(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を供給用スクリューフィーダから充填スクリューに送り、該充填スクリューにより袋に充填し、充填された粉体の量を自動的に計量し、その計量値が設定値に達した時、充填済み袋を自動的に落下させるようにした充填方式の粉体用包装機において、袋への充填を大投入の第１段階と小投入の第２段階の２段階で行う運転方法であって、
第１段階において、前記充填スクリューの負荷電流が予め設定した一定範囲の定格電流値内に入るように前記供給用スクリューフィーダの回転数を制御して前記充填スクリューを回転数一定で一定量の供給を行い、
第２段階において、前記充填スクリューの回転数を無段階に減速して設定値まで供給し、前記無段階の減速は、前記充填スクリューの負荷電流が０またはプラス側に維持されるように前記充填スクリューの回転数を減らすことを特徴とする粉体用包装機の運転方法。
【請求項２】
前記充填スクリューの負荷電流を０またはプラス側に維持するための調整方法は、前記第２段階の供給量を増減して行うことを特徴とする請求項１に記載の粉体用包装機の運転方法。
【請求項３】
前記第２段階の供給量の調整は、１袋毎に繰り返して行うことを特徴とする請求項１または２に記載の粉体用包装機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は粉体用包装機の運転方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、小麦粉やセメント等をクラフト袋等に包装するために、スクリュー吹き込み式の粉体袋詰め機が使用されてきた。この充填機は包装すべき粉体をクラフト袋に備えられた弁をノズルにより開きノズル内をスクリューと押し込み空気を併用して流入させて包装する。小麦粉や穀粉を主体とする粉体食品に使用するこの種の充填機は、充填する粉体の種類が変わると性能が極端に変わることが多く、例えば、一部に油脂を含む場合には、あたかも湿潤粉体のような状態になって充填が困難になったり、非常に充填時間がかかったりする。
【０００３】
このような粉体をクラフト袋に充填するには、単に空気量を増やしても充填できるものでなく、むしろ空気量を減らして、スクリューの押し込みを主体にした充填法が望ましいことが多い。また、小麦粉のような水分の少ない扱いやすい粉体でも空気の不使用は発塵現象も少なくなり好ましい。本発明者は少量の空気による粉体用包装機において、正確にしかも能力を保ちつつ充填することができる種々の装置を開発して特許出願した（特願昭５８ー２２５２７８、特願昭６２ー１９６８８６）。このような粉体用包装機の開発は主としてその構造に関するものであった。また、計量装置への粉体の供給方法に関して第２段階の小投入時の供給量を無段階に減少させることにより精度が上り能力を高く保つ方法を開発している（特願平７ー９８５５４）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、小麦粉を主原料とするミックス工場に置いては、上述の多量の油脂を含む製品から小麦粉と同じような扱い易い粉体に至るまで、種々の粉体を１台の包装機または１系統の包装ラインでそれぞれ銘柄により切り替えて使用している。このような場合には、単位時間あたりの能力や計量精度の良いことが必要であるのは勿論であるが、その他に製品の切り替え時にできるだけ早く調整し、切り替え時間を短くすることが必要である。
【０００５】
この切り替え作業は、対象となる製品を何袋か流して切り替え製品として包装し、この間に計量値と充填速度を調整することであり、その間の製品は不良品となることが多い。このような観点から、切り替え調整作業をできるだけ少ない製品で済ますことが必要である。この作業は具体的には前回の作業の調整値に基づき、計量と充填速度の調整および大出し、小出しの時間配分を手作業で行っている。この切り替え作業時の立ち上げを自動的にできることが求められている。
【０００６】
また、このような粉体用包装機の運転においては、包装すべき粉体原料の種類によっては粉温の変化等による負荷の変動が著しく、負荷を多くかけると、ややもすると過負荷となって停止することもあり、したがって、安定的に運転するために低負荷で運転しておくことが普通となっている。このような原料に対しては、常に負荷を十分にかけて運転できるようにして、充填能力を上げて運転できるような制御方法が望まれている。
【０００７】
本発明は上述の点にかんがみてなされたもので、供給用スクリューフィーダと充填スクリューとを備えた粉体用包装機において、袋詰めする粉体の種類を変更する等による負荷の変動が激しい時に、粉体用包装機の運転条件をすばやく調整し、常に負荷を十分にかけて運転し、充填能力を向上させることができる粉体用包装機の運転方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は粉体を供給用スクリューフィーダから充填スクリューに送り、該充填スクリューにより袋に充填し、充填された粉体の量を自動的に計量し、その計量値が設定値に達した時、充填済み袋を自動的に落下させるようにした充填方式の粉体用包装機において、前記充填スクリューの負荷電流が予め設定した一定範囲の定格電流値内に入るように前記供給用スクリューフィーダの回転数を制御して一定量供給した後、第２段階の前記充填スクリューの充填速度を無段階減速する際その負荷電流を０よりやや多めに維持するように回転数を減らすことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は無段階減速時の充填スクリューの負荷電流値がゼロ（０）より多めに維持するように第２段階の供給量を調整しつつ行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は１袋ごとに調整を繰り返して行くことを特徴とする。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は粉体用包装機の概略構成を説明する図である。
【００１３】
粉体用包装機１１は貯槽１２に収納された粉体を供給用スクリューフィーダ１４により、連絡口１５を通して充填スクリュー１６へ送り、さらにレジューサ１７を通ってノズル１に受けた充填用袋（図示せず）へ充填される。この充填袋は袋受け台２５で荷重を受けつつノズル１より粉体を充填される。袋受け台２５の荷重は槓杆によりロードセル２６ａに伝達され重量を読む。
【００１４】
一定重量の粉体が供給されて所定値例えば２５ｋｇに達すると、袋受け台２５は重心点の移動により回転し、ノズル１より外れて落下する。これらの作動サイクルは空の袋をノズル１に差し込むことにより、この部分にセッチされたスイッチにより自動的に開始する。スクリューフィーダ１４は可変モータにより駆動される。本実施例では直流モータの電圧調整により回転数をかえている。充填スクリュー１６はスクリューフィーダ１４と同時に回転する。変速はサーボモータの電圧調整により行う。攪拌機１３は貯槽１２内の粉体の攪拌を行いその排出作用を補助するものである。
【００１５】
従来の粉体用包装機１１では充填スクリュー１６の中空回転軸を利用して、その中空部より充填スクリュー１６の先端に向けて高圧空気を吹き出し、粉体の補助充填またはメイン充填としている。しかし、本発明では空気の補助は使用しなくてもよい。
【００１６】
粉体用包装機１１における、製品切り替え時の調整は次のように行っていた。
【００１７】
充填スクリュー１６の回転数の調整は大投入と小投入の二段階の投入速度を変更して行い、初めに大投入として大能力で供給し、途中で小投入として能力を小さくして供給する。また、大投入と小投入の切り替え時の重量は各銘柄ことに行う。スクリューフィーダ１４はその回転数を充填スクリュー１６の負荷電流が定格以内に収まるように調整する。
【００１８】
この従来の調整方法では、一旦上記のパラメータを設定して包装し、その重量を１袋ずつ計量する。その結果により、充填スクリュー１６のモータの負荷電流を確認して、それが定格電流以下であればそのままとし、もし少な過ぎれば大投入の電流を増やすようにスクリューフィーダ１４の回転数を増やす。しかし、このように調整しても通常の運転時はこのまま運転できるが、粉体の状態が変わると充填スクリュー１６の負荷電流が増えて定格を越えることがある。この場合は故障となってしまうことがある。
【００１９】
このため、充填スクリュー１６の負荷が多少変動しても対応ができるように負荷を少なくして、すなわち、スクリューフィーダ１４の回転数を低く抑えて設定し運転することが多く、結果的に能力を落として運転していることになる。したがって、負荷変動に十分に且つ自動的に対応できるような制御を行うことにより充填能力を増やすことになる。
【００２０】
図２は本発明による粉体用包装機の運転方法を実施する装置のブロック図である。
【００２１】
スクリューフィーダ１４、充填スクリュー１６はそれぞれ直流モータ１４ａ、１６ａにより駆動される。また、直流モータ１４ａ、１６ａの負荷電流は電流測定装置３１によりそれぞれ測定される。これらの直流モータ１４ａ、１６ａは電圧を増減することにより回転数の増減を行うためそれぞれに制御電圧の増減装置３０、３４がついている。充填スクリュー１６により充填された袋詰め粉体の重量を測るため秤量部２４があり、袋は粉体を充填されるとその重量が秤量される。秤量部２４からの重量信号と電流測定装置からの電流信号はいづれも設定演算装置３５に送られる。電流測定装置３１からは１４ａの電流値のみは比較器３３に送られる。設定値入力装置から秤量と包装すべき銘柄等が入力される。これらの値は演算装置３５へ送られ制御用信号となる一方この値に基づくパラメータの設定を行う。この設定値のうち、初期値の１４ａに対する制御幅の上下限値が比較器３３に送られる。空袋の装填により自動的に直流モータ１４ａ、１６ａの設定値に基づき第１回の制御電圧により運転する。１４ａの電流値と設定値との差によりステップ幅制御３２が行われ増減の指令が制御電圧増減装置３０へいく。ここで１４ａの電圧が変更されて回転数が変わる。それに対して１６ａの電圧は秤量部２４の重量と設定値により演算装置３５から回転数が無段階に変化するように増減装置３４に指令される。
【００２２】
図３は本発明による粉体用包装機の運転方法のフローチャートである。
【００２３】
本発明の粉体用包装機の自動運転方法は２段階制御法、すなわち大投入と小投入からなる２段階充填方式で、しかも２段階目は定量供給方式ではなく、無段階に粉体の供給を減少させて供給する無段階制御方式である。
図３を参照して本発明の自動運転方法を詳細に説明する。
（１）予め設定してある、または前回の調整値に各パラメータを設定したおなじ銘柄の大出し時間、大出し時の供給用スクリューフィーダ１４の回転数（制御電圧）、大出し量を設定する。（Ｆ−１）
（２）この設定条件にて運転して、スタートと同時に１袋を包装する。この計量時に充填スクリュー１６の供給時間中の最大負荷電流値を測定し、切り替えて小出し供給時間（このとき無段減速運転中）の負荷電流を測定しておく。最初の１袋は設定値または前回の調整値であり無調整である。（Ｆ−２）
（３）２袋目の充填では、充填スクリュー１６の最大負荷電流値を見て、所定の下限値より低ければ最小のステップ幅で供給用スクリューフィーダ１４の制御電圧を上げていき（供給用スクリューフィーダ１４の回転数をあげる）、これにより充填スクリュー１６の負荷電流値が下限値より大きくなるまで供給用スクリューフィーダ１４の制御電圧を上げていく。もし、この時の充填スクリュー１６の最大負荷電流値が上限値より上にありこの範囲に入っていなければ、供給用スクリューフィーダ１４の制御電圧値を下げてこの範囲にする。この段階では充填スクリュー１６の負荷電流が最大になるように供給用スクリューフィーダ１４の制御を行う。（Ｆ−３）（Ｆ−４）（Ｆ−５）
（４）最初の設定値で設定した充填量に達して、第２段階である無段階制御で充填しているときに充填スクリュー１６の負荷電流を測定して充填する。もしこの時負荷電流がプラス側になっていると、次の袋の充填条件では無段階制御する量を少なくする。その状態で充填する。（Ｆ−６）（Ｆ−７）
（５）次の袋での充填条件で、すなわち前回の袋よりも第２段階（無段階制御）での充填重量を少なくした状態で、充填スクリュー１６の負荷電流値を測定し、まだプラス側であればさらに、次の袋での無段階制御する量を少なくし、この調整を繰り返す。（Ｆ−８）（Ｆ−９）（Ｆ−１０）
（６）第２段階の充填量を減らして充填スクリュー１６の負荷電流値が、マイナスとなった時に、再度第２段階の充填量を増やして負荷電流がプラス側となったところで調整を終りとする。（Ｆ−１１）
（７）最初の設定で（４）の無段階制御で負荷電流がマイナス側を示せば、無段階制御での充填重量を増やして包装する。さらにこれを繰り返す。充填スクリュー１６の負荷電流がプラスになれば調整終りとなる。（Ｆ−１２）（Ｆ−１３）（Ｆ−１４）
【００２４】
この二段目の無段階減少供給方式においては、供給速度を減らすため、充填スクリュー１６の回転数を減少させていくが、減速度が速過ぎるとブレーキ状態となり粉詰まりになって充填スクリュー１６が停止する原因となる。この時は減速度を減らす必要があり、その指標としてモータに発生する逆電流を利用する。すなわち、逆電流が発生した場合、二段投入の減速度が早過ぎるため、慣性力によりモータに逆電流が発生したものと判断し、二段目の投入速度を調整する必要があることを示している。
【００２５】
この二段目の無段階制御においては、減速度が大きいと小投入時間が短くなるが、減速度が大きすぎるとブレーキ状態になるが減速度を落とすことにより、このブレーキ状態が無くなる。しかし減速度を落とすすことは無段階投入の時間が長くなり、したがって小投入量が増えることになるのである。小投入量を増やすには、大投入から小投入への切り替え時間を早くする。また、逆電流が生じない場合は、少しの逆電流が生ずるように減速度を増やすすなわち小投入の投入量を増やして行くように調節するのである。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の粉体用包装機の運転方法は、粉体を供給用スクリューフィーダから充填スクリューに送り、該充填スクリューにより袋に充填し、充填された粉体の量を自動的に計量し、その計量値が設定値に達した時、充填済み袋を自動的に落下させるようにした充填方式の粉体用包装機において、前記充填スクリューの負荷電流が予め設定した一定範囲の定格電流値内に入るように前記供給用スクリューフィーダの回転数を制御して一定量供給した後、第２段階の前記充填スクリューの充填速度を無段階減速する際その負荷電流をやや多めに維持するように回転数を減らすように構成したので、次のような優れた効果が得られる。
（１）全体の投入時間が短縮し、投入精度が向上した。
（２）製品切り替え時の切り替えが早くなり、切り替え時間が短縮された。
（３）大投入時のモータ負荷が十分にかかるようになり、全体の能力が上がった。
（４）粉体用包装機の充填調整作業における製品切り替え作業を全自動化することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】粉体袋詰め機の概略構成を説明する図である。
【図２】本発明による粉体用包装機の運転方法を実施する装置のブロック図である。
【図３】本発明による粉体用包装機の運転方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１１  粉体袋詰め機
１２  貯槽
１３  攪拌機
１４  スクリューフィーダ
１４ａ  直流モータ
１６  充填スクリュー
１６ａ  直流モータ
１７  レジューサ
２４  秤量部
２５  袋受け台
２６  制御装置
２６ａ  ロードセル
３０  制御電圧増減装置
３１  負荷電流値
３２  ステップ幅制御
３３  ４５上下限比較器
３４  制御電圧増減装置
３５  設定演算装置
３６  秤量計測
３７  設定値入力
【図１】
0003633668.tif 000002
【図２】
0003633668.tif 000003
【図３】
0003633668.tif 000004