JP3581130B2 - 秤量ステーションを含む秤量充填機械 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、容器の秤量充填機械、すなわち、容器の内部においてあらかじめ決められた量の製品を得るため、容器の重量の変化に応じて容器の充填の終了が決められる機械に関する。
【０００２】
より詳細には本発明は、充填すべき容器が、応力センサにより支持される把握装置により支承されるタイプで、応力センサが、フレームに接続された基端と、把握装置が固定された接合端とを有する変形可能部材で構成されるタイプの秤量充填機械に関する。
【０００３】
このような機械はたとえば特許文献ＦＲ−Ａ−２．７７０．２９２に記載されている。
【０００４】
この種の機械においては、容器は、上で引用した文献のように、頸部で容器を把握するのに適したコレット、あるいは容器が置かれるサドルとすることもできる、把握装置により支承される。いずれの場合も、通常、把握装置は正確な位置決めを確保するために容器本体の相補的案内手段を含む。
【０００５】
もちろん、機械の他の部分との干渉がない状態で応力センサが容器の重量を完全に検出するように、容器の把握装置は必ず応力センサにより支持されなければならない。
【０００６】
また、把握装置が受ける応力は全てセンサに再送信される。
【０００７】
ところで、空の容器を把握装置上に移動することができ、充填が終了した後に容器を撤去する容器移動手段の動作不良が発生することがある。そのような動作不良の結果、大きな応力が把握装置に、したがってセンサに加えられるようになる。ところで、応力センサは測定を行うのに使用する容器の重量に比例した応力に耐えるようになっている。それを超過するとセンサは、センサを使用不可能にし、さらにはセンサを破損させうるような回復不能な変形を受けることがある。
【０００８】
したがって本発明は、センサの測定精度を何ら下げることなく効果的にセンサを保護することができる新しい概念の秤量充填機械を提供することを目的とする。
【０００９】
この目的のため、本発明は、把握装置が弾性手段により接合端に接続され，弾性手段が把握装置を通常位置に向かわせ、通常位置で把握装置が接合端に接続された支承表面で支承されること、および把握装置が、フレームに接続された衝合面に接触する衝合位置まで、弾性手段に対抗して、接合端に対し保護方向に移動することができることを特徴とする上に記述した種類の機械を提供する。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、
把握装置が接合端に対し保護方向に通常位置と衝合位置の間で滑動できるように接合端上に取り付けられ、
保護方向がほぼ水平であり、
容器がセンサに対し張り出した状態になるように把握装置が接合端から保護方向に延び、
把握装置が、センサの接合端に固設された円筒形案内ロッドに滑動可能に取り付けられ、
案内ロッドの軸を中心とするセンサに対する把握装置の回転を阻止する手段が設けられ、
重量センサが、本体の形態で作製された一定モーメントセンサであり、一定モーメントセンサが端部への接合部が変形可能であって連接点を形成することのできるほぼ平行な横ビームにより２つの端部が相互に結合されるように少なくとも１つの中央凹部を具備し、横ビームが保護方向にほぼ平行であり、
把握装置とフレームが、両者の間に、気密区画を規定し、その内部に応力センサが設けられ、
区画の気密性が把握装置をフレームに接続する可とう蛇腹により確保される。
【００１１】
本発明の他の特徴および長所は、以下の詳細な説明を読み添付の図面を参照することにより明らかになろう。
【００１２】
容器の秤量充填機械のための秤量ステーションの主要な要素を図１から図３に示した。機械は、ターンテーブルが複数の容器充填ステーションを具備し、各充填ステーションが、１つの秤量ステーションと、１つの充填口と、容器の重量に応じて制御される弁を具備する分配回路とを特に含む、たとえば回転ターンテーブル方式機械とすることができる。
【００１３】
秤量ステーションは、主要要素として、応力センサ１０を介してターンテーブルのフレームの要素に固定される容器５２の把握装置５０を含む。
【００１４】
応力センサ１０は、「一定モーメント」と呼ばれる種類の変形可能な本体を持つセンサである。
【００１５】
このセンサは、ほぼ板状であって中央凹部１４を具備する金属本体１２を有する。この凹部１４は４つの側面を本体１２内に規定するが、そのうちで区別すべきは、ターンテーブルのフレーム要素へのセンサの固定を行うための基本コラム１６、および秤量すべき容器５２の把握装置５０に接続する接合コラム１８である。
【００１６】
２つのコラム１６、１８はほぼ垂直方向に向くことが好ましい。凹部１４により規定される他の２つの側面は、２つのコラムを接続するほぼ水平な横ビーム２０を形成する。凹部１４の形状は、横ビーム２０とコラム１６、１８との間の接続部位２２が細くなり、したがって、対比的に変形不能とみなすことができる他の側面と比べて、きわめて変形可能である。
【００１７】
このようにしてセンサの本体１２は、接合コラム１８に負荷が印加された時に平行四辺形に変形することが可能な四辺形を形成する。
【００１８】
センサの本体１２は垂直面内に配設され、センサは容器の重量の作用によりこの面内でしか変形しない。このようなセンサ内の、連接部を形成する狭い部位２２上に、変形ゲージを設置し、容器に重量がかかると、部位の変形に応じて、センサに印加される応力の強さを推定することができるようにする。
【００１９】
把握装置５０は、充填すべき容器５２の形状に適合させた容器ホルダ５４と、把握装置をセンサに接続することを可能にする接続支持台５６と、容器ホルダ５４と接続支持台５６の間に間置された中間ヘッド５８とを含む。
【００２０】
中央ロッド６０は、センサの面内をセンサの前方に、すなわちフレームとは反対の方向に軸Ａ１に沿って水平に延びるよう、センサの接合コラム１８にねじ込まれる。このロッド６０は、より小径の区間６４で水平方向に分割される２つの回転円筒形支持面６２をセンサからのはみ出し部分に含む。
【００２１】
接続支持台５６はほぼ回転円筒形であり、ロッド６０への接続支持台の取り付けを可能にする中央穴６５を備える。好ましくはこの取り付けは、低摩擦係数のリング６６を間置することにより行われ、これにより、２つの短寸支持面６２が存在することと相まって、ロッド６０上の接続支持台５６の運動に高い自由度がもたらされる。したがって支持台５６はロッド６０上を軸方向に滑動することができる。支持台５６の後面６８は、２つの格納部７０を有し、格納部７０は垂直面内の軸Ａ１の両側に配設された、弾性プラグまたは圧縮ばね７２を収納する。弾性プラグは、格納部７０よりも大きい寸法であり、支持台の後面６８を軸方向において後ろ側に通り越し、センサ１０の接合コラム１８の前縁７４を押圧する。
【００２２】
こうして弾性プラグは軸方向において前方に支持台に応力を加えようとする。したがって支持台５６はプラグ７２の作用により軸方向においてその前面７６により、分割弾性リング７８を押圧し、分割弾性リング７８はロッド６０の前端の溝内に取り付けられ、ロッド６０に、したがってセンサ１０の接合面１８に結合された支持表面を形成する。
【００２３】
ロッド６０の軸Ａ１を中心とする支持台５６の回転を防止するために、センサの前縁７４が、垂直方向に延びる平行四辺形の形状を有し、その結果、支持台５６の後面６８内に形成された相補形垂直溝７５内に受け入れられるようになっているほぞ７３が形成されることがわかる。ほぞ７３はセンサの本体１２の薄肉前端となる。ほぞ７３および溝７５は、軸Ａ１を中心とするセンサ１０に対する支持台の回転を阻止するが、２部品の相対軸方向滑動を阻止することはない。
【００２４】
支持台５６とロッド６０の間の結合においても、ほぞ７３と溝７５との回転防止結合においても、顕著な締め付け応力を発生させずに動作の遊びを制限するようにする。
【００２５】
把握装置５０の中間ヘッド５８は、適切なあらゆる手段、たとえば単純なねじにより、支持台５６の前面７６に固定される。一方、容器ホルダ５４は、好ましくは、たとえば「四分の一回転」ねじ８０などの高速固定手段により、中間ヘッド５８の前面上に固定される。こうして固定することにより、充填すべき容器の形状の変更を所望する時には、容器ホルダ５４の迅速な交換を行うことができる。
【００２６】
図示の例においては、充填すべき容器は、頸部の部分にフランジを備えまたフランジの上方に把握溝を備えるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）ボトルである。したがって容器ホルダ５４は、把握フランジ内に挿入されるボトルの頸部を把握してボトルを引っ掛けられる上側コレット８２を含む。容器ホルダは、ボトルの胴体部と協働してボトルを上側コレット８２に対し垂直に保つ、案内クランプ８４も含む。
【００２７】
しかしながら本発明は、充填すべき容器が単純に置かれるサドル形の容器ホルダで実施することも可能である。もちろんサドルも、本体の案内クランプを含むことができ、有利には、頸部のレベルにおいて作用するセンタリング装置を具備する。
【００２８】
上に記述した組み立てから、容器の把握装置５０の全体は、弾性プラグ７２の作用に対抗してセンサ１０に対し軸方向に移動することができる単一部材として振舞うことがわかる。
【００２９】
把握装置への容器の脱着時も含め、機械の正常動作中、常時、支持台５６を弾性リング７８に押圧した状態に維持するのに十分な剛性のプラグ７２を選択するのが好ましい。
【００３０】
しかしながら、把握装置に加えられる応力の全体が、弾性プラグ７２を介して、あるいはロッド６０を介して、センサに戻される。その結果、センサは、把握装置で支承される容器の重量を測定することができ、したがってセンサにより、充填口から容器内に注入される製品の量を決定することができる。
【００３１】
反対に、過大な応力を把握装置に印加し、この応力が把握装置を後退させる方向に大きな成分を含む場合には、把握装置は軸方向を後方にロッド６０側に移動することができる。こうすることにより把握装置はプラグ７２を圧縮する。
【００３２】
本発明によれば、把握装置はターンテーブルのフレームに接続される衝合面で制止されるようになるまで後退することができる。
【００３３】
その場合、秤量ステーションは、軸Ａ１の回転管状体であって前端で開いているカバー８６を含むことがわかる。カバー８６は、このフレーム上に固定されてフレーム８５の一要素を構成する。
【００３４】
センサ１０は、カバー８６の内部で規定される円筒形区画９４の内部に収納され、その基本コラム１６はカバー８６の後側隔壁８８上に固定される。カバー８６およびフレーム８５に対しセンサ１０を良好に位置決めするために、センサの基本コラム１６が、カバー８６の後側隔壁８８の相補形格納部９１に締まりばねで収納される位置決めヒール８９を含むことがわかる。
【００３５】
センサ１０のほぞ形７３の前部のみが、カバー８６の前側円形縁９０の前方において、カバーの外側に突出していることがわかる。
【００３６】
図２でわかるように、把握装置の前進位置においては、支持台５６の後面６８とカバー８６の前縁９０との間に軸方向遊び「ｊ」が存在する。反対に、把握装置が距離「ｊ」だけ後退すると、支持台は、カバーを、すなわち図３に示すようにフレームを押圧する。いったんこの位置になると、支持台はもはや後退することはできないが、特に水平成分の過剰応力のほぼ全てがセンサにではなくカバーに戻される。したがってセンサは、水平方向においては、弾性プラグ７２の応力しか受けない。
【００３７】
したがって本発明によれば、センサは、センサの横ビームが圧縮応力を受けるような方向に向かう異常な応力から保護される。ところで、センサの接合部位２２が最も脆いのがこの方向である。実際、これらの部位は座屈により修復不能に変形することがある。
【００３８】
有利には、センサが含まれる区画９４を気密的に閉じる蛇腹の役割を成す可とう円筒形膜９６により、カバー８６を支持台５６に接続するようにするが、これにより、充填段階においても機械の洗浄段階においても、センサをあらゆる噴射から保護することができる。
【００３９】
また、垂直方向に向いた過剰応力からセンサ１０を保護することができる手段が設けられる。この目的のため、センサは、コラム１６、１８のうちの一方からそれぞれ水平に延びる２つの衝合フィンガ２４、２６を備える。フィンガ２４、２６は断面が矩形であり、各フィンガが、対応するコラム１６、１８の１つの側面上に固定された方形部２８、３０の分岐を形成する。もちろん方形部はセンサ１０の同じ側面上に固定される。各方形部はセンサの面に対し直角な２つのねじにより単純に固定されるようになっており、それにより接近性および組み立てのし易さを保証していることがわかる。
【００４０】
したがって２つのフィンガ２４、２６は、センサの垂直面に対し横断方向に偏位した同一の垂直面内で延びる。フィンガは垂直方向において相互に偏位し、その長さは、水平方向においてフィンガが少なくとも部分的に重なり、その結果、垂直方向においてフィンガの一方の端部が他方の端部と対向するような長さである。したがって、センサが垂直方向に変形するとフィンガ２６は接合コラム１８とともに移動するが、この移動は、基本コラム１６で支承されているため固定しているフィンガ２４に対し基本的に垂直である。
【００４１】
図示の例では、接合コラム１８に結合された可動フィンガ２６は、基本コラム１６に結合された固定フィンガ２４の上方に配設される。
【００４２】
フィンガのうちの１つ、接合コラム１８に結合されたフィンガ２６の場合、その端部に、垂直に延びるねじ付きロッドを固定した。ここでは、このねじ付きロッドは、フィンガ２６の端部を通して締め付けられ、したがってこのフィンガに対し固定したねじ３６の形態で作製される。ねじ３６の頭は可動フィンガ２６の上面を押圧するが、そのねじ切り部分は、フィンガ２６の下方、および固定フィンガ２４の端部内に形成された平滑内径穴３８を通って延びる。センサが変形すると、ねじのねじ切り部分は、平行四辺形の運動により発生する水平運動を無視すればほぼ垂直方向に、内径穴３８内を自在に滑動することができる。
【００４３】
ねじ３６には２つのナットから成る２連のナット４０、４２を取り付けたが、そのうちの一方４０は固定フィンガ２４の上方にあり、他方４２は下方にある。各連内では、ねじに沿った位置が固定しているナット／カウンタナットアセンブリを形成するように２つのナットが相互に締め付けられる。したがって２連のナット４０、４２のそれぞれは固定フィンガ２４を押圧するようになり、したがって衝合面を形成する上面４４、下面４６をそれぞれ押圧する。もちろん、ナット４０、４２が、可動フィンガ２６に結合された衝合面の役割を果たすことができるよう、内径穴３８の直径はナット４０、４２の内径よりも小さい。
【００４４】
図２でわかるように、センサに対する負荷が一切ない場合、２連のナット４０、４２が、対応する衝合面４４、４６からそれぞれ垂直方向に遠ざけられるように、ねじ３６上に位置決めされる。その結果、センサは、下向きまたは上向きに印加される応力の作用によりこの位置から自在に変形することができる。２連のナットから対応する衝合面までの間隔は変えることができる。
【００４５】
２連のナットのうちの一方は、上向きまたは下向きの過剰負荷の作用により、フィンガ２４の対応する衝合面を押圧するようになる。フィンガ２６は、いったん押圧するようになると、接合コラム１８が応力の印加方向にさらに移動するのを阻止し、センサの変形の限度を定める。
【００４６】
もちろんこの限度は、ただ、ねじ３６上のナット連の１つの軸方向位置を変更することにより調節することができる。
【００４７】
確認できるように、本発明による機械は、センサ１０が、異常に大きい応力および種々の物質の噴射から特に良好に保護された秤量ステーションを具備する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の趣旨に適合した充填機械のための秤量ステーションの主要な要素の展開透視図である。
【図２】通常使用位置における図１の秤量ステーションの断面図である。
【図３】保護位置における図１の秤量ステーションの断面図である。

Claims (8)

1. 充填すべき容器（５２）が、応力センサ（１０）により支持される把握装置（５０）により支承されるタイプで、応力センサが、フレームに接続された基端（１６）と、把握装置（５０）が固定された接合端（１８）とを有する変形可能部材で構成されるタイプの秤量充填機械であって、
   把握装置（５０）が、弾性手段（７２）により接合端に接続され、弾性手段（７２）が把握装置（５０）を通常位置に向かわせ、通常位置で把握装置（５０）が接合端（１８）に接続された支承表面（７８）で支承されること、把握装置（５０）が、フレーム（８６）に接続された衝合面（９０）に接触する衝合位置まで、弾性手段（７２）に対抗して、接合端（１８）に対し保護方向に移動することができること、および、把握装置（５０）とフレーム（８６、８５）が、両者の間に、気密区画（９４）を規定し、その内部に応力センサ（１０）が設けられることを特徴とする秤量充填機械。
2. 区画（９４）の気密性が把握装置（５０）をフレーム（８６）に接続する可とう蛇腹（９６）により確保されることを特徴とする請求項１に記載の充填機械。
3. 把握装置（５０）が、接合端（１８）に対し保護方向に通常位置と衝合位置の間で滑動できるように接合端（１８）上に取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の機械。
4. 保護方向がほぼ水平であることを特徴とする請求項３に記載の充填機械。
5. 容器（５２）がセンサ（１０）に対し張り出した状態になるように把握装置（５０）が接合端（１８）から保護方向に延びることを特徴とする請求項３または４に記載の充填機械。
6. 把握装置（５０）が、センサ（１０）の接合端（１８）に固設された円筒形案内ロッド（６０）に滑動可能に取り付けられることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の充填機械。
7. 案内ロッド（６０）の軸を中心とするセンサ（１０）に対する把握装置の回転を阻止する手段（７３、７５）が設けられることを特徴とする請求項６に記載の充填機械。
8. 重量センサが、本体（１２）の形態に作製された一定モーメントセンサであり、該一定モーメントセンサは、端部（１６、１８）への接合部（２２）が変形可能であって連接点を形成することのできるほぼ平行な横ビーム（２０）により２つの端部（１６、１８）が相互に結合されるように少なくとも１つの中央凹部（１４）を具備し、横ビーム（２０）が保護方向にほぼ平行であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の充填機械。

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