JP5837181B2 - 容器充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器充填装置に関し、特に、脆弱な内容物を容器に充填する装置に関する。

従来、麺塊などの脆弱な内容物が壊れないように、内容物の上から容器を被せ、この容器を１８０°反転させる充填装置が知られている。そして、このような充填装置において内容物が容器に充填された後、容器は充填装置から搬送装置へ移される。

たとえば、内容物が充填された容器を反転する際に、容器の落下を防止するため、容器は周囲からアームなどにより押さえられている。そして、容器が搬送装置の上に達すると、アームは容器を放す。これにより、容器は、充填装置から搬送装置へ落下し、搬送装置に収容されて搬送される（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開平４−３１１４０９号公報 実公平６−５０３２１号公報 特開２００６−１３１２５５号公報

しかしながら、このような従来技術では、アームを動作させる制御システムが必要となる。このため、充填装置は、構造が複雑なる上、サイズが大きくなってしまう。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、単純かつ小型の容器充填装置を提供することを目的としている。

本発明のある形態に係る、容器充填装置は、内容物を供給する第１供給装置と、前記第１供給装置により供給された前記内容物が載せられる載置部を有し、かつ軸中心に回転して前記載置部の向きを変化させる回転体と、上方を向く前記載置部に載せられた前記内容物に上から容器を被せる第２供給装置と、前記回転体に設けられ、かつ前記第２供給装置により前記内容物に被せられた前記容器と係合する係合部と、を備える。ここで、前記回転体により前記容器が所定角度回転されることにより、前記容器と前記係合部との係合が外れる。

この構成によれば、回転体が軸中心に回転し、載置部の向きが変化する。載置部が水平になって上を向くと、この載置部に第１供給装置から内容物が載せられる。さらに、載置部に載せられた内容物に上から容器が第２供給装置によって被せられる。このとき、容器が係合部により係合されて、回転体により容器が回転する。このため、回転時に容器が落下することが防止されながら、容器の向きが変えられる。そして、容器が所定角度回転されることによって、容器が係合部から外れる。

このように、係合部は係合およびこの解除に際して作動しないことにより、係合部を動作させる必要がない。このため、容器充填装置は、構造が単純であって、かつサイズが小型化する。

容器充填装置は、前記係合部との係合が外された前記容器を滑り落とす下り勾配の溝部を有するスライダと、前記溝部を滑り落ちた前記容器を収容する収容部を有する搬送装置と、をさらに備えてもよい。

この構成によれば、容器と係合部との係合が外れると、容器が回転体の載置部から離れる。このとき、回転体により容器が回転されて、内容物は容器の底の方へ移動しているため、容器の底の方が重い。よって、載置部から離れた容器は、底が下なるように傾き、下り勾配の溝部を滑り落ちる。そして、容器は、底から収容部に収容されて、搬送装置により次の工程へ搬送される。

容器充填装置では、前記係合部は前記回転体の前記軸方向に複数設けられ、複数の前記係合部の間に前記載置部が配されてもよい。

この構成によれば、容器が、回転体の係合部により軸方向から係合される。このため、容器は、軸方向と垂直な方向、つまり回転方向へ移動することが可能な状態で、回転体に取り付けられる。よって、回転体が所定角度まで回転すると、容器は載置部に対して回転方向に移動し、容器は係合部から簡単に外れることができる。

容器充填装置は、前記容器の胴部を受ける受け部、をさらに備えてもよい。ここで、前記受け部により受け止められた前記容器と前記係合部との係合が外れる。

この構成によれば、載置部に容器が載せられた回転体が回転すると、載置部は回転方向に移動する。しかし、容器が受け部に当たると、容器の胴部は受け部により支え止められる。この容器は回転方向に移動が可能なため、容器は載置部および係合部に対してずれ、容器と係合部との係合が簡単に外れることができる。

容器充填装置は、前記回転体は前記回転方向に４つの前記載置部を有し、前記受け部は前記回転体により９０°回転された前記容器の胴部を受けてもよい。

この構成によれば、回転体の４つの載置部にそれぞれ内容物および容器が供給される。よって、回転体が１回転する際に、４つの充填処理を連続して行うことができ、処理能力が向上する。

また、回転体により容器が９０°回転すると、容器の開口は鉛直を向く。ここで、容器の胴部が受け部により支えられると、容器は載置部に対してずれながら、回転する載置部に従って開口は上側を向く。そして、容器が係合部から外れると、容器は、底を下にして、スムーズにスライダの溝部を滑り落ちることができる。

本発明は、以上に説明した構成を有し、単純かつ小型の容器充填装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施形態１に係る容器充填装置の概要を示す斜視図である。 図１の容器充填装置に用いられる第１供給装置を示す斜視図である。 図１の容器充填装置に用いられる回転軸を示す斜視図である。 図３の回転軸の一部を示す拡大側面図である。 図１の容器充填装置に用いられる第２供給装置を示す斜視図である 図１の容器充填装置に用いられるスライダを示す斜視図である。 図１の容器充填装置に用いられる搬送装置を示す斜視図である。 図１の容器充填装置において、第１供給装置で内容物が移送される状態を説明するための図である。 図１の容器充填装置において、回転軸に内容物が移動した状態を説明するための図である。 図１の容器充填装置において、回転軸上の内容物に容器を被せる状態を説明するための図である。 図１の容器充填装置において、回転軸の係合部に容器のフランジが係合される状態を説明するための図である。 図１の容器充填装置において、容器が載せられた回転軸が回転している状態を説明するための図である。 図１の容器充填装置において、容器が載せられた回転軸が回転している状態を説明するための図である。 図１の容器充填装置において、容器がスライダ上を移動している状態を説明するための図である。 図１の容器充填装置において、容器がスライダ上を移動している状態を説明するための図である。 図１の容器充填装置において、容器が搬送装置の搬送プレートに収容される状態を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

図１は、容器充填装置１００の概要を示す斜視図である。なお、わかりやすくするために、回転体２０のシャフト、スプロケットおよび第１供給装置１０の動力源となるモータなどは図面において省略されている。

以下では、便宜上、回転体２０の回転軸に平行な方向を「軸方向」と言う。軸方向に対し垂直な方向であって、図１の矢印で示される内容物２を運搬する方向を「運搬方向」と言う。内容物２が運搬されていく方向を「下流」と言い、下流の反対方向を「上流」と言う。

容器充填装置１００は、容器１に内容物２を詰める装置である。

容器１は、天面が開口する円錐台形状、いわゆるカップ形状を有する。容器１の開口縁の径は底面の径より大きく設定される。容器１の開口縁には、外周全体に亘り外側に突出するフランジが設けられる。

内容物２は、麺塊などの固形物である。麺塊は、油熱または熱風を用いて麺の塊を乾燥させられ、一定の形状を有する物である。麺塊の大きさは、容器１の中に納まる大きさであればよい。

図２は、容器充填装置１００に用いられる第１供給装置１０を示す斜視図である。

第１供給装置１０は、麺塊を回転体２０に連続的に供給する装置である。たとえば、第１供給装置１０には移送プレート１１および移送バー１２を有するコンベアが用いられる。

移送プレート１１は、平面状の板であって、水平または傾斜する。移送プレート１１が傾斜する場合、移送プレート１１は、その下流端が上流端より低くなるように傾く。移送プレート１１上には複数、この実施例では１０列の移送路１４が設けられる。移送路１４は、２つの仕切り１３の間に配される。移送路１４は運搬方向に延び、移送路１４の幅は内容物２の幅より少し大きく設定される。

移送バー１２は、棒状部材である。移送バー１２の長手方向は、移送路１４に対し垂直、つまり軸方向である。移送バー１２の長さは移送プレート１１の幅とほぼ同じ長さに設定される。移送バー１２は、１本であっても、複数であってもよい。移送バー１２が複数である場合、各移送バー１２の間には所定の間隔が設けられている。移送バー１２は、牽引手段により引っ張られて運搬方向に移動する。牽引手段としては、たとえば、移送バー１２を引っ張るひも１５、ひも１５の向きを変えるローラ１６、およびひも１５をけん引するモータ（図示せず）がある。

図３は、容器充填装置１００に用いられる回転体２０を示す斜視図である。図４は回転体２０の一部を示す拡大側面図である。

回転体２０は、内容物２および容器１の向きを変える装置である。回転体２０としては、たとえば、多角形、この実施例では８角形の形状の面を有する柱体が用いられる。回転体２０は、運搬方向に回転する中心となる回転軸を含む。回転軸には、回転動力源（図示せず）による回転力を回転体２０に伝道するシャフト（図示せず）が設けられる。回転体２０は、複数、この実施例では４個の載置領域２１を有する。載置領域は、平面形状であって、互いに間隔を隔てて配置される。図２に示すように、最も上の位置にある載置領域２１が移送プレート１１と同じ高さになるように、回転体２０は配される。また、最も上の位置にある載置領域２１の上流端は、移送プレート１１の下流端に平行でかつ近傍に配置される。この載置領域２１の上流端と移送プレート１１の下流端との間の隙間から内容物２が落ちないように、隙間の距離は内容物２の径より小さく設定される。

複数、この実施例では１１個の係合部２２が各載置領域２１上に設けられる。各係合部２２は、軸方向に間隔を隔てて設けられ、載置領域２１の上流端から下流端までの全長に亘り運搬方向に延びる。係合部２２は、図４に示すように、載置領域２１に対して垂直に立ち上がる。係合部２２は幅狭部およびその上に配される幅広部を含む。幅狭部の幅は一定である。隣接する２つの幅狭部の間隔は、容器１のフランジの径より少し大きく設定される。幅広部の幅は載置領域２１に近づくほど大きくなるように、幅広部は傾斜する。幅広部の開口縁では、隣接する２つの幅広部の間隔は、フランジの径と同じまたは少し大きく設定される。そして、この間隔は、載置領域２１に近づくほど小さくなる。幅広部の下端では、フランジの径より小さく、かつ容器１の開口縁の径より少し大きく設定される。このため、後述するように（図１１）、係合部２２は、容器１のフランジと係合する係合手段として機能する。

載置部２３は、各係合部２２の間に設けられ、回転体２０の軸方向において２つの係合部２２の間に介在する。１つの載置領域２１における載置部２３の数は移送路１４の数に一致し、この実施例では１０個の載置部２３が各載置領域２１に形成される。載置部２３が移送路１４にそれぞれ繋がるように、載置部２３の間隔および幅は移送路１４の間隔および幅と同じに設定される。

図５（ａ）は、容器充填装置１００に用いられる第２供給装置３０を示す斜視図である。図５（ｂ）は、第２供給装置３０と、内容物２が載せられた回転体２０とを示す斜視図である。

第２供給装置３０は、回転体２０の上方に配され、上方を向く載置部２３に載せられた内容物２に上から容器１を被せる装置である。第２供給装置３０は、基体３１、およびその上面に接続された複数、この実施例では１０個の吸引ユニット３２を有する。図５（ａ）に示すように、基体３１の上面が上を向いている状態から、図５（ｂ）に示すように、基体３１の上面が下を向く状態に、基体３１の向きは変えられる。また、基体３１は上下動し、下を向く吸引ユニット３２が回転体２０の近傍になる位置まで基体３１が下降する。

吸引ユニット３２は、円錐台形状であって、中に容器１が嵌る形状を有する。吸引ユニット３２は、中に吸引孔（図示せず）を含む。図５（ｂ）に示すように、吸引ユニット３２は、下を向いた際に載置部２３とそれぞれ対向するように配置される。

図６は、容器充填装置１００に用いられるスライダ４０を示す斜視図である。

スライダ４０は、回転体２０により向きを変えられた容器１を受け、容器１を滑り落とす部分である。スライダ４０は、平面形状である。スライダ４０の上流端は、たとえば、水平方向を向き鉛直になった載置領域２１の下流端に平行でかつ近接するように配置される。スライダ４０は、その下流端が上流端より低くなるように傾斜する。スライダ４０は、複数、この実施例では１０本の溝部４１を有する。

各溝部４１は、直線状かつ下り勾配であって、スライダ４０の上流端から下流端までの全長に亘り設けられる。溝部４１の長さが容器１の長さより長く設定されると、容器１は溝部４１の中で滑り落ちる。各溝部４１は、回転体２０の各載置部２３に繋がるように、軸方向に等間隔で配される。溝部４１は、内側に容器１が収まる大きさに設定される。

スライダ４０の上流端には、溝部４１によって形成される弧状の窪み部４２が、この実施例は１０個設けられている。後述するように、この窪み部４２は、回転体２０により所定角度、たとえば９０°に回転された容器１の胴部を受ける受け部として機能する。また、窪み部４２が容器１を受け止めると、受け止めた容器１のフランジと係合部２２との係合が外れるため、係合解除部としても機能する。

図７は、容器充填装置１００に用いられる搬送装置５０を示す斜視図である。

搬送装置５０は、内容物２を収容した容器１を運ぶための装置である。搬送装置５０としては、たとえば、レール５１および複数の搬送プレート５２を有するコンベアが用いられる。複数の搬送プレート５２は運搬方向に並べられる。レール５１は、モータ（図示せず）などが連結され、搬送プレート５２を運搬方向に移動させる。搬送プレート５２は、軸方向に長く、複数の収容部５３を含む。

複数、この実施例では１０個の収容部５３が、軸方向に配列される。収容部５３は、移送プレート１１に設けられた穴である。収容部５３の径は、容器１の状態の径より大きく、かつシリンジの径より小さく設定される。収容部５３の深さは、容器１の高さより大きく設定される。

このように構成される容器充填装置１００では、以下のように、容器１に内容物２が充填される。

図８は、内容物２が第１供給装置１０で移送される状態を説明するための図である。図９は、内容物２が回転体２０に移動した状態を説明するための図である。図１０は、内容物２に容器１を被せる状態を説明するための図である。図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、容器１のフランジが回転体２０の係合部２２に係合される状態を説明するための図である。図１２および図１３は、容器１が載せられた回転体２０が回転している状態を説明するための図である。図１４および図１５は、容器１がスライダ４０上を移動している状態を説明するための図である。図１６は、容器１が搬送装置５０の搬送プレート５２に収容される状態を説明するための図である。

なお、容器１に内容物２を充填する処理は連続して行われるため、説明する処理の内容物２や容器１に加えて、この処理に先行する処理と後続する処理との内容物２や容器１なども各図面に記載されている場合がある。つまり、図９および図１０では、先行する処理の容器１が記載されている。図１４〜図１６では、後続する処理の容器１が記載されている。

図１、図２および図８に示すように、複数、この実施例では１０個の内容物２が各移送路１４に配置される。移送バー１２が移送プレート１１上を移動すると、内容物２は移送バー１２に押されて下流側へ移動する。内容物２は移送プレート１１の下流端に達したとき、最も上に位置する載置部２３は、水平になり、移送プレート１１と同じ高さになる。このため、移送路１４が載置部２３とそれぞれ一続きになる。

移送バー１２は、移送プレート１１の下流端を過ぎて、載置部２３の上流端まで移動する。これにより、内容物２は、移送路１４からこれと繋がった載置部２３に載せられる。なお、内容物２が移送路１４から載置部２３へ移る間、載置部２３が停止するように、回転体２０が間欠的に回転することが望ましい。

図５（ａ）に示すように、吸引ユニット３２は、上方を向いた状態で、容器１を吸引する。容器１は、上側に開口し、吸引ユニット３２に保持される。そして、図５（ｂ）に示すように、吸引ユニット３２が下方を向くように、第２供給装置３０の基体３１が回転しながら、基体３１は下降する。このとき、吸引ユニット３２により保持された容器１は載置部２３に載せられた内容物２の上にそれぞれ位置する。そして、図１０に示すように、容器１が内容物２に被さると、第２供給装置３０は吸引を停止する。

ここで、図１１（ａ）に示すように、開口が下を向いた状態で、容器１が内容物２の上から被さる。これにより、図１１（ｂ）に示すように、内容物２は開口から容器１の中に入る。このとき、係合部２２の上側では隣接する２つの幅広部の間隔がフランジの径と同じまたはそれより大きいため、この幅広部の間隔にフランジは入る。そして、フランジが載置部２３に近づくほど、台形状の幅広部の間隔は、狭くなり、フランジの径と同じまたはそれより小さくなる。このため、フランジは幅広部の傾斜に沿って縮み、フランジの径は幅広部の間隔に応じて小さくなる。このため、容器１は変形しながら、フランジが載置部２３に近づく。そして、図１１（ｃ）に示すように、フランジが幅狭部に達すると、幅狭部の間隔はフランジの径と同じまたは大きいため、縮んでいたフランジは元の大きさまで広がる。これにより、フランジは載置部２３と係合部２２との間に嵌り、軸方向と載置部２３に対し垂直な方向とにおける容器１の移動が留められる。また、容器１は回転方向へ移動することができる。

図１２に示すように、回転体２０が回転し、載置部２３が水平から鉛直に傾いていく。これにより、傾斜する載置部２３を滑る力を容器１は受ける。ただし、回転による遠心力でフランジが係合部２２に引っ掛かり、容器１は載置部２３からほぼ滑り落ちることなく傾けられる。そして、回転体２０により容器１が９０°回転して、載置部２３が鉛直になると、容器１の外面がスライダ４０の上流端の窪み部４２に当たる。これにより、窪み部４２は容器１の胴部を受ける。

図１３に示すように、回転体２０がさらに回転し、台座は回転方向へ移動していくが、容器１の回転方向への移動が窪み部４２により阻止される。ただし、容器１の回転方向への移動は可能である。このため、フランジが係合部２２と載置部２３との間に嵌りながら、容器１は載置部２３に沿ってずれていく。

図１４に示すように、フランジが係合部２２と載置部２３との間から外れると、フランジと係合部２２との係合が解かれて、容器１の載置部２３から離れる。

また、図１３および図１４に示すように、載置部２３が鉛直から下方を向く方向へ傾いていくと、載置部２３に対向する容器１の開口は上方を向くように傾斜していく。これにより、容器１に収容されている内容物２は底の方へ移動し、容器１は底の方が重くなる。よって、フランジが係合部２２と載置部２３との間から外れると、容器１の底が降下し溝部４１上に当たり、容器１の胴部が溝部４１に沿う。

図１５に示すように、容器１は、重い底を下にして、溝部４１内を滑り落ちる。

容器１は、溝部４１を滑り落ちたら、容器１の底から搬送プレート５２の収容部５３に嵌る。収容部５３の径はフランジの径より小さいため、フランジは収容部５３の縁に支持されて、容器１は搬送プレート５２に保持される。搬送プレート５２上の容器１は、搬送されて、開口を蓋で覆う工程などに移される。

以上の構成によれば、フランジが係合部により係合された状態で、容器１が回転軸により回転される。このため、容器１の落下が防止されながら、容器１の向きが変えられる。

また、窪み部４２により容器１の回転方向への動きが阻止されることにより、容器１が載置部２３に対してずれ、フランジが係合部２２から外れる。このため、係合部２２は、係合およびこの解除に対する動作をする必要がない。このため、容器充填装置１００は、構造が単純であって、かつサイズが小型化する。

さらに、隣接する係合部２２は軸方向からフランジを挟むため、容器１が回転方向に移動可能に回転体２０に保持される。よって、回転体２０により回転する容器１は窪み部４２により簡単に回転方向と反対方向に押されて、容器１が載置部２３から簡単にずれて、フランジが係合部２２から外れ易くなる。

また、スライダ４０の溝部４１の下に搬送プレート５２の収容部５３がそれぞれ配置されているため、溝部４１を滑り落ちた容器１が収容部５３に収まる。このように、回転軸などの充填部から搬送装置５０へ動力を必要とせずに容器１を移すことができる。

さらに、スライダ４０の上部にある窪み部４２が受け部として機能するため、受け部により受けられた容器１がスライダ４０の溝部４１上をスムーズに滑り落ちることができる。また、窪み部４２と溝部４１とが一体に設けられているため、製品コストが抑えられ、かつサイズの小型化が図られる。

また、直線状の溝部４１を容器１が滑り落ちることにより、容器１は、底が下になるように方向付けられる。よって、容器１が溝部４１の下まで移動すると、容器１は底からスムーズに運搬装置の収容部５３に収容される。この収容部５３に嵌った容器１は上側に開口するため、容器１の開口に蓋が容易に付けられる。

なお、上記実施の形態では、円錐台形状の容器１が用いられたが、円筒形状などの容器であってもよい。

さらに、上記実施の形態では、４つの載置領域２１を有する回転体２０が用いられたが、載置領域２１の数はこれに限定されない。たとえば、回転体２０に設けられる載置領域２１の数は、１つでもよいし、２つ以上であってもよい。なお、載置領域２１の数が増えるほど、回転体２０の径を大きくすることが望ましい。

また、上記実施の形態では、回転体２０に８角柱が用いられたが、回転体２０の形状はこれに限定されない。回転体２０において、載置部以外の部分は平面であってもよいし、曲面であってもよい。

さらに、上記実施の形態では、載置部２３は平面形状で形成されたが、内容物２が乗る形状であればよい。たとえば、載置部は窪み形状であってもよい。

また、上記実施の形態では、係合部２２は容器１のフランジと係合した。ただし、容器１と係合部２２と係合位置はフランジに限定されない。

さらに、上記実施の形態では、第１供給装置１０および運搬装置にはコンベアが用いられたが、内容物２および容器１を運搬する装置はこれに限定されない。

また、上記実施の形態によれば、スライダ４０の溝部４１の開口縁が受け部として利用された。ただし、受け部とスライダ４０とが別々に設けられてもよい。

さらに、上記実施の形態では、搬送プレート５２に底のない孔が収容部５３として用いられたが、底がある窪みが収容部５３として用いられてもよい。

また、上記実施の形態において、水平および鉛直はほぼ水平およびほぼ鉛直をそれぞれ含む。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の容器充填装置１００は、単純かつ小型の容器充填装置１００等として有用である。

１ 容器
２ 内容物
１０ 第１供給装置
１１ 移送プレート
２０ 回転体
２２ 係合部
２３ 載置部
３０ 第２供給装置
４０ スライダ
４１ 溝部
４２ 窪み部（受け部）
５０ 搬送装置
５３ 収容部
１００ 容器充填装置

Claims (4)

1. 内容物を供給する第１供給装置と、
   前記第１供給装置により供給された前記内容物が載せられる載置部を有し、かつ軸中心に回転して前記載置部の向きを変化させる回転体と、
   上方を向く前記載置部に載せられた前記内容物に上から容器を被せる第２供給装置と、
   前記回転体に設けられ、かつ前記第２供給装置により前記内容物に被せられた前記容器と係合する係合部と、
   前記回転体により回転されている前記容器の動きを阻止する係合解除部と、を備え、
   前記容器の回転方向への動きが前記係合解除部により阻止されて、前記容器と前記係合部との係合が外れる、容器充填装置。
2. 前記係合部との係合が外された前記容器を滑り落とす下り勾配の溝部を有するスライダと、
   前記溝部を滑り落ちた前記容器を収容する収容部を有する搬送装置と、をさらに備える請求項１記載の容器充填装置。
3. 前記係合部は前記回転体の軸方向に複数設けられ、複数の前記係合部の間に前記載置部が配される、請求項１または２に記載の容器充填装置。
4. 前記回転体は前記回転方向に４つの前記載置部を有し、
   前記係合解除部は前記回転体により９０°回転された前記容器の胴部を受ける、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の容器充填装置。

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