JP2008239217A - Cylinder piston type filling apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ピストンの往復動により、シリンダ内に収容した充填液を吐出して容器内に充填するシリンダピストン式充填装置に係り、特に、異なる容量の容器に兼用可能なシリンダピストン式充填装置に関するものである。 The present invention relates to a cylinder piston type filling device that discharges a filling liquid contained in a cylinder by a reciprocating movement of a piston and fills the inside of the container, and particularly relates to a cylinder piston type filling device that can be used for containers of different capacities. Is.
シリンダピストン式充填装置は、シリンダ内に摺動可能に嵌合させたピストンを後退させてシリンダ内に充填液を吸引した後、前記ピストンを前進させてシリンダ内に収容した充填液を吐出して容器内に充填を行うようになっている。このシリンダピストン式充填装置を、異なる容量の容器に兼用する場合に、従来は、最も大きい容量の容器に合わせたシリンダを製作し、小さい容量の容器に充填する場合には、ピストンのストローク量を調整することにより対応していた。 The cylinder-piston type filling device retracts the piston slidably fitted in the cylinder and sucks the filling liquid into the cylinder, and then advances the piston to discharge the filling liquid stored in the cylinder. The container is filled. When this cylinder-piston type filling device is also used for containers with different capacities, conventionally, a cylinder matched to the container with the largest capacity is manufactured, and when filling a container with a small capacity, the stroke amount of the piston is reduced. It was supported by adjusting.
ところが、兼用する容器の容量が大幅に異なる場合、例えば、180ccの容器から2000ccの容器まで兼用する場合には、最大の容量の2000ccを収容可能なシリンダを用意し、その他の容量の容器に対しては、ストローク量を変更して対応するようにしているが、最も小さい容量の180ccの容器に充填する場合には、大きな誤差が出てしまうという問題があった。そこで、2組のシリンダピストンを用いて、複数の異なる容量の容器に充填するようにしたシリンダピストン式充填装置が提案された(例えば、特許文献1参照)。 However, when the capacity of the shared container is significantly different, for example, when the container is shared from a 180 cc container to a 2000 cc container, a cylinder capable of accommodating a maximum capacity of 2000 cc is prepared, and other containers with different capacities are prepared. In this case, the stroke amount is changed to cope with this problem, but there is a problem that a large error occurs when filling the 180 cc container having the smallest capacity. Therefore, a cylinder piston type filling device has been proposed in which two sets of cylinder pistons are used to fill a plurality of containers having different capacities (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1に記載された発明に係るシリンダピストン式充填装置(この発明では液体配量装置と呼んでいる)は、原料容器3(充填液タンク)から排出部6(充填ノズル)に至る管部分14に、ピストンポンプ4が設けられている。このピストンポンプ4は、それぞれ1個のハウジング8、9に納められた2個の押し出しピストン10、11から成り、前記ピストン10、11は独立して操作されるようになっている。
A cylinder piston type filling device (referred to as a liquid dispensing device in the present invention) according to the invention described in Patent Document 1 is a pipe from a raw material container 3 (filling liquid tank) to a discharge unit 6 (filling nozzle). The
特許文献1には、前記ピストン式充填装置で種々の排出液量をうるには、1個のピストンのみ又は両ピストン10、11を作動させればよく、また、排出すべき液量を段階的に変化するには、室8、9の広さを違えて作ればよいことが記載されている。
前記特許文献1に記載されたシリンダピストン式充填装置のように、複数のシリンダピストンを配置して異なる容量の容器に兼用しようとすると、設置スペースが大きくなってしまうという問題点があった。また、各ピストンに駆動手段が必要であり、コスト高であるとともに、複雑な制御が必要であるという問題があった。 As in the cylinder piston type filling device described in Patent Document 1, when a plurality of cylinder pistons are arranged to serve as containers of different capacities, there is a problem that the installation space becomes large. In addition, each piston requires a driving means, which is expensive and requires complicated control.
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、小さい容器に対しても充填量の誤差を少なくすることができ、かつ、設置スペースが大きくなることがなく、しかも、構成が複雑化することのない、シリンダピストン式充填装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can reduce the error in the filling amount even for a small container, does not increase the installation space, and has a complicated structure. It is an object of the present invention to provide a cylinder piston type filling device that does not need to be performed.
本発明は、充填液を吐出して容器内に充填する充填ノズルと、この充填ノズルへ送る充填液を収容するシリンダと、このシリンダ内に摺動可能に嵌合されたピストンと、このピストンを駆動するピストン駆動手段と、容器を間欠的に搬送する間欠搬送手段と、この間欠搬送手段を駆動する搬送駆動手段と、前記ピストン駆動手段と搬送駆動手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記間欠搬送手段によって充填ノズルの下方に容器を供給し、所定時間停止している間に、ピストンの作動によりシリンダ内に収容した所定量の充填液を、容器内に充填するシリンダピストン式充填装置において、前記制御装置が、充填する充填液量に応じた間欠搬送手段の停止時間とピストンストローク量とを記憶し、前記シリンダの容量以下の充填液を容器に充填する際には、間欠搬送手段を充填液量に応じた時間だけ停止させるとともに、前記ピストンの1回の往復動により充填を行い、シリンダの容量以上の充填液を容器に充填する際には、間欠搬送手段を充填液量に応じた時間だけ停止させるとともに、前記ピストンを複数回往復動させて充填を行うことを特徴とするものである。 The present invention includes a filling nozzle that discharges a filling liquid into a container, a cylinder that contains a filling liquid to be sent to the filling nozzle, a piston that is slidably fitted in the cylinder, A piston driving means for driving; an intermittent conveying means for intermittently conveying the container; a conveying driving means for driving the intermittent conveying means; and a control means for controlling operations of the piston driving means and the conveying driving means. Cylinder piston type filling device that fills the container with a predetermined amount of filling liquid stored in the cylinder by the operation of the piston while the container is supplied below the filling nozzle by the intermittent conveying means and is stopped for a predetermined time. The control device stores the stop time of the intermittent conveying means and the piston stroke amount according to the amount of filling liquid to be filled, and fills the filling liquid below the capacity of the cylinder with the container. When filling, the intermittent conveying means is stopped for a time corresponding to the amount of the filling liquid, and the piston is filled by one reciprocating motion, and when filling the container with a filling liquid exceeding the capacity of the cylinder. The intermittent conveying means is stopped for a time corresponding to the amount of filling liquid, and the piston is reciprocated a plurality of times to perform filling.
また、請求項2に記載の発明は、前記間欠搬送手段が、1列で搬送される容器が係合する螺旋溝が形成されたスクリューを備えていることを特徴とするものである。
The invention according to
シリンダの容量を最大の容量の容器よりも小さくしておき、シリンダの容量以上の容量を有する容器に対しては、ピストンを複数回往復動させることにより充填を行うようにするという構成にしたことで、従来と比較して兼用できる容量の幅が大きく、しかも、高精度な充填が可能なシリンダピストン式充填装置を得ることができる。 The capacity of the cylinder was made smaller than the container with the maximum capacity, and the container with a capacity larger than the capacity of the cylinder was filled by reciprocating the piston multiple times. Thus, it is possible to obtain a cylinder-piston-type filling device that has a larger capacity that can be used in comparison with the conventional one and that can perform high-precision filling.
本発明のシリンダピストン式充填装置は、連続的に搬送されてきた容器を間欠駆動される搬送手段によって、充填ノズルの下方に供給して一時停止させ、その間に、ピストンを後退させてシリンダ内に液体を吸引した後、ピストンを押し込むことによりシリンダ内の液体を充填ノズルに送って容器内に充填するものであって、容器の容量よりもシリンダの容量が大きいときには、間欠搬送手段の停止中にピストンを一回往復動させて容器内に充填を行い、シリンダの容量よりも大きい容器に充填を行うときには、ピストンを複数回往復動させることによって充填を行い、その間充填位置に容器が停止しているように、間欠搬送手段の動作を制御装置によって制御するという構成によって、小さい容器への充填の際の充填液量の誤差を小さくするとともに、設置スペースをコンパクトにするという目的を達成する。 The cylinder piston type filling device of the present invention supplies the container continuously transported to the lower part of the filling nozzle by the intermittently driven transport means and temporarily stops it, while retracting the piston in the cylinder. After sucking the liquid, the piston is pushed in to send the liquid in the cylinder to the filling nozzle to fill the container. When the capacity of the cylinder is larger than the capacity of the container, the intermittent conveying means is stopped. When the container is filled by reciprocating the piston once and filling a container larger than the capacity of the cylinder, filling is performed by reciprocating the piston several times, while the container stops at the filling position. As described above, the configuration in which the operation of the intermittent conveying means is controlled by the control device reduces the error in the filling liquid amount when filling a small container. With, to achieve the goal of a compact installation space.
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シリンダピストン式充填装置の全体の構成を示す平面図、図2はシリンダピストンにより計量した充填液を吐出して容器内に充填する充填機構の縦断面図である。この実施例に係るシリンダピストン式充填装置は、液体が充填される容器2を一列で連続的に搬送する容器搬送コンベヤ4と、この容器搬送コンベヤ4によって連続的に搬送されてきた容器2を、一定の間隔に切り離すスクリュー6とを備えている。このスクリュー6は、後に説明する搬送駆動手段によって間欠的に駆動されるようになっており、連続駆動されている容器搬送コンベヤ4によって搬送されてきた容器2を一時停止させる。容器搬送コンベヤ4上の、スクリュー6によって容器2が停止される位置Pが、充填機構8によって充填が行われる充填ポジションである。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a cylinder piston type filling apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a filling mechanism that discharges a filling liquid measured by the cylinder piston and fills the container. It is. The cylinder piston type filling device according to this embodiment includes a
前記スクリュー6は搬送駆動手段としてのサーボモータ10によって駆動される。サーボモータ10の出力軸に結合されたプーリ12と、容器搬送コンベヤ4のフレーム4aに回転自在に支持された中間軸14に結合されたプーリ16とに掛け回されたタイミングベルト(図示を省略)を介して、サーボモータ10の駆動が中間軸14に伝達される。さらに、この中間軸14の回転は、両端のユニバーサルジョイントによって中間軸14とスクリュー6の駆動軸6aとを連結する伝達軸18を介してスクリュー6に伝達される。
The
容器搬送コンベヤ4は連続駆動されて、一列の容器2を前後に密着した状態で搬送してくる。この容器搬送コンベヤ4上の充填ポジションPにスクリュー6が配置されており、このスクリュー6の螺旋溝に容器2を1本ずつ係合させることにより、容器2を所定の間隔に切り離し、回転を停止することにより各容器2を所定の位置に停止させる。この実施例では6本の充填ノズル20を備えており、各充填ノズル20の下方に各容器2が位置決めされて停止する。充填ポジションPに供給されて一度に充填が行われる6本の容器2の次の容器2(図1中に符号2Aで示す容器参照)は、スクリュー6が停止することにより、スクリュー6の入口側に停止し、連続駆動されている容器搬送コンベヤ4上の後続容器2をすべて停止させる。なお、この実施例では、充填ノズル20は、容器搬送コンベヤ4を挟んでスクリュー6と逆側に配置された固定プレート22に固定されており、容器2の移動に対する追従動作はしない。
The
前記6本の充填ノズル20には、それぞれ別のシリンダピストン24から充填液が送られて容器2内に充填される。容器搬送コンベヤ4上の充填ポジションP(スクリュー6の停止によって6本の容器2が一時停止される位置)の側部に、充填機構8が設置されている。この実施例の充填機構8は、3台のシリンダピストン24が一組として構成されており、2組のセットが配置されている。
The six
3台のシリンダピストン24を備えた2組のセットは同一の構成を有しており、図2はその一方を示している。充填機構8のフレーム26の底板26a上に円形のプレート28が固定され、この円形プレート28の外周寄りに、3本のガイドステー30が等間隔で直立して固定されている。これら3本のガイドステー30の上端に支持プレート32が固定され、この支持プレート32の中心部を貫通して、上方に延びる円筒形のセンター筒34が固定されている。このセンター筒34の上端に円形の取付プレート36が固定されている。この取付プレート36の外周に、等間隔で3本のシリンダ38が直立して取り付けられている。これらシリンダ38は上端に充填液の給排管40が接続されて、前記取付プレート36に固定されている。また、シリンダ38の下端の開口部からピストン42が挿入され、ピストンシール42aを介してシリンダ38内を上下に摺動する。ピストン42は下面側にピストンロッド44が連結され、前記中間の支持プレート32を貫通して昇降自在に支持されている。このピストンロッドが昇降することによりピストン42がシリンダ38内で上下に進退動する。
The two sets including the three
ピストンロッド44の下端には、3本のガイドステー30に沿って昇降する昇降プレート46が連結されている。この昇降プレート46は、外周寄りの3箇所に等間隔で3本のピストンロッド44が連結され、これら各ピストンロッド44の間に形成された円孔に3本のガイドステー30が貫通している。さらに、昇降プレート46の中心部に、内面に雌ねじが形成されたナット48が固定されている。このナット48にボールねじ50が螺合している。ボールねじ50の上端は、前記センター筒34の下端部内に保持されたボールベアリング52によって回転自在に支持されるとともに昇降を規制されている。
The lower end of the
また、ボールねじ50の下端は、前記底板26a上の円形プレート28を貫通して下方へ伸びており、この下端部にプーリ54が結合されて一体回転するようになっている。充填機構8のフレーム26の底板26a上に固定された円形プレート28に隣接して、ピストン駆動用のサーボモータ56が設置されている。このサーボモータ56の出力軸56aにプーリ58が結合されており、このプーリ58と前記ボールねじ50の下端に結合されたプーリ54との間にタイミングベルト60が掛け回されている。従って、サーボモータ56の駆動により出力軸56aのプーリ58が回転すると、この回転がタイミングベルト60を介してボールねじ50のプーリ54に伝達されてボールねじ50が回転する。ボールねじ50が回転することにより、このボールねじ50に螺合している前記ナット48が昇降し、このナット48に昇降プレート46を介して連結されている3本のピストンロッド44が昇降する。各ピストンロッド44の昇降によって、シリンダ38内のピストン42が上下に摺動する。このピストン駆動用のサーボモータ56および前記スクリュー6作動用のサーボモータ10は、図示しない制御装置によって作動を制御されるようになっている。制御装置は、充填する容器2の容量、すなわち容器2に充填する液量に応じた、容器2の停止時間とピストン42のストローク量とを記憶しており、容器2に充填する液量に対応する停止時間とストローク量となるように、サーボモータ10とサーボモータ56を制御するようになっている。
The lower end of the
シリンダ38の上端に接続された充填液の給排通路40の上部に、充填液通路の開閉バルブ62が設けられている。開閉バルブ62の弁体は、バルブ開閉用エアシリンダ64の作動によって弁座に着座し、また、離座することによって充填液通路の開閉を行う。この開閉バルブ64の上部側に給液通路66が接続され、下部側に吐出通路68が接続されている。給液通路66は、供給配管70(図1参照)を介して図示しない充填液タンクに接続されており、吐出通路68は、前記充填ノズル20に接続されている。従って、シリンダ38内でピストン42が上昇した状態から、前記開閉バルブ62を開放して、ピストン42を下降させると、充填液タンクから充填液が吸引されてシリンダ38内に収容され、その後、開閉バルブ64を閉じてピストン42を上昇させると、シリンダ38内の充填液が吐出通路68から充填ノズル20に送られて吐出され、容器2内に充填される。また、充填ノズル20側にも、図示しないが液バルブが設けられており、ピストン42の下降によりシリンダ38内に充填液を吸引する際にはこの液バルブを閉じ、ピストン42を上昇させて充填を行う際にはこの液バルブを開放する。
A filling liquid passage opening / closing valve 62 is provided above the filling liquid supply /
以上の構成に係るシリンダピストン式充填装置の作動について説明する。この実施例では、シリンダ38の容量を1000ccに設定している。また、液体の充填される容器2は複数サイズのものに兼用されるようになっており、例えば、200cc、750cc、1500cc、1800ccの4種類の容器2に充填するものとする。
The operation of the cylinder-piston filling device according to the above configuration will be described. In this embodiment, the capacity of the
容器搬送コンベヤ4によって連続的に搬送されてきた容器2は、スクリュー6の螺旋溝に係合して所定の間隔に切り離される。スクリュー6は間欠的に運転、停止を繰り返すようになっており、保持している6本の容器2が充填ポジションPの各停止位置に到達すると、スクリュー6が停止して各容器2を各充填ノズル20の下方に位置決めする。スクリュー6は図示しない制御装置によって制御されるサーボモータ10により駆動されており、スクリュー6によって停止される6本の容器2は各充填ノズル20の下方に正確に位置決めされる。また、後に説明するように、シリンダピストン24の作動に必要とされる時間だけ正確に停止される。
The
充填機構8では、バルブ駆動用エアシリンダ64により開閉バルブ62の弁体を上昇させて、開閉バルブ62を開放するとともに、図示しない充填ノズル20の液バルブを閉じる。この状態で、シリンダ38内の上昇位置にあったピストン42がピストン駆動用サーボモータ56の駆動により下降する。サーボモータ56の駆動力は、サーボモータ56の出力軸56aに連結されたプーリ58、タイミングベルト60、ボールねじ50の下端に連結されたプーリ54を介してボールねじ50に伝達されてこのボールねじ50を回転させる。ボールねじ50の回転によって、このボールねじ50に螺合しているナット48が上昇位置から下降してピストンロッド44およびピストン42を下降させる。ピストン42の下降によって、充填液タンク(図示せず)内の充填液が、給液通路66、開放している開閉バルブ62および給排通路40を介してシリンダ38内に吸引される。ピストン42の下降量は、図示しない制御装置によって制御されるピストン駆動用サーボモータ56によって正確に制御されており、ピストン42は充填量に見合った量だけ正確に下降して、充填液をシリンダ38内に収容する。
In the
シリンダ38内でピストン42が所定距離下降して充填液をシリンダ38内に収容した後、前記開閉バルブ62を閉じるとともに、充填ノズル20の図示しない液バルブを開放して、ピストン42を上昇させる。ピストン42が上昇すると、シリンダ38内に収容されていた充填液が、給排通路40および吐出通路68を通って充填ノズル20に送られて吐出され、容器2内に充填される。容器2内に充填される液体の量が200ccあるいは750ccの場合には、ピストン42はその充填量に応じ所定距離を1回往復動することにより正確に充填することができる。また、充填量が、1500ccあるいは1800ccの場合には、シリンダ38の容量が1000ccなので、ピストンを2回往復動させて充填を行う。この場合に、1回目で1000ccの充填を行い、2回目で500ccあるいは800ccの充填を行ってもよく、また、1回目と2回目で半分ずつ、つまり750ccを2回、あるいは900ccを2回の充填を行うようにしても良い。このように2回の充填を行うために、スクリュー6による充填ポジションPでの容器2の停止時間を、1回で充填を行う200ccあるいは750ccの場合の2倍の時間停止させる。
After the
この実施例装置では、シリンダ38の容量を1000ccとして、1000ccを越える充填量の容器2に対してはピストン42を2回作動させることにより充填を行うようにしている。例えば、従来のように、2000ccの容器2に1回で充填を行えるように大きいサイズのシリンダを用いた場合には、180ccのような小さい容器2に充填を行うと充填量の誤差が大きくなってしまうが、1000ccのシリンダ38で180ccの充填を行えば、従来よりも遙かに小さい誤差での充填が可能である。なお、充填を行う容器2の容量は、前記容量に限定されるものではなく、どのような容量でも可能である。また、シリンダ38の容量は1000ccに限るものではなく、その他のサイズであっても良い。さらに、シリンダピストン24の作動は2回に限定されるものではなく、3回以上の動作により充填することも可能である。
In this embodiment, the capacity of the
2 容器
6 間欠搬送手段(スクリュー)
10 搬送駆動手段(サーボモータ)
20 充填ノズル
38 シリンダ
42 ピストン
56 ピストン駆動手段(サーボモータ)
2
10 Transport drive means (servo motor)
20 Filling
Claims (2)
前記間欠搬送手段によって充填ノズルの下方に容器を供給し、所定時間停止している間に、ピストンの作動によりシリンダ内に収容した所定量の充填液を、容器内に充填するシリンダピストン式充填装置において、
前記制御装置が、充填する充填液量に応じた間欠搬送手段の停止時間とピストンストローク量とを記憶し、
前記シリンダの容量以下の充填液を容器に充填する際には、間欠搬送手段を充填液量に応じた時間だけ停止させるとともに、前記ピストンの1回の往復動により充填を行い、シリンダの容量以上の充填液を容器に充填する際には、間欠搬送手段を充填液量に応じた時間だけ停止させるとともに、前記ピストンを複数回往復動させて充填を行うことを特徴とするシリンダピストン式充填装置。 A filling nozzle for discharging the filling liquid into the container, a cylinder for containing the filling liquid to be sent to the filling nozzle, a piston slidably fitted in the cylinder, and a piston drive for driving the piston Means, intermittent transport means for intermittently transporting the container, transport drive means for driving the intermittent transport means, and control means for controlling the operation of the piston drive means and the transport drive means,
Cylinder piston type filling device that fills the container with a predetermined amount of filling liquid stored in the cylinder by the operation of the piston while the container is supplied below the filling nozzle by the intermittent conveying means and is stopped for a predetermined time. In
The control device stores the stop time of the intermittent conveying means and the piston stroke amount according to the filling liquid amount to be filled,
When filling the container with a filling liquid less than the capacity of the cylinder, the intermittent conveying means is stopped for a time corresponding to the amount of the filling liquid, and filling is performed by one reciprocating movement of the piston, so that the capacity exceeds the capacity of the cylinder. When filling the container with the filling liquid, the cylinder piston-type filling device is characterized in that the intermittent conveying means is stopped for a time corresponding to the amount of the filling liquid and the piston is reciprocated a plurality of times for filling. .
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