JP2600188B2 - 重量充填装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は所定重量の充填液を容器内に充填する重量充
填装置に関し、特に発泡性の充填液を充填するのに好適
な重量充填装置に関する。

「従来の技術」 従来、発泡性の充填液を容器内に充填するための重量
充填装置として、容器の重量を計測する重量計と、容器
内に充填液を充填する充填ノズルと、この充填ノズルを
昇降させる昇降機構と、容器内の液面高さを検出する液
面検出器とを備えた重量充填装置が知られている（実公
昭52−35229号公報）。

かかる構成の重量充填装置においては、充填ノズルの
下端を充填液中に浸漬させた状態で充填を行なうことに
より、充填液が発泡するのを防止するようにしている。
そしてこれと同時に、上記液面検出器によって容器内の
液面高さを検出させ、その液面の上昇に追従して充填ノ
ズルを上昇させて充填ノズルが必要以上に充填液中に浸
漬されるのを防止し、それによって充填ノズルが容器の
外部に引抜かれた際に生じる液ダレ最少限となるように
している。

そして充填液の充填が進み、その重量が充填すべき所
定重量の例えば９割となったら上記充填ノズルを充填液
中から引抜き、その状態のまま充填を継続して充填重量
が上記所定重量となったら充填を終了するようにしてい
る。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで一般に液面検出器は、充填液が発泡した際に
はその影響を受けてその発泡部分を液面と誤認する危険
性がある。したがって充填開始直後に何らかの原因で容
器内の充填液が発泡した場合には、充填ノズルの下端と
実際の液面との高さ位置が不安定となることがあり、最
悪の場合には発泡が一層促進されて発泡した充填液が容
器から溢れ出ることがあった。

また、充填液の発泡を防止するには必ずしも充填ノズ
ルの下端を充填液中に浸漬させる必要はなく、充填ノズ
ルの下端を液面の上方でそれに近接した位置に維持して
上昇させるようにしてもよい。しかしながら、液面検出
器の構成によるものではあるが、一般的な液面検出器は
充填ノズルの下端部を充填液内に浸漬させる必要がある
ため、液ダレを防止する対策が必要となる。

「問題点を解決するための手段」 本発明はそのような事情に鑑み、容器の重量を計測す
る重量計と、容器内に充填液を充填する充填ノズルと、
この充填ノズルを昇降させる昇降機構と、この昇降機構
の駆動源を制御して上記充填ノズルを昇降させる制御装
置とを備え、容器内への充填液の充填に伴って上記充填
ノズルを上昇させるようにした重量充填装置において、 上記制御装置に、上記重量計から得られる容器内の充
填液重量と充填ノズルの高さとの関係を記憶させるとと
もに、上記昇降機構の駆動源をサーボモータから構成
し、上記制御装置はこのサーボモータを制御して、上記
記憶した関係に基づいて、上記重量計から得られる容器
内の充填液重量の増大に追従して上記充填ノズルの高さ
位置を制御するようにしたものである。

「作用」 そのような構成によれば、充填ノズルは常に容器内の
充填液の重量に対応する高さ位置に位置制御されるの
で、容器内への充填液の充填開始直後に何らかの原因で
充填液が発泡するようなことがあってもそれに影響され
ることなく常に充填ノズルの下端と液面とを予め定めた
一定の状態に維持することができ、したがって従来のよ
うにその後の充填作業に伴なって容器内の充填液がさら
に発泡を促されることを防止して、発泡した充填液が容
器から溢れ出ることを防止することができる。

また上記構成によれば、必ずしも充填ノズルの下端を
充填液中に浸漬させる必要がないため、充填ノズルの下
端を液面の上方でそれに近接した位置に維持して上昇さ
せることができ、それによって液ダレの問題を解消する
ことができる。

さらに上記構成においては、重量計から得られる容器
内の充填液重量に対応した高さ位置に充填ノズルを位置
制御するようにしているので、充填液の温度が変化して
その粘度が変化し、それによって単位時間あたりの流量
が変化したとしても、常に充填ノズルの下端と液面とを
予め定めた一定の状態に維持することができ、それによ
って常に安定した状態で充填を行なうおとができる。

「実施例」 以下、本発明を回転式重量充填装置に適用した実施例
について説明すると、第３図において、搬送コンベヤ１
によって搬送されてきた容器２は回転式重量充填装置３
の供給スターホイール４によってその内部に搬入され、
該回転式重量充填装置３によって所定重量の充填液が充
填された容器２は排出スターホイール５によって搬送コ
ンベヤ１上に排出される。

上記回転式重量充填装置３は、第１図に示すように、
図示しない鉛直方向の主軸に取付けられて一方向に回転
駆動される円筒状の回転体６を備えており、この回転体
６の外周部において半径方向外方に突出するフランジ部
6aに、その円周方向等間隔位置に容器２の重量を計測す
る重量計７をそれぞれ設けている。各重量計７の上部に
は上記容器２を載置する支持テーブル８を取付けてあ
り、また各重量計７からの信号はマイクロコンピュータ
を有する制御装置９に入力するようにしている。

上記回転体６には、各支持テーブル８の上方位置に、
その支持テーブル８上に載置された容器２内に充填液を
充填する充填ノズル16をそれぞれ配設してあり、各充填
ノズル16を回転体６に設けた昇降機構17によってそれぞ
れ昇降できるようにしている。

第２図に示すように、各充填ノズル16のバルブハウジ
ング18は、昇降機構17を構成する昇降部材19の上端部に
取付けてあり、このバルブハウジング18にはその軸部下
方に充填通路20を形成している。そしてこの充填通路20
の上端部をバルブハウジング18に穿設した半径方向孔21
およびこれに接続した可撓性を有する導管22を介して図
示しない充填液タンクに連通させ、また下端部をバルブ
ハウジング18に取付けた注液管23に連通させている。

上記バルブハウジング18内には有底筒状のベローズか
らなるバルブ25を収納してあり、このバルブ25をシリン
ダ装置26のピストンロッド27に連結し、そのピストンロ
ッド27を降下させた際に、バルブ底部の弁部25aをバル
ブハウジング18に形成した弁座部18aに着座させて上記
充填通路20を閉鎖できるようにしている。

上記ピストンロッド27の上端部に形成したシリンダ装
置の26のピストン28は、その上部に第１圧力室29を、下
部に第２圧力室30をそれぞれ区画し、バルブハウジング
18に形成した第１供給通路31から上記第１圧力室29に圧
縮空気を供給した際には、上記ピストン28およびピスト
ンロッド27を降下させて上記弁部25aを弁座部18aに着座
させ、これにより上述した充填通路20を閉鎖できるよう
にしている。

これに対し、バルブハウジング18に形成した第２供給
通路32から上記第２圧力室30に圧縮空気を供給した際に
は、上記ピストン28およびピストンロッド27を上昇させ
て弁部25aを弁座部18aから離座させ、これにより上記充
填通路20を開放できるようにしている。

また上記バルブハウジング18内には、上記ピストン28
より下方位置に第２ピストン33を昇降自在に嵌合し、上
記ピストンロッド27をこの第２ピストン33の軸部に摺動
自在に貫通させている。この第２ピストン33は上記ピス
トン28よりも大径に形成してあり、その上部に上述した
第２圧力室30を形成し、また下部に第３圧力室34を形成
している。

したがってシリンダ装置26の上記第２圧力室30内に圧
縮空気を供給した際には、第２ピストン33は下降端に位
置されて上記ピストン28の上昇を許容し、この状態では
充填通路20が全開となり充填液を容器２内に大流量で充
填できるようになる。

これに対し、上記バルブハウジング18に形成した第３
供給通路35を介して第３圧力室34に圧縮空気を供給して
第２ピストン33を上昇端に位置させ、これと同時に上記
第１圧力室29に圧縮空気を供給してピストン28を降下さ
せた際には、そのピストン28は第２ピストン33に当接し
て下降端までの自由な降下が規制されるようになる。こ
の場合にはバルブ25は小開度となり、充填液は小流量で
容器２内に充填されるようになる。

さらに上記バルブハウジング18には、上記各供給通路
31、32、35の他に、上記バルブ25内に形成した大気圧室
36の容積変動を許容するために、その大気圧室36を大気
に開放させるための大気通路37を形成してあり、それら
各通路31、32、35、37は、上記昇降部材19の内部に設け
た通路の38〜41のそれぞれに連通させている。

そして上記昇降部材19の内部に設けた通路38〜41のう
ち、上記大気圧室36に連通する通路41はその昇降部材19
の下端部で大気に開口させているが、その他の通路38〜
40はそれぞれ可撓性を有する図示しない導管と電磁弁を
介して圧縮空気源に接続している。

上記図示しない電磁弁は、上述した制御装置９によっ
て充填ノズル16の移動区間の所要の位置において開閉制
御できるようにしてあり、本実施例においては、第３図
に示す充填ノズル16の移動区間ＢおよびＤにおいて上記
バルブ25を小開度で、移動区間Ｃにおいて大開度で開放
できるようにしている。

次に、第１図に示すように、各充填ノズル16を支持す
る昇降部材19は回転体６固定した支持パイプ46に回転不
能かつ昇降自在に貫通させてあり、その昇降部材19の下
端部に取付けたねじ軸47を上記支持パイプ46の下端部に
回転自在に軸支したギヤ48に螺合させている。そしてそ
のギヤ48を回転体６の底面に固定したサーボモータ49側
のギヤに噛合させている。

上記サーボモータ49は上述した制御装置９によって正
逆方向に回転駆動され、それによって上記充填ノズル16
を昇降させることができるようになっている。そして、
本実施例においては、上記制御装置９には、予め容器の
種類毎に、その内部に充填された充填液の重量と、その
重量のときに得られる容器内の液面高さを考慮して設定
された充填ノズル16の高さ位置との関係を示す対応表が
記憶されており、上記制御装置９は、重量計７からの信
号によって容器２内の充填液の重量を検出したら、上記
対応表からその検出重量に対応した充填ノズル16の高さ
位置を選定し、その選定値に基いて昇降機構17のパルス
モータ49を制御して充填ノズル16を当該高さ位置に位置
制御するようになっている。

以上の構成において、充填ノズル16が上昇端位置に位
置し、かつバルブ25が閉じている状態において、上記回
転体の回転と同期して回転する供給スターホイール４ら
支持テーブル８上に空の容器２が供給されると、上記制
御装置９は上記重量計７から信号を入力して空の容器２
の重量を記憶する。これと同時に、制御装置９は上昇端
に位置していた充填ノズル16を下降させ、注液管23の下
端を容器２内の底部に近接した下降端位置に位置させる
（第３図の移動区間Ａ、第4a図参照）。

なおこの際、注液管23の下端が容器２内の底部に当接
して容器２を破損させることがないように、注液管23の
下端はその容器２の底部から所要量だけ離すように設定
してあることは勿論である。

上記充填ノズル16が下降端位置に位置されると、制御
装置９は上述した電磁弁を開放して第１圧力室29と第３
圧力室34とに同時に圧縮空気を供給するので、バルブ25
が小開度で開放される。これにより充填液は図示しない
充填液タンクから導管22、半径方向孔21、充填通路20お
よび注液管23を介して容器２内に小量ずつ充填されるの
で、注液管23の下端が容器２の底部から所要量だけ離
れ、かつ充填液が発泡性を有する液であっても、その充
填開始時に充填液が発泡することを有効に防止すること
ができる（第３図の移動区間Ｂ、第4b図参照）。

上記制御装置９には、予め充填作業を開始する以前に
使用する容器２の種類が入力してあり、制御装置９はそ
の容器２の種類に応じて必要な対応表を、すなわち容器
２内の充填液の重量とその重量に対応した充填ノズル16
の高さ位置との対応表を選定している。

そしてその対応表には、容器２内の充填液の液面が下
降端位置に位置した注液管23の下端に近接した際の重量
が記録されており、制御装置９は、容器２内に充填され
た充填液の充填重量がその重量となったことを重量計７
からの信号によって検出すると、上述した電磁弁を切り
換えて第３圧力室34への圧縮空気の供給を停止するとと
もに第２圧力室30内に圧縮空気を供給してバルブ25を全
開させ、これと同時に充填ノズル16の上昇を開始させる
（第３図の移動区間Ｃ、第4c図参照）。

上記バルブ25が全開となると、充填液が容器２内に大
流量で充填されるようになるが、バルブ25が小開度から
大開度に切換わる際には容器２内の充填液の液面が注液
管23の下端に近接しているので、その切換わりによって
充填液が発泡することはない。そして上記制御装置９
は、大流量で充填される充填液の充填重量を検出してお
り、上記充填ノズル16の高さ位置を検出した充填重量に
対応する高さ位置にサーボモータ49を回転させて位置制
御し、それによって常に容器２内の充填液の液面が注液
管23の下端に近接した状態を維持させる。

このようにして充填液の充填が進み、容器２内に最終
充填重量に対して例えば９割程度の重量の充填液が充填
されると、制御装置９は再び電磁弁を切換えて第１圧力
室29と第３圧力室34とに同時に圧縮空気を供給し、バル
ブ25を小開度に切換える。他方、充填ノズル16はほぼバ
ルブ25が大開度の際の速度で上昇され、その高さ位置が
所定位置となるとその上昇が停止される（第３図の移動
区間Ｄ、第4d図参照）。

この後、充填ノズル16から容器２内に小流量で充填液
が充填され、重量計９からの信号により容器２内の充填
液が予定充填重量となったことを制御装置９が検出する
と、制御装置９は第１圧力室29のみに圧縮空気を供給し
てバルブ25を閉鎖させ、容器２内への充填液の充填を終
了させる。

この状態となったら、制御装置９は充填ノズル16を上
昇端位置まで上昇させて注液管23を容器２内から引抜
き、充填の完了した容器２は排出スターホイール５によ
って支持テーブル８から搬送コンベヤ１上に搬出されて
充填作業が完了する（第３図の移動区間Ｅ、第4e図参
照）。

なお、上記実施例では充填ノズル16の下端を容器２内
の液面の上方でそれに近接した位置に維持して上昇させ
るようにしているが、必要に応じて充填ノズルの下端を
充填液内に挿入した状態で液面の上昇とともに上昇させ
るようにしてもよい。また、充填ノズル16の上昇位置を
制御するに当っては、必ずしも上述した対応表による必
要はなく、充填重量を入力したらそれから演算によって
充填ノズル16の高さ位置を求めさせてもよいことは勿論
である。

さらに上記実施例では、本発明を回転式の重量充填装
置に適用した場合について説明したが、ライン式の重量
充填装置であってもよいことも勿論である。

「発明の効果」 以上のように、本発明によれば、充填液の温度変化に
よりその粘度が変化し、それによって単位時間あたりの
流量が変化したとしても、常に充填ノズルの下端と液面
とを予め定めた一定の状態に維持することができ、した
がって充填液の発泡を良好に防止して円滑な充填液の充
填を行なうことができ、また液ダレも防止することがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の要部の拡大断面図、第３図は概略平面図、第4a図な
いし第4e図は充填状態を示す作動工程図である。 ２……容器、３……回転式重量充填装置 ６……回転体、７……重量計 ９……制御装置、16……充填ノズル 17……昇降機構、49……サーボモータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器の重量を計測する重量計と、容器内に
   充填液を充填する充填ノズルと、この充填ノズルを昇降
   させる昇降機構と、この昇降機構の駆動源を制御して上
   記充填ノズルを昇降させる制御装置とを備え、容器内へ
   の充填液の充填に伴なって上記充填ノズルを上昇させる
   ようにした重量充填装置において、 上記制御装置に、上記重量計から得られる容器内の充填
   液重量と充填ノズルの高さとの関係を記憶させるととも
   に、上記昇降機構の駆動源をサーボモータから構成し、
   上記制御装置はこのサーボモータを制御して、上記記憶
   した関係に基づいて、上記重量計から得られる容器内の
   充填液重量の増大に追従して上記充填ノズルの高さ位置
   を制御することを特徴とする重量充填装置。