JP2007069927A - 自動液充填システム - Google Patents

Abstract

【課題】 自動搬送路の上流側で液体を充填した液入り容器の液出入口を、下流側で自動キャッパーにて閉塞する自動液充填システムとして、容器の側面部を凹ませずに自動的に満中充填を可能にする手段を提供する。
【解決手段】 上流側の液充填ステーションで容器Ｖ内に一部空間を余すように液を充填し、下流側のキャッピングステーションＣＳにおいて、キャップＣ嵌着前に満杯補充ノズル５により、液面センサー６を介して液出入口Ｅ一杯になるまで液体を補充する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、例えば一斗缶や半切り缶等の上面に液出入口を備えた容器内に液体を充填後、液出入口をキャップの嵌着によって閉塞するようにした自動液充填システム、特に容器内に空気が残らぬように液体を満たす満中充填に適用する該システムに関する。

一般的に、容器に一斗缶やその半容量（１／２高さ）の半切り缶を用いる自動液充填システムでは、その充填作業能率を高めるために、図１１に示すように、液充填ステーションＦＳとキャッピングステーションＣＳとを自動搬送路ＲＣの上流側と下流側とに分けて設け、上流側で容器Ｖに液体を充填している間に、下流側で液充填後の容器Ｖの液出入口Ｅにキャップを嵌着するようにしている。

そして、液充填ステーションＦＳでは、液充填後の容器ＶをキャッピングステーションＣＳへ移送する間の振動や発進・停止の衝撃で液体が液出入口Ｅから零れるのを防止するために、容器内の上部に一部空間を余すように液体を充填するのが普通である。従って、そのままキャッピングステーションＣＳで液出入口Ｅにキャップを嵌着すれば、容器Ｖは内部に空気が入った状態で封止されることになる。

しかるに、充填する液体の種類によっては、空気による酸化変質や空気中の雑菌等による腐敗等を避けるために、容器Ｖ内に空気を残さない所謂満中充填を要することが多々ある。そこで、例えば一斗缶における満中充填では、キャッピングステーションＣＳにおいてキャップを嵌着する前に、両側あるいは四方から側面部を圧迫して凹ますことで容積を縮小し、もって空気を追い出して液出入口Ｅ一杯まで液面を高め、この満杯状態でキャップを嵌着するようにしている。

ところが、上記の満中充填を行った一斗缶は、側面部が凹んだままになっており、外観に劣る上、缶同士を段積みする場合等に安定性に欠けるという問題があった。特に、加熱を伴う加工工程からの連続ライン等で液温が高い状態で液充填を行った場合は、熱膨張していた液体の体積が充填封止後の冷却に伴って減少するから、缶側面部の凹み変形が更に増すことになる。一方、前記半切り缶のように側面部の面積が小さい容器や、円筒形等で側面部が変形しにくい容器では、該側面部を圧迫して収容液体の液面を高めること自体が困難であった。

従って、前記一斗缶や他の容器において側面部を凹ませずに満中充填を行う場合は、キャッピングステーションＣＳにおいて、キャップ嵌着前に作業者が適当な容器に入れた液体を手操作で継ぎ足すのが一般的であるが、そのために非常に手間を要して能率が悪いという問題があった。

本発明は、上述の情況に鑑み、上面に液出入口を備えた容器内に、自動搬送路の上流側に設けた液充填ステーションにおいて所要の液体を充填したのち、この液入り容器を自動搬送路の下流側のキャッピングステーションへ移送し、該液入り容器の液出入口を自動キャッパーにて閉塞する自動液充填システムとして、容器の側面部を凹ませることなく自動的に満中充填を行うことを可能にする手段を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る自動液充填システムは、図面の参照符号を付して示せば、キャッピングステーションＣＳに満杯補充ノズル５と液面センサー６とが設けられ、液充填ステーションＦＳでは容器Ｖ内に一部空間を余すように液Ｌを充填すると共に、キャッピングステーションＣＳにおいてキャップＣ嵌着前に液面センサー６を介して満杯補充ノズル５によって液出入口Ｅ一杯になるまで液体Ｌを補充するようにしたことを特徴としている。

請求項２の発明は、上記請求項１の自動液充填システムにおいて、満杯補充ノズル５及び液面センサー６が、同じ昇降枠１４に取り付られ、上位の待避位置と下位の液補充位置とに自動変位するように構成されている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の自動液充填システムにおいて、自動キャッパー４と満杯補充ノズル５及び液面センサー６とが、自動搬送路ＲＣの横断方向に移動可能なスライダー１０に保持され、満杯補充ノズル５及び液面センサー６が液補充位置にある時に自動キャッパー４はキャップ受け取り位置にあるように設定されている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかに記載の自動液充填システムにおいて、前記容器Ｖが上面の一隅部に液出入口Ｅを備えた四角筒状の金属缶からなり、キャッピングステーションＣＳにおける満杯補充ノズル５による液体充填時に、該容器Ｖを液出入口Ｅ側が高くなる傾斜状態に保持するように構成されている。

請求項１の発明に係る自動液充填システムによれば、液充填ステーションで一部空間を余すように液体を充填した容器内に、キャッピングステーションにおいてキャップ嵌着前に液面センサーを介して満杯補充ノズルによって液体を満杯まで補充することから、容器の側面部を凹ませることなく自動的に確実に満中充填を行え、キャップ嵌着で封止された容器は側面部の凹み変形がないので良好な外観になり、段積みする場合等にも安定性がよいものとなる。

請求項２の発明によれば、上記の自動液充填システムにおいて、満杯補充ノズル及び液面センサーが一体に上位の待避位置と下位の液補充位置とに自動変位するから、液補充及びキャッピング前後の容器の搬送路を直線的に設定でき、装置構成が簡素になる。

請求項３の発明によれば、上記の自動液充填システムにおいて、満杯補充ノズルによる液補充が行われている間に、キャッパー本体がキャップ受け取り動作を行えるから、キャッピングステーションでの作業能率が向上する。

請求項４の発明によれば、上記の自動液充填システムにおいて、特に一斗缶のように上面の一隅部に液出入口を備えた四角筒状の金属缶に対する満中充填を確実に行える。

以下、本発明に係る自動液充填システムの一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１はキャッピングステーションＣＳの側面図、図２は同平面図、図３は同要部の縦断正面図、図４は該キャッピングステーションＣＳに使用される満杯補充ノズルの縦断面図、図５〜図１０は該キャッピングステーションＣＳにおける液補充及びキャッピングの動作を順次示す要部の縦断面正面図である。

この自動液充填システムにおけるキャッピングステーションＣＳは、既述した図１１における自動搬送路ＲＣの下流側に配置するものであり、上流側にある液充填ステーションＦＳでは図示省略した液充填装置によって２個の容器Ｖ，Ｖに同時に液充填を行うが、その液充填を経て送られて来る２個の容器Ｖ，Ｖに対し、１個ずつ順次に液補充及びキャッピングを行うように構成されている。また、液充填ステーションＦＳでの液充填は、液充填後の自動搬送路ＲＣ上におけるキャッピングステーションＣＳへの移動の間の振動や発停時の衝撃で液出入口Ｅから液体が零れることがないように、各容器Ｖ内に一部空間を余すように設定している。なお、各容器Ｖは、所謂一斗缶であり、上面の一隅部に液出入口Ｅを備えた四角筒状の金属缶にて構成されている。

図１及び図２に示すように、キャッピングステーションＣＳには、自動搬送路ＲＣを跨いで配置したキャッピングゲート１と、その前後位置で同様に自動搬送路ＲＣを跨ぐ待機用ストッパーゲート２Ａ及び作業用ストッパーゲート２Ｂと、自動搬送路ＲＣの片側に配置するキャップ供給装置３とが設置されている。

図３でも示すように、キャッピングゲート１は、両側各２本の支柱１ａ…の上部間に上下左右４本のガイドバー１ｂ…が架設されており、これらガイドバー１ｂ…に摺動自在に保持されたＬ字枠状のスライダー１０が駆動シリンダ１１を介して自動搬送路ＲＣを横切る方向に移動するようになっている。そして、このスライダー１０の水平板部１０ａ上に、キャッパー昇降用シリンダ１２とノズル昇降用シリンダ１３とが立設されている。そして、水平板部１０ａを貫通して下方へ突出したキャッパー昇降用シリンダ１２の伸縮ロッド１２ａに、コイルスプリング１２ｂを介してキャッパー本体４０が多少の揺動を許容する状態で吊持され、このシリンダ１２とキャッパー本体４０とで自動キャッパー４を構成している。また、同様に下方へ突出したノズル昇降用シリンダ１３の伸縮ロッド１３ａには２段棚状の昇降枠１４が固着され、この昇降枠１４の下段部１４ａに満杯補充ノズル５及び液面センサー６が取り付けられている。

待機用ストッパーゲート２Ａ及び作業用ストッパーゲート２Ｂは、略同様の構造であり、上端の横架帯板２ａの中央上面側に、ストッパー昇降用シリンダ２１と、その両側に配置するガイド筒２２，２２とが垂直に立設されており、各ストッパー昇降用シリンダ２１の伸縮ロッドが該横架帯板２ａを貫通して下方へ突出し、この伸縮ロッドの下端にストッパー保持枠２３が取り付けられると共に、横架帯板２ａを貫通して両側のガイド筒２２，２２に上下摺動自在に挿嵌したガイドロッド２４，２４の下端部が、該ストッパー保持枠２３の両側に固着されている。そして、待機用ストッパーゲート２Ａのストッパー保持枠２３には待機用ストッパー２５Ａが、作業用ストッパーゲート２Ｂのストッパー保持枠２３には作業用ストッパー２５Ｂが、それぞれ取り付けられている。

これら待機用及び作業用ストッパー２５Ａ，２５Ｂは、図２で示すように共に自動搬送路ＲＣの上流側に向かって開いたＶ字枠をなしており、ストッパー昇降用シリンダ２１の作動によって昇降し、図１の仮想線の如く下降位置では自動搬送路ＲＣ上を運ばれる容器Ｖに当接して停止させる一方、図１の実線の如く上昇位置では該容器Ｖの通過を許容するように設定されている。しかして、作業用ストッパー２５ＢのＶ字枠は、待機用ストッパー２５Ａよりも小さく、且つ図３に示すようにキャップ供給装置３側に高く傾いた形に構成されている。

キャップ供給装置３は、図示省略した上位のストック部からキャップＣを一枚ずつ傾斜路３１へ送り出し、該傾斜路３１の下端に続く略水平状の受け部３２で当該キャップＣを停止させるようになっている。しかして、キャッピングゲート１のスライダー１０は、その移動ストロークの一端側において自動キャッパー４のキャッパー本体４０が受け部３２の真上に位置するように設定されている。

満杯補充ノズル５は、図４に示すように、一分岐が下方へ垂下する吐出ノズル管５０ａとなったティーズ管５０と、このティーズ管５０の上向き分岐部５０ｂ上にクランプパンドを５１を介して連結された弁開閉用エアーシリンダ５２と、このエアーシリンダ５２の伸縮ロッド５２ａの下端に連結された弁杆５３と、該弁杆５３の下端に固着した弁体５３ａと、吐出ノズル管５０ａの下端に螺着された整流器５４とで構成されている。

この満杯補充ノズル５のティーズ管５０の側方分岐部５０ｃには、図１に示すように液供給チューブ５４が接続されており、この液供給チューブ５４は上流側の液充填ステーションＦＳから延びる液供給配管（図示省略）に接続され、該液充填ステーションＦＳから供給される液体を導入するようになっている。５５は液供給チューブ５４の途中に介在するボールバルブである。また、弁体５３ａは、吐出ノズル管５０ａの基部側のテーパー状に縮径した内周面部で形成される弁座５３ｂに対し、エアーシリンダ５２の作動によって上下に離接動作することにより、吐出ノズル管５０ａへの液体供給路を開閉する。

なお、整流器５４は、内側に備える蛇腹状フィンにより、吐出液流を整える作用と共に、閉弁状態での外気との置換による液漏出を防止する作用を発揮する。従って、満杯補充ノズル５は、弁体５３ａの閉弁作動と同時に吐出停止し、次の開弁作動まで吐出ノズル管５０ａ内に液体が充満した状態を維持し、その開弁作動と同時に吐出を開始する。

液面センサー６は、探針６ａの下端が液体と接触した際に、それを電気的に探知して探知信号を出力するものであり、一般的な市販品を使用できる。そして、満杯補充ノズル５は、液面センサー６の信号出力に基づいて、図示省略したコントローラーを介して弁開閉用エアーシリンダ５２が閉作動するようになっている。なお、液面センサー６の探針６ａの下端は、図３及び図５〜図１０に示すように、満杯補充ノズル５の下端よりも若干下方に位置している。

自動搬送路ＲＣは、その送路に沿って一定間隔置きに駆動ローラー７…が配設したローラーコンベアにて構成されている。しかして、キャッピングステーションＣＳには、図３に示すように、各々駆動ローラー７…の間に配置した複数本の受け桟８ａ…の両端部を、自動搬送路ＲＣの幅方向両側部で駆動ローラー７…を跨ぐ波形帯板８ｂ，８ｂに固着一体化した格子型の傾動枠８が配設されている。この傾動枠８は、自動キャッパー４から遠い側端部において下方突出したブラケット８１及び枢支ピン８２を介して、自動搬送路ＲＣの側枠部７１内面側の支持金具７２に枢着されると共に、他方の側端部寄り位置で下方突出したブラケット８３及び枢支ピン８４を介して、自動搬送路ＲＣの下方に設置した傾動用シリンダ７３の伸縮ロッド７３ａに枢支されており、該伸縮ロッド７３ａの縮退状態で受け桟８ａ…が図示実線の如く駆動ローラー７…よりも下位に位置する一方、同伸長状態では図示仮想線の如く自動キャッパー４側の高い傾斜状態になって駆動ローラー７…よりも上に出るように設定されている。

上記構成の自動液充填システムでは、自動搬送路ＲＣの上流側の液充填ステーションＦＳにおいて二連充填で２個の容器Ｖ，Ｖに同時に所要の液体が内部に一部空間を余すように充填されたのち、これら液入りの容器Ｖ，Ｖが前後してキャッピングステーションＣＳへ移送されてくる（図１１参照）。そして、まず前位の容器Ｖは、待機用ストッパー２５Ａを上昇位置とした待機用ストッパーゲート２Ａを通過するが、作業用ストッパーゲート２Ｂの下降位置にある作業用ストッパー２５Ｂに当接して進行を阻止され、キャッピングゲート１の下方で停止する。また、後位の容器Ｖは、前位の容器Ｖの通過後に下降した待機用ストッパー２５Ａに当接して進行を阻止され、待機用ストッパーゲート２Ａの手前で停止する（図２参照）。なお、自動搬送路ＲＣ上での容器Ｖは、液出入口Ｅ側が液充填ステーションＦＳでの液充填時より自動搬送路ＲＣの片側、つまりキャッピングステーションＣＳにおけるキャップ供給装置３のある側に近くなる配置姿勢になっている。

しかして、キャッピングゲート１の下方で停止した容器Ｖは、当初は図３の実線で示すように駆動ローラー７…上に載った水平姿勢であるが、傾動枠８の上方傾動によって持ち上げられて図示仮想線の如く液出入口Ｅ側が高くなる傾斜姿勢に転換する。これにより、容器Ｖの内部は、当初は図５の如く上部全体に一様であった空気層Ａが、図６の如く液出入口Ｅ側に偏在する形になる。この時、満杯補充ノズル５の吐出ノズル管５０ａ下端と液面センサー６の探針６ａが液出入口Ｅの真上に位置すると共に、キャップＣを載せた受け部３２の真上に自動キャッパー４のキャッパー本体４０が位置する。なお、図５〜図１０では、液面センサー６の探針６ａは視認し易いように吐出ノズル管５０ａの横に図示している。

次に、満杯補充ノズル５及び液面センサー６が下降し、図７に示すように、探針６ａが液出入口Ｅの開口縁高さに一致する状態で、吐出ノズル管５０ａより液体Ｌを吐出して容器に補充すると共に、キャッパー本体４０の下降により、水平受け部３２上のキャップＣに該キャッパー本体４０の下端凸部４０ａが嵌合する。そして、この補充によって容器Ｖ内の液体Ｌの液面が液出入口Ｅの開口縁まで達すると、探針６ａの液体Ｌとの接触で液面センサー６より探知信号が出力され、この信号出力に基づいて満杯補充ノズル５の弁開閉用エアーシリンダ５２が閉作動し、吐出ノズル管５０ａからの液体Ｌの吐出が停止する。この時点で、容器Ｖは液体Ｌで満杯になり、内部に空気を残さない状態になっている。

続いて、図８に示すように、満杯補充ノズル５及び液面センサー６が上昇すると共に、キャッパー本体４０もキャップＣを吸着した状態で上昇する。そして、図９に示すように、スライダー１０の往動によって自動キャッパー４が図示仮想線の如く容器Ｖの液出入口Ｅの真上の位置まで移動した上で再び下降し、図示実線の如く吸着していたキャップＣを液出入口Ｅに圧嵌してかしめ込む。このとき、キャッパー本体４０は、その吊持部分で僅かに揺動可能であるため、下降過程でキャップＣが傾斜した液出入口Ｅに接触後、更に容器Ｖの傾斜に合うように少し傾いてキャップ圧嵌位置まで押し下がる。

かくしてキャップＣが液出入口Ｅに固着されると、図１０に示すように、キャッパー本体４０が該キャップＣから離脱して上昇すると共に、作業用ストッパー２５Ｂが上昇する。そして、満中充填の状態で封止された容器Ｖは、傾動枠８の下方傾動によって駆動ローラー７…上に載る水平姿勢に戻り、これら駆動ローラー７…によって作業用ストッパーゲート２Ｂを通過して自動搬送路ＲＣの下流側へ送られる。

次に、作業用ストッパー２５Ｂが下降すると共に、待機用ストッパー２５Ａが上昇することにより、待機していた後位の容器Ｖが待機用ストッパーゲート２Ａを通過して進行し、作業用ストッパー２５Ｂに当接してキャッピングゲート１の下方で停止する一方、スライダー１０の復動によって満杯補充ノズル５及び液面センサー６と自動キャッパー４が図３に示す元の位置に戻り、以降は前記同様にして後位の容器Ｖに対する液体Ｌの満中充填とキャップＣの嵌着が行われる。

このようにして液体Ｌを満中充填した容器Ｖは、内部に空気を含まないため、空気による液体Ｌの酸化変質や空気中の雑菌等による腐敗等を生じない上、側面部を凹ませないために外観が良好であると共に、缶同士を段積みする場合等にも安定性がよい。また、上記の実施形態では容器Ｖとして一斗缶を例示したが、この自動液充填システムは、上面にキャップを嵌着する液出入口を備える他の種々の形態の容器にも適用でき、例えば半切り缶のように側面部の面積が小さい容器や、円筒形等で側面部が変形しにくい容器でも支障なく満中充填を行える。

なお、本発明の自動液充填システムにおいては、満杯補充ノズルや自動キャッパーの構造、各部の昇降及びスライド機構、容器の傾動機構、キャップの供給及び嵌着機構、自動搬送路における容器の搬送及び発停機構等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。例えば、容器の傾動機構については、例示した傾動枠８のように受け部が傾動する方式以外に、傾斜状の受け部が上下に昇降する構造として、駆動ローラー７…より下位に待機した該受け部が液充填に際して上昇して容器Ｖを持ち上げることにより、当該容器を液出入口側に高く傾斜させる方式としてもよい。

本発明の一実施形態に係る自動液充填システムにおけるキャッピングステーション全体の側面図である。 同キャッピングステーション全体の平面図である。 同キャッピングステーションの要部の縦断正面図である。 同キャッピングステーションに使用される満杯補充ノズルの縦断面図である。 同キャッピングステーションにおける容器停止段階における要部の縦断面正面図である。 同容器傾動段階における要部の縦断面正面図である。 同液補充段階における要部の縦断面正面図である。 同液補充終了段階における要部の縦断面正面図である。 同キャッピング段階における要部の縦断面正面図である。 同キャッピング終了段階における要部の縦断面正面図である。 自動液充填システムのステーション配置を示す模式平面図である。

符号の説明

４ 自動キャッパー
５ 満杯補充ノズル
６ 液面センサー
１０ スライダー
１４ 昇降枠
ＣＳ キャッピングステーション
Ｅ 液出入口
ＦＳ 液充填ステーション
Ｌ 液体
ＲＣ 自動搬送路
Ｖ 容器

Claims (4)

1. 上面に液出入口を備えた容器内に、自動搬送路の上流側に設けた液充填ステーションにおいて所要の液体を充填したのち、この液入り容器を自動搬送路の下流側のキャッピングステーションへ移送し、該液入り容器の液出入口を自動キャッパーによるキャップの嵌着にて閉塞する自動液充填システムであって、
   キャッピングステーションに満杯補充ノズルと液面センサーとが設けられ、
   前記液充填ステーションでは容器内に一部空間を余すように液を充填すると共に、キャッピングステーションにおいてキャップ嵌着前に液面センサーを介して満杯補充ノズルによって液出入口一杯になるまで前記液体を補充するようにしたことを特徴とする自動液充填システム。
2. 満杯補充ノズル及び液面センサーが、同じ昇降枠に取り付られ、上位の待避位置と下位の液補充位置とに自動変位するように構成されてなる請求項１記載の自動液充填システム。
3. 前記自動キャッパーと満杯補充ノズル及び液面センサーとが、自動搬送路の横断方向に移動可能なスライダーに保持され、満杯補充ノズル及び液面センサーが液補充位置にある時に前記自動キャッパーはキャップ受け取り位置にあるように設定されてなる請求項１又は２に記載の自動液充填システム。
4. 前記容器が上面の一隅部に液出入口を備えた四角筒状の金属缶からなり、キャッピングステーションにおける満杯補充ノズルによる液体充填時に、該容器を液出入口側が高くなる傾斜状態に保持するように構成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の自動液充填システム。
   

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