JP5966315B2 - 重量充填装置 - Google Patents

Description

本発明は充填装置に係り、特に、ロードセルに連結された載置プレート上に容器を載置して、液体や粉末等の製品をロードセルによって重量を計測しながら所定重量充填する重量式の充填装置に関するものである。

ロードセルに連結された載置プレート（びん台）上に容器を供給し、ロードセルによって重量を計測しつつ充填を行う重量充填装置は従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。この引用文献１に記載された重量充填装置は、等間隔で設けられた複数の充填ヘッドと、各充填ヘッドに設けられた充填液通路を開閉する充填バルブと、各充填ヘッドにそれぞれ対応して設けられた複数の計量手段（ロードセル）と、導入された容器の風袋を認識するとともに、この容器に対応する充填ヘッドに充填バルブの開放指令を出力する制御手段とを備えており、容器の風袋を認識した後に充填を開始して、計量手段によって重量を計測しつつ容器内に所定重量の充填を行うようにしている。

前記のような重量充填装置では、異なるサイズの容器に兼用する場合には、計測する重量に応じて適切な一種類のロードセルを選定して使用している。このような装置で、例えば、計測する容器と製品の総重量が５００ｇのものと、１０００ｇのものとを同一のロードセルで兼用しようとした場合には、１０００ｇの計測に耐えることができるロードセルを選定すれば、５００ｇのものと１０００ｇのものの両方を計測することは可能である。しかしながら、１０００ｇ用のロードセルで１０００ｇのものを計測した際の測定誤差が、例えば０．１％であった場合に、この１０００ｇ計測用のロードセルで５００ｇのものを計測した場合には、その誤差が０．１％よりも大きくなってしまう。

特許第４４８３０５９号公報

ロードセルによって計測する重量にある程度の誤差が許容できる製品であれば、一種類のロードセルで複数の重量の製品に兼用しても問題はないが、医薬品などの高価な製品の場合には、高い精度が要求されることがあり、その場合には、１０００ｇ計測用のロードセルを備えた重量充填装置と、５００ｇ計測用のロードセルを備えた重量充填装置というように、それぞれ別の２台の充填装置を用意する必要があるという問題があった。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、１台の重量充填装置で複数の異なる重量の製品を正確に充填できるようにしたものである。

本発明は、容器を載置する載置プレートおよびこの載置プレートに連結されたロードセルを有する複数の重量計測部と、前記載置プレートに容器を供給する供給手段と、前記載置プレート上の容器に製品を充填する充填ノズルとを備え、容器を前記載置プレート上に供給した後、ロードセルによって製品の充填量を計測しながら所定重量の充填を行う重量充填装置において、複数の重量計測部に交互に異なる規格のロードセルが配置されているとともに、充填ノズルと重量計測部とが相対移動可能な状態で設置されており、充填する条件によって重量計測部を選択可能にしたことを特徴とするものである。

本発明の重量充填装置は、複数の載置プレートに、異なる重量を計測する２種類のロードセルを交互に連結し、計測する充填重量に応じて何れか一方のロードセルに連結された載置プレートを、充填手段に対応するように移動させるので、１台の重量充填装置で、異なる重量の充填を行っても、ロードセルによって計測して正確な重量の充填を行うことができるという利点がある。

図１はライン式重量充填装置の平面図である。（実施例１） 図２は整列コンベヤの要部を示す平面図である。 図３は重量充填装置の側面図である。 図４は重量充填装置の正面図である。 図５（ａ）は載置プレートとロードセルの構成を示す縦断面図、（ｂ）は移動プレートと載置プレートの関係を示す平面図である。 図６はロータリ式重量充填装置の平面図である。（実施例２）

容器を載置する載置プレート（びん台）が複数配置され、これら各載置プレートの一つおきに、第１種のロードセルが連結され、その他の一つおきの載置プレートには前記ロードセルと異なる重量を計測する第２種のロードセルが連結されており、前記載置プレートの上方には、一つおきの載置プレートに対応するように充填ノズルが配置されている。複数の載置プレートの一つおきに容器を供給する整列コンベヤが配置されており、この整列コンベヤに整列された容器を、充填ノズルの下方に位置している各載置プレートに供給する。複数の載置プレートは、移動プレートに取り付けられており、この移動プレートの移動によって充填ノズルに対して相対移動させることができる。移動プレートを移動させることにより、前記第１種のロードセルが連結された載置プレートと、第２種のロードセルが連結された載置プレートの何れか一方を、充填ノズルの下方の充填位置に移動させることができる。このように構成したことにより、１台の重量充填装置により、２種類のロードセルを切り換えて異なる重量の製品を正確に充填することを可能にするという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。この重量充填装置（全体として符号１で示す）は、ライン式の重量充填装置であり、液体や粉体等の製品が充填される容器２を一定の間隔に整列させる直線状の整列コンベヤ４と、内容物（製品）が充填された容器２を搬出する直線状の排出コンベヤ６を備えており、これら整列コンベヤ４と排出コンベヤ６の上流部とが、一定の間隔をあけて平行に配置されている。これら整列コンベヤ４と排出コンベヤ６の上流部の中間に、容器２内に液体や粉末等の製品の充填を行う充填ポジションＦが設置されている。

前記整列コンベヤ４の上流側に、直交する方向を向けて供給コンベヤ８が配置されており、供給コンベヤ８によって連続的に搬送されてきた容器２が、供給スターホイール１０によって一定の間隔に切り離されて、前記整列コンベヤ４に供給される。

整列コンベヤ４は上下方向に循環する３本の平行なベルト４ａ、４ｂ、４ｃを有しており（要部を拡大して示す図２参照）、両側の２本のベルト４ａ、４ｃには、所定間隔で複数の係合爪１２が取り付けられている。これら両側のベルト４ａ、４ｃと中央のベルト４ｂは異なる速度で駆動されるようになっており、両側のベルト４ａ、４ｃよりも中央のベルト４ｂを速い速度で走行させることにより、容器２を係合爪１２の背後に押し付けた状態で位置決めをしつつ搬送する。整列コンベヤ４は間欠的に駆動されるようになっており、前記充填ポジションＦの側方に、同時に充填される複数の容器２（この実施例では１０個の容器）が停止される。この整列コンベヤ４と排出コンベヤ６は、機枠１４の天板１６上に固定されている（図３および図４参照）。

両コンベヤ４、６の中間に配置された充填ポジションＦには、これらコンベヤ４、６の搬送方向に沿って往復移動可能な移動プレート１８が配置されている。この移動プレート１８に容器２を載せる複数の載置プレート（びん台）２０と、各びん台２０の下方に連結されたロードセル２２が取り付けられている。移動プレート１８は、図５（ａ）に拡大して示すように、その下方に直立した固定ロッド２４を介して水平な中間プレート２６が固定され、さらにその下方に、直立した固定ロッド２８を介して水平な下部プレート３０が固定されている。

移動プレート１８には、円形の貫通孔１８ａが複数個連続して設けられており、各貫通孔１８ａ内にびん台２０が挿入されている。各びん台２０の下方には、それぞれロードセル２２が配置されて下部プレート３０上に固定されている。ロードセル２２とびん台２０は、中間プレート２６に形成された挿通孔２６ａを上下に貫通する連結部材３２によって連結されており、びん台２０上に供給された容器２の重量をロードセル２２が測定できるようになっている。

びん台２０は、前記整列コンベヤ４によって整列されている容器２の間隔（前記係合爪１２の間隔）の２分の１の間隔で配置されている。この実施例では、１０本の容器２に同時に充填を行うようになっており、移動プレート１８にはその２倍の２０個のびん台２０が配置されている。一つおきのびん台２０が前記整列コンベヤ４上の容器２と同じ間隔に配置されている。一つおきのびん台２０（一方のびん台を第１びん台２０Ａ、他方のびん台を第２びん台２０Ｂと呼ぶ）には、異なる重量を計測するために異なる規格のロードセル２２（一方のロードセルを第１ロードセル２２Ａ、他方のロードセルを第２ロードセル２２Ｂと呼ぶ）が連結されている。つまり、びん台の一方（第１びん台２０Ａ）には、第１ロードセル２２Ａが、他方のびん台（第２びん台２０Ｂ）には、第２ロードセル２２Ｂがそれぞれ連結されている。これらロードセル２０は、例えば第１ロードセル２０Ａが５００ｇの計測用、第２ロードセル２０Ｂが１０００ｇの計測用というように異なる重量を計測するために異なる規格を有している。なお、図３では、第１ロードセル２２Ａだけを示し、第２ロードセル２２Ｂの図示を省略している。

びん台２０およびロードセル２２が取り付けられている移動プレート１８は、前記機枠１４の内部に設置されているベース３６上に設けられた進退動手段３４によって、整列コンベヤ４および排出コンベヤ６の進行方向に沿って進退動できるようになっている。ベース３６上にボールネジ３８が回転可能に支持されており、移動用モータ４０の駆動によって往復回転される。ボールネジ３８には複数箇所にナット４２が螺合しており、これらナット４２に、枠体４４を介して前記移動プレート１８が取り付けられている。前記ナット４２は、ボールネジ３８の両側に配置されている一対のガイドロッド４６Ａ、４６Ｂに案内されて進退動する。この実施例では、移動用モータ４０の駆動によって、移動プレート１８は貫通孔１８ａの１個分（びん台２０の１個分）だけ移動する。図１に示すように、整列コンベヤ４上の容器２の位置と第１びん台２０Ａの位置とが一致（整列コンベヤ４の搬送方向に一致）している状態から、移動プレート１８を貫通孔１８ａの１個分だけ図１の右方向に移動させる。すると、整列コンベヤ４上の容器２の位置と第２びん台２０Ｂの位置とが一致する。

移動プレート１８の上方には、びん台２０上の容器２内に液体や粉体等の製品を充填する充填ノズル４８が配置されている（図４参照）。充填ノズル４８は、一つおきのびん台２０の上方に設けられている。従って、各充填ノズル３６の下方に第１びん台２０Ａのすべてが、または第２びん台２０Ｂのすべてが位置する。前記整列コンベヤ４は、これら充填ノズル４８が配置されている位置の側方に容器２を停止させる。

ロードセル２２は、一端部２２ａ（図５（ａ）の右端）が前記下部プレート３０の一端に形成された段部３０ａ上に固定され、他端側２２ｂが前記連結部材３２を介してびん台２０に連結されている。びん台２０上に容器２が載せられると、ロードセル２２の他端部２２ｂ側（連結部材３２に固定されている側）が容器２の重量によって撓むようになっており、この他端部２２ｂ側の下方に直立した支持部５０が設けられている。この支持部５０は、前記下部プレート３０の下面側に固定された制振用エアシリンダ５２によって昇降するようになっている。

前記整列コンベヤ４上の容器２を、充填ポジションＦのびん台２０上に移し、また、びん台２０上の容器２を排出コンベヤ６上に移動させる容器移動手段５４が設けられている（図１参照）。この容器移動手段５４は、１回の充填工程で充填される容器２（この実施例では１０個の容器）を一度に移動するようになっており、充填ポジションＦから排出コンベヤ６上に容器を移動させる第１プッシャ５６が１０個、また、整列コンベヤ４から充填ポジションＡへ容器２を移動させる第２プッシャ５８が１０個設けられている。これら第１プッシャ５６および第２プッシャ５８は、取付プレート６０に取り付けられて一体的に移動するようになっている。プッシャ５６、５８が取り付けられている取付プレート６０は、容器移動用エアシリンダ６２のピストンロッド６２ａに連結されており、この容器移動用エアシリンダ６２の作動によって進退動する。また、図示しない昇降手段によってこれらエアシリンダ６２およびプッシャ５６、５８が一体として昇降できるようになっている。

この実施例では、整列コンベヤ４に容器２が供給されてくる間、各プッシャ５６、５８は、その後退位置（図１に示す位置）で、しかも上昇位置に待機している。その後、整列コンベヤ４に容器２が供給され所定位置に停止すると、図示しない昇降手段によって各プッシャ５６、５８が容器２の胴部に係合する高さまで下降し、この高さで、容器移動用エアシリンダ６２によって前進する。この第１および第２プッシャ５６、５８の前進によって、充填ポジションＦの容器２が排出コンベヤ６上へ、また、整列コンベヤ４上の容器２が充填ポジションＦにそれぞれ移動される。プッシャ５６、５８がそれぞれ容器２を移動させた後、昇降手段によって各プッシャ５６、５８が容器２に干渉しない高さまで上昇され、容器移動用エアシリンダ６２によって図１の位置まで後退して、上昇位置のまま次の容器２が整列コンベヤ４によって供給されるまで待機する。

以上の構成に係る重量充填装置１の作動について説明する。供給コンベヤ８によって連続的に搬送されてきた容器２は、供給スターホイール１０によって所定間隔に切り離されて整列コンベヤ４に送られる。整列コンベヤ４では、３本のベルト４ａ、４ｂ、４ｃのうち両側の２本のベルト４ａ、４ｃに所定間隔で係合爪１２が設けられており、これら両側のベルト４ａ、４ｃよりも速い速度で走行する中間のベルト４ｂによって、各容器２は前方の係合爪１２の背後に押し付けられて所定間隔に位置決めされる。整列コンベヤ４が停止して、各容器２は充填ポジションＦの各充填ノズル４８と対向する位置に停止する。この時点では、容器移動手段５４の第１プッシャ５６および第２プッシャ５８は、図示しない昇降手段によって上昇され、かつ、容器移動用エアシリンダ６２によって後退した位置（図１に示すように、第１プッシャ５６が充填ポジションＦの整列コンベヤ４寄りの位置、また、第２プッシャ５８が整列コンベヤ４の充填ポジションＦと逆側の位置）に待機している。さらに、充填ポジションＦの移動プレート１８は、２種類のロードセル２２Ａ、２２Ｂのうち今回充填される容器２の計測に適したロードセル２２を用いるように、そのロードセル２２およびびん台２０が充填ノズル４８の下方に位置するように、進退動手段３４によって移動させておく。図１の例では、第１びん台２０Ａと第１ロードセル２２Ａが充填ノズル４８の下方に位置している。

整列コンベヤ４によって所定の位置に容器２が停止した後、容器移動手段５４の昇降手段によって第１プッシャ５６および第２プッシャ５８を下降させ、容器移動用エアシリンダ６２によって第１プッシャ５６および第２プッシャ５８を前進させる。運転の開始時には、びん台２０上に容器２が供給されていないので、第２プッシャ５８はそのまま前進し、第１プッシャ５６が整列コンベヤ４上の容器２を移動プレート１８に設けられている各びん台２０上に乗り移らせる。図示の例では、第１びん台２０Ａが充填ノズル４８の下方に位置しており、この第１びん台２０Ａ上に容器２が載せられる。びん台２０は移動プレート１８の貫通孔１８ａ内に配置されるとともに、連結部材３２を介して下方のロードセル２２に接続されており、容器２が載せられるとこの連結側の端部２２ｂがわずかに沈み込むので、この沈み込みを抑制するために下方の制振用エアシリンダ５２によって支持部５０の高さを調節しておく。例えば、容器２の重量によってびん台２０が１ｍｍ沈む場合には、支持部５０の上面とロードセル２２の下面との距離を沈み込む高さよりも小さい０．５ｍｍにしておく。このように支持部５０をびん台２０が沈み込む高さよりも上方で待機させておくことにより、びん台２０に容器２が供給されたことによって下降したロードセル２２を支持部５０によって一旦受けた後、制振用エアシリンダ５２によってロードセル２２に接触しない高さまで支持部５０を下降させる。例えば、支持部５０をさらに１ｍｍ程度下降させる。なお、支持部５０の高さをロードセル２２の下面の高さに一致させておけば、ロードセル２２の沈み込みを完全になくすことができるが、エアシリンダ５２では位置決め精度がよくないので、０．５ｍｍ下方に位置させている。例えば、位置決め精度の高いサーボモータによって支持部５０を制御すれば支持部５０をロードセル２２の下面と０ｍｍの距離で待機させることも可能である。

容器移動手段５４の第１プッシャ５６および第２プッシャ５８を前進させて容器２を移動させた後、整列コンベヤ４によって次の一群の容器２を供給する際に、整列コンベヤ４上の容器２に干渉しないように両プッシャ５６、５８を上昇させる。さらに、両プッシャ５６、５８を図１に示す位置まで後退させて次の容器１が供給されるまで待機させる。

支持部５０を下降させてロードセル２２から離した後充填ノズル４８から充填を開始する。このようにロードセル２２の沈み込みを支持部５０によって一旦受けることにより、容器２をびん台２０上に供給することにより発生するロードセル２２の振動を早く収束させることができる。その結果、容器２のびん台２０への供給後、短時間で充填を開始することができ、重量充填装置１の高能力化、高精度化を図ることができる。

びん台２０上の容器２に充填が完了し、整列コンベヤ４上を搬送されてきた次の一群の容器２が前記充填ノズル４８と対向する位置に停止した後、容器移動手段５４の両プッシャ５６、５８を下降させ、再度前進させる。びん台２０上で充填が完了した容器２が、第１プッシャ５６によって排出コンベヤ６上に移動されるとともに、整列コンベヤ４上の容器２がびん台２０上に乗り移る。なお、びん台２０上の容器２を移動させる際に、びん台２０およびロードセル２２の端部が沈み込んでいるので、支持部３８を制振エアシリンダ５２によって上昇させてびん台２０の高さを移動プレート１８および排出コンベヤ６の上面の高さに一致させておく。なお、本実施例では、１つのロードセル２０によって総重量が異なる容器２を扱うようになっているので、容器２によってロードセル２２の撓み量が異なるため、充填終了後支持部５０を上昇させてすべての容器２の排出時の高さを一定にしている（排出コンベヤ６の高さと同じ高さ）。

同じ容器２に充填を行っている間は、図１に示すように、前記第１びん台２０Ａを充填ノズル４８の下方に位置させて、このびん台２０Ａおよび第１ロードセル２２Ａを使用して充填を行っているが、他の容器２に異なる重量の製品を充填する際には、その製品の条件に適合したロードセル（第２ロードセル２２Ｂ）を使用するために、移動プレート１８を移動させる。この場合には、移動用モータ４０を駆動してボールネジ３８を回転させ、ボールネジ３８に螺合しているナット４２を移動させることにより、第２びん台２０Ｂが充填ノズル４８の下方に位置するように移動プレート１８を移動させる。このように移動プレート１８を移動させて、整列コンベヤ４によって停止される容器２と対応する位置（充填ノズル４８が設けられている位置）に、第２びん台２０Ｂが移動させ、この状態で運転を行う。

整列コンベヤ４によって容器２が搬送され、所定の位置に位置決めされた後、プッシャ５６、５８によって整列コンベヤ４上の容器２をびん台２０Ｂ上に移動させる。この第２びん台２０Ｂには第２ロードセル２２Ｂが連結されており、この第２ロードセル２２Ｂによって重量を計測しつつ充填を行う。このように充填ノズル４８に対して、びん台２０が設けられた移動プレート１８を移動させることにより、容器２内に異なる重量の製品を充填するのに適したロードセル２２Ａまたは２２Ｂを選択して充填を行うことができる。なお、この実施例では、びん台２０側を移動させて、使用するびん台２０およびロードセル２２を選択したが、逆に、充填ノズル４８側を移動させて使用するびん台２０およびロードセル２２を選択することもできる。その場合には、容器２の停止位置と容器移動手段５４の両プッシャ５６、５８の位置を使用するびん台２０およびロードセル２２の位置に合わせる必要がある。

前記第１実施例は、ライン式の重量充填装置１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、ロータリ式の重量充填装置１０１にも適用することができる（図６参照）。この第２実施例では、回転体１０２の外周部に円周方向等間隔で複数の容器載置プレート（びん台）１２０が設けられている。一つおきのびん台１２０の一方が第１びん台１２０Ａであり、その下方に第１ロードセル（図示せず）が連結され、他方のびん台１２０が第２びん台１２０Ｂであり、その下方に第２ロードセル（図示せず）が連結されている。これら２種類のロードセルは、前記実施例と同様に、異なる重量の計測に適した異なる規格を有している。

回転体１０２に設けられているびん台１２０の上方に充填ノズル１４８が配置されている。この充填ノズル１４８は一つおきのびん台１２０の上方に位置するように配置されている。図６では、充填ノズル１４８は、第１びん台１２０Ａ上に位置している。回転体１０２のびん台１２０が設けられている下部側と、充填ノズル１４８が設けられている上部側とは相対回転できるようになっており、相対回転させることにより、図６の状態では第１びん台１２０Ａの上方に位置している充填ノズル１４８を、第２びん台１２０Ｂの上方に位置させることができる。

供給コンベヤ１７０によって搬送されてきた容器は、インフィードスクリュー１７２によって所定の間隔に切り離されて入口スターホイール１７４に受け渡され、この入口スターホイール１７４を介して重量充填装置１０１の回転体１０２に設けられているびん台１２０上に供給される。この実施例では、入口スターホイール１７４から第１びん台１２０Ａ上に容器が供給され、この第１びん台１２０Ａの下方に連結されている第１ロードセルによって重量を計測しつつ充填ノズル１４８から充填が行われる。充填が終了した容器は、出口スターホイール１７６を介して排出コンベヤ１７８に排出され、次の工程に送られる。

異なる容器に充填を行う際には、回転体１０２のびん台１２０と充填ノズル１４８とを相対回転させて、第２びん台１２０Ｂを充填ノズル１４８の下方に位置させるとともに、回転体１０２とインフィードスクリュー１７２と入口スターホイール１７４の位相を調整し、この状態で第２びん台１２０Ｂに容器を供給して充填を行えば、前記第１ロードセルと異なる規格の第２ロードセルによって重量を計測しつつ充填を行うことができる。

２ 容器
２０ 載置プレート（びん台）
２２ ロードセル
２２Ａ 第１ロードセル
２２Ｂ 第２ロードセル
４８ 充填手段（充填ノズル）
５４ 供給手段

Claims (1)

1. 容器を載置する載置プレートおよびこの載置プレートに連結されたロードセルを有する複数の重量計測部と、前記載置プレートに容器を供給する供給手段と、前記載置プレート上の容器に製品を充填する充填ノズルとを備え、
   容器を前記載置プレート上に供給した後、ロードセルによって製品の充填量を計測しながら所定重量の充填を行う重量充填装置において、
   複数の重量計測部に交互に異なる規格のロードセルが配置されているとともに、充填ノズルと重量計測部とが相対移動可能な状態で設置されており、充填する条件によって重量計測部を選択可能にしたことを特徴とする重量充填装置

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