JP5046975B2 - 液体充填装置 - Google Patents

Description

本発明は液体充填装置に関する。

特許文献１等に開示されているように、充填ノズル内の充填弁を開閉して、充填ノズルの下方に配置された容器内に液体を充填する液体充填装置は、既に知られている。
この種の液体充填装置は、充填する液体の性状や充填ノズルや充填弁の先端部の形状によっては、液体充填後に充填弁を閉鎖しても、充填ノズルの先端部に付着したり残ったりした液体が垂れ落ちる、いわゆる液垂れを発生して、充填対象の容器における開口部（液体導入口）の周囲や、液体充填装置の充填ノズルの下方箇所にあるものを汚してしまう場合がある。

このような難点に対処する手法としては、充填ノズルを容器の開口部に対して上方に移動自在に構成し、充填終了後に、充填ノズルを上昇させるとともに、容器の開口部と充填ノズルの先端部との間に、垂れてきた液体を受ける受け皿状の液受け（いわゆる、たれ受け）を差し込んで液体を受けるよう構成することが考えられる。

この構造としては、充填ノズルをノズル昇降用のエアシリンダにより昇降自在とするとともに、垂れてきた液体を受ける液受けを、平面視して、所定位置を中心として回転する支持アーム（あるいは、奥行方向に出退する支持アーム）で支持させ、回転動作を行わせる回転用のエアシリンダ（あるいは、出退動作を行わせる出退用のエアシリンダ）により、支持アームを介して支持アームを回転自在（あるいは出退自在）とする。そして、シーケンサ等の制御装置を用いて、充填が終了した時点で、前記ノズル昇降用エアシリンダを駆動させて充填ノズルを上昇させ、この後に、前記回転用（出退用）エアシリンダにより前記液受けを充填ノズルの下方位置に回転（あるいは進出）させて、液受けにより垂れてきた液体を受けるように制御する。また、次の充填作業を開始する際は、前記回転用（出退用）エアシリンダにより前記液受けを、充填ノズルの下方位置から所定の退避位置に退避させてから、前記ノズル昇降用エアシリンダを駆動させて充填ノズルを下降させて、充填動作を開始する。
特開２０００−１６８７２７号公報

上記のようにして液受けにより液体を受ける構造では、充填ノズルを昇降させるノズル昇降用エアシリンダと、液受けを回転させる回転用エアシリンダ（あるいは出退させる出退用エアシリンダ）との、２つのエアシリンダが必要であるので、製造コストが高価となる欠点がある。

また、充填作業が終了して、エア供給源のエア（圧縮空気）を抜いた場合に、エア圧力の低下によって充填ノズルがその重さで徐々に下降してしまう。これに対して、充填ノズルの下方にある液受けは、退避位置に退避せずに、そのままの位置（充填ノズルの直下位置）にあるため、充填ノズルが液受けに衝突してしまい、液受けや充填ノズルの一部が破損する場合がある。

本発明は上記欠点や不具合を解決するもので、製造コストを低減することができながら、エア供給源のエア（圧縮空気）を抜いた場合でも、充填ノズルが液受けに衝突して、液受けや充填ノズルの一部が破損することのない液体充填装置を提供することを目的とするものである。

上記欠点や不具合を解決するために本発明の液体充填装置は、充填容器に対して液体を充填する充填ノズルと、駆動源としての昇降用エアシリンダを有し、充填容器に対して充填ノズルを相対的に昇降させる昇降手段と、充填ノズルから垂れ落ちる液体を受ける液受けと、充填ノズルの昇降動作による駆動力によって、液受けを、充填ノズルを上昇させた場合には充填ノズルの下方に位置する液受け姿勢となり、充填ノズルを下降させた場合には充填ノズルの移動範囲から退避する退避姿勢となる各姿勢にわたって、連動させて移動させる液受け連動機構とを備えたことを特徴とする。

この構成により、容器に液体を充填すべく、充填ノズルを下降させると、液受けが充填ノズルの移動範囲から退避する退避姿勢となるので、液受けが邪魔になることなく、充填ノズルを支障なく容器に近づけたり挿入したりして充填に適した姿勢にすることができて、良好に充填作業を行うことができる。また、充填作業が終了して、充填ノズルを上昇させると、液受けが充填ノズルの下方位置の液受け姿勢となるので、充填ノズルから垂れ落ちる液体を良好に受けることができる。そして、上記構成によれば、充填ノズルを昇降させる昇降手段の昇降用エアシリンダの駆動力を用いて、液受け連動機構を介して液受けが移動されるので、エアシリンダが１つで済んで、従来のような２つのエアシリンダを用いていた場合と比較して、エアシリンダの数を削減できて、製造コストを低減できる。また、充填ノズルを上昇させた状態で、昇降用エアシリンダのエア圧を開放し、これにより、充填ノズルが徐々に下降した場合でも、液受け連動機構によって、液受けが、充填ノズルの移動範囲から退避する退避姿勢側に移動されるので、液受けと充填ノズルとが衝突して液受けや充填ノズルの一部が破損することはない。

また、本発明の液受け連動機構は、充填ノズルを支持するノズル支持枠に取り付けられて充填ノズルとともに昇降する筒状体と、一定の高さで回転自在に支持され、筒状体内に出退自在の回転支点軸と、回転支点軸を中心として回転支点軸と一体に回転するとともに液受けを支持する回転支持アームと、筒状体に形成された１対の異形溝と、回転支点軸を横方向に貫通して取り付けられるとともに前記１対の異形溝に嵌合する挿通軸とを有することを特徴とする。

この構成により、簡単な構成で液受け連動機構を形成することができて、製造コストの低減化を図ることができる。
また、本発明の液受け連動機構は、挿通軸の両端部にそれぞれカラーが回転自在に外嵌され、カラーと筒状体の異形溝とがそれぞれ接触するよう構成していることを特徴とする。

この構成により、充填ノズルが昇降されて、これに伴って液受けが移動される際に、筒状体の異形溝に対して、挿通軸に外嵌されたカラーが回転しながら、挿通軸が良好に移動される。つまり、カラーを設けずに、挿通軸が筒状体の各異形溝に直接接触しながら移動するよう構成した場合は、一方の異形溝に挿通軸が接触しながら回転した際に、挿通軸が、他の異形溝の接触部において、この異形溝に沿う方向とは反対側に回転しようとし、この結果、異形溝に対する摺動動作がスムーズには行われなかったり、異形溝や挿通軸の摺動部分の磨耗が激しかったりするが、本発明の構成によれば、このような不具合を生じない。

以上のように本発明によれば、液受け連動機構を設けて、充填ノズルの昇降動作に連動して、液受けを退避姿勢と液受け姿勢とに連動させるよう構成したので、駆動源としてのエアシリンダを、１つだけで済ますことができて、製造コストを低減でき、また、充填ノズルを上昇させた状態で、昇降用エアシリンダのエア圧を開放することがあっても、液受けと充填ノズルとが衝突して液受けや充填ノズルの一部が破損することがなく、信頼性が向上する。

また、液受け連動機構として、充填ノズルを支持するノズル支持枠に取り付けられて充填ノズルとともに昇降する筒状体と、一定の高さで回転自在に支持され、筒状体内に出退自在の回転支点軸と、回転支点軸を中心として回転軸と一体に回転するとともに液受けを支持する回転支持アームと、筒状体に形成された１対の異形溝と、回転支点軸を横方向に貫通して取り付けられるとともに前記１対の異形溝に嵌合する挿通軸とを有する構成とすることで、簡単な構成で液受け連動機構を形成することができて、製造コストの低減化を図ることができ、また、挿通軸の両端部にそれぞれカラーを回転自在に外嵌させ、カラーと筒状体の異形溝とがそれぞれ接触するよう構成することで、異形溝に対する挿通軸の移動動作をスムーズに行うことができるとともに、異形溝や挿通軸の磨耗を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態にかかる液体充填装置を図面に基づき説明する。
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態に係る液体充填装置の非充填時（待機時）の全体正面図および全体側面図、図２（ａ）および（ｂ）は液体充填装置の充填時の全体正面図および全体側面図、図３（ａ）および（ｂ）は液体充填装置の非充填時（待機時）の要部正面図および要部側面図、図４（ａ）および（ｂ）は液体充填装置の充填時の要部正面図および要部側面図、図５（ａ）および（ｂ）は液体充填装置の液受け装置の、非充填時および充填時の各平面図である。

図１、図２に示すように、液体充填装置は、液体充填対象としての容器１が載せられる計量台２と、容器１に対して液体を充填する充填ユニット３と、各種の設定の指示を受けて充填ユニット３などを制御するとともに各種のデータを表示する指示計４と、これらの構成要素が組みつけられたフレーム枠５とを備えている。そして、計量台２に容器１を載せた状態で、充填ユニット３から容器１内に所定重量の液体を充填するよう構成されている。なお、図１、図２において、４ａは、指示計４に設けられて各種データを手動で入力するための入力部、４ｂは、指示計４に設けられて各種データを表示する表示部、１ａは、充填対象である液体の注入導入口とされる容器１の開口部である。

充填ユニット３は、開閉自在の充填弁（図示せず）が内蔵された充填ノズル１１と、充填弁を開閉させる充填弁駆動部（いわゆるアクチュエータ部）１２と、これらの充填ノズル１１および充填弁駆動部１２を支持するノズル支持枠１３と、ノズル支持枠１３を介して、充填ノズル１１および充填弁駆動部１２を一体的に昇降する昇降装置（昇降手段）１４と、充填ノズル１１から垂れ落ちる液体を受ける液受け１５を含めた液受け装置１６とを有している。

昇降装置１４は、ノズル支持枠１３の背面部に取り付けられたブロック部１７が、上下に延びる一対のガイドロッド１８に沿って案内されながらスライド自在に支持され、ブロック部１７に内装された昇降用エアシリンダ２０を駆動することで、ノズル支持枠１３とともに充填ノズル１１および充填弁駆動部１２が一体的に昇降される。なお、ガイドロッド１８は、フレーム枠５の上部に固定された固定側支持枠１９に固定されている。また、昇降用エアシリンダ２０として、ブロック部１７の内部にシリンダ部が形成され、ガイドロッド１８の中間部にピストン部が形成されて昇降する、いわゆるスライドユニット式のエアシリンダを用いてもよい。なお、図３、図４に示すように、充填ノズル１１の昇降位置を検出するために、ノズル支持枠１３の側部に位置検出用片２１が取り付けられているとともに、固定側支持枠１９に、上限位置検出器２２と下限位置検出器２３とが取り付けられている。

前記液受け装置１６は、垂れ落ちる液体を受ける受け皿形状の液受け１５と、この液受け１５を、充填ノズル１１の下方に位置する液受け姿勢と、充填ノズル１１の移動範囲から退避させて待機させる退避姿勢（待機姿勢）となる各姿勢にわたって、連動させて回転させる液受け連動機構３０とから構成されている。

そして、液受け連動機構３０は、ノズル支持枠１３の底面部右側端部から下方に延びるように取り付けられて充填ノズル１１とともに昇降する筒状体３１と、固定側支持枠１９の底面部右側端部から下方に延びるように取り付けられた取付用ブラケット３２と、この取付用ブラケット３２の下端部に取り付けられた側面視してコ字状の支持片３３と、この支持片３３にその下部が回転自在に取り付けられ、上方に延びて筒状体３１内に出退自在の回転支点軸３４と、回転支点軸３４を中心としてこの回転支点軸３４と一体に回転するとともに液受け１５を支持する回転支持アーム３５と、筒状体３１に形成された１対の異形溝３６と、回転支点軸３４を横方向に貫通して取り付けられるとともに前記１対の異形溝３６に嵌合する挿通軸３７と、挿通軸３７の両端部に回転自在に外嵌されて筒状体３１の異形溝３６に接触するカラー３８とから構成されている。

ここで、図６などに示すように、異形溝３６は、高さ方向中央部からその上方にかけては、単に上方に直線状に延びた形状（ストレート部３６ａ）であるが、高さ方向の下部は、斜め方向に傾斜する形状（平面視して、下方ほど反時計回りに位置する形状：傾斜部３６ｂ）とされている。そして、充填ノズル１１が上昇された際（ノズル支持枠１３が固定側支持枠１９に対して上方寄りに位置した際）には、挿通軸３７が、異形溝３６における傾斜部３６ｂの下端部に位置し、これに伴って、液受け１５が充填ノズル１１の下方（直下位置）に位置する液受け姿勢となる。一方、充填ノズル１１が下降された際（ノズル支持枠１３が固定側支持枠１９に対して下方寄りに位置した際）には、挿通軸３７が、異形溝３６におけるストレート部３６ａの上端部に位置し、これに伴って、充填ノズル１１の移動範囲から退避して（この実施の形態では奥側に待避する）待機する退避姿勢（待機姿勢）となる。また、充填ノズル１１が上方寄り位置で昇降する際には、挿通軸３７が、異形溝３６における傾斜部３６ｂで移動するため、これに伴って液受け１５が回転する一方、充填ノズル１１が中間部および下方寄り位置で昇降する際には、挿通軸３７が、異形溝３６におけるストレート部３６ａで移動するため、退避姿勢（待機姿勢）が維持される。

この構成により、容器１に液体を充填すべく、充填ノズル１１を下降させると、液受け１５が充填ノズル１１の移動範囲から退避する退避姿勢となるので、液受け１５が邪魔になることなく、充填ノズル１１を支障なく容器１に近づけたり挿入したりして充填に適した姿勢にすることができて、良好に充填作業を行うことができる。また、充填作業が終了して、充填ノズル１１を上昇させると、液受け１６が充填ノズル１１の下方位置の液受け姿勢となるので、充填ノズル１１から垂れ落ちる液体を良好に受けることができる。

そして、上記構成によれば、充填ノズル１１を昇降させる昇降用エアシリンダ２０の駆動力を用いて、液受け連動機構３０を介して液受け１５が回転されるので、エアシリンダが１つで済んで、従来のような２つのエアシリンダを用いていた場合と比較して、エアシリンダの数を削減できて、製造コストを低減できる。また、充填ノズル１１を上昇させた状態で、昇降用エアシリンダ２０のエア圧を開放し、これにより、充填ノズル１１が徐々に下降した場合でも、液受け連動機構３０によって、液受け１５が、充填ノズル１１の下方位置から退避する退避姿勢側に回転されるので、液受け１５と充填ノズル１１とが衝突して液受け１５や充填ノズル１１の一部が破損することはない。

また、本発明の液受け連動機構３０は、ノズル支持枠１３に取り付けられて充填ノズル１１とともに昇降する筒状体３１と、取付用ブラケット３２などを介して一定の高さで回転自在に支持され、筒状体３１内に出退自在の回転支点軸３４とを組み合わせ、筒状体３１に形成された１対の異形溝３６に、回転支点軸３４に取り付けた挿通軸３７を挿通させただけの簡単な構造で、良好に回転動作を連動させることができ、簡単な構造であるので製造コストを抑えることができる。

また、挿通軸３７の両端部にそれぞれカラー３８を回転自在に外嵌させ、カラー３８と筒状体３１の異形溝３６とがそれぞれ接触するよう構成したので、充填ノズル１１が昇降されて、これに伴って液受け１５が回転される際に、筒状体３１の異形溝３６に対して、挿通軸３７に外嵌されたカラー３８が溝壁面に接触して互いに逆方向に回転しながら、挿通軸３７が良好に移動される。つまり、挿通軸にカラーを外嵌させること無く、挿通軸が筒状体の各異形溝に接触しながら移動するよう構成した場合は、一方の異形溝に挿通軸が接触しながら回転した際に、挿通軸が、他の異形溝の接触部において、この異形溝に沿う方向とは反対側に回転しようとし、この結果、異形溝に対する摺動動作がスムーズには行われなかったり、異形溝や挿通軸の摺動部分の磨耗が激しかったりするが、本実施の形態によれば、このような不具合を生じない。したがって、各部品を長期間にわたって、良好に使用できて、信頼性も向上する。

なお、上記実施の形態では、計量値に基づいて、充填動作を制御する場合を述べたが、これに限るものではなく、各種の充填動作を行う液体充填装置に採用することができることはもちろんである。

（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態に係る液体充填装置の非充填時（待機時）の全体正面図および全体側面図である。 （ａ）および（ｂ）は同液体充填装置の充填時の全体正面図および全体側面図である。 （ａ）および（ｂ）は同液体充填装置の非充填時（待機時）の要部正面図および要部側面図である。 （ａ）および（ｂ）は同液体充填装置の充填時の要部正面図および要部側面図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ同液体充填装置の液受け装置の非充填時（待機時）および充填時の要部平面図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ同液体充填装置の液受け装置の非充填時（待機時）および充填時の要部斜視図である。

符号の説明

１ 容器
２ 計量台
３ 充填ユニット
４ 指示計
１１ 充填ノズル
１２ 充填弁駆動部（アクチュエータ部）
１３ ノズル支持枠
１４ 昇降装置（昇降手段）
１５ 液受け
１６ 液受け装置
１７ ブロック部
１８ ガイドロッド
１９ 固定側支持枠
２０ 昇降用エアシリンダ
３０ 液受け連動機構
３１ 筒状体
３２ 取付用ブラケット
３３ 支持片
３４ 回転支点軸
３５ 回転支持アーム
３６ 異形溝
３７ 挿通軸
３８ カラー

Claims (3)

1. 充填容器に対して液体を充填する充填ノズルと、
   駆動源としての昇降用エアシリンダを有し、充填容器に対して充填ノズルを相対的に昇降させる昇降手段と、
   充填ノズルから垂れ落ちる液体を受ける液受けと、
   充填ノズルの昇降動作による駆動力によって、液受けを、充填ノズルを上昇させた場合には充填ノズルの下方に位置する液受け姿勢となり、充填ノズルを下降させた場合には充填ノズルの移動範囲から退避する退避姿勢となる各姿勢にわたって、連動させて移動させる液受け連動機構と
   を備えたことを特徴とする液体充填装置。
2. 液受け連動機構は、充填ノズルを支持するノズル支持枠に取り付けられて充填ノズルとともに昇降する筒状体と、一定の高さで回転自在に支持され、筒状体内に出退自在の回転支点軸と、回転支点軸を中心として回転支点軸と一体に回転するとともに液受けを支持する回転支持アームと、筒状体に形成された１対の異形溝と、回転支点軸を横方向に貫通して取り付けられるとともに前記１対の異形溝に嵌合する挿通軸とを有することを特徴とする請求項１記載の液体充填装置。
3. 挿通軸の両端部にそれぞれカラーが回転自在に外嵌され、カラーと筒状体の異形溝とがそれぞれ接触するよう構成していることを特徴とする請求項２記載の液体充填装置。

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