Technology
紙袋充填計量
(かみたいじゅうてんけいりょう)
紙袋充填計量とは、粉体や粒体を紙袋へ供給し、所定の重量まで自動計量する装置です。作業者が紙袋を充填口へ装着すると、クランパーで袋口を固定し、フィーダーやゲートから原料を供給します。目標重量に到達すると供給を停止し、クランパーを解除して計量済みの紙袋を取り出します。
食品、化学品、飼料、建材などの袋詰め工程で使用され、手作業による充填と比べて、作業負担の軽減、充填重量の安定、粉じん飛散の抑制に役立ちます。原料の流動性、紙袋の形状、必要能力、要求精度に応じて、供給機器、計量方式、集塵構造を設計することが重要です。
ハカルプラスでは、紙袋の寸法、充填重量、処理能力、計量精度、設置スペースなどを確認し、供給機器、計量部、袋クランプ、集塵フード、制御盤を含む紙袋充填計量装置を設計・製造します。
基本的な充填工程
紙袋充填計量装置の一般的な動作は次のとおりです。
- 作業者が紙袋の袋口を充填ノズルへ差し込む
- フットスイッチなどを操作してクランパーを閉じる
- 紙袋の装着を確認して原料供給を開始する
- 粗供給と微供給を切り替えながら目標重量まで計量する
- 供給停止後に重量を安定判定する
- 計量完了後にクランパーを解除する
- 紙袋を取り出し、封かんや後工程へ送る
袋が正しく装着されていない場合や、クランパーが閉じていない場合は、原料供給を開始しないインターロックを設けます。
計量方式
紙袋そのものを計量台へ載せて充填する方式や、袋を保持する構造全体をロードセルで支持する方式があります。充填重量、紙袋の寸法、必要精度、作業高さなどから適切な方式を選定します。
計量値には、紙袋、クランパー、充填ノズルなどの荷重が影響します。充填前に風袋引きを行い、原料だけの重量を計測します。袋や周辺部品が床、架台、配管などへ接触すると計量誤差が生じるため、計量部へ余分な力が加わらない構造が必要です。
粗供給・微供給制御
充填時間と計量精度を両立させるため、目標重量から離れている間は原料を速く供給し、目標へ近づくと供給量を減らします。一般に、高速側を粗供給、低速側を微供給と呼びます。
供給停止の指令を出した後も、フィーダーや充填ノズル内を落下中の原料が紙袋へ入ります。この量を落差量といい、目標重量より手前で供給を停止するための補正が必要です。
落差量は、粉体の流動性、供給速度、付着状態、袋内の空気の抜け方などによって変化します。試運転時の実計量値を確認し、粗供給から微供給への切替値や停止補正値を調整します。
供給機器の選定
流動性のよい粒体ではゲート式、一定量を安定して供給したい粉体ではスクリューフィーダーやオーガスクリューフィーダーなどが候補になります。
付着性や圧縮性の高い粉体では、ホッパー内でブリッジやラットホールが発生し、供給量が不安定になることがあります。アジテータや振動機器を組み合わせ、原料を安定して供給できる構成を検討します。
供給能力が大きすぎると過量になりやすく、小さすぎると充填時間が長くなります。要求される袋数と精度の両方から供給機器を選定します。
紙袋の固定とクランプ
紙袋は、充填中に外れたり原料が漏れたりしないよう、エアシリンダーなどで袋口を固定します。作業者が両手で袋を支えたまま操作する必要がないよう、フットスイッチでクランパーを動作させる構成があります。
袋の幅、材質、厚さが変わる場合は、クランプ位置や押付力を調整できる構造を検討します。押付力が弱いと袋が外れ、強すぎると袋を傷める可能性があります。
クランパーの閉確認、開確認、供給中の解除禁止などを制御へ組み込み、誤操作による原料流出を防ぎます。
粉じん飛散と集塵設計
粉体を紙袋へ落下させると、袋内の空気が押し出され、充填口周辺から粉じんが飛散することがあります。作業環境を改善するため、充填ノズルの周囲に集塵フードや吸引口を設けます。
吸引量が不足すると粉じんを回収できませんが、強すぎると軽い粉体まで吸い込み、計量誤差や原料損失につながります。充填速度、粉体特性、袋の通気性に合わせて吸引量を調整します。
集塵機が停止している場合は充填を禁止するなど、集塵設備とのインターロックを設けることも可能です。
能力と作業性
装置の処理能力は、原料供給時間だけでなく、紙袋の装着、クランプ、重量安定、袋の取外しに必要な時間を含めて評価します。
能力を高める場合は、充填速度の向上だけでなく、袋を装着しやすい高さ、作業者の動線、計量済み袋を移動させるコンベアなども検討します。重量物では、袋を支える昇降台やローラーコンベアを組み合わせると作業負担を軽減できます。
異常監視と復旧
主な異常には、紙袋未装着、クランプ不良、供給機器過負荷、計量値不安定、過量、集塵機異常などがあります。異常時は原料供給を停止し、タッチパネルなどに原因を表示します。
供給途中で紙袋が外れた場合は、直ちに供給を停止します。復旧時には、袋内の原料量と計量状態を確認し、途中から再開するか、原料を回収して再計量するかを運用に合わせて決めます。
停電後は、停電前の供給指令をそのまま再実行せず、クランパー、計量値、供給機器の状態を確認してから運転を再開します。
清掃・保守
品種切替や衛生管理が必要な設備では、充填ノズル、供給機器、計量部へ原料が残りにくく、分解・清掃しやすい構造が求められます。
定期点検では、クランパーの摩耗、シリンダーの動作、エア漏れ、供給機器への付着、ロードセル周辺への原料のかみ込みを確認します。分銅などを用いて計量値を確認し、ゼロ点やスパンのずれがあれば原因を調査します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、紙袋の寸法、充填重量、要求能力、要求精度、粉体特性を確認し、紙袋充填計量装置を設計・製造します。
ロードセルなどの計量機器、スクリューフィーダーやゲートなどの供給機器、袋クランプ、充填ノズル、集塵フードを組み合わせ、原料と作業環境に適した構成を検討します。
制御盤、PLC、タッチパネルによる粗供給・微供給、落差補正、重量安定判定、異常監視、計量実績保存についても、設備仕様に合わせて設計します。既設の供給設備、集塵設備、封かん機、搬送コンベアとの接続にも対応できる場合があります。
よくある質問
Q. 紙袋のサイズが複数ある場合でも使用できますか？
A. 袋口の寸法や充填重量の範囲に応じて、クランプ位置やガイドを調整できる構造を検討します。
Q. 充填時の粉じんを抑えることはできますか？
A. 充填ノズル周辺に集塵フードを設け、粉体特性に合わせて吸引量を調整することで、飛散を抑えられます。
Q. 目標重量を超えてしまう場合は何を調整しますか？
A. 粗供給・微供給の切替値、供給停止位置、落差補正値を確認します。原料の流れや付着状態も点検します。
Q. 計量済みの紙袋を自動搬送できますか？
A. ローラーコンベアやベルトコンベアを組み合わせ、封かん工程やパレット積み工程へ搬送する構成を検討できます。
Q. 既設の原料供給設備へ追加できますか？
A. 供給機器の能力、設置高さ、集塵設備、作業スペースを確認し、既設設備へ組み込める場合があります。