JP3568277B2 - 液体充填方法 - Google Patents

Description

【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方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容器への液体等の充填包装業界において、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、一般的に重量式充填機として、カム操作によって充填ノズルが昇降する液面追従式の充填機が知られている。
【０００３】
このものは、液面追従を行なうことで、充填中でのエアの巻き込みによる容量過多に起因する液吹きを防止することが主な目的である。
【０００４】
この追従充填は、充填ノズルの先端と液面とのクリアランスをある間隔に保つことや、充填ノズルの先端面を少し液面に触れさせること、あるいは、充填ノズルを液中に入れて行なう液中充填等の手段が挙げられる。
【０００５】
一方、液面追従させるために充填ノズルを昇降させるカム形状は、対象となる容器や充填液、あるいは、充填温度等の各条件をもとに、仕様充填能力を満足させるための充填時間や充填条件を設定する構成となる。
【０００６】
したがって、液体充填中に、これらの設定条件が変化すると、容器内の液面の上昇速度と充填ノズルの上昇速度との所定の関係を保持することができず、回転式充填機の場合、実際の運転速度が、設定された回転速度より変化すると、目的通りの液面追従ができなくなる。
【０００７】
特に、運転速度が設定速度より低くなった場合、あるいは、充填中に本体の回転が停止した場合等の非正常運転は、その最中であっても、充填ノズルからの液体吐出は継続的に行なわれて、所定の液面追従パターンは全く得られず、液面は時間の経過と共に高くなって所定の高さ以上となり、これにより様々な不都合を生ずる。
【０００８】
例えば、充填ノズルが液中に浸ってしまい、重量精度が悪くなると共に、液中に触れた充填ノズルの外壁にその液体が付着して、雑菌の付く原因となって不衛生となる上、液だれを生ずる。
【０００９】
前記した非正常運転は、充填開始の直後に本体の回転が停止した場合は、充填ノズルは容器の底部付近まで挿入されているもので、この状態で規定の重量まで充填が行なわれると、容器内に挿入されている充填ノズルの体積分が容器内において充填容積が過剰となるため、この分が容器の口から溢れ出てしまう。
【００１０】
そのため、停止したときは、充填バルブを閉じることにより液体充填を中止していたが、再スタートして所定の運転速度になる間は充填ノズルが昇降しないため、設定された追従充填にはならず、充填された液体の液面が上昇して充填ノズルがこの液面に触れる、あるいは、液中に入ってしまったりしまう。
等の様々な問題点を有するものであった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記した問題点を解決するためになされたもので、回転体の回転速度とこれに見合う液体充填値とをあらかじめ制御手段へ入力し、回転体の回転中に、回転体の実回転速度が設定値より低くなったときまたはゼロとなったとき、設定値と回転体の実回転移動値とを制御手段により演算して、この演算信号により充填手段による液体の吐出量を制御させることにより、運転中に、液面追従手段の速度が所定の速度より低下したり停止しても、充填ノズルからの液体の不正吐出を抑えて、充填精度の向上を計り、ノズルへの液体の付着による液だれや、雑菌の繁殖を防止することができる液体充填方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【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は、
容器受台と、この容器受台に対応させて液体の充填手段とを取り付けた回転体を有し、この回転体が回転移動するその充填区域内において液面追従手段により、前記充填手段の上昇か前記容器受台の降下かによって、充填された前記容器内の液面と前記充填手段の先端部とに、所定間隔を維持させつつ前記容器への液体充填を行なうもので、前記充填区域内において前記充填手段の移動位置の信号を制御手段へ送る検出手段を備えたロータリー式液体充填機にあって、
前記回転体が回転移動する充填区域内において、該充填区域を所定の角度ごとに細分割して、
前記充填区域における各角度ごとの前記回転体の回転移動値および該回転移動値に対応する容器への液体重量設定値をあらかじめ前記制御手段へ入力してあり、
前記検出手段は、前記充填区域における各角度ごとの前記回転体の回転移動値をそれぞれ検出して制御手段へ送信するものであって、
前記ロータリー式液体充填機の運転中に、前記容器内の液面と充填ノズルとの間隔を一定に保持する前記液面追従手段の移動速度が変化した場合、あるいは、前記液面追従手段の移動が停止した場合、前記制御手段へ入力された前記回転体の回転移動値に対応する容器への液体重量設定値に基づいて、前記液面と前記充填手段における充填ノズルの先端位置とのあらかじめ定められた前記間隔を維持するように、前記充填手段による液体充填を制御させるものであって、
前記充填手段による液体充填の制御は、
前記充填ノズルから吐出される前記液体の充填量を制御させる液体充填方法にある。
【００１３】
そして、容器受台と、この容器受台に対応させて液体の充填手段とを取り付けた回転体を有し、この回転体が回転移動するその充填区域内において液面追従手段により、前記充填手段の上昇か前記容器受台の降下かによって、充填された前記容器内の液面と前記充填手段の先端部とに、所定間隔を維持させつつ前記容器への液体充填を行なうもので、前記充填区域内において前記充填手段の移動位置の信号を制御手段へ送る検出手段を備え、前記液面追従手段の昇降は、該液面追従手段に付設したコロをフレームに取り付けたカムに係合して作動されるカム式を用いたロータリー式液体充填機にあって、
前記回転体が回転移動する充填区域内において、該充填区域を所定の角度ごとに細分割して、
前記充填区域における各角度ごとの前記回転体の回転移動値および該回転移動値に対応する容器への液体重量設定値をあらかじめ前記制御手段へ入力してあり、
前記検出手段は、前記充填区域における各角度ごとの前記回転体の回転移動値をそれぞれ検出して制御手段へ送信するものであって、
前記ロータリー式液体充填機の運転中に、前記容器内の液面と充填ノズルとの間隔を一定に保持する前記液面追従手段の移動速度が変化した場合、あるいは、前記液面追従手段の移動が停止した場合、前記制御手段へ入力された前記回転体の回転移動値に対応する容器への液体重量設定値に基づいて、前記液面と前記充填手段における充填ノズルの先端位置とのあらかじめ定められた前記間隔を維持するように、前記充填手段による液体充填を制御させるものであって、
前記ロータリー式液体充填機の運転中に、前記容器内の液面と前記充填ノズルとの前記液面を一定に保持する前記液面追従手段の移動速度が変化した場合、連続して前記制御手段へ送信される前記検出手段の信号に基づくこの速度変化した前記回転体の回転移動位置において、前記制御手段は、前記検出信号と前記充填重量設定値との演算を行なって、この演算信号に基づいて、実充填重量と検出した前記回転体の回転移動位置における設定重量とを一致させるための前記充填手段による吐出量を、前記充填ノズルの充填バルブの操作により調節するものであり、
前記ロータリー式液体充填機の運転中に、前記容器内の液面と前記充填ノズルとの前記液面を一定に保持する前記液面追従手段の移動が停止した場合、前記検出手段が前記回転体の停止位置を検出して、その信号を制御手段へ送り、該制御手段では、この停止位置の検出信号に相応するあらかじめ記憶させた設定重量と、前記計量手段による実充填重量とを演算して、この演算値における前記容器内の液体重量が規定重量に達しないときは、前記充填手段による液体の充填を続行し、該充填値が規定重量に達していれば、直ちに、前記制御手段から信号を発し、前記充填手段の充填バルブを操作してこれを閉塞し、液体充填を停止させる
液体充填方法にある。
【００１５】
【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。
【００１６】
回転体の回転速度とこの回転速度に見合う液体充填値とをあらかじめ制御手段へ入力し、回転体の回転中に、回転体の実回転速度が設定値より低くなったときまたはゼロとなったとき、前記設定値と回転体の実回転移動値とを制御手段により演算して、この演算信号により充填手段による液体の吐出量を制御させる。
【００１７】
特に、回転体が回転する一定の充填区域を、所定の回転角度ごとに複数に細分割して、各角度ごとに対して、回転体の回転移動値と、この回転移動値に対応する液体重量とをあらかじめ制御手段へ入力しておく。
【００１８】
そして、回転体の回転中に、回転体の実回転移動値に応じて充填手段による液体の吐出量を制御させる。
【００１９】
【実施例】
次に本発明に関する液体充填方法の一実施例を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１，図３および図５，図６においてＡは、本発明の一実施例方法を採用したロータリー式の液体充填機で、図１に示す装置Ａは、液面追従手段すなわち昇降手段３による作動方式が容器ｂの昇降式で、図３に示す装置Ａは充填ノズル１１の昇降式をそれぞれ示す。
【００２１】
そして、その構成は、容器ｂの受台１と、充填手段２と、昇降手段３と、検出手段Ｓと、計量手段４と、制御手段５とよりなる。
【００２２】
図１に示す装置Ａにあって、受台１は、回転体６へ昇降自在の取付体７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。
【００２３】
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８と、この液タンク８と配管９により接続されて送液と液停止とを行なうと共に、液体の充填中において、液体の大流量および小流量との切換可能な充填バルブ１０と、この充填バルブ１０に連接して垂下させた充填ノズル１１とにより構成されるものであって、該充填ノズル１１の下縁部から液タンク８の液体が吐出される。
【００２４】
前記した昇降手段すなわち液面追従手段３は、受台１における取付体７へ連係させて、受台１すなわち容器ｂを所定のタイミングにより昇降させるものであって、カム式を採用するものであり、取付体７に付設したコロ１２をフレーム（図示せず）に取り付けたカム１３に係合させてある。
【００２５】
このカム１３は、図２に示すような充填区域ｘに対して、少なくともその全工程において設けられているもので、受台１は、図１に示すように、最降下位置から最上昇位置までの移動距離ｙが得られるようにしてあり、液体の充填作業は前記した充填区域ｘにおいて完了するように設定されている。
【００２６】
そして、この充填区域ｘは、回転体６の回転移動において、例えば、約２７０°前後の範囲が設定されるもので、更には、該充填区域ｘを所定の角度ごと、例えば、２〜２０°ごとに分割して、各角度における部位の液体充填重量が後記する制御手段５にあらかじめ記憶させてある。
【００２７】
この記憶させるパターンは、例えば、図４において線グラフで表わされる内容のものが用いられるもので、例えば、回転体６の回転基点０°から進んで５０°回転したとき充填が開始され、１００°回転時は容器ｂ内に１５％が充填され、１５０°回転時は３０％が、２００°回転時は６０％が充填されるとのように設定される。
【００２８】
この充填区域ｘの設定角度および細分化した部位の角度値は、前記した例に限定されるものではなく、任意に設定し得ることはもちろんであり、特にこの部位は、回転体６に取り付けた充填手段２のヘッド数や単一ヘッドにおける移動時間に比例して増減する設定も考えられる。
【００２９】
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５へ送られる。
【００３０】
前記した制御手段５は、昇降手段３と充填手段２および計量手段４と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。
【００３１】
前記した検出手段Ｓは、充填区域ｘが分割された各部を検出してその検出信号を制御手段５へ送るものであって、光電管や近接スイッチ，リミットスイッチ，回転体６の回転角を検出する例えばロータリーエンコーダー，パルスカウンター等の慣用の検出器が用いられる。
【００３２】
したがって、前記した実施例によれば、図１に示すように、充填ノズル１１先端の容器底からの距離（位置）は、容器受台１に連係させて昇降手段３におけるの昇降用カム１３への対応位置によって決まる。
【００３３】
また、充填区域ｘにおいて各角度の部位では、図４に示すようなパターンにより、その部位ごとに充填重量が設定され制御手段５に記憶されている。
【００３４】
この状態でロータリー式充填機Ａを運転させると、回転体６は、図２において矢印ｐに示す方向に回転を始め、かつ、移送手段１５から受渡手段１６を介して連続して容器が充填機Ａに送り込まれる。
【００３５】
そして、充填区域ｘ内において容器内に所定容量（重量）の液体が充填され、充填区域ｘを過ぎた位置において接続させた取出手段１７を介して搬出手段１８へ次々と取り出される。
【００３６】
また、充填区域ｘにおける各角度の部位において、検出手段Ｓによる検出信号は、常にリアルタイムで送信され続け、この信号に基づいて、制御手段５は各部位ごと演算して、この演算信号を、充填手段２における充填バルブ１０へ送られている。
【００３７】
このとき、充填機Ａにおける回転体６が充填区域ｘの途中において停止したときは、検出手段Ｓが回転体６の停止位置を検出して、その信号を制御手段５へ送る。
【００３８】
すると、制御手段５では、この停止位置の検出信号に相応するあらかじめ記憶させた設定重量と、計量手段４による実充填重量とを演算して、この演算値における容器ｂ内の液体重量が規定重量に達しないときは、充填手段による液体の充填を続行し、該充填値が規定重量に達していれば、直ちに、制御手段５から信号を発し、充填手段４の充填バルブ１０を操作してこれを閉塞し、液体充填を停止させる。
【００３９】
また、回転体６を運転して、液体充填を再スタートさせるときは、該回転体６が回転を始めたと同時に、充填区域ｘに設定した各角度ごとの部位における通過信号を検出手段Ｓが検出し、これを制御手段５へその都度送信して、その設定値内に演算値が納まっているかどうかを確認して充填終了まで進行する。
【００４０】
したがつて、この充填区域ｘ内において容器ｂには、設定重量を超過する異常充填は全く起こることがなく、これに起因する液吹きや重量精度の低下、あるいは、充填ノズル１１の液中接触等のトラブルの発生がない。
【００４１】
また、充填機Ａにおける回転体６が充填区域ｘの途中において、回転体６の回転速度が低下に変化したときは、充填手段２からは事態の変化にかかわらず、同一の充填条件で充填を続けようとするが、検出手段Ｓは絶えず充填区域ｘにおける各角度の部位の位置を検出し続けているので、低速となった部位の検出手段Ｓによる信号が制御手段５へ送られているため、制御手段５は検出信号と設定値との演算がリアルタイムで行なわれ、この演算信号に基づいて、実充填重量と検出した部位における設定重量とを一致させるための充填手段２による吐出量を、その充填バルブ１０の操作により調節する。
【００４２】
この回転体６の回転速度が速くなったときであっても、前記した演算に基づく同様の作動がなされる。
【００４３】
次に、図３においてＡは、昇降手段３による充填ノズル１１の昇降式の例を示す液体充填装置で、容器ｂの受台１は取付体７を介して回転体６へ固着されており、また、受台１へ連係させた計量手段４，検出手段５，制御手段５の構成は、前記した受台昇降式の例とほぼ同様の構成によるので、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
この例における前記した昇降手段すなわち液面追従手段３は、充填手段２へ連係させて、該昇降手段３の充填ノズル１１を所定のタイミングにより昇降させるものであって、カム式を採用するものであり、取付体７に付設したコロ２０をフレーム（図示せず）に取り付けたカム２１に係合させてある。
【００４５】
このカム２１は、図２に示すような充填区域ｘに対して、少なくともその全工程において設けられているもので、充填手段２は、図３に示すように、最降下位置から最上昇位置までの移動距離ｙが得られるようにしてあり、液体の充填作業は前記した充填区域ｘにおいて完了するように設定されている。
【００４６】
したがって、この例の装置Ａも、前記した例と同様の作用効果が得られるもので、詳細は前記した作用を援用する。
【００４７】
本発明における液体の吐出量の制御とは、図１および図３に基づいて前記のように詳述したように、計量手段４における容器ｂ内のすでに充填された液体重量を計測して、この信号に基づいて充填手段２を制御する場合と、図５に示すように、検知手段における容器ｂ内のすでに充填された液体容量を計測して、この信号に基づいて充填手段２を制御する場合と、図示してないが、単一容器当たりの液体充填量を収容したタンク内の液面と充填ノズル先端までの高さ、すなわち、液圧と、充填バルブの開閉時間とにより制御する場合とが挙げられる。
【００４８】
そして、前記した容量式の場合は、図５に示すように、可透性容器ｂ内の充填済液体面を、光電管やカメラセンサー等による検知手段２５により検出して、この信号を制御手段５へ送り、充填区域ｘにおける各部位ごとのあらかじめ定めた充填容量と実充填容量とを演算させて吐出量を制御する。
【００４９】
また、図６に示すように、ピストン式充填手段２において、数値制御される送出手段２６の液体の送出容量（充填容量）を、充填区域ｘにおける各部位ごとあらかじめ定めて、計量手段４による実充填重量か、あるいは、検知手段２５による実充填容量とを演算させて吐出量を制御する。
【００５０】
【発明の効果】
前述のように構成される本発明は、運転中に回転体の速度が所定速度より低下したり、あるいは、回転体が停止したりした場合であっても、充填手段と容器内の液面との間隔は常に定められた設定値に維持され、過充填による液吹き，発泡等や、充填手段への充填液の付着が防止され、これに起因する雑菌の繁殖や液だれ、更には容器または充填付近の液体による汚染が可及的に抑えられて、重量、容量いずれでも正確な液体充填が行なわれる格別な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する液体充填方法を実施した装置の受台昇降式を概略的に示す要部の正面図である。
【図２】本発明に関する液体充填方法を実施した装置における充填区域を示す説明図である。
【図３】本発明に関する液体充填方法を実施した装置の充填手段昇降式を概略的に示す要部の正面図である。
【図４】本発明に関する液体充填方法を実施するための充填パターンを示すグラフ図である。
【図５】本発明に関する液体充填方法を実施した装置の充填容量式を概略的に示す要部の説明図である。
【図６】図５における他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
Ａ ロータリー式液体充填機
ｂ 容器
１ 受台
２ 充填手段
３ 液面追従手段（昇降手段）
４ 計量手段
Ｓ 検出手段
５ 制御手段
６ 回転体

Claims (2)

1. 容器受台と、この容器受台に対応させて液体の充填手段とを取り付けた回転体を有し、この回転体が回転移動するその充填区域内において液面追従手段により、前記充填手段の上昇か前記容器受台の降下かによって、充填された前記容器内の液面と前記充填手段の先端部とに、所定間隔を維持させつつ前記容器への液体充填を行なうもので、前記充填区域内において前記充填手段の移動位置の信号を制御手段へ送る検出手段を備えたロータリー式液体充填機にあって、
   前記回転体が回転移動する充填区域内において、該充填区域を所定の角度ごとに細分割して、
   前記充填区域における各角度ごとの前記回転体の回転移動値および該回転移動値に対応する容器への液体重量設定値をあらかじめ前記制御手段へ入力してあり、
   前記検出手段は、前記充填区域における各角度ごとの前記回転体の回転移動値をそれぞれ検出して制御手段へ送信するものであって、
   前記ロータリー式液体充填機の運転中に、前記容器内の液面と充填ノズルとの間隔を一定に保持する前記液面追従手段の移動速度が変化した場合、あるいは、前記液面追従手段の移動が停止した場合、前記制御手段へ入力された前記回転体の回転移動値に対応する容器への液体重量設定値に基づいて、前記液面と前記充填手段における充填ノズルの先端位置とのあらかじめ定められた前記間隔を維持するように、前記充填手段による液体充填を制御させるものであって、
   前記充填手段による液体充填の制御は、
   前記充填ノズルから吐出される前記液体の充填量を制御させることを特徴とする液体充填方法。
2. 容器受台と、この容器受台に対応させて液体の充填手段とを取り付けた回転体を有し、この回転体が回転移動するその充填区域内において液面追従手段により、前記充填手段の上昇か前記容器受台の降下かによって、充填された前記容器内の液面と前記充填手段の先端部とに、所定間隔を維持させつつ前記容器への液体充填を行なうもので、前記充填区域内において前記充填手段の移動位置の信号を制御手段へ送る検出手段を備え、前記液面追従手段の昇降は、該液面追従手段に付設したコロをフレームに取り付けたカムに係合して作動されるカム式を用いたロータリー式液体充填機にあって、
   前記回転体が回転移動する充填区域内において、該充填区域を所定の角度ごとに細分割して、
   前記充填区域における各角度ごとの前記回転体の回転移動値および該回転移動値に対応する容器への液体重量設定値をあらかじめ前記制御手段へ入力してあり、
   前記検出手段は、前記充填区域における各角度ごとの前記回転体の回転移動値をそれぞれ検出して制御手段へ送信するものであって、
   前記ロータリー式液体充填機の運転中に、前記容器内の液面と充填ノズルとの間隔を一定に保持する前記液面追従手段の移動速度が変化した場合、あるいは、前記液面追従手段の移動が停止した場合、前記制御手段へ入力された前記回転体の回転移動値に対応する容器への液体重量設定値に基づいて、前記液面と前記充填手段における充填ノズルの先端位置とのあらかじめ定められた前記間隔を維持するように、前記充填手段による液体充填を制御させるものであって、
   前記ロータリー式液体充填機の運転中に、前記容器内の液面と前記充填ノズルとの前記液面を一定に保持する前記液面追従手段の移動速度が変化した場合、連続して前記制御手段へ送信される前記検出手段の信号に基づくこの速度変化した前記回転体の回転移動位置において、前記制御手段は、前記検出信号と前記充填重量設定値との演算を行なって、この演算信号に基づいて、実充填重量と検出した前記回転体の回転移動位置における設定重量とを一致させるための前記充填手段による吐出量を、前記充填ノズルの充填バルブの操作により調節するものであり、
   前記ロータリー式液体充填機の運転中に、前記容器内の液面と前記充填ノズルとの前記液面を一定に保持する前記液面追従手段の移動が停止した場合、前記検出手段が前記回転体の停止位置を検出して、その信号を制御手段へ送り、該制御手段では、この停止位置の検出信号に相応するあらかじめ記憶させた設定重量と、前記計量手段による実充填重量とを演算して、この演算値における前記容器内の液体重量が規定重量に達しないときは、前記充填手段による液体の充填を続行し、該充填値が規定重量に達していれば、直ちに、前記制御手段から信号を発し、前記充填手段の充填バルブを操作してこれを閉塞し、液体充填を停止させることを特徴とする液体充填方法。

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