JP2013001417A - Liquid filling apparatus and liquid filling method - Google Patents

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征司 後藤
Sukehiro Mizuno
資広 水野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid filling apparatus in which a liquid can be quickly filled by using an electric motor without causing entrainment of air bubbles in the liquid.SOLUTION: The liquid filling apparatus includes: a filling nozzle 1 for supplying the liquid toward a container PB while keeping the relative position of a liquid filling direction with respect to the container PB; an electric cylinder for adjusting the flow rate of the filling nozzle 1; a load cell 21 for measuring the filled amount of the liquid supplied from the filling nozzle 1 to the container PB; and a control part 50 for specifying the liquid level of the liquid in the container PB on the basis of the measured filled amount and controlling the operation of the electric cylinder so as to obtain the flow rate to be filled corresponding to the specified liquid level.

Description

本発明は、ペットボトル、瓶に代表される各種容器PBに、お茶、ミネラルウォータなどの飲料、その他の液体を定量充填する装置及び方法に関するものである。   The present invention relates to an apparatus and method for quantitatively filling beverages such as tea and mineral water and other liquids into various containers PB represented by PET bottles and bottles.

従来、各種容器PBに液体を充填するための充填装置として、例えば特許文献1に開示されるものが知られている。
特許文献1の充填装置は、容器PB内の下端近傍の下限位置まで充填ノズルを下降させ、この後、充填ノズルを上昇させながら充填ノズルから液体を送出することを前提としている。そして特許文献1は、開口径が上部ほど狭くなる上窄まり口が形成されたペットボトルやガラス瓶に液状物を定量充填する際に、充填ノズルが上窄まり口の下端位置に達した後の充填流量を低流量に絞ると、容器PB内に定量の液体を充填し終わるまでの所要時間が長くなる、という課題を解決することを目的としてなされたものである。つまり、特許文献1は、容器PBの上部に形成されている上窄まり口の下端位置に充填ノズルが達した以後は、液状物の充填流量を調整しないで充填ノズルの上昇速度を、充填ノズルと容器PB内液体の液面との相対位置関係が略一定になるように調整する。そうすることにより、所定量の液体を充填し終わるまでの所要時間を短くできる、とされている。
しかるに、特許文献1のように充填ノズルを容器PB内に挿入する充填方法は、液面から充填ノズルまでの距離を略一定に制御できるので、充填された液体に気泡が巻き込まれるのを防止するのに好ましい。しかし、衛生面の配慮から、充填ノズルを容器PB内に挿入する充填方法はあまり、採用されないのが実状である。
Conventionally, as a filling device for filling various containers PB with a liquid, for example, a device disclosed in Patent Document 1 is known.
The filling device of Patent Document 1 is based on the premise that the filling nozzle is lowered to the lower limit position in the vicinity of the lower end in the container PB, and then the liquid is delivered from the filling nozzle while raising the filling nozzle. In Patent Document 1, when a liquid material is quantitatively filled into a PET bottle or a glass bottle having an upper constricted opening whose opening diameter becomes narrower at the upper part, the filling nozzle reaches the lower end position of the upper constricted mouth. The purpose of this is to solve the problem that if the filling flow rate is reduced to a low flow rate, the time required for filling the container PB with a fixed amount of liquid becomes long. That is, in Patent Document 1, after the filling nozzle reaches the lower end position of the upper constriction opening formed in the upper part of the container PB, the rising speed of the filling nozzle is adjusted without adjusting the filling flow rate of the liquid material. And the relative positional relationship between the liquid level of the liquid in the container PB is adjusted to be substantially constant. By doing so, it is said that the time required to finish filling a predetermined amount of liquid can be shortened.
However, the filling method in which the filling nozzle is inserted into the container PB as in Patent Document 1 can control the distance from the liquid surface to the filling nozzle to be substantially constant, thereby preventing bubbles from being caught in the filled liquid. Is preferable. However, from the viewpoint of hygiene, the filling method in which the filling nozzle is inserted into the container PB is not so often used.

従来この種の充填装置としては、エアー駆動の流量調整弁が用いられていたが、エアー駆動による流量調整弁は、細やかな開度調整が難しく、開閉の精度が劣るという問題があった。また、充填液タンクからの給液圧力が一定範囲以上変動すると、液面レベルの制御が不能となり、充填液に気泡の巻き込みや液不足が生じるという問題があった。この問題を解決するために、特許文献2は、電動機(サーボモータ)を用いフィードバック制御の一種であるPID制御により流量調整弁の開閉量を調整することを提案している。   Conventionally, as this type of filling device, an air-driven flow rate adjusting valve has been used, but the air-driven flow rate adjusting valve has a problem that fine opening degree adjustment is difficult and opening / closing accuracy is inferior. Further, when the supply pressure from the filling liquid tank fluctuates over a certain range, the liquid level cannot be controlled, and there is a problem that bubbles are involved in the filling liquid or the liquid is insufficient. In order to solve this problem, Patent Document 2 proposes adjusting an opening / closing amount of a flow rate adjustment valve by PID control which is a kind of feedback control using an electric motor (servo motor).

特開2002−37203号公報JP 2002-37203 A 特開2010−126230号公報JP 2010-126230 A

飲料業界において、例えば500mlの容器PBに対して4秒以内と非常に短時間で充填することが要求されている。充填を短時間で終了させるためには液体の充填流量を増やせばよいが、充填流量の増大は気泡の巻き込みの発生要因となる。したがって、単純に充填流量を増やすことはできない。
特許文献2のようにフィードバック制御を用いることは適切な充填流量を得るための一手段ではあるが、500mlの容器PBに対する4秒以内という短時間充填では、電動機をフィードバック制御する時間的余裕がないのが実状である。したがって、特許文献2による充填装置は、このような短時間充填には不向きである。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、電動機を用いて短時間充填を実現できる液体充填装置及び方法を提供することを目的とする。本発明は、そのような液体充填装置及び方法において、さらに気泡の巻き込みを防止することを目的とする。
In the beverage industry, for example, a 500 ml container PB is required to be filled in a very short time of 4 seconds or less. In order to finish the filling in a short time, the liquid filling flow rate may be increased. However, the increase in the filling flow rate becomes a cause of bubble entrainment. Therefore, the filling flow rate cannot be simply increased.
Using feedback control as in Patent Document 2 is one means for obtaining an appropriate filling flow rate, but there is no time for feedback control of the electric motor in short-time filling within 4 seconds for a 500 ml container PB. This is the actual situation. Therefore, the filling device according to Patent Document 2 is not suitable for such short-time filling.
The present invention has been made based on such problems, and an object of the present invention is to provide a liquid filling apparatus and method that can realize short-time filling using an electric motor. The object of the present invention is to further prevent entrainment of bubbles in such a liquid filling apparatus and method.

容器PBへの充填量に基づいて算出された液位に基づいて充填流量を制御するフィードフォワード的な制御を採用することを本発明者が検討したところ、本発明が志向する短時間充填に十分に対応することができることを確認した。
また本発明者は、容器PB内に充填ノズルを挿入するのではなく、容器PB外に配置される充填ノズルと容器PBの相対的な位置関係を維持しながら液体を容器PBに定量充填すること(以下、ノズル定置充填、称する)を前提にし、本発明の目的を達成するべく検討を行なった。その結果、ノズル定置充填において、充填流量が同じでも、充填された液体の容器PB底部からの液面の高さ(液位)によって気泡の巻き込みの発生有無が相違すること、具体的には、液位が低いほど充填流量が少なくても気泡の巻き込みが生じやすい傾向があり、逆に、液位が高いほど充填流量が多くても気泡の巻き込みが生じにくい傾向があること、を知見した。したがって、この傾向に基づいて液位に応ずる液体の充填流量を設定することにより、気泡の巻き込みを生じさせることなく短時間充填を実現することができる。
When the present inventor has studied to adopt feedforward control that controls the filling flow rate based on the liquid level calculated based on the filling amount into the container PB, it is sufficient for short-time filling that the present invention is intended for. It was confirmed that it can respond to.
In addition, the inventor does not insert a filling nozzle into the container PB, but fills the container PB with a liquid while maintaining the relative positional relationship between the filling nozzle disposed outside the container PB and the container PB. On the premise of (hereinafter referred to as nozzle stationary filling), studies were made to achieve the object of the present invention. As a result, in nozzle stationary filling, even if the filling flow rate is the same, the presence or absence of entrainment of bubbles differs depending on the height (liquid level) of the liquid level from the bottom of the filled liquid container PB, specifically, It has been found that the lower the liquid level, the more likely the bubbles are involved even if the filling flow rate is small, and vice versa, the higher the liquid level, the less likely the bubbles are involved. Therefore, by setting the liquid filling flow rate corresponding to the liquid level on the basis of this tendency, it is possible to realize short time filling without causing bubble entrainment.

以上の検討結果に基づく本発明の液体充填装置は、充填ノズルと、電動機と、充填量計測部と、制御部と、を備えている。
充填ノズルは、容器PBに対する液体の充填方向の相対位置が維持されながら、流量調整弁を介して容器PBに向けて液体を供給する。
電動機は、充填ノズルの流量調整弁を動作させる。
充填量計測部は、充填ノズルから容器PBへ供給される液体の充填量を計測する。
制御部は、計測された充填量に基づいて容器PB内の液体の液位を特定する。制御部は、特定された液位に対応する充填流量が得られるように電動機の動作を制御する。
なお、本発明において、充填流量とは単位時間当たりに供給される液体の量をいい、充填量とは当該容器PBに供給された液体の総量をいうものとする。両者の量自体は、体積として捉えることもできるし、質量(重さ)として捉えることもできる。
The liquid filling apparatus of the present invention based on the above examination results includes a filling nozzle, an electric motor, a filling amount measuring unit, and a control unit.
The filling nozzle supplies the liquid toward the container PB via the flow rate adjustment valve while maintaining the relative position in the liquid filling direction with respect to the container PB.
The electric motor operates the flow rate adjustment valve of the filling nozzle.
The filling amount measuring unit measures the filling amount of the liquid supplied from the filling nozzle to the container PB.
The control unit specifies the liquid level of the liquid in the container PB based on the measured filling amount. The control unit controls the operation of the electric motor so as to obtain a filling flow rate corresponding to the specified liquid level.
In the present invention, the filling flow rate refers to the amount of liquid supplied per unit time, and the filling amount refers to the total amount of liquid supplied to the container PB. The amount of both can be taken as a volume or as a mass (weight).

本発明において、制御部が液位を特定する方法として少なくとも以下の2つが掲げられる。
1つ目の方法は、計測された充填量と容器仕様データとに基づいて、容器PBに液体を供給しながら液位を求める。ここでいう容器仕様データは、例えば、液体を収容する容器PBの形状、寸法を少なくとも含んでいればよい。例えば、充填量として重量を計測するものとすれば、重量が既知であれば容器PBの形状、寸法に基づいて、液位を演算により求めることができる。
2つ目の方法は、当該容器PBにおける充填量と液位とが関連付けられた充填量−液位データを予め保持する。制御部は、充填量計測部から液体の充填量を取得すると、充填量−液位データを参照して当該充填量における液位を特定することができる。
1つ目の方法および2つ目の方法のいずれにおいても、制御部は、特定された液位に対応する液体の充填流量が得られるように電動機の動作を制御する。
In the present invention, at least the following two methods are listed as a method for the control unit to specify the liquid level.
In the first method, the liquid level is obtained while supplying the liquid to the container PB based on the measured filling amount and the container specification data. The container specification data here need only include, for example, at least the shape and dimensions of the container PB that contains the liquid. For example, if the weight is measured as the filling amount, the liquid level can be obtained by calculation based on the shape and dimensions of the container PB if the weight is known.
In the second method, the filling amount-liquid level data in which the filling amount and the liquid level in the container PB are associated is held in advance. When the control unit acquires the liquid filling amount from the filling amount measuring unit, the control unit can specify the liquid level at the filling amount with reference to the filling amount-liquid level data.
In both the first method and the second method, the control unit controls the operation of the electric motor so that a liquid filling flow rate corresponding to the specified liquid level is obtained.

本発明の液体充填装置において、制御部は、以下のようにして充填流量を特定することができる。
制御部は、液位と、当該液位において気泡の巻き込みを生じさせることなく液体を充填できる充填流量と、が対応付けられた液位−充填流量データを保持する。制御部は、求められた液位と、液位−充填流量データと、を対比することにより、容器PBに充填する液体の充填流量を特定する。
この液体充填装置は、液位−充填流量データに基づく充填流量に従って液体の充填が行なわれるので、気泡の巻き込みを生じさせることなく迅速な充填をより確実に実現できる。
In the liquid filling apparatus of the present invention, the control unit can specify the filling flow rate as follows.
The control unit holds liquid level-filling flow rate data in which the liquid level is associated with the filling flow rate at which the liquid can be filled without causing bubble entrainment at the liquid level. The control unit specifies the filling flow rate of the liquid filling the container PB by comparing the obtained liquid level with the liquid level-filling flow rate data.
In this liquid filling apparatus, liquid filling is performed according to the filling flow rate based on the liquid level-filling flow rate data, so that quick filling can be more reliably realized without causing bubble entrainment.

本発明の液体充填装置は、異なる仕様を有する複数種の容器PBに対応することができる。
この場合の制御部は、複数種の容器PB毎に容器仕様データと液位−充填流量データが対応付けて保持される。制御部は、複数種の容器PBの中から選択された容器PBに対応する容器仕様データと液位−充填流量データに基づいて、当該容器PBについての充填流量を制御する。
この本発明によれば、液体が充填される容器PBが仕様の異なるものに変更されても、複数種の容器PB毎に容器仕様データを備えているので、当該容器PBにおける液位を正確に求めることができる。
同様に、本発明の液体充填装置は、異なる種類の液体に対応することができる。
この場合の制御部は、複数種の液体毎に液位−充填流量データが対応付けて保持される。制御部は、複数種の液体の中から選択された液体に対応する液位−充填流量データに基づいて、当該液体についての充填流量を制御する。
この本発明によれば、異なる種類の液体に変更されても、複数種の液体毎に液位−充填流量データを備えているので、当該液体における液位を正確に求めることができる。
The liquid filling apparatus of the present invention can correspond to a plurality of types of containers PB having different specifications.
In this case, the controller stores the container specification data and the liquid level-filling flow rate data in association with each other for each of the plurality of types of containers PB. The control unit controls the filling flow rate for the container PB based on the container specification data and the liquid level-filling flow rate data corresponding to the container PB selected from the plurality of types of containers PB.
According to the present invention, even if the container PB filled with the liquid is changed to one having a different specification, the container specification data is provided for each of the plurality of types of containers PB, so that the liquid level in the container PB is accurately determined. Can be sought.
Similarly, the liquid filling device of the present invention can accommodate different types of liquids.
In this case, the control unit holds the liquid level-filling flow rate data in association with each other for each of the plurality of types of liquids. The control unit controls the filling flow rate for the liquid based on the liquid level-filling flow rate data corresponding to the liquid selected from the plurality of types of liquids.
According to the present invention, even if the liquid is changed to a different type, the liquid level-filling flow rate data is provided for each of the plurality of types of liquid, so that the liquid level in the liquid can be accurately obtained.

本発明は、容器PBに対する液体の充填方向の相対位置が維持された充填ノズルから容器PBに向けて液体を供給する液体充填方法も提供する。この液体充填方法は、充填ノズルの流量調整弁は電動機により開閉が調整されるものであり、充填ノズルから容器PBへ供給される液体の充填量を計測し、計測された充填量に基づいて容器PB内の液体の液位を特定し、かつ特定された液位に対応する充填流量が得られるように電動機の動作を制御する、ことを特徴とする。   The present invention also provides a liquid filling method for supplying a liquid toward the container PB from a filling nozzle in which the relative position in the liquid filling direction with respect to the container PB is maintained. In this liquid filling method, the flow adjustment valve of the filling nozzle is adjusted to be opened and closed by an electric motor, the filling amount of the liquid supplied from the filling nozzle to the container PB is measured, and the container is based on the measured filling amount. The liquid level in the PB is specified, and the operation of the electric motor is controlled so as to obtain a filling flow rate corresponding to the specified liquid level.

本発明によれば、液位に応じる液体の充填流量を設定することにより、気泡の巻き込みを生じさせることなく迅速な充填を実現することができる。また、本発明は、演算により求められた液位に対応する液体の充填流量が得られるように電動機の動作を制御するので、500mlの容器PBに対する充填時間が4秒以内という迅速な充填に対応した充填流量の制御を実現できる。   According to the present invention, by setting the liquid filling flow rate according to the liquid level, rapid filling can be realized without causing entrainment of bubbles. In addition, the present invention controls the operation of the electric motor so that the liquid filling flow rate corresponding to the liquid level obtained by the calculation can be obtained, so that the filling time for the 500 ml container PB within 4 seconds can be accommodated. Control of the filling flow rate can be realized.

本実施の形態における飲料充填設備の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the drink filling equipment in this Embodiment. 本実施の形態における液体充填装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid filling apparatus in this Embodiment. 本実施の形態における充填ノズルを示す図である。It is a figure which shows the filling nozzle in this Embodiment. 演算部で容器PBに充填されている液体の液位を求める演算式を示す。The calculation formula which calculates | requires the liquid level of the liquid with which the container PB was filled in the calculating part is shown. 図4に示す演算式が適用される容器PBを示す。The container PB to which the arithmetic expression shown in FIG. 4 is applied is shown. データ保持部に保持される液位−充填流量データの一例を示す。An example of the liquid level-filling flow rate data held in the data holding unit is shown. 液位−充填流量データを得る実験方法を示す。An experimental method for obtaining liquid level-filling flow rate data is shown. 気泡巻き込みの有無を、充填流量を増加した液位及び増加した充填流量に対応付けて纏めた表である。It is the table | surface which matched the presence or absence of bubble entrainment in association with the liquid level which increased the filling flow rate, and the increased filling flow rate. 液体充填装置による容器PBへの液体の充填の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the filling of the liquid to the container PB by a liquid filling apparatus. データ保持部に保持される容器仕様データ及び液位−充填流量データの一例を示す。An example of the container specification data and liquid level-filling flow rate data held in the data holding unit is shown. 保持部に保持される充填量−液位データの一例を示す。An example of the filling amount-liquid level data hold | maintained at a holding | maintenance part is shown.

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態における飲料充填設備は、供給コンベア01、転送ホイール02、液体充填装置03、転送ホイール04、キャッパ05、排出ホイール06、排出コンベア07を構成要素として備えてなる。
この飲料充填設備では、容器PB(例えばペットボトル)を把持しつつ搬送することができるように、転送ホイール02、液体充填装置03、転送ホイール04、キャッパ05、排出ホイール06のそれぞれは、外周部分に円周方向に沿い等間隔でホルダを備えている。これにより、転送ホイール02〜排出ホイール06は回転しつつ、容器PBを把持して搬送し受け渡しするようになっている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the beverage filling facility in the present embodiment includes a supply conveyor 01, a transfer wheel 02, a liquid filling device 03, a transfer wheel 04, a capper 05, a discharge wheel 06, and a discharge conveyor 07 as components. .
In this beverage filling facility, each of the transfer wheel 02, the liquid filling device 03, the transfer wheel 04, the capper 05, and the discharge wheel 06 has an outer peripheral portion so that the container PB (for example, a plastic bottle) can be conveyed while being gripped. Are provided with holders at equal intervals along the circumferential direction. As a result, the transfer wheel 02 to the discharge wheel 06 rotate, hold the container PB, convey it, and deliver it.

このため、供給コンベア01により搬送されてきた容器PBは、位置Aにて転送ホイール02のホルダにより把持されて、位置Aから位置Bにまで搬送される。位置Bでは、容器PBは転送ホイール02から液体充填装置03に受け渡され液体充填装置03のホルダで把持されて位置Bから位置Cにまで搬送される。位置Bから位置Cにまで搬送される際に、液体充填装置03が備える充填ノズルを介して容器PBには液体が充填される。   For this reason, the container PB conveyed by the supply conveyor 01 is gripped by the holder of the transfer wheel 02 at the position A and conveyed from the position A to the position B. At the position B, the container PB is transferred from the transfer wheel 02 to the liquid filling device 03, held by the holder of the liquid filling device 03, and conveyed from the position B to the position C. When transported from the position B to the position C, the container PB is filled with the liquid via the filling nozzle provided in the liquid filling device 03.

更に、容器PBは位置Cにて液体充填装置03から転送ホイール04に、位置Dにて転送ホイール04からキャッパ05に、位置Eにてキャッパ05から排出ホイール06に、位置Fにて排出ホイール06から排出コンベア07に受け渡されて搬送される。キャッパ05では、容器PBに蓋をするキャッピングが行われる。   Further, the container PB is transferred from the liquid filling device 03 to the transfer wheel 04 at the position C, from the transfer wheel 04 to the capper 05 at the position D, from the capper 05 to the discharge wheel 06 at the position E, and to the discharge wheel 06 at the position F. Is delivered to the discharge conveyor 07 and conveyed. In the capper 05, capping for covering the container PB is performed.

以下、飲料充填装置の特徴部分である液体充填装置03について、図2以降を参照しながら説明する。
図2に示す液体充填装置03は、旋回テーブルTが旋回軸心Cを中心として水平面内で回転する。この旋回テーブルTの外周縁には、周方向に沿って等間隔に、複数の充填ノズル1と複数のホルダ20とが対になって配置されている。
充填ノズル1の上方位置には、貯液タンク30が配置されている。この貯液タンク30は、充填ノズル1及び旋回テーブルTと一体となって同期回転する。貯液タンク30と各充填ノズル1は、液体供給管40により接続されている。充填ノズル1は、容器PBに対する液体Lの充填方向、つまり鉛直方向の相対的な位置関係が維持されながら、その下端から流下する液体Lを容器PB内に注ぐ。貯液タンク30の配置は任意であり、旋回テーブルTと分離された位置に置くことを本発明はもちろん許容する。なお充填ノズル1の詳細は後述する。
ホルダ20は旋回テーブルTに固定されており、容器PBを充填ノズル1の下方位置に保持する。ホルダ20には、ロードセル21(充填量計測部)が組み付けられており、充填される液体Lの重量を計測することができる。液体Lの重量の測定は、容器PBの重量をキャリブレーションによりゼロリセットして行なうことができる。ロードセル21で得られた計測データは、制御部50(演算部51)に向けて出力される。なお、ロードセル21の代わりに、通過する液体Lの体積を計測する流量計41により充填量を計測することを本発明は許容する。
貯液タンク30の内部には、容器PBに充填すべき飲料等の液体Lが貯留されている。また貯液タンク30の内部のうち、貯留している液体Lの上側の空間には、炭酸飲料であれば炭酸ガス、非炭酸飲料であれば窒素ガスなどの気体が貯えられており、液体Lの劣化を防止する。
液体供給管40は、その上端が貯液タンク30に連通しており、その下流端が充填ノズル1の給液パイプ11cに連通して、貯液タンク30と充填ノズル1とを接続している。
Hereinafter, the liquid filling device 03 which is a characteristic part of the beverage filling device will be described with reference to FIG.
In the liquid filling device 03 shown in FIG. 2, the turning table T rotates in a horizontal plane around the turning axis C. A plurality of filling nozzles 1 and a plurality of holders 20 are arranged in pairs on the outer peripheral edge of the swivel table T at equal intervals along the circumferential direction.
A liquid storage tank 30 is disposed above the filling nozzle 1. The liquid storage tank 30 rotates synchronously with the filling nozzle 1 and the turntable T. The liquid storage tank 30 and each filling nozzle 1 are connected by a liquid supply pipe 40. The filling nozzle 1 pours the liquid L flowing down from its lower end into the container PB while maintaining the relative positional relationship in the filling direction of the liquid L with respect to the container PB, that is, the vertical direction. The arrangement of the liquid storage tank 30 is arbitrary, and the present invention naturally allows it to be placed at a position separated from the swivel table T. The details of the filling nozzle 1 will be described later.
The holder 20 is fixed to the swivel table T and holds the container PB at a position below the filling nozzle 1. A load cell 21 (filling amount measuring unit) is assembled to the holder 20 and the weight of the liquid L to be filled can be measured. The weight of the liquid L can be measured by resetting the weight of the container PB to zero by calibration. The measurement data obtained by the load cell 21 is output toward the control unit 50 (calculation unit 51). Note that the present invention allows the filling amount to be measured by a flow meter 41 that measures the volume of the liquid L that passes through instead of the load cell 21.
A liquid L such as a beverage to be filled in the container PB is stored inside the liquid storage tank 30. Further, in the interior of the liquid storage tank 30, in the space above the stored liquid L, a gas such as carbon dioxide is stored for a carbonated beverage and nitrogen gas is stored for a non-carbonated beverage. To prevent deterioration.
The liquid supply pipe 40 has an upper end communicating with the liquid storage tank 30 and a downstream end communicating with the liquid supply pipe 11 c of the filling nozzle 1 to connect the liquid storage tank 30 and the filling nozzle 1. .

図3に示すように、充填ノズル1は、結合構造体2並びに軸継手17により、バルブ本体11が電動シリンダ3(電動機)に連結されており、かつ貯液タンク30からの液体供給管40が給液パイプ11cに接続されている。
充填ノズル1は、バルブ本体11の下部の弁吐出口11a、上部の弁軸ガイド11d、中間部の弁取付フランジ11b、並びに給液パイプ11cを備えており、内部には弁軸10、弁体ロッド13、絞り14、可動弁体15が軸方向に移動可能に組み込まれている。なお、弁軸10の上端は、軸継手17により、電動シリンダ3のロッド軸32と緊密に連結されている。
As shown in FIG. 3, in the filling nozzle 1, the valve main body 11 is connected to the electric cylinder 3 (electric motor) by the coupling structure 2 and the shaft coupling 17, and the liquid supply pipe 40 from the liquid storage tank 30 is connected to the filling nozzle 1. It is connected to the liquid supply pipe 11c.
The filling nozzle 1 includes a lower valve discharge port 11a of the valve body 11, an upper valve shaft guide 11d, an intermediate valve mounting flange 11b, and a liquid supply pipe 11c. The rod 13, the throttle 14, and the movable valve body 15 are incorporated so as to be movable in the axial direction. The upper end of the valve shaft 10 is tightly coupled to the rod shaft 32 of the electric cylinder 3 by a shaft coupling 17.

電動シリンダ3は、種々の構成が公知であるのでここでの詳細は省略するが、例えばサーボモータなどの電動機の回転運動をボールねじにより直線運動に変換するもの、中空の電動機を使うことでナット側を回転させてネジ式の軸(ロッド)を直線運動に変換するもの、が一般的である。
電動シリンダ3は、シリンダ本体31と、ロッド軸32と、を備えている。シリンダ本体31内には例えば上述したサーボモータが設けられ、このサーボモータの回転運動を直線運動に変換するボールねじとロッド軸32とが緊密に連結される。この電動シリンダ3は、サーボモータの回転位置、速度を制御することにより、ロッド軸32の進退位置、進退速度を制御できる。可動弁体15は弁軸10などを介してロッド軸32に連結されているので、電動シリンダ3は、可動弁体15の進退位置、進退速度を制御できる。後述する制御部50により電動シリンダ3の駆動が制御される。
Since the electric cylinder 3 is known in various configurations, the details thereof are omitted here. For example, a rotary motor that converts a rotary motion of a motor such as a servo motor into a linear motion by a ball screw, or a nut by using a hollow motor. Generally, a screw type shaft (rod) is converted into a linear motion by rotating the side.
The electric cylinder 3 includes a cylinder body 31 and a rod shaft 32. For example, the above-described servo motor is provided in the cylinder body 31, and the ball screw and the rod shaft 32 for converting the rotational motion of the servo motor into a linear motion are tightly coupled. The electric cylinder 3 can control the advance / retreat position and advance / retreat speed of the rod shaft 32 by controlling the rotational position and speed of the servo motor. Since the movable valve body 15 is connected to the rod shaft 32 via the valve shaft 10 or the like, the electric cylinder 3 can control the advance / retreat position and advance / retreat speed of the movable valve body 15. The driving of the electric cylinder 3 is controlled by a control unit 50 described later.

可動弁体15は、弁吐出口11aの直上に設けられた固定弁座11eに密着或いは隙間を隔てて対峙することにより、給液パイプ11c経由で飲料などの充填液が供給される充填液通路18の開度を調整する流量調整弁5の機能を備えている。
また、弁体ロッド13は、下端に可動弁体15が、また、上端部には絞り14を備えた軸状の部品であり、例えばねじ止めによって弁軸10に、緊密に連結されている。
The movable valve body 15 is in contact with a fixed valve seat 11e provided immediately above the valve discharge port 11a, or is opposed to the fixed valve seat 11e with a gap therebetween, whereby a filling liquid passage through which a filling liquid such as a beverage is supplied via the liquid supply pipe 11c. A function of the flow rate adjusting valve 5 for adjusting the opening degree of 18 is provided.
The valve rod 13 is a shaft-like component having a movable valve element 15 at the lower end and a throttle 14 at the upper end, and is tightly connected to the valve shaft 10 by, for example, screwing.

充填ノズル1は、電動シリンダ3を駆動することにより可動弁体15の固定弁座11eに対する位置を制御することができる。充填液の充填を行なう場合には、可動弁体15を固定弁座11eから離なす。その中で、充填流量を少なくする場合には可動弁体15を固定弁座11eに近づけ、充填流量を多くする場合には可動弁体15を固定弁座11eから遠ざける。本実施形態は、可動弁体15から固定弁座11eまでの距離を液体Lの液位に対応して変化させることを主旨とするが、容器PBに充填される液体L(液種)の粘度によっても調整される。つまり、同じ充填流量を得る場合、粘度の低い充填液は可動弁体15を固定弁座11eに近づけ、粘度の高い充填液は可動弁体15を固定弁座11eから遠ざける。そのために、可動弁体15から固定弁座11eまでの距離が調整される。このように、充填ノズル1は、可動弁体15の位置を適宜調整しながら液体Lの充填を行なう。   The filling nozzle 1 can control the position of the movable valve body 15 relative to the fixed valve seat 11 e by driving the electric cylinder 3. When filling with the filling liquid, the movable valve body 15 is separated from the fixed valve seat 11e. Among them, when the filling flow rate is reduced, the movable valve body 15 is moved closer to the fixed valve seat 11e, and when the filling flow rate is increased, the movable valve body 15 is moved away from the fixed valve seat 11e. The main purpose of the present embodiment is to change the distance from the movable valve body 15 to the fixed valve seat 11e in accordance with the liquid level of the liquid L, but the viscosity of the liquid L (liquid type) filled in the container PB. It is also adjusted by. That is, when the same filling flow rate is obtained, the filling liquid with low viscosity moves the movable valve body 15 closer to the fixed valve seat 11e, and the filling liquid with high viscosity moves the movable valve body 15 away from the fixed valve seat 11e. Therefore, the distance from the movable valve body 15 to the fixed valve seat 11e is adjusted. As described above, the filling nozzle 1 fills the liquid L while appropriately adjusting the position of the movable valve body 15.

可動弁体15の駆動源を電動シリンダ3とする充填ノズル1によると、可動弁体15の駆動速度が容易に変更できるので、任意の充填流量の設定を迅速に行なうことができる。また、任意の位置で可動弁体15を容易に停止できるので、充填流量を多段階に設定することができる。したがって、充填ノズル1は様々な充填条件に対応するのが容易かつ迅速に行えるのであって、このことが後述する液位による充填流量の制御の実現を可能にする。
また、空気圧シリンダを用いた従来の充填ノズルは、バルブ個々に応答遅れが発生し、かつフレキシブルに充填流量を制御することが難しい。また長時間使用すると空気圧シリンダ内のオリフィスにゴミが混入するなどして可動弁体15の駆動に支承がでることがある。そうすると、規定量の充填液が充填されないまま容器PBが充填装置から排出されるおそれもある。これに対して充填ノズル1は、電動シリンダ3を可動弁体15の駆動源としており空気の供給設備が不要なため、ゴミの混入による上述した充填不良がなくなる。
According to the filling nozzle 1 in which the driving source of the movable valve body 15 is the electric cylinder 3, the driving speed of the movable valve body 15 can be easily changed, so that an arbitrary filling flow rate can be set quickly. Further, since the movable valve body 15 can be easily stopped at an arbitrary position, the filling flow rate can be set in multiple stages. Therefore, the filling nozzle 1 can easily and quickly cope with various filling conditions, and this makes it possible to realize the filling flow rate control by the liquid level, which will be described later.
Further, in the conventional filling nozzle using a pneumatic cylinder, a response delay occurs in each valve, and it is difficult to control the filling flow rate flexibly. In addition, when used for a long time, dust may enter the orifice in the pneumatic cylinder, and the drive of the movable valve body 15 may be supported. Then, the container PB may be discharged from the filling device without being filled with the specified amount of filling liquid. On the other hand, the filling nozzle 1 uses the electric cylinder 3 as a drive source for the movable valve body 15 and does not require an air supply facility.

液体充填装置03は、制御部50を備えている。
制御部50は、可動弁体15の駆動源である電動シリンダ3の動作を調整することで、充填ノズル1から容器PBに充填する液体Lの流量を制御する。この制御を実行する制御部50は、演算部51と、データ保持部52と、指示部53と、を備えている。
The liquid filling device 03 includes a control unit 50.
The controller 50 controls the flow rate of the liquid L that fills the container PB from the filling nozzle 1 by adjusting the operation of the electric cylinder 3 that is the drive source of the movable valve body 15. The control unit 50 that executes this control includes a calculation unit 51, a data holding unit 52, and an instruction unit 53.

演算部51は、容器PBに充填された液体Lの液位を演算により求める。演算部51(制御部50)は、ロードセル21から出力される容器PBの重量に関するデータ(液体重量データ)を取得する。また、演算部51は、データ保持部52から、容器PBについて、容器仕様データ及び液位−充填流量データを取得する。   The calculation unit 51 calculates the liquid level of the liquid L filled in the container PB by calculation. The calculation unit 51 (control unit 50) acquires data (liquid weight data) related to the weight of the container PB output from the load cell 21. In addition, the calculation unit 51 acquires the container specification data and the liquid level-filling flow rate data for the container PB from the data holding unit 52.

演算部51は、容器PBに充填されている液体L表面の容器PB底面からの位置、つまり液位をhとすると、演算部51は液位hを図4に示す式(1)により求めることができる。
ここで、容器PBを図5に示すように、容器PBを高さ方向に微小間隔Δhを置いてn等分に分割し、各分割断面を容器PBの下方から、d1、d2、…、dnとする。各断面d1、d2、…、dnは円形の開口を有しており、この開口の面積をa1、a2、…、anとする。そうすると、容器PBの最下面から断面d1までに充填される液体Lの重量W1は図4に示す式(2)により求められ、また、容器PBの最下面から最上位の断面dnまでに充填される容器PBに充填される液体Lの総重量Wは図4に示す式(3)により求められる。Δhは、H/nであるから、容器PBの底面から高さ方向の任意の位置(液位)h(t)までに充填される液体Lの重量W(t)は、図4に示す式(4)により求めることができる。式(4)より、当該位置h(t)は図4に示す式(5)により表されるところ、容器PBに充填された液体Lの重量W(t)が既知であれば、容器PBにおける液体Lの液位を求めることができる。式(5)において、重量W(t)は式(1)におけるロードセル21からの計測データと等価であり、容器PBに関する部分は図4に示す式(6)のように式(1)の容器仕様データAと等価である。この容器仕様データAは、データ保持部52に予め保持されている。
以上のように、演算部51は、ロードセル21から容器PBに充填される液体Lの液体重量データ(充填量)を取得することで、データ保持部52が保持している容器仕様データAを用いることにより、当該重量に対応する液位の推定値を式(1)に基づいて演算により求めることができる。
When the calculation unit 51 sets the position of the surface of the liquid L filled in the container PB from the bottom surface of the container PB, that is, the liquid level to h L , the calculation unit 51 calculates the liquid level h L according to the equation (1) shown in FIG. Can be sought.
Here, as shown in FIG. 5, the container PB is divided into n equal parts with a minute interval Δh in the height direction, and each divided section is divided into d1, d2,..., Dn from below the container PB. And Each of the cross sections d1, d2,..., Dn has a circular opening, and the area of the opening is a1, a2,. Then, the weight W1 of the liquid L filled from the lowermost surface of the container PB to the cross section d1 is obtained by the equation (2) shown in FIG. 4, and is filled from the lowermost surface of the container PB to the uppermost cross section dn. The total weight W of the liquid L filled in the container PB is obtained by the equation (3) shown in FIG. Since Δh is H / n, the weight W (t) of the liquid L filled from the bottom surface of the container PB to an arbitrary position (liquid level) h L (t) in the height direction is shown in FIG. It can be obtained from equation (4). From the formula (4), the position h L (t) is expressed by the formula (5) shown in FIG. 4. If the weight W (t) of the liquid L filled in the container PB is known, the container PB The liquid level of the liquid L can be determined. In the formula (5), the weight W (t) is equivalent to the measurement data from the load cell 21 in the formula (1), and the portion related to the container PB is the container of the formula (1) as shown in the formula (6) shown in FIG. It is equivalent to the specification data A. The container specification data A is held in advance in the data holding unit 52.
As described above, the calculation unit 51 uses the container specification data A held by the data holding unit 52 by acquiring the liquid weight data (filling amount) of the liquid L filled in the container PB from the load cell 21. Thereby, the estimated value of the liquid level corresponding to the weight can be obtained by calculation based on the equation (1).

本実施形態の飲料充填設備が、異なる仕様を有する複数種の容器PBに液体Lを充填する場合には、容器PB毎の容器仕様データをデータ保持部52に保持させておく。そして、液体Lの充填を行なうのに先立って、液体Lが充填される容器PBに対応する容器仕様データを選択することで、演算部51は当該容器仕様データをデータ保持部52から取得して、液位を求めることができる。この点については、容器仕様データの例を後述する。   When the beverage filling facility of the present embodiment fills the liquid L into a plurality of types of containers PB having different specifications, the container holding data for each container PB is held in the data holding unit 52. Prior to filling with the liquid L, the calculation unit 51 acquires the container specification data from the data holding unit 52 by selecting the container specification data corresponding to the container PB filled with the liquid L. The liquid level can be determined. In this regard, an example of container specification data will be described later.

次に、演算部51は、以上のようにして得られた液位と液位−充填流量データに基づいて、当該液位に対応する充填流量を特定する。
データ保持部52に保持される液位−充填流量データの一例を図6に示している。液位−充填流量データは、液位と、当該液位において気泡の巻き込みが生じない液体Lの充填流量と、を対応付けたデータである。図6の液位−充填流量曲線よりもハッチングが施されている下方の領域の充填流量で液体Lを充填すれば、気泡の巻き込みは生じない。特に、液位−充填流量曲線上の充填流量を採用すれば、気泡の巻き込みを生じさせることなく、かつ、最短で充填を完了させることができることになる。
演算部51は、式(1)に基づいて液位が得られたならば、図6に示す液位−充填流量データと対比し、当該液位に対応する充填流量を特定する。
Next, the computing unit 51 specifies the filling flow rate corresponding to the liquid level based on the liquid level and the liquid level-filling flow rate data obtained as described above.
An example of the liquid level-filling flow rate data held in the data holding unit 52 is shown in FIG. The liquid level-filling flow rate data is data in which the liquid level is associated with the filling flow rate of the liquid L in which bubbles are not entrained at the liquid level. If the liquid L is filled at the filling flow rate in the lower area where hatching is applied from the liquid level-filling flow rate curve of FIG. 6, no bubbles are involved. In particular, if the filling flow rate on the liquid level-filling flow rate curve is adopted, filling can be completed in the shortest time without causing bubble entrainment.
When the liquid level is obtained based on the equation (1), the calculation unit 51 compares the liquid level-filling flow rate data shown in FIG. 6 and specifies the filling flow rate corresponding to the liquid level.

指示部53は、演算部51で特定された充填流量に基づいて、電動シリンダ3を介して可動弁体15を動作させる。具体的には、指示部53は充填流量に対応する充填ノズル1の開度データを保持しており、演算部51で特定された充填流量を取得することで、当該充填流量に対応する充填ノズル1の開度を特定するとともに、この開度に基づいて電動シリンダ3を動作させる。
また、指示部53は、1つの容器PBに最終的に充填されるべき液体Lの総重量(設定充填量)に関するデータを保持するとともに、ロードセル21からの液体重量データを取得する。指示部53は、液体重量データを設定充填量と照合することで、容器PBへの液体Lの充填が設定充填量に達するまで行なわれたことを検知すると、電動シリンダ3を動作させて充填ノズル1が所定の時間で閉じるように指示する。
The instruction unit 53 operates the movable valve body 15 via the electric cylinder 3 based on the filling flow rate specified by the calculation unit 51. Specifically, the instruction unit 53 holds opening degree data of the filling nozzle 1 corresponding to the filling flow rate, and the filling nozzle corresponding to the filling flow rate is obtained by acquiring the filling flow rate specified by the calculation unit 51. 1 is specified, and the electric cylinder 3 is operated based on the opening.
In addition, the instruction unit 53 holds data regarding the total weight (set filling amount) of the liquid L to be finally filled in one container PB, and acquires liquid weight data from the load cell 21. When the instruction unit 53 compares the liquid weight data with the set filling amount and detects that the filling of the liquid L into the container PB has been performed until the set filling amount is reached, the instruction unit 53 operates the electric cylinder 3 to fill the filling nozzle. 1 is instructed to close at a predetermined time.

ここで、液位−充填流量データを得るのに有効な手法の一例を、図7を参照して紹介する。
[条件]
容器PB(例えば、容量500mlのペットポトル)に下記する規定の液位までは液面が揺動しない程度の充填流量(例えば、50ml)で液体L(例えば、ミネラル水)を充填する。
規定の液位=30,50,60,80,100,120mm
規定の液位に達したら、下記する所定の充填流量に増加させる。
所定の充填流量=100〜300ml/secの範囲で25ml/sec刻み
[評価方法]
充填流量を増加させた直後の液位の最大値と最小値を読み取り、下記により液位変動量を求めた。
液位変動量=液位最大値−液位最小値
その結果、液位が低いほど液面変動量が大きくなること、また、増加する充填流量が大きいほど液面変動量が大きくなること、が確認された。例えば、液位が30mmのときに、充填流量を100ml/secに増加させると液面変動量は25mm、充填流量を150ml/secに増加させると液面変動量は50mmであった。
Here, an example of an effective technique for obtaining the liquid level-filling flow rate data will be introduced with reference to FIG.
[conditions]
The container PB (for example, a pet pot having a capacity of 500 ml) is filled with the liquid L (for example, mineral water) at a filling flow rate (for example, 50 ml) to the extent that the liquid level does not fluctuate up to the prescribed liquid level described below.
Specified liquid level = 30, 50, 60, 80, 100, 120mm
When the specified liquid level is reached, it is increased to the predetermined filling flow rate described below.
Predetermined filling flow rate = 100 to 300 ml / sec.
The maximum and minimum values of the liquid level immediately after increasing the filling flow rate were read, and the liquid level fluctuation amount was determined as follows.
Liquid level fluctuation amount = Liquid level maximum value−Liquid level minimum value As a result, the lower the liquid level, the larger the liquid level fluctuation amount, and the larger the increasing filling flow rate, the larger the liquid level fluctuation amount. confirmed. For example, when the liquid level was 30 mm, the liquid level fluctuation amount was 25 mm when the filling flow rate was increased to 100 ml / sec, and the liquid level fluctuation amount was 50 mm when the filling flow rate was increased to 150 ml / sec.

また、充填流量を増加させた直後の気泡巻き込み状況を観察した。
図8に、気泡巻き込みの有無を、充填流量を増加した液位及び増加した充填流量に対応付けて纏めた。図8に示されるように、充填流量を増加した液位及び増加した充填流量について、気泡の巻き込みが生じない境界が存在する。そして、図8は、気泡の巻き込みを生じさせることなく液体Lの充填を最短で完了させるには、当該液位において気泡の巻き込みが生じない最大の充填流量(臨界充填流量)で液体Lを充填すればよいことを示唆している。例えば、液位が30mmの場合には充填流量を100mlとし、液位が60mmの場合には充填流量を150mlとし、さらに液位が100mmの場合には充填流量を175mlとする、という具合に充填流量を制御すれば、気泡の巻き込みを生じさせることなく液体Lの充填を最短で完了させることができる。このようにして、図8より、液位−充填流量データを得ることができ、この液位−充填流量データは、制御部50のデータ保持部52に保持される。なお、臨界充填流量に対応する液位変動量、つまり臨界液位変動量は図8に示されている通りであり、これを尺度として充填流量を制御することもできる。
Moreover, the bubble entrainment state immediately after increasing the filling flow rate was observed.
FIG. 8 summarizes the presence or absence of entrainment of bubbles in association with the liquid level with an increased filling flow rate and the increased filling flow rate. As shown in FIG. 8, there is a boundary where no bubble entrainment occurs with respect to the liquid level with the increased filling flow rate and the increased filling flow rate. FIG. 8 shows that in order to complete the filling of the liquid L in the shortest time without causing bubble entrainment, the liquid L is filled at the maximum filling flow rate (critical filling flow rate) at which the bubble entrainment does not occur. It suggests that you should do. For example, when the liquid level is 30 mm, the filling flow rate is 100 ml, when the liquid level is 60 mm, the filling flow rate is 150 ml, and when the liquid level is 100 mm, the filling flow rate is 175 ml. If the flow rate is controlled, the filling of the liquid L can be completed in the shortest time without causing bubble entrainment. In this way, the liquid level-filling flow rate data can be obtained from FIG. 8, and this liquid level-filling flow rate data is held in the data holding unit 52 of the control unit 50. Note that the liquid level fluctuation amount corresponding to the critical filling flow rate, that is, the critical liquid level fluctuation amount is as shown in FIG. 8, and the filling flow rate can be controlled using this as a scale.

なお、液位−充填流量データは、液体Lの種類、液体Lが充填される容器PBの仕様によって変動し得る。したがって、本実施形態の飲料充填設備が、異なる種類の液体L、異なる仕様の容器PBに対応する場合には、液体Lの種類、容器PBの仕様に対応する液位−充填流量データをデータ保持部52に保持させることが必要である。そして、演算部51は、当該液位−充填流量データに基づいて充填流量を特定する。   The liquid level-filling flow rate data may vary depending on the type of the liquid L and the specification of the container PB filled with the liquid L. Therefore, when the beverage filling facility of the present embodiment supports different types of liquid L and containers PB of different specifications, the liquid level-filling flow rate data corresponding to the types of liquid L and specifications of the containers PB is retained. It is necessary to hold the part 52. And the calculating part 51 specifies a filling flow volume based on the said liquid level-filling flow volume data.

次に、液体充填装置03による容器PBへの液体Lの充填の手順を、図9を参照して説明する。
液体充填装置03の所定の充填位置(図1 位置B)に容器PBが搬送されことを条件に、液体Lの充填が開始される(図9 S101)。
液体Lの充填が始まると、制御部50の演算部51は、ロードセル21から出力される液体重量データを取得するとともに、データ保持部52から容器仕様データ及び液位−充填流量データを取得する(図9 S103,S105,S107)。
Next, the procedure of filling the liquid P into the container PB by the liquid filling device 03 will be described with reference to FIG.
Filling of the liquid L is started on the condition that the container PB is transported to a predetermined filling position (position B in FIG. 1) of the liquid filling apparatus 03 (S101 in FIG. 9).
When the filling of the liquid L starts, the calculation unit 51 of the control unit 50 acquires the liquid weight data output from the load cell 21 and acquires the container specification data and the liquid level-filling flow rate data from the data holding unit 52 ( FIG. 9 S103, S105, S107).

演算部51は、取得した液体重量データ及び容器仕様データを用いて、当該液体重量における液位を演算により求める(図9 S109)。この演算は、図4に示した式(1)〜式(6)に基づいて行なわれる。   The calculating unit 51 uses the obtained liquid weight data and container specification data to calculate the liquid level at the liquid weight (S109 in FIG. 9). This calculation is performed based on the equations (1) to (6) shown in FIG.

次いで演算部51は、得られた液位と液位−充填流量データに基づいて、当該液位に対応する充填流量を特定する(図9 S111)。この充填流量に関するデータは演算部51から指示部53に送られる。指示部53は、充填ノズル1から容器PBに向けて吐出される液体Lの流量が演算部51で特定された充填流量に一致するように、電動シリンダ3を動作させて、固定弁座11eに対する可動弁体15の位置、つまり充填ノズル1の開度を調整する(図9 S113)。   Next, the calculation unit 51 specifies the filling flow rate corresponding to the liquid level based on the obtained liquid level and the liquid level-filling flow rate data (S111 in FIG. 9). Data regarding the filling flow rate is sent from the calculation unit 51 to the instruction unit 53. The instruction unit 53 operates the electric cylinder 3 so that the flow rate of the liquid L discharged from the filling nozzle 1 toward the container PB coincides with the filling flow rate specified by the calculation unit 51, and thereby the fixed valve seat 11e is operated. The position of the movable valve body 15, that is, the opening degree of the filling nozzle 1 is adjusted (S113 in FIG. 9).

以上の手順(S103〜S113)は、設定された充填重量に達するまで継続的に行なわれる(図9 S115 No)。そうすることで、気泡の巻き込みを生じさせることなく液体充填を短時間で行なうことができる。
一方、設定された充填重量に達したならば、指示部53は、充填ノズル1を閉じるように電動シリンダ3に指示する(図9 S115 Yes,図9 S117)。
こうして液体充填装置03の所定の充填位置(図1 位置C)まで液体Lが充填された容器PBが搬送されると、液体Lの充填処理が終了する(図9 S119)。
The above procedure (S103 to S113) is continuously performed until the set filling weight is reached (S115 No in FIG. 9). By doing so, liquid filling can be performed in a short time without causing bubble entrainment.
On the other hand, when the set filling weight is reached, the instruction unit 53 instructs the electric cylinder 3 to close the filling nozzle 1 (FIG. 9 S115 Yes, FIG. 9 S117).
Thus, when the container PB filled with the liquid L is transported to the predetermined filling position (position C in FIG. 1) of the liquid filling apparatus 03, the filling process of the liquid L is completed (S119 in FIG. 9).

以上説明した実施形態によると、容器PBへの液体Lの充填量に基づいて算出された液位に応じて充填流量を制御するフィードフォワード的な制御を採用するので、容器PBへの液体Lの充填を迅速に完了させることができる。
また、本実施形態は、計測された充填量と容器仕様データとに基づいて、容器PBに液体Lを供給しながら液位を演算によって求めるので、充填される容器PBが変更されたとしても、それに対応する容器仕様データを保持しておき、それを選択するだけで、液位を正確に求めることができる。
さらに本実施形態は、液位と、気泡の巻き込みを生じさせることなく液体Lを充填できる充填流量と、が対応付けられた液位−充填流量データに基づいて容器PBに充填する液体Lの充填流量を特定するので、気泡の巻き込みを生じさせることなく迅速な充填をより確実に実現できる。
According to the embodiment described above, feed-forward control that controls the filling flow rate according to the liquid level calculated based on the filling amount of the liquid L into the container PB is adopted. Filling can be completed quickly.
Moreover, since this embodiment calculates | requires a liquid level by calculating while supplying the liquid L to the container PB based on the measured filling amount and container specification data, even if the container PB to be filled is changed, The liquid level can be accurately obtained simply by holding the container specification data corresponding to it and selecting it.
Furthermore, in the present embodiment, the filling of the liquid L that fills the container PB based on the liquid level-filling flow rate data in which the liquid level and the filling flow rate that can be filled with the liquid L without causing bubble entrainment are associated. Since the flow rate is specified, quick filling can be more reliably realized without causing entrainment of bubbles.

上記実施形態は、1種類の容器PB及び1種類の液体Lを対象に説明したが、本発明は容器PB及び液体Lともに複数種であっても対応することができる。
仮に、処理される容器PBが容器A、容器B、…、容器Nであり、充填される液体Lが液体α、液体β及び液体γとする。データ保持部52は、図10に示すように、容器A、容器B、…、容器Nに対応する容器仕様データを保持する。また、データ保持部52は、液体L(液種)ごとに、容器A、容器B、…、容器Nに対応する液位−充填流量データを保持する。そして、制御部50に容器PB及び液体Lを選択する機能を持たせる。そうすれば、飲料充填装置による処理を行うのに先立って、液体Lが充填される容器PBを容器A、容器B、…、容器Nから選択し、また、充填される液体Lを液体α、液体β、液体γから選択することで、演算部51が取得する容器仕様データ及び液位−充填流量データを容器種、液種に応じて特定することができる。
Although the said embodiment demonstrated one kind of container PB and one kind of liquid L as object, this invention can respond even if there are multiple types of both the container PB and the liquid L. FIG.
Suppose that the containers PB to be processed are containers A, B,..., N, and the liquids L to be filled are liquid α, liquid β, and liquid γ. As shown in FIG. 10, the data holding unit 52 holds container specification data corresponding to the containers A, B,. Further, the data holding unit 52 holds the liquid level-filling flow rate data corresponding to the container A, the container B,..., The container N for each liquid L (liquid type). Then, the control unit 50 has a function of selecting the container PB and the liquid L. Then, prior to performing the processing by the beverage filling device, the container PB filled with the liquid L is selected from the container A, the container B,..., The container N, and the filled liquid L is the liquid α, By selecting from the liquid β and the liquid γ, the container specification data and the liquid level-filling flow rate data acquired by the calculation unit 51 can be specified according to the container type and the liquid type.

また、上記実施形態では、計測された充填量と容器仕様データに基づいて液位を特定するが、本発明はこれに限定されない。例えば、液体Lが充填される容器PBの充填量と液位とが関連付けられた充填量−液位データをデータ保持部52が予め保持する。充填量−液位データは、例えば図11に示されるように、容器PB毎に、充填量と液位が対応付けられている。演算部51がロードセル21から充填量を取得すると、充填量−液位データを対比して当該充填量における液位を特定することもできる。
計測された充填量と容器仕様データに基づいて液位を演算により特定する方法はデータ保持部52に保持されるデータ量が少なく済む利点があり、一方、充填量−液位データを参照して液位を特定する方法は、データテーブル(例えば図11)から参照するため、演算を行なわなくて済むので液位の特定を迅速に行なえる利点がある。
Moreover, in the said embodiment, although a liquid level is specified based on the measured filling amount and container specification data, this invention is not limited to this. For example, the data holding unit 52 holds the filling amount-liquid level data in which the filling amount and the liquid level of the container PB filled with the liquid L are associated with each other in advance. In the filling amount-liquid level data, for example, as shown in FIG. 11, the filling amount and the liquid level are associated with each container PB. When the calculation unit 51 acquires the filling amount from the load cell 21, the liquid level at the filling amount can be specified by comparing the filling amount-liquid level data.
The method of specifying the liquid level by calculation based on the measured filling amount and container specification data has the advantage that the amount of data held in the data holding unit 52 can be reduced, while referring to the filling amount-liquid level data. Since the method for specifying the liquid level is referred from the data table (for example, FIG. 11), there is an advantage that the liquid level can be specified quickly because it is not necessary to perform an operation.

また、上記実施形態では、図6に示すように、液位に応じて充填流量を連続的に変化させる例を示したが、本発明はこれに限定されず、充填流量を段階的に変化させることを許容する。ただし、充填流量を連続的に変化させる方が、臨界充填流量を反映する充填流量で液体Lの充填を行なうのに有利である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
Moreover, in the said embodiment, as shown in FIG. 6, although the example which changes a filling flow rate continuously according to a liquid level was shown, this invention is not limited to this, A filling flow rate is changed in steps. Allow that. However, continuously changing the filling flow rate is advantageous for filling the liquid L at a filling flow rate that reflects the critical filling flow rate.
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.

PB 容器
01 供給コンベア
02 転送ホイール
03 液体充填装置
04 転送ホイール
05 キャッパ
06 排出ホイール
07 排出コンベア
1 充填ノズル
2 結合構造体
3 電動シリンダ
5 流量調整弁
T 旋回テーブル
10 弁軸
11 バルブ本体
11a 弁吐出口
11b 弁取付フランジ
11c 給液パイプ
11d 弁軸ガイド
11e 固定弁座
13 弁体ロッド
15 可動弁体
17 軸継手
18 充填液通路
20 ホルダ
21 ロードセル
30 貯液タンク
31 シリンダ本体
32 ロッド軸
40 液体供給管
50 制御部
51 演算部
52 データ保持部
53 指示部
PB Container 01 Supply conveyor 02 Transfer wheel 03 Liquid filling device 04 Transfer wheel 05 Capper 06 Discharge wheel 07 Discharge conveyor 1 Filling nozzle 2 Coupling structure 3 Electric cylinder 5 Flow rate adjusting valve T Turning table 10 Valve shaft 11 Valve body 11a Valve discharge port 11b Valve mounting flange 11c Supply pipe 11d Valve shaft guide 11e Fixed valve seat 13 Valve body rod 15 Movable valve body 17 Shaft joint 18 Filling liquid passage 20 Holder 21 Load cell 30 Liquid storage tank 31 Cylinder body 32 Rod shaft 40 Liquid supply pipe 50 Control unit 51 Calculation unit 52 Data holding unit 53 Instruction unit

Claims (10)

容器PBに対する液体の充填方向の相対位置が維持されながら、流量調整弁を介して前記容器PBに向けて前記液体を供給する充填ノズルと、
前記流量調整弁を動作させる電動機と、
前記充填ノズルから前記容器PBへ供給される液体の充填量を計測する充填量計測部と、
計測された前記充填量に基づいて前記容器PB内の前記液体の液位を特定し、かつ特定された液位に対応する充填流量が得られるように電動機の動作を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする液体充填装置。
A filling nozzle for supplying the liquid toward the container PB via a flow rate adjustment valve while maintaining a relative position in the liquid filling direction with respect to the container PB;
An electric motor for operating the flow regulating valve;
A filling amount measuring unit for measuring a filling amount of the liquid supplied from the filling nozzle to the container PB;
A control unit that specifies the liquid level of the liquid in the container PB based on the measured filling amount, and controls the operation of the electric motor so as to obtain a filling flow rate corresponding to the specified liquid level;
A liquid filling apparatus comprising:
計測された前記充填量と容器仕様データとに基づいて、前記容器PBに前記液体を供給しながら前記液位を求める、
請求項1に記載の液体充填装置。
Based on the measured filling amount and container specification data, the liquid level is obtained while supplying the liquid to the container PB.
The liquid filling apparatus according to claim 1.
計測された前記充填量と、前記容器PBの充填量と液位とが関連付けられた充填量−液位データとに基づいて、前記容器PBに前記液体を供給しながら前記液位を求める、
請求項1に記載の液体充填装置。
Based on the measured filling amount and the filling amount-liquid level data in which the filling amount and the liquid level of the container PB are associated with each other, the liquid level is obtained while supplying the liquid to the container PB.
The liquid filling apparatus according to claim 1.
前記制御部は、
前記液位と、当該液位において気泡の巻き込みを生じさせることなく前記液体を充填できる充填流量と、が対応付けられた液位−充填流量データを保持し、
求められた前記液位と、前記液位−充填流量データと、を対比することにより、前記充填流量を特定する、
請求項2又は3に記載の液体充填装置。
The controller is
Holding the liquid level-filling flow rate data in which the liquid level and the filling flow rate at which the liquid can be filled without causing entrainment of bubbles at the liquid level;
The filling flow rate is identified by comparing the obtained liquid level with the liquid level-filling flow rate data.
The liquid filling apparatus according to claim 2 or 3.
前記制御部は、
複数種の前記容器PB毎に前記容器仕様データと前記液位−充填流量データを対応付けて保持し、
複数種の前記容器PBの中から選択された容器PBに対応する前記容器仕様データと前記液位−充填流量データに基づいて、当該容器PBについての充填流量を制御する、
請求項4記載の液体充填装置。
The controller is
The container specification data and the liquid level-filling flow rate data are stored in association with each other for each of the plurality of types of containers PB,
Based on the container specification data corresponding to the container PB selected from the plurality of types of the containers PB and the liquid level-filling flow rate data, the filling flow rate for the container PB is controlled.
The liquid filling apparatus according to claim 4.
前記制御部は、
複数種の前記液体毎に前記液位−充填流量データを対応付けて保持し、
複数種の前記液体の中から選択された液体に対応する前記液位−充填流量データに基づいて、当該液体についての充填流量を制御する、
請求項4又は請求項5に記載の液体充填装置。
The controller is
The liquid level-filling flow rate data is associated and held for each of the plurality of types of liquids,
Controlling a filling flow rate for the liquid based on the liquid level-filling flow rate data corresponding to a liquid selected from a plurality of types of the liquid;
The liquid filling apparatus according to claim 4 or 5.
容器PBに対する液体の充填方向の相対位置が維持された充填ノズルから前記容器PBに向けて前記液体を供給する液体充填方法であって、
前記充填ノズルの流量調整弁は電動機により開閉が調整され、
前記充填ノズルから前記容器PBへ供給される液体の充填量を計測し、
計測された前記充填量に基づいて前記容器PB内の前記液体の液位を特定し、かつ特定された液位に対応する充填流量が得られるように電動機の動作を制御する、
ことを特徴とする液体充填方法。
A liquid filling method for supplying the liquid toward the container PB from a filling nozzle in which the relative position in the liquid filling direction with respect to the container PB is maintained,
The flow adjustment valve of the filling nozzle is adjusted to open and close by an electric motor,
Measure the filling amount of the liquid supplied from the filling nozzle to the container PB,
Specifying the liquid level of the liquid in the container PB based on the measured filling amount, and controlling the operation of the electric motor so as to obtain a filling flow rate corresponding to the specified liquid level,
A liquid filling method characterized by the above.
計測された前記充填量と容器仕様データとに基づいて、前記容器PBに前記液体を供給しながら前記液位を求める、
請求項7に記載の液体充填方法。
Based on the measured filling amount and container specification data, the liquid level is obtained while supplying the liquid to the container PB.
The liquid filling method according to claim 7.
計測された前記充填量と、前記容器PBの充填量と液位とが関連付けられた充填量−液位データとに基づいて、前記容器PBに前記液体を供給しながら前記液位を求める、
請求項7に記載の液体充填方法。
Based on the measured filling amount and the filling amount-liquid level data in which the filling amount and the liquid level of the container PB are associated with each other, the liquid level is obtained while supplying the liquid to the container PB.
The liquid filling method according to claim 7.
前記液位と、当該液位において気泡の巻き込みを生じさせることなく前記液体を充填できる充填流量と、が対応付けられた液位−充填流量データを保持し、
求められた前記液位と、前記液位−充填流量データと、を対比することにより、前記充填流量を特定する、
請求項8又は9に記載の液体充填方法。
Holding the liquid level-filling flow rate data in which the liquid level and the filling flow rate at which the liquid can be filled without causing entrainment of bubbles at the liquid level;
The filling flow rate is identified by comparing the obtained liquid level with the liquid level-filling flow rate data.
The liquid filling method according to claim 8 or 9.
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