JP2002019729A - 粉粒体充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出口からの粉粒体の吐出効率を高め、高速
且つ高精度にして粉粒体の定量充填が可能な粉粒体の充
填装置を提供する。 【解決手段】 粉粒体の充填装置は、上端にホッパ４を
有し、下端に吐出口２４を有したファネル２と、ファネ
ル２内に回転可能に収容され、拡径スクリュー部１４が
ホッパ４に突出したオーガスクリュー１０とを備え、拡
径スクリュー部１４の上端とホッパ４の内周面との間に
は所定の隙間Ｇが確保されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオーガスクリューを
備えた粉粒体充填装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のオーガスクリュー形粉粒体充填
装置はたとえば実公昭36-1878号公報に開示されてい
る。この公知の充填装置はそのオーガスクリューの上端
部がファネルのホッパ内に突出し、その上端部はホッパ
の内周面に沿いかつ近接して拡径された拡径スクリュー
部として形成されている。

【０００３】このようなオーガスクリューはその拡径ス
クリュー部によりファネル内、つまり、そのホッパ内の
粉粒体をオーガスクリューにおける円筒スクリュー部の
溝内に積極的に導き、粉粒体の定量充填に寄与するもの
となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
オーガスクリューの機能はその回転速度が比較的低速で
ある場合には有効であるものの、その回転速度が高速化
すると、拡径スクリュー部の上端での外径は円筒スクリ
ュー部の外径よりも大きいことから、その周速が非常に
高速となる。

【０００５】このような拡径スクリュー部の高速回転は
ホッパ内の粉粒体をホッパの径方向外側に押しやってし
まい、拡径スクリュー部の溝内に対して粉粒体の円滑な
導入を阻害する。このため、ファネル内、つまり、その
円筒スクリュー部側での粉粒体の充満率が低下し、オー
ガスクリューの回転により規定される粉粒体の見掛け吐
出量に対して、ファネルの吐出口から実際に吐出される
粉粒体の実吐出量が少なくなる。このことは充填装置の
吐出効率の低下を意味し、その高速化や定量充填を困難
にする。

【０００６】本発明は上述の事情に基づいてなされたも
ので、その目的とするところはオーガスクリューの回転
を高速化しても、その吐出効率を高め、定量充填を高速
で行うことができる粉粒体の充填装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１に係る本発明の粉粒体の充填装置は、上端
に粉粒体の供給を受ける漏斗状のホッパを有し、下端に
粉粒体の吐出口を有するファネルと、このファネル内に
回転可能に収容され、ホッパ内に突出しかつ前記ホッパ
の内周壁に沿って拡径した拡径スクリュー部を有するオ
ーガスクリューと、ホッパの内周面と拡径スクリュー部
の上端との間に確保され、拡径スクリュー部の回転に阻
害されることなく拡径スクリュー部の溝内に粉粒体の侵
入を許容する間隙とを備えている。

【０００８】上述の充填装置によれば、オーガスクリュ
ー、すなわち、その拡径スクリューの回転が高速化して
も、ホッパ内の粉粒体はホッパの内周面と拡径スクリュ
ー部上端との間に確保された間隙から拡径スクリュー部
の溝内に侵入し、侵入した粉粒体は拡径スクリュー部の
回転により押圧力を受け、オーガスクリューの円筒スク
リュー部に確実に送り込まれる。それゆえ、ファネル内
の粉粒体の充満率、つまり、その吐出効率が向上する。

【０００９】請求項２に係る本発明の充填装置は、上述
の間隙内にて拡径スクリュー部の周囲を拡径スクリュー
部とは逆方向に旋回し、ホッパ内の粉粒体を拡径スクリ
ュー部の溝内に向けて掻き寄せる掻込みブレードをさら
に備えている。掻込みブレードはその旋回に伴い、ホッ
パ内の粉粒体を拡径スクリュー部の溝内に強制的に押込
むことになり、このようにして押込まれた粉粒体は拡径
スクリュー部の回転により十分な押圧力を受け、その円
筒スクリュー部に向けて安定して送出される結果、充填
装置の吐出効率はさらに高められる。

【００１０】好ましくは、充填装置は、上記間隙に上下
方向に挿通されかつ拡径スクリュー部の周囲をホッパの
内周面に沿って逆方向に旋回するアジテータロッドをさ
らに備え、そして、このアジテータロッドに掻込みブレ
ードが取付けられている。より具体的には、掻込みブレ
ードはその旋回方向でみて前端縁がアジテータロッドに
取付けられ、ホッパの内周面に沿って湾曲したプレート
からなり、そして、プレートの後端縁の湾曲率はその上
部が下部よりも大となっている。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、粉粒体の充填
装置は垂直に配置されたファネル２を備え、このファネ
ル２はその上部に漏斗状をなしたホッパ４と、このホッ
パ４の下端に連なる円筒状のスクリューケーシング６と
を有する。ファネル２の上方には粉粒体が供給されるサ
ブホッパ８が配置され、ホッパ４にはサブホッパ８を通
じて粉粒体が供給される。

【００１２】ファネル２内にはオーガスクリュー（以
下、単にオーガと称する）１０が回転可能に収容され、
このオーガ１０はスクリューケーシング６内を延びる円
筒スクリュー部１２と、ホッパ４内に突出する拡径スク
リュー部１４とからなっている。オーガ１０は円筒スク
リュー部１２から拡径スクリュー部１４に亘って一定ピ
ッチのスクリューフィンを有しているが、円筒スクリュ
ー部１２の下端部はそのスクリューフィンが欠落したス
トレート部１６として形成されている。

【００１３】スクリューケーシング６の下端にはノズル
リング１８が取付けられており、一方、ストレート部１
６の下端には円形のディスクからなるドリップ２０が連
結ボルト２２を介して取付けられている。ドリップ２０
は、ノズルリング１８よりも若干上方に位置し、その外
周縁とノズルリング１８の内周縁との間にて環状の吐出
口２４が形成されている。

【００１４】図１から明かなようにオーガ１０の拡径ス
クリュー部１４は円筒スクリュー部１２からホッパ４の
内周面に沿って拡径し、そして、拡径スクリュー部１４
の上端とホッパ４の内周面との間には所定の間隙Ｇ（た
とえば、８．５mm程度）が確保されている。このような
間隙Ｇはホッパ４の内周面と拡径スクリュー部１４との
間に粉粒体の環状流路２６を形成し、この環状流路２６
の下端はオーガ１０の円筒スクリュー部１２の上端部に
臨んでいる。

【００１５】環状通路２６の通路幅はホッパ４の内周面
に沿って一定であるか、または、円筒スクリュー部１２
に向けて徐々に狭くなっている。また、図１から明らか
なように円筒スクリュー部１２の上端はホッパ４とスク
リューケーシング６との間の境界よりも若干ホッパ４内
に位置付けられ、これにより、環状流路２６の下端と円
筒スクリュー部１２の溝内との間での連通域における流
路断面積が十分に確保されている。

【００１６】オーガ１０は拡径スクリュー部１４から上
方に延びるオーガ軸２８を有し、このオーガ軸２８はホ
ッパ４の上方にてサーボモータ３０の出力軸に連結され
ている。したがって、オーガ１０はサーボモータ３０か
らの動力を受けて一方向、たとえば反時計方向に回転さ
れる。また、オーガ軸２８にはスリーブ３２が回転自在
に外嵌され、このスリーブ３２の上端はチェーン駆動の
動力伝達経路３４を介して電動モータ３６に連結されて
いる。したがって、スリーブ３２は電動モータ３６から
の動力を受けて回転され、その回転方向はオーガ１０の
回転方向とは逆向きとなる時計方向である。

【００１７】一方、スリーブ３２の下端からはステー３
８が延び、このステー３８の先端はアジテータロッド４
０に連結されている。アジテータロッド４０は拡径スク
リュー部１４の側方に位置し、ホッパ４の内周面に近接
しかつその内周面に沿って、環状通路２６内を上下方向
に延びている。したがって、スリーブ３２の回転に伴
い、アジテータロッド４０は環状通路２６内にて拡径ス
クリュー部１４の回りを時計方向に旋回する。

【００１８】そして、図２に拡大して示されているよう
にアジテータロッド４０には掻込みブレード４２が取付
けられ、この掻込みブレード４２はアジテータロッド４
０とともに環状通路２６内、つまり、拡径スクリュー部
１４の外側を旋回する。より詳しくは、掻込みブレード
４２はアジテータロッド４０の旋回方向でみてその前端
縁がアジテータロッド４０に取付けられて、そして、そ
の後端縁側の部分がホッパ４の内周面に沿って湾曲した
プレートからなり、さらに、その湾曲率は後端縁側の上
部がその下部よりも大となっている。

【００１９】図３に示されるように上述したサーボモー
タ３０はサーボドライバ４３及びサーボコントローラ４
４を介してＣＰＵを含むマイクロコンピュータ４６に電
気的に接続され、一方、電動モータ３６はマイクロコン
ピュータ４６にドライバ回路４８及び入出力インタフェ
ース４９を介して接続されている。マイクロコンピュー
タ４６は充填装置の運転開始指令を受けてサーボコント
ローラ４４及びサーボドライバ４３を介してサーボモー
タ３０の回転を制御し、一方、運転開始と同時に電動モ
ータ３６を入出力インタフェース４９及びドライバ回路
４８を介して回転駆動する。

【００２０】図４はサーボモータ３０の回転制御による
オーガ１０の動作パターンと、電動モータ３６の回転に
よるアジテータロッド４０及び掻込みブレード４２の旋
回パターンを示し、図４中では反時計方向の回転速度を
（＋）、時計方向の旋回速度を(−)で示してある。な
お、充填装置の運転中、アジテータロッド４０及び掻込
み部レート４２は常時旋回されるものでなくともよく、
少なくともオーガ１０が回転している間、旋回されてい
ればよい。

【００２１】図１に示されるようにファネル２内に粉粒
体が満たされた状態で、オーガ１０が回転されると、こ
のオーガ１０の回転に伴い、ファネル２の吐出口２４か
ら粉粒体が吐出され、この粉粒体はファネル２の下方に
位置付けられた容器Ａに充填される。容器Ａ内に所定量
の粉粒体が充填されると、オーガ１０の回転が停止さ
れ、吐出口２４からの粉粒体の吐出は直ちに停止され
る。すなわち、オーガ１０の回転が停止されると、吐出
口２４の近傍での吐出圧が低下することで、粉粒体はド
リップ２０の外周縁とノズルリング１８の内周縁との間
にてアーチ状のブリッジを形成し、このような粉粒体の
ブリッジにより吐出が停止される。

【００２２】図１から明かなように容器Ａはベルトコン
ベアなどの搬送面４８上に配置されており、容器Ａ内へ
の粉粒体の充填が完了すると、次に、空の容器Ａがファ
ネル２の直下に位置付けられ、粉粒体の充填プロセスが
繰返される。このように１個当たりの容器Ａに対する粉
粒体の充填プロセスはオーガ１０が動作中にある期間と
停止期間とで規定され、その期間は図４中Ｔで示されて
いる。

【００２３】しかしながら、図４から明かなようにアジ
テータロッド４０及び掻込みブレード４２は充填装置の
運転が開始されると、常時、オーガ１０の回転方向とは
逆向きに一定の速度で旋回し、ここで、その旋回速度は
オーガ１０の回転速度よりも低い。上述の充填装置によ
れば、オーガ１０の拡径スクリュー部１４の上端とホッ
パ４の内周面との間に所定の間隙Ｇを確保してあるの
で、オーガ１０つまりその拡径スクリュー部１４の回転
速度が高速化しても、ホッパ４内の粉粒体は拡径スクリ
ュー部１４における上端の周速に阻害されることなく、
環状流路２６を通じて拡径スクリュー部１４の溝内に侵
入する。一方、環状通路２６の通路幅はホッパ４の内周
面に沿って一定であるか又は円筒スクリュー部１２に向
けて徐々に減少されているので、拡径スクリュー部１４
の溝内に侵入した粉粒体が拡径スクリュー部１４の高速
回転より、その径方向外側に逃げることはできず、それ
ゆえ、その侵入した粉粒体は拡径スクリュー部１４での
スクリューフィンの回転により効果的に押圧され、オー
ガ１０の円筒スクリュー部１２側に確実に送込まれる。

【００２４】一方、オーガ１０の回転中にはアジテータ
ロッド４０及び掻込みブレード４２がその逆向きに旋回
しているので、アジテータロッド４０の旋回は拡径スク
リュー部１４の回転に引きずられる粉粒体の運動を打ち
消すように働き、ホッパ４内の粉粒体を前記間隙Ｇを通
じ、拡径スクリュー部１４の溝内に円滑に導く。また、
掻込みブレード４２にあっては旋回方向でみて、その後
端縁側上部の湾曲率がその下部の湾曲率よりも大となっ
ているので、掻込みブレード４２の旋回は掻込みブレー
ド４２に沿って相対的に流れる粉粒体を図２中白抜きの
矢印で示すように拡径スクリュー部１４の中心に向けて
掻き寄せることになる。この結果、間隙Ｇを通じて拡径
スクリュー部１４の溝内に導かれた粉粒体は掻込みブレ
ード４２の働きにより拡径スクリュー部１４の内方に強
制的に押込まれる。

【００２５】上述したようにオーガ１０の回転が高速化
しても、ホッパ４内の粉粒体が拡径スクリュー部１４の
溝内に良好にして導かれかつ強制的に押込まれることか
ら、拡径スクリュー部１４でのスクリューフィンによる
粉粒体の押圧は確実なものなり、拡径スクリュー部１４
から円筒スクリュー部１２への粉粒体の送り込みが安定
し、円筒スクリュー部１２内、つまり、ファネル２内で
の粉粒体の充満率を向上させることができる。

【００２６】この結果、オーガ１０の回転により決定さ
れる粉粒体の見掛け吐出量に対し、その吐出口２４から
の粉粒体の実際の吐出量を近似させることができ、充填
装置の吐出効率を向上させることができる。以下の表１
は、従来例と実施例１，２との間での比較結果、すなわ
ち、オーガ１０の１回転当たりにおける粉粒体の見掛け
吐出量とその実吐出量との比較結果を示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】ここで、実施例１の充填装置の仕様及び粉
粒体は次の通りである。 ストレートケーシングの内径 ：４０mm 円筒スクリュー部の外径 ：３７mm オーガのスクリューフィンのピッチ：５０mm オーガのストレート部の長さ ：１７mm 拡径スクリュー部の最大外径 ：８８mm オーガの最高回転数 ：１５７６rpm ノズルリングの内径 ：３７mm ドリップの外径 ：１６mm 間隙Ｇ ：有 アジテータロッド ：有 掻込みブレード４２ ：無 粉粒体 ：中挽きコーヒー 実施例２及び従来例の充填装置と実施例１の充填装置と
の相違は以下の通りである。

【００２９】実施例２：掻込みブレード４２も有り。 従来例 ：間隙Ｇ及び掻込みブレード４２は共に無し。 表１から明かなように、ホッパ４の内周面と拡径スクリ
ュー部１４の上端との間に前述した間隙Ｇが確保された
実施例１の場合、その吐出効率は従来例に比べて高く、
また、間隙Ｇに加えて掻込みブレード４２をも備えた実
施例２の場合、その吐出効率は１００％を越えてさらに
高められている。

【００３０】それゆえ、実施例１，２の充填装置によれ
ば、オーガ１０の回転数に基づく充填量制御を高精度に
行え、しかも、規定の充填量を吐出するにあたりオーガ
１０の回転数を低減できることから、粉粒体の定量充填
を高速化することができる。本発明は上述の実施形態に
制約されるものではなく、種々の変形が可能である。

【００３１】たとえば、一実施形態のオーガ１０の場
合、その拡径スクリュー部１４でのスクリューフィンの
ターン数は図示のものに限られるものではなく、そのタ
ーン数をさらに増やすことも可能である。また、アジテ
ータロッド４０や掻込みブレード４２の具体的な形状は
適宜変更可能であり、さらに、本発明は粉粒体を容器に
充填する充填機ではなく、製袋充填機にも適用可能であ
ることは言うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に係る本発
明の粉粒体の充填装置によれば、オーガスクリューの拡
径スクリュー部の上端とホッパの内周面との間に所定の
間隙を確保してあるので、オーガスクリューの回転速度
が高速化しても、ホッパ内の粉粒体を拡径スクリュー部
の溝内に確実に導き、そして、オーガスクリューの円筒
スクリュー部に送り込むことができる。それゆえ、ファ
ネル内での粉粒体の充満密度が増加して、その吐出率が
高める結果、粉粒体の定量充填制御を高速且つ高精度に
行うことができる。

【００３３】請求項２に係る本発明の充填装置によれ
ば、ホッパの内周面と拡径スクリュー部との間にオーガ
スクリューとは逆向きに旋回する掻込みブレードをさら
に備えているので、ホッパ内の粉粒体を拡径スクリュー
部の溝内に強制的に導くことができ、粉粒体の吐出効率
をさらに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の粉粒体の充填装置を示した概略図
である。

【図２】ホッパ内の拡大斜視図である。

【図３】オーガ、アジテータロッド及び掻込みブレード
を駆動するための回路図である。

【図４】オーガ、アジテータロッド及び掻込みブレード
の動作パターンを示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

２ ファネル ４ ホッパ ６ スクリューケーシング １０ オーガ １２ 円筒スクリュー部 １４ 拡径スクリュー部 １６ ドリップ １８ ノズルリング ２４ 吐出口 ２６ 環状流路 ２８ オーガ軸 ３０ サーボモータ ３２ スリーブ ３４ ギヤ列 ３６ 電動モータ ３８ ステー ４０ アジテータロッド ４２ 掻込みブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 周 瓔 千葉県流山市駒木台149番地 株式会社東 京自働機械製作所研究所内 Ｆターム(参考） 3E018 AA02 AB01 AB03 BA07 BB07 EA03 3E055 AA03 BB01 CA04 FA04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端に粉粒体の供給を受ける漏斗状のホ
   ッパを有し、下端に粉粒体の吐出口を有するファネル
   と、 前記ファネル内に回転可能に収容され、前記ホッパ内に
   突出しかつ前記ホッパの内周壁に沿って拡径した拡径ス
   クリュー部を有するオーガスクリューと、 前記ホッパの内周面と前記拡径スクリュー部の上端の間
   に確保され、前記拡径スクリュー部の回転に阻害される
   ことなく前記拡径スクリュー部における溝内への前記粉
   粒体の侵入を許容する間隙とを具備したことを特徴とす
   る粉粒体充填装置。
2. 【請求項２】 前記間隙内にて前記拡径スクリュー部の
   周囲を前記拡径スクリュー部とは逆方向に旋回し、前記
   ホッパ内の粉粒体を前記拡径スクリュー部の中心に向け
   て掻き寄せる掻込みブレードをさらに備えたことを特徴
   とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。