム５ｂが取り付けられている。支持台５ａの取付部位を固定端としたアーム５ｂは、水平方向に延在しており、その先端に相当する開放端には、ガイドノズル４が取り付けられている。そして、アーム５ｂの上面には、比較的高周波で上下（垂直方向）に振動するバイブレータ５ｃが取り付けられている。バイブレータ５ｃの振動は、アーム５ｂを介してガイドノズル４に伝達され、これによって、ガイドノズル４も上下に振動する。なお、ガイドノズル４の振動方向は、水平方向であってもよく、更には、垂直方向および水平方向を組み合わせた二次元方向であってもよい。特に、ガイドノズル４を二次元方向に振動させれば、ガイドノズル４内における粉体の流動性をより有効に確保できる。

以下、上述した粉体充填装置１を用いて、小口径の容器６内に粉体を充填する工程について説明する。まず、ガイドノズル４の直下に容器６を配置する。つぎに、ガイドノズル４が振動している状態で、オーガー３によって計量された規定量の粉体を吐出口３ｂより吐出し、ガイドノズル４の投入口４ａに粉体を投入する。この規定量は、容器内に充填すべき充填量に相当するが、この量の粉体を一度にすべて投入してしまうと、ガイドノズル４内における粉体の詰まりや排出速度の低下等が懸念される場合には、時間的な間隔を空けて、規定量の粉体を複数回（例えば２回）に分けて投入してもよい。

投入口４ａより投入された粉体は、ガイドノズル４の傾斜した内面に沿って、底部の排出口に導びかれる。この過程では、バイブレータ５ｃは、自己の振動によって、ガイドノズル４を振動させる。この振動によって、ガイドノズル４内における粉体の流動性が確保される。したがって、排出口４ｂが小径であったとしても、粉体の詰まりが生じ難い。排出口４ｂに導かれた粉体は、排出口４ｂより落下し、これによって、容器６内に粉体が充填される。なお、ガイドノズル４は、比較的高周波で振動するものの、その振幅自体はさほど大きくない。したがって、ガイドノズル４が変位しても、オーガー３や容器６と接触してしまったり、対向する開口部同士（吐出口３ｂと投入口４ａ、または、排出口４ｂと開口部６ａ）がずれてしまうことはない。

このように、本実施形態によれば、オーガー３の吐出口３ｂと容器６の開口部６ａとの間にガイドノズル４を介在させ、吐出口３ｂより吐出された粉体をガイドノズル４によって容器６側へと導く。粉体の充填過程において、ガイドノズル４は、バイブレータ５ｃによって振動している。したがって、小口径の容器６に対応して排出口４ｂを小さくした場合であっても、ガイドノズル４内に粉体が詰まることなく、また、排出口４ｂから容器６外にこぼれてしまうこともない。その結果、容器６に対する規定量通りの定量充填が可能になる。それとともに、既存の設備（汎用的なオーガー３）にガイドノズル４および振動機構５を追加するといった簡易な改良のみで、小口径の容器６に対する定量充填を適切に自動化することができる。その結果、充填工程に要する作業時間を短縮でき、作業人員を削減できるので、作業効率の著しい向上を図ることが可能になる。

なお、上述した特許文献１には、その従来技術として、バイブレータ付のホッパーが挙げられているが、これによって、本発明の特許性が否定されるものではない。この従来技術に係る粉末充填機では、粉体粧料が投入されるホッパーの底部の細い排出口にバイブレータを設け、排出口を一定の時間だけ振動させる。この振動によって、略所定量が排出口から落下し、容器内に粉体化粧料が充填される。この動作からわかるように、従来技術に係るバイブレータが担う機能は、粉体化粧料の計量に過ぎず、本発明のような粉体の詰まり防止を意図したものではない。

粉体充填装置の全体構成図 ガイドノズルの変形例を示す図

符号の説明

１ 粉体充填装置
２ ホッパー
３ オーガー
３ａ スクリュー
３ｂ 吐出口
４ ガイドノズル
４ａ 投入口
４ｂ 排出口
５ 振動機構
５ａ 支持台
５ｂ アーム
５ｃ バイブレータ
６ 容器
６ａ 開口部

Claims (5)

1. 小口径の開口部を有する容器内に粉末化粧料の粉体を充填する粉体充填装置において、
   ホッパー内に収容された粉体を吐出口より吐出するオーガーと、
   前記吐出口と対向した投入口が頂部に設けられているとともに、前記容器の開口部と離間して対向し、前記容器の開口部よりも小さく、前記投入口よりも小さな口径を有する排出口が底部に設けられた逆円錐状のガイドノズルと、
   前記ガイドノズルを鉛直方向に振動させるバイブレータとを有し、
   前記排出口は、前記バイブレータの振動によって前記ガイドノズルが鉛直下方に変位した状態においても前記容器の開口部に対して鉛直方向に離間するように配置されることを特徴とする粉体充填装置。
2. 前記投入口は、前記吐出口よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載された粉体充填装置。
3. 前記排出口は、下端が非直線状に変化する端部形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載された粉体充填装置。
4. 小口径の開口部を有する容器内に粉末化粧料の粉体を充填する粉体充填方法において、
   投入口が頂部に設けられているとともに、前記容器の開口部と離間して対向し、前記容器の開口部よりも小さく、当該投入口よりも小さな口径を有する排出口が底部に設けられた逆円錐状のガイドノズルを鉛直方向に振動させる第１のステップと、
   前記投入口に粉体を投入する第２のステップと、
   前記投入口より投入された粉体を、前記ガイドノズルの内面に沿って、前記排出口に導く第３のステップと、
   前記排出口に導かれた粉体を前記排出口より落下させ、前記容器内に粉体を充填する第４のステップとを有し、
   前記排出口は、前記バイブレータの振動によって前記ガイドノズルが鉛直下方に変位した状態においても前記容器の開口部に対して鉛直方向に離間するように配置されることを特徴とする粉体充填方法。
5. 前記第２のステップは、前記容器内に充填すべき規定量の粉体を複数回に分けて投入するステップであることを特徴とする請求項４に記載された粉体充填方法。

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