(57)【要約】【課題】装置を小型化できるとともに、粉塵等の発生を少なくすることができ、さらに、切断速度等の切断条件を切断中に変化させることのできる開袋装置を提供する。【解決手段】回動可能に保持された長尺状の切断刃５と、上記切断刃が通過できる切断隙間を備え、粉粒体が充填された袋３を切断位置に保持できるとともに、上記粉粒体を取り出した後に上記袋を排出できる袋保持手段４と、上記切断刃を回動させるとともに、上記切断刃の回動軸を移動させる切断刃駆動手段６とを備えて構成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動可能に保持された長尺状の切断刃と、
上記切断刃が通過できる切断隙間を備え、粉粒体が充填された袋を切断位置に保持できるとともに、上記粉粒体を取り出した後に上記袋を排出できる袋保持手段と、
上記切断刃を回動させるとともに、上記切断刃の回動軸を移動させる切断刃駆動手段とを備える、開袋装置。
【請求項２】
上記切断刃駆動手段は、
上記回動軸から半径方向外方に延出する駆動アーム部と、この駆動アーム部を回動させる駆動シリンダとを備える切断刃回動機構と、
上記切断刃回動機構を摺動可能に保持する案内部材と、上記回動軸に嵌着された回転歯車と、開袋装置本体に固定されて上記回転歯車と噛合するラック歯とを備える回動軸移動機構とを含んで構成される、請求項１に記載の開袋装置。
【請求項３】
上記切断刃は、上記回動軸から半径方向外方に延出する連結アーム部の先端部に、上記連結アーム部と所定の角度をもって回動方向後方に向かって延出するように連結されている、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の開袋装置。
【請求項４】
長尺状の切断刃を回動させて、粉粒体が充填された袋を切断する開袋方法であって、
上記切断刃を回動させると同時に上記切断刃の回動中心を移動させながら、上記袋の切断を行う、開袋方法。
【請求項５】
上記切断刃の切断速度が大きくなるように、上記回動中心を移動させる、請求項４に記載の開袋方法。
【請求項６】
上記切断刃の刃先角が小さくなるように、上記回動中心を移動させる、請求項４又は請求項５に記載の開袋方法。
【請求項７】
上記袋を切断する最終回動位置近傍における上記切断刃の回動速度及び／又は上記回動軸の移動速度が大きくなるように設定した、請求項４から請求項６のいずれかに記載の開袋方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、粉粒体が充填された紙、麻、樹脂シート等で形成された袋を切断して、上記粉粒体を取り出す開袋装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動開袋装置においては、周縁に鋸刃を備える円板状の刃物を回転させて袋を切断することが多かった。ところが、鋸刃状の刃物では、袋の切り屑が、取り出した粉粒体に混入する。このため、長尺状の刃物を移動させて開袋を行う装置が開発された。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１７０２３７号
【特許文献２】
特開平１０−１５２１１８号
【０００４】
上記文献には、角度を持たせた長尺状の刃物を、直線に沿って移動させる開袋装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記長尺状の刃物を移動させて袋を切断する開袋装置では、少なくとも袋の切断長さだけ、刃物を移動させなけばならない。しかも、刃先角を小さく設定するために、長尺状の刃物に角度を持たせた状態で直線移動させるように構成されている。このため、切断開始位置から終了位置までの刃物の移動空間が大きくなって、装置が大型化するといった問題が生じる。
【０００６】
また、刃物を移動させるための摺動機構を開袋装置内の切断位置近傍に設置しなければならない。一般に、摺動機構は部材間の摩擦を伴うため、粉塵等が発生しやすい。このため、食品や薬品等の精度が要求される粉粒体を充填した袋を開袋するには、粉塵の発生しない高価なリニアベアリング等を採用する必要が生じる。
【０００７】
さらに、上記切断刃を同一の速度で移動させる場合、袋の保持姿勢によっては切断抵抗が変化するため、切断中に切れ味が変化する場合が考えられる。
【０００８】
本願発明は、上記課題を解決し、装置を小型化できるとともに、粉塵等の発生を少なくすることができ、さらに、切断速度等の切断条件を切断中に変化させることのできる開袋装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本願発明に係る開袋装置は、回動可能に保持された長尺状の切断刃と、上記切断刃が通過できる切断隙間を備え、粉粒体が充填された袋を切断位置に保持できるとともに、上記粉粒体を取り出した後に上記袋を排出できる袋保持手段と、上記切断刃を回動させるとともに、上記切断刃の回動軸を移動させる切断刃駆動手段とを備えて構成される。
【００１１】
本願発明に係る開袋装置においては、長尺状の切断刃を回動させることにより袋を切断する。このため、装置内に切断刃を回動させる空間、すなわち長尺状の刃物の全長と同様の空間を確保すれば切断装置を構成できる。したがって、開袋装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
また、切断刃の回動機構は、切断刃を直線移動させる摺動機構にくらべて、摩擦が生じる部分が少ない。また、回動軸に対する封止機構も容易に形成することができる。このため、ベアリング等に起因する粉塵等の発生を低く抑えることができる。しかも、切断刃の回動軸を、切断位置から離れた部位に設定できる。
【００１３】
さらに、一般に回動機構は摺動機構に比べて簡単に構成できるため、装置の構成が簡単になるとともに、製作費用を低く抑えることも可能となる。
【００１４】
長尺状の切断刃の端部を保持して回動させると、切断刃の移動速度は先端部では最も速くなり、回動中心に近づくにしたがって低下する。また、切断対象物に対する切断刃の刃先角度も変化する。このため、切断部分によって切断条件が異なることになる。
【００１５】
本願発明に係る開袋装置においては、上記不都合を解消するため、上記切断刃を回動させるとともに、上記切断刃の回動軸を移動させる切断刃駆動手段を設ける。
【００１６】
上記移動方向は、切断刃の回動面に沿う方向であれば、特に限定されることはない。たとえば、請求項５に記載したように、上記切断刃の切断速度が大きくなるように、上記回動中心を移動させることができる。切断刃の切断速度を大きくすることにより、切断時の袋の変形を抑えることが可能となり、切断部からの粉塵の発生を減少させることができる。
【００１７】
また、袋の切断を行うのは切断刃の限られた回動角度範囲内である。したがって、この範囲内で切断刃が回動する方向へ回動軸を移動させることにより、所要の範囲のみ切断速度を大きくして、効率の高い切断を行うことができる。
【００１８】
また、請求項６に記載したように、上記切断刃の刃先角が小さくなるように、上記回動中心を移動させることができる。切断刃を切刃線の方向に移動させることにより、見掛けの刃先角が減少して切れ味が向上し、切断部からの粉塵の発生を減少させることができる。
【００１９】
上記回動軸の移動速度は一定であってもよいし、変化させてもよい。袋の全体を円滑に切断できるように、切断速度を袋の形状等に応じて変化させることができる。
【００２０】
たとえば、切断行程の初期は、袋に粉粒体が充填された状態であるため、充分なバックアップ力が作用した状態で切断が行われる。ところが、切断行程の最終段階では、袋のみを保持した状態で切断をおこなわなければならない。したがって、袋のバックアップ力が充分でなく、袋の変形が大きくなって切れ味が低下する。このため、切断刃が袋を切断する最終段階において、上記回動軸の移動を行い、あるいは移動速度を大きく設定するのが好ましい。
【００２１】
上記切断刃駆動手段は、上記切断刃の回動と回動軸の移動を一体的な機構で達成することができる。また、上記切断刃を回動させる切断刃回動機構と、上記回動軸を移動させる回動軸移動機構を別途形成し、これら機構を組み合わせて上記切断刃駆動手段を構成することもできる。
【００２２】
上記切断刃回動機構は種々の手段を用いて構成することができる。電動機等を用いて回動軸を直接的に回動させてもよいし、エアシリンダ等の直線運動をリンク機構等を介して回動運動に変換してもよい。また、上記切断刃の回動速度も一定である必要はなく、袋の大きさ、形態等に応じて変化させてもよい。
【００２３】
たとえば、請求項２に記載した発明のように、上記切断刃回動機構を、上記回動軸から半径方向外方に延出する駆動アーム部と、この駆動アーム部を回動させる駆動シリンダとを備えて構成することができる。
【００２４】
また、上記回動軸移動機構も種々の手段を用いて構成できる。たとえば、請求項２に記載した発明のように、上記切断刃回動機構を摺動可能に保持する案内部材と、上記回動軸に嵌着された回転歯車と、開袋装置本体に固定されて上記回転歯車と噛合するラック歯とを備えて構成することができる。切断刃回動機構によって、ラック歯に噛合する上記回転歯車が回転させられ、回動軸を含む切断刃回動機構の全体が、案内部材に沿って移動させられる。これにより、切断刃の回動と、回動中心の移動とを同時に行うように構成している。この回動軸移動機構は、一つの駆動シリンダで切断刃回動機構と回動軸移動機構とを駆動させることができるため、装置を簡単かつ安価に製作することができる。
【００２５】
なお、上記切断刃回動機構と上記回動軸移動機構を別途の駆動装置によって駆動するように構成できる。たとえば、モーターを用いて切断刃を回動させるとともに、上記切断刃及びモーターを、エアシリンダ等を用いて所定経路に沿って移動させることことにより、上記切断刃の回動と、切断刃の回動軸の移動を同時に達成することができる。
【００２６】
切断時に袋を確実に保持できるとともに、切断後に袋を排出するため、上記袋保持手段が設けられる。上記袋保持手段には、上記切断刃を通過させる切断隙間が設けられている。本願発明では、切断刃を回動させて切断を行うため、上記切断隙間の長さを、切断対象物とほぼ同じ長さに設定することが可能となる。このため、上記保持手段も小型化することができる。
【００２７】
また、上記袋保持手段は、切断を終えた後、上記粉粒体を取り出した空の袋を切断位置から排出できるように構成される。たとえば、保持手段を回動させて傾斜させ、空の袋を下方に排出するように構成できる。
【００２８】
本願の請求項３に記載した発明は、上記切断刃を、回動軸から半径方向外方に延出する連結アーム部の先端部に、上記連結アーム部と所定の角度をもって回動方向後方に向かって延出するように連結したものである。
【００２９】
回動する切断刃においては、回動半径に対する接線方向への切断が行われるため、回動中心を切刃線の延長線上に設定すると、切断刃の刃先角は減少しない。一方、回動中心から半径方向外方に延出する連結アーム部の先端部に、角度を持たせて切断刃を連結した状態で回動させると、切断刃の各部位が、その回動半径に対する接線方向から傾斜した状態で切断が行われる。このため、刃先角を実質的に減少させることができる。したがって、切断刃の切れ味が良くなり、粉塵等の発生を減少させることができる。半径方向に対する連結角度は特に限定されることはない。たとえば、略直角に設定すると切断刃の連結を容易に行うことができる。
【００３０】
本願の請求項４に記載した発明は、長尺状の切断刃を回動させて、粉粒体が充填された袋を切断する開袋方法であって、上記切断刃を回動させると同時に上記切断刃の回動中心を移動させながら、上記袋の切断を行うものである。
【００３１】
本願の請求項７に記載した発明は、上記袋を切断する最終回動位置近傍における上記切断刃の回動速度及び／又は上記回動軸の移動速度が大きくなるように設定したものである。
【００３２】
切断初期においては、袋に粉粒体が充填されているため、バックアップ力が充分に作用した状態で切断が行われる。一方、切断の最終回動位置においては、袋のみが支持された状態で切断が行われる。このため、切断力に対するバックアップ力が小さくなり、袋が変形しながら切断される状態となりやすい。このため、袋の切断面から粉塵等が発生しやすくなる。
【００３３】
本請求項に記載した発明は、上記不都合を緩和するため、切断の最終回動位置近傍において、上記切断刃の回動速度及び／又は上記回動軸の移動速度が大きくなるように設定して、この部位の切断状態を改善し、粉塵等の発生を緩和するものである。なお、上記切断の最終回動位置近傍において、上記切断刃の回動速度及び／又は上記回動軸の移動速度を最大に設定するのが好ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて具体的に説明する。
【００３５】
図１及び図２示すように、本実施の形態に係る開袋装置１は、粉粒体が漏れでないように構成された本体ケーシング２と、粉粒体が充填された袋３を切断位置で保持できる袋保持手段４と、上記袋保持手段４の前方に回動可能に保持された切断刃５と、上記切断刃５を駆動する切断刃駆動手段６と、切断されて粉粒体が取り出された袋を装置外に排出する排出機構７と、上記各機構を制御する制御装置８とを備えて構成される。
【００３６】
上記本体ケーシング２は、振り上げた切断刃５を収容する切断刃収容空間９と、上記袋保持手段４及び上記排出機構７を設けた切断空間１０と、粉粒体を取り出した袋が排出される袋排出空間１１とを備えて構成されている。上記切断刃収容空間９の側部には、上記上記切断刃駆動手段６が設けられている。
【００３７】
図１に示すように、上記切断空間１０の上部前面には、袋３を上記切断空間１０に投入する投入口１２が設けられており、ベルトコンベア１３等を用いて、上記袋３を上記切断空間１０に連続的に投入できるように構成されている。上記投入口１２には開閉蓋１４が上下方向に移動可能に設けられている。上記開閉蓋１４の側部には、エアシリンダ１５が設けられており、このエアシリンダ１５によって上記開閉蓋を上下に移動させて、投入口１２の開閉が行われる。
【００３８】
図２及び図３に示すように、上記袋保持手段４は、回転自在に保持された多数の円筒ローラ１６から形成される一対のローラ部１７，１７と、上記ローラ１６の隙間から上方へ突出して上記袋３を突き刺し固定する固定フオーク１８と、上記一対のローラ部１７，１７を下方へ回動駆動するローラ部駆動機構１９とを備えて構成される。
【００３９】
図２に示すように、上記ローラ部１７は、先端部が下方に向けて傾斜するように構成されており、投入口１２から切断空間１０に投入された袋３は、自重で切断位置まで移動させられる。図６に示すように、上記袋３が切断位置まで移動すると、センサロッド２０が押し動かされて、センサ２１から袋が切断位置に位置させられたことが上記制御機構８に出力される。
【００４０】
図３に示すように、上記一対のローラ部１７，１７の間には、上記切断刃５が通過できる切断隙間２２が設けられている。また、左右のローラ部１７，１７は、上記切断空間１０の両側部に設けられた回動軸２３，２３に回動可能に保持されている。図５に示すように、上記ローラ部駆動機構１９は、上記切断刃収容空間９の両側部に設けたエアシリンダ２４，２４と、上記回動軸２３，２３の端部から延出して、上記エアシリンダ２４のロッド２５に連結されるアーム部２６とを備えて構成されている。上記エアシリンダ２４を駆動させることにより、上記左右のローラ部１７，１７が、図４の実線で示す袋保持位置から、上記左右のローラ部１７，１７を下方に向けて観音開き状に回動させた仮想線で示す位置まで回動させられる。この回動動作によって、切断が終了した袋３を下方に落下排出するように構成されている。
【００４１】
本実施の形態では、図６に示すように、上記切断刃５の基端部が、回動軸２７から半径方向外方に延出する連結アーム部２８の先端部に連結されている。また、上記連結アーム部２８と上記切断刃５とは、上記切断刃５が回動方向後方に向けて略直角をなすように連結されており、切断刃５の切刃線２９が、袋３に対して傾斜した状態で切断が行われるように構成している。傾斜した切刃によって袋を切断することにより、見掛けの刃先角が小さくなって切断抵抗が減少し、切れ味が向上する。また、切断の際に袋の切断部から粉塵が発生するのを防止することができる。
【００４２】
図２及び図６に示すように、上記切断刃駆動手段６は、上記切断刃５が連結された回動軸２７を回動させる切断刃回動機構３１と、上記回動軸２７を下方へ移動させる回動軸移動機構３２とを備えて構成される。
【００４３】
上記切断刃回動機構３１は、上記切断刃５を保持する上記回動軸２７と、上記回動軸２７から延出する駆動アーム３３と、上記駆動アーム３３を往復揺動させるエアシリンダ３４と、これら部材を保持する保持ケース３５とを備えて構成される。上記エアシリンダ３４のロッド３６が上記駆動アーム３３を押し下げることにより上記回動軸２７が回動させられて、切断刃５が袋３に向かって回動させられる。
【００４４】
一方、図２及び図５に示すように、上記回動軸移動機構３２は、上記切断刃回動機構３１を上下方向に摺動可能に保持する案内部材３７と、上記回動軸２７を切断刃収容空間９の側壁に対して、密閉した状態で移動可能に保持する密閉機構３８と、上記回動軸２７に設けられた平歯車３９と、上記ケーシングの側部に固定されたラック歯４０とを備えて構成される。
【００４５】
上記エアシリンダ３４のロッド３６が上記駆動アーム３３を押し下げて上記回動軸２７が回動させられると同時に、上記歯車３９も回転させられる。上記歯車３９は切断刃収容空間９の側壁外面に固定されたラック歯４０に噛合させらているため、上記歯車３９の回転にともなって、上記切断刃回動機構３１の全体が、上記案内部材３７に沿って上下方向へ移動させられる。これにより、切断刃５が回動させられると同時に、切断刃５を回動させる回動軸２７が下方へ移動させられる。
【００４６】
上記構成によって、切断刃５を回動軸２７の回りに回動させると同時に上記回動軸２７を移動させることができる。これにより、切断刃５を切刃線２９に沿って移動させ、あるいは切断速度を増加させて切断を行うことが可能となる。
【００４７】
切断刃５を切刃線２９に沿って移動させながら切断を行うと、切刃線を傾斜したのと同様に見掛けの刃先角をさらに小さくした状態で切断を行うことが可能となる。また、回動軸２７を下方に移動させながら切断を行うことにより、上記切断刃の切断回動位置において切刃の移動速度、すなわち切断速度を高めることができる。これにより、袋の切断面から粉塵等が生じるのを有効に防止しながら切断作業を行うことが可能となる。
【００４８】
また、本実施の形態では、上記切断刃回動機構３１の全体を下方へ移動させることにより、回動軸を下方へ移動させて袋の切断を行うように構成している。すなわち、シリンダ３４を含む切断刃回動機構３１の全体重量を利用して、回動軸２７を移動させることができる。これにより、シリンダ３５の出力を補うことが可能となり、エネルギ効率の高い切断作業を行うことができる。
【００４９】
上記切断を終えた後、図４の仮想線で示すように、上記ローラ部１７，１７が観音開き状に回動させられて粉粒体が袋から排出され、次に上記フォーク１８が袋から引き抜かれて、二つに切断された袋３が排出機構７に落下させられる。
【００５０】
上記排出機構７は、上記ローラ部１７，１７から落下した袋を保持する簀の子状の袋支持台４１と、この袋支持台４１を傾斜させるエアシリンダと４５と、上記袋３を排出口に向けて移動させるエア吹き出し装置４２とを備えて構成される。
【００５１】
上記袋支持台４１は前端部が回動軸４３に回動可能に支持されている。図２に示すように、この回動軸４３の端部に設けられたアーム部４４に、上記エアシリンダ４５のロッド４６を作用させることにより、上記袋支持台４１が傾斜させられる。上記袋支持台４１を傾斜させると同時に、上記エア吹き出し装置４２から高圧空気を吹き出すことにより、切断された袋が上記切断空間１０から袋排出空間１１に排出される。上記排出空間１１に排出された袋は、図示しない排出口から装置１の外部に排出される。
【００５２】
図７に、本願発明の第２の実施の形態に係る切断刃駆動手段５１を示す。この実施の形態では、切断刃５を電動機５１によって回動させる一方、エアシリンダ５２によって、上記切断刃５１の回動軸５３を移動させるように構成している。
【００５３】
本実施の形態では、図示しない案内機構によって、上記回動軸５３を円弧状の曲線にそって移動させるように構成している。また、上記曲線は、切断の最終工程において、上記回動軸５３の切刃線の方向への移動速度が大きくなるように設定している。これにより、袋の切断を円滑に行うことができる。
【００５４】
本願発明は、上述の実施の形態に限定されることはない。実施の形態では、エアシリンダによって、回動軸を移動させるように構成したが、電動機やカム機構を用いて回動軸移動機構を構成できる。
【００５５】
また、実施の形態では、切断刃を連結アーム部に対して略直角に保持したが、袋の保持位置、姿勢等に応じて連結角度を変更することもできる。
【００５６】
また、回動軸を上下方向に延びる直線あるいは曲線に沿って移動させにように構成したが、袋の保持姿勢に応じて、種々の角度設定をすることもできる。また、上記切断刃の回動速度を変化させながら、袋の切断を行うように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】開袋装置の一部断面を表した正面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１における  ＩＩＩ−ＩＩＩ  線に沿う断面図である。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図２における  Ｖ−Ｖ  線に沿う断面図である。
【図６】図３におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う要部の断面図である。
【図７】本願発明の他の実施の形態を示す図であり、図６に相当する断面図である。
【符号の説明】
５  切断刃
３  袋
４  袋保持手段
６  切断刃駆動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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