JP4003020B2 - 加圧式充填装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は加圧式充填装置に関し、より詳しくは圧力タンク内で加圧した状態の液体を容器に所定量だけ充填するようにした加圧式充填装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、加圧式充填装置として、次のような構成を備えたものは知られている。すなわち、回転自在に設けた回転体と、この回転体を回転させる駆動機構と、回転体の円周方向複数箇所に設けられて容器内に液体を充填する充填機構と、上記充填機構と連通し液体を貯溜する圧力タンクと、圧力タンク内を加圧する加圧手段と、上記駆動機構および加圧手段の作動を制御する制御装置とを備えて、上記制御装置は加圧手段の作動を制御して、圧力タンク内の圧力を所定圧力に維持するようにしたものは知られている(特開平9−95394号公報)
上述した従来の加圧式充填装置は、充填装置の運転速度を検出する速度検出器を備えており、この速度検出器によって充填装置の速度が変化したことを検出したら、制御装置によって加圧手段の作動を制御することにより、圧力タンク内の圧力を所定圧力となるように調整するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の装置は、速度検出器によって充填装置の速度が変化したことを検出してから圧力調整を行うようにしていたので、充填装置の速度が変化してから圧力調整が終了するまでの間にも充填機構によって容器内に充填が行われることになる。したがって、その間に充填液を充填された容器は、充填液の充填量が不正確になるので、充填不良容器が発生するという欠点があった。
また上述した従来の装置では、回転体の回転速度が一定の状態において回転体に供給される容器の数が変動した場合には、充填液の充填量が不正確になって充填不良容器が発生するという欠点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
このような事情に鑑み、第1の発明は、回転自在に設けた回転体と、この回転体を回転させる駆動機構と、回転体の円周方向複数箇所に設けられて容器内に液体を充填する充填機構と、上記充填機構と連通し液体を貯溜する圧力タンクと、圧力タンク内を加圧する加圧手段と、上記駆動機構および加圧手段の作動を制御する制御装置とを備えて、上記制御装置は加圧手段の作動を制御して、圧力タンク内の圧力を所定圧力に維持するようにした加圧式充填装置において、
上記加圧手段は圧力タンク内の圧力を調整する調圧弁を備え、上記制御装置は、回転体の回転速度を変更する際には、上記駆動機構に速度変更指令を伝達すると同時に上記加圧手段に圧力変更指令を伝達し、回転体に供給される容器数の変動による圧力タンク内の圧力変動を予想して、上記容器数の変動に基づく圧力変動分が相殺されて圧力タンク内の圧力が所定圧力に維持されるように加圧手段の調圧弁の作動を制御する加圧式充填装置を提供するものである。
また、第2の発明は、回転自在に設けた回転体と、この回転体を回転させる駆動機構と、回転体の円周方向複数箇所に設けられて容器内に液体を充填する充填機構と、上記充填機構と連通し液体を貯溜する圧力タンクと、圧力タンク内を加圧する加圧手段と、上記駆動機構および加圧手段の作動を制御する制御装置とを備えて、上記制御装置は加圧手段の作動を制御して、圧力タンク内の圧力を所定圧力に維持するようにした加圧式充填装置において、
容器が回転体に供給される前に回転体に供給されるべき容器の存否を検出して制御装置に入力するセンサを設けるとともに、上記加圧手段は圧力タンク内の圧力を調整する調圧弁を備え、上記制御装置は、回転体の回転速度が一定の状態において上記センサから入力される容器の検出量が変動したら、上記加圧手段に圧力変更指令を伝達し、回転体に供給される容器数の変動による圧力タンク内の圧力変動を予想して、上記容器数の変動に基づく圧力変動分が相殺されて圧力タンク内の圧力が所定圧力に維持されるように加圧手段の調圧弁の作動を制御する加圧式充填装置を提供するものである。
【0005】
【作用】
上述した第1の発明によれば、制御装置は、駆動機構に速度変更指令を伝達すると同時に上記加圧手段に圧力変更指令を伝達して、圧力タンク内を所定圧力に維持する。そのため、回転体の回転速度が変化したことを検出してから圧力調整を行っていた従来と比較すると、圧力タンク内の圧力調整を開始するタイミングを早くすることができる。これにより、回転体の回転速度が変化してから圧力調整が終了するまでの間に充填機構によって充填液が充填される容器の数を従来よりも減少させることができる。
また、第2の発明によれば、回転体の回転速度が一定の状態において回転体に供給される容器の数が変動する場合には、容器が回転体に供給される前にセンサによって検出され、制御装置によって圧力タンク内が所定圧力に維持される。そのため、容器内への充填液の充填量が変動することを防止できる。
したがって、従来に比較して充填不良容器を減少させることができる。
【0006】
【実施例】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図1ないし図2において、1は加圧式充填装置であり、容器2内に所定量の充填液3を充填できるようになっている。
加圧式充填装置1は、時計方向に連続的に回転される回転体からなる充填装置本体4と、この充填装置本体4の上方中央に設けた分配管5と、充填装置本体4の円周方向等間隔位置に配設されて、上記分配管5に接続された複数の充填機構6とを備えている。充填装置本体4における各充填機構6の下方側には、容器2を載置して昇降する載置台7を設けている。充填装置本体4は、駆動源となるモータ8に連動して時計方向に回転されるようになっている。上記モータ8は制御装置11によって作動を制御されるようになっており、制御装置11は、このモータ8に高速、中速、低速の作動指令を伝達することによって、モータ8の回転速度を高速、中速、低速に切り換えることができる。これによって、充填装置本体4も高速、中速、低速の3種類の回転速度で回転できるようになっている。また、各充填機構6は制御装置11によって作動を制御されるようになっており、制御装置11が各充填機構6の開閉弁を一定時間だけ開放させることによって、容器2内に所定量の充填液を充填できるようになっている。
【0007】
図1に示すように、充填装置本体4の隣接位置には、従来公知の供給スターホイール12および排出スターホイール13を配設している。これら供給スターホイール12および排出スターホイール13は、充填装置本体4が回転される際には、それと同期して矢印方向に回転されるようになっている。容器2がコンベヤ14によって上流側から搬送されてくると、これらコンベヤ14上の容器2は供給スターホイール12の外周部に設けた係合部に係合して充填装置本体4にむけて移送され、供給位置Aにおいて各載置台7上に順次供給されるようになっている。
充填装置本体4が矢印方向に回転するのに伴って、載置台7上の容器2も順次時計方向に移送され、また載置台7そのものが下降端位置から上昇端位置まで上昇されるようになっている。そして、この過程において、容器2の上端開口部にその上方側となる充填機構6のノズルが挿入されるとともに、制御装置11によって充填機構6の開閉弁が所定時間だけ開放される。これによって、容器2内に所定量の充填液が充填される。
このようにして充填装置本体4の回転に伴って所定量の充填液を充填された容器2は、その後、載置台7の下降に伴って元の下降端位置まで下降する。そして、充填液3を充填された容器2は、排出位置Bにおいて排出スターホイール13により各載置台7上からコンベヤ14上へ順次排出される様になっている。
上述した構成は従来公知の充填装置のものと変わるところはない。
【0008】
しかして、上記コンベヤ14の搬送過程の一側には、コンベヤ14が搬送する容器2を検出する第1センサ15を設けている。この第1センサ15は、その第1センサ15を設けた位置を通過する容器2を検出すると、その都度、容器の検出信号を制御装置11に入力するようになっている。
また、第1センサ15と供給スターホイール12との間の位置となるコンベヤ14の一側には、ストッパ16をコンベヤ14と直交する方向に移動可能に設けている。制御装置11は、第1センサ15から入力される容器の検出信号をもとにして、コンベヤ14が搬送する容器2の搬送量のばらつき状態と単位時間当たりの容器の供給量を把握し、それに基づいて所要時に、ストッパ16をコンベヤ14上となる前進端まで前進させる様になっている。例えば、コンベヤ14が搬送する容器2の供給量が少ない場合には、制御装置11はストッパ16を作動させて前進端位置に位置させる。すると、コンベヤ14上の容器2がストッパ16と当接して、それよりも上流側となるコンベヤ14上に相前後する容器2が当接した状態に滞溜されるようになる。制御装置11は、第1センサ15から入力される容器の検出信号を元に、相前後する容器2が当接した状態となったと判断すると、ストッパ16を後退させる。これによって、滞溜していた容器2はストッパ16の位置を通過し、供給スターホイール12の位置へ搬送される。これによって、供給スターホイール12は、供給位置Aにおいて充填装置本体4の各載置台7上に順次容器2を受け渡すことができるようになっている。
【0009】
さらに、供給スターホイール12がコンベヤ14上から供給位置Aまで容器2を移送する移送過程の近接外方位置に、供給スターホイール12の係合部に容器2が保持されているか否かを検出する第2センサ17を設けている。第2センサ17は、供給スターホイール12の係合部に容器2が保持されていないことを検出すると、その旨の信号を制御装置11に入力するようにしている。制御装置11は、第2センサ17から容器2がない旨の信号が入力されたら、容器2が供給されないことになる載置台7上の充填機構6を作動させないように構成している。また、それと同時に、後述するように圧力タンク21内の圧力を調整するようにしている。
次に、加圧式充填装置1は、充填液3を貯溜し、かつ導管18を介して分配管5と連通する圧力タンク21を備えており、この圧力タンク21には給液管22および導管23の端部を接続している。圧力タンク21内の充填液が所定量以下となった際に上記給液管22を介して圧力タンク21内に充填液3を補充出来るようにしている。また、導管23の他端は図示しない圧縮空気の供給源に接続してあり、この導管23の途中に調圧弁24を設けている。
この調圧弁24の作動も制御装置11によって制御されるようになっており、制御装置11によって調圧弁24の作動を制御して、圧力タンク21内に一定圧力の圧縮空気が導入されるようになっている。これによって、圧力タンク21および上記分配管5内の充填液3は一定の液圧に保持されるようになっている。したがって、上述した各充填機構6によって容器2内への充填液の充填する際には一定の液圧の充填液が充填されるようになっている。
【0010】
圧力タンク21の隣接位置には、導管25を鉛直方向に配置してあり、この導管25の上方側となる一端を圧力タンク21の上面に接続して、圧力タンク21の内部空間に連通させている。他方、導管25における下方側の他端は、上記導管18に接続してあり、したがって、導管25内には圧力タンク21内の同じ高さまで充填液3が貯溜されている。そして、この導管25に圧力タンク21内の液面の高さを検出する液面センサ26を取り付けている。液面センサ26によって検出した圧力タンク21内の液面高さは、常時制御装置11に入力されている。制御装置11は、液面センサ26から入力された圧力タンク21内の液面高さが所定高さよりも低くなったことを確認した場合には、上記給液管22を介して図示しない補給装置を作動させて所要量の充填液3を圧力タンク21内に補充させるようになっている。
導管18における圧力タンク21の隣接位置となる箇所に第1液圧センサ27を取り付けてあり、また、導管18における分配管5の隣接位置となる箇所に第2液圧センサ28を取り付けている。第1液圧センサ27および第2液圧センサ28によって検出した導管18内の液圧は、常時制御装置11に入力されるようになっている。制御装置11は、第1液圧センサ27および第2液圧センサ28から入力される液圧によって、圧力タンク21および分配管5内の液圧を確認出来るようになっている。
【0011】
そして、制御装置11は、第1液圧センサ27によって検出した液圧によって圧力タンク21内の圧力を常時把握しているので、上記調圧弁24の作動を制御して、圧力タンク21内の圧力が常に一定となるように制御するようになっている。
さらに、本実施例は、上述したように充填装置本体4を高速、中速、低速の3種類の回転速度で回転させるようにしている。これにともない、制御装置11がモータ8の作動を切り換えて充填装置本体4を高速、中速、低速の各回転速度に切り換える際には、充填装置本体4の回転速度の変化に伴って単位時間当りに供給される容器数が変動して開閉弁が開放されている状態の充填機構6の数が変化するので、圧力タンク21内の圧力の変動が発生することになる。上述したように制御装置11は圧力タンク21内の圧力が一定となるように制御する様にしているので、この場合にも調圧弁24の作動を制御して圧力タンク21内を調整することになる。しかしながら、圧力タンク21内の圧力の変動が発生してから圧力タンク21内の圧力調整を行うと、充填液の充填量が不正確な充填不良容器の発生数が多くなる。
そこで、本実施例では、制御装置11がモータ8に速度の切り換え指令を出して充填装置本体4の回転速度を、高速、中速、低速の相互間で切り換える際に、制御装置11は、モータ8に速度の切り換え指令を出すと同時に、圧力タンク21内の圧力が変動することを予想して、調圧弁24を作動させるための圧力変更指令を伝達する様にしている。これによって、充填装置本体4の回転速度を切り換える際に、調圧弁24による圧力タンク21内の圧力調整のタイミングを早くしたものである。より詳細には、充填装置本体4の回転速度を、高速から中速に切り換える際には、制御装置11は、モータ8に対して高速から中速に切り換える速度の切り換え指令を出すと同時に、圧力タンク21内の圧力変動を予想して、調圧弁24に対して上記所定圧力よりも所定値だけ圧力が低くなるように圧力変更指令を伝達する。これにより、モータ8の回転速度は高速から中速に切り換えられ、それに伴って充填装置本体4の回転速度が高速から中速に切り替えられる。このように速度が低くなるように切り替えられると、開閉弁が開放されている充填機構6の数が減少することを意味するので、分配管5および圧力タンク21内の充填液の液圧は上昇する。他方、調圧弁24によって圧力タンク21内の圧力は所定値だけ圧力が低くなる。そのため、充填装置本体4の回転速度が高速から中速に切り替えられることによる分配管5および圧力タンク21内の充填液の液圧の上昇と、調圧弁24による圧力タンク21内の圧力低下とが相殺されて、結果的に高速から中速に切り替えられる際の圧力変動は抑制されて、実質的に圧力タンク21内の液圧は一定に維持される。また、制御装置11がモータ8に速度の切り換え指令を出すと同時に、調圧弁24を作動させるので、調圧弁24を作動させるタイミングは従来よりも早くなる。
【0012】
このように、充填装置本体4の回転速度の切り替え時に、調圧弁24による圧力調整のタイミングを早くすることができ、しかも、圧力変動を抑制して実質的に所定の圧力に維持することが可能となる。なお、充填装置本体4の回転速度の切り替え時に調圧弁24によって圧力を低下させてから後には、制御装置11は調圧弁24による制御圧力を元の所定値に戻すように制御する。
上述したように、本実施例では、充填装置本体4の回転速度の切り替え時に、充填機構6による容器2内への充填量が不正確な充填不良容器の発生を従来よりも減少させることができる。
なお、充填装置本体4の回転速度を、中速から高速に切り換える際には、制御装置11は、モータ8に対して中速から高速に切り換える速度の切り換え指令を出すと同時に、調圧弁24に対して所定圧力より所定値だけ圧力が高くなるように圧力変更指令を伝達する。これにより、モータ8の回転速度は中速から高速に切り換えられ、それに伴って充填装置本体4の回転速度が中速から高速に切り替えられる。このように速度が速くなるように切り替えられると、開閉弁が開放されている充填機構6の数が増加することを意味するので、分配管5および圧力タンク21内の充填液の液圧は低下する。他方、調圧弁24によって圧力タンク21内の圧力は所定値だけ圧力が高くなる。そのため、充填装置本体4の回転速度が中速から高速に切り替えられることによる分配管5および圧力タンク21内の充填液の液圧の低下と、調圧弁24による圧力タンク21内の圧力上昇とが相殺されて、結果的に中速から高速に切り替えられる際の圧力変動は抑制されて、実質的に圧力タンク21内の液圧は一定に維持される。充填装置本体4の回転速度の切り替え時に調圧弁24によって圧力を上昇させてから後には、制御装置11は調圧弁24による制御圧力を元の所定値に戻すように制御する。
【0013】
(第2実施例)
さらに、本実施例の制御装置11は、充填装置本体4の回転速度が一定で変化しない状態において、上記センサ17を介して充填装置本体4に供給される容器2の数が変動した場合には、それによって予想される圧力タンク21内の圧力変動分が相殺されるように、調圧弁24の作動を制御する。より詳細には、充填装置本体4を高速で回転させて、容器2を充填装置本体4に順次供給して各容器2内に充填液3を充填している状態から、所定本数だけ容器2に充填された最後の容器2が供給位置Aに供給されると、それ以降充填装置本体4に供給される容器2はなくなる。そのことは、センサ17によって検出され制御装置11に入力されている。
これにより、充填装置本体4の回転中に作動されている充填機構6の数が徐々に減少することを意味しており、それに伴って、圧力タンク21の圧力は上昇しようとする。このとき、制御装置11は、作動されている充填機構6の数が徐々に減少することに伴って予想される圧力上昇分が、相殺されて零となるように調圧弁24を介して圧力タンク21の圧力を下降させる。なお、圧力をどの程度下降させるかについては、予め実験によって求めた単位時間当たりの容器2の数の増減と圧力タンク21内の圧力とに関するデータを制御装置11に記憶させている。そして、制御装置11は、この記憶したデータをもとに、圧力タンク21の圧力を下降させる。これにより、圧力タンク21の圧力は、充填機構6の数が徐々に減少することに伴う圧力上昇分が相殺されて、圧力タンク21の圧力は所定の圧力のままに維持される。
なお、上記説明の場合とは逆に、充填装置本体4の回転速度が一定で変化しない状態において、充填装置本体4に容器2を供給し始めた場合には、充填装置本体4の回転中に作動されている充填機構6の数が徐々に増加することになる。この場合には、上述した充填機構6の数が徐々に減少する場合とは逆に、制御装置11は、作動されている充填機構6の数が徐々に増加することに伴って予想される圧力下降分が、相殺されて零となるように調圧弁24を介して圧力タンク21の圧力を上昇させる。これにより、圧力タンク21の圧力は、充填機構6の数が徐々に増加することに伴う圧力上昇分が相殺されて、圧力タンク21の圧力は所定の圧力のままに維持される。
このようにして本実施例の制御装置11は、充填装置本体4の回転速度が一定の状態において充填装置本体4に供給される容器2の数が変動し、それにともなって作動されている充填機構6の数が変動する場合にも、圧力タンク21内を所定圧力に維持するようにしている。そのため、容器2内への充填液3の充填量が変動することを防止できる。したがって、従来に比較して充填不良容器の発生を減少させることができる。
【0014】
(第3実施例)
上述した各実施例は、充填装置本体4の回転速度を切り換える場合と、充填装置本体4の回転速度が一定で容器2の供給数が変動するそれぞれの場合について説明したが、充填装置本体4の回転速度および容器2の供給数がともに変動する場合にも、本発明を適用することができる。
この第3実施例は、図1に示したストッパ16を前進させてコンベヤ14上の相前後する容器2の間に挿入する場合と、そのようにストッパ16を前進させた状態から元の後退位置にストッパ16を復帰させる際に本発明を適用した場合である。
すなわち、例えば、充填装置本体4が中速で回転しており、かつ容器2が充填装置本体4に供給されて充填作業が行われている状態において、何らかの理由で、後退しているストッパ16を前進させる際には、該ストッパ16がコンベヤ14上の相前後する容器2の間に円滑に挿入されるように、制御装置11は一旦充填装置本体4を中速から低速に速度を切り替える。これと同時に、制御装置11は、調圧弁24によって圧力が低くなるように圧力タンク21内の圧力を制御するので、圧力タンク21内の圧力は一定に維持される。ストッパ16が前進位置に位置してコンベヤ14上の相前後する容器2の間に挿入されると、後続する容器2はストッパ16によって、それよりも下流側へ移送されなくなる。すると、制御装置11は、各容器2を充填装置本体11の外部に払い出すために、充填装置本体11を低速から中速に復帰させる。またこれと同時に、制御装置11は、調圧弁24によって圧力が高くなるように圧力タンク21内の圧力を制御するので、圧力タンク21内の圧力は一定に維持される。そして、ストッパ16が前進された後に最後の容器2がセンサ17の位置を通過すると、センサ17によって容器2がないことが制御装置11に入力される。すると、制御装置11は、調圧弁24によって圧力が低くなるように圧力タンク21内の圧力を制御する。その後、充填装置本体4によって充填が完了した容器2が、すべて充填装置本体4から排出されると、充填装置本体4は中速で空運転状態となる。
次に、この状態からストッパ16を後退位置まで復帰させる際には、制御装置11は充填装置本体4の回転速度を一旦、中速から低速に切り替る。なお、この時には充填装置本体4には容器2が存在しないので、制御装置11は調圧弁24による圧力調整はしない。そして、充填装置本体4が低速状態において、ストッパ16を後退させる。これにより、ストッパ16によって下流側へ移送されるのを阻止されていた容器2が、ストッパ16よりも下流側へコンベヤ14によって移送され始める。ストッパ16が後退位置まで後退されると、制御装置11は、充填装置本体4を低速から中速から切り替える。この際にも、制御装置11は調圧弁24による圧力調整はしない。そして、ストッパ16を後退させた後に先頭の容器2がセンサ17によって検出されたら、制御装置11は調圧弁24によって圧力が高くなるように圧力タンク21内の圧力を制御する。換言すると、このストッパ16を後退させる際には、充填装置本体4を低速から中速から切り替える時には圧力調整を行わずに、ストッパ16を後退させてから後に最初の容器2をセンサ17が検出してから圧力タンク21内の圧力を制御するようにしている。
このような構成の第3実施例によっても、上記第1実施例および第2実施例と同様の作用効果を得ることができる。
なお、上記各実施例においては、充填機構6の開閉弁を所定時間だけ開放させることにより、容器2内に所定量の充填液3を充填するようにしているが、充填機構による容器内への充填液の重量が所定量となったら充填を終了させる重量式充填装置や所定量の充填液が容器内に充填されて充填機構6開閉弁を閉鎖する流量式充填装置にも本発明を適用することができる。
【0015】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、充填不良容器の発生を減少させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す平面図
【図2】図1のII−II線に沿う要部の断面図
【符号の説明】
1 加圧式充填装置 2 容器
3 充填液 4 充填装置本体(回転体)
6 充填機構 8 モータ(駆動機構)
11 制御装置 21 圧力タンク
Claims (2)
- 回転自在に設けた回転体と、この回転体を回転させる駆動機構と、回転体の円周方向複数箇所に設けられて容器内に液体を充填する充填機構と、上記充填機構と連通し液体を貯溜する圧力タンクと、圧力タンク内を加圧する加圧手段と、上記駆動機構および加圧手段の作動を制御する制御装置とを備えて、上記制御装置は加圧手段の作動を制御して、圧力タンク内の圧力を所定圧力に維持するようにした加圧式充填装置において、
上記加圧手段は圧力タンク内の圧力を調整する調圧弁を備え、上記制御装置は、回転体の回転速度を変更する際には、上記駆動機構に速度変更指令を伝達すると同時に上記加圧手段に圧力変更指令を伝達し、回転体に供給される容器数の変動による圧力タンク内の圧力変動を予想して、上記容器数の変動に基づく圧力変動分が相殺されて圧力タンク内の圧力が所定圧力に維持されるように加圧手段の調圧弁の作動を制御することを特徴とする加圧式充填装置。 - 回転自在に設けた回転体と、この回転体を回転させる駆動機構と、回転体の円周方向複数箇所に設けられて容器内に液体を充填する充填機構と、上記充填機構と連通し液体を貯溜する圧力タンクと、圧力タンク内を加圧する加圧手段と、上記駆動機構および加圧手段の作動を制御する制御装置とを備えて、上記制御装置は加圧手段の作動を制御して、圧力タンク内の圧力を所定圧力に維持するようにした加圧式充填装置において、
容器が回転体に供給される前に回転体に供給されるべき容器の存否を検出して制御装置に入力するセンサを設けるとともに、上記加圧手段は圧力タンク内の圧力を調整する調圧弁を備え、上記制御装置は、回転体の回転速度が一定の状態において上記センサから入力される容器の検出量が変動したら、上記加圧手段に圧力変更指令を伝達し、回転体に供給される容器数の変動による圧力タンク内の圧力変動を予想して、上記容器数の変動に基づく圧力変動分が相殺されて圧力タンク内の圧力が所定圧力に維持されるように加圧手段の調圧弁の作動を制御することを特徴とする加圧式充填装置。
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