JP2007261651A

JP2007261651A - ロータリー式充填装置

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Publication number: JP2007261651A
Application number: JP2006091260A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tsukano; 健一塚野
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: JP5011783B2

Abstract

【課題】高速運転時に充填液が遠心力によって外方へ振られても、容器２の底面２ｃの中央部に当てることを可能にする。
【解決手段】回転体２８の外周に円周方向等間隔で複数の充填手段３０が設けられ、各充填手段３０の下方に、容器２を支持する容器支持手段４８が配置されており、容器２を回転搬送しつつ充填を行う。充填手段３０には、液バルブ４６の開閉によって連通遮断される充填液通路３４が形成されており、この充填液通路３４を、遠心力によって充填液が外側に振られる角度に相当する角度θだけ回転体２８の回転軸Ｏ２に対して傾斜して配置している。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転体に設けた容器支持手段に容器を支持させて容器を回転搬送しつつ、上方の充填手段から液体の充填を行うロータリー式充填装置に関するものである。

従来の一般的なロータリー式充填装置は、図５に示すように、回転体１２８の外周に円周方向等間隔で設けられた複数の充填手段（充填バルブ）１３０と、これら各充填手段１３０の下方にそれぞれ設けられた、容器２を支持するネックグリッパ等の容器支持手段１４８とを備えており、回転体１２８の回転に伴って、容器２を回転搬送しつつ液バルブ１４６を開放してこの容器２内に液体を充填するようになっている。このようなロータリー式充填装置では、回転体１２８が高速回転する高能力の装置の場合には、充填手段１３０から吐出される充填液１５０が遠心力の影響を受けて回転体１２８の半径方向外方へ振られてしまう。

前記充填手段１３０の充填液通路１３４および容器支持手段１４８に支持されている容器２の軸線Ｏ１１は、充填装置の回転軸心Ｏ１２と平行になっているので、充填手段１３０から吐出された液体は、容器２の底面２ｃの中央部から外れて、底面２ｃの周縁部に当たってしまう。すると、充填液は、容器２の底面２ｃに当たった後側壁２ｄに沿って回り込み、再び底面２ｃに戻るような流れになり、側壁２ｄから底面２ｃに回り込む際にエアを巻き込んで大きな泡が立ってしまうという問題があった。そこで、容器２内に充填される液体を容器２の底面２ｃの中央部に当てることにより、泡立ちが発生することを防止することが可能なロータリー式充填装置が提案された（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１には、回転体に円周方向等間隔で設けられた複数の充填手段と、これら各充填手段にそれぞれ対応して設けられ、供給スターホイールを介して容器が供給される容器台と、これら各容器台に設けられ、供給された容器のネック部を把持するネック把持手段および胴部を支持する胴支持手段とを備えたロータリー式充填装置に、容器の底部を回転体の半径方向外方へ向けて傾斜させる傾斜手段と、前記充填手段のノズルを、容器口部の中心軸から回転体の中心側にオフセットして配置した構成が記載されている。

この特許文献１に記載された発明の構成によると、充填時に、遠心力によって回転体の外方に向かって振られた充填液を、容器の底面の中央部に当てることができるので、容器の側壁に沿って流れることにより空気を巻き込んでしまうという従来の装置の欠点がなく、大きい泡の発生を防止することができる。

また、他にも、容器を傾斜させて搬送するようにした充填装置が知られている（特許文献２参照）。この引用文献２には、「上端に開口を有する収容容器を円運動させ、円運動させた前記収容容器に液体食品を充填し、円運動させた状態で前記収容容器の上端に蓋体を配設し、該蓋体を前記収容容器の上端にシールする。そして、円運動させた収容容器は、円運動の回転速度に対応させて傾斜させられる」構成の包装容器の充填方法が記載されている。
特開２００３−６３５９４号公報（第２−４頁、図５）特開平８−１５６９０５号公報（第２−３頁、図１）

充填装置は、上流側に容器を洗浄するリンサ等が配置され、下流側には液体が充填された後の容器にキャッピングを行うキャッパ等の容器処理装置が配置されており、ロータリー式充填装置で容器を傾斜させて搬送していると、リンサやキャッパとの容器の受け渡しが困難であるという問題が発生する。また、近年では、飲料等の容器としてペットボトルが広く用いられているが、このようなペットボトルでは、ネックグリッパによって首部を支持して吊り下げた状態で搬送するので、前記特許文献１に記載された発明の構成を適用することは不可能である。

請求項１に記載した発明は、回転体に円周方向等間隔で設けられ、内部に充填液通路とこの充填液通路を開閉する液バルブが形成された複数の充填手段と、これら各充填手段にそれぞれ対応して設けられた容器支持手段と、前記回転体を回転させる駆動手段とを備え、容器を所定の充填速度で回転搬送しつつ液体を充填するロータリー式充填装置において、前記充填手段の充填液通路の軸心を前記回転体の回転軸に対して内側へ傾斜して配置することにより、前記回転体を所定の充填速度で回転駆動させた際に、前記充填手段から吐出される充填液を容器底の中央付近に到達させることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載した発明は、前記充填手段の充填液通路は、前記充填手段の充填液通路の軸心が回転体の回転軸に対して平行に配置された場合に、前記充填手段から吐出される充填液が遠心力により外側に振られる角度とほぼ同等の角度だけ傾斜して配置することを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載した発明は、容器を前記回転体に供給する供給手段と、充填が終了した容器を下流へ排出する排出手段と、前記供給手段に進退動可能に設けられ、容器と係合して前記回転体への容器の供給を停止させるストッパとを備え、異常発生時には、前記ストッパを前進させることにより前記回転体への容器の供給を停止させるとともに、前記回転体内にある容器に対して充填液を充填して排出し、運転再開時には、前記ストッパを後退させて前記回転体への容器の供給を再開するとともに、容器への充填が行われるまでに前記回転体を所定の充填速度で回転させることを特徴とするものである。

本発明のロータリー式充填装置は、充填手段の充填液通路を回転体の回転軸に対して内側に傾斜して配置したので、遠心力の影響を受けて外方へ振られた充填液を容器の底面の中央部に当てることができ、泡立ちが発生することを防止することができる。しかも、容器は傾斜させず、直立した状態で保持しているので、上流側のリンサや、下流側のキャッパともスムーズに容器の受け渡しを行うことができる。

充填液通路とこの充填液通路を開閉する液バルブを有する充填手段を、回転体に円周方向等間隔で設けるとともに、これら各充填手段に対応して容器支持手段を設け、かつ、前記充填手段の充填液通路を、遠心力によって充填液が外側に振られる角度に相当する角度だけ回転体の回転軸に対して傾斜して配置するという構成により、充填液通路から吐出された充填液が遠心力の影響で容器の底面の中央部から外れることを防止す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充填装置を備えた充填ライン全体の構成を簡略化して示す平面図、図２は本発明の一実施例に係るロータリー式充填装置の要部を拡大して示す縦断面図である。

この実施例に係る充填装置で液体が充填される容器２はペットボトルであり、この充填ライン内では、首部２ａを支持されて吊り下げられた状態でネック搬送され、充填装置等の各処理装置内を搬送されて充填その他の処理が行われる。容器２は、エアコンベヤ６によって供給され、スクリュー８によって所定の間隔に切り離されて供給スターホイール１０に引き渡される。これら容器２は、供給スターホイール１０を介してリンサ１２に供給され、回転搬送される間に洗浄された後、中間ホイール（第１中間ホイール）１４を介して、本発明の一実施例に係るロータリー式充填装置１６に供給される。このロータリー式充填装置１６で、所定の充填速度で回転搬送される間に液体が充填された容器２は、第２中間ホイール１８を介してキャッパ２０に送られて、キャッピングが行われる。その後、各容器２は、出口スターホイール２２を介して排出側のエアコンベヤ２４に引き渡されて次の工程に送られる。

前記リンサ１２よりも上流側に（この実施例では供給側のエアコンベヤ６に）、容器２の搬送を一時停止させるストッパ２６が配置されている。例えば、リンサ１２の上流側における容器２の供給不足や、キャッパ２０の下流側が満杯である等の異常信号が入力された際に、このストッパ２６を作動させて容器２の供給を停止させるとともに、リンサ１２、ロータリー式充填装置１６およびキャッパ２０にすでに導入されている容器２を、充填等の処理を行った後全て払い出す。また、前記異常な状態が解消されて再度運転を開始する際には、ストッパ２６を後退させて容器２の供給を再開する。なお、運転の開始時には容器２は低速で搬送されるが、供給スターホイール１０、リンサ１２，中間ホイール１４を介してロータリー式充填装置１６に搬送され、充填を行うまでには、通常の運転速度（前記所定の充填速度）に到達している。

次に、図２によりロータリー式充填装置（第１実施例のロータリー式充填装置を符号１６Ａで示す）の構成について説明する。回転体２８の外周部に円周方向等間隔で複数の充填手段３０が取り付けられている。これらの充填手段３０は、円筒状のバルブボディ３２の内部に充填液通路３４が形成されており、供給配管３６を介して充填液タンク（図示せず）からこの充填液通路３４内に送られてきた充填液が、充填液通路３４の吐出口３４ａから吐出されて容器２内に充填される。なお、この実施例に係るロータリー式充填装置１６は、いわゆるノンシール充填であり、容器２の口部を密閉しない状態で液体の充填を行う。

充填液通路３４の内部には、昇降可能なロッド３８が挿通され、バルブボディ３２の上方に取り付けた昇降用エアシリンダ４０によって昇降される。この昇降ロッド３８の下端部には、シール部材が嵌着された弁体４２が形成されており、この弁体４２と充填液通路３４の下端部内面に設けられた弁座４４とにより、前記充填液通路３４の連通遮断を行う液バルブ４６が構成されている。前記昇降用エアシリンダ４０の作動によってロッド３８が昇降し、弁体４２が下降して弁座４４に着座しているときには、充填液通路３４が閉鎖され、弁体４２が上昇して弁座４４から離座すると充填液通路３４が開放して充填が行われる。前記昇降ロッド３８は、全長に亘って同一の大きい径を有しており、この昇降ロッド３８の外周面と前記バルブボディ３２の内周面との隙間が充填液通路３４を構成しており、充填液はこの充填液通路３４を通過する過程で整流され、自然落下に近い状態で吐出される。

前記供給配管３６から供給され、充填液通路３４を通って容器２内に充填される充填液の流量は、給液配管３６に設けられた流量計（図示せず）によって計測されており、所定の流量を計測すると、エアシリンダ４０の作動により液バルブ４６が閉じられて充填が終了する。

各充填手段３０の下方には、それぞれ、容器２の首部２ａに形成されているフランジ２ｂの下面側を支持する容器支持手段４８が設けられており、前記供給スターホイール１０からこのロータリー式充填装置１６Ａに供給された容器２を支持して回転搬送する。容器２は、容器支持手段４８によって首部２ａを支持されて吊り下げられた状態になっているので、鉛直な姿勢を保っており、その軸線Ｏ１が前記回転体２８の回転軸線Ｏ２と平行している。

一方、内部に充填液通路３４が形成されている充填手段３０のバルブボディ３２は、充填液通路３４の軸線Ｏ３が、回転体２８の回転軸線Ｏ２に対して内側（半径方向内方側）に所定角度θ傾斜した状態で取り付けられている。この傾斜角度θは、図５に示す従来の充填装置、つまり、充填手段１３０の充填液通路１３４の軸線Ｏ１３が回転体１２８の回転軸線Ｏ１２に対して平行に配置された構成のロータリー式充填装置が運転をしている時に、充填液通路１３４から吐出される充填液１５０が遠心力によって外方へ振られる角度とほぼ同等の角度であり、回転体２８の回転速度、充填手段３０の回転半径、容器２のサイズ等によって決定する。例えば、５００ｍｌの容器（ペットボトル）に毎分１２００本充填する能力を有し、直径が３．２メートルの充填装置で、お茶を充填する場合には、遠心力によって約１０度充填液の流れが外側に傾斜するので、充填液通路を１０度内側に傾斜させて取り付ける。このように充填装置の能力や容器２のサイズ等の条件から前記角度θを予め求めておき、充填手段３０をこの角度θだけ傾斜させて回転体２８に取り付ける。

この実施例に係るロータリー式充填装置１６Ａでは、バルブボディ３２内に形成された充填液通路３４の中心軸線Ｏ３が、充填液通路３４の吐出口３４ａの中心を通る鉛直軸線Ｏ４（回転体２８の回転軸線Ｏ２と平行している）に対して、先端側を半径方向内方側に向けてθ度だけ傾斜させているので、液バルブ４６が開放して充填液通路３４から液体（図２中に符号５０で示す）が吐出された直後は、前記充填液通路３４の中心軸線Ｏ３の延長方向を向いているが、下方へ流れ落ちるに従って、遠心力によって半径方向外方側へ振られて、容器２の底面２ｃに届く時点では、ほぼ容器２の底面中央に当たるようになっている。従って、容器２内に充填された液体が側壁２ｄに沿って回り込むことにより発生する泡立ちを抑制することができる。しかも、この実施例では、従来の構成と異なり、容器２を傾斜させていないので、上流側のリンサ１２や下流側のキャッパ２０との容器２の受け渡しを正常に行うことができる。

図３は第２の実施例に係るロータリー式充填装置１６Ｂの要部を拡大して示す縦断面図である。この実施例に係るロータリー式充填装置１６Ｂは、容器２の口部を密閉した状態で充填を行うシール充填である点だけが、前記第１実施例と異なっており、その他の構成は同一なので、同一の部分には同一の符号を付してその説明は省略する。

この実施例の充填手段３０は、バルブボディ３２の下端部５２が充填液通路３４の吐出口３４ａよりも下方へ延長されており、この延長部５２が鉛直方向を向いている。下端延長部５２の内周側に、容器２の口部に密着して容器２内を密封するびん口パッキン５４が嵌着されている。この実施例でも、容器２は容器支持手段４８によって吊り下げられて垂直な状態に支持されているので、びん口パッキン５４は容器２の口部に密着するように水平な状態に取り付けられている。また、バルブボディ３２の下端延長部５２には、びん口パッキン５４によって容器２の口部を密閉した時に容器２内に連通する排気通路５６が形成されている。この排気通路５６は、バルブ５８によって開閉されるようになっており、充填時には、密封された容器２内に液体が充填されるに伴って、容器２内のエアがこの排気通路５６から排出される。

この実施例に係るロータリー式充填装置１６Ｂも、前記実施例と同様に、回転体２８の回転軸線Ｏ２と平行な充填液通路３４の吐出口３４ａの中央を通る鉛直軸線Ｏ４に対して、充填液通路３４の中心軸線Ｏ３の下端側を角度θだけ半径方向内方へ傾けたので、充填液通路３４から容器２内に吐出された液体が、容器２の底面２ｃの中央部に当たるので、充填された液体の泡立ちを抑制することができる。なお、角度θは、充填液通路３４から吐出される液体が遠心力によって外側へ振られる角度に相当する角度であり、回転体２８の回転速度、充填手段の回転半径、容器のサイズ等によって決定される。

図４は第３の実施例に係るロータリー式充填装置１６Ｃの要部を拡大して示す縦断面図であり、基本的構成は前記第１実施例と同一であるが、第１実施例では充填手段３０を回転体２８の回転軸線Ｏ２に対して所定角度θ傾斜させた状態で固定しているが、この実施例では、充填手段３０の傾斜を変更する調整機構６０を備えている。このような調整機構６０を備えたことにより、回転体の充填速度や容器２のサイズが変更になった場合に異なる角度の充填手段３０に付け替える必要がなく、簡単な操作により充填手段３０を最適な角度に調整することができる。

本発明の一実施例に係るロータリー式充填装置を含む充填ラインの全体の構成を簡略化して示す平面図である。（実施例１）前記ロータリー式充填装置の要部の縦断面図である。ロータリー式充填装置の要部の縦断面図である。（実施例２）ロータリー式充填装置の要部の縦断面図である。（実施例３）従来のロータリー式充填装置の要部の縦断面図である。

符号の説明

θ 充填液通路の傾斜角度
２容器（ペットボトル）
１６ロータリー式充填装置
２８回転体
３０充填手段
３４充填液通路
４６液バルブ
４８容器支持手段

Claims

回転体に円周方向等間隔で設けられ、内部に充填液通路とこの充填液通路を開閉する液バルブが形成された複数の充填手段と、これら各充填手段にそれぞれ対応して設けられた容器支持手段と、前記回転体を回転させる駆動手段とを備え、容器を所定の充填速度で回転搬送しつつ液体を充填するロータリー式充填装置において、
前記充填手段の充填液通路の軸心を前記回転体の回転軸に対して内側へ傾斜して配置することにより、前記回転体を所定の充填速度で回転駆動させた際に、前記充填手段から吐出される充填液を容器底の中央付近に到達させることを特徴とするロータリー式充填装置。
前記充填手段の充填液通路は、前記充填手段の充填液通路の軸心が回転体の回転軸に対して平行に配置された場合に、前記充填手段から吐出される充填液が遠心力により外側に振られる角度とほぼ同等の角度だけ傾斜して配置することを特徴とする請求項１に記載のロータリー式充填装置。
容器を前記回転体に供給する供給手段と、充填が終了した容器を下流へ排出する排出手段と、前記供給手段に進退動可能に設けられ、容器と係合して前記回転体への容器の供給を停止させるストッパとを備え、
異常発生時には、前記ストッパを前進させることにより前記回転体への容器の供給を停止させるとともに、前記回転体内にある容器に対して充填液を充填して排出し、
運転再開時には、前記ストッパを後退させて前記回転体への容器の供給を再開するとともに、容器への充填が行われるまでに前記回転体を所定の充填速度で回転させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロータリー式充填装置。