JP2008308212A

JP2008308212A - 充填設備

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Publication number: JP2008308212A
Application number: JP2007159617A
Authority: JP
Inventors: Manabu Shimojo; 学下條; Seiichi Yasuda; 精一安田; Toshiharu Iguchi; 敏晴井口
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2008-12-25
Anticipated expiration: 2027-06-18
Also published as: JP4628400B2

Abstract

【課題】シーマー装置から充填装置に伝達される振動を防ぎ、充填液の品質の低下や充填精度の低下を防止する。
【解決手段】充填用サーボモータ４１により、充填テーブル１１を旋回駆動して容器保持部に保持された容器に充填液を順次充填するロータリー式の充填装置１と、シーマー用サーボモータ７１により、シーミングテーブル６１を旋回駆動して容器に蓋を巻き締めして装着するシーマー装置２と、充填装置１から送り出された容器をシーマー装置２に供給する中間搬送装置３と、充填装置１とシーマー装置２とを同期駆動するために充填用サーボモータ４１とシーマー用サーボモータ７１とを位相調整可能な同調コントローラ８１とを具備し、充填装置１とシーマー装置２のそれぞれの動力伝達装置を含む構成部材を機械的に互いに独立させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、缶や瓶などの容器に充填物を連続して充填するロータリー式充填装置と、充填済み容器の口部に蓋を巻き締めして装着し密閉するシーマー装置とを具備した充填設備に関する。

充填装置により充填された充填済み容器をスムーズにシーマー装置に搬送して蓋を連続的に装着するために、充填装置とシーマー装置とを確実に同期させて運転する機械式の動力伝達装置を具備したものが、特許文献１および２に提案されている。

特許文献１には、シーマー装置のシーミングテーブルを回転駆動する駆動モータの動力を、歯車とタイミングベルトとを介して充填装置の充填テーブルに伝達する動力伝達装置が開示されている。

また特許文献２には、駆動モータの動力をギヤを介して２つに分離し、一方の動力をシーマー装置のシーマーテーブルに伝達して回転駆動するとともに、他方の動力を位相調整装置に入力し、この位相調整装置から出力される動力をクラッチやギヤを介して充填装置の充填テーブルに伝達する動力伝達装置が開示されている。
特開平１０−３１１３９３号公報特開２００６−０３６２６６号公報

しかし、上記特許文献１，２では、充填装置とシーマー装置の動力を、１つの駆動モータから分離してそれぞれ機械的に伝達することから、充填装置とシーマー装置の動力伝達部材が機械的に互いに連結され、これによりシーマー装置から発する激しい振動が緩衝されずに充填装置に伝達されて、充填装置に悪影響を及ぼすという問題があった。

この振動による充填装置への悪影響とは、たとえば充填物が発泡液であった場合に振動により発泡が進んで充填物の品質が低下することや、充填量を液面制御する場合に液面が短時間で沈静化しないために、液面の計測精度が低下したり、充填量を重量制御する場合に振動により重量が安定しないために、重量の計測制度が低下することにより、充填量にばらつきが生じることなどである。

本発明は上記問題点を解決して、シーマー装置から充填装置への振動の伝達を防止して、充填物の品質の低下や容器への充填精度の低下を防止できる充填設備を提供することを目的とする。

請求項１記載の充填設備は、充填用サーボモータにより、充填テーブルを旋回駆動してその外周部に設けられた容器保持部に容器を保持するとともに、これら容器に充填物を順次充填するロータリー式の充填装置と、シーマー用サーボモータにより、シーミングテーブルを旋回駆動してその外周部に保持された充填済み容器の口部に順次蓋を巻き締めして容器を密閉するシーマー装置と、充填装置から送り出された充填済み容器をシーマー装置に順次供給する中間搬送装置と、充填装置とシーマー装置とが同期駆動されるように充填用サーボモータとシーマー用サーボモータとを位相調整可能な同調コントローラとを具備し、充填装置とシーマー装置のそれぞれの動力伝達装置を含む構成部材を機械的に互いに独立させたものである。

請求項２記載の充填設備は、請求項１記載の構成において、中間搬送装置は、充填用サーボモータまたはシーマー用サーボモータの一方に機械式動力伝達装置を介して駆動するように構成されたものである。

請求項３記載の充填設備は、請求項１または２記載の構成において、充填装置は、充填物の重量に基づいて充填量を重量制御するように構成されたものである。
請求項４記載の充填設備は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、充填テーブルの出口と中間搬送装置の入口との間に、外周部に充填済み容器を受け取る複数のポケットを有する出口スターホイールと、当該出口スターホイールの外周部に所定間隔をあけて配置され容器を案内する容器ガイド部材とを設け、前記容器ガイド部材の一部を外周側に開動自在な可動ガイド部により構成するとともに、前記可動ガイド部を外周側に開動して容器を外側に排出可能なリジェクト装置を設け、同調コントローラは、充填装置とシーマー装置とを同期不良と判断した時に、前記リジェクト装置を作動して充填装置からシーマー装置に供給される充填済み容器を排出するように構成されたものである。

請求項１記載の発明によれば、充填装置の動力伝達装置を含む構成部材と、シーマー装置の動力伝達装置を含む構成部材とを機械的に互いに独立させ、充填装置の駆動源となる充填用サーボモータと、シーマー装置の駆動源となるシーマー用サーボモータとを位相調整可能な同調コントローラを設けて電気的に連結したので、充填装置とシーマー装置とを確実に同期させて運転することができ、シーマー装置の振動が充填装置に伝達されるのを防止することができる。これにより、充填装置において充填物の品質を低下させたり、充填量の精度を低下させることがない。

請求項２記載の発明によれば、サーボモータの数を２つで構成することができ、製造コストを低減することができる。
請求項３記載の発明によれば、充填装置において、重量に基づく充填量の重量制御を高精度で行うことができる。

請求項４記載の発明によれば、同調コントローラで充填装置とシーマー装置とが同期不良と判断された場合に、同調コントローラによりリジェクタ装置を作動して、充填装置からシーマー装置に供給される充填済み容器を排出するように構成したので、たとえばシーマー装置による巻き締め作業の遅延に起因して充填装置とシーマー装置とが同期不良となった場合では、シーマー装置における充填済み容器の停滞衝突、容器の噛み込みやこれらに起因する装置の破損などが起きるのを未然に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１，図２に示すように、この充填設備は、金属製の缶やガラス製のカップなどの容器Ｃに充填液（充填物）を充填するロータリー式の充填装置１と、充填済み容器Ｃの口部に蓋を巻き締めて密閉し装着するシーマー装置２と、充填装置１からシーマー装置２に充填済み容器Ｃを搬送する中間搬送装置３とからなり、充填装置１の充填用サーボモータ４１を駆動源とする動力伝達装置を含む構成部材と、シーマー装置２のシーマー用サーボモータ７１を駆動源とするの動力伝達装置を含む構成部材とを、機械的に互いに独立させて分離したものである。

充填装置１は、入口スターホイール１２、充填テーブル１１、出口スターホイール１３およびリジェクト装置１４を具備している。
入口スターホイール１２は、図４に示すように、上下方向の中心軸２２を中心として旋回自在に支持されたホイール本体２１の外周部に、容器Ｃを収容可能なポケット２３が一定間隔毎に形成され、またホイール本体２１の外周部に一定間隔をあけて容器ガイド部材２４が配置されている。これにより、搬入コンベヤ４から搬入される空の容器Ｃを順次ポケット２３に受け取り、ホイール本体２１と容器ガイド部材２４との間に形成される円弧状の搬送経路に沿ってポケット２３に収容された容器Ｃを案内し、順次充填テーブル１１に送り込むことができる。

充填テーブル１１は、上下方向の旋回軸２５を中心として旋回自在に支持されたテーブル本体２６の外周部に、容器Ｃを保持可能な容器保持部２７が一定間隔毎に設けられている。図示しないが、これら容器保持部２７の上方部に、容器Ｃに所定量の充填液を供給する充填ヘッダーがそれぞれ設けられている。この充填装置１における容器Ｃへの充填液の充填量は、容器Ｃと充填液の重量を検出するロードセルなどの重量検出部（図示せず）の検出値に基づいて、充填ヘッダーから容器Ｃへの充填量を重量制御するように構成されている。

出口スターホイール１３は、上下方向の中心軸２８を中心として旋回自在に支持されたホイール本体２９の外周部に、一定間隔毎に容器Ｃを収容可能なポケット３０が設けられ、またこのホイール本体２９の外周部に一定間隔をあけて容器ガイド部材３１が配置されている。そしてこの容器ガイド部材３１とホイール本体２９とにより、ポケット３０に収容された充填済み容器Ｃを円弧状の搬送経路に沿って案内して中間搬送装置３に送り出すことができる。

リジェクト装置１４は、容器ガイド部材３１の出口側の約半分が可動ガイド部３３に構成され、この可動ガイド部３３は入口側で上下方向の支持ピン３２を中心に外周側に回動自在に支持されている。そして、可動ガイド部３３の入口側には、支持ピン３２を介して可動ガイド部３３を回動する揺動アーム３４と、この揺動アーム３４を押し引きする開放用シリンダ装置（開放駆動装置）３５が設けられており、開放用シリンダ装置３５により揺動アーム３４を介して可動ガイド部３３を、ホイール本体２９の外周側に沿う案内位置と、外周側に開動された開放位置との間で回動することができる。そしてこの開放位置で、出口スターホイール１３のホイール本体２９と容器ガイド部材３１の間に形成された円弧状の搬送経路を開放して、充填テーブル１１から送り出される充填済み容器Ｃを排出することができる。

中間搬送装置３は、出口スターホイール１３から送り出された充填済み容器Ｃをシーマー装置２に順次送り込むもので、出口スターホイール１３の出口からシーマー装置２の入口にわたって配置され充填済み容器Ｃを底部を介して案内するスライドプレート３７と、充填済み容器Ｃをスライドプレート３７に沿って送り出す送り部材３６ａを有する中間送り装置３６とを具備している。そして、この中間送り装置３６は、出口スターホイール１３の出口に対応して配置されたスプロケットホイール３６ｂと、シーマー装置２の入口に対応して配置されたスプロケットホイール３６ｂとにチェーンなどの無端状部材３６ｃを巻張し、この無端状部材３６ｃに送り部材３６ａを一定間隔ごとに取り付けて構成される。なお、この中間送り装置３６は後述する充填用サーボモータ４１により駆動される。

充填装置１の動力伝達装置（動力伝達部材）は、図２に示すように、充填用サーボモータ４１の出力軸がプーリおよびタイミングベルトからなる巻き掛け伝動装置４２を介してギヤボックス４３の入力軸に連結され、ギヤボックス４３の出力軸に設けられたテーブル駆動ギヤ４４がテーブル受動ギヤ４５に噛合されてテーブル本体２６が回転駆動される。またテーブル駆動ギヤ４４に噛合する中間ギヤ４６が、入口スターホイール１２の中心軸２２に設けられた入口受動ギヤ４７に噛合されるとともに、出口スターホイール１３の中心軸２８に設けられた出口受動ギヤ４８に噛合され、入口スターホイール１２のホイール本体２１および出口スターホイール１３のホイール本体２９がそれぞれ矢印方向に同期して回転駆動される。また入口スターホイール１２と中間搬送装置３の中間送り装置３６とが機械式動力伝達装置５１を介して連結されており、この機械式動力伝達装置５１は、入口スターホイール１２の中心軸２２に設けられた連動スプロケット５１ａと、中間送り装置３６に設けられた受動スプロケット５１ｂとが複数のタイミングベルト５１ｃとプーリ５１ｄにより連結連動されて構成されている。これにより、中間送り装置３６が充填用サーボモータ４１により駆動されて、充填装置１と中間搬送装置３とが同期して運転される。

シーマー装置２は、中間搬送装置３により供給された充填済み容器Ｃを受け取る入口ホイール６２と、充填済み容器Ｃの口部に順次蓋を供給して巻き締めし装着するシーミングテーブル６１およびシーミングターレット（図示せず）と、蓋付容器Ｃを搬出コンベヤ５に順次送り出す出口ホイール６３とを具備している。そしてシーミングテーブル６１では、図示しないが、充填済み容器Ｃをリフターに受け取って公転させながら、容器Ｃの口部に蓋を供給し、リフターにより容器Ｃを持ち上げてシーミングチャックのパットとの間で蓋を押圧保持しつつ容器Ｃを自転させ、公転経路の外周部に配置されたシーミングターレットのシーミングロールを蓋の外周部に押し付けて容器Ｃの口部外周に巻き締めするように構成されている。

このシーマー装置２にはシーマー用サーボモータ７１が設けられており、シーマー用サーボモータ７１によりタイミングベルトとプーリからなる巻き掛け伝動装置７３やギヤなどの動力伝達部材を介して入口ホイール６２とシーミングテーブル６１と出口ホイール６３とがそれぞれ同期して回転駆動される。

なお、図示しないが、中間搬送装置３の出口とシーマー装置２の入口ホイール６２の間に、リジェクト装置１４と同期して駆動される第２のリジェクト装置が配置されて、中間搬送装置３からシーマー装置２に送られる容器Ｃを排除可能に構成している。

前記充填装置１とシーマー装置２とは、同一の設置面に設置されるものの、それぞれのフレームや支持部材、動力伝達装置などを含む構成部材は、機械的に互いに独立して設置されており、シーマー装置２の振動が充填装置１に伝達されないように構成されている。また中間搬送装置３の構成部材は、充填装置１の構成部材と一体に設けられるとともにその中間送り装置３６が充填用サーボモータ４１により機械式動力伝達装置５１を介して駆動され、シーマー装置２に対して機械的に独立して設置されている。

上記充填装置１および中間搬送装置３と、シーマー装置２とは、容器Ｃの充填作業と蓋の巻き締めとを一連の流れ作業で行うことから、図３に示すように、充填装置１とシーマー装置２とを同期して運転するために、同調コントローラ８１により充填用サーボドライバ４０およびシーマー用サーボドライバ７２を介して充填用サーボモータ４１とシーマー用サーボモータ７１とがそれぞれ位相調整される。

すなわち、同調コントローラ８１から充填用サーボドライバ４０およびシーマー用サーボドライバ７２に同調回転指令がそれぞれ出力され、充填用サーボドライバ４０およびシーマー用サーボドライバ７２から充填用サーボモータ４１およびシーマー用サーボモータ７１にそれぞれ回転指令が出力されて、充填装置１とシーマー装置２とが同期して運転される。そして充填用サーボモータ４１に設けられたパルスエンコーダ４１ａから充填用サーボドライバ４０にパルス検出信号が入力されるとともに、シーマー用サーボモータ７１に設けられたパルスエンコーダ７１ａからシーマー用サーボドライバ７２にパルス検出信号がそれぞれ入力される。そして同調コントローラ８１では、充填用サーボドライバ４０とシーマー用サーボドライバ７２から入力されるパルス検出信号のフィードバック信号に基づいて、充填用サーボモータ４１とシーマー用サーボドライバ７２をフィードバック制御し、充填装置１とシーマー装置２とを同期して運転する。

また同調コントローラ８１は、フィードバック信号に基づいて充填装置１とシーマー装置２とが同期不良であると判断した場合に、リジェクトコントローラ５２にリジェクト作動指令を出力するように構成されている。これにより、リジェクト装置１４の開放用シリンダ装置３５が駆動されて可動ガイド部３３が開動され、充填テーブル１１から送り出された充填済み容器Ｃを排出してシーマー装置２への供給を停止することができる。

上記構成において、同調コントローラ８１により充填用サーボモータ４１およびシーマー用サーボモータ７１がそれぞれ位相調整されて、充填装置１および中間搬送装置３と、シーマー装置２とがそれぞれ同期して運転される。そして搬入コンベヤ４から搬入された空の容器Ｃが入口スターホイール１２から充填テーブル１１の容器保持部２７に順次搬入され、充填装置１では、充填テーブル１１の旋回中に充填ヘッダーから容器Ｃに充填液が充填され、充填量が重量制御される。さらに充填済み容器Ｃが、充填テーブル１１の容器保持部２７から出口スターホイール１３を介して中間搬送装置３に搬送され、中間搬送装置３からシーマー装置２に送り込まれる。シーマー装置２では、充填済み容器Ｃが入口ホイール６２からシーミングテーブル６７に送られ、充填済み容器Ｃの口部に蓋が供給されて巻き締めされ密閉される。さらに蓋付容器Ｃはシーミングテーブル６７から出口ホイール６３を介して搬出コンベヤ５に送り出される。

また同調コントローラ８１において、充填用サーボモータ４１およびシーマー用サーボモータ７１のそれぞれの回転速度から、充填装置１とシーマー装置２とが同期不良であると判断した場合には、同調コントローラ８１により、リジェクトコントローラ５２を介してリジェクト装置１４を作動し、充填テーブル１１から出口スターホイール１３を介して送り出される充填済み容器Ｃを排出し、シーマー装置２への充填済み容器Ｃの供給が停止される。

上記実施の形態によれば、充填装置１とシーマー装置２のそれぞれの動力伝達装置を含む構成部材を機械的に互いに独立させ、同調コントローラ８１により充填用サーボモータ４１とシーマー用サーボモータ７１とを位相調整して、充填装置１とシーマー装置２とを同期して運転するように構成したので、充填装置１で充填された充填済み容器Ｃを、スムーズにシーマー装置２に送り込んで蓋を巻き締めし密閉することができるとともに、シーマー装置２の振動が充填装置１に伝達されるのを防止することができる。これにより、容器Ｃに充填される発泡性の充填液の発泡を短時間で抑制でき、充填液の品質を低下させることがない。さらに充填装置１において重量検出部による充填量の重量制御を行っても、振動がないので、充填量を高精度で制御することができる。

さらに同調コントローラ８１において、充填用サーボモータ４１とシーマー用サーボモータ７１との回転速度を検出し、充填装置１とシーマー装置２とが同期不良と判断した時に、リジェクト装置１４を作動して充填装置１から送り出される充填済み容器Ｃを排出し、シーマー装置２への充填済み容器Ｃの供給を停止するので、たとえばシーマー装置２における巻き締め処理の遅延に起因して充填装置１とシーマー装置２に同期不良が発生した時に、シーマー装置２における容器Ｃの停滞衝突、噛み込みやこれらに起因する装置の破損を未然に防止することができる。

なお、本実施の形態では、充填用サーボモータ４１の動力を機械式動力伝達装置５１を介して中間搬送装置３の中間送り装置３６に伝達するように構成したが、中間搬送装置３の構成部材を充填装置１から機械的に独立させてシーマー装置２側に一体に設け、シーマー用サーボモータ７１の動力を機械式動力伝達装置を介して中間送り装置３６に伝達し駆動するように構成してもよい。

本発明に係る充填設備の実施の形態を示す概略全体構成図である。動力伝達装置の構成を示す概略平面図である。充填設備の制御を説明するブロック図である。入口スターホイール、出口スターホイールおよびリジェクト装置を示す拡大平面図である。

符号の説明

Ｃ容器
１充填装置
２シーマー装置
３中間搬送装置
１１充填テーブル
１２入口スターホイール
１３出口スターホイール
１４リジェクト装置
２１ホイール本体
２３ポケット
２４容器ガイド部材
２６テーブル本体
２７容器保持部
２９ホイール本体
３０ポケット
３１容器ガイド部材
３２支持ピン
３３可動ガイド部
３５開放用シリンダ装置（開放駆動装置）
３６中間送り装置
３６ａ送り部材
３７スライドプレート
４０充填用サーボドライバ
４１充填用サーボモータ
４３ギヤボックス
４４テーブル駆動ギヤ
４５テーブル受動ギヤ
４６中間ギヤ
４７入口受動ギヤ
４８出口受動ギヤ
５１機械式動力伝達装置
５２リジェクトコントローラ
６１シーミングテーブル
６２入口ホイール
６３出口ホイール
７１シーマー用サーボモータ
７２シーマー用サーボドライバ
８１同調コントローラ

Claims

充填用サーボモータにより、充填テーブルを旋回駆動してその外周部に設けられた容器保持部に容器を保持するとともに、これら容器に充填物を順次充填するロータリー式の充填装置と、
シーマー用サーボモータにより、シーミングテーブルを旋回駆動してその外周部に保持された充填済み容器の口部に順次蓋を巻き締めして容器を密閉するシーマー装置と、
充填装置から送り出された充填済み容器をシーマー装置に順次供給する中間搬送装置と、
充填装置とシーマー装置とが同期駆動されるように充填用サーボモータとシーマー用サーボモータとを位相調整可能な同調コントローラとを具備し、
充填装置とシーマー装置のそれぞれの動力伝達装置を含む構成部材を機械的に互いに独立させた
充填設備。
中間搬送装置は、充填用サーボモータまたはシーマー用サーボモータの一方に機械式動力伝達装置を介して駆動するように構成された
請求項１記載の充填設備。
充填装置は、充填物の重量に基づいて充填量を重量制御するように構成された
請求項１または２記載の充填設備。
充填テーブルの出口と中間搬送装置の入口との間に、外周部に充填済み容器を受け取る複数のポケットを有する出口スターホイールと、当該出口スターホイールの外周部に所定間隔をあけて配置され容器を案内する容器ガイド部材とを設け、
前記容器ガイド部材の一部を外周側に開動自在な可動ガイド部により構成するとともに、前記可動ガイド部を外周側に開動して容器を外側に排出可能なリジェクト装置を設け、
同調コントローラは、充填装置とシーマー装置とを同期不良と判断した時に、前記リジェクト装置を作動して充填装置からシーマー装置に供給される充填済み容器を排出するように構成された
請求項１乃至３のいずれかに記載の充填設備。