JP6196529B2

JP6196529B2 - ピストン式充填機

Info

Publication number: JP6196529B2
Application number: JP2013226662A
Authority: JP
Inventors: 北山　太郎; 太郎北山; 繁治木村; 和己高島; 正明山崎
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: CN104591060A; CN104591060B; JP2015085969A

Description

本発明は、シリンダ内に配置したピストンを往復移動させることにより、シリンダ内に供給された液体を計量し、容器に充填するピストン式充填機に関するものである。

シリンダ内に摺動自在に配置したピストンを後退させてシリンダ内に所定量の液体を吸引して計量し、その後、ピストンを前進させて所定量の液体を押し出して容器内に充填するピストン式充填機は従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたピストン式充填機では、シリンダ内に摺動自在に配置したピストンを往復動させて、液体の計量および充填を行っている。また、洗浄時には、洗浄液通路から送り込んだ洗浄液を、供給通路を通して、開放している２つのポペットバルブからシリンダ内および充填ノズル内に流し込んで内部通路全体の洗浄を行っている。

特許２８０８３５５号公報

前記特許文献１に記載されたピストン式充填機では、ピストンがシリンダの内面を摺動するため、充填液中に摩耗分が混入するおそれがあった。また、洗浄時には、充填ノズルとシリンダ内に別に洗浄液を流して洗浄するようにしているので、充填ノズルから排出される洗浄水を排出する設備の他に、シリンダ内の洗浄液を排水するための配管などの設備が別途必要になるという問題があった。

本発明は、ピストンが昇降可能に配置され、供給された液体を計量する計量シリンダと、計量シリンダに給液通路を介して接続され、計量シリンダ内に液体を供給する液体供給手段と、計量シリンダの下端に形成された開口部と吐出通路を介して連通する充填バルブとを備えたピストン式充填機において、前記計量シリンダの上端と前記吐出通路とを連通するバイパス通路を設けるととともに、前記ピストンを計量シリンダの内壁と接触せずに昇降可能にした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、生産開始時には、前記ピストンを前記開口部から離した状態で給液を開始し、所定時間経過後に前記ピストンを下降させて前記開口部を閉鎖することにより、前記バイパス通路経由で給液してエア抜きを行うことを特徴とするものである。

本発明のピストン式充填機は、ピストンが計量シリンダの内壁に接触せずに昇降するので、摩耗粉が発生して充填液に混入するおそれがない。また、計量シリンダ内を吐出通路およびバイパス通路を介して充填バルブに連通しているため、洗浄時に、充填バルブの洗浄液排水設備を利用して計量シリンダ内の洗浄水も排水することができるので、計量シリンダ内の洗浄水を排水するための設備を別途設ける必要がなく、洗浄設備を簡素化することができる。

図１はピストン式充填機に設けられた計量シリンダおよび充填バルブを示す縦断面図である。（実施例１）図２はエア抜き時の動作を説明する縦断面図である。図３はエア抜き時の図２に続く状態を示す縦断面図である。図４は充填時の動作を説明する縦断面図である。図５は充填時の図２に続く状態を示す縦断面図である。図６は洗浄時の動作を説明する縦断面図である。

計量シリンダは、直立して配置されたシリンダハウジングとこのシリンダハウジング内で昇降するピストンを備え、このピストンの上面に連結されたピストンロッドをサーボシリンダによって昇降させることにより、ピストンを昇降させる。ピストンの上昇によって充填液を計量空間に吸引して計量し、ピストンを下降させて充填液を吐出する。計量空間の下端に開口部が形成され、この開口部と充填バルブとが吐出通路によって連通されている。充填バルブは、バルブハウジング内で昇降する弁体とバルブハウジングの底部内面に形成された弁座とを有しており、上方のエアシリンダによって弁体を昇降させて、充填液の通路を連通遮断する。また、計量シリンダ内の計量空間は、その上端部にバイパス通路が接続されており、このバイパス通路は前記吐出通路に連通している。

前記計量シリンダの内部の計量空間に、液体供給手段から液体を供給する給液通路が接続されている。この給液通路には給液バルブが設けられており、この給液バルブの開閉により給液通路を連通遮断する。給液バルブは、バルブハウジングの内面の下端に設けられた弁座と、エアシリンダの作動によって昇降される弁体とを備えており、この弁体の昇降によって開閉される。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。この実施例に係るピストン式充填機は、図示しない回転体の外周部に円周方向等間隔で設けられた計量シリンダ２および充填バルブ４を備えている。

計量シリンダ２は、直立して設置されたシリンダハウジング６の内部に縦方向の計量空間８が形成されている。この計量空間８内に昇降可能なピストン１０が配置されている。このピストン１０の上部側に連結されたピストンロッド１２が、計量シリンダ２の上部に取り付けられた昇降機構１４によって昇降される。この実施例では、昇降機構１４は、サーボモータ１６によってサーボシリンダ１８を作動させ、筒状体２０の内部に支持されたボールねじ（図示を省略）を回転させることにより、前記ピストンロッド１２およびその下端のピストン１０を昇降させる。

シリンダハウジング６内の計量空間８の上端部に、環状体２２が固定されており、この環状体２２の下面とピストン１０の上部外周との間に渡って、ベローズ２４が装着されている。このベローズ２４によってピストンロッド１２等の摺動部を覆っている。ピストンロッド１２の、計量空間８内に位置している部分を覆うベローズ２４の外面側と、計量空間８の内周面との間の間隙内に液体が供給される。

計量シリンダ２の内部の計量空間８は、下部にテーパ状の傾斜面８ａが形成され、その下端に小径の開口部２６が設けられている。前記ピストン１０の下端部外周には、ピストン１０を傾斜面８ａに密着させて閉鎖するシール部材１０ａが取り付けられている。シリンダハウジング６の下部側には、縦方向通路２８ａおよび水平方向通路２８ｂからなる内部通路２８が形成されている。このシリンダハウジング６の内部通路２８の出口に水平な吐出通路３０が接続され、この吐出通路３０の他端側に前記充填バルブ４が連結されている。この充填バルブ４はバルブハウジング３２内に設けられており、バルブハウジング３２の下部内面に形成された弁座３２ａと、バルブハウジング３２内で昇降する弁体３６と、この弁体３６の上端に連結されて上方へ延びる昇降ロッド３８を昇降させるエアシリンダ４０を備えている。

充填バルブ昇降用エアシリンダ４０は、シリンダハウジング４２内を上下の圧力室４４、４６に区画するピストン４８と、このピストン４８の上下圧力室４４、４６内にそれぞれエアを給排するエア通路５０、５２を有しており、上部圧力室４４に圧力エアを導入し、下部圧力室４６から排気すると、弁体３６が下降して下方の弁体３６が弁座３２ａに着座して充填バルブ４が閉鎖する。また、下部圧力室４６に圧力エアを導入し上部圧力室４４から排気すると、ピストン４８および弁体３６が上昇して充填バルブ４が開放し充填が行われる。

計量シリンダ２の内部に形成された計量空間８の下部寄りに、図示しない液体供給手段から液体を供給する給液通路５４が接続されている。この給液通路５４に、液体供給手段と計量シリンダ２との間を連通遮断する給液バルブ５６が設けられている。この給液バルブ５６は、バルブハウジング５８の底部内面に形成された弁座５８ａと、バルブハウジング５８内で昇降する弁体６０と、この弁体６０が連結されている昇降ロッド６２を昇降させるエアシリンダ６４とを備えている。エアシリンダ６４は、バルブハウジング５８の上方に取り付けたシリンダハウジング６６内を上下の圧力室６８、７０に区画するピストン７２と、このピストン７２の上下圧力室６８、７０内にそれぞれエアを給排するエア通路７４、７６を有しており、上部圧力室６８に圧力エアを導入し、下部圧力室７０から排気すると、ピストン７２が下降して下方の弁体６０が弁座５８ａに着座して給液バルブ５６が閉鎖する。また、下部圧力室７０に圧力エアを導入し上部圧力室６８から排気すると、ピストン７２および弁体６０が上昇して給液バルブ５６が開放し前記計量シリンダ２内に液体が供給される。

さらにこの実施例では、計量シリンダ２の内部の計量空間８の上部に、バイパス通路７８の一端が接続され、このバイパス通路７８の他端が前記吐出通路３０に接続されている。

以上の構成に係る計量シリンダ２および充填バルブ４を備えたピストン式充填機の作動について説明する。先ず、生産運転の開始時には、計量シリンダ２、充填バルブ４および各通路（給液通路５４、吐出通路３０およびバイパス通路７８）内のエア抜きを行う。なお、エア抜きを行う際には、充填バルブ４から排出される充填液を受けるトイ８０（図２および図３参照）を設置する。このトイ８０にはドレン管８２が接続されており、開閉弁８４によって連通遮断できるようになっている。

エア抜きを行う場合には、充填バルブ４および給液バルブ５６を開放し、計量シリンダ２のピストン１０を昇降機構１４によって上昇させて、計量空間８の下端に形成された開口部２６を開放しておく。この状態で液体供給手段（図示せず）から充填液の供給を開始する。この際、充填バルブ４を開放した状態で計量シリンダ２内に液体を貯留するために、充填バルブ４から吐出される量よりも多くの量を給液している。なお、充填バルブ４から吐出される量よりも多くの量を給液するには、給液量を多くしても良いし、充填バルブ４の開閉量を制御可能として充填バルブ４の開閉量を小さくしても良い。計量シリンダ２内に次第に充填液が溜まり、ピストン１０の下部の高さまで液体が達した後（図２に示す状態）、ピストン１０を下降させて計量空間８の傾斜面８ａにシール部材１０ａを密着させ下端の開口部２６を閉鎖する。

計量シリンダ２のピストン１０を下降させて開口部２６を閉鎖した後、さらに給液を続けると、計量空間８内を液面が上昇し（図３に示す状態）、さらに、計量空間８の上端に到達して、バイパス通路７８を通って吐出通路３０内へ流入する。このように給液を続け、充填バルブ４内、吐出通路３０、バイパス通路７８、計量シリンダ２内および給液通路５４内に充填液が満たされることによりエア抜きが完了する。

以上のようにして計量シリンダ２内および充填バルブ４内等のエア抜きをした後、充填を開始する。前記回転体（図示せず）の各充填バルブ４が設けられている位置の下方に、それぞれ容器保持手段８６（図４および図５参照）が設けられており、外部から各容器保持手段８６に容器８８が供給される。この実施例では、容器保持手段としてＰＥＴボトル８８のネック部８８ａを保持するネックグリッパ８６が設けられており、各ネックグリッパ８６によってネック部８８ａを保持されたＰＥＴボトル８８が吊り下げられた状態で充填バルブ４の下方に供給される。

エア抜きをした後、供給された容器８８に充填を開始する時点では、前記エア抜きの状態（図３参照）から充填バルブ４を閉じる。この状態では、給液通路５４、計量シリンダ２、吐出通路３０およびバイパス通路７８内は、充填液で満たされた状態になっている。

給液バルブ５６を開放した状態で計量シリンダ２のピストン１０を上昇させる。液体供給手段から給液バルブ５６および給液通路５４を通って計量シリンダ２内部の計量空間８内に液体が供給される（図４に示す状態）。その後、給液バルブ５６を閉鎖し、充填バルブ４を開放するとともに、計量シリンダ２内のピストン１０を下降させる（図５参照）。この時、ピストン１０が上昇した位置から下降位置までのストローク分の容量が計量空間８から押し出されて容器８８内に充填される。なお、ピストン１０の下降位置は計量空間８の傾斜面８ａにシール部材１０ａを密着させた位置であっても良いし、図５のようにシール部材１０ａを傾斜面８ａに密着させない位置であっても良い。計量シリンダ２内の液体は、計量空間８の下端の開口部２６から押し出され、吐出通路３０を通って充填バルブ４に送られるとともに、バイパス通路７８からも送り出されて充填バルブ４に送られ容器８８内に充填される。

前記ピストン式充填機を洗浄する場合は、洗浄カップ９０を充填バルブ４の吐出口に装着し、充填バルブ４および給液バルブ５６を開放する。洗浄カップ９０にはドレン管９２が接続され、このドレン管９２を連通遮断する開閉弁９４が設けられている。また、計量シリンダ２のピストン１０を上昇させて、下方の開口部２６を開放しておく（図６に示す状態）。この状態で液体供給手段（図示せず）側から洗浄液を供給する。この時も、充填バルブ４から排水される量よりも多量の洗浄水を供給する。すると、給液通路５４、計量シリンダ２、吐出通路３０、バイパス通路７８および充填ノズル４内すべての液通路に洗浄水が満たされて洗浄される。計量シリンダ２内を洗浄した洗浄液も、吐出通路３０およびバイパス通路７８から充填バルブ４に送られた後、洗浄カップ９０に排出されるので、計量シリンダ２を洗浄した洗浄水を排出するための別の排水設備が必要なく、洗浄設備を簡素化することができる。

２計量シリンダ
４充填バルブ
１０ピストン
２６開口部
３０吐出通路
５４給液通路
７８バイパス通路

Claims

ピストンが昇降可能に配置され、供給された液体を計量する計量シリンダと、計量シリンダに給液通路を介して接続され、計量シリンダ内に液体を供給する液体供給手段と、計量シリンダの下端に形成された開口部と吐出通路を介して連通する充填バルブとを備えたピストン式充填機において、
前記計量シリンダの上端と前記吐出通路とを連通するバイパス通路を設けるととともに、前記ピストンを計量シリンダの内壁と接触せずに昇降可能にしたことを特徴とするピストン式充填機。
生産開始時には、前記ピストンを前記開口部から離した状態で給液を開始し、所定時間経過後に前記ピストンを下降させて前記開口部を閉鎖することにより、前記バイパス通路経由で給液してエア抜きを行うことを特徴とする請求項１に記載のピストン式充填機。