JP4411038B2 - 粉体の自動充填装置 - Google Patents

Description

本発明は粉体の自動充填装置に関する。

特許文献１には、人体に有害な粉体物質や、舞い上がった粉塵などを吸引すると、作業者の安全衛生面から問題のある粉体物質を取り扱うために、容器内に収容されている包材を、その包材内に充填している粉体ごと取り出すための容器内包材取り出し装置が開示されている。このような容器内包材取り出し装置は、たとえば図１３および図１４に示すように、外部から密閉された準備エリア１２１、ドラム缶の蓋を外す待機エリア１２２、ドラム缶からワンウエイバッグを取り出してその底を破り、粉体を落下させる開袋エリア１２３、開封エリアから戻された空のワンウエイバッグを収容したドラム缶を洗浄する洗浄エリア１２４などから構成されている。

この容器内包材取り出し装置は、従来、エアラインスーツを着用した作業者が手作業によって行っていた粉体の取り出し作業、すなわち、ワンウエイバッグを開放し、ドラム缶の外側に折り返し、このままドラム缶傾転機にセットするなどの作業を、ほぼ自動化し、密閉エリア内で行うようにしたものである。それにより作業効率の向上、人手による作業の軽減、作業者を粉体から隔離することによる安全性の向上を図ることができる。

特開平８−１１３２２１

特許文献１の装置により、ドラム缶内に収容されているワンウエイバッグの取り出し、開袋は自動化することができるが、粉体を上記の状態に充填包装する作業はまだ自動化されていない。すなわち粉体をワンウエイバッグに充填するのに先だって、ワンウエイバッグをドラム缶の外側に折り返す作業、充填機に容器を合わせて充填させる作業、充填後の袋の上部を閉じる作業、ドラム缶に蓋を被せる作業などは、エアラインスーツを着用した作業者が行っている。
従って、本発明は粉体を充填するラインでも、人手による作業の軽減し、作業者を粉体から隔離することにより、安全性を向上させることを技術課題としている。

本発明の粉体の自動充填装置は、外部から隔離されている画室と、外部からその画室内に、上端が開口している容器とその内部に収容した袋とを搬送し、充填後の容器を外部に搬送するコンベアと、画室内で容器内に収容した袋に粉体を充填する充填機と、充填された袋の開口部を結束する結束機と、容器に蓋を取りつける蓋掛け装置と、蓋掛けされた容器の外部を洗浄する洗浄装置とを備えている。このような粉体自動充填装置によれば、粉体と接触する可能性がある充填機や、蓋掛け装置などを画室内に隔離しており、蓋を取りつけて洗浄した後の容器を外部に取り出すので、作業者は粉体と接触しない。したがってエアラインスーツを着用する必要がない。

前記画室が、前室と、前記充填機が設置された充填室と、前記結束機が設置された結束室と、前記蓋掛け装置および洗浄装置が設置された蓋掛け洗浄室とに開閉自在の扉で隔離されている自動充填装置の場合は、入り口側では外部と充填室の間に前室を設け、充填室と前室の間に扉を介在させているので、充填室と外部とが直接することがない。同様に出口側でも充填室と外部の間に洗浄室を介在させ、それらの間に扉が介在されているので、外部と充填室とが直接連通しない。したがって充填室内で漏れるおそれがある粉体が、そのまま外部に漏れることがない。

前記結束機が、容器内部に収容した袋の上部を容器の上端から外周に折り返して被せた状態で外部から画室内に搬送される容器に対し、前記袋の上部を容器の外周から引き剥がして上方に延ばす袋立ち上げ機構を備えている自動充填装置の場合は、画室内に入れる前に人手によって袋を容器の上端外周に折り返しておくため、取り扱いが容易で充填作業も容易であり、かつ、この袋立ち上げ機構によって袋の上部を容易に上方に延ばすことができ、つぎの結束を容易にすることができる

前記コンベアの入り口側の上部に沿って、容器と共に移動中の袋の上部を閉じた状態で保持する手段を有し、かつ、容器が充填位置に達したとき、閉じている袋の上部を開き、開いた状態に保持する手段とを備えている自動充填装置の場合は、不安定な袋の上部を閉じた状態で安定して保持することができ、かつ、充填前に容易に開く操作を自動化することができる。
前記結束機が、袋の上部を開いた状態に維持する手段と、容器を回転駆動して袋の上部を捻って閉じるための回転手段とを備えている場合は、開いている袋の上部を比較的定まった形態に閉じることができ、つぎの結束操作がしやすい。

本発明の粉体の自動充填装置によれば、袋の上部を開いた状態に維持した容器をコンベアによって画室内に供給すると、自動的に粉体が充填され、袋が結束され、蓋が掛けられ、洗浄された状態で画室から出てくる。そのため、作業者は画室の外部から操作ないし監視するだけで足り、充填機などに接近する必要がない。したがってエアラインスーツを着用する必要がなく、安全に充填作業を行うことができる。

つぎに図面を参照しながら本発明の粉体の自動充填装置の実施の形態を説明する。図１は本発明の装置の一実施形態を示す概略立面図、図２ａおよび図２ｂはそれぞれ図１の自動充填装置に用いるフレコンの斜視図および断面図、図２ｃはそのフレコンに収容する内袋の一実施形態を示す断面図、図３は図１の自動充填装置に用いる充填機の一実施形態を示す正面図、図４ａは図３aのIV-IV線断面図、図４ｂは図４aのV-V線断面図、図５ａおよび図５ｂはそれぞれ図１の自動充填装置に用いる袋立ち上げ結束機の一実施形態を示す正面図および側面図、図６ａおよび図６ｂはそれぞれ図５ａの袋立ち上げ結束機における袋立ち上げ機構の作動状態を示す側面図および要部拡大図、図７は図５ａの袋立ち上げ結束装置における結束機構の平面図、図８および図９はそれぞれ図１の装置で用いる蓋掛け装置の正面図および側面図、図１０および図１１は本発明の自動充填装置の他の実施形態を示す概略平面図および概略立面図、図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれ図１１の装置に用いられるエアボールの実施形態を示す断面図である。

はじめに図１を参照して自動充填装置の実施形態の全体を説明する。図１の自動充填装置１０は、充填工程の主要部分を外部から隔離する全体隔壁１０ａと、それらの全体隔壁１０ａを４つの画室（グローブボックス）１１、１２、１３、１４に分割する遮断壁１１ａ、１２ａ、１３ａと、それらの画室を順に通過するように配置された搬送コンベア１５とを備えている。なお、搬送コンベア１５は、画室への導入部、画室１１、１２、１３、１４、画室からの排出部でそれぞれ独立して設けられる。それぞれの画室の天井には、画室内を洗浄するためのスプレーボール１６が吊されており、床面には洗浄した廃水を流し出すための廃水管路１７が設けられている。また、それぞれの画室の天井には、画室内をいくらか負圧に維持して外部に粉体を出さないようにするための吸引管路１８が接続されている。また遮断壁１１ａ、１２ａ、１３ａおよび前室の入口、洗浄室の出口にはコンベア１５で送られるドラム缶２１を通すための扉１９が設けられている。扉１９は閉じたときに画室同士を気密に遮断するものであり、自動的に、あるいは遠隔操作でたとえば上下に開閉するように構成されている。

搬送コンベア１５の図１における右端部分は、空のドラム缶２１を乗せてその内部に手作業で内袋（ワンウエイバッグ）２２を収容させるための袋取りつけステージ２３が設けられている。ドラム缶２１は従来公知のものであり、上端が開放された有底筒状を呈している。ドラム缶２１内には、図２ａおよび図２ｂに示すフレコン（フレキシブルコンテナ）２４が収容され、その内部には図２ｃに示す内袋２２が収容される。フレコン２４は、繊維により補強されたポリエチレン製のシートからなる形状維持性を備えた容器であり、円筒状の側壁２４ａと、その下端に縫い合わされた円板状の底部２４ｂと、側壁の上端に縫い合わされた円環状の天板２４ｃとから構成されている。底部２４ｂの周縁は立ち上げた上で、ミシン縫いにより側壁２４ａの下端に縫い合わせている。天板２４ｃの周縁と側壁２４ａの上端とは、テープ接合の上、ミシン縫いで接合している。前記内袋２２は、円筒状の側壁２２ａと、円形の底部２２ｂとをヒートシールなどで一体化したポリエチレンなどの合成樹脂製の柔軟な袋である。

前記内袋２２は、その上部が天板２４ｃの開口部２４ｄから外部に出されている。そして内袋２２を収容したフレコン２４は、袋取りつけステージ２３で手作業でドラム缶２１に収容される。次に、コンベア１５の上方に下向きに配置されるエアノズル２６を内袋２２内に挿入し、圧縮空気を内袋２２内に吹き付ける。それにより内袋２２がフレコン２４内に大きく拡がる。その後、内袋２２の上部は、ドラム缶２１の外周に折り返して保持させる。これにより、内袋２２の上部はフレコン２４の天板２４ｃとドラム缶２１の上端近辺で開いた状態で安定して保持される。

前記４つの画室１１〜１４のうち、最初の画室１１は前室であり、２番目の画室１２は充填室である。以下の説明では、前室１１、充填室１２という。前室１１と外部を区画する扉１９、および前室１１と充填室１２を区画する遮断壁１１ａの扉１９は、それぞれコンベア１５の上のドラム缶１５が通るときに開く。しかし同時には両方が開かないように、すなわち片方ずつ開くように制御している。それにより充填室１２と外部とが直接連通せず、外部に充填室１２内の粉体が漏れることが防止される。他の遮断壁１２ａ、１３ａおよび４番目の画室と外部とを遮断する壁の扉についても同様である。なお、３番目の画室１３は結束室（袋立ち上げ結束室）であり、４番目の画室１４は洗浄室（蓋掛け洗浄室）である。

前記充填室１２にはドラム缶内の内袋２２に粉体を充填する充填機２８が設置されている。そして充填室１２の上には、外部から送られてくる粉体を収容しておくためのホッパ２９と、そのホッパと一体化された、ホッパ内の粉体を所定量ずつ送り出すためのサークルフィーダ３０とが配置されている。符号Ｍ１はサークルフィーダ３０を駆動するモータである。

図３は前記充填機２８を示している。図３ａは充填前の状態を、図３ｂは充填中の状態を示している。この充填機２８は、アングル材などで構成されるフレーム３１と、充填筒３２と、その充填筒の下部の外側周囲に固定して設けられる外筒３３と、その外筒の下部に配設される筒状の蛇腹３４と、蛇腹の下端に取付けられる押さえ蓋３５とを備えている。充填筒３２は上方に延びて図１のサークルフィーダ３０の出口側に連結されている。フレーム３１の上部に取付けられたエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）３６により、押さえ蓋３５が上下に駆動される。固定された充填筒およびその外筒と上下する押さえ蓋との間隔は筒状の蛇腹で吸収される。外筒３３と充填筒３２の間の空間は、集塵用の配管３７に連結されている。さらに蛇腹と押さえ蓋の取り付け部には、内袋２２内に窒素などの不活性ガスを充填するための配管３８が連結されている。

押さえ蓋３５の下面にはシール材が設けられている。このシール材は、内袋２２を介してドラム缶２１の上端に押しつけられ、それにより内袋の開口部をシールし、充填室１２内の空間に粉体が漏れないようにするためのものである。充填筒３２の外径は、フレコンの天板の開口部（図２ａの符号２４ｄ）に挿入しうる寸法としている。なお、開口部よりわずかに小さい程度にしてもよく、そのほうが充填時に粉体の漏れを抑制することができる。また充填筒３２の下端は、ドラム缶を持ち上げた時にフレコン内に入る寸法とする。

充填機２８の下部には、コンベア１５の上のドラム缶２１をいくらか持ち上げて充填された粉体の重量を測定するための重量測定装置３９が設けられている。重量測定装置３９は、たとえばエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）４０などのドラム缶２１を持ち上げる手段と、そのエアシリンダ４０を保持するロードセル４１などとから構成される。

ドラム缶の下方の四隅にロードセル４１が配設され、４個のロードセルは矩形のフレーム４４で連結されている。このフレームに、ドラム缶の移動方向に相対する２か所にドラム缶を上下させる、またはタッピングさせるエアシリンダ４０が設けられている。エアシリンダの先端には、コンベアの隙間を通る昇降ロッド４０ａが取付けられている。
昇降ロッドのエアシリンダを挟んだ両側にガイドバー４３が取付けられ、これによって昇降ロッドが水平を保って上下し、ドラム缶を均等に上下させることができる。また、２か所のエアシリンダを交互に伸縮するように制御することが可能になっており、ドラム缶２１を左右（ドラム缶の移動方向）に揺らして、充填した粉体を平坦に詰めることができる。

図３に示すように、この実施形態では、前記コンベア１５はローラコンベアを用いており、ローラの間をエアシリンダ４０の上端に取付けた昇降ロッド４０ａを貫通させている。ローラの一部または全体は、モータおよびベルトないしチェーンによって駆動される。またチェーンコンベア、あるいは複数本のベルトを隙間を明けて平行に配列したベルトコンベアを用いてもよい。ただし他のコンベアを用いることもできる。

上記のように構成される充填機２８では、コンベア１５によって空のドラム缶２１が所定の位置に搬送されてくると、まず重量測定装置３９のエアシリンダ４０が伸び、ドラム缶２１をいくらか上昇させる。ついで押さえ蓋３５を吊り下げているエアシリンダ３６が伸びて、ドラム缶２１の上端を覆い、内袋２２をシールする。そのとき充填筒３２の下端は内袋内上部まで達する。ついで内袋２２内に窒素が充填され、空気が置換される。さらに図１のホッパ２９のサークルフィーダ３０が作動して充填筒３２から粉体が供給され、ロードセルで重量を測定しながら所定の重量の粉体を内袋２２に充填する。ついでタッピングのためにエアシリンダ４０が交互に伸縮し、ドラム缶２１が揺すられ、充填された粉体が詰められ、上面が平坦に均される。

つぎに図５〜７を参照して、前述のように粉体が充填された内袋を閉じるための袋立ち上げ結束機を説明する。図５ａおよび図５ｂは、充填室１２の下流側の３番目の画室１３、すなわち結束室に収容される結束機４５を示している。この結束機４５は、アングル材などで構成したフレーム４６と、そのフレームに取りつけた袋立ち上げ機構４７と、ドラム缶２１を自軸回りに回転させる回転機構４８と、回転によって捻った内袋２２を結束する結束機構４９と脱気パイプ５６と結束部を容器内に押込む結束部押込み機５３とを備えている。

前記フレーム４６は、コンベアを兼ねる回転機構４８を支持するベース部５０と、そのベース部の後方から立ち上がり、袋立ち上げ機構４７を支持する立ち上がり部５１ａおよび結束機構４９と脱気パイプ５６と結束部押込み機５３を支持する他の立ち上がり部５１ｂとを有する。図５ｂに示すように、ベース部５０の上には、短いローラ５２ａ、５２ｂを２列に配列した前述の回転機構４８が設けられている。なお、回転機構４８以外の部分では、ローラは通常の長さのものを用いる。左右のローラ列５２ａ、５２ｂは、ドラム缶２１を下流側に流すために同じ方向に回転することができ、それによってコンベアの作用を奏する。さらに左右のローラ列５２ａ、５２ｂを逆方向に回転させて、ドラム缶２１を自軸回りに回転させることができ、それにより本来の回転機構として作用する。ローラ列５２ａ、５２ｂは図５ａのモータＭ３、Ｍ４によって回転駆動される。

前記袋立ち上げ機構４７は、図６ａに示すように、フレーム４６の立ち上がり部５１ａに昇降自在に設けられる昇降アーム５４と、その昇降アーム５４に揺動自在に吊られているスイングアーム５５と、そのスイングアームの下端に回動自在に設けられる引っかけ爪５９とを備えている。昇降アーム５４は矩形状の枠の形態を備え、スイングアーム５５の上端はその枠に、ドラム缶を４等分するように４本配置されている（図７参照）。ただし３本でもよく、５本以上でもよい。さらにフレーム４６の他の立ち上がり部５１ｂには、ドラム缶の中心と対応する位置に、脱気パイプ５６および結束部押込み機５３が昇降アームによって昇降自在に設けられている。昇降アーム５４の基部にはガイドローラ５７が設けられ、フレームの立ち上がり部５１ａに上下方向に設けられたガイドに沿ってモータ駆動あるいはエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）による駆動で昇降する（図５ｂ参照）。脱気パイプおよび結束部押込み機５３の昇降アームについても同様である。

図６ａに示すように、スイングアーム５５は「く」字状に折れ曲がっており、その上端は昇降フレーム５４にドラム缶の円周方向に延びるピンないし駆動軸によって回動自在に支持されている。それによりスイングアーム５５はその下端がドラム缶の半径方向に開閉するように揺動する。スイングアーム５５を揺動駆動する機構は、スイングアームを支持する駆動軸をモータで回転させるか、あるいはスイングアーム５５と昇降アーム５４の間にエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）５５ａなどの伸縮駆動手段を設けるなどにより構成することができる。

図６ｂに示すように、スイングアーム５５の下端部はドラム缶２１に接近した状態でドラム缶２１の側壁と平行になるように鉛直方向に延びる角度に設定している。そして下端部の下端に、Ｌ字状の引っかけ爪５９の中央部分がピン５８によって回動自在に支持されている。引っかけ爪５９の内側部分の先端はドラム缶２１の外面に沿って垂れている内袋２２の上部とドラム缶２１の表面の隙間に入り込むように鋭角にしている。引っかけ爪５９の外側に延びる基端部とスイングアーム５５の途中との間には、引っかけ爪５９の先端側を開閉駆動するためのエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）５５ｂで連結されている。

上記のように構成される袋立ち上げ機構４７は、スイングアーム５５の下端がドラム缶２１と干渉しない高さとなるように、昇降アーム５４が上昇し、かつ、４本のスイングアーム５５が開いている状態で待機している。そのとき引っかけ爪５９の先端は開いている（図６ｂの想像線参照）。そしてドラム缶２１がベース部５０の所定の位置に来たとき、先ず脱気パイプ５６が下降し、内袋内に挿入され、次いで昇降アーム５４が下降する。そして引っかけ爪５９が外側に垂れている内袋２２の上部の下端よりも下降した位置でエアシリンダ５５ａが作動してスイングアーム５５が閉じ、引っかけ爪５９の先端がドラム缶２１の外側面に当接する。その状態で昇降アーム５４が上昇し、引っかけ爪５９が内袋２２の下端とドラム缶２１の隙間に入り込む。ついでエアシリンダ５５ｂが伸びて引っかけ爪５９が内袋２１をクランプし（図６ｂの実線参照）、昇降アーム５４が上昇する。

引っかけ爪５９の先端がドラム缶２１の上端を超えて上昇した後は、スイングアーム５５がさらに閉じながら上昇して、図６ａの想像線で示すように、内袋２２を上向きに引き上げながら閉じる。それにより内袋２２は脱気パイプ５６を中に挟んだ状態で閉じられ、引き上げられる。ついで脱気パイプ５６を通じて内袋２２内の空気が脱気され、内袋２２が脱気パイプ５６に密着するようにしぼむ。

ついで図５ｂのベース部５０上に設けられる左右のローラ列５２ａ、５２ｂからなる回転機構４８が作動してドラム缶２１を自軸回りに回転させる。そのとき、内袋２２の上部はスイングアーム５５で保持されているので、内袋２１の中間部が捻られてくびれ部分が形成される。その後、脱気パイプ５６を抜き取る。そのくびれ部は、以下のような結束機構４９によってステープル止めされ、内袋が閉じられる。

前記結束機構４９は、図５ａ、図５ｂおよび図７に示すように、フレーム４６の立ち上がり部５１ｃにそれぞれ水平方向に回動自在に支持される結束アーム６０と結束確認アーム６１とを備えている。結束アーム６０の背後側には、結束アーム６０を回動駆動するためのエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）７１が取りつけられている。レバー６５ｂの先端部とシリンダ６６ａが接する地点の上部に、ステープル（例えば、アルミニウム製）をスプリングで送り出すステープル供給部（図示していない）が有り、内袋２２を押え込む押え込み機構６５と、ステープルを押し出し、内袋を挟み込み、挟み込んだステープルをカシメ付けるカシメ機構６６とが設けられている。

前記結束確認アーム６１の先端には、内袋２２の上部を結束したステープルが正確に取り付けられているか否かを確認する検出器端６１ａ、６１ｂと、結束確認アーム６１を回動駆動するための駆動シリンダ６１ｃと検出端６１ａを回動駆動するための駆動シリンダ６１ｄとを備えている。駆動シリンダ６１ｃ、６１ｄあるいは押え込み機構６５やカシメ機構６６のエアシリンダ６５ａ、６６ａの制御は、リミットスイッチなどによって所定の動作が終了したことを検知し、つぎに動作を開始する確認型シーケンス制御とすることができる。

上記の結束機構４９は、図７の実線で示すように、結束アーム６０および結束確認アーム６１が開いている状態で待機している。そして図５ｂの回転機構４８によってドラム缶２１が回転し、内袋２２の上部が捻られて絞られた後、シリンダ７１が作動して想像線のように結束アーム６０の先端が中心部に回動される。ついでエアシリンダ６５ａが作動して押え込み機構６５のレバー６５ｂが回動し、内袋２２の絞られた部位の周囲を押え込む。さらにカシメ用のエアシリンダ６６ａが伸び出して、ステープルを押し出して内袋を挟み込み、そのステープルを内袋２２の周囲に円形状にカシメ付ける。結束後は、結束アーム６０が元の位置まで開くように回動する（図７の実線参照）。
なお、ステープルの代わりにインシュロックを用いて行っても良い。
次に、エアシリンダ６１ｃが作動して結束確認アーム６１の先端が中心部に回動される。エアシリンダ６１ｄが作動して検出端６１ａが回動し、固定されている検出端６１ｂとで内袋２２の周囲に円形状にカシメ付けたステープルを挟み込む。検出端６１ａ、６１ｂ間の導通を確認して内袋を結束したことを確認する。結束を確認後、結束確認アーム６１が元の位置まで開くように回動する。
その後、スイングアーム５５が開いている状態に戻され、結束部押込み機５３が下降し、内袋の結束部がドラム缶内のフレコン内部に押し込まれる。
結束部押込み機は、４本のスイングアームの中心および脱気パイプの中心と中心を同じくしたラッパ状の円管、脱気パイプと同じ立ち上がり部５１ｂに昇降自在に設けられる昇降アームからなる。なお、脱気パイプはこの結束部押し込み機の円管を貫通して上下する。

つぎに図８および図９を参照して蓋掛け洗浄室１４内の蓋掛け装置を説明する。図８に示す蓋掛け装置７０は、ドラム缶２１に、蓋７２を自動的に供給する蓋供給装置（図９の符号７３）と、ドラム缶２１の上端に蓋７２を正確に配置する蓋位置合わせ機構７４と、蓋をドラム缶の上端に押え付ける蓋押さえ機構７１と、ドラム缶２１を搬送および回転させるための回転機構を兼ねるコンベア１５とを備えている。

前記コンベア１５は、図９の左側に示すように左右２列のローラ列７６ａ、７６ｂを備えている。各ローラ列７６ａ、７６ｂは、モータＭ５、Ｍ６によってベルトあるいはチェーンを介して駆動される。この実施形態の場合は、モータＭ５、Ｍ６の回転が一旦ローラ列を支持するベースフレーム７７に回転自在に支持される中間軸７７ａに伝達され、さらにベルトなどでローラ列７６ａ、７６ｂに伝達されるようにしている。

コンベア１５の上方には、フレーム８０で支持される蓋押さえ機構７１と、蓋位置合わせ機構７４とが設けられている。さらにドラム缶２１の位置を所定の位置に合わせるための４本の位置合わせアーム７８が水平方向に揺動自在に設けられている。位置合わせアーム７８の先端には、ローラ７９が回転自在に取りつけられている。各位置合わせアーム７８はエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）７８ａによって駆動される。

前記蓋押さえ機構７１は、ドラム缶２１の中心部を下向きに押し下げるエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）７１ａと、そのエアシリンダのシリンダロッドの先端に取りつけられる押さえ部材７１ｂとから構成されている。他方、蓋位置合わせ機構７４は、蓋供給装置７３によってドラム缶２１の上端に供給される蓋７２をドラム缶２１上に正確に配置するものである。蓋位置合わせ機構７４は、下向きに伸縮自在に設けられる左右一対のエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）７４ａと、それらのエアシリンダのシリンダロッドの先端に取りつけられる押さえバー７４ｂと、上昇時に左右の押さえバー７４ｂの間隔を拡げるためのカム機構７４ｃとからなる。押さえバー７４ｂは平面視で円弧状ないし半円状の形態を備えている。それによりドラム缶２１の上端と蓋７２との実質的な嵌着部である蓋７２の周囲近辺をドラム缶の上端に正確に配置できる。

前記蓋供給装置７３は、図９に示すように、コンベア１５の背面側に設けられている。この蓋供給装置７３は、フレーム８３と、そのフレームに対し、クロスアームタイプのガイド８４で昇降自在にガイドされるベースプレート８５と、そのベースプレートを昇降駆動するためのリフトシリンダ８６と、ベースプレート８５にスタックされた蓋７２のうち、もっとも上の蓋７２ａを吸着保持し、コンベア７５の上方に搬送する搬送機構８７とを備えている。

蓋７２が無くなれば、ベースプレート８５は画室から引き出され、蓋を補給後、画室に戻される。ベースプレート８５にはスタック７２を移動させやすいようにコロコンなどが設けられており、蓋体７２のスタックを位置決めするためのガイド棒８８が立設されている。なお、ガイド棒８８と共に、蓋７２を分離するためのマグネットフロータを用いてもよい。リフトシリンダ８６には通常は油圧シリンダが用いられる。ただしエアシリンダであってもよい。

前記搬送機構８７は、フレーム８３の上部に設けられるガイドレール８９と、そのガイドレールによって前後に移動自在に案内される走行部材９０と、その走行部材９０を前後に往復駆動するシリンダないしモータと、走行部材９０に取りつけられた上下ガイド機構９２と、その上下ガイド機構によって上下に移動自在に保持されるグリップ部材９３と、そのグリップ部材を上下に駆動するシリンダ９４を備えている。グリップ部材９３の下端には、たとえば前後左右の４個所に吸着用のバキュームカップ９５が取りつけられている。バキュームカップの真空源はベンチュリー管タイプあるいは真空ポンプタイプのいずれでもよいが、電気的に着脱操作が可能なものとする。

上記のように構成される蓋掛け装置７０は、上流側の結束室から送られてきたドラム缶２１がコンベア７５の所定の位置に来たとき、４本の位置合わせアーム７８によって所定の位置に位置決めされる。次に蓋供給装置７３が作動して蓋７２を供給する。このとき、蓋の位置合わせ板７４ｂが上昇してカム機構７４ｃにより左右に拡がっているので、供給されてくる蓋７２と蓋の位置合わせ板７４ｂとは干渉しない。ついで搬送機構８７のグリップ部材９３が下降し、ベースプレート８５上の蓋７２のスタックからもっとも上の蓋７２ａを吸着し、上昇し、走行部材９０が前進する。さらにグリップ部材９３が下降し、吸着を停止させる。それにより蓋７２が蓋の位置合わせ板に沿ってドラム缶２１の上に正確に供給される。供給後はグリップ部材９３が上昇し、走行部材９０が後退して元の状態に戻る。

ドラム缶２１に供給された蓋７２は、押さえ機構７１の蓋押さえ部材７１ｂで下向きに押され、ドラム缶２１にしっかりと嵌合される。ついでコンベア７５がドラム缶２１を自軸回りに回転させ、図１の蓋掛け洗浄室１４の内壁に設置されているシャワーヘッド１６ないしノズル９５から水などの洗浄液が噴射ないし噴霧され、ドラム缶２１の外壁に付着している粉体を洗い流す。さらにドラム缶２１を回転させながら空気ノズル９６から乾燥空気あるいは高温の空気などが噴射され、ドラム缶２１の外壁を乾燥させる。そして最後にコンベア１５によって蓋掛け洗浄室１４から外部に送り出される。

前記実施形態では内袋２２の上部をドラム缶２１の周囲に被せて開いた状態を維持するようにしている。そのため取り扱いが厄介な柔軟な内袋を開く作業を、画室の外部であらかじめ作業者によって行うことができる。しかし図１０、図１１に示す自動充填装置１００のように、内袋２２の上部をドラム缶２１に被せず、上方に延ばしたままで充填することもできる。

図１０および図１１の自動充填装置１００は、ドラム缶２１を搬送するコンベア１５と、そのコンベアの上部に配置される、内袋２２の上部を閉じた状態で保持し、コンベア１５と同調して走行する袋保持機構１０１と、充填室１２で内袋２２の上部を開き、開いた状態に保持する袋開き機構１０２とを備えている。袋保持機構１０１は気密にした充填室１２の外部に配置することができる。ただし画室内に配置してもよい。前記コンベア１５は、図１などのコンベア１５と実質的に同じローラコンベアあるいはチェーンコンベアなどを採用することができる。

前記袋保持機構１０１は、図１０に示すように、対向して配置される一対の搬送ベルト１０３と、それらの搬送ベルトを支持するためのローラ群とを備えている。それぞれの搬送ベルト１０３は内側がドラム２１の進行方向に移動し、外側が戻り方向に移動するように配置される。左右の搬送ベルト１０３の入り口側１０３ａおよび出口側１０３ｂはそれぞれいくらか開いており、途中では密着して内袋を把持できるようにしている。

この袋保持機構１０１は、ドラム缶２１をコンベア１５に乗せて内袋２２の上部を上方に延ばし、入り口側１０３ａで左右の搬送ベルト１０３の間に挟ませると、内袋２２の上部が平坦に引き延ばされ、さらにその状態で左右から搬送ベルトによって把持される。そしてその平坦に引き延ばされた状態で、ドラム２１の進行に伴って内袋２２の上部を前進させる。そして出口側１０３ｂでは左右の搬送ベルト１０３同士が離れるに伴い、把持を解除する。そして袋開き機構１０２によって把持される。なお、搬送ベルト１０３に内袋２２の上部を挟ませる作業は通常は手作業で行う。ただし自動的に行う装置を配置することもできる。

前記袋開き機構１０２は、充填筒３２の下方に、充填筒の上下移動と干渉しないように配置されるものであり、搬送ベルト１０３の出口側１０３ｂと充填機２８の間で往復移動するスライダ１０５と、そのスライダに左右一対で開閉自在に設けられるバキュームアーム１０６と、そのバキュームアームの先端に取りつけられるバキュームカップ１０７とを備えている。スライダ１０５はたとえば左右に分かれた一対のガイドレール１０８に沿って走行するように設けられ、バキュームアーム１０６はそのスライダ１０５から上流側に向かって延びるように設けられている。それらのバキュームアーム１０６は、充填筒３２と干渉しないように、それぞれスライダ１０５の両端近辺と中央近辺との間で移動するように設けられている。そして充填筒３２は、それらのバキュームアーム１０６が開いたときに、干渉せずに昇降できるように配置される。スライダ１０５の前進後退の駆動は、たとえばエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）あるいはモータなどによって行うことができる。前記バキュームアーム１０６の開閉動作は、たとえばエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）１０９などによって行わせることができる。

さらにこの実施形態では、充填筒３２の下端には、図１２に示すように、内袋２２の内面と気密に密着するように環状のパッキンヘッドないしエアボール１１０が設けられている。充填筒３２は粉体を充填するための内筒３２ａと、エア抜きおよび窒素充填のための外筒３２ｂとの二重筒構造にしている。エアボール１１０は外筒３２ｂの下端周囲に設けられた浮き輪状のものであり、エアの注入／排出で膨張／収縮自在としている。また、軟質ゴムなどの柔軟性およびシール性の高い材質で構成されている（図１２ａ参照）。充填筒３２は図１１に示すように、天井部に設けた複数本のエアシリンダ（あるいは油圧シリンダ）１１１によって昇降自在に構成されている。なお、内筒３２ａを外筒３２ｂに対して上下動自在に構成することもできる。図１２に示すように、前記エアボール１１０を内袋２２内に挿入した後、エアを注入して膨らませ、内袋２２の内面と密接させることにより、内袋２２と外筒３２ｂとのシールが確実になる。前記左右のバキュームアーム１０６は、エアボール１１０の膨縮に合わせて開閉するように構成することができる。

図１０、図１１の自動充填装置１００では、粉体を充填した内袋２２の結束は、充填室１２に設けられる結束機１１２により行う。この結束機１１２は、図６、図７に示す結束機と実質的に同じものを用いることができる。またこの自動充填装置１００では、充填室１２の下流側に蓋掛け室１３を設け、その下流側にドラム缶外面洗浄室１４を設けている。蓋掛け室１３の袋押し機構および蓋掛け装置や洗浄室１４の洗浄装置は、図１の自動充填装置の場合と実施的に同じものを使用することができる。

図１２ａのエアボール１１０は、外筒３２ｂの外周に設けているが、図１２ｂに示すように、外筒３２ｂの外周に円板１１３を気密に設け、その円板の外周にエアボール１１０を設けるようにしてもよい。このようにすると、エアボール１１０の膨縮のストロークを小さくすることができる。

本発明の自動充填装置の一実施形態を示す概略立面図である。 図２ａおよび図２ｂはそれぞれ図１の自動充填装置に用いるフレコンの斜視図および断面図、図２ｃはそのフレコンに収容する内袋の一実施形態を示す断面図である。 図１の自動充填装置に用いる充填機の一実施形態を示す正面図である。 図４ａは図３ａのIV-IV線断面図、図４ｂは図４ａのV-V線断面図である。 図５ａおよび図５ｂはそれぞれ図１の自動充填装置に用いる袋立ち上げ結束機の一実施形態を示す正面図および側面図である。 図６ａおよび図６ｂはそれぞれ図５ａの結束機における袋立ち上げ機構の作動状態を示す側面図および要部拡大図である。 図５ａの袋立ち上げ装置における結束機構の平面図である。 図１の装置で用いる蓋掛け装置の正面図である。 図８の蓋掛け装置の側面図である。 本発明の自動充填装置の他の実施形態を示す概略平面図である。 図１０の自動充填機の概略立面図である。 図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれ図１１の装置に用いられるエアボールの実施形態を示す断面図である。 従来の容器内包材取り出し装置を示す平面図である。 従来の容器内包材取り出し装置を示す概略図である。

符号の説明

１０：自動充填装置、１０ａ：全体隔壁、１１：画室（前室）、１２：画室（充填室）、１３：画室（結束室）、１４：画室 （洗浄室）、１１ａ、１２ａ、１３ａ：遮断壁、１５：コンベア、１６：スプレーボール、１７：廃水管路、１８：吸引管路、１９：扉、２１：ドラム缶、２２：内袋、２２ａ：側壁、２２ｂ：底部、２３：袋取りつけステージ、２４：フレコン、２４ａ：側壁、２４ｂ：底部、２４ｃ：天板、２４ｄ：開口、２６：エアノズル、２８：充填機、２９：ホッパ、３０：サークルフィーダ、Ｍ１：モータ、３１、フレーム、３２：充填筒、３３：外筒、３４：蛇腹、３５：押さえ蓋、３６：エアシリンダ、３７：集塵用の配管、３８：配管、３９：重量測定装置、４０：エアシリンダ、４０ａ：昇降ロッド、４１：ロードセル、４２：エアシリンダ、Ｍ２：モータ、４３：ガイドバー、４４：フレーム、４５：袋立ち上げ結束機、４６：フレーム、４７：袋立ち上げ機構、４８：回転機構、４９：結束機構、５０：ベース部、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、：立ち上がり部、５２ａ、５２ｂ：ローラ列、Ｍ３、Ｍ４：モータ、５３：結束部押込み機、５４：昇降アーム、５５：スイングアーム、５５ａ、５５ｂ：エアシリンダ、５６：脱気パイプ、５７：ガイドローラ、５８：ピン、５９：引っかけ爪、６０：結束アーム、６０ａ：エアシリンダ、６１：結束確認アーム、６１ａ：検出端、６１ｂ：検出端、６１ｃ：エアシリンダム、６５：押え込み機構、６５ａ：エアシリンダ、６５ｂ：レバー、６６：カシメ機構、６６ａ：エアシリンダ７０：蓋掛け装置、７１：蓋押さえ機構、７１ａ：エアシリンダ、７１ｂ：押さえ部材、７２：蓋、７２ａ：もっとも上の蓋、７３：蓋供給装置、７４：蓋の位置合わせ機構、７４ａ：エアシリンダ、７４ｂ：押さえバー、７４ｃ：カム機構、７６ａ、７６ｂ：ローラ列、Ｍ５、Ｍ６：モータ、７７：ベースフレーム、７７ａ：中間軸、８０：フレーム、７８：位置あわせアーム、７８ａ：エアシリンダ、８３：フレーム、８４：ガイド、８５：ベースプレート、８６：リフトシリンダ、８７：搬送機構、８８：ガイド棒、８９：ガイドレール、９０：走行部材、９２：上下ガイド機構、９３：グリップ部材、９４：シリンダ、１００：自動充填装置、１０１：袋保持機構、１０２：袋開き機構、１０３：搬送ベルト、１０３ａ：入り口側、１０３ｂ：出口側、１０４：バキュームカップ、１０５：スライダ、１０６：バキュームアーム、１０７：バキュームカップ、１０８：ガイドレール、１０９：エアシリンダ、１１０：エアボール、３２ａ：内筒、３２ｂ：外筒、１１１：エアシリンダ、１１２：結束機、１１３：円板

Claims (3)

1. 外部から隔離されている画室と、
   外部からその画室内に、上端が開口している容器とその内部に収容した袋とを搬送し、充填後の容器を外部に搬送するコンベアと、
   画室内で容器内に収容した袋に粉体を充填する充填機と、
   充填された袋の開口部を結束する結束機と、
   容器に蓋を取りつける蓋掛け装置と、
   蓋掛けされた容器の外部を洗浄する洗浄装置とを備えており、
   前記画室は、入り口側から出口側までの間に、前室と、前記充填機が設置された充填室と、前記結束機が設置された結束室と、前記蓋掛け装置および洗浄装置が設置された蓋掛け洗浄室とがこの順で配置され、かつ各室が開閉自在の扉で隔離されており、
   前記結束機は、容器内部に収容した袋の上部を容器の上端から外周に折り返して被せた状態で外部から画室内に搬送される容器に対し、前記袋の上部を容器の外周から引き剥がして上方に延ばす袋立ち上げ機構と、容器を回転駆動して袋の上部を捻って閉じるための回転機構と、回転によって捻った袋を結束する結束機構と、結束部を容器内に押込む結束部押込み機とを備えていることを特徴とする粉体の自動充填装置。
2. 前記結束機が、さらに、前記袋を上方に延ばした状態で袋内に挿入され袋内の空気を脱気する脱気パイプを備えている請求項１記載の自動充填装置。
3. 前記コンベアの入り口側の上部に沿って、容器と共に移動中の袋の上部を閉じた状態で保持する手段を有し、かつ、容器が充填位置に達したとき、閉じている袋の上部を開き、開いた状態に保持する手段とを備えている請求項１記載の自動充填装置。

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