(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体の供給を受け、吐出口を有したファネルと、
前記ファネル内に回転自在に配置されたオーガスクリューと、
前記オーガスクリューの回転を制御し、ファネル内の粉粒体を所定の吐出量ずつ前記吐出口から間欠的に吐出させる制御手段とを備え、
前記制御手段は加速モード、定速モード及び減速モードから規定されるオーガスクリューの動作パターンを有し、
前記加速モードでの前記オーガスクリューの加速は、前記加速モードから前記定速モードへの移行後、前記吐出口からの粉粒体の吐出が前記定速モードでの前記オーガスリューの回転速度により決定される粉粒体の吐出量よりも増加したオーバ吐出となるのを低減しなお且つ前記オーガスクリューの速やかな加速が可能な第１加速度にて実施されるとともに、前記加速モードの終期での第２加速度は前記定速モードに向けて逓減され、
一方、前記減速モードでの前記オーガスクリューの減速は前記第１加速度よりも大きな減速度で実施されることを特徴とする粉粒体充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオーガスクリューを備えた粉粒体充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の粉粒体充填装置は例えば特許第2745144号公報に開示されているように、ファネル内のオーガスクリュー（以下単にオーガと称する）を所定の動作パターンに従い回転制御し、ファネルの吐出口から粉粒体を吐出、つまり充填するものであり、粉粒体の充填量はオーガの回転回数により決定される。
【０００３】
図４中の実線で示されているように、オーガの動作パターンは加速モード、定速モード及び減速モードから規定されるが、充填装置の高速化、つまりオーガにおける動作時間の短縮を図ることを目的として、従来は、加速モードにてオーガを急速に加速するようにしている。
一方、減速モードではオーガの回転を緩やかに減速するか、または前記公報に開示されているように段階的に減速することで、オーガ停止後における吐出口からの粉粒体の漏れを少なくし、いわゆる粉ダレ時間の短縮を図るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した粉ダレ時間は減速モードでのオーガの減速度を更に緩やかにすれば更に短縮できるものと考えられるが、しかしながら、この場合にはオーガの動作時間が伸びる結果となり、充填装置の高速化を阻害する。
それゆえ、充填装置を高速化するにはオーガの動作時間を伸ばすことなく、粉ダレ時間を短縮する必要がある。そこで、本発明者等は先ず、オーガの動作中での粉粒体の吐出量変化を測定し、図４中、破線で示すような測定結果を得た。図４中の破線から明らかなように、粉粒体の吐出はオーガの回転に遅れて追従し、そして、オーガの回転が定速モードに移行した後に、オーガの定速回転により決定される吐出量を越えるようなオーバ吐出が発生しているのを発見した。このようなオーバ吐出は、オーガの回転が加速モードから定速モードに移行してもなお、ファネル内の粉粒体がその慣性力により加速し続けることで発生し、このオーバ吐出が大となればなる程、粉ダレ時間もまた長くなるものと考えられる。
【０００５】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、粉粒体のオーバ吐出を低減して粉ダレ時間の短縮、ひいてはその高速化を良好に図ることができる粉粒体充填装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の粉粒体充填装置（請求項１）は、オーガの回転を動作パターンにしたがって制御し、ファネル内の粉粒体を所定の吐出量ずつ前記吐出口から間欠的に吐出させる制御手段とを備え、この制御手段の動作パターンは加速モード、定速モード及び減速モードを含み、加速モードでのオーガスクリューの加速は、加速モードから定速モードへの移行後、吐出口からの粉粒体の吐出量が定速モードでのオーガスクリューの回転速度により決定される粉粒体の吐出量よりも増加したオーバ吐出となるのを低減しなお且つオーガスクリューの速やかな加速が可能な第１加速度にて実施されるとともに、加速モードの終期での第２加速度は定速モードに向けて逓減され、一方、減速モードでのオーガスクリューの減速は第１加速度よりも大きな減速度で実施される。
【０００７】
上述の粉粒体充填装置によれば、オーガは加速モードにて先ず前述のオーバ吐出を低減する程度に抑えた第１加速度、つまり、従来の急加速よりも緩い加速度にて緩加速される。このようにして緩加速されると、オーガにおける翼近傍の粉粒体とその翼から離れた粉粒体との間の送り込み速度差が小さくなって、ファネル内での粉粒体の送り込みが均一になり、その吐出量はオーガの回転に良好に追従する。しかも、加速モードの終期にて、オーガの第２加速度は定速モードに向けて逓減されることから、オーガの回転は滑らかに定速モードに移行し、前述したオーバ吐出が大幅に低減される。この結果、粉ダレ時間の短縮が図られ、一方、この後の減速モードでは、オーガの減速が第１加速度よりも大きな減速度で実施され、オーガの動作時間を長くすることはない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、粉粒体充填装置は垂直に配置されたファネル２を備え、ファネル２は粉粒体の供給を受けるホッパ４と、このホッパ４の下端に連なる円筒部６から構成されている。ファネル２内にはオーガ８が回転自在に配置され、オーガ８は螺旋状の翼を有する。オーガ８の下端には円形のドリップ１０が取付けられ、このドリップ１０は円筒部６の下端との間に環状の吐出口１２を形成する。
【０００９】
オーガ８の軸はホッパ４から上方に突出し、サーボモータ１４の出力軸に接続されている。サーボモータ１４が駆動されると、オーガ８は一方向に回転され、この回転に伴い、ファネル２の吐出口１２から粉粒体が吐出される。
また、ホッパ４内にはアジテータ１６が配置され、このアジテータ１６はステーを介してオーガ軸を囲む回転スリーブに支持され、この回転スリーブはモータ１８により回転可能となっている。したがって、モータ１８は回転スリーブ及びステーを介してアジテータ１６を回転させ、その回転方向はオーガ８の回転方向とは逆向きである。
【００１０】
一方、ファネル２の下方にはベルトコンベア２０が配置され、このベルトコンベア２０上に粉粒体の充填を受ける容器Ａが所定の間隔を存して載置されている。ベルトコンベア２０はその間欠駆動により容器Ａを順次、ファネル２の直下に位置付けることができる。
前述したサーボモータ１４及びモータ１８はサーボコントロールボード２２を介してコントローラ２４に電気的に接続されている。コントローラ２４は中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、ＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ及び入力インタフェース等を備えたマイクロコンピュータからなり、サーボコントロールボード２２を介してモータ１４，１８の回転を制御する。
【００１１】
より詳しくは、コントロール２４のメモリにはオーガ８の動作パターンが記憶されている。図２に実線で示されているように動作パターンは、加速モード、定速モード及び減速モードから規定され、オーガ８の回転に関し、加速モードでの加速度と減速モードでの減速度をその絶対値で比較した場合、加速度は減速度よりも小さく設定されている。
具体的には、加速モードでのオーガ８の加速は、加速モードから定速モードへの移行後、吐出口からの粉粒体の吐出量が定速モードでのオーガ８の回転速度により決定される粉粒体の吐出量よりも増加したオーバ吐出を抑制しなお且つオーガ８の速やかな加速が可能な加速度（第１加速度）にて実施される。
【００１２】
更に、図２中に拡大して示されているように加速モードの終期にて、オーガ８の加速度（第２加速度）は逓減され、加速モードから定速モードの移行過程にてオーガ８の回転速度は円弧Ｃを描くように変化される。
コントローラ２４は上述した動作パターンに従い、サーボコントロールボード２２を介してオーガ８の回転を制御し、ファネル２の吐出口１２から粉粒体を吐出、つまり、空の容器Ａ内に所定量だけ充填する。なお、このとき、アジテータ１６は一定の速度で回転されている。
【００１３】
この後、ベルトコンベア２０が間欠駆動され、新たな空の容器Ａがファネル２の直下に位置付けられ、その容器Ａに対する粉粒体の充填動作が繰返される。
上述した動作パターンに従いオーガ８の回転が制御されると、図２中に破線で示すように吐出口１２からの粉粒体の吐出量はオーガ８の回転に良好に追従し、オーガ８が定速モードに移行した後における粉粒体のオーバ吐出が大幅に低減されている。つまり、加速モードでのオーガ８の加速が上述の緩加速（第１加速度）にて実施されるので、オーガ８の翼近傍の粉粒体の送り込み速度とその翼から離れた粉粒体の送り込み速度との間の偏差が抑制され、これにより、ファネル２内での粉粒体の送り込みが均一になり、しかも、加速モードの終期にあってはオーガ８の加速度（第２加速度）が逓減される結果、定速モードへの移行の際、粉粒体の慣性力が抑制される結果、粉粒体のオーバ吐出が低減されるものと考えられる。
【００１４】
このようにして粉粒体のオーバ吐出が低減されると、オーガ８の動作が終了した後、吐出口１２からの粉ダレ時間が短縮される。
以下の表１は、加速モードでのオーガ８の加速が前述したオーバ吐出を抑制しなお且つオーガ８の速やかな加速を可能にする緩加速（第１加速度）で実施される本実施例の動作パターンの場合と、加速モードでのオーガ８の加速が前述したオーバ吐出を招く急加速で実施される従来の図４の動作パターンの場合との粉ダレ時間の実験結果を示す。
【００１５】
【表１】
0004067748.tif 000002
【００１６】
表１から明らかなように加速モードが緩加速で実施されると、その急加速の場合に比べ、粉ダレ時間は短縮されている。ここで、充填装置の高速化を図るには粉ダレ時間の最大値を小さくすることが重要である。
図３は、加速モードの終期に前述した円弧Ｃを有する本実施形態の場合と、円弧Ｃの無い場合との粉ダレ時間の実験結果を示している。図３から明らかなように加速モードの終期に円弧Ｃを有する本実施形態の場合、粉ダレ時間の最大値は大幅に低減されていることが分かる。
【００１７】
次に、以下の表２は動作パターンでの減速モードに関し、オーガ８を第１加速度よりも大きな減速度で急減速する本実施形態の場合と、従来のようにオーガ８をその加速モードでの加速度よりも小さな減速度で緩減速する場合（図２中の１点鎖線参照）との粉ダレ時間の実験結果を示す。
【００１８】
【表２】
0004067748.tif 000003
【００１９】
表２から明らかなように、減速モードにてオーガ８が急減速されても、粉ダレ時間は殆ど変化していない。これは、前述したようにオーガ８の加速モードが円弧Ｃを有する緩加速（第１及び第２加速度）で実施され、ファネル２内での粉粒体の送り込みが均一になり、しかも、粉粒体のオーバ吐出が低減されている結果、減速モードにてオーガ８の回転が急激に停止されても、その急停止時における粉粒体の慣性エネルギが吐出口１２での粉粒体のブリッジをより強固なものにし、この結果、粉ダレ時間が実質的に変化しないものと考えられる。
【００２０】
したがって、加速モードが緩加速（第１及び第２加速度）で実施されても、減速モードを急減速で実施可能であるから、オーガ８の動作時間を長くしてしまうことはなく、少なくとも粉ダレ時間の短縮が図られる分だけ、充填装置の高速化が可能となる。
上述の実験結果は粉粒体として中挽きのコーヒーを使用して得られたものであり、その中挽きコーヒーの粒度分布は以下の表３に示されている。
【００２１】
【表３】
0004067748.tif 000004
【００２２】
本発明は上述の実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明の充填装置は予め準備された容器に粉粒体を充填するものに限らず、製袋と同時に粉粒体の充填を行う製袋充填包装機にも適用可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の粉粒体充填装置（請求項１）によれば、オーガスクリューの動作パターン中、その加速モードでの加速を先ず前述の第１加速度にて速やかに実施する一方、加速モードの終期にオーガスクリューの加速を定速モードに向けて逓減させているので（第２加速度）、ファネル内での粉粒体の送り込みが均一になってオーガスクリューの回転に粉粒体の吐出が良好に追従し、粉粒体のオーバ吐出を低減することができ、しかも、減速モードでの減速を第１加速度よりも大きな減速度で実施しても、粉ダレ時間が長くなることはない。この結果、オーガスクリューの動作時間を長くすることなく、粉ダレ時間の大幅な短縮が可能となり、充填装置の高速化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の粉粒体充填装置を示した概略図である。
【図２】オーガの動作パターンを示したグラフである。
【図３】加速モード終期の円弧の有無と粉ダレ時間との関係を示したグラフである。
【図４】従来の一般的なオーガの動作パターンを示したグラフである。
【符号の説明】
２    ファネル
８    オーガ
１２    吐出口
１４    サーボモータ
２２    サーボコントロールボード
２４    コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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