(57)【要約】      （修正有）【課題】連続搬送に対応してホッパが移動しながらデコレーションや飾り絞りなどの多様な充填を行うことができ、高速動作しても騒音や振動の少ない充填機を提供する。【解決手段】搬送手段として連続送りにより循環走行する搬送ベルト又は焼成板を備える搬送装置の上方に充填機を設置し、充填する材料を保持するホッパと、ホッパを搬送手段の移動に合わせて搬送手段の垂直方向に上下移動させる昇降手段と、ホッパを搬送手段の移動に合わせて搬送手段の走行方向と平行する方向に水平移動させる水平移動手段と、を備え、前記昇降手段は、昇降用モータと、昇降用モータ又は昇降用モータにより駆動される駆動軸に連結されるクランクと、クランクと支点との間をつなぐ連結部材と、ホッパの荷重を部分的に支持するエアシリンダと、を含み、エアシリンダでモータに掛かる負荷を低減しながらクランクを回転させることによりホッパを上下移動させることを特徴とする。【選択図】図１
2019193603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送手段として連続送りにより循環走行する搬送ベルト又は焼成板を備える搬送装置の上方に設置され、充填する生地又は中味を保持するホッパと、ホッパを搬送手段の移動に合わせて搬送手段の垂直方向に上下移動させる昇降手段と、ホッパを搬送手段の移動に合わせて搬送手段の走行方向と平行する方向に水平移動させる水平移動手段と、を備え、
前記昇降手段は、昇降用モータと、昇降用モータ又は昇降用モータにより駆動される駆動軸に連結されるクランクと、クランクと支点との間をつなぐ連結部材と、ホッパの荷重を部分的に支持するエアシリンダとを含み、エアシリンダでモータに掛かる負荷を低減しながらクランクを回転させることによりホッパを上下移動させることを特徴とする充填機。
【請求項２】
前記水平移動手段は、水平移動用の同調モータと、同調モータ又は同調モータにより駆動される駆動軸に連結されるアーム部とを含み、
前記搬送手段の移動に合わせて前記搬送手段の所定位置に直接生地を充填するか、前記搬送手段の上で前記搬送手段により搬送される焼成された生地の所定位置に充填するようにアーム部を回動させてホッパを水平移動させることを特徴とする請求項１に記載の充填機。
【請求項３】
前記昇降用モータと同調モータは、ホッパを支持して水平方向に移動する水平移動ユニットを下方から支持し、ホッパと共に上下方向に移動する昇降ユニットに備えられ、
前記支点は昇降ユニットを上下方向にガイドするガイドを備えた固定ユニットに備えられ、
前記アーム部の一端は水平移動ユニットに連結されることを特徴とする請求項２に記載の充填機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填機に関し、特に充填する材料を保持するホッパを、ホッパの荷重の一部をエアシリンダで支持しながらクランクにより上下移動させるとともに、菓子などの食品を搬送する搬送装置の搬送手段に同調して搬送方向に移動させながら充填を行う充填機に関する。
【背景技術】
【０００２】
量産型の菓子製造ラインでは、ベルトコンベアなどの搬送手段を備える搬送装置に各種の菓子製造装置を組み合わせ、未完成の菓子材料を搬送しながらそれぞれの菓子製造装置で加工し菓子を作り上げていく。
こうした菓子製造装置の一つに充填機がある。充填機はホッパと呼ばれる容器に充填用の材料を保持し、必要なタイミングで所望の量の充填材料をホッパの下部に備えられたノズルなどを介して充填する装置である。
【０００３】
充填機には大きく分けて、加工の基となる生地を搬送手段上に供給する生地充填機と、シュークリームやどら焼きなどのように、生地が焼成された半完成状態の菓子にクリームや餡などの中味を充填する中味充填機とがある。充填にはデコレーションや飾り絞りなど様々な充填方法があり、製造する菓子の種類により材料も異なり、また充填方法も様々であるため、充填機にはこれらの多様な充填方法に対応して設定を容易に切り替える機能が求められる。いずれの場合も充填する材料は粘性を有するものが多く、一定量の充填用の材料を充填するのに時間がかかる上、充填した後に菓子と充填用のノズルを引き離したり、充填用の材料を切ったりする余分な動作が必要になることもある。
【０００４】
そこで、生地や中味を充填する間、一時的に搬送を止め、充填が終わると次の列の菓子が充填機の下にくるように搬送する間欠送りが行われる。また充填した後に菓子と充填用のノズルを引き離すのに、菓子の１列を加工する毎に充填機の充填部を上下するか、重量のある充填機を固定しておいてベルトコンベアを上下させるかなどの方法が採用されている。
【０００５】
特許文献１には、ホッパを含むデポジッター装置が１００ｋｇを超える重量となることから、ホッパを含むデポジッター装置を固定しておき、トレイを載せたベルトコンベア装置を３軸（Ｘ・Ｙ・Ｚ）方向に移動させるというＮＣ制御の３Ｄ機構を設けたケーキ製造装置が開示されている。上に生地を充填するケーキ土台が整列されたトレイは所定の位置に搬送され、一列充填する毎に一列分だけ搬送される間欠送りによりケーキ製造が進行していく。
【０００６】
特許文献２には、搬送物を間欠的に搬送する無端状のコンベアベルトにコンベアベルトを上下動する上下動プレートと、コンベアベルトを水平に支持するコンベアプレートを備え、食品供給部の下方にあるコンベアプレートが上下してコンベアベルトを上下させるものの食品供給部以外のコンベアベルトは上下動せずに水平を保つように構成された搬送装置及び食品成形装置が開示されている。
【０００７】
特許文献１及び２に開示された発明では重量物であるホッパを固定し、比較的軽量のベルトコンベア装置やベルトコンベア上下機構を上下させることで食品材料の充填を実現している。しかしながらいずれも搬送は間欠送りが前提となっており、充填が行われる間は搬送を停止する。このように間欠送りを行うと、加工を行う菓子１列ごとに停止動作が行われる分、菓子製造のスループット即ち生産能力は低下する。
【０００８】
菓子製造ラインの生産能力を向上させるためには、搬送手段を間欠送りではなく連続に搬送しながら充填を行うことが求められる。そのためにはホッパを搬送手段の搬送速度に対応して搬送方向に移動させるとともに、充填の開始時には下降させ、充填終了時には上昇させる２次元的な移動手段が必要となる。
【０００９】
こうした２次元的な移動手段を実現するには、水平方向の移動手段と垂直方向の移動手段とを組み合わせ、それぞれの移動手段をモータとモータの回転を直線運動に変換するボールねじやクランクなどの変換手段とを組み合わせて構成する方法が一般に行われる。量産型の菓子製造ラインの場合、ホッパの重量は１０００ｋｇを超えることもあり、動作速度を上げると、ボールねじではホッパの移動に伴う騒音や振動が避けられない。またクランクの場合、モータに掛かる負荷変動が大きく振動の要因となるとともに、最大負荷に対応した強力なモータが必要となる。
【００１０】
連続搬送に対応してホッパが移動しながらデコレーションや飾り絞りなどの多様な充填を行うことができ、高速動作しても騒音や振動の少ない充填機の提供が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１６−１０６６０３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６６６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記従来の充填機における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、充填する材料を保持するホッパを、ホッパの荷重の一部をエアシリンダで支持しながらクランクにより上下移動させるとともに、菓子などの食品を搬送する搬送装置の搬送手段に同調して搬送方向に移動させながら充填を行う充填機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するためになされた本発明による充填機は、搬送手段として連続送りにより循環走行する搬送ベルト又は焼成板を備える搬送装置の上方に設置され、充填する生地又は中味を保持するホッパと、ホッパを搬送手段の移動に合わせて搬送手段の垂直方向に上下移動させる昇降手段と、ホッパを搬送手段の移動に合わせて搬送手段の走行方向と平行する方向に水平移動させる水平移動手段と、を備え、前記昇降手段は、昇降用モータと、昇降用モータ又は昇降用モータにより駆動される駆動軸に連結されるクランクと、クランクと支点との間をつなぐ連結部材と、ホッパの荷重を部分的に支持するエアシリンダと、を含み、エアシリンダでモータに掛かる負荷を低減しながらクランクを回転させることによりホッパを上下移動させることを特徴とする。
【００１４】
前記水平移動手段は、水平移動用の同調モータと、同調モータ又は同調モータにより駆動される駆動軸に連結されるアーム部とを含み、前記搬送手段の移動に合わせて前記搬送手段の所定位置に直接生地を充填するか、前記搬送手段の上で前記搬送手段により搬送される焼成された生地の所定位置に充填するようにアーム部を回動させてホッパを水平移動させることが好ましい。
【００１５】
前記昇降用モータと同調モータは、ホッパを支持して水平方向に移動する水平移動ユニットを下方から支持し、ホッパと共に上下方向に移動する昇降ユニットに備えられ、前記支点は昇降ユニットを上下方向にガイドするガイドを備えた固定ユニットに備えられ、前記アーム部の一端は水平移動ユニットに連結されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る充填機によれば、クランクを使用した昇降手段とエアシリンダとを組み合わせ、大量の充填材料を保持する重量の大きいホッパでも、その荷重の一部をエアシリンダで支持することにより昇降手段に加わる垂直方向の荷重が低減されるため、昇降手段の昇降用モータに加わる負荷変動が低減され、振動、騒音を低減したスムーズな上下移動を実現し、搬送手段の上下移動が不要な充填機を実現することができる。
【００１７】
また本発明による充填機によれば、連続送りにより循環走行する搬送手段に同調してホッパを移動させながら充填を行うことができるため、搬送手段を間欠送りにする必要がなく生産効率の高い充填機を実現することができる。
【００１８】
さらに本発明による充填機によれば、搬送手段を間欠送りにする必要がないことから、間欠動作による搬送物のズレが生ずることがなく、整列や位置合わせのためにストッパ等により搬送中の製品に接触する必要がなくなる。また振動が少ないことによりシュークリームのように焼成された生地に穴をあけて中味を充填する中味充填機として使用する場合、穴の位置のばらつきが少なく、さらに穴が広がることなく充填ができ製品の品質を向上することができる。
間欠動作による搬送物のズレがないことに関しては充填の際に整列動作を行う必要がなくなるという効果により、ストッパ等の整列により搬送中の製品に接触する必要がないことから半完成状態の菓子類の変形も防止できる上、衛生的であり清浄性が向上するという効果も得られる。更に製品の整列や位置合わせに必要な分の時間的ロスを削減でき、充填の一連の処理サイクルを向上できるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態による充填機の充填機構と駆動部分とを概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態による充填機を生地充填機として搬送装置と組み合わせた状態を概略的に示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態による充填機の駆動部分の動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態による充填機の充填方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係る充填機を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による充填機の充填機構と駆動部分とを概略的に示す図である。
【００２１】
本発明による充填機は、搬送手段として連続送りにより循環走行する搬送ベルト又は焼成板を備える搬送装置と組み合わせて使用するものであり、連続送りにより循環走行する搬送ベルト又は焼成板の移動に合わせ、菓子の生地などの充填する材料を保持するホッパを下降させ、移動する搬送手段とともに移動しながら生地又は焼成した生地に中味を充填した後、ホッパを上昇してから水平に元の位置に戻す動作を繰り返すことにより、充填の間、搬送を止める間欠送りをすることなく充填を行うことを可能とする装置である。またホッパの下降、上昇に際してはエアシリンダでホッパの荷重を軽減しながらクランクで上下移動させることで、重量の大きいホッパでも低振動、低騒音で移動させることが可能な装置である。
【００２２】
図１を参照すると本発明の実施形態である充填機１は、生地などの充填する材料を保持するホッパ１０とホッパ１０の下部に設けられるバルブ１１、ピストン１２及びノズル１３を備える。これらの生地などの材料を充填するための構成要素は、充填機１と組み合わせて使用される搬送装置１００が備える搬送手段１０１の上方に位置し、移動可能に支持される。
【００２３】
ピストン１２はシリンダ内を往復移動し、ピストン１２を引き出すことにより充填に必要な量の材料をホッパ１０からシリンダ内に引き込み、逆にピストン１２を押し込むことによりシリンダ内に引き込んだ材料を、ノズル１３を介して所定の位置に充填する。バルブ１１はピストン１２の動作に合わせて回動し、ホッパ１０からシリンダへの流路とシリンダからノズル１３への流路を切り替える。ノズル１３は充填する生地の材質や、搬送手段１０１の上面に充填する生地の所望する形状に合わせて交換が可能なように取り付けられる。
【００２４】
図１に示す充填機１は搬送手段１０１の上に直接生地１１０を充填する生地充填機としての実施形態を示すが、ノズル１３など一部の構成要素を交換することで中味充填機としても使用できる。その場合は搬送手段１０１の上に載置されて搬送されてくる焼成された生地に対して中味を充填することになる。
【００２５】
生地充填機にしても、中味充填機にしても連続送りに対応するのにホッパ１０を水平方向と垂直方向に移動させることが必要であるため、充填機１はホッパ１０を支持して水平方向に移動する水平移動手段と、上下方向に移動する昇降手段とを備える。一実施形態では水平移動手段と昇降手段とは、ホッパ１０を支持して水平方向に移動する水平移動ユニット２０と、水平移動ユニット２０を下方から支持してホッパ１０と共に上下移動する昇降ユニット３０と、昇降ユニット３０を上下移動可能に支持する固定ユニット４０とを含んで構成される。
【００２６】
昇降ユニット３０は、昇降用モータ３１と同調モータ３４とクランク３２とを備える。クランク３２は昇降用モータ３１又は昇降用モータ３１により駆動される駆動軸に連結される。図１の実施形態では、昇降用モータ３１は搬送装置１００の搬送方向と平行な方向に回転軸を有するように設置され、昇降用モータ３１の回転力は、昇降用モータ３１に連結されて減速と回転方向の変換を行う変速機を経て、昇降用モータ３１の回転軸と直交する水平方向に設けられた駆動軸を回転するように構成される。クランク３２は一端が垂直方向に円を描くように駆動軸の端部に連結される。クランク３２は駆動軸と一体に形成されて変速機を介して昇降用モータ３１に連結されるようにしてもよい。
【００２７】
クランク３２の一端は連結部材３３の一端に備えられた軸受により連結部材３３と連結される。連結部材３３は他端にも軸受けを備え、他端の軸受けは固定ユニット４０に固定された支持軸４３と連結される。このように連結部材３３の他端が支点となる支持軸４３と連結されることにより、連結部材３３は支持軸４３を中心として回動するように制約される。このためクランク３２が回転すると、回転に伴い駆動軸が移動するようになる。
【００２８】
固定ユニット４０は、支持軸４３の他に垂直方向の移動をガイドする２つのＬＭガイド４２を備えており、ＬＭガイド４２の摺動部と昇降ユニット３０とが連結される。これにより、クランク３２の駆動軸を支持する昇降ユニット３０は、クランク３２の回転に伴い垂直方向に直線的に往復移動する。
【００２９】
固定ユニット４０にはさらに垂直方向に作用するエアシリンダ４１が備えられ、エアシリンダ４１のピストンロッドの一端は昇降ユニット３０に連結される。大型のホッパ１０では重量が１０００ｋｇのレベルとなるため、クランク３２を駆動する昇降用モータ３１には大きな負荷変動が加わる。エアシリンダ４１を備えることにより昇降用モータ３１に掛かるホッパ１０の荷重の一部を軽減することができ、ホッパ１０を上下移動させることに伴う騒音や振動を大幅に低減することができる。
【００３０】
昇降手段は昇降用モータ３１と昇降用モータ３１又は昇降用モータ３１により駆動される駆動軸に連結されるクランク３２と、クランク３２と支点である支持軸４３との間をつなぐ連結部材３３と、ホッパ１０の荷重を部分的に支持するエアシリンダ４１とを含み、このような構成要素を含むことによって、エアシリンダ４１で昇降用モータ３１に掛かる負荷を低減しながらクランク３２を回転させることによりホッパ１０を低騒音、低振動で上下移動させることができる。実施形態では昇降用モータ３１にエアシリンダ４１を組み合わせることにより、２１００ｒｐｈの高速充填運転時にエアシリンダ４１が無いときに比べて昇降用モータ３１の負荷が２５％に削減されたことが確認されている。
【００３１】
昇降ユニット３０の上面には水平移動軸２１が取り付けられる。水平移動軸２１は搬送装置１００の搬送方向に平行に設置され、水平移動軸２１と組み合わされる軸受け２２を介して水平移動ユニット２０を水平方向に移動可能に支持する。図１では水平移動軸２１は左右の２か所に設置されているが、１つの連続した軸としてもよい。
【００３２】
水平移動ユニット２０の水平移動は、昇降ユニット３０に備えられる同調モータ３４により駆動される。図１の実施形態では、同調モータ３４は昇降用モータ３１と同様、搬送装置１００の搬送方向と平行な方向に回転軸を有するように設置され、同調モータ３４の回転力は、同調モータ３４に連結されて減速と回転方向の変換を行う変速機を経て、同調モータ３４の回転軸と直交する水平方向に設けられた駆動軸３６を回動するように構成される。駆動軸３６には駆動軸３６を中心に回動するアーム部３５の一端が連結される。
【００３３】
アーム部３５の他端は水平移動ユニット２０の連結部に連結される。水平移動ユニット２０の連結部には長穴またはリンク機構などアーム部３５の回動による端部の上下方向の移動量を吸収し水平方向の移動のみを伝搬する構造を備える。これにより同調モータ３４の回転が駆動軸３６を介してアーム部３５を回動させ、それに対応して水平移動ユニット２０が水平移動軸２１に沿って水平に移動する。アーム部３５は駆動軸３６と一体に形成して変速機を介して同調モータ３４に連結されるようにしてもよい。
【００３４】
水平移動手段は水平移動用の同調モータ３４と、同調モータ３４又は同調モータ３４により駆動される駆動軸３６に連結されるアーム部３５と、を含み、搬送手段１０１の移動に合わせて搬送手段１０１の所定位置に直接生地を充填するようにアーム部３５を回動させてホッパ１０を水平移動させる。また、充填機１が中味充填機の場合には、水平移動手段は搬送手段１０１により搬送される焼成された生地の所定位置に充填するようにアーム部３５を回動させてホッパ１０を水平移動させる。
【００３５】
水平移動ユニット２０は、昇降ユニット３０に備えられた水平移動軸２１上を、昇降ユニット３０に連結されたアーム部３５に駆動されて移動するが、水平移動ユニット２０の水平方向の移動は昇降ユニット３０の上下移動には制約を受けない。このためホッパ１０の移動は下降、水平方向の移動、上昇、水平方向の戻り移動というボックスモーションとも称される矩形状の移動に限らず、上下移動しながら水平移動するような組み合わせによる複雑な動作も行うことができる。
【００３６】
図２は、本発明の実施形態による充填機を生地充填機として搬送装置と組み合わせた状態を概略的に示す平面図である。
図２を参照すると充填機１は搬送装置１００を挟んで２つの架台（前面架台２、背面架台３）と、２つの架台を結合する図では示さないフレームを含む。
図１は背面側から見た図であり、背面架台３の構造を示すが、背面架台３で説明した水平移動ユニット２０、昇降ユニット３０、及び固定ユニット４０に対応して、前面架台２にも図２に示すように水平移動ユニット５０、昇降ユニット６０、及び固定ユニット７０を含む。
【００３７】
ホッパ１０は２つの水平移動ユニット（２０、５０）に架け渡して設置される２つのホッパ引き出しレール２３の上にローラを介して載置される。ホッパ１０は充填動作を行う場合は搬送装置１００の上に位置するように固定されるが、洗浄などのメンテナンスを行う場合は固定ネジを外すことにより、ホッパ引き出しレール２３の上を前面架台２の方向に引き出すことができる。
【００３８】
図２の実施形態ではホッパ１０には４つのピストン１２が併設され、一度に１列分で４つの生地１１０を、円形をなすように充填し、充填された生地１１０が矢印の示す方向に搬送されるように示すが、ホッパ１０が備えるピストン１２の数はこれに限らず、４つより多くても少なくてもよい。また充填する生地１１０の形状もノズル１３の形状によってさまざまな形状に変形することができる。更に図示しないホッパ１０を搬送方向と直交する方向に移動させる成形動作モータを備えてもよく、その場合、ホッパ引き出しレール２３に沿った移動と前述の上下移動、水平移動とを組み合わせデコレーションや飾り絞りなどの複雑な形状の充填も可能である。
【００３９】
昇降ユニット６０も、昇降ユニット３０と同様、昇降用モータ３１や同調モータ３４と同期する昇降用モータと同調モータを備えてもよいが、実施形態では水平移動ユニット５０や昇降ユニット６０を駆動するモータは備えていない。図２に示すように、昇降ユニット３０に備えられた昇降用モータ３１が駆動する駆動軸３７が、搬送装置１００の搬送手段１０１の下方を前面架台２に至るまで搬送装置１００を貫通して配置され、その先端部は昇降ユニット６０で支持されるとともに、クランク３２の一端と連結される。クランク３２の他端は連結部材３３の一端に連結され連結部材３３の一端に備えられた軸受により連結部材３３と連結される。連結部材３３の他端に備えられた軸受は固定ユニット７０に固定された支持軸４３と連結される。
【００４０】
昇降ユニット６０はさらに固定ユニット７０が備える２つのＬＭガイド４２によって垂直方向に移動するようにガイドされるとともに、固定ユニット７０が備えるエアシリンダ４１により垂直方向に支持される。このような構成とすることにより、昇降ユニット６０は昇降ユニット３０と同期してホッパ１０の水平を保ちつつ上下移動する。
【００４１】
また水平移動を駆動する駆動軸３６も搬送装置１００の搬送手段１０１の下方を前面架台２に至るまで搬送装置１００を貫通して配置され、その先端部は昇降ユニット６０で支持されるとともに、アーム部３５が連結される。前面架台２のアーム部３５も背面架台３のアーム部３５同様、水平移動ユニット５０の連結部に連結される。このような構成とすることにより、水平移動ユニット５０は、駆動軸３６により回動されるアーム部３５に駆動され、昇降ユニット６０の上面に取り付けられる水平移動軸２１に沿って水平移動ユニット２０と同期しながら移動する。
【００４２】
固定ユニット７０の上部には制御部８０が設置される。制御部８０は充填機１の水平移動手段、昇降手段の移動のタイミングなどを始め、動作サイクル、充填動作などを制御する制御回路を備える。また制御部８０には操作パネルが備えられ、水平方向の移動量や移動速度、充填動作モードなどの設定が選択的に調整できるように表示される。一口に充填といっても前述のようにデコレーションや飾り絞りなどの複雑な形状の充填方法があり、多様な充填方法を製品の種類に応じて容易に切り替えられることが求められる。実施形態では操作パネルには５０品目の設定データが短時間で切替可能に表示される。また操作パネルにより水平移動、上下移動の設定が運転中でも容易に切り替えが可能である。
制御部８０の制御によって、連続送りにより循環走行する搬送手段１０１を備える搬送装置１００の搬送手段１０１の移動に合わせて、昇降用モータ３１はホッパ１０を搬送手段１０１の垂直方向に上下移動させ、また同調モータ３４は搬送手段１０１の走行方向と平行する方向にホッパ１０を水平移動させることができる。
【００４３】
尚、実施形態では昇降用モータ３１、同調モータ３４はともに昇降ユニット３０に備えられ、ホッパ１０の移動にかかわる駆動系が昇降ユニット３０に纏められているので、昇降用モータ３１及び同調モータ３４を直接制御する制御部を昇降ユニット３０に設けて、制御部８０は昇降ユニット３０に設けた制御部と情報や信号を送受信するインターフェースを有する操作パネルとして構成してもよい。
制御部８０は充填機１の水平移動手段、昇降手段の移動を搬送装置１００の搬送手段１０１の移動に合わせるように制御するが、充填機１の水平移動手段、昇降手段の移動及び搬送装置１００の搬送手段１０１の移動を共に共通の電子カムで制御することにより充填機１と搬送装置１００の同調性を容易に制御することができる。移動を制御する電子カムの情報は搬送装置１００の制御部から充填機１の制御部８０に引き渡すようにしてもよいし、充填機１の制御部８０から搬送装置１００の制御部に引き渡すようにしてもよい。
【００４４】
図３は本発明の実施形態による充填機の駆動部分の動作を説明する図であり（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に動作の内容を示す図である。
図３（ａ）を参照すると、連続送りにより循環走行する搬送手段１０１上に生地を充填する生地充填機としての充填機１の主要動作部であるクランク３２、アーム部３５、ピストン１２、及びバルブ１１が示される。尚充填機１の動作を説明するための図であるため、搬送装置１００の本体は省略し搬送手段１０１の部分のみを示す。また符号は代表して図３（ａ）のみに示すが、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）も構成要素は図３（ａ）と同じであり図３（ａ）の符号を使用して説明する。
【００４５】
図３（ａ）は一連の充填動作の開始点となる位置の状態を示しており、具体的には搬送方向については上流側の位置であり、上下方向については上昇位置にあたる。ホッパ１０には充填する生地が保持され、開始点となる位置において、バルブ１１は新たな生地が供給されないようホッパ１０からシリンダへの流路を閉じる位置に回動している。この位置ではノズル１３側の流路が解放されるので、この状態でピストン１２を押し込めば生地の供給が可能な状態にある。ピストン１２は所定の量の生地を引き込むために引き下げられている。またクランク３２は垂直下方を向く位置に回転されており、その反作用でクランク３２の駆動軸３７を支持する昇降ユニット３０は可動範囲の最上部に位置し、これに伴い昇降ユニット３０に支持される水平移動ユニット２０及び水平移動ユニット２０に支持されるホッパ１０も上下方向の可動範囲の最上部に位置する。
アーム部３５は水平移動ユニット２０が上流側の位置にくるように回動された状態にある。
【００４６】
次に充填機１は充填のためにホッパ１０を下降させる。搬送手段１０１が搬送ベルトの場合は特に充填位置の制限がないので、搬送手段１０１の移動に合わせて充填位置が所定ピッチとなるようにホッパ１０を下降させて充填すればよいが、搬送手段が焼成板の場合は、接近する焼成板の位置に合わせてホッパ１０を下降させる。矢印Ａ１はホッパ１０を下降させるためのクランク３２の次の動作を示し、具体的には矢印Ａ１のようにクランク３２が垂直上方を向くように時計方向に半回転する。
【００４７】
図３（ｂ）はクランク３２が垂直上方を向いた状態を示す。この反作用によりクランク３２の駆動軸３７を支持する昇降ユニット３０は可動範囲の最下部まで下降する。昇降ユニット３０の下降に伴い昇降ユニット３０に連結されたエアシリンダ４１のピストンロッドが押し込まれ、その反力でホッパ１０の荷重を部分的に支持してクランク３２を駆動する昇降用モータ３１の負荷をさらに低減する。
【００４８】
昇降ユニット３０の下降の結果、ホッパ１０は生地を充填する位置まで下降し、生地の充填を開始する。充填はピストン１２を押し込むことにより行われるが、充填機１は充填の開始に伴い、ホッパ１０をその高さを維持しつつ搬送手段１０１の移動に合わせて搬送方向の下流に向かう水平移動を開始する。具体的にはアーム部３５を矢印Ｂ１のように搬送方向に向かう方向に回動させて水平移動ユニット２０を水平移動させる。このとき水平移動ユニット２０の水平移動速度が搬送手段１０１の移動速度に合うようにアーム部３５の角速度が制御される。
これにより生地が充填される搬送手段１０１の搬送中も搬送手段１０１の上方にある位置を維持することができる。このため生地の充填開始から終了までに必要な時間も搬送手段１０１の搬送を止める必要がなく、高い生産性が得られる。
【００４９】
充填及び水平移動が終了した時点の状態が図３（ｃ）である。この時点でバルブ１１は反時計回りに回動しノズル１３側の流路を閉じるとともにホッパ１０からシリンダへの流路を開く。次いでクランク３２は矢印Ａ２に示すように時計方向に垂直下方を向くまで半回転する。これによりホッパ１０は図３（ａ）の開始点の時の高さまで上昇し図３（ｄ）に示す状態に至る。
【００５０】
図３（ｄ）の状態から搬送手段１０１の搬送方向と逆方向に移動して充填動作の開始点となる位置に戻るが、この間、次の生地の充填にそなえて、ピストン１２は所定の量の生地をシリンダ内に引き込むために引き下げられる。
図３（ａ）〜（ｄ）のように下降、水平移動、上昇、水平移動という一連の移動に連動してバルブ１１の回動及びピストン１２の前後動作が行われることで、搬送手段１０１の搬送を止めることなく、搬送手段１０１の搬送に対応した充填動作を行うことができる。また搬送手段１０１が焼成板の場合、上記の一連の移動のサイクルと焼成板が一枚分搬送される時間とを合わせるように設定することで効率の良い充填作業を行うことができる。
【００５１】
図４は、本発明の実施形態による充填機の充填方法を説明するためのフローチャートである。
図４を参照すると、段階Ｓ１００にて昇降ユニット３０と共にホッパ１０が下降して充填可能な位置に移動する。下降は所定ピッチとなるようにホッパ１０の下方を搬送方向に移動する搬送手段１０１の動きに合わせて行い、生地充填の場合は、下降した時にホッパ１０のノズル１３が搬送手段１０１の所望する充填開始位置に来るよう制御部８０にてタイミング調整を行う。中味充填の場合は、下降した時にホッパ１０のノズル１３が下方を搬送方向に移動する焼成された生地の充填開始位置に来るよう制御部８０にてタイミング調整を行う。特にシュークリームのように穴をあけて中味を充填する菓子では穴をあける位置がばらつくと整列した際の見栄えが悪くなるが、充填機１はクランク３２とエアシリンダ４１の組み合わせにより、上下移動に伴う振動が少ないことから、精度よく充填位置に下降することができ、また振動によって穴の径が広がることもないので品質の良い菓子を製造することができる。
【００５２】
次いで段階Ｓ１１０にて水平移動ユニット２０と共にホッパ１０が水平移動しながら生地充填を行う。水平移動は搬送手段１０１の動きに合わせてアーム部３５を回動することで行う。生地を円形に充填する場合のように１点で充填する場合は搬送手段１０１と同じ速度で水平移動するように制御するが、長円のように縦横の寸法が異なるように充填する場合は搬送手段１０１の上でノズル１３を動かす必要があり、この場合は搬送手段１０１の速度とは異なる速度でホッパ１０を移動させるように制御する。
【００５３】
充填が終了すると段階Ｓ１２０にて昇降ユニット３０と共にホッパ１０が上昇する。中味充填機として使用する場合、焼成された生地の内部にノズル１３を挿入して中味充填を行うものではホッパ１０の上昇に伴い、焼成された生地も一緒に持ち上がってしまうことが有るため、ノズル１３の周辺の部分に焼成された生地を押さえながらノズル１３が上昇するように生地押さえ手段を設けてもよい。
【００５４】
上昇位置に戻った後、段階Ｓ１３０で水平移動ユニット２０と共にホッパ１０が水平移動し充填動作の開始点の位置まで戻る。このとき次の充填に備え戻りながらピストン１２にてシリンダ内に生地の引き込みを行う。
このように充填機１は下降、水平移動しながら充填、上昇、水平方向に戻り移動という一連の動作を繰り返して連続送りに対応した充填動作を行うため、充填のために搬送を止める間欠送りが不要となり高い生産効率が得られるとともに、停止、搬送を繰り返す間欠送りのように搬送中の菓子製品のズレを防止することができ、そのための整列動作も不要となる量産性の高い充填機である。生地充填と中味充填を要する菓子を一貫ラインで製造する場合、実施形態による充填機１を生地充填と中味充填の両方に適用することで、搬送中の菓子製品のズレを防止し整列動作も不要となる効果がより確かなものとなる。
【００５５】
以上ピストン式による充填動作を代表的な実施形態として説明したが、充填方式には外回りローラ式、補助ローラピストン式、三本ローラ式など多様な充填方法が実用化されており、これらの方式がいずれも本発明による充填機に適用可能であり、いずれの場合も前述の種々の効果が得られることに変わりはない。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１    充填機
２    前面架台
３    背面架台
１０    ホッパ
１１    バルブ
１２    ピストン
１３    ノズル
２０、５０    水平移動ユニット
２１    水平移動軸
２２    軸受け
２３    ホッパ引き出しレール
３０、６０    昇降ユニット
３１    昇降用モータ
３２    クランク
３３    連結部材
３４    同調モータ
３５    アーム部
３６、３７    駆動軸
４０、７０    固定ユニット
４１    エアシリンダ
４２    ＬＭガイド
４３    支持軸
８０    制御部
１００    搬送装置
１０１    搬送手段
１１０    生地
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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