JPS6130962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、粉粒体、顆粒ペレツト、塊状物、液
体等を一定量計量し、容器に充填する計量充填方
法及びその装置に関するものである。 従来のこの種方法の一例としては、粉粒体、例
えば洗剤を計量すべきスペース内へ定量以下の量
を最初に供給し、次いで定量不足分を小出しに供
給し微量補充を行うという方法が採用されてい
た。この方法を実施するために、第１図に示すよ
うな装置が用いられていた。この装置は、供給ベ
ルトコンベア５０で搬送されてくる充填物１００
を供給ホツパー５１内へ落下させて貯留し、この
供給ホツパー５１の下端開口に開閉シヤツター５
２を取付け、供給ホツパー５１の下方に計量バケ
ツト５３を設置し、この計量バケツト５３の下端
開口に排出ゲート５４を取付け、計量バケツト５
３の下方に充填シユート５５を設置し、この充填
シユート５５の下方に空の容器２００を順次搬送
せしめ、前記計量バケツト５３に天秤型計量機５
６を取付けてある。供給ホツパー５１に貯留され
た充填物１００（例：洗剤）を、容器２００に例
えば2650ｇ充填しようとする場合、まず最初に開
閉シヤツター５２を図中Ａの位置まで開き、定量
の約84％すなわち2230ｇを排出させる。2230ｇ排
出するには、約1.8秒間開閉シヤツター５２を開
いておく（開口面積110cm²）。この工程が大出し工
程であり、次いで小出し工程に移り、不足分の
420ｇを微量補充する。この小出し工程を行なう
ためには、開閉シヤツター５２を図中Ｂの位置ま
で絞り、定量になるまで少量づつ排出する。この
小出し工程時における開閉シヤツター５２の開口
面積を29.0cm²とし、不足分の420ｇを排出するの
に2.4秒要した。前記天秤型計量機５６は、計量
バケツト５３を吊る吊り部材５７にさお５８の一
端を枢着し、さお５８の他端側にウエイト５９を
取付けて成る。図中符号６０は支点である。前記
開閉シヤツター５２は、カム６３の図中矢印方向
の回転に伴つて開閉する構造になつている。すな
わち、カム６３によつてベルクランク６４がその
回動中心０を中心に回動してリンク６５及びレバ
ー６７を図中左方へ前進させて爪６６を押し爪６
６の回転と同心の開閉シヤツター５２を右回しに
回し、供給ホツパー５１内の充填物１００を計量
バケツト５３へ供給するようになつている（図中
Ａの位置）。そして、時間とともにカム６３は回
転してリンク６５を後退させ、ベルクランク６４
はばね６８によつて引張され、爪６６と開閉シヤ
ツター５２は自重により閉じる方向に下がる。こ
の開閉シヤツター５２の閉じる方向へ下がる途中
の一定時間はカム６３の回転半径が同一であるた
め、開閉シヤツター５２は図中Ｂの位置にとどま
り、小出しを行う。小出しにより計量バケツト５
３内の充填物１００が定量に達すると、計量バケ
ツト５３が下がり、吊り部材に取付けたねじ６１
の先端がレバー６７の先端を押し下げ、レバー６
７が押し下げられて爪６６はレバー６７の段部か
ら外れ開閉シヤツター５２を全閉する。このと
き、天秤型計量機５６は平衡位置となり、この平
衡位置を検出装置６２が検出し、この検出装置６
２からの信号により計量バケツト５３の排出ゲー
ト５４を開く。 この従来装置における作動は、 開閉シヤツター５２の全開（大出し工程）、 開閉シヤツター５２を小出し位置とし時間制
御（小出し工程）、 一定時間経過後開閉シヤツター５２を全閉
し、 天秤型計量機５６が平衡位置に達し、 検出装置６２が天秤型計量機５６の平衡位置
を検出し、 平衡位置が検出されることにより排出ゲート
５４を解放し、 一定量に計量された充填物１００を充填シユ
ート５５に排出し、充填シユート５５から空の
容器２００へ充填物１００を充填し、 排出ゲート５４を全閉し、 充填物１００が充填された容器２００を移動
し、 空の容器２００を充填シユート５５の下方に
送入する。 上述のないしが１サイクルであり、これを
繰り返すことにより、順次計量し充填していくも
のである。この１サイクルは、充填物１００を
2650ｇ充填するには、先にも述べたように大出し
工程に1.8秒、小出し工程に2.4秒、一定量計量さ
れた充填物１００を計量バケツト５３から充填シ
ユート５５を通過させ容器２００へ充填する工程
に0.8秒、充填された容器２００を移動し空の容
器２００をリセツトするまでの工程に0.5秒を要
し、１サイクル完了までの所要時間が5.5秒であ
つた。１サイクル5.5秒のうちの2.4秒、すなわち
所要時間の約44％の時間を小出し工程に要し、計
量に要する時間（大出し工程と小出し工程）での
比率は、計量全時間4.2秒のうちの2.4秒、すなわ
ち約57％もの時間を要していた。計量のための時
間中57％もの時間を費やして正確を期した結果の
精度はというと、総合充填精度±0.7％ないし1.0
％という結果が確認されている。計量精度を向上
させるためには、小出し工程にさらに時間をかけ
ることが要求されるが、小出し工程に時間をかけ
ると、スピードはさらに遅くなるというジレンマ
に陥る。また、従来方法及び装置によると、小出
し工程中の充填物１００の落下による慣性と空中
移動中の充填物１００の制御ができないために、
計量精度には限界があつた。さらに、従来方式に
おける高速度充填の場合、充填機全体の運転速度
から計量時間が規制され、大出し量の不足、充填
物の嵩比重の低下、さらには流動性が悪化したと
き、設定時間以上に小出し充填時間が必要とな
り、その結果計量未達のまま量目不足品が流れる
おそれもあつた。 他の従来例としては、特公昭36−3095号公報に
記載のものが知られている。これは、主排出口の
作用に先立ち計量槽から過剰材料を排出する副排
出装置を設けたものであり、材料が予定量を越え
て供給されたとき計量槽に設けた翼車が回転させ
られ、この回転によつて翼間に構成される小区画
室内の材料が樋より計量槽外へ少量宛排出される
ようになつている。この従来例では、翼車の回転
による振動が計量槽に伝達し、秤が加振され計量
終点で誤差を生じ易い。また、過剰材料を翼車で
かき出すため、過剰材料は翼間の小区画室内の分
量づつ断続的あるいは脈動的に計量槽内から樋へ
排出されるので、締切り精度にバラツキが生じ易
い。さらに、材料が粉粒体の場合、その種類（例
えば洗剤）によつては、翼車が粉粒体を破壊した
りあるいは固着させたりするおそれがあり、破壊
等したものを再利用することができなくなつてし
まうこともある。さらにまた、翼間の小区画室内
へ粉粒体の塊り（ブロツク）が収容され排出され
ると計量精度に狂いが生じ易い。なおまた、従来
例の装置で計量槽内から排出された過剰材料の再
利用（再び計量すること）は図りにくく、再利用
するためには特別の装置を設けて樋から排出され
てくる材料を上方へ移動しなければならないもの
であつた。 本発明は、上記事情に鑑みて発明されたもので
あり、１サイクルのスピードアツプと計量精度の
向上とを同時に図つた計量充填方法及びその装置
を提供することを目的とするものである。 以下に本発明の好適な実施例を第２図以下の図
面に基づいて説明する。 第２図は本発明の基本原理を示し、まず、供給
ホツパー１から充填すべき定量以上の充填物１０
０を計量バケツト２に供給する工程が行なわれ、
次に計量バケツト２内に供給された定量以上の充
填物を計量装置３で計量して吸引ノズル４を作動
させ、続いて計量バケツト２内に挿入された吸引
ノズル４で定量を超えた量の充填物１００が吸引
される。さらに、吸引ノズル４が作動中の計量バ
ケツト２内の充填物１００を計量し、定量まで減
量したときに吸引ノズル４の作動を制御装置５で
停止させ、最後にバケツト２内の計量された充填
物１００を容器２００に排出し充填する。充填さ
れた容器２００は移動され、計量バケツト２の下
方に空の容器２００が送入されてくる。このよう
な１サイクル中特徴的なことは、最初に定量を超
える量の充填物１００を供給ホツパー１から計量
バケツト２へ供給してしまい、次いで超過量を吸
引ノズル４で吸引することにより計量バケツト２
内の充填物１００を定量に計量することである。 第３図はかかる方法を実施するための装置を示
し、充填物１００が供給ベルトコンベア６により
移送されてきて供給ホツパー１に供給され、供給
ホツパー１内に貯留される。このとき、供給ベル
トコンベア６から供給ホツパー１への供給量は、
レベルゲージ７で計量されて一定のレベルに保た
れる。この供給ホツパー１の下端開口に開閉シヤ
ツター８が取付けられている。この開閉シヤツタ
ー８は、シヤツタードライブソレノイド９に制御
装置５から開又は閉の指令が入力されたときに開
閉される。供給ホツパーの開閉シヤツター８が開
き、落下してくる充填物１００は、供給ホツパー
１の下方に設けられた計量バケツト２内に貯留さ
れる。この計量バケツト２には計量装置３が取付
けられている。計量装置３としては、図示する実
施例ではロードセルが用いられている。計量バケ
ツト２内には吸引ノズル４が挿入され、この吸引
ノズル４に排出管１０が連結され、この排出管１
０に戻し装置１１が連結され、この戻し装置１１
に吸引装置１２が取付けられる。また、排出管１
０の途中にバルブ１３が取付けられている。この
バルブ１３は、排出管１０に穿設された孔１０ａ
を開閉するためのものであり、この孔１０ａとバ
ルブ１３の窓１３ａとが合致するとき、エアーは
外部に流出し、吸引ノズル４は作動せず、孔１０
ａを閉塞するとき、吸引ノズル４は作動する、と
いうものである。この孔１０ａのバルブ１３によ
る開閉は、制御装置５により行なわれる。吸引ノ
ズル４は、２重管構造に構成され、周りの空隙か
ら外気が導入され、導入された外気と充填物１０
０とが中心の空隙から排出管１０へと吸引されて
戻し装置１１へ排出される。この戻し装置１１
は、バツクフイルター１４を備え、このバツクフ
イルター１４によりエアーのみ吸引装置１２へ吸
引され、充填物１００は戻し装置１１内の室１５
に貯留される。この室１５に貯留された戻り充填
物１００ａは、ロータリーバルブ１６から再び供
給ホツパー１へ排出される。 計量バケツト２の下端開口には排出ゲート１７
が取付けられ、この排出ゲート１７にゲートドラ
イブソレノイド１８が取付けられ、このソレノイ
ド１８が制御装置５からの指令により作動し排出
ゲート１７の開閉を図るようになつている。排出
ゲート１７の開閉は、吸引ノズル４の充填物１０
０の吸引により計量バケツト２内の充填物１００
が定量に至つたとき、計量装置３の情報を読み取
つた制御装置５がバルブ１３を作動させて吸引作
動を停止させ、次いでゲートドライブソレノイド
１８を作動させて排出ゲート１７を開き、充填物
１００が全て排出されたか否かを制御装置５が計
量装置３の情報を読み取つて判断し、制御装置５
が再びゲートドライブソレノイド１８を作動させ
て排出ゲート１７を閉塞する。計量バケツト２内
から排出された充填物１００は、充填シユート１
９を通過して空の容器２００へ充填される。 このようにして、充填物１００が計量され、容
器２００へ充填されるまでの１サイクルを要約す
ると、次の如くになる。 開閉シヤツター８が全開し、例えば定量2650
ｇのところ2850ｇを大出しする、 計量バケツト２に取付けられた計量装置３、
すなわちロードセルからの信号により制御装置
５が開閉シヤツター８を全閉する、 ロードセルからの信号により制御装置５がバ
ルブ１３を作動させて排出管１０の孔１０ａを
閉じ吸引ノズル４を作動させ、計量バケツト２
内の過剰充填分を吸引排出する、 設定重量をロードセル（計量装置３）が検出
する、 ロードセルからの信号により制御装置５がバ
ルブ１３を作動させて窓１３ａと孔１０ａとを
合致させブリード空気を吸い込む（吸引ノズル
４作動停止）、 設定重量をロードセルが検出したときのロー
ドセルからの信号により、あるいは吸引ノズル
４の作動停止を検知することにより、制御装置
５が、排出ゲート１７を全開する、 計量された充填物１００が計量バケツト２か
ら排出され容器２００に充填される、 充填物１００が排出されると計量バケツト２
は空になり、この空の計量バケツト２を計量す
るロードセルからの信号により制御装置５が排
出ゲート１７を全閉する、 充填された容器２００が移動し、空の容器２
００が所定位置に送入される。 前記吸引ノズル４は、充填物１００を吸引する
空隙の内径の直径を3.3cm²とし、これを計量バケ
ツト２へ挿入し、吸引力は−80mmHgに設定し、
第１図に示す従来装置との計量し充填するまでの
時間を比較してみた。このときの定量は粒状合成
洗剤2650ｇとする。

【表】 また、従来の小出し時の開閉シヤツターの開口
面積と、吸引ノズル４の断面積を同一面積にし−
80mmHgで吸引すると、従来の420ｇを小出しする
時間2.4秒に対し、200ｇを吸引する時間は、0.42
秒であり、約２秒の短縮が可能であつた。なおま
た、粒状合成洗済の従来小出し時における落下線
速度は21cm/sec.であつたのに対し、本発明にお
ける吸い出し線速度は67cm/sec.であり、約3.2倍
の速度が得られた。このように、本発明では高速
度吸引排出が可能であるため、計量装置３は応答
速度の速いワイヤーストレンゲージ等の電気的重
量検出センサーと組合せることができる。このワ
イヤーストレンゲージとして応答速度が0.01秒程
度のものを使用すれば、吸引排出速度の0.42秒よ
りも速いので十分に追従可能である。なお、前述
の粒状合成洗剤2650ｇの計量充填の実験結果とし
て、本発明では総合充填精度が±0.3〜0.5％であ
つた（従来±0.7〜1.0％）。 第４図は液体用の本発明装置を示し、供給ベル
トコンベア６の替りに供給管６′を、開閉シヤツ
ター８の替りに供給弁８′を、バルブ１３の替り
に吸引弁１３′を、そして戻し装置１１から供給
ホツパー１へ戻し管１０′を配管し、計量バケツ
ト２を容器２００が兼用したものである。また、
吸引ノズル４は、供給弁８′からの供給ノズルを
兼用している。 以上説明したように、本発明に係る計量充填方
法は、供給ホツパーから充填すべき定量以上の充
填物を計量バケツトに供給する工程と、計量バケ
ツト内に供給された定量以上の充填物を計量バケ
ツト内に挿入された吸引ノズルで定量を超えた量
の充填物を上方に吸引する工程と、吸引ノズル作
動中の計量バケツト内充填物を計量し、定量まで
減量したときに吸引ノズルの作動を停止する工程
と、計量バケツト内の充填物を容器に充填する工
程とから成ることを特徴とするものである。した
がつて、充填物を空中落下させるのは１回のみで
あり、しかもそのとき定量以上の量を供給ホツパ
ーから計量バケツトへ供給するので、このときの
大出し時間は従来方法よりも若干多くかかるが、
従来のような精確な計量をするための小出し工程
がなくなり、小出し排出時の落下による慣性と空
中移動中の充填物制御が出来ないことによる計量
精度の狂いは生じない。そして、この従来の小出
し工程に替つて、吸引ノズルにより超過分の充填
物を上方に吸引するので、単位時間当りの吸引量
をアツプしても、従来のような落下慣性の影響を
受けることがない。その結果、計量のスピードア
ツプと正確性が得られる。前述した実験例によれ
ば、2650ｇの粒状合成洗済を容器に充填する場
合、従来例では１サイクル5.5秒要したものが、
本発明によれば3.8秒以下となり、約31％以上の
スピードアツプが可能となつた。また、総合充填
精度も±0.7〜1.0％であつたものが、±0.3〜0.5％
に改善可能である。また、本発明では、特公昭36
−3095号公報に記載のものの如く計量槽と余剰材
料排出のための副排出装置が接触せず、すなわち
計量バケツトと吸引ノズルとが非接触であるた
め、吸引ノズルの作動により秤量部が影響を受け
ず、しかも吸引ノズルは細かい１個１個の粉粒体
をバラバラに（ブロツクで吸引することにより粗
い調整になつてしまうことなく）上方へ吸引する
ため、終了信号で吸引を遮断する場合、一般の粉
流体のみの遮断に比べて吸引気流に浮遊する粉流
体を遮断するための同一バラツキの締切り速度で
も流速が一定し、低密度均一流であるため締切り
精度が高く、かつ粉粒体を破壊したり固着したり
するおそれもない。さらに、余剰材料の再利用
が、吸引ノズルによる上方への吸引のため容易に
行える。 本発明に係る計量充填装置は、上述した如く、
順次移送されてくる充填物を受け入れ貯留する供
給ホツパーと、供給ホツパーの下端開口に取付け
られ、一定間隔をあけて所定時間下端開口を解放
し、容器に充填すべき定量以上の量を供給させる
開閉シヤツターと、供給ホツパーの下端開口下方
に設けられ、開閉シヤツターが開いて供給されて
くる定量以上の充填物を貯留し計量する計量バケ
ツトと、この計量バケツトに貯留される充填物に
上方から挿入される吸引ノズルと、計量バケツト
内の充填物を計量する計量装置と、この計量装置
に連動され、計量バケツト内の充填物が設定値を
超えたときに吸引ノズルを作動させ、吸引ノズル
の吸引により充填物が設定値を示したときに吸引
ノズルの作動を停止させる制御装置と、計量バケ
ツトの下端開口に取付けられ、吸引ノズルの作動
停止に連動して下端開口を解放し、下方に待機す
る容器へ計量された定量の充填物を排出させる排
出ゲートとを備えたことを特徴とするものであ
る。したがつて、本装置によれば計量時間のスピ
ードアツプと計量精度の向上とが同時に図れる。
また、吸引ノズルによる高速の吸引が可能である
ため、計量装置に応答速度の速い電気的重量検出
センサーを組合せることができ、より一層計量精
度を向上させることができるものである。さら
に、吸引ノズルは上方から挿入されているため、
余剰材料の再利用が図り易く、粉粒体のブロツク
を吸引して粗い調整になつてしまうこともなく、
吸引ノズルの作動が秤量部へ影響するおそれもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を示す全体概略図、第２図は
本発明方法の基本原理を示す説明図、第３図は本
発明装置の一例を示す全体概略図、第４図は液体
の計量充填装置を示す概略図である。 １……供給ホツパー、２……計量バケツト、３
……計量装置、４……吸引ノズル、５……制御装
置、８……開閉シヤツター、１７……排出ゲー
ト、１００……充填物、２００……容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給ホツパーから容器に充填すべき定量以上
   の充填物を計量バケツトに供給する工程と、 計量バケツト内に供給された定量以上の充填物
   を計量バケツト内に挿入された吸引ノズルで定量
   を超えた量の充填物を上方に吸引する工程と、 吸引ノズル作動中の計量バケツト内の充填物を
   計量し、定量まで減量したときに吸引ノズルの作
   動を停止する工程と、 計量バケツト内の充填物を容器に充填する工程
   と、 から成る計量充填方法。 ２ 前記吸引ノズルによる吸引工程において、吸
   引ノズルで吸引された定量超過分を供給ホツパー
   に戻すことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の計量充填方法。 ３ 順次移送されてくる充填物を受け入れ貯留す
   る供給ホツパーと、 この供給ホツパーの下端開口に取付けられ、一
   定間隔をあけて所定時間下端開口を解放し、容器
   に充填すべき定量以上の量を供給させる開閉シヤ
   ツターと、 供給ホツパーの下端開口下方に設けられ、開閉
   シヤツターが開いて供給されてくる定量以上の充
   填物を貯留し計量する計量バケツトと、 この計量バケツトに貯留される充填物に上方か
   ら挿入される吸引ノズルと、 計量バケツト内の充填物を計量する計量装置
   と、 この計量装置に連動され、計量バケツト内の充
   填物が設定値を超えたときに吸引ノズルを作動さ
   せ、吸引ノズルの吸引により充填物が設定値を示
   したときに吸引ノズルの作動を停止させる制御装
   置と、 計量バケツトの下端開口に取付けられ、吸引ノ
   ズルの作動停止に連動して下端開口を解放し、下
   方に待機する容器へ計量された定量の充填物を排
   出させる排出ゲートと、 を備えたことを特徴とする計量充填装置。