JP2005298047A

JP2005298047A - ロータリー式タイマー充填装置

Info

Publication number: JP2005298047A
Application number: JP2004120497A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Nakada; 竜弘中田; Tetsuya Nishimura; 哲也西村
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】ロータリー式タイマー充填装置１４の構成を簡単にしてローコスト化する。
【解決手段】回転体３５に円周方向等間隔で液バルブ開閉手段（メカバルブ）６２が設けられている。このメカバルブ６２は、開放用カム６６によってエアの開放側に切り換えられると、外部のエア供給源からのエアを下流側の液バルブ５２に送って開放し、液体の充填を開始する。また、閉鎖用カム６８によってエアの閉鎖側に切り換えられると、液バルブ５２が閉鎖して充填が終了する。閉鎖用カム６８は、下流側の固定カム７６と、その上流側の二つの可動カム７８、８０を備えている。メカバルブ６２は、通常の運転速度では、固定用カム７６によって閉じる。また、運転速度が遅いときには、タイマー８４で所定時間の経過をカウントした時点で、このメカバルブ６２に対応する位置にある一方の可動カム７８または８０を前進させて、メカバルブ６２を切換え、充填を終了する。
【選択図】図３

Description

本発明は、タイマーにより充填時間を計測して充填を行うタイマー充填装置に係り、特に、ロータリー式のタイマー充填装置に関するものである。

液バルブを開放して充填を開始し、この充填時間をタイマーによって計測する。そして、所定時間経過したときに液バルブを閉じることにより、所定量の充填液を容器内に充填するようにしたタイマー式充填装置は従来から広く知られている。

前記液バルブの開閉を行う開閉手段として、固定のカムを用いると、構造が簡単でローコストであるが、ロータリー式の充填装置の場合には、連続運転を行っており、その連続運転中に運転速度が変動すると、液バルブの開放時間が変化して充填量が一定にならないという問題が発生する。

ロータリー式充填装置で運転速度が変動しても液バルブの開放時間を一定にするためには、電磁弁を用いて、個々の液バルブの開閉をタイマーで制御すればよいが、電磁弁は高価であり、また、ロータリーコネクタやスリップリング等の電気的な回転継手が必要となりコストアップになってしまう。

ロータリー式の充填装置において、カムを用いてバルブの開放時間をできるだけ一定にする技術がすでに知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された充填装置は、容器内に充填された余剰の充填液をガス通路から外部に排出して容器内の充填液の液面高さを一定にするトッピングバルブを、カムに係合させて開放するもので、４つのカムを前記トッピングバルブに係合する位置と係合しない位置とに移動可能に設け、それぞれソレノイドにより進退動できるようにしたものであり、これらソレノイドを、充填装置の運転速度を検出するセンサからの信号によりオンオフ制御することにより、トッピングバルブの開放時間を一定にしようとしている。
特公平３−１４７１８号公報（第２−４頁、図１）

前記特許文献１に記載された充填装置の問題点は、運転速度に応じて４つのカムのうちトッピングバルブに係合するカムの数を変更するもので、運転速度に比例してトッピングバルブの開放距離を変動させることはできず、一定の速度範囲では同一の区間トッピングバルブを開放することになるという段階的制御を行っており、トッピングバルブの開放時間を完全に一定にすることは不可能である。

本発明のロータリー式タイマー充填装置は、回転体に設けられ、この回転体の外部に配置された開放用カムに係合して流体バルブを開放するバルブ開閉手段と、前記開放用カムの下流側に設けられ、前記バルブ開閉手段に係合して流体バルブを閉鎖する閉鎖用カムと、前記流体バルブの開放時間を計測するタイマーと、前記回転体の回転速度を検出する検出手段とを備え、前記閉鎖用カムを複数のカムから構成し、これらカムのうち少なくとも一つを前記バルブ開閉手段と係合する位置と係合しない位置とに進退動可能にし、前記回転体の回転速度が低下した際には、タイマーが所定の開放時間を計測した時点で、進退動可能なカムを前進させて流体バルブを閉鎖することを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、回転体に設けられ、この回転体の外部に配置された開放用カムに係合して流体バルブを開放するバルブ開閉手段と、前記開放用カムの下流側に設けられ、前記バルブ開閉手段に係合して流体バルブを閉鎖する閉鎖用カムと、前記流体バルブの開放時間を計測するタイマーと、前記バルブ開閉手段の位置を検出する検出手段とを備え、前記閉鎖用カムを複数のカムから構成し、これらカムのうち少なくとも一つを前記バルブ開閉手段と係合する位置と係合しない位置とに進退動可能にし、前記バルブ開閉手段が開放用カムに係合してからタイマーが所定の開放時間を計測した時点で、当該開閉バルブに対応する位置にある進退動可能なカムを前進させて流体バルブを閉鎖することを特徴とするものである。

本発明のロータリー式タイマー充填装置は、カムを用いた構成でありながら流体バルブの開放時間を正確に制御し、充填量を一定にすることが可能である。従って、電磁弁や電気的な回転継手等の高価な部品が必要ないので、構造が簡単でローコストな構成にすることができる。

本発明は、回転体に設けられたバルブ開閉手段を開閉用カムに係合させて流体バルブを開放し、タイマーで流体バルブ開放後所定時間経過したことをカウントしたら、そのバルブ開閉手段を閉鎖用カムに係合させることにより、前記流体バルブを閉じて充填を終了するようにしている。そして、閉鎖用カムを複数のカムから構成し、いずれかのカムをバルブ開閉手段に係合する位置と係合しない位置とに進退動できるようにしておき、回転体の回転速度が遅くなったときには、充填時間経過時のバルブ開閉手段の位置に対応するカムを係合位置に移動させて充填を終了させるという簡単な構成で、ローコストなロータリー式タイマー充填装置を得るという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係るロータリー式タイマー充填装置を備えた充填システムの全体の構成を簡略化して示す平面図、図２は前記ロータリー式タイマー充填装置と排出スターホイールとが一体となった第２充填機（全体として符号１で示す）の縦断面図である。

この充填システムは、容器供給コンベヤ２によって連続的に搬送されてきた多数の容器４が、この供給コンベヤ２上に設けられているインフィードスクリュー６によって所定の間隔に切り離され、供給スターホイール８を介して第１充填機１０内に供給される。この第１充填機１０では、供給された容器４が回転搬送される間に、容器４内に充填される所定量の液体のうちの大部分が充填される。第１充填機１０での充填が済んだ容器４は、前記第２充填機１の下部に設けられている排出スターホイール１２によって取り出されるとともに、この排出スターホイール１２の上方に一体的に設けられているロータリー式タイマー充填装置１４に供給される。このロータリー式タイマー充填装置１４によって、前記第１充填機１０で充填された液量の残りの少量の液体が充填される。所定量の充填液全量の充填が行われた容器４は、この第２充填機１０に隣接して配置されているキャッパ１６に導入され、キャッピングが行われた後、排出スターホイール１８を介して排出コンベヤ２０上に排出されて次の工程に送られる。

次に、前記ロータリー式タイマー充填装置１４と、このロータリー式タイマー充填装置１４の下方に一体に設けられた排出スターホイール１２とを有する第２充填機１の構成について、図２により説明する。なお、ロータリー式タイマー充填装置１４は必ずしも排出スターホイール１２に組み込む必要はなく、独立して設置することもできる。

排出スターホイール１２は、ベース２２の中央部に直立して取り付けられた固定筒体２４と、この固定筒体２４の内部にボールベアリング２８を介して回転自在に支持された中空の回転軸２６と、この中空回転軸２６の上端に固定された回転ホイール３０とを備えている。さらに、この回転ホイール３０の外周には、容器４を受け入れる凹部（図示せず）が円周方向等間隔で設けられた保持ガイド（下部保持ガイド）３２と、この下部保持ガイド３２の上方に、同様にして容器４を受け入れる凹部が形成された上部保持ガイド３４が取り付けられている。これら中空の回転軸２６、回転ホイール３０および後に説明するロータリー充填装置１４の回転部等からなる回転体３５は、回転軸２６の下端に取り付けられた回転ギヤ３６が、図示しない駆動ギヤに噛み合って回転を伝達されることにより回転するようになっている。

前記回転ホイール３０の外周側の、回転ホイール３０の高さよりもやや低い位置に、この回転ホイール３０と同心の円弧状をした支持プレート３８が配設されている。この支持プレート３８は、前記ベース２２上に支柱４０を介して固定されており、前記回転ホイール３０の上下保持ガイド３２、３４に保持されて搬送される容器４の底面を支持するようになっている。また、この円弧状支持プレート３８の上面の外周側に、前記回転ホイール３０に取り付けられている上下の保持ガイド３４、３２と対向するようにして、搬送される容器４の外周側を案内する上下の外周ガイド４２、４４が固定されている。前記回転ホイール３０、上下の保持ガイド３２、３４、下方の支持プレート３８および上下の外周ガイド４２、４４等によって、従来から一般に用いられている排出スターホイール１２が構成されている。

前記回転ホイール３０の中央部上方に、円筒形の中心軸４６が直立して固定され、この中心軸４６上に、ロータリー式タイマー充填装置１４の充填液タンク４８が取り付けられており、この充填液タンク４８が前記回転軸２６および回転ホイール３０と一体的に回転する。これら充填液タンク４８、中心軸４６、回転ホイール３０および回転軸２６が回転体を構成している。充填液タンク４８の下端外周部には、前記容器保持ガイド３２、３４に設けられた容器４保持用の各凹部に対応して、注液パイプ５０が取り付けられている。これら各注液パイプ５０の先端には、それぞれ液バルブ５２を介して充填ノズル５４が取り付けられており、この液バルブ５２を開閉することによって、注液パイプ５０から充填ノズル５４に通じる充填液の通路を連通、遮断して、容器４内への液体の充填を行うようになっている。

充填液タンク４８の上部外周にフランジ５６が形成され、このフランジ５６上に、複数本のステー５８を介してリング状プレート６０が取り付けられている。このリング状プレート６０には、図３に示すように、円周方向等間隔で前記液バルブ５２の数と同数のメカバルブ（液バルブ開閉手段）６２が取り付けられている。このメカバルブ６２は、自己保持機能付きであり、後に説明するカムによって下流側の液バルブ５２にエアを供給する位置と、供給しない位置とに切り換えるようになっている。

前記中空の回転軸２６の底部にロータリーフィッティング６４が取り付けられており、図示しないエア供給手段からこのロータリーフィッティング６４を介して前記各メカバルブ６２にエアが供給される。ロータリーフィッティング６４を介して前記メカバルブ６２に供給されたエアは、メカバルブ６２がエア供給位置に切り換えられているときには、このメカバルブ６２を通って前記液バルブ５２に送られる。

この液バルブ５２は、従来周知の構成でありその内部構造の図示は省略するが、ベローズ式であり、スプリングによって付勢されたピストンによりベローズを押圧し、または、エア室に導入したエアによってピストンを後退させることにより、前記充填液タンク４８に接続された注液パイプ５０から充填ノズル５４への充填液通路を開閉するようになっている。前記メカバルブ６２をエア供給位置に切り換えると、この液バルブ５２のエア室にエアが導入されてピストンが後退し、充填液通路が開放して充填が行われる。一方、前記メカバルブ６２をエアを供給しない位置に切り換えて、液バルブ５２へのエアの供給を遮断すると、ピストンがスプリングに押されてベローズが前記充填液通路を閉じるようになっている。

前記メカバルブ６２は、このメカバルブ６２が取り付けられているリング状プレート６０の外周側に配置された開放用カム６６に係合して開放され、この開放用カム６６よりも下流側の、リング状プレート６０の内周側に配置された閉鎖用カム（全体として符号６８で示す）に係合して閉鎖されるようになっている。これら開放用カム６６および閉鎖用カム６８は、この第２充填機１が収容されている機枠７０の天板７２の下面側に固定されている。この実施例では、メカバルブ６２が、リング状プレート６０の上面側と下面側に交互に取り付けられている。これは、前記開放用カム６６および閉鎖用カム６８と係合する際のピッチを広くするためであり、必ずしもリング状プレート６０の上面側と下面側とに交互に配置する必要はない。従って、開放用カム６６および閉鎖用カム６８は、上下２つの高さのメカバルブ６２に係合するように、それぞれ上下２つが一組となって配置されている。

開放用カム６６は、エアシリンダ７４によって半径方向内方に向かって進退動できるようになっており、前進しているときには、回転移動してきた前記メカバルブ６２が係合して開放し、前記液バルブ５２にエアを供給する。また、開放用カム６６が後退したときには、メカバルブ６２と係合しないようになっている。この開放用カム６６は、各メカバルブ６２に対応する液バルブ５２および充填ノズル５４の位置に容器４が供給されているときには、前進した位置でメカバルブ６２に係合して開放し、容器４が供給されないときだけ後退して、メカバルブ６２を開放せず、充填ノズル５４から充填液を吐出しないようにしている。

閉鎖用カム６８は複数のカムからなっており、この実施例では、最も下流側に固定カム７６が配置され、その上流側に第１可動カム７８および第２可動カム８０が順に設けられている。固定カム７６は、前記開放用カム６６によって開放されているメカバルブ６２が移動してきたときに係合して閉鎖する。また、第１および第２の可動カム７８、８０は、エアシリンダ８２（第２可動カム８０のシリンダは図示せず）によって半径方向外方に向かって進退動できるようになっており、前進しているときには、開放しているメカバルブ６２が係合して閉じ、後退しているときには、メカバルブ６２が係合しないようになっている。

このロータリ式タイマー充填装置１４は、前記メカバルブ６２の位置および回転体３５の回転速度を検出するためのエンコーダ８４と、このエンコーダ８４からの信号が入力される制御装置８６とを備えている。制御装置８６は、液バルブ５２の開放時間をカウントするタイマー８６Ａ、前記エンコーダ８４とタイマー８６Ａからの信号が入力され、前記可動カム７８、８０の作動タイミングを演算するタイミング演算部８６Ｂおよび可動カム７８、８０に作動指令を出力する指令部８６Ｃを有している。前記メカバルブ６２の移動位置は、エンコーダ８４からの信号により検出される。また、回転体３５の回転速度は、エンコーダ８４とタイマー８６Ａにより、単位時間あたりどれだけのパルス数をカウントするかによって算出される。

以上の構成に係るロータリー式タイマー充填装置１４の作動について説明する。容器供給コンベヤ２によって搬送されてきた容器４は、タイミングスクリュー６によって所定の間隔に切り離され、供給スターホイール８を介して第１充填機１０内に供給される。第１充填機１０内で回転搬送される間に、容器４内に所定量の充填液が充填される。この実施例の充填システムでは、第１充填機１０で所定の充填量のほとんど全量を充填し、次の第２充填機１のロータリー式タイマー充填装置１４によって残りのごく少量の液体を充填するようになっている。例えば、容器４内に充填される全充填液量が１８００ｃｃの場合に、第１充填機１０で１７９５ｃｃの液体を充填し、残りの５ｃｃをロータリー式タイマー充填装置１４によって充填する。

第１充填機１０で規定量の液体が充填された容器４は、このロータリー式タイマー充填装置１４と一体に設けられている排出スターホイール１２によって、前記第１充填機１０から取り出される。この排出スターホイール１２とその上方に設けられているロータリー式タイマー充填装置１４からなる第２充填機１は、中空の回転軸２６の回転により一体的に回転するようになっており、排出スターホイール１２の回転ホイール３０に取り付けられている上下の保持ガイド３２、３４に保持された容器４の口部上方に、充填ノズル５４が位置している。この充填ノズル５４への液通路を開閉する液バルブ５２は、上方のメカバルブ６２から供給されるエアによって開閉するようになっており、前記メカバルブ６２が回転移動して開放用カム６６の位置に到達すると、この開放用カム６６に係合してメカバルブ６２が開放し、外部のエア供給源からロータリーフィッティング６４を介して送られたエアが、このメカバルブ６２を通って液バルブ５２に供給され、この液バルブ５２が開放する。液バルブ５２が開放すると、充填液タンク４８内の充填液が、注液パイプ５０および充填ノズル５４を通って容器４内に充填される。

前記制御装置８６のタイミング演算部８６Ｂでは、エンコーダ８４からの信号により、前記メカバルブ６２が開放用カム６６に係合したことを認識し、その時点よりタイマー８６Ａからの信号をカウントする。前記メカバルブ６２の開放した時点からの経過時間を前記タイマー８６Ａによってカウントし、所定の充填時間を経過するとメカバルブ６２を切り換えて液バルブ５２を閉じるようになっている。タイマー８６Ａからの信号が所定時間カウントされた時点で、メカバルブ６２の位置を検出し、メカバルブ６２が固定カム７６の位置に到達していれば、この固定カム７６によってメカバルブ６２が切り換えられ、下方の液バルブ５２に送られていたエアが停止して液バルブ５２が閉じ、充填が終了する。従って、このときには制御装置８６からの可動カム７８、８０への前進指令は出力されない。

また、タイマー８６Ａからの信号が所定時間カウントされた時点で、メカバルブ６２が固定カム７６の位置に到達していない場合には、エンコーダ８４からの信号によりメカバルブ６２の位置を検出し、制御装置８６は、そのメカバルブ６２の位置に対応するいずれか一方の可動カム７８、８０を前進させる。メカバルブ６２は、この前進された可動カム７８または８０に係合して切り換えられ、液バルブ５２へのエアの供給を停止して液バルブ５２を閉鎖する。以上のようにこの実施例に係る充填装置では、電磁弁やロータリージョイント等の高価な部品を使用せず、所定の時間が経過した時点で閉鎖用カム６８によって液バルブ５２を閉じることができるので、極めて簡単な構成でローコストな充填装置を得ることができる。しかも、極めてわずかな量の液体を充填する場合でも、正確に充填することができる。さらに、前記エンコーダ８４およびタイマー８６Ａの信号によって第２充填機１の回転速度を検出し、回転速度が遅くなった場合に、エンコーダ８４からの信号によりメカバルブ６２の位置を検出し、このメカバルブ６２に対応する位置の可動カム７８、８０を前進させるようにしても良い。つまり、回転体３５の回転速度とメカバルブ６２の位置の両方を検出して、適切な可動カム７８、８０を選択し作動させるようにしても良い。

前記実施例では、エンコーダ８４によってメカバルブ６２の位置を検出し、このメカバルブ６２の位置に対応する閉鎖用カム６８（固定カム７６および可動カム７８、８０）のいずれかによってメカバルブ６２を切り換えるようにしているが、回転体３５の回転速度を検出し、この回転速度からメカバルブ６２の位置を演算して、この位置に対応する可動カム７８、８０を前進させてメカバルブ６２を切換え、または、可動カム７８、８０を前進させず、固定カム７６によってメカバルブ６２を切り換えるようにすることもできる。

第２充填機１が通常の運転速度で回転している場合には、タイマー８６Ａにより所定時間カウントされた時点で、メカバルブ６２が閉鎖用カム６８のうちの最も下流側に位置している固定カム７６の位置に到達しており、この固定カム７６に係合してメカバルブ６２が切り換えられ、下方の液バルブ５２に送られていたエアが停止して液バルブ５２が閉じ、充填が終了する。

また、第２充填機１の回転速度が遅くなった場合には、メカバルブ６２が開放用カム６６に係合してエアを供給する位置に切り換えられ、液バルブ５２を開放して充填が開始した後、タイマー８６Ａのカウント時間が所定の充填時間を経過した時点で、メカバルブ６２は固定カム７６の位置に到達していない。このときには、エンコーダ８４およびタイマー８６Ａからの信号により回転体３５の回転速度を検出し、この回転速度からメカバルブ６２の位置を演算し、制御装置８６は、そのメカバルブ６２の位置に対応するいずれか一方の可動カム７８、８０を前進させる。作動した可動カム７８、８０によって、メカバルブ６２が切り換えられ、液バルブ５２が閉じて充填が終了する。

前記ロータリー式タイマー充填装置１４での充填が終了した容器４は、次のキャッパ１６に送られてキャッピングが行われた後、排出スターホイール１８を介して排出コンベヤ２０上に排出されて次の工程に送られる。なお、前記実施例では、液体を充填する充填装置について説明したが、液体に限るものではなく、この実施例の構成を気体にも適用可能である。また、エアの通路を開閉するメカバルブ６２を充填液タンク４８の上方に、一方、前記メカバルブ６２からのエアの供給、停止によって充填液通路を連通、遮断する液バルブ５２を充填液タンク４８の下方に配置したが、必ずしも別体にする必要はなく、一体の構成とすることもできる。また、閉鎖用の可動カムの数は２個に限るものではなく、１個あるいは３個以上であっても良い。さらに、閉鎖用カム６８に固定カムを設けず、全てを可動カムとして、メカバルブ６２の位置に応じていずれか一つの可動カムを前進させるようにしても良い。

本発明の一実施例に係るロータリー式タイマー充填装置を備えた充填システムの全体の構成を簡略化して示す平面図である。（実施例１）ロータリー式タイマー充填装置を備えた第２充填機の縦断面図である。メカバルブと開放用カムおよび閉鎖用カムの配置を示す説明図である。メカバルブと開放用カムおよび閉鎖用カムを拡大して示す縦断面図である。

符号の説明

３５回転体
５２流体バルブ（液バルブ）
６６開放用カム
６８閉鎖用カム（全体）
７６固定カム
７８第１可動カム
８０第２可動カム
８４検出手段（エンコーダ）
８６Ａ検出手段（タイマー）

Claims

回転体に設けられ、この回転体の外部に配置された開放用カムに係合して流体バルブを開放するバルブ開閉手段と、前記開放用カムの下流側に設けられ、前記バルブ開閉手段に係合して流体バルブを閉鎖する閉鎖用カムと、前記流体バルブの開放時間を計測するタイマーと、前記回転体の回転速度を検出する検出手段とを備え、
前記閉鎖用カムを複数のカムから構成し、これらカムのうち少なくとも一つを前記バルブ開閉手段と係合する位置と係合しない位置とに進退動可能にし、前記回転体の回転速度が低下した際には、タイマーが所定の開放時間を計測した時点で、進退動可能なカムを前進させて流体バルブを閉鎖することを特徴とするロータリー式タイマー充填装置。
回転体に設けられ、この回転体の外部に配置された開放用カムに係合して流体バルブを開放するバルブ開閉手段と、前記開放用カムの下流側に設けられ、前記バルブ開閉手段に係合して流体バルブを閉鎖する閉鎖用カムと、前記流体バルブの開放時間を計測するタイマーと、前記バルブ開閉手段の位置を検出する検出手段とを備え、
前記閉鎖用カムを複数のカムから構成し、これらカムのうち少なくとも一つを前記バルブ開閉手段と係合する位置と係合しない位置とに進退動可能にし、前記バルブ開閉手段が開放用カムに係合してからタイマーが所定の開放時間を計測した時点で、当該開閉バルブに対応する位置にある進退動可能なカムを前進させて流体バルブを閉鎖することを特徴とするロータリー式タイマー充填装置。
前記閉鎖用カムを固定カムとこの固定カムの上流に配置されるとともに、前記バルブ開閉手段と係合する位置と係合しない位置とに進退動可能な移動カムとから構成し、前記バルブ開閉手段が開放用カムに係合してからタイマーが所定の開放時間を計測した時点の当該バルブ開閉手段の位置を検出し、当該バルブ開閉手段が固定カムに到達していない際には、前記移動カムを前進させて流体バルブを閉鎖することを特徴とする請求項２に記載のロータリー式タイマー充填装置。
前記閉鎖用カムを複数のカムから構成するとともに、前記バルブ開閉手段と係合する位置と係合しない位置とに進退動可能にし、前記バルブ開閉手段が開放用カムに係合してからタイマーが所定の開放時間を計測した時点の当該バルブ開閉手段の位置を検出し、その位置に対応する閉鎖用カムを前進させて流体バルブを閉鎖することを特徴とする請求項２に記載のロータリー式タイマー充填装置。