JP3881662B2 - 重量計測式充填機械 - Google Patents

Description

本発明は重量計測式充填機械に関するものである。この重量計測式充填機械は、ウェイトフィラとも称せられており、ペットボトル等の容器に液体を充填する際に、充填している液体の重量を計測し、計測重量が予め設定した重量になるように液体の充填を行うものである。

ペットボトル等の容器に、液体を予め決めた重量分だけ充填する機械として、重量計測式充填機械（以下「ウェイトフィラ」と略称する）が知られている。

ウェイトフィラでは、旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されている。この計測充填装置には、ペットボトルの頸部に形成されたフランジを下面側から支持しつつ頸部を把持（挟持）する把持部材（グリッパ）や、ペットボトルの重量を含めてペットボトルに充填される液体の重量を計測するロードセルや、グリッパにより把持されることにより充填口が上方に位置しつつ垂直方向下側に伸びる状態となっているペットボルトに対して上方から液体を充填する液体充填ノズル等を有している。

ここで、ウェイトフィラを含めた充填システムの一例の概要を、平面図である図１０を参照しつつ説明する。図１０において、０１は供給コンベア、０２は割出スクリュー付転送ホイール、０３はウェイトフィラ（図１０では旋回テーブルのみを示している）、０４は転送ホイール、０５はキャッパ、０６は排出ホイール、０７は排出コンベアである。このシステムでは、容器（ペットボトル）の頸部を把持しつつ搬送する、いわゆるネック搬送ができるように、割出スクリュー付転送ホイール０２、ウェイトフィラ０３、転送ホイール０４、キャッパ０５、排出ホイール０６のそれぞれには、外周部分に円周方向に沿い等間隔でグリッパを備えている。これにより、割出スクリュー付転送ホイール０２〜排出ホイール０６は回転しつつ、ペットボトルの頸部を把持して搬送し受け渡しするようになっている。

このため、供給コンベア０１により搬送されてきたペットボトルは、位置Ａにて割出スクリューにて容器は割り出されてから転送ホイール０２のグリッパにより把持されて、位置Ａから位置Ｂにまで搬送される。位置Ｂでは、ペットボトルは割出スクリュー付転送ホイール０２からウェイトフィラ０３に受け渡されウェイトフィラ０３のグリッパで把持されて位置Ｂから位置Ｃにまで搬送される。位置Ｂから位置Ｃにまで搬送される際に、ペットボトルには、重量が計測されつつ液体が充填される。

更に、ペットボトルは位置Ｃにてウェイトフィラ０３から転送ホイール０４に、位置Ｄにて転送ホイール０４からキャッパ０５に、位置Ｅにてキャッパ０５から排出ホイール０６に、位置Ｆにて排出ホイール０６から排出コンベア０７に受け渡されて搬送される。キャッパ０５では、ペットボトルに蓋をするキャッピングが行われる。

ウェイトフィラに備えた従来の計測充填装置では、ロードセルの基端側を旋回テーブル側に固定し、ロードセルの先端側にロッド状の支持部材を固定し、支持部材の先端側に把持部材（グリッパ）を備えており、いわばロードセルの基端側からグリッパまでが剛結された片持ち構造になっている（例えば特開２００１−３９４９３号公報、特許第３４２０２１２号公報、特開２００１−１９２０９２号公報参照）。このような構造を採用することにより、垂直方向の荷重をロードセルにより検出して、容器に充填している液体の重量計測をしている。

特開２００１−３９４９３号公報 特許第３４２０２１２号公報 特開２００１−１９２０９２号公報

ロードセルは、例えば、ロバーバル構造にストレインゲージを備えたストレインゲージ・ロードセルが多用されている。このロードセルは過大な荷重が作用すると破損してしまう。

ところで、図１０に示すシステムにおいて、割出スクリュー付転送ホイール０２からウェイトフィラ０３にペットボトルを受け渡す際に、割出スクリュー付転送ホイール０２とウェイトフィラ０３の旋回テーブルとの回転位相ずれなどを原因として、受渡ミスが発生すると、受け渡される（転送される）際にペットボトルにグリッパが噛み込んだりして、ペットボトルに対して水平方向に大きな過大荷重が作用する。

前述したように従来の重量計測充填装置では、ロードセルが把持部材（グリッパ）に剛結されているため、受渡ミスが発生すると、ペットボトルに作用した水平方向の過大荷重が、把持部材や支持部材を介してロードセルに直接的に作用してしまう。このため、かかる水平方向の過大荷重によりロードセルが破損してしまうという問題点があった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、容器の受渡ミスが生じて容器に水平方向の過大荷重が作用しても、この水平方向の過大荷重がロードセルに作用することがなくロードセルの破損を防ぐことのできる、重量計測式充填機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
前記旋回テーブルに対して枢支されることにより垂直面内で回動できる共に、先端部分に前記把持部材が取り付けられた支持部材と、
前記支持部材に対して水平方向にずれて水平方向への荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重は伝達できる状態で前記支持部材に接触しており、前記支持部材から伝達された垂直方向の荷重を前記ロードセルに伝える接触部材と、を有することを特徴とする。

また本発明の構成は、旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
前記旋回テーブルに固定された固定構造体と、
基端部分が前記固定構造体に枢支されることにより垂直面内で回動できると共に、先端部分に前記把持部材が取り付けられた支持部材と、
前記ロードセル及びこのロードセルに連結されたバーを有し、基端側が前記固定構造体に固定されたロードセルユニットと、
前記バーに取り付けられると共に前記把持部材に接触しており、しかも、前記把持部材に対して水平方向にずれて水平方向の荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重は伝達できる状態で前記把持部材に接触している接触部材と、を有することを特徴とする。

また本発明の構成は、旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
前記旋回テーブルに固定された固定構造体と、
前記固定構造体に枢支されることにより垂直面内で回動できると共に、枢支された部分から両側に伸びており、一端部分に前記把持部材が取り付けられた支持部材と、
前記ロードセル及びこのロードセルに連結されたバーを有し、基端側が前記固定構造体に固定されたロードセルユニットと、
前記バーに取り付けられると共に前記支持部材の他端部分に接触しており、しかも、前記支持部材に対して水平方向にずれて水平方向の荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重は伝達できる状態で前記支持部材に接触している接触部材と、を有することを特徴とする。

また本発明の構成は、前記支持部材の垂直面内での回動範囲を規制する回動規制構造を備えていることを特徴とする。

また本発明の構成は、旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
前記旋回テーブルに固定された固定構造体と、
前記固定構造体に対して孔軸が垂直になった状態で配置されたスライドブシュと、このスライドブシュの孔に挿入されると共に上端に前記把持部材が取り付けられたスライド軸とでなるスライド支持機構と、
前記ロードセル及びこのロードセルに連結されたバーを有し、基端側が前記固定構造体に固定されたロードセルユニットと、
前記スライド軸の下端に備えられると共に前記バーの上面に転接しているローラと、を有することを特徴とする。

また本発明の構成は、旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
前記旋回テーブルに固定された固定構造体と、
前記ロードセル及びこのロードセルに連結されたバーを有し、基端側が前記固定構造体に固定されたロードセルユニットと、
前記バーが連結されると共に上面に支持溝を有するブラケットと、
下端辺が前記支持溝に挿入され下端辺を回動中心として傾動すると共に、前記把持部材が取り付けられた傾動板と、
前記旋回テーブルに固定された固定支持板と、
前記傾動板と前記固定支持板との距離を確保しつつ、傾動板が固定支持板に対して垂直方向に移動するのを許容するスライド機構と、
前記傾動板を前記固定支持板側に付勢する弾性部材と、を有することを特徴とする。

本発明では、荷重伝達機構は、垂直方向に作用する荷重は伝達するので、容器に充填された液体の重量に起因する荷重は、把持部材からロードセルに伝達されて、重量計測をすることができる。また、荷重伝達機構は、水平方向に作用する荷重を遮断するため、受渡ミス等により生じた過大な水平方向荷重はロードセルに伝達されず、ロードセルが水平方向荷重により破損することを防止できる。

具体的には、支持部材または把持部材に対して、接触部材を接触させておく。しかも、
支持部材または把持部材に対して水平方向にずれて水平方向への荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重は伝達できる状態で、接触部材を支持部材または把持部材に接触する。こうすることで、支持部材または把持部材から伝達された垂直方向の荷重をロードセルに伝えることができ、重量計測ができる。同時に、水平方向荷重を遮断でき、ロードセルに水平方向荷重が作用することを阻止してロードセルを保護することができる。

また本発明では、スライド支持構造により把持部材を支持し、把持部材の垂直方向移動は許容しつつ水平方向移動を規制し、把持部材の垂直方向移動のみをロードセルに伝達するようにしたので、ロードセルは水平方向荷重を受けることなく重量計測をすることができる。
この回転可能な垂直方向の荷重伝達機構の場合、製造運転以外のグリッパを充填ノズル前から移動させる事もでき、ＣＩＰ（Clean In Place；配管内洗浄）モード時等のグリッパを使用しない場合は回転させ、ＣＩＰキャップを取りつけやすいようにできる。

また本発明では、水平方向荷重が作用したときには、傾動板が傾動することにより水平方向荷重を吸収し、垂直方向荷重は傾動板を介してロードセルに作用させるようにしたので、ロードセルは水平方向荷重を受けることなく重量計測をすることができる。
本発明ではロードセルには常時荷重がかからないよう隙間を与えておくことができ、容器把持後に容器自重で下がってから接するよう機械的に隙間設定を与える事も可能である。

本発明を実施するための最良の形態に係る重量計測式充填機械では、旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している。
しかも、把持部材からロードセルへ荷重を伝達する荷重伝達機構は、垂直方向に作用する荷重は伝達するが水平方向に作用する荷重は伝達しない構造になっている。

かかる荷重伝達機構を備えているため、容器に充填される液体の重量、即ち、垂直方向に作用する荷重は、把持部材から荷重伝達機構を介してロードセルに伝わり、このロードセルにて計測することができる。
また、容器の受渡ミス等により水平方向に作用する大きな荷重が発生した場合には、この荷重は、荷重伝達機構にて伝達が遮断され、ロードセルには伝達しない。即ち、ロードセルには、受渡ミス等に起因する、水平方向の過大な荷重が作用することはなく、ロードセルが破損することを防止できる。

次に本発明の実施例１に係る重量計測式充填機械１００を、図１を参照しつつ説明する。この重量計測式充填機械１００の旋回テーブル１０１は、図示しない垂直軸線を回転中心として水平面内で回転する。この旋回テーブル１０１の外周部分には、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置１１０が配置されている。

計測充填装置１１０は、ロードセルユニット１２０、支持部材１３０、グリッパ１４０、液体充填ノズル１５０、固定構造体１６０などを有している。

固定構造体１６０は、ボルトにより、旋回テーブル１０１の底面に締着・固定されている。
ロードセルユニット１２０は、その基端側が固定構造体１６０に、ボルトで締着・固定されている。つまり、ロードセルユニット１２０は、その基端側が、固定構造体１６０を介して、旋回テーブル１０１に剛結されていることになる。

ロードセルユニット１２０は、その先端部分にバー１２１を有すると共に、ロードセル１２２や電気回路が内蔵されている。そして、バー１２１に垂直方向の荷重が作用すると、バー１２１に連結されているロードセル１２２により、垂直方向の荷重を計測するようになっている。

更に、バー１２１の先端には、垂直方向に立てた状態で接触ボルト１２３を螺合しており、接触ボルト１２３はねじ込み深さを調整することにより、ボルト頂部の高さ位置が調整できるようになっている。そして、接触ボルト１２３の頂部が、グリッパ１４０の底面に接触している。つまり、接触ボルト１２３とグリッパ１４０とは、水平方向にずれて水平方向への荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重伝達は行うことができる状態で接触している。換言すると、ロードセルユニット１２０の先端部分である接触ボルト１２３は、グリッパ１４０に剛結されることなく、垂直方向のみの荷重伝達が可能なように接触しているだけである。

支持部材１３０は板状をなしており、その基端部分が回転軸１３１により固定構造体１６０に枢支されている。このため、支持部材１３０は、回転軸１３１を回転中心として上下方向に（垂直面内で）回動できるようになっている。

更に、支持部材１３０の先端部分には、保護ボルト１７０が貫通している。この保護ボルト１７０は、旋回テーブル１０１の底面にねじ込まれて固定されており、旋回テーブル１０１の底面から下方に向かって垂直方向に伸びて支持部材１３０を貫通している。この保護ボルト１７０には、拡大図である図２にも示すように、ナット１７１が螺合されており、支持部材１３０を間に挟む状態でナット１７１とボルト頭１７０ａとが対向して配置されている。このとき、ナット１７１とボルト頭１７０ａとの間隔αは、支持部材１３０の厚さβよりも大きくなっている。

このため、支持部材１３０の回動範囲は、ナット１７１とボルト頭１７０ａにより規制される。つまり、支持部材１３０は上方に回動していったときにはナット１７１に当接する位置で上方への回動が規制され、下方に回動していったときにはボルト頭１７０ａに当接する位置で下方への回動が規制される。

把持部材であるグリッパ１４０は、支持部材１３０の先端部分の下面に固定して取り付けられている。このグリッパ１４０は、開閉動作する一対の保持アーム１４１を有している。保持アーム１４１は、ペットボトル５０の頸部を挟んでペットボトル５０を把持して保持する。なお、保持アーム１４１が把持する位置は、ペットボトル５０の頸部のうち、フランジ５１の下側位置である。また、保持アーム１４１が開いていくことにより、保持していたペットボトル５０を離して脱離させる。
このように、グリッパ１４０の保持アーム１４１により、ペットボトル５０の頸部（フランジ５１よりも下側位置）を把持するため、ペットボトル５０は注入口５２が上方に位置しつつ垂直方向に立った状態で、グリッパ１４０により保持される。

液体充填ノズル１５０は旋回テーブル１０１に取り付けられており、グリッパ１４０により保持されたペットボトル５０に対して、液体を充填する。

ここで、接触ボルト１２３の頂部の位置と、保護ボルト１７０のボルト頭１７０ａ及びナット１７１の位置関係を説明しておく。

正常な動作時（ペットボトルの受渡ミスがなく、また、機械の外部から過大荷重が作用していない時）には、接触ボルト１２３の頂部がグリッパ１４０の底部に接触した状態を保持しつつ、図２に示すように、支持部材１３０が規制ナット１７１及びボルト頭１７０ａに接触しない高さ位置状態になっている。しかも、グリッパ１４０が、ペットボトル５０を把持していないときと、液体が充填されたペットボトル５０を把持したときでは、垂直方向に作用する荷重が異なるので、支持部材１３０が回動してその高さ位置は垂直方向荷重に応じてずれるが、上述した高さ位置状態そのものは確保されている。

つまり、正常動作時に、このような高さ位置関係を確保できるように、接触ボルト１２３の頂部の位置と、保護ボルト１７０のボルト頭１７０ａ及びナット１７１の位置関係を調整している。

なお外力等により過剰な垂直方向荷重が作用した異常時には、支持部材１３０が、規制ナット１７１またはボルト頭１７０ａに当接して、それ以上に支持部材１３０が回動することはない。このため過剰な垂直方向荷重は、接触ボルト１２３ひいてはロードセル１２２に伝わることはない。

前述したように、接触ボルト１２３とグリッパ１４０とが剛結されることなく、接触ボルト１２３の頂部がグリッパ１４０の底面に接触している。このため、グリッパ１４０に対して垂直方向に作用する荷重（支持部材１３０がボルト頭１７０ａに接触しない状態における垂直方向荷重）は、グリッパ１４０→接触ボルト１２３→バー１２１を介して、ロードセル１２２に作用する。

しかし、グリッパ１４０に対して水平方向に荷重が作用した場合には、接触ボルト１２３がグリッパ１４０に剛結されることなくグリッパ１４０の底部に接触しているだけであるため、水平方向の荷重はグリッパ１４０から接触ボルト１２３（ひいてはロードセル１２２）に伝達されることはない。グリッパ１４０に対して作用する水平方向の荷重は、支持部材１３０，回転軸１３１及び固定構造体１６０により支持されたり、支持部材１３０及び保護ボルト１７０により支持される。

このように、接触ボルト１２３をグリッパ１４０に接触させる構成とすることにより、把持部材であるグリッパ１４０とロードセル１２２との間には、垂直方向に作用する荷重は伝達するが水平方向に作用する荷重は伝達しない荷重伝達機構が形成されて配置されていることになる。

上記構成となっている実施例１では、グリッパ１４０の保持アーム１４１で挟持したペットボトル５０に、液体充填ノズル１５０から液体を充填していったときには、ペットボトル５０を含めた充填液体による垂直方向荷重は、グリッパ１４０→接触ボルト１２３→バー１２１を介して、ロードセル１２２に作用するため、このロードセル１２２にて垂直方向荷重（充填液体の重さ）を計測することができる。そして計測荷重が予め設定した荷重に達したら、開示されていない制御装置を介して液体充填ノズル１５０による液体の充填を停止する。

またペットボトル５０の受渡ミス等により、グリッパ１４０に対して水平方向に過大荷重が作用した場合には、この水平方向の過大荷重は、支持部材１３０，回転軸１３１及び固定構造体１６０により支持されたり、支持部材１３０及び保護ボルト１７０により支持される。つまり、水平方向の荷重はグリッパ１４０から接触ボルト１２３ひいてはロードセル１２２に伝達されることはなく、ロードセル１２２に過大荷重が作用することはない。この結果、受渡ミスが発生したとしても、ロードセル１２２が破損することはない。

なお過大な水平方向荷重を支持する部材（グリッパ１４０，支持部材１３０，回転軸１３１，固定構造体１６０，保護ボルト１７０）は、このような水平方向荷重に耐えるだけの強度を有している。

かくして実施例１では、ロードセル１２２には、充填液体の重量を示す垂直方向荷重は伝達されるが、水平方向荷重は伝達されない。このため、ロードセル１２２により充填液体の荷重を計測することが可能でありながら、受渡ミス等に起因する過大な水平方向荷重がロードセル１２２に作用することはなく、ロードセル１２２の破損を防止することができる。

次に本発明の実施例２に係る重量計測式充填機械２００を、図３を参照しつつ説明する。なお図１，図２に示す実施例１と同様な機能を果たす部材には同一符号を付し、重複する部分の説明は簡略化する。

この重量計測式充填機械２００の計測充填装置２１０では、ロードセルユニット１２０は、ボルトにより旋回テーブル１０１の底面に直接に締着・固定されている。ロードセル１２２に連結されたバー１２１の先端には、上方から下方に向かう状態で接触ボルト１２３が備えられている。

旋回テーブル１０１の底面に締着・固定された固定構造体１０６には、回転軸２３１を介して支持部材２３０が回動可能に枢支されている。このため支持部材２３０は回転軸２３１を回転中心として、上下方向に（垂直面内で）回動できるようになっている。この支持部材２３０は、回転軸２３１の両側に伸びており、その先端部分（一端部分：図３では右側の部分）の下面にはグリッパ１４０が取り付けられている。また、支持部材２３０の他端部分（図３では左側部分）の上面には、接触ボルト１２３が接触している。このため、接触ボルト１２３と支持部材２３０の他端部分とは、水平方向にずれて水平方向の荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重伝達は行うことができる状態で接触している。

このように接触ボルト１２３を支持部材２３０の他端側に接触させることにより、把持部材であるグリッパ１４０とロードセル１２２との間には、垂直方向に作用する荷重は伝達するが水平方向に作用する荷重は伝達しない荷重伝達機構が形成されて配置されていることになる。

また支持部材２３０の回動範囲を規制するため、実施例１と同様に、保護ボルト１７０が支持部材２３０を貫通しており、支持部材２３０を間に挟む状態で保護ボルト１７０のボルト頭１７０ａとナット１７１が対向して配置されている。

そして、グリッパ１４０の保持アーム１４１で把持したペットボトル５０には、液体充填ノズル１５０から液体が充填される。

グリッパ１４０で把持したペットボトル５０に液体を充填していくと、液体の重量による垂直方向の下側に向かう荷重は、支持部材２３０の一端部分（グリッパ１４０側）に作用する。このため、支持部材２３０は、回転軸２３０を回転中心として時計回り方向に回動しようとする。このため、支持部材２３０の他端部分（接触ボルト１２３が接触している側）が上方に向かおうとし、他端側に接触している接触ボルト１２３には、垂直方向の上側に向かう荷重が作用する。この垂直方向荷重はバー１２１を介してロードセル１２２に伝わり、このロードセル１２２にて垂直方向荷重（充填液体の重さ）を計測することができる。

ペットボトル５０の受渡ミス等により、グリッパ１４０に対して水平方向に過大荷重が作用した場合には、この水平方向の過大荷重は、支持部材２３０，回転軸２３１及び固定構造体１６０により支持されたり、支持部材２３０及び保護ボルト１７０により支持される。つまり、接触ボルト１２３と支持部材２３０は接触しているだけであるので、水平方向の荷重は支持部材２３０から接触ボルト１２３ひいてはロードセル１２２に伝達されることはなく、ロードセル１２２に過大荷重が作用することはない。この結果、受渡ミスが発生したとしても、ロードセル１２２が破損することはない。

次に本発明の実施例３に係る重量計測式充填機械３００を、図４を参照しつつ説明する。なお図１，図２に示す実施例１と同様な機能を果たす部材には同一符号を付し、重複する部分の説明は省略する。

実施例１の計測充填装置１１０では、ロードセルユニット１２０のバー１２１の先端に接触ボルト１２３を取り付けているが、実施例３の計測充填装置３１０では、ロードセルユニット１２０のバー１２１の先端に接触ローラ１２４を回転自在に取り付けている。この接触ローラ１２４は、グリッパ１４０の底面に接触している。つまり、接触ローラ１２４とグリッパ１４０とは、水平方向にずれて水平方向の荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重伝達は行うことができる状態で接触している。
他の部分の構成は、実施例１と同様である。

上記構成となっている実施例３では、グリッパ１４０の保持アーム１４１で挟持したペットボトル５０に、液体充填ノズル１５０から液体を充填していったときには、ペットボトル５０を含めた充填液体による垂直方向荷重は、グリッパ１４０→接触ローラ１２４→バー１２１を介して、ロードセル１２２に作用するため、このロードセル１２２にて垂直方向荷重（充填液体の重さ）を計測することができる。そして計測荷重が予め設定した荷重に達したら、液体充填ノズル１５０による液体の充填を停止する。

またペットボトル５０の受渡ミス等により、グリッパ１４０に対して水平方向に過大荷重が作用した場合には、この水平方向の過大荷重は、支持部材１３０，回転軸１３１及び固定構造体１６０により支持されたり、支持部材１３０及び保護ボルト１７０により支持される。つまり、水平方向の荷重はグリッパ１４０から接触ローラ１２４ひいてはロードセル１２２に伝達されることはなく、ロードセル１２２に過大荷重が作用することはない。この結果、受渡ミスが発生したとしても、ロードセル１２２が破損することはない。

かくして実施例３では、ロードセル１２２には、充填液体の重量を示す垂直方向荷重は伝達されるが、水平方向荷重は伝達されない。このため、ロードセル１２２により充填液体の荷重を計測することが可能でありながら、受渡ミス等に起因する過大な水平方向荷重がロードセル１２２に作用することはなく、ロードセル１２２が破損することを防止することができる。

また支持棒１３０（及びこれに取り付けられたグリッパ１４０）は、回転軸１３１を回転中心として回動するが、グリッパ１４０が回動した場合には、接触ローラ１２４は回転しつつグリッパ１４０に接触する。このため、グリッパ１４０が回動しても、接触ローラ１２４は常にグリッパ１４０からの荷重を垂直方向に受けることができる。よって、正確に垂直方向の荷重のみが、接触ローラ１２４及びバー１２１を介してロードセル１２２に伝達される。

次に本発明の実施例４に係る重量計測式充填機械４００を、図５を参照しつつ説明する。なお図１，図２に示す実施例１と同様な機能を果たす部材には同一符号を付し、重複する部分の説明は省略する。

この重量計測式充填機械４００の計測充填装置４１０では、旋回テーブル１０１の底面に固定された固定構造体１６０に、ロードセルユニット１２０の基端側が固定されている。このロードセルユニット１２０は、バー１２１，ロードセルユニット１２２などを有している。

また固定構造体１６０には、スライドブシュ４２０が固定して取り付けられている。このスライドブシュ４２０は、その孔軸が垂直になる状態となっており、スライドブシュ４２１は、バー１２１の真上に位置している。そして、スライドブシュ４２０の孔内にはスライド軸４２１が上下方向（垂直方向）にスライド自在に挿入されている。スライド軸４２１の下端にはローラ４２２が取り付けられており、このローラ４２２はバ−１２１の上面に転接している。このためローラ４２２とバー１２１とは、水平方向にずれて水平方向の荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重伝達は行うことができる状態で接触している。またスライド軸４２１の上端にはグリッパ１４０が取り付けられている。

上記構成となっている実施例４では、グリッパ１４０の保持アーム１４１で挟持したペットボトル５０に、液体充填ノズル１５０から液体を充填していったときには、ペットボトル５０を含めた充填液体による垂直方向荷重は、グリッパ１４０→スライド軸４２１→バー１２１を介して、ロードセル１２２に作用するため、このロードセル１２２にて垂直方向荷重（充填液体の重さ）を計測することができる。このスライド軸４２１は回転できるので、回転規制するため複数用意したり、コ型の機械式回転規制部を設けて、コ型ロック部を外して洗浄モード時は回転させ充填ノズル部前から移動可能なような機構を設置することも可能である。そして計測荷重が予め設定した荷重に達したら、液体充填ノズル１５０による液体の充填を停止する。

またペットボトル５０の受渡ミス等により、グリッパ１４０に対して水平方向に過大荷重が作用した場合には、この水平方向の過大荷重は、グリッパ１４０→スライド軸４２１→スライドブシュ４２０を介して固定構造体１６０に伝わり、固定構造体１６０にて支持される。つまり、水平方向の荷重はロードセル１２２に伝達されることはなく、ロードセル１２２に過大荷重が作用することはない。この結果、受渡ミスが発生したとしても、ロードセル１２２が破損することはない。

かくして実施例４では、ロードセル１２２には、充填液体の重量を示す垂直方向荷重は伝達されるが、水平方向荷重は伝達されない。このため、ロードセル１２２により充填液体の荷重を計測することが可能でありながら、受渡ミス等に起因する過大な水平方向荷重がロードセル１２２に作用することはなく、ロードセル１２２が破損することを防止することができる。

次に本発明の実施例５に係る重量計測式充填機械５００を、図６〜図９を参照しつつ説明する。なお図１，図２に示す実施例１と同様な機能を果たす部材には同一符号を付し、重複する部分の説明は省略する。

図６に示すように、この重量計測式充填機械５００の計測充填装置５１０では、旋回テーブル１０１の底面に固定された固定構造体１６０に、ロードセルユニット１２０の基端側が固定されている。このロードセルユニット１２０は、バー１２１，ロードセルユニット１２２などを有している。
また、旋回テーブル１０１には液体充填ノズル１５０が取り付けられている。ペットボトル５０は、グリッパ１４０の保持アーム１４１により把持されて保持される。
ここまでの構成は、実施例１と同様である。

実施例５では、ロードセルユニット１２０とグリッパ１４０との間に、荷重伝達機構５２０が配置されている。
詳細は後述するが、この荷重伝達機構５２０は、グリッパ１４０を支持すると共に、グリッパ１４０に作用した荷重のうち、垂直方向に作用する荷重はロードセルユニット１２０に伝達するが、水平方向に作用する荷重はロードセルユニット１２０に伝達しない機構になっている。

ここで荷重伝達機構５２０の詳細構成を説明する。
図６、及び、荷重伝達機構５２０の一部を分解して表す図７に示すように、傾動板５２１の下端には、円柱状の支持部材５２２が取り付けられており、傾動板５２１の中央部の片面にはグリッパ取付板５２３が取り付けられている。また傾動板５２１の片面のうちグリッパ取付板５２３よりも上方位置には、ピン５２４及びブラケット５２５により、ローラ５２６が回転自在に支持されている。更に、傾動板５２１の片面のうちローラ５２６よりも上方位置には、フック５２７が取り付けられている。
グリッパ取付板５２３には、取付穴５２３ａを利用してグリッパ１４０が固定して取り付けられている。また支持部材５２２の軸方向長さはＬとなっている。

図６、及び、荷重伝達機構５２０の一部の部品であるブラケット５３０を表す図８（ａ）（ｂ）に示すように、傾動板５２１の下方には、ブラケット５３０が配置されている。このブラケット５３０の上面には支持溝５３１が形成されており、ブラケット５３０の下部には、ブラケットの厚さ方向に貫通する孔５３２が形成されている。セットボルト５３３は、ブラケット５３０の下端から孔５３２に向かって穿設されたネジ孔にねじ込まれる。

支持溝５３１の長さはＬ＋ΔＬとなっている。この支持溝５３１内には、支持部材５２２がその軸方向（長手方向）に往復移動可能に挿入・配置されている。そして、支持部材５２２の両方の端面と支持溝５３１の両方の溝端面との間には、圧縮コイルバネ（図示省略）が介装されている。このため、支持部材５２２は両端の圧縮コイルバネにより軸方向に付勢され、長手方向に関して、支持部材５２２は支持溝５３１の中央に位置保持される。

ブラケット５３０の孔５３２には、ロードセルユニット１２０のバー１２１が挿入されている。孔５３２が挿入された孔５３２に向かって、セットボルト５３３をねじ込んで、孔５３２に挿入されたバー１２１に当接させることにより、バー１２１とブラケット５３０とを連結することができる。

図６に示すように、固定支持板５４０は、旋回テーブル１０１の下面に固定されており、旋回テーブル１０１の下面から下方に向かっており、傾動板５２１に対して対面する状態となっている。この固定支持板５４０には、図６及び図９に示す、ストッパ５４１が取り付けられている。ストッパ５４１は、固定支持板５４０の片面（傾動板５２１と対面する側の面）に突出しており、先端面には上下方向（垂直方向）に長いローラ接触面５４１ａを有している。このローラ接触面５４１には、ローラ５２６が回転自在に接触している。このようにローラ５２６がストッパ５４１に転接することにより、傾動板５２１と固定支持板５４０との距離を確保しつつ、固定支持板５４０に対して傾動板５２１が垂直方向に移動することを許容するスライド機構が構成されている。

固定支持板５４０の片面のうちストッパ５４１よりも上方位置にはフック５４２が取り付けられている。そして、固定支持板５４０側のフック５４２と、傾動板５２１側のフック５２７との間に、引っ張りコイルバネであるスプリング５４３が掛け渡されている。

上記構成となっている実施例５では、グリッパ１４０の保持アーム１４１で挟持したペットボトル５０に、液体充填ノズル１５０から液体を充填していったときには、ペットボトル５０を含めた充填液体による垂直方向荷重は、グリッパ１４０→グリッパ取付板５２３→傾動板５２１→支持部材５２２→ブラケット５３０→バー１２１を介して、ロードセル１２２に作用するため、このロードセル１２２にて垂直方向荷重（充填液体の重さ）を計測することができる。そして計測荷重が予め設定した荷重に達したら、液体充填ノズル１５０による液体の充填を停止する。

この場合、垂直方向荷重により傾動板５２１が上下方向に移動したときには、ローラ５２６がストッパ５４１のローラ接触面５４１ａに接触しつつ回転することにより、傾動板５２１の垂直姿勢は保持される。

またペットボトル５０の受渡ミス等により、グリッパ１４０に対して、荷重伝達機構５２０側に押し込むような水平方向の過大荷重が作用した場合には、この水平方向の過大荷重は、グリッパ１４０→グリッパ取付板５２３を介して傾動板５２１に伝わる。このため、傾動板５２１は、傾動板５２１の下端辺である支持部材５２２を回動中心としてＲ方向に回動（傾動）する（図６参照）。このように水平方向荷重がグリッパ１４０に作用したときには、傾動板５２１が傾動して水平方向荷重を吸収するため、水平方向荷重がロードセルユニット１２０側に伝達することはなく、ロードセル１２２に過大荷重が作用することはない。この結果、受渡ミスが発生したとしても、ロードセル１２２が破損することはない。

本発明は、ペットボトルに限らず、各種の容器に液体を充填し、しかも、充填する液体の重量を計測することにより充填量を制御する重量計測式充填機械に適用することができる。

本発明の実施例１に係る重量計測式充填機械を示す構成図。 本発明の実施例１に係る重量計測式充填機械の一部を拡大して示す構成図。 本発明の実施例２に係る重量計測式充填機械を示す構成図。 本発明の実施例３に係る重量計測式充填機械を示す構成図。 本発明の実施例４に係る重量計測式充填機械を示す構成図。 本発明の実施例５に係る重量計測式充填機械を示す構成図。 本発明の実施例５に係る重量計測式充填機械の一部を分解して示す構成図。 本発明の実施例５に係る重量計測式充填機械の一部の部品であるブラケットを示す構成図。 本発明の実施例５に係る重量計測式充填機械の一部の部品であるストッパを示す斜視図。 従来技術に係る充填システムを示す概略平面図。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００ 重量計測式充填機械
１０１ 旋回テーブル
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０ 計測充填装置
１２０ ロードセルユニット
１２１ バー
１２２ ロードセル
１２３ 接触ボルト
１２４ 接触ローラ
１３０，２３０ 支持部材
１３１，２３１ 回転軸
１４０ グリッパ
１４１ 保持アーム
１５０ 液体充填ノズル
１６０ 固定構造体
１７０ 保護ボルト
１７１ 規制ナット
４２０ スライドブシュ
４２１ スライド軸
４２２ ローラ
５２０ 荷重伝達機構
５２１ 傾動板
５２２ 支持部材
５２３ グリッパ取付板
５２３ａ 取付穴
５２４ ピン
５２５ ブラケット
５２６ ローラ
５２７ フック
５３０ ブラケット
５３１ 支持溝
５３２ 孔
５３３ セットボルト
５４０ 固定支持板
５４１ ストッパ
５４２ フック
５４３ スプリング

Claims (6)

1. 旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
   各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
   前記旋回テーブルに対して枢支されることにより垂直面内で回動できる共に、先端部分に前記把持部材が取り付けられた支持部材と、
   前記支持部材に対して水平方向にずれて水平方向への荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重は伝達できる状態で前記支持部材に接触しており、前記支持部材から伝達された垂直方向の荷重を前記ロードセルに伝える接触部材と、を有することを特徴とする重量計測式充填機械。
2. 旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
   各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
   前記旋回テーブルに固定された固定構造体と、
   基端部分が前記固定構造体に枢支されることにより垂直面内で回動できると共に、先端部分に前記把持部材が取り付けられた支持部材と、
   前記ロードセル及びこのロードセルに連結されたバーを有し、基端側が前記固定構造体に固定されたロードセルユニットと、
   前記バーに取り付けられると共に前記把持部材に接触しており、しかも、前記把持部材に対して水平方向にずれて水平方向の荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重は伝達できる状態で前記把持部材に接触している接触部材と、を有することを特徴とする重量計測式充填機械。
3. 旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
   各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
   前記旋回テーブルに固定された固定構造体と、
   前記固定構造体に枢支されることにより垂直面内で回動できると共に、枢支された部分から両側に伸びており、一端部分に前記把持部材が取り付けられた支持部材と、
   前記ロードセル及びこのロードセルに連結されたバーを有し、基端側が前記固定構造体に固定されたロードセルユニットと、
   前記バーに取り付けられると共に前記支持部材の他端部分に接触しており、しかも、前記支持部材に対して水平方向にずれて水平方向の荷重伝達は遮断するが、垂直方向に沿い押してくる荷重は伝達できる状態で前記支持部材に接触している接触部材と、を有することを特徴とする重量計測式充填機械。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
   前記支持部材の垂直面内での回動範囲を規制する回動規制構造を備えていることを特徴とする重量計測式充填機械。
5. 旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
   各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
   前記旋回テーブルに固定された固定構造体と、
   前記固定構造体に対して孔軸が垂直になった状態で配置されたスライドブシュと、このスライドブシュの孔に挿入されると共に上端に前記把持部材が取り付けられたスライド軸とでなるスライド支持機構と、
   前記ロードセル及びこのロードセルに連結されたバーを有し、基端側が前記固定構造体に固定されたロードセルユニットと、
   前記スライド軸の下端に備えられると共に前記バーの上面に転接しているローラと、を有することを特徴とする重量計測式充填機械。
6. 旋回テーブルの外周部分に、円周方向に沿い等間隔に計測充填装置が配置されており、
   各計測充填装置は、液体が充填される容器の頸部を把持・脱離自在に把持する把持部材と、この把持部材により把持された容器に対して液体を充填する液体充填ノズルと、前記把持部材により把持された容器に充填される液体の重量を検出するロードセルを有している重量計測式充填機械において、
   前記旋回テーブルに固定された固定構造体と、
   前記ロードセル及びこのロードセルに連結されたバーを有し、基端側が前記固定構造体に固定されたロードセルユニットと、
   前記バーが連結されると共に上面に支持溝を有するブラケットと、
   下端辺が前記支持溝に挿入され下端辺を回動中心として傾動すると共に、前記把持部材が取り付けられた傾動板と、
   前記旋回テーブルに固定された固定支持板と、
   前記傾動板と前記固定支持板との距離を確保しつつ、傾動板が固定支持板に対して垂直方向に移動するのを許容するスライド機構と、
   前記傾動板を前記固定支持板側に付勢する弾性部材と、を有することを特徴とする重量計測式充填機械。

Images