JP5026813B2 - Fixed amount filling equipment - Google Patents
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Description
本発明は、定量充填装置、より詳しくは、固形物含有液を液だれすることなく容器に定量充填するのに適したスプールを有する定量充填装置に関する。 The present invention relates to a quantitative filling device, and more particularly to a quantitative filling device having a spool suitable for quantitatively filling a container with a solid-containing liquid without dripping.
従来、ペースト状物等を定量充填する装置として、下向きの吐出口を有し、吐出口が容器搬送コンベアの容器搬送経路真上に位置するように配置されている充填ノズルと、充填ノズル内を摺動するピストンと、下部に充填ノズルが取付けられているアームと、アームの上部を可逆回転自在に支持している水平軸と、水平軸を中心としてアームを揺動させる揺動手段とを備え、充填ノズルとピストンをセラミックで形成したことを特徴とする高粘度流動物の充填装置(例えば、特許文献1参照)や、シングル配量器のマウスピースが、特別に形成された分配部材と交換可能であり、かつこの分配部材に接続されたマルチ配量器が使用可能であり、このマルチ配量器を介して種々の製品が所望の比で1つの共通の容器内へ所望の回転形状で充填することができる、容器に液状からペースト状までの製品を計量充填する装置(例えば、特許文献2参照)や、多数の液状又はペースト状物を同時に定量し充填する装置であって、貯蔵容器及び多数の定量ユニットを有し、該定量ユニットはそれぞれ1つの定量室及びそれぞれ1つの弁を有しており、該弁は所属の定量室を貯蔵容器と出口とに交替に接続し、かつこの場合各弁が所属の定量室の傍らに配置されている形式のものにおいて、弁の軸線と所属の定量室の軸線とが相互間に距離をおいて交叉していることを特徴とする液状又はペースト状物の定量充填装置(例えば、特許文献3参照)や、サーボモータの稼働でピストンを駆動して液溜め室の容積を増減させることにより液溜め室内に粘性流体を入出させ、液溜め室の容積の減少に伴って液溜め室から吐き出される粘性流体を容器に充填する充填方法であって、サーボモータの稼働を粘性流体に応じて制御することにより、液溜め室の容積の増減の時期と速度を調整して、粘性流体の粘度が相対的に低い場合は、少なくとも充填の初期において液溜め室の容積を相対的にゆっくり減少させることにより粘性流体の吐き出し速度を遅くするように制御し、粘性流体の粘度が相対的に高い場合は、液溜め室の容積を相対的に短時間で減少させることにより粘性流体の吐き出しを早く終了するように制御する、各種の粘性流体に適した充填を行うことが可能な充填装置と充填方法(例えば、特許文献4参照)が知られている。 Conventionally, as a device for quantitatively filling a paste-like material or the like, a filling nozzle having a downward discharge port and disposed so that the discharge port is located directly above the container transport path of the container transport conveyor, and the inside of the fill nozzle A sliding piston, an arm having a filling nozzle attached to the lower part thereof, a horizontal axis supporting the upper part of the arm in a reversible manner, and a swinging means for swinging the arm around the horizontal axis. The high-viscosity fluid filling device (for example, see Patent Document 1) characterized in that the filling nozzle and piston are made of ceramic, and the mouthpiece of a single dispenser is replaced with a specially formed distribution member It is possible to use a multi-dispenser connected to the distribution member, through which the various products can be put into a common container in the desired rotational shape in the desired ratio. Filling An apparatus for metering and filling a product from liquid to pasty into a container (see, for example, Patent Document 2) or an apparatus for simultaneously quantifying and filling a large number of liquid or pasty products, including storage containers and many Each of the metering units has one metering chamber and one valve, which alternately connects the metering chamber to which it belongs to the storage container and the outlet, and in this case each In the type in which the valve is placed beside the assigned quantitative chamber, the axis of the valve and the axis of the assigned quantitative chamber intersect each other at a distance from each other. A fixed quantity filling device (see, for example, Patent Document 3) or a servo motor is operated to drive a piston to increase or decrease the volume of the liquid reservoir chamber, thereby allowing viscous fluid to enter or exit the liquid reservoir chamber. With a decrease in In this method, the container is filled with the viscous fluid discharged from the reservoir chamber, and the operation and speed of the reservoir chamber volume is adjusted by adjusting the servo motor operation according to the viscous fluid. When the viscosity of the viscous fluid is relatively low, at least in the initial stage of filling, the volume of the reservoir is relatively slowly decreased to control the discharge speed of the viscous fluid so that the viscosity of the viscous fluid is reduced. When the volume is relatively high, it is possible to perform filling suitable for various viscous fluids by controlling the discharge of the viscous fluid quickly by reducing the volume of the reservoir chamber in a relatively short time. A filling device and a filling method (for example, see Patent Document 4) are known.
また、液切れを改善した定量充填装置としては、シリンダ内でピストンを作動させることにより液体充填量を計量する液体充填装置において、前記シリンダの内部を液体充填路又は液体供給路に切り換える切換弁と、作動タイミング及びストロークを任意に設定できるピストンと、液体充填終了後に前記ピストンを設定された吸引ストロークで作動させる駆動手段とからなる残液滴下防止充填装置(例えば、特許文献5参照)や、貯留タンク、シリンダ、充填ノズル、及びこれらが連結された切換弁からなる流動性食品充填装置において、前記切換弁に内装された切換バルブの停止位置を複数段階に制御するサックバック手段と、前記切換バルブが押圧した際に変形し、押圧を中止した際に復元する柔軟性弁体とを配設し、多管式の充填ノズルであっても効果的に後だれを防止でき、構造簡易、コンパクトで、安全性及び衛生の面で優れた流動性食品の充填装置(例えば、特許文献6参照)が提案されている。
固形物含有液を定量充填する場合に、ストレート形状のスプールを使用していたが、固形物が大きくなるとスプールの径を大きくする必要があり、その結果、ノズル吐出口の径も大きくなり、充填終了後の液切れが悪くなり、容器外に垂れる等不具合が発生する場合があった。本発明の課題は、果肉、ゼリー等弾力性のある固形物を含有する液を充填する場合であっても、液切れよく正確な定量充填ができる定量充填装置を提供することにある。 When a solid-containing liquid was filled in a fixed amount, a straight-shaped spool was used. However, when the solid matter became large, it was necessary to increase the diameter of the spool. There was a case where the liquid running out after the end deteriorated and problems such as dripping out of the container occurred. The subject of this invention is providing the fixed_quantity | quantitative_filling apparatus which can perform exact fixed_quantity | quantitative_filling with sufficient liquid cutting | disconnection, even when it fills the liquid containing elastic solids, such as pulp and jelly.
本発明者らは、上記課題を解決するため研究に取り組み、スプールを使用した定量充填装置における固形物含有液の流動特性について検討したところ、充填物収容タンクから計量シリンダまでの経路では、タンク出口での固形物のブロッキングの防止や固液の混合具合を良好に保つために、また計量ピストンの移動による負圧により固形物含有液を計量シリンダヘ吸い込むため、流路の断面は固形物の最大径よりかなり大きめにする必要があり、そのためスプールの太さもそれに対応した寸法のものが必要となることや、他方、計量シリンダからノズル先端までの経路では、計量ピストンの移動による押圧により固形物含有液を押し出すため、流路の断面は固形物の最大径程度で可能であることや、更に固形物が果肉、ゼリー等のように弾力性のあるものであれば流路は固形物の最大径より小さくすることも可能であることを見い出した。そこで、ストレート形状のスプールに代えて大寸部と小寸部を有するスプールを採用し、吐出口直前のノズルの流路内を液密に摺動するスプールの断面寸法を小さく(細く)することにより、充填終了時の液切れが良くなり、液だれを防止して、正確な定量充填をすることができることを確認し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have worked on research to solve the above-mentioned problems, and studied the flow characteristics of the solid-containing liquid in the fixed-quantity filling apparatus using a spool. In order to prevent solids from blocking in the tank and maintain good solid-liquid mixing, and to suck the liquid containing solids into the measuring cylinder due to the negative pressure caused by the movement of the measuring piston, the cross section of the flow path has the maximum solids diameter. Therefore, it is necessary to make the spool thickness corresponding to the size, and on the other hand, in the path from the measuring cylinder to the tip of the nozzle, the liquid containing solid matter is pressed by the movement of the measuring piston. The cross-section of the flow path is possible with the maximum diameter of solids, and the solids are elastic like pulp, jelly, etc. As long as a flow passage has been found that it is possible to less than the maximum diameter of the solid. Therefore, instead of a straight-shaped spool, a spool having a large portion and a small portion is adopted, and the cross-sectional dimension of the spool that slides liquid-tightly in the flow path of the nozzle immediately before the discharge port is reduced (thinned). As a result, it was confirmed that drainage at the end of filling was improved, dripping was prevented, and accurate quantitative filling could be performed, and the present invention was completed.
すなわち本発明は、(1)充填物収容タンクと、該充填物収容タンク下方に設けられ、流入開口及び送出開口を有する計量シリンダと、該計量シリンダ内を摺動する計量ピストンと、前記充填物収容タンク下方に設けられ、送出弁口及び流入弁口を有するとともに上端が前記充填物収容タンク内と連通し下端が充填物吐出口を形成する筒状孔を有する充填ノズルと、該充填ノズルの送出弁口と前記計量シリンダの流入開口とを連通する流入管路と、前記計量シリンダの送出開口と前記充填ノズルの流入弁口とを連通する送出管路と、前記充填ノズルの筒状孔内を摺動し、前記流入管路を介して前記充填物収容タンク内と前記計量シリンダ内を連通させうる連通路を有するスプールとを備えた定量充填装置であって、前記充填ノズルの筒状孔が、送出弁口が形成された上大寸筒状孔部と、流入弁口が形成された、上大寸筒状孔部より狭い下小寸筒状孔部とを有し、前記スプールが、上大寸筒状孔部内を摺動する上大寸部と、小寸筒状孔部内を摺動する上大寸部より細い下小寸部を有し、前記スプールが上方の充填位置にあるとき、前記充填ノズルの送出弁口が前記スプールの大寸部で閉塞されるとともに前記計量シリンダ内と前記充填ノズルの小寸筒状孔部内が前記送出管路を介して連通され、前記スプールが下方の待機位置にあるとき、前記充填ノズルの流入弁口が前記スプールの小寸部で閉塞されるとともに前記充填物収容タンク内と前記計量シリンダ内が前記連通路と前記流入管路を介して連通され、前記スプールが上方の充填位置にあるとき、前記スプールの下端が前記流入弁口より上位の前記下小寸筒状孔部内に位置し、前記スプールの上大寸部が、前記充填ノズルの筒状孔における前記上大寸部の下方空間と前記充填物収容タンク内とを常時連通する連絡通路を有していることを特徴とする定量充填装置に関する。 That is, the present invention includes (1) a filling container tank, a measuring cylinder provided below the filling container tank, having an inflow opening and a sending opening, a measuring piston sliding in the measuring cylinder, and the packing A filling nozzle provided below the storage tank, having a delivery valve port and an inflow valve port, and having a cylindrical hole whose upper end communicates with the inside of the packing material storage tank and whose lower end forms a packing material discharge port; An inflow conduit that communicates the delivery valve port with the inflow opening of the metering cylinder, a delivery conduit that communicates the delivery opening of the metering cylinder and the inflow valve port of the filling nozzle, and a cylindrical hole of the filling nozzle A fixed-quantity filling device comprising a spool having a communication passage through which the inside of the filling material storage tank and the inside of the measuring cylinder can be communicated with each other via the inflow conduit, and the cylindrical hole of the filling nozzle But An upper large cylindrical hole portion formed with a delivery valve port, and a lower small cylindrical hole portion formed with an inflow valve port that is narrower than the upper large cylindrical hole portion. When there is an upper large portion that slides in the large cylindrical hole and a lower small portion that is thinner than the upper large portion that slides in the small cylindrical hole, and the spool is in the upper filling position The delivery nozzle port of the filling nozzle is closed by the large portion of the spool, and the inside of the measuring cylinder and the inside of the small cylindrical hole of the filling nozzle are communicated via the delivery conduit, and the spool is The inflow valve port of the filling nozzle is closed by the small portion of the spool, and the inside of the filling material storage tank and the inside of the measuring cylinder communicate with each other via the communication path and the inflow pipe. is, when the spool is in the filling position of the upper, lower end the inflow of the spool Located in the lower small cylindrical hole portion above the mouth, the upper large portion of the spool has a space below the upper large portion in the cylindrical hole of the filling nozzle and the inside of the filling material storage tank. The present invention relates to a fixed-quantity filling device characterized by having a communication passage that is always in communication .
また本発明は、(2)小寸筒状孔部の充填物通過断面積が、連通路又は前記流入管路の充填物通過最小断面積より小さいことを特徴とする上記(1)に記載の定量充填装置や、(3)計量シリンダが、充填物収容タンク底部下方に充填物収容タンク内と計量シリンダ内を連通するように設けられ、ピストンには、ピストンから上方に延びたピストンロッドが設けられ、スプールには、スプールから上方に延びたスプールロッドが設けられ、ピストン及びスプールが、充填物収容タンク内を貫通するピストンロッド及びスプールロッドによって駆動されることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の定量充填装置や、(4)スプールの連通路及び連絡通路が、スプールの上大寸部に形成された溝であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか1つに記載の定量充填装置や、(5)スプールが待機位置にあるとき、スプールの下端が充填ノズルの吐出口より突出するように構成されていることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか1つに記載の定量充填装置や、(6)小寸筒状孔部が、充填ノズルの筒状孔に固定された硬質樹脂製筒体によって形成されていることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の定量充填装置に関する。 The present invention is described in (2) fill passage sectional area of the small dimensions cylindrical hole section, above, wherein the smaller than the minimum cross-sectional area filling passage of the communication passage or the inlet conduit (1) A fixed-quantity filling device and (3) a metering cylinder are provided below the bottom of the filling material storage tank so as to communicate with the inside of the filling material storage tank and the inside of the measuring cylinder, and the piston is provided with a piston rod extending upward from the piston. The spool is provided with a spool rod extending upward from the spool, and the piston and the spool are driven by the piston rod and the spool rod penetrating through the filling material storage tank. quantitative filling device or according to (2), (4) the communication passage and the communication passage of the spool, said characterized in that it is a groove formed in the large dimension portion on the spool (1) - (3 ) Quantitative filling device or according to any one of (5) when the spool is in the standby position, the lower end of the spool, characterized in that it is configured to protrude from the discharge port of the filling nozzle above ( The quantitative filling device according to any one of 1) to ( 4 ) and ( 6 ) a small cylindrical hole portion are formed by a hard resin cylinder fixed to the cylindrical hole of the filling nozzle. It relates to the fixed-quantity filling apparatus as described in any one of said (1)-( 5 ) characterized by the above-mentioned.
本発明の定量充填装置によると、大寸部と小寸部を有するスプールを採用したことにより、特に果肉、ゼリー等弾力性のある固形物を含有する液を充填する場合であっても、後だれのない正確な定量充填ができる。 According to the quantitative filling device of the present invention, by adopting a spool having a large portion and a small portion, even when filling a liquid containing elastic solids such as pulp and jelly, Accurate quantitative filling without anyone.
本発明の定量充填装置としては、充填物収容タンクと、該充填物収容タンク下方に設けられ、流入開口及び送出開口を有する計量シリンダと、該計量シリンダ内を摺動する計量ピストンと、前記充填物収容タンク下方に設けられ、送出弁口及び流入弁口を有するとともに上端が前記充填物収容タンク内と連通し下端が充填物吐出口を形成する筒状孔を有する充填ノズルと、該充填ノズルの送出弁口と前記計量シリンダの流入開口とを連通する流入管路と、前記計量シリンダの送出開口と前記充填ノズルの流入弁口とを連通する送出管路と、前記充填ノズルの筒状孔内を摺動し、前記流入管路を介して前記充填物収容タンク内と前記計量シリンダ内を連通させうる連通路を有するスプールとを備えた定量充填装置であって、前記充填ノズルの筒状孔が、送出弁口が形成された上大寸筒状孔部と、流入弁口が形成された、上大寸筒状孔部より狭い下小寸筒状孔部とを有し、前記スプールが、上大寸筒状孔部内を摺動する上大寸部と、小寸筒状孔部内を摺動する上大寸部より細い下小寸部を有し、前記スプールが上方の充填位置にあるとき、前記充填ノズルの送出弁口が前記スプールの大寸部で閉塞されるとともに前記計量シリンダ内と前記充填ノズルの小寸筒状孔部内が前記送出管路を介して連通され、前記スプールが下方の待機位置にあるとき、前記充填ノズルの流入弁口が前記スプールの小寸部で閉塞されるとともに前記充填物収容タンク内と前記計量シリンダ内が前記連通路と前記流入管路を介して連通されている装置であれば特に制限されず、充填物としては特に制限されないが、ゼリー、果肉、小豆等の固形物含有液や、カレー・ルー、ヨーグルト等の粘性・ペースト状流体を具体的に例示することができるが、中でも、ゼリー、果肉、小豆等の固形物含有液を好適に例示することができる。 The metering filling device of the present invention includes a filling storage tank, a measuring cylinder provided below the packing storage tank, having an inflow opening and a delivery opening, a measuring piston sliding in the measuring cylinder, and the filling A filling nozzle provided below the material storage tank, having a delivery valve port and an inflow valve port, and having a cylindrical hole whose upper end communicates with the inside of the packing material storage tank and whose lower end forms a product discharge port; and the filling nozzle An inflow conduit that communicates between the delivery valve port of the metering cylinder and the inflow opening of the metering cylinder, a delivery conduit that communicates between the metering cylinder and the inflow valve port of the filling nozzle, and a cylindrical hole of the filling nozzle A metering filling device comprising a spool having a communication passage that slides inside and allows the inside of the filling material storage tank and the inside of the measuring cylinder to communicate with each other via the inflow conduit. The hole has an upper large cylindrical hole portion in which a delivery valve port is formed, and a lower small cylindrical hole portion in which an inflow valve port is formed, which is narrower than the upper large cylindrical hole portion, and the spool Has an upper large portion that slides in the upper large cylindrical hole, and a lower small portion that is thinner than the upper large portion that slides in the small cylindrical hole, and the spool is in the upper filling position. The filling nozzle is closed by the large portion of the spool, and the inside of the measuring cylinder and the small cylindrical hole of the filling nozzle are communicated with each other via the delivery line, When the spool is in the lower standby position, the inflow valve port of the filling nozzle is closed by the small portion of the spool, and the inside of the filling material storage tank and the inside of the measuring cylinder are connected to the communication path and the inflow pipe. If it is the apparatus connected via, it will not restrict | limit especially as a packing, It does not restrict | limit especially Specific examples include liquids containing solids such as jelly, pulp, red beans, and viscous / pasty fluids such as curry roux and yogurt. Among them, liquids containing solids such as jelly, pulp and red beans Can be preferably exemplified.
充填物収容タンクには、計量シリンダと計量ピストンとを備えた計量ピストン−シリンダ、及び、充填ノズルとスプールとを備えた定量充填装置を1又は複数配設することができるが、4〜8列並設することが生産効率の点で好ましい。上記計量ピストンやスプールの駆動源は特に制限されないが、計量ピストンやスプールの駆動を同調させて設定されたタイミングで駆動しうるものが好ましく、計量ピストンの駆動には、充填物収容タンクから計量シリンダへの充填物の吸引力・吸引速度や、計量シリンダから充填ノズルへの吐出力・吐出速度を十分確保・調整する点でサーボモータが好ましく、スプールの駆動には制御し易さの点でエアシリンダが好ましい。サーボモータとエアシリンダの制御は、別個のプログラム制御装置により個別に行ってもよいが、1つのプログラム制御装置により行うこともできる。 One or a plurality of metering piston-cylinders equipped with a metering cylinder and a metering piston and a metering filling device equipped with a filling nozzle and a spool can be arranged in the filling material storage tank. It is preferable to arrange them side by side in terms of production efficiency. The driving source of the metering piston and the spool is not particularly limited, but it is preferable that the metering piston and the spool can be driven at a set timing by synchronizing the driving of the metering piston and the spool. Servo motors are preferred to ensure and adjust the suction force / suction speed of the filling material and the discharge force / discharge speed from the metering cylinder to the filling nozzle, and air for ease of control when driving the spool. A cylinder is preferred. The servo motor and the air cylinder may be controlled individually by separate program control devices, but may also be performed by one program control device.
固形物含有液を充填物収容タンク内から計量シリンダ内へ流入させる吸引圧は、充填物収容タンク内を加圧しない場合は最大1気圧であり、充填物収容タンクから計量シリンダまでの経路における固形物のブロッキングの防止や固液の混合具合を良好に保つために、その流路断面積は固形物の最大径の2〜5倍とすることが好ましく、これに対して、計量シリンダ内から充填ノズルの小寸筒状孔部に固形物含有液を吐出する押出し圧は簡単に数気圧とすることができことから、充填ノズルの小寸筒状孔部の充填物が通過する筒状空間の断面寸法は固形物の最大径程度か、固形物が果肉、ゼリー等のように弾力性のあるものであれば固形物の最大径より小さく設計することが好ましい。そこで、充填ノズルの大寸筒状孔部とスプールの大寸部の溝によって形成された連通路、及び流入管路から形成される充填物収容タンク内から計量シリンダ内への流入通路における充填物の通過断面積が最小となる箇所、通常は充填ノズルの送出弁口側の内周面(大寸筒状孔部)とスプールの大寸部の溝とで形成される連通路の充填物の通過断面積が、充填ノズルの小寸筒状孔部の充填物の通過断面積よりも2〜5倍広くなるように構成することが好ましい。 The suction pressure that causes the solid-containing liquid to flow into the measuring cylinder from the filling container tank is a maximum of 1 atm when the filling container tank is not pressurized, and the solid pressure in the path from the filling container tank to the measuring cylinder is solid. In order to prevent blocking of objects and maintain good solid-liquid mixing, the cross-sectional area of the flow path is preferably 2 to 5 times the maximum diameter of the solids. Since the extrusion pressure for discharging the solid-containing liquid into the small cylindrical hole portion of the nozzle can be easily set to several atmospheric pressures, the cylindrical space through which the filling of the small cylindrical hole portion of the filling nozzle passes is possible. The cross-sectional dimension is preferably designed to be about the maximum diameter of the solid material or smaller than the maximum diameter of the solid material if the solid material is elastic such as pulp or jelly. Therefore, the filling material in the inflow passage from the filling container tank formed by the large cylindrical hole portion of the filling nozzle and the groove of the large size portion of the spool and the inflow conduit to the measuring cylinder. Of the communication passage formed by the portion where the passage cross-sectional area of the nozzle is minimized, usually the inner peripheral surface (large cylindrical hole) on the delivery valve port side of the filling nozzle and the groove of the large portion of the spool. It is preferable that the passage cross-sectional area is 2 to 5 times wider than the passage cross-sectional area of the filling material in the small cylindrical hole of the filling nozzle.
本発明は、大寸部と小寸部を有するスプール(段付スプール)を採用する点に特徴を有し、段付スプールの断面形状は矩形でもよいが、加工のし易さ又は洗浄性の点で円形がよく、すなわち大径の円柱からなる大径部の下部に、大径の1/3〜1/4の小径の円柱からなる小径部が同軸に連結されている段付スプールが好ましい。また、段付スプールが下限の待機位置にあるとき、段付スプールの下端が充填ノズルの吐出口と面一、あるいは吐出口より少し突出するように構成することが好ましく、充填ノズルの吐出口における固形物を完全に切除しうる点で、吐出口より少し突出するように構成することがより好ましい。また、充填ノズルの筒状孔における段付きスプールの上大径部の下方空間において、段付スプールの上昇又は下降に伴う負圧又は陽圧を解消する機構を設けることが好ましく、例えば、前記下方空間に外気と連通する小孔を設けることもできるが、充填ノズルの筒状孔の送出弁口と反対側の内周面と段付スプールとの間に、充填物収容タンク内と連通する連絡通路を形成することが閉空間を作り衛生面で好ましく、より具体的には、充填物収容タンク内と計量シリンダ内を連通状態とするために段付スプール大径部一側面に設けられた太溝と反対側の側面に、前記溝より長くて細い細溝を形成して、この細い溝と充填ノズルの筒状孔内周面とで前記連絡通路を形成することが好ましい。
The present invention is characterized in that a spool having a large portion and a small portion (stepped spool) is employed, and the stepped spool may have a rectangular cross-sectional shape. A stepped spool in which a circular shape is good, that is, a small diameter portion made of a
小径筒状孔部は、ステンレス製の充填ノズルの筒状孔の下部を小径に加工してもよいが、段付スプールの下降速度は計量ピストンの下降速度よりも速く、段付スプール小径部と小径筒状孔部とのステンレス同士の摩擦による摩耗や、かみつきが発生することから、小径筒状孔部が、充填ノズルの筒状孔下部に挿入固定された硬質樹脂製筒体によって形成されていることが好ましい。すなわち、中心部に小径筒状孔部と、該小径筒状孔部と送出管路とを連通する流入弁口とが形成された入れ子式の硬質樹脂製筒体とすることが好ましい。この場合、筒体が充填ノズルから脱落しないように、充填ノズルの下端に脱落防止機構を備えることが好ましい。 The small-diameter cylindrical hole portion may be machined to have a small diameter at the bottom of the cylindrical hole of the stainless steel filling nozzle. However, the lowering speed of the stepped spool is faster than the lowering speed of the measuring piston. Since wear and biting due to friction between stainless steels with the small diameter cylindrical hole portion occur, the small diameter cylindrical hole portion is formed by a hard resin cylinder inserted and fixed to the lower portion of the cylindrical hole of the filling nozzle. Preferably it is. That is, it is preferable to use a nested hard resin cylindrical body in which a small-diameter cylindrical hole portion and an inflow valve port communicating the small-diameter cylindrical hole portion and the delivery pipe line are formed in the center portion. In this case, it is preferable to provide a drop-off prevention mechanism at the lower end of the filling nozzle so that the cylinder does not drop off from the filling nozzle.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, the technical scope of this invention is not limited to these illustrations.
図1には、本発明の定量充填装置が二次充填装置66として備えられている充填包装機械の概略が示されている。この充填包装機械は、図1に示すように、ベッド61と、これに装備されている容器搬送コンベヤ62と、これの搬送経路にそって配置されている容器供給装置63、異物除去装置64、一次充填装置65、二次充填装置66、三次充填装置67、リワインダ68、シール装置69、トリミング装置70、ワインドリール71及び排出装置72とを備えている。
FIG. 1 shows an outline of a filling and packaging machine in which the metering filling device of the present invention is provided as a secondary filling device 66. As shown in FIG. 1, the filling and packaging machine includes a bed 61, a
図2に示すように、容器搬送コンベヤ62は、一対の無端ベルト73間に多数枚のホルダープレート74を等間隔に取り付けた構成を有している。各ホルダープレート74には、6個ずつの開口部75がそれぞれ形成されており、これら各開口部75に容器Cを一つずつ挿入させることにより、6個の容器Cを容器搬送コンベア62の幅方向に並べて保持するようになっている(図2では容器Cを1つだけ図示)。そして、サーボモータ等の駆動で無端ベルト73が周動することにより、このように各ホルダープレート74に6個ずつ並べて保持された容器Cが、容器供給装置63から異物除去装置64、一次充填装置65、二次充填装置66、三次充填装置67、リワインダ68、シール装置69、トリミング装置70、ワインドリール71及び排出装置72の順に間欠的に搬送される構成になっている。
As shown in FIG. 2, the
容器供給装置63は、デザート製品などの原料を充填するための容器Cを6列に縦に積み重ねた状態で多数の容器Cを貯めておくストッカーを備えている。容器Cは上面が開口したカップ形状を有しており、その開口部から充填できる形状を備えている。そして容器供給装置63は、ストッカーに配置された挿入機構によって、このようにストッカーに6列状態で貯められた容器Cを容器搬送コンベヤ62のホルダープレート74に形成された6個の開口部75に一つずつ挿入させるようになっている。
The
上記充填包装機械における充填包装について説明すると、先ず容器搬送コンベヤ62の始端部に配置された容器供給装置63において、ストッカーに6列状態で貯められたカップ形状の容器Cが、挿入機構によって下から順にそれぞれ取り出される。そして、これらの容器Cを容器搬送コンベヤ62のホルダープレート74に形成された6個の開口部75に一つずつ挿入することにより、ホルダープレート74によって6個の容器Cが横に並んで保持された状態となる。次に、こうして容器搬送コンベヤ62に供給された6個の容器Cは、サーボモータ等の駆動で周動する容器搬送コンベヤ62によって異物除去装置64に搬送される。容器搬送コンベヤ62によって、一次充填装置65に設けられた6個のノズルの真下位置に6個の容器Cが搬入されると、サーボモータ等の駆動が停止して容器Cは一旦停止する。これにより一次充填装置65の各ノズルの真下位置(充填位置)に、ホルダープレート74によって横に並べて保持された6個の容器Cがそれぞれ位置した状態となる。この充填位置において一時停止している各容器Cに対して原料aが同時に定量充填される。続いて二次充填装置66及び三次充填装置67の下方に容器搬送コンベヤ62によって順次搬入され、各6個の容器Cに対する二次充填と三次充填が行われる。こうして充填が終了した6個の容器Cは、リワインダ68、シール装置69、トリミング装置70、ワインドリール71及び排出装置72の順に間欠的に搬送されることになる。
The filling and packaging in the filling and packaging machine will be described. First, in the
次に、本発明の定量充填装置について、図3〜6に基づいて詳細に説明する。図3には、本発明の定量充填装置の縦断面図が示されている。図4には、本発明の定量充填装置の要部拡大縦断面図(段付スプールが下方の待機位置にあるとき)が示されている。図5には、本発明の定量充填装置の要部拡大縦断面図((a)段付スプールが下方の待機位置にあるとき、(b)段付スプールが上方の充填位置にあるとき)が示されている。図6には、図4のA−Aにおける横断面図が示されている。 Next, the fixed-quantity filling apparatus of this invention is demonstrated in detail based on FIGS. FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the constant-quantity filling apparatus of the present invention. FIG. 4 shows an enlarged vertical cross-sectional view of the main part of the fixed-quantity filling device of the present invention (when the stepped spool is in the lower standby position). FIG. 5 is an enlarged vertical cross-sectional view of the main part of the constant-quantity filling apparatus of the present invention ((a) when the stepped spool is in the lower standby position and (b) when the stepped spool is in the upper filling position). It is shown. FIG. 6 shows a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
本発明の定量充填装置は、充填物収容タンク1と、充填物収容タンク1底部下方に充填物収容タンク1内と計量シリンダ2内を連通するように設けられ、流入開口21及び送出開口22を有する計量シリンダ2と、該計量シリンダ2内を摺動する計量ピストン3と、前記充填物収容タンク1下方に設けられ、送出弁口41及び流入弁口42を有するとともに上端が前記充填物収容タンク1内と連通し下端が充填物吐出口43を形成する筒状孔44を有する充填ノズル4と、該充填ノズル4の送出弁口41と前記計量シリンダ2の流入開口21とを連通する流入管路23と、前記計量シリンダ2の送出開口22と前記充填ノズル4の流入弁口42とを連通する送出管路24と、前記充填ノズル4の筒状孔44内を摺動し、前記流入管路23を介して前記充填物収容タンク1内と前記計量シリンダ2内を連通させうる連通路51を有するスプール5とを備えている。
The fixed-quantity filling device of the present invention is provided so that the inside of the filling
充填ノズル4の筒状孔44は、送出弁口41が形成された上大径筒状孔部44aと、流入弁口42が形成された、上大径筒状孔部44aより狭い下小径筒状孔部44bとを有している。スプール5は、上大径筒状孔部44a内を摺動する上大径部5aと、小径筒状孔部44b内を摺動する上大径部5aより細い下小径部5bを有している。スプール5が上方の充填位置にあるとき(図5(b))、充填ノズル4の送出弁口41がスプール5の大径部5aで閉塞されるとともに計量シリンダ2内と充填ノズル4の小径筒状孔部44b内が前記送出管路24を介して連通されている。スプール5が下方の待機位置にあるとき(図5(a))、充填ノズル4の流入弁口42がスプール5の小径部5bで閉塞されるとともに充填物収容タンク1内と計量シリンダ2内が連通路51と流入管路23を介して連通されている。そして、小径筒状孔部44bの充填物通過断面積は、充填物が通過する連通路51又は流入管路23のうち最も狭い部分の充填物通過断面積より小さく形成されている。スプールの上大径部5aには、充填ノズル4の筒状孔44における上大径部44aの下方空間46と充填物収容タンク1内とを常時連通する連絡通路52が形成されている。
The
連通路51は、スプール5の上大径部5aの周面に送出弁口41と対向するように上下方向に形成された太溝57によって形成されている。連絡通路52は、スプール5の上大径部5aの太溝57と反対側の周面に上下方向に形成された細溝58によって形成されている。
The
充填物収容タンク1には、6個の計量ピストン−シリンダが並設されている。各計量ピストン−シリンダは、充填物収容タンク1の底部下方に連通状態で設けられた計量シリンダ2と、該計量シリンダ2内を液密に摺動する計量ピストン3と、充填物収容タンク1の上方に固着されているピストンガイド筒32から構成されている。各計量シリンダ2には、その側周面に流入開口21とその底部に送出開口22が設けられている。各計量ピストン3は、下部のピストンヘッド33と上部のピストンロッド31とから構成され、ピストンヘッド33が前記計量シリンダ2内を液密に摺動するように構成されている。ピストンロッド31上端には、トグルレバー対の一方のアーム34が連結され、他方のアーム35が駆動軸36に取り付けられている。駆動軸36は図示されていない伝動装置を介して、プログラム制御装置に結合されたサーボモータに連結されている。このサーボモータの制御された正逆回転駆動により、計量ピストン3が設定されたタイミングで上下動する。
Six metering piston-cylinders are arranged in parallel in the filling
また、充填物収容タンク1には、6個の充填ノズル4が並設されている。充填ノズル4内部には、充填物収容タンク1内と、その底部下方で連通させられた筒状孔44が形成されている。筒状孔44は、上部の送出弁口41が形成された大径筒状孔部44aと、下部の流入弁口42が形成された小径筒状孔部44bから構成されている。筒状孔44内には、筒状孔44内を摺動自在にスプール5が設けられている。スプール5には、スプール5から上方に延びたスプールロッド53が設けられており、スプールロッド53が、充填物収容タンク1の上方に固着されているスプールガイド筒54を介して充填物収容タンク1の上方まで延びている。スプール5は、充填ノズル4内の前記大径筒状孔部44a内を摺動する上部の大径部5a(φ27mm)と、前記小径筒状孔部44b内を液密に摺動する下部の細い小径部5b(φ8mm)から構成されており、上記大径部5aの計量ピストン−シリンダ側の一側面には所定長の太溝57が、その反対側の一側面には太溝57より下方に長い細溝58が形成されている。また、スプールロッド53の上端は、エアシリンダ55から下方に伸びたシリンダロッド56に連結されている。エアシリンダ55は、図示されていないプログラム制御装置により進退駆動が制御されている。エアシリンダ55の制御された進退駆動により、スプールロッド53がスプールガイド筒54内を摺動して、スムーズに段付スプール5が設定されたタイミングで上下動する。
In addition, six filling nozzles 4 are arranged in parallel in the filling
前記段付スプール5の大径部5aの細溝58と大径筒状孔部44a内周面との間には、大径筒状孔部44a内における大径部5aの下方空間46と充填物収容タンク1内と連通する連絡通路52が形成されることになり、段付スプール5上昇に伴う負圧を解消することができる。また小径筒状孔部44bは、小径筒状孔部44bと計量シリンダ2とを連通する流入弁口42とが形成された、入れ子式の硬質樹脂製筒体45から構成されている。この硬質樹脂から構成されている入れ子式の筒体45が脱落しないように、充填ノズル4の下端には脱落防止機構が備えられている。
Between the
次に、本発明の定量充填装置における充填動作について説明する。いま、図4及び図5(a)に示されている状態のように、段付スプール5が下方の待機位置にあるとき、充填ノズル4の小径筒状孔部44bが段付スプール5小径部5bにより閉塞され、充填ノズル4の筒状孔44内、段付スプール5大径部5aの太溝57、流入管路23を介して、充填物収容タンク1内と計量シリンダ2内が連通状態になり、サーボモーターの駆動により計量シリンダ2内の計量ピストン3が上昇(後退)して、計量シリンダ2内が負圧となり、計量シリンダ2内に固形物含有液体が吸引されて流れ込む。この充填ノズル4の筒状孔44内、段付スプール5の大径部5aの太溝57、及び流入管路23から形成される充填物収容タンク1内から計量シリンダ2内への流入通路における最小断面積部分は、固形物の最大径よりかなり大きめ(約3.5倍)に設計されているので、上記流入通路において固形物によるブロッキングがなく、固形物含有液が均質な固液混合状態で計量シリンダ2内に流入する。
Next, the filling operation in the quantitative filling device of the present invention will be described. As shown in FIGS. 4 and 5A, when the stepped
固形物含有液を吸引しながら計量ピストン3が上昇(後退)して上限位置に達すると、エアシリンダ55の駆動により段付スプール5が上昇(後退)して、段付スプール5の大径部5aの太溝57が形成されていない外周面が充填ノズル4の送出弁口41を閉塞し、充填物収容タンク1内と計量シリンダ2内との連通状態が遮断されるとともに、段付スプール5の小径部5bも充填ノズル4の小径筒状孔部44bに沿って上昇する。段付スプール5が上昇するに従い、一時的に筒状孔44内の下方空間46に負圧が発生するが、筒状孔44の内周面と、段付スプール5大径部5aの細溝58との間に、充填物収容タンク1内と下方空間46を連通する連絡通路52が形成されており、充填物収容タンク1内の液体が、連絡通路52を経由して筒状孔44内の下方空間46に流れ込み、段付スプール5の上昇に伴う負圧が解消する。そして、段付スプール5が上昇(後退)して上方の充填位置に達したとき、充填ノズル4の小径筒状孔部44b内を摺動しながら上昇している段付スプール5の小径部5bの下端が、充填ノズル4の流入弁口42より上位の小径筒状孔部44b内に位置し、その結果、計量シリンダ2の送出開口22、送出管路24、充填ノズル4の流入弁口42を介して、計量シリンダ2内と充填ノズル4の小径筒状孔部44b先端が連通状態になっている。
When the
計量シリンダ2内と充填ノズル4の小径筒状孔部44bが連通した状態で、図5(b)に示すように、計量ピストン3が下降(前進)すると、計量シリンダ2内の固形物含有液を充填ノズル4に送出し、充填ノズル4先端の吐出口43から容器Cに充填が開始される。送出管路24、充填ノズル4の流入弁口42と小径筒状孔部44bの断面の大きさは、固形物の最大径程度か、固形物が果肉、ゼリー等のように弾力性のあるものであれば固形物の最大径より小さく設計されている。下降(前進)してきた計量ピストン3が下限位置に達すると、段付スプール5が下降して充填ノズル4の小径筒状孔部44b内の固形物含有液を強制的に押し出し、段付スプール5の小径部の下端が充填ノズル4の吐出口43から少し突出したところ(下方の待機位置)まで下降し、充填ノズル4の吐出口43に付着した固形物を切り落とし、液だれを防止しながら定量充填の1サイクルが終了する。
When the
以上の動作が1サイクルで、2.2〜2.4秒/サイクルで6個の容器が定量充填されることになるから、本発明の定量充填装置は1時間あたり約10000個の充填能力を有する。 Since the above operation is performed in one cycle and six containers are filled in a constant amount of 2.2 to 2.4 seconds / cycle, the fixed amount filling apparatus of the present invention has a filling capacity of about 10,000 pieces per hour. Have.
1 充填物収容タンク
2 計量シリンダ
3 計量ピストン
4 充填ノズル
5 スプール
5a 大径(大寸)部
5b 小径(小寸)部
21 流入開口
22 送出開口
23 流入管路
24 送出管路
31 ピストンロッド
32 ピストンガイド筒
33 ピストンヘッド
34 アーム
35 アーム
36 駆動軸
41 送出弁口
42 流入弁口
43 吐出口
44 筒状孔
44a 大径(大寸)筒状孔部
44b 小径(小寸)筒状孔部
45 筒体
46 下方空間
51 連通路
52 連絡通路
53 スプールロッド
54 スプールガイド筒
55 エアシリンダ
56 シリンダロッド
57 太溝
58 細溝
61 ベッド
62 容器搬送コンベヤ
63 容器供給装置
64 異物除去装置
65 一次充填装置
66 二次充填装置
67 三次充填装置
68 リワインダ
69 シール装置
70 トリミング装置
71 ワインドリール
72 排出装置
73 無端ベルト
74 ホルダープレート
75 開口部
C 容器
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記充填ノズルの筒状孔が、送出弁口が形成された上大寸筒状孔部と、流入弁口が形成された、上大寸筒状孔部より狭い下小寸筒状孔部とを有し、
前記スプールが、上大寸筒状孔部内を摺動する上大寸部と、小寸筒状孔部内を摺動する上大寸部より細い下小寸部を有し、
前記スプールが上方の充填位置にあるとき、前記充填ノズルの送出弁口が前記スプールの大寸部で閉塞されるとともに前記計量シリンダ内と前記充填ノズルの小寸筒状孔部内が前記送出管路を介して連通され、
前記スプールが下方の待機位置にあるとき、前記充填ノズルの流入弁口が前記スプールの小寸部で閉塞されるとともに前記充填物収容タンク内と前記計量シリンダ内が前記連通路と前記流入管路を介して連通され、
前記スプールが上方の充填位置にあるとき、前記スプールの下端が前記流入弁口より上位の前記下小寸筒状孔部内に位置し、
前記スプールの上大寸部が、前記充填ノズルの筒状孔における前記上大寸部の下方空間と前記充填物収容タンク内とを常時連通する連絡通路を有していることを特徴とする定量充填装置。 A filling storage tank, a measuring cylinder provided below the filling storage tank and having an inflow opening and a delivery opening, a measuring piston sliding inside the measuring cylinder, and provided below the filling storage tank for delivery A filling nozzle having a valve opening and an inflow valve opening and having a cylindrical hole whose upper end communicates with the inside of the filling container tank and whose lower end forms a filling discharge port; a delivery valve port of the filling nozzle; and a metering cylinder An inflow conduit that communicates with the inflow opening; a delivery conduit that communicates between the delivery opening of the metering cylinder and the inflow valve opening of the filling nozzle; A fixed-quantity filling device comprising a spool having a communication path capable of communicating between the inside of the filling material storage tank and the inside of the measuring cylinder via a passage;
The cylindrical hole of the filling nozzle includes an upper large cylindrical hole portion in which a delivery valve port is formed, and a lower small cylindrical hole portion that is narrower than the upper large cylindrical hole portion in which an inflow valve port is formed. Have
The spool has an upper large portion that slides within the upper large cylindrical hole, and a lower small portion that is thinner than the upper large portion that slides within the small cylindrical hole,
When the spool is in the upper filling position, the delivery valve port of the filling nozzle is closed by the large portion of the spool, and the inside of the measuring cylinder and the inside of the small cylindrical hole of the filling nozzle are the delivery pipe line. Communicated through
When the spool is in the lower standby position, the inflow valve port of the filling nozzle is closed by the small portion of the spool, and the communication passage and the inflow pipe line are formed in the filling material storage tank and the measuring cylinder. It communicates via a
When the spool is in the upper filling position, the lower end of the spool is located in the lower small cylindrical hole portion above the inlet valve port,
The upper large portion of the spool has a communication passage that always communicates with the space below the upper large portion in the cylindrical hole of the filling nozzle and the inside of the filling material storage tank. Filling equipment.
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