JP3860886B2 - 充填ノズル及び液体充填方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充填ノズル及び液体充填方法に関し、特に、充填液を不定型の容器に充填するノズルに用いて好適の、充填ノズル及び液体充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、容器に一定量の液体（充填液）を充填する充填ノズルとして各種のタイプのものが提案，開発されており、例えば特開昭６３−２７２６９４号公報には、ノズルを開閉するチャッキ弁を設けた技術が開示されている。
以下、図５を用いてこのようなチャッキ弁をそなえた充填ノズルについて説明すると、１８は切り替えバルブ、１９は充填液を吸引，計量及び吐出するピストン・シリンダ、２１は充填液の入ったタンクである。
【０００３】
充填ノズル９は、充填管２５や切り替えバルブ１８を介して、タンク２１又は計量ピストン・シリンダ１９に接続されており、充填液を容器１３内へ充填した後、充填液を切るようになっている。
充填管２５と充填ノズル本体９との間には接続管８が配設され、接続管８の流路は充填ノズル９に設けられたチャッキ弁１０により開閉される。また、充填ノズル本体９の上部にはチャッキ弁１０を駆動するエアシリンダ１２が設けられており、エアシリンダ１２にエアが供給されていない状態では、ノズル本体９の流路が開状態となり充填液が流出する。また、アシリンダ１２にエアが供給されると、チャッキ弁１０が移動して流路を閉塞する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の計量充填型の充填ノズルは、一定量の充填液の加圧充填には適しているものの、充填後にノズルを上昇させたときに、ノズル先端に残留した充填液の滴が滴下して、容器の口周りを汚してしまうという課題がある。
また、容器が袋状の不定型容器の場合には、容器内に空気が残留していると充填液が容器から溢れ出したり、充填液の中に空気が混入したりするという課題もある。
【０００５】
これに対して、例えば特開平３−４３３２２号公報には、袋状の不定型容器に対してノズル先端を容器口に密着させて充填する充填ノズルに関する技術が記載されている。すなわち、上記公報には、充填ノズル内の流路の中心部に空気排出管付きプラグロッドを設け、液充填前に容器内を真空引き（真空吸引）して容器を平板状に縮め、充填液の充填後に容器内に空気が残らないように充填する手法が提案されている。
【０００６】
また、充填後に充填ノズル先端から充填液の滴下を防止する方法としては、液充填終了後充填ノズルを容器の液面から引き上げた状態で、充填ノズル内の流路の中心部に設けた空気排出管付きプラグロッド下端の開口部から真空引きによって充填液の滴を吸引する技術が、特公昭６０−２４０２６号公報等に提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記のような充填ノズルの中心部に空気排出管付きプラグロッドを設けた充填ノズルを用いて実際に加圧充填を行なうと、充填中に容器の内圧が高まることにより空気排出管へ充填液が逆流し、充填終了後、ノズルを引き上げたときに、空気排出管中に溜まった液が流れ出して後垂れとなり、充填精度が低下するとともに容器の口部周りの汚れが生じ、実用性に難点があるという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、充填精度の高い充填ノズルを提供するとともに、容器の口部周りの汚れを防止できるようにした、充填ノズル及び液体充填方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の充填ノズルは、容器内に一定量の充填液を充填する充填ノズルにおいて、該充填液の貯留されたタンクから該充填液が送給される中空のノズル弁本体と、該ノズル弁本体の下方に内径を縮小して形成され該充填液を該容器に充填するための開口部を有する小径筒部と、該ノズル弁本体内に軸方向に移動可能に液密に内挿され、内部に空気を供給又は排出する空気通路を有するプラグロッドと、該プラグロッドの先端に取り付けられ該空気通路内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるとともに、該小径筒部内に進入することで該開口部を閉塞するチャッキ弁と、該ノズル弁本体に取り付けられ該プラグロッドを駆動する駆動手段と、該駆動手段の駆動状態を切り替える第１の切替手段と、該プラグロッドの該空気通路内を正圧状態と負圧状態とに切り替える第２の切替手段と、該ノズル弁本体に軸方向に沿って移動可能に設けられたセンタリングベルとをそなえ、該容器に該充填液を充填するときには、該容器の口部を該センタリングベルに当接させ、該口部の外周縁部において該プラグロッドと該容器口部との芯出しを行ない、第１の切替手段を切り替え操作して該駆動手段により該プラグロッドを小径筒部内に進入させて該開口部を閉塞し、該第２の切替手段を切り替え操作して空気通路を負圧にして該容器内の空気を排出し、その後該第２の切替手段を再び切り替えて該空気通路を正圧状態に切り替えて該チャッキ弁を閉塞することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明の充填ノズルは、容器内に一定量の充填液を充填する充填ノズルにおいて、該充填液の貯留されたタンクから該充填液が送給される中空のノズル弁本体と、該ノズル弁本体の下方に内径を縮小して形成され該充填液を該容器に充填するための開口部を有する小径筒部と、該ノズル弁本体内に軸方向に移動可能に液密に内挿され、内部に空気を供給又は排出する空気通路を有するプラグロッドと、該プラグロッドの先端に取り付けられ該空気通路内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるとともに、該小径筒部内に進入することで該開口部を閉塞するチャッキ弁と、該ノズル弁本体に取り付けられ該プラグロッドを駆動する駆動手段と、該駆動手段の駆動状態を切り替える第１の切替手段と、該プラグロッドの該空気通路内を正圧状態と負圧状態とに切り替える第２の切替手段とをそなえるとともに、該小径筒部の端部外側をテーパ状に形成し、該容器に該充填液を充填するときには、該容器の口部の内側縁部と、該小径筒部端部のテーパ部とを当接させて該プラグロッドと該容器口部との芯出しを行ない、第１の切替手段を切り替え操作して該駆動手段により該プラグロッドを小径筒部内に進入させて該開口部を閉塞し、該第２の切替手段を切り替え操作して空気通路を負圧にして該容器内の空気を排出し、その後該第２の切替手段を再び切り替えて該空気通路を正圧状態に切り替えて該チャッキ弁を閉塞することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３記載の本発明の液体充填方法は、容器内に一定量の液体を充填する液体充填方法であって、該液体を充填する充填ノズルが、該充填液の貯留されたタンクから該充填液が送給される中空のノズル弁本体と、該ノズル弁本体の下方に縮径して形成され該充填液を該容器に充填するための開口部を有する小径筒部と、該ノズル弁本体内に軸方向に移動可能に液密に内挿され、内部に空気を供給又は排出する空気通路を有するプラグロッドと、該プラグロッドの先端に取り付けられ該空気通路内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるとともに、該小径筒部内に進入することで該開口部を閉塞するチャッキ弁と、該ノズル弁本体に取り付けられ該プラグロッドを駆動する駆動手段とをそなえるとともに、該プラグロッドにより該開口部を閉塞した状態で容器口部を該ノズル弁本体の該小径筒部に密接させる第１の工程と、該空気通路を負圧にして該容器内の空気を排出する第２の工程と、該容器内の空気の排出後に該空気通路を正圧状態に切り替えてチャッキ弁を閉塞する第３の工程と、該チャッキ弁の閉塞後に該プラグロッドを再び移動させて該開口部を開いて該充填液の充填を行なう第４の工程と、該充填終了後該プラグロッドにより該開口部を閉塞する第５の工程と、該容器を該ノズル弁本体から離隔する第６の工程と、該空気通路を負圧にして該プラグロッド先端に残留した充填液滴を吸い取る第７の工程と、をそなえていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。
（１）第１実施形態
まず、本発明の第１実施形態について説明すると、この第１実施形態は本発明の充填ノズルを口栓の着いた袋状の不定型容器に一定量の充填液を充填する充填装置に適用したものであり、図１，図２はいずれもはその全体構成を示す模式的な断面図であって、図１は充填液を容器に充填している状態を示す図、図２は容器内の空気を真空吸引している状態を示す図、図３はその要部としてのチャッキ弁の構成を示す模式的な断面図である。
【００１３】
図１において、３１は充填液タンク、３２はマニホールド、３３は切替弁、３４は計量ポンプ、３５はエアシリンダ、３６は可撓充填管、４０は充填ノズルである。
充填液タンク３１内には充填液が満たされており、この充填液はマニホールド３２及びマニホールド３２の下流側の分岐管３２ａ並びに切替弁３３等を介して、充填ノズル４０に供給され、容器１内に充填されるようになっている。
【００１４】
マニホールド３２の下流側は充填ノズルの数に応じて複数の分岐管３２ａに分岐しており、マニホールド３２内の充填液は、分岐管３２ａを通って切替弁３３内に流入するようになっている。
一方、切替弁３３は、アクチュエータ３３ａと、このアクチュエータ３３ａに接続されたピストン弁３３ｂと、このピストン弁３３ｂを収納するシリンダ形状の弁本体３３ｃとをそなえたピストン型切替弁として構成されており、アクチュエータ３３ａによりピストン弁３３ｂが弁本体３３ｃの中を進退することで充填液の供給状態が切り替えられるようになっている。
【００１５】
そして、切替弁３３が図１に示す２点鎖線の位置に切り替えられると、液通路３４ａと分岐管３２ａとが連通して、ピストン型計量ポンプ３４に充填液が送給されるようになっている。また、このとき計量ポンプ３４はエアシリンダ３５により駆動されて、所定量の充填液を吸引、貯留するようになっている。
また、切替弁３３が図１における実線の位置に切り替えられると、液通路３４ａと可撓充填管３６とが連通するとともに、計量ポンプ３４はこの切替弁３３の切り替え動作とリンクして吐出工程に転じ、計量ポンプ３４に一時的に貯留された充填液が可撓充填管３６を通じて充填ノズル４０に送られるようになっている。なお、計量ポンプ３４を駆動するエアシリンダ３５を、クランク機構や回転カム等を利用した機械的な動力源に置き換えてもよい。
【００１６】
次に、充填ノズル４０について説明すると、充填ノズル４０は、ノズル弁本体４１と、プラグロッド４６と、チャッキ弁４５と、外筒４２と、センタリングベル４３と、圧縮バネ４４と、上部外筒５１と、エアシリンダ（駆動手段）５３と、接続部材５２等をそなえて構成されている。
ここで、ノズル弁本体４１は、可撓充填管３６に接続する接続管４１ｃをそなえており、接続管４１ｃと可撓充填管３６とは半割接手５９により接続されている。また、ノズル弁本体４１は筒状に形成され、接続管４１ｃよりも下流側は液通路として機能するようになっている。また、ノズル弁本体４１の下流端部には、径が絞られた小径筒部４１ａが形成されている。
【００１７】
プラグロッド４６は、ノズル弁本体４１の内部に図中上下方向に移動可能に、且つ液密に内挿されており、プラグロッド４６の内部には軸心方向に沿って空気通路４６ｂが形成されている。
また、チャッキ弁４５はプラグロッド４６の先端に取り付けられ、空気通路４６ｂ内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるように構成されている。また、このチャッキ弁４５は、ノズル弁本体４１の下端の開口部９０を開閉しうる液弁（液バルブ）として機能するようになっている。なお、このチャッキ弁４５の構造については、図３を用いて後で詳述する。
【００１８】
センタリングベル４３は、ノズル弁本体４１に対し軸方向（図中上下方向）に相対移動可能に設けられ、ノズル弁本体４１とセンタリングベル４３との間に介装された圧縮バネ４４により下方に付勢されている。また、センタリングベル４３は、外筒４２に形成された爪部４２ａにより下方への移動が規制されるようになっている。なお、この外筒４２は、半割接手５７によりノズル弁本体４１に取り付けられている。
【００１９】
ノズル弁本体４１は上部で半割接手５８により上部外筒５１に接続されており、上部外筒５１のさらに上方にエアシリンダ５３が設けられている。ここで、エアシリンダ５３はプラグロッド４６を昇降駆動する駆動手段として設けられており、これらのエアシリンダ５３とプラグロッド４６とは、接続部材５２及び継手５４により接続されている。このうち接続部材５２はプラグロッド４６の上部に螺合されており、上部には蟻溝５２ａが形成されている。
【００２０】
一方、継手５４はエアシリンダ５３のピストンロッド５３ａに螺合接続されており、この継手５４が接続部材５２に形成された蟻溝５２ａに嵌まり込むことによりプラグロッド４６とエアシリンダ５３とが接続されている。そして、これによりエアシリンダ５３を作動させるとプラグロッド４６が昇降するのである。
また、接続部材５２には空気配管継手５５も設けられている。この空気配管継手５５は、プラグロッド４６の空気通路４６ｂに接続されており、図示しない加圧タンクからの圧縮空気や真空ポンプの作用により、チャッキ弁４５を開閉作動させるようになっている。
【００２１】
ところで、図１，図３に示すように、チャッキ弁４５は、中空の弁筒４７と、テーパ部４８ａを有する弁体４８と、Ｏリング４９と、バネ受け６８と、圧縮バネ６９とをそなえている（図１ではバネ受け６８，圧縮バネ６９を省略する）。弁筒４７は筒状に形成され、プラグロッド４６の先端部４６ａに螺合して取り付けられている。また、弁筒４７の先端には、吸引孔４７ａが穿設されており、弁筒４７の内部は、吸引孔４７ａに向かって徐々に縮径するようなテーパ形状に形成されている。
【００２２】
弁体４８は弁筒４７に内装され、弁筒４７内を進退可能に構成されている。また弁体４８の内部には、空気通路４６ｂと連通する空気通路４８ｂが形成されている。また、図３に示すように、この弁体４８の先端部４８ａもテーパ状に形成されており、弁体４８が下降して先端部４８ａが吸引孔４７ａに当接すると吸引孔４７ａが閉塞されるようになっている。
【００２３】
バネ受け６８と弁体４８との間には圧縮バネ６９が介装されており、圧縮バネ６９により弁体４８が閉方向に付勢されるようになっている。また、圧縮バネ６９は、空気通路４６ｂ内の圧力が負圧のときに弁体４８が吸引されチャッキ弁４５が開くように比較的弱い付勢力に設定されている。
また、Ｏリング４９は、ノズル弁本体４１の下端の開口部９０を閉塞したときに、液密性を保持するために設けられている。すなわち、プラグロッド４６が下降して、図１，図２に示すノズル弁本体４１から小径筒部４１ａにかけて形成されたテーパ部にプラグロッド４６に螺合された弁筒４７のテーパ部が当接すると、このＯリング４９により液バルブが液密に閉塞されるようになっているのである。
【００２４】
ところで、空気配管継手５５と図示しない加圧タンクとの間や、エアシリンダ５３と上記加圧タンクとの間には、空気通路４６ｂ内を正圧状態と負圧状態とに切り替えてチャッキ弁４５の開閉状態を切り替える３方向切替弁（第２の切替手段）６１や、エアシリンダ５３の作動状態を切り替える４方向切替弁（第１の切替手段）６２が設けられている。これらの各切替弁６１，６２は、図示しないコントローラからの制御信号に基づいてオンオフ制御されるようになっており、ここでは電磁弁を用いて構成されている。
【００２５】
このうち、４方向切替弁６２の入口側のポートには加圧タンクに接続された圧縮空気配管６４やエアを大気開放する大気開放配管８０が接続され、出口側ポートにはエアシリンダ５３に接続されたエア給排用の配管６３，６３ａが接続されている。
そして、例えば４方向切替弁６２をオンにして圧縮空気配管６４からの加圧エアを配管６３ａを介してエアシリンダ５３に供給すると、ピストンロッド５３ａ及びプラグロッド４６が下降するようになっている。
【００２６】
また、３方向切替弁６１の入口側のポートには、真空配管６５と圧縮空気配管６４とが接続されており、出口側ポートには、空気配管５６が接続されている。この空気配管５６は、空気配管継手５５にも接続されており、例えば３方向切替弁６１がオフとなる通常状態時には、空気配管継手５５，接続部材５２を介して加圧エアがプラグロッド４６内の空気通路４６ｂに供給されるようになっている。
【００２７】
一方、図１に示すように、ノズル弁本体４１は、ノズル弁本体４１と一体に形成されたフランジ部４１ｄにおいて支持台６６に支持されており、押さえ板６７により固定されている。
また、支持台６６は図示しない昇降手段に取り付けられており、充填ノズル４０はこの昇降手段によって所定距離だけ上下に移動するようになっている。
【００２８】
図１において、符号２は容器１を把持する容器グリッパであり、容器１が容器グリッパ２により充填ノズル４０の真下にセットされて充填ノズル４０が下降すると、センタリングベル４３のガイド部４３ａが容器１の口部１ａに当接して圧縮バネ４４の付勢力に抗してセンタリングベル４３が押上られ、このとき容器１の口部１ａがその外周肩部において芯出しされ、同時にチャッキ弁４５の弁筒４７の先端部がノズル弁本体４１の開口部９０に挿入される。その後、センタリングベル４３はそのまま押し上げられ、容器１の口部１ａがノズル弁本体４１の先端の小径筒部４１ａに密着し、充填作業が行なわれるようになっているのである。
【００２９】
本発明の第１実施形態としての充填ノズルは、上述のように構成されているで、上記の充填ノズルを用いた液体充填方法について説明すると以下のようになる。なお、以下においては、番号▲１▼〜▲８▼を用いて本装置の大まかな動作（工程）を用いて箇条書きにして、それぞれの直後にその動作について詳しく説明する。
▲１▼容器１の口部１ａと小径筒部４１ａとの密着シール工程〔第１の工程〕
まず、切替弁６２を切り替え制御してエアシリンダ５３を駆動し、図２に示すように、プラグロッド４６を下降させる。そして、プラグロッド４６の先端のチャッキ弁４５をノズル弁本体４１の下端の開口部９０に挿入して、この開口部９０を閉塞する（即ち、液バルブを閉塞する）。なお、このときは、Ｏリング４９により液密性が保持される。
【００３０】
この状態で、容器グリッパ２により容器１を把持して、容器１を充填ノズル４０の真下の位置にセットする。そして、図示しない昇降手段を作動させて充填ノズル４０全体を下降させて、センタリングベル４３のガイド部４３ａを容器１の口部１ａに当接させて容器１の口部１ａとプラグロッド４６との芯出しを行なう。この後、チャッキ弁４５の弁筒４７の先端部がノズル弁本体４１の開口部９０に挿入されて容器１の口部１ａを小径筒部４１ａに密着させる。
【００３１】
▲２▼容器１内の真空引き工程〔第２の工程〕
次に、３方向切替弁６１をオンに切り替えて空気配管５６を真空配管６５に接続し、プラグロッド４６内の空気通路４６ｂ内を真空引き（真空吸引）する。なお、この真空吸引作業は、例えば０．３ｓｅｃ程度で実行される。このとき、プラグロッド４６の下端に配設されたチャッキ弁４５内の弁体４８が、負圧により圧縮バネ６９の付勢力に抗して上昇してチャッキ弁４５が開いた状態となり、これにより、容器１内の空気が吸い出される。そして、例えば容器１が袋状の不定型容器であれば容器１は平板状に縮小した状態となる。
【００３２】
▲３▼チャッキ弁４５の閉塞工程〔第３の工程〕
３方向切替弁６１をオフに切り替えて空気配管５６を圧縮空気配管６４に接続する。これにより、空気通路４６ｂ内が真空状態から加圧エアが供給される状態に切り替えられ、チャッキ弁４５内の弁体４８が圧縮バネ６９の付勢力及び加圧エアによる圧力により下降する。そして、弁体４８の先端のテーパ部が吸引孔４７ａ内部のテーパ部に当接して、吸引孔４７ａが閉塞される。これにより、チャッキ弁４５は瞬時に閉塞される。
【００３３】
▲４▼充填工程〔第４の工程〕
次に、４方向切替弁６２を切り替えてエアシリンダ５３を作動させて、図１に示すように、プラグロッド４６を上昇させる。これにより、開口部９０が開いた状態（即ち、液バルブが開いた状態）となる。そして、これと同時に充填液の充填作業を開始する。すなわち、プラグロッド４６の上昇と同時に計量ポンプ３４を作動させて、充填液タンク３１内の充填液を可撓充填管３６及び接続管４１ｃを介してノズル弁本体４１の内部に送給し、規定量の充填液を容器１内に充填する。
【００３４】
▲５▼開口部９０の閉塞工程〔第５の工程〕
充填工程が終了すると、４方向切替弁６２を切り替えてエアシリンダ５３の作動によりプラグロッド４６を下降させて開口部９０を閉じる（即ち、液バルブを閉塞する）。
▲６▼ノズル上昇工程〔第６の工程〕
その後、充填ノズル４０全体を昇降手段により上昇させて、容器１の口部１ａをノズル弁本体４１下部の小径筒部４１ａから離隔する。
【００３５】
▲７▼残留充填液滴吸い取り工程〔第７の工程〕
容器１が小径筒部４１ａから離れた後、再度３方向切替弁６１を切り替え制御するとともに、圧縮空気配管７３から、加圧空気をエジェクタ７４へ供給して一瞬の間空気通路４６ｂ内を真空にして、チャッキ弁４５を吸引開口してプラグロッド４６の先端に残留した充填液滴を吸い取り、この残留液をエジェクタ７４を経由して排気管７５より排出する。
【００３６】
▲８▼容器交換及び充填液計量工程
充填が終了した容器１を新たに空の容器と取り替える。この間に切替弁３３を充填液タンク３１の液通路３２ａと計量ポンプ３４側の液通路３４ａとが連通するように切り替え、計量ポンプ３４を吸い込み側に作動させて（図１中下降させて）計量ポンプ３４内に充填液を満たしておく。
【００３７】
以上▲１▼〜▲８▼の工程を繰り返し実行する。
したがって、上述したような充填ノズル及び液体充填方法によれば、以下のような利点ないし効果がある。すなわち、充填開始以前に容器１内を略真空状態にするので、充填液を容器１から溢れさせることなく確実に充填することができる利点がある。また、充填開始直前に３方向切替弁６１を切り替えて、チャッキ弁４５を閉じるので、充填開始時や充填時に空気通路４６ｂ内に充填液が逆流することを防止することができる。
【００３８】
また、充填作業が終了して充填ノズル４０が容器から離れた後、真空吸引を行ないノズル４０の先端に付着した残留液を吸引できるため、後垂れを防止できるという利点がある。したがって、後垂れにともなう充填液量のバラツキもなくなり、充填量の精度が向上するとともに、容器口部１ａの汚れも防止すことができるという利点がある。
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明すると、図４はその全体構成を示す模式的な断面図である。
【００３９】
本第２実施形態で説明する充填ノズルは、上記第１実施形態における充填ノズルに対し、容器口１ａの内側縁部を基準として芯出し（センタリング）を行なうようにした充填ノズル、即ち、いわゆるインナシール型充填ノズルに本発明を適用したものである。なお、以下では、第１実施形態と異なる部分について着目して説明し、第１実施形態で説明した部分と重複する部分については説明を省略する。
【００４０】
図４において、７０は充填ノズル、７１はノズル弁本体、７２はプラグロッド、７２ａはプラグロッド７２の先端部、７２ｂは空気通路、７２ｃは接続管であり、それぞれ第１実施形態における符号４０，４１，４６，４６ａ，４６ｂ，４１ｃに対応している（いずれも、図１参照）。
そして、この充填ノズル７０は、第１実施形態で説明した充填ノズルの下部に設けられた外筒（図１中符号４２参照）とセンタリングベル（図１中符号４３参照）とセンタリングベル用圧縮バネ（図１中符号４４参照）とを廃止して、容器３に当接するノズル弁本体７１の先端に設けられた小径筒部７１ａの外側をテーパ形状に形成したものである。
【００４１】
したがって、充填作業時には、容器３をグリッパ２により定位置に把持して充填ノズル７０を下降させる（又は、容器３を充填ノズル７０に接近させる）と、図４に示すように、ノズル弁本体７１の下端の小径筒部７１ａのテーパ部の先端が容器３の口部３ａの内側縁部に当接して、これにより芯出し（センタリング）が行なわれるようになっているのである。このとき、小径筒部７１ａと口部３ａとは液密に保持されている。なお、上述した以外は、第１実施形態と同様に構成されている。
【００４２】
本発明の第２実施形態としての充填ノズルは、上述のように構成されているので、第１実施形態で説明した利点ないし効果に加えて、センタリングベルを廃止した分だけノズル弁本体７１の全長を短くすることができ、このノズル弁本体７１内に配設するプラグロッド７２も短くすることができるという利点がある。
また、上記充填ノズル７０は構造が比較的簡単であり、コストを低減できるほか、保守，点検も容易となる利点も有している。なお、本実施形態の充填ノズル７０は、容器３を容器グリッパ２で保持したときに、容器３の口部３ａと小径筒部７１ａのテーパ部との相対的な位置精度を確保できる場合に特に適している。（３）その他
なお、本発明の充填ノズルは上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、容器は不定型容器に限定されるものではなく、定型の容器であってもよい。また、上述の実施形態では、いずれも図示しない昇降手段により充填ノズルを上下に移動させて容器とノズル弁本体とを近接させたり離隔させるように構成されているが、容器を把持する容器グリッパ側に昇降手段を設けてもよい。また、これ以外の部分であっても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の充填ノズルでは、容器に充填液を充填するときには、センタリングベルにより容器の口部の外周縁部においてプラグロッドと容器口部との芯出しを行い、その後、駆動手段によりプラグロッドを下降させて開口部を閉塞し、第２の切替手段を切り替えてに空気通路を負圧にしてチャッキ弁を開いて、容器内の空気を排出する。
【００４４】
したがって、充填作業時には、容器内が略真空状態となり、充填液が容器から溢れることなく確実に充填される。また、充填時には、空気通路は正圧状態に切り替えられてチャッキ弁が閉じられているので、空気通路内への充填液の逆流を防止することができるという利点がある。
また、請求項２記載の本発明の充填ノズルでは、容器に該充填液を充填するときには、容器の口部の内側縁部と外側がテーパ状に形成された小径筒部端部とを当接させてプラグロッドと容器口部との芯出しを行なう。
【００４５】
このように構成された充填ノズル（所謂インナシール型充填ノズル）では、上述したような利点に加えて、構造が簡単でありコストを低減することができる利点がある。また、構造が簡単であるため、保守，点検も容易に行なうことができるようになり、さらには、充填ノズルを小型化，軽量化することができるという利点も有している。
【００４６】
また、請求項３記載の本発明の液体充填方法では、容器に充填液を充填するときには、容器の口部を小径筒部に密接させ（第１の工程）、容器内の空気を排出する（第２の工程）。その後、チャッキ弁を閉塞して（第３の工程）、充填を行ない（第４の工程）、充填終了後開口部を閉塞する（第５の工程）。さらに、容器をノズル弁本体から離隔して（第６の工程）、空気通路を負圧にしてプラグロッド先端に残留した充填液滴を吸い取る（第７の工程）。
【００４７】
したがって、充填が終了して充填ノズルが容器から離れてもノズル先端に付着した残留液は空気通路に吸引されるため、充填後の後垂れを確実に防止できるという利点がある。さらには、液体の垂れに起因する充填液量のバラツキをなくすことができるので、充填量の精度が向上し、同時に容器口部の汚れを防止すことができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての充填ノズルにおける全体構成を示す模式的な断面図であって、充填液を容器に充填している状態を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての充填ノズルにおける全体構成を示す模式的な断面図であって、容器内の空気を真空吸引している状態を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての充填ノズルにおける要部としてのチャッキ弁の構成を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態としての充填ノズルにおける全体構成を示す模式的な断面図である。
【図５】従来の充填ノズルを用いた充填装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 容器
１ａ 容器口部
３１ 充填液タンク（タンク）
３２ マニホールド
３３ 切替弁
３４ 計量ポンプ
３５ エアシリンダ
３６ 可撓充填管、
４０，７０ 充填ノズル
４１，７１ ノズル弁本体
４１ａ 小径筒部
４２ 外筒
４３ センタリングベル
４４ 圧縮バネ
４５ チャッキ弁
４６ｂ，７２ｂ 空気通路
４６，７２ プラグロッド
５１ 上部外筒
５２ 接続部材
５３ エアシリンダ（駆動手段）
６２ ４方向切替弁（第１の切替手段）
６１ ３方向切替弁（第２の切替手段）
９０ 開口部
【発明の属する技術分野】
本発明は、充填ノズル及び液体充填方法に関し、特に、充填液を不定型の容器に充填するノズルに用いて好適の、充填ノズル及び液体充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、容器に一定量の液体（充填液）を充填する充填ノズルとして各種のタイプのものが提案，開発されており、例えば特開昭６３−２７２６９４号公報には、ノズルを開閉するチャッキ弁を設けた技術が開示されている。
以下、図５を用いてこのようなチャッキ弁をそなえた充填ノズルについて説明すると、１８は切り替えバルブ、１９は充填液を吸引，計量及び吐出するピストン・シリンダ、２１は充填液の入ったタンクである。
【０００３】
充填ノズル９は、充填管２５や切り替えバルブ１８を介して、タンク２１又は計量ピストン・シリンダ１９に接続されており、充填液を容器１３内へ充填した後、充填液を切るようになっている。
充填管２５と充填ノズル本体９との間には接続管８が配設され、接続管８の流路は充填ノズル９に設けられたチャッキ弁１０により開閉される。また、充填ノズル本体９の上部にはチャッキ弁１０を駆動するエアシリンダ１２が設けられており、エアシリンダ１２にエアが供給されていない状態では、ノズル本体９の流路が開状態となり充填液が流出する。また、アシリンダ１２にエアが供給されると、チャッキ弁１０が移動して流路を閉塞する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の計量充填型の充填ノズルは、一定量の充填液の加圧充填には適しているものの、充填後にノズルを上昇させたときに、ノズル先端に残留した充填液の滴が滴下して、容器の口周りを汚してしまうという課題がある。
また、容器が袋状の不定型容器の場合には、容器内に空気が残留していると充填液が容器から溢れ出したり、充填液の中に空気が混入したりするという課題もある。
【０００５】
これに対して、例えば特開平３−４３３２２号公報には、袋状の不定型容器に対してノズル先端を容器口に密着させて充填する充填ノズルに関する技術が記載されている。すなわち、上記公報には、充填ノズル内の流路の中心部に空気排出管付きプラグロッドを設け、液充填前に容器内を真空引き（真空吸引）して容器を平板状に縮め、充填液の充填後に容器内に空気が残らないように充填する手法が提案されている。
【０００６】
また、充填後に充填ノズル先端から充填液の滴下を防止する方法としては、液充填終了後充填ノズルを容器の液面から引き上げた状態で、充填ノズル内の流路の中心部に設けた空気排出管付きプラグロッド下端の開口部から真空引きによって充填液の滴を吸引する技術が、特公昭６０−２４０２６号公報等に提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記のような充填ノズルの中心部に空気排出管付きプラグロッドを設けた充填ノズルを用いて実際に加圧充填を行なうと、充填中に容器の内圧が高まることにより空気排出管へ充填液が逆流し、充填終了後、ノズルを引き上げたときに、空気排出管中に溜まった液が流れ出して後垂れとなり、充填精度が低下するとともに容器の口部周りの汚れが生じ、実用性に難点があるという課題がある。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、充填精度の高い充填ノズルを提供するとともに、容器の口部周りの汚れを防止できるようにした、充填ノズル及び液体充填方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の充填ノズルは、容器内に一定量の充填液を充填する充填ノズルにおいて、該充填液の貯留されたタンクから該充填液が送給される中空のノズル弁本体と、該ノズル弁本体の下方に内径を縮小して形成され該充填液を該容器に充填するための開口部を有する小径筒部と、該ノズル弁本体内に軸方向に移動可能に液密に内挿され、内部に空気を供給又は排出する空気通路を有するプラグロッドと、該プラグロッドの先端に取り付けられ該空気通路内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるとともに、該小径筒部内に進入することで該開口部を閉塞するチャッキ弁と、該ノズル弁本体に取り付けられ該プラグロッドを駆動する駆動手段と、該駆動手段の駆動状態を切り替える第１の切替手段と、該プラグロッドの該空気通路内を正圧状態と負圧状態とに切り替える第２の切替手段と、該ノズル弁本体に軸方向に沿って移動可能に設けられたセンタリングベルとをそなえ、該容器に該充填液を充填するときには、該容器の口部を該センタリングベルに当接させ、該口部の外周縁部において該プラグロッドと該容器口部との芯出しを行ない、第１の切替手段を切り替え操作して該駆動手段により該プラグロッドを小径筒部内に進入させて該開口部を閉塞し、該第２の切替手段を切り替え操作して空気通路を負圧にして該容器内の空気を排出し、その後該第２の切替手段を再び切り替えて該空気通路を正圧状態に切り替えて該チャッキ弁を閉塞することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明の充填ノズルは、容器内に一定量の充填液を充填する充填ノズルにおいて、該充填液の貯留されたタンクから該充填液が送給される中空のノズル弁本体と、該ノズル弁本体の下方に内径を縮小して形成され該充填液を該容器に充填するための開口部を有する小径筒部と、該ノズル弁本体内に軸方向に移動可能に液密に内挿され、内部に空気を供給又は排出する空気通路を有するプラグロッドと、該プラグロッドの先端に取り付けられ該空気通路内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるとともに、該小径筒部内に進入することで該開口部を閉塞するチャッキ弁と、該ノズル弁本体に取り付けられ該プラグロッドを駆動する駆動手段と、該駆動手段の駆動状態を切り替える第１の切替手段と、該プラグロッドの該空気通路内を正圧状態と負圧状態とに切り替える第２の切替手段とをそなえるとともに、該小径筒部の端部外側をテーパ状に形成し、該容器に該充填液を充填するときには、該容器の口部の内側縁部と、該小径筒部端部のテーパ部とを当接させて該プラグロッドと該容器口部との芯出しを行ない、第１の切替手段を切り替え操作して該駆動手段により該プラグロッドを小径筒部内に進入させて該開口部を閉塞し、該第２の切替手段を切り替え操作して空気通路を負圧にして該容器内の空気を排出し、その後該第２の切替手段を再び切り替えて該空気通路を正圧状態に切り替えて該チャッキ弁を閉塞することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３記載の本発明の液体充填方法は、容器内に一定量の液体を充填する液体充填方法であって、該液体を充填する充填ノズルが、該充填液の貯留されたタンクから該充填液が送給される中空のノズル弁本体と、該ノズル弁本体の下方に縮径して形成され該充填液を該容器に充填するための開口部を有する小径筒部と、該ノズル弁本体内に軸方向に移動可能に液密に内挿され、内部に空気を供給又は排出する空気通路を有するプラグロッドと、該プラグロッドの先端に取り付けられ該空気通路内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるとともに、該小径筒部内に進入することで該開口部を閉塞するチャッキ弁と、該ノズル弁本体に取り付けられ該プラグロッドを駆動する駆動手段とをそなえるとともに、該プラグロッドにより該開口部を閉塞した状態で容器口部を該ノズル弁本体の該小径筒部に密接させる第１の工程と、該空気通路を負圧にして該容器内の空気を排出する第２の工程と、該容器内の空気の排出後に該空気通路を正圧状態に切り替えてチャッキ弁を閉塞する第３の工程と、該チャッキ弁の閉塞後に該プラグロッドを再び移動させて該開口部を開いて該充填液の充填を行なう第４の工程と、該充填終了後該プラグロッドにより該開口部を閉塞する第５の工程と、該容器を該ノズル弁本体から離隔する第６の工程と、該空気通路を負圧にして該プラグロッド先端に残留した充填液滴を吸い取る第７の工程と、をそなえていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。
（１）第１実施形態
まず、本発明の第１実施形態について説明すると、この第１実施形態は本発明の充填ノズルを口栓の着いた袋状の不定型容器に一定量の充填液を充填する充填装置に適用したものであり、図１，図２はいずれもはその全体構成を示す模式的な断面図であって、図１は充填液を容器に充填している状態を示す図、図２は容器内の空気を真空吸引している状態を示す図、図３はその要部としてのチャッキ弁の構成を示す模式的な断面図である。
【００１３】
図１において、３１は充填液タンク、３２はマニホールド、３３は切替弁、３４は計量ポンプ、３５はエアシリンダ、３６は可撓充填管、４０は充填ノズルである。
充填液タンク３１内には充填液が満たされており、この充填液はマニホールド３２及びマニホールド３２の下流側の分岐管３２ａ並びに切替弁３３等を介して、充填ノズル４０に供給され、容器１内に充填されるようになっている。
【００１４】
マニホールド３２の下流側は充填ノズルの数に応じて複数の分岐管３２ａに分岐しており、マニホールド３２内の充填液は、分岐管３２ａを通って切替弁３３内に流入するようになっている。
一方、切替弁３３は、アクチュエータ３３ａと、このアクチュエータ３３ａに接続されたピストン弁３３ｂと、このピストン弁３３ｂを収納するシリンダ形状の弁本体３３ｃとをそなえたピストン型切替弁として構成されており、アクチュエータ３３ａによりピストン弁３３ｂが弁本体３３ｃの中を進退することで充填液の供給状態が切り替えられるようになっている。
【００１５】
そして、切替弁３３が図１に示す２点鎖線の位置に切り替えられると、液通路３４ａと分岐管３２ａとが連通して、ピストン型計量ポンプ３４に充填液が送給されるようになっている。また、このとき計量ポンプ３４はエアシリンダ３５により駆動されて、所定量の充填液を吸引、貯留するようになっている。
また、切替弁３３が図１における実線の位置に切り替えられると、液通路３４ａと可撓充填管３６とが連通するとともに、計量ポンプ３４はこの切替弁３３の切り替え動作とリンクして吐出工程に転じ、計量ポンプ３４に一時的に貯留された充填液が可撓充填管３６を通じて充填ノズル４０に送られるようになっている。なお、計量ポンプ３４を駆動するエアシリンダ３５を、クランク機構や回転カム等を利用した機械的な動力源に置き換えてもよい。
【００１６】
次に、充填ノズル４０について説明すると、充填ノズル４０は、ノズル弁本体４１と、プラグロッド４６と、チャッキ弁４５と、外筒４２と、センタリングベル４３と、圧縮バネ４４と、上部外筒５１と、エアシリンダ（駆動手段）５３と、接続部材５２等をそなえて構成されている。
ここで、ノズル弁本体４１は、可撓充填管３６に接続する接続管４１ｃをそなえており、接続管４１ｃと可撓充填管３６とは半割接手５９により接続されている。また、ノズル弁本体４１は筒状に形成され、接続管４１ｃよりも下流側は液通路として機能するようになっている。また、ノズル弁本体４１の下流端部には、径が絞られた小径筒部４１ａが形成されている。
【００１７】
プラグロッド４６は、ノズル弁本体４１の内部に図中上下方向に移動可能に、且つ液密に内挿されており、プラグロッド４６の内部には軸心方向に沿って空気通路４６ｂが形成されている。
また、チャッキ弁４５はプラグロッド４６の先端に取り付けられ、空気通路４６ｂ内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるように構成されている。また、このチャッキ弁４５は、ノズル弁本体４１の下端の開口部９０を開閉しうる液弁（液バルブ）として機能するようになっている。なお、このチャッキ弁４５の構造については、図３を用いて後で詳述する。
【００１８】
センタリングベル４３は、ノズル弁本体４１に対し軸方向（図中上下方向）に相対移動可能に設けられ、ノズル弁本体４１とセンタリングベル４３との間に介装された圧縮バネ４４により下方に付勢されている。また、センタリングベル４３は、外筒４２に形成された爪部４２ａにより下方への移動が規制されるようになっている。なお、この外筒４２は、半割接手５７によりノズル弁本体４１に取り付けられている。
【００１９】
ノズル弁本体４１は上部で半割接手５８により上部外筒５１に接続されており、上部外筒５１のさらに上方にエアシリンダ５３が設けられている。ここで、エアシリンダ５３はプラグロッド４６を昇降駆動する駆動手段として設けられており、これらのエアシリンダ５３とプラグロッド４６とは、接続部材５２及び継手５４により接続されている。このうち接続部材５２はプラグロッド４６の上部に螺合されており、上部には蟻溝５２ａが形成されている。
【００２０】
一方、継手５４はエアシリンダ５３のピストンロッド５３ａに螺合接続されており、この継手５４が接続部材５２に形成された蟻溝５２ａに嵌まり込むことによりプラグロッド４６とエアシリンダ５３とが接続されている。そして、これによりエアシリンダ５３を作動させるとプラグロッド４６が昇降するのである。
また、接続部材５２には空気配管継手５５も設けられている。この空気配管継手５５は、プラグロッド４６の空気通路４６ｂに接続されており、図示しない加圧タンクからの圧縮空気や真空ポンプの作用により、チャッキ弁４５を開閉作動させるようになっている。
【００２１】
ところで、図１，図３に示すように、チャッキ弁４５は、中空の弁筒４７と、テーパ部４８ａを有する弁体４８と、Ｏリング４９と、バネ受け６８と、圧縮バネ６９とをそなえている（図１ではバネ受け６８，圧縮バネ６９を省略する）。弁筒４７は筒状に形成され、プラグロッド４６の先端部４６ａに螺合して取り付けられている。また、弁筒４７の先端には、吸引孔４７ａが穿設されており、弁筒４７の内部は、吸引孔４７ａに向かって徐々に縮径するようなテーパ形状に形成されている。
【００２２】
弁体４８は弁筒４７に内装され、弁筒４７内を進退可能に構成されている。また弁体４８の内部には、空気通路４６ｂと連通する空気通路４８ｂが形成されている。また、図３に示すように、この弁体４８の先端部４８ａもテーパ状に形成されており、弁体４８が下降して先端部４８ａが吸引孔４７ａに当接すると吸引孔４７ａが閉塞されるようになっている。
【００２３】
バネ受け６８と弁体４８との間には圧縮バネ６９が介装されており、圧縮バネ６９により弁体４８が閉方向に付勢されるようになっている。また、圧縮バネ６９は、空気通路４６ｂ内の圧力が負圧のときに弁体４８が吸引されチャッキ弁４５が開くように比較的弱い付勢力に設定されている。
また、Ｏリング４９は、ノズル弁本体４１の下端の開口部９０を閉塞したときに、液密性を保持するために設けられている。すなわち、プラグロッド４６が下降して、図１，図２に示すノズル弁本体４１から小径筒部４１ａにかけて形成されたテーパ部にプラグロッド４６に螺合された弁筒４７のテーパ部が当接すると、このＯリング４９により液バルブが液密に閉塞されるようになっているのである。
【００２４】
ところで、空気配管継手５５と図示しない加圧タンクとの間や、エアシリンダ５３と上記加圧タンクとの間には、空気通路４６ｂ内を正圧状態と負圧状態とに切り替えてチャッキ弁４５の開閉状態を切り替える３方向切替弁（第２の切替手段）６１や、エアシリンダ５３の作動状態を切り替える４方向切替弁（第１の切替手段）６２が設けられている。これらの各切替弁６１，６２は、図示しないコントローラからの制御信号に基づいてオンオフ制御されるようになっており、ここでは電磁弁を用いて構成されている。
【００２５】
このうち、４方向切替弁６２の入口側のポートには加圧タンクに接続された圧縮空気配管６４やエアを大気開放する大気開放配管８０が接続され、出口側ポートにはエアシリンダ５３に接続されたエア給排用の配管６３，６３ａが接続されている。
そして、例えば４方向切替弁６２をオンにして圧縮空気配管６４からの加圧エアを配管６３ａを介してエアシリンダ５３に供給すると、ピストンロッド５３ａ及びプラグロッド４６が下降するようになっている。
【００２６】
また、３方向切替弁６１の入口側のポートには、真空配管６５と圧縮空気配管６４とが接続されており、出口側ポートには、空気配管５６が接続されている。この空気配管５６は、空気配管継手５５にも接続されており、例えば３方向切替弁６１がオフとなる通常状態時には、空気配管継手５５，接続部材５２を介して加圧エアがプラグロッド４６内の空気通路４６ｂに供給されるようになっている。
【００２７】
一方、図１に示すように、ノズル弁本体４１は、ノズル弁本体４１と一体に形成されたフランジ部４１ｄにおいて支持台６６に支持されており、押さえ板６７により固定されている。
また、支持台６６は図示しない昇降手段に取り付けられており、充填ノズル４０はこの昇降手段によって所定距離だけ上下に移動するようになっている。
【００２８】
図１において、符号２は容器１を把持する容器グリッパであり、容器１が容器グリッパ２により充填ノズル４０の真下にセットされて充填ノズル４０が下降すると、センタリングベル４３のガイド部４３ａが容器１の口部１ａに当接して圧縮バネ４４の付勢力に抗してセンタリングベル４３が押上られ、このとき容器１の口部１ａがその外周肩部において芯出しされ、同時にチャッキ弁４５の弁筒４７の先端部がノズル弁本体４１の開口部９０に挿入される。その後、センタリングベル４３はそのまま押し上げられ、容器１の口部１ａがノズル弁本体４１の先端の小径筒部４１ａに密着し、充填作業が行なわれるようになっているのである。
【００２９】
本発明の第１実施形態としての充填ノズルは、上述のように構成されているで、上記の充填ノズルを用いた液体充填方法について説明すると以下のようになる。なお、以下においては、番号▲１▼〜▲８▼を用いて本装置の大まかな動作（工程）を用いて箇条書きにして、それぞれの直後にその動作について詳しく説明する。
▲１▼容器１の口部１ａと小径筒部４１ａとの密着シール工程〔第１の工程〕
まず、切替弁６２を切り替え制御してエアシリンダ５３を駆動し、図２に示すように、プラグロッド４６を下降させる。そして、プラグロッド４６の先端のチャッキ弁４５をノズル弁本体４１の下端の開口部９０に挿入して、この開口部９０を閉塞する（即ち、液バルブを閉塞する）。なお、このときは、Ｏリング４９により液密性が保持される。
【００３０】
この状態で、容器グリッパ２により容器１を把持して、容器１を充填ノズル４０の真下の位置にセットする。そして、図示しない昇降手段を作動させて充填ノズル４０全体を下降させて、センタリングベル４３のガイド部４３ａを容器１の口部１ａに当接させて容器１の口部１ａとプラグロッド４６との芯出しを行なう。この後、チャッキ弁４５の弁筒４７の先端部がノズル弁本体４１の開口部９０に挿入されて容器１の口部１ａを小径筒部４１ａに密着させる。
【００３１】
▲２▼容器１内の真空引き工程〔第２の工程〕
次に、３方向切替弁６１をオンに切り替えて空気配管５６を真空配管６５に接続し、プラグロッド４６内の空気通路４６ｂ内を真空引き（真空吸引）する。なお、この真空吸引作業は、例えば０．３ｓｅｃ程度で実行される。このとき、プラグロッド４６の下端に配設されたチャッキ弁４５内の弁体４８が、負圧により圧縮バネ６９の付勢力に抗して上昇してチャッキ弁４５が開いた状態となり、これにより、容器１内の空気が吸い出される。そして、例えば容器１が袋状の不定型容器であれば容器１は平板状に縮小した状態となる。
【００３２】
▲３▼チャッキ弁４５の閉塞工程〔第３の工程〕
３方向切替弁６１をオフに切り替えて空気配管５６を圧縮空気配管６４に接続する。これにより、空気通路４６ｂ内が真空状態から加圧エアが供給される状態に切り替えられ、チャッキ弁４５内の弁体４８が圧縮バネ６９の付勢力及び加圧エアによる圧力により下降する。そして、弁体４８の先端のテーパ部が吸引孔４７ａ内部のテーパ部に当接して、吸引孔４７ａが閉塞される。これにより、チャッキ弁４５は瞬時に閉塞される。
【００３３】
▲４▼充填工程〔第４の工程〕
次に、４方向切替弁６２を切り替えてエアシリンダ５３を作動させて、図１に示すように、プラグロッド４６を上昇させる。これにより、開口部９０が開いた状態（即ち、液バルブが開いた状態）となる。そして、これと同時に充填液の充填作業を開始する。すなわち、プラグロッド４６の上昇と同時に計量ポンプ３４を作動させて、充填液タンク３１内の充填液を可撓充填管３６及び接続管４１ｃを介してノズル弁本体４１の内部に送給し、規定量の充填液を容器１内に充填する。
【００３４】
▲５▼開口部９０の閉塞工程〔第５の工程〕
充填工程が終了すると、４方向切替弁６２を切り替えてエアシリンダ５３の作動によりプラグロッド４６を下降させて開口部９０を閉じる（即ち、液バルブを閉塞する）。
▲６▼ノズル上昇工程〔第６の工程〕
その後、充填ノズル４０全体を昇降手段により上昇させて、容器１の口部１ａをノズル弁本体４１下部の小径筒部４１ａから離隔する。
【００３５】
▲７▼残留充填液滴吸い取り工程〔第７の工程〕
容器１が小径筒部４１ａから離れた後、再度３方向切替弁６１を切り替え制御するとともに、圧縮空気配管７３から、加圧空気をエジェクタ７４へ供給して一瞬の間空気通路４６ｂ内を真空にして、チャッキ弁４５を吸引開口してプラグロッド４６の先端に残留した充填液滴を吸い取り、この残留液をエジェクタ７４を経由して排気管７５より排出する。
【００３６】
▲８▼容器交換及び充填液計量工程
充填が終了した容器１を新たに空の容器と取り替える。この間に切替弁３３を充填液タンク３１の液通路３２ａと計量ポンプ３４側の液通路３４ａとが連通するように切り替え、計量ポンプ３４を吸い込み側に作動させて（図１中下降させて）計量ポンプ３４内に充填液を満たしておく。
【００３７】
以上▲１▼〜▲８▼の工程を繰り返し実行する。
したがって、上述したような充填ノズル及び液体充填方法によれば、以下のような利点ないし効果がある。すなわち、充填開始以前に容器１内を略真空状態にするので、充填液を容器１から溢れさせることなく確実に充填することができる利点がある。また、充填開始直前に３方向切替弁６１を切り替えて、チャッキ弁４５を閉じるので、充填開始時や充填時に空気通路４６ｂ内に充填液が逆流することを防止することができる。
【００３８】
また、充填作業が終了して充填ノズル４０が容器から離れた後、真空吸引を行ないノズル４０の先端に付着した残留液を吸引できるため、後垂れを防止できるという利点がある。したがって、後垂れにともなう充填液量のバラツキもなくなり、充填量の精度が向上するとともに、容器口部１ａの汚れも防止すことができるという利点がある。
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明すると、図４はその全体構成を示す模式的な断面図である。
【００３９】
本第２実施形態で説明する充填ノズルは、上記第１実施形態における充填ノズルに対し、容器口１ａの内側縁部を基準として芯出し（センタリング）を行なうようにした充填ノズル、即ち、いわゆるインナシール型充填ノズルに本発明を適用したものである。なお、以下では、第１実施形態と異なる部分について着目して説明し、第１実施形態で説明した部分と重複する部分については説明を省略する。
【００４０】
図４において、７０は充填ノズル、７１はノズル弁本体、７２はプラグロッド、７２ａはプラグロッド７２の先端部、７２ｂは空気通路、７２ｃは接続管であり、それぞれ第１実施形態における符号４０，４１，４６，４６ａ，４６ｂ，４１ｃに対応している（いずれも、図１参照）。
そして、この充填ノズル７０は、第１実施形態で説明した充填ノズルの下部に設けられた外筒（図１中符号４２参照）とセンタリングベル（図１中符号４３参照）とセンタリングベル用圧縮バネ（図１中符号４４参照）とを廃止して、容器３に当接するノズル弁本体７１の先端に設けられた小径筒部７１ａの外側をテーパ形状に形成したものである。
【００４１】
したがって、充填作業時には、容器３をグリッパ２により定位置に把持して充填ノズル７０を下降させる（又は、容器３を充填ノズル７０に接近させる）と、図４に示すように、ノズル弁本体７１の下端の小径筒部７１ａのテーパ部の先端が容器３の口部３ａの内側縁部に当接して、これにより芯出し（センタリング）が行なわれるようになっているのである。このとき、小径筒部７１ａと口部３ａとは液密に保持されている。なお、上述した以外は、第１実施形態と同様に構成されている。
【００４２】
本発明の第２実施形態としての充填ノズルは、上述のように構成されているので、第１実施形態で説明した利点ないし効果に加えて、センタリングベルを廃止した分だけノズル弁本体７１の全長を短くすることができ、このノズル弁本体７１内に配設するプラグロッド７２も短くすることができるという利点がある。
また、上記充填ノズル７０は構造が比較的簡単であり、コストを低減できるほか、保守，点検も容易となる利点も有している。なお、本実施形態の充填ノズル７０は、容器３を容器グリッパ２で保持したときに、容器３の口部３ａと小径筒部７１ａのテーパ部との相対的な位置精度を確保できる場合に特に適している。（３）その他
なお、本発明の充填ノズルは上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、容器は不定型容器に限定されるものではなく、定型の容器であってもよい。また、上述の実施形態では、いずれも図示しない昇降手段により充填ノズルを上下に移動させて容器とノズル弁本体とを近接させたり離隔させるように構成されているが、容器を把持する容器グリッパ側に昇降手段を設けてもよい。また、これ以外の部分であっても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の充填ノズルでは、容器に充填液を充填するときには、センタリングベルにより容器の口部の外周縁部においてプラグロッドと容器口部との芯出しを行い、その後、駆動手段によりプラグロッドを下降させて開口部を閉塞し、第２の切替手段を切り替えてに空気通路を負圧にしてチャッキ弁を開いて、容器内の空気を排出する。
【００４４】
したがって、充填作業時には、容器内が略真空状態となり、充填液が容器から溢れることなく確実に充填される。また、充填時には、空気通路は正圧状態に切り替えられてチャッキ弁が閉じられているので、空気通路内への充填液の逆流を防止することができるという利点がある。
また、請求項２記載の本発明の充填ノズルでは、容器に該充填液を充填するときには、容器の口部の内側縁部と外側がテーパ状に形成された小径筒部端部とを当接させてプラグロッドと容器口部との芯出しを行なう。
【００４５】
このように構成された充填ノズル（所謂インナシール型充填ノズル）では、上述したような利点に加えて、構造が簡単でありコストを低減することができる利点がある。また、構造が簡単であるため、保守，点検も容易に行なうことができるようになり、さらには、充填ノズルを小型化，軽量化することができるという利点も有している。
【００４６】
また、請求項３記載の本発明の液体充填方法では、容器に充填液を充填するときには、容器の口部を小径筒部に密接させ（第１の工程）、容器内の空気を排出する（第２の工程）。その後、チャッキ弁を閉塞して（第３の工程）、充填を行ない（第４の工程）、充填終了後開口部を閉塞する（第５の工程）。さらに、容器をノズル弁本体から離隔して（第６の工程）、空気通路を負圧にしてプラグロッド先端に残留した充填液滴を吸い取る（第７の工程）。
【００４７】
したがって、充填が終了して充填ノズルが容器から離れてもノズル先端に付着した残留液は空気通路に吸引されるため、充填後の後垂れを確実に防止できるという利点がある。さらには、液体の垂れに起因する充填液量のバラツキをなくすことができるので、充填量の精度が向上し、同時に容器口部の汚れを防止すことができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての充填ノズルにおける全体構成を示す模式的な断面図であって、充填液を容器に充填している状態を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての充填ノズルにおける全体構成を示す模式的な断面図であって、容器内の空気を真空吸引している状態を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての充填ノズルにおける要部としてのチャッキ弁の構成を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態としての充填ノズルにおける全体構成を示す模式的な断面図である。
【図５】従来の充填ノズルを用いた充填装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 容器
１ａ 容器口部
３１ 充填液タンク（タンク）
３２ マニホールド
３３ 切替弁
３４ 計量ポンプ
３５ エアシリンダ
３６ 可撓充填管、
４０，７０ 充填ノズル
４１，７１ ノズル弁本体
４１ａ 小径筒部
４２ 外筒
４３ センタリングベル
４４ 圧縮バネ
４５ チャッキ弁
４６ｂ，７２ｂ 空気通路
４６，７２ プラグロッド
５１ 上部外筒
５２ 接続部材
５３ エアシリンダ（駆動手段）
６２ ４方向切替弁（第１の切替手段）
６１ ３方向切替弁（第２の切替手段）
９０ 開口部
Claims (3)
- 容器内に一定量の充填液を充填する充填ノズルにおいて、
該充填液の貯留されたタンクから該充填液が送給される中空のノズル弁本体と、
該ノズル弁本体の下方に内径を縮小して形成され該充填液を該容器に充填するための開口部を有する小径筒部と、
該ノズル弁本体内に軸方向に移動可能に液密に内挿され、内部に空気を供給又は排出する空気通路を有するプラグロッドと、
該プラグロッドの先端に取り付けられ該空気通路内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるとともに、該小径筒部内に進入することで該開口部を閉塞するチャッキ弁と、
該ノズル弁本体に取り付けられ該プラグロッドを駆動する駆動手段と、
該駆動手段の駆動状態を切り替える第１の切替手段と、
該プラグロッドの該空気通路内を正圧状態と負圧状態とに切り替える第２の切替手段と、
該ノズル弁本体に軸方向に沿って移動可能に設けられたセンタリングベルとをそなえ、
該容器に該充填液を充填するときには、該容器の口部を該センタリングベルに当接させ、該口部の外周縁部において該プラグロッドと該容器口部との芯出しを行ない、第１の切替手段を切り替え操作して該駆動手段により該プラグロッドを小径筒部内に進入させて該開口部を閉塞し、該第２の切替手段を切り替え操作して空気通路を負圧にして該容器内の空気を排出し、その後該第２の切替手段を再び切り替えて該空気通路を正圧状態に切り替えて該チャッキ弁を閉塞する
ことを特徴とする、充填ノズル。 - 容器内に一定量の充填液を充填する充填ノズルにおいて、
該充填液の貯留されたタンクから該充填液が送給される中空のノズル弁本体と、
該ノズル弁本体の下方に内径を縮小して形成され該充填液を該容器に充填するための開口部を有する小径筒部と、
該ノズル弁本体内に軸方向に移動可能に液密に内挿され、内部に空気を供給又は排出する空気通路を有するプラグロッドと、
該プラグロッドの先端に取り付けられ該空気通路内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるとともに、該小径筒部内に進入することで該開口部を閉塞するチャッキ弁と、
該ノズル弁本体に取り付けられ該プラグロッドを駆動する駆動手段と、
該駆動手段の駆動状態を切り替える第１の切替手段と、
該プラグロッドの該空気通路内を正圧状態と負圧状態とに切り替える第２の切替手段とをそなえるとともに、
該小径筒部の端部外側をテーパ状に形成し、
該容器に該充填液を充填するときには、該容器の口部の内側縁部と、該小径筒部端部のテーパ部とを当接させて該プラグロッドと該容器口部との芯出しを行ない、第１の切替手段を切り替え操作して該駆動手段により該プラグロッドを小径筒部内に進入させて該開口部を閉塞し、該第２の切替手段を切り替え操作して空気通路を負圧にして該容器内の空気を排出し、その後該第２の切替手段を再び切り替えて該空気通路を正圧状態に切り替えて該チャッキ弁を閉塞する
ことを特徴とする、充填ノズル。 - 容器内に一定量の液体を充填する液体充填方法であって、
該液体を充填する充填ノズルが、
該充填液の貯留されたタンクから該充填液が送給される中空のノズル弁本体と、
該ノズル弁本体の下方に縮径して形成され該充填液を該容器に充填するための開口部を有する小径筒部と、
該ノズル弁本体内に軸方向に移動可能に液密に内挿され、内部に空気を供給又は排出する空気通路を有するプラグロッドと、
該プラグロッドの先端に取り付けられ該空気通路内が負圧のときに開き、正圧の時に閉じるとともに、該小径筒部内に進入することで該開口部を閉塞するチャッキ弁と、
該ノズル弁本体に取り付けられ該プラグロッドを駆動する駆動手段とをそなえるとともに、
該プラグロッドにより該開口部を閉塞した状態で容器口部を該ノズル弁本体の該小径筒部に密接させる第１の工程と、
該空気通路を負圧にして該容器内の空気を排出する第２の工程と、
該容器内の空気の排出後に該空気通路を正圧状態に切り替えてチャッキ弁を閉塞する第３の工程と、
該チャッキ弁の閉塞後に該プラグロッドを再び移動させて該開口部を開いて該充填液の充填を行なう第４の工程と、
該充填終了後該プラグロッドにより該開口部を閉塞する第５の工程と、
該容器を該ノズル弁本体から離隔する第６の工程と、
該空気通路を負圧にして該プラグロッド先端に残留した充填液滴を吸い取る第７の工程と、
をそなえていることを特徴とする、液体充填方法。
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