JP3518902B2 - 液体充填装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、容器への液体等の充填
包装業界において用いられる液体充填装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、容器へ定量の液体等を充填する包
装業界において、機械化による大量かつ自動的な容器へ
の液体の規定量の充填にあっては、充填に伴って変化す
る液面に対して、充填ノズルの先端部を一定の間隔を保
つ追従充填を行なわないと、充填時に容器内において、
ノズル付近の空気が充填液により巻き込まれて液中で発
泡を起こすので、容器内の容積が膨張して充填終了時
に、容器の口元から充填液が吹き出てしまったり、ま
た、破裂した泡がミスト状となって容器外へ飛散し、容
器の外面を汚したり、あるいは充填装置の全体へ充填液
が掛かってしまう。 【０００３】したがって、前記したような諸現象を解消
させるために、追従充填させることは不可欠となって一
般的となってきた。 【０００４】そして、この液面追従式の充填は、固定の
瓶台上に容器を載置し、この上部に対設した充填ノズル
を、例えば、サーボモータ等の駆動部材により液体の充
填に伴って上昇する液面に対応させて上昇させることに
より行なっていた。 【０００５】一方、瓶台側を昇降させる技術も試みられ
てはいたが、この瓶台には、精密機械である重量計が取
り付けられており、該重量計が昇降することは、その移
動による振動や重量加速度あるいは慣性力が充填量の計
測に悪影響を与えるため好ましくないとされて、もっぱ
ら、充填ノズル昇降式が主流化されていた。 【０００６】特に、前記した現象は、充填完了直前にあ
っては、規定量の充填がなされるか否かに大きく作用さ
れる。 【０００７】しかし、液面追従のため充填ノズルを昇降
させるタイプの充填は以下の問題点を有する。 【０００８】図５（ｂ）に示すように、充填ノズル３
０と連結した充填バルブ３１へ液体タンク３２の液体が
送られるものであるが、このバルブ３１の受管３３とタ
ンク３２の送管３４とは、充填ノズル３０の昇降式であ
るため、可撓性を有するフレキシブルホース３５により
接続され、クランプ３６によって容易に離脱しないよう
に固定されている。 【０００９】この構成による接続のものにおいて、衛生
面や他種液体充填時等に次の液体への混入を防止するた
め、充填作業終了後、あるいは開始前の液体流路の洗滌
にあっては、洗滌液の通液により行なっていたが、前記
した受管３３および送管３４とホース３５との間には隙
間ｓ部が生ずるため、このｓ部に入り込んだ液体は、洗
滌液の通液だけでは残留充填液の完全な取り除きはでき
ず、やむをえず、洗滌液の通液回数を増やすことにより
対応していた。 【００１０】しかし、この通液だけの洗滌では不十分
で、この部分からの雑菌の繁殖という大きな問題が発生
するので、当業界にあっては、定期的に分解してホース
３５を交換すると共に、該接続部を人手により清掃しな
ければならず、甚だ面倒であった。 【００１１】重量がある充填部を保持しての昇降は構
造が大掛かりでかつ複雑となって、故障の発生が多くメ
ンテナンスに多大な作業時間を要する。 【００１２】また、部品点数の多い昇降部や充填部に
あっては、部品消耗や部品離脱等によりこれら構成部品
が、あるいは、昇降部や充填部に施された潤滑油や錆
び，塗料等の異物が誤って充填中に容器内へ混入する大
きな欠陥を生ずる。 【００１３】この異物の容器混入は、製品の品質を著し
くて低下させるばかりか、商品上危険であって、特に食
品の充填にあっては衛生上極めて好ましくない大きな問
題となる。 【００１４】そして、昇降駆動のための電気配線は、
充填液流路の洗滌による水や湯の飛散にあっては、常に
漏電の心配が伴なう。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題点を解決するためになされたもので、容器の受台に
計量手段を取り付け、この受台と計量手段とを昇降手段
より昇降させて、容器内に充填される液体の重量変化に
伴い変化する容器内液面位置と充填ノズル先端部位置と
の位置関係が、第一設定重量になるまでは常に設定基準
値になるように容器を昇降制御させ、第一設定重量到達
後、容器の昇降を停止して、その後は第二設定重量にな
るまで容器の昇降を停止させた状態で充填することによ
り、液体を充填するための充填手段付近に昇降制御機器
がなくなって洗滌が容易で確実となる上、充填部が昇降
するために起因する充填中の異物の混入を可及的に減少
させて、安全かつ高品質を維持させた液体の高精度充填
を行なうことができる液体充填装置を提供することを目
的としている。 【００１６】 【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ための本発明の手段は、機体へ昇降自在に取り付けた容
器の受台と、該受台上の容器の注ぎ口に対応させて、そ
の上部において機体に設けた容器へ液体を充填する充填
手段と、前記受台に連係させた昇降手段と、前記受台へ
付設して容器の充填液重量を計測する計量手段と、前記
昇降手段と充填手段および計量手段に連係させた制御手
段とを備えさせ、前記充填手段は、充填すべき液体を収
容した液タンクと、該液タンクと配管により接続されて
送液と液停止とを行なう充填バルブと、この充填バルブ
に連接して垂下させた充填ノズルとを有し、前記液タン
クと前記充填バルブとの前記配管による接続は、前記液
タンクに設けた送管と前記充填バルブに設けた受管との
接合部にガスケットを介してクランプバンドにより固着
させ、前記送管と前記受管との接合部において、それぞ
れの前記送管と前記受管との内面を一連的なパイプ状に
設けた液体充填装置の構成にある。 【００１７】また、この構成にあって、前記充填手段に
おける液体流路中に液体の流量を制御する流量制御手段
を設ける。 【００１８】この流量制御手段は、絞り弁を有する流量
制御弁，切換部材により作動される複数の異なる断面積
を有するオリフィスのいずれかである。 【００１９】更に、本発明の方法は、容器の受台と、該
受台上の容器の注ぎ口に対応させて、その上部に設けた
容器へ液体を充填する充填手段と、前記受台へ付設して
容器の充填液重量を計測する計量手段と、前記昇降手段
と充填手段および計量手段に連係させた制御手段とから
なる液体充填装置にあって、あらかじめ、制御手段へ入
力した第一設定重量に充填量が達するまでは、容器内へ
充填されたその液面と充填手段における充填先端部との
間隔を、設定基準値内に保持するように、重量信号によ
る昇降手段によって容器を降下させ、充填量が第一設定
重量に到達した後に、容器の降下を停止して、その後
は、第二設定重量までその状態で充填を行なう。 【００２０】また、前記充填手段における液体流路中に
設けた液体の流量制御手段により、充填開始時およびま
たは第一設定重量から第二設定重量までの充填を小流量
により行なう。 【００２１】 【作用】前記のように構成される本発明は以下に述べる
作用を奏する。 【００２２】充填手段の充填先端部と液面との間隔を保
持される、すなわち、液面追従のための昇降手段が容器
の下側において受台に連係させてあり、したがって、充
填に際しては、昇降によって生ずる装置部品や潤滑油，
機械の錆び等が容器内へ入ることがない。 【００２３】また、制御手段へ、充填する液体の第一設
定重量と第二設定重量とをあらかじめ入力しておくもの
で、充填装置にあって、容器を載置した受台が昇降手段
により昇降作動される。 【００２４】容器内に液体充填が開始されると、これに
伴って、受台に付設した計量手段により充填量が計測さ
れ、逐次、その重量信号が制御手段へ送られて演算され
て容量化され、容器内に充填された液体の液面位置が正
確に得られる。 【００２５】これにより前記昇降手段を制御すると容器
が適量降下して、充填手段における充填先端部と容器内
の液面との間隔を設定基準値内に保持されるもので、第
一設定重量まで、充填先端部と液面との追従充填がなさ
れる。 【００２６】そして、計量手段が、その充填量の第一設
定重量を検出すると、制御手段により昇降手段を操作し
て容器の降下を停止し、そのままの状態で、計量手段が
第二設定重量を検出するまで充填が行なわれる。 【００２７】この第二設定重量とは、例えば、容器に対
する規定充填量であって、この量に達したものは充填手
段による液体充填が停止され容器への充填が終了する。 【００２８】また、前記充填手段における液体流路中に
設けた液体の流量制御手段を操作すると、充填開始時お
よびまたは第一設定重量から第二設定重量までの充填
は、充填手段からの充填量が小流量となる。 【００２９】充填開始時が小流量となることにより、圧
送される液体の吐出圧が直接容器底へ掛からず、計量手
段への過重量が与えられない。 【００３０】一方、第一設定重量から第二設定重量まで
の充填が小流量となることにより、容器への規定量の充
填精度が向上する。 【００３１】 【実施例】次に本発明に関する液体充填装置の一実施例
を図面に基づいて説明する。 【００３２】図１においてＡは、本発明の一実施例を示
した液体充填装置で、容器ｂの受台１と、充填手段２
と、昇降手段３と、計量手段４と、制御手段６とにより
基本的に構成される。 【００３３】そして、前記した受台１は、機台７へ昇降
自在の取付体８を介して取り付けられていて、その上部
に容器ｂが安定載置される受面１ａが形成されている。 【００３４】また、前記した充填手段２は、充填すべき
液体の所定量を収容した液タンク９と、該液タンク９と
配管１０により接続されて送液と液停止とを行なう充填
バルブ１１と、この充填バルブ１１に連接して垂下させ
た充填ノズル１２とにより構成され、該充填ノズル１２
の下縁部から液タンク９の液体が吐出される。 【００３５】なお、液タンク９と充填バルブ１１との配
管１０による接続は、図５（ａ）に示すように、その送
管９ａと受管１１ａとの接合部にガスケット１０ａを介
してクランプバンド１０ｂにより固着されるので、液漏
れがないことはもちろんのこと、その接合部の内面は、
一連的なパイプ状となるので液体が残留することがな
く、液体流路の洗滌は円滑かつ確実に行なわれ衛生的に
保持される。 【００３６】前記した昇降手段３は、受台１における取
付体８へ連係させてあって、数値制御されるサーボモー
タ等の駆動部材１３により操作される螺軸１４の移動に
よって、取付体８すなわち受台１の任意量が昇降され
る。 【００３７】なお、前記した駆動部材１３は、制御手段
６による数値制御可能の駆動源であれば任意の手段が採
用されるものである。 【００３８】前記した計量手段４は、受台１へ付設して
該受台１上に載置された容器ｂの充填液重量を計測する
もので、慣用のひずみ計（ロードセル）等が用いられる
もので、この検出信号は制御手段６へ送られる。 【００３９】前記した制御手段６は、昇降手段３と充填
手段２および計量手段４に連係させてあって、入力部や
出力部，表示部，記憶部，演算部，制御部等を備えたコ
ンピュータを用いる。 【００４０】図１において１６は、流量制御手段で、充
填手段２における液体流路中に設けて、充填ノズル１２
の先端部１２ａからの単位時間当たりの液体の流量を制
御して、容器ｂへの液体の充填を小流量とする。 【００４１】その作動は、図３（ａ）に示すように、充
填開始時の初期重量ｘまでは、充填ノズル１２からの吐
出圧等により容器ｂの底面に衝撃を与えることで、受台
１に連結した計量手段４への悪影響を防止し、図３
（ｂ）〜（ｃ）に示すように、第一設定重量ｙから第二
設定重量ｚまでの充填は、容器ｂへの規定量の充填精度
を向上させるものである。 【００４２】この流量制御手段１６は、例えば、図２
（ａ）に示すような、慣用のしぼり弁を有する無段階式
の流量制御弁や、図２（ｂ）に示すような、複数の異な
る断面積のオリフィス１７と、これに複数のオリフィス
１７を回動手段等により選択的に切り替える切換部材１
８とからなる段階的なもの等が用いられるもので、該オ
リフィスタイプは、充填開始時の初期重量ｘまで、ある
いは、第一設定重量ｙから第二設定重量ｚまでの充填
は、小断面積のオリフィス１７を選択する。 【００４３】なお、前記した第二設定重量ｘとは、例え
ば、容器ｂに対する規定充填量であって、容器ｂにおけ
る容量表示の場合は、重量を容量に変換した値であり、
この量に達したものは、充填手段２による液体充填が停
止され容器ｂへの充填が終了する。 【００４４】したがって、前記した実施例装置Ａによれ
ば、シャンプー等の洗剤である液体を樹脂ボトルｂへ充
填する場合には、あらかじめ、容器ｂの形状や、図３
（ａ）〜（ｃ）に示すような、充填開始時の初期重量ｘ
および第一設定重量ｙ，第二設定重量ｚ、そして、容器
ｂ内へ充填されたその液面と、充填手段２における充填
ノズル１２の充填先端部１２ａとの間隔、すなわち、図
３（ａ），（ｂ）に示すように、設定基準値Ｌを制御手
段６（コンピュータ）へ入力しておく。 【００４５】そして、この液体を樹脂ボトルｂへ充填す
るときは、図１に示すように、受台１へ容器ｂを供給し
た後、該受台１を昇降手段３により、同図の仮想線で示
す位置まで容器ｂを上昇させると充填準備ができるもの
で、充填ノズル１２の先端部１２ａと液面との間隔いわ
ゆる設定基準値Ｌは、例えば、１０mmを設定する。 【００４６】容器ｂ内への液体の充填を開始すると、充
填開始時の初期重量ｘまでは流量制御手段１６が作動し
て小流量により液体充填されるので、計量手段４への過
荷重が掛からないと共に、液跳ねがない。 【００４７】これに伴って、受台１に付設した計量手段
４が液体の充填量を計測し始め、この信号は、逐次、制
御手段６へ送られ、初期重量ｘに達すると、流量制御手
段１６の作動により大流量に変わって、急速充填とな
る。 【００４８】なお、初期重量ｘに達した後に液体充填が
大流量となっても、すでに充填された充填層が吐出され
た液体の緩衝作用を行なって、計量手段４への過荷重等
の悪影響を与えない。 【００４９】また、充填開始より、制御手段６では計量
手段４が検出した充填重量に基づいて、ボトルｂ内に充
填されている実容積を演算して、受台２の昇降手段３へ
作動信号が送って、ボトルｂを降下させ、充填ノズル１
２の先端部１２ａと液面との間隔が、常に、設定基準値
Ｌ内である１０mm（誤差±２〜３mm）に維持され第一設
定重量ｙに至る。 【００５０】すると、この第一設定重量ｙを検出する
と、この重量信号が制御手段６を介して昇降手段３に伝
達され、容器ｂの降下を停止する。 【００５１】一方、充填手段２における流量制御手段１
６にも、前記重量信号が制御手段６を介して伝達され、
その充填流量が小流量に変換して緩やかな小流量により
行なわれて、第二設定重量ｚまで円滑な充填が続けられ
る。 【００５２】第二設定重量ｚを計量手段４が検出する
と、この信号により、充填手段２の充填バルブ１１が作
動して、液体の液タンク９からの供給停止して容器ｂへ
の充填を完了するもので、容器ｂ内には規定量が充填さ
れる。 【００５３】この間、充填液であるシャンプは飛散して
ミトス状となったり、あるいは、ボトルｂの外部へ飛び
出てボトルｂや周囲の機器を汚染することはなく、ボト
ルｂ内において発泡することもない。 【００５４】計量にあっては、計量手段４へは、充填圧
による過重量が掛かることなく正確な重量を計測するこ
とができた。 【００５５】なお、前記した充填ノズル１２の先端部１
２ａと液面との間隔である設定基準値Ｌは、充填工程に
おいて一定であったり、あるいは、図４に示すように、
充填中においてＬ１，Ｌ２，Ｌ３のように変化してもよ
いものであるが、このＬ１〜Ｌ３の値は前記設定基準値
内に保持される。 【００５６】 【発明の効果】前述のように構成される本発明は、充填
液体の計量を受台に設けた計量手段で行ない、この受台
を充填手段の充填先端部に対して昇降させる充填方法
で、昇降のための構成部品は容器より下方に配設される
ので、充填に際しては、昇降によって生ずる装置部品や
潤滑油，機械の錆び等が容器内へ入ることがない。 【００５７】したがって、充填された製品の品質を低下
させたり不良品となったりすることがなく、安全でかつ
衛生的な充填物を市場提供することができる。 【００５８】また、充填手段の洗滌にあっても、この充
填手段に昇降部が附帯していないので、洗滌の残し等の
不都合がなく、次回の充填液に前回の充填液が混入する
ことがない。 【００５９】 【００６０】 【００６１】

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に関する液体充填装置の要部を示す正面
図である。 【図２】図１における装置に用いる流量制御手段の各例
を示す説明図である。 【図３】本発明に関する液体充填装置による充填方法を
段階的に示す説明図である。 【図４】図１における設定基準値を示す説明図である。 【図５】液タンクと充填バルブとの接続状態を示す断面
図で、（ａ）は本願を、（ｂ）は従来の装置をそれぞれ
示す。 【符号の説明】 Ａ 液体充填装置 ｂ 容器 １ 受台 ２ 充填手段 ３ 昇降手段 ４ 計量手段 ６ 制御手段 Ｌ 設定基準値 ｘ 初期重量 ｙ 第一設定重量 ｘ 第二設定重量 １６ 流量制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊賀 久人 静岡県清水市天神二丁目８番１号 靜甲 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−307093（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−29199（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B27C 3/20 B65B 3/04 B65B 3/28

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 機体へ昇降自在に取り付けた容器の受台
   と、該受台上の容器の注ぎ口に対応させて、その上部に
   おいて機体に設けた容器へ液体を充填する充填手段と、
   前記受台に連係させた昇降手段と、前記受台へ付設して
   容器の充填液重量を計測する計量手段と、前記昇降手段
   と充填手段および計量手段に連係させた制御手段とを備
   えさせ、 前記充填手段は、充填すべき液体を収容した液タンク
   と、該液タンクと配管により接続されて送液と液停止と
   を行なう充填バルブと、この充填バルブに連接して垂下
   させた充填ノズルとを有し、 前記液タンクと前記充填バルブとの前記配管による接続
   は、前記液タンクに設けた送管と前記充填バルブに設け
   た受管との接合部にガスケットを介してクランプバンド
   により固着させ、 前記送管と前記受管との接合部において、それぞれの前
   記送管と前記受管との内面を一連的なパイプ状に設けた
   ことを特徴とする液体充填装置。