JP5058874B2 - ロータリー式フィラ - Google Patents

Description

本発明は、飲料水等の液体をＰＥＴボトルやボトル缶等の容器に充填するロータリー式フィラに係り、特に、シール充填、つまり容器の開口部を充填バルブのノズル先端部にシールして充填するロータリー式フィラに関するものである。

飲料水等の液体をＰＥＴボトルやボトル缶等の容器に充填する装置として、ロータリー式フィラが用いられている。このロータリー式フィラは、回転する円板の外周部に複数の充填バルブを備えており、円板がほぼ１回転する間に、充填バルブから容器内への充填を行う。
ところで、充填バルブから容器内に充填する液体が、円板の回転による遠心力のために半径方向の外周側に振られてしまい、容器底部における周面との隅にぶつかると、充填される液体が舞い上がり、その乱流エネルギーによって空気の巻き込みが生じ気泡量が増大してしまう。
このため、充填バルブのノズルから吐出された液体が容器の底部におけるほぼ中心に落下されるようにして、容器底での液体の舞い上がりを抑え、気泡混入を少なくする手法の技術が開発されている。（特許文献１、２および３）

その概要を説明すると、特許文献１では、充填液（１８）（特許文献１の図中の記号を括弧書きで表示する。以下本段落において同じ。）を容器（９）に垂直落下させるのではなく、容器（９）を傾斜状態で保持して、傾斜充填液通路（３５）から充填液（１８）を容器（９）の内壁に沿わせて流すようにして泡立ちを抑えるとしている。
特許文献２では、容器（１）（特許文献２の図中の記号を括弧書きで表示する。以下本段落において同じ。）の底部を回転体（１０Ａ）の半径方向外側に向けて傾斜させて、ノズル（３０）より吐出される充填液（３２）が回転体（１０Ａ）の回転により発生する遠心力によって振られても容器（１）の底部中央付近に吐出されて、泡立ちを抑制するとしている。
特許文献３では、充填バルブ（５）（特許文献３の図中の記号を括弧書きで表示する。以下本段落において同じ。）のノズル（３２）の下方を円板（９）の半径方向内側に向けて傾斜させるか、充填バルブ（５）のノズル（３２）を鉛直に支持して容器（１０）の底部を半径方向外側に向けて傾斜させて、充填バルブ（５）のノズル（３２）から吐出させる液体（Ｌ）を容器（１０）の底部におけるほぼ中心に落下させるようにして、泡立ちを抑えるとしている。
特開平１１−１０００９６号公報（図１） 特開２００３−６３５９４号公報（図５） 特開２００６−２４８５４７号公報（図５、図６）

前記特許文献１に示す従来技術では、容器底部の形状として中心部分が突出した複雑なものの場合には、容器の内面に沿わせて液体を充填しても、容器の底部に形成された中心の凸部によって液体が舞い上がり、結果的に空気の巻き込みによる泡立ちが生じて気泡量の増大を招く虞があった。
前記特許文献２に示す従来技術では、口上充填を対象としており、シール充填、即ち、ガス飲料のような液体の充填の場合には、容器の開口部をノズル先端にあてがう必要があるが、特許文献２に示す従来技術では対応できない。
前記特許文献３に示す従来技術では、前記特許文献２に示す従来技術の問題点は解消するが、シール部材の容器開口部に接する面、および、容器ホルダの把持部が、水平面に対してフィラ回転速度に応じて予め定めた傾斜角度をなすようになっており、フィラ回転速度を変更する場合には、容器ホルダの把持部およびシール部材を取り替える必要があり、様々なフィラ回転数に対応することが困難であるという虞があった。

本発明は、このような事情に鑑みて提案するものであり、その目的とするところは、シール充填をするロータリー式フィラにおいて、フィラ回転数が変更されても、容器の底部中心に液体が落下するように容易に対応できるフィラグリッパ傾斜機構を備えたロータリー式フィラを提供しようとする点にある。

上記の課題に対し、本発明は、以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段のロータリー式フィラは、回転体に円周方向等間隔で設けられた充填バルブと、それらの各充填バルブのそれぞれに対応して容器を把持する容器グリッパと、充填時に容器の開口部を前記充填バルブのノズル先端部にシールするシール部パッキンとを備えたロータリー式フィラにおいて、容器の開口部を前記充填バルブのノズル先端部へシールするために前記容器グリッパで容器を把持したまま持ち上げる作動と連動して、容器の底部を回転体の半径方向外周側に傾斜させるように前記容器グリッパを傾斜させる機構とし、この傾斜角度を調整可能なフィラグリッパ傾斜機構としたことを特徴とする。
（２）第２の手段のロータリー式フィラは、上記（１）のロータリー式フィラにおいて、容器開口部の天面を前記充填バルブのノズル先端部にシールする前記シール部パッキンがノズル先端部のパッキン取り付け部を中心として回転自在の機構としたことを特徴とする。
（３）第３の手段のロータリー式フィラは、上記（１）のロータリー式フィラにおいて、容器開口部の内径部を前記充填バルブのノズル先端部にシールする前記シール部パッキンがノズル先端部のノズル側に球中心を持ち、容器開口部側を凸とする球形状としたことを特徴とする。

請求項１から請求項３までに係わる本発明は、上記（１）から（３）までの手段のフィラグリッパ傾斜機構であり、ロータリー式フィラにおいて、フィラの回転による遠心力のために充填バルブから容器内に充填する液体が半径方向の外周側に振られても、充填バルブのノズルから吐出された液体が容器の底部におけるほぼ中心に落下されるように容器を傾斜させるに際して、容器を持ち上げる機構を利用して容器グリッパを傾斜させ、この傾斜角度を容易に調整可能な機構としたので、また、傾斜した容器をシール部パッキンにシールするに際して、シール部パッキンを回転自在にしたことにより、または球形状としたことにより、フィラの回転速度を変更する場合に、容易に傾斜角度を調整できるようになり、容器ホルダの把持部およびシール部材等の交換が不要となるとともに、空気の巻き込みによる泡立ちの発生を抑えることが可能となった。

本発明は、ＰＥＴボトルに飲料をシール充填するロータリー式フィラのボトルグリッパ（容器グリッパ）に応用するものであり、以下図に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係わるロータリー式フィラの全体の構成を簡略化して示す平面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係わるフィラグリッパ傾斜機構を示す概略の側面図で、容器が上昇を開始する直前の状態を示す。図３は、図２のＩ−Ｉ断面図で、一部断面図として示す。図４は、図２のシール部パッキン構造を示す一部断面側面図で、容器が傾斜してシール部パッキンと接触してシールされた状態を示す。

図１に示すように、充填ノズル５はロータリー式フィラ１の回転円板９に円周等分で取り付けられている。容器搬入コンベヤ１１によって矢印ＡＦ方向から搬送される容器１０は、インフィードスクリュー１１Ａによって割り出されて、回転円板９と同期して回転する供給スターホイール１４を介して、図示Ａの位置で容器グリッパ２０に把持されて充填ノズル５側に取り込まれる。回転円板９が図示ＣＬ方向に回転している間に充填された容器１０は、図示Ｈの位置で充填ノズル５から外れて、回転円板９と同期して回転する搬出スターホイール１５を経て、容器搬出コンベヤ１２によって矢印ＢＦ方向へ搬送される。

図２に示すように、一対のロッド２４は、充填ノズル５のそれぞれに対応して設けられており、下端に下方ブロック２３が、上端に上方ブロック２６がボルト等により取り付けられていて、回転円板９に設けられた穴９ａおよびブロック２５に設けられた穴２５ａにガイドされて上下動するようになっている。また、充填ノズル５のそれぞれに対応して回転円板９の図示しないフレームに固定されたブロック２５の上面にはアクチュエータ２７が取り付けられており、軸２８、上方ブロック２６を介して、ロッド２４を常時上方へ付勢するようになっている。一方、片方のロッド２４に固定されたローラ用ブロック２９の軸３１の周りを回転するローラ３０がカム３２の軌道面に規制されて転動することにより、ロッド２４は上方への動きが規制されている。

回転円板９には各充填ノズル５に対応してハンドル３８付きのねじ棒３７Ａが螺合されており、ねじ棒３７Ａの下部部分の円柱状の軸３７Ｂが円板３３に設けられている軸受３９に案内されて回転するとともに上下方向の動きが規制された状態で円板３３と係合していて、回転円板９と円板３３に係合する図示しない上下案内ガイドにガイドされてハンドル３８を廻すことにより上下動するようになっている。円板３３の下部にはブロック３４が取り付けられており、さらにブロック３４に取り付けられた軸３６の周りに回転するローラ３５が設けられている。

ブロック２１にはボルト等により容器グリッパ２０が取り付けられているが、ブロック２１は、下方ブロック２３と一体構造の支持部材２３Ａに嵌め込まれた軸２２を支点として揺動するようになっているとともに、下方ブロック２３の方向に引張ばね１９で常時引っ張られており、さらに、ブロック２１がローラ３５と接触していないときは、下方ブロック２３に螺合されたストッパ１７で図示のように水平位置に保たれるようになっている。なお、ナット１８はストッパ１７の高さ位置調整後にストッパ１７を下方ブロック２３に固定するためのものである。

ロッド２４がカム３２の軌道面により上方へ移動すると、ブロック２１が上昇してローラ３５に接触し、ロッド２４がさらに上昇すると、ブロック２１の一端がローラ３５により押された状態で軸２２を支点として、図示Ｓ方向に揺動し、容器グリッパ２０によって把持された容器１０は上昇しながら底部が図示Ｒ方向、即ち、回転円板９の半径方向外周側に傾斜するようになっている。

容器グリッパ２０で把持された容器１０の開口部天面と充填バルブ５のノズル４１の先端部とのシール構造について、図４で説明する。球面４３ａを持った球面体４３にパッキン抑え４４により抑えられて取り付けられたシール部パッキン４２は、球面体受け４７および固定具４５のそれぞれの凹の球面４７ａ、４５ａと球面体４３の凸の球面４３ａにより回転自在となっている。球面体４３は固定具４５にＯリング４６を介してシール機能を持ちながら球面支持されており、球面体受け４７はＯリング４８を介してシール機能を持ちながらバルブ本体４０に固定具４５により固定されている。
なお、容器１０が上昇しつつ傾きながら、その開口部が充填バルブ５のノズル４１の先端部とシール係合する際、容器１０の開口部が固定具４５、球面体４３とは干渉しない構造となっている。
また、ノズル本体４０、ノズル４１他の充填バルブ５の構造については、特許文献３（特開２００６−２４８５４７号公報）の公知文献に記載されたものがあるので、ここでは詳細な説明を省略する。

上記構造において、その作用を説明すると、上流側から供給された容器１０はロータリー式フィラ１のＡ点で容器グリッパ２０に把持された後、回転円板９のＣＬ方向への回転でＢ点に達するとカム３２の軌道面によりローラ３０、ロッド２４、下方ブロック２３を介してブロック２１が上昇を始め、それに伴って容器１０も上昇を始める。Ｃ点に達するとブロック２１の一端がローラ３５に接触してブロック２１および容器グリッパ２０が矢印Ｓ方向に揺動を開始する。その後、Ｄ点に達するまでの間、ブロック２１が上昇を続けるとともにブロック２１および容器グリッパ２０が矢印Ｓ方向に傾斜していくことに伴い、容器１０は上昇しながら容器１０の底部が矢印Ｒ方向に傾斜していく。
Ｄ点に達するとカム３２の軌道面によりロッド２４の上昇が停止して、容器１０の上昇および傾斜の動きが停止となる。
Ｄ点に達する直前に容器１０の開口部天面がシール部パッキン４２に接触して、シール部パッキン４２が球面４３ａと球面４５ａおよび４７ａの球面摺動により容器１０の傾斜に対応して傾斜化し、Ｄ点に達すると図４に示すように傾斜状態でシール係合する。

その後、Ｄ点からＥ点までの間に、容器１０へは傾斜した状態で充填バルブ５から液体が充填されるが、回転円板９の回転による遠心力で液体は回転円板９の外周側に振られて吐出される。その際、充填される液体が容器１０の底中心に向かって吐出されるように容器１０の傾斜角度が設定されており、充填液体の気泡巻き込みが極小に抑えられる。容器１０への充填が終了すると、容器１０は、Ｅ点に達してカム３２の軌道面によりロッド２４が下降を始めるのに伴い、Ｅ点からＦ点に向かう間に下降しながら傾斜状態から水平状態へと復元し始め、Ｆ点に達するとブロック２１がローラ３５から離間することに伴い、水平状態のまま下降する。容器１０は、Ｇ点に達するとカム３２の軌道面により下降は停止し、Ｈ点に達すると容器グリッパ２０から把持を解かれて、その後、搬出スターホイール１５を経て容器搬出コンベヤ１２により矢印ＢＦ方向へ搬送されていく。

なお、ロータリー式フィラ１の回転速度を変更する場合には、容器１０の傾斜角度を変更することが求められるが、ハンドル３８を廻すことにより円板３３の高さを調整することができ、予め求めておいた回転速度と傾斜角度の関係により円板３３の高さを決めておけば、容易に傾斜角度を設定変更することができる。また、容器１０の傾斜角度の変更に際して、容器１０の開口部天面とシール部パッキン４２とのシール係合が球面体４３の作用により自動的に調整される。
このように、ロータリー式フィラ１の回転速度を変更する場合に、容器１０の傾斜角度を容易に調整することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係わるシール部パッキン構造を示す一部断面側面図で、容器が傾斜してシール部パッキンと接触してシールされた状態を示す。

図５に示すように、シール部パッキン５０は、ノズル４１側に球中心を持つ凸の球面５０ａが容器１０の開口部内径側とシール係合するようになっており、固定具５１によりバルブ本体４０に取り付けられている。ここで、シール部パッキン５０の材質は、球面５０ａと容器１０の開口部内径側とが液漏れがないようにシール係合するために、弾力性のあるものとなっている。
なお、容器１０が上昇しつつ傾きながら、その開口部が充填バルブ５のノズル４１の先端部とシール係合する際、容器１０の開口部が固定具５１とは干渉しない構造となっている。

上記構造において、その作用は、第１の実施の形態と同じ作用については重複する内容となるので、記載を省略するが、Ｄ点に達すると、容器１０の開口部内径側がシール部パッキン５０の球面５０ａとシール係合し、容器１０は傾斜したまま保持される。

ロータリー式フィラ１の回転速度を変更する場合の容器１０の傾斜角度の変更に際しては、容器１０の開口部内径側とシール部パッキン５０とのシール係合部が球面５０ａとなっているので、シール係合が自動的に調整される。

本発明に係わるロータリー式フィラの全体の構成を簡略化して示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係わるフィラグリッパ傾斜機構を示す概略の側面図で、容器が上昇を開始する直前の状態を示す。 図２のＩ−Ｉ断面図で、一部断面図として示す。 図２のシール部パッキン構造を示す一部断面側面図で、容器が傾斜してシール部パッキンと接触してシールされた状態を示す。 本発明の第２の実施の形態に係わるシール部パッキン構造を示す一部断面側面図で、容器が傾斜してシール部パッキンと接触してシールされた状態を示す。

符号の説明

１…ロータリー式フィラ、
５…充填バルブ、
９…回転円板、
１０…容器、
１７…ストッパ、
１９…引張ばね、
２０…容器グリッパ、
２１…ブロック、
２２…軸、
２３…下方ブロック、
２３Ａ…支持部材、
２４…ロッド、
２７…アクチュエータ、
３０，３５…ローラ、
３２…カム、
３３…円板、
３７Ａ…ねじ棒、
３８…ハンドル、
４１…ノズル、
４２，５０…シール部パッキン、
４３…球面体、
４４…パッキン抑え、
４５，５１…固定具、
４７…球面体受け

Claims (3)

1. 回転体に円周方向等間隔で設けられた充填バルブと、それらの各充填バルブのそれぞれに対応して容器を把持する容器グリッパと、充填時に容器の開口部を前記充填バルブのノズル先端部にシールするシール部パッキンとを備えたロータリー式フィラにおいて、
   容器の開口部を前記充填バルブのノズル先端部へシールするために前記容器グリッパで容器を把持したまま持ち上げる作動と連動して、容器の底部を回転体の半径方向外周側に傾斜させるように前記容器グリッパを傾斜させる機構とし、この傾斜角度を調整可能なフィラグリッパ傾斜機構としたことを特徴とするロータリー式フィラ。
2. 請求項１に記載するロータリー式フィラにおいて、
   容器開口部の天面を前記充填バルブのノズル先端部にシールする前記シール部パッキンがノズル先端部のパッキン取り付け部を中心として回転自在の機構としたことを特徴とするロータリー式フィラ。
3. 請求項１に記載するロータリー式フィラにおいて、
   容器開口部の内径部を前記充填バルブのノズル先端部にシールする前記シール部パッキンがノズル先端部のノズル側に球中心を持ち、容器開口部側を凸とする球形状としたことを特徴とするロータリー式フィラ。

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