JPH02258501A - 充填量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 狐泉五霊杖肝立匪 本発明は、充填量制御装置に関し、詳しくは、医薬品等
の製造工程において用いられ、順次搬送されてくるバイ
アル瓶あるいはアンプル等の空容器に５０ｍｇ、１００
ｍｇ、　　５００ｍｇ、　　Ｉ　ＯＯＯｍｇ等の数ｇ以
下の定量の微少の粉末、液体等を充填する充填装置にお
いて、充填量を秤量し、該秤量値をフィードバックして
充填機を制御し、よって、充填ｍを定量制御するもので
ある。

従来の技術 従来、この種の医薬品などの充填工程においては、充填
量のチエツクは、一般に、粉末、液体等を充填した容器
をラインより適時抜き取りして秤量し、算出した充填ｍ
と目標量とに差があると、内容物を容器に充填する装置
に適当な処置を施し、充填量の調整を行っている。

一般に粉末充填装置においては、バルクのホッパレベル
（仕込量）、比容、物性などの経時的変化により充填量
は変動し、また、液体（懸濁剤を含む）等の充填におい
ては、粘度の変化、針先フィルタの目詰まり、その他シ
リンダーの緩み等により充填量が変動するため、適度な
頻度で上記した充填量のチエツクをし、充填ｍｌ整を行
っている。

しかしながら、充填工程においては、上記した経時的な
変動以外に、何等かのトラブルによる突発的な事由によ
り、充填量に異常な変動が発生することがある。その際
、上記した従来の適度な抜き取りチエツクでは、突発的
な事由による充填量の異常をチエツクすることは出来な
い。特に、医薬品においては、充填量は極めて高い精度
を保持することが要求されると共に、不良品を絶対的に
出さないことが要求されるため、従来の抜き取り秤量で
は、十分に対処出来ない問題があった。

上記した抜き取り秤量した場合に発生する問題に対して
、特公昭６２−２５９７１号では、まず、粗充填機で８
０〜９０％の粗充填を行い、ついで、該粗充填量を計量
し、該計量値により補正充填機をフィードフォワード制
御して補正充填する充填量制御装置が提案されている。

しかしながら、該制御装置は、充填量が大量なものを対
象としており、本発明が対象とする充填量が５０ｍｇ、
　１００ｍｇ、５００ｍｇ、１０００ｍｇ等の数ｇ以下
の小量用のものには適用困難であり、かつ、充填機を２
台必要とすると共に、全数秤量のために天秤を３台必要
とし、設備が複雑になるとともにコスト高になる等の不
具合があった。また、特公昭５２−７８５８３号におい
ては、充填機の下方に秤量装置を設置し、秤量しながら
充填する装置が提０（されているが、該装置は精度が悪
いと共に速度が遅く、かつ、前記と同様に小量用には採
用困難である。

発明が解決しようとする課題 上記したように、従来提供されている秤量しながら充填
量を制御する装置は、本発明が対象とする少量の充填ｍ
の場合には採用困難であると共に、充填速度と比較して
秤量速度が遅いため、全数秤量をすると、生産性が著し
く低下し、しかも、制御精度が十分でない問題があった
。

また、充填機のホッパー内に一定容１の被充填物を投入
後、充填機を駆動して、所定本数の容器に順次連続的に
充填する場合、充填機のスタート時の初期モードでは充
填ｍの個々のバラツキに加えて、変動傾向が大きく、ま
た、被充填物が少量となる最終モード時にも側々のバラ
ツキｊこ変動傾向が大きい。この初期モードと最終モー
ドとの間の定常モードでは最もバラツキが少ないが、序
々に増加・減少するといった経時的な変動がある。

このように、充填機の作動時期に応じて充填量のバラツ
キや変動傾向に特徴があり、よって、始動時から停止時
まで、−律のフィードバック制御を行っても、例えば、
全数秤量して数個の充填量データの平均値でフィードバ
ック制御する場合、充填量が安定している時には制御性
も良いが、変動傾向の大きい初期モードおよび最終モー
ドでは、フィードバックが変動傾向に十分に追従するこ
とができないという欠点があり、初期、最終モードの充
填量の変動に追従すべく、１本づつフィードバック制御
を行った場合には、定常モードの安定期においての突発
的な１本のバラツキを袷ってしまうという可能性もある
。このように全数秤量が可能となっても、該秤量結果に
基づき、いかにフィードバック制御を行うかも問題であ
った。

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、生産
性の低下を招くことなく、全数秤ｍを可能とする充填装
置において、充填機の作動時期に応じたフィードバック
制御を行うことにより、充填量のバラツキを押さえ、容
器への充填量が一定の管理幅内に維持出来るようにする
ものである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記した目的を達成するために、空容器秤量
用の第１電子天秤と、 上記空容器秤量後の容器に対して、パルス設定方式のサ
ーホモータにより回転作動されるオーガスクリユーを用
いて粉末等を充填するオーガー充填機等の充填機と、 上記充填後に秤量する充填容器秤量用の第２７１！子天
秤と、 空容器の搬送手段より上記第１１！子天秤へ、該第１１
子天秤からオーガー充填機へ、該オーガー充填機から第
２電子天秤へ、第２Ｎ子天秤から不良品排除装置へ容器
を保持して自動搬送する搬送装置と、 上記第１電子天秤による空容器の秤量値と、第２１子天
秤による充填容器の秤量値とより、正味充填量を算出し
、該正味充填ｍ、目標充填量お上び上記秤量した被充填
物を充填した時における充填機のモーフ駆動データ（例
えば、モータの回転移動パルス等）より、モータの回転
移動パルスをを制御する等で充填機のモータの駆動をフ
ィードバック制御するようにし、かつ、該フィードバッ
ク制御は、充填ｍに変動傾向の大きい充填機の初期モー
ドおよび最終モードでは前回の充填結果毎にフィードバ
ック制御すると共に、充填量に変動傾向の小さい定常モ
ードでは前回を含む５回等の連続した複数回数の平均値
よりフィードバック制御するようにしたデータ処理装置
と を備えていることを特徴とする充填量制御装置を提供す
るものである。

作用 本発明の充填量制御装置によれば、充填工程の生産性を
害することなく全数秤量が出来る秤量装置を用いている
ため、前回の秤量データに応じたフィードバック制御も
可能となる。しかも、充填量のバラツキや変動傾向に特
有の特徴がある作動モードに分けてフィードバック制御
方式を変えているため、各作動モードに適したフィード
バック制御ができ、各モードにおいて、充填バラツキ、
充填不良を最小限に押さえることが出来る。

寒鼻外 以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する
。

第１図は本発明に係わる充填ｍ制御装置を備えた粉末充
填装置の全体を示し、■はバイアルからなる容器、２は
空容器の供給コンベア、３は空容器の秤ｍを行う第１？
ｌｆ子天秤、４は第１電子天秤３で秤量した後の空容器
に粉末を充填するオーガー粉末充填機、５は粉末充填後
の容器の秤ｍを行う第２電子天秤、６は秤量値が所定管
理幅より外れている不良品を排除する不良品排除装置、
７は取出コンベア、９は容器搬送装置である。該容器搬
送装置９は上記各装置に容器１を搬送するために、４個
のチャック８Ａ、８Ｉ３，８Ｇ、８Ｄ（ただし、チャッ
ク８Ｄは図中見えない）を図示のごとく一定間隔をあけ
て長尺な作動バー１１に取り付け、該作動バー１１を基
台１０上に設置した駆動機構１２に取り付けている。

上記駆動機構１２は作動バー１１に取り付けている４個
のチャック８Ａ、８Ｂ、８Ｃ，８Ｄを同時に同一軌跡で
ｘ、ｙ、ｚ方向へ移動するもので、チャック８Ａにより
吸着保持した容器１を供給コンベヤ２から第１電子天秤
３へ、チャック８Ｂにより空秤量後の容器ｌを第１電子
天秤３から粉末充填機４へ、チャック８Ｃにより粉末充
填後の容器１を粉末充填機４から第２電子天秤５へ、チ
ャックＦＤにより第２電子天秤５から不良品排出装置６
への搬送を、４つ同時に１つの容器搬送装置９により行
っている。

本装置で使用する粉末充填機４は、第２図に示す如きオ
ーガースクリュー充填機を用いており、ファンネル２Ｉ
内に投入されている粉末２２を、駆動装置２３で回転さ
れるオーガースクリュー２４により、その回転単に対応
してスクリーン２５、スカート２６を通して容２′Ａ１
内に所定量充填している。上記オーガースクリュー２４
の駆動装置２３として、パルス設定方式のサーボモーク
を用いており、例えば、１つの容・器に対して、２００
００パルスでオーガースクリュー２４を４回転し、１０
０ｍｇの粉末を容器ｌに充填するように設定している。

上記したように、本装置では、全ての容器に対して、第
１電子天秤３で空容器の秤量を行うと共に、第２１！子
天秤５で粉末充填後の容器の秤量を行い、それぞれ秤量
値をデータ処理装置（図示せず）に人力し、該処理装置
で差し引きすることにより・、全ての容器に充填された
粉末充填量（正味重重）を算出し、即ち、全数秤量を行
っている。

上記全数秤量値を算出するデータ処理装置においては、
算出した正味重量と、目標重量と、充填時のオーガース
クリ：Ｌ−２４の回転移動パルス（サーボモータのパル
ス）とから、オーガースクリュー２４を駆動するサーボ
モータをフィードバック制御し、よって、容器ｌへの粉
末２２の充填量（正味重量）が一定の管理幅内に維持出
来るように制御している。かつ、充填機４の始動時から
停止時までの作動モードに応じて充填量に特有のバラツ
キがあり、そのため、作動モードに応じてフィードバッ
ク制御の構成を変化させている。

即ち、一般に、上記粉末充填機４による粉末充填時、ノ
アネル２１内に所定の大量の粉末２２を仕込だ後、該フ
ァンネル２１にカバー（図示せず）を被せて粉末を密封
し、該状態で、前記したように、サーボモータを始動し
てオーガースクリュー２４を間欠的に回転作動すること
により、順次、搬送されてくる容器ｌに対して所定量の
粉末２２を小分は充填しており、ファンネル２１内に投
入している粉末２２が無くなるとサーボモータの駆動を
停止し、再度、ファンネル２１内に所定量の粉末を仕込
むようにしている。例えば、ファンネル２１への１回の
粉末投入分で、１０００本の容器に対して各１００ｍｇ
の粉末を充填するようにしている。

上記オーガー充填機４では、サーボモータの始動時から
一定期間の初期モード時には充填量のバラツキが大きい
が、その後の定常モードではバラツキが少なくなり、最
終モード時には再度バラツキが大きくなる。

上記した充填機４の作動モードに応じて、下記のフィー
ドバック制御系を構成している。

■初期モード・・・ｎ＝１によるフィードバック制御Ｖ
ｎ＝Ｖｎ−１−Ｘｓ／Ｘｎ−１ ■定常モード゛・・・ｎ−５によるフィードバック制御
Ｖｎ＝Ｖｎ−１ｌＸｓ／Ｘａｖ ■最終モード・・・ｎ−１によるフィードバック制御Ｖ
ｎ＝Ｖｎ−１−Ｘｓ／Ｘｎ−１ 尚ζ上記式において、 ■＝サーボモータの回転移動量、 ｎ：今回、 ｎ　−１：前回、 Ｘｓ：目標充填量、 Ｘａｖ：５回分の平均充填量、 よって、ｖｎ：フィードバック制御される今回のサーボ
モータのパルス回転移動量 Ｖｎ−１：前回のサーボモータのパルス回転移動量 上記初期モード一定常モード、定常モード−最終モード
への切り換えは、前辺て規定したモード切換基準により
、連続した複数本が該基準に達した時に切り換えるよう
にしている。

フィードバック制御を上記の如く初期モードと最終モー
ドを、ｎ＝１としているのは、これらモードでは充填量
のバラツキが大きいため、前回の粉末充填量に応じて、
その都度、サーボモータをフィードバック制御した方が
、該初期および最終モード内において各容器に対する粉
末充填量を目標管理幅内に入れることが出来るためであ
る。

一方、定常モードでは、充填量のバラツキが少なく、前
回の粉末充填量毎に制御すると、逆に、突発的な要因に
よって充填量が変動した場合に、該データによりフィー
ドバック制御を行うことになるため、制御後の充填量が
目標管理幅内に入らなくなる不具合がある。よって、該
定常モードではｎ＝５とし、先に充填を行った５回分の
平均値よりフィードバック制御を行っている。

尚、第１図に示す充填装置では、オーガー充填機４によ
り充填する容器に対して、第２１子天秤５により秤量し
た後にデータ処理装置で正味重量を算出する容器は前々
回の容器になる関係より、前記式の（ｎ−１）は全て（
ｎ−２）となる。

上記した初期モード、定常モード、最終モードに別けて
フィードバック制御する本発明の制御方式と、フィード
バック制御を行わず一定パルスでサーボモータを駆動し
た場合と、始動時から停止時まで作動モードに分けずに
全体を通してｎ＝１およびｎ＝５でフィードバック制御
した場合とを実験・した。

本実験では、充填本数は７００本、目標充填ｍが１００
ｍｇ、不良基準を±７％と設定した。

上記実験結果は次頁の第１表に示す通りであり、かつ、
本発明は第３図、制御無しの場合は第４図のグラフに示
す結果となった。

（以下余白） 効果 以上の説明より明らかなように、本発明に係わる充填量
制御装置によれば、充填ラインにおいて充填機の前後に
電子天秤よりなる秤量機を組み込み、充填工程の生産性
を阻害することなく全数秤量を行うことが出来るため、
該全数秤量に基づくオーガースクリュー駆動用サーボモ
ータのフィードバック制御を行うことが出来る。かつ、
オーガー充填機の傾向として充填量のバラツキは仕込み
時（初期）から最終段階までの経過において初期、定常
期、最終期と特徴づけられるが、本発明では初期、定常
期、最終期と作動モードを定義して、フィードバック制
御方法を変えているため、各モードに適したフィードバ
ック制御を行うことが出来る。このように、全体を通し
て充填精度を高めると共に、充填量が上記管理幅より外
れた不良品の発生を極力押さえることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる充填量制御装置を使用する粉末
充填装置の全体斜視図、第２図は粉末充填機の要部断面
図、第３図は本発明の装置により充填量を制御した場合
の線図、第４図は充填量を制御しない場合の線図である
。 ｌ・・容器、　　　　　　２・・ ３・・第１Ｔ１子天秤、　４・・ ５・・第２１１子天秤、　　６・・ ２１・・ファンネル、　　２２・ ２４・・オーガースクリュー 特許出願人　武田薬品工業株式会社 代理人　弁理士青　山　葆ほか２名 供給コンベヤ、 粉末充填機、 不良品排除装置、 ・粉末、 第２図 第３図 ８４囚 元１１１本壮【本コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空容器秤量用の第１電子天秤と、 上記空容器秤量後の容器に対して粉末等を充填する充填
   機と、 上記充填後に秤量する充填容器秤量用の第２電子天秤と
   、 上記第１電子天秤による空容器の秤量値と第２電子天秤
   による充填容器の秤量値とより、正味充填量を算出し、
   該正味充填量、目標充填量および該充填作動時における
   充填機のモータ駆動データより、充填機のモータの駆動
   をフィードバック制御するようにし、かつ、該フィード
   バック制御は、充填量にバラツキが多い充填の初期およ
   び最終期では前回のデータ毎にフィードバック制御する
   と共に、上記初期と最終期の間の充填量にバラツキの少
   ない定常期では前回を含む５回等の連続した複数回数の
   平均データよりフィードバック制御する構成としたデー
   タ処理装置と を備えたことを特徴とする充填量制御装置。 ２、上記充填機としてパルス設定方式のサーボモータに
   より回転作動されるオーガスクリューを用いたオーガー
   充填機を使用し、上記フィードバック制御する際の充填
   機のモータ駆動データとして、該オーガー充填機のモー
   タの回転移動パルスのデータを用い、フィードバック制
   御によりサーボモータの回転移動パルスを制御するよう
   にし、かつ、空容器の搬送手段より上記第１電子天秤へ
   、該第１電子天秤からオーガー充填機へ、該オーガー充
   填機から第２電子天秤へ、第２電子天秤から不良品排除
   装置へ容器を保持して自動搬送する搬送装置を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の充填量制御装置。