JP6158596B2

JP6158596B2 - 充填装置

Info

Publication number: JP6158596B2
Application number: JP2013116109A
Authority: JP
Inventors: 浅野　正之; 正之浅野; 坂井　伸; 伸坂井
Original assignee: Shibuya Machinery Co Ltd
Current assignee: Shibuya Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: JP2014234188A

Description

本発明はライン式の充填装置に係り、特に、容器をネックグリッパによって保持した状態で充填を行う充填装置に関するものである。

搬送コンベヤ上を搬送されてくる容器をグリップして位置決めし、充填ノズルを容器内に挿入して充填を行うライン式の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）。このようなライン式充填装置で１．８Ｌびん等の大型の容器を扱う場合には、容器の口部が小径であるため、口部に近い部分をネックグリッパで把持して位置決めを行っている。

ＵＳＰ５，９７１，０４１号公報

前記特許文献１に記載された発明の構成では、容器内に挿入する充填ノズルの昇降機構と、容器のネック部を両側から把持するネックグリッパの開閉用の駆動機構が必要であるという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、容器を搬送する搬送コンベヤと、開閉可能に設けられ、搬送コンベヤ上の容器のネック部を把持するネックグリッパと、昇降可能に設けられ、容器内に充填液を吐出する充填ノズルと、この充填ノズルを昇降させる昇降手段とを備え、容器をネックグリッパで保持した状態で、前記充填ノズルを容器内に挿入して充填を行う充填装置において、前記ネックグリッパは、容器の進行方向と直交する方向に揺動する一対のグリップ片を有しており、昇降可能で下降時に前記グリップ片に係合して両グリップ片を閉鎖する係合部材と、前記グリップ片の下降位置を規制するストッパとを設け、さらに、前記係合部材に連結され、この係合部材を昇降かつ係合部材が下降端に達した後に下方に付勢可能な連結部材を前記充填ノズルと一体的に昇降可能に取り付け、前記充填ノズルの下降動作と連動させて前記連結部材を下降させることにより、前記係合部材を下降させて前記グリップ片を閉鎖させることを特徴とするものである。

また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記ストッパを昇降可能に配置し、高さを調整可能としたことを特徴とするものである。

さらに、第３の発明は、前記第１の発明または第２の発明において、前記係合部材は、前記一対のグリッパ片に設けられたカムフォロアと係合するカム溝が形成されたカムであることを特徴とするものである。

また、第４の発明は、前記第１の発明ないし第３の発明のいずれかにおいて、前記連結部材はエアダンパーであることを特徴とするものである。

本発明の充填装置では、充填ノズルの昇降に連動させてネックグリッパの開閉を行うことが可能になり、複数の駆動機構を使用する必要がなく、構造が簡単になった。また、液体が充填される容器の高さが変更になった場合には、充填ノズルとネックグリッパを一体的に移動させることにより、位置決めを簡単に行うことができる。従って、型替え作業にかかる時間を大幅に短縮することができる。さらに、請求項４に記載したように、ネックグリッパを開閉させる係合部材と充填ノズルとを連結する連結部材にエアダンパーを採用すれば、容器を兼用する際に充填ストロークの差を吸収することができる。

図１は本発明の一実施例に係る充填装置の側面図である。（実施例１）図２は充填ノズル昇降手段の正面図である。図３は連結手段（エアダンパー）による連結部の構成を示す拡大図である。図４はネックグリッパを開閉する機構を示す図であり、図（ａ）は開放した状態、図（ｂ）はグリップした状態を示す図である。図５はネックグリッパの下降限を規制するストッパを示す図であり、図（ａ）は高さ調整用クランプの側面図、図（ｂ）はストッパの側面図、図（ｃ）はストッパの正面図である。

容器は搬送コンベヤによって一列で搬送され、ロータリストッパによって所定間隔に切り離されて充填位置に送られる。所定の本数を切り出すとロータリーストッパは停止されて後続の容器を停止させる。また、切り出された容器が充填位置に到達すると搬送コンベヤが停止される。充填位置に供給された容器は、胴部グリッパによって胴部を保持されて位置決めされる。

充填位置の上方には所定本数（容器と同数）の充填ノズルが配置され、充填ノズル昇降手段によって昇降される。充填ノズルが設けられた充填ユニットに連結手段（エアダンパー）が取り付けられている。このエアダンパーのピストンロッドの先端に、ネックグリッパを開閉する係合部材（板カム）が取り付けられている。この板カムのカム溝に、ネックグリッパを構成する一対のグリップ片にそれぞれ取り付けられているカムフォロアが嵌合し、板カムの昇降によって一対のグリップ片が開閉して容器のネック部を把持し、また解放する。このネックグリッパは、下降限をストッパによって規制されており、さらに、このストッパは高さを変更可能である。充填位置に停止している容器に向けて充填ノズルを下降させると、エアダンパーの下端の板カムが下降して一対のグリップ部材を互いに接近する方向に揺動させ、容器のネック部を把持する。その後、充填ノズルを容器内に挿入するためにエアダンパーはさらに下降する。エアダンパーは、精密レギュレータを介してエア圧力源に接続されており、圧力を自動的に調整するようになっているので、ネックグリッパのグリップ力を変化させずに下降する。

充填ノズルの先端が容器の底部近くまで下降すると、液バルブが開放されて充填が開始する。充填ノズルの先端付近に充填液検出手段が設けられており、この充填液検出手段によって液面を検出し、液面の上昇に追従して充填ノズルが上昇する。液面が所定の高さに達すると液バルブを閉じて充填が終了する。この時点では、ネックグリッパは容器を保持した状態を維持しているが、充填ノズルがさらに上昇して容器から抜け出た後に、前記板カムが上昇してネックグリッパが開放し容器を解放する。

異なる高さの容器に充填を行う場合には、容器の高さに合わせて充填ノズルとネックグリッパの高さを変更する。その時には、先ず、ストッパをネックグリッパの移動の障害にならないように最下端まで下降させる。次に、充填ノズルを容器の高さに合わせて上昇または下降させる。すると、ネックグリッパもエアダンパーによって連結されているので一体的に昇降して、容器の高さに合わせられる。その後、ストッパを、ネックグリッパの下降を規制する位置まで上昇させる。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。この充填装置は、容器搬送コンベヤ２によって容器４を一列で搬送し、所定の位置（充填位置Ａ）に停止させてグリッパ（図示しない胴部グリッパとネックグリッパ６）により位置決めをした後、充填ノズル８を下降させて容器４内に挿入する。この充填ノズル８から容器４内に充填液を吐出させ、液面の上昇に追従して充填ノズル８を上昇させつつ充填を行う。

搬送コンベヤ２は、搬送面２ａの上方両側に、容器４の直径よりもやや広い間隔で配置されたガイド部材１０を有しており、これら両側のガイド部材１０によってガイドしつつ容器４を一列で搬送する。上方に充填ノズル８が設けられている充填位置Ａの手前に、ロータリーストッパ１２が配置されており、前後に密着した状態で搬送されてきた容器４を所定の間隔に切り離して下流側へ送り出す。１回に充填を行う本数（この実施例では１２本）の容器４を送り出すと、ロータリーストッパ１２が停止して後続の容器４を停止させる。

この搬送コンベヤ２では、エンコーダによって容器４の進行位置をチェックしており、先頭の容器４が所定距離進んだことを認識したら、搬送コンベヤ２の走行を停止させて容器４を所定の間隔で停止させる（１２本の容器４が停止する位置が充填位置Ａである）。搬送コンベヤ２上の容器４を停止させて充填を行う充填位置Ａには、両側に配置された一対のグリップ部材（図示せず）を有する胴部グリッパが設けられており、これらグリップ部材を互いに接近離隔する方向に進退動させて容器４の胴部４ａをグリップし、また、これら容器４を解放する。充填を行う際には、両グリップ部材を前進させて、充填位置Ａに停止した容器４の胴部を両側から保持して位置決めを行う。

充填位置Ａの上方に、充填される容器４の本数と同数の充填ノズル８を取り付けた充填ユニット１４が設けられている。この充填ユニット１４を昇降させる昇降手段１６が、充填位置Ａに停止している複数本の容器４のほぼ中間の位置の、搬送コンベヤ２の側方に設けられている。この充填ノズル昇降手段１６は、直立したボールねじ１８と、このボールねじ１８に螺合するナット２０が下端部に固定された昇降筒２２とを備えている。ボールねじ１８の下端にギヤ２４が固定され、ベース２６上に設置された充填ノズル昇降用サーボモータ２８の駆動軸に連結されたギヤ３０に噛み合っている。昇降用サーボモータ２８の駆動によりボールねじ１８が回転するとナット２０と昇降筒２２が一体的に昇降し、この昇降筒２２に連結されている充填ユニット１４およびすべての充填ノズル８が一体的に昇降する。

充填ノズル８には、図示しないフィラタンクから充填液が供給されるようになっており、充填液通路に設けられた充填バルブを開放することによって充填液を吐出し容器４内に充填する。充填ノズル８の下端付近に充填液検出手段（図示せず）が設けられており、この実施例では、充填ノズル８の下端部を容器４の底面近くまで挿入して、充填液を吐出しつつ前記充填液検出手段によって液面を検出し、充填ノズル８を液面の上昇に追従させて上昇させながら充填を行う。

充填ノズル８が取り付けられている充填ユニット１４の長手方向両端（搬送方向の上流端と下流端）に、直立した連結手段（エアダンパー３２）の本体部３２ａが下向きに固定されている。このエアダンパー３２のピストンロッド３２ｂの先端（下端）に、容器４のネック部４ｂをグリップするネックグリッパ６を開閉させる係合部材（この実施例では板カム３４）が連結されている。エアダンパー３２はエアシリンダと同じ構成であり、本体部３２ａに図示しないピストンを摺動可能に配置して、ピストンの上方と下方に圧力室を備えている。エアダンパー３２のピストンよりも上方側の圧力室が、精密レギュレータ３６を介してエア圧力源３８に接続されている。また、ピストンの下方側の圧力室内は常時大気に開放されている。上方の圧力室内には常に設定された一定の圧力を供給するようになっている。エア源３８からのエア供給通路４０には圧力センサ４１が設けられており、前記上方の圧力室内の圧力が高くなったことを検出すると、前記精密レギュレータ３６が自動的に開放して設定圧力となるように排気する。

容器搬送コンベヤ２の両側に直立して配置された複数本のガイドロッド４２（図４（ａ）、（ｂ）および図５（ｃ）参照）にグリッパ取り付けユニット４４が昇降可能に支持されている。前記ネックグリッパ６は、このグリッパ取り付けユニット４４に取り付けられている。グリッパ取り付けユニット４４に、搬送コンベヤ２の搬送方向に沿った２本の平行な回転軸４６が回転自在に支持されている。これら２本の回転軸４６に、ネックグリッパ６を構成する一対のグリップ片４８がそれぞれ支持されており、各グリップ片４８がこれら回転軸４６を中心に回転することにより、下端のグリップ部４８ａが互いに接近して、容器４のネック部４ｂを両側から挟持する。

前記回転軸４６に、各グリップ片４８の上下方向の中間部が支持されており、各グリップ片４８の上部４８ｂ側を外側に開くことにより、下端のグリップ部４８ａが接近するようになっている。これらグリップ片４８の回転を、前記エアダンパー３２のピストンロッド３２ｂに連結された係合部材（板カム３４）によって行う。板カム３４には、内側が低く外側が高い傾斜を有する一対のカム溝３４ａが形成されている。これらカム溝３４ａに、前記一対のグリップ片４８にそれぞれ一端が固定されたカムフォロア５０が嵌合している。エアダンパー３２によって前記板カム３４が上昇しているときには、図４（ａ）に示すように、各グリップ片４８のカムフォロア５０が、カム溝３４ａの低い位置に移動しており、グリップ片４８の上部４８ｂ側が互いに接近し、下部側の両グリップ部４８ａが離隔している。また、板カム３４が下降すると、両グリップ片４８のカムフォロア５０が、図４（ｂ）に示すように、カム溝３４ａの斜め上方へ移動して拡開することにより、上部４８ｂ側が開放するとともに下端のグリップ部４８ａが接近して容器４のネック部４ｂをグリップする。

ネックグリッパ６の両端（搬送コンベヤ２の搬送方向の上流端と下流端）に、ネックグリッパ６を構成する両グリップ片４８の下降位置を規制するストッパ５２（図３および図５（ａ）〜（ｃ）参照）が設けられている。搬送コンベヤ２の側方の機枠５４に、直立したプレート５６が固定されており、この直立プレート５６に縦方向の長孔５６ａが形成されている。この長孔５６ａに、ストッパ高さ調整用クランプ５８を介して、垂直なストッパ取り付けプレート６０が取り付けられている。このストッパ取り付けプレート６０の下端に前記ストッパ５２が水平方向を向けて取り付けられている。このストッパ５２の一端が両グリップ片４８の中間部内に挿入されるようになっており、グリップ片４８の下降位置を規制することができる。また、前記ストッパ高さ調整用クランプ５８のハンドル６２を操作して、高さ調整用クランプ５８を緩めることによりストッパ５２の高さを変更することができる。

以上の構成に係る充填装置の作動について説明する。容器４は搬送コンベヤ２によって両側ガイド部材１０間を一列で搬送される。容器４がロータリストッパ１２の位置に到達すると、所定間隔に切り離されて順次送り出される。この実施例では、１２本の容器４が切り出されるとロータリーストッパ１２が停止して後続の容器を停止させる。１２本の容器４の先頭の容器４が所定の位置（充填位置Ａの先頭）に到達すると、搬送コンベヤ２が停止されるとともに、胴部グリッパ（図示せず）の両側グリップ部材を閉鎖して容器４の胴部４ａをグリップして位置決めする。このように充填位置Ａに位置決めされた各容器４の上方に、それぞれ対応する充填ノズル８が位置している。

容器４の胴部４ａを胴部グリッパでグリップして位置決めした後、充填ノズル昇降手段１６の昇降用サーボモータ２８を駆動して、ボールねじ１８を回転させ、ナット２０および昇降筒２２を下降させることにより、充填ノズルユニット１４を下降させる。すると、充填ノズル８が下降するとともに、充填ノズルユニット１４に取り付けられているエアダンパー３２も一緒に下降する。エアダンパー３２の下降によりピストンロッド３２ｂの先端に連結されている板カム３４も下降する。板カム３４が下降すると、この板カム３４のカム溝３４ａに嵌合しているカムフォロア５０が両カム溝３４ａの上方外側へ向けて移動し、ネックグリッパ６の両グリップ片４８の上部４８ｂを外側へ拡げて、下端のグリップ部４８ａを閉鎖方向（互いに接近する方向）に揺動させる。両グリップ片４８の揺動によってグリップ部４８ａが容器４のネック部４ｂをグリップする。このように充填ノズル８を下降させるだけで、ネックグリッパ６のグリップ片４８を閉鎖して容器４のネック部４ｂをグリップすることができる。

ネックグリッパ６によって容器４をグリップした時点では、充填ノズル８の先端は容器４のびん口内に挿入されていないので、その後さらに充填ノズル８を下降させる。エアダンパー３２は板カム３４が下降端に達した後もさらに下降するため、エアダンパー３２の上部圧力室内の圧力が上昇するが、エアダンパー３２は、精密レギュレータ３６を介して圧力エア源３８に接続されており、圧力センサ４１が圧力の上昇を検出すると、精密レギュレータ３６が自動で開放してエアを逃がし、設定された圧力を維持する。従って、ネックグリッパ６は充填作業中に充填ノズル８が昇降しても常に一定の付勢力が付与され、容器４を常に一定の圧力で把持することができる。

充填ノズル８が容器４内に挿入され、その底部近くまで下降すると、充填バルブ（図示せず）が開放されてフィラタンクから送られてきた充填液が容器４内に吐出される。充填ノズル８の先端部付近には充填液検出手段が設けられており、この充填液検出手段により容器４内の液面を検出し、この液面の上昇に追従させて充填ノズル８を上昇させる。充填ノズル８が所定の高さまで上昇し、容器４内に所定量の液体が充填されると、充填バルブが閉鎖されて充填が終了する。充填が終了した時点では、ネックグリッパ６による容器４へのグリップ力は保持されており、その後、さらに充填ノズル８が上昇してエアダンパー３２のピストンロッド３２ｂが延びきった時点、すなわち充填ノズル８の先端が容器４の口部から上方へ出た後にグリッパ６の両グリップ片４８が開放する。

充填ノズル８が容器４内から上方に抜け出し、ネックグリッパ６が開放した後、胴部グリッパも開放して容器４を解放し、搬送コンベヤ２を運転して充填が終了した容器４を排出する。また、次の一群の容器４をロータリストッパ１２によって切り出して充填位置Ａに供給し、前記と同様の動作を行う。

この充填装置で液体を充填する容器４が異なるサイズに変更される場合には、充填ノズル８およびネックグリッパ６の高さを容器４の高さに応じて変更する。この場合には、ネックグリッパ６の高さを規制しているストッパ５２を移動させる。先ず、高さ調整用クランプ５８をハンドル６２の操作により解放して、ストッパ５２を長孔５６ａに沿って下降端まで下降させる。次に、充填ノズル８を、容器４の高さに合わせて上昇または下降させ、その高さを決定する。充填ノズル８が取り付けられている充填ユニット１４と、ネックグリッパ６が取り付けられているグリッパ取り付けユニット４４とは連結手段であるエアダンパー３２を介して連結されているので、ネックグリッパ６も充填ノズル８に連動して所定の高さに移動する。このように簡単な操作で充填ノズル８とネックグリッパ６の高さを、容器４の高さに応じて変更することができる。

２搬送コンベヤ
４容器
４ｂ容器のネック部
６ネックグリッパ
８充填ノズル
１６昇降手段
３２連結部材（エアダンパー）
３４係合部材（板カム）
４８グリップ片
５２ストッパ

Claims

容器を搬送する搬送コンベヤと、開閉可能に設けられ、搬送コンベヤ上の容器のネック部を把持するネックグリッパと、昇降可能に設けられ、容器内に充填液を吐出する充填ノズルと、この充填ノズルを昇降させる昇降手段とを備え、容器をネックグリッパで保持した状態で、前記充填ノズルを容器内に挿入して充填を行う充填装置において、
前記ネックグリッパは、容器の進行方向と直交する方向に揺動する一対のグリップ片を有しており、
昇降可能で下降時に前記グリップ片に係合して両グリップ片を閉鎖する係合部材と、前記グリップ片の下降位置を規制するストッパとを設け、
さらに、前記係合部材に連結され、この係合部材を昇降かつ係合部材が下降端に達した後に下方に付勢可能な連結部材を前記充填ノズルと一体的に昇降可能に取り付け、前記充填ノズルの下降動作と連動させて前記連結部材を下降させることにより、前記係合部材を下降させて前記グリップ片を閉鎖させることを特徴とする充填装置。
前記ストッパを昇降可能に配置し、高さを調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の充填装置。
前記係合部材は、前記一対のグリッパ片に設けられたカムフォロアと係合するカム溝が形成されたカムであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充填装置。
前記連結部材はエアダンパーであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の充填装置。