(57)【要約】【課題】  自動計量充填装置において、原料（被包装物）の計量の際の、原料表面の損傷により、原料の美的外観が損なわれるという問題、ならびにマス切りの際の大きな衝撃音の発生、装置の重量およびコストのアップという問題を解決する。【解決手段】  自動計量充填装置において、原料供給部３から供給された原料が計量マス８に充填されたのち、原料が充填された計量マス８を上方移動させる過程で、前記計量マス８から溢れた余剰の原料を排除して、一定の容積値となるように定量化する。【選択図】      図１
2014213918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に開口部を有するホッパーと、前記開口部の下方に配置される計量マスとから構成されるものであって、
前記ホッパーは、上部から下部に向かって延在する仕切板によって、前記開口部を有する計量部と、前記開口部に被包装物を供給する供給部に区画されるとともに、前記計量部と供給部の下部が互いに連通するよう構成され、
前記供給部の底部は、投入された被包装物を前記開口部に円滑に供給するため、前記開口部に傾斜する傾斜面を有し、
前記計量部は、前記開口部に接して計量部内を上下動する所定の内容積の計量マスと、定量化された被包装物をホッパー外に排出するための排出機構を備えていること
を特徴とする自動計量充填装置。
【請求項２】
前記排出機構は、
前記計量マスが所定の高さに位置したときに、所定の角度で下方に傾いて、被包装物がホッパー外に排出されるよう構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の自動計量充填装置。
【請求項３】
前記排出機構は、
振動機構を備えていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の自動計量充填装置。
【請求項４】
前記振動機構は、
バイブレータであること
を特徴とする請求項３に記載に自動計量充填装置。
【請求項５】
前記自動計量充填装置は、
前記排出機構により排出された被包装物を、包装材料に充填する充填部を備えること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動計量充填装置。
【請求項６】
被包装物を供給部に供給する工程と、
前記供給部から供給された被包装物を計量マスに充填する工程と、
被包装物が充填された計量マスを上方に移動させる過程で、前記計量マスから溢れた余剰の被包装物を排除して、一定の容積値となるように定量化する工程
を含むこと
を特徴とする自動計量充填方法。
【請求項７】
計量された被包装物を包装材料に充填する工程が含まれること
を特徴とする請求項６に記載の自動計量充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動計量充填装置に関するものである。
より詳しくは、被包装物に損傷を与えることなく計量することのできる自動計量充填装置であって、包装技術に関するものある。
【背景技術】
【０００２】
粉状もしくは粒状の被包装物（以下、被包装物という。）の包装に際し、被包装物を所定量計量したのち、これを包装体に充填する工程を自動化して処理する自動計量充填装置が汎用されている。
【０００３】
この種の自動計量充填装置は、一般に、被包装物を受け入れるホッパーないし貯留部（以下、単に「ホッパー」と云う。）と、ホッパーから供給された被包装物を容量計量する計量部と、計量部において計量された被包装物を充填する充填部を備える。
【０００４】
かかる自動計量充填装置では、計量部において、ホッパーから供給された被包装物が計量マスに充填され、一定の容積値のものにされたのち、充填部において包装材料に充填されている。
【０００５】
例えば、特開２０１２−１７６７７９号公報（特許文献１）においては、自動包装機の充填装置が提案されている。
この充填装置は、被包装物を貯留する貯留部と、前記貯留部より被包装物投入口を介して供給された被包装物を容積計量する計量部と、前記計量部にて計量された被包装物を包装材料に充填する充填部とを具備してなるものである。
【０００６】
前記計量部は、前記被包装物投入口を介して前記貯留部内の被包装物が投入される分別マスが穿孔され、直線方向にスライド移動可能な分別基板と、前記分別基板の下方位置に配置されている。
【０００７】
前記分別マス内の被包装物が投入される計量マスは、前記被包装物投入口に対して垂直方向に重ならない位置に穿孔される計量基板と有し、前記分別基板をスライド移動させることで、前記分別マスにて分別された所定量の被包装物を前記計量マスに投入して容積計量するものである。
【０００８】
この自動包装機の充填装置は、分別基板上に穿孔により設けられた所定の内容積を有する分別マスに、被包装物を投入して、この分別基板をスライド移動させて、分別マスから溢れた余剰の被包装物を取り除くことで、一定の容積値となるように容量計算するものである。
【０００９】
特開２００７−１６８８３１号公報（特許文献２）においては、自動充填包装機の計量回転盤が提案されている。
すなわち、定められた内容積を有する計量マスと、被包装物が投入された計量マスに対して、すり切り動作を行うマス切りスクレイパーとを用いて包装袋内に充填する被包装物を計量する自動充填包装機の計量回転盤である。
前記計量回転盤は、マス切りスクレイパーを上下に移動させる駆動手段と、マス切りスクレイパーの高さを測る計測手段とを備え、前記自動充填包装機の操作者によって入力されたマス切りスクレイパーの設定高さ情報と、前記計測手段によって計測された高さ情報とを基に、マス切りスクレイパーを上下に駆動して包装袋内への充填量を調節する。
【００１０】
特開２００６−２９８４２５号公報（特許文献３）においては、縦型多列自動包装機の被包装物供給装置が提案されている。
具体的には、幅の広いフィルムを複数条の包装フィルムにスリットするスリッター装置と、この複数条の包装フィルムを筒状にフォーミングしながら縦シール及び横シールして包装袋にする縦シール装置及び横シール装置と、この包装袋内に粉末被包装物（内容物）を投入する被包装物供給装置と、この粉末被包装物（内容物）が投入された包装袋の充填口を封止すると共にこの包装袋を下方に搬送する横シール装置と、この搬送された連続包装袋の横シール部分に対して、カットを施して個別包装袋とするカッター装置とを備えた縦型多列自動包装機である。
【００１１】
この縦型多列自動包装機の被包装物供給装置は、特許文献３の図５で明らかなように、スライド供給盤７とシャッター８を、右端位置から左方向に向かって移動するように駆動させることによって、粉末被包装物が入った計量マス１８の上部を隙間塞ぎ部材６によりマス切りして計量するものである。
【００１２】
特開平０８−１１８３４号公報（特許文献４）においては、底部に開閉自在なシャッターを有する計量マスと、該計量マスの上方に配備する深さ測定用センサーとからなるもので、粉体供給工程後の計量マス内の粉体の深さを前記深さ測定用センサーで測定し、この深さをあらかじめ測定した計量マスの深さと対比させて前記粉体の落下の有無を確認するように構成したことを特徴とする粉体の供給確認装置が提案されている。
【００１３】
この粉体の供給確認装置では、所定の厚みを有する円盤状の板部材に、これを貫通する複数の透孔を同心円上に形成するとともに、各透孔の裏面に開閉自在なシャッターを設けて計量マスとし、各計量マスに粉体を充填するための掻取り板を板部材上に設けてなる被包装物計量盤を用いる。
【００１４】
すなわち、この粉体の供給確認装置においては、粉体が計量マス内に落下投入され、被包装物計量盤を所定位置までスライド移動させる間に、掻取り板によるマス切り動作によって、計量マスから溢れた余剰の粉体を取り除くことで、一定の容積値となるように容量計算が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１２−１７６７７９号公報（特許請求の範囲，図５）
【特許文献２】特開２００７−１６８８３１号公報（特許請求の範囲，図４）
【特許文献３】特開２００６−２９８４２５号公報（特許請求の範囲，図５，図６）
【特許文献１】特開平０８−１１８３４号公報（特許請求の範囲，図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前記特許文献１〜４に開示されている従来の自動計量充填装置では、計量部として、計量基板が設けられ、この計量基板上に穿孔によって形成された透孔が計量マスとして使用される。
【００１７】
これらの自動計量充填装置では、ホッパー内の被包装物が計量マス内に落下投入され、計量基板を所定位置までスライド移動させる間に、スクレイパー（掻取り板）によるマス切り動作によって、計量マスから溢れた余剰の被包装物を取り除くことで一定の容積値となるように容量計算する。
【００１８】
一方、被包装物の中には、例えば、クラッシュアイス（氷）など、商品の性質上、その美的外観が要求されるものがある。
【００１９】
このような美的外観が要求される被包装物を計量充填する場合、従来の自動計量充填装置では、計量マスに落下投入（供給）された被包装物は、計量の際、スクレイパー（掻取り板）によってマス切りされるため、被包装物の表面が、スクレイパーによって擦られ、被包装物の表面が損傷することになる。
【００２０】
さらに、従来の自動計量充填装置では、被包装物が硬いもの（例えば、クラッシュアイス）である場合、より大きな力によってマス切りする必要がある。
マス切りの際には、これによる大きな衝撃音が発生することに加え、硬いものをマス切りするのに十分な耐久性を有するよう装置を構成する必要があるので、装置の重量およびコストアップするという問題も発生する。
【００２１】
この発明はかかる現状に鑑み、自動計量充填装置において、被包装物の計量の際の被包装物表面の損傷により、被包装物の美的外観が損なわれるという問題、ならびにマス切りの際の大きな衝撃音の発生、装置の重量およびコストのアップという問題を解決することを目的として鋭意検討を行なった。
【００２２】
その結果、自動計量充填に際して、被包装物の供給部から供給された被包装物が計量マスに充填されたのち、被包装物が充填された計量マスを上方移動させる過程で、前記計量マスから溢れた余剰の被包装物を排除して、一定の容積値となるように定量化することにより解決し得ることを見出して、この発明を完成させたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記課題を解決するため、この発明にかかる請求項１に記載の発明は、
下部に開口部を有するホッパーと、前記開口部の下方に配置される計量マスとから構成されるものであって、
前記ホッパーは、上部から下部に向かって延在する仕切板によって、前記開口部を有する計量部と、前記開口部に被包装物を供給する供給部に区画されるとともに、前記計量部と供給部の下部が互いに連通するよう構成され、
前記供給部の底部は、投入された被包装物を前記開口部に円滑に供給するため、前記開口部に傾斜する傾斜面を有し、
前記計量部は、前記開口部に接して計量部内を上下動する所定の内容積の計量マスと、定量化された被包装物をホッパー外に排出するための排出機構を備えていること
を特徴とする自動計量充填装置である。
【００２４】
この発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の自動計量充填装置において、
前記排出機構は、
前記計量マスが所定の高さに位置したときに、所定の角度で下方に傾いて、被包装物がホッパー外に排出されるよう構成されていること
を特徴とするものである。
【００２５】
この発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の自動計量充填装置において、
前記排出機構は、
振動機構を備えていること
を特徴とするものである。
【００２６】
この発明の請求項４に記載の発明は、
前記請求項３に記載に自動計量充填装置において
前記振動機構は、
バイブレータであること
を特徴とするものである。
【００２７】
この発明の請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれかに記載の自動計量充填装置において、
前記自動計量充填装置は、
前記排出機構により排出された被包装物を、包装材料に充填する充填部を備えること
を特徴とするものである。
【００２８】
さらに、この発明の請求項６に記載の発明は、
被包装物を供給部に供給する工程と、
前記供給部から供給された被包装物を計量マスに充填する工程と、
被包装物が充填された計量マスを上方に移動させる過程で、前記計量マスから溢れた余剰の被包装物を排除して、一定の容積値となるように定量化する工程
を含むこと
を特徴とする自動計量充填方法である。
【００２９】
この発明の請求項７に記載の発明は、
請求項６に記載の自動計量充填方法において、
計量された被包装物を包装材料に充填する工程が含まれること
を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
この発明の自動計量充填方法およびその装置は、容量計算に際して、被包装物の供給部から供給された被包装物が計量マスに充填されたのち、被包装物が充填された計量マスを上方移動させる過程で、前記計量マスから溢れた余剰の被包装物を排除して、一定の容積値となるように定量化することができる。
したがって、被包装物の計量の際に際して、マス切り動作を必要としないので、被包装物表面の損傷により被包装物の美的外観が損なわれるという問題や、マス切りの際の大きな衝撃音の発生、装置の重量およびコストのアップという問題を発生させることがないものである。
【００３１】
特に、この発明にかかる自動計量充填装置は、ホッパーから供給される被包装物を、ホッパーの開口部の下部に配置された計量マスに供給し、前記計量マスを上方に移動させる過程で余分な被包装物を排除して定量化するため、装置の構成を大幅に簡易化させることができるとともに、その操作が簡便なため、被包装物の定量化の作業に要する時間を大幅に短縮させることができる。
【００３２】
その際、被包装物のホッパーへの供給を自動化することによって、より一層定量化の作業能率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、この発明の自動計量充填装置の一例を示した説明図である。
【図２】図２は、図１に示す自動計量充填装置の側面図である。
【図３】図３は、図１に示す自動計量充填装置の平面図である。
【図４】図４は、被包装物を排出する状態を示す説明図である。
【図５】図５は、この発明の自動計量充填装置の他の例を示した説明図である。
【図６】図６は、この発明の自動計量充填装置のさらに他の例を示す説明図である。
【図７】図７は、この発明の自動計量充填装置のさらに他の例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、この発明にかかる自動計量充填装置とその使用法を、添付の図面に基づいて具体的に説明する。
なお、この発明は、以下の実施例にのみ限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲内において、種々改良を加えることができるものである。
【００３５】
この発明の自動計量充填装置は、ホッパー１と、このホッパー１の開口部Ｘの下方に配置される計量マス８とから構成されるものである。
【００３６】
前記ホッパー１は、平面が矩形状（図３参照）の立方体からなるもので、図１で明らかなように、短手側の一方の側面１ａが鉛直で、相対する他方の側面１ｂが、上部から下部の開口部Ｘに向かって容積が減るように傾斜している。
【００３７】
なお、前記ホッパー１の容量については、特に制限はない。
好ましくは、ホッパー１内に変量を供給する被包装物の供給装置とインターロックし、常にホッパー１内の被包装物が対流できる量にすることが望ましい。
【００３８】
前記ホッパー１は、仕切板５によって、その内部が前記開口部Ｘを含む計量部２と、被包装物の供給部３に区画されるとともに、前記計量部２と供給部３が下方において互いに連通するよう構成されている。
【００３９】
前記供給部３の底面３ａは、供給された被包装部がスムーズに前記開口部Ｘに流れるよう、開口部Ｘ側に傾斜している。
【００４０】
前記計量部２の内部には、図７に示すように、ホッパー１の側面１ａと相対する棒状のガイド部材４が、前記仕切板５と並行するよう配置されている。
【００４１】
前記ガイド部材４の上端部は、排出口側に所定角度傾いていることが望ましい。
これによって計量マス８が上昇したとき、このガイド部材４の上端部に沿って計量マス８が排出口に向かって傾くことが容易になる。
なお、このような構成に代えて、計量マス８が上昇して最上部に到達したときに、例えば、計量マス８の上端部のガイド部材４側に所定の部材を当てる等して、適当な衝撃を与えて、計量マス８を排出口に向かって強制的に傾けるようにしてもよい。
【００４２】
前記仕切板５は、投入された被包装物が、スムーズに前記開口部Ｘに流れるよう構成される。
なお、前記仕切板５を、供給部３内の被包装物が特定の高さで維持されるように配置すると、開口部Ｘ近傍の被包装物の積圧が一定の値に維持される。
これにより、計量マス８に、定量に近い状態で、被包装物を供給することが可能となるので、このような構成を選択することが望ましい。
【００４３】
この供給部３に供給される被包装物が粉体の場合には、前記仕切板５や前記ホッパー１の側面１ｂにも粉体が付着するので、仕切板５、側面１ｂ、あるいはその両方に振動機能を付与することが望ましい。
【００４４】
前記仕切板５によって区画された計量部２側のホッパー１の側面１ａの所要高さ位置には、被包装物の排出口６が開口されるとともに、前記側面１ａの排出口６近傍における内側には、ガイド部材７が付設されている。
したがって、前記計量マス８および押上げ部材１１は、前記ガイド部材７と棒状のガイド部材４にガイドされて、支持部材９内および計量部２内を上下動する。
【００４５】
前記計量部２の下部に開口する開口部Ｘの下方には、計量マス８が昇降自在に配置されている。
この計量マス８は、前記開口部Ｘと連通する筒状の支持部材９内に設けられるものである。
なお、前記計量マス８の幅ないし口径よりも押上げ部材１１あるいは駆動体１３の幅が大きい場合には、押上げ部材１１の端部は、零れ落ちた被包装物が開口部Ｘに向かって落ちるよう、開口部Ｘ側に傾斜するように構成することが望ましい。
【００４６】
前記支持部材９は筒状体からなるもので、相対する側面にそれぞれ上下方向にガイド溝１０（図では一方のみを示す。）が形成され、このガイド溝１０間には、前記計量マス８の下部に一体的に装着された押上げ部材１１を、回転自在に軸支する支軸１２が装着されている。
【００４７】
前記押上げ部材１１は、エアシリンダもしくはモータ（図示せず）などで上下動する駆動体１３によって、前記支持部材９内を上下動するもので、この駆動体１３と前記押上げ部材１１とで排出機構を構成している。
【００４８】
さらに、この押上げ部材１１と前記計量マス８は、一体化させることで同時に支持部材９内および計量部２内を上下動させることができるので好ましい。
この場合には、計量マス８を含め排出機構を構成する。
【００４９】
前記ホッパー１と、このホッパー１の開口部Ｘの下部に装着される支持部材９は、図２に示すように、キャスタ１４を有する支持フレーム１５に装着されている。
【００５０】
かかる構成を有する自動計量充填装置は、被包装物、例えば、清涼飲料用のグラスに使用されるクラッシュアイスを供給部３に投入すると、投入されたクラッシュアイスは、ホッパー１の側面１ｂと仕切板５にガイドされて、開口部Ｘに集められ、自動的に計量マス８内に供給される。
【００５１】
前記計量マス８にクラッシュアイスが充填され、例えば、計量マス８があらかじめ定められた重量を超えると、自動的に駆動体１３が駆動して、支持部材９内に装着された押上げ部材１１を、ガイド溝１０に沿って上方に押し上げる。
計量マス８および押上げ部材１１は、棒状のガイド部材４とガイド部材７にガイドされて、真っ直ぐに上方に移動する。
【００５２】
上方に押し上げられた（移動した）計量マス８のクラッシュアイスにおいては、計量マス８に安定して保持されないクラッシュアイスは、計量マス８から零れ落ちる。
その際、計量マス８や、ガイド部材４、ガイド部材７の周囲の隙間から開口部Ｘに向かって落ちることとなる。
その結果、前記計量マス８に安定して保持されたクラッシュアイスのみが定量として、ホッパー１の排出口６から排出される。
【００５３】
なお、前記計量マス８の上下動に際しては、前記計量マス８への被包装物の充填の有無を検出する検出部を設けるとともに、この検出部において、前記計量マス８への被包装物の充填が検出されたときに、前記駆動体１３により前記押上げ部材１１が上方に移動するよう制御する制御部を設けて、前記計量マス８の上下動を行ってもよい。
【００５４】
この発明において、前記計量マス８については、被包装物の所定の充填量に応じて、所望の内容量のものを適宜選択すればよい。
あるいは、例えば、計量マス８の底部内面にスペーサーとしての底板を配して、所望の内容量になるよう調整してもよい。
したがって、前記計量マス８の形状については、特に制限はなく、円筒状、角筒状など装置の形態や、被包装物の適性ないし特徴に合わせて、適宜選択することができる。
【００５５】
この発明において、一定の容積値となるように定量化された被包装物は、排出機構によってホッパー１外に排出される。
前記排出機構については、例えば、計量マス８が所定の高さ、具体的には、ホッパー１の計量部２への排出口６から被包装物を排出するのに適した高さに位置したときに、所定角度で下方に傾いて充填部に排出（投入）するように構成することが好ましい。
【００５６】
さらに、図５に示したように、排出に際して、計量マス８が下方に傾くときに、この計量マス８の上面を通過して余剰の被包装物を擦切るスクレイパー１６を設けて、定量化がより確実なものとなるように構成してもよい。
かかるスクレイパーとしては、被包装物の表面の損傷を防止すべく、例えば、棒状のものとすることができる。
【００５７】
さらにまた、図６に示したように、供給部３から供給される被包装物を、押出し部材１７によって開口部Ｘに押し出すよう構成してもよい。
【００５８】
被包装物として粉体が使用される場合には、前記計量マス８と一体の押上げ部材１１にバイブレータなどからなる振動機構を付設し、計量マス８内の粉体を確実に排出させることが好ましい。
【００５９】
なお、この発明において、前記排出機構により排出された被包装物を、包装材料に充填する充填部を備えるよう自動計量充填装置を構成してもよい。
【００６０】
この実施例においては、自動計量充填装置は、図１，４に示すように、計量マスを１つ備える形式のものを説明したが、図７に示すように、必要に応じて計量マスを２以上備える多列式のものとすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
この発明は、所定量の被包装物を包装材料に充填するための自動計量充填方法および自動計量充填装置に関するもので、被包装物の計量の際の被包装物表面の損傷によって、被包装物の美的外観が損なわれるという問題点を解決したので、固体、特にその美的外観が要求されるものの体積（容積）の測定において、幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１          ホッパー
２          計量部
３          供給部
４          ガイド部材
５          仕切板
６          排出口
７          ガイド部材
８          計量マス
９          支持部材
１０          ガイド溝
１１          押上げ部材
１２          支軸
１３          駆動体
１４          キャスタ
１５          支持フレーム
１６          スクレイパー
１７          被包装物の押出し部材
【図１】
2014213918.tif 000003
【図２】
2014213918.tif 000004
【図３】
2014213918.tif 000005
【図４】
2014213918.tif 000006
【図５】
2014213918.tif 000007
【図６】
2014213918.tif 000008
【図７】
2014213918.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月8日(2014.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に開口部を有するホッパーと、前記開口部の下方に配置される計量マスとから構成されるものであって、
前記ホッパーは、上部から下部に向かって延在する仕切板によって、前記開口部を有する計量部と、前記開口部に被包装物を供給する供給部に区画されるとともに、前記計量部と供給部の下部が互いに連通するよう構成され、
前記供給部の底部は、投入された被包装物を前記開口部に円滑に供給するため、前記開口部に傾斜する傾斜面を有し、
前記計量部は、前記開口部に接して計量部内を上下動する所定の内容積の計量マスと、定量化された被包装物をホッパー外に排出するための排出機構を備えていること
を特徴とする自動計量充填装置。
【請求項２】
前記排出機構は、
前記計量マスが所定の高さに位置したときに、所定の角度で下方に傾いて、被包装物がホッパー外に排出されるよう構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の自動計量充填装置。
【請求項３】
前記排出機構は、
振動機構を備えていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の自動計量充填装置。
【請求項４】
前記振動機構は、
バイブレータであること
を特徴とする請求項３に記載に自動計量充填装置。
【請求項５】
前記自動計量充填装置は、
前記排出機構により排出された被包装物を、包装材料に充填する充填部を備えること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動計量充填装置。
【請求項６】
被包装物を供給部に供給する工程と、
前記供給部から被包装物を計量マスに供給・充填する工程と、
被包装物が充填された計量マスを上方に移動させる過程で、前記計量マスから溢れた余剰の被包装物を排除して、一定の容積値となるように定量化する工程
を含むこと
を特徴とする自動計量充填方法。
【請求項７】
計量された被包装物を包装材料に充填する工程が含まれること
を特徴とする請求項６に記載の自動計量充填方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動計量充填装置に関するものである。
より詳しくは、被包装物に損傷を与えることなく計量することのできる自動計量充填装置であって、包装技術に関するものある。
【背景技術】
【０００２】
粉状もしくは粒状の被包装物（以下、被包装物という。）の包装に際し、被包装物を所定量計量したのち、これを包装体に充填する工程を自動化して処理する自動計量充填装置が汎用されている。
【０００３】
この種の自動計量充填装置は、一般に、被包装物を受け入れるホッパーないし貯留部（以下、単に「ホッパー」と云う。）と、ホッパーから供給された被包装物を容量計量する計量部と、計量部において計量された被包装物を充填する充填部を備える。
【０００４】
かかる自動計量充填装置では、計量部において、ホッパーから供給された被包装物が計量マスに充填され、一定の容積値のものにされたのち、充填部において包装材料に充填されている。
【０００５】
例えば、特開２０１２−１７６７７９号公報（特許文献１）においては、自動包装機の充填装置が提案されている。
この充填装置は、被包装物を貯留する貯留部と、前記貯留部より被包装物投入口を介して供給された被包装物を容積計量する計量部と、前記計量部にて計量された被包装物を包装材料に充填する充填部とを具備してなるものである。
【０００６】
前記計量部は、前記被包装物投入口を介して前記貯留部内の被包装物が投入される分別マスが穿孔され、直線方向にスライド移動可能な分別基板と、前記分別基板の下方位置に配置されている。
【０００７】
前記分別マス内の被包装物が投入される計量マスは、前記被包装物投入口に対して垂直方向に重ならない位置に穿孔される計量基板と有し、前記分別基板をスライド移動させることで、前記分別マスにて分別された所定量の被包装物を前記計量マスに投入して容積計量するものである。
【０００８】
この自動包装機の充填装置は、分別基板上に穿孔により設けられた所定の内容積を有する分別マスに、被包装物を投入して、この分別基板をスライド移動させて、分別マスから溢れた余剰の被包装物を取り除くことで、一定の容積値となるように容量計算するものである。
【０００９】
特開２００７−１６８８３１号公報（特許文献２）においては、自動充填包装機の計量回転盤が提案されている。
すなわち、定められた内容積を有する計量マスと、被包装物が投入された計量マスに対して、すり切り動作を行うマス切りスクレイパーとを用いて包装袋内に充填する被包装物を計量する自動充填包装機の計量回転盤である。
前記計量回転盤は、マス切りスクレイパーを上下に移動させる駆動手段と、マス切りスクレイパーの高さを測る計測手段とを備え、前記自動充填包装機の操作者によって入力されたマス切りスクレイパーの設定高さ情報と、前記計測手段によって計測された高さ情報とを基に、マス切りスクレイパーを上下に駆動して包装袋内への充填量を調節する。
【００１０】
特開２００６−２９８４２５号公報（特許文献３）においては、縦型多列自動包装機の被包装物供給装置が提案されている。
具体的には、幅の広いフィルムを複数条の包装フィルムにスリットするスリッター装置と、この複数条の包装フィルムを筒状にフォーミングしながら縦シール及び横シールして包装袋にする縦シール装置及び横シール装置と、この包装袋内に粉末被包装物（内容物）を投入する被包装物供給装置と、この粉末被包装物（内容物）が投入された包装袋の充填口を封止すると共にこの包装袋を下方に搬送する横シール装置と、この搬送された連続包装袋の横シール部分に対して、カットを施して個別包装袋とするカッター装置とを備えた縦型多列自動包装機である。
【００１１】
この縦型多列自動包装機の被包装物供給装置は、特許文献３の図５で明らかなように、スライド供給盤７とシャッター８を、右端位置から左方向に向かって移動するように駆動させることによって、粉末被包装物が入った計量マス１８の上部を隙間塞ぎ部材６によりマス切りして計量するものである。
【００１２】
特開平０８−１１８３４号公報（特許文献４）においては、底部に開閉自在なシャッターを有する計量マスと、該計量マスの上方に配備する深さ測定用センサーとからなるもので、粉体供給工程後の計量マス内の粉体の深さを前記深さ測定用センサーで測定し、この深さをあらかじめ測定した計量マスの深さと対比させて前記粉体の落下の有無を確認するように構成したことを特徴とする粉体の供給確認装置が提案されている。
【００１３】
この粉体の供給確認装置では、所定の厚みを有する円盤状の板部材に、これを貫通する複数の透孔を同心円上に形成するとともに、各透孔の裏面に開閉自在なシャッターを設けて計量マスとし、各計量マスに粉体を充填するための掻取り板を板部材上に設けてなる被包装物計量盤を用いる。
【００１４】
すなわち、この粉体の供給確認装置においては、粉体が計量マス内に落下投入され、被包装物計量盤を所定位置までスライド移動させる間に、掻取り板によるマス切り動作によって、計量マスから溢れた余剰の粉体を取り除くことで、一定の容積値となるように容量計算が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１２−１７６７７９号公報（特許請求の範囲，図５）
【特許文献２】特開２００７−１６８８３１号公報（特許請求の範囲，図４）
【特許文献３】特開２００６−２９８４２５号公報（特許請求の範囲，図５，図６）
【特許文献１】特開平０８−１１８３４号公報（特許請求の範囲，図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前記特許文献１〜４に開示されている従来の自動計量充填装置では、計量部として、計量基板が設けられ、この計量基板上に穿孔によって形成された透孔が計量マスとして使用される。
【００１７】
これらの自動計量充填装置では、ホッパー内の被包装物が計量マス内に落下投入され、計量基板を所定位置までスライド移動させる間に、スクレイパー（掻取り板）によるマス切り動作によって、計量マスから溢れた余剰の被包装物を取り除くことで一定の容積値となるように容量計算する。
【００１８】
一方、被包装物の中には、例えば、クラッシュアイス（氷）など、商品の性質上、その美的外観が要求されるものがある。
【００１９】
このような美的外観が要求される被包装物を計量充填する場合、従来の自動計量充填装置では、計量マスに落下投入（供給）された被包装物は、計量の際、スクレイパー（掻取り板）によってマス切りされるため、被包装物の表面が、スクレイパーによって擦られ、被包装物の表面が損傷することになる。
【００２０】
さらに、従来の自動計量充填装置では、被包装物が硬いもの（例えば、クラッシュアイス）である場合、より大きな力によってマス切りする必要がある。
マス切りの際には、これによる大きな衝撃音が発生することに加え、硬いものをマス切りするのに十分な耐久性を有するよう装置を構成する必要があるので、装置の重量およびコストアップするという問題も発生する。
【００２１】
この発明はかかる現状に鑑み、自動計量充填装置において、被包装物の計量の際の被包装物表面の損傷により、被包装物の美的外観が損なわれるという問題、ならびにマス切りの際の大きな衝撃音の発生、装置の重量およびコストのアップという問題を解決することを目的として鋭意検討を行なった。
【００２２】
その結果、自動計量充填に際して、被包装物の供給部から供給された被包装物が計量マスに充填されたのち、被包装物が充填された計量マスを上方移動させる過程で、前記計量マスから溢れた余剰の被包装物を排除して、一定の容積値となるように定量化することにより解決し得ることを見出して、この発明を完成させたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記課題を解決するため、この発明にかかる請求項１に記載の発明は、
下部に開口部を有するホッパーと、前記開口部の下方に配置される計量マスとから構成されるものであって、
前記ホッパーは、上部から下部に向かって延在する仕切板によって、前記開口部を有する計量部と、前記開口部に被包装物を供給する供給部に区画されるとともに、前記計量部と供給部の下部が互いに連通するよう構成され、
前記供給部の底部は、投入された被包装物を前記開口部に円滑に供給するため、前記開口部に傾斜する傾斜面を有し、
前記計量部は、前記開口部に接して計量部内を上下動する所定の内容積の計量マスと、定量化された被包装物をホッパー外に排出するための排出機構を備えていること
を特徴とする自動計量充填装置である。
【００２４】
この発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の自動計量充填装置において、
前記排出機構は、
前記計量マスが所定の高さに位置したときに、所定の角度で下方に傾いて、被包装物がホッパー外に排出されるよう構成されていること
を特徴とするものである。
【００２５】
この発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の自動計量充填装置において、
前記排出機構は、
振動機構を備えていること
を特徴とするものである。
【００２６】
この発明の請求項４に記載の発明は、
前記請求項３に記載に自動計量充填装置において
前記振動機構は、
バイブレータであること
を特徴とするものである。
【００２７】
この発明の請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれかに記載の自動計量充填装置において、
前記自動計量充填装置は、
前記排出機構により排出された被包装物を、包装材料に充填する充填部を備えること
を特徴とするものである。
【００２８】
さらに、この発明の請求項６に記載の発明は、
被包装物を供給部に供給する工程と、
前記供給部から被包装物を計量マスに供給・充填する工程と、
被包装物が充填された計量マスを上方に移動させる過程で、前記計量マスから溢れた余剰の被包装物を排除して、一定の容積値となるように定量化する工程
を含むこと
を特徴とする自動計量充填方法である。
【００２９】
この発明の請求項７に記載の発明は、
請求項６に記載の自動計量充填方法において、
計量された被包装物を包装材料に充填する工程が含まれること
を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
この発明の自動計量充填方法およびその装置は、容量計算に際して、被包装物の供給部から供給された被包装物が計量マスに充填されたのち、被包装物が充填された計量マスを上方移動させる過程で、前記計量マスから溢れた余剰の被包装物を排除して、一定の容積値となるように定量化することができる。
したがって、被包装物の計量の際に際して、マス切り動作を必要としないので、被包装物表面の損傷により被包装物の美的外観が損なわれるという問題や、マス切りの際の大きな衝撃音の発生、装置の重量およびコストのアップという問題を発生させることがないものである。
【００３１】
特に、この発明にかかる自動計量充填装置は、ホッパーから供給される被包装物を、ホッパーの開口部の下部に配置された計量マスに供給し、前記計量マスを上方に移動させる過程で余分な被包装物を排除して定量化するため、装置の構成を大幅に簡易化させることができるとともに、その操作が簡便なため、被包装物の定量化の作業に要する時間を大幅に短縮させることができる。
【００３２】
その際、被包装物のホッパーへの供給を自動化することによって、より一層定量化の作業能率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、この発明の自動計量充填装置の一例を示した説明図である。
【図２】図２は、図１に示す自動計量充填装置の側面図である。
【図３】図３は、図１に示す自動計量充填装置の平面図である。
【図４】図４は、被包装物を排出する状態を示す説明図である。
【図５】図５は、この発明の自動計量充填装置の他の例を示した説明図である。
【図６】図６は、この発明の自動計量充填装置のさらに他の例を示す説明図である。
【図７】図７は、この発明の自動計量充填装置のさらに他の例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、この発明にかかる自動計量充填装置とその使用法を、添付の図面に基づいて具体的に説明する。
なお、この発明は、以下の実施例にのみ限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲内において、種々改良を加えることができるものである。
【００３５】
この発明の自動計量充填装置は、ホッパー１と、このホッパー１の開口部Ｘの下方に配置される計量マス８とから構成されるものである。
【００３６】
前記ホッパー１は、平面が矩形状（図３参照）の立方体からなるもので、図１で明らかなように、短手側の一方の側面１ａが鉛直で、相対する他方の側面１ｂが、上部から下部の開口部Ｘに向かって容積が減るように傾斜している。
【００３７】
なお、前記ホッパー１の容量については、特に制限はない。
好ましくは、ホッパー１内に変量を供給する被包装物の供給装置とインターロックし、常にホッパー１内の被包装物が対流できる量にすることが望ましい。
【００３８】
前記ホッパー１は、仕切板５によって、その内部が前記開口部Ｘを含む計量部２と、被包装物の供給部３に区画されるとともに、前記計量部２と供給部３が下方において互いに連通するよう構成されている。
【００３９】
前記供給部３の底面３ａは、供給された被包装部がスムーズに前記開口部Ｘに流れるよう、開口部Ｘ側に傾斜している。
【００４０】
前記計量部２の内部には、図７に示すように、ホッパー１の側面１ａと相対する棒状のガイド部材４が、前記仕切板５と並行するよう配置されている。
【００４１】
前記ガイド部材４の上端部は、排出口側に所定角度傾いていることが望ましい。
これによって計量マス８が上昇したとき、このガイド部材４の上端部に沿って計量マス８が排出口に向かって傾くことが容易になる。
なお、このような構成に代えて、計量マス８が上昇して最上部に到達したときに、例えば、計量マス８の上端部のガイド部材４側に所定の部材を当てる等して、適当な衝撃を与えて、計量マス８を排出口に向かって強制的に傾けるようにしてもよい。
【００４２】
前記仕切板５は、投入された被包装物が、スムーズに前記開口部Ｘに流れるよう構成される。
なお、前記仕切板５を、供給部３内の被包装物が特定の高さで維持されるように配置すると、開口部Ｘ近傍の被包装物の積圧が一定の値に維持される。
これにより、計量マス８に、定量に近い状態で、被包装物を供給することが可能となるので、このような構成を選択することが望ましい。
【００４３】
この供給部３に供給される被包装物が粉体の場合には、前記仕切板５や前記ホッパー１の側面１ｂにも粉体が付着するので、仕切板５、側面１ｂ、あるいはその両方に振動機能を付与することが望ましい。
【００４４】
前記仕切板５によって区画された計量部２側のホッパー１の側面１ａの所要高さ位置には、被包装物の排出口６が開口されるとともに、前記側面１ａの排出口６近傍における内側には、ガイド部材７が付設されている。
したがって、前記計量マス８および押上げ部材１１は、前記ガイド部材７と棒状のガイド部材４にガイドされて、支持部材９内および計量部２内を上下動する。
【００４５】
前記計量部２の下部に開口する開口部Ｘの下方には、計量マス８が昇降自在に配置されている。
この計量マス８は、前記開口部Ｘと連通する筒状の支持部材９内に設けられるものである。
なお、前記計量マス８の幅ないし口径よりも押上げ部材１１あるいは駆動体１３の幅が大きい場合には、押上げ部材１１の端部は、零れ落ちた被包装物が開口部Ｘに向かって落ちるよう、開口部Ｘ側に傾斜するように構成することが望ましい。
【００４６】
前記支持部材９は筒状体からなるもので、相対する側面にそれぞれ上下方向にガイド溝１０（図では一方のみを示す。）が形成され、このガイド溝１０間には、前記計量マス８の下部に一体的に装着された押上げ部材１１を、回転自在に軸支する支軸１２が装着されている。
【００４７】
前記押上げ部材１１は、エアシリンダもしくはモータ（図示せず）などで上下動する駆動体１３によって、前記支持部材９内を上下動するもので、この駆動体１３と前記押上げ部材１１とで排出機構を構成している。
【００４８】
さらに、この押上げ部材１１と前記計量マス８は、一体化させることで同時に支持部材９内および計量部２内を上下動させることができるので好ましい。
この場合には、計量マス８を含め排出機構を構成する。
【００４９】
前記ホッパー１と、このホッパー１の開口部Ｘの下部に装着される支持部材９は、図２に示すように、キャスタ１４を有する支持フレーム１５に装着されている。
【００５０】
かかる構成を有する自動計量充填装置は、被包装物、例えば、清涼飲料用のグラスに使用されるクラッシュアイスを供給部３に投入すると、投入されたクラッシュアイスは、ホッパー１の側面１ｂと仕切板５にガイドされて、開口部Ｘに集められ、自動的に計量マス８内に供給される。
【００５１】
前記計量マス８にクラッシュアイスが充填され、例えば、計量マス８があらかじめ定められた重量を超えると、自動的に駆動体１３が駆動して、支持部材９内に装着された押上げ部材１１を、ガイド溝１０に沿って上方に押し上げる。
計量マス８および押上げ部材１１は、棒状のガイド部材４とガイド部材７にガイドされて、真っ直ぐに上方に移動する。
【００５２】
上方に押し上げられた（移動した）計量マス８のクラッシュアイスにおいては、計量マス８に安定して保持されないクラッシュアイスは、計量マス８から零れ落ちる。
その際、計量マス８や、ガイド部材４、ガイド部材７の周囲の隙間から開口部Ｘに向かって落ちることとなる。
その結果、前記計量マス８に安定して保持されたクラッシュアイスのみが定量として、ホッパー１の排出口６から排出される。
【００５３】
なお、前記計量マス８の上下動に際しては、前記計量マス８への被包装物の充填の有無を検出する検出部を設けるとともに、この検出部において、前記計量マス８への被包装物の充填が検出されたときに、前記駆動体１３により前記押上げ部材１１が上方に移動するよう制御する制御部を設けて、前記計量マス８の上下動を行ってもよい。
【００５４】
この発明において、前記計量マス８については、被包装物の所定の充填量に応じて、所望の内容量のものを適宜選択すればよい。
あるいは、例えば、計量マス８の底部内面にスペーサーとしての底板を配して、所望の内容量になるよう調整してもよい。
したがって、前記計量マス８の形状については、特に制限はなく、円筒状、角筒状など装置の形態や、被包装物の適性ないし特徴に合わせて、適宜選択することができる。
【００５５】
この発明において、一定の容積値となるように定量化された被包装物は、排出機構によってホッパー１外に排出される。
前記排出機構については、例えば、計量マス８が所定の高さ、具体的には、ホッパー１の計量部２への排出口６から被包装物を排出するのに適した高さに位置したときに、所定角度で下方に傾いて充填部に排出（投入）するように構成することが好ましい。
【００５６】
さらに、図５に示したように、排出に際して、計量マス８が下方に傾くときに、この計量マス８の上面を通過して余剰の被包装物を擦切るスクレイパー１６を設けて、定量化がより確実なものとなるように構成してもよい。
かかるスクレイパーとしては、被包装物の表面の損傷を防止すべく、例えば、棒状のものとすることができる。
【００５７】
さらにまた、図６に示したように、供給部３から供給される被包装物を、押出し部材１７によって開口部Ｘに押し出すよう構成してもよい。
【００５８】
被包装物として粉体が使用される場合には、前記計量マス８と一体の押上げ部材１１にバイブレータなどからなる振動機構を付設し、計量マス８内の粉体を確実に排出させることが好ましい。
【００５９】
なお、この発明において、前記排出機構により排出された被包装物を、包装材料に充填する充填部を備えるよう自動計量充填装置を構成してもよい。
【００６０】
この実施例においては、自動計量充填装置は、図１，４に示すように、計量マスを１つ備える形式のものを説明したが、図７に示すように、必要に応じて計量マスを２以上備える多列式のものとすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
この発明は、所定量の被包装物を包装材料に充填するための自動計量充填方法および自動計量充填装置に関するもので、被包装物の計量の際の被包装物表面の損傷によって、被包装物の美的外観が損なわれるという問題点を解決したので、固体、特にその美的外観が要求されるものの体積（容積）の測定において、幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１          ホッパー
２          計量部
３          供給部
４          ガイド部材
５          仕切板
６          排出口
７          ガイド部材
８          計量マス
９          支持部材
１０          ガイド溝
１１          押上げ部材
１２          支軸
１３          駆動体
１４          キャスタ
１５          支持フレーム
１６          スクレイパー
１７          被包装物の押出し部材